JPH0325932A - プラズマ処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はチャンバー内に平行平板電極を配置したプラズ
マ処理装置を用いて、半導体ウェハー等の試料に各種処
理を施す方法に関する。

（従来の技術） 半導体ウェハー表面のエッチング等を行う装置として、
従来からチャンバー内に上部電極と下部電極とを平行に
配置した平行平板型のプラズマ処理装置が知られており
、特にウェハーを載置する下部電極を１３．５６ＭＨＺ
の高周波電源に接続し上部電極をアースしたものをＲＩ
Ｅ（リアクティブイオンエッチング）装置或いはカソー
ドヵップリング型プラズマ処理装置と称し、逆にしたも
のをアノードカップリング型プラズマ処理装置と称して
いる。

そして上記のプラズマ処理装置を改良したものとして、
チャンバーの外側に永久磁石を配置したものがＭ誌『月
刊Ｓｅｗ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｗｏｒｌｄ　Ｊの１９
８７年７月号第１３７〜１３６ページ或いは雑誌「電子
材料」の１９８８年１月号第６８〜７２ページ等に開示
されている。

これらはいずれもプラズマを発生させる電界と直交方向
、即ち試料表面と平行な方向に磁界を作用させることで
、電子にサイクロイド運動を起こさせ、低圧下でも高密
度のプラズマを発生せしめるようにしたものである。

（発明が解決しようとする課題） 上述した永久磁石による磁界を利用したプラズマ処理装
置にあっては、ウェハー面内において磁束密度や磁界方
向に分布があり、このためＤＣバイアス値が部分的に異
なり、エッチング速度等が部分的に変化する不利がある
。そして、この不利は永久磁石を回転させる等の技術に
よりある程度解消できるのであるが、瞬間的にはウェハ
ー内において大きなバラツキをもっていることに変わり
はなく、このため一部において大きいエネルギーを持つ
イオンが入射してダメージを与えたり、ウェハー内にお
けるＤＣバイアス値の差によって表面電流が流れ、これ
がダメージの原因となる等の課題がある。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決すべく本発明方法は、平行平板型のプラ
ズマ処理装置を用い且つプラズマを発生させる電界と直
交する方向に磁界を作用させてプラズマ処理するにあた
り、上記磁界をチャンバー外に配置したトロイダル型電
磁コイルによって発生せしめ、しかもこの’Ｈｕｆ！コ
イルへの通電方向を処理中に所定のサイクルで切替える
ことで磁界の方向を反転せしめるようにした。

（作用） 磁界を反転せしめることで作用する磁界が均一化し、ウ
ェハー内におけるＤＣバイアス値も一定となり、大きな
エネルギーを持つイオンの入射や表面電流が流れること
が防止ざれる。

（実施例） 以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図は本発明方法の実施に用いるプラズマ処理装置の
断面図であり、プラズマ処理装置としてはＲＩＥ（リア
クティブイオンエッチング）装置を例として示した． プラズマ処理装置はアースされた木体１に開口２を形成
し、この開口２上に合成石英製のチャンバー３を固定し
、このチャンバー３内に平板状の上部電極４及び下部電
極５を臨ませている。ここで上部電極４はアースされ、
下部電極５は１３．５６ＭＨｚの高周波電源６に接続さ
れるとともに昇降自在とされ、下降した位置において半
導体ウェハーＷの載置又は払出しを行い、上昇した位置
でチャンバー３内を密閉空間とするようにしている。ま
た密閉されたチャンパー３内は通路８を介して真空引き
装置につなげ、チャンバー３内を１　０−３Ｔｏｒｒ程
度まで減圧するようにしている。

更に、チャンバー３の外側にはトロイダル型の電磁コイ
ル９を配置している。この電磁コイル９は平面図である
第２図に示すように一対の半環状コア１０．１０にニク
ロム線１１．１１を巻回してなり、一方のコア１０と他
方のコア１０との巻き方向を逆にし、更にスイッチ装置
１２を介して直流電源１３に接続している。このように
一対の半環状コア１０を点対称に配置した電磁コイルを
用いることで、ウェハーＷの表面に対し平行で且つウエ
ハーＷの面内で均一な強さの磁界１４が発生する。

尚、図示例にあっては一対のコアを示したが、下部電極
５の中心を点対称として２以上のコアな配置したもので
もよい。

以上において下降位置の下部電極５上にウェハーＷをセ
ットし、下部電極５を上昇せしめてチャンパー３内を密
閉し、次いでチャンバー３内を減圧するとともにチャン
バー３内にエッチング用等の反応ガスを導入し、更に高
周波電源６及び電磁コイル９の直流電源１３をオンとし
、スイッチ１２を所定のサイクル例えば０．５秒程度の
サイクルで切替えつつ処理する。このようにすることで
、ウェハーＷ表面に対し平行で均一な強．さの磁界１４
が交互にその方向を反転することとなり、ウェハーＷ面
内におけるＤＣバイアス値が均一化され、更に、スイッ
チ１２を瞬時に切替えることで第３図に示す如き櫛形波
形が得られ、エッチングレートを高く維持できる。

尚、図示例にあっては、下部電極５を高周波電源に接続
した例を示したが、上部電極を高周波電源に接続し、下
部電極をアースしたプラズマ処理装置を用いてもよい。

（発明の効果） 以上に説明した如く本発明によれば、磁界を利用して高
密度のプラズマを発生せしめるようにした平行平板型の
プラズマ処理装置を用いてエッチング処理等を行うにあ
たり、前記磁界をトロイダル型電磁コイルにて発生せし
めるとともに、該電磁コイルへの通電方向を切替えて磁
界の方向を反転させつつ処理を行うようにしたので、磁
界の作用が均一となり、ＤＣバイアス値の差が小さくな
り、大きなエネルギーをもつイオンの衝突や表面電送に
よるダメージを大幅に低くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施に用いる平行平板型プラズマ
処理装置の断面図、第２図はトロイダル型電磁コイルの
平面図、第３図は電圧波形を示すグラフである。 尚、図面中１は装置本体、３はチャンバー　４は上部電
極、５は下部電極、６は高周波電源、９はトロイダル型
電磁コイル、１２はスイッチである。 第１ 第３

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. チャンバー内に臨む平行平板電極の下部電極上に試料を
   載置し、これら電極間にプラズマを発生せしめるととも
   に試料表面に平行な磁界を作用させつつ処理するように
   したプラズマ処理方法において、前記磁界はチャンバー
   外に配置したトロイダル型電磁コイルによって発生せし
   めるものとし、且つ前記電磁コイルへの通電方向を切替
   えることで磁界方向を反転しつつ処理するようにしたこ
   とを特徴とするプラズマ処理方法。