JPH06342698A - 回転磁場を用いた２周波励起プラズマ装置 - Google Patents
回転磁場を用いた２周波励起プラズマ装置Info
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- JPH06342698A JPH06342698A JP30599191A JP30599191A JPH06342698A JP H06342698 A JPH06342698 A JP H06342698A JP 30599191 A JP30599191 A JP 30599191A JP 30599191 A JP30599191 A JP 30599191A JP H06342698 A JPH06342698 A JP H06342698A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
- F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
- F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
Abstract
(57)【要約】
【目的】ウエハ上でのプラズマ密度を均一にし、イオン
照射エネルギーの分布を均一に、またドライエッチング
装置としてウエハ内のエッチング装置そしてウエハ内の
エッチング速度を均一にすること。 【構成】真空チャンバ１内に被処理物（ウエハ）を載置
する第１の電極２に高周波電源３を接続すると共に、第
１の電極２に対向して第２の電極４を配置し、これに第
２の高周波電源５を接続し、真空チャンバ１の周囲に回
転磁界を発生するための電磁コイル６を設けたものであ
る。これによりプラズマと第１及び第２の電極の間に逆
方向の電界が生じ、プラズマの移動による不均一性が互
いに打ち消されて均一なプラズマの密度分布が得られ
る。
照射エネルギーの分布を均一に、またドライエッチング
装置としてウエハ内のエッチング装置そしてウエハ内の
エッチング速度を均一にすること。 【構成】真空チャンバ１内に被処理物（ウエハ）を載置
する第１の電極２に高周波電源３を接続すると共に、第
１の電極２に対向して第２の電極４を配置し、これに第
２の高周波電源５を接続し、真空チャンバ１の周囲に回
転磁界を発生するための電磁コイル６を設けたものであ
る。これによりプラズマと第１及び第２の電極の間に逆
方向の電界が生じ、プラズマの移動による不均一性が互
いに打ち消されて均一なプラズマの密度分布が得られ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＩＣ、ＬＳＩなどの半導
体装置の製造、特にドライエッチング装置に用いられる
回転磁界を用いたプラズマ処理装置に関する。
体装置の製造、特にドライエッチング装置に用いられる
回転磁界を用いたプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来技術】半導体集積回路の集積度の増大に伴い、デ
バイスの微細化が求められ、また三次元集積回路の開発
が進められるなど、その加工に必要なドライエッチング
技術に対する要求も益々厳密になっている。回転磁場を
用いたドライエッチング方法の概念は、１９８１年にＩ
ＢＭのハイメンによって発表されて以来、三極型反応性
イオンエッチング装置と共にプラズマ密度を高める方法
として多く利用されてきた。
バイスの微細化が求められ、また三次元集積回路の開発
が進められるなど、その加工に必要なドライエッチング
技術に対する要求も益々厳密になっている。回転磁場を
用いたドライエッチング方法の概念は、１９８１年にＩ
ＢＭのハイメンによって発表されて以来、三極型反応性
イオンエッチング装置と共にプラズマ密度を高める方法
として多く利用されてきた。
【０００３】電界と磁界を直交させたマクネトロン方式
では、電子が電界と磁界の相乗効果により、電界Ｅと磁
界Ｂで形成される面に対して垂直方向（Ｅ×Ｂ）に、い
