JPH0573256B2 - - Google Patents

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JPH0573256B2
JPH0573256B2 JP61161743A JP16174386A JPH0573256B2 JP H0573256 B2 JPH0573256 B2 JP H0573256B2 JP 61161743 A JP61161743 A JP 61161743A JP 16174386 A JP16174386 A JP 16174386A JP H0573256 B2 JPH0573256 B2 JP H0573256B2
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JP
Japan
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plasma
reactive ion
ion etching
alternating current
solenoid coil
Prior art date
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JP61161743A
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Japanese (ja)
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Uirukinson Ooen
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Canon Anelva Corp
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Anelva Corp
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Publication date
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Publication of JPH0573256B2 publication Critical patent/JPH0573256B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、半導体ウエハのガラスプラズマ処
理、特に磁気増強型リアクテイブイオンエツチン
グ装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to glass plasma processing of semiconductor wafers, particularly to a magnetically enhanced reactive ion etching apparatus.

(従来の技術) 近年、半導体装置の製造処理においては、半導
体ウエハの大型化に伴いバツチ式処理よりも枚葉
式処理が主流となつてきた。
(Prior Art) In recent years, in the manufacturing process of semiconductor devices, single wafer processing has become mainstream rather than batch processing as semiconductor wafers have become larger.

特に、エツチング処理においては、従来一度に
10枚程度の半導体ウエハを処理するバツチ式が多
用されていた。この理由は1回の処理に或る程度
時間がかかつても単位時間当りの処理量(スルー
プツト)が例えば1時間当り60枚と比較的高いか
らである。
In particular, in the etching process, conventionally
The batch method, which processes about 10 semiconductor wafers, was often used. The reason for this is that even though one process takes a certain amount of time, the throughput per unit time is relatively high, for example, 60 sheets per hour.

この程度のスループツトを枚葉式で得るために
はエツチングレート(エツチング速度)を高くす
る必要があるが、この目的のためには高周波
(RF)のパワーをあげる必要がある。しかし、
RFパワーをあげると、これによつてウエハ(基
板ともいう)表面が損傷するようになる。従つ
て、RFパワーをあげることなく、エツチング速
度をあげるために、リアクタチエンバ内のプラズ
マ密度をあげるこが考えられた。
In order to obtain this level of throughput with a single wafer method, it is necessary to increase the etching rate (etching speed), but for this purpose it is necessary to increase the power of radio frequency (RF). but,
Increasing the RF power causes damage to the wafer (also called substrate) surface. Therefore, in order to increase the etching rate without increasing the RF power, it was considered to increase the plasma density within the reactor chamber.

従来より、プラズマ密度をあげる方法としては
スパツタリングにおけるプレーナマグネトロンカ
ソードの方式が知られており、これは、カソード
表面で磁力線をとり囲むように電子がサイクロイ
ド運動をするため、これら電子が粒子と粒子の衝
突回数を増してプラズマの密度を上げる磁気増強
の方法である。
Conventionally, a planar magnetron cathode method used in sputtering has been known as a method of increasing plasma density.In this method, electrons move in a cycloid manner surrounding magnetic lines of force on the cathode surface, so these electrons move between particles. This is a magnetic enhancement method that increases the number of collisions and increases the density of plasma.

(発明が解決しようとする問題点) 最近、この磁気増強(マグネチツクエンハン
ス)の手法をリアクテイブイオンエツチング処理
に利用することが提案されている。例えば従来提
案された装置では、ウエハの下側に磁石を配列
し、これによりウエハの表面近くにプラズマの高
濃度領域を形成するように構成されている。
(Problems to be Solved by the Invention) Recently, it has been proposed to utilize this magnetic enhancement method in reactive ion etching processing. For example, conventionally proposed devices are configured to arrange magnets under the wafer, thereby forming a high concentration region of plasma near the surface of the wafer.

