JPH0927476A - Plasma treating apparatus - Google Patents
Plasma treating apparatusInfo
- Publication number
- JPH0927476A JPH0927476A JP17530395A JP17530395A JPH0927476A JP H0927476 A JPH0927476 A JP H0927476A JP 17530395 A JP17530395 A JP 17530395A JP 17530395 A JP17530395 A JP 17530395A JP H0927476 A JPH0927476 A JP H0927476A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plasma
- magnetic field
- lower electrode
- current
- sample
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体材料加工に用い
るプラズマ処理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 processing apparatus used for semiconductor material processing.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来から、半導体材料のエッチング工程
やデポジション工程において、低温プラズマ法が用いら
れている。このプラズマ処理装置の一例として、以下に
示すようなものがあった。 図２はかかる従来のプラズ
マ処理装置（マグネトロンエッチング装置）の構成図で
ある。2. Description of the Related Art Conventionally, a low temperature plasma method has been used in a semiconductor material etching process and a deposition process. The following is one example of this plasma processing apparatus. FIG. 2 is a block diagram of such a conventional plasma processing apparatus (magnetron etching apparatus).
【０００３】この装置は、エッチング反応室１とそれを
真空排気する排気系２、エッチングガスをエッチング反
応室１に導入するガス導入系３、被エッチング試料８を
載置する下部電極４と、それに平行に設置された上部電
極５、下部電極４に高周波電力を印加する電源６及び下
部電極４近傍で電極に平行な磁界を形成するための一対
の励磁コイル、つまり、ここでは、紙面に垂直な方向に
一対の励磁コイルを設置しており、図示していない。場
合によっては、側面にさらにもう一対の励磁コイルを設
置し、２対の励磁コイルの電流を変調することによっ
て、磁界を下部電極４に対し平行に保ったまま回転させ
る構造になっている場合もある。This apparatus comprises an etching reaction chamber 1, an exhaust system 2 for evacuating it, a gas introduction system 3 for introducing an etching gas into the etching reaction chamber 1, a lower electrode 4 for mounting a sample 8 to be etched, and A pair of exciting coils for forming a magnetic field parallel to the upper electrode 5 and the lower electrode 4 which are installed in parallel with each other and a power source 6 for applying high-frequency power to the lower electrode 4, that is, here, perpendicular to the paper surface. A pair of exciting coils are installed in the direction, and are not shown. In some cases, a structure may be adopted in which another pair of exciting coils is installed on the side surface and the currents of the two exciting coils are modulated to rotate while keeping the magnetic field parallel to the lower electrode 4. is there.
【０００４】エッチング反応室１を真空排気した後、エ
ッチングガスを導入し、下部電極４に高周波電力を印加
し、下部電極４と上部電極５の間でプラズマを発生させ
る。このとき、下部電極４近傍のイオンシース９内には
被エッチング試料８の表面に対し、垂直な電界（Ｅ）１
０が形成される。さらに、一対の励磁コイルに電流を流
し、下部電極４近傍に電極と平行に磁界（Ｂ）１１を形
成する。After the etching reaction chamber 1 is evacuated, an etching gas is introduced and high frequency power is applied to the lower electrode 4 to generate plasma between the lower electrode 4 and the upper electrode 5. At this time, an electric field (E) 1 perpendicular to the surface of the sample 8 to be etched is formed in the ion sheath 9 near the lower electrode 4.
0 is formed. Further, a current is passed through the pair of exciting coils to form a magnetic field (B) 11 near the lower electrode 4 in parallel with the electrodes.
【０００５】ここでは、磁界１１は紙面奥から手前側に
向かっているものとしている。これらの直交する電磁界
により、電子が下部電極４近傍でトラップされ、気体分
子との衝突確率が増加するため、高密度プラズマ１２が
形成される。プラズマ中に生じた化学活性種やイオンが
エッチング反応に寄与する（特公昭５９−２７２１２号
公報参照）。Here, it is assumed that the magnetic field 11 is directed from the back of the paper to the front. These orthogonal electromagnetic fields trap electrons in the vicinity of the lower electrode 4 and increase the probability of collision with gas molecules, so that the high-density plasma 12 is formed. Chemically active species and ions generated in the plasma contribute to the etching reaction (see Japanese Patent Publication No. 59-27212).
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のプラズマ処理装置では、高密度プラズマが局所
的に形成されるため、例えば金属−酸化膜−半導体（Ｍ
ＯＳ）のゲート電極のエッチングの際、ゲート電極がチ
ャージアップし、絶縁膜中に電荷が蓄積してフラットバ
ンド電圧（Ｖｆｂ）をシフトさせたり、絶縁破壊を起こ
すことがあった。However, in the above-described conventional plasma processing apparatus, since high-density plasma is locally formed, for example, metal-oxide film-semiconductor (M
When the gate electrode of (OS) is etched, the gate electrode may be charged up and charge may be accumulated in the insulating film to shift the flat band voltage (Vfb) or cause dielectric breakdown.