わゆるサイクロトロン運動をして旋回するので、電子が
分子と衝突しイオン効率が良くなり、エッチング速度が
上がる。また磁界により電子の移動度は著しく低下し、
直流的に浮遊状態になっている電極へ到達する電子の速
度が小さくなり、電極へ衝突するイオンのエネルギーを
低くでき、ウエハ表面へのダメージを減少することがで
きる。
では、電子が電界と磁界の相乗効果により、電界Ｅと磁
界Ｂで形成される面に対して垂直方向（Ｅ×Ｂ）に、い
わゆるサイクロトロン運動をして旋回するので、電子が
分子と衝突しイオン効率が良くなり、エッチング速度が
上がる。また磁界により電子の移動度は著しく低下し、
直流的に浮遊状態になっている電極へ到達する電子の速
度が小さくなり、電極へ衝突するイオンのエネルギーを
低くでき、ウエハ表面へのダメージを減少することがで
きる。
【０００４】回転磁場を利用した装置では、２対または
３対の電磁コイルにより発生する磁界を回転させること
で、高密度のプラズマをウエハ上で回転させ、プラズマ
のイオン化を促進している。しかしながら、上記従来の
装置では以下に述べる問題点がある。先ず第一に、ウエ
ハは最大直径８インチ（約20.3cm）から１２インチ（3
0.5cm）へと大口径化が進んでおり、これら大口径のウ
エハ上で均一な磁場を与えようとすると、電磁コイルは
各々直径１ｍ以上の大型のものが必要となる。このよう
な大型のものになると、装置の床占有面積及び作業スペ
ースを考慮すると、現在の半導体製造ラインには使用不
可能となってしまう。
３対の電磁コイルにより発生する磁界を回転させること
で、高密度のプラズマをウエハ上で回転させ、プラズマ
のイオン化を促進している。しかしながら、上記従来の
装置では以下に述べる問題点がある。先ず第一に、ウエ
ハは最大直径８インチ（約20.3cm）から１２インチ（3
0.5cm）へと大口径化が進んでおり、これら大口径のウ
エハ上で均一な磁場を与えようとすると、電磁コイルは
各々直径１ｍ以上の大型のものが必要となる。このよう
な大型のものになると、装置の床占有面積及び作業スペ
ースを考慮すると、現在の半導体製造ラインには使用不
可能となってしまう。
【０００５】第二に、磁場強度分布にかかわらず平行平
板電極型マグネトロン装置では、上記のようにＥ×Ｂ方
向に電子が移動するため同方向に従ってプラズマは密に
なる。高周波放電を用いたプラズマ中を流れる電流は、
J(E)＝ｊ（ωε0 −ｎe (x)e／ωｍe ）×Ｅ（E.Everha
rt, S.C.Brown, Phys. Rev., 76, 839, 1949により）で
求まる。ここで、J(E)は電流、ｎe は密度、ωは周波
数、ｍe は質量、Ｅは交流電界をそれぞれ表す。この式
で、右辺第１項のωε0 は真空中の変位電流でプラズマ
の密度に依存しないが、第２項はプラズマの密度に比例
して大きくなる。従って、プラズマ中の電子、イオンの
密度が大きい所程電流は大きく、電界は小さくなる。こ
のようなプラズマ状態では、いま磁力方向を北とすると
ウエハ上での交流電圧の振幅は南北方向では略均一であ
っても、東西方向では西側の電圧振幅が東側（Ｅ×Ｂ）
より大きくなる。反応性のイオンエッチングのように、
イオンの方向性及び強度によりエッチング形状及びエッ
チング速度をコントロールする場合、イオンはプラズマ
電位と自己バイアスの和によってプラズマ暗部で加速さ
れ、被エッチング膜に衝突する。またイオン電流Ｊｉは
ｅをチャージ、ｎｉをイオン密度、μをイオンの移動
度、Ｅを電界としたとき、Ｊｉ＝ｅ・ｎｉ・μ・Ｅ（こ
こで、Ｊｉはイオン電流、ｅはチャージ、ｎｉはイオン
密度、μはイオンの移動度、Ｅは電界を表す。）で示さ
れるように、イオン密度とイオン移動度の積に比例して
変化する。即ち、Ｅ×Ｂ方向へのプラズマの移動により
イオンの照射密度及びイオンの照射エネルギーともウエ
ハ上で不均一になり、エッチング速度及びエッチング形
状は著しく不均一になる。
板電極型マグネトロン装置では、上記のようにＥ×Ｂ方
向に電子が移動するため同方向に従ってプラズマは密に
なる。高周波放電を用いたプラズマ中を流れる電流は、
