WO2005055304A1 - プラズマ発生器及びプラズマエッチング装置 - Google Patents

プラズマ発生器及びプラズマエッチング装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2005055304A1
WO2005055304A1 PCT/JP2004/017725 JP2004017725W WO2005055304A1 WO 2005055304 A1 WO2005055304 A1 WO 2005055304A1 JP 2004017725 W JP2004017725 W JP 2004017725W WO 2005055304 A1 WO2005055304 A1 WO 2005055304A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
plasma
coil
sample
winding
plasma generator
Prior art date
Application number
PCT/JP2004/017725
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Yasuyuki Hayashi
Shoichi Murakami
Takeshi Habe
Naoya Ikemoto
Original Assignee
Sumitomo Precision Products Co., Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Precision Products Co., Ltd. filed Critical Sumitomo Precision Products Co., Ltd.
Priority to KR1020067012450A priority Critical patent/KR101176583B1/ko
Priority to US10/596,161 priority patent/US20070086143A1/en
Priority to EP04819806A priority patent/EP1699076A4/en
Publication of WO2005055304A1 publication Critical patent/WO2005055304A1/ja

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H01J37/3211—Antennas, e.g. particular shapes of coils
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture 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
    • H01L21/18—Manufacture 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
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment 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
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma

Definitions

  • the present invention relates to a plasma generator that generates plasma in a cylinder around which a coil is wound, and a plasma etching apparatus that performs dry etching on a sample using plasma.
  • dry etching using plasma has been widely used in the past (for example, see Patent Documents 1 to 3).
  • dry etching using plasma low-pressure process gas plasma is generated in a reduced-pressure atmosphere, and the sample is etched by the generated plasma.
  • an AC voltage is applied to a coil to generate plasma, and an AC voltage is applied to a substrate electrode on which a sample is placed, and the plasma is generated.
  • the generated plasma is drawn in, and etching is performed by the drawn-in plasma.
  • a plasma is considered as a single-turn lossy conductor, and is coupled to a non-resonant high-frequency coil wound many times around a dielectric discharge chamber. Therefore, a method is known in which high-frequency power is inductively coupled to plasma by a transformer operation. This inductively coupled plasma generation method can generate high-density plasma with a relatively low-cost configuration.
  • FIG. 5 is a configuration diagram of such a conventional plasma etching apparatus.
  • reference numeral 31 denotes a reactor, which comprises an upper plasma generation chamber 32a for generating plasma and a lower reaction chamber 32b for performing plasma treatment on a sample 50 by injecting the generated plasma into the bow I.
  • a reactor which comprises an upper plasma generation chamber 32a for generating plasma and a lower reaction chamber 32b for performing plasma treatment on a sample 50 by injecting the generated plasma into the bow I.
  • a coil 33 is concentrically wound on the outer surface of the cylindrical plasma generation chamber 32a by a plurality of turns in a uniform spiral shape.
  • Power supply 40 is connected.
  • a magnetic field generating coil 38 is provided around the plasma generation chamber 32a.
  • a gas introduction pipe 34 for introducing a process gas into the reactor 31 is connected to the plasma generation chamber 32a.
  • a platen 37 having a substrate electrode 36 on which a sample 50 to be etched is placed is provided at the bottom of the reaction chamber 32b.
  • a high-frequency AC power supply 42 is connected to the substrate electrode 36 via a matching unit 41. Further, an exhaust port 35 is opened in the reaction chamber 32b.
  • the inside of the reactor 31 is evacuated through the exhaust port 35 while introducing the process gas from the gas introduction pipe 34 into the plasma generation chamber 32a.
  • a high-frequency AC voltage to the coil 33 while maintaining the inside of the plasma generation chamber 32a at a predetermined pressure, plasma of the process gas is generated and maintained.
  • the plasma is spread in a direction perpendicular to the axis of the plasma generation chamber 32a by passing a DC current through the DC magnetic field generating coil 38.
  • the plasma generated in the plasma generation chamber 32a is drawn into the reaction chamber 32b by the application of the AC voltage to the substrate electrode 36, and the sample 50 is etched by the plasma captured by the bow I. .
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-320894
  • Patent Document 2 JP-A-10-270193
  • Patent Document 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-30893
  • FIG. 6 is a diagram showing a positional relationship between the plasma generator (coil 33) and the sample 50 in this conventional example. Since the coil 33 is wound spirally uniformly, the distance (Dl, D2) between the plasma generation region and the sample 50 indicated by the broken line is different in the circumferential direction of the sample 50 (D1 ⁇ D2). As a result, the etching rate was large in the area of the sample 50 where the distance (D1) was short, and the etching rate was low in the area of the sample 50 where the distance (D2) was long. Therefore, the etching rate of the sample 50 becomes uneven in the circumferential direction. As a result, uniform etching cannot be performed in the circumferential direction.
  • the coil 33 must be wound at a pitch of a predetermined distance or more so as not to generate a discharge between the adjacent coils 33. Therefore, when the coil 33 is wound in a uniform spiral shape, as described above, The difference in the circumferential distance between the plasma generation region and the sample 50 is inevitable.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and uses a plasma generator capable of generating plasma for making the etching speed uniform in the circumferential direction of a sample, and using the plasma generator. It is an object of the present invention to provide a plasma etching apparatus capable of performing a uniform etching process in the circumferential direction of a sample.
  • a plasma generator includes a cylindrical body, and a coil wound around a peripheral surface of the cylindrical body.
  • a process gas is introduced into the cylindrical body, and an alternating current is applied to the coil.
  • the plasma generator having one winding of the coil, and the winding direction and a surface perpendicular to the axis of the cylinder.
  • the coil is not wound around the outer periphery of the cylinder (plasma generation chamber) in a uniform spiral, that is, perpendicular to the winding direction and the axis of the cylinder (plasma generation chamber).
  • the first winding area has an angle within a predetermined range
  • the second winding area has an angle larger than the first winding area.
  • the coil is wound around the outer periphery of the cylindrical body (plasma generation chamber).
  • FIG. 7 is a diagram showing a positional relationship between a plasma generator (coil) and a sample in the example of the present invention.
  • the predetermined range has an absolute value.
  • the predetermined range has an absolute value of 1.5 degrees or less, and the winding direction in the first winding region is made as horizontal as possible. Therefore, there is almost no difference in the etching speed in the circumferential direction of the sample.
  • a plasma generator according to a third aspect of the present invention is the plasma generator according to the first aspect, wherein a ratio of the first winding region to the entire circumference of the cylindrical body is 75% or more.
  • the proportion of the first winding region is set to 75% or more, and the first winding region in which the winding direction is horizontal or substantially horizontal is made as large as possible. Therefore, the area where the difference in the etching rate does not occur is widened.
  • the pitch of the wound coils is equal to or longer than a distance at which no discharge occurs between adjacent coils.
  • a plasma etching apparatus is a plasma etching apparatus for performing etching of a sample with plasma, comprising the plasma generator according to any one of the first to fourth aspects of the invention.
  • a plasma of a process gas generated by the plasma generator is used.
