WO2003049170A1 - Plasma processing device - Google Patents

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WO2003049170A1
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WO
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plasma processing
processing apparatus
gear
rotating body
process chamber
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PCT/JP2002/012736
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French (fr)
Japanese (ja)
Inventor
Daisuke Hayashi
Hiroo Ono
Toshihiro Hayami
Original Assignee
Tokyo Electron Limited
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082Radio frequency generated discharge
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/32623Mechanical discharge control means
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    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/3266Magnetic control means

Definitions

  • the present invention relates to a plasma processing apparatus, and more particularly to a plasma processing apparatus for performing a plasma process such as etching on a substrate to be processed such as a semiconductor wafer.
  • plasma is generated in a processing chamber, and the plasma is applied to a substrate to be processed (for example, a semiconductor wafer or the like) disposed in the processing chamber to perform predetermined processing (for example, etching). , Film formation, etc.) are used.
  • a plasma processing apparatus In such a plasma processing apparatus, in order to perform good processing, it is necessary to maintain the plasma state in a good state suitable for plasma processing. For this reason, conventionally, there is a plasma processing apparatus provided with a magnetic field forming mechanism for forming a magnetic field for controlling plasma.
  • this magnetic field formation mechanism There are roughly two types of this magnetic field formation mechanism.
  • One is a dipole-type magnetic field forming mechanism that forms a dipole magnetic field in a certain direction above a substrate to be processed, such as a semiconductor wafer, which is disposed horizontally with the surface to be processed facing upward.
  • the other is to arrange a large number of N and S magnetic poles alternately adjacent to the substrate to be processed, such as a semiconductor wafer or the like, which is placed horizontally with the surface to be processed facing upward.
  • This is a multipole magnetic field forming mechanism that forms a multipole magnetic field so as to surround the substrate to be processed (no magnetic field is formed above the substrate to be processed).
  • a plasma processing apparatus that performs a plasma process such as an etching process while controlling a plasma state by a magnetic field has been known.
  • a suitable magnetic field may vary depending on the type of the etching process.
  • a uniform etching process can be performed without a magnetic field.
  • etching rate can be improved. That is, when etching is performed without forming a multi-pole magnetic field, the etching rate becomes higher at the center of the semiconductor wafer and becomes lower at the periphery of the semiconductor wafer. Sex arises.
  • etching without forming a multi-pole magnetic field was more effective when forming a multi-pole magnetic field.
  • the uniformity of the etching rate in the plane of the semiconductor wafer can be improved. That is, when etching is performed by forming a multipole magnetic field, the etching rate becomes lower at the center of the semiconductor wafer, and the etching rate becomes higher at the periphery of the semiconductor wafer. Sex arises.
  • the above-described magnetic field forming mechanism is formed of an electromagnet, control of the formation and disappearance of the magnetic field can be easily performed.
  • the use of electromagnets raises the problem of increased power consumption, and many devices use permanent magnets.
  • an object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus that can easily control and set an appropriate magnetic field state according to the type of a plasma processing process, and can easily perform good processing. It is in.
  • the plasma processing apparatus of the present invention includes: a process chamber for accommodating a substrate to be processed; a plasma generating mechanism for generating a predetermined plasma in the process chamber; and a rotation formed in an annular shape so as to surround the process chamber.
  • a plurality of magnet segments for plasma control provided on the rotating body and arranged so as to surround the periphery of the process chamber; and coaxially arranged with the rotating body and formed along the circumferential direction.
  • a rotating gear provided with the rotating body, the rotating gear provided with the rotating body, meshing with the rotating gear, and rotating the magnet segment.
  • the plasma processing apparatus of the present invention is characterized in that the magnet segment is capable of forming a predetermined multi-pole magnetic field around the substrate to be processed in the process chamber.
  • the plasma processing apparatus is characterized in that the adjacent magnet segments are configured to be rotatable such that they rotate in opposite rotation directions.
  • the plasma processing apparatus of the present invention is characterized in that the magnet segments are configured to be rotatable so as to rotate in the same rotational direction. Further, the plasma processing apparatus of the present invention is characterized in that a part of the magnet segments is fixed, and the other magnet segments are rotatable so as to rotate.
  • the plasma processing apparatus of the present invention is characterized in that one magnetic pole of the predetermined multipole magnetic field is formed by a magnet segment pair including a plurality of the magnet segments provided adjacent to each other. I do.
  • the plasma processing apparatus according to the present invention may further include a state where a predetermined multi-pole magnetic field is formed around the substrate to be processed in the process chamber by rotating the magnet segment so as to rotate. A state in which a multi-pole magnetic field is not formed around the substrate to be processed in the bar can be set.
  • the rotating body provided with the magnet segment and the rotating body-side rotating gear, and the rotating gear are provided at an upper portion and a lower portion of the process chamber, respectively. It is characterized by having. Further, the plasma processing apparatus of the present invention is characterized in that an etching process is performed by applying a plasma to the substrate to be processed.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an embodiment of a plasma processing apparatus of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a main part of the plasma processing apparatus of FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a main part of the plasma processing apparatus of FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a main part of the plasma processing apparatus of FIG.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a rotating operation of a magnet segment of the plasma processing apparatus of FIG.
  • FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a main part of another embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of a main part of another embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of a main part of another embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration of another embodiment. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 schematically shows a schematic configuration of an embodiment in which the present invention is applied to a plasma etching apparatus for etching a semiconductor wafer.
  • reference numeral 1 denotes a process chamber made of, for example, aluminum or the like and configured so that the inside can be hermetically closed.
  • the process chamber 1 has a stepped cylindrical shape having a small-diameter upper portion 1a and a large-diameter lower portion 1b, and is connected to a ground potential. Further, inside the process chamber 1, a support table (susceptor) 2 for supporting a semiconductor wafer W as a substrate to be processed substantially horizontally with a surface to be processed facing upward is provided.
  • the support table 2 is made of, for example, a material such as aluminum, and is supported on a conductor support 4 via an insulating plate 3 such as a ceramic.
  • a conductive material or an insulating material A focus ring 5 made of a conductive material is provided.
  • An electrostatic chuck 6 for electrostatically adsorbing the semiconductor wafer W is provided on a portion of the upper surface of the support tape 2 on which the semiconductor wafer W is placed.
  • the electrostatic check 6 is configured by disposing an electrode 6a between insulators 6b, and a DC power supply 13 is connected to the electrode 6a. When a voltage is applied to the electrode 6 a from the DC power supply 13, the semiconductor wafer W is attracted to the electrostatic chuck 6 by, for example, Coulomb force.
  • the support table 2 has a coolant flow path (not shown) for circulating the coolant, and an H ⁇ gas is supplied to the back surface of the semiconductor wafer W in order to efficiently transmit cold heat from the coolant to the semiconductor wafer w.
  • a gas introducing mechanism (not shown) is provided to control the temperature of the semiconductor wafer W to a desired temperature.
  • the support table 2 and the support table 4 can be moved up and down by a ball screw mechanism including a ball screw 7.
  • the lower drive portion of the support 4 is covered with a bellows 8 made of stainless steel (SUS), and a bellows cover 9 is provided outside the bellows 8.
  • a power supply line 12 for supplying high-frequency power is connected to substantially the center of the support table 2.
  • a matching box 11 and a high-frequency power supply 10 are connected to the power supply line 12. From the high frequency power supply 10, a range of 13.56 to 150 MHz, preferably 13.56 to; a range of LOO MHz, for example, a high frequency power of 100 MHz is supported 2 is supplied.
  • High frequency power supply for ion attraction (bias voltage control) ( Figure The frequency is in the range of 500 kHz to 13.5 MHz.
  • the frequency is preferably 3.2 MHz when the etching target is a silicon oxide film, and 13.56 MHz when the etching target is a polysilicon film or an organic material film.
  • an exhaust ring 14 is provided outside the focus ring 5.
  • the exhaust ring 14 is electrically connected to the process chamber 1 via the support 4 and the bellows 8.
  • a shower head 16 is provided on the top wall portion of the process chamber 1 above the support table 2 so as to face in parallel with the support table 2, and the shower head 16 is grounded. ing. Therefore, the support table 2 and the shear head 16 function as a pair of electrodes.
  • the lower head 16 has a large number of gas discharge holes 18 provided on the lower surface thereof, and has a gas inlet 16a at the upper portion thereof. Further, a gas diffusion space 17 is formed therein.
  • a gas supply pipe 15a is connected to the gas introduction section 16a, and the other end of the gas supply pipe 15a is supplied with a processing gas including a reaction gas for etching and a dilution gas. Gas supply system 15 is connected.
  • reaction gas for example, a halogen-based gas or the like can be used.
  • diluent gas gases usually used in this field, such as Ar gas and He gas, can be used.
  • processing gas flows from the processing gas supply system 15 to the chamber via the gas supply pipe 15a and the gas introduction section 16a, reaches the gas diffusion space 17 of the shield 16, and has a gas discharge hole.
  • the liquid is discharged from the substrate 18 and is used for etching a film formed on the semiconductor wafer W.
  • An exhaust port 19 is formed on the side wall of the lower portion 1 b of the process chamber 1, and an exhaust system 20 is connected to the exhaust port 19.
  • a gate valve 24 for opening and closing the loading / unloading port of the semiconductor wafer W is provided on the upper side wall of the lower portion 1 b of the process chamber 1.
  • an annular magnetic field forming mechanism (ring magnet) 21 is arranged concentrically with the process chamber 1 around the outside of the upper portion 1 a of the process chamber 1.
  • the magnetic field forming mechanism 21 forms a magnetic field around the processing space between the support table 2 and the shower head 16.
  • the entire magnetic field forming mechanism 21 is rotatable around the process chamber 1 at a predetermined rotation speed.
  • the magnetic field forming mechanism 21 is composed of a plurality (16 in FIG. 2) of cylindrical magnet segments 22 made of permanent magnets.
  • the magnetic poles directed to the process chamber 1 are arranged so as to be alternately arranged with S, N, S, N,. That is, in the magnetic field forming mechanism 21, in the state shown in FIG. 2, the magnet poles of the plurality of adjacent magnet segments 22 are arranged so that the magnetic poles are opposite to each other.
  • magnetic lines of force are formed between adjacent magnet segments 22 as shown in the figure, and a predetermined strength (for example, 0.02 to 0.2 T (2 A magnetic field of 0.000 to 200 G), preferably 0.03 to 0.045 T (300 to 450 G)) is formed, and the center of the semiconductor wafer W is substantially free of a magnetic field.
  • a multipole magnetic field is formed so as to be in a state.
  • the above-described substantially no magnetic field at the center of the semiconductor wafer w is originally desirably 0 T. Any value that does not affect wafer processing is acceptable.
