JPS60103620A - Plasma treatment device - Google Patents

Plasma treatment device

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Publication number
JPS60103620A
JPS60103620A JP21082483A JP21082483A JPS60103620A JP S60103620 A JPS60103620 A JP S60103620A JP 21082483 A JP21082483 A JP 21082483A JP 21082483 A JP21082483 A JP 21082483A JP S60103620 A JPS60103620 A JP S60103620A
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JP
Japan
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electrode
magnets
plasma
sample
upper electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP21082483A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshimichi Hirobe
広部 嘉道
Hideaki Azuma
東 英昭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS60103620A publication Critical patent/JPS60103620A/en
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting

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Abstract

PURPOSE:To perform the plasma treatment for sample such as etching and thin film formation at a high speed by providing an electrode with plural magnets and putting plural samples on the magnets facing said magnets. CONSTITUTION:A lower electrode 10 and an upper electrode 11 shaped of flat plates are arranged in parallel. The lower electrode 10 carries a sample table 12 on which plural pieces of wafers 13 as samples are put and it is rotatable and is connected to a high-frequency source 15 through an aligning circuit 14 for equalizing impedances of the low and upper electrodes 10 and 11. Meanwhile, in the upper electrode 11, plural magnets 16 are arranged to generated a magnetic field in the direction which crosses the direction of a high-frequency electric field formed between the low and upper electrodes 10 and 11 at right angles. To this upper electrode 11, a D.C. bias application circuit 17 is connected. Furthermore, a gas introducing pipe 18 for supplying a reactive gas for a reactor 9 and a gas exhaust vent 19 are provided to generate plasma P.

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、プラズマ処理技術に関し、特にプラズマを利
用したエツチングや薄膜形成に利用して有効な技術に関
するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to plasma processing technology, and particularly to technology that is effective when used in etching and thin film formation using plasma.

〔背景技術〕[Background technology]

従来のバッチ式プラズマエツチング装置としては、第1
図に示すようなものがある。(電子材料1981年11
月号別冊、工業調査会発行、1981年11月10日発
行、P131〜P136)。図においてlは、反応容器
であり、開閉可能で、気密性が良い構造になっている。
As a conventional batch type plasma etching apparatus, the first
There is something like the one shown in the figure. (Electronic materials November 1981
Monthly special issue, Kogyo Kenkyukai, November 10, 1981, pages 131-136). In the figure, l is a reaction vessel, which can be opened and closed and has a structure with good airtightness.

2,3は、それぞれ平板形状の下部電極、上部電極で、
相方の電極が平行状態に配置されている。下部電極2上
には、複数枚のウェーハ5を載荷できる試料台4が載荷
されている。そして、下部電極2は、高周波電源6に接
続され、高周波電源6の他方はアースしている。−勇士
部電極もアースしている。7は、反応容器1内に反応ガ
スを供給するためのガス導入管であり、8は、ポンプ4
!(図示せず)Kよって反応容器1内の反応ガスを排気
するためのガス排気口である。また、図中符号Pで表示
するものは、プラズマを示す。
2 and 3 are a flat plate-shaped lower electrode and an upper electrode, respectively.
The partner electrodes are arranged in parallel. A sample stage 4 on which a plurality of wafers 5 can be loaded is loaded on the lower electrode 2 . The lower electrode 2 is connected to a high frequency power source 6, and the other end of the high frequency power source 6 is grounded. -The hero part electrode is also grounded. 7 is a gas introduction pipe for supplying a reaction gas into the reaction vessel 1; 8 is a pump 4;
! K (not shown) is a gas exhaust port for exhausting the reaction gas in the reaction vessel 1. Further, the symbol P in the figure indicates plasma.

例えば、ウェーハ5のシリコン酸化膜を上述した装置を
用いてエツチングする際、反応ガスは、CHF、等が用
いられ、ガス導入管7から導入される。そして、ガス排
気口8からの排出によって反応容器1内は、プラズマが
発生し易い圧力に保たれる。そこで、高周波電源6によ
って、十数MH2程度の高周波電力が両電極2,3間に
印加され、上部電極3と下部ll&20間において反応
ガスが放電し、プラズマPが発生して、ウェーハ5のシ
リコン酸化膜のエツチングすべき個所、つまりエツチン
グマスクとしての有機感光性樹脂膜(ホトレジスト膜)
によシマスフされていない部分にあるシリコン酸化膜が
エツチングされる。
For example, when etching the silicon oxide film on the wafer 5 using the above-mentioned apparatus, a reaction gas such as CHF is used and is introduced from the gas introduction pipe 7. By discharging the gas from the gas exhaust port 8, the inside of the reaction vessel 1 is maintained at a pressure that facilitates plasma generation. Therefore, a high frequency power of about 10 or more MH2 is applied between the electrodes 2 and 3 by the high frequency power supply 6, and the reactive gas is discharged between the upper electrode 3 and the lower part 11&20, plasma P is generated, and the silicon on the wafer 5 is The part of the oxide film to be etched, that is, the organic photosensitive resin film (photoresist film) as an etching mask
The silicon oxide film in the areas that have not been etched is etched.