  • the etching rate in the circumferential direction of the sample is the same, and a uniform etching shape is obtained.
  • the angle between the winding direction and the plane perpendicular to the axis of the cylinder (plasma generation chamber) is not uniform, and the coil is formed so as to be horizontal or substantially horizontal. Since it is wound around the outer periphery of the (plasma generation chamber), the distance between the plasma generation region and the sample can be made equal or substantially equal in the circumferential direction of the sample. Therefore, this plasma generation When the apparatus is applied to a plasma etching apparatus, the etching rate in the circumferential direction of the sample can be made the same, and a uniform etching shape in the circumferential direction can be obtained.
  • the winding direction of the coil in the first winding region is set to a horizontal or substantially horizontal direction. Accordingly, the effects of the present invention as described above can be exhibited.
  • the ratio of the first winding area is set to 75% or more, so that a large area where the coil is horizontal or substantially horizontal can be obtained. The effects of the present invention can be exhibited.
  • plasma generated so that the distance between the plasma generation region and the sample is equal in the circumferential direction of the sample is used, so that etching in the circumferential direction of the sample is performed.
  • the speed can be made uniform, and a uniform etched shape can be obtained.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a plasma etching apparatus using a plasma generator according to the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing a measurement position of an etching rate in a sample.
  • FIG. 3 is a chart and a graph showing measurement results of an etching rate when a sample is etched using a conventional plasma etching apparatus.
  • FIG. 4 is a chart and a graph showing measurement results of an etching rate when a sample is etched using the plasma etching apparatus of the present invention.
  • FIG. 5 is a configuration diagram of a plasma etching apparatus using a conventional plasma generator.
  • FIG. 6 is a diagram showing a positional relationship between a plasma generator (coil) and a sample when a conventional plasma generator is used.
  • FIG. 7 is a diagram showing a positional relationship between a plasma generator (coil) and a sample when the plasma generator of the present invention is used. Explanation of reference numerals
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a plasma etching apparatus using a plasma generator according to the present invention.
  • reference numeral 1 denotes a reactor, an upper plasma generation chamber 2a for generating plasma by energizing the coil 3, and a lower reaction for drawing the generated plasma and performing plasma processing on a sample 20.
  • Room 2b room 2b.
  • a coil 3 is wound around the outer surface of the cylindrical plasma generation chamber 2a non-uniformly for a plurality of turns (for example, three turns). The winding form of the coil 3 will be described later in detail.
  • a high frequency AC power supply 10 is connected to the coil 3 via a matching unit 9.
  • a DC magnetic field generating coil 8 for spreading the plasma in a direction perpendicular to the axis of the plasma generation chamber 2a is provided.
  • the plasma generation chamber 2 a is connected to a process gas source (not shown) and communicates with a gas introduction pipe 4 for introducing a process gas into the reactor 1.
  • the reaction chamber 2b is provided with an exhaust port 5 to which an exhaust device (not shown) is connected.
  • an exhaust device not shown
  • a platen 7 having a substrate electrode 6 on which a sample 20 to be etched is placed is provided at the bottom of the reaction chamber 2b. High-frequency alternating current is applied to the substrate electrode 6 via the matching unit 11. Power supply 12 is connected.
  • the inside of the reactor 1 is evacuated through the exhaust port 5 while introducing the process gas from the gas introduction pipe 4 into the plasma generation chamber 2a.
  • a high-frequency AC voltage to the coil 3 while maintaining the inside of the plasma generation chamber 2a at a predetermined pressure, plasma of the process gas is generated and maintained.
  • the plasma is spread in a direction perpendicular to the axis of the plasma generation chamber 2a by passing a DC current through the DC magnetic field generating coil 8.
  • the plasma generated in the plasma generation chamber 2a is drawn into the reaction chamber 2b by the application of the AC voltage to the substrate electrode 6, and the sample 20 is etched by the plasma injected into the reaction chamber 2b.
  • the basic configuration of the plasma generator of the present invention shown in FIG. 1 and the above-described conventional plasma generator shown in FIG. 5 are the same, and the principle of plasma generation is also the same.
  • the shape of the coil wound around the plasma generation chamber is greatly different. If the coils are wound too tightly, discharge occurs between the adjacent coils. Therefore, it is necessary to wind the coils so that the adjacent coils are separated by a predetermined distance or more.
  • the coil 33 is uniformly spirally wound around the peripheral surface of the plasma generation chamber 32a. Therefore, the angle between the plane perpendicular to the axis of the plasma generation chamber 32a and the winding direction of the coil 33 becomes equal everywhere.
  • the coil 3 is not wound in a uniform spiral shape, and in one turn, the coil 3 is in a horizontal direction or a substantially horizontal direction.
  • the coil 3 in the first winding area 3a, the coil 3 is wound so that the angle between the plane perpendicular to the axis of the plasma generation chamber 2a and the winding direction of the coil 3 is within a predetermined range.
  • the second winding region 3b the coil 3 is wound with a larger inclination.
  • the ratio of the first winding region 3a to the entire circumference of the plasma generation chamber 2a is larger than the ratio of the second winding region 3b.
  • FIGS. 3A and 3B show measurement results in the conventional example
  • FIGS. 4A and 4B show measurement results in the present invention example.
  • FIGS. 3 (a) and 4 (a) show the measured values of the etching rate in tabular form, and the values in the upper column indicate the distance from the central force of the sample (the direction of the arrow in FIG.
  • FIGS. 3 (b) and 4 (b) show the measured values of the etching rate in a graph format, and the horizontal axis represents the distance between the center force of the sample (the direction of the arrow in FIG. mm), and the vertical axis represents the etching rate (A / min).
  • the winding form of the coil 3 shown in FIG. 1 of the present invention will be additionally described.
  • the coil 3 is wound horizontally in the first winding area 3a, that is, the plane perpendicular to the axis of the plasma generation chamber 2a and the winding direction of the coil 3 Is preferably 0 degree.
  • the inclination of the coil 3 is a value close to 100%.
  • volume 1 The effect unique to the present invention can be obtained when the ratio of the gyration region 3a to the whole is 75% or more.
  • the winding form (horizontality) of the coil 3 in the first winding area 3a is determined by the angle between the plane perpendicular to the axis of the plasma generation chamber 2a and the winding direction of the coil 3.
  • the winding form (horizontality) of the coil 3 in the first winding region 3a may be defined by the amount by which the coil 3 moves in the height direction in one turn. In this case, if the amount of movement in the height direction in the first winding area 3a in one turn is 10 mm or less, the above-described effects unique to the present invention can be obtained.
  • the first turn area 3 a and the second turn area 3 b are provided one by one.
  • the first winding area 3a and Z that are horizontal or substantially horizontal or the second winding area 3b with a large inclination may be provided at a plurality of locations.
  • the angle between the surface perpendicular to the axis of the plasma generation chamber 2a and the winding direction of the coil 3 is uniform and one kind.
  • the angles may be made to differ by a plurality of types.
  • the angle in the second winding area 3b is larger than the maximum angle in the first winding area 3a.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

