JPH08115905A - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置Info
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- JPH08115905A JPH08115905A JP6253256A JP25325694A JPH08115905A JP H08115905 A JPH08115905 A JP H08115905A JP 6253256 A JP6253256 A JP 6253256A JP 25325694 A JP25325694 A JP 25325694A JP H08115905 A JPH08115905 A JP H08115905A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 カソード電極とアノード電極との間に生ずる
プラズマ密度を均一化し、これによりチャージアップダ
メージの発生を防止したマグネトロン反応性イオンエッ
チング装置及びアッシング装置等のプラズマ処理装置を
提供する。 【構成】 ウエハ５０を載置するカソード電極４０と、
ウエハ５０を覆うようにしてこれを囲む平面視略多角形
状のアノード電極８０と、アノード電極８０の辺側外方
でウエハ５０を挟んで対向して配設され、かつ対向する
方向に磁場を発生する電磁コイル１０、１１、２０、２
１の対複数を備えたプラズマ処理装置である。アノード
電極８０が、そのコーナー部の少なくとも一つに、電磁
コイルの対を構成する各電磁コイルの、互いに隣り合う
電磁コイル間の方向に突出する突出部８１を有してい
る。
プラズマ密度を均一化し、これによりチャージアップダ
メージの発生を防止したマグネトロン反応性イオンエッ
チング装置及びアッシング装置等のプラズマ処理装置を
提供する。 【構成】 ウエハ５０を載置するカソード電極４０と、
ウエハ５０を覆うようにしてこれを囲む平面視略多角形
状のアノード電極８０と、アノード電極８０の辺側外方
でウエハ５０を挟んで対向して配設され、かつ対向する
方向に磁場を発生する電磁コイル１０、１１、２０、２
１の対複数を備えたプラズマ処理装置である。アノード
電極８０が、そのコーナー部の少なくとも一つに、電磁
コイルの対を構成する各電磁コイルの、互いに隣り合う
電磁コイル間の方向に突出する突出部８１を有してい
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体デバイスの製造
プロセスにおける、ドライエッチング操作に用いられる
マグネトロン反応性イオンエッチング装置やアッシング
操作に用いられるアッシング装置等のプラズマ処理装置
に関する。
プロセスにおける、ドライエッチング操作に用いられる
マグネトロン反応性イオンエッチング装置やアッシング
操作に用いられるアッシング装置等のプラズマ処理装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの製造プロセスにおける
ドライエッチング方法の一つとして、反応性イオンエッ
チング（ＲＩＥ）法が知られており、このようなＲＩＥ
法を応用化したものとしては、例えば図６に示すような
マグネトロン反応性イオンエッチング装置（以下、Ｍ−
ＲＩＥ装置と略称する）が知られている。このＭ−ＲＩ
Ｅ装置は、ウエハ５０が載置されている正方形板状のカ
ソード電極４０に高周波（ＲＦ）電力を印加し、このカ
ソード電極４０とウエハ５０およびカソード電極４０を
囲うようにして配設された箱状のアノード電極３０との
間に電場Ｅを発生させるとともに、ウエハ５０を囲むア
ノード電極３０の周囲に配置された電磁コイル１０、１
１、２０、２１に電流を流して電場Ｅと直交する磁場Ｂ
を発生させることにより、アノード電極３０内の真空雰
囲気中に発生するプラズマ７０をウエハ５０近傍の空間
に閉じ込めるものである。ここで、このようにして発生
したプラズマ７０の内部では、互いに直交する電場Ｅと
磁場Ｂとによって電子がドリフト、すなわちサイクロイ
ド状に運動を起こすことにより、非弾性衝突の頻度が増
大し、これによりプラズマ密度が高くなる。なお、電磁
コイル１０、１１はウエハ５０を挟んで互いに対向して
配置され、さらに通常は直列に接続された電磁コイル対
となっており、同様に電磁コイル２０、２１も電磁コイ
ル対となっている。
ドライエッチング方法の一つとして、反応性イオンエッ
チング（ＲＩＥ）法が知られており、このようなＲＩＥ
法を応用化したものとしては、例えば図６に示すような
マグネトロン反応性イオンエッチング装置（以下、Ｍ−
ＲＩＥ装置と略称する）が知られている。このＭ−ＲＩ
Ｅ装置は、ウエハ５０が載置されている正方形板状のカ
ソード電極４０に高周波（ＲＦ）電力を印加し、このカ
ソード電極４０とウエハ５０およびカソード電極４０を
囲うようにして配設された箱状のアノード電極３０との
間に電場Ｅを発生させるとともに、ウエハ５０を囲むア
ノード電極３０の周囲に配置された電磁コイル１０、１
１、２０、２１に電流を流して電場Ｅと直交する磁場Ｂ
を発生させることにより、アノード電極３０内の真空雰
囲気中に発生するプラズマ７０をウエハ５０近傍の空間
に閉じ込めるものである。ここで、このようにして発生
