JPH0794475A - Plasma surface processing device - Google Patents
Plasma surface processing deviceInfo
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- JPH0794475A JPH0794475A JP23393093A JP23393093A JPH0794475A JP H0794475 A JPH0794475 A JP H0794475A JP 23393093 A JP23393093 A JP 23393093A JP 23393093 A JP23393093 A JP 23393093A JP H0794475 A JPH0794475 A JP H0794475A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマエッチング装
置やプラズマCVD装置等のプラズマを利用したプラズ
マ表面処理装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma surface treatment apparatus using plasma such as a plasma etching apparatus and a plasma CVD apparatus.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、コンピュ−タ−や通信機器の重要
部分には、多数のトランジスタや抵抗等を電気回路を達
成するようにむすびつけ、1チップ上に集積化して形成
した大規模集積回路(LSI)が多用されている。この
ため、機器全体の性能は、LSI単体の性能と大きく結
び付いている。2. Description of the Related Art In recent years, a large-scale integrated circuit formed by integrating a large number of transistors, resistors, etc., on one chip in an important part of a computer or communication equipment so as to achieve an electric circuit ( LSI) is frequently used. Therefore, the performance of the entire device is largely linked to the performance of the LSI alone.
【0003】LSI単体の性能向上は、集積度を高める
こと、つまり、素子の微細化により実現できる。このた
め、従来より種々の微細加工技術が開発されているが、
その一つにマグネトロンRIE(Reactive Ion Etchin
g)がある。The performance improvement of the LSI itself can be realized by increasing the degree of integration, that is, by miniaturizing the elements. For this reason, various fine processing techniques have been conventionally developed,
One of them is magnetron RIE (Reactive Ion Etchin
There is g).
【0004】図14は、従来のマグネトロンRIE装置
の概略構成を示す模式図である。図中、81は真空容器
を示しており、この真空容器81の上壁は上部電極82
となっている。この上部電極82の下方には被処理基体
83の基板支持台の役割を兼ねる下部電極84が対向配
置されている。この下部電極84はマッチング回路85
を介して高周波電源86に接続され、上部電極82と下
部電極84との間に電界87を形成できるようになって
いる。FIG. 14 is a schematic diagram showing a schematic structure of a conventional magnetron RIE apparatus. In the figure, reference numeral 81 denotes a vacuum container, and the upper wall of this vacuum container 81 is an upper electrode 82.
Has become. Below the upper electrode 82, a lower electrode 84, which also serves as a substrate support of the substrate 83 to be processed, is arranged so as to face it. The lower electrode 84 is a matching circuit 85.
Is connected to a high frequency power source 86 via an electric field 87, and an electric field 87 can be formed between the upper electrode 82 and the lower electrode 84.
【0005】真空容器81の外部上方には回転可能なマ
グネット88が設けられている。これによって真空容器
81内のプラズマ89に磁界が与えられ、電子がプラズ
マ89中に閉じ込められる。この結果、プラズマ密度が
高くなる。A rotatable magnet 88 is provided above the outside of the vacuum container 81. As a result, a magnetic field is applied to the plasma 89 in the vacuum container 81, and the electrons are confined in the plasma 89. As a result, the plasma density increases.
【0006】このようにマグネトロンRIE装置は、通
常のRIE装置に比べて、プラズマ密度を高くできるの
で、エッチング速度を高めることができる。更に、イオ
ンの方向性を高めたり、或いは中性種と被エッチング膜
との反応(等方性の反応)を抑制する目的でガス圧力を
下げた場合においても、ダメージや選択比を低下させる
原因となるイオンエネルギを十分に低く保つことができ
る。As described above, the magnetron RIE apparatus can increase the plasma density as compared with the normal RIE apparatus, and thus can increase the etching rate. Further, even when the gas pressure is lowered for the purpose of increasing the directionality of ions or suppressing the reaction (isotropic reaction) between the neutral species and the film to be etched, the cause of damage and selection ratio reduction It is possible to keep sufficiently low ion energy.
【0007】しかしながら、従来のマグネトロンRIE
装置には次のような問題があった。プラズマ89中のイ
オンは、被処理基板83の自己バイアス電圧によって加
速され、被処理基板83に入射する。このため、イオン
の運動を制御するには、自己バイアス電圧を制御する必
要がある。However, the conventional magnetron RIE
The device had the following problems. The ions in the plasma 89 are accelerated by the self-bias voltage of the substrate 83 to be processed and enter the substrate 83 to be processed. Therefore, in order to control the motion of ions, it is necessary to control the self-bias voltage.
【0008】ところが、自己バイアス電圧を変化させる
には、プラズマ状態に影響を与えるパラメータ、つま
り、真空容器81内の圧力や、真空容器81内の磁界強
度や、高周波電源86の投入電力や、高周波電源86の
周波数等の条件を変えなければならなかった。However, in order to change the self-bias voltage, parameters that affect the plasma state, that is, the pressure inside the vacuum container 81, the magnetic field strength inside the vacuum container 81, the input power of the high frequency power supply 86, and the high frequency power are used. The conditions such as the frequency of the power supply 86 had to be changed.
【0009】このため、自己バイアス電圧の変化に伴っ
てプラズマ状態が大きく変動し、また、このようにプラ
ズマ状態が大きく変化すると、最適なプラズマ条件を見
いだすことも非常に困難である。For this reason, the plasma state greatly changes with the change of the self-bias voltage, and when the plasma state greatly changes in this way, it is very difficult to find the optimum plasma condition.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来のマ
グネトロンRIE装置では、所望の自己バイアス電圧を
得るために、プラズマ状態に影響を与える真空容器内の
圧力や、高周波電源の周波数等の条件を変えなければな
らなかった。このため、自己バイアス電圧を変えると、
プラズマ状態が大きく変化するという問題があった。As described above, in the conventional magnetron RIE device, in order to obtain a desired self-bias voltage, conditions such as the pressure in the vacuum container which influences the plasma state and the frequency of the high frequency power source. Had to change. Therefore, if the self-bias voltage is changed,
There is a problem that the plasma state changes greatly.
【0011】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、プラズマ状態の変動を
抑え、自己バイアス電圧を制御できるプラズマ表面処理
装置を提供することにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a plasma surface treatment apparatus capable of suppressing fluctuations in the plasma state and controlling the self-bias voltage.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の表面処理装置(請求項1)は、被処理基
体が収容される処理室と、前記処理室内に電場を形成す
る電場形成手段と、前記処理室内に磁場を形成する磁場
形成手段と、プラズマ化して前記被処理基体の表面を処
理するガスを前記処理室内に導入するガス導入手段と、
前記被処理基体の表面における前記磁場の磁気力線と前
記被処理基体の表面とのなす角度を制御する手段とを備
えたことを特徴とする。In order to achieve the above object, the surface treatment apparatus of the present invention (Claim 1) forms a treatment chamber in which a substrate to be treated is accommodated and an electric field in the treatment chamber. An electric field forming means, a magnetic field forming means for forming a magnetic field in the processing chamber, and a gas introducing means for introducing a gas for plasmaizing the surface of the substrate to be processed into the processing chamber,
A means for controlling an angle formed by the magnetic force line of the magnetic field on the surface of the substrate to be processed and the surface of the substrate to be processed is provided.