  • a magnetic field having a magnetic flux density of, for example, 420 ° T (4.2 G) or less is applied to the peripheral portion of the wafer, thereby exerting a function of confining plasma.
  • each of the magnet segments 22 is rotatably provided on a rotating body 30 formed in an annular shape so as to surround the process chamber 1.
  • a gear 30a is formed all around along the circumferential direction.
  • the gear 30 a meshes with a drive gear 31 connected to a drive motor (not shown), and the rotation of the drive gear 31 causes the entire rotating body 30 to surround the process chamber 1. It is configured to rotate with.
  • annular rotation gear 32 is provided adjacent to or above the rotating body 30 (adjacent to the upper side in FIG. 3) and coaxially with the rotating body 30.
  • the rotation gear 32 has a gear 32a formed all around its outer peripheral edge and a gear 32b formed all around its inner peripheral part.
  • a drive gear 33 connected to a drive motor (not shown) meshes with a gear 32 a provided along the outer peripheral edge, and the rotation of the drive gear 33 causes the rotation gear to rotate.
  • the whole 32 is configured to rotate around the process chamber 1.
  • the rotating body 30 is provided with a rotating body-side rotating gear corresponding to the gear 32 b provided along the inner peripheral portion of the rotating gear 32.
  • the rotating body side rotation gear is provided with a gear 34 provided on the rotating shaft of the magnet segment 22 and a gear 34 for transmitting the driving force of the gear 32 b to the gear 34. And one or more pinion gears 35.
  • the gear 34 may be directly meshed with the gear 32b.
  • one set of rotating body side rotation gears includes four pinion gears 35a, 35b, 35c, 35d.
  • each gear is simplified and shown as a circle.
  • the rotating body 30 and the rotating gear 32 are relatively rotated.
  • the rotating gear 32 is directed upward in the figure as shown in FIG.
  • the pinion gear 35 a meshed with the gear 32 b provided along the inner periphery of the rotation gear 32 rotates counterclockwise, and this gear 35
  • the two pinion gears 35b and 35c meshing with a rotate clockwise, and the pinion gear 35d meshing with the pinion gear 35c rotates counterclockwise.
  • the second gear 3 4) is designed to rotate clockwise.
  • the rotating body-side rotation gear having such a configuration is provided on each magnet segment 22, whereby each magnet segment 22 provided on the rotating body 30 is provided together with the gear 34 by the respective magnet segment 22. It is configured to rotate in synchronization with the adjacent magnet segment 22 in the opposite direction.
  • FIG. 5 is for explaining the state of the control of the magnetic field by the rotation of the magnet segment 22. As shown in Fig. 5 (a), each magnet segment 2 2 magnetic poles alternate with S, N, S, N,
  • FIG. 5 (b) As shown in Fig. 7, when each magnet segment 22 is rotated 90 degrees, the state of the magnetic field changes as shown by the arrow in the figure. That is, as shown in FIG. 5 (a), when the magnetic poles of the respective magnet segments 22 are directed toward the process chamber 1 (wafer W side), the multipole magnetic field is substantially generated at the peripheral portion of the semiconductor wafer W. As shown in FIG. 5 (b), when the magnet segment 22 is rotated 90 degrees, a state in which substantially no magnetic field is formed in the process chamber 1 (magnetic field strength) Is approximately zero).
  • each magnet segment 22 is rotated in the rotational direction of the adjacent magnet segment 22.
  • the multipole magnetic field is substantially formed around the semiconductor wafer W in the process chamber 1 and the periphery of the semiconductor wafer W in the process chamber 1.
  • the rotating body 30 and the rotating gear 32 are connected with each other. Rotate synchronously so that relative rotation does not occur.
  • the respective magnet segments 22 are moved around the process chamber 1 in a state where the above-described rotation does not occur in each magnet segment 22. It can be rotated to revolve.
  • the positional relationship between the rotating body 30 and the rotation gear 32 is as follows. The detection is sequentially performed by a sensor (not shown). Based on a detection signal from the sensor, control is performed so that relative rotation between the rotating body 30 and the rotation gear 32 does not occur. You.
  • the rotation gear 32 is rotated with the rotation body 30 fixed, and the rotation body 30 is rotated in synchronization with the rotation gear 32 at the start of the process.
  • the rotation gear 32 is rotated with the rotation body 30 fixed, and the rotation body 30 is rotated in synchronization with the rotation gear 32 at the start of the process.
  • it is not limited to this.
  • each magnet segment 22 is rotated to set the magnetic field distribution in the process chamber 1 to a desired magnetic field distribution. Thereafter, by rotating the rotating body 30 and the rotation gear 32 at the same rotation speed and rotating them synchronously, the rotation is prevented from occurring in each magnet segment 22, ie, the process. With the magnetic field distribution in the chamber 1 fixed, each magnet segment 22 can revolve around the process chamber 1.
  • the magnet segment 22 rotates and the multipole magnetic field in the process chamber 1 is reduced.
  • the state can be easily controlled. Therefore, depending on the process to be performed, good processing can be performed in an optimal multipole magnetic field state. Further, since there is no need to provide a motor or the like for rotating the magnet segment 22 on the rotating body 30, there is no need to supply power through the rotating part, and the structure can be simplified.
  • the number of the magnet segments 22 is, of course, not limited to the example of 16 magnets shown in FIG.
  • the cross-sectional shape is not limited to a circle as in the example shown in FIG. 2, but may be a square or a polygon.
  • the magnet material constituting the magnet segment 22 is not particularly limited.
  • a known magnet material such as a rare earth magnet, a ferrite magnet, and an alnico magnet can be used.
  • FIGS. 6 and 7 show an example of the configuration of the rotating body-side rotation gear when rotating the magnet segment 22 as described above.
  • the three pinion gears 35a, 35b, 35c rotate adjacent gears 34 in the same direction, and together with these gears 34, adjacent magnet segments 2 2 Are configured to rotate in the same direction.
  • pinion gears 35a and 35b that mesh only with every other gear 34 are provided, and only every other magnet segment 22 rotates. It is configured as follows. In this case, the gear 34 of the magnet segment 22 that does not rotate can be omitted.
  • the combination of the pinion gears and the like for rotating the magnet segments is not limited to the above, and any combination may be used. By appropriately changing these, the desired rotation of the magnet segments 22 can be achieved. Can be configured.
  • one magnetic pole is constituted by a plurality of magnet segments, for example, a magnet segment pair of three magnet segments 22a, 22b, 22c.
  • the magnet segments 22 a, 22 b, and 22 c may be configured to rotate in the same direction. In this case, if it is applied to the case where the 16 magnet segments 22 shown in FIG. 2 described above are used, a total of 48 magnet segments will be used. As described above, by using a larger number of magnet segments, the magnetic field strength can be increased.
  • the presence or absence of the rotation of the magnet segments 22 a, 22 b, and 22 c may be configured such that only a part of the magnet segments 22 a, 22 b, and 22 c rotate, or the magnet segments 22 a, 22 b, and 22 c rotate in the opposite direction.
  • the direction and the direction can be appropriately combined.
  • the center magnet segment 22b is fixed, and the magnet segments 22a and 22c on both sides are reversed.
  • the magnetic field forming mechanism 21 may have a configuration in which two smaller magnetic field forming mechanisms 21 a and 21 b are provided separately in the vertical direction.
  • the magnet segment 22 is rotated by rotating the rotating body 30 and the rotation gear 32 in advance in advance, and the multipole in the process chamber 1 is rotated. Set the magnetic field to the desired state.
  • the gate valve 24 is opened, and the semiconductor wafer W is processed by the transfer mechanism (not shown) through the load lock chamber (not shown) disposed adjacent to the gate valve 24 by the transfer mechanism (not shown). It is transported into the device 1 and placed on the support table 2 which has been lowered to a predetermined position in advance.
  • a predetermined voltage is applied from the DC power supply 13 to the electrode 6a of the electrostatic chuck 6, and the semiconductor wafer W is attracted by a cron force or the like.
  • a predetermined process gas is introduced into the process chamber 1 from the process gas supply system 15 at a predetermined flow rate (for example, 100 to 100 sccm).
  • a predetermined pressure for example, 1.33 to: L33Pa (10 to; L0000mTorr)) in the process chamber 1, preferably 2.67 to 26.7Pa (20 ⁇ 200 mT orr)) ⁇ ⁇ 0
  • the high frequency power supply 10 is transferred to the support tape 2 for a predetermined period.
  • a high frequency power of a wave number (for example, 13.56 to 150 MHz) and a predetermined power (for example, 100 to 300 W) is supplied.
  • the high-frequency power is applied to the support table 2 as the lower electrode as described above, so that the distance between the shower head 16 as the upper electrode and the support table 2 as the lower electrode is increased.
  • a high-frequency electric field is formed in the processing space, whereby the processing gas supplied to the processing space is turned into plasma, and a predetermined film on the semiconductor wafer W is etched by the plasma.
  • a portion corresponding to the magnetic pole on the side wall of the process chamber 1 may be locally cut. Therefore, during the etching process, the rotating body 30 and the rotation gear 32 are synchronously rotated, and the magnetic field is rotated by revolving the magnet segment 22 around the process chamber 1. As a result, the magnetic pole moves with respect to the wall of the process chamber 1, so that the wall of the process chamber 1 is prevented from being locally cut.
  • the present invention is not limited to such a case.
  • a substrate other than a semiconductor wafer such as a glass substrate, may be processed, and the present invention can be applied to plasma processing other than etching, for example, a film forming apparatus such as CVD. Wear.
  • the magnetic field is not limited to a multipole magnetic field, and can be applied to a dipole magnetic field and the like.
  • an appropriate magnetic field state can be easily controlled and set in accordance with the type of the plasma processing process, and favorable processing can be easily performed.
  • the plasma processing apparatus according to the present invention can be used in the semiconductor manufacturing industry or the like that manufactures semiconductor devices. Therefore, it has industrial potential.

Abstract

A plasma processing device, wherein magnetic segments (22) are installed on an annularly formed rotary body (30), an annular gear (32) for self-rotating is installed adjacent to and coaxially with the rotary body (30), when the rotary body (30) and the gear (32) for self-rotating are rotated relative to each other, pinion gears (35) and gears (34) are rotated by gear teeth (32b) provided along the inner peripheral part of the gear (32) for self-rotating to self-rotating the magnetic segments (22) relative to the rotary body (30) and, when the rotary body (30) and the gear (32) for self-rotating are rotated in synchronism with each other, the magnetic segments (22) are not rotated relative to the rotary body (30) and rotated around a process chamber so as to be revolved together with the rotary body (30), whereby the proper status of magnetic field can be easily controlled and set according to the type of a plasma processing process, and an excellent processing can be easily performed.