したプラズマ７０の内部では、互いに直交する電場Ｅと
磁場Ｂとによって電子がドリフト、すなわちサイクロイ
ド状に運動を起こすことにより、非弾性衝突の頻度が増
大し、これによりプラズマ密度が高くなる。なお、電磁
コイル１０、１１はウエハ５０を挟んで互いに対向して
配置され、さらに通常は直列に接続された電磁コイル対
となっており、同様に電磁コイル２０、２１も電磁コイ
ル対となっている。
【０００３】ところで、このようなＭ−ＲＩＥ装置で
は、ウエハ５０に対する磁場Ｂの方向が相対的に固定さ
れていると、ウエハ５０の面上におけるプラズマの密度
分布が大きく偏ってしまうことから、ウエハ５０に対す
る磁場Ｂの方向を相対的に回転させることが必要となっ
ている。しかし、磁場Ｂの方向を固定してウエハ５０を
回転させるのでは、これと同時にＲＦ電源なども回転さ
せなければならないといったハード面での困難が伴うこ
とから、通常はウエハ５０を固定し、コイル電流を制御
することによって磁場Ｂの方向を回転させるようにして
いる。すなわち従来では、電磁コイル１０、１１間にお
ける電流Ｉ1 と、電磁コイル２０、２１間における電流
Ｉ2 とを、それぞれ
は、ウエハ５０に対する磁場Ｂの方向が相対的に固定さ
れていると、ウエハ５０の面上におけるプラズマの密度
分布が大きく偏ってしまうことから、ウエハ５０に対す
る磁場Ｂの方向を相対的に回転させることが必要となっ
ている。しかし、磁場Ｂの方向を固定してウエハ５０を
回転させるのでは、これと同時にＲＦ電源なども回転さ
せなければならないといったハード面での困難が伴うこ
とから、通常はウエハ５０を固定し、コイル電流を制御
することによって磁場Ｂの方向を回転させるようにして
いる。すなわち従来では、電磁コイル１０、１１間にお
ける電流Ｉ1 と、電磁コイル２０、２１間における電流
Ｉ2 とを、それぞれ
【数１】Ｉ1 ＝Ｉ0 ｃｏｓ（２πｆｔ）
【数２】Ｉ2 ＝Ｉ0 ｓｉｎ（２πｆｔ） ただし、Ｉ0 ：振幅、ｆ：周波数、ｔ：時間 のように設定し、これにより両者の間に位相差π／２を
設けている。
設けている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このＭ
−ＲＩＥ装置では以下に述べる不都合がある。このＭ−
ＲＩＥ装置にあっては、前記電磁コイル間の位相２πｆ
ｔ＝０の場合、図７（ａ）に示すように磁束線７５の間
隔がウエハ５０の面上で大きくなり、すなわちここで磁
場勾配が小さくなるため、アノード電極３０のコーナー
部においては高密度プラズマ領域７１…が生じるもの
の、ウエハ５０の面上ではプラズマ７０（図６参照）内
における電子のドリフト運動が安定し、プラズマ密度分
布の偏りの度合いが最小になる。一方、位相２πｆｔ＝
π／４の場合、図７（ｂ）に示すように磁力線７６の間
隔がウエハ５０の中心部に向かって小さくなり、すなわ
ちここで磁場勾配が大きくなるため、ウエハ５０の中心
部ではその周辺部と比較してプラズマ７０（図６参照）
内における電子のドリフト運動が活発になり、またコー
ナー部においても高密度プラズマ領域７１、７１、準高
密度プラズマ領域７２、７２が生じることなどからプラ
ズマ密度分布の偏りの度合いが最大になる。なお、磁場
勾配とは空間的な磁場強度の傾きであり、その単位はGa
uss ／ｃｍである。
−ＲＩＥ装置では以下に述べる不都合がある。このＭ−
ＲＩＥ装置にあっては、前記電磁コイル間の位相２πｆ
ｔ＝０の場合、図７（ａ）に示すように磁束線７５の間
隔がウエハ５０の面上で大きくなり、すなわちここで磁
場勾配が小さくなるため、アノード電極３０のコーナー
部においては高密度プラズマ領域７１…が生じるもの
の、ウエハ５０の面上ではプラズマ７０（図６参照）内
における電子のドリフト運動が安定し、プラズマ密度分
布の偏りの度合いが最小になる。一方、位相２πｆｔ＝
π／４の場合、図７（ｂ）に示すように磁力線７６の間
隔がウエハ５０の中心部に向かって小さくなり、すなわ
ちここで磁場勾配が大きくなるため、ウエハ５０の中心
部ではその周辺部と比較してプラズマ７０（図６参照）
内における電子のドリフト運動が活発になり、またコー
ナー部においても高密度プラズマ領域７１、７１、準高
密度プラズマ領域７２、７２が生じることなどからプラ
ズマ密度分布の偏りの度合いが最大になる。なお、磁場
勾配とは空間的な磁場強度の傾きであり、その単位はGa
uss ／ｃｍである。
【０００５】しかし、例えウエハ５０の面上でプラズマ
密度分布の偏りの度合いが最小となり、したがってプラ
ズマ密度分布がほぼ均一であっても、その近傍との差が
大きい場合には、プラズマからエッチング対象であるウ
エハ５０に流れるプラズマ電流が不均一になることか
ら、例えば前記Ｍ−ＲＩＥ装置を用いてゲートエッチン
グを行った場合に、積層してウエハを構成している半導
体基板、ゲート絶縁膜、およびゲート電極のそれぞれの
間に大きな電位差が発生し、これにより比較的薄い層厚
のゲート絶縁膜が破壊されるといった、一般にチャージ
アップダメージと呼ばれる現象が起こることがある。し
かも、このＭ−ＲＩＥ装置ではゲートエッチングの場合
に限らず、その他の金属や絶縁膜のエッチング工程及び
アッシング工程でもチャージアップダメージが起こるこ
