JPH0645095A - Method for generating plasma and device therefor - Google Patents

Method for generating plasma and device therefor

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JPH0645095A
JPH0645095A JP5072659A JP7265993A JPH0645095A JP H0645095 A JPH0645095 A JP H0645095A JP 5072659 A JP5072659 A JP 5072659A JP 7265993 A JP7265993 A JP 7265993A JP H0645095 A JPH0645095 A JP H0645095A
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frequency power
high frequency
plasma generating
plasma
side electrodes
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Masabumi Kubota
正文 久保田
Kenji Fukuto
憲司 服藤
Norihiko Tamaoki
徳彦 玉置
Mitsuhiro Okuni
充弘 大國
Noboru Nomura
登 野村
Ichiro Nakayama
一郎 中山
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To generate a plasma with high density and excellent uniformity under high vacuum, thereby improving fine workability, and minimizing the damage to a device. CONSTITUTION:First to fourth side electrodes 5-8 are arranged on the sides of a plasma generating part laid in vacuum state to enclose the plasma generating part. A high frequency power is supplied to the first side electrode 5 from a first high frequency power source 9A, a high frequency power is supplied to the second side electrode 6 from the first high frequency power source 9A through a first delay circuit 11, a high frequency power is supplied to the third side electrode 7 from the first high frequency power source 9A through first and second delay circuits 11, 12, and a high frequency power is supplied to the fourth side electrode 8 from the first high frequency power source 9A through first-third delay circuits 11, 12, 13. Thus, high frequency powers having the same frequency and successively differed in phases are applied to the first- fourth side electrodes 5-8, respectively, and a rotating field as rotating electrons in the plasma generating part is excited in the plasma generating part.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はプラズマを発生させるプ
ラズマ発生方法及びその装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma generating method and apparatus for generating plasma.

【0002】[0002]

【従来の技術】高周波放電を用いたプラズマ発生方法
は、微細加工のためのドライエッチング装置、薄膜形成
のためのスパッタリング装置やプラズマCVD装置、及
びイオン注入装置等のさまざまな分野で用いられてお
り、加工寸法の微細化や膜質の高精度な制御のために、
高真空中でのプラズマ生成が求められている。
2. Description of the Related Art A plasma generating method using a high frequency discharge is used in various fields such as a dry etching apparatus for fine processing, a sputtering apparatus for forming a thin film, a plasma CVD apparatus, an ion implantation apparatus and the like. , For the miniaturization of processing dimensions and high-precision control of film quality,
Plasma generation in high vacuum is required.

【0003】以下、プラズマ発生方法の適用例として、
微細加工に適するドライエッチング方法について説明す
る。
Hereinafter, as an application example of the plasma generation method,
A dry etching method suitable for fine processing will be described.

【0004】現代の高密度半導体集積回路の進歩は産業
革命にも比較される変革をもたらしつつあり、半導体集
積回路の高密度化は、素子寸法の微細化、デバイスの改
良、チップサイズの大面積化等により実現されてきた。
素子寸法の微細化は光の波長程度にまで進んできてお
り、リソグラフィにはエキシマレーザや軟エックス線の
使用が検討されている。微細パターンの実現には、リソ
グラフィと並んでドライエッチングが重要な役割を果た
していると言える。
The progress of modern high-density semiconductor integrated circuits is bringing about a change comparable to the industrial revolution, and the higher density of semiconductor integrated circuits means miniaturization of device dimensions, improvement of devices, and large area of chip size. Have been realized by
The miniaturization of device dimensions has advanced to about the wavelength of light, and the use of excimer lasers and soft X-rays is being considered for lithography. It can be said that dry etching plays an important role along with lithography for the realization of fine patterns.

【0005】ドライエッチングとは、プラズマ中に存在
するラジカル、イオン等による気相−固相表面における
化学的又は物理的反応を利用し、薄膜又は基板の不要な
部分を除去する加工技術である。ドライエッチング技術
として最も広く用いられている反応性イオンエッチング
(RIE)は、適当なガスの高周波放電プラズマ中に試
料を曝すことによりエッチング反応を起こさせ、試料表
面の不要部分を除去するものである。必要な部分つまり
除去しない部分は、通常、マスクとして用いたホトレジ
ストパターンにより保護されている。
Dry etching is a processing technique for removing an unnecessary portion of a thin film or a substrate by utilizing a chemical or physical reaction on a gas-solid phase surface due to radicals, ions, etc. existing in plasma. Reactive ion etching (RIE), which is most widely used as a dry etching technique, causes an etching reaction by exposing a sample to a high-frequency discharge plasma of an appropriate gas to remove an unnecessary portion of the sample surface. . The required portion, that is, the portion that is not removed is usually protected by the photoresist pattern used as a mask.

【0006】微細化のためにはイオンの方向性を揃える
ことが必要であるが、このためにはプラズマ中でのイオ
ンの散乱を減らすことが不可欠である。イオンの方向性
を揃えるためには、プラズマ発生装置の真空度を高めて
イオンの平均自由行程を大きくすることが効果的である
が、プラズマ室の真空度を高めると高周波放電が生じ難
くなるという問題がある。
For the miniaturization, it is necessary to make the directionality of ions uniform, but for this purpose, it is essential to reduce the scattering of ions in plasma. In order to make the directionality of the ions uniform, it is effective to increase the vacuum degree of the plasma generator to increase the mean free path of the ions, but if the vacuum degree of the plasma chamber is increased, it is difficult for high frequency discharge to occur. There's a problem.

【0007】そこで、その対策として一般に、プラズマ
室に磁場を印加して放電を容易にする方法、例えばマグ
ネトロン反応性イオンエッチング技術或いはECR(電
子サイクロトロン共鳴)エッチング技術等が開発されて
きた。
Therefore, as a countermeasure, a method for applying a magnetic field to the plasma chamber to facilitate discharge, such as a magnetron reactive ion etching technique or an ECR (electron cyclotron resonance) etching technique, has been generally developed.

【0008】図16は、従来のマグネトロン放電を用い
た反応性イオンエッチング装置を示す模式図である。金
属性のチャンバー81内にはガスコントローラ82を介
して反応性ガスが導入され、チャンバー81内は排気系
83によって適切な圧力に制御されている。チャンバー
81の上部にはアノード(陽極)84が設けられ、下部
にはカソード(陰極)となる試料台85が設けられてい
る。試料台85にはインピーダンス整合回路86を介し
てRF電源87が接続されており、試料台85とアノー
ド84との間で高周波放電を起こすことができるように
なっている。チャンバー81の各側部には、対向する一
対の交流電磁石88が互いに位相が90度異なった状態
で2組設けられており、該2組の交流電磁石88により
チャンバー81内に回転磁界が印加され、高真空中での
放電を容易にしている。このようにすると、電子が回転
磁場によりサイクロイド運動をするため電子の運動経路
が長くなり、イオン化効率が高くなるのである。
FIG. 16 is a schematic diagram showing a reactive ion etching apparatus using a conventional magnetron discharge. A reactive gas is introduced into the metallic chamber 81 via a gas controller 82, and the inside of the chamber 81 is controlled to have an appropriate pressure by an exhaust system 83. An anode (anode) 84 is provided above the chamber 81, and a sample table 85 serving as a cathode (cathode) is provided below the chamber 81. An RF power source 87 is connected to the sample stage 85 via an impedance matching circuit 86 so that high frequency discharge can be generated between the sample stage 85 and the anode 84. On each side of the chamber 81, two pairs of facing AC electromagnets 88 are provided with their phases differing from each other by 90 degrees, and a rotating magnetic field is applied to the inside of the chamber 81 by the two pairs of AC electromagnets 88. , Facilitates discharge in high vacuum. By doing so, the electrons make a cycloidal motion due to the rotating magnetic field, so that the motion path of the electrons becomes long and the ionization efficiency becomes high.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ようなマグネトロン放電やECR放電によると、プラズ
マ密度が不均一なために微細なエッチング加工が困難で
あると共に加工の対象となる試料に損傷が生じるという
問題があった。
However, according to the above-mentioned magnetron discharge or ECR discharge, it is difficult to perform fine etching processing due to the non-uniform plasma density and the sample to be processed is damaged. There was a problem.

【0010】例えば、従来のマグネトロン反応性イオン
エッチング装置においては、プラズマの局所的な偏り
を、回転磁場によって時間的に平均することにより均等
にしているが、瞬時におけるプラズマ密度が均一ではな
いために局所的な電位差が発生する。このため、従来の
マグネトロン反応性イオンエッチング装置をMOSLS
Iプロセスに適用すると、ゲート酸化膜に破壊が生じる
ことがある。
For example, in the conventional magnetron reactive ion etching apparatus, the local bias of the plasma is made uniform by temporally averaging it by the rotating magnetic field, but the instantaneous plasma density is not uniform. A local potential difference occurs. Therefore, the conventional magnetron reactive ion etching system is
When applied to the I process, breakdown may occur in the gate oxide film.

【0011】同様にECRエッチング装置においては、
磁場がチャンバーの径方向に分布するため、プラズマ密
度の局所的な粗密が生じ、これにより、エッチング種の
不均一が生じたり、局所的な電位差が発生したりする。
このプラズマの不均一に起因してエッチングの均一性が
悪くなり、LSIを歩留まり良く作成することが困難に
なる。そして、このプラズマの不均一性は、いっそう薄
いゲート酸化膜が使用される超微細パターンLSIや大
口径ウエハーに対してドライエッチングを行なう際にお
ける正確なエッチングが困難であることを意味する。
Similarly, in the ECR etching apparatus,
Since the magnetic field is distributed in the radial direction of the chamber, the plasma density is locally dense and dense, which causes nonuniform etching species and a local potential difference.
Due to this nonuniformity of plasma, the uniformity of etching deteriorates, which makes it difficult to produce LSIs with high yield. The non-uniformity of the plasma means that it is difficult to perform accurate etching when performing dry etching on an ultrafine pattern LSI or a large-diameter wafer in which an even thinner gate oxide film is used.

【0012】また、従来の13.56MHz励起の平行
平板型マグネトロンエッチング装置に100〜200M
Hzの高周波電力を重畳させることによってプラズマを
高密度化させ、これによりセルフバイアス電圧を低減
し、高エネルギーイオンによる試料への損傷を低減させ
る方法も試みられている。
In addition, the conventional parallel plate type magnetron etching apparatus of 13.56 MHz excitation is 100 to 200M.
A method has also been attempted in which plasma is densified by superimposing a high frequency power of Hz to reduce the self-bias voltage and damage to a sample due to high-energy ions.

【0013】ところが、この方法によると、プラズマの
高密度化は達成できるが、プラズマの均一性の向上は困
難であるので、プラズマの不均一性に起因する前述の問
題の解決には十分とは言えない。
However, according to this method, although the density of plasma can be increased, it is difficult to improve the uniformity of plasma. Therefore, it is not sufficient to solve the above-mentioned problems caused by the nonuniformity of plasma. I can not say.