又、第8図に斜視図で概略的に示したような構
造の磁気増強型リアクテイブイオンエツチング装
置も提案されている。この装置は、リアクテイブ
チエンバ1の両端側にソレノイドコイル2及び3
を互いに離間対向配設して設け、これらコイル2
及び3に直流電源4から直流電流を流すと共に、
チエンバ1内に設けたウエハ(基板)5に高周波
電源6から高周波電流を流すように構成したもの
である。
A magnetically enhanced reactive ion etching apparatus having a structure as schematically shown in a perspective view in FIG. 8 has also been proposed. This device has solenoid coils 2 and 3 on both ends of a reactive chamber 1.
These coils 2
and 3, while passing a direct current from a direct current power supply 4 to
It is constructed so that a high frequency current is passed through a wafer (substrate) 5 provided in a chamber 1 from a high frequency power supply 6.

この装置において、例えば磁界(又は磁束密
度)をBとし、ある時点での正の荷電粒子qの流
れ(又は粒子速度)の方向をEとすると、この荷
電粒子qには第9図の原理図を示すように、ロー
レンツ力Fが働く。この種の装置では一般にウエ
ハ5をその表面が磁界Bの方向と平行となるよう
に設けてあるので、このウエハ面を荷電粒子の流
れEの方向と対向する方向から見たとき、ウエハ
表面のエツチング速度は左右の領域で大きく変化
する。その理由は、第10図からも理解出来るよ
うに、プラズマ密度がウエハ表面で大きく変化す
るからである。すなわち正に帯電したプラズマ粒
子qを考えたとき、このプラズマ粒子qの流れの
方向を仮りに紙面裏側から表側(Eで示す)と
し、磁界Bが図中上側から下側へ向つているとす
ると、正のプラズマ荷電粒子に働く力fがウエハ
表面と平行でかつ図中左から右に向かう方向であ
るため、プラズマ高濃度区域(図中斜線を付して
示した領域Q)は図の右側に位置し、この領域の
エツチング速度が増大する。又、コイルの電流の
方向が逆であるならば、プラズマの高濃度区域は
左側に位置し、その領域のエツチング速度が増大
する。
In this device, for example, if the magnetic field (or magnetic flux density) is B and the direction of the flow (or particle velocity) of positively charged particles q at a certain point is E, then the charged particles q have the principle diagram shown in Fig. 9. Lorentz force F acts as shown. In this type of device, the wafer 5 is generally placed so that its surface is parallel to the direction of the magnetic field B, so when the wafer surface is viewed from the direction opposite to the direction of the flow E of charged particles, The etching speed varies greatly between the left and right regions. The reason for this is that, as can be understood from FIG. 10, the plasma density varies greatly on the wafer surface. In other words, when considering positively charged plasma particles q, suppose that the flow direction of the plasma particles q is from the back side of the page to the front side (indicated by E), and the magnetic field B is directed from the top to the bottom in the figure. , the force f acting on the positively charged plasma particles is parallel to the wafer surface and in the direction from left to right in the figure, so the plasma high concentration area (area Q shown with diagonal lines in the figure) is on the right side of the figure. , and the etching rate in this region increases. Also, if the direction of the current in the coil is reversed, the high concentration area of the plasma will be located to the left, increasing the etch rate in that area.

しかしながら、第8図に示す場合には正のプラ
ズマ荷電粒子qは、ウエハ5の表面内において磁
界Bの方向と直交する方向のうち図に矢印aで示
す方向の力を受け、一方、負の荷電粒子は図中b
方向の力を受ける。これがため、正及び負の荷電
粒子はa及びb方向にそれぞれ移動し、その結果
チエンバ1内のプラズマ濃度が不均一となる。
However, in the case shown in FIG. 8, the positively charged plasma particles q are subjected to a force within the surface of the wafer 5 in the direction shown by the arrow a in the direction perpendicular to the direction of the magnetic field B, while the negatively charged particles q are The charged particle is b in the figure.
receive a directional force. Therefore, the positively and negatively charged particles move in the directions a and b, respectively, and as a result, the plasma concentration within the chamber 1 becomes non-uniform.