とがあり、したがってこのＭ−ＲＩＥ装置には半導体デ
バイスプロセスにおけるドライエッチング装置及びアッ
シング装置として未だ改善すべき点が残されているので
ある。
密度分布の偏りの度合いが最小となり、したがってプラ
ズマ密度分布がほぼ均一であっても、その近傍との差が
大きい場合には、プラズマからエッチング対象であるウ
エハ５０に流れるプラズマ電流が不均一になることか
ら、例えば前記Ｍ−ＲＩＥ装置を用いてゲートエッチン
グを行った場合に、積層してウエハを構成している半導
体基板、ゲート絶縁膜、およびゲート電極のそれぞれの
間に大きな電位差が発生し、これにより比較的薄い層厚
のゲート絶縁膜が破壊されるといった、一般にチャージ
アップダメージと呼ばれる現象が起こることがある。し
かも、このＭ−ＲＩＥ装置ではゲートエッチングの場合
に限らず、その他の金属や絶縁膜のエッチング工程及び
アッシング工程でもチャージアップダメージが起こるこ
とがあり、したがってこのＭ−ＲＩＥ装置には半導体デ
バイスプロセスにおけるドライエッチング装置及びアッ
シング装置として未だ改善すべき点が残されているので
ある。
【０００６】本発明は前記課題を解決するべくなされた
もので、その目的とするところは、カソード電極とアノ
ード電極との間に生ずるプラズマ密度を均一化し、これ
によりチャージアップダメージの発生を防止したマグネ
トロン反応性イオンエッチング装置及びアッシング装置
等のプラズマ処理装置を提供することにある。
もので、その目的とするところは、カソード電極とアノ
ード電極との間に生ずるプラズマ密度を均一化し、これ
によりチャージアップダメージの発生を防止したマグネ
トロン反応性イオンエッチング装置及びアッシング装置
等のプラズマ処理装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のプラズマ処理装
置では、ウエハを載置するカソード電極と、該ウエハを
覆うようにしてこれを囲む平面視略多角形状のアノード
電極と、該アノード電極の辺側外方にて前記ウエハを挟
んで対向して配設され、かつ対向する方向に磁場を発生
する電磁コイルの対複数とを備えてなり、前記アノード
電極が、そのコーナー部の少なくとも一つに、前記電磁
コイルの対を構成する各電磁コイルの、互いに隣り合う
電磁コイル間の方向に突出する突出部を有したことを前
記課題の解決手段とした。なお、前記アノード電極の突
出部に排気口を開閉可能に設けてもよい。また、前記カ
ソード電極の、前記チャンバー壁の突出部の位置に対応
する箇所を、突出部の突出方向に延出して形成してもよ
い。さらに、前記アノード電極の突出部の両側に配置さ
れた電磁コイルの端部を、それぞれ該突出部に沿って外
方に折曲し、互いに対向せしめてもよい。
置では、ウエハを載置するカソード電極と、該ウエハを
覆うようにしてこれを囲む平面視略多角形状のアノード
電極と、該アノード電極の辺側外方にて前記ウエハを挟
んで対向して配設され、かつ対向する方向に磁場を発生
する電磁コイルの対複数とを備えてなり、前記アノード
電極が、そのコーナー部の少なくとも一つに、前記電磁
コイルの対を構成する各電磁コイルの、互いに隣り合う
電磁コイル間の方向に突出する突出部を有したことを前
記課題の解決手段とした。なお、前記アノード電極の突
出部に排気口を開閉可能に設けてもよい。また、前記カ
ソード電極の、前記チャンバー壁の突出部の位置に対応
する箇所を、突出部の突出方向に延出して形成してもよ
い。さらに、前記アノード電極の突出部の両側に配置さ
れた電磁コイルの端部を、それぞれ該突出部に沿って外
方に折曲し、互いに対向せしめてもよい。
【０００８】
【作用】本発明によれば、アノード電極のコーナー部
に、各電磁コイルの互いに隣り合う電磁コイル間の方向
に突出する突出部を設けたことから、該アノード電極内
のコーナー部に生じる高密度プラズマ領域が突出部の突
出方向に遠ざかり、したがって該高密度プラズマ領域が
ウエハ近傍から離れる。また、アノード電極のコーナー
部の表面積が大きくなるため、荷電粒子のアノード電極
内面での再結合の確率が高くなり、したがってコーナー
部に生じる高密度プラズマ領域のプラズマ密度が低くく
なり、アノード電極内全体でのプラズマ密度分布が均一
化する。
に、各電磁コイルの互いに隣り合う電磁コイル間の方向
に突出する突出部を設けたことから、該アノード電極内
のコーナー部に生じる高密度プラズマ領域が突出部の突
出方向に遠ざかり、したがって該高密度プラズマ領域が
ウエハ近傍から離れる。また、アノード電極のコーナー
部の表面積が大きくなるため、荷電粒子のアノード電極
内面での再結合の確率が高くなり、したがってコーナー
部に生じる高密度プラズマ領域のプラズマ密度が低くく
なり、アノード電極内全体でのプラズマ密度分布が均一
化する。
【０００９】
【実施例】以下、本発明のプラズマ処理装置マグネトロ
ン反応性イオンエッチング装置を詳しく説明する。図１
は本発明のプラズマ処理装置をマグネトロン反応性イオ
ンエッチング装置に適用した場合の第一の実施例を示す
図であり、図１に示したマグネトロン反応性イオンエッ
チング装置（以下、Ｍ−ＲＩＥ装置と略称する）が図６
に示した従来のＭ−ＲＩＥ装置と異なるところは、チャ
ンバー壁として機能するアノード電極８０のコーナー部
