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JPH0436484A - plasma etching equipment - Google Patents

plasma etching equipment

Info

Publication number
JPH0436484A
JPH0436484A JP14498690A JP14498690A JPH0436484A JP H0436484 A JPH0436484 A JP H0436484A JP 14498690 A JP14498690 A JP 14498690A JP 14498690 A JP14498690 A JP 14498690A JP H0436484 A JPH0436484 A JP H0436484A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wafer
magnetic field
plasma
plasma etching
electrons
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP14498690A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tsutomu Saito
勉 齋藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu 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 Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP14498690A priority Critical patent/JPH0436484A/en
Publication of JPH0436484A publication Critical patent/JPH0436484A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To generate stable high density plasma under low pressure, to easily control ion energy and to satisfactorily etch a wafer by generating a magnetic field perpendicular to the wafer and undergoing periodic changes in the intensity and converting a reactive gas into plasma. CONSTITUTION:A magnetic field perpendicular to a wafer 16 is applied with ringlike coils 11, 12 and the magnetic flux density of the magnetic field is periodically changed. By this change, an electric field is generated to a direction perpendicular to the magnetic field and electrons start circular motion. Electrons moving circularly and parallel to the wafer are liable to collide with molecules of a reactive gas and high density plasma can be generated even under low pressure. Negative ions are attracted to the wafer 16 by applying bias VB to the wafer 16 and plasma etching is carried out.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 プラズマエツチング装置の新規な構造に関し、低い減圧
度で安定に高密度プラズマを発生させ、しかも、イオン
エネルギーを制御し易くすることを目的とし、 (1)  有磁場プラズマエツチング装置であって、電
極上に載置したウェハーに垂直で、且つ、一定周期で強
度が変化する磁場を発生する電磁石を配置し、その磁束
密度が少なくともウェハーと同一面積は均一であり、且
つ、前記ウェハーに負バイアスが印加されて、前記磁場
にほぼ垂直に円運動する電子によって反応ガスがプラズ
マ化されるように構成されていることを特徴とする。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding a new structure of a plasma etching device, the purpose of this invention is to stably generate high-density plasma at a low degree of decompression and to make it easier to control ion energy. (1) This is a magnetic field plasma etching device in which an electromagnet is placed perpendicular to the wafer placed on an electrode and generates a magnetic field whose intensity changes at a constant period, and the magnetic flux density is uniform over at least the same area as the wafer. The method is characterized in that a negative bias is applied to the wafer and the reaction gas is turned into plasma by electrons that move circularly approximately perpendicular to the magnetic field.

(2)高周波電力を印加して反応性イオンエツチングを
おこなう有磁場平行平板形プラズマエツチング装置にお
いて、 下部電極上に載置したウェハーに垂直で、且つ、一定周
期で強度が変化する磁場を発生する電磁石を配置し、そ
の磁束密度が上部電極と下部電極間において少なくとも
ウェハーと同一面積は均一であるように構成されてなる
ことを特徴とする。
(2) In a magnetic field parallel plate plasma etching device that performs reactive ion etching by applying high-frequency power, a magnetic field is generated that is perpendicular to the wafer placed on the lower electrode and whose intensity changes at regular intervals. It is characterized in that electromagnets are arranged so that the magnetic flux density is uniform between the upper electrode and the lower electrode at least in the same area as the wafer.

(3)有磁場プラズマエツチング装置であって、電極上
に載置したウェハーに平行で、且つ、一定周期で強度が
変化する磁場を発生する電磁石を配置し、その磁束密度
が少なくともウェハー上の所定面積は均一であり、 且つ、前記ウェハーに負バイアスが印加されて、前記磁
場にほぼ垂直に円運動する電子によって反応ガスがプラ
ズマ化されるように構成されていることを特徴とする。
(3) A magnetic field plasma etching apparatus, in which an electromagnet that generates a magnetic field that is parallel to the wafer placed on the electrode and whose intensity changes at a constant period is arranged so that the magnetic flux density is at least at a predetermined area on the wafer. The area is uniform, and the wafer is characterized in that a negative bias is applied to the wafer so that the reactive gas is turned into plasma by electrons that move circularly approximately perpendicular to the magnetic field.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は半導体装置の製造方法などに用いられているプ
ラズマエツチング装置の新規な構造に関する。
The present invention relates to a novel structure of a plasma etching apparatus used in a method of manufacturing a semiconductor device.