第11図は、このような従来装置での実験によ
り得られたプラズマ濃度の不均一性をウエハ表面
でのエツチング速度(Å/分)の相違で表した図
である。この場合、4インチ(1インチは約2.54
cm)のウエハに成長させたSiO2膜に対してエツ
チングを行つた。その条件はチエンバ内へのガス
(CHF3+5%CO2)流量を140SCCMとし、磁界
Bを240ガウスとし、高周波パワーを1.91W/cm2
とし、プラズマガス圧を13Paとして得たもので
ある。この場合のウエハ表面の中心でのエツチン
グ速度に対するその周囲の85%の領域でのエツチ
ング速度の差(不均一性)は±26%と大きい。
尚、図中に、代表的な箇所でのエツチング速度を
数値(単位はÅ/分)で示してある。
FIG. 11 is a diagram illustrating the non-uniformity of plasma concentration obtained through experiments using such a conventional apparatus in terms of the difference in etching rate (Å/min) on the wafer surface. In this case, 4 inches (1 inch is approximately 2.54 inches)
Etching was performed on a SiO 2 film grown on a wafer (cm). The conditions are: gas (CHF 3 + 5% CO 2 ) flow rate into the chamber is 140 SCCM, magnetic field B is 240 Gauss, and high frequency power is 1.91 W/cm 2
It was obtained with a plasma gas pressure of 13Pa. In this case, the difference (non-uniformity) between the etching rate at the center of the wafer surface and the etching rate at 85% of the surrounding area is as large as ±26%.
In the figure, the etching rate at typical locations is shown in numerical values (unit: Å/min).

かかる不均一を改善するために、第8図に示す
装置のコイル2及び3に交流電流を流して交番磁
界を発生させ、他の条件は前述の実験条件と同一
にしてエツチングの試みを行つた。そのエツチン
グ速度(Å/分)の結果を第12図に示す。この
実験結果からも理解出来るように、この場合に
は、交流電流の各半サイクル毎に荷電粒子には互
いに反対方向の力が働く結果、ウエハ5の左右に
プラズマの高濃度区域が形成されるため、プラズ
マ濃度の不均一性が±12.2%程度となり、プラズ
マの不均一を或る程度改善出来るが、この場合に
も磁界Bに対し直角な方向のプラズマ濃度は非対
称となつていることが分る。
In order to improve this non-uniformity, an alternating current was passed through coils 2 and 3 of the apparatus shown in FIG. 8 to generate an alternating magnetic field, and etching was attempted under the same experimental conditions as described above. . The results of the etching rate (Å/min) are shown in FIG. As can be understood from the experimental results, in this case, forces in opposite directions act on the charged particles every half cycle of the alternating current, resulting in the formation of high plasma concentration areas on the left and right sides of the wafer 5. Therefore, the non-uniformity of the plasma concentration is about ±12.2%, and the non-uniformity of the plasma can be improved to some extent, but it is also clear that the plasma concentration in the direction perpendicular to the magnetic field B is asymmetric. Ru.

上述した装置とは異なり、第13図に示すよう
に、互いにα=β=γ=120°の角度離間して3個
のコイル7,8,9を設け、これらコイルに120
度の位相遅れの3相電流を流して例えば第14図
に矢印cで示すような方向に回転する回転磁界を
形成するように構成したリアクテイブイオンエツ
チング装置も提案されている。この装置では荷電
粒子がウエハ5と平行な面内で矢印dで示す方向
(点線で示す)に回転するため、ウエハ5の表面
全体に亙つて均一なプラズマを得ることが出来
る。
Unlike the above-mentioned device, as shown in FIG.
A reactive ion etching apparatus has also been proposed in which a three-phase current with a phase lag of 1.5 degrees is passed to form a rotating magnetic field that rotates in the direction shown by arrow c in FIG. 14, for example. In this device, charged particles rotate in the direction indicated by the arrow d (indicated by the dotted line) within a plane parallel to the wafer 5, so that uniform plasma can be obtained over the entire surface of the wafer 5.

この第13図に示した方法は理論的には魅力が
あるが、しかし、第13図の構成では、3個のコ
イル7,8,9を組み合わせるため構成が複雑と
なり、しかも、交流印加に対するコイルのインダ
クタンスの整合、これらコイルの発熱、或は位相
合わせ等の問題が発生する。又、インダクタンス
の問題を少なくするために周波数を低下させよう
とすると、低周波発振器等が必要となるという新
たな問題が発生する。
Although the method shown in FIG. 13 is theoretically attractive, the configuration shown in FIG. Problems such as inductance matching, heat generation of these coils, and phase matching occur. Furthermore, if an attempt is made to lower the frequency in order to reduce the inductance problem, a new problem arises in that a low frequency oscillator or the like is required.