Description

明 細 書 プラズマ処理装置  Description Plasma processing equipment
技術分野 Technical field
本発明は、 プラズマ処理装置に係り、 特に半導体ウェハ等の被処理基 板に、 ェヅチング等のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置に関する。 背景技術  The present invention relates to a plasma processing apparatus, and more particularly to a plasma processing apparatus for performing a plasma process such as etching on a substrate to be processed such as a semiconductor wafer. Background art
従来から、 半導体装置の製造分野においては、 処理室内にプラズマを 発生させ、 このプラズマを処理室内に配置した被処理基板 (例えば半導 体ウェハ等) に作用させて、 所定の処理 (例えば、 エッチング、 成膜 等) を行うプラズマ処理装置が用いられている。  2. Description of the Related Art Conventionally, in the field of manufacturing semiconductor devices, plasma is generated in a processing chamber, and the plasma is applied to a substrate to be processed (for example, a semiconductor wafer or the like) disposed in the processing chamber to perform predetermined processing (for example, etching). , Film formation, etc.) are used.
このようなプラズマ処理装置において、 良好な処理を行うためには、 プラズマの状態を、 プラズマ処理に適した良好な状態に維持する必要が ある。 このため、 従来から、 プラズマを制御するための磁場を形成する 磁場形成機構を具備したプラズマ処理装置がある。  In such a plasma processing apparatus, in order to perform good processing, it is necessary to maintain the plasma state in a good state suitable for plasma processing. For this reason, conventionally, there is a plasma processing apparatus provided with a magnetic field forming mechanism for forming a magnetic field for controlling plasma.
この磁場形成機構には大別して 2種類ある。 一つは、 被処理面を上方 に向けて水平に配置された半導体ウェハ等の被処理基板に対し、 その上 方に一定方向のダイポール磁場を形成するダイポール型の磁場形成機構 である。  There are roughly two types of this magnetic field formation mechanism. One is a dipole-type magnetic field forming mechanism that forms a dipole magnetic field in a certain direction above a substrate to be processed, such as a semiconductor wafer, which is disposed horizontally with the surface to be processed facing upward.
もう一つは、 被処理面を上方に向けて水平に配置された半導体ウェハ 等の被処理基板に対し、 その周囲を囲むように、 N, Sの磁極を、 交互 に隣接して多数配列し、 被処理基板の周囲を囲むように (被処理基板の 上方には磁場が形成されていない) マルチポール磁場を形成するマルチ ポール型の磁場形成機構である。 上述したとおり、 従来から、 磁場によってプラズマの状態を制御しつ つ、 エッチング処理等のプラズマ処理を行うプラズマ処理装置が知られ ている。 The other is to arrange a large number of N and S magnetic poles alternately adjacent to the substrate to be processed, such as a semiconductor wafer or the like, which is placed horizontally with the surface to be processed facing upward. This is a multipole magnetic field forming mechanism that forms a multipole magnetic field so as to surround the substrate to be processed (no magnetic field is formed above the substrate to be processed). As described above, conventionally, a plasma processing apparatus that performs a plasma process such as an etching process while controlling a plasma state by a magnetic field has been known.
しかしながら、 プラズマ処理、 例えば、 エッチング処理においては、 エッチング処理の種類によって好適な磁場が異なる場合がある。 また、 実質的に磁場がない方が均一なエッチング処理を行える場合もある。 例えば、 シリコン酸化膜等のエッチングを行う場合は、 マルチポール 磁場を形成してエッチングを行った方が、 マルチポール磁場を形成せず にエッチングを行った場合に比べて半導体ウェハの面内のエッチング レート (エッチング速度) の均一性を向上させることができる。 すなわ ち、 マルチポール磁場を形成せずにエッチングを行った場合は、 半導体 ウェハの中央部でエッチングレ一トが高くなり、 半導体ウェハの周縁部 でエッチングレートが低くなるというエッチングレートの不均一性が生 じる。 一方、 有機系の低誘電率膜 (L o w— K ) 等のエッチングを行 う場合は、 マルチポール磁場を形成せずにエッチングを行った方が、 マ ルチポール磁場を形成してエッチングを行った場合に比べて半導体ゥェ ハの面内のェヅチングレートの均一性を向上させることができる。 すな わち、 マルチポール磁場を形成してエッチングを行った場合は、 半導体 ウェハの中央部でエッチングレ一トが低くなり、 半導体ウェハの周縁部 でエッチングレートが高くなるというェ ヅチングレートの不均一性が生 じる。 ここで、 前述した磁場形成機構が、 電磁石から構成されたもの であれば、 磁場の形成及び消滅等の制御は、 容易に行うことができる。 しかし、 電磁石を用いると、 消費電力が増大するという問題が生じるた め、 多くの装置では、 永久磁石を用いている。  However, in a plasma process, for example, an etching process, a suitable magnetic field may vary depending on the type of the etching process. In some cases, a uniform etching process can be performed without a magnetic field. For example, when etching a silicon oxide film, etc., etching in a plane of a semiconductor wafer is more effective when a multipole magnetic field is formed than when a multipole magnetic field is not formed. The uniformity of the rate (etching rate) can be improved. That is, when etching is performed without forming a multi-pole magnetic field, the etching rate becomes higher at the center of the semiconductor wafer and becomes lower at the periphery of the semiconductor wafer. Sex arises. On the other hand, when etching an organic low dielectric constant film (Low-K), etching without forming a multi-pole magnetic field was more effective when forming a multi-pole magnetic field. Compared to the case, the uniformity of the etching rate in the plane of the semiconductor wafer can be improved. That is, when etching is performed by forming a multipole magnetic field, the etching rate becomes lower at the center of the semiconductor wafer, and the etching rate becomes higher at the periphery of the semiconductor wafer. Sex arises. Here, if the above-described magnetic field forming mechanism is formed of an electromagnet, control of the formation and disappearance of the magnetic field can be easily performed. However, the use of electromagnets raises the problem of increased power consumption, and many devices use permanent magnets.
このため、 磁場の形成、 消滅等の制御は、 磁場形成手段を着脱する等 の作業を行わなければならず、 容易に行うことができないという問題が あった。 For this reason, there is a problem that the control of the formation and disappearance of the magnetic field must be performed by attaching and detaching the magnetic field forming means, and cannot be easily performed. there were.
また、 磁場形成機構によって形成される磁場が固定されていると、 磁 極の部分と他の部分とで、 プラズマが不均一になるため、 磁場形成機構 を、 処理室の周りで回転させるよう構成されたものが多い。 このため、 例えば、 半導体ウェハの周囲の磁場分布をプロセスに応じて変化させる 場合に、 磁場形成機構に多数設けられた永久磁石 (磁石セグメント) を、 個々に動かして磁極の向きを制御することは、 困難であるという問題も めつ 7こ。 発明の開示  In addition, if the magnetic field generated by the magnetic field forming mechanism is fixed, the plasma becomes non-uniform between the magnetic pole part and other parts, so the magnetic field forming mechanism is rotated around the processing chamber. Many have been done. For this reason, for example, when the magnetic field distribution around the semiconductor wafer is changed according to the process, it is not possible to individually move the permanent magnets (magnet segments) provided in the magnetic field forming mechanism to control the direction of the magnetic poles. There are also difficult issues. Disclosure of the invention
そこで、 本発明の目的は、 プラズマ処理プロセスの種類に応じて、 適 切な磁場の状態を容易に制御、 設定することができ、 良好な処理を容易 に行うことのできるプラズマ処理装置を提供することにある。  Therefore, an object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus that can easily control and set an appropriate magnetic field state according to the type of a plasma processing process, and can easily perform good processing. It is in.
本発明のプラズマ処理装置は、 被処理基板を収容するプロセスチャン バと、 前記プロセスチャンバ内に所定のプラズマを発生させるプラズマ 発生機構と、 前記プロセスチャンバの周囲を囲むように環状に形成され た回転体と、 前記回転体に設けられ、 前記プロセスチャンバの周囲を囲 むように配列されたプラズマ制御用の複数の磁石セグメン トと、 前記回 転体と同軸的に配置され、 円周方向に沿って形成されたギヤを有する環 状の自転用ギヤと、 前記回転体に設けられ、 前記自転用ギヤと歯合し、 前記磁石セグメントを自転させるための回転体側自転用ギヤとを具備し、 前記自転用ギヤと前記回転体とを相対的に回転させることにより、 前記 磁石セグメン トを自転させる如く前記回転体に対して回転させ、 前記自 転用ギヤと前記回転体とを同期して回転させることにより、 前記磁石セ グメン トを、 前記回転体に対して回転させることなく前記プロセスチヤ ンバの周囲で公転させる如く回転させるよう構成されたことを特徴とす る o The plasma processing apparatus of the present invention includes: a process chamber for accommodating a substrate to be processed; a plasma generating mechanism for generating a predetermined plasma in the process chamber; and a rotation formed in an annular shape so as to surround the process chamber. A plurality of magnet segments for plasma control provided on the rotating body and arranged so as to surround the periphery of the process chamber; and coaxially arranged with the rotating body and formed along the circumferential direction. A rotating gear provided with the rotating body, the rotating gear provided with the rotating body, meshing with the rotating gear, and rotating the magnet segment. By rotating the gear and the rotating body relatively, the magnet segment is rotated with respect to the rotating body so as to rotate, and the rotation gear and the rotating gear are rotated. By rotating the rotating body in synchronization with the rotating body, the magnet segment is configured to rotate so as to revolve around the process chamber without rotating with respect to the rotating body. You O
また、 本発明のプラズマ処理装置は、 前記磁石セグメン トが、 前記プ ロセスチャンバ内の前記被処理基板の周囲に所定のマルチポール磁場を 形成可能に構成されたことを特徴とする。  Further, the plasma processing apparatus of the present invention is characterized in that the magnet segment is capable of forming a predetermined multi-pole magnetic field around the substrate to be processed in the process chamber.
また、 本発明のプラズマ処理装置は、 隣接する前記磁石セグメントが、 夫々反対の回転方向に自転する如く回転可能に構成されたことを特徴と する。  Further, the plasma processing apparatus according to the present invention is characterized in that the adjacent magnet segments are configured to be rotatable such that they rotate in opposite rotation directions.
また、 本発明のプラズマ処理装置は、 前記磁石セグメン トが、 全て同 じ回転方向に、 自転する如く回転可能に構成されたことを特徴とする。 また、 本発明のプラズマ処理装置は、 前記磁石セグメン トのうち、 一部 の磁石セグメン トが固定され、 他の磁石セグメントのみが自転する如く 回転可能に構成されたことを特徴とする。  Further, the plasma processing apparatus of the present invention is characterized in that the magnet segments are configured to be rotatable so as to rotate in the same rotational direction. Further, the plasma processing apparatus of the present invention is characterized in that a part of the magnet segments is fixed, and the other magnet segments are rotatable so as to rotate.