ドライプロセスが半導体デバイスの微細化、高集積化の
ために非常に重要な技術になっており、プラズマエツチ
ング装置が汎用化されている。しかし、ウェハーの大口
径化に伴って面内の均一なエツチングが難しくなってき
ており、その対策が望まれている。
Dry processing has become an extremely important technology for miniaturization and high integration of semiconductor devices, and plasma etching equipment has become widely used. However, as the diameter of wafers increases, uniform etching within the surface becomes difficult, and countermeasures are desired.

[従来の技術] 例えば、ドライプロセスにおけるエツチング装置として
、マイクロ波を磁場に結合させて電子サイクロトロン共
鳴(E CR; Electro Cycrotron
Resonance)を起こさせ、励起したプラズマガ
スによってエツチングするマイクロ波プラズマエツチン
グ装置(ECR装置)が知られている。
[Prior Art] For example, as an etching device in a dry process, microwaves are coupled to a magnetic field to generate electron cyclotron resonance (ECR).
A microwave plasma etching apparatus (ECR apparatus) is known in which etching is performed using excited plasma gas by causing resonance.

第5図は従来のマイクロ波プラズマエツチング装置の要
部断面図を示しており、図中の記号1はマイクロ波導波
管、2はマグネトロン、3はマイクロ波透過窓、4は円
筒状のコイル(電磁石)。
FIG. 5 shows a cross-sectional view of the main parts of a conventional microwave plasma etching apparatus. In the figure, symbol 1 is a microwave waveguide, 2 is a magnetron, 3 is a microwave transmission window, and 4 is a cylindrical coil ( electromagnet).

5はエツチングチャンバ、6はウェハー(被エツチング
基板)、7は電極、8は反応ガス導入管。
5 is an etching chamber, 6 is a wafer (substrate to be etched), 7 is an electrode, and 8 is a reaction gas introduction tube.

9は排気口である。9 is an exhaust port.

図のように、マイクロ波プラズマエツチング装置(EC
R装置)は、マグネトロン2で発生させたマイクロ波(
例えば、周波数2.45 GHz)をマイクロ波導波管
1によってマイクロ波透過窓3に導入し、そのマイクロ
波透過窓からエツチングチャンバ5にマイクロ波を透過
させ、そのマイクロ波とコイル4で発生させた磁場との
共鳴によって電子に回転運動を起こさせ、その電子が反
応ガスに衝突して反応ガスをプラズマ化させ、そのプラ
ズマガスによってウェハー6をエツチングする装置であ
る。且つ、コイル4によって発生させた磁場(点線で示
している)はウェハー載置方向に弱くなる磁場勾配が付
けてあり、そのウェハ一方向にプラズマガスが加速され
る。
As shown in the figure, microwave plasma etching equipment (EC
R device) is a microwave (
For example, a microwave with a frequency of 2.45 GHz) is introduced into the microwave transmission window 3 through the microwave waveguide 1, and the microwave is transmitted from the microwave transmission window to the etching chamber 5, and the microwave and the coil 4 generate the microwave. This device causes electrons to rotate due to resonance with a magnetic field, and the electrons collide with a reactive gas to turn the reactive gas into plasma, and the wafer 6 is etched by the plasma gas. Further, the magnetic field (indicated by a dotted line) generated by the coil 4 has a magnetic field gradient that becomes weaker in the direction in which the wafer is placed, and the plasma gas is accelerated in one direction of the wafer.

また、マイクロ波透過窓3はエツチングチャンバ5内を
真空封止しながら、マイクロ波のみを透過させる窓で、
アルミナなどで作成されている窓である。
Further, the microwave transmission window 3 is a window that allows only microwaves to pass through while vacuum sealing the inside of the etching chamber 5.
This window is made of alumina, etc.

