JPH08264513A - 平行平板型プラズマエッチング装置 - Google Patents
平行平板型プラズマエッチング装置Info
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- JPH08264513A JPH08264513A JP7091877A JP9187795A JPH08264513A JP H08264513 A JPH08264513 A JP H08264513A JP 7091877 A JP7091877 A JP 7091877A JP 9187795 A JP9187795 A JP 9187795A JP H08264513 A JPH08264513 A JP H08264513A
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- JP
- Japan
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- magnetic field
- etching
- chamber
- type plasma
- plasma etching
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 エッチング速度の面内均一性を向上できる平
行平板型プラズマエッチング装置を提供する。 【構成】 平行平板型プラズマエッチング装置４０は、
エッチング室の円筒形側壁４２の外周に８個のソレノイ
ドコイル４４Ａ〜Ｈが等間隔でしかも上部電極及び下部
電極の間に位置するように配置されている。本装置は、
各コイルに印加される電圧を調整することにより、各コ
イルが発生する磁場強度を個別に制御する制御装置５０
を備えている。これにより、制御装置５０は、任意のパ
ターンの磁場をエッチング室内に発生させることができ
る。更に、制御装置は、各ソレノイドコイルの磁場強度
をそれぞれ設定した順序に従い順次制御するシーケンス
制御手段を備えていて、任意のパターンの磁場をエッチ
ング室の垂直中心軸の回りに回転させることができる。
これにより、一定磁場で発生するプラズマの「ゆらぎ」
現象が相殺され、エッチング速度の面内均一性が向上す
る。
行平板型プラズマエッチング装置を提供する。 【構成】 平行平板型プラズマエッチング装置４０は、
エッチング室の円筒形側壁４２の外周に８個のソレノイ
ドコイル４４Ａ〜Ｈが等間隔でしかも上部電極及び下部
電極の間に位置するように配置されている。本装置は、
各コイルに印加される電圧を調整することにより、各コ
イルが発生する磁場強度を個別に制御する制御装置５０
を備えている。これにより、制御装置５０は、任意のパ
ターンの磁場をエッチング室内に発生させることができ
る。更に、制御装置は、各ソレノイドコイルの磁場強度
をそれぞれ設定した順序に従い順次制御するシーケンス
制御手段を備えていて、任意のパターンの磁場をエッチ
ング室の垂直中心軸の回りに回転させることができる。
これにより、一定磁場で発生するプラズマの「ゆらぎ」
現象が相殺され、エッチング速度の面内均一性が向上す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、平行平板型プラズマエ
ッチング装置に関し、更に詳細には、エッチング処理を
施す基体の面、例えばウェハ面のエッチング速度の均一
性を向上させる平行平板型プラズマエッチング装置に関
するものである。
ッチング装置に関し、更に詳細には、エッチング処理を
施す基体の面、例えばウェハ面のエッチング速度の均一
性を向上させる平行平板型プラズマエッチング装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の製造においては、例えばゲ
ート電極の形成のために、配線層の形成のために、基板
上の薄膜、例えば酸化膜、金属膜等をエッチングするこ
とが必ずと言って良いほど必要になる。エッチング処理
を施す際に、近年、平行平板型プラズマエッチング装置
を使用する例が多い。図３は、従来の平行平板型プラズ
マエッチング装置の構成を示す概略図である。従来の平
行平板型プラズマエッチング装置（以下、簡単にエッチ