に突出部８１が形成されている点である。
ン反応性イオンエッチング装置を詳しく説明する。図１
は本発明のプラズマ処理装置をマグネトロン反応性イオ
ンエッチング装置に適用した場合の第一の実施例を示す
図であり、図１に示したマグネトロン反応性イオンエッ
チング装置（以下、Ｍ−ＲＩＥ装置と略称する）が図６
に示した従来のＭ−ＲＩＥ装置と異なるところは、チャ
ンバー壁として機能するアノード電極８０のコーナー部
に突出部８１が形成されている点である。
【００１０】すなわち、図１に示したＭ−ＲＩＥ装置
は、半導体デバイスを構成するウエハ５０を載置する正
方形板状のカソード電極４０と、ウエハ５０およびカソ
ード電極４０の上面を覆うようにしてこれを囲む平面視
略正方形状のアノード電極８０と、該アノード電極８０
の辺側外方にて前記ウエハ５０を挟んで対向して配設さ
れた複数の電磁コイル対とを備えたものである。カソー
ド電極４０はウエハ５０に比べ十分に大きく形成された
もので、接地された高周波（ＲＦ）電源６０に接続され
たものである。一方、アノード電極８０は前記カソード
４０とともにチャンバーを構成するもので、側部電極と
これの上部開口を閉塞する上部電極とからなりしたがっ
て下方を開口した箱状のものである。また、このアノー
ド電極８０は、前述したようにウエハ５０とこれを載置
するカソード電極４０とを囲んで配置されたもので、そ
の内部にプラズマを発生させるべく接地されたものであ
る。なお、カソード電極４０とアノード電極８０とに囲
まれる空間、すなわちチャンバー内は、後述するように
閉塞されて気密状態が保たれるように構成されている。
そして、この空間部には真空ポンプ等の負圧源が接続さ
れており、これによって該チャンバー内は減圧されさら
には真空雰囲気がつくられるようになっている。
は、半導体デバイスを構成するウエハ５０を載置する正
方形板状のカソード電極４０と、ウエハ５０およびカソ
ード電極４０の上面を覆うようにしてこれを囲む平面視
略正方形状のアノード電極８０と、該アノード電極８０
の辺側外方にて前記ウエハ５０を挟んで対向して配設さ
れた複数の電磁コイル対とを備えたものである。カソー
ド電極４０はウエハ５０に比べ十分に大きく形成された
もので、接地された高周波（ＲＦ）電源６０に接続され
たものである。一方、アノード電極８０は前記カソード
４０とともにチャンバーを構成するもので、側部電極と
これの上部開口を閉塞する上部電極とからなりしたがっ
て下方を開口した箱状のものである。また、このアノー
ド電極８０は、前述したようにウエハ５０とこれを載置
するカソード電極４０とを囲んで配置されたもので、そ
の内部にプラズマを発生させるべく接地されたものであ
る。なお、カソード電極４０とアノード電極８０とに囲
まれる空間、すなわちチャンバー内は、後述するように
閉塞されて気密状態が保たれるように構成されている。
そして、この空間部には真空ポンプ等の負圧源が接続さ
れており、これによって該チャンバー内は減圧されさら
には真空雰囲気がつくられるようになっている。
【００１１】電磁コイル対は、図１に示したものと同様
に電磁コイル１０と１１、電磁コイル２０と２１とから
それぞれ構成されたもので、前述したごとくそれぞれウ
エハ５０を挟んだ状態でアノード電極８０の外側に互い
に対向して配置され、さらに直列に接続されたものであ
る。前記アノード電極８０には、そのコーナー部にそれ
ぞれ、電磁コイルの対を構成する各電磁コイル１０、１
１、２０、２１の、互いに隣り合う電磁コイル間の方向
に突出する突出部８１…が形成されている。これら突出
部８１…は、アノード電極８０のコーナー部の側部電極
が図６に示したアノード電極３０の対角線方向に延び、
かつその上部開口を閉塞した状態に上部電極が設けら
れ、形成されたものである。
に電磁コイル１０と１１、電磁コイル２０と２１とから
それぞれ構成されたもので、前述したごとくそれぞれウ
エハ５０を挟んだ状態でアノード電極８０の外側に互い
に対向して配置され、さらに直列に接続されたものであ
る。前記アノード電極８０には、そのコーナー部にそれ
ぞれ、電磁コイルの対を構成する各電磁コイル１０、１
１、２０、２１の、互いに隣り合う電磁コイル間の方向
に突出する突出部８１…が形成されている。これら突出
部８１…は、アノード電極８０のコーナー部の側部電極
が図６に示したアノード電極３０の対角線方向に延び、
かつその上部開口を閉塞した状態に上部電極が設けら
れ、形成されたものである。
【００１２】このような形状のアノード電極８０を有し
たＭ−ＲＩＥ装置によってエッチング処理を行うには、
図６に示した従来の装置と同様にして予めウエハ５０を
カソード電極４０上にセットし、その後真空ポンプ（図
示略）によりアノード電極８０とカソード電極４０との
間のチャンバー内を減圧してほぼ真空雰囲気にする。次
に、真空雰囲気にしたアノード電極８０とカソード電極
４０との間に、図示しないガス導入孔からエッチングガ
ス、例えばＣｌ2 などのガスを導入する。次いで、カソ
ード電極４０にＲＦ電力を印加してアノード電極８０か
らカソード電極４０に向かう方向に電場Ｅを発生させる
とともに、電磁コイル１０、１１、２０、２１に電流を
流して電場Ｅに直交する磁場Ｂを発生させ、これにより
アノード電極８０とカソード電極４０との間にプラズマ