従つて、この発明の目的は、上述したプラズマ
濃度の非対称の問題を解決し、簡単な構成で均一
なプラズマ濃度が得られるようにした磁気増強型
リアクテイブイオンエツチング装置を提供するこ
とにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a magnetically enhanced reactive ion etching apparatus which solves the above-mentioned problem of plasma concentration asymmetry and can obtain a uniform plasma concentration with a simple configuration.

(問題点を解決するための手段) この目的の達成を図るため、この発明は少なく
とも2個のコイルを用いて互いに反撥する2種以
上の磁界を発生させ、この磁気反撥により処理す
べき半導体ウエハの表面に平行な磁束を発生さ
せ、この磁束のパターンがリアクタチエンバの長
手方向軸線に対して対称、従つて半導体ウエハの
中心点に対し対称となるようにし、ソレノイドコ
イルに流れる電流を交番電流としたことを特徴と
する。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve this object, the present invention uses at least two coils to generate two or more types of magnetic fields that repel each other, and by this magnetic repulsion, the semiconductor wafer to be processed is generate a magnetic flux parallel to the surface of the reactor chamber, such that the pattern of this magnetic flux is symmetrical about the longitudinal axis of the reactor chamber, and thus symmetrical about the center point of the semiconductor wafer, and change the current flowing through the solenoid coil into an alternating current. It is characterized by the following.

この発明の好適実施例においては、交流電流
を、ソレノイドコイルに流れる直流電流の強さを
変化させることにより、形成するようにするのが
良い。
In a preferred embodiment of the invention, the alternating current may be generated by varying the strength of the direct current flowing through the solenoid coil.

さらに、この発明の他の好適実施例において
は、交番電流をソレノイドコイルに流す直流電流
のオン・オフにより形成することが出来る。
Furthermore, in another preferred embodiment of the present invention, an alternating current can be formed by turning on and off a direct current flowing through a solenoid coil.

さらに、この発明の実施に当り、交番電流を、
ソレノイドコイルに流す直流電流を交流により変
調して、形成するのが好適である。
Furthermore, in carrying out the present invention, the alternating current is
It is preferable to form the solenoid coil by modulating the direct current flowing through the solenoid coil with alternating current.

さらに、この発明の他の好適実施例では、ソレ
ノイドコイルをプラズマリアクタの外周に、リア
クタ内部の半導体ウエハを囲むように巻装するの
が良い。
Furthermore, in another preferred embodiment of the present invention, the solenoid coil is preferably wound around the outer periphery of the plasma reactor so as to surround the semiconductor wafer inside the reactor.

(作用) このように、この発明では、少なくとも2個の
ソレノイドコイルによつて発生された互いに反撥
する向きの磁界によつて、エツチング処理が行わ
れるウエハ表面付近に、このウエハ表面と平行で
かつウエハ中心点に対して対称な磁束が形成され
るので、ウエハ表面でのプラズマ密度の分布、従
つて、ウエハ表面に対するエツチング速度が均一
となる。
(Function) In this way, in the present invention, magnetic fields generated by at least two solenoid coils in mutually repelling directions are applied to the vicinity of the wafer surface to be etched, parallel to and parallel to the wafer surface. Since a magnetic flux is formed that is symmetrical about the wafer center point, the distribution of plasma density on the wafer surface, and therefore the etching rate on the wafer surface, is uniform.

しかもソレノイドコイルに流れる電流を交番電
流とするので、ウエハ表面に沿う方向における荷
電粒子の分布にゆらぎを与えることができる。こ
のゆらぎはウエハ表面に対するエツチング速度の
均一化に寄与する。
Moreover, since the current flowing through the solenoid coil is an alternating current, it is possible to give fluctuations to the distribution of charged particles in the direction along the wafer surface. This fluctuation contributes to making the etching rate uniform on the wafer surface.

(実施例) 以下、図面を参照してこの発明の実施例につき
説明する。尚、これら図は発明の構成を理解出来
る程度に各構成成分の形状、寸法及び配置関係を
概略的に示してあるにすぎず、又、この発明は図
示の構成例にのみ限定されているものではない。
(Embodiments) Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that these figures only schematically illustrate the shapes, dimensions, and arrangement relationships of each component to the extent that the configuration of the invention can be understood, and this invention is limited only to the illustrated configuration example. isn't it.