　試料の周方向におけるエッチング速度を均一にするためのプラズマを発生できるプラズマ発生器、及び、試料の周方向において均一なエッチング処理を行えるプラズマエッチング装置を提供する。プラズマ発生室内へプロセスガスを導入しながら所定の圧力に保ちつつ、コイルに高周波の交流電圧を印加することによって、プロセスガスのプラズマを発生させる。基板電極への交流電圧の印加によって、プラズマ発生室内で発生させたプラズマを反応室内に引き込んで試料をエッチングする。コイルは均一な螺旋状に巻回されておらず、水平または略水平に巻回されている第１巻回領域と、急傾斜をなして巻回されている第２巻回領域とが、コイルの１ターンに存在する。                                                                                                 

Description

明 細 書
プラズマ発生器及びプラズマエッチング装置
技術分野
[0001] 本発明は、コイルが卷回された筒体内にプラズマを発生させるプラズマ発生器、及 び、プラズマを利用して試料に対してドライエッチングを施すプラズマエッチング装置 に関する。
背景技術
[0002] 半導体基板上に形成されたシリコン膜，誘電体膜などをエッチングする手法として、 従来から、プラズマを用いたドライエッチング処理が広く利用されている（例えば、特 許文献 1乃至 3参照)。プラズマを用いたドライエッチング処理では、減圧雰囲気中で 低圧プロセスガスのプラズマを発生させ、発生したプラズマによって試料をエッチング 加工する。例えば、プラズマ発生とプラズマ引き込みとを独立的に制御する誘導結合 型プラズマ装置では、コイルに交流電圧を印加してプラズマを発生させ、試料を載置 した基板電極に交流電圧を印加して、この発生させたプラズマを引き込み、引き込ん だプラズマによってエッチングを行う。
[0003] このようなプラズマエッチング装置におけるプラズマ発生方法としては、プラズマを 1 回巻の損失性導体として考え、誘電体製の放電チャンバの回りを多数回巻した非共 振高周波コイルに結合しており、高周波電力はトランス動作によりプラズマと誘導的 に結合している手法が公知である。この誘導結合性プラズマ発生方式では、比較的 低コストの構成で、高密度なプラズマを発生することができる。
[0004] 図 5は、このような従来のプラズマエッチング装置の構成図である。図 5において、 3 1は反応器であり、プラズマを発生させる上方側のプラズマ発生室 32aと、発生された プラズマを弓 Iき込んで試料 50にプラズマ処理を行う下方側の反応室 32bとを有する
[0005] 円筒状をなすプラズマ発生室 32aの外面には同心状にコイル 33が均一な螺旋状 に複数ターンだけ卷回されており、コイル 33には、マッチングユニット 39を介して高 周波の交流電源 40が接続されている。また、プラズマ発生室 32aの周囲には、直流 磁界発生用コイル 38が設けられている。また、プラズマ発生室 32aには、反応器 31 内へプロセスガスを導入するガス導入管 34が連通されている。
[0006] 反応室 32bの底部には、エッチング対象の試料 50を載置する基板電極 36を有す るプラテン 37が配設されている。基板電極 36には、マッチングユニット 41を介して高 周波の交流電源 42が接続されている。また、反応室 32bには、排気口 35が開口され ている。
[0007] 以上のような構成のプラズマエッチング装置にあっては、プラズマ発生室 32a内へ ガス導入管 34からプロセスガスを導入しながら排気口 35を介して反応器 31内を真 空排気してプラズマ発生室 32a内を所定の圧力に保ちつつ、コイル 33に高周波の 交流電圧を印加することによって、プロセスガスのプラズマが発生されて維持される。 直流磁界発生用コイル 38に直流電流を流すことによって、プラズマをプラズマ発生 室 32aの軸に垂直な方向に広げる。そして、基板電極 36への交流電圧の印加によつ て、プラズマ発生室 32a内で発生されたプラズマが反応室 32b内に引き込まれ、その 弓 Iき込まれたプラズマにより試料 50はエッチングされる。
特許文献 1：特開平 7 - 320894号公報
特許文献 2 :特開平 10— 270193号公報
特許文献 3：特開平 2000 - 30893号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0008] 上述したような構成の従来のプラズマエッチング装置にあっては、円筒状をなすプ ラズマ発生室 32aの周面にコイル 33を均一な螺旋状に卷回させているために、試料 50の周方向でエッチング速度が異なり、均一なエッチング処理を行えないという問題 がある。