かくして、例えば、フレオン(CF、)を導入し、それ
をプラズマ化させてF9イオン、中性活性種(ラジカル
種)を発生させ、それらの励起ガスによってシリコンを
エツチングする処理がおこなわれる。
Thus, for example, freon (CF) is introduced and turned into plasma to generate F9 ions and neutral active species (radical species), and silicon is etched by these excited gases.

[発明が解決しようとする課題] ところで、上記のようなECR装置は減圧度を10− 
”Torr程度またはそれ以下の低圧にしており、これ
はローディング効果(パターン密度によってエツチング
レート、形状に差ができること)を少なくするためであ
るが、このECR装置はマイク口波透過窓3を透過させ
てマイクロ波をエツチングチャンバ5に導入するために
、エツチング処理中にマイクロ波透過窓3が次第に反応
ガスで汚染されて透過率が悪くなり、プラズマ密度が低
下する問題がある。
[Problem to be solved by the invention] By the way, the ECR device as described above has a degree of decompression of 10-
The pressure is set to be as low as Torr or less in order to reduce the loading effect (differences in etching rate and shape depending on pattern density). Since microwaves are introduced into the etching chamber 5 during the etching process, the microwave transmission window 3 is gradually contaminated with reactive gas, resulting in poor transmittance and a decrease in plasma density.

且つ、コイルによって発生させた磁場(点線で示してい
る)はウェハーに平行な磁場であって、プラズマガスが
面内で不均一になり易く、しかも、磁場に垂直な面で電
子の回転が起こるので、電子がウェハー面に衝突してダ
メージを与え易い欠点がある。
In addition, the magnetic field generated by the coil (shown by the dotted line) is parallel to the wafer, which tends to make the plasma gas non-uniform in the plane, and furthermore, the rotation of electrons occurs in the plane perpendicular to the magnetic field. Therefore, there is a drawback that electrons easily collide with the wafer surface and cause damage.

その他の装置として、ローディング効果を少なくするた
めの低圧でエツチングする有磁場リアクティブイオンエ
ツチング(Reactive Ion Etching
;RIE)装置が考えられており、これは通常のRIE
装置(減圧度10−’Torr程度)より低圧にしてプ
ラズマ密度を通常のRIE装置と同等にするのが目的で
あるが、プラズマ密度を高める効果は未だ十分に得られ
ていない。
Other devices include magnetic field reactive ion etching, which performs etching at low pressure to reduce loading effects.
; RIE) device is being considered, and this is a normal RIE device.
The purpose is to make the plasma density equivalent to that of a normal RIE device by lowering the pressure to a lower pressure than the device (degree of vacuum: about 10-'Torr), but the effect of increasing plasma density has not yet been sufficiently achieved.

また、有磁場RIE装置もECR装置と同様に大口径ウ
ェハーは面内で不均一にエツチングされ易く、また、ウ
ェハーにダメージを与える欠点がある。更に、RIE装
置は高周波放電を利用して、且つ、ウェハー側に負イオ
ンを引き込むためのバイアスを印加しているが、低圧に
するとマツチングが採りにくくなって、異常放電が起こ
ったり、イオンエネルギーの制御性が悪くなる問題があ
る。
Further, similar to the ECR apparatus, the magnetic field RIE apparatus also has the disadvantage that large diameter wafers are likely to be etched non-uniformly within the plane, and the wafer may be damaged. Furthermore, RIE equipment uses high-frequency discharge and applies a bias to draw negative ions to the wafer side, but if the voltage is low, matching becomes difficult, causing abnormal discharge and reducing ion energy. There is a problem of poor controllability.

本発明はこれらの問題点を低減させて、低い減圧度で安
定に高密度プラズマを発生させ、しかも、イオンエネル
ギーを制御し易くすることを目的としたプラズマエツチ
ング装置を提案するものである。
The present invention proposes a plasma etching apparatus which aims to reduce these problems, stably generate high-density plasma at a low degree of vacuum, and facilitate control of ion energy.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