また、 本発明のプラズマ処理装置は、 隣接して設けられた複数の前記 磁石セグメン 卜からなる磁石セグメント対によって、 前記所定のマルチ ポール磁場の一つの磁極を形成するよう構成されたことを特徴とする。 また、 本発明のプラズマ処理装置は、 前記磁石セグメン トを自転する如 く回転させることにより、 前記プロセスチャンバ内の前記被処理基板の 周囲に所定のマルチポール磁場を形成した状態と、 前記プロセスチャン バ内の前記被処理基板の周囲にマルチポール磁場が形成されていない状 態とを設定可能とされたことを特徴とする。  Further, the plasma processing apparatus of the present invention is characterized in that one magnetic pole of the predetermined multipole magnetic field is formed by a magnet segment pair including a plurality of the magnet segments provided adjacent to each other. I do. The plasma processing apparatus according to the present invention may further include a state where a predetermined multi-pole magnetic field is formed around the substrate to be processed in the process chamber by rotating the magnet segment so as to rotate. A state in which a multi-pole magnetic field is not formed around the substrate to be processed in the bar can be set.
また、 本発明のプラズマ処理装置は、 前記磁石セグメン ト及び前記回 転体側自転用ギヤが設けられた前記回転体と、 前記自転用ギヤとが、 前 記プロセスチャンバの上部と下部に夫々設けられたことを特徴とする。 また、 本発明のプラズマ処理装置は、 前記被処理基板にプラズマを作用 させてエッチング処理を施すことを特徴とする。 図面の簡単な説明 Further, in the plasma processing apparatus of the present invention, the rotating body provided with the magnet segment and the rotating body-side rotating gear, and the rotating gear are provided at an upper portion and a lower portion of the process chamber, respectively. It is characterized by having. Further, the plasma processing apparatus of the present invention is characterized in that an etching process is performed by applying a plasma to the substrate to be processed. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
図 1は、 本発明のプラズマ処理装置の一実施形態の概略構成を示す図。 図 2は、 図 1のプラズマ処理装置の要部概略構成を示す図。  FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an embodiment of a plasma processing apparatus of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a main part of the plasma processing apparatus of FIG.
図 3は、 図 1のプラズマ処理装置の要部概略構成を示す図。  FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a main part of the plasma processing apparatus of FIG.
図 4は、 図 1のプラズマ処理装置の要部概略構成を示す図。  FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a main part of the plasma processing apparatus of FIG.
図 5は、 図 1のプラズマ処理装置の磁石セグメントの回転動作を説明 するための図。  FIG. 5 is a diagram for explaining a rotating operation of a magnet segment of the plasma processing apparatus of FIG.
図 6は、 他の実施形態の要部概略構成を示す図。  FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a main part of another embodiment.
図 7は、 他の実施形態の要部概略構成を示す図。  FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of a main part of another embodiment.
図 8は、 他の実施形態の要部概略構成を示す図。  FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of a main part of another embodiment.
図 9は、 他の実施形態の概略構成を示す図。 発明を実施するための最良の形態  FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration of another embodiment. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
以下、 本発明の詳細を図面を参照して実施の形態について説明する。 図 1は、 本発明を、 半導体ウェハのエッチングを行うプラズマエッチ ング装置に適用した実施の形態の構成の概略を模式的に示すものである。 同図において、 符号 1は、 材質が例えばアルミニウム等からなり、 内部 を気密に閉塞可能に構成されたプロセスチャンバを示している。  Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows a schematic configuration of an embodiment in which the present invention is applied to a plasma etching apparatus for etching a semiconductor wafer. In the figure, reference numeral 1 denotes a process chamber made of, for example, aluminum or the like and configured so that the inside can be hermetically closed.
上記プロセスチャンバ 1は、 小径の上部 1 aと大径の下部 1 bからな る段付きの円筒形状とされており、 接地電位に接続されている。 また、 プロセスチャンバ 1の内部には、 被処理基板としての半導体ウェハ Wを、 被処理面を上側に向けて略水平に支持する支持テーブル (サセプ夕) 2 が設けられている。  The process chamber 1 has a stepped cylindrical shape having a small-diameter upper portion 1a and a large-diameter lower portion 1b, and is connected to a ground potential. Further, inside the process chamber 1, a support table (susceptor) 2 for supporting a semiconductor wafer W as a substrate to be processed substantially horizontally with a surface to be processed facing upward is provided.
この支持テーブル 2は、 例えばアルミニゥム等の材質で構成されてお り、 セラミックなどの絶縁板 3を介して導体の支持台 4に支持されてい る。 また、 支持テーブル 2の上の外周部分には、 導電性材料または絶縁 性材料で形成されたフォーカスリング 5が設けられている。 上記支持テ一プル 2上面の、 半導体ウェハ Wを載置する部分には、 半 導体ウェハ Wを静電吸着するための静電チヤック 6が設けられている。 この静電チヤック 6は、 絶縁体 6 bの間に電極 6 aを配置して構成され ており、 電極 6 aには直流電源 1 3が接続されている。 そして電極 6 a に、 直流電源 1 3から電圧が印加されることにより、 例えばクーロン力 によって半導体ウェハ Wが静電チヤヅク 6上に吸着されるようになって いる。 The support table 2 is made of, for example, a material such as aluminum, and is supported on a conductor support 4 via an insulating plate 3 such as a ceramic. In addition, a conductive material or an insulating material A focus ring 5 made of a conductive material is provided. An electrostatic chuck 6 for electrostatically adsorbing the semiconductor wafer W is provided on a portion of the upper surface of the support tape 2 on which the semiconductor wafer W is placed. The electrostatic check 6 is configured by disposing an electrode 6a between insulators 6b, and a DC power supply 13 is connected to the electrode 6a. When a voltage is applied to the electrode 6 a from the DC power supply 13, the semiconductor wafer W is attracted to the electrostatic chuck 6 by, for example, Coulomb force.
さらに、 支持テーブル 2には、 冷媒を循環するための冷媒流路 (図示 せず) と、 冷媒からの冷熱を効率よく半導体ウェハ wに伝達するために 半導体ウェハ Wの裏面に H θガスを供給するガス導入機構 (図示せず) とが設けられ、 半導体ウェハ Wを所望の温度に温度制御できるように なっている。  Further, the support table 2 has a coolant flow path (not shown) for circulating the coolant, and an Hθ gas is supplied to the back surface of the semiconductor wafer W in order to efficiently transmit cold heat from the coolant to the semiconductor wafer w. A gas introducing mechanism (not shown) is provided to control the temperature of the semiconductor wafer W to a desired temperature.
上記支持テーブル 2と支持台 4は、 ボールねじ 7を含むボールねじ機 構により昇降可能となっている。 支持台 4の下方の駆動部分は、 ステン レス鋼 (S U S ) 製のベローズ 8で覆われ、 ベロ一ズ 8の外側にはべ ローズカバ一 9が設けられている。  The support table 2 and the support table 4 can be moved up and down by a ball screw mechanism including a ball screw 7. The lower drive portion of the support 4 is covered with a bellows 8 made of stainless steel (SUS), and a bellows cover 9 is provided outside the bellows 8.
また、 支持テーブル 2のほぼ中央には、 高周波電力を供給するための 給電線 1 2が接続されている。 この給電線 1 2にはマヅチングボヅクス 1 1及び高周波電源 1 0が接続されている。 高周波電源 1 0からは、 1 3. 5 6〜 1 5 0 MH zの範囲、 好ましくは 1 3. 5 6〜; L O O MH z の範囲、 例えば 1 0 0 MH zの高周波電力が支持テ一プル 2に供給され るようになっている。  A power supply line 12 for supplying high-frequency power is connected to substantially the center of the support table 2. A matching box 11 and a high-frequency power supply 10 are connected to the power supply line 12. From the high frequency power supply 10, a range of 13.56 to 150 MHz, preferably 13.56 to; a range of LOO MHz, for example, a high frequency power of 100 MHz is supported 2 is supplied.
また、 ェヅチングレートを高くする観点から、 プラズマ生成用の高周 波と、 プラズマ中のイオンを引き込むための高周波とを重畳させること が好ましい。 イオン引き込み (バイアス電圧制御) 用の高周波電源 (図 示せず) としては、 周波数が 5 0 0 KH Z〜; 1 3. 5 6 MH zの範囲の ものが用いられる。 なお、 その周波数は、 エッチング対象がシリコン酸 化膜の場合は 3. 2 MH z, ポリシリコン膜や有機材料膜の場合は 1 3. 5 6 MH zが好ましい。 Further, from the viewpoint of increasing the etching rate, it is preferable to superimpose a high frequency for generating plasma and a high frequency for attracting ions in the plasma. High frequency power supply for ion attraction (bias voltage control) (Figure The frequency is in the range of 500 kHz to 13.5 MHz. The frequency is preferably 3.2 MHz when the etching target is a silicon oxide film, and 13.56 MHz when the etching target is a polysilicon film or an organic material film.
さらに、 フォーカスリング 5の外側には排気リング 1 4が設けられて いる。 排気リング 1 4は、 支持台 4、 ベロ一ズ 8を介してプロセスチヤ ンバ 1 と電気的に導通している。  Further, an exhaust ring 14 is provided outside the focus ring 5. The exhaust ring 14 is electrically connected to the process chamber 1 via the support 4 and the bellows 8.
一方、 支持テーブル 2の上方のプロセスチャンバ 1の天壁部分には、 シャワーへ ヅ ド 1 6が、 支持テーブル 2と平行に対向する如く設けられ ており、 このシャワーへヅ ド 1 6は接地されている。 したがって、 これ らの支持テーブル 2およびシャヮ一へ ヅ ド 1 6は、 一対の電極として機 能するようになっている。  On the other hand, a shower head 16 is provided on the top wall portion of the process chamber 1 above the support table 2 so as to face in parallel with the support table 2, and the shower head 16 is grounded. ing. Therefore, the support table 2 and the shear head 16 function as a pair of electrodes.
上記シャヮ一へヅ ド 1 6は、 その下面に多数のガス吐出孔 1 8が設け られており、 且つその上部にガス導入部 1 6 aを有している。 そして、 その内部にはガス拡散用空隙 1 7が形成されている。 ガス導入部 1 6 a にはガス供給配管 1 5 aが接続されており、 このガス供給配管 1 5 aの 他端には、 エッチング用の反応ガス及び希釈ガス等からなる処理ガスを 供給する処理ガス供給系 1 5が接続されている。  The lower head 16 has a large number of gas discharge holes 18 provided on the lower surface thereof, and has a gas inlet 16a at the upper portion thereof. Further, a gas diffusion space 17 is formed therein. A gas supply pipe 15a is connected to the gas introduction section 16a, and the other end of the gas supply pipe 15a is supplied with a processing gas including a reaction gas for etching and a dilution gas. Gas supply system 15 is connected.
