JPH11340200A - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置Info
- Publication number
- JPH11340200A JPH11340200A JP10140804A JP14080498A JPH11340200A JP H11340200 A JPH11340200 A JP H11340200A JP 10140804 A JP10140804 A JP 10140804A JP 14080498 A JP14080498 A JP 14080498A JP H11340200 A JPH11340200 A JP H11340200A
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- Japan
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- electric field
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Abstract
(57)【要約】
【課題】マイクロ波等の電磁波およびこれと磁場を組み
合わせたＥＣＲ方式のプラズマエッチング装置では電磁
波とプラズマの相互作用が複雑で大口径プラズマの均一
化、処理の均一化がかなり困難になってきている。しか
し、ＬＳＩ製造ラインにおけるエッチング工程では、ウ
ェハの大型化に対応するためにはプラズマの均一化が不
可欠である。 【解決手段】ECR方式においては電磁波とプラズマのエ
ネルギ交換は主としてECR面9上で行われる。ECR面にお
けるエネルギ交換はその位置での電磁波の電界方向と外
部磁場の方向に依存する。プラズマ中での電磁波の電界
方向を制御することはかなり困難であるが、電磁波を導
入するためのアンテナ3の近傍であればある程度制御で
きる。そこでECR面9をアンテナ3近傍に設け、アンテナ3
の構成によって電界方向を制御すれば、ECR面9における
エネルギ交換の分布が制御できプラズマの均一化が実現
できる。
合わせたＥＣＲ方式のプラズマエッチング装置では電磁
波とプラズマの相互作用が複雑で大口径プラズマの均一
化、処理の均一化がかなり困難になってきている。しか
し、ＬＳＩ製造ラインにおけるエッチング工程では、ウ
ェハの大型化に対応するためにはプラズマの均一化が不
可欠である。 【解決手段】ECR方式においては電磁波とプラズマのエ
ネルギ交換は主としてECR面9上で行われる。ECR面にお
けるエネルギ交換はその位置での電磁波の電界方向と外
部磁場の方向に依存する。プラズマ中での電磁波の電界
方向を制御することはかなり困難であるが、電磁波を導
入するためのアンテナ3の近傍であればある程度制御で
きる。そこでECR面9をアンテナ3近傍に設け、アンテナ3
の構成によって電界方向を制御すれば、ECR面9における
エネルギ交換の分布が制御できプラズマの均一化が実現
できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＳＩ製造工程に
おけるプラズマエッチングに係り、特にプラズマ密度の
制御が可能な電磁波の入射構造に関する。
おけるプラズマエッチングに係り、特にプラズマ密度の
制御が可能な電磁波の入射構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩの高集積化に伴いその製造工程で
は高精度の加工技術が要求されてくる。ＬＳＩの製造で
は、ウェハと呼ばれるシリコン基板上に薄膜を形成しさ
らにその上にマスク形成して不要部分をエッチング除去
するといった一連の工程を繰り返すことにより、トラン
ジスタ等の素子やそれらの間の配線を作っていく。これ
らのうちのエッチング工程では、加工精度を高めるため
にプラズマを用いたドライエッチング（プラズマエッチ
ング）が用いられている。
は高精度の加工技術が要求されてくる。ＬＳＩの製造で
は、ウェハと呼ばれるシリコン基板上に薄膜を形成しさ
らにその上にマスク形成して不要部分をエッチング除去
するといった一連の工程を繰り返すことにより、トラン
ジスタ等の素子やそれらの間の配線を作っていく。これ
らのうちのエッチング工程では、加工精度を高めるため
にプラズマを用いたドライエッチング（プラズマエッチ
ング）が用いられている。
【０００３】プラズマエッチングはフッ素系や塩素系の
ガスをプラズマ状態にしてその分子を解離、励起など活
性化したり、あるいはイオン化して反応性を高め、これ
らをウェハ上に輸送してエッチング反応を進めるもので
ある。したがって、ウェハ上でのエッチング反応は輸送
されてくる活性種やイオンに大きく影響される。ガスを
プラズマ状態にするには外部からエネルギを与える必要
があるが、これに電磁波を用いる方法がある。これは電
磁波の振動電界により電子を加速し、加速された高エネ
ルギの電子を分子に衝突させることにより、これを活性
化したりイオン化したりする。また電磁波と電子のエネ
ルギ交換の効率を高めるために磁場を印加する方法もあ
る。磁場の存在下では電子は磁力線の回りに、磁場の強
度によって決まる周期で円運動（サイクロトロン運動）
する。そこでこの回転周期と電磁波の周期を一致させれ
ば共鳴現象が起こり、エネルギ交換の効率が高められ
る。この現象は電子サイクロトロン共鳴（Electron Cyc