その課題は、有磁場プラズマエツチング装置であって、
電極上に載置したウェハーに垂直で、且つ、一定周期で
強度が変化する磁場を発生する電磁石を配置し、その磁
束密度が少なくともウェハーと同一面積は均一であり、 且つ、前記ウェハーに負バイアスが印加されて、前記磁
場にほぼ垂直に円運動する電子によって反応ガスがプラ
ズマ化されるように構成されるプラズマエツチング装置
、 または、高周波電力を印加して反応性イオンエツチング
をおこなう有磁場平行平板形プラズマエツチング装置に
おいて、 下部電極上に載置したウェハーに垂直で、且つ、一定周
期で強度が変化する磁場を発生する電磁石を配置し、そ
の磁束密度が上部電極と下部電極間において少なくとも
ウェハーと同一面積は均一であるように構成されている
プラズマエツチング装置、 または、有磁場プラズマエツチング装置であって、電極
上に載置したウェハーに平行で、且つ、一定周期で強度
が変化する磁場を発生する電磁石を配置し、その磁束密
度が少な(ともウェハー上の所定面積は均一であり、 且つ、前記ウェハーに負バイアスが印加されて、前記磁
場にほぼ垂直に円運動する電子によって反応ガスがプラ
ズマ化されるように構成されているプラズマエツチング
装置によって解決される。
The problem is a magnetic field plasma etching device,
An electromagnet that generates a magnetic field whose intensity changes at regular intervals is arranged perpendicular to the wafer placed on the electrode, and the magnetic flux density is uniform at least over the same area as the wafer, and the wafer is negatively biased. A plasma etching device is configured such that a reactive gas is turned into plasma by electrons that move circularly perpendicularly to the magnetic field, or a magnetic field parallel plate that performs reactive ion etching by applying high frequency power. In a type plasma etching apparatus, an electromagnet that generates a magnetic field that is perpendicular to the wafer placed on the lower electrode and whose intensity changes at a constant period is placed, and the magnetic flux density is at least as high as the wafer between the upper electrode and the lower electrode. A plasma etching system configured so that the same area is uniform, or a magnetic field plasma etching system that generates a magnetic field that is parallel to the wafer placed on the electrode and whose intensity changes at regular intervals. A negative bias is applied to the wafer, and the reactive gas is turned into a plasma by the electrons moving in a circular motion almost perpendicular to the magnetic field. The problem is solved by a plasma etching apparatus configured to etch.

〔作 用〕[For production]

即ち、本発明は、一定周期で強度(磁束密度)が変化す
る磁場を発生するように構成し、この磁場の変化によっ
て反応ガスをプラズマ化する。
That is, the present invention is configured to generate a magnetic field whose intensity (magnetic flux density) changes at regular intervals, and the reaction gas is turned into plasma by the change in the magnetic field.

そうすると、低圧で安定した高密度プラズマが得られ、
しかも、マイクロ波を導入しないために、プラズマ密度
は低下することな(ECR装置より優れたエツチング装
置に構成できる。また、低圧で安定した高密度プラズマ
が得られて、しかも、高周波電源を利用しないために、
イオンエネルギーが制御し易くなり、有磁場RIE装置
よりも優れたエツチング装置に構成できる。
In this way, stable high-density plasma can be obtained at low pressure,
Moreover, since microwaves are not introduced, the plasma density does not decrease (it can be configured as an etching device superior to ECR devices).Also, stable high-density plasma can be obtained at low pressure, and no high-frequency power source is used. for,
The ion energy can be easily controlled, and an etching apparatus superior to a magnetic field RIE apparatus can be constructed.

〔実 施 例] 以下に図面を参照して実施例によって詳細に説明する。〔Example] Examples will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図は本発明にかかるプラズマエツチング装?& (
I)の要部断面図を示しており、図中の記号1)、12
はリング状のコイル、15はエツチングチャンバ、 1
6はウェハー、17は電極、18は反応ガス導入管、1
9は排気口I Vlはバイアスである。このリング状の
コイル1).12によってウェハー16に垂直な磁場(
点線で示している)を印加しており、磁束密度はウェハ
ーと同面積を均一にして、且つ、この磁場(B)は一定
周期(ω)で磁束密度を変化(B(t)  =Bo s
in (1) t)させる。
Figure 1 shows a plasma etching device according to the present invention. & (
I) shows a cross-sectional view of the main parts, and symbols 1) and 12 in the figure are shown.
1 is a ring-shaped coil, 15 is an etching chamber, 1
6 is a wafer, 17 is an electrode, 18 is a reaction gas introduction tube, 1
9 is an exhaust port IV, and Vl is a bias. This ring-shaped coil 1). 12 causes a magnetic field perpendicular to the wafer 16 (
(shown by the dotted line), the magnetic flux density is made uniform over the same area as the wafer, and this magnetic field (B) changes the magnetic flux density at a constant period (ω) (B(t) = Bo s
in (1) t).