【0013】また、本発明の他の表面処理装置(請求項
2)は、被処理基体が収容される処理室と、前記処理室
内に電場を形成する電場形成手段と、前記処理室内に磁
場を形成する磁場形成手段と、プラズマ化して前記被処
理基体の表面を処理するガスを前記処理室内に導入する
ガス導入手段と、前記被処理基体の表面における前記磁
場の磁気力線と前記被処理基体の表面とのなす角度を保
持したまま、前記磁気力線を前記被処理基体の表面に垂
直な軸を中心に回転させる手段とを備えたことを特徴と
する。Another surface treatment apparatus of the present invention (claim 2) is a treatment chamber in which the substrate to be treated is accommodated, an electric field forming means for forming an electric field in the treatment chamber, and a magnetic field in the treatment chamber. Magnetic field forming means for forming, gas introducing means for introducing a gas that is turned into plasma to treat the surface of the substrate to be treated into the processing chamber, magnetic force lines of the magnetic field on the surface of the substrate to be treated and the substrate to be treated. And a means for rotating the line of magnetic force around an axis perpendicular to the surface of the substrate to be processed while maintaining the angle formed with the surface of the substrate.
【0014】[0014]
【作用】本発明のプラズマ表面処理装置(請求項1,
2)によれば、被処理基体の表面に入射する磁気力線と
被処理基体の表面とのなす角度を変えられる。この角度
が変わると、被処理基体の表面近傍の電子密度が変わ
り、自己バイアス電圧が変わる。また、上記角度が変わ
ってもプラズマ状態は大きくは変化しない。したがっ
て、プラズマ状態の変動を抑えつつ、自己バイアス電圧
を制御できる。The plasma surface treatment apparatus of the present invention (claim 1,
According to 2), the angle formed by the magnetic force line incident on the surface of the substrate to be processed and the surface of the substrate to be processed can be changed. When this angle changes, the electron density near the surface of the substrate to be processed changes and the self-bias voltage changes. Further, even if the angle is changed, the plasma state does not change significantly. Therefore, the self-bias voltage can be controlled while suppressing the fluctuation of the plasma state.
【0015】[0015]
【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。Embodiments will be described below with reference to the drawings.
【0016】図1は、本発明の第1の実施例に係るエッ
チング装置の概略構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic structure of an etching apparatus according to the first embodiment of the present invention.
【0017】図中、1は真空容器を示しており、この真
空容器1の上壁は上部電極7となっている。この上部電
極7の下方には被処理基体3の基板支持台の役割を兼ね
る下部電極2が対向配置されている。この下部電極2は
マッチング回路9を介して高周波電源5に接続され、上
部電極7と下部電極2との間に電界を形成できるように
なっている。In the figure, 1 indicates a vacuum container, and the upper wall of this vacuum container 1 is an upper electrode 7. Below the upper electrode 7, a lower electrode 2 which also serves as a substrate support of the substrate 3 to be processed is arranged oppositely. The lower electrode 2 is connected to a high frequency power source 5 via a matching circuit 9 so that an electric field can be formed between the upper electrode 7 and the lower electrode 2.
【0018】真空容器1の周囲に回転可能なダイポール
リングマグネット8が設けられ、これによって真空容器
1内のプラズマに磁界が与えられ、電子がプラズマ中に
閉じ込められる。プラズマの形成は、上部電極7と下部
電極2との間に形成される電界によって、ガス導入口4
から真空容器1内に導入される反応性ガスを放電するこ
とにより行なわれる。A rotatable dipole ring magnet 8 is provided around the vacuum container 1, and a magnetic field is applied to the plasma in the vacuum container 1 to trap electrons in the plasma. The plasma is formed by the electric field formed between the upper electrode 7 and the lower electrode 2 by the gas introduction port 4
Is performed by discharging the reactive gas introduced into the vacuum container 1.
【0019】ダイポールリングマグネット8は、図15
(a)に示すように、円柱状の真空容器1を同心円状に
囲むように配設された16個の磁石要素30(図15
(b))からなり、磁界方向35の方向に着磁された磁
石要素30からθだけ中心軸の回りに回転した位置にあ
る磁石要素は磁界方向35に対して2θだけ回転した方
向35´に着磁されており、磁石要素30から180度
の位置にある磁石要素は再び磁界方向35を向くように
環状に配列されている。The dipole ring magnet 8 is shown in FIG.
As shown in (a), sixteen magnet elements 30 arranged so as to concentrically surround the cylindrical vacuum container 1 (see FIG. 15).
(B)), and the magnet element in the position rotated by θ about the central axis from the magnet element 30 magnetized in the magnetic field direction 35 is rotated in the direction 35 ′ by 2θ with respect to the magnetic field direction 35. The magnet elements, which are magnetized and are located 180 degrees from the magnet element 30, are arranged in an annular shape so as to face the magnetic field direction 35 again.
【0020】図2にダイポールリングマグネット8によ
って形成された真空容器1内の磁界分布を示す。これは
被処理基体3の表面に垂直な方向にz軸を選び、被処理
基体3の表面に平行で、互いに直交する方向にx軸、y
軸を選んだ場合の磁界分布であって、図2(a)はx−
y平面における磁界分布を示し、図2(b)はx−z平
面における磁界分布を示している。FIG. 2 shows the magnetic field distribution in the vacuum container 1 formed by the dipole ring magnet 8. In this case, the z axis is selected in the direction perpendicular to the surface of the substrate 3 to be processed, the x axis is parallel to the surface of the substrate 3 to be processed, and the x axis is y in the directions orthogonal to each other.
FIG. 2A shows the magnetic field distribution when the axis is selected,
The magnetic field distribution on the y plane is shown, and FIG. 2B shows the magnetic field distribution on the xz plane.