ング装置と略称する）１０は、図３に示すように、真空
ポンプ１２により吸引されて所定圧力に維持されるエッ
チング室１４と、エッチング室１４の両側に隣接し、か
つそれぞれ真空ポンプ１６、１８により真空吸引されて
いるロード室２０及びアンロード室２２とを備えてい
る。エッチング室１４には、対の上部電極２４と下部電
極２６とが設けてあり、下部電極２６の上にはエッチン
グを施すウェハＷが配置され、かつ電極２４、２６の間
にはマッチング回路２８を介してＲＦ電源３０からＲＦ
電圧が印加される。また、エッチング室１４の外部で上
部電極２４の上方には永久磁石又は電磁石３２が配置さ
れ、エッチング室１４内に一定磁場を形成している。
ート電極の形成のために、配線層の形成のために、基板
上の薄膜、例えば酸化膜、金属膜等をエッチングするこ
とが必ずと言って良いほど必要になる。エッチング処理
を施す際に、近年、平行平板型プラズマエッチング装置
を使用する例が多い。図３は、従来の平行平板型プラズ
マエッチング装置の構成を示す概略図である。従来の平
行平板型プラズマエッチング装置（以下、簡単にエッチ
ング装置と略称する）１０は、図３に示すように、真空
ポンプ１２により吸引されて所定圧力に維持されるエッ
チング室１４と、エッチング室１４の両側に隣接し、か
つそれぞれ真空ポンプ１６、１８により真空吸引されて
いるロード室２０及びアンロード室２２とを備えてい
る。エッチング室１４には、対の上部電極２４と下部電
極２６とが設けてあり、下部電極２６の上にはエッチン
グを施すウェハＷが配置され、かつ電極２４、２６の間
にはマッチング回路２８を介してＲＦ電源３０からＲＦ
電圧が印加される。また、エッチング室１４の外部で上
部電極２４の上方には永久磁石又は電磁石３２が配置さ
れ、エッチング室１４内に一定磁場を形成している。
【０００３】反応ガスは、流量コントローラ３４により
流量制御されつつボンベからエッチング室１４に導入さ
れ、エッチング室１４内でプラズマを生成しつつウェハ
Ｗをエッチングし、真空ポンプ１２に吸引されて外部に
排出される。尚、ロード室２０及びアンロード室２２の
脇にはウェハ運搬用のカセットが配置されている。
流量制御されつつボンベからエッチング室１４に導入さ
れ、エッチング室１４内でプラズマを生成しつつウェハ
Ｗをエッチングし、真空ポンプ１２に吸引されて外部に
排出される。尚、ロード室２０及びアンロード室２２の
脇にはウェハ運搬用のカセットが配置されている。
【０００４】接続孔を形成するためにエッチング処理を
ウェハ上のSiO2膜に施す場合を例にして、図３に示すエ
ッチング装置の従来の運転方法を説明する。エッチング
装置は、ウェハ毎に順次次の（１）から（４）の工程に
従って運転される。 （１）エッチングする基板をロード室２０からエッチン
グ室１４に導入し、次いでエッチング室１４に反応ガス
を送入する工程、（２）エッチング室１４内の反応ガス
を真空ポンプ１２により吸引してエッチング室１４の圧
力を所定値に調節する工程、（３）電極２４、２６間に
ＲＦ電圧を印加してプラズマを生成させつつ基板上の薄
膜をエッチングを施す工程、及び（４）エッチング室１
４を排気してエッチングした基板をアンロード室２２に
送出する工程。尚、この例では、説明の便宜上、ロード
室とアンロード室とがそれぞれ別個にエッチング室１４
に設置されているが、ロード室とアンロード室とを一つ
にしてロード／アンロード室とした装置も多い。
ウェハ上のSiO2膜に施す場合を例にして、図３に示すエ
ッチング装置の従来の運転方法を説明する。エッチング
装置は、ウェハ毎に順次次の（１）から（４）の工程に
従って運転される。 （１）エッチングする基板をロード室２０からエッチン
グ室１４に導入し、次いでエッチング室１４に反応ガス
を送入する工程、（２）エッチング室１４内の反応ガス
を真空ポンプ１２により吸引してエッチング室１４の圧
力を所定値に調節する工程、（３）電極２４、２６間に
ＲＦ電圧を印加してプラズマを生成させつつ基板上の薄
膜をエッチングを施す工程、及び（４）エッチング室１
４を排気してエッチングした基板をアンロード室２２に
送出する工程。尚、この例では、説明の便宜上、ロード