ところで、本発明者は、上述した装置を用いて半導体集
積回路の微細パターン形成を行ない、シリコン酸化膜等
のエツチングの高速化を要求すると共に、パターンの微
細化が進むにつれ、エツチングの精度をも高める必要を
考えた。そこで、高周波電力密度を大きくし、反応ガス
圧力を小さくすることによって、イオンを加速させてエ
ツチング速度を早くすると共に、イオンの平均自由行程
を太きくし、直流電界によってイオンの入射角をウェー
ハ載荷面に対して垂直方向に方向づけして精密にエツチ
ングすることを考えた。
By the way, the present inventor uses the above-mentioned apparatus to form fine patterns of semiconductor integrated circuits, and demands faster etching of silicon oxide films, etc., and as patterns become finer, etching accuracy is improved. I thought it was necessary to increase it. Therefore, by increasing the radio frequency power density and decreasing the reaction gas pressure, the ions are accelerated to increase the etching rate, and the mean free path of the ions is increased, and the DC electric field is used to change the incident angle of the ions to the wafer loading surface. The idea was to perform precise etching in a direction perpendicular to the surface.

しかしながら、イオンの入射エネルギーが太きくなり、
イオン衝撃効果の強い物理的エツチングすなわちスパッ
タリングも生じてくることがわかった。そのためにイオ
ンが、シリコン酸化膜、PSG膜等の絶縁膜に衝−突し
た場合には、ピンホールをつくってしまい、その結果配
線した際にパターンが変わり、有害な影響を及ぼす。ま
た、前記したことに起因してイオンがシリコン酸化膜、
シリコン窒化膜等の下に形成しである基板に衝突するこ
とになり、基板に形成した半導体素子の電気的特性を悪
化させることがわかった。さらには、エツチング用マス
クであるホトレジスト膜に衝突して、ホトレジスト膜に
変形や損傷を与えてしまうことがわかった。
However, the incident energy of the ions increases,
It has been found that physical etching, ie sputtering, with a strong ion bombardment effect also occurs. Therefore, when ions collide with an insulating film such as a silicon oxide film or a PSG film, pinholes are created, and as a result, the pattern changes when wiring is performed, causing harmful effects. In addition, due to the above-mentioned factors, ions may
It has been found that the substrate formed under the silicon nitride film or the like collides with the substrate, thereby deteriorating the electrical characteristics of the semiconductor element formed on the substrate. Furthermore, it has been found that the particles collide with the photoresist film that serves as an etching mask, causing deformation and damage to the photoresist film.

また、高精度にエツチングを行なうため、反応ガス圧力
を低くした場合には、低圧状態のため反応ガス分子濃度
が低く、エツチングの効率が悪くなる等の問題点がある
ことが、本発明者によって明らかにされた。
In addition, the inventors have discovered that when the reaction gas pressure is lowered to perform etching with high precision, there are problems such as the reaction gas molecule concentration being low due to the low pressure state and etching efficiency becoming poor. revealed.

一方、前述したプラズマ処理装置を薄膜形成技術に利用
した場合でも上述した考え方で、薄膜形成速度を増大す
ることが可能であるが、この場合は電界の不均一が生じ
、均一な膜厚の薄膜形成が難しい等の問題点があること
が、本発明者によって明らかにされた。
On the other hand, even when the plasma processing equipment described above is used for thin film formation technology, it is possible to increase the thin film formation speed based on the above-mentioned concept, but in this case, non-uniformity of the electric field occurs and it is not possible to form a thin film with a uniform thickness. The inventors have discovered that there are problems such as difficulty in forming.

そこで本発明者は、上記種々の問題の要因が、プラズマ
処理における電子の動きにあることに着目し、鋭意検討
を重ねた結果、本発明にいたった。
The inventors of the present invention focused on the fact that the cause of the various problems described above lies in the movement of electrons during plasma processing, and as a result of extensive studies, they arrived at the present invention.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、プラズマ処理によるエツチング、薄膜
形成等のプラズマ処理速度を早くすることができ得る技
術を提供するものである。
An object of the present invention is to provide a technique that can increase the speed of plasma processing such as etching and thin film formation by plasma processing.