【0014】本発明は、前記問題点に鑑み、高真空の下
で高密度で均一性に優れ、これにより微細加工性が向上
すると共にデバイスへの損傷が少ないプラズマ発生方法
及びその装置を提供することを目的とする。
In view of the above-mentioned problems, the present invention provides a plasma generating method and an apparatus therefor, which have high density and excellent uniformity under high vacuum, which improves microfabrication and causes less damage to devices. The purpose is to

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、請求項1〜10の発明は、プラズマ発生部を囲むよ
うに配設された側方電極に、遅延回路を介して同一周波
数で位相が異なる高周波電力を印加することにより、プ
ラズマ発生部に該プラズマ発生部内の電子に回転運動を
させるような回転電場を励起するものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the inventions of claims 1 to 10 are arranged at the same frequency through a delay circuit on the side electrodes arranged so as to surround the plasma generating portion. By applying high-frequency power having different phases, a rotating electric field that excites the electrons in the plasma generating unit to rotate is excited in the plasma generating unit.

【0016】具体的に請求項1の発明が講じた解決手段
は、プラズマ発生方法を、真空室内のプラズマ発生部を
介して対向する位置に一対の側方電極を配置し、前記一
対の側方電極のうちの一方の側方電極に高周波電源から
高周波電力を供給し、前記一対の側方電極のうちの他方
の側方電極に、前記高周波電源から遅延回路を介して供
給され前記高周波電力と周波数が同じで位相が異なる高
周波電力を供給することにより、前記プラズマ発生部に
該プラズマ発生部内の電子に振幅運動をさせる高周波電
場を励起する構成とするものである。
[0016] Specifically, the solution means taken by the invention of claim 1 is a plasma generating method, wherein a pair of side electrodes are arranged at positions facing each other through a plasma generating portion in a vacuum chamber, and the pair of side electrodes are arranged. High frequency power is supplied from one of the electrodes to a high frequency power source, and the other side electrode of the pair of side electrodes is supplied from the high frequency power source via a delay circuit to the high frequency power. By supplying high-frequency power having the same frequency but different phases, a high-frequency electric field that causes electrons in the plasma generating section to perform amplitude motion is excited in the plasma generating section.

【0017】請求項2の発明が講じた解決手段は、プラ
ズマ発生方法を、真空室内のプラズマ発生部の側方に該
プラズマ発生部を囲むように3以上の側方電極を配置
し、前記3以上の側方電極のうちの一の側方電極に高周
波電源から高周波電力を供給し、前記3以上の側方電極
のうちの他の側方電極に、前記高周波電源から遅延回路
を介して供給され前記高周波電力と周波数が同じで位相
が順次異なる高周波電力をそれぞれ供給することによ
り、前記プラズマ発生部に該プラズマ発生部内の電子に
回転運動をさせる回転電場を励起する構成とするもので
ある。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a plasma generating method, wherein three or more side electrodes are arranged on a side of a plasma generating portion in a vacuum chamber so as to surround the plasma generating portion, High frequency power is supplied from one high frequency power source to one of the above side electrodes, and is supplied from the high frequency power source to another side electrode of the three or more side electrodes via a delay circuit. By supplying high-frequency power having the same frequency as that of the high-frequency power but sequentially different phases, a rotating electric field that causes the electrons in the plasma generating section to make a rotational motion is excited in the plasma generating section.

【0018】請求項3の発明が講じた解決手段は、プラ
ズマ発生装置を、前記真空室内のプラズマ発生部を介し
て対向する位置に設けられた一対の側方電極と、前記一
対の側方電極のうちの一方の側方電極に高周波電力を供
給する高周波電源と、前記一対の側方電極のうちの他方
の側方電極に前記高周波電源から受けた高周波電力を遅
延せしめて前記高周波電力と周波数が同じで位相が異な
る高周波電力を供給する遅延回路とからなり、前記プラ
ズマ発生部に該プラズマ発生部内の電子に振幅運動をさ
せる高周波電場を励起する電場励起手段を備えている構
成とするものである。
According to a third aspect of the present invention, a plasma generator is provided with a pair of side electrodes provided at positions facing each other with a plasma generator in the vacuum chamber, and the pair of side electrodes. A high frequency power source for supplying high frequency power to one of the side electrodes, and delaying the high frequency power received from the high frequency power source to the other side electrode of the pair of side electrodes so as to delay the high frequency power and the frequency. And a delay circuit for supplying high-frequency power having the same phase but different phases, and the plasma generating section is provided with an electric field excitation means for exciting a high-frequency electric field that causes the electrons in the plasma generating section to make an amplitude motion. is there.

【0019】請求項4の発明は、請求項3の構成に、前
記真空室の側壁は誘電体により形成されており、前記一
対の側方電極は前記真空室の外部に設けられているとい
う構成を付加するものである。
According to a fourth aspect of the invention, in the structure of the third aspect, the side wall of the vacuum chamber is formed of a dielectric material, and the pair of side electrodes are provided outside the vacuum chamber. Is added.

【0020】請求項5の発明は、請求項3の構成に、前
記遅延回路は低域フィルターであるという構成を付加す
るものである。
According to a fifth aspect of the invention, the delay circuit is a low pass filter in addition to the configuration of the third aspect.

【0021】請求項6の発明が講じた解決手段は、プラ
ズマ発生装置を、真空室内のプラズマ発生部を囲む位置
に設けられた3以上の側方電極と、該3以上の側方電極
のうちの一の側方電極に高周波電力を供給する高周波電
源と、前記3以上の側方電極のうちの他の側方電極に、
前記高周波電源から受けた高周波電力を遅延せしめて前
記高周波電力に対して周波数が同じで位相が順次異なる
高周波電力をそれぞれ供給する複数の遅延回路からなる
遅延回路群とからなり、前記プラズマ発生部に該プラズ
マ発生部内の電子に回転運動をさせる回転電場を励起す
る電場励起手段を備えている構成とするものである。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a plasma generating device, comprising: three or more side electrodes provided in a position surrounding a plasma generating portion in a vacuum chamber; and three or more side electrodes. A high-frequency power source for supplying high-frequency power to one side electrode, and other side electrodes of the three or more side electrodes,
A delay circuit group composed of a plurality of delay circuits for delaying high-frequency power received from the high-frequency power source to respectively supply high-frequency power having the same frequency and sequentially different phases to the high-frequency power, An electric field excitation means for exciting a rotating electric field that causes electrons in the plasma generating portion to make a rotational motion is provided.

【0022】請求項7の発明は、請求項6の構成に、前
記真空室の側壁は誘電体により形成されており、前記3
以上の側方電極は前記真空室の外部に設けられている構
成を付加するものである。
According to a seventh aspect of the present invention, in the structure of the sixth aspect, the side wall of the vacuum chamber is formed of a dielectric material, and
The above lateral electrodes are added to the structure provided outside the vacuum chamber.

【0023】請求項8の発明は、請求項6の構成に、前
記複数の遅延回路はそれぞれ低域フィルターであるとい
う構成を付加するものである。
According to an eighth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the sixth aspect, a configuration in which each of the plurality of delay circuits is a low pass filter is added.

【0024】請求項9の発明は、請求項6の構成に、前
記遅延回路群が前記高周波電源から受けた高周波電力を
順次遅延せしめる遅延時間は互いに略等しくなるように
設定されているという構成を付加するものである。
According to a ninth aspect of the present invention, in the configuration of the sixth aspect, the delay times for sequentially delaying the high frequency power received from the high frequency power supply by the delay circuit group are set to be substantially equal to each other. It is something to add.

【0025】請求項10の発明は、請求項6の構成に、
前記プラズマ発生部内の電子に、前記電場励起手段によ
り励起される回転電場によってもたらされる電子の回転
運動の方向と同方向又は逆方向の旋回運動を与える磁場
を前記プラズマ発生部に印加する磁場印加手段を備えて
いるという構成を付加するものである。
The invention of claim 10 is based on the structure of claim 6,
A magnetic field applying means for applying to the plasma generating part a magnetic field that gives the electrons in the plasma generating part a swirling motion in the same direction or in the opposite direction to the rotational motion of the electrons caused by the rotating electric field excited by the electric field exciting means. Is added.

【0026】請求項11〜14の発明は、試料台に供給
される高周波電力の周波数をプラズマ発生部を囲むよう
に配設された側方電極に供給される高周波電力の周波数
と異ならせる共に、試料台に供給される高周波電力を側
方電極に供給される高周波電力の周波数に対して高イン
ピーダンスにするものである。
According to the invention of claims 11 to 14, the frequency of the high-frequency power supplied to the sample stage is made different from the frequency of the high-frequency power supplied to the side electrodes arranged so as to surround the plasma generating portion. The high frequency power supplied to the sample stage has a high impedance with respect to the frequency of the high frequency power supplied to the side electrodes.

【0027】具体的に請求項11の発明が講じた解決手
段は、プラズマ発生装置を、真空室内のプラズマ発生部
の下部に設けられた試料台と、前記プラズマ発生部を囲
む位置に設けられた3以上の側方電極と該3以上の側方
電極に周波数が同じで位相が順次異なる高周波電力をそ
れぞれ供給する第1の高周波電力供給手段とからなり前
記プラズマ発生部に該プラズマ発生部内の電子に回転運
動をさせる回転電場を励起する電場励起手段と、前記第
1の高周波電力供給手段から供給される高周波電力の周
波数と異なる周波数の高周波電力を前記第1の高周波電
力供給手段から供給される高周波電力の周波数に対して
高インピーダンス特性を有するフィルター回路を介して
前記試料台に供給する第2の高周波電力供給手段とを備
えている構成とするものである。
Specifically, the solution means taken by the invention of claim 11 is that the plasma generator is provided in a sample stage provided below the plasma generator in the vacuum chamber and at a position surrounding the plasma generator. Electrons in the plasma generating part are composed of three or more side electrodes and first high frequency power supplying means for supplying high frequency power having the same frequency and sequentially different phases to the three or more side electrodes. An electric field excitation means for exciting a rotating electric field that causes a rotational movement to a high frequency power, and a high frequency power having a frequency different from the frequency of the high frequency power supplied from the first high frequency power supply means are supplied from the first high frequency power supply means. Second high frequency power supply means for supplying to the sample stage via a filter circuit having a high impedance characteristic with respect to the frequency of the high frequency power. It is intended.

【0028】請求項12の発明は、請求項11の構成
に、前記第1の高周波電力供給手段は、前記3以上の側
方電極に前記高周波電力を前記第2の高周波電力供給手
段から供給される高周波電力の周波数に対して高インピ
ーダンス特性を有するフィルター回路を介して供給する
という構成を付加するものである。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the configuration of the eleventh aspect, the first high-frequency power supply means supplies the high-frequency power to the three or more side electrodes from the second high-frequency power supply means. The configuration in which the high frequency power is supplied through a filter circuit having a high impedance characteristic is added.

【0029】請求項13の発明は、請求項11の構成
に、前記第1の高周波電力供給手段から供給される高周
波電力の周波数は前記第2の高周波電力供給手段から供
給される高周波電力の周波数よりも高く設定されている
という構成を付加するものである。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the configuration of the eleventh aspect, the frequency of the high frequency power supplied from the first high frequency power supply means is the frequency of the high frequency power supplied from the second high frequency power supply means. The configuration is set to be higher than the above.