そうすると、第2図に示すように、その磁場Bのために
ファラデーの電磁誘導によって磁場に垂直な方向に電場
Eが生じて、電子e(・で示している)は加速してほぼ
円に近い円運動(ベータトロン運動)を始める。このウ
ェハーに平行に円運動する電子はガス分子と衝突し易く
、低圧でも高密度にプラズマを発生できる。且つ、この
電子の円運動はウェハーに平行な方向であるから、ウェ
ハー面に電子が衝突する確率が低(なって、ダメージを
与え難くなる。
Then, as shown in Figure 2, due to the magnetic field B, an electric field E is generated in a direction perpendicular to the magnetic field due to Faraday's electromagnetic induction, and the electron e (indicated by .) accelerates into a nearly circular shape. Begin circular motion (betatron motion). Electrons moving in a circular motion parallel to the wafer easily collide with gas molecules, making it possible to generate high-density plasma even at low pressure. Moreover, since the circular motion of the electrons is in a direction parallel to the wafer, the probability of the electrons colliding with the wafer surface is low (and therefore, it is difficult to cause damage).

このように、本プラズマエツチング装置はコイル(電磁
石)による強度(磁束密度)の変化(B(t) =Bo
 sinωt)によってプラズマを発生させ、且つ、バ
イアス■おを印加して負イオンをウェハーに吸い寄せて
プラズマエツチングをおこなうことが特徴である。
In this way, this plasma etching apparatus has a change in strength (magnetic flux density) due to the coil (electromagnet) (B(t) = Bo
This method is characterized in that plasma is generated by the wafer (sinωt), and negative ions are attracted to the wafer by applying a bias (2) to perform plasma etching.

直径250mmφの円筒型のエツチングチャンバ(石英
ベルジャ)を用いて、口径8インチφのウェハー上のS
i0g膜をトリフロロメタン(CHF、)を反応ガスと
してエツチングした場合の実施例では、バイアスV++
   100V、減圧度0.005Torrとして高速
にエツチングできる。また、W S i 2(タングス
テンシリサイド)/多結晶シリコンの複層膜を臭化水素
(HBr)を反応ガスとしてエツチングした場合、バイ
アスVl  20V、m用度0゜005Torrで良好
にエツチングできる。
Using a cylindrical etching chamber (quartz bell jar) with a diameter of 250 mm, S etching was performed on a wafer with a diameter of 8 inches.
In the example in which the i0g film was etched using trifluoromethane (CHF, ) as the reaction gas, the bias V++
Etching can be performed at high speed at 100 V and a reduced pressure of 0.005 Torr. Further, when a W Si 2 (tungsten silicide)/polycrystalline silicon multilayer film is etched using hydrogen bromide (HBr) as a reaction gas, the etching can be performed satisfactorily at a bias Vl of 20 V and a power of 0°005 Torr.

上記の第1図に示すプラズマエツチング装置はECR装
置の改良型と考えてよいが、次に、有磁場RIE装置の
改良型を説明する。
The plasma etching apparatus shown in FIG. 1 above can be considered to be an improved type of ECR apparatus, but next, an improved type of magnetic field RIE apparatus will be explained.