本発明の他の目的は、試料に種々のダメージを与えるこ
となくプラズマ処理でき得る技術を提供するものでおる
Another object of the present invention is to provide a technique that allows plasma processing to be performed without causing various damages to a sample.

本発明の他の目的は、低圧力下においても高濃度のプラ
ズマを形成でき得る技術を提供するものである。
Another object of the present invention is to provide a technique capable of forming highly concentrated plasma even under low pressure.

本発明の他の目的は、プラズマ処理によるエツチング、
薄膜形成等の際、試料に種々のダメージを与えることな
く、しかも処理速度を早くすることができ得る技術を提
供するものである。
Another object of the present invention is to perform etching by plasma treatment;
The purpose of the present invention is to provide a technique that can speed up the processing speed without causing various damage to the sample during thin film formation, etc.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろ
う。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.

すなわち、電極に高周波電界と直交する方向へ、閉ルー
プ状となる磁界が発生するような複数個の磁石を設け、
前記電極に対向する電極に複数の試料を載荷することに
より、試料に対し、エツチング、薄膜形成等のプラズマ
処理を高速に行うことができ得るものである。
That is, a plurality of magnets that generate a closed loop magnetic field in a direction perpendicular to the high-frequency electric field are provided on the electrode, and
By loading a plurality of samples on the electrode facing the electrode, plasma processing such as etching and thin film formation can be performed on the samples at high speed.

〔実施例1〕 第2図は、本発明の一実施例であるバッチ式プラズマエ
ツチング装置を示す、概略図である。
[Embodiment 1] FIG. 2 is a schematic diagram showing a batch type plasma etching apparatus which is an embodiment of the present invention.

図において、9は、反応容器であり、開閉可能で気密性
が良い構造になりている。10.11は、それぞれ平板
形状の下部電極、上部電極で、相方の電極が平行状態に
配置されている。前記下部電極9は、試料台12を載荷
し、さらにその上に試料としてのウェーハ13を複数枚
載荷しており、回転可能な構造になっている。下部電極
10は、前記上部電極11と、この下部電極lOのイン
ピーダンスを等しくするための整合回路14を介して高
周波電源15に接続されている。
In the figure, 9 is a reaction container, which has a structure that can be opened and closed and has good airtightness. Reference numerals 10 and 11 denote a lower electrode and an upper electrode each having a flat plate shape, and the partner electrodes are arranged in parallel. The lower electrode 9 has a rotatable structure on which a sample stage 12 is loaded and a plurality of wafers 13 as samples are loaded thereon. The lower electrode 10 is connected to a high frequency power source 15 via a matching circuit 14 for equalizing the impedances of the upper electrode 11 and the lower electrode IO.

一方、前記上部電極11内部には、複数個の磁石16が
設けられており、この磁石16は、下部電極10と上部
電極11の間に形成される高周波電界の方向と直交する
方向に磁界を発生するように設けられている。この上部
電極11には、直流バイアス印加回路17が接続されて
いる。18は、反応容器9内に反応ガスを供給するため
のガス導入管である。19は、ポンプ等(図示せず)に
よってガスを排気するためのガス排気口である。また、
図中符号Pは、プラズマを示す。
On the other hand, a plurality of magnets 16 are provided inside the upper electrode 11, and the magnets 16 generate a magnetic field in a direction perpendicular to the direction of the high-frequency electric field formed between the lower electrode 10 and the upper electrode 11. It is set up to occur. A DC bias application circuit 17 is connected to this upper electrode 11 . 18 is a gas introduction pipe for supplying a reaction gas into the reaction container 9. 19 is a gas exhaust port for exhausting gas by a pump or the like (not shown). Also,
The symbol P in the figure indicates plasma.

第3図は、上部電極11内に設けられる複数個の磁石1
6の配置を示す一部破砕平面図で、8枚のウェーハを一
度に処理する場合のものを示すものである。第4図は、
第3図のIV−IV’線矢視断面図である。図では、8
枚のウェーハを一度に処理するように示されているが、
これに限定されるものではない。図において示される仮
相線13は、ウェーハであり、試料台(図示せず)上に
等間隔に8枚載荷された状態を仮想したものである。
FIG. 3 shows a plurality of magnets 1 provided within the upper electrode 11.
6 is a partially exploded plan view showing the arrangement of wafers 6 and 6, in the case where eight wafers are processed at once. Figure 4 shows
4 is a sectional view taken along the line IV-IV' in FIG. 3. FIG. In the figure, 8
Although shown to process one wafer at a time,
It is not limited to this. The virtual phase line 13 shown in the figure is a hypothetical state in which eight wafers are loaded at equal intervals on a sample stage (not shown).