【０００７】このような問題については、『Ｓｐａｔｉ
ａｌ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｏｆ Ｔｈｉｎ Ｏ
ｘｉｄｅ Ｃｈａｒｇｉｎｇ ｉｎ Ｒｅａｃｔｉｖｅ
Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｅｒ ａｎｄ ＭＥＲＩＥ Ｅｔｃｈ
ｅｒ』 ＩＥＥＥ ＥＬＥＣＴＲＯＮ ＤＥＶＩＣＥ
ＬＥＴＴＥＲＳ，Ｖｏｌ．１４，Ｎｏ．２，Ｐ８８〜Ｐ
９０（１９９３）に、その一例が示されている。Regarding such a problem, "Spati
al Distributions of Thin O
xide Charging in Reactive
Ion Etcher and MERIE Etch
er ”IEEE ELECTRON DEVICE
LETTERS, Vol. 14, No. 2, P88 ~ P
90 (1993), an example thereof is shown.
【０００８】図２においては、一対のコイルによって下
部電極に平行な磁界を形成したとき、この磁界と下部電
極に垂直に形成される電界により、電子が磁場の向きに
対して右側にドリフトし、気体分子との衝突確率が増加
するため、この領域に高密度プラズマ１２が形成されて
いる。ウエハ内のこの領域でＭＯＳキャパシタのフラッ
トバンド電圧（Ｖｆｂ）が正にシフトし、反対側で負に
シフトしている。In FIG. 2, when a magnetic field parallel to the lower electrode is formed by a pair of coils, the magnetic field and an electric field formed perpendicularly to the lower electrode cause electrons to drift to the right with respect to the direction of the magnetic field. Since the collision probability with gas molecules increases, the high density plasma 12 is formed in this region. In this region of the wafer, the flat band voltage (Vfb) of the MOS capacitor shifts to the positive side and shifts to the negative side on the opposite side.
【０００９】このプラズマ処理装置では、磁界が電極に
対して平行に形成されているため、荷電粒子の電極方向
への移動度が小さくなる。磁界による荷電粒子の移動度
の変化は、質量の大きなイオンより軽い電子の方が影響
を受けやすい。平行磁界によって高密度プラズマ領域で
生成されたイオンや電子の電流の均衡が崩れ、電子の入
射量が減少した結果、試料表面で正電荷が蓄積されたも
のと考えられる。プラズマ電流はゲート酸化膜を介して
ウエハ基板に流れ基板の電位を変化させるため、その他
の領域では反対にゲート電極が負にバイアスされたもの
と考えられる。In this plasma processing apparatus, since the magnetic field is formed parallel to the electrodes, the mobility of the charged particles in the electrode direction becomes small. The change in mobility of charged particles due to a magnetic field is more easily affected by lighter electrons than by ions of large mass. It is considered that the parallel magnetic field disrupted the current balance of ions and electrons generated in the high-density plasma region and reduced the incident amount of electrons, resulting in the accumulation of positive charges on the sample surface. Since the plasma current flows to the wafer substrate through the gate oxide film and changes the potential of the substrate, it is considered that the gate electrode is negatively biased in the other regions.
【００１０】このように、従来のマグネトロンエッチン
グ装置はプラズマ密度の不均一によってチャージアップ
が生じるという問題があった。本発明は、上記問題点を
除去し、プラズマ密度の均一化を図り、被処理試料のプ
ラズマ処理中のチャージアップを防止することができる
プラズマ処理装置を提供することを目的とする。As described above, the conventional magnetron etching apparatus has a problem that charge-up occurs due to nonuniform plasma density. An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus which can eliminate the above-mentioned problems, make the plasma density uniform, and prevent charge-up of a sample to be processed during plasma processing.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 （１）真空反応室と、この真空反応室内を真空排気する
装置と、この真空反応室内に放電ガスを導入する装置
と、プラズマ発生手段とを有するプラズマ処理装置にお
いて、前記真空反応室に配置される被処理試料、あるい
は被処理試料の支持電極に入射するプラズマ電流を検出
するプラズマ電流検出手段と、前記被処理試料近傍にお
いてその被処理試料と交差する磁界を形成する装置と、
前記被処理試料と磁界との交差角度の可変手段と、前記
プラズマ電流検出手段から検出されたプラズマ電流に基
づいて前記可変手段を制御する制御装置とを設けるよう
にしたものである。In order to achieve the above object, the present invention provides (1) a vacuum reaction chamber, an apparatus for evacuating the vacuum reaction chamber, and a discharge gas introduced into the vacuum reaction chamber. In a plasma processing apparatus having an apparatus and a plasma generating means, a plasma current detecting means for detecting a plasma current incident on a sample to be processed arranged in the vacuum reaction chamber or a supporting electrode of the sample to be processed, and the plasma processing means. A device for forming a magnetic field that intersects the sample to be processed in the vicinity of the sample,
A means for varying the crossing angle of the sample to be processed and the magnetic field, and a controller for controlling the varying means based on the plasma current detected by the plasma current detecting means are provided.