反応ガスとしては、 例えばハロゲン系のガス等を用いることができる。 希釈ガスとしては、 Arガス、 H eガス等、 通常この分野で用いられる ガスを用いることができる。 このような処理ガスが、 処理ガス供給系 1 5からガス供給配管 1 5 a、 ガス導入部 1 6 aを介してシャヮ一へ ヅ ド 1 6のガス拡散用空隙 1 7に至り、 ガス吐出孔 1 8から吐出され、 半導 体ウェハ Wに形成された膜のエッチングに供されるようになつている。 また、 プロセスチャンバ 1の下部 1 bの側壁には、 排気ポート 1 9が形 成されており、 この排気ポート 1 9には排気系 2 0が接続されている。 そして排気系 2 0に設けられた真空ポンプを作動させることによりプロ セスチャンバ 1内を所定の真空度まで減圧することができるようになつ ている。 さらに、 プロセスチャンバ 1の下部 1 bの側壁上側には、 半導 体ウェハ Wの搬入出口を開閉するゲートバルブ 2 4が設けられている。 一方、 プロセスチャンバ 1の上部 1 aの外側周囲には、 プロセスチャン バ 1 と同心状に、 環状の磁場形成機構 (リング磁石) 2 1が配置されて いる。 この磁場形成機構 2 1は、 支持テーブル 2とシャワーヘッ ド 1 6 との間の処理空間の周囲に磁場を形成する。 この磁場形成機構 2 1は、 その全体が、 プロセスチャンバ 1の回りを所定の回転速度で回転可能と されている。 As the reaction gas, for example, a halogen-based gas or the like can be used. As the diluent gas, gases usually used in this field, such as Ar gas and He gas, can be used. Such processing gas flows from the processing gas supply system 15 to the chamber via the gas supply pipe 15a and the gas introduction section 16a, reaches the gas diffusion space 17 of the shield 16, and has a gas discharge hole. The liquid is discharged from the substrate 18 and is used for etching a film formed on the semiconductor wafer W. An exhaust port 19 is formed on the side wall of the lower portion 1 b of the process chamber 1, and an exhaust system 20 is connected to the exhaust port 19. By operating a vacuum pump provided in the exhaust system 20, the pressure in the process chamber 1 can be reduced to a predetermined degree of vacuum. Further, a gate valve 24 for opening and closing the loading / unloading port of the semiconductor wafer W is provided on the upper side wall of the lower portion 1 b of the process chamber 1. On the other hand, an annular magnetic field forming mechanism (ring magnet) 21 is arranged concentrically with the process chamber 1 around the outside of the upper portion 1 a of the process chamber 1. The magnetic field forming mechanism 21 forms a magnetic field around the processing space between the support table 2 and the shower head 16. The entire magnetic field forming mechanism 21 is rotatable around the process chamber 1 at a predetermined rotation speed.
上記磁場形成機構 2 1は、 図 2に示すように、 永久磁石からなる複数 (図 2では 1 6個) の円筒状の磁石セグメント 2 2から構成されており、 複数の磁石セグメン ト 2 2を、 例えば、 プロセスチャンバ 1側に向く磁 極が S, N, S, N, …と交互に並ぶように配列して構成されている。 すなわち、 磁場形成機構 2 1において、 図 2に示す状態では、 隣接する 複数の磁石セグメント 22同士の磁極の向きが互いに逆向きになるよう に配置されている。 従って、 磁力線が図示のように隣接する磁石セグメ ン ト 2 2間に形成され、 処理空間の周辺部、 即ちプロセスチャンバ 1の 内壁近傍では所定強度 (例えば 0. 0 2〜0. 2 T ( 2 0 0〜 2 0 0 0 G) 、 好ましくは 0. 03〜0. 04 5 T ( 3 0 0〜4 5 0 G) ) の磁 場が形成され、 半導体ウェハ W中心部は実質的に無磁場状態となるよう にマルチポール磁場が形成されている。  As shown in FIG. 2, the magnetic field forming mechanism 21 is composed of a plurality (16 in FIG. 2) of cylindrical magnet segments 22 made of permanent magnets. For example, the magnetic poles directed to the process chamber 1 are arranged so as to be alternately arranged with S, N, S, N,. That is, in the magnetic field forming mechanism 21, in the state shown in FIG. 2, the magnet poles of the plurality of adjacent magnet segments 22 are arranged so that the magnetic poles are opposite to each other. Therefore, magnetic lines of force are formed between adjacent magnet segments 22 as shown in the figure, and a predetermined strength (for example, 0.02 to 0.2 T (2 A magnetic field of 0.000 to 200 G), preferably 0.03 to 0.045 T (300 to 450 G)) is formed, and the center of the semiconductor wafer W is substantially free of a magnetic field. A multipole magnetic field is formed so as to be in a state.
なお、 このように磁場の強度範囲が規定されるのは、 強すぎると洩れ 磁場の原因となり、 弱すぎるとプラスズマ閉じ込めによる効果が得られ なくなるためである。 従って、 このような数値は、 装置の構造 (材料) 的な要因による一例であって、 必ずしもこの範囲に限定されるものでは ない。 The reason why the strength range of the magnetic field is defined in this way is that too strong a magnetic field causes a leakage magnetic field, while too weak a magnetic confinement effect cannot be obtained. Therefore, such a numerical value is an example based on structural (material) factors of the device, and is not necessarily limited to this range. Absent.
また、 前述した半導体ウェハ w中心部における実質的な無磁場とは、 本来 0 Tであることが望ましいが、 半導体ウェハ Wの配置部分にエッチ ング処理に影響を与える磁場が形成されず、 実質的にウェハ処理に影響 を及ぼさない値であればよい。 図 2に示す状態では、 ウェハ周辺部に例 えば磁束密度 4 2 0〃 T ( 4 . 2 G ) 以下の磁場が印加されており、 こ れによりプラズマを閉じ込める機能が発揮される。  In addition, the above-described substantially no magnetic field at the center of the semiconductor wafer w is originally desirably 0 T. Any value that does not affect wafer processing is acceptable. In the state shown in FIG. 2, a magnetic field having a magnetic flux density of, for example, 420 ° T (4.2 G) or less is applied to the peripheral portion of the wafer, thereby exerting a function of confining plasma.
上記の各磁石セグメント 2 2は、 図 3に示すように、 プロセスチャン バ 1の周囲を囲むように環状に形成された回転体 3 0に、 回転可能に設 けられている。 この回転体 3 0の外周縁部には、 周方向に沿って全周に ギヤ 3 0 aが形成されている。 このギヤ 3 0 aには、 図示しない駆動 モー夕に接続された駆動ギヤ 3 1が歯合し、 この駆動ギヤ 3 1が回転す ることによって、 回転体 3 0全体が、 プロセスチャンバ 1の周囲で回転 するよう構成されている。  As shown in FIG. 3, each of the magnet segments 22 is rotatably provided on a rotating body 30 formed in an annular shape so as to surround the process chamber 1. On the outer peripheral edge of the rotating body 30, a gear 30a is formed all around along the circumferential direction. The gear 30 a meshes with a drive gear 31 connected to a drive motor (not shown), and the rotation of the drive gear 31 causes the entire rotating body 30 to surround the process chamber 1. It is configured to rotate with.
また、 上記回転体 3 0の上方又は下方に隣接して (図 3では上方に隣 接して) 、 回転体 3 0 と同軸的に、 環状の自転用ギヤ 3 2が設けられて いる。 この自転用ギヤ 3 2には、 その外周縁部に沿って全周にギヤ 3 2 aが形成されるとともに、 内周部に沿って全周にギヤ 3 2 bが形成され ている。 そして、 外周縁部に沿って設けられたギヤ 3 2 aに、 図示しな い駆動モータに接続された駆動ギヤ 3 3が歯合し、 この駆動ギヤ 3 3が 回転することによって、 自転用ギヤ 3 2全体が、 プロセスチャンバ 1の 周囲で回転するよう構成されている。  Further, an annular rotation gear 32 is provided adjacent to or above the rotating body 30 (adjacent to the upper side in FIG. 3) and coaxially with the rotating body 30. The rotation gear 32 has a gear 32a formed all around its outer peripheral edge and a gear 32b formed all around its inner peripheral part. A drive gear 33 connected to a drive motor (not shown) meshes with a gear 32 a provided along the outer peripheral edge, and the rotation of the drive gear 33 causes the rotation gear to rotate. The whole 32 is configured to rotate around the process chamber 1.
一方、 自転用ギヤ 3 2の内周部に沿って設けられたギヤ 3 2 bに対応 して、 回転体 3 0には、 回転体側自転用ギヤが設けられている。  On the other hand, the rotating body 30 is provided with a rotating body-side rotating gear corresponding to the gear 32 b provided along the inner peripheral portion of the rotating gear 32.
この回転体側自転用ギヤは、 磁石セグメン ト 2 2の回転軸に設けられ たギヤ 3 4と、 このギヤ 3 4にギヤ 3 2 bの駆動力を伝達するために設 けられた 1又は複数のピニオンギヤ 3 5とから構成されている。 なお、 上記ギヤ 3 4を直接ギヤ 3 2 bと歯合させるよう構成することもできる。 図 4に示すように、 本例においては、 回転体側自転用ギヤの一組が、 4 つのピニオンギヤ 3 5 a, 3 5 b, 3 5 c , 3 5 dを具備している。 な お、 図 4 (後述する図 6 , 7も同じ) 中では、 各ギヤを簡略化して円形 で示してある。 The rotating body side rotation gear is provided with a gear 34 provided on the rotating shaft of the magnet segment 22 and a gear 34 for transmitting the driving force of the gear 32 b to the gear 34. And one or more pinion gears 35. The gear 34 may be directly meshed with the gear 32b. As shown in FIG. 4, in this example, one set of rotating body side rotation gears includes four pinion gears 35a, 35b, 35c, 35d. In Fig. 4 (the same applies to Figs. 6 and 7 described later), each gear is simplified and shown as a circle.
そして、 これらのピニオンギヤ 3 5 a, 3 5 b , 3 5 c , 3 5 d及び 2つのギヤ 34によって、 隣接した 2つの磁石セグメン ト 2 2を、 互い に異なる回転方向に、 同期させて回転 (回転体 3 0に対する回転であり、 以下自転という。 ) させるように構成されている。  Then, these two pinion gears 35 a, 35 b, 35 c, 35 d and two gears 34 synchronize and rotate two adjacent magnet segments 22 in mutually different rotation directions. This is a rotation with respect to the rotating body 30 and is hereinafter referred to as a rotation.)