20は1円盤状の底板で、上部電極を形成している一部
である。磁石16は、下部電極(図示せず)が静止して
いる状態において、それぞれのウェーハ13円心上方に
位置し、かつ前記底板20の一つの円に沿って等間隔に
なるように固定されている。さらKこの磁石16は、そ
の長手方向が、前記底板20中心方向に向くように配置
されている。
Reference numeral 20 denotes a disk-shaped bottom plate, which is a part of forming the upper electrode. The magnets 16 are located above the circular center of each wafer 13 when the lower electrode (not shown) is stationary, and are fixed at regular intervals along one circle of the bottom plate 20. There is. Additionally, the magnet 16 is arranged such that its longitudinal direction faces toward the center of the bottom plate 20.

21は、上部電極11を形成している一部であるリング
で、前記磁石16の高さ方向の寸法よりも若干高さ方向
寸法が大きくなっている。円盤状の上板22は、前記底
板20.および前記リング21との組み合わせで、上部
電極11を形成している。
Reference numeral 21 denotes a ring that is a part of the upper electrode 11, and its height dimension is slightly larger than the height dimension of the magnet 16. The disk-shaped top plate 22 is connected to the bottom plate 20. In combination with the ring 21, the upper electrode 11 is formed.

第5図は、磁石16の平面図である。第6図は、第5図
のVl−VI線矢視断面図である。第7図は、第5図の
、■−■線矢視断面図である。図において23は、長方
形形状の金属板で、磁石16の底板となるものであり、
その長手方向寸法は、試料であるウェーハ直径よりも若
干大きくがっている。
FIG. 5 is a plan view of the magnet 16. 6 is a sectional view taken along the line Vl-VI in FIG. 5. FIG. FIG. 7 is a sectional view taken along the line ■-■ in FIG. 5. In the figure, 23 is a rectangular metal plate that serves as the bottom plate of the magnet 16.
Its longitudinal dimension is slightly larger than the diameter of the wafer that is the sample.

24は長方形形状の磁石であり、その長手方向寸法は、
試料であるウェーハ直径よりも若干大きくなっておシ、
この磁石24よりも長手方向寸法が若干小さい磁石25
をはさみ、互いに平行するかたちで前記金属板23上に
立てられている。26は、互いに平行する磁石で、前記
磁石24.25長手方向に直交するかたちで前記金属板
23上に立てられている。また、磁石24.25の極性
は、第7図に示されるように形成され、図中矢印で示さ
れる磁界Bは、高周波電界と直交する方向に形成されて
いる。
24 is a rectangular magnet whose longitudinal dimension is:
The diameter is slightly larger than the wafer diameter, which is the sample.
A magnet 25 whose longitudinal dimension is slightly smaller than this magnet 24
They are placed on the metal plate 23 in such a way that they are parallel to each other. Magnets 26 are parallel to each other and are erected on the metal plate 23 so as to be orthogonal to the longitudinal direction of the magnets 24 and 25. Further, the polarities of the magnets 24 and 25 are formed as shown in FIG. 7, and the magnetic field B shown by the arrow in the figure is formed in a direction perpendicular to the high frequency electric field.

次に、上述し九装置の動作を説明する。Next, the operation of the nine devices described above will be explained.

ウェーハ13に形成されているシリコン酸化膜を選択的
に、CHF5等の反応ガスを用いてエツチングする場合
について説明する。ガス排気口19を介して反応容器9
内は、粗引きされた状態とする。次にガス導入管18か
ら反応ガスが導入され、1O−3)ル(Torr)程度
の低ガス圧力状態に保たれる。そこで、高周波電源15
によって高周波電力が両電極に印加される。するとPで
示されるプラズマが発生する。このとき、上部電極11
に設けられた複数個の磁石16による、電界と直交する
方向で、磁石16長手方向に対してウェーハ13の直径
よシも大きく形成された磁界によって、電子は、プラズ
マループ内に閉じ込められる。
A case will be described in which the silicon oxide film formed on the wafer 13 is selectively etched using a reactive gas such as CHF5. Reaction vessel 9 via gas exhaust port 19
The inside should be roughly drawn. Next, a reaction gas is introduced from the gas introduction pipe 18 and maintained at a low gas pressure of about 10-3 Torr. Therefore, the high frequency power supply 15
high frequency power is applied to both electrodes. Then, plasma indicated by P is generated. At this time, the upper electrode 11
Electrons are confined within the plasma loop by a magnetic field created by the plurality of magnets 16 provided in the wafer 13 in a direction perpendicular to the electric field and larger than the diameter of the wafer 13 with respect to the longitudinal direction of the magnets 16.