【0021】図2に示すように、ダイポールリングマグ
ネット8の内部の中心付近における中心の磁界強度に対
する磁界強度の差が20%未満、また、中心における磁
界方向に対して、x−y平面内の磁界方向の傾きが±7
°以内、x−z平面内の磁界方向の傾きが±9°以内と
いう均一な磁界が得られることが分かる。As shown in FIG. 2, the difference in the magnetic field strength from the magnetic field strength at the center in the vicinity of the center inside the dipole ring magnet 8 is less than 20%, and in the xy plane with respect to the magnetic field direction at the center. Inclination of magnetic field direction is ± 7
It can be seen that a uniform magnetic field can be obtained within 0 ° and within ± 9 ° of inclination in the magnetic field direction in the xz plane.
【0022】本実施例によれば、ダイポールリングマグ
ネット8により形成される磁場の磁気力線と被処理基体
3の表面とのなす角度を変えられ、自己バイアス電圧を
制御できる。According to this embodiment, the angle between the magnetic force line of the magnetic field formed by the dipole ring magnet 8 and the surface of the substrate 3 to be processed can be changed, and the self-bias voltage can be controlled.
【0023】被処理基体に入射する磁気力線の傾きを変
化させる手段の例として、例えば、ダイポールリングマ
グネット8のみを動かして行なう方法がある。これは、
ダイポールリングマグネット8の外周部分における極性
のN−S方向と垂直となるような位置(E−W方向)で
磁石を支え、その支持を中心にして例えばN極側を次第
に上げていくことで、被処理基体に入射する磁気力線の
傾きを徐々に増大させることが可能となる。このように
して、被処理基体に入射する磁気力線の傾きを制御する
ことが可能である。As an example of means for changing the inclination of the magnetic force line incident on the substrate to be processed, there is a method of moving only the dipole ring magnet 8, for example. this is,
By supporting the magnet at a position (EW direction) perpendicular to the N-S direction of polarity in the outer peripheral portion of the dipole ring magnet 8 and gradually raising the N-pole side, for example, with the support being the center, It is possible to gradually increase the inclination of the magnetic force line that is incident on the substrate to be processed. In this way, it is possible to control the inclination of the magnetic force lines that enter the substrate to be processed.
【0024】次に角度が変わると自己バイアス電圧が変
わる理由を図3を用いて説明する。真空容器内に均一な
磁界Bが存在すると、シース11において、電子は電界
Eと磁界Bとの外積で規定される力を受け、螺旋運動を
しながら被処理基体3に入射する。Next, the reason why the self-bias voltage changes when the angle changes will be described with reference to FIG. When a uniform magnetic field B exists in the vacuum container, the electrons in the sheath 11 receive a force defined by the outer product of the electric field E and the magnetic field B, and enter the substrate 3 to be processed while making a spiral motion.
【0025】ここで、電界Eは、磁界Bの方向と平行な
電界EH と、磁界Bの方向と直交する電界Ev とに分け
られ、電子は、電界EH によって直進運動し、電界Ev
によって直進運動が螺旋運動に変えられる。電界Ev の
大きさは、磁界Bの磁気力線と被処理基体3の表面とが
なす角度θによって決まる。Here, the electric field E is divided into an electric field E H parallel to the direction of the magnetic field B and an electric field E v orthogonal to the direction of the magnetic field B, and the electrons move linearly by the electric field E H , and the electric field E H v
The straight motion is converted into a spiral motion by. The magnitude of the electric field E v is determined by the angle θ formed by the magnetic force line of the magnetic field B and the surface of the substrate 3 to be processed.
【0026】電界Ev の成分が多いほど電界EH の成分
が減り、シース11内に電子が存在する時間が長くな
り、シース11付近での電子密度が高くなる。この電子
密度の濃さによって自己バイアス電圧の大きさは決ま
る。したがって、ガスの導入圧力等の条件を一定に保っ
た状態で、磁気力線の傾きを任意のθに設定した場合、
これによって一義的に自己バイアス電圧が決まる。例え
ば、ある条件におけるθと自己バイアス電圧との関係を
グラフ化しておくことにより、所望の自己バイアス電圧
を得るためのθが即座に分かる。このようにして、角度
θによって自己バイアス電圧を制御できる。The larger the component of the electric field E v, the smaller the component of the electric field E H , the longer the time that electrons exist in the sheath 11, and the higher the electron density near the sheath 11. The density of the electron density determines the magnitude of the self-bias voltage. Therefore, when the gradient of the magnetic force line is set to an arbitrary θ with the conditions such as the gas introduction pressure kept constant,
This uniquely determines the self-bias voltage. For example, by plotting the relationship between θ and the self-bias voltage under a certain condition, θ for obtaining the desired self-bias voltage can be immediately known. In this way, the self-bias voltage can be controlled by the angle θ.
【0027】また、磁場の方向が変わってもプラズマ状
態は大きくは変化しない。したがって、本実施例によれ
ば、ダイポールリングマグネット8により形成される磁
場の磁気力線と被処理基体3の表面とのなす角度θによ
って、プラズマ状態の大きな変動を招かずに自己バイア
ス電圧の大きさを精密に制御でき、エッチングする材料
に応じて最適な自己バイアス電圧を選択することができ
る。The plasma state does not change significantly even if the direction of the magnetic field changes. Therefore, according to the present embodiment, the magnitude of the self-bias voltage is not increased by the angle θ between the magnetic force line of the magnetic field formed by the dipole ring magnet 8 and the surface of the substrate 3 to be processed, without causing a large fluctuation in the plasma state. The precision can be controlled precisely, and the optimum self-bias voltage can be selected according to the material to be etched.
【0028】また、強い磁界、つまり、イオンの螺旋運
動の回転半径が、電極間隔や真空容器の直径等に比べ十
分小さくなる程度の磁界を用いれば、電子だけでなくイ
オンもプラズマ中に閉じ込めることができ、更に高密度
のプラズマを形成できる。Further, if a strong magnetic field, that is, a magnetic field in which the radius of gyration of the spiral motion of the ions is sufficiently smaller than the electrode interval, the diameter of the vacuum container, etc. is used, not only electrons but also ions are confined in the plasma. And high density plasma can be formed.
【0029】このようにプラズマを高密度化することに
より、単にエッチング速度を高める以外に、イオンの方
向性を良くしたり、中性種と被処理基体3との反応( 等
方性の反応)を抑制するためにガス圧力を下げた場合で
も、ダメージや選択比を低下させる原因となるイオンエ
ネルギを十分低く保つことができる。By densifying the plasma in this way, in addition to simply increasing the etching rate, the directionality of ions is improved, and the reaction between the neutral species and the substrate 3 to be processed (isotropic reaction). Even if the gas pressure is reduced to suppress the above, the ion energy that causes damage and the selection ratio can be kept sufficiently low.