lotron Resonance 略してECR）と呼ばれている。
ガスをプラズマ状態にしてその分子を解離、励起など活
性化したり、あるいはイオン化して反応性を高め、これ
らをウェハ上に輸送してエッチング反応を進めるもので
ある。したがって、ウェハ上でのエッチング反応は輸送
されてくる活性種やイオンに大きく影響される。ガスを
プラズマ状態にするには外部からエネルギを与える必要
があるが、これに電磁波を用いる方法がある。これは電
磁波の振動電界により電子を加速し、加速された高エネ
ルギの電子を分子に衝突させることにより、これを活性
化したりイオン化したりする。また電磁波と電子のエネ
ルギ交換の効率を高めるために磁場を印加する方法もあ
る。磁場の存在下では電子は磁力線の回りに、磁場の強
度によって決まる周期で円運動（サイクロトロン運動）
する。そこでこの回転周期と電磁波の周期を一致させれ
ば共鳴現象が起こり、エネルギ交換の効率が高められ
る。この現象は電子サイクロトロン共鳴（Electron Cyc
lotron Resonance 略してECR）と呼ばれている。
【０００４】先に述べたようにエッチングはプラズマで
生成されたイオンや活性種をウェハに輸送して行うた
め、ウェハ全面で均一なエッチングを行うには、イオ
ン、活性種の生成量分布も均一になっている必要があ
る。すなわち、プラズマを均一に生成する必要がある。
プラズマは導電性をもつため、導入した電磁波の進行は
プラズマの分布に大きく左右される。すなわち均一なエ
ネルギ密度の電磁波を導入したとしても、プラズマが均
一に生成されるとは限らない。すなわち従来のプラズマ
エッチング装置ではプラズマを均一に制御する手段がな
いという問題点があった。
生成されたイオンや活性種をウェハに輸送して行うた
め、ウェハ全面で均一なエッチングを行うには、イオ
ン、活性種の生成量分布も均一になっている必要があ
る。すなわち、プラズマを均一に生成する必要がある。
プラズマは導電性をもつため、導入した電磁波の進行は
プラズマの分布に大きく左右される。すなわち均一なエ
ネルギ密度の電磁波を導入したとしても、プラズマが均
一に生成されるとは限らない。すなわち従来のプラズマ
エッチング装置ではプラズマを均一に制御する手段がな
いという問題点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ウェハの全面で均一な
エッチング処理を行うためには、活性種やイオンを生成
するプラズマを均一化することが必要である。プラズマ
に対してこれを維持するために電磁波によりエネルギを
供給するが、リアクタの構造や電磁波の供給方法を適正
にし、プラズマのエネルギ吸収を均一にし、プラズマを
均一に維持することが課題である。
エッチング処理を行うためには、活性種やイオンを生成
するプラズマを均一化することが必要である。プラズマ
に対してこれを維持するために電磁波によりエネルギを
供給するが、リアクタの構造や電磁波の供給方法を適正
にし、プラズマのエネルギ吸収を均一にし、プラズマを
均一に維持することが課題である。
【０００６】本発明の目的は、プラズマの分布を均一化
するプラズマ処理装置を提供することにある。
する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】プラズマの生成、維持を
外部から導入する電磁波で行ない、かつエネルギ吸収の
効率を高めるためにECR現象を利用する場合、プラズマ
と電磁波のエネルギ交換は主にECR面（電磁波の周波数
と電子のサイクロトロン周波数が一致するような磁界強
度の位置）で行われる。このECR面の処理室内での位置
は外部磁場の分布により決定される。したがって外部磁
場を発生させるコイルの位置やそれに流す電流の大きさ
によりECR面を任意の位置に設けることができる。
外部から導入する電磁波で行ない、かつエネルギ吸収の
効率を高めるためにECR現象を利用する場合、プラズマ
と電磁波のエネルギ交換は主にECR面（電磁波の周波数
と電子のサイクロトロン周波数が一致するような磁界強
度の位置）で行われる。このECR面の処理室内での位置
は外部磁場の分布により決定される。したがって外部磁
場を発生させるコイルの位置やそれに流す電流の大きさ
によりECR面を任意の位置に設けることができる。
【０００８】しかし、プラズマと電磁波のエネルギ交換
はECR面のすべてに位置で均一に行われるわけではな
い。それはECR面におけるエネルギ交換は、電磁波の電
界強度に依存しまた電界ベクトルと外部磁場ベクトルの
なす角度にも依存するからである。たとえば電界ベクト
ルが外部磁場ベクトルと直交しているとエネルギ交換の
効率が高いが、これらが平行である場合にはECR現象は
起きず、したがってエネルギ交換の効率は低い。すなわ
ちECR面におけるエネルギ交換の分布は電磁波の挙動
（進行）に大きく影響される。
はECR面のすべてに位置で均一に行われるわけではな
い。それはECR面におけるエネルギ交換は、電磁波の電
界強度に依存しまた電界ベクトルと外部磁場ベクトルの
なす角度にも依存するからである。たとえば電界ベクト
ルが外部磁場ベクトルと直交しているとエネルギ交換の
効率が高いが、これらが平行である場合にはECR現象は
起きず、したがってエネルギ交換の効率は低い。すなわ
ちECR面におけるエネルギ交換の分布は電磁波の挙動