第1図はこの発明の装置の一実施例を概略的に
示す斜視図、第2図は第1図の−線断面図及
び第3図は第2図の−線断面図である。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing an embodiment of the apparatus of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line -- in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line -- in FIG.

第2図に示す通り、この発明の磁気増強型リア
クテイブイオンエツチング装置では、半導体ウエ
ハ20を円筒型電極21上に良電熱状態で配置
し、この円筒型電極21を絶縁体22により支持
する。半導体ウエハ20に対向し所定距離の箇所
にガス導入部23を配設する。全体を外側容器2
4で囲んでプラズマリアクタ25を構成し、内部
にリアクタチエンバ26を画成する。
As shown in FIG. 2, in the magnetically enhanced reactive ion etching apparatus of the present invention, a semiconductor wafer 20 is placed on a cylindrical electrode 21 in a well-heated state, and this cylindrical electrode 21 is supported by an insulator 22. A gas introduction section 23 is disposed opposite to the semiconductor wafer 20 at a predetermined distance. The whole outer container 2
4 constitutes a plasma reactor 25, and defines a reactor chamber 26 inside.

このガス導入部23はリアクタ25の前壁部2
7を貫通する導管28を介してガス供給源(図示
せず)に連結する。又、リアクタ25の後壁部2
9にはガス排出部30を設け、これを絶縁支持体
22に形成した複数の貫通孔31を介してリアク
タチエンバ26に連通させる。この円筒型電極2
1には導線32を経て高周波エネルギー源33に
接続する。
This gas introduction part 23 is connected to the front wall part 2 of the reactor 25.
It is connected to a gas supply (not shown) via a conduit 28 passing through 7. In addition, the rear wall portion 2 of the reactor 25
9 is provided with a gas exhaust section 30, which is communicated with the reactor chamber 26 through a plurality of through holes 31 formed in the insulating support 22. This cylindrical electrode 2
1 is connected to a high frequency energy source 33 via a conductor 32.

又、この発明によればプラズマリアクタ25の
外周例えば外側容器24に2個のソレノイドコイ
ル34及び35を巻装し、この場合、半導体ウエ
ハ20をこれらソレノイドコイル34及び35が
容器24の周囲で取り囲むようにして巻装する。
例えば、コイル34と35との間にリアクタチエ
ンバ26内の半導体ウエハ20が位置するように
これらコイル34及び35をそれぞれ対向配置す
る。これらコイル34及び35には交番電流電源
36(第1図に示す)から直流電流を供給してこ
れらコイル34及び35によつて互いに反撥する
磁界を形成する。かかる磁界の様子を第4図に示
す。すなわち、対向する2個のコイル34及び3
5に互いに逆向きの直流電流を流し、ウエハ20
の近くに相対向する磁界を形成するようにする。
交流電流電源36は、この磁界を形成する直流電
流のオンオフを繰り返し行なつて、交番電流をコ
イルに供給する。
Further, according to the present invention, two solenoid coils 34 and 35 are wound around the outer periphery of the plasma reactor 25, for example, the outer container 24, and in this case, the semiconductor wafer 20 is surrounded by these solenoid coils 34 and 35 around the container 24. Wrap it like this.
For example, the coils 34 and 35 are arranged facing each other so that the semiconductor wafer 20 in the reactor chamber 26 is located between the coils 34 and 35. These coils 34 and 35 are supplied with a direct current from an alternating current power supply 36 (shown in FIG. 1) to form magnetic fields that repel each other. FIG. 4 shows the state of such a magnetic field. That is, the two opposing coils 34 and 3
Direct currents in opposite directions are applied to the wafers 20 and 5.
so as to form opposing magnetic fields near the
The alternating current power supply 36 repeatedly turns on and off the direct current that forms this magnetic field to supply alternating current to the coil.

次に、この発明の他の実施例を第5図を参照し
て説明する。第5図はこの発明にかかる装置の変
形例を説明るための要部を概略的に示す線図であ
り、第1図〜第3図に示した構成成分と同一の構
成成分については同一の符号を付して示す。
Next, another embodiment of the invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram schematically showing the main parts for explaining a modification of the device according to the present invention, and the same components as those shown in FIGS. 1 to 3 are the same. Indicated with a code.