[0009] 図 6は、この従来例におけるプラズマ発生器 (コイル 33)と試料 50との位置関係を 示す図である。コイル 33が均一に螺旋状に卷回されているので、破線で示すプラズ マ発生領域と試料 50との距離 (Dl, D2)力 試料 50の周方向において異なることに なる（D1 < D2)。この結果、この距離（D1)が短い試料 50の領域ではエッチング速 度が大きぐこの距離 (D2)が長い試料 50の領域ではエッチング速度が小さくなるた め、試料 50のエッチング速度が周方向において不均一となる。この結果、周方向で 均一なエッチング処理を行えな 、。
[0010] 隣り合うコイル 33間で放電が生じないように、所定距離以上のピッチをあけてコイル 33を卷回しなければならないため、均一な螺旋状に卷回させる場合には、上述した ようなプラズマ発生領域，試料 50間の周方向における距離の違いは避けられな 、。
[0011] 本発明は斯力る事情に鑑みてなされたものであり、試料の周方向におけるエツチン グ速度を均一にするためのプラズマを発生できるプラズマ発生器、及び、このプラズ マ発生器を用いて試料の周方向にぉ 、て均一なエッチング処理を行えるプラズマェ ツチング装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0012] 第 1発明に係るプラズマ発生器は、筒体と、該筒体の周面に卷回されたコイルとを 有し、前記筒体内にプロセスガスを導入すると共に、前記コイルに交流電流を流して 、前記筒体内に前記プロセスガスのプラズマを発生するプラズマ発生器にぉ ヽて、 前記コイルの 1卷回にあって、その卷回方向と前記筒体の軸に垂直な面とのなす角 度が少なくとも 2種以上存在し、前記角度が所定範囲内である第 1卷回領域と、該第 1卷回領域での最大角度よりも前記角度が大きい第 2卷回領域とを有することを特徴 とする。
[0013] 第 1発明にあっては、筒体 (プラズマ発生室）の外周にコイルを均一な螺旋状に卷 回するのではなぐつまり卷回方向と筒体 (プラズマ発生室）の軸に垂直な面とのなす 角度を周方向全域にわたって均一とするのではなぐその角度が所定範囲内である 第 1卷回領域と、その角度が第 1卷回領域より大きい第 2卷回領域とを有するように、 コイルを筒体 (プラズマ発生室）の外周に卷回させる。この場合、第 1卷回領域にあつ ては、その角度ができる限り小さいことが好ましぐコイルを水平に卷回することが最も 好ましい。
[0014] 図 7は、本発明例におけるプラズマ発生器 (コイル）と試料との位置関係を示す図で ある。コイルが水平に卷回されている場合には、破線で示すプラズマ発生領域と試料 との距離 (Dl, D2)が試料の周方向において等しくなる（D1 = D2)。この結果、試料 の周方向におけるエッチング速度が同じになるため、試料のエッチング処理が周方 向において均一となる。
[0015] 第 2発明に係るプラズマ発生器は、第 1発明において、前記所定範囲は、絶対値が
1. 5度以下の範囲であることを特徴とする。
[0016] 第 2発明にあっては、所定範囲を絶対値が 1. 5度以下として、第 1卷回領域におけ る卷回方向を出来るだけ水平な方向にする。よって、試料の周方向におけるエツチン グ速度の差異がほとんど生じない。
[0017] 第 3発明に係るプラズマ発生器は、第 1発明において、前記筒体の全周に対して前 記第 1卷回領域が占める割合は、 75%以上であることを特徴とする。
[0018] 第 3発明にあっては、第 1卷回領域が占める割合を 75%以上にして、卷回方向が 水平または略水平である第 1卷回領域を出来るだけ多くとる。よって、エッチング速度 の差異が生じない領域が広くなる。
[0019] 第 4発明に係るプラズマ発生器は、第 1乃至第 3発明のいずれかにおいて、卷回さ れる前記コイルのピッチは、隣り合うコイル間で放電が生じな 、距離以上であることを 特徴とする。
[0020] 第 4発明にあっては、コイルの卷回傾斜が急である第 2卷回領域を設けることにより 、隣り合うコイル間で放電が生じな 、だけの十分なピッチ距離を得る。
[0021] 第 5発明に係るプラズマエッチング装置は、試料に対して、プラズマによるエツチン グを行うプラズマエッチング装置において、第 1乃至第 4発明のいずれかに記載のプ ラズマ発生器を備えており、該プラズマ発生器で発生されたプロセスガスのプラズマ を使用するようにしたことを特徴とする。
[0022] 第 5発明にあっては、プラズマ発生領域と試料との距離が試料の周方向において 等しくなるため、試料の周方向におけるエッチング速度が同じになって均一なエッチ ング形状が得られる。
発明の効果
[0023] 本発明のプラズマ発生器では、卷回方向と筒体 (プラズマ発生室）の軸に垂直な面 とのなす角度を均一とせずに、水平または略水平になるようにコイルを筒体 (プラズマ 発生室）の外周に卷回するようにしたので、プラズマ発生領域と試料との距離を試料 の周方向において等しくまたは略等しくすることができる。従って、このプラズマ発生 器をプラズマエッチング装置に適用した場合、試料の周方向におけるエッチング速 度を同じにできて、周方向に均一なエッチング形状を得ることができる。