７０を発生させる。
たＭ−ＲＩＥ装置によってエッチング処理を行うには、
図６に示した従来の装置と同様にして予めウエハ５０を
カソード電極４０上にセットし、その後真空ポンプ（図
示略）によりアノード電極８０とカソード電極４０との
間のチャンバー内を減圧してほぼ真空雰囲気にする。次
に、真空雰囲気にしたアノード電極８０とカソード電極
４０との間に、図示しないガス導入孔からエッチングガ
ス、例えばＣｌ2 などのガスを導入する。次いで、カソ
ード電極４０にＲＦ電力を印加してアノード電極８０か
らカソード電極４０に向かう方向に電場Ｅを発生させる
とともに、電磁コイル１０、１１、２０、２１に電流を
流して電場Ｅに直交する磁場Ｂを発生させ、これにより
アノード電極８０とカソード電極４０との間にプラズマ
７０を発生させる。
【００１３】すると、このプラズマ７０中のイオンが電
場Ｅによってカソード電極４０またはその上のウエハ５
０に衝突し、二次電子が放出される。この放出された二
次電子は相互に直交する電場Ｅおよび磁場Ｂによってサ
イクロイド運動を起こしてエッチングガス分子と衝突
し、イオンが新たに発生する。そして、前述と同様にし
てこのイオンがカソード電極４０またはその上のウエハ
５０に衝突してまたも二次電子が放出され、さらにこれ
が繰り返されることにより、プラズマ密度が増大する。
このようにしてプラズマ密度が増大することにより、プ
ラズマ７０中から多数の反応性イオンがウエハ５０に供
給され、Ｓｉまたはその化合物、あるいは各種金属など
が高速にエッチングされる。
場Ｅによってカソード電極４０またはその上のウエハ５
０に衝突し、二次電子が放出される。この放出された二
次電子は相互に直交する電場Ｅおよび磁場Ｂによってサ
イクロイド運動を起こしてエッチングガス分子と衝突
し、イオンが新たに発生する。そして、前述と同様にし
てこのイオンがカソード電極４０またはその上のウエハ
５０に衝突してまたも二次電子が放出され、さらにこれ
が繰り返されることにより、プラズマ密度が増大する。
このようにしてプラズマ密度が増大することにより、プ
ラズマ７０中から多数の反応性イオンがウエハ５０に供
給され、Ｓｉまたはその化合物、あるいは各種金属など
が高速にエッチングされる。
【００１４】このとき、本実施例のＭ−ＲＩＥ装置にあ
っては、突出部８１…を形成したことにより、図７に示
したようなチャンバー壁３０のコーナー部に生じる高密
度のプラズマ領域７１や準高密度プラズマ領域７２を突
出部８１…の突出方向、すなわちウエハ５０から遠ざか
った位置に生じさせることができ、したがってこれら高
密度プラズマ領域をウエハ５０の近傍から離すことがで
き、これによりプラズマからエッチング対象であるウエ
ハ５０に流れるプラズマ電流を均一化し、チャージアッ
プダメージが起こるのを防止することができる。また、
突出部８１…を形成したことによってアノード電極８０
のコーナー部側部電極の表面積が図６に示した従来のＭ
−ＲＩＥ装置に比べ大きくなっており、したがってプラ
ズマを発生させた際荷電粒子の、アノード電極８０の側
部電極内面での再結合の確率が高くなり、このため図７
に示したコーナー部の位置に生じる高密度プラズマ領域
のプラズマ密度が低くなり、アノード電極８０内でのプ
ラズマ密度分布が均一化する。
っては、突出部８１…を形成したことにより、図７に示
したようなチャンバー壁３０のコーナー部に生じる高密
度のプラズマ領域７１や準高密度プラズマ領域７２を突
出部８１…の突出方向、すなわちウエハ５０から遠ざか
った位置に生じさせることができ、したがってこれら高
密度プラズマ領域をウエハ５０の近傍から離すことがで
き、これによりプラズマからエッチング対象であるウエ
ハ５０に流れるプラズマ電流を均一化し、チャージアッ
プダメージが起こるのを防止することができる。また、
突出部８１…を形成したことによってアノード電極８０
のコーナー部側部電極の表面積が図６に示した従来のＭ
−ＲＩＥ装置に比べ大きくなっており、したがってプラ
ズマを発生させた際荷電粒子の、アノード電極８０の側
部電極内面での再結合の確率が高くなり、このため図７
に示したコーナー部の位置に生じる高密度プラズマ領域
のプラズマ密度が低くなり、アノード電極８０内でのプ
ラズマ密度分布が均一化する。
【００１５】図２は本発明の第二の実施例を示す図であ
り、図２に示したＭ−ＲＩＥ装置が図１に示したＭ−Ｒ
ＩＥ装置と異なるところは、アノード電極８０の突出部
８１に排気口８２が形成されている点である。排気口８
２は、アノード電極８０の突出部８１の上部電極部分に
形成された開口部と、この開口部の開口度を調節しさら
には該開口部を気密に封止できるように開口部の周辺部
に可動に設けられた蓋体（図示略）とから形成されたも
のである。このような排気口８２を設けたことにより図
２に示したＭ−ＲＩＥ装置は、排気口８２の開口度を調
節することによってアノード電極８０内の圧力をコント
ロールすることができ、したがって高密度プラズマがア
ノード電極８０のコーナー部に生ずることに起因してエ
ッチング反応生成物が再解離するのを防止することがで
き、これによりエッチング反応を安定させることができ
る。
り、図２に示したＭ−ＲＩＥ装置が図１に示したＭ−Ｒ
ＩＥ装置と異なるところは、アノード電極８０の突出部