第3図は本発明にかかるプラズマエツチング装置(II
)の要部断面図を示しており、図中の記号21、22は
リング状のコイル、23は上部電極、24は下部電極、
25はエツチングチャンバ、26はウェハ、28は反応
ガス導入管、29は排気口、Sは高周波電源である。第
1図と同じく、リング状のコイル21.22によってウ
ェハー26に垂直な磁場(点線で示している)を印加し
ており、磁束密度はウェハーと同面積が均一であり、且
つ、この磁場は一定周期(ω)で強度(磁束密度)を変
化(B (t)=B、 sin ωt )させている。
FIG. 3 shows a plasma etching apparatus (II) according to the present invention.
), in which symbols 21 and 22 are ring-shaped coils, 23 is an upper electrode, 24 is a lower electrode,
25 is an etching chamber, 26 is a wafer, 28 is a reaction gas introduction pipe, 29 is an exhaust port, and S is a high frequency power source. As in FIG. 1, a perpendicular magnetic field (indicated by a dotted line) is applied to the wafer 26 by ring-shaped coils 21 and 22, and the magnetic flux density is uniform over the same area as the wafer, and this magnetic field The intensity (magnetic flux density) is changed (B (t) = B, sin ωt) at a constant period (ω).

そうすれば、同じく、その磁場Bのためにファラデーの
電磁誘導によって磁場に垂直な方向に電場Eが生じ、電
子は加速して円運動(ベータトロン運動)をする。この
ウェハーに平行に円運動する電子はガス分子と衝突し易
くなり、低圧でも高密度にプラズマが発生する。しかも
、その電子の円運動がウェハーに平行なために、ウェハ
ー面に電子が衝突する確率が低くなって、ダメージを与
え難くなり、第1図のプラズマエツチング装置と同様の
効果が得られる。
Then, due to the magnetic field B, an electric field E is generated in a direction perpendicular to the magnetic field due to Faraday's electromagnetic induction, and the electrons accelerate and move in a circular motion (betatron motion). Electrons moving in a circular motion parallel to the wafer tend to collide with gas molecules, generating high-density plasma even at low pressure. Moreover, since the circular motion of the electrons is parallel to the wafer, the probability of the electrons colliding with the wafer surface is low, making it difficult to cause damage, and the same effect as the plasma etching apparatus shown in FIG. 1 can be obtained.

このプラズマエツチング装置は高周波電源でプラズマを
発生させるとともに、コイルによる磁束密度の変化(B
(t) =Bo sin ωt )によってプラズマを
増殖させ、そのプラズマガスによってエツチングをおこ
なうことを特徴としている。
This plasma etching device generates plasma using a high-frequency power source and changes the magnetic flux density (B) using a coil.
(t) = Bo sin ωt ), the plasma is multiplied, and the plasma gas is used to perform etching.

一実施例を説明すると、磁束密度B(t)=B。To explain one example, magnetic flux density B(t)=B.

sin π/T−tにおいてBo=80ガウス、周期T
−1秒の条件を与え、ウェハー側に周波数13.56M
H2の高周波電源を接続して、ウェハーを冷却して2゜
°Cに維持しておく。そして、口径8インチφのウェハ
ー上の5in2膜をエツチングするために、CHF3ガ
スを30secmの流量で流して、減圧度0.02To
rr、電力IKWでエツチングすると、均一なエツチン
グができる。
Bo=80 Gauss at sin π/T-t, period T
-1 second condition, frequency 13.56M on the wafer side
Connect the H2 high frequency power supply to cool the wafer and maintain it at 2°C. Then, in order to etch a 5in2 film on a wafer with a diameter of 8 inches, CHF3 gas was flowed at a flow rate of 30 seconds, and the degree of decompression was 0.02To2.
When etching is performed using rr and electric power IKW, uniform etching can be achieved.

次に、第4図は本発明にがかるプラズマエツチング装置
1 (I[[)の要部断面図を示しており、図中の記号
3L 32はリング状のコイル、35はエツチングチャ
ンバ、36はウェハー、37は電極、38は反応ガス導
入管、39は排気口+Vlはバイアスである。
Next, FIG. 4 shows a sectional view of the main parts of the plasma etching apparatus 1 (I[[) according to the present invention, in which symbol 3L 32 is a ring-shaped coil, 35 is an etching chamber, and 36 is a wafer. , 37 is an electrode, 38 is a reaction gas introduction pipe, and 39 is an exhaust port +Vl is a bias.