また、その電子は、サイクロイド運動を行かう。Furthermore, the electrons undergo cycloidal motion.

その結果、反応ガス分子の解離や電離が高められる。そ
れによって、低圧力下においても高濃度のプラズマを得
ることができる。そして、下部電極10が回転しながら
ウェーハ13のシリコン酸化膜がエツチングされる。こ
のとき、電子がプラズマループ内に閉じ込められている
ので、ウェー7113上に形成される電子の周囲に陽イ
オンが集まってつくる空間電荷の層、つまり、イオンシ
ース(ion 5heath)が薄くなり、下部電極1
0側の直流バイアスを低くすることができる。それによ
って入射エネルギーが弱められる一方、直流電界によっ
て方向づけされたイオンは、シリコン酸化腰下の基板に
形成しである半導体素子の電気的特性の劣下を引き起こ
すことがない。しかもエツチング用マスクであるホトレ
ジスト族の変形、損傷等を引き起こすことがない。それ
ゆえ正確に素早くエツチングできる。
As a result, the dissociation and ionization of reactive gas molecules is enhanced. Thereby, high concentration plasma can be obtained even under low pressure. Then, the silicon oxide film on the wafer 13 is etched while the lower electrode 10 rotates. At this time, since the electrons are confined within the plasma loop, the layer of space charge created by positive ions gathering around the electrons formed on the wafer 7113, that is, the ion sheath (ion 5heath), becomes thinner and the lower part Electrode 1
The DC bias on the 0 side can be lowered. While the incident energy is thereby weakened, the ions directed by the DC electric field do not cause a deterioration of the electrical properties of the semiconductor device formed in the underlying substrate of silicon oxide. Moreover, it does not cause deformation or damage to the photoresist group, which is an etching mask. Therefore, it can be etched accurately and quickly.

なお、第3図、第4図において、磁石16″lI:上部
電極内部に設けているが、上板22の上面、あるいは底
板20の下面に取り付けることもでき、容易に磁石を取
り付けることができる。磁石16は、永久磁石であって
も電磁石であっても良い。
In addition, in FIGS. 3 and 4, the magnet 16''lI: is provided inside the upper electrode, but it can also be attached to the upper surface of the upper plate 22 or the lower surface of the bottom plate 20, and the magnet can be easily attached. .The magnet 16 may be a permanent magnet or an electromagnet.

前者はコンパクトにでき、後者は、印加電力により磁力
の強弱を任意に設定できるメリットがある。
The former has the advantage of being compact, and the latter has the advantage of being able to arbitrarily set the strength of the magnetic force depending on the applied power.

〔実施例2〕 第8図は、本発明の他の実施例として、電極に設けられ
る磁石を示す斜視図である。半円形状に形成された一対
の磁石27と28を同極同志で対向させ、鉄材等の高透
磁性材料29.30を夫々の極間に介在させた上で、こ
れらを溶接勢の手段により一体に接続し、全体を略円環
状に形成する。
[Embodiment 2] FIG. 8 is a perspective view showing a magnet provided on an electrode as another embodiment of the present invention. A pair of magnets 27 and 28 formed in a semicircular shape are opposed with the same polarity, and a highly permeable material 29, 30 such as iron material is interposed between the respective poles, and then these are welded together by means of welding force. They are connected together to form a substantially annular shape as a whole.

高透磁性材料29と30を有する略円環状磁石の内部空
間は、杉処理体である試料全体を均一にプラズマ処理す
るために、試料よりも大きいことが好ましい。そして、
かかる磁石を上部電極に設置するときには、磁界の方向
Bが、電極中心方向に向き、かつ電極静止時には、それ
ぞれの試料上方に位置するように上部電極下面に取り付
けられる。
The internal space of the substantially annular magnet having the highly permeable materials 29 and 30 is preferably larger than the sample in order to uniformly plasma-treat the entire sample, which is a cedar treated body. and,
When such a magnet is installed on the upper electrode, it is attached to the lower surface of the upper electrode so that the direction B of the magnetic field is directed toward the center of the electrode, and when the electrode is stationary, it is located above each sample.