J(E)＝ｊ（ωε0 −ｎe (x)e／ωｍe ）×Ｅ（E.Everha
rt, S.C.Brown, Phys. Rev., 76, 839, 1949により）で
求まる。ここで、J(E)は電流、ｎe は密度、ωは周波
数、ｍe は質量、Ｅは交流電界をそれぞれ表す。この式
で、右辺第１項のωε0 は真空中の変位電流でプラズマ
の密度に依存しないが、第２項はプラズマの密度に比例
して大きくなる。従って、プラズマ中の電子、イオンの
密度が大きい所程電流は大きく、電界は小さくなる。こ
のようなプラズマ状態では、いま磁力方向を北とすると
ウエハ上での交流電圧の振幅は南北方向では略均一であ
っても、東西方向では西側の電圧振幅が東側（Ｅ×Ｂ）
より大きくなる。反応性のイオンエッチングのように、
イオンの方向性及び強度によりエッチング形状及びエッ
チング速度をコントロールする場合、イオンはプラズマ
電位と自己バイアスの和によってプラズマ暗部で加速さ
れ、被エッチング膜に衝突する。またイオン電流Ｊｉは
ｅをチャージ、ｎｉをイオン密度、μをイオンの移動
度、Ｅを電界としたとき、Ｊｉ＝ｅ・ｎｉ・μ・Ｅ（こ
こで、Ｊｉはイオン電流、ｅはチャージ、ｎｉはイオン
密度、μはイオンの移動度、Ｅは電界を表す。）で示さ
れるように、イオン密度とイオン移動度の積に比例して
変化する。即ち、Ｅ×Ｂ方向へのプラズマの移動により
イオンの照射密度及びイオンの照射エネルギーともウエ
ハ上で不均一になり、エッチング速度及びエッチング形
状は著しく不均一になる。
【０００６】プラズマの濃淡現象は主に磁場強度と圧力
（真空度）に依存する。特に次世代デバイスに必要とさ
れる高アスペクト比、極小パターンサイズ依存性のエッ
チングを実現するには低圧雰囲気でのエッチングが不可
欠となり、磁場による濃淡現象は顕著なものとなる。更
にエッチング速度及びエッチング形状のみでなく、ウエ
ハ外周部では中心部に比べて磁場の回転と共に周期的に
プラズマ密度が疎になりプラズマのインピーダンスが大
きくなり交流電圧の振幅が大きくなる。従って、プラズ
マ電位と電極の自己バイアスで決まるイオンの照射エネ
ルギーは増大しイオンの照射による損傷を受けやすく、
デバイスによっては周辺部の歩止まりが著しく低下する
という問題がある。
（真空度）に依存する。特に次世代デバイスに必要とさ
れる高アスペクト比、極小パターンサイズ依存性のエッ
チングを実現するには低圧雰囲気でのエッチングが不可
欠となり、磁場による濃淡現象は顕著なものとなる。更
にエッチング速度及びエッチング形状のみでなく、ウエ
ハ外周部では中心部に比べて磁場の回転と共に周期的に
プラズマ密度が疎になりプラズマのインピーダンスが大
きくなり交流電圧の振幅が大きくなる。従って、プラズ
マ電位と電極の自己バイアスで決まるイオンの照射エネ
ルギーは増大しイオンの照射による損傷を受けやすく、
デバイスによっては周辺部の歩止まりが著しく低下する
という問題がある。
【０００７】更に従来の技術では、被エッチングウエハ
周辺と中心部のエッチング速度の差及び周辺部お周期的
なイオンエネルギーの変化によるダメージが大きく、大
口径ウエハには不適合なもであった。
周辺と中心部のエッチング速度の差及び周辺部お周期的
なイオンエネルギーの変化によるダメージが大きく、大
口径ウエハには不適合なもであった。
【０００８】
【発明が解決すべき課題】本発明は上記の問題を解決す
べくなされ、その目的はウエハ上でのプラズマ密度を均
一にし、イオンの照射エネルギーの分布を均一にして、
ドライエッチング装置としてウエハ内のエッチング速度
をより均一にすることにより、デバイスの歩止まりを向
上させることができ、更にプラズマＣＶＤ装置として均
一な成膜を行うことができる回転磁場を用いたプラズマ
処理装置を提供することである。
べくなされ、その目的はウエハ上でのプラズマ密度を均
一にし、イオンの照射エネルギーの分布を均一にして、
ドライエッチング装置としてウエハ内のエッチング速度
をより均一にすることにより、デバイスの歩止まりを向