室とアンロード室とがそれぞれ別個にエッチング室１４
に設置されているが、ロード室とアンロード室とを一つ
にしてロード／アンロード室とした装置も多い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の図３
に示すエッチング装置では、注意してエッチング処理を
施しても、エッチング速度がウェハ面の場所により異な
り、エッチングの程度がウェハ面上で不均一になり、製
品歩留りの向上の点でネックになっている。更には、ウ
ェハの大径化と共にウェハの面内不均一性の保持が益々
難しくなるので、この問題の解決が要望されている。
に示すエッチング装置では、注意してエッチング処理を
施しても、エッチング速度がウェハ面の場所により異な
り、エッチングの程度がウェハ面上で不均一になり、製
品歩留りの向上の点でネックになっている。更には、ウ
ェハの大径化と共にウェハの面内不均一性の保持が益々
難しくなるので、この問題の解決が要望されている。
【０００６】以上の状況に照らして、本発明の目的は、
エッチング速度の面内均一性を向上できる平行平板型プ
ラズマエッチング装置を提供することである。
エッチング速度の面内均一性を向上できる平行平板型プ
ラズマエッチング装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者は、従来の平行
平板型プラズマエッチング装置における上述の問題を検
討した結果、上部電極上の磁石により発生する磁場は、
磁場強度が時間的に変化しないいわゆる一定磁場である
ことに注目した。そして、一定磁場の下では、プラズマ
の「ゆらぎ」現象、即ちプラズマ密度が時間的に一定し
ないで変動する、いわゆる「ゆらぐ」現象が発生し、そ
のため、エッチング速度が「ゆらいで」、エッチング処
理を施すウェハの面内均一性が保持できないことを確認
した。そこで、一定磁場に代えて、又は一定磁場に加え
て磁場強度と磁場方向とが時間的に変化する変動磁場、
更に回転磁場を利用することを考え、実験し、本発明を
完成するに到った。
平板型プラズマエッチング装置における上述の問題を検
討した結果、上部電極上の磁石により発生する磁場は、
磁場強度が時間的に変化しないいわゆる一定磁場である
ことに注目した。そして、一定磁場の下では、プラズマ
の「ゆらぎ」現象、即ちプラズマ密度が時間的に一定し
ないで変動する、いわゆる「ゆらぐ」現象が発生し、そ
のため、エッチング速度が「ゆらいで」、エッチング処
理を施すウェハの面内均一性が保持できないことを確認
した。そこで、一定磁場に代えて、又は一定磁場に加え
て磁場強度と磁場方向とが時間的に変化する変動磁場、
更に回転磁場を利用することを考え、実験し、本発明を
完成するに到った。
【０００８】上記目的を達成するために、本発明に係る
平行平板型プラズマエッチング装置は、ＲＦ電圧を印加
する対の上部電極及び下部電極を反応室内の上下に相互
に平行に備え、電極間にプラズマを発生させて電極に平
行に電極間に配置された基板にプラズマエッチング処理
を施す平行平板型プラズマエッチング装置において、反
応室の側壁の外周に等間隔で配置され、反応室内の基板
に直交する方向に強度の異なる磁場を発生させる複数個
の電磁石と、各電磁石の発生磁場強度を変更できる制御
装置とを備えていることを特徴としている。電磁石の発
生磁場強度の変更は、各電磁石に印加する電圧を変える
等の通常の手段により行われる。電磁石の個数は、「ゆ
らぎ」現象を消滅させる程度の変動磁場を形成できる個
数とする。本発明は、反応室の平面形状に関係なく、例
えば円筒形側壁、角柱形側壁等の反応室を有する平行平
板型プラズマエッチング装置に適用できる。また、エッ
チング条件は通常の条件で良く、エッチング処理する対
象は、特に限定はなく、例えば、ウェハ等の基板であ
り、エッチングする膜にも限定はなく、例えば、SiO
2膜、ＰＳＧ膜、Si3N4 膜、ポリシリコン膜及びAl -Si
合金等の金属膜が含まれる。
平行平板型プラズマエッチング装置は、ＲＦ電圧を印加
する対の上部電極及び下部電極を反応室内の上下に相互
に平行に備え、電極間にプラズマを発生させて電極に平
行に電極間に配置された基板にプラズマエッチング処理