この実施例では、リアクタ25の外周例えばリ
アクタ25構成する外側容器24の図中左側に2
個のソレノイドコイル37及び38をそれぞれ巻
装すると共に、これらコイル37及び38とはウ
エハを配設する位置を挾んで反対側すなわち外側
容器24の右側に他の2個のソレノイドコイル3
9及び40をそれぞれ巻装する。コイル37及び
38の組とコイル39及び40の組との間にウエ
ハ20を位置させるようにし、これら各組のコイ
ルに互いに逆向きの電流を流し、第5図にS及び
Nでそれぞれ示す極性の互いに反撥する磁界をリ
アクタチエンバ26内のウエハ表面付近に相当す
る箇所に形成する。かかる反撥磁界によつて、チ
エンバ26の長手方向の中心軸線dに対し直交す
る面内であつて、かつチエンバ26の中心軸線d
から放射方向に外側に向う磁束φが発生する。第
5図の−線断面方向に見た時のこの磁束φの
様子の概略を第6図に矢印を付した線で示す。
In this embodiment, on the outer periphery of the reactor 25, for example, on the left side of the outer container 24 constituting the reactor 25, there is a
Two solenoid coils 37 and 38 are respectively wound on the opposite side of the wafer placement position, that is, on the right side of the outer container 24.
9 and 40, respectively. The wafer 20 is positioned between the set of coils 37 and 38 and the set of coils 39 and 40, and currents in opposite directions are passed through the coils of each set, so that the polarity shown by S and N, respectively, in FIG. mutually repelling magnetic fields are formed in the reactor chamber 26 at a location corresponding to the vicinity of the wafer surface. Due to this repulsive magnetic field, the central axis d of the chamber 26 is within a plane perpendicular to the longitudinal center axis d of the chamber 26 and
A magnetic flux φ is generated radially outward from the radial direction. The appearance of this magnetic flux φ when viewed in the cross-sectional direction taken along the line - in FIG. 5 is schematically shown in FIG. 6 by a line with an arrow.

ソレノイドコイル34,35,37,38,3
9,40に供給する直流電流をオン・オフして反
撥磁界を形成すると、装置は磁気増強型リアクテ
イブイオンエツチング装置として作動し、全ての
コイルにつき電流オフとする時には通常のリアク
テイブイオンエツチング装置として作動する。ま
た各コイルの間で直流電流の強さを調整すること
によりプラズマの集中度を制御することが出来、
これがため、エツチング速度を自由に変化させる
ことが出来る。
Solenoid coil 34, 35, 37, 38, 3
When the direct current supplied to coils 9 and 40 is turned on and off to form a repelling magnetic field, the device operates as a magnetically enhanced reactive ion etching device, and when the current is turned off for all coils, it operates as a normal reactive ion etching device. It operates as. In addition, by adjusting the strength of the DC current between each coil, the concentration of plasma can be controlled.
Therefore, the etching speed can be changed freely.

第7図は第5図の−線断面方向に見た時の
第5図の装置のチエンバ26内での磁界Bの強さ
及び電解Eによつて正の荷電粒子に働く力Fのベ
クトル関係を示す線図である。この実施例では、
この力Fは正の荷電粒子をチエンバ26の中心点
41を中心として時計方向に回転するように作用
し、従つてウエハ表面上に同心的にプラズマを作
ることが出来、従つて、ウエハ表面上に均一なプ
ラズマ分布を得ることが出来る。しかもコイルに
は交番電流を流すので、荷電粒子に及ぶローレン
ツ力に強弱が生じ、従つてウエハ表面に沿う方向
における荷電粒子の分布にゆらぎを生ずる。この
ゆらぎはウエハ表面に対するエツチング速度の均
一化に寄与するものである。
FIG. 7 shows the vector relationship between the strength of the magnetic field B in the chamber 26 of the device shown in FIG. 5 and the force F acting on positively charged particles due to the electrolysis E when viewed in the cross-sectional direction taken along the line - in FIG. FIG. In this example,
This force F acts to rotate the positively charged particles clockwise about the center point 41 of the chamber 26, thus creating a plasma concentrically on the wafer surface, and thus A uniform plasma distribution can be obtained. Furthermore, since an alternating current is passed through the coil, the strength of the Lorentz force exerted on the charged particles varies, resulting in fluctuations in the distribution of the charged particles in the direction along the wafer surface. This fluctuation contributes to making the etching rate uniform on the wafer surface.