上させることができ、更にプラズマＣＶＤ装置として均
一な成膜を行うことができる回転磁場を用いたプラズマ
処理装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、二以上の電極
を内蔵する真空チャンバと、真空チャンバ内に所定のガ
スを供給する供給手段と、真空チャンバ内のガスを排出
する排出手段と、真空チャンバ周囲に配設され、電界の
方向と垂直な面内で回転する回転磁場を生起させる電磁
コイルを具備する回転磁界を用いたプラズマ処理装置に
おいて、被処理物が載置される第１の電極に第１の高周
波電源を接続すると共に、第１の電極に対向して第２の
電極を設け、これに第２の高周波電源を接続したもので
ある。これにより第１の電極とプラズマ間の電界とは逆
方向の電界を第２の電極とプラズマ間に発生させ、Ｅ×
Ｂによるプラズマの移動による不均一性を互いに打ち消
すようにして、ウエハ上のプラズマの密度分布を均一に
するものである。
を内蔵する真空チャンバと、真空チャンバ内に所定のガ
スを供給する供給手段と、真空チャンバ内のガスを排出
する排出手段と、真空チャンバ周囲に配設され、電界の
方向と垂直な面内で回転する回転磁場を生起させる電磁
コイルを具備する回転磁界を用いたプラズマ処理装置に
おいて、被処理物が載置される第１の電極に第１の高周
波電源を接続すると共に、第１の電極に対向して第２の
電極を設け、これに第２の高周波電源を接続したもので
ある。これにより第１の電極とプラズマ間の電界とは逆
方向の電界を第２の電極とプラズマ間に発生させ、Ｅ×
Ｂによるプラズマの移動による不均一性を互いに打ち消
すようにして、ウエハ上のプラズマの密度分布を均一に
するものである。
【００１０】
【作用】磁場を回転させただけでは、上述のように電極
を上から見た際の、瞬時な磁界の北方向に対する東側
（Ｅ×Ｂ方向）のプラズマ密度が大きくなる。被処理物
を載置する第１の電極の自己バイアス（負）とプラズマ
電位（正）間での電界Ｅ1 とは逆方向に第２の電極を負
の電位に制御して第１の電極とプラズマ間でのプラズマ
の方向（Ｅ1 ×Ｂ）とは逆方向に第２の電極とプラズマ
間に電界Ｅ2 と磁界によりプラズマを移動させることが
可能になる。従って、プラズマ密度はウエハ上でより均
一になりイオンのイオンの照射エネルギーを決める交流
電圧の振幅及びイオンの照射密度をより均一にすること
ができる。
を上から見た際の、瞬時な磁界の北方向に対する東側
（Ｅ×Ｂ方向）のプラズマ密度が大きくなる。被処理物
を載置する第１の電極の自己バイアス（負）とプラズマ
電位（正）間での電界Ｅ1 とは逆方向に第２の電極を負
の電位に制御して第１の電極とプラズマ間でのプラズマ
の方向（Ｅ1 ×Ｂ）とは逆方向に第２の電極とプラズマ
間に電界Ｅ2 と磁界によりプラズマを移動させることが
可能になる。従って、プラズマ密度はウエハ上でより均
一になりイオンのイオンの照射エネルギーを決める交流
電圧の振幅及びイオンの照射密度をより均一にすること
ができる。
【００１１】
【実施例】本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて
以下に詳細に説明する。 実施例１ 図１にドライエッチング装置の断面図を示す。本装置は
真空チャンバ１とＣＦ４等のエッチングガスを導入する
ガス供給口（図示せず）と真空チャンバ１内を排気して
所要の圧力に設定するガス排気口（図示せず）を有す
る。ガス供給口はバルブを介してガス供給源に、またガ
ス排気口はバルブを介して排気バルブに接続される。
以下に詳細に説明する。 実施例１ 図１にドライエッチング装置の断面図を示す。本装置は
真空チャンバ１とＣＦ４等のエッチングガスを導入する
ガス供給口（図示せず）と真空チャンバ１内を排気して
所要の圧力に設定するガス排気口（図示せず）を有す
る。ガス供給口はバルブを介してガス供給源に、またガ
ス排気口はバルブを介して排気バルブに接続される。
【００１２】ウエハ載置用の第１の電極２は真空チャン
バ１内に配設された非接地電極である。これにはマッチ