【００１２】（２）上記（１）記載のプラズマ処理装置
において、前記プラズマ発生手段は、平行に対置させた
平板電極に高周波を印加し、前記支持電極にほぼ平行な
磁界を形成するようにしたものである。 （３）上記（１）記載のプラズマ処理装置において、前
記プラズマ電流検出手段は、複数のプラズマ電流検出器
を有し、この複数のプラズマ電流検出器を前記支持電極
に設けるようにしたものである。(2) In the plasma processing apparatus according to the above (1), the plasma generating means applies a high frequency to the flat plate electrodes which are arranged in parallel and forms a magnetic field substantially parallel to the supporting electrodes. It is a thing. (3) In the plasma processing apparatus according to (1) above, the plasma current detection means has a plurality of plasma current detectors, and the plurality of plasma current detectors are provided on the support electrode. .
【００１３】（４）上記（１）記載のプラズマ処理装置
において、前記可変手段として、前記被処理試料と磁界
との交差角度を制御するために、複数の垂直磁界を形成
する複数の励磁コイルを設け、前記制御装置により、前
記複数の励磁コイルを独立に制御し、前記各垂直磁界強
度を独立に制御可能に構成するようにしたものである。(4) In the plasma processing apparatus according to the above (1), a plurality of exciting coils that form a plurality of vertical magnetic fields are used as the varying means to control the crossing angle between the sample to be processed and the magnetic field. The plurality of exciting coils are independently controlled by the control device, and the vertical magnetic field strengths are independently controllable.
【００１４】[0014]
【作用】本発明のプラズマ処理装置によれば、高密度プ
ラズマ領域において、励磁コイルにより電極に対して垂
直な磁界成分を形成し、磁界を下部電極と交差すること
ができる。励磁コイルの電流を変化させることによっ
て、下部電極近傍の磁界の垂直成分強度を変化させ、磁
界と下部電極の交差する傾きを変化させることができ
る。磁界が下部電極と交差する角度が増加するのに伴
い、下部電極に入射するイオン、電子とも入射量が増加
するが、電子電流に比べ質量が大きいイオンは磁界の向
きによる影響を受けにくい。従って、磁界の傾きを制御
することにより、下部電極に入射するプラズマ電流を制
御することができる。According to the plasma processing apparatus of the present invention, a magnetic field component perpendicular to the electrodes can be formed by the exciting coil in the high-density plasma region, and the magnetic field can cross the lower electrode. By changing the current of the exciting coil, the intensity of the vertical component of the magnetic field near the lower electrode can be changed, and the inclination at which the magnetic field and the lower electrode intersect can be changed. As the angle at which the magnetic field intersects the lower electrode increases, the amount of ions and electrons incident on the lower electrode also increases, but ions having a larger mass than the electron current are less affected by the direction of the magnetic field. Therefore, by controlling the gradient of the magnetic field, it is possible to control the plasma current incident on the lower electrode.
【００１５】また、電極に入射するプラズマ電流を、下
部電極の異なる位置において独立に検出する装置を装備
し、さらに、この検出結果をもとに励磁コイルの電流を
変化させ、磁界の傾きを制御することができるので、プ
ラズマ電流を下部電極内で均一に保つことができる。更
に、被処理試料と磁界との交差角度を制御するために、
複数の垂直磁界を形成する複数の励磁コイルを設け、前
記複数の励磁コイルを独立に制御し、前記各垂直磁界強
度を独立に制御することができる。Further, a device for independently detecting the plasma current incident on the electrode at different positions of the lower electrode is provided, and further, the current of the exciting coil is changed based on the detection result to control the gradient of the magnetic field. Therefore, the plasma current can be kept uniform in the lower electrode. Furthermore, in order to control the crossing angle between the sample to be processed and the magnetic field,
A plurality of exciting coils that form a plurality of vertical magnetic fields may be provided, the plurality of exciting coils may be independently controlled, and the vertical magnetic field strengths may be independently controlled.
【００１６】[0016]
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。図１は本発明の第１実施例を示すプラ
ズマ処理装置の構成図である。この図に示すように、こ
のプラズマ処理装置は、エッチング反応室２１とそれを
真空排気する排気系２２、エッチングガスをエッチング
反応室２１に導入するガス導入系２３、被エッチング試
料を載置する下部電極２４と、それに平行に設置された
上部電極２５、下部電極２４に高周波電力を印加する電
源２６より構成されている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a plasma processing apparatus showing a first embodiment of the present invention. As shown in this figure, this plasma processing apparatus includes an etching reaction chamber 21, an exhaust system 22 for evacuating it, a gas introduction system 23 for introducing an etching gas into the etching reaction chamber 21, and a lower part for placing a sample to be etched. It is composed of an electrode 24, an upper electrode 25 installed in parallel with the electrode 24, and a power source 26 for applying high-frequency power to the lower electrode 24.