【0030】また、本実施例によれば、被処理基体の表
面処理を行なう際、材質や、使用するガス等によって最
適自己バイアス電圧が異なる場合でも、プラズマパラメ
ータの複雑な調整等が必要なく、また、シーケンシャル
処理等をする際にも能率良く最適な自己バイアス電圧で
表面処理を行なうことができる。Further, according to the present embodiment, when the surface treatment of the substrate to be treated is performed, even if the optimum self-bias voltage varies depending on the material, the gas used, etc., complicated adjustment of plasma parameters is not required, In addition, even when performing sequential processing or the like, the surface processing can be efficiently performed with an optimum self-bias voltage.
【0031】また、本実施例によれば、ダイポールリン
グマグネット8により均一な磁界を形成できるので、被
処理基体表面のチャージアップによるダメージを小さく
できる。Further, according to the present embodiment, since a uniform magnetic field can be formed by the dipole ring magnet 8, damage due to charge-up on the surface of the substrate to be processed can be reduced.
【0032】以下、上記エッチング装置を用いた種々の
エッチング加工について説明する。図4は、トレンチ溝
の側壁にコンタクト部を形成する方法を示す工程断面図
である。Various etching processes using the above etching apparatus will be described below. 4A to 4D are process cross-sectional views showing a method of forming a contact portion on the sidewall of the trench groove.
【0033】これは被処理基体に対して一定の方向から
斜めにイオンを入射させることにより、すでに形成され
ている段差部分の一部のみをエッチングするというエッ
チング加工の一例である。This is an example of an etching process in which ions are obliquely incident on the substrate to be processed from a certain direction to etch only a part of the step portion already formed.
【0034】図4(a)に示すように、シリコン基板2
0の表面にはトレンチ溝が形成されており、全面にはゲ
ート絶縁膜となる絶縁膜21が堆積されている。トレン
チ溝を境にして左側にはゲート電極23、n+ 拡散層2
4が形成され、右側には絶縁膜22が形成されている。As shown in FIG. 4A, the silicon substrate 2
A trench groove is formed on the surface of 0, and an insulating film 21 serving as a gate insulating film is deposited on the entire surface. The gate electrode 23 and the n + diffusion layer 2 are on the left side of the trench groove.
4 is formed, and the insulating film 22 is formed on the right side.
【0035】ここで、CF4 ガスを流量50cc/分,
圧力10mTorrで導入し、高周波電力(13.56
MHz)を2.7W/cm2 ,被処理基体を載置した下
部電極2の温度を20℃,傾き角度θを10°とし、3
0秒間絶縁膜21のエッチングを行なった。エッチング
速度は200〜300nm/分であった。Here, the flow rate of CF 4 gas is 50 cc / min,
Introduced at a pressure of 10 mTorr and high frequency power (13.56
MHz) of 2.7 W / cm 2 , the temperature of the lower electrode 2 on which the substrate to be processed is placed is 20 ° C., the inclination angle θ is 10 °, and 3
The insulating film 21 was etched for 0 seconds. The etching rate was 200 to 300 nm / min.
【0036】このような被処理基体に対して斜めの磁界
20を印加すれば、被処理基体に対して斜めにイオンを
入射することができ、図4(b)に示すように、トレン
チ溝の側壁の絶縁膜21の一部分をエッチング除去でき
る。これは例えばトレンチ溝のキャパシタの側壁部分か
らコンタクトを取りたい場合などに有効である。By applying an oblique magnetic field 20 to such a substrate to be processed, ions can be obliquely incident on the substrate to be processed, and as shown in FIG. A part of the insulating film 21 on the side wall can be removed by etching. This is effective, for example, when it is desired to make a contact from the sidewall portion of the capacitor in the trench groove.
【0037】ここで、上述したようにイオンが斜めに入
射する理由は以下のように考えられる。The reason why the ions are obliquely incident as described above is considered as follows.
【0038】すなわち、被処理基体に対して斜めの磁界
を印加した場合、被処理基体に入射する電子も斜めに入
射するため、エッチング溝側面のうち電子の入射方向に
向いた側において、より多くの電子が入射し、このた
め、他の部分よりもわずかに負に帯電する。これによっ
て、入射する正イオンの軌道が曲げられ、イオンも斜め
に入射することになる。That is, when an oblique magnetic field is applied to the substrate to be processed, the electrons incident on the substrate to be processed are also obliquely incident, and therefore more of the side surface of the etching groove facing the electron incident direction is more exposed. Of the electrons, which causes them to become slightly more negatively charged than the rest. As a result, the trajectories of the incident positive ions are bent, and the ions are also obliquely incident.
【0039】また、図5に示すように、被処理基体が、
絶縁層28中に下層電極26と上層電極27との積層構
造が形成されたものである場合には、レジストパターン
25をマスクにして、一方向から斜めにイオンを入射
し、斜めからエッチングを行なうことにより、下層電極
26に対するコンタクトホールを容易に形成できる。Further, as shown in FIG. 5, the substrate to be treated is
When the laminated structure of the lower electrode 26 and the upper electrode 27 is formed in the insulating layer 28, using the resist pattern 25 as a mask, ions are obliquely incident from one direction and etching is obliquely performed. As a result, a contact hole for the lower layer electrode 26 can be easily formed.
【0040】図6は、トレンチ溝を形成する方法を示す
工程断面図である。6A to 6D are process sectional views showing a method of forming a trench groove.
【0041】これは磁界の方向をエッチングの進行に従
って変え、入射イオンの量を変えながらエッチングする
というエッチング加工の一例である。This is an example of an etching process in which the direction of the magnetic field is changed according to the progress of etching to change the amount of incident ions.
【0042】図6(a)に示すように、トレンチ溝を形
成するためにエッチングを行なうと、トレンチ溝の側壁
に堆積物22が付着し、実質的にイオンの入射する開口
部の面積が狭まる。このため、トレンチ溝が深くなるに
つれ、トレンチ溝の径が狭まる現象が生じる。これを防
止するには堆積物22の付着量を一定に保っておく必要
がある。As shown in FIG. 6 (a), when etching is performed to form the trench groove, the deposit 22 adheres to the side wall of the trench groove, and the area of the opening into which the ions enter is narrowed. . Therefore, as the trench groove becomes deeper, the diameter of the trench groove becomes narrower. In order to prevent this, it is necessary to keep the deposit amount of the deposit 22 constant.