[0024] 本発明のプラズマ発生器では、所定範囲を絶対値が 1. 5度以下とするようにしたの で、第 1卷回領域におけるコイルの卷回方向を水平または略水平な方向にすること ができ、上述したような本発明の効果を発揮できる。
[0025] 本発明のプラズマ発生器では、第 1卷回領域が占める割合を 75%以上とするよう にしたので、コイルが水平または略水平となる領域を多く得ることができ、上述したよう な本発明の効果を発揮できる。
[0026] 本発明のプラズマ発生器では、コイルの卷回傾斜が急である第 2卷回領域を設け るようにしたので、コイルの十分なピッチ距離を得ることができて、隣り合うコイル間で の放電を防止できる。
[0027] 本発明のプラズマエッチング装置では、プラズマ発生領域と試料との距離が試料の 周方向にお 、て等しくなるように発生させたプラズマを使用するようにしたので、試料 の周方向におけるエッチング速度を均一にできて、均一なエッチング形状を得ること ができる。
図面の簡単な説明
[0028] [図 1]本発明に係るプラズマ発生器を使用したプラズマエッチング装置の構成図であ る。
[図 2]試料におけるエッチング速度の測定位置を示す図である。
[図 3]従来のプラズマエッチング装置を用いて試料にエッチングを施した際のエッチ ング速度の測定結果を示す図表及びグラフである。
[図 4]本発明のプラズマエッチング装置を用いて試料にエッチングを施した際のエツ チング速度の測定結果を示す図表及びグラフである。
[図 5]従来のプラズマ発生器を使用したプラズマエッチング装置の構成図である。
[図 6]従来のプラズマ発生器を使用した場合のプラズマ発生器 (コイル)と試料との位 置関係を示す図である。
[図 7]本発明のプラズマ発生器を使用した場合のプラズマ発生器 (コイル)と試料との 位置関係を示す図である。 符号の説明
[0029] 1 反応器
2a プラズマ発生室
2b 反応室
3 コイル
3a 第 1卷回領域
3b 第 2卷回領域
4 ガス導入管
8 直流磁界発生用コイル
9 マッチングユニット
10 交流電源
20 試料
発明を実施するための最良の形態
[0030] 以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。図 1は 、本発明に係るプラズマ発生器を使用したプラズマエッチング装置の構成図である。 図 1において、 1は反応器であり、コイル 3への通電によってプラズマを発生させる上 方側のプラズマ発生室 2aと、発生されたプラズマを引き込んで試料 20にプラズマ処 理を行う下方側の反応室 2bとを有する。
[0031] 円筒状をなすプラズマ発生室 2aの外面にはコイル 3が複数ターン (例えば、 3ター ン）不均一に卷回されている。このコイル 3の卷回形態については、後に詳述する。コ ィル 3には、マッチングユニット 9を介して高周波の交流電源 10が接続されている。ま た、プラズマ発生室 2aの周囲には、プラズマをプラズマ発生室 2aの軸に垂直な方向 に広げるための直流磁界発生用コイル 8が設けられている。また、プラズマ発生室 2a には、図示しないプロセスガス源に接続され、反応器 1内へプロセスガスを導入する ガス導入管 4が連通されて 、る。
[0032] 反応室 2bには、図示しない排気装置を接続した排気口 5が開口されている。反応 室 2bの底部には、エッチング対象の試料 20を載置する基板電極 6を有するプラテン 7が配設されている。基板電極 6には、マッチングユニット 11を介して高周波の交流 電源 12が接続されている。
[0033] 以上のような構成のプラズマエッチング装置にあっては、プラズマ発生室 2a内へガ ス導入管 4からプロセスガスを導入しながら排気口 5を介して反応器 1内を真空排気 してプラズマ発生室 2a内を所定の圧力に保ちつつ、コイル 3に高周波の交流電圧を 印加することによって、プロセスガスのプラズマが発生されて維持される。この際、直 流磁界発生用コイル 8に直流電流を流すことにより、プラズマをプラズマ発生室 2aの 軸に垂直な方向に広げる。そして、基板電極 6への交流電圧の印加によって、プラズ マ発生室 2a内で発生されたプラズマが反応室 2b内に引き込まれ、その弓 Iき込まれた プラズマにより試料 20はエッチングされる。
[0034] 図 1に示す本発明のプラズマ発生器と図 5に示す前述した従来のプラズマ発生器と にあっては、その基本構成は同様であり、そのプラズマ発生の原理も同じである。し 力しながら、プラズマ発生室に卷回されるコイルの卷回形態が大きく異なっている。な お、密にコイルを卷回し過ぎた場合には、隣り合うコイル間で放電が生じるため、隣り 合うコイルが所定距離以上離れるようにコイルを卷回する必要がある。
[0035] 図 5に示す従来例では、コイル 33をプラズマ発生室 32aの周面に均一に螺旋状に 卷回している。よって、プラズマ発生室 32aの軸に垂直な面とコイル 33の卷回方向と のなす角度の大きさはどこでも等しくなる。