【００１７】さらに、下部電極２４近傍で下部電極２４
に対し平行な磁界（水平磁界）（Ｂ１）２９を形成する
ため、紙面の前後に設置した一対の励磁コイル（図示な
し）、下部電極２４近傍において垂直な磁界を形成する
一対の励磁コイル３１と、その電源３７、下部電極２４
に埋め込まれた複数のプラズマ電流検出器３２，３３
（ここでは、２箇所に設置している）と、電流計３５を
備えている。Further, in the vicinity of the lower electrode 24, the lower electrode 24
In order to form a magnetic field (horizontal magnetic field) (B1) 29 parallel to that, a pair of exciting coils (not shown) placed before and after the paper surface, and a pair of exciting coils 31 forming a vertical magnetic field in the vicinity of the lower electrode 24. , Its power supply 37, lower electrode 24
A plurality of plasma current detectors 32, 33 embedded in the
(Here, they are installed at two places) and an ammeter 35.
【００１８】ここで、励磁コイル３１は、下部電極２４
の一部の領域にのみ十分な強度の垂直磁界を形成するこ
とができるように構成されている。また、プラズマ電流
検出器３２，３３は電流計３５に接続され、下部電極２
４の異なる位置で独立に入射するプラズマ電流を測定で
きるようにしている。そして、プラズマ電流を測定した
結果は制御装置３６に送られ、これにより励磁コイル３
１の電流を変化させ、磁界の傾きを制御できるようにし
ている。Here, the exciting coil 31 includes the lower electrode 24.
The vertical magnetic field having sufficient strength can be formed only in a partial region of the. Further, the plasma current detectors 32 and 33 are connected to the ammeter 35, and the lower electrode 2
It is possible to measure the plasma currents that are independently incident at four different positions. Then, the measurement result of the plasma current is sent to the control device 36, whereby the exciting coil 3
The current of No. 1 is changed so that the gradient of the magnetic field can be controlled.
【００１９】以下、このプラズマ処理装置の動作につい
て説明する。まず、被処理試料を載置しない状態で、エ
ッチング反応室２１を真空排気した後、エッチングガス
を導入し、下部電極２４に高周波電力を印加し、下部電
極２４と上部電極２５の間でプラズマを発生させる。こ
のとき、下部電極２４近傍のイオンシース２７内には、
下部電極２４に対し垂直な電界（Ｅ）２８が形成され
る。電極に対し平行磁界を形成する励磁コイル（図示な
し）に電流を流すと、電極に対し平行な磁界（Ｂ１）２
９が形成される。The operation of this plasma processing apparatus will be described below. First, in a state where the sample to be processed is not placed, the etching reaction chamber 21 is evacuated, an etching gas is introduced, high frequency power is applied to the lower electrode 24, and plasma is generated between the lower electrode 24 and the upper electrode 25. generate. At this time, in the ion sheath 27 near the lower electrode 24,
An electric field (E) 28 perpendicular to the lower electrode 24 is formed. When a current is applied to an exciting coil (not shown) that forms a parallel magnetic field with respect to the electrodes, a magnetic field (B1) 2 parallel with the electrodes is generated.
9 is formed.
【００２０】これらの交差する電磁界により、電子がド
リフト運動をし、気体分子との衝突確率が増加するた
め、磁界の向きに対して右側に高密度プラズマ領域３０
が形成される。次に、垂直磁界を形成する励磁コイル３
１に電流を流し、励磁コイル３１の下に電極に対して垂
直な成分を有する合成磁界３４を形成する。この時、プ
ラズマ電流検出器３２，３３、および電流計３５を用い
てプラズマ電流を測定し、制御装置３６により、両者の
電流が均衡するように、励磁コイル３１の電源３７を制
御する。These intersecting electromagnetic fields cause electrons to drift and increase the probability of collision with gas molecules, so that the high density plasma region 30 is located on the right side of the direction of the magnetic field.
Is formed. Next, the exciting coil 3 that forms a vertical magnetic field
A current is caused to flow through the magnetic field generator 1 to form a synthetic magnetic field 34 having a component perpendicular to the electrodes under the exciting coil 31. At this time, the plasma currents are measured using the plasma current detectors 32 and 33 and the ammeter 35, and the control device 36 controls the power supply 37 of the exciting coil 31 so that the currents of both are balanced.