ング回路を介して第１の高周波電源３が接続されウエハ
バイアス用の高周波電力が印加される。図２には４ふっ
化炭素（ＣＦ4 ）とアルゴン（Ａｒ）ガスを流量を７sc
cmと133sccm の比率で混合させた場合、基板に印加され
る高周波電源の周波数及び電力とウエハの直流電位との
相関を示す。図２から判るように、プラズマ生成用の上
部電極に１００MHz 、１００Ｗを印加した場合、上部電
極の自己バイアスは、基板に印加される周波数及び電力
には殆ど無関係に一定である。一方、基板の自己バイア
スは、そこに印加される周波数と電力により大きく変化
することが判る。従って、第１の高周波電源の周波数と
電力を制御することによりウエハの電位、即ちイオンの
照射エネルギーを決めるプラズマの空間電位とウエハの
直流電位を精密に制御することができる。
バ１内に配設された非接地電極である。これにはマッチ
ング回路を介して第１の高周波電源３が接続されウエハ
バイアス用の高周波電力が印加される。図２には４ふっ
化炭素（ＣＦ4 ）とアルゴン（Ａｒ）ガスを流量を７sc
cmと133sccm の比率で混合させた場合、基板に印加され
る高周波電源の周波数及び電力とウエハの直流電位との
相関を示す。図２から判るように、プラズマ生成用の上
部電極に１００MHz 、１００Ｗを印加した場合、上部電
極の自己バイアスは、基板に印加される周波数及び電力
には殆ど無関係に一定である。一方、基板の自己バイア
スは、そこに印加される周波数と電力により大きく変化
することが判る。従って、第１の高周波電源の周波数と
電力を制御することによりウエハの電位、即ちイオンの
照射エネルギーを決めるプラズマの空間電位とウエハの
直流電位を精密に制御することができる。
【００１３】プラズマ密度の制御を目的とする第２の電
極４は真空チャンバ１内に第１の電極２に対向して配設
された非接地電極である。これにはマッチング回路を介
して第２の高周波電源５が接続され、プラズマ生成用の
高周波電力が印加される。図３に第２の電極４の印加電
力を変化させたときのプラズマの発光スペクトル強度を
示す。またスペクトルの左側に示した数字は第２の電極
へ導入する電力（Ｗ）と419.9nm の波長での相対的なア
ルゴンの発光強度を示している。例えば、１５０Ｗ／９
１４４は第２の電極への導入電力が１５０Ｗで、その時
の発光強度が９１４４であることを意味する。
極４は真空チャンバ１内に第１の電極２に対向して配設
された非接地電極である。これにはマッチング回路を介
して第２の高周波電源５が接続され、プラズマ生成用の
高周波電力が印加される。図３に第２の電極４の印加電
力を変化させたときのプラズマの発光スペクトル強度を
示す。またスペクトルの左側に示した数字は第２の電極
へ導入する電力（Ｗ）と419.9nm の波長での相対的なア
ルゴンの発光強度を示している。例えば、１５０Ｗ／９
１４４は第２の電極への導入電力が１５０Ｗで、その時
の発光強度が９１４４であることを意味する。
【００１４】真空チャンバ１の周囲には相対向する二対
の電磁コイル６は、その軸が直交するように配設され、
そして一方の対の電磁コイルと他方の対の電磁コイルに
位相の９０度ずれた低周波電流がそれぞれ印加される
と、対向する二つの非接地電極間の電界と直交する方向
に回転合成磁場を生起する。このように回転磁場を作用
させることで、高密度のプラズマをウエハ上で発生させ
ることができるが、前記したように、第１の電極２のみ
でプラズマを生成させ、またバイアスを制御したのでは
瞬時のプラズマ密度はＥ×Ｂの方向が濃く反対方向では
薄くなると言う、前記した問題が生じる。
の電磁コイル６は、その軸が直交するように配設され、
そして一方の対の電磁コイルと他方の対の電磁コイルに
位相の９０度ずれた低周波電流がそれぞれ印加される
と、対向する二つの非接地電極間の電界と直交する方向
に回転合成磁場を生起する。このように回転磁場を作用
させることで、高密度のプラズマをウエハ上で発生させ
ることができるが、前記したように、第１の電極２のみ