【0043】これを実現するには、エッチングの進行に
従って磁界の方向を変化させ、斜めに入射するイオンの
量を適度に選択し、堆積物22の量を一定に保てば良
い。このとき、磁気力線と被処理基体の表面とのなす角
度を所望の値に保ったまま、磁気力線を被処理基体の表
面に垂直な軸を中心に回転させれば、あらゆる方向を向
いた全てのエッチング側面について、そのエッチング側
面に対し斜めに入射するイオンの量を制御することがで
き、図6(b)に示すように、確実に深くまで同じ径の
トレンチ溝を形成できる。In order to realize this, the direction of the magnetic field is changed as the etching progresses, the amount of obliquely incident ions is appropriately selected, and the amount of the deposit 22 is kept constant. At this time, if the magnetic force lines are rotated around an axis perpendicular to the surface of the substrate to be treated while keeping the angle between the magnetic force lines and the surface of the substrate to be treated at a desired value, the magnetic force lines can be oriented in any direction. With respect to all the etched side surfaces, the amount of ions obliquely incident on the etched side surface can be controlled, and as shown in FIG. 6B, the trench groove having the same diameter can be surely formed deep.
【0044】なお、磁場の回転は、被処理基体の中心軸
に対して磁界の入射角度を一定に保ったままで、相対的
に磁場を回転させることによって行なう。なお、磁場の
回転は、ダイポールリングマグネットを回転したり、被
処理基体を回転したり、あるいはダイポールリングマグ
ネットと被処理基体との両方を回転することで行なえ
る。また、これらの回転は一定速度である必要はない。
また、被処理基体と磁界とのなす角度は処理の間、常に
一定に保っておく必要は無く、処理条件に応じて処理の
途中で変化させても良い。The rotation of the magnetic field is carried out by rotating the magnetic field relative to the central axis of the substrate to be processed while keeping the incident angle of the magnetic field constant. The magnetic field can be rotated by rotating the dipole ring magnet, rotating the substrate to be processed, or rotating both the dipole ring magnet and the substrate to be processed. Also, these revolutions need not be at a constant speed.
Further, the angle formed by the substrate to be processed and the magnetic field does not always have to be kept constant during the processing, and may be changed during the processing depending on the processing conditions.
【0045】また、エッチング側面の一方向部分につい
ては堆積を生じさせ、他方向部分においてはイオンの入
射により堆積物がエッチングされるように、イオンの入
射を制御すれば溝の側面の一部にのみ成膜を行なうこと
ができる。Further, if the incidence of ions is controlled so that the deposition occurs on one side of the etching side surface and the deposit is etched by the incidence of ions on the other side, the side surface of the groove will be partially etched. Only the film can be formed.
【0046】また、上述したイオンの斜入射を利用する
ことにより、図7に示すように、深くなるほど径が大き
くなる溝や、図8に示すように、逆に深くなるほど径が
小さくなる溝を形成することもできる。Further, by utilizing the oblique incidence of the ions described above, a groove having a larger diameter as it becomes deeper as shown in FIG. 7 or a groove having a smaller diameter as it becomes deeper as shown in FIG. 8 is formed. It can also be formed.
【0047】また、図9に示すように、二つのトレンチ
溝が並んでいる場合に、n+ 拡散層24が形成された部
分のトレンチ溝の側壁の絶縁膜をエッチング除去するに
は、例えば、それぞれの側壁をエッチングする際に、1
80°の回転毎に回転を停止し、しばらくエッチングを
行なった後、更に180°の回転を行なう。このような
エッチングを繰り返すことにより、図9に示すように、
二つのトレンチ溝のn+ 拡散層24の部分にコンタクト
部を形成できる。Further, as shown in FIG. 9, when the two trench grooves are arranged side by side, the insulating film on the sidewall of the trench groove in the portion where the n + diffusion layer 24 is formed is removed by etching, for example, 1 when etching each side wall
The rotation is stopped after every rotation of 80 °, etching is performed for a while, and then further rotated by 180 °. By repeating such etching, as shown in FIG.
A contact portion can be formed in the n + diffusion layer 24 portion of the two trench grooves.
【0048】次に電子の閉じ込めにより、高密度のプラ
ズマを形成する方法について説明する。Next, a method of forming high density plasma by confining electrons will be described.
【0049】まず、静磁界の平行磁気力線が被処理基体
の表面に対して垂直に入射する場合の電子の動きについ
て説明する。First, the movement of electrons when the parallel magnetic force lines of the static magnetic field are perpendicularly incident on the surface of the substrate to be processed will be described.
【0050】バルクプラズマ中では電界がないことか
ら、プラズマ中の電子は磁気力線に沿って螺旋運動を行
なう。Since there is no electric field in the bulk plasma, the electrons in the plasma make a spiral motion along the lines of magnetic force.
【0051】この電子がシースに到達すると、シース内
の電界により電子は逆方向の力を受けるため、エネルギ
ーの低い大部分の電子は再びプラズマ中へと戻される。When the electrons reach the sheath, the electrons in the sheath receive a force in the opposite direction due to the electric field in the sheath, and most of the electrons having low energy are returned to the plasma.
【0052】このようにプラズマ中に磁界が存在する場
合には、プラズマ中の電子は磁気力線に沿って運動を行
ない、シースに到達したときに、シース内の電界のより
運動の向きを逆方向へと変える。When a magnetic field exists in the plasma as described above, the electrons in the plasma move along the lines of magnetic force, and when reaching the sheath, the direction of the movement of the electric field in the sheath is reversed. Change direction.
【0053】したがって、図10に示すように、プラズ
マ10と上部電極7との間に生じるシース11aと、プ
ラズマ10と被処理基体2との間に生じるシース11b
との間で、電子を閉じ込めることができ、電子密度を高
く維持でき、高密度のプラズマを形成できる。例えば、
プラズマ中で2eVの運動エネルギを持った電子が磁界
に対して垂直に運動している場合には、電子は磁界から
力を受けて回転運動をする。この回転半径は磁界強度に
反比例するから、磁界強度を100gaussとすれ
ば、電子の回転半径は約477μmとなる。このため、
直径が30cm程度の真空容器を用いれば、電子が回転
運動を行なっても、電子は真空容器の側壁等に衝突しな
いので磁気力線に沿って螺旋運動を続けるので、上述し
た電子の閉じ込めを実現でき、高密度のプラズマを形成
できる。Therefore, as shown in FIG. 10, a sheath 11a formed between the plasma 10 and the upper electrode 7 and a sheath 11b formed between the plasma 10 and the substrate 2 to be processed.
Between them, electrons can be confined, the electron density can be maintained high, and high-density plasma can be formed. For example,
When an electron having a kinetic energy of 2 eV is moving perpendicularly to a magnetic field in plasma, the electron receives a force from the magnetic field and makes a rotational motion. Since the radius of gyration is inversely proportional to the magnetic field intensity, if the magnetic field intensity is 100 gauss, the radius of gyration of electrons is approximately 477 μm. For this reason,
If a vacuum container with a diameter of about 30 cm is used, the electrons do not collide with the side wall of the vacuum container even if the electrons make a rotational motion, and the spiral motion continues along the magnetic force lines, so that the above-mentioned confinement of electrons is realized. It is possible to form high density plasma.