【００２１】下部電極２４に入射するプラズマ電流を下
部電極２４全体で均一化できる条件を設定した後、被エ
ッチング試料を処理する。通常のエッチング装置では、
電子密度が１×１０10ｃｍ-3以下、電子エネルギーが数
ｅＶ、水平磁界の磁束密度が数百ガウス程度であり、こ
の場合、水平磁界と垂直磁界の比が１０程度以上、即ち
下部電極２４と合成磁界（Ｂ２）３４との交差角度が約
６度以下の範囲で制御できれば十分な効果が期待でき
る。After the conditions for uniformizing the plasma current incident on the lower electrode 24 over the entire lower electrode 24 are set, the sample to be etched is processed. In a normal etching device,
The electron density is 1 × 10 10 cm −3 or less, the electron energy is several eV, and the magnetic flux density of the horizontal magnetic field is about several hundred Gauss. In this case, the ratio of the horizontal magnetic field to the vertical magnetic field is about 10 or more, that is, the lower electrode 24. If the crossing angle between the composite magnetic field (B2) 34 and the composite magnetic field (B2) 34 can be controlled within a range of about 6 degrees or less, a sufficient effect can be expected.
【００２２】このように、高密度プラズマ領域３０にお
いて、励磁コイル３１により電極に対して垂直な磁界成
分を形成し、磁界を下部電極２４と交差することができ
る。励磁コイル３１の電流を変化させることによって、
下部電極２４近傍の磁界の垂直成分強度を変化させ、磁
界と下部電極２４の交差する傾きを変化させることがで
きる。磁界が下部電極２４と交差する角度が増加するの
に伴い、下部電極２４に入射するイオン、電子とも入射
量が増加するが、電子電流に比べ質量が大きいイオンは
磁界の向きによる影響を受けにくい。As described above, in the high-density plasma region 30, the magnetic field component perpendicular to the electrodes can be formed by the exciting coil 31, and the magnetic field can cross the lower electrode 24. By changing the current of the exciting coil 31,
The vertical component strength of the magnetic field in the vicinity of the lower electrode 24 can be changed to change the crossing inclination of the magnetic field and the lower electrode 24. As the angle at which the magnetic field intersects the lower electrode 24 increases, the incident amount of both ions and electrons incident on the lower electrode 24 increases, but ions having a larger mass than the electron current are less susceptible to the direction of the magnetic field. .
【００２３】従って、磁界の傾きを制御することによ
り、下部電極２４に入射するプラズマ電流を制御するこ
とができる。次に、本発明の第２実施例について説明す
る。図３は本発明の第２実施例を示すプラズマ処理装置
の構成図である。なお、第１実施例と同じ部分について
は、同じ番号を付してそれらの部分については、その説
明は省略する。Therefore, by controlling the gradient of the magnetic field, the plasma current incident on the lower electrode 24 can be controlled. Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a block diagram of a plasma processing apparatus showing a second embodiment of the present invention. The same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
【００２４】上記した第１実施例では、プラズマ電流検
出装置３２，３３を２箇所設置し、垂直磁界を形成する
励磁コイル３１を一対だけ装備したが、この第２実施例
では、図３に示すように、多数のプラズマ電流検出器５
１〜５５を下部電極２４内に分布させるとともに、対に
なった励磁コイル４１〜４４も複数個設置し、各プラズ
マ電流検出器５１〜５５からのプラズマ電流を電流計３
５で検出して、そのプラズマ電流に基づいて、各々の励
磁コイル４１〜４４のコイル電流を、制御装置３６によ
り独立に制御するようにする。なお、図３において、６
１はイオンシース、６２は高密度プラズマ領域、６３は
合成磁界である。In the above-described first embodiment, the plasma current detecting devices 32 and 33 are installed at two places, and only one pair of exciting coils 31 for forming a vertical magnetic field are provided, but in the second embodiment, it is shown in FIG. So that a large number of plasma current detectors 5
1 to 55 are distributed in the lower electrode 24, a plurality of paired exciting coils 41 to 44 are also installed, and the plasma current from each plasma current detector 51 to 55 is measured by an ammeter 3.
5, the coil currents of the exciting coils 41 to 44 are independently controlled by the control device 36 based on the plasma current. In FIG. 3, 6
Reference numeral 1 is an ion sheath, 62 is a high density plasma region, and 63 is a synthetic magnetic field.
【００２５】このように構成することにより、複数個設
置した励磁コイルによって、磁界の傾きを細分化して制
御することが可能になり、下部電極に入射するプラズマ
電流をより均一化することができる。また、本発明のプ
ラズマ処理装置は、下部電極２４に入射するプラズマ電
流を、下部電極２４の異なる位置において、独立に検出
するプラズマ電流検出器５１〜５５を装備し、さらに、
この検出結果をもとに励磁コイル４１〜４４の電流を変
化させ、磁界の傾きを制御するので、プラズマ電流を下
部電極２４内で均一に保つことができる。これによっ
て、プラズマ処理中のチャージアップを防止することが
できる。With this structure, it becomes possible to subdivide and control the gradient of the magnetic field by a plurality of exciting coils, and the plasma current incident on the lower electrode can be made more uniform. Further, the plasma processing apparatus of the present invention is equipped with plasma current detectors 51 to 55 that independently detect the plasma current incident on the lower electrode 24 at different positions of the lower electrode 24.