でプラズマを生成させ、またバイアスを制御したのでは
瞬時のプラズマ密度はＥ×Ｂの方向が濃く反対方向では
薄くなると言う、前記した問題が生じる。
【００１５】本発明のドライエッチング装置を上記のよ
うに構成することにより、プラズマとウエハ載置電極
（第１の電極）間の電界方向とは逆方向にプラズマとプ
ラズマ生成用電極（第２の電極）間で電界を印加するこ
とが可能となるため、プラズマの移動による不均一性が
互いに打ち消されて電極間のプラズマの密度を均一にす
ることができる。
うに構成することにより、プラズマとウエハ載置電極
（第１の電極）間の電界方向とは逆方向にプラズマとプ
ラズマ生成用電極（第２の電極）間で電界を印加するこ
とが可能となるため、プラズマの移動による不均一性が
互いに打ち消されて電極間のプラズマの密度を均一にす
ることができる。
【００１６】実施例２ 図４にウエハ載置電極（第１の電極）２の周辺にウエハ
中心部とウエハ周辺部のプラズマ密度の均一化を目的と
した永久磁石を配置した場合の実施例を示す。ウエハの
直径が大きくなるにつれてウエハ周辺部のデバイスの直
径が大きくなるため、ウエハ周辺部のデバイスの歩止ま
りを向上することが非常に重要になる。
中心部とウエハ周辺部のプラズマ密度の均一化を目的と
した永久磁石を配置した場合の実施例を示す。ウエハの
直径が大きくなるにつれてウエハ周辺部のデバイスの直
径が大きくなるため、ウエハ周辺部のデバイスの歩止ま
りを向上することが非常に重要になる。
【００１７】従来の回転磁場のみでは電子はＥ×Ｂ方向
にドリフトされ、チャンバ１の内壁で再結合するがイオ
ンは影響を受けない。プラズマ電位はプラズマ中のイオ
ンと電子の密度の差によって決まる。電子とイオンの移
動度（質量）の差によりロレンツ力によって電子のみが
疎になるため、ポアソンの式に従って、Ｅ×Ｂ方向のプ
ラズマ電位が高くなる。イオンの照射エネルギーはプラ
ズマの電位と基板の自己バイアスとの差で決まる。照射
エネルギーが高すぎるとプロセス上の問題点が多く発生
するため最適条件に制御することが望ましいが、プラズ
マ電位は装置構成により決まるため制御範囲が限定され
てしまう。
にドリフトされ、チャンバ１の内壁で再結合するがイオ
ンは影響を受けない。プラズマ電位はプラズマ中のイオ
ンと電子の密度の差によって決まる。電子とイオンの移
動度（質量）の差によりロレンツ力によって電子のみが
疎になるため、ポアソンの式に従って、Ｅ×Ｂ方向のプ
ラズマ電位が高くなる。イオンの照射エネルギーはプラ
ズマの電位と基板の自己バイアスとの差で決まる。照射
エネルギーが高すぎるとプロセス上の問題点が多く発生
するため最適条件に制御することが望ましいが、プラズ
マ電位は装置構成により決まるため制御範囲が限定され
てしまう。
【００１８】本実施例における主な構成は図１の場合と
同じであるが、本実施例では更に第２の磁界Ｂ2 を発生
する永久磁石７をウエハ周辺に配設し、プラズマ生成用
の電界Ｅ2 と直交させＥ2 ×Ｂ2 方向へプラズマを閉ル
ープに形成しながら電子をプラズマ内に閉じこめてい
る。イオン照射エネルギーはプラズマの電位と基板の自
己バイアスとの差で決まる。照射エネルギーが高すぎる
とプロセス上の問題が多く発生するため最適条件に制御
することが望ましいがプラズマ電位は装置の構成により
決まるため制御範囲が限定される。このためプラズマ電
位の上昇も許容範囲内に抑えることができた。またウエ
ハ周辺では常時高密度のプラズマが存在するため前記し
たようなプラズマのドリフトの影響を受けることがなく
常にウエハ上の空間で高密度のプラズマを発生すること
が可能となった。
同じであるが、本実施例では更に第２の磁界Ｂ2 を発生
する永久磁石７をウエハ周辺に配設し、プラズマ生成用
の電界Ｅ2 と直交させＥ2 ×Ｂ2 方向へプラズマを閉ル
ープに形成しながら電子をプラズマ内に閉じこめてい
る。イオン照射エネルギーはプラズマの電位と基板の自
己バイアスとの差で決まる。照射エネルギーが高すぎる
とプロセス上の問題が多く発生するため最適条件に制御