[0036] これに対して、図 1に示す本発明例では、コイル 3が均一な螺旋状に卷回されてお らず、 1ターンにあって、水平方向または略水平な方向にコイル 3が卷回されている 第 1卷回領域 3aと、第 1卷回領域 3aより傾斜を大きくしてコイル 3が卷回されている第 2卷回領域 3bとが存在する。言い換えると、第 1卷回領域 3aでは、プラズマ発生室 2 aの軸に垂直な面とコイル 3の卷回方向とのなす角度が所定範囲内になるようにコィ ル 3が卷回されており、第 2卷回領域 3bでは、これより大きな傾斜でコイル 3が卷回さ れている。プラズマ発生室 2aの全周に対して第 1卷回領域 3aが占める割合は、第 2 卷回領域 3bが占める割合より多くなつている。
[0037] 次に、図 5に示す従来例と図 1に示す本発明例とを夫々用いて試料をエッチングし た際のエッチング速度の測定結果について説明する。直径が 200mmである同一の 試料を使用し、図 2に矢印で示すような 4方向の直径上でのエッチング速度を測定し た。従来例における測定結果を図 3 (a) , (b)に示し、本発明例における測定結果を 図 4 (a) , (b)に示す。図 3 (a) ,図 4 (a)は、エッチング速度の測定値を表形式で示し たものであり、上欄の数値は試料の中心力ゝらの距離（図 2で矢印の方向が正： mm)を 表し、左欄の括弧数字は測定方向（図 2の 4つの矢印方向）を表している。また、図 3 ( b) ,図 4 (b)は、エッチング速度の測定値をグラフ形式で示したものであり、横軸は試 料の中心力もの距離（図 2で矢印の方向が正: mm)を表し、縦軸はエッチング速度（ A/min)を表している。
[0038] 図 3 (a) , (b)の測定結果力 理解されるように、従来例では、試料の周方向におけ るエッチング速度の差異が顕著である。これは、放電防止のために所定距離以上の ピッチ間隔をあけながら、コイル 33を一様に螺旋状に卷回させているため、図 6に示 す如ぐプラズマ発生領域と試料との距離が試料の周方向で異なっていることに起因 している。従来例では、このように試料の周方向においてエッチング速度にばらつき が生じるため、エッチング形状も周方向で不均一になってしまう。
[0039] 一方、図 4 (a) , (b)の測定結果力も理解されるように、本発明例では、試料の周方 向におけるエッチング速度の差異がほとんど見られない。これは、放電防止のために 所定距離以上のピッチ間隔をあけながら、水平または略水平な領域 (第 1卷回領域 3 a)が広範囲にわたるようにコイル 3を卷回させているため、図 7に示す如ぐプラズマ 発生領域と試料との距離が試料の周方向で等しくなることに起因している。本発明例 では、このように試料の周方向においてエッチング速度が均一となるので、周方向で 均一なエッチング形状を得ることができる。
[0040] ここで、本発明の図 1に示すコイル 3の卷回形態について追加説明する。本発明に おいては、理想的には、第 1卷回領域 3aにおいてコイル 3が水平に卷回されている、 即ち、プラズマ発生室 2aの軸に垂直な面とコイル 3の卷回方向とのなす角度は 0度 であることが好ましい。そして、放電の影響を避けるための距離を狭い範囲でかせぐ ためには、第 2卷回領域 3bでコイル 3の傾斜を出来る限り急にしておくことが好ましい 。このような場合には、第 1卷回領域 3aが全体に占める割合は、 100%に近い数値と なる。なお、上記角度は 0度が理想的ではあるが、その角度の所定範囲を絶対値が 1 . 5度以下とする場合には、 0度の場合と同様の効果を得ることができる。また、第 1卷 回領域 3aが全体に占める割合を 75%以上とする場合に、本発明特有の効果を奏す ることがでさる。
[0041] なお、上述した例では、第 1卷回領域 3aにおけるコイル 3の卷回形態 (水平度)を、 プラズマ発生室 2aの軸に垂直な面とコイル 3の卷回方向とのなす角度によって規定 したが、 1ターンにおいてコイル 3が高さ方向に移動する量によって、第 1卷回領域 3a でのコイル 3の卷回形態 (水平度）を規定するようにしても良い。この場合、 1ターンに おける第 1卷回領域 3aでの高さ方向の移動量が 10mm以下であれば、上述したよう な本発明特有の効果を得ることが可能である。
[0042] また、上述した例では、コイル 3の 1卷回にあって、第 1卷回領域 3a及び第 2卷回領 域 3bを 1箇所ずつ設ける場合について説明した力 コイル 3の 1卷回にあって、水平 または略水平である第 1卷回領域 3a及び Zまたは傾斜が大きい第 2卷回領域 3bを 複数箇所設けるようにしても良い。また、第 1卷回領域 3a及び第 2卷回領域 3b内夫 々で、プラズマ発生室 2aの軸に垂直な面とコイル 3の卷回方向とのなす角度を均一 で 1種としたが、第 1卷回領域 3a及び Zまたは第 2卷回領域 3b内で、その角度を複 数種異ならせるようにしても良い。但し、この場合に、第 2卷回領域 3b内での角度は、 第 1卷回領域 3a内での最大角度よりも大きい。