本装置はリング状のコイル31.32によってウェハー
36に水平な磁場(点線で示している)を印加しており
、磁場(B)は一定周期(ω)で磁束密度を変化(B(
t) =Bo sinωt)させている。この磁場Bに
垂直な電場Eによって電子が運動して、この電子の運動
は一定条件下で円運動に近くなる。
This device applies a horizontal magnetic field (indicated by dotted lines) to the wafer 36 using ring-shaped coils 31 and 32, and the magnetic field (B) changes the magnetic flux density (B (
t) = Bo sin ωt). The electrons move due to the electric field E perpendicular to the magnetic field B, and the movement of the electrons becomes close to circular motion under certain conditions.

且つ、この電子の円運動のために電子はガス分子と衝突
し易くなる。一方、イオンも電子と反対方向に運動する
が、電場の周期が高周波領域であると、イオンは電子の
運動に追従できずに電子と分離した部分がウェハー近く
にできて電位差が生じる。このウェハーに垂直な面で発
生した電位差とバイアスV、とのために、ウェハ一方向
にプラズマガスが加速されてエツチングがおこなわれる
Moreover, this circular motion of the electrons makes it easier for the electrons to collide with gas molecules. On the other hand, ions also move in the opposite direction to the electrons, but if the period of the electric field is in the high frequency range, the ions cannot follow the movement of the electrons, and a part separated from the electrons forms near the wafer, creating a potential difference. Due to the potential difference and bias V generated in a plane perpendicular to the wafer, the plasma gas is accelerated in one direction of the wafer and etching is performed.

このプラズマエツチング装置ではバイアスVBには無関
係に独立してイオンエネルギーを制御することができ、
プラズマガスが均一になり易い利点があり、本装置はR
IE装置に類似したECR装置の改良型ということがで
きる。
In this plasma etching apparatus, the ion energy can be controlled independently regardless of the bias VB.
This device has the advantage of easily making the plasma gas uniform, and this device has the advantage of making the plasma gas uniform.
It can be said to be an improved version of the ECR device similar to the IE device.

例えば、磁束密度の時間変調を13.56MH2,強度
を80ガウスとし、バイアスVm  200 V、 減
圧度0.005Torrにして、口径8インチφのウェ
ハー上のSin、膜をCHF3ガスによってエツチング
することができる。
For example, it is possible to etch a Sin film on a wafer with a diameter of 8 inches φ using CHF3 gas with a time modulation of magnetic flux density of 13.56 MH2, an intensity of 80 Gauss, a bias Vm of 200 V, and a degree of vacuum of 0.005 Torr. can.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上の説明から明らかなように、本発明にかかるプラズ
マエツチング装置はいずれも強度(磁束密度)を変化さ
せてプラズマを発生ないし増殖させることを特徴とした
装置であって、本プラズマエツチング装置によれば、低
圧で高密度なプラズマを発生できて、大口径ウェハーを
も均一にエツチングでき、IC,LSIなど半導体デバ
イスの高品質化・高信転化に大きく寄与するものである
As is clear from the above explanation, all of the plasma etching apparatuses according to the present invention are characterized by generating or multiplying plasma by changing the intensity (magnetic flux density). For example, it can generate high-density plasma at low pressure and can uniformly etch even large-diameter wafers, greatly contributing to higher quality and higher reliability of semiconductor devices such as ICs and LSIs.

なお、従来のプラズマエツチング装置の問題点であった
ウェハーに与えるエツチングダメージも少なく、また、
イオンエネルギーの制御性も顕著に改善される効果もあ
るものである。
Furthermore, there is less etching damage to the wafer, which was a problem with conventional plasma etching equipment.
This also has the effect of significantly improving controllability of ion energy.