を施す平行平板型プラズマエッチング装置において、反
応室の側壁の外周に等間隔で配置され、反応室内の基板
に直交する方向に強度の異なる磁場を発生させる複数個
の電磁石と、各電磁石の発生磁場強度を変更できる制御
装置とを備えていることを特徴としている。電磁石の発
生磁場強度の変更は、各電磁石に印加する電圧を変える
等の通常の手段により行われる。電磁石の個数は、「ゆ
らぎ」現象を消滅させる程度の変動磁場を形成できる個
数とする。本発明は、反応室の平面形状に関係なく、例
えば円筒形側壁、角柱形側壁等の反応室を有する平行平
板型プラズマエッチング装置に適用できる。また、エッ
チング条件は通常の条件で良く、エッチング処理する対
象は、特に限定はなく、例えば、ウェハ等の基板であ
り、エッチングする膜にも限定はなく、例えば、SiO
2膜、ＰＳＧ膜、Si3N4 膜、ポリシリコン膜及びAl -Si
合金等の金属膜が含まれる。
【０００９】本発明の好適な実施態様は、制御装置が電
磁石の発生磁場強度を順次変更して反応室の周りに回転
磁場を形成するシーケンス制御手段を有することを特徴
としている。
磁石の発生磁場強度を順次変更して反応室の周りに回転
磁場を形成するシーケンス制御手段を有することを特徴
としている。
【００１０】
【作用】本発明では、従来の一定磁場に代えて、また一
定磁場に加えて、反応室の周囲に設けた複数個の電磁石
により発生する時間的に変化する変動磁場をプラズマ発
生領域に作用させているので、「ゆらぎ」現象を抑制し
てプラズマ発生領域に均一なプラズマ密度のプラズマを
発生させることができる。
定磁場に加えて、反応室の周囲に設けた複数個の電磁石
により発生する時間的に変化する変動磁場をプラズマ発
生領域に作用させているので、「ゆらぎ」現象を抑制し
てプラズマ発生領域に均一なプラズマ密度のプラズマを
発生させることができる。
【００１１】
【実施例】以下、添付図面を参照し、実施例に基づいて
本発明をより詳細に説明する。図１は本発明に係る平行
平板型プラズマエッチング装置の実施例の要部構成を示
す模式的平面図、図２は図１の平行平板型プラズマエッ
チング装置の模式的側面図である。図１及び図２に示す
部品のうち図３と同じものには同じ符号を付し、その説
明を省略する。本実施例の平行平板型プラズマエッチン
グ装置４０（以下、簡単にエッチング装置４０と略称す
る）は、一定磁場を発生させる磁石３２に代えて、又は
磁石３２に加えて、エッチング室１４の円筒形側壁４２
の周囲に８個のソレノイドコイル型電磁石４４Ａ〜Ｈが
等間隔でしかも上部電極２４及び下部電極の間に位置す
るように配置されている。電磁石４４Ａ〜Ｈは、上部電
極２４及び下部電極の間に配置されたウェハＷのエッチ
ング処理面に直交する方向の磁場を発生する。
本発明をより詳細に説明する。図１は本発明に係る平行
平板型プラズマエッチング装置の実施例の要部構成を示
す模式的平面図、図２は図１の平行平板型プラズマエッ
チング装置の模式的側面図である。図１及び図２に示す
部品のうち図３と同じものには同じ符号を付し、その説
明を省略する。本実施例の平行平板型プラズマエッチン
グ装置４０（以下、簡単にエッチング装置４０と略称す
る）は、一定磁場を発生させる磁石３２に代えて、又は
磁石３２に加えて、エッチング室１４の円筒形側壁４２
の周囲に８個のソレノイドコイル型電磁石４４Ａ〜Ｈが
等間隔でしかも上部電極２４及び下部電極の間に位置す
るように配置されている。電磁石４４Ａ〜Ｈは、上部電
極２４及び下部電極の間に配置されたウェハＷのエッチ
ング処理面に直交する方向の磁場を発生する。
【００１２】電磁石４４を配置する上で、図３に示すロ
ード室２０及びアンロード室２２が邪魔になる場合に
は、図２に示すように、ロード室２０及びアンロード室
２２上に電磁石待機室４６を設け、かつ邪魔になる電磁
石４４、例えば電磁石４４Ｃを昇降自在に取り付け、ウ
ェハをロードし、またアンロードする時には、その電磁
石４４Ｃを電磁石待機室４６に移行させるようにする。
ウェハをロード又はアンロードした後、再び電磁石４４
Ｃを所定の位置に移行させる。昇降させる手段として
は、既知の昇降ロボットを電磁石待機室４６に設ける。
また、電磁石待機室４６は、エッチング室１４の汚染を