【0030】請求項14の発明は、請求項11の構成
に、前記プラズマ発生部内の電子に前記電場励起手段に
より励起される回転電場によってもたらされる電子の回
転運動の方向と同方向又は逆方向の旋回運動を与える磁
場を前記プラズマ発生部に印加する磁場印加手段を備え
ているという構成を付加するものである。
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the structure of the eleventh aspect, the electrons in the plasma generating portion are in the same direction as or opposite to the direction of the rotational movement of the electrons brought about by the rotating electric field excited by the electric field exciting means. A configuration is additionally provided in which a magnetic field applying means for applying a magnetic field that gives a turning motion to the plasma generating section is provided.

【0031】[0031]

【作用】請求項1又は請求項3のプラズマ発生方法又は
装置によると、プラズマ発生部内の電子は、該プラズマ
発生部に励起される高周波電場により振幅運動をさせら
れながら、自身の有する運動エネルギーの方向に並んで
進行する。このような電子の運動は電子とガス分子との
衝突断面積を実効的に大きくするので、従来の平行平板
型プラズマ発生装置に比べると、高真空中においても高
いイオン化効率が得られると共に放電も容易になる。
According to the plasma generating method or apparatus of the first or third aspect, the electrons in the plasma generating portion are oscillated by the high frequency electric field excited by the plasma generating portion, Proceed in line with the direction. Since such electron motion effectively increases the collision cross-section between electrons and gas molecules, it is possible to obtain a high ionization efficiency even in a high vacuum and discharge as compared with the conventional parallel plate plasma generator. It will be easier.

【0032】また、従来のプラズマ発生方法又は装置に
よる磁場分布に比べてプラズマ発生部の高周波電場が均
一なため、均一性に優れたプラズマを得ることができ
る。
Further, since the high-frequency electric field in the plasma generating section is more uniform than the magnetic field distribution obtained by the conventional plasma generating method or apparatus, it is possible to obtain a plasma having excellent uniformity.

【0033】前記のような高周波電場を形成する方法と
しては、一対の側方電極のうちの一方の側方電極に高周
波電源から高周波電力を供給し、他方の側方電極に前記
高周波電源から遅延回路を介して供給された高周波電力
を供給することにより、周波数が同一で位相が異なる高
周波電力を簡単な回路で供給することができる。
As a method of forming the high frequency electric field as described above, one side electrode of the pair of side electrodes is supplied with high frequency power from the high frequency power source, and the other side electrode is delayed from the high frequency power source. By supplying the high frequency power supplied via the circuit, it is possible to supply the high frequency power having the same frequency but different phases with a simple circuit.

【0034】このようにすると、側方電極間に何等かの
原因で入力電力のアンバランスを生じても、側方電極同
士は遅延回路で互いに接続されているため、入力電力の
アンバランスは自動的に補正される。
In this way, even if the input power is unbalanced for some reason between the side electrodes, the side electrodes are connected to each other by the delay circuit, so that the input power is automatically unbalanced. Will be corrected.

【0035】請求項2又は請求項6のプラズマ発生方法
又は装置によると、プラズマ発生部内の電子は、該プラ
ズマ発生部に励起される回転電場により回転運動をさせ
られながら、自身の有する運動エネルギーの方向に並ん
で進行する。このような電子の運動は電子とガス分子と
の衝突断面積を実効的に大きくするので、従来の平行平
板型プラズマ発生装置に比べると、高真空中においても
高いイオン化効率が得られると共に放電も容易になる。
According to the plasma generating method or the apparatus of claim 2 or 6, the electrons in the plasma generating portion are rotatively moved by the rotating electric field excited by the plasma generating portion and are Proceed in line with the direction. Since such electron motion effectively increases the collision cross-section between electrons and gas molecules, it is possible to obtain a high ionization efficiency even in a high vacuum and discharge as compared with the conventional parallel plate plasma generator. It will be easier.

【0036】また、従来のプラズマ発生方法又は装置に
よる磁場分布に比べてプラズマ発生部の高周波電場が均
一なため、均一性に優れたプラズマを得ることができ
る。
Further, since the high-frequency electric field in the plasma generating section is more uniform than the magnetic field distribution obtained by the conventional plasma generating method or apparatus, it is possible to obtain a plasma having excellent uniformity.

【0037】前記のような回転電場を形成する方法とし
ては、3以上の側方電極のうちの一の側方電極に高周波
電源から高周波電力を供給し、他の側方電極に、前記高
周波電源から順次遅延回路を介して供給された高周波電
力をそれぞれ供給することにより、周波数が同一で位相
が順次異なる高周波電力を簡単な回路で供給することが
できる。
As a method for forming the rotating electric field as described above, a high frequency power is supplied from a high frequency power source to one side electrode of the three or more side electrodes, and the high frequency power source is supplied to the other side electrode. By respectively supplying the high frequency powers sequentially supplied from the above through the delay circuit, it is possible to supply the high frequency powers having the same frequency and sequentially different phases with a simple circuit.

【0038】このようにすると、側方電極間に何等かの
原因で入力電力のアンバランスを生じても、側方電極同
士は遅延回路で互いに接続されているため、入力電力の
アンバランスは自動的に補正される。
In this way, even if the input power is unbalanced for some reason between the side electrodes, since the side electrodes are connected to each other by the delay circuit, the input power is automatically unbalanced. Will be corrected.

【0039】請求項11のプラズマ発生装置によると、
プラズマ発生部の側方の側方電極に周波数が同じで位相
が順次異なる高周波電力を印加してプラズマ発生部に回
転電場を形成するため、前記同様に、プラズマ発生部内
の電子は回転運動をしながら自身の有する運動エネルギ
ーの方向に進行するので、高真空中においても高いイオ
ン化効率が得られると共に放電も容易になる。
According to the plasma generator of claim 11,
In order to form a rotating electric field in the plasma generating part by applying high-frequency power having the same frequency and sequentially different phases to the side electrodes on the side of the plasma generating part, the electrons in the plasma generating part perform the rotational motion as described above. However, since it advances in the direction of its own kinetic energy, high ionization efficiency can be obtained even in a high vacuum and discharge can be facilitated.

【0040】第2の高周波電力供給手段から試料台に対
して、第1の高周波電力供給手段から側方電極に供給さ
れる高周波電力の周波数と異なる周波数の高周波電力
が、第1の高周波電力供給手段から試料台に供給される
高周波電力の周波数に対して高インピーダンス特性を有
するフィルター回路を介して供給されるため、試料台に
印加される高周波電力と、回転電場を励起し主としてプ
ラズマ発生に寄与する高周波電力とは互いに独立であ
る。
The high frequency power having a frequency different from the frequency of the high frequency power supplied from the first high frequency power supply means to the side electrodes is supplied to the sample stage from the second high frequency power supply means. Since it is supplied through a filter circuit having a high impedance characteristic with respect to the frequency of the high frequency power supplied from the means to the sample stage, the high frequency power applied to the sample stage and the rotating electric field are excited to contribute mainly to plasma generation. It is independent of the high frequency power generated.

【0041】請求項10又は14のプラズマ発生装置に
よると、プラズマ発生部内の電子は、前述の回転電場に
よって回転運動の中心が並進する並進型サイクロイド運
動をさせられ、前述の磁場によって並進型サイクロイド
運動をする電子の並進運動成分はプラズマ発生部を旋回
する旋回運動成分に変換させられる。このため、プラズ
マ発生部内の電子は、回転電場によってもたらされる回
転運動の中心が磁場によってもたらされる旋回運動の軌
跡の上を進行するような運動をするため、該電子は、プ
ラズマ発生部から脱出することなく、回転運動を伴った
サイクロイド運動をする。
According to the plasma generating apparatus of the tenth or fourteenth aspect, the electrons in the plasma generating portion are caused to undergo a translational cycloidal motion in which the center of the rotational motion is translated by the above-mentioned rotating electric field, and the translational cycloidal motion is caused by the above-mentioned magnetic field. The translational motion component of the electron that moves is converted into a swirl motion component that swirls the plasma generating portion. For this reason, the electrons in the plasma generation section move such that the center of the rotational movement caused by the rotating electric field advances on the locus of the swirling movement caused by the magnetic field, so that the electrons escape from the plasma generation section. Without a cycloid motion accompanied by rotational motion.

【0042】[0042]

【実施例】以下、本発明の第1実施例であるプラズマ発
生方法が適用されたドライエッチング装置について説明
する。
EXAMPLE A dry etching apparatus to which the plasma generating method according to the first example of the present invention is applied will be described below.

【0043】図1は、このドライエッチング装置の構造
を示す模式図である。図1において、1は直方体状のチ
ャンバー(真空室)、2はチャンバー1の下部に設けら
れた試料台、3は試料台2上に載置された半導体ウエハ
ーよりなる被エッチング試料、4はチャンバーの上部に
設けられた、試料台2の対向電極である。5、6、7及
び8はそれぞれチャンバー1の側部に設けられた平行平
板電極よりなる第1、第2、第3及び第4の側方電極で
ある。試料台2、対局電極4及び第1〜第4の側方電極
5〜8により囲まれた部分がプラズマ発生領域である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of this dry etching apparatus. In FIG. 1, 1 is a rectangular parallelepiped chamber (vacuum chamber), 2 is a sample table provided under the chamber 1, 3 is a sample to be etched made of a semiconductor wafer placed on the sample table 2, and 4 is a chamber. Is an opposite electrode of the sample table 2 provided on the upper part of the. Reference numerals 5, 6, 7, and 8 denote first, second, third, and fourth side electrodes, which are parallel plate electrodes provided on the sides of the chamber 1. A portion surrounded by the sample stage 2, the counter electrode 4, and the first to fourth side electrodes 5 to 8 is a plasma generation region.

【0044】第1〜第4の側方電極5、6、7、8に
は、第1の高周波電源9Aから第1の整合回路10を介
して周波数10MHzの高周波電力が供給されている。
第1〜第4の側方電極5〜8と第1の整合回路10との
間には、試料台2に印加される高周波電力(この実施例
では1MHzの周波数である。)に対して高インピーダ
ンスとなる第1のフィルタ14が挿入されている。
The first to fourth side electrodes 5, 6, 7, 8 are supplied with high frequency power of 10 MHz from the first high frequency power supply 9A via the first matching circuit 10.
Between the first to fourth side electrodes 5 to 8 and the first matching circuit 10, a high frequency power (1 MHz in this embodiment) applied to the sample stage 2 is high. The 1st filter 14 used as impedance is inserted.

【0045】試料台2には、第2の高周波電源9Bから
第2の整合回路15を介して周波数1MHzの高周波電
力が供給されている。試料台2と第2の整合回路15と
の間には第1の高周波電源9Aから印加される高周波電
力(この実施例では10MHzの周波数である。)に対
して高インピーダンスとなる第2のフィルター16が挿
入されている。
A high frequency power having a frequency of 1 MHz is supplied to the sample table 2 from a second high frequency power source 9B via a second matching circuit 15. A second filter having a high impedance between the sample stage 2 and the second matching circuit 15 with respect to the high frequency power (10 MHz in this embodiment) applied from the first high frequency power supply 9A. 16 is inserted.