The current of the exciting coils 41 to 44 is changed based on the detection result to control the gradient of the magnetic field, so that the plasma current can be kept uniform in the lower electrode 24. This can prevent charge-up during plasma processing.
【００２６】すなわち、従来問題であった、例えば金属
−酸化膜−半導体（ＭＯＳ）のゲート電極のエッチング
の際、ゲート電極がチャージアップし、絶縁膜中に電荷
が蓄積してフラットバンド電圧（Ｖｆｂ）をシフトさせ
たり、絶縁破壊を起こすといった問題を解消することが
でき、歩留まりの良いプラズマ処理を行うことができ
る。That is, when the metal-oxide film-semiconductor (MOS) gate electrode is etched, which has been a problem in the prior art, the gate electrode is charged up and charges are accumulated in the insulating film to cause a flat band voltage (Vfb). 2) can be solved, and problems such as dielectric breakdown can be solved, and plasma treatment with high yield can be performed.
【００２７】また、上記実施例では、水平磁界を固定し
た場合について説明したが、磁界を下部電極に対し平行
に保ったまま回転させる場合もある。この場合、高密度
プラズマ領域が磁界に伴って回転するが、垂直磁界を形
成する励磁コイルをこれに同期させて回転することによ
り、プラズマ電流を均一化することができる。また、垂
直磁界を形成する励磁コイルを複数個設置し、それらの
コイル電流を水平磁界の回転に同期させることによって
も、同様な効果が期待できる。In the above embodiment, the case where the horizontal magnetic field is fixed has been described. However, the magnetic field may be rotated while being kept parallel to the lower electrode. In this case, the high-density plasma region rotates with the magnetic field, but by rotating the exciting coil that forms the vertical magnetic field in synchronization with this, the plasma current can be made uniform. The same effect can be expected by installing a plurality of exciting coils that form a vertical magnetic field and synchronizing the coil currents thereof with the rotation of the horizontal magnetic field.
【００２８】また、上記実施例では、下部電極に埋め込
んだ検出器を用いて、プラズマ電流を測定したが、ＭＯ
Ｓキャパシタなどのデバイス処理におけるフラットバン
ド電圧のシフトのウエハ内分布などを調べる方法によっ
て、プラズマ電流の分布を測定し、励磁コイル電流を最
適に設定することも可能である。また、上記実施例で
は、プラズマ発生装置として、平行平板電極間に高周波
電力を印加し、電極に平行に磁界を形成するいわゆるマ
グネトロンエッチング装置を用いたが、その他のプラズ
マ励起方式においても、試料近傍において試料と交差す
る磁界を形成し、試料に対する傾きを制御することが可
能な装置であれば、同様な効果が期待できると考える。In the above embodiment, the plasma current was measured using the detector embedded in the lower electrode.
It is also possible to measure the distribution of the plasma current and set the excitation coil current to an optimum value by a method of examining the distribution of the flat band voltage shift in the wafer in device processing such as the S capacitor. Further, in the above-mentioned embodiment, a so-called magnetron etching device in which high-frequency power is applied between parallel plate electrodes to form a magnetic field parallel to the electrodes is used as the plasma generator, but in other plasma excitation methods, the vicinity of the sample is also used. It is considered that a similar effect can be expected if it is a device capable of forming a magnetic field intersecting with the sample and controlling the inclination with respect to the sample.
【００２９】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能で
あり、それらを本発明の範囲から排除するものではな
い。It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible based on the spirit of the present invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.
【００３０】[0030]
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。高密
度プラズマ領域において、励磁コイルにより電極に対し
て垂直な磁界成分を形成し、磁界を下部電極と交差する
ことができる。励磁コイルの電流を変化させることによ
って、下部電極近傍の磁界の垂直成分強度を変化させ、
磁界と下部電極の交差する傾きを変化させることができ
る。磁界が下部電極と交差する角度が増加するのに伴
い、下部電極に入射するイオン、電子とも入射量が増加
するが、電子電流に比べ質量が大きいイオンは磁界の向
きによる影響を受けにくい。従って、磁界の傾きを制御
することにより、下部電極に入射するプラズマ電流を制
御することができる。As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained. In the high-density plasma region, a magnetic field component perpendicular to the electrode can be formed by the exciting coil, and the magnetic field can cross the lower electrode. By changing the current of the exciting coil, the vertical component strength of the magnetic field near the lower electrode is changed,
The intersecting inclination of the magnetic field and the lower electrode can be changed. As the angle at which the magnetic field intersects the lower electrode increases, the amount of ions and electrons incident on the lower electrode also increases, but ions having a larger mass than the electron current are less affected by the direction of the magnetic field. Therefore, by controlling the gradient of the magnetic field, it is possible to control the plasma current incident on the lower electrode.