防止するために、真空ポンプ４８により常時ロード室２
０及びアンロード室２２と同じ真空度に維持されてい
る。
ード室２０及びアンロード室２２が邪魔になる場合に
は、図２に示すように、ロード室２０及びアンロード室
２２上に電磁石待機室４６を設け、かつ邪魔になる電磁
石４４、例えば電磁石４４Ｃを昇降自在に取り付け、ウ
ェハをロードし、またアンロードする時には、その電磁
石４４Ｃを電磁石待機室４６に移行させるようにする。
ウェハをロード又はアンロードした後、再び電磁石４４
Ｃを所定の位置に移行させる。昇降させる手段として
は、既知の昇降ロボットを電磁石待機室４６に設ける。
また、電磁石待機室４６は、エッチング室１４の汚染を
防止するために、真空ポンプ４８により常時ロード室２
０及びアンロード室２２と同じ真空度に維持されてい
る。
【００１３】更に、エッチング装置４０は、各電磁石４
４Ａ〜Ｈに印加される電圧を調整することにより、各電
磁石４４Ａ〜Ｈが発生する磁場強度を制御する制御装置
５０を備えている。これにより、制御装置５０は任意の
パターンの磁場をエッチング室１４内に発生させること
ができる。更に、制御装置５０は、設定した時間的スケ
ジュールに従って、各電磁石４４Ａ〜Ｈの磁場強度をそ
れぞれ順次制御するシーケンス制御手段（図示せず）を
備えていて、任意のパターンの磁場をエッチング室１４
の垂直中心軸の回りに回転させることができる。
４Ａ〜Ｈに印加される電圧を調整することにより、各電
磁石４４Ａ〜Ｈが発生する磁場強度を制御する制御装置
５０を備えている。これにより、制御装置５０は任意の
パターンの磁場をエッチング室１４内に発生させること
ができる。更に、制御装置５０は、設定した時間的スケ
ジュールに従って、各電磁石４４Ａ〜Ｈの磁場強度をそ
れぞれ順次制御するシーケンス制御手段（図示せず）を
備えていて、任意のパターンの磁場をエッチング室１４
の垂直中心軸の回りに回転させることができる。
【００１４】以上の構成により、本実施例では、電磁石
４４の磁場強度を電磁石４４Ａ、ＢとＨの組、ＣとＧの
組、ＤとＦの組及びＥの順番で順次高くすることによ
り、エッチング室１４内のプラズマ密度を電磁石４４Ａ
からＥに向け、または電磁石４４ＥからＡに向け傾きを
もった状態にできる。次に、電磁石４４Ａ〜Ｈの磁場強
度を右回りもしくは左回りに適当なスピードで回転さ
せ、回転磁場を形成することにより、プラズマの「ゆら
ぎ」現象を抑制することができる。
４４の磁場強度を電磁石４４Ａ、ＢとＨの組、ＣとＧの
組、ＤとＦの組及びＥの順番で順次高くすることによ
り、エッチング室１４内のプラズマ密度を電磁石４４Ａ
からＥに向け、または電磁石４４ＥからＡに向け傾きを
もった状態にできる。次に、電磁石４４Ａ〜Ｈの磁場強
度を右回りもしくは左回りに適当なスピードで回転さ
せ、回転磁場を形成することにより、プラズマの「ゆら
ぎ」現象を抑制することができる。
【００１５】
【発明の効果】本発明の構成によれば、反応室の周囲に
複数個の電磁石を配置して時間的に変化する変動磁場を
反応室内に発生させることにより、従来の平行平板型プ
ラズマエッチング装置で発生していた一定磁場の下では
どうしても生じるプラズマの「ゆらぎ」現象を抑制し
て、大径のウェハであっても、エッチング速度の面内均
一性を向上させることができる。
複数個の電磁石を配置して時間的に変化する変動磁場を
反応室内に発生させることにより、従来の平行平板型プ
ラズマエッチング装置で発生していた一定磁場の下では
どうしても生じるプラズマの「ゆらぎ」現象を抑制し
て、大径のウェハであっても、エッチング速度の面内均
一性を向上させることができる。
【図１】本発明に係る平行平板型プラズマエッチング装
置の実施例の要部構成を示す平面図である。
置の実施例の要部構成を示す平面図である。
【図２】図１の平行平板型プラズマエッチング装置の模
式的側面図である。
式的側面図である。
【図３】従来の平行平板型プラズマエッチング装置の構
成を示す模式図である。
成を示す模式図である。
１０ 平行平板型プラズマエッチング装置 １２、１６、１８ 真空ポンプ ２０ ロード室 ２２ アンロード室 ２４ 上部電極 ２６ 下部電極 ２８ マッチング回路 ３０ ＲＦ電源 ３２ 磁石 ３４ 流量コントローラ ４０ 本発明に係る平行平板型プラズマエッチング装置