【0046】第1の側方電極5と第2の側方電極6との
間には第1の遅延回路11が設置されている。第1の遅
延回路11により、第2の側方電極6に印加される高周
波電力は第1の側方電極5に印加される高周波電力に対
して約90度の位相差を有している。第2の側方電極6
と第3の側方電極7との間には第2の遅延回路12が設
置されている。第2の遅延回路12により、第3の側方
電極6に印加される高周波電力は第2の側方電極5に印
加される高周波電力に対して約90度の位相差を有して
いる。第3の側方電極7と第4の側方電極8との間には
第3の遅延回路13が設置されている。第3の遅延回路
13により、第4の側方電極8に印加される高周波電力
は第3の側方電極7に印加される高周波電力に対して約
90度の位相差を有している。
A first delay circuit 11 is provided between the first side electrode 5 and the second side electrode 6. Due to the first delay circuit 11, the high frequency power applied to the second side electrode 6 has a phase difference of about 90 degrees with respect to the high frequency power applied to the first side electrode 5. Second lateral electrode 6
The second delay circuit 12 is installed between the third delay electrode 12 and the third side electrode 7. Due to the second delay circuit 12, the high frequency power applied to the third side electrode 6 has a phase difference of about 90 degrees with respect to the high frequency power applied to the second side electrode 5. A third delay circuit 13 is provided between the third side electrode 7 and the fourth side electrode 8. Due to the third delay circuit 13, the high frequency power applied to the fourth side electrode 8 has a phase difference of about 90 degrees with respect to the high frequency power applied to the third side electrode 7.

【0047】第1〜第3の遅延回路11、12、13
は、図2に示すような、いわゆるm型低域フィルタ(ロ
ーパスフィルタ)であって、一般にmは1.27程度が
選択される。第1〜第3の遅延回路11、12、13に
おける遅延時間Tdは、Td=(LC)1/2 で表され
る。
First to third delay circuits 11, 12, 13
Is a so-called m-type low-pass filter (low-pass filter) as shown in FIG. 2, and generally, about 1.27 is selected for m. The delay time Td in the first to third delay circuits 11, 12 and 13 is represented by Td = (LC) 1/2 .

【0048】チャンバー1にはエッチングガスがマスフ
ローコントローラ(図示せず)を介して導入口(図示せ
ず)から導かれ、チャンバー1内の圧力はターボポンプ
(図示せず)により0.1Pa〜10Pa程度に制御さ
れている。
Etching gas is introduced into the chamber 1 from an inlet (not shown) via a mass flow controller (not shown), and the pressure in the chamber 1 is 0.1 Pa to 10 Pa by a turbo pump (not shown). It is controlled to a certain degree.

【0049】また、チャンバー1の上方及び下方には、
それぞれ上側円形コイル17及び下側円形コイル18が
設けられている。上側及び下側の円形コイル17、18
には直流電源又はパルス電源である電源19、20から
電流が供給されており、これにより、チャンバー1の内
部に試料台2に対して略垂直な方向の磁場が印加される
ようになっている。
In addition, above and below the chamber 1,
An upper circular coil 17 and a lower circular coil 18 are provided respectively. Upper and lower circular coils 17, 18
Is supplied with current from power supplies 19 and 20 which are a DC power supply or a pulse power supply, whereby a magnetic field in a direction substantially perpendicular to the sample stage 2 is applied inside the chamber 1. .

【0050】以下、図3に基づき、前記のように構成さ
れたドライエッチング装置の動作を説明する。
The operation of the dry etching apparatus configured as described above will be described below with reference to FIG.

【0051】図3は、プラズマ発生部21を取り囲む第
1〜第4の側方電極5〜8に高周波電力を印加した場合
の電子eの軌跡を模式的に示した図である。電子eは、
プラズマ発生部21に印加される回転電場により回転運
動をさせられながら、自身の有する運動エネルギーの方
向に進行する。
FIG. 3 is a diagram schematically showing the trajectory of electrons e when high frequency power is applied to the first to fourth side electrodes 5 to 8 surrounding the plasma generating part 21. Electron e is
While being rotated by the rotating electric field applied to the plasma generator 21, the plasma generator 21 proceeds in the direction of its own kinetic energy.

【0052】図示は省略しているが、プラズマ発生部2
1を介して第1の側方電極5及び第3の側方電極7のみ
を設けるか、又はプラズマ発生部21を介して第2の側
方電極6及び第4の側方電極8のみを設け、対向する一
対の側方電極に、同一の高周波電源から供給され遅延回
路によって180度の位相差が与えられた周波数が同じ
で位相が異なる高周波電力を供給してもよい。このよう
にすると、プラズマ発生部21内の電子は、該プラズマ
発生部21に印加される高周波電場により振幅運動をさ
せられながら、自身の有する運動エネルギーの方向に進
行する。
Although not shown, the plasma generator 2
1 to provide only the first side electrode 5 and the third side electrode 7 or to provide only the second side electrode 6 and the fourth side electrode 8 via the plasma generator 21. Alternatively, the pair of side electrodes facing each other may be supplied with high-frequency power supplied from the same high-frequency power source and having the same frequency with a phase difference of 180 degrees given by the delay circuit but different phases. By doing so, the electrons in the plasma generating unit 21 travel in the direction of their own kinetic energy while undergoing amplitude motion by the high-frequency electric field applied to the plasma generating unit 21.

【0053】図7は、高周波電力の1周期中に電子eが
進む距離を周波数の関数として示すグラフである。ここ
では、20eVの電子を想定している。X方向に20e
Vのエネルギーで進行する電子eは、50MHzの高周
波電力の1周期に当たる20ナノ秒の間に約6cm移動
する。側方電極間の間隔が30cmであるとすると、そ
の距離を走行する間に電子eは約5回の振幅をすること
になる。電子eのエネルギーが大きいときには、走行速
度が大きいので側方電極間を走行する間の振幅数は減少
する。
FIG. 7 is a graph showing the distance traveled by the electron e during one cycle of high frequency power as a function of frequency. Here, 20 eV electrons are assumed. 20e in X direction
The electron e traveling with the energy of V moves by about 6 cm in 20 nanoseconds, which corresponds to one cycle of high-frequency power of 50 MHz. Assuming that the distance between the side electrodes is 30 cm, the electron e has an amplitude of about 5 times while traveling the distance. When the energy of the electron e is large, the traveling speed is high, and thus the number of amplitudes during traveling between the side electrodes decreases.

【0054】ガス種により異なるが、一般にガスを電離
するためには、約15eV以上の電子エネルギーが必要
である。電離は電子eとガス分子との衝突により生じる
ので、電子eの走行距離が長いほど衝突する確率が増加
し、イオン化効率が高くなる。そこで、本発明は、電子
を回転運動又は振幅運動させることにより電子の走行距
離を長くし、これによりイオン化効率を高めているので
ある。また、電子の回転運動又は振幅運動により電子と
ガス分子との衝突する断面積が実効的に大きくなったと
見ることもできる。
Although it depends on the gas species, generally, electron energy of about 15 eV or more is required to ionize the gas. Since the ionization is caused by the collision between the electron e and the gas molecule, the longer the traveling distance of the electron e, the more the probability of collision and the higher the ionization efficiency. Therefore, according to the present invention, the traveling distance of the electrons is lengthened by rotating or oscillating the electrons, thereby increasing the ionization efficiency. It can also be seen that the cross-sectional area where electrons and gas molecules collide with each other has effectively increased due to the rotational movement or amplitude movement of the electrons.

【0055】対向する側方電極同士の間の距離は通常数
10cmであるから、電子eを高周波電力により回転又
は振幅させ、イオン化効率を向上するには、およそ50
MHz以上の高周波が必要となる。しかしながら50M
Hzよりも低い周波数の高周波電力が印加され電子eの
走行距離が低下しても、エネルギーの低い電子が回転運
動又は振幅運動をするために、該電子がチャンバー壁に
衝突して消滅する確率が低下し、電子密度の減少が防止
されるので、イオン化効率は高くなる。
Since the distance between the opposing side electrodes is usually several tens of cm, it is necessary to rotate or oscillate the electrons e by high frequency power to improve the ionization efficiency by about 50 cm.
A high frequency of MHz or higher is required. However, 50M
Even if the high-frequency power having a frequency lower than Hz is applied and the traveling distance of the electron e decreases, the electron with low energy makes a rotational motion or an amplitude motion, so that there is a probability that the electron collides with the chamber wall and disappears. The ionization efficiency is increased because the electron density is decreased and the electron density is prevented from decreasing.

【0056】さらに、後述するように、チャンバー1内
に磁場を印加すると、電子は、電場による回転運動又は
振幅運動に加えて、磁場による旋回運動をも行なうの
で、50MHzよりも低い周波数でも高いイオン化効率
が実現できる。
Further, as will be described later, when a magnetic field is applied to the chamber 1, the electrons perform not only rotational motion or amplitude motion due to the electric field but also swirl motion due to the magnetic field, so that high ionization is achieved even at a frequency lower than 50 MHz. Efficiency can be realized.

【0057】図4は、上側及び下側の円形コイル17,
18に直流電流を供給することにより、図3に示す回転
電場に、試料台2に対して垂直な方向の磁場を印加した
場合の電子eの運動経路を示している。これにより、図
3の状態の時に電子eがチャンバー1の側壁に向かって
進む並進運動はプラズマ発生部21を旋回する方向の運
動に変換される。この旋回運動の大きさは、印加されて
いる電場の大きさと印加されている磁場の大きさとの積
に比例し、この旋回運動の方向は、印加されている電場
及び磁場の両者に対して垂直な方向である。この結果、
電子eは高周波電力による回転電場によってもたらされ
る回転運動に、磁場によるサイクロトロン旋回運動が重
畳された運動を行なう。
FIG. 4 shows the upper and lower circular coils 17,
By supplying a direct current to 18, a movement path of the electron e when a magnetic field in a direction perpendicular to the sample stage 2 is applied to the rotating electric field shown in FIG. 3 is shown. As a result, the translational movement of the electrons e moving toward the side wall of the chamber 1 in the state of FIG. 3 is converted into the movement in the direction in which the plasma generating portion 21 is swung. The magnitude of this swirl is proportional to the product of the magnitude of the applied electric field and the magnitude of the applied magnetic field, and the direction of this swirl is perpendicular to both the applied electric and magnetic fields. It is in the right direction. As a result,
The electron e performs a motion in which the cyclotron swirl motion due to the magnetic field is superimposed on the rotary motion caused by the rotary electric field due to the high frequency power.