【００３１】また、電極に入射するプラズマ電流を、下
部電極の異なる位置において独立に検出するプラズマ電
流検出器を装備し、さらに、この検出結果をもとに励磁
コイルの電流を変化させ、磁界の傾きを制御することが
できるので、プラズマ電流を下部電極内で均一に保つこ
とができる。更に、被処理試料と磁界との交差角度を制
御するために、複数の垂直磁界を形成する複数の励磁コ
イルを設け、前記複数の励磁コイルを独立に制御し、前
記各垂直磁界強度を独立に制御することができる。Further, a plasma current detector for independently detecting the plasma current incident on the electrode at different positions of the lower electrode is provided, and further, the current of the exciting coil is changed based on the detection result to change the magnetic field of the magnetic field. Since the inclination can be controlled, the plasma current can be kept uniform in the lower electrode. Further, in order to control the crossing angle between the sample to be processed and the magnetic field, a plurality of exciting coils that form a plurality of vertical magnetic fields are provided, the plurality of exciting coils are independently controlled, and each of the vertical magnetic field strengths is independently controlled. Can be controlled.
【００３２】従って、被処理試料のプラズマ処理中のチ
ャージアップを防止することができ、歩留まりのよい、
信頼性の高いプラズマ処理を行うことができる。Therefore, it is possible to prevent the charge-up of the sample to be processed during the plasma processing and to improve the yield.
A highly reliable plasma treatment can be performed.
【図１】本発明の第１実施例を示すプラズマ処理装置の
構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a plasma processing apparatus showing a first embodiment of the present invention.
【図２】従来のプラズマ処理装置の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a conventional plasma processing apparatus.
【図３】本発明の第２実施例を示すプラズマ処理装置の
構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a plasma processing apparatus showing a second embodiment of the present invention.
２１ エッチング反応室 ２２ 真空排気する排気系 ２３ ガス導入系 ２４ 下部電極 ２５ 上部電極 ２６ 高周波電源 ２７，６１ イオンシース ２８ 電極に垂直な電界 ２９ 電極に対し平行な磁界（水平磁界） ３０，６２ 高密度プラズマ領域 ３１，４１〜４４ 励磁コイル ３２，３３，５１〜５５ プラズマ電流検出器 ３４，６３ 合成磁界 ３５ 電流計 ３６ 制御装置 ３７ 電源 ６１ イオンシース ６２ 高密度プラズマ領域 ６３ 合成磁界 21 etching reaction chamber 22 evacuation exhaust system 23 gas introduction system 24 lower electrode 25 upper electrode 26 high-frequency power source 27,61 ion sheath 28 electric field perpendicular to the electrode 29 magnetic field parallel to the electrode (horizontal magnetic field) 30,62 high density Plasma region 31,41-44 Excitation coil 32,33,51-55 Plasma current detector 34,63 Synthetic magnetic field 35 Ammeter 36 Controller 37 Power supply 61 Ion sheath 62 High density plasma region 63 Synthetic magnetic field
Claims (4)
気する装置と、該真空反応室内に放電ガスを導入する装
置と、プラズマ発生手段とを有するプラズマ処理装置に
おいて、（ａ）前記真空反応室に配置される被処理試
料、あるいは被処理試料の支持電極に入射するプラズマ
電流を検出するプラズマ電流検出手段と、（ｂ）前記被
処理試料近傍において該被処理試料と交差する磁界を形
成する装置と、（ｃ）前記被処理試料と磁界との交差角
度の可変手段と、（ｄ）前記プラズマ電流検出手段から
検出されたプラズマ電流に基づいて前記可変手段を制御
する制御装置とを具備することを特徴とするプラズマ処
理装置。1. A plasma processing apparatus comprising a vacuum reaction chamber, a device for evacuating the vacuum reaction chamber, a device for introducing a discharge gas into the vacuum reaction chamber, and a plasma generating means, wherein: (a) the vacuum Plasma current detecting means for detecting a plasma current incident on the sample to be processed arranged in the reaction chamber or a supporting electrode of the sample to be processed, and (b) forming a magnetic field intersecting the sample to be processed in the vicinity of the sample to be processed. Device, (c) means for varying the intersection angle between the sample to be processed and the magnetic field, and (d) a controller for controlling the varying means based on the plasma current detected by the plasma current detecting means. A plasma processing apparatus characterized in that.