すなわち、 回転体 3 0と自転用ギヤ 3 2とを相対的に回転、 例えば、 回転体 3 0を固定した状態で、 自転用ギヤ 3 2を図 4に示すように、 図 中上側に向けて (反時計回りに) 回転させると、 自転用ギヤ 3 2の内周 部に沿って設けられたギヤ 3 2 bに歯合したピニオンギヤ 3 5 aが反時 計回りに回転し、 このギヤ 3 5 aに歯合した 2つのピニオンギヤ 3 5 b, 3 5 cが時計回りに回転し、 ピニオンギヤ 3 5 cに歯合したピニオンギ ャ 3 5 dが反時計回りに回転するようになっている。  That is, the rotating body 30 and the rotating gear 32 are relatively rotated. For example, with the rotating body 30 fixed, the rotating gear 32 is directed upward in the figure as shown in FIG. When rotated (counterclockwise), the pinion gear 35 a meshed with the gear 32 b provided along the inner periphery of the rotation gear 32 rotates counterclockwise, and this gear 35 The two pinion gears 35b and 35c meshing with a rotate clockwise, and the pinion gear 35d meshing with the pinion gear 35c rotates counterclockwise.
そして、 ピニオンギヤ 3 5 bに歯合したギヤ 3 4 (図中最上部に示さ れたギヤ 3 4 ) が反時計回りに回転し、 ピニオンギヤ 3 5 dに歯合した ギヤ 3 4 (図中上から 2番目に示されたギヤ 3 4 ) が時計回りに回転す るようになっている。 かかる構成の回転体側自転用ギヤは、 夫々の磁石 セグメン ト 2 2に設けられており、 これによつて、 回転体 3 0に設けら れた各磁石セグメン ト 2 2が、 ギヤ 3 4と共に夫々隣接する磁石セグメ ン ト 2 2 と反対方向に、 同期して自転するように構成されている。  Then, the gear 3 4 meshed with the pinion gear 3 5b (the gear 3 4 shown at the top in the figure) rotates counterclockwise, and the gear 3 4 meshed with the pinion gear 3 5d (from the top in the figure). The second gear 3 4) is designed to rotate clockwise. The rotating body-side rotation gear having such a configuration is provided on each magnet segment 22, whereby each magnet segment 22 provided on the rotating body 30 is provided together with the gear 34 by the respective magnet segment 22. It is configured to rotate in synchronization with the adjacent magnet segment 22 in the opposite direction.
図 5は、 上記磁石セグメン ト 2 2の自転による磁場の制御の様子を説 明するためのものである。 図 5 (a) に示すように、 各磁石セグメント 2 2の磁極が、 S, N , S, N , ··· ···と交互にプロセスチャンバ 1側FIG. 5 is for explaining the state of the control of the magnetic field by the rotation of the magnet segment 22. As shown in Fig. 5 (a), each magnet segment 2 2 magnetic poles alternate with S, N, S, N,
(ウェハ W側) に向いた状態から、 隣接する磁石セグメント 2 2が逆方 向に自転して (従って一つおきの磁石セグメン ト 2 2が同方向に自転し て) 、 図 5 ( b ) に示すように、 各磁石セグメン ト 2 2が 9 0度回転し た状態となると、 同図に矢印で示すように、 磁場の状態が変化する。 すなわち、 図 5 ( a ) に示すように、 各磁石セグメン ト 2 2の磁極が プロセスチャンバ 1側 (ウェハ W側) に向いた状態では、 マルチポール 磁場は、 実質的に半導体ウェハ Wの周縁部まで形成されており、 図 5 ( b ) に示すように、 磁石セグメント 2 2を 9 0度回転した状態では、 プロセスチャンバ 1内には、 実質的に磁場が形成されていない状態 (磁 場強度が略ゼロ) となる。 (Wafer W side), the adjacent magnet segments 22 rotate in the opposite direction (so every other magnet segment 22 rotates in the same direction), and FIG. 5 (b) As shown in Fig. 7, when each magnet segment 22 is rotated 90 degrees, the state of the magnetic field changes as shown by the arrow in the figure. That is, as shown in FIG. 5 (a), when the magnetic poles of the respective magnet segments 22 are directed toward the process chamber 1 (wafer W side), the multipole magnetic field is substantially generated at the peripheral portion of the semiconductor wafer W. As shown in FIG. 5 (b), when the magnet segment 22 is rotated 90 degrees, a state in which substantially no magnetic field is formed in the process chamber 1 (magnetic field strength) Is approximately zero).
このように、 本実施の形態においては、 回転体 3 0 と自転用ギヤ 3 2 とを相対的に回転させることによって、 各磁石セグメン ト 2 2を、 隣接 する各磁石セグメン ト 2 2の回転方向が反対向きとなるように同期して 自転させることができる。 そして、 かかる磁石セグメン ト 2 2の自転に よって、 実質的に、 プロセスチャンバ 1内の半導体ウェハ Wの周囲にマ ルチポール磁場が形成された状態と、 プロセスチャンバ 1内の半導体ゥ ェハ Wの周囲に実質的にマルチポール磁場が形成されていない状態に設 定できる。  As described above, in the present embodiment, by rotating the rotating body 30 and the rotation gear 32 relatively, each magnet segment 22 is rotated in the rotational direction of the adjacent magnet segment 22. Can be rotated synchronously so that they are in opposite directions. By the rotation of the magnet segments 22, the multipole magnetic field is substantially formed around the semiconductor wafer W in the process chamber 1 and the periphery of the semiconductor wafer W in the process chamber 1. Can be set to a state in which a multi-pole magnetic field is not substantially formed.
そして、 上記のようにして各磁石セグメン ト 2 2を自転させて、 所望 の磁場が得られるようにした後、 ウェハ Wのエッチング処理中は、 回転 体 3 0 と自転用ギヤ 3 2 とを、 相対的な回転が生じないように同期して 回転させる。 この回転体 3 0 と自転用ギヤ 3 2 との同期した回転により、 各磁石セグメン ト 2 2に上記した自転が生じないようにした状態で、 各 磁石セグメン ト 2 2をプロセスチャンバ 1の周りで公転させる如く回転 させることができる。 なお、 回転体 3 0 と自転用ギヤ 3 2の位置関係は、 図示しないセンサによって逐次検出されるようになっており、 このセン ザからの検出信号に基づいて、 回転体 3 0と自転用ギヤ 3 2 との間に相 対的な回転が生じないよう制御される。 Then, after rotating each magnet segment 22 as described above to obtain a desired magnetic field, during the etching process of the wafer W, the rotating body 30 and the rotating gear 32 are connected with each other. Rotate synchronously so that relative rotation does not occur. With the rotation of the rotating body 30 and the rotation gear 32 synchronized with each other, the respective magnet segments 22 are moved around the process chamber 1 in a state where the above-described rotation does not occur in each magnet segment 22. It can be rotated to revolve. The positional relationship between the rotating body 30 and the rotation gear 32 is as follows. The detection is sequentially performed by a sensor (not shown). Based on a detection signal from the sensor, control is performed so that relative rotation between the rotating body 30 and the rotation gear 32 does not occur. You.
なお、 上述の実施の形態では、 回転体 3 0を固定した状態で自転用ギ ャ 3 2を回転させ、 プロセスの開始とともに、 回転体 3 0を自転用ギヤ 3 2に同期させて回転するようにしているが、 これに限定されるもので はない。  In the above-described embodiment, the rotation gear 32 is rotated with the rotation body 30 fixed, and the rotation body 30 is rotated in synchronization with the rotation gear 32 at the start of the process. However, it is not limited to this.
すなわち、 まず、 自転用ギヤ 3 2を、 図 4の矢印に示すように、 反時 計回りに回転させるとともに、 回転体 3 0を自転用ギヤ 3 2 と同方向 (反時計回り) 、 且つ、 自転用ギヤ 3 2の回転速度とは異なる回転速度 で回転させて、 各磁石セグメント 2 2を自転させてプロセスチャンバ 1 内の磁場分布を所望の磁場分布に設定する。 この後、 回転体 3 0 と自転 用ギヤ 3 2の回転速度を同じにしてこれらを同期回転させることによつ て、 各磁石セグメント 2 2に自転が生じないようにした状態、 つま りプ ロセスチャンバ 1内の磁場分布を固定した状態で、 各磁石セグメン ト 2 2をプロセスチャンバ 1の周りで公転させることができる。  That is, first, the rotation gear 32 is rotated counterclockwise as shown by the arrow in FIG. 4, and the rotating body 30 is rotated in the same direction as the rotation gear 32 (counterclockwise), and By rotating at a rotation speed different from the rotation speed of the rotation gear 32, each magnet segment 22 is rotated to set the magnetic field distribution in the process chamber 1 to a desired magnetic field distribution. Thereafter, by rotating the rotating body 30 and the rotation gear 32 at the same rotation speed and rotating them synchronously, the rotation is prevented from occurring in each magnet segment 22, ie, the process. With the magnetic field distribution in the chamber 1 fixed, each magnet segment 22 can revolve around the process chamber 1.
このように、 回転体 3 0 と自転用ギヤ 3 2 とを相対的に回転させる (差動を用いる) ことによって、 実に簡単な構成で、 自転から公転、 公 転から自転、 の制御を行うことができる。  In this way, by rotating the rotating body 30 and the rotation gear 32 relatively (using a differential), it is possible to control the rotation from the rotation and the rotation from the rotation with a very simple configuration. Can be.
上記磁石セグメン ト 2 2の自転による磁場制御によって、 例えば、 前 述したシリコン酸化膜等のエッチングを行う場合は、 プロセスチャンバ 1内の半導体ウェハ Wの周囲にマルチポール磁場を形成してエッチング を行い、 これによって半導体ウェハ Wの面内のエッチングレ一トの均一 性を向上させることができる。 一方、 前述した有機系の低誘電率膜 (L o w— K ) 等のエッチングを行う場合は、 プロセスチャンバ 1内の半導 体ウェハ Wの周囲にマルチポール磁場を形成せずにエッチングを行い、 これによつて半導体ウェハ wの面内のェヅチングレートの均一性を向上 させることができる。 For example, when the above-described etching of a silicon oxide film or the like is performed by the magnetic field control by the rotation of the magnet segments 22, a multipole magnetic field is formed around the semiconductor wafer W in the process chamber 1 to perform the etching. Thereby, the uniformity of the etching rate in the plane of the semiconductor wafer W can be improved. On the other hand, when etching the above-mentioned organic low dielectric constant film (Low-K) or the like, the etching is performed without forming a multipole magnetic field around the semiconductor wafer W in the process chamber 1. Thereby, the uniformity of the in-plane etching rate of the semiconductor wafer w can be improved.