【0058】図5及び図6は、図3の状態の電子eに前
述の磁場を磁界の強さを変えて印加した場合に、電子e
の運動経路がどのように変化するかを示したものであ
る。このようにプラズマ発生部21に、電場及び磁場を
印加し、プラズマ発生部21の電子に回転運動又は振幅
運動を伴った旋回運動をさせることにより、プラズマ発
生部21内の大部分の電子eをプラズマ発生部21内に
閉じ込め、電子eの走行距離を長くすることができる。
これにより、プラズマ発生部21内の電子eの密度が高
まるので、イオン化効率が高まる。
FIG. 5 and FIG. 6 show that when the above magnetic field is applied to the electron e in the state of FIG. 3 while changing the strength of the magnetic field, the electron e
It shows how the movement path of the robot changes. As described above, by applying an electric field and a magnetic field to the plasma generating unit 21 and causing the electrons of the plasma generating unit 21 to perform a swirling motion accompanied by a rotational motion or an amplitude motion, most of the electrons e in the plasma generating unit 21 are removed. The traveling distance of the electron e can be lengthened by confining it in the plasma generation unit 21.
As a result, the density of the electrons e in the plasma generator 21 is increased, and the ionization efficiency is increased.

【0059】従来の回転磁場を用いたマグネトロンエッ
チング装置によると、ある瞬時における試料台2直上の
磁束分布22は図8(a)のように不均一である。この
ため、チャンバー1中の電子e(図8(b)における黒
丸)は、磁場強度に逆比例する軌道半径で回転するた
め、磁場強度が弱いチャンバー1内の上部及び下部並び
にプラズマ発生領域の外周部においては、電子eの軌道
半径は大きくなるので、電子eはチャンバー1の壁部に
衝突して消滅してしまう。
According to the conventional magnetron etching apparatus using the rotating magnetic field, the magnetic flux distribution 22 immediately above the sample table 2 at a certain moment is non-uniform as shown in FIG. 8 (a). For this reason, the electrons e in the chamber 1 (black circles in FIG. 8B) rotate with an orbital radius that is inversely proportional to the magnetic field strength, so that the upper and lower parts of the chamber 1 where the magnetic field strength is weak and the outer periphery of the plasma generation region. In the area, the orbital radius of the electron e becomes large, so the electron e collides with the wall of the chamber 1 and disappears.

【0060】また、プラズマ発生部21の中央部におけ
る左側から右側へ横切る方向を考えたとき、磁場強度が
弱い中心部においては電子eの密度が減少するのでプラ
ズマ密度も低くなり、磁場強度が強い外周部においては
電子eの密度が増加するのでプラズマ密度も高くなる。
従来のドライエッチング装置においては、このようにし
てプラズマ密度に不均一が生じ、エッチングの不均一や
加工物への損傷が生じていたのである。
Further, when considering the direction crossing from the left side to the right side in the central part of the plasma generating part 21, the density of the electrons e decreases in the central part where the magnetic field strength is weak, so the plasma density becomes low and the magnetic field strength is strong. Since the density of electrons e increases in the outer peripheral portion, the plasma density also increases.
In the conventional dry etching apparatus, thus, the plasma density becomes non-uniform, resulting in non-uniform etching and damage to the workpiece.

【0061】これに対して、本発明のプラズマ発生方法
が適用されたドライエッチング装置によると、第1〜第
4の側方電極5、6、7、8により囲まれたプラズマ発
生部21における電場及び磁場はほぼ均一であるため、
図9に示すように、電子eの回転運動を伴ったサイクロ
イド運動の軌跡が各所でほぼ等しくなるので、プラズマ
発生部21の全域においてプラズマ密度がほぼ均一にな
る。このため、このドライエッチング装置によると、プ
ラズマ発生部21においてエッチング用反応性ガスから
生じる反応性ラジカルやイオンは被エッチング試料3の
全面に対してほぼ均一に照射される。従って、プラズマ
発生部21に面している被エッチング試料3の全領域に
おいてエッチングが均一に行われると共にチャージアッ
プによる損傷も極めて少なくなる上に、プラズマ密度が
高いためにエッチングレートは大きくなる。
On the other hand, according to the dry etching apparatus to which the plasma generating method of the present invention is applied, the electric field in the plasma generating portion 21 surrounded by the first to fourth side electrodes 5, 6, 7, 8 is formed. And the magnetic field is almost uniform,
As shown in FIG. 9, the loci of the cycloidal motion accompanied by the rotational motion of the electrons e are substantially equal at each place, so that the plasma density is substantially uniform in the entire area of the plasma generation unit 21. Therefore, according to this dry etching apparatus, the reactive radicals and ions generated from the reactive gas for etching in the plasma generating part 21 are almost uniformly irradiated to the entire surface of the sample 3 to be etched. Therefore, etching is uniformly performed in the entire region of the sample 3 to be etched facing the plasma generating portion 21, damage due to charge-up is extremely reduced, and the etching rate is increased due to the high plasma density.

【0062】図10(a)は、従来の回転磁場を用いた
マグネトロンエッチング装置によりボロンリンガラスを
エッチングした例を模式的に示している。図10(a)
において、30はSi基板、31はボロンリンガラス、
32はフォトレジストパターンである。図10(b)に
示すように、Si基板30の直上つまり試料台の真上に
おけるある瞬時の磁場強度分布が試料台の中央部で最小
値を持つ場合には、Si基板30の表面に入射してくる
イオンのフラックスIは、磁場強度分布に対応するプラ
ズマ密度分布に比例し、図10(a)に示すように中央
で疎となる。図10(c)に示すように、酸化膜(ボロ
ンリンガラス31)のエッチング速度もイオンフラック
スIにほぼ従ったものとなり不均一になる。また、プラ
ズマ密度の不均一は電荷の偏在によるデバイスへの損傷
を引き起こす。
FIG. 10 (a) schematically shows an example in which boron phosphorus glass is etched by a conventional magnetron etching apparatus using a rotating magnetic field. Figure 10 (a)
In the above, 30 is a Si substrate, 31 is boron phosphorus glass,
32 is a photoresist pattern. As shown in FIG. 10B, when the instantaneous magnetic field intensity distribution immediately above the Si substrate 30, that is, immediately above the sample stage has a minimum value in the central portion of the sample stage, it is incident on the surface of the Si substrate 30. The flux I of incoming ions is proportional to the plasma density distribution corresponding to the magnetic field strength distribution, and becomes sparse in the center as shown in FIG. As shown in FIG. 10C, the etching rate of the oxide film (boron phosphorus glass 31) substantially follows the ion flux I and becomes nonuniform. In addition, the nonuniform plasma density causes damage to the device due to uneven distribution of charges.

【0063】図11(a)は、本発明のプラズマ発生方
法が適用されたドライエッチング装置によりボロンリン
ガラスをエッチングした例を模式的に示している。この
ドライエッチング装置によれば、前述したように、ほぼ
均一なプラズマが発生するため、図11(a)に示すよ
うにSi基板30表面に入射するエッチング用反応生成
物であるイオンフラックスIIも均一になり、エッチング
速度も図11(b)に示すように、均一性の高いものと
なる。また、プラズマが均一なので、チャージの偏在は
小さく、チャージによる損傷は極めて小さい。この場
合、チャンバー1内に導入するガスとしてはCHF3
2 、CF4 +CH2 2 等のようにフロンガスをベー
スにしたガスを用い、ガスの圧力は0.1〜10Paに
した。このときのエッチングレートは100〜350n
m/minであった。
FIG. 11A schematically shows an example in which boron phosphorus glass is etched by a dry etching apparatus to which the plasma generating method of the present invention is applied. According to this dry etching apparatus, since substantially uniform plasma is generated as described above, the ion flux II, which is the reaction product for etching, incident on the surface of the Si substrate 30 is also uniform, as shown in FIG. As a result, the etching rate becomes highly uniform as shown in FIG. 11 (b). Further, since the plasma is uniform, the uneven distribution of charges is small, and the damage caused by the charges is extremely small. In this case, CHF 3 + is used as the gas introduced into the chamber 1.
A gas based on Freon gas such as O 2 or CF 4 + CH 2 F 2 was used, and the gas pressure was 0.1 to 10 Pa. The etching rate at this time is 100 to 350 n.
It was m / min.

【0064】このドライエッチング装置は、特にサブミ
クロンパターンのエッチング及び6インチや8インチ等
の大口径半導体ウエハーのエッチングに好適である。そ
の理由は、チャンバー1内の圧力が低いためイオン散乱
が少ないので、フォトレジストパターンの線幅からエッ
チング後の試料の線幅を引いた値である寸法シフト(い
わゆるCDロス)やエッチングレートのパターン寸法に
対する依存性が小さいためであり、また、プラズマの均
一性が高いのでチャンバー1の大型化が容易になるため
である。
This dry etching apparatus is particularly suitable for etching a submicron pattern and a large-diameter semiconductor wafer of 6 inches or 8 inches. The reason is that since the pressure inside the chamber 1 is low, the amount of ion scattering is small, so that the dimension shift (so-called CD loss) or the etching rate pattern, which is the value obtained by subtracting the line width of the sample after etching from the line width of the photoresist pattern. This is because the dependence on dimensions is small, and because the uniformity of plasma is high, it is easy to increase the size of the chamber 1.

【0065】本実施例では、前述したように、被エッチ
ング試料3に照射されるプラズマ密度を制御すると共に
回転電場を発生する第1〜第4の側方電極5〜8に高周
波電力を供給する回路には、試料台2に供給される高周
波電力の周波数に対して高インピーダンスを有する第1
のフィルタ14が挿入されている。一方、試料台2に高
周波電力を供給する回路には、第1〜第4の側方電極5
〜8に供給される高周波電力の周波数に対して高インピ
ーダンス特性を有する第2のフィルタ16が挿入されて
いる。これにより、第1〜第4の側方電極5〜8に高周
波電力を供給する回路と、試料台2に高周波電力を供給
する回路とが互いに独立になり、安定した均一なプラズ
マを発生させることができる。
In this embodiment, as described above, the high-frequency power is supplied to the first to fourth side electrodes 5 to 8 which control the plasma density with which the sample 3 to be etched is irradiated and which generate the rotating electric field. The circuit has a first impedance having a high impedance with respect to the frequency of the high frequency power supplied to the sample stage 2.
Filter 14 is inserted. On the other hand, the circuit for supplying high-frequency power to the sample table 2 includes the first to fourth side electrodes 5
The second filter 16 having a high impedance characteristic with respect to the frequency of the high frequency power supplied to 8 is inserted. As a result, a circuit that supplies high-frequency power to the first to fourth side electrodes 5 to 8 and a circuit that supplies high-frequency power to the sample stage 2 are independent of each other, and stable and uniform plasma is generated. You can

【0066】図12は従来のドライエッチング方法と前
記のドライエッチング方法との比較を示しており、従来
の方法に比べて前記のドライエッチング方法が優れてい
ることが理解できる。
FIG. 12 shows a comparison between the conventional dry etching method and the above dry etching method, and it can be understood that the above dry etching method is superior to the conventional method.