て、前記プラズマ発生手段は、平行に対置させた平板電
極に高周波を印加し、前記支持電極にほぼ平行な磁界を
形成することを特徴とするプラズマ処理装置。2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plasma generating means applies a high frequency to the flat plate electrodes that are arranged in parallel and forms a magnetic field substantially parallel to the supporting electrodes. Plasma processing equipment.
て、前記プラズマ電流検出手段は、複数のプラズマ電流
検出器を有し、該複数のプラズマ電流検出器を前記支持
電極に設けることを特徴とするプラズマ処理装置。3. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plasma current detecting means has a plurality of plasma current detectors, and the plurality of plasma current detectors are provided on the support electrode. Plasma processing equipment.
て、前記可変手段として、前記被処理試料と磁界との交
差角度を制御するために、複数の垂直磁界を形成する複
数の励磁コイルを設け、前記制御装置により、前記複数
の励磁コイルを独立に制御し、前記各垂直磁界強度を独
立に制御可能に構成したことを特徴とするプラズマ処理
装置。4. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the variable means is provided with a plurality of exciting coils that form a plurality of vertical magnetic fields in order to control a crossing angle between the sample to be processed and a magnetic field. A plasma processing apparatus, characterized in that the plurality of exciting coils are independently controlled by the control device so that each vertical magnetic field strength can be independently controlled.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17530395A JPH0927476A (en) | 1995-07-12 | 1995-07-12 | Plasma treating apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17530395A JPH0927476A (en) | 1995-07-12 | 1995-07-12 | Plasma treating apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0927476A true JPH0927476A (en) | 1997-01-28 |
Family
ID=15993747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17530395A Withdrawn JPH0927476A (en) | 1995-07-12 | 1995-07-12 | Plasma treating apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0927476A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104630736A (en) * | 2013-11-13 | 2015-05-20 | 明道学校财团法人明道大学 | Deposition system |
| WO2020159003A1 (en) * | 2019-01-31 | 2020-08-06 | 한국표준과학연구원 | Planar-type plasma diagnosis apparatus, wafer-type plasma diagnosis apparatus in which planar-type plasma diagnosis apparatus is buried, and electrostatic chuck in which planar-type plasma diagnosis apparatus is buried |
-
1995
- 1995-07-12 JP JP17530395A patent/JPH0927476A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104630736A (en) * | 2013-11-13 | 2015-05-20 | 明道学校财团法人明道大学 | Deposition system |
| WO2020159003A1 (en) * | 2019-01-31 | 2020-08-06 | 한국표준과학연구원 | Planar-type plasma diagnosis apparatus, wafer-type plasma diagnosis apparatus in which planar-type plasma diagnosis apparatus is buried, and electrostatic chuck in which planar-type plasma diagnosis apparatus is buried |
| US11867643B2 (en) | 2019-01-31 | 2024-01-09 | Korea Research Institute Of Standards And Science | Planar-type plasma diagnosis apparatus, wafer-type plasma diagnosis apparatus in which planar-type plasma diagnosis apparatus is buried, and electrostatic chuck in which planar-type plasma diagnosis apparatus is buried |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100646266B1 (en) | A plasma processing system for sputter deposition applications | |
| KR19980024574A (en) | Plasma processing equipment | |
| JPH08264515A (en) | Plasma treatment device, processing device and etching device | |
| JP3499104B2 (en) | Plasma processing apparatus and plasma processing method | |
| JP3311064B2 (en) | Plasma generation device, surface treatment device and surface treatment method | |
| JP3238200B2 (en) | Substrate processing apparatus and semiconductor element manufacturing method | |
| WO2003067636A1 (en) | Surface treating device and surface treating method | |
| JPH088235B2 (en) | Plasma reactor | |
| JPH0927476A (en) | Plasma treating apparatus | |
| JP3663392B2 (en) | Plasma etching processing equipment | |
| JPH06232079A (en) | Plasma processing device | |
| US20090283502A1 (en) | Plasma processing apparatus and control method for plasma processing apparatus | |
| JP3192352B2 (en) | Plasma processing equipment | |
| JPH09186141A (en) | Plasma processing system | |
| JP3192351B2 (en) | Plasma processing equipment | |
| JPH06120169A (en) | Plasma generating apparatus | |
| Kinoshita et al. | Generation of high‐density O2 supermagnetron plasma for highly uniform plasma etching | |
| KR970010266B1 (en) | Plasma generating method and apparatus thereof | |
| JPS6267822A (en) | Plasma processor | |
| JPH0620794A (en) | Method and device for generation of plasma | |
| JPH0927397A (en) | Plasma treatment device | |
| JP3077144B2 (en) | Sample holding device | |
| JP2003077903A (en) | Apparatus and method for plasma processing | |
| JPS6129128A (en) | Plasma treating device | |
| JPH02156526A (en) | Microwave plasma treating system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021001 |