【0054】上記方法によれば、被処理基体は高密度の
プラズマと接することになるので、高速エッチングを行
なえる。更に、磁界強度が一定でしかも、磁気力線も平
行であることから、均一性が良好なプラズマを形成でき
るので、面内均一性が非常に良い表面処理を行なえる。According to the above method, the substrate to be processed comes into contact with the high density plasma, so that high speed etching can be performed. Furthermore, since the magnetic field strength is constant and the lines of magnetic force are parallel, it is possible to form a plasma with good uniformity, so that surface treatment with very good in-plane uniformity can be performed.
【0055】また、図11に示すように、真空容器1の
中央部の磁界よりも、真空容器1の側壁の磁界を強くす
ることにより、真空容器1の側壁に逃げる電子を効率良
く閉じ込めることができる。このため、プラズマの密度
を更に高くでき、より高速なエッチングを実現できる。Further, as shown in FIG. 11, by making the magnetic field on the side wall of the vacuum vessel 1 stronger than the magnetic field on the central part of the vacuum vessel 1, the electrons escaping to the side wall of the vacuum vessel 1 can be efficiently confined. it can. Therefore, the plasma density can be further increased, and higher speed etching can be realized.
【0056】更にまた、より強い磁界を用いることで、
イオンまでも電極間に閉じ込めることができる。例え
ば、アルゴンイオン(Ar+ )が運動エネルギ2eVで
プラズマ中を磁界に垂直に運動している場合には、直径
が30cmの真空容器を用い、磁界強度を104 gau
ssにすれば、アルゴンイオンの回転半径は1.27m
mとなる。このため、アルゴンイオンが回転運動を行な
っても、アルゴンイオンは真空容器の側壁等に衝突しな
いので、アルゴンイオンの閉じ込めを実現でき、高密度
のプラズマを形成できる。Furthermore, by using a stronger magnetic field,
Even ions can be confined between the electrodes. For example, when argon ions (Ar + ) are moving at a kinetic energy of 2 eV in a plasma perpendicular to a magnetic field, a vacuum container having a diameter of 30 cm is used and the magnetic field strength is 10 4 gau.
With ss, the radius of gyration of argon ions is 1.27 m.
m. Therefore, even if the argon ions make a rotational motion, the argon ions do not collide with the side wall of the vacuum container or the like, so that the argon ions can be confined and high-density plasma can be formed.
【0057】また、イオンは螺旋運動を行ないながら被
処理基体に入射するため、図12に示すように、開口部
側壁部分に凹凸を有するレジストパターン25をマスク
に被処理基体のエッチングを行なう場合であっても、エ
ッチングの際に凸部分もエッチングされ、凹凸が緩和さ
れるため、レジストパターン15の凹凸が下地に転写さ
れることがない。Further, since the ions enter the substrate to be processed while making a spiral motion, as shown in FIG. 12, when the substrate to be processed is etched using the resist pattern 25 having irregularities on the side wall of the opening as a mask. Even if there is, the convex portion is also etched during the etching and the unevenness is relaxed, so that the unevenness of the resist pattern 15 is not transferred to the base.
【0058】次に側壁付着物を除去できるヴィアホール
の形成方法について説明する。Next, a method of forming a via hole capable of removing the deposits on the sidewall will be described.
【0059】図13(a),(b)は、従来のエッチン
グ装置を用いた場合のヴィアホールの形成方法を示す工
程断面図である。なお、絶縁層28より下の層および基
板は省略してある。FIGS. 13A and 13B are process sectional views showing a method of forming a via hole when a conventional etching apparatus is used. The layers below the insulating layer 28 and the substrate are omitted.
【0060】まず、図13(a)に示すように、Al配
線29のヴィアホール形成用のフォトレジストパターン
25を絶縁層28上に形成した後、例えば、CHF3 や
CF4 とH2 の混合ガスを使用し、絶縁層28をエッチ
ングし、Al配線29を露出させる。First, as shown in FIG. 13A, after forming a photoresist pattern 25 for forming a via hole of an Al wiring 29 on an insulating layer 28, for example, CHF 3 or CF 4 and H 2 are mixed. The insulating layer 28 is etched using gas to expose the Al wiring 29.
【0061】このとき、ヴィアホールの側面には側壁付
着物30が堆積する。これは、例えば、Al配線29の
表面にイオンが衝撃し、Al配線29がスパッタされ、
Alがヴィアホールの側面に付着するからである。側壁
付着物3の主成分はAlやその酸化物であり、また、他
の成分として、フォトレジストパターン25の成分(例
えば炭素)、絶縁膜28の成分の一部等を含んでいる。At this time, the side wall deposit 30 is deposited on the side surface of the via hole. This is because, for example, ions bombard the surface of the Al wiring 29 and the Al wiring 29 is sputtered,
This is because Al adheres to the side surface of the via hole. The main component of the sidewall deposit 3 is Al or an oxide thereof, and as other components, a component of the photoresist pattern 25 (for example, carbon), a part of the component of the insulating film 28, and the like are included.
【0062】次にO2 プラズマアッシング等のレジスト
剥離手段で、フォトレジストパターン25を除去する
と、図13(b)に示すように、絶縁膜29の表面より
高く側壁付着物29aが残留する。Next, when the photoresist pattern 25 is removed by resist stripping means such as O 2 plasma ashing, as shown in FIG. 13B, the sidewall deposits 29a are left higher than the surface of the insulating film 29.
【0063】このような状態で、例えば、選択CVD法
によりヴィアホールをWで埋め込もうとすると、側壁付
着物29aの表面で異常成長が生じるという問題があ
る。In this state, if the via hole is filled with W by the selective CVD method, for example, there is a problem that abnormal growth occurs on the surface of the side wall deposit 29a.
【0064】このような問題は、例えば、図1のエッチ
ング装置により解決できる。Such a problem can be solved by, for example, the etching apparatus shown in FIG.
【0065】これを具体的に説明すると、まず、CF4
の流量を80cc/分、H2 の流量を80cc/分、O
2 の流量を1cc/分にするとともに、ガス圧力を50
mTorr、高周波電力(13.56MHz) を2.7W/cm
2 、被処理基体を載置した下部電極2の温度を20℃、
磁界強度を400gauss 、磁界と被処理基体とのなす角
度を0°(つまり、基板と磁界が平行の状態)とし、絶
縁膜28をエッチングし、図13(a)に示すような形
状を得る。To explain this concretely, first, CF 4
Flow rate of 80 cc / min, H 2 flow rate of 80 cc / min, O
Set the flow rate of 2 to 1 cc / min and set the gas pressure to 50
mTorr, high frequency power (13.56MHz) 2.7W / cm
2. The temperature of the lower electrode 2 on which the substrate to be treated is placed is 20 ° C.
The magnetic field strength is 400 gauss, the angle between the magnetic field and the substrate to be processed is 0 ° (that is, the substrate and the magnetic field are parallel to each other), and the insulating film 28 is etched to obtain the shape shown in FIG.