【0067】以上のように、本実施例によれば、プラズ
マ発生部21を囲む第1〜第4の側方電極5、6、7、
8に位相がおよそ90度ずつ異なり同じ周波数の高周波
電力を印加することによって真空状態のプラズマ発生部
21の電子eを回転運動させることにより、高真空にも
拘らず高密度で且つ均一性に優れたプラズマを発生させ
ることができる。
As described above, according to this embodiment, the first to fourth side electrodes 5, 6, 7, which surround the plasma generating portion 21,
By rotating the electrons e of the plasma generating portion 21 in the vacuum state by applying high frequency power of the same frequency, which has a phase difference of about 90 degrees to 8, the density is high and the uniformity is excellent despite the high vacuum. Generated plasma can be generated.

【0068】試料台2に供給される高周波電力を制御す
ることにより、エッチングの際の下地との選択比をコン
トロールすることができる。さらにプラズマの局所的な
偏りが殆どないので、加工物への損傷を極めて少なくす
ることができる。
By controlling the high frequency power supplied to the sample stage 2, the selection ratio with respect to the base during etching can be controlled. Furthermore, since there is almost no local bias in the plasma, damage to the work piece can be extremely reduced.

【0069】尚、本実施例においては、高周波電力の位
相差を90度に設定した場合を示したが、これは、位相
差を90度にするとプラズマへの電力投入効率が良いた
めであり、位相差が90度と異なっていても本発明の効
果は得られる。また第1〜第4の側方電極5〜8に印加
される高周波電力の位相を時間の関数にして変化させて
もよい。
In this embodiment, the case where the phase difference of the high frequency power is set to 90 degrees is shown. This is because when the phase difference is set to 90 degrees, the power input efficiency to the plasma is good, Even if the phase difference is different from 90 degrees, the effect of the present invention can be obtained. Further, the phase of the high frequency power applied to the first to fourth side electrodes 5 to 8 may be changed as a function of time.

【0070】以下、本発明の第2の実施例に係るプラズ
マ発生方法について説明する。
The plasma generating method according to the second embodiment of the present invention will be described below.

【0071】第1の実施例においては、主としてプラズ
マ発生に寄与する第1〜第4の側方電極5〜8に供給さ
れる高周波電力の周波数は10MHzであり、バイアス
として試料台2に印加される高周波電力の周波数である
1MHzよりも高く設定した場合を示した。これは、エ
ッチング対象がシリコン酸化膜であって、エッチングの
ために比較的高いイオンエネルギーを要するからであ
る。これに対して、第2の実施例においては、バイアス
として試料台2に印加される高周波電力の第2の周波数
をプラズマ発生に寄与する高周波電力の第1の周波数よ
りも低く設定している。
In the first embodiment, the frequency of the high frequency power supplied to the first to fourth side electrodes 5 to 8 mainly contributing to plasma generation is 10 MHz and is applied to the sample stage 2 as a bias. The case where the frequency is set higher than 1 MHz which is the frequency of the high frequency power is shown. This is because the etching target is a silicon oxide film and relatively high ion energy is required for etching. On the other hand, in the second embodiment, the second frequency of the high frequency power applied to the sample stage 2 as the bias is set lower than the first frequency of the high frequency power contributing to plasma generation.

【0072】図13は、ハロゲンガスプラズマについ
て、周波数(MHz)とイオンエネルギーに対応するシ
ース電圧(V)との関係、及び周波数(MHz)とイオ
ン密度又はラジカル密度に比例する発光強度との関係を
示したものである。周波数が1MHz以上では、イオン
がバイアスの交流電界に追従できなくなるため、シース
電圧が低下する。また、周波数が1MHz以上では、ガ
スの分解が進行し、ラジカルの密度が増える。このこと
から、下地基板に対して高い選択比を得たい場合には、
イオンエネルギーを下げるため高い周波数のバイアスが
望ましいことが分かる。
FIG. 13 shows the relationship between the frequency (MHz) and the sheath voltage (V) corresponding to the ion energy, and the relationship between the frequency (MHz) and the emission intensity proportional to the ion density or the radical density for the halogen gas plasma. Is shown. When the frequency is 1 MHz or more, the ions cannot follow the alternating electric field of the bias, and the sheath voltage decreases. Further, when the frequency is 1 MHz or higher, the decomposition of gas proceeds and the density of radicals increases. From this, in order to obtain a high selection ratio for the base substrate,
It can be seen that a high frequency bias is desirable to reduce the ion energy.

【0073】本発明のプラズマ発生方法を、リンドープ
した多結晶シリコンに対するドライエッチングに適用す
る場合においては、試料台2に供給されるバイアス用の
高周波電力の周波数を13MHzに設定し、第1〜第4
の側方電極5〜8に供給されるプラズマ発生用の高周波
電力の周波数を50MHzに設定し、導入されるガスと
しては塩素に微量の酸素を混合したものを用いる。
When the plasma generation method of the present invention is applied to dry etching of phosphorus-doped polycrystalline silicon, the frequency of the high frequency bias power supplied to the sample stage 2 is set to 13 MHz, and the first to the first Four
The frequency of the high-frequency power for plasma generation supplied to the side electrodes 5 to 8 is set to 50 MHz, and the gas to be introduced is a mixture of chlorine and a small amount of oxygen.

【0074】エッチングガスとして、SF6 ガス又は酸
素、塩素、よう素等のエレクトロネガティブ(負性)ガ
スを用いた場合に、本発明の効果の大きいことが実験結
果から得られた。エレクトロネガティブ(負性)ガスの
プラズマ中では、電子の密度が少なく抵抗が高いため、
プラズマ中の電位傾度がエレクトロポジティブ(正性)
ガスに比べて大きいので、本発明の効果が特に大きいの
である。
It was found from the experimental results that the effect of the present invention is great when SF 6 gas or an electronegative gas such as oxygen, chlorine or iodine is used as the etching gas. In the plasma of electronegative gas, the density of electrons is low and the resistance is high.
Electric potential gradient in plasma is electropositive
Since it is larger than gas, the effect of the present invention is particularly large.

【0075】この場合にも、第1〜第4の側方電極5〜
8の内部における電界は均一であるから、均一性の良い
プラズマが得られ、エッチングの均一性も良好である。
またプラズマの局所的な偏りがほとんどないので、MO
SLSIのゲート酸化膜の破壊等のデバイスへの損傷も
極めて少ない。エッチングレートは200〜400nm
/minの値を得ている。
Also in this case, the first to fourth side electrodes 5 to 5
Since the electric field inside 8 is uniform, a plasma with good uniformity can be obtained, and the uniformity of etching is also good.
Also, since there is almost no local bias of plasma, MO
The damage to the device such as the destruction of the gate oxide film of SLSI is extremely small. Etching rate is 200-400nm
/ Min value is obtained.

【0076】尚、本第2実施例では多結晶シリコンに対
するドライエッチングの場合を示したが、本発明のプラ
ズマ発生方法が適用されたドライエッチング装置は、S
i化合物、Al等のメタルに対するエッチング、多層レ
ジストにおけるレジストのエッチング等にも高い効果を
得ることができる。
In the second embodiment, the case of dry etching of polycrystalline silicon is shown, but the dry etching apparatus to which the plasma generating method of the present invention is applied is S.
It is possible to obtain a high effect also for etching of i compound, metal such as Al, etching of a resist in a multilayer resist, and the like.

【0077】以下、本発明の第3実施例であるプラズマ
発生方法が適用されたCVD装置を図14に基づいて説
明する。
A CVD apparatus to which the plasma generating method according to the third embodiment of the present invention is applied will be described below with reference to FIG.

【0078】第3実施例が適用されたCVD装置が、第
1実施例が適用された図1に示すドライエッチング装置
と異なるのは、試料台2に高周波電力を供給する手段、
例えば図1に示す第2の高周波電源9B、第2の整合回
路15、第2のフィルター16及び対向電極4が設けら
れていない点と、堆積膜の膜厚を制御するためのヒータ
ー23が試料台2に設けられている点である。その他の
点については、図1に示すドライエッチング装置と同様
であるので、同一の符号を付すことにより詳細な説明は
省略する。
The CVD apparatus to which the third embodiment is applied is different from the dry etching apparatus shown in FIG. 1 to which the first embodiment is applied, except that a means for supplying high-frequency power to the sample stage 2 is used.
For example, the second high-frequency power source 9B, the second matching circuit 15, the second filter 16 and the counter electrode 4 shown in FIG. 1 are not provided, and the heater 23 for controlling the thickness of the deposited film is the sample. This is the point provided on the stand 2. Since the other points are the same as those of the dry etching apparatus shown in FIG. 1, the same reference numerals are given and detailed description thereof is omitted.

【0079】このCVD装置においては、チャンバー1
にN2 ガス15sccmとSiH4ガス15sccmと
を導入し、これらのガスの圧力は0.07Paに設定
し、試料台2の温度は400℃に設定することが好まし
い。
In this CVD apparatus, the chamber 1
It is preferable that N 2 gas of 15 sccm and SiH 4 gas of 15 sccm are introduced into the chamber, the pressure of these gases is set to 0.07 Pa, and the temperature of the sample stage 2 is set to 400 ° C.

【0080】図15は、上記CVD装置により作成した
半導体チップの断面を示している。Si基板40の上に
は熱酸化膜41が形成されている。スパッタリング法に
より0.8μmの膜厚に堆積されたアルミニウム42
は、フォトリソグラフィ及びドライエッチングによって
0.8μmの幅の配線に加工されている。アルミニウム
42の上には、上記のCVD装置によってSiN膜43
が堆積されている。
FIG. 15 shows a cross section of a semiconductor chip produced by the above CVD apparatus. A thermal oxide film 41 is formed on the Si substrate 40. Aluminum 42 deposited by sputtering to a thickness of 0.8 μm
Is processed into a wiring having a width of 0.8 μm by photolithography and dry etching. The SiN film 43 is formed on the aluminum 42 by the above-mentioned CVD apparatus.
Have been deposited.

【0081】このCVD装置は、6インチ又は8インチ
等の大口径半導体ウエハーに対するCVD方法に好適で
ある。その理由は、ドライエッチング装置のときに説明
したように、このCVD装置はプラズマの空間的な均一
性を高くすることができるため、堆積膜をウエハー全体
に亘って均一に実現することができるからである。
This CVD apparatus is suitable for a CVD method for a large-diameter semiconductor wafer of 6 inches or 8 inches. The reason for this is that, as explained in the case of the dry etching apparatus, this CVD apparatus can increase the spatial uniformity of plasma, so that the deposited film can be realized uniformly over the entire wafer. Is.

【0082】[0082]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1〜14の
発明に係るプラズマ発生方法又はプラズマ発生装置によ
ると、プラズマ発生部の側方の側方電極に周波数が同じ
で位相が異なる高周波電力を印加してプラズマ発生部に
高周波電場又は回転電場を励起するので、プラズマ発生
部内の電子が振幅運動又は回転運動をし、電子とガス分
子との衝突断面積を実効的に大きくなるので、高真空中
においても高いイオン化効率が得られ、また放電も容易
である。
As described above, according to the plasma generating method or the plasma generating apparatus of the invention of claims 1 to 14, high frequency power having the same frequency but different phases is applied to the side electrodes on the side of the plasma generating portion. Is applied to excite a high-frequency electric field or a rotating electric field in the plasma generating part, the electrons in the plasma generating part make an amplitude motion or a rotational motion, and the collision cross section of the electron and the gas molecule is effectively increased. High ionization efficiency is obtained even in vacuum, and discharge is easy.