（進行）に大きく影響される。
【０００９】一方、プラズマ中を進行する電磁波はプラ
ズマが電子、イオンといった荷電粒子を多数含んでおり
導電性の性質を示すため、進行方向や波長などがプラズ
マの影響を大きく受ける。そのため、あるモードの電磁
波をプラズマ中へ導入してもその挙動（進行状態）の予
測は非常に困難である。しかしプラズマ中での電磁波の
挙動の予測は困難でも、電磁波を導入するアンテナの近
傍では、プラズマよりもアンテナの影響を大きく受け
る。したがって、アンテナ近傍ではある程度電磁波の電
界方向などは予測が可能である。
ズマが電子、イオンといった荷電粒子を多数含んでおり
導電性の性質を示すため、進行方向や波長などがプラズ
マの影響を大きく受ける。そのため、あるモードの電磁
波をプラズマ中へ導入してもその挙動（進行状態）の予
測は非常に困難である。しかしプラズマ中での電磁波の
挙動の予測は困難でも、電磁波を導入するアンテナの近
傍では、プラズマよりもアンテナの影響を大きく受け
る。したがって、アンテナ近傍ではある程度電磁波の電
界方向などは予測が可能である。
【００１０】そこで、ECR面をアンテナの近傍に設ける
ように外部磁場を調整すれば、ECR面上でのエネルギ交
換の分布を制御することが可能となる。
ように外部磁場を調整すれば、ECR面上でのエネルギ交
換の分布を制御することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図１により説
明する。図１は本発明の方法によるプラズマ処理装置の
断面図である。ここではエッチング処理を例として説明
する。図１において真空チャンバ１は排気口２により図
示していない真空ポンプにより常時排気されており、図
示していないガス供給系よりエッチングガスが導入され
所定の圧力に維持されている。真空チャンバ１には450M
Hzの電磁波を供給するアンテナ３が設けてあり、450MHz
の電源４とケーブルで結ばれている。450MHzの電磁波は
石英ブロック５を通過して真空チャンバ１内に導入さ
れ、エッチングガスをプラズマ化し生成された活性種、
イオンによりウェハ６をエッチング処理する。
明する。図１は本発明の方法によるプラズマ処理装置の
断面図である。ここではエッチング処理を例として説明
する。図１において真空チャンバ１は排気口２により図
示していない真空ポンプにより常時排気されており、図
示していないガス供給系よりエッチングガスが導入され
所定の圧力に維持されている。真空チャンバ１には450M
Hzの電磁波を供給するアンテナ３が設けてあり、450MHz
の電源４とケーブルで結ばれている。450MHzの電磁波は
石英ブロック５を通過して真空チャンバ１内に導入さ
れ、エッチングガスをプラズマ化し生成された活性種、
イオンによりウェハ６をエッチング処理する。
【００１２】真空チャンバ１の外にはコイル７が設置さ
れており、磁力線８で示されるような磁場を発生する。
電磁波の周波数が450MHzの場合、磁場強度は0.0161テス
ラ（161ガウス）で電子サイクロトロン共鳴（ECR）が起
きる。図１の場合、磁場強度が0.0161テスラとなる等磁
束密度線（ECR面9）上でECRが起きる。ただしECRは磁力
線と電磁波の電界が直交していることが必要であるた
め、ECR面９上のすべての位置で起きるとは限らない。
れており、磁力線８で示されるような磁場を発生する。
電磁波の周波数が450MHzの場合、磁場強度は0.0161テス
ラ（161ガウス）で電子サイクロトロン共鳴（ECR）が起
きる。図１の場合、磁場強度が0.0161テスラとなる等磁
束密度線（ECR面9）上でECRが起きる。ただしECRは磁力
線と電磁波の電界が直交していることが必要であるた
め、ECR面９上のすべての位置で起きるとは限らない。
【００１３】450MHzの電磁波は石英ブロック５を通過し
て真空チャンバ１に放射する際に、その電界方向はアン
テナ３と真空チャンバ１から内側に突き出たアース板10
の間の最短経路の方向を向く。すなわちこの図では電界
方向11となる。この電界方向11は石英ブロック５の厚さ
ｄとアンテナ３とアース板の突き出し長さａによってそ
の傾きが変えられる。さきに述べたようにECRは電界の
磁力線に対して直角方向の成分が寄与するため、放射口
におけるECRによるエネルギー交換の程度を調整でき
る。例えば図３に示すように、ｄ、ａをともに短くすれ
ば電界方向は磁力線にほぼ直交するため電磁波のエネル
ギの大部分は放射口近傍で吸収され、その結果プラズマ
は外側が高密度となる分布となる。逆に図２に示すよう
にｄ、ａともに長くすれば電界方向は磁力線８に平行に
近くなり、放射口近傍でのECRによるエネルギ吸収は小
さい。このため電磁波は真空チャンバ１の中心部まで進
行し、プラズマは均一な分布となる。
て真空チャンバ１に放射する際に、その電界方向はアン
テナ３と真空チャンバ１から内側に突き出たアース板10
の間の最短経路の方向を向く。すなわちこの図では電界
方向11となる。この電界方向11は石英ブロック５の厚さ
ｄとアンテナ３とアース板の突き出し長さａによってそ
の傾きが変えられる。さきに述べたようにECRは電界の
磁力線に対して直角方向の成分が寄与するため、放射口
におけるECRによるエネルギー交換の程度を調整でき
る。例えば図３に示すように、ｄ、ａをともに短くすれ
ば電界方向は磁力線にほぼ直交するため電磁波のエネル