Claims

請求の範囲
[1] 筒体と、該筒体の周面に卷回されたコイルとを有し、前記筒体内にプロセスガスを 導入すると共に、前記コイルに交流電流を流して、前記筒体内に前記プロセスガスの プラズマを発生するプラズマ発生器において、前記コイルの 1卷回にあって、その卷 回方向と前記筒体の軸に垂直な面とのなす角度が少なくとも 2種以上存在し、前記 角度が所定範囲内である第 1卷回領域と、該第 1卷回領域での最大角度よりも前記 角度が大きい第 2卷回領域とを有することを特徴とするプラズマ発生器。
[2] 前記所定範囲は、絶対値が 1. 5度以下の範囲であることを特徴とする請求項 1記 載のプラズマ発生器。
[3] 前記筒体の全周に対して前記第 1卷回領域が占める割合は、 75%以上であること を特徴とする請求項 1記載のプラズマ発生器。
[4] 卷回される前記コイルのピッチは、隣り合うコイル間で放電が生じない距離以上で あることを特徴とする請求項 1乃至 3のいずれかに記載のプラズマ発生器。
[5] 試料に対して、プラズマによるエッチングを行うプラズマエッチング装置において、 請求項 1乃至 4のいずれかに記載のプラズマ発生器を備えており、該プラズマ発生 器で発生されたプロセスガスのプラズマを使用するようにしたことを特徴とするプラズ マエッチング装置。
PCT/JP2004/017725 2003-12-02 2004-11-29 プラズマ発生器及びプラズマエッチング装置 WO2005055304A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020067012450A KR101176583B1 (ko) 2003-12-02 2004-11-29 플라즈마 발생기 및 플라즈마 에칭 장치
US10/596,161 US20070086143A1 (en) 2003-12-02 2004-11-29 Plasma generator and plasma etching apparatus
EP04819806A EP1699076A4 (en) 2003-12-02 2004-11-29 PLASMA GENERATOR AND PLASMA SETUP DEVICE