【0083】従って、本発明のプラズマ発生方法又はそ
の装置によると、従来のマグネトロン放電やECR放電
による磁場分布に比べてプラズマ発生部の高周波電界が
均一なため、均一性に優れたプラズマを得ることができ
るので、プラズマ発生装置の大型化が容易である。
Therefore, according to the plasma generation method or the apparatus thereof of the present invention, the high-frequency electric field of the plasma generation portion is more uniform than that of the conventional magnetic field distribution by magnetron discharge or ECR discharge, so that plasma with excellent uniformity can be obtained. Therefore, it is easy to increase the size of the plasma generator.

【0084】また、本発明のプラズマ発生方法又はその
発生装置は、プラズマの局所的な偏りがほとんどないた
め、ドライエッチング装置に適用された場合、従来の平
行平板ドライエッチ装置に比べて高真空が可能であり、
ガス分子によるイオン散乱が少ないので、高真空の下で
高密度で且つ広い範囲で均一性の高いプラズマを得るこ
とができる。このため、異方性の高いエッチングを行な
うことが可能になり、微細加工性に優れ且つ量産性が高
く、均一性の良い、ゲート酸化膜の破壊等のデバイスへ
の損傷も極めて少ないエッチングが可能になる。
In addition, since the plasma generating method or its generating apparatus of the present invention has almost no local bias of plasma, when applied to a dry etching apparatus, a higher vacuum than that of a conventional parallel plate dry etching apparatus is applied. Is possible,
Since there is little ion scattering by gas molecules, it is possible to obtain a high density plasma in a wide range with high uniformity under high vacuum. Therefore, it is possible to perform highly anisotropic etching, which has excellent fine workability, high mass productivity, good uniformity, and extremely small damage to the device such as destruction of the gate oxide film. become.

【0085】また、請求項1又は請求項3〜5の発明に
よると、一対の側方電極のうちの一方の側方電極に高周
波電源から高周波電力を供給すると共に、他方の側方電
極に前記高周波電源から遅延回路を介して供給された高
周波電力を供給するので、周波数が同一で位相が異なる
高周波電力を簡単な回路で供給することができる。
Further, according to the invention of claim 1 or claims 3 to 5, high-frequency power is supplied from a high-frequency power source to one side electrode of the pair of side electrodes, and the other side electrode is provided with the high-frequency power. Since the high frequency power supplied from the high frequency power supply via the delay circuit is supplied, the high frequency power having the same frequency but different phases can be supplied by a simple circuit.

【0086】また、請求項2又は6〜10の発明による
と、3以上の側方電極のうちの一の側方電極に高周波電
源から高周波電力を供給すると共に、他の側方電極に前
記高周波電源から順次遅延回路を介して供給された高周
波電力をそれぞれ供給するので、周波数が同一で位相が
順次異なる高周波電力を簡単な回路で供給することがで
きる。
According to the second or sixth to tenth aspects of the invention, one of the three or more side electrodes is supplied with high frequency power from the high frequency power source, and the other side electrode is provided with the high frequency power. Since the high frequency powers supplied from the power supply through the delay circuits are supplied respectively, it is possible to supply the high frequency powers having the same frequency but different phases sequentially with a simple circuit.

【0087】また、請求項1〜10の発明によると、側
方電極間に何等かの原因で入力電力のアンバランスを生
じても、側方電極同士は遅延回路で互いに接続されてい
るため、入力電力のアンバランスは自動的に補正され
る。
Further, according to the inventions of claims 1 to 10, even if the input power is unbalanced for some reason between the side electrodes, the side electrodes are connected to each other by a delay circuit. Input power imbalance is automatically corrected.

【0088】また、請求項11〜14の発明によると、
試料台に対しては、側方電極に供給される高周波電力の
周波数と異なる周波数の高周波電力が、側方電極に供給
される高周波電力の周波数に対して高インピーダンス特
性を有するフィルター回路を介して供給されるため、試
料台に印加される高周波電力と、回転電場を励起し主と
してプラズマ発生に寄与する高周波電力とは互いに独立
であるので、イオンエネルギーの制御が容易になり、安
定した均一なプラズマを発生させることができる。
According to the invention of claims 11 to 14,
For the sample stage, high-frequency power having a frequency different from that of the high-frequency power supplied to the side electrodes is passed through a filter circuit having high impedance characteristics with respect to the frequency of the high-frequency power supplied to the side electrodes. Since it is supplied, the high frequency power applied to the sample stage and the high frequency power that excites the rotating electric field and mainly contributes to plasma generation are independent from each other, so that the ion energy can be easily controlled and a stable and uniform plasma can be obtained. Can be generated.

【0089】さらに、請求項10又は14の発明による
と、プラズマ発生部内の電子に回転電場による電子の回
転運動の方向と同方向又は逆方向の旋回運動を与える磁
場をプラズマ発生部に印加して、プラズマ発生部内を走
行する電子をプラズマ発生部内に閉じ込めることができ
るので、プラズマの発生がより高密度になると共にいっ
そう均一になる。
Further, according to the invention of claim 10 or 14, a magnetic field is applied to the plasma generating part to give electrons in the plasma generating part a swirling motion in the same direction or in the opposite direction to the rotational motion of the electrons due to the rotating electric field. Since the electrons traveling in the plasma generating portion can be confined in the plasma generating portion, the generation of plasma becomes more dense and more uniform.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例に係るプラズマ発生方法が
適用されたドライエッチング装置の構造を示す模式図で
ある。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a structure of a dry etching apparatus to which a plasma generating method according to a first embodiment of the present invention is applied.

【図2】前記ドライエッチング装置における遅延回路の
例を示した回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a delay circuit in the dry etching apparatus.

【図3】前記ドライエッチング装置のチャンバー内の電
子の運動軌跡を示す模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a motion trajectory of electrons in a chamber of the dry etching apparatus.

【図4】前記ドライエッチング装置のチャンバー内の電
子の運動軌跡を示す模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a motion locus of electrons in a chamber of the dry etching apparatus.

【図5】前記ドライエッチング装置のチャンバー内の電
子の運動軌跡を水平面に投影した場合の模式図である。
FIG. 5 is a schematic view of a case in which a motion locus of electrons in a chamber of the dry etching apparatus is projected on a horizontal plane.

【図6】前記ドライエッチング装置のチャンバー内の電
子の運動軌跡を水平面に投影した場合の模式図である。
FIG. 6 is a schematic view of a case where a motion locus of electrons in a chamber of the dry etching apparatus is projected on a horizontal plane.

【図7】前記ドライエッチング装置における側方電極に
印加される高周波電力の周波数と、該高周波電力の一周
期中に電子の進む距離との関係を示す特性図である。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing the relationship between the frequency of the high frequency power applied to the side electrodes in the dry etching apparatus and the distance traveled by electrons during one cycle of the high frequency power.

【図8】従来のマグネトロンエッチング装置における磁
束分布と電子の回転を示す模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram showing magnetic flux distribution and electron rotation in a conventional magnetron etching apparatus.

【図9】前記ドライエッチング装置における電子の回転
を示す模式図である。
FIG. 9 is a schematic diagram showing rotation of electrons in the dry etching apparatus.

【図10】従来のマグネトロンエッチング装置を用いて
ボロンリンガラスに対してエッチングを行なった状態を
説明する図であって、(a)はエッチング状態を示す断
面図、(b)は磁場強度の分布を示す図、(c)はエッ
チング速度を示す図である。
10A and 10B are diagrams illustrating a state in which boron phosphorus glass is etched by using a conventional magnetron etching apparatus, in which FIG. 10A is a sectional view showing an etched state, and FIG. 10B is a distribution of magnetic field strength. And FIG. 6C is a diagram showing the etching rate.

【図11】本発明の一実施例に係るドライエッチング装
置を用いてボロンリンガラスに対してエッチングを行な
った状態を説明する図であって、(a)はエッチング状
態を示す断面図、(b)はエッチング速度を示す図であ
る。
FIG. 11 is a diagram illustrating a state in which boron phosphorus glass is etched by using the dry etching apparatus according to the embodiment of the present invention, in which (a) is a cross-sectional view showing the etched state, and (b) is a sectional view. ) Is a diagram showing an etching rate.

【図12】本発明の一実施例に係るドライエッチング装
置と従来のドライエッチング装置とを比較した表であ
る。
FIG. 12 is a table comparing a dry etching apparatus according to an embodiment of the present invention with a conventional dry etching apparatus.

【図13】本発明の第2実施例に係るプラズマ発生方法
により発生するハロゲンガスプラズマにおける周波数と
シース電圧との関係及び周波数とイオン、ラジカルの発
光強度との関係を示した特性図である。
FIG. 13 is a characteristic diagram showing a relationship between frequency and sheath voltage in halogen gas plasma generated by the plasma generating method according to the second embodiment of the present invention, and a relationship between frequency and emission intensity of ions and radicals.

【図14】本発明の第3実施例に係るプラズマ発生方法
が適用されたCVD装置の構造を示す模式図である。
FIG. 14 is a schematic view showing the structure of a CVD apparatus to which the plasma generation method according to the third embodiment of the present invention is applied.

【図15】前記CVD装置により作成した半導体チップ
の断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view of a semiconductor chip created by the CVD device.