この磁石は、前記実施例1に示す磁石と類似の作用効果
を有し、イオンによって、シリコン酸化膜下の基板に形
成しである半導体素子の電気的特性の劣下を引き起こす
ことなく、かつエツチング用マスクであるホトレジスト
膜の変形、損傷等を引き起こすことなく正確に素早くエ
ツチングできる。
This magnet has an effect similar to that of the magnet shown in Example 1, and can be etched without causing deterioration of the electrical characteristics of the semiconductor element formed on the substrate under the silicon oxide film by ions. Etching can be performed accurately and quickly without causing deformation or damage to the photoresist film used as a mask.

なお、実施例1,2において、反応ガスにフッ化物を用
いる場合、磁石を高純度のアルミニウム。
In Examples 1 and 2, when fluoride is used as the reaction gas, the magnet is made of high-purity aluminum.

石英、おるいはテフロン等で被覆することによって、反
応ガスと磁石の反応による試料汚染を防ぐことができる
。さらに、磁石と被覆材との間に冷却媒体を流し、反応
容益外に設けられる温度制御装置によって磁石の温度上
昇を防ぐようにすれば、磁石の寿命を長くできる。
By coating with quartz, or Teflon, etc., it is possible to prevent sample contamination due to the reaction between the reaction gas and the magnet. Furthermore, the lifetime of the magnet can be extended by flowing a cooling medium between the magnet and the coating material and by preventing the temperature of the magnet from rising with a temperature control device provided outside the reaction system.

また、磁石としては、電磁石でも永久磁石でも良いが、
後者を用いた方が、取り扱い性も良く、コンパクトとな
る。
Also, the magnet may be an electromagnet or a permanent magnet, but
If the latter is used, it will be easier to handle and more compact.

さらに、試料を載荷する下部電極を回転させるようにし
ているが、上部電極を回転させても良い。
Furthermore, although the lower electrode on which the sample is loaded is rotated, the upper electrode may also be rotated.

本発明は、反応ガス、反応条件を変更することにより、
試料上にシリコン、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、
モリブデン等、種々の薄膜層成にも利用できるとhうこ
とは、いうまでもない。
The present invention achieves the following by changing the reaction gas and reaction conditions.
Silicon, silicon oxide film, silicon nitride film,
It goes without saying that it can also be used to form various thin film layers such as molybdenum.

〔効果〕〔effect〕

1、複数個の磁石を電極に設けたことにより、電界と直
交する方向に形成された磁界によって、電子がプラズマ
ループ内に閉じ込められるという効果が得られる。
1. By providing a plurality of magnets on the electrode, an effect can be obtained in which electrons are confined within a plasma loop by a magnetic field formed in a direction perpendicular to the electric field.

2、複数個の磁石を電極に設けたことKより、電界と直
交する方向に形成された磁界によって、電子がサイクロ
イド運動を行うという効果が得られる。
2. Since a plurality of magnets are provided on the electrodes, the effect that electrons perform cycloidal motion due to the magnetic field formed in the direction orthogonal to the electric field can be obtained.

3、複数個の磁石を電極に設けたことにより、電界と直
交する方向に形成された磁界によって、電子がプラズマ
ループ内に閉じ込められる。そのため、試料上に形成さ
れるイオンシースが薄くなり、試料を載荷する電極側の
直流バイアスを低くすることができるという効果が得ら
れる。
3. By providing a plurality of magnets on the electrode, electrons are confined within the plasma loop by a magnetic field formed in a direction perpendicular to the electric field. Therefore, the ion sheath formed on the sample becomes thinner, and the DC bias on the electrode side on which the sample is loaded can be lowered.

4、複数個の磁石を電接に設けたことにより、電界と直
交する方向に形成された磁界によって、電子がプラズマ
ループ内に閉じ込められ、サイクロイド運動を行なうた
め、反応ガス分子の解離性。
4. By installing multiple magnets in electrical contact, the electrons are confined within the plasma loop by the magnetic field formed in the direction perpendicular to the electric field and perform cycloidal motion, which improves the dissociation of the reactant gas molecules.

電離性が高められるという効果が得られる。The effect of increasing ionizability can be obtained.