【0066】このとき、エッチング速度は約550nm
/分であり、エッチングする膜厚が1.2μmに対し、
50%のオーバエッチングを行なった。すなわち、エッ
チング時間は3分16秒とした。At this time, the etching rate is about 550 nm.
/ Min, and the film thickness to be etched is 1.2 μm,
50% over etching was performed. That is, the etching time was 3 minutes and 16 seconds.
【0067】次に磁界と被処理基体とのなす角度を60
°(磁界強度は400gauss のまま)に設定するととも
に、H2 の流量を80cc/分、O2 の流量を40cc
/分、ガス圧力を100mTorr、高周波電力(13.5
6MHz) を1W/cm2 、被処理基体を載置した下部電極
2の温度20℃とし、1分間エッチングを行なった。ま
た、このとき、被処理基体の表面に垂直な軸を中心に2
0回/分の速度で磁界を回転させた。Next, the angle between the magnetic field and the substrate to be treated is set to 60.
The magnetic field strength is set to 400 gauss, the H 2 flow rate is 80 cc / min, and the O 2 flow rate is 40 cc.
/ Min, gas pressure 100 mTorr, high frequency power (13.5
6 MHz) was set to 1 W / cm 2 , the temperature of the lower electrode 2 on which the substrate to be processed was placed was set to 20 ° C., and etching was performed for 1 minute. In addition, at this time, the center of the axis perpendicular to the surface of the substrate to be treated
The magnetic field was rotated at a speed of 0 times / minute.
【0068】このとき、図13(c)に示すように、電
子は磁界に巻き付きながら磁界に沿って進行し、被処理
基体に入射する。被処理基体に入射する電子のうち、あ
る電子は、ヴィアホールの側壁に入射するため、ヴィア
ホールの側壁はマイナスに帯電する。この結果、ヴィア
ホールの側壁は質量の大きいイオンの衝撃を多く受ける
ようになり、これによって側壁堆積膜29aがエッチン
グ除去される。At this time, as shown in FIG. 13C, the electrons travel along the magnetic field while being wrapped around the magnetic field, and enter the substrate to be processed. Some of the electrons that enter the substrate to be processed enter the sidewall of the via hole, so that the sidewall of the via hole is negatively charged. As a result, the side wall of the via hole is heavily bombarded with ions having a large mass, whereby the side wall deposition film 29a is removed by etching.
【0069】また、側壁堆積膜29a中のAlは、真空
容器の内壁や、フォトレジストパターンの表面に付着し
たフルオロカーボン膜から放出されるFにより、スパッ
タイールドの高いAlF化合物となり容易に除去され
る。Al in the sidewall deposited film 29a is easily removed as an AlF compound having a high sputter yield due to F released from the inner wall of the vacuum container and the fluorocarbon film attached to the surface of the photoresist pattern.
【0070】したがって、以上の工程により、図13
(d)に示すように、側壁付着物のないエッチングが達
成される。Therefore, as a result of the above steps, FIG.
Etching without sidewall deposits is achieved as shown in (d).
【0071】以上述べたように、上記実施例によれば、
成膜速度や、選択性や、加工精度の向上や、ダメージの
低減を図ることができる。更に、高密度プラズマを形成
できるので、気相でのガスの分解、反応が進むため、膜
質の改善も図れる。As described above, according to the above embodiment,
It is possible to improve the film forming speed, the selectivity, the processing accuracy, and the damage. Furthermore, since high-density plasma can be formed, the decomposition and reaction of gas in the gas phase proceeds, so that the film quality can be improved.
【0072】次に本発明をイオン注入技術に適用した実
施例について説明する。Next, an example in which the present invention is applied to an ion implantation technique will be described.
【0073】まず、平行平板型プラズマ装置の反応室内
に被処理基体としてのシリコン基板を搬入した後、例え
ば、ドーパントしてのボロンを含むBF3ガスを導入し
て、プラズマを形成する。プラズマ中ではBF3 分子が
解離し、そのうちのBイオンが被処理基体中に打ち込ま
れる。First, a silicon substrate as a substrate to be processed is carried into a reaction chamber of a parallel plate type plasma apparatus, and then, for example, BF3 gas containing boron as a dopant is introduced to form plasma. BF 3 molecules are dissociated in the plasma, and B ions among them are implanted into the substrate to be treated.
【0074】このとき、先の実施例と同様にダイポール
リングマグネットを用い、反応室内に磁場を形成した状
態で、Bイオンのイオン注入を行なう。また、Bイオン
の他にFの中性活性主も多く発生するため、被処理基体
のエッチングを防止するために、上記工程は10-5To
rr台の高真空下で処理を行なう。At this time, as in the previous embodiment, B ions are implanted with a dipole ring magnet used and a magnetic field formed in the reaction chamber. In addition to B ions, a large amount of neutral active F is also generated. Therefore, in order to prevent etching of the substrate to be processed, the above process is performed at 10 −5 To
Processing is performed under high vacuum of rr level.
【0075】このように、磁界を与えることで、上記の
如きに高真空下でも高密度のプラズマを生成でき、数1
0〜数100eV程度の低イオンエネルギーでイオン注
入を行なえるので、極めて浅い不純物層を形成すること
ができる。As described above, by applying a magnetic field, high-density plasma can be generated even under high vacuum as described above.
Ion implantation can be performed with a low ion energy of 0 to several 100 eV, so that an extremely shallow impurity layer can be formed.
【0076】また、磁界の方向を制御することにより、
シリコン基板の(100)面に対して、約7度の角度で
イオンを注入すれば、イオンのチャネリングを防止する
ことができる。更にまた、磁界の方向を一定に保ったま
まで、ダイポールリングマグネットを回転させることに
より、マスクによって入射イオンの陰になる部分が生じ
るのを防ぐこともできる。By controlling the direction of the magnetic field,
By implanting ions at an angle of about 7 degrees with respect to the (100) plane of the silicon substrate, it is possible to prevent ion channeling. Furthermore, by rotating the dipole ring magnet while keeping the direction of the magnetic field constant, it is possible to prevent the mask from causing a shadow of the incident ions.