【図16】従来のマグネトロン放電を用いた反応性イオ
ンエッチング装置を示す模式図である。
FIG. 16 is a schematic view showing a reactive ion etching apparatus using a conventional magnetron discharge.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 チャンバー 2 試料台 3 被エッチング試料 4 対向電極 5 第1の側方電極 6 第2の側方電極 7 第3の側方電極 8 第4の側方電極 9A 第1の高周波電源 9B 第2の高周波電源 10 第1の整合回路 11 第1の遅延回路 12 第2の遅延回路 13 第3の遅延回路 14 第1のフィルター 15 第2の整合回路 16 第2のフィルター 17 上側円形コイル 18 下側円形コイル 19、20 電源 21 プラズマ発生部 1 chamber 2 sample stage 3 sample to be etched 4 counter electrode 5 first side electrode 6 second side electrode 7 third side electrode 8 fourth side electrode 9A first high frequency power supply 9B second High frequency power supply 10 First matching circuit 11 First delay circuit 12 Second delay circuit 13 Third delay circuit 14 First filter 15 Second matching circuit 16 Second filter 17 Upper circular coil 18 Lower circular Coil 19, 20 Power supply 21 Plasma generator

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/302 C 9277−4M (72)発明者 大國 充弘 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 野村 登 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 中山 一郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification number Reference number within the agency FI Technical display location H01L 21/302 C 9277-4M (72) Inventor Mitsuhiro Oguni 1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric Sangyo Co., Ltd. (72) Inventor Noboru Nomura Osaka Prefecture Kadoma City 1006 Kadoma Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Ichiro Nakayama Osaka Kadoma City Kadoma 1006 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 真空室内のプラズマ発生部を介して対向
する位置に一対の側方電極を配置し、前記一対の側方電
極のうちの一方の側方電極に高周波電源から高周波電力
を供給し、前記一対の側方電極のうちの他方の側方電極
に、前記高周波電源から遅延回路を介して供給され前記
高周波電力と周波数が同じで位相が異なる高周波電力を
供給することにより、前記プラズマ発生部に該プラズマ
発生部内の電子に振幅運動をさせる高周波電場を励起す
ることを特徴とするプラズマ発生方法。
1. A pair of side electrodes are arranged at positions facing each other through a plasma generating section in a vacuum chamber, and a high frequency power is supplied from a high frequency power source to one side electrode of the pair of side electrodes. The plasma generation is performed by supplying high-frequency power, which is supplied from the high-frequency power source through the delay circuit and has the same frequency as the high-frequency power but a different phase, to the other side electrode of the pair of side electrodes. The method for generating plasma according to claim 1, wherein a high-frequency electric field that excites the electrons in the plasma generating portion to perform an amplitude motion is excited.
【請求項2】 真空室内のプラズマ発生部の側方に該プ
ラズマ発生部を囲むように3以上の側方電極を配置し、
前記3以上の側方電極のうちの一の側方電極に高周波電
源から高周波電力を供給し、前記3以上の側方電極のう
ちの他の側方電極に、前記高周波電源から遅延回路を介
して供給され前記高周波電力と周波数が同じで位相が順
次異なる高周波電力をそれぞれ供給することにより、前
記プラズマ発生部に該プラズマ発生部内の電子に回転運
動をさせる回転電場を励起することを特徴とするプラズ
マ発生方法。
2. Three or more lateral electrodes are arranged on the side of the plasma generating portion in the vacuum chamber so as to surround the plasma generating portion,
High frequency power is supplied from a high frequency power supply to one of the three or more side electrodes, and high frequency power is supplied to the other side electrode of the three or more side electrodes from the high frequency power supply via a delay circuit. Is supplied to the plasma generating part to excite a rotating electric field that causes electrons in the plasma generating part to rotate. Plasma generation method.
【請求項3】 前記真空室内のプラズマ発生部を介して
対向する位置に設けられた一対の側方電極と、前記一対
の側方電極のうちの一方の側方電極に高周波電力を供給
する高周波電源と、前記一対の側方電極のうちの他方の
側方電極に前記高周波電源から受けた高周波電力を遅延
せしめて前記高周波電力と周波数が同じで位相が異なる
高周波電力を供給する遅延回路とからなり、前記プラズ
マ発生部に該プラズマ発生部内の電子に振幅運動をさせ
る高周波電場を励起する電場励起手段を備えていること
を特徴とするプラズマ発生装置。
3. A high frequency power supply for supplying high frequency power to a pair of side electrodes provided at positions facing each other through a plasma generating portion in the vacuum chamber, and one side electrode of the pair of side electrodes. From a power supply and a delay circuit that delays high-frequency power received from the high-frequency power supply to the other side electrode of the pair of side electrodes to supply high-frequency power having the same frequency as the high-frequency power but a different phase. In addition, the plasma generating device is provided with an electric field excitation means for exciting a high frequency electric field that causes the electrons in the plasma generating part to perform an amplitude motion.
【請求項4】 前記真空室の側壁は誘電体により形成さ
れており、前記一対の側方電極は前記真空室の外部に設
けられていることを特徴とする請求項3に記載のプラズ
マ発生装置。
4. The plasma generator according to claim 3, wherein the side wall of the vacuum chamber is made of a dielectric material, and the pair of side electrodes is provided outside the vacuum chamber. .
【請求項5】 前記遅延回路は低域フィルターであるこ
とを特徴とする請求項3に記載のプラズマ発生装置。
5. The plasma generator according to claim 3, wherein the delay circuit is a low pass filter.
【請求項6】 真空室内のプラズマ発生部を囲む位置に
設けられた3以上の側方電極と、該3以上の側方電極の
うちの一の側方電極に高周波電力を供給する高周波電源
と、前記3以上の側方電極のうちの他の側方電極に、前
記高周波電源から受けた高周波電力を遅延せしめて前記
高周波電力と周波数が同じで位相が順次異なる高周波電
力をそれぞれ供給する複数の遅延回路からなる遅延回路
群とからなり、前記プラズマ発生部に該プラズマ発生部
内の電子に回転運動をさせる回転電場を励起する電場励
起手段を備えていることを特徴とするプラズマ発生装
置。
6. A high frequency power source for supplying high frequency power to one or more side electrodes of the three or more side electrodes, the three or more side electrodes being provided in a position surrounding a plasma generating portion in the vacuum chamber. A plurality of high frequency powers having the same frequency as the high frequency power but sequentially different phases are delayed by delaying the high frequency power received from the high frequency power supply to the other side electrode among the three or more side electrodes. A plasma generating apparatus comprising: a delay circuit group including a delay circuit, wherein the plasma generating unit is provided with an electric field excitation means for exciting a rotating electric field that causes electrons in the plasma generating unit to make a rotational motion.
【請求項7】 前記真空室の側壁は誘電体により形成さ
れており、前記3以上の側方電極は前記真空室の外部に
設けられていることを特徴とする請求項6に記載のプラ
ズマ発生装置。
7. The plasma generation according to claim 6, wherein the side wall of the vacuum chamber is made of a dielectric material, and the three or more side electrodes are provided outside the vacuum chamber. apparatus.
【請求項8】 前記複数の遅延回路はそれぞれ低域フィ
ルターであることを特徴とする請求項6に記載のプラズ
マ発生装置。
8. The plasma generator according to claim 6, wherein each of the plurality of delay circuits is a low-pass filter.
【請求項9】 前記遅延回路群が前記高周波電源から受
けた高周波電力を順次遅延せしめる遅延時間は互いに略
等しくなるように設定されていることを特徴とする請求
項6に記載のプラズマ発生装置。
9. The plasma generator according to claim 6, wherein delay times for sequentially delaying the high frequency power received from the high frequency power supply by the delay circuit group are set to be substantially equal to each other.
【請求項10】 前記プラズマ発生部内の電子に、前記
電場励起手段により励起される回転電場によってもたら
される電子の回転運動の方向と同方向又は逆方向の旋回
運動を与える磁場を前記プラズマ発生部に印加する磁場
印加手段を備えていることを特徴とする請求項6に記載
のプラズマ発生装置。
10. A magnetic field that imparts to the electrons in the plasma generating section a swirling motion in the same direction or in the opposite direction to the rotational motion of the electrons produced by the rotating electric field excited by the electric field exciting means, to the plasma generating unit. The plasma generator according to claim 6, further comprising magnetic field applying means for applying the magnetic field.
【請求項11】 真空室内のプラズマ発生部の下部に設
けられた試料台と、 前記プラズマ発生部を囲む位置に設けられた3以上の側
方電極と該3以上の側方電極に周波数が同じで位相が順
次異なる高周波電力をそれぞれ供給する第1の高周波電
力供給手段とからなり、前記プラズマ発生部に該プラズ
マ発生部内の電子に回転運動をさせる回転電場を励起す
る電場励起手段と、 前記試料台に、前記第1の高周波電力供給手段から供給
される高周波電力の周波数と異なる周波数の高周波電力
を前記第1の高周波電力供給手段から供給される高周波
電力の周波数に対して高インピーダンス特性を有するフ
ィルター回路を介して供給する第2の高周波電力供給手
段とを備えていることを特徴とするプラズマ発生装置。
11. A sample stage provided under a plasma generating section in a vacuum chamber, three or more side electrodes provided at positions surrounding the plasma generating section, and the same frequency for the three or more side electrodes. An electric field excitation means for exciting a rotating electric field that causes the electrons in the plasma generating portion to rotate in the plasma generating portion; The pedestal has high impedance characteristics with respect to the frequency of the high frequency power supplied from the first high frequency power supply means, and the high frequency power having a frequency different from the frequency of the high frequency power supplied from the first high frequency power supply means. And a second high-frequency power supply unit that supplies the high-frequency power via a filter circuit.
【請求項12】 前記第1の高周波電力供給手段は、前
記3以上の側方電極に前記高周波電力を前記第2の高周
波電力供給手段から供給される高周波電力の周波数に対
して高インピーダンス特性を有するフィルター回路を介
して供給することを特徴とする請求項11に記載のプラ
ズマ発生装置。
12. The first high frequency power supply means has high impedance characteristics with respect to the frequency of the high frequency power supplied from the second high frequency power supply means to the three or more side electrodes. The plasma generator according to claim 11, wherein the plasma generator is supplied through a filter circuit having the same.
【請求項13】 前記第1の高周波電力供給手段から供
給される高周波電力の周波数は、前記第2の高周波電力
供給手段から供給される高周波電力の周波数よりも高く
設定されていることを特徴とする請求項11に記載のプ
ラズマ発生装置。
13. The frequency of the high-frequency power supplied from the first high-frequency power supply means is set higher than the frequency of the high-frequency power supplied from the second high-frequency power supply means. The plasma generator according to claim 11.
【請求項14】 前記プラズマ発生部内の電子に、前記
電場励起手段により励起される回転電場によってもたら
される電子の回転運動の方向と同方向又は逆方向の旋回
運動を与える磁場を前記プラズマ発生部に印加する磁場
印加手段を備えていることを特徴とする請求項11に記
載のプラズマ発生装置。
14. A magnetic field for giving electrons in the plasma generating section a swirl motion in the same direction as or in a direction opposite to the rotational motion of the electrons produced by the rotating electric field excited by the electric field exciting means, in the plasma generating unit. The plasma generator according to claim 11, further comprising magnetic field applying means for applying the magnetic field.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0721514A4 (en) * 1994-05-13 1997-01-15 Applied Materials Inc Magnetically enhanced multiple capacitive plasma generation apparatus and related method
JP2001520457A (en) * 1997-10-09 2001-10-30 エーケーティー株式会社 Two-frequency excitation of plasma for film deposition
JP2007193997A (en) * 2006-01-17 2007-08-02 Tateyama Machine Kk Plasma treatment device
JP2007193996A (en) * 2006-01-17 2007-08-02 Tateyama Machine Kk Polyphase ac plasma generation method and device
JP2014135512A (en) * 2007-08-17 2014-07-24 Tokyo Electron Ltd Plasma etching method

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0721514A4 (en) * 1994-05-13 1997-01-15 Applied Materials Inc Magnetically enhanced multiple capacitive plasma generation apparatus and related method
JP2001520457A (en) * 1997-10-09 2001-10-30 エーケーティー株式会社 Two-frequency excitation of plasma for film deposition
JP2007193997A (en) * 2006-01-17 2007-08-02 Tateyama Machine Kk Plasma treatment device
JP2007193996A (en) * 2006-01-17 2007-08-02 Tateyama Machine Kk Polyphase ac plasma generation method and device
JP2014135512A (en) * 2007-08-17 2014-07-24 Tokyo Electron Ltd Plasma etching method

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