コイルに流す電流の方向を逆にすると力Fは正
の荷電粒子を反時計方向に回転するようになるこ
とが明らかであり、この場合でも前述と同様に均
一なプラズマ分布をウエハ上に形成することが出
来る。従つて、コイルに流す交番電流を交流とし
ても良い。
It is clear that if the direction of the current flowing through the coil is reversed, the force F will rotate the positively charged particles counterclockwise, and in this case as well, a uniform plasma distribution will be formed on the wafer as described above. I can do it. Therefore, the alternating current flowing through the coil may be alternating current.

また各コイルに流す直流電流を交流により変調
し、この交番電流によつて磁界の均等化従つてウ
エハ表面に沿う方向におけるプラズマ分布及び荷
電粒子の分布の均一化を図るようにしても良い。
或は、各コイルに流す直流電流の強さを周期的に
変化させ、この交番電流によつて磁界の均等化を
図つても良い。
Alternatively, the direct current flowing through each coil may be modulated by alternating current, and the alternating current may be used to equalize the magnetic field and, therefore, equalize the plasma distribution and the charged particle distribution in the direction along the wafer surface.
Alternatively, the strength of the direct current flowing through each coil may be changed periodically, and the magnetic field may be equalized by this alternating current.

又、ウエハ20を支持するための円筒型電極2
1を二価の鉄の材料で構成すると、チエンバ26
内の磁束パターン、従つてプラズマ中の活性種集
中度、結局はウエハ表面に対する均一な処理を制
御することが出来る。
Further, a cylindrical electrode 2 for supporting the wafer 20 is provided.
When 1 is made of divalent iron material, the chamber 26
It is possible to control the magnetic flux pattern in the wafer, and therefore the concentration of active species in the plasma, and ultimately the uniform processing of the wafer surface.

さらに、上述した各コイルの配置関係は設計に
応じて適切に設定することが出来る。
Furthermore, the arrangement relationship of each coil described above can be appropriately set according to the design.