８１に排気口８２が形成されている点である。排気口８
２は、アノード電極８０の突出部８１の上部電極部分に
形成された開口部と、この開口部の開口度を調節しさら
には該開口部を気密に封止できるように開口部の周辺部
に可動に設けられた蓋体（図示略）とから形成されたも
のである。このような排気口８２を設けたことにより図
２に示したＭ−ＲＩＥ装置は、排気口８２の開口度を調
節することによってアノード電極８０内の圧力をコント
ロールすることができ、したがって高密度プラズマがア
ノード電極８０のコーナー部に生ずることに起因してエ
ッチング反応生成物が再解離するのを防止することがで
き、これによりエッチング反応を安定させることができ
る。
【００１６】図３は本発明の第三の実施例を示す図であ
り、図３に示したＭ−ＲＩＥ装置が図２に示したＭ−Ｒ
ＩＥ装置と異なるところは、正方形板状のカソード電極
４０に代えて、略正方形板状のカソード電極９０が用い
られている点である。このカソード電極９０は、図２に
示した正方形板状のカソード電極４０が、そのコーナー
部が対角線方向に延ばされて形成されたもので、これら
外側に延ばされてなる延出部９１…は、アノード電極８
０の突出部８１…の位置に対応するように配置されてい
る。
り、図３に示したＭ−ＲＩＥ装置が図２に示したＭ−Ｒ
ＩＥ装置と異なるところは、正方形板状のカソード電極
４０に代えて、略正方形板状のカソード電極９０が用い
られている点である。このカソード電極９０は、図２に
示した正方形板状のカソード電極４０が、そのコーナー
部が対角線方向に延ばされて形成されたもので、これら
外側に延ばされてなる延出部９１…は、アノード電極８
０の突出部８１…の位置に対応するように配置されてい
る。
【００１７】このようなＭ−ＲＩＥ装置によれば、延出
部９１…を形成したカソード電極９０を用いたことか
ら、従来のカソード電極４０を用いた場合に比べ電界Ｅ
がよりウエハ５０から離れた位置にまで存在するように
なり、したがってカソード４０を用いた場合に比べ高密
度プラズマ領域の発生位置をウエハ５０から離すことが
できる。すなわち、電子のドリフト運動は電界Ｅとこれ
直交する磁界Ｂとが存在しないと発生しないが、本実施
例では延出部９１…を形成したことにより電子のドリフ
ト運動がウエハ５０からより離れた位置にまで発生する
からである。
部９１…を形成したカソード電極９０を用いたことか
ら、従来のカソード電極４０を用いた場合に比べ電界Ｅ
がよりウエハ５０から離れた位置にまで存在するように
なり、したがってカソード４０を用いた場合に比べ高密
度プラズマ領域の発生位置をウエハ５０から離すことが
できる。すなわち、電子のドリフト運動は電界Ｅとこれ
直交する磁界Ｂとが存在しないと発生しないが、本実施
例では延出部９１…を形成したことにより電子のドリフ
ト運動がウエハ５０からより離れた位置にまで発生する
からである。
【００１８】図４は本発明の第四の実施例を示す図であ
り、図４に示したＭ−ＲＩＥ装置が図３に示したＭ−Ｒ
ＩＥ装置と異なるところは、電磁コイル１０、１１、２
０、２１の両端部を、それぞれアノード電極８０の突出
部８１に沿って外方に折曲した点である。すなわち、電
磁コイル１０、１１、２０、２１にはそれぞれの両端部
に折曲部１０１、１０１（１１１、１１１、２０１、２
０１、２１１、２１１）が設けられており、これら折曲
部は、隣り合う電磁コイル間にて互いに隣り合う折曲部
どうしが、前記アノード電極８０の突出部８１を挟んで
互いに対向するように配設されている。
り、図４に示したＭ−ＲＩＥ装置が図３に示したＭ−Ｒ
ＩＥ装置と異なるところは、電磁コイル１０、１１、２
０、２１の両端部を、それぞれアノード電極８０の突出
部８１に沿って外方に折曲した点である。すなわち、電
磁コイル１０、１１、２０、２１にはそれぞれの両端部
に折曲部１０１、１０１（１１１、１１１、２０１、２
０１、２１１、２１１）が設けられており、これら折曲
部は、隣り合う電磁コイル間にて互いに隣り合う折曲部
どうしが、前記アノード電極８０の突出部８１を挟んで
互いに対向するように配設されている。
【００１９】このようなＭ−ＲＩＥ装置によれば、図５
に示すような磁力線分布が得られることから分かるよう
に、アノード電極８０のコーナー部における磁場勾配を
おさえることができ、これによりアノード電極８０内の
プラズマの密度分布を均一化することができる。すなわ
ち、電磁コイル間の位相２πｆｔ＝０の場合には、図５
（ａ）に示すようにアノード電極８０のコーナー部に形
成された突出部８１内、およびその近傍において磁力線
７７の間隔が小さくならず、よってこれらの箇所におい
て高密度のプラズマ領域が生じなくなるのはもちろん、
アノード電極８０内全体でみても磁力線７７の間隔がほ
ぼ一定になり、したがってプラズマの密度分布が均一化
するのである。一方、電磁コイル間の位相２πｆｔ＝π
／４の場合にも、図５（ｂ）に示すようにアノード電極
８０のコーナー部において磁力線７８の間隔が小さくな
らず、したがってやはりアノード電極８０内におけるプ
ラズマの密度分布が均一化するのである。
に示すような磁力線分布が得られることから分かるよう
に、アノード電極８０のコーナー部における磁場勾配を
おさえることができ、これによりアノード電極８０内の