ギの大部分は放射口近傍で吸収され、その結果プラズマ
は外側が高密度となる分布となる。逆に図２に示すよう
にｄ、ａともに長くすれば電界方向は磁力線８に平行に
近くなり、放射口近傍でのECRによるエネルギ吸収は小
さい。このため電磁波は真空チャンバ１の中心部まで進
行し、プラズマは均一な分布となる。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、エッチング装置におけ
るプラズマの分布を均一化できるので、今後のウェハの
大型化に対してもエッチング装置性能を維持できる効果
がある。
るプラズマの分布を均一化できるので、今後のウェハの
大型化に対してもエッチング装置性能を維持できる効果
がある。
【図１】本発明の一実施例の断面図である。
【図２】本発明の一実施例を補足する説明図である。
【図３】本発明の一実施例を補足する説明図である。
１：真空チャンバ、２：排気口、３：アンテナ、４：電
源、５：石英ブロック、６：ウェハ、７：コイル、８：
磁力線、９：ECR面。
源、５：石英ブロック、６：ウェハ、７：コイル、８：
磁力線、９：ECR面。
フロントページの続き (72)発明者 西尾 良司 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 伊澤 勝 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】真空を保持する真空チャンバと、該真空チ
ャンバに所定の流量のガスを導入して所定の圧力を保持
する機構と、導入されたガスをプラズマ化するための電
磁波を導入する機構と、該電磁波と電子サイクロトロン
共鳴を発生させる磁場を生成する磁場発生機構を備えた
プラズマ処理装置において、電磁波導入部における電磁
波の電界方向が磁力線と平行であることを特徴とするプ
ラズマ処理装置。 - 【請求項２】請求項１に記載のプラズマ処理装置におい
て、前記電磁波導入部における電磁波の電界方向が可変
であることを特徴とするプラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10140804A JPH11340200A (ja) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10140804A JPH11340200A (ja) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | プラズマ処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11340200A true JPH11340200A (ja) | 1999-12-10 |
Family
ID=15277137
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10140804A Pending JPH11340200A (ja) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11340200A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6427621B1 (en) * | 1999-04-14 | 2002-08-06 | Hitachi, Ltd. | Plasma processing device and plasma processing method |
| JP2012023098A (ja) * | 2010-07-12 | 2012-02-02 | Hitachi High-Technologies Corp | プラズマ処理装置 |
| WO2012073449A1 (ja) * | 2010-11-30 | 2012-06-07 | キヤノンアネルバ株式会社 | プラズマ処理装置 |
-
1998
- 1998-05-22 JP JP10140804A patent/JPH11340200A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6427621B1 (en) * | 1999-04-14 | 2002-08-06 | Hitachi, Ltd. | Plasma processing device and plasma processing method |
| JP2012023098A (ja) * | 2010-07-12 | 2012-02-02 | Hitachi High-Technologies Corp | プラズマ処理装置 |
| WO2012073449A1 (ja) * | 2010-11-30 | 2012-06-07 | キヤノンアネルバ株式会社 | プラズマ処理装置 |
| JP5487302B2 (ja) * | 2010-11-30 | 2014-05-07 | キヤノンアネルバ株式会社 | プラズマ処理装置 |
| US9844126B2 (en) | 2010-11-30 | 2017-12-12 | Canon Aneiva Corporation | Plasma treatment apparatus |
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