(発明の効果) 上述した説明からも明らかなように、この発明
によれば簡単な構成で均一磁界を得ることが出
来、従つてウエハを均等にエツチングすることが
出来る。
(Effects of the Invention) As is clear from the above description, according to the present invention, a uniform magnetic field can be obtained with a simple configuration, and therefore a wafer can be etched uniformly.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の磁気増強型リアクテイブイ
オンエツチング装置の一実施例を示す斜視図、第
2図は第1図の−線上の断面図、第3図は第
2図の−線上の断面図、第4図は第1図の装
置のコイルに発生する磁界の状態を示す説明図、
第5図は第1図に示す装置の変形例を示す説明
図、第6図及び第7図は第5図の−線上の断
面図、第8図は従来の磁気増強型リアクテイブイ
オンエツチング装置の構成を概略的に示す斜視
図、第9図は第8図の装置において荷電粒子に働
くローレンツ力の説明図、第10図は第8図の装
置内のウエハに働く力及びこれにより発生するプ
ラズマ濃度の状態を示す説明図、第11図及び第
12図はチエンバ内のプラズマ濃度の分布図、第
13図は従来の磁気増強型リアクテイブイオンエ
ツチング装置の他の例を示す斜視図、第14図は
第13図の装置に発生する磁界の状態を示す説明
図である。 20……半導体ウエハ、21……円筒型電極、
22……絶縁(支持)体、23……ガス導入部、
24……外側容器、25……プラズマリアクタ、
26……リアクタチエンバ、27……前壁部、2
8……導管、29……後壁部、30……ガス排出
部、31……貫通孔、32……導線、33……高
周波エネルギー源、34,35,37,38,3
9,40……ソレノイドコイル、36……交番電
流電源、41……チエンバの中心点。
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a magnetically enhanced reactive ion etching apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the - line in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the - line in FIG. 4 is an explanatory diagram showing the state of the magnetic field generated in the coil of the device shown in FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a modified example of the apparatus shown in FIG. 1, FIGS. 6 and 7 are cross-sectional views taken along the - line in FIG. 5, and FIG. 8 is a conventional magnetically enhanced reactive ion etching apparatus. FIG. 9 is an explanatory diagram of the Lorentz force acting on charged particles in the device shown in FIG. 8, and FIG. 10 is a diagram showing the force acting on the wafer in the device shown in FIG. 8 and the force generated thereby. 11 and 12 are explanatory diagrams showing the state of plasma concentration. FIGS. 11 and 12 are distribution diagrams of plasma concentration in the chamber. FIG. 13 is a perspective view showing another example of a conventional magnetically enhanced reactive ion etching apparatus. FIG. 14 is an explanatory diagram showing the state of the magnetic field generated in the apparatus of FIG. 13. 20... Semiconductor wafer, 21... Cylindrical electrode,
22... Insulator (support) body, 23... Gas introduction part,
24... Outer container, 25... Plasma reactor,
26...Reactor chamber, 27...Front wall, 2
8... Conduit, 29... Rear wall part, 30... Gas discharge part, 31... Through hole, 32... Conductive wire, 33... High frequency energy source, 34, 35, 37, 38, 3
9, 40... Solenoid coil, 36... Alternating current power supply, 41... Center point of the chamber.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 プラズマリアクタチエンバ内に設けた2個以
上の電極間に無線高周波(RF)交番電圧を印加
してガスプラズマを発生させ、このプラズマのイ
オン化を磁界により増強してプラズマリアクタ内
の半導体ウエハを処理する磁気増強型リアクテイ
ブイオンエツチング装置において、互いに反撥す
る2種以上の磁界を発生させ、この磁気反撥によ
り処理すべき半導体ウエハの表面に平行な磁束を
発生させ、該磁束のパターンが前記リアクタチエ
ンバの長手方向軸線に対して対称、従つて前記半
導体ウエハの中心点に対し対称となるように配設
した少なくとも2個のソレノイドコイルを具え、
該ソレノイドコイルに流れる電流を交番電流とし
たこと を特徴とする磁気増強型リアクテイブイオンエツ
チング装置。 2 交番電流は前記ソレノイドコイルに流れる直
流電流の強さを変化させることにより形成するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の磁
気増強型リアクテイブイオンエツチング装置。 3 交番電流は前記ソレノイドコイルに流す直流
電流のオン・オフにより形成することを特徴とす
る特許請求の範囲第1項に記載の磁気増強型リア
クテイブイオンエツチング装置。 4 交番電流は前記ソレノイドコイルに流す直流
電流を交流により変調して形成するようにしたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の磁
気増強型リアクテイブイオンエツチング装置。 5 前記ソレノイドコイルをプラズマリアクタの
外周に、リアクタ内部の半導体ウエハを囲むよう
に巻装することを特徴とする特許請求の範囲第1
項に記載の磁気増強型リアクテイブイオンエツチ
ング装置。
[Claims] 1. Gas plasma is generated by applying a radio frequency (RF) alternating voltage between two or more electrodes provided in a plasma reactor chamber, and the ionization of this plasma is enhanced by a magnetic field to generate plasma. In a magnetically enhanced reactive ion etching system that processes semiconductor wafers in a reactor, two or more types of magnetic fields that repel each other are generated, and this magnetic repulsion generates magnetic flux parallel to the surface of the semiconductor wafer to be processed. at least two solenoid coils arranged such that the pattern of magnetic flux is symmetrical about the longitudinal axis of the reactor chamber and therefore symmetrical about the center point of the semiconductor wafer;
A magnetically enhanced reactive ion etching device characterized in that the current flowing through the solenoid coil is an alternating current. 2. The magnetically enhanced reactive ion etching apparatus according to claim 1, wherein the alternating current is generated by changing the intensity of a direct current flowing through the solenoid coil. 3. The magnetically enhanced reactive ion etching apparatus according to claim 1, wherein the alternating current is formed by turning on and off a direct current flowing through the solenoid coil. 4. The magnetically enhanced reactive ion etching apparatus according to claim 1, wherein the alternating current is formed by modulating the direct current flowing through the solenoid coil with alternating current. 5. Claim 1, characterized in that the solenoid coil is wound around the outer periphery of the plasma reactor so as to surround the semiconductor wafer inside the reactor.
The magnetically enhanced reactive ion etching apparatus described in 2.
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JPS6094725A (en) * 1983-10-28 1985-05-27 Hitachi Ltd Dry etching device

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