以上のとおり、 本実施の形態においては、 回転体 3 0 と自転用ギヤ 3 2とを相対的に回転させることによって、 磁石セグメン ト 2 2を自転さ せ、 プロセスチャンバ 1内のマルチポール磁場の状態を容易に制御する ことができる。 したがって、 実施するプロセスによって、 最適なマルチ ポール磁場の状態で、 良好な処理を行う ことができる。 また、 磁石セグ メン ト 2 2を自転させるためのモー夕等を回転体 3 0上に設ける必要も ないため、 回転部分を通じて給電する必要もなく、 その構造を簡易にす ることができる。  As described above, in the present embodiment, by rotating the rotating body 30 and the rotation gear 32 relative to each other, the magnet segment 22 rotates and the multipole magnetic field in the process chamber 1 is reduced. The state can be easily controlled. Therefore, depending on the process to be performed, good processing can be performed in an optimal multipole magnetic field state. Further, since there is no need to provide a motor or the like for rotating the magnet segment 22 on the rotating body 30, there is no need to supply power through the rotating part, and the structure can be simplified.
なお、 磁石セグメント 2 2の数は、 図 2に示される 1 6個の例に限定 されるものでないことは勿論である。 また、 その断面形状も、 図 2に示 される例のように円形に限らず、 正方形や多角形等の形状を採用するこ とができる。  The number of the magnet segments 22 is, of course, not limited to the example of 16 magnets shown in FIG. Also, the cross-sectional shape is not limited to a circle as in the example shown in FIG. 2, but may be a square or a polygon.
また、 磁石セグメント 2 2を構成する磁石材料も特に限定されるもの ではなく、 例えば、 希土類系磁石、 フェライ ト系磁石、 アルニコ磁石等、 公知の磁石材料を適用することができる。  Further, the magnet material constituting the magnet segment 22 is not particularly limited. For example, a known magnet material such as a rare earth magnet, a ferrite magnet, and an alnico magnet can be used.
さらに、 上記の実施の形態では、 磁石セグメント 2 2を、 隣接する磁 石セグメン ト 2 2が互いに逆方向に同期して自転するよう構成した場合 について説明したが、 各磁石セグメン ト 2 2は、 互いに同方向に自転す るようにしても良い。  Further, in the above-described embodiment, a case has been described in which the magnet segments 22 are configured such that the adjacent magnet segments 22 rotate in synchronization with each other in the opposite directions, and each magnet segment 22 is They may rotate in the same direction.
また、 一部の磁石セグメン ト 2 2のみを自転させ、 他の磁石セグメン ト 2 2は固定したものとしても良い。 このようにして自転させる磁石セ グメン ト 2 2の数を減らすことにより、 その回転機構を簡易化すること ができ、 また、 磁力に杭して磁石セグメ ント 2 2を自転させる際の駆動 トルクの低減を図ることが可能となる。 図 6、 図 7は、 上記のように磁石セグメン ト 2 2を自転させる場合の 回転体側自転用ギヤの構成例を示すものである。 Alternatively, only some of the magnet segments 22 may be rotated, and the other magnet segments 22 may be fixed. In this way, by reducing the number of the magnet segments 22 to be rotated, the rotation mechanism can be simplified, and the driving torque for rotating the magnet segment 22 by being piled on the magnetic force can be reduced. Reduction can be achieved. FIGS. 6 and 7 show an example of the configuration of the rotating body-side rotation gear when rotating the magnet segment 22 as described above.
図 6に示す例では、 3つのピニオンギヤ 3 5 a、 3 5 b、 3 5 cに よって、 隣接するギヤ 3 4が同方向に回転し、 これらのギヤ 34ととも に、 隣接する磁石セグメント 2 2が同方向に自転するよう構成されてい る。 また、 図 7に示す例では、 1つおきのギヤ 3 4にのみ歯合するピ 二オンギヤ 3 5 a、 3 5 bが設けられており、 1つおきの磁石セグメン ト 2 2のみを自転させるよう構成されている。 この場合、 自転しない磁 石セグメン ト 2 2のギヤ 34は省略することができる。  In the example shown in FIG. 6, the three pinion gears 35a, 35b, 35c rotate adjacent gears 34 in the same direction, and together with these gears 34, adjacent magnet segments 2 2 Are configured to rotate in the same direction. In addition, in the example shown in FIG. 7, pinion gears 35a and 35b that mesh only with every other gear 34 are provided, and only every other magnet segment 22 rotates. It is configured as follows. In this case, the gear 34 of the magnet segment 22 that does not rotate can be omitted.
なお、 磁石セグメントを自転させるためのピニオンギヤ等の組み合わ せは、 上記に限らず、 どのようにしても良く、 これらを適宜変更するこ とによって、 所望の磁石セグメント 2 2の自転を生じさせるように構成 することができる。  The combination of the pinion gears and the like for rotating the magnet segments is not limited to the above, and any combination may be used. By appropriately changing these, the desired rotation of the magnet segments 22 can be achieved. Can be configured.
さらにまた、 図 8に示すように、 複数の磁石セグメン ト、 例えば 3つ の磁石セグメン ト 2 2 a , 2 2 b , 2 2 cの磁石セグメン ト対によって 1つの磁極を構成するようにし、 これらの磁石セグメント 2 2 a, 2 2 b, 2 2 cを同方向に自転させるように構成することもできる。 この場 合、 前述した図 2に示される 1 6個の磁石セグメン ト 2 2を用いた場合 に適用すると、 合計 4 8個の磁石セグメン トを用いることになる。 この ように、 より多数の磁石セグメントを用いることにより、 磁場強度を高 めることが可能となる。 また、 このような場合でも、 磁石セグメン ト 2 2 a, 2 2 b , 2 2 cのうちの一部のみを自転させるよう構成したり、 逆方向に自転するよう構成する等、 その自転の有無及び向きは、 適宜組 合わせることができる。 例えば、 磁石セグメン ト 2 2 a , 2 2 b , 2 2 cのうち、 中央の磁石セグメン ト 2 2 bを固定したものとし、 その両側 の磁石セグメン ト 2 2 a , 2 2 cを逆方向に自転させる構成等がある。 また、 磁場形成機構 2 1は、 例えば図 9に示すように、 より小型の磁場 形成機構 2 1 a , 2 1 bを、 上下方向に別けて 2つ設ける構成とするこ ともできる。 Furthermore, as shown in FIG. 8, one magnetic pole is constituted by a plurality of magnet segments, for example, a magnet segment pair of three magnet segments 22a, 22b, 22c. The magnet segments 22 a, 22 b, and 22 c may be configured to rotate in the same direction. In this case, if it is applied to the case where the 16 magnet segments 22 shown in FIG. 2 described above are used, a total of 48 magnet segments will be used. As described above, by using a larger number of magnet segments, the magnetic field strength can be increased. Even in such a case, the presence or absence of the rotation of the magnet segments 22 a, 22 b, and 22 c may be configured such that only a part of the magnet segments 22 a, 22 b, and 22 c rotate, or the magnet segments 22 a, 22 b, and 22 c rotate in the opposite direction. The direction and the direction can be appropriately combined. For example, among the magnet segments 22a, 22b and 22c, the center magnet segment 22b is fixed, and the magnet segments 22a and 22c on both sides are reversed. There is a configuration that rotates. Further, as shown in FIG. 9, for example, the magnetic field forming mechanism 21 may have a configuration in which two smaller magnetic field forming mechanisms 21 a and 21 b are provided separately in the vertical direction.
次に、 このように構成されたプラズマエッチング装置における処理に ついて説明する。  Next, processing in the plasma etching apparatus configured as described above will be described.
まず、 実施するェヅチング処理の種類に応じて、 予め、 回転体 3 0と 自転用ギヤ 3 2とを相対的に回転させることによって、 磁石セグメン ト 2 2を自転させ、 プロセスチャンバ 1内のマルチポール磁場を、 所望の 状態に設定しておく。  First, according to the type of etching process to be performed, the magnet segment 22 is rotated by rotating the rotating body 30 and the rotation gear 32 in advance in advance, and the multipole in the process chamber 1 is rotated. Set the magnetic field to the desired state.
そして、 まず、 ゲートバルブ 24を開放し、 このゲートバルブ 2 4に 隣接して配置されたロードロック室 (図示せず) を介して、 搬送機構 (図示せず) により半導体ウェハ Wをプロセスチヤンバ 1内に搬入し、 予め所定の位置に下降されている支持テーブル 2上に載置する。  First, the gate valve 24 is opened, and the semiconductor wafer W is processed by the transfer mechanism (not shown) through the load lock chamber (not shown) disposed adjacent to the gate valve 24 by the transfer mechanism (not shown). It is transported into the device 1 and placed on the support table 2 which has been lowered to a predetermined position in advance.
次に、 直流電源 1 3から静電チャック 6の電極 6 aに所定の電圧を印 加し、 半導体ウェハ Wをク一ロン力等によって吸着する。  Next, a predetermined voltage is applied from the DC power supply 13 to the electrode 6a of the electrostatic chuck 6, and the semiconductor wafer W is attracted by a cron force or the like.
この後、 搬送機構をプロセスチャンバ 1外へ退避させた後、 ゲ一トバ ルブ 24を閉じ、 支持テ一ブル 2を図 1に示される位置まで上昇させる と共に、 排気系 2 0の真空ポンプにより排気ポート 1 9を通じてプロセ スチヤンバ 1内を排気する。  Thereafter, after the transfer mechanism is retracted out of the process chamber 1, the gate valve 24 is closed, the support table 2 is raised to the position shown in FIG. 1, and the exhaust system 20 is evacuated by the vacuum pump. Exhaust the process chamber 1 through port 19.