の実施例 ４２ 円筒形側壁 ４４Ａ〜Ｈ 電磁石 ４６ コイル待機室 ４８ 真空ポンプ ５０ 制御装置
の実施例 ４２ 円筒形側壁 ４４Ａ〜Ｈ 電磁石 ４６ コイル待機室 ４８ 真空ポンプ ５０ 制御装置
Claims (2)
- 【請求項１】 ＲＦ電圧を印加する対の上部電極及び下
部電極を反応室内の上下に相互に平行に備え、電極間に
プラズマを発生させて電極間に電極に平行に配置された
基板にプラズマエッチング処理を施す平行平板型プラズ
マエッチング装置において、 反応室の側壁の外周に等間隔で配置され、反応室内の基
板に直交する方向に強度の異なる磁場を発生させる複数
個の電磁石と、 各電磁石の発生磁場強度を変更できる制御装置とを備え
ていることを特徴とする平行平板型プラズマエッチング
装置。 - 【請求項２】 制御装置が電磁石の発生磁場強度を順次
変更して反応室の周りに回転磁場を形成するシーケンス
制御手段を有することを特徴とする請求項１に記載の平
行平板型プラズマエッチング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7091877A JPH08264513A (ja) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | 平行平板型プラズマエッチング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7091877A JPH08264513A (ja) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | 平行平板型プラズマエッチング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08264513A true JPH08264513A (ja) | 1996-10-11 |
Family
ID=14038798
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7091877A Pending JPH08264513A (ja) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | 平行平板型プラズマエッチング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08264513A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004019398A1 (ja) * | 2002-08-21 | 2004-03-04 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | マグネトロンプラズマ用磁場発生装置 |
| JP2004259760A (ja) * | 2003-02-24 | 2004-09-16 | Tokyo Electron Ltd | マグネトロンプラズマ用磁場発生装置 |
-
1995
- 1995-03-24 JP JP7091877A patent/JPH08264513A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004019398A1 (ja) * | 2002-08-21 | 2004-03-04 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | マグネトロンプラズマ用磁場発生装置 |
| JP2004259760A (ja) * | 2003-02-24 | 2004-09-16 | Tokyo Electron Ltd | マグネトロンプラズマ用磁場発生装置 |
| JP4480946B2 (ja) * | 2003-02-24 | 2010-06-16 | 東京エレクトロン株式会社 | マグネトロンプラズマ用磁場発生方法 |
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