することが望ましいがプラズマ電位は装置の構成により
決まるため制御範囲が限定される。このためプラズマ電
位の上昇も許容範囲内に抑えることができた。またウエ
ハ周辺では常時高密度のプラズマが存在するため前記し
たようなプラズマのドリフトの影響を受けることがなく
常にウエハ上の空間で高密度のプラズマを発生すること
が可能となった。
【００１９】本実施例によるＣＦ4 プラズマを用いて熱
酸化膜のエッチングを行ったところ、従来装置ではウエ
ハエッジより１０mmの部位内で±８％ものばらつきがあ
ったが、本実施例ではエッジより３mmの部位を除いて±
２％となり、非常に均一なエッチングを行うことができ
た。上記実施例では第２の電界Ｅ2 を発生させるのに高
周波電源を用いたが、直流電源の方が装置の構成を簡単
にすることができる。直流電源を用いた場合、電極表面
は常に導電性であることは勿論である。更に、上記実施
例ではドライエッチング装置を例としたが、プラズマＣ
ＶＤ装置としても利用できることは勿論である。
酸化膜のエッチングを行ったところ、従来装置ではウエ
ハエッジより１０mmの部位内で±８％ものばらつきがあ
ったが、本実施例ではエッジより３mmの部位を除いて±
２％となり、非常に均一なエッチングを行うことができ
た。上記実施例では第２の電界Ｅ2 を発生させるのに高
周波電源を用いたが、直流電源の方が装置の構成を簡単
にすることができる。直流電源を用いた場合、電極表面
は常に導電性であることは勿論である。更に、上記実施
例ではドライエッチング装置を例としたが、プラズマＣ
ＶＤ装置としても利用できることは勿論である。
【００２０】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、プラズマ
内の電子の運動を制御でき、プラズマ電位の分布を均一
にできるから、ドライエッチング装置として用いて、被
処理物のエッチング速度をより均一にすることができ
る。また被処理物表面のイオンの照射による損傷を低減
することができ、更にプラズマＣＶＤ装置として用いて
被処理物表面に均一な厚さの成膜を形成することができ
るなどの効果を奏する。
内の電子の運動を制御でき、プラズマ電位の分布を均一
にできるから、ドライエッチング装置として用いて、被
処理物のエッチング速度をより均一にすることができ
る。また被処理物表面のイオンの照射による損傷を低減
することができ、更にプラズマＣＶＤ装置として用いて
被処理物表面に均一な厚さの成膜を形成することができ
るなどの効果を奏する。
【図１】本発明によるドライエッチング装置の実施例の
断面図を示す。
断面図を示す。
【図２】電極に印加される高周波電源の周波数及び電力
とウエハの直流電位との相関を示す。
とウエハの直流電位との相関を示す。
【図３】印加電力を変化させた時のプラズマの発光スペ
クトラム強度を示す。
クトラム強度を示す。
【図４】本発明によるドライエッチング装置の他の実施
例を示す。
例を示す。
１ 真空チャンバ ２ 第１の電極 ３ 第１の高周波電源 ４ 第２の電極 ５ 第２の高周波電源 ６ 電磁コイル ７ 永久磁石
Claims (2)
- 【請求項１】二以上の電極を内蔵する真空チャンバと、
真空チャンバ内に所定のガスを供給するガス供給手段
と、真空チャンバ内のガスを排出する排出手段と、真空
チャンバ周囲に配置され、電界の方向と垂直な面内で回
転する回転磁場を生起させる電磁コイルを具備する回転
磁界を用いたプラズマ処理装置において、 被処理物が載置される第１の電極に対向して設置された
第２の電極とプラズマ間に前記第１の電極とプラズマ間
の電界とは逆方向に電界を発生させることを特徴とする
回転磁界を用いたプラズマ処理装置。 - 【請求項２】前記第１の電極の周辺部に直流磁界発生手
段を設けたことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ
処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03305991A JP3113344B2 (ja) | 1991-11-21 | 1991-11-21 | 回転磁場を用いた２周波励起プラズマ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03305991A JP3113344B2 (ja) | 1991-11-21 | 1991-11-21 | 回転磁場を用いた２周波励起プラズマ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06342698A true JPH06342698A (ja) | 1994-12-13 |
| JP3113344B2 JP3113344B2 (ja) | 2000-11-27 |
Family
ID=17951758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03305991A Expired - Fee Related JP3113344B2 (ja) | 1991-11-21 | 1991-11-21 | 回転磁場を用いた２周波励起プラズマ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3113344B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5880034A (en) * | 1997-04-29 | 1999-03-09 | Princeton University | Reduction of semiconductor structure damage during reactive ion etching |
| WO2006107044A1 (ja) * | 2005-04-04 | 2006-10-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | プラズマ処理方法及び装置 |
| JP2013243134A (ja) * | 2013-06-15 | 2013-12-05 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理方法、及びプラズマ処理装置 |
-
1991
- 1991-11-21 JP JP03305991A patent/JP3113344B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5880034A (en) * | 1997-04-29 | 1999-03-09 | Princeton University | Reduction of semiconductor structure damage during reactive ion etching |
| WO2006107044A1 (ja) * | 2005-04-04 | 2006-10-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | プラズマ処理方法及び装置 |
| US7601619B2 (en) | 2005-04-04 | 2009-10-13 | Panasonic Corporation | Method and apparatus for plasma processing |
| JP5102615B2 (ja) * | 2005-04-04 | 2012-12-19 | パナソニック株式会社 | プラズマ処理方法及び装置 |
| JP2013243134A (ja) * | 2013-06-15 | 2013-12-05 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理方法、及びプラズマ処理装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3113344B2 (ja) | 2000-11-27 |
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