プラズマの密度分布を均一化することができる。すなわ
ち、電磁コイル間の位相２πｆｔ＝０の場合には、図５
（ａ）に示すようにアノード電極８０のコーナー部に形
成された突出部８１内、およびその近傍において磁力線
７７の間隔が小さくならず、よってこれらの箇所におい
て高密度のプラズマ領域が生じなくなるのはもちろん、
アノード電極８０内全体でみても磁力線７７の間隔がほ
ぼ一定になり、したがってプラズマの密度分布が均一化
するのである。一方、電磁コイル間の位相２πｆｔ＝π
／４の場合にも、図５（ｂ）に示すようにアノード電極
８０のコーナー部において磁力線７８の間隔が小さくな
らず、したがってやはりアノード電極８０内におけるプ
ラズマの密度分布が均一化するのである。
【００２０】なお、前記実施例では本発明のプラズマ処
理装置をマグネトロン反応性イオンエッチング装置に適
用した例を示したが、本発明は他に例えばアッシング装
置にも適用することができ、その場合には前記マグネト
ロン反応性イオンエッチング装置において、使用ガスを
酸素に変えるだけでよい。また、前記実施例ではアノー
ド電極８０を平面視略正方形状にしたが、本発明はこれ
に限定されるものでなく、例えば平面視形状が六角形や
八角形でもよい。さらに、前記実施例ではアノード電極
８０の全てのコーナー部に突出部８１を形成したが、他
の条件に応じては部分的にのみ突出部８１を形成しても
よく、もちろん排気口８２やカソード電極９０の延出部
９１についても同様に部分的にのみ設けるようにしても
よい。
理装置をマグネトロン反応性イオンエッチング装置に適
用した例を示したが、本発明は他に例えばアッシング装
置にも適用することができ、その場合には前記マグネト
ロン反応性イオンエッチング装置において、使用ガスを
酸素に変えるだけでよい。また、前記実施例ではアノー
ド電極８０を平面視略正方形状にしたが、本発明はこれ
に限定されるものでなく、例えば平面視形状が六角形や
八角形でもよい。さらに、前記実施例ではアノード電極
８０の全てのコーナー部に突出部８１を形成したが、他
の条件に応じては部分的にのみ突出部８１を形成しても
よく、もちろん排気口８２やカソード電極９０の延出部
９１についても同様に部分的にのみ設けるようにしても
よい。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したようにプラズマ処理装置
は、アノード電極のコーナー部に突出部を設け、これに
より該アノード電極内のコーナー部に生じる高密度プラ
ズマ領域をウエハから遠ざけるようにしたものであるか
ら、これら高密度プラズマ領域をウエハ近傍から遠ざけ
ることにより、プラズマからエッチング対象であるウエ
ハに流れるプラズマ電流を均一化し、これによりチャー
ジアップダメージが起こるのを防止することができる。
また、突出部を形成したことによってアノード電極のコ
ーナー部の表面積が従来のＭ−ＲＩＥ装置に比べ大きく
なるので、結果としてプラズマを発生させた際荷電粒子
のアノード電極内面での再結合の確率を高くすることが
でき、これによりコーナー部の位置に生じる高密度プラ
ズマ領域のプラズマ密度を低くし、アノード電極内での
プラズマ密度分布を均一化することができる。
は、アノード電極のコーナー部に突出部を設け、これに
より該アノード電極内のコーナー部に生じる高密度プラ
ズマ領域をウエハから遠ざけるようにしたものであるか
ら、これら高密度プラズマ領域をウエハ近傍から遠ざけ
ることにより、プラズマからエッチング対象であるウエ
ハに流れるプラズマ電流を均一化し、これによりチャー
ジアップダメージが起こるのを防止することができる。
また、突出部を形成したことによってアノード電極のコ
ーナー部の表面積が従来のＭ−ＲＩＥ装置に比べ大きく
なるので、結果としてプラズマを発生させた際荷電粒子
のアノード電極内面での再結合の確率を高くすることが
でき、これによりコーナー部の位置に生じる高密度プラ
ズマ領域のプラズマ密度を低くし、アノード電極内での
プラズマ密度分布を均一化することができる。
【図１】本発明をマグネトロン反応性イオンエッチング
装置に適用した場合の第一の実施例を示す図であり、
（ａ）は平断面図、（ｂ）はＡ−Ａ線矢視断面図であ
る。
装置に適用した場合の第一の実施例を示す図であり、
（ａ）は平断面図、（ｂ）はＡ−Ａ線矢視断面図であ
る。
【図２】本発明の第二の実施例を示す図であり、（ａ）
は平断面図、（ｂ）はＡ−Ａ線矢視断面図である。
は平断面図、（ｂ）はＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図３】本発明の第三の実施例を示す図であり、（ａ）
は平断面図、（ｂ）はＡ−Ａ線矢視断面図である。
は平断面図、（ｂ）はＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図４】本発明の第四の実施例を示す図であり、（ａ）
は平断面図、（ｂ）はＡ−Ａ線矢視断面図である。
は平断面図、（ｂ）はＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図５】図４に示したマグネトロン反応性イオンエッチ
ング装置における磁力線の分布を示す図であり、（ａ）
はコイル電流の位相が０の場合、（ｂ）はコイル電流の