プロセスチャンバ 1内が所定の真空度になった後、 プロセスチャンバ 1内に、 処理ガス供給系 1 5から所定の処理ガスを、 所定流量 (例えば 1 0 0〜 1 0 0 0 s c c m) で導入し、 プロセスチャンバ 1内を所定の 圧力 (例えば 1. 3 3〜: L 3 3 P a ( 1 0〜; L 0 0 0 mT o r r) 、 好 ましくは 2. 6 7〜 2 6. 7 P a ( 2 0〜 2 0 0 mT o r r ) ) に保持 ~ί 0  After the inside of the process chamber 1 reaches a predetermined degree of vacuum, a predetermined process gas is introduced into the process chamber 1 from the process gas supply system 15 at a predetermined flow rate (for example, 100 to 100 sccm). A predetermined pressure (for example, 1.33 to: L33Pa (10 to; L0000mTorr)) in the process chamber 1, preferably 2.67 to 26.7Pa (20 ~ 200 mT orr)) ~ ί 0
そして、 この状態で高周波電源 1 0から、 支持テ一プル 2に、 所定周 波数 (例えば、 1 3 . 5 6〜 1 5 0 M H z ) 、 所定電力 (例えば、 1 0 0〜 3 0 0 0 W ) の高周波電力を供給する。 この場合に、 上述のように して下部電極である支持テーブル 2に高周波電力が印加されることによ り、 上部電極であるシャワーへヅ ド 1 6 と下部電極である支持テーブル 2 との間の処理空間には高周波電界が形成され、 これにより処理空間に 供給された処理ガスがプラズマ化されて、 そのプラズマにより半導体ゥ ェハ W上の所定の膜がェッチングされる。 Then, in this state, the high frequency power supply 10 is transferred to the support tape 2 for a predetermined period. A high frequency power of a wave number (for example, 13.56 to 150 MHz) and a predetermined power (for example, 100 to 300 W) is supplied. In this case, the high-frequency power is applied to the support table 2 as the lower electrode as described above, so that the distance between the shower head 16 as the upper electrode and the support table 2 as the lower electrode is increased. A high-frequency electric field is formed in the processing space, whereby the processing gas supplied to the processing space is turned into plasma, and a predetermined film on the semiconductor wafer W is etched by the plasma.
この時、 前述したとおり、 実施するェヅチング処理に応じて、 プロセ スチャンバ 1内には、 所望のマルチポール磁場が形成された状態、 若し くは実質的にプロセスチャンバ 1内にマルチポール磁場が形成されてい ない状態に設定されており、 良好なエッチング処理が行われる。  At this time, as described above, depending on the etching process to be performed, a state in which a desired multi-pole magnetic field is formed in the process chamber 1, or a multi-pole magnetic field is substantially formed in the process chamber 1. It is set to a state where no etching is performed, and a good etching process is performed.
なお、 マルチポール磁場を形成すると、 プロセスチャンバ 1の側壁部 の磁極に対応する部分 (例えば、 図 2の Pで示す部分) が局部的に削ら れる現象が生じるおそれがある。 このため、 エッチング処理中は、 回転 体 3 0と自転用ギヤ 3 2 とを同期して回転させ、 磁石セグメン ト 2 2を プロセスチャンバ 1の周りで公転させることによって磁場を回転させる。 これによつてプロセスチャンバ 1の壁部に対して磁極が移動するため、 プロセスチャンバ 1の壁部が局部的に削られることが防止される。  When a multi-pole magnetic field is formed, a portion corresponding to the magnetic pole on the side wall of the process chamber 1 (for example, a portion indicated by P in FIG. 2) may be locally cut. Therefore, during the etching process, the rotating body 30 and the rotation gear 32 are synchronously rotated, and the magnetic field is rotated by revolving the magnet segment 22 around the process chamber 1. As a result, the magnetic pole moves with respect to the wall of the process chamber 1, so that the wall of the process chamber 1 is prevented from being locally cut.
そして、 所定のエッチング処理が実行されると、 高周波電源 1 0から の高周波電力の供給を停止し、 エッチング処理を停止して、 上述した手 順とは逆の手順で、 半導体ウェハ Wをプロセスチヤンバ 1外に搬出する。 なお、 上記実施の形態においては、 本発明を半導体ウェハのエッチング を行うェヅチング装置に適用した場合について説明したが、 本発明はか かる場合に限定されるものではない。 例えば、 半導体ウェハ以外の基板、 例えばガラス基板などを処理するものであっても良く、 エッチング以外 のプラズマ処理、 例えば C V D等の成膜処理装置にも適用することがで きる。 また、 磁場もマルチポール磁場に限らず、 ダイポール磁場等の場 合にも適用することができる。 Then, when the predetermined etching process is performed, the supply of the high-frequency power from the high-frequency power source 10 is stopped, the etching process is stopped, and the semiconductor wafer W is processed in the reverse order to the above-described procedure. Take it out of bus 1. In the above embodiment, the case where the present invention is applied to an etching apparatus for etching a semiconductor wafer has been described, but the present invention is not limited to such a case. For example, a substrate other than a semiconductor wafer, such as a glass substrate, may be processed, and the present invention can be applied to plasma processing other than etching, for example, a film forming apparatus such as CVD. Wear. Also, the magnetic field is not limited to a multipole magnetic field, and can be applied to a dipole magnetic field and the like.
以上説明したとおり、 本発明によれば、 プラズマ処理プロセスの種類 に応じて適切な磁場の状態を容易に制御、 設定することができ、 良好な 処理を容易に行うことができる。 産業上の利用可能性  As described above, according to the present invention, an appropriate magnetic field state can be easily controlled and set in accordance with the type of the plasma processing process, and favorable processing can be easily performed. Industrial applicability
本発明に係るプラズマ処理装置は、 半導体装置の製造を行う半導体製 造産業等において使用することが可能である。 したがって、 産業上の利 用可能性を有する。  The plasma processing apparatus according to the present invention can be used in the semiconductor manufacturing industry or the like that manufactures semiconductor devices. Therefore, it has industrial potential.

Claims

請 求 の 範 囲 The scope of the claims
1 . 被処理基板を収容するプロセスチャンバと、 1. a process chamber containing a substrate to be processed;
前記プロセスチャンバ内に所定のプラズマを発生させるプラズマ発生 機構と、  A plasma generation mechanism for generating a predetermined plasma in the process chamber;
前記プロセスチャンバの周囲を囲むように環状に形成された回転体と、 前記回転体に設けられ、 前記プロセスチャンバの周囲を囲むように配列 されたプラズマ制御用の複数の磁石セグメン トと、  A rotating body formed in an annular shape so as to surround the periphery of the process chamber; a plurality of magnet segments for plasma control provided on the rotating body and arranged so as to surround the periphery of the process chamber;
前記回転体と同軸的に配置され、 円周方向に沿って形成されたギヤを 有する環状の自転用ギヤと、  An annular rotation gear disposed coaxially with the rotating body and having a gear formed along a circumferential direction;
前記回転体に設けられ、 前記自転用ギヤと歯合し、 前記磁石セグメン トを自転させるための回転体側自転用ギヤとを具備し、  A rotating body-side rotating gear that is provided on the rotating body, meshes with the rotation gear, and rotates the magnet segment.
前記自転用ギヤと前記回転体とを相対的に回転させることにより、 前 記磁石セグメン トを自転させる如く前記回転体に対して回転させ、 前記 自転用ギヤと前記回転体とを同期して回転させることにより、 前記磁石 セグメントを、 前記回転体に対して回転させることなく前記プロセス チャンバの周囲で公転させる如く回転させるよう構成されたことを特徴 とするプラズマ処理装置。  By rotating the rotation gear and the rotating body relatively, the magnet segment is rotated with respect to the rotating body so as to rotate, and the rotation gear and the rotating body are rotated in synchronization with each other. The plasma processing apparatus is configured to rotate the magnet segment so as to revolve around the process chamber without rotating the magnet segment with respect to the rotating body.
2 . 請求項 1記載のプラズマ処理装置において、  2. The plasma processing apparatus according to claim 1,
前記磁石セグメントが、 前記プロセスチャンバ内の前記被処理基板の 周囲に所定のマルチポール磁場を形成可能に構成されたことを特徴とす るプラズマ処理装置。  A plasma processing apparatus, wherein the magnet segment is configured to form a predetermined multipole magnetic field around the substrate to be processed in the process chamber.
3 . 請求項 2記載のプラズマ処理装置において、  3. The plasma processing apparatus according to claim 2,
隣接する前記磁石セグメン トが、 夫々反対の回転方向に自転する如く 回転可能に構成されたことを特徴とするプラズマ処理装置。  A plasma processing apparatus, wherein adjacent magnet segments are configured to be rotatable so as to rotate in opposite rotation directions.
4 . 請求項 2記載のプラズマ処理装置において、 前記磁石セグメントが、 全て同じ回転方向に、 自転する如く回転可能 に構成され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 2, A plasma processing apparatus, wherein all of the magnet segments are configured to be rotatable so as to rotate in the same rotational direction.
5 . 請求項 2記載のプラズマ処理装置において、  5. The plasma processing apparatus according to claim 2,
前記磁石セグメン トのうち、 一部の磁石セグメン トが固定され、 他の 磁石セグメントのみが自転する如く回転可能に構成されたことを特徴と するプラズマ処理装置。  A plasma processing apparatus characterized in that a part of the magnet segments is fixed and the other magnet segments are rotatable so that only the other magnet segments rotate.
6 . 請求項 2記載のプラズマ処理装置において、  6. The plasma processing apparatus according to claim 2,
隣接して設けられた複数の前記磁石セグメン トからなる磁石セグメン ト対によって、 前記所定のマルチポール磁場の一つの磁極を形成するよ う構成されたことを特徴とするプラズマ処理装置。  A plasma processing apparatus, wherein one magnet pole of the predetermined multipole magnetic field is formed by a magnet segment pair including a plurality of magnet segments provided adjacent to each other.
7 . 請求項 2記載のプラズマ処理装置において、  7. The plasma processing apparatus according to claim 2,
前記磁石セグメントを自転する如く回転させることにより、 前記プロ セスチャンバ内の前記被処理基板の周囲に所定のマルチポール磁場を形 成した状態と、 前記プロセスチャンバ内の前記被処理基板の周囲にマル チポール磁場が形成されていない状態とを設定可能とされたことを特徴 とするプラズマ処理装置。  A state in which a predetermined multipole magnetic field is formed around the substrate to be processed in the process chamber by rotating the magnet segment so as to rotate, and a multipole is formed around the substrate to be processed in the process chamber. A plasma processing apparatus, wherein a state in which a magnetic field is not formed can be set.
8 . 請求項 1記載のプラズマ処理装置において、  8. The plasma processing apparatus according to claim 1,
前記磁石セグメン ト及び前記回転体側自転用ギヤが設けられた前記回 転体と、 前記自転用ギヤとが、 前記プロセスチャンバの上部と下部に 夫々設けられたことを特徴とするプラズマ処理装置。  A plasma processing apparatus, wherein the rotating body provided with the magnet segment and the rotating body-side rotating gear, and the rotating gear are provided at an upper portion and a lower portion of the process chamber, respectively.
9 . 請求項 1記載のプラズマ処理装置において、  9. The plasma processing apparatus according to claim 1,
前記被処理基板にプラズマを作用させてエッチング処理を施すことを 特徴とするプラズマ処理装置。  A plasma processing apparatus, wherein an etching process is performed by applying plasma to the substrate to be processed.
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