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003-403616 2003-12-02
JP2003403616A JP2005166950A (ja) 2003-12-02 2003-12-02 プラズマ発生器及びプラズマエッチング装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2005055304A1 true WO2005055304A1 (ja) 2005-06-16

Family

ID=34650075

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2004/017725 WO2005055304A1 (ja) 2003-12-02 2004-11-29 プラズマ発生器及びプラズマエッチング装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20070086143A1 (ja)
EP (1) EP1699076A4 (ja)
JP (1) JP2005166950A (ja)
KR (1) KR101176583B1 (ja)
WO (1) WO2005055304A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100405878C (zh) * 2005-12-07 2008-07-23 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 等离子体刻蚀装置

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2976440B1 (fr) * 2011-06-09 2014-01-17 Ecole Polytech Procede et agencement pour engendrer un jet de fluide, procede et systeme de transformation du jet en un plasma et applications de ce systeme
KR102654925B1 (ko) 2016-06-21 2024-04-05 삼성디스플레이 주식회사 디스플레이 장치 및 이의 제조 방법
US11456159B2 (en) * 2019-10-25 2022-09-27 Xia Tai Xin Semiconductor (Qing Dao) Ltd. Plasma processing system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10149788A (ja) * 1996-11-19 1998-06-02 Hitachi Ltd 半導体デバイスの製造方法及び処理方法並びにヘリコン波プラズマ型イオン源及び集束イオンビーム装置
JP2003224110A (ja) * 2002-01-29 2003-08-08 Fujitsu Ltd 誘導結合型プラズマ装置
JP2003234293A (ja) * 2002-02-06 2003-08-22 Canon Inc ヘリコン波プラズマ装置及びヘリコン波プラズマ処理方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3458912B2 (ja) * 1994-11-15 2003-10-20 アネルバ株式会社 プラズマ処理装置
JP3889918B2 (ja) * 2000-08-25 2007-03-07 富士通株式会社 プラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置及びプラズマ処理装置
US20020170677A1 (en) * 2001-04-07 2002-11-21 Tucker Steven D. RF power process apparatus and methods
US7513971B2 (en) * 2002-03-18 2009-04-07 Applied Materials, Inc. Flat style coil for improved precision etch uniformity

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10149788A (ja) * 1996-11-19 1998-06-02 Hitachi Ltd 半導体デバイスの製造方法及び処理方法並びにヘリコン波プラズマ型イオン源及び集束イオンビーム装置
JP2003224110A (ja) * 2002-01-29 2003-08-08 Fujitsu Ltd 誘導結合型プラズマ装置
JP2003234293A (ja) * 2002-02-06 2003-08-22 Canon Inc ヘリコン波プラズマ装置及びヘリコン波プラズマ処理方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP1699076A4 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100405878C (zh) * 2005-12-07 2008-07-23 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 等离子体刻蚀装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20060127008A (ko) 2006-12-11
US20070086143A1 (en) 2007-04-19
KR101176583B1 (ko) 2012-08-23
EP1699076A4 (en) 2010-01-13
EP1699076A1 (en) 2006-09-06
JP2005166950A (ja) 2005-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI524820B (zh) Plasma processing device
US8608903B2 (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
JP2770753B2 (ja) プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
JP3224529B2 (ja) プラズマ処理システム
KR100810482B1 (ko) 가변 ｒｆ 커플링을 가지는 코일, 이를 구비한 플라즈마 처리기 및 이를 이용한 ｒｆ 플라즈마 제어방법
JP5554047B2 (ja) プラズマ処理装置
US20110253674A1 (en) Method and Chamber for Inductively Coupled Plasma Processing for Cylinderical Material With Three-Dimensional Surface
JPH11509031A (ja) 誘導結合プラズマ源用低インダクタンス大面積コイル
US10115566B2 (en) Method and apparatus for controlling a magnetic field in a plasma chamber
JP2011119657A (ja) プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP2002540582A5 (ja)
JPH04354867A (ja) プラズマ処理装置
JPH10125497A (ja) ほぼ均一なプラズマ束を誘導するための誘導結合源
JPH11135438A (ja) 半導体プラズマ処理装置
JP6530859B2 (ja) プラズマ処理装置
TW589926B (en) Plasma processing apparatus
CN109786201A (zh) 等离子体处理装置
WO2011102083A1 (ja) プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP3254069B2 (ja) プラズマ装置
JP2004520704A (ja) 真空プラズマ処理装置および方法
WO2005055304A1 (ja) プラズマ発生器及びプラズマエッチング装置
WO2008031320A1 (fr) Bobine de couplage inductif et appareil au plasma à couplage inductif correspondant
KR101529499B1 (ko) 가열 장치 및 이를 구비하는 플라즈마 처리 장치
JP2679756B2 (ja) プラズマ処理装置
KR100899768B1 (ko) 플라즈마 기판 처리 장치

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2007086143

Country of ref document: US

Ref document number: 10596161

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Country of ref document: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1020067012440

Country of ref document: KR

Ref document number: 1020067012450

Country of ref document: KR

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2004819806

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2004819806

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1020067012450

Country of ref document: KR

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: 1020067012440

Country of ref document: KR

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 10596161

Country of ref document: US