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

第1図は本発明にかかるプラズマエツチング装置(1)
の要部断面図、 第2図は電子の運動を示す図、 第3図は本発明にかかるプラズマエツチング装置(n)
の要部断面図、 第4図は本発明にかかるプラズマエツチング装置(I[
[)の要部断面図、 第5図は従来のプラズマエツチング装置の要部断面図で
ある。 図において、 1)、12.21.22.3L 32はリング状のコイ
ル、15、25.35はエツチングチャンバ、16、2
6.36はウェハー 17、37は電極、 18、28.38は反応ガス導入管、 19、29.39は排気口、 23は上部電極、 24は下部電極、 ■、はバイアス、 Sは高周波電源 を示している。 iF皐≦萌1埠1>17う、Z・ンx−,チシ7・1灸
f(r)−平tp粁向Gり第1図 ’tJ、4−動t、tv図 第21II 第 図 第 図 1めマイ7Qタβ7#ラス′マエンチ37−5どLtJ
)’羨す戊す闇第5図
Figure 1 shows a plasma etching apparatus (1) according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing the movement of electrons. FIG. 3 is a plasma etching apparatus (n) according to the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of the main parts of the plasma etching apparatus (I[
FIG. 5 is a sectional view of the main part of a conventional plasma etching apparatus. In the figure, 1), 12.21.22.3L 32 is a ring-shaped coil, 15, 25.35 is an etching chamber, 16, 2
6.36 is the wafer 17, 37 is the electrode, 18, 28.38 is the reaction gas introduction tube, 19, 29.39 is the exhaust port, 23 is the upper electrode, 24 is the lower electrode, ① is the bias, S is the high frequency power supply It shows. iF琐≦萌1埠1>17U, Z・nx−,chishi7・1moxibustionf(r)−平tp粁向Gri Fig. 1’tJ, 4–motion t, tv Fig. 21II Fig. Figure 1 Mei 7 Q Ta β 7 # Las' Maenchi 37-5 LtJ
)'Envious Darkness Figure 5

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)有磁場プラズマエッチング装置であって、電極上
に載置したウェハーに垂直で、且つ、一定周期で強度が
変化する磁場を発生する電磁石を配置し、その磁束密度
が少なくともウェハーと同一面積は均一であり、 且つ、前記ウェハーに負バイアスが印加されて、前記磁
場にほぼ垂直に円運動する電子によって反応ガスがプラ
ズマ化されるように構成されてなることを特徴とするプ
ラズマエッチング装置。
(1) A magnetic field plasma etching device, in which an electromagnet that generates a magnetic field that is perpendicular to the wafer placed on an electrode and whose intensity changes at a constant cycle is arranged, and the magnetic flux density is at least the same area as the wafer. is uniform, and is configured such that a negative bias is applied to the wafer and a reactive gas is turned into plasma by electrons that move circularly substantially perpendicular to the magnetic field.
(2)高周波電力を印加して反応性イオンエッチングを
おこなう有磁場平行平板形プラズマエッチング装置にお
いて、 下部電極上に載置したウェハーに垂直で、且つ、一定周
期で強度が変化する磁場を発生する電磁石を配置し、そ
の磁束密度が上部電極と下部電極間において少なくとも
ウェハーと同一面積は均一であるように構成されてなる
ことを特徴とするプラズマエッチング装置。
(2) In magnetic field parallel plate plasma etching equipment that performs reactive ion etching by applying high-frequency power, a magnetic field is generated that is perpendicular to the wafer placed on the lower electrode and whose intensity changes at regular intervals. 1. A plasma etching apparatus characterized in that electromagnets are arranged so that the magnetic flux density is uniform between an upper electrode and a lower electrode at least over an area equal to the wafer.
(3)有磁場プラズマエッチング装置であって、電極上
に載置したウェハーに平行で、且つ、一定周期で強度が
変化する磁場を発生する電磁石を配置し、その磁束密度
が少なくともウェハー上の所定面積は均一であり、 且つ、前記ウェハーに負バイアスが印加されて、前記磁
場にほぼ垂直に円運動する電子によって反応ガスがプラ
ズマ化されるように構成されてなることを特徴とするプ
ラズマエッチング装置。
(3) A magnetic field plasma etching apparatus, in which an electromagnet that generates a magnetic field that is parallel to the wafer placed on the electrode and whose intensity changes at a constant period is arranged, and the magnetic flux density is at least at a predetermined area on the wafer. A plasma etching apparatus having a uniform area and configured such that a negative bias is applied to the wafer and a reactive gas is turned into plasma by electrons moving circularly almost perpendicular to the magnetic field. .
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6063118A (en) * 1997-07-19 2000-05-16 Nagamoto; Toshiyuki Capsular adhesion preventing ring

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6063118A (en) * 1997-07-19 2000-05-16 Nagamoto; Toshiyuki Capsular adhesion preventing ring

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