5、複数個の磁石を電極に設けたことにより、電界と直
交する方向に形成された磁界によって、電子がプラズマ
ループ内に閉じ込められ、試料上に形成されるイオンシ
ースが薄くなり、試料を載荷する電極側の直流バイアス
を低くすることができる。そのため、イオンの入射エネ
ルギーが小さくなり、試料に種々のダメージを与えるこ
となくエツチングできるという効果が得られる。
5. By installing multiple magnets on the electrodes, the magnetic field formed in the direction perpendicular to the electric field confines electrons within the plasma loop, thins the ion sheath formed on the sample, and loads the sample. DC bias on the electrode side can be lowered. Therefore, the incident energy of the ions is reduced, and it is possible to perform etching without causing various kinds of damage to the sample.

6、・複数個の磁石を電極に設けたことにより、電極と
直交する方向に形成された磁界によって、電子がプラズ
マループ内に閉じ込められ、試料上に形成されるイオン
シースが薄くなり、試料を載荷する電極側の直流バイア
スを低くすることができる。そのため、薄膜形成のため
の固体種の付着エネルギーが小さくなり、試料に種々の
ダメージを与えることなく薄膜形成できるという効果が
得られる。
6. By installing multiple magnets on the electrode, electrons are confined within the plasma loop by the magnetic field formed in the direction perpendicular to the electrode, and the ion sheath formed on the sample becomes thinner, causing the sample to The DC bias on the electrode side to be loaded can be lowered. Therefore, the adhesion energy of solid species for forming a thin film is reduced, and it is possible to form a thin film without causing various damage to the sample.

7、複数個の磁石を電極に設けたことにより、電極と直
交する方向に形成された磁界によって、電子がプラズマ
ループ内に閉じ込められ、サイクロイド運動を行う。そ
のため、反応ガス分子の解離性、電離性が高められ、低
ガス圧力・下でも高濃度のプラズマが得られるという効
果が得られる。
7. By providing a plurality of magnets on the electrodes, electrons are confined within the plasma loop by the magnetic field formed in the direction orthogonal to the electrodes, causing cycloidal motion. Therefore, the dissociation and ionization properties of the reaction gas molecules are enhanced, and a highly concentrated plasma can be obtained even under low gas pressure.

8、複数個の磁石を電極に設けたことによシ、電界と直
交する方向に形成された磁界によって、電子がプラズマ
ループ内に閉じ込められ、試料上に形成されるイオンシ
ースが薄くなυ、試料を載荷する電極側の直流バイアス
を低くすることができる。そのため、イオンの入射エネ
ルギーが小さくなり、試料に種々のダメージを与えるこ
となく高周波電力密度を大きくし、エツチング速度を早
くすることができるという効果が得られる。
8. By providing multiple magnets on the electrode, electrons are confined within the plasma loop due to the magnetic field formed in the direction perpendicular to the electric field, and the ion sheath formed on the sample becomes thin υ. The DC bias on the electrode side on which the sample is loaded can be lowered. Therefore, the incident energy of the ions is reduced, and the effect is that the high frequency power density can be increased and the etching speed can be increased without causing various damage to the sample.

9、複数個の磁石を電極に設けたことにより、電界と直
交する方向に形成された磁界によって、電子がプラズマ
ループ内に閉じ込められ、試料上に形成されるイオンシ
ースが薄くなり、試料を載荷する電極側の直流バイアス
を低くすることができる。(−(7)ため、薄膜形成の
ための固体種の付着エネルギーが小さくなり、試料に種
々のダメージを与えることなく高周波電力密度を大きく
し、薄膜形成速度を早くすることができるという効果が
得られる。
9. By installing multiple magnets on the electrodes, the magnetic field formed in the direction perpendicular to the electric field confines electrons within the plasma loop, thins the ion sheath formed on the sample, and loads the sample. DC bias on the electrode side can be lowered. (-(7)), the adhesion energy of solid species for thin film formation is reduced, and the effect is that the high frequency power density can be increased and the thin film formation speed can be increased without causing various damage to the sample. It will be done.

10、複数個の磁石を電極に設けたことにより、電界と
直交する方向に形成された磁界によって、電子がプラズ
マループ内に閉じ込められ、サイクロイド運動を行う。
10. By providing a plurality of magnets on the electrodes, electrons are confined within the plasma loop by the magnetic field formed in the direction orthogonal to the electric field, and perform cycloidal motion.

そのため、反応ガス分子の解離性、電離性が高められる
ので、低ガス圧力下でも高濃度のプラズマによって、エ
ツチング、薄膜形成等のプラズマ処理速度を早くするこ
とができるという効果が得られる。
Therefore, the dissociation and ionization properties of the reactive gas molecules are enhanced, so that even under low gas pressure, plasma processing speeds such as etching and thin film formation can be accelerated by high-concentration plasma.