位相がπ／４の場合である。
ング装置における磁力線の分布を示す図であり、（ａ）
はコイル電流の位相が０の場合、（ｂ）はコイル電流の
位相がπ／４の場合である。
【図６】従来のマグネトロン反応性イオンエッチング装
置の一例を示す図であり、（ａ）は平断面図、（ｂ）は
Ａ−Ａ線矢視断面図である。
置の一例を示す図であり、（ａ）は平断面図、（ｂ）は
Ａ−Ａ線矢視断面図である。
【図７】図６に示したマグネトロン反応性イオンエッチ
ング装置における磁力線の分布を示す図であり、（ａ）
はコイル電流の位相が０の場合、（ｂ）はコイル電流の
位相がπ／４の場合である。
ング装置における磁力線の分布を示す図であり、（ａ）
はコイル電流の位相が０の場合、（ｂ）はコイル電流の
位相がπ／４の場合である。
１０、１１、２０、２１ 電磁コイル ４０、９０ カソード電極 ５０ ウエハ ８０ アノード電極 ８１ 突出部 ８２ 排気口 ９１ 延出部 １０１、１１１、２０１、２１１ 折曲部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｍ 9216−2Ｇ
Claims (4)
- 【請求項１】 ウエハを載置するカソード電極と、該ウ
エハを覆うようにしてこれを囲む平面視略多角形状のア
ノード電極と、該アノード電極の辺側外方にて前記ウエ
ハを挟んで対向して配設され、かつ対向する方向に磁場
を発生する電磁コイルの対複数を備えたプラズマ処理装
置であって、 前記アノード電極が、そのコーナー部の少なくとも一つ
に、前記電磁コイルの対を構成する各電磁コイルの、互
いに隣り合う電磁コイル間の方向に突出する突出部を有
したことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項２】 前記アノード電極の突出部に排気口が開
閉可能に設けられたことを特徴とする請求項１記載のプ
ラズマ処理装置。 - 【請求項３】 前記カソード電極の、前記アノード電極
の突出部の位置に対応する箇所が、突出部の突出方向に
延出して形成されてなることを特徴とする請求項１記載
のプラズマ処理装置。 - 【請求項４】 前記アノード電極の突出部の両側に配置
された電磁コイルの端部が、それぞれ該突出部に沿って
外方に折曲され、互いに対向せしめられてなることを特
徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25325694A JP3338203B2 (ja) | 1994-10-19 | 1994-10-19 | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25325694A JP3338203B2 (ja) | 1994-10-19 | 1994-10-19 | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08115905A true JPH08115905A (ja) | 1996-05-07 |
| JP3338203B2 JP3338203B2 (ja) | 2002-10-28 |
Family
ID=17248749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25325694A Expired - Fee Related JP3338203B2 (ja) | 1994-10-19 | 1994-10-19 | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3338203B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6902648B2 (en) | 2003-01-09 | 2005-06-07 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Plasma etching device |
| JP2009027194A (ja) * | 1997-01-02 | 2009-02-05 | Applied Materials Inc | 非均一な磁界を有する磁気励起プラズマチャンバ |
-
1994
- 1994-10-19 JP JP25325694A patent/JP3338203B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009027194A (ja) * | 1997-01-02 | 2009-02-05 | Applied Materials Inc | 非均一な磁界を有する磁気励起プラズマチャンバ |
| US6902648B2 (en) | 2003-01-09 | 2005-06-07 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Plasma etching device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3338203B2 (ja) | 2002-10-28 |
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