11、直流電界の作用によって、イオンの入射角。11. The angle of incidence of ions is determined by the action of the DC electric field.

薄膜形成のための固体種の付着方向it試料載荷面に対
して垂直となるように方向づけられる。しかも、試料を
載荷する電極、あるいは試料を載荷する電極と対向する
電極が回転しながらエツチング。
The direction of deposition of the solid species for thin film formation is oriented perpendicular to the sample loading surface. What's more, the electrode that loads the sample, or the electrode that faces the electrode that loads the sample, rotates while etching.

薄膜形成等のプラズマ処理を行うことができる。Plasma processing such as thin film formation can be performed.

それゆえ、精密な加工精度においてプラズマ処理できる
という効果が得られる。
Therefore, it is possible to obtain the effect that plasma processing can be performed with precise processing accuracy.

以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。
Although the invention made by the present inventor has been specifically explained above based on Examples, it goes without saying that the present invention is not limited to the above Examples and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Nor.

〔利用分野〕[Application field]

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である半導体装置の製造技
術に適用した場合について説明したが、それに限定され
るものではなく、たとえば、プラズマを用い九電子部品
あるいは、物体表面処理技術などに適用できる。
The above explanation has mainly been about the case where the invention made by the present inventor is applied to the manufacturing technology of semiconductor devices, which is the background field of application, but the invention is not limited to this. It can be applied to electronic components or object surface treatment technology.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、従来のバッチ式プラズマエツチング装置を説
明するための概略図、 第2図は、本発明の一実施例であるバッチ式プラズマエ
ツチング装置を欽明するための概略図、第3図は、本発
明の一実施例であるバッチ式プラズマエツチング装置に
おける上部電極を示す一部破砕平面図、 第4図は、第3図のIV’−N線矢視断面図、第5図は
、上部電極に設けられる磁石の一例を示す平面図、 第6図は、第5図のVl−Vl線矢視断面図、第7図は
、第5図の■−■線矢視断面図、第8図は、その他の実
施例としての磁石を示す斜視図である。 1.9・・・反応容器、2.lO・・・下部電極、3゜
11・・・上部電極、4,12・・・試料台、5,13
・・・ウェーハ、6,15・・・高周波電源、7,18
・・・ガス導入管、8,19・・・ガス排気口、14・
・・整合回路、16.24,25,26,27.28・
・・磁石、17・・・直流バイアス印加回路、2o・・
・底板、21・・・リング、22・・・上板、23・・
・金属板、29,3o・・・高透磁性材料、P・・・プ
ラズマ、B・・・磁界。 第 1 図
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a conventional batch-type plasma etching apparatus, FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a batch-type plasma etching apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. , a partially exploded plan view showing an upper electrode in a batch type plasma etching apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a sectional view taken along the line IV'-N in FIG. 3, and FIG. 6 is a sectional view taken along the line Vl--Vl in FIG. 5; FIG. 7 is a sectional view taken along the line ■-■ in FIG. 5; The figure is a perspective view showing a magnet as another example. 1.9... Reaction container, 2. lO...lower electrode, 3゜11...upper electrode, 4,12...sample stage, 5,13
...Wafer, 6,15...High frequency power supply, 7,18
...Gas inlet pipe, 8, 19...Gas exhaust port, 14.
・Matching circuit, 16.24, 25, 26, 27.28・
...Magnet, 17...DC bias application circuit, 2o...
・Bottom plate, 21...Ring, 22...Top plate, 23...
・Metal plate, 29,3o...high magnetic permeability material, P...plasma, B...magnetic field. Figure 1

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、反応容器内に、相対向して設けられた第1の電極と
第2の電極のうち、第1の電極に複数個の試料を載荷し
てプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、第2
の電極に複数個の磁石を設けたことを特徴とするプラズ
マ処理装置。 2、第1の電極と第2の電極のうち、少なくとも一方を
回転させることができる回転駆動機構が前記電極に連結
されていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
のプラズマ処理装置。
[Claims] 1. Plasma in which a plurality of samples are loaded on the first electrode of a first electrode and a second electrode provided opposite each other in a reaction vessel and subjected to plasma treatment. In the processing device, the second
A plasma processing apparatus characterized in that a plurality of magnets are provided on the electrode. 2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a rotational drive mechanism capable of rotating at least one of the first electrode and the second electrode is connected to the electrode. .
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