【0077】また、マスク下へのイオン注入を行なう等
の目的で被処理基体に対して意図的に入射角度をつけて
イオン注入を行なうこともできる。この場合にも、磁界
の方向を任意に設定することにより、最適な方向からの
イオン注入を行なうことができる。Further, for the purpose of implanting ions under the mask, it is possible to implant ions by intentionally making an incident angle with respect to the substrate to be processed. Also in this case, ion implantation can be performed from the optimum direction by arbitrarily setting the direction of the magnetic field.
【0078】また、本発明はスパッタリング装置に適用
することもできる。The present invention can also be applied to a sputtering device.
【0079】この場合、例えば、ターゲットの表面と磁
気力線とのなす角度を変えることにより、ターゲットの
スパッタリングレートを制御できる。これにより、成膜
速度を制御でき、成膜膜厚に対して最適な成膜速度で成
膜を行なえる。In this case, for example, the sputtering rate of the target can be controlled by changing the angle between the surface of the target and the line of magnetic force. As a result, the film formation speed can be controlled, and the film formation can be performed at an optimum film formation speed for the film thickness.
【0080】なお、スパッタリング装置については高周
波電力を印加するもの、および直流電力を印加するもの
のいずれに対しても、本発明は適用可能である。The present invention can be applied to both a sputtering apparatus that applies high-frequency power and a sputtering apparatus that applies DC power.
【0081】さらに、本発明はプラズマCVD装置に対
しても適用可のである。Furthermore, the present invention can be applied to a plasma CVD apparatus.
【0082】この場合、例えば、被処理基体の表面と磁
気力線とのなす角度を変えることにより、被処理基体と
プラズマとの間に生じる自己バイアス電圧を制御でき、
被処理基体に入射するイオンのエネルギーを制御でき
る。すなわち、上記角度によって、堆積速度を任意に変
えることができ、膜厚を精密に制御できるようになる。
また、図11に示したように、磁界強度を選べば、高プ
ラズマ密度を実現でき、従来のプラズマCVD装置に比
べ、成膜速度を速くできる。In this case, for example, the self-bias voltage generated between the substrate to be processed and the plasma can be controlled by changing the angle between the surface of the substrate to be processed and the line of magnetic force.
The energy of the ions incident on the substrate to be processed can be controlled. That is, the deposition rate can be arbitrarily changed by the angle, and the film thickness can be precisely controlled.
Further, as shown in FIG. 11, if the magnetic field strength is selected, a high plasma density can be realized, and the film formation rate can be increased as compared with the conventional plasma CVD apparatus.
【0083】以上、プラズマエッチング装置、プラズマ
CVD装置、スパッタリング装置等に本発明を適用した
実施例について説明したが、本発明は、プラズマによる
表面改質装置や、イオン注入装置のプラズマイオン源、
ECR装置や、ウィスラー波(ヘリコン波)プラズマを
形成し、プラズマ、電子、イオン、中性活性種のソース
として利用する装置などにも適用できる。Although the embodiment in which the present invention is applied to the plasma etching apparatus, the plasma CVD apparatus, the sputtering apparatus, etc. has been described above, the present invention is not limited to the plasma surface reforming apparatus, the plasma ion source of the ion implantation apparatus,
It can also be applied to an ECR device and a device that forms a Whistler wave (helicon wave) plasma and uses it as a source of plasma, electrons, ions, and neutral active species.
【0084】また、磁界強度は、各プロセスに応じて異
なるが、数ガウス以上が好ましい。また、下部電極2,
上部電極7に個々に高周波、或いは直流電力を供給して
も良い。更にまた、プラズマに接する上部電極7の表面
の電位がフローティングとなるように、上部電極7の表
面の材質を選べば、電子およびイオンの閉じ込めを更に
高めることができ、高密度のプラズマを形成できる。The magnetic field strength varies depending on each process, but is preferably several Gauss or more. Also, the lower electrode 2,
High frequency or DC power may be supplied to the upper electrodes 7 individually. Furthermore, if the material of the surface of the upper electrode 7 is selected so that the potential of the surface of the upper electrode 7 which is in contact with the plasma becomes floating, the confinement of electrons and ions can be further enhanced, and high-density plasma can be formed. .
【0085】また、上記実施例では、高周波電力の周波
数として13.56MHzを選んだが、エッチングする
材料に応じて、例えば、高めのイオンエネルギーが必要
な酸化膜系のエッチングの場合には、100kHzから
1MHz程度の比較的低い周波数が有効である。一方、
燐を添加した多結晶シリコン、或いはアルミニウム合金
等のように下地基板に対して選択性が要求され、比較的
低いイオンエネルギーが要求される場合には、20MH
zから数100MHz程度の高い周波数が有効である。
いずれの場合においても、磁界強度との組み合わせによ
り、加工に適したイオンエネルギー,プラズマ密度,そ
の他のプラズマパラメータを制御する。また、使用する
ガスについては、トレンチ溝の場合、シリコン基板を想
定したので、エッチングガスとして塩素系ガスを使用し
たが、フッ素系のガスや、Cl−F系のガスを用いても
良い。また、シリコン酸化膜の異方性エッチングの場合
にはフロロカーボン(CF)系のガス、シリコン窒化膜
のエッチングの場合にはフッ素系のガス、配線等に用い
る金属等のエッチングの場合には塩素系やフッ素系のガ
ス、レジストのエッチングの場合に酸素を含むガスを用
いるなど、エッチングする材料に合わせて適宜ガスを選
択すれば良い。更に、不活性ガス、水素ガス、窒素ガ
ス、酸素ガスなどを添加しても良い。In the above-mentioned embodiment, 13.56 MHz is selected as the frequency of the high frequency power. However, depending on the material to be etched, for example, in the case of oxide film type etching requiring a high ion energy, the frequency is from 100 kHz. A relatively low frequency of about 1 MHz is effective. on the other hand,
When selectivity is required for the underlying substrate such as polycrystalline silicon added with phosphorus or aluminum alloy, and relatively low ion energy is required, 20 MH
A high frequency from z to several hundred MHz is effective.
In any case, the ion energy, plasma density, and other plasma parameters suitable for processing are controlled in combination with the magnetic field strength. As for the gas to be used, in the case of the trench groove, since the silicon substrate was assumed, chlorine-based gas was used as the etching gas, but fluorine-based gas or Cl-F-based gas may be used. Further, in the case of anisotropic etching of a silicon oxide film, a fluorocarbon (CF) -based gas, in the case of etching a silicon nitride film, a fluorine-based gas, and in the case of etching a metal used for wiring or the like, a chlorine-based gas. A gas such as a fluorine-based gas or a gas containing oxygen in the case of etching a resist may be appropriately selected according to the material to be etched. Further, an inert gas, hydrogen gas, nitrogen gas, oxygen gas or the like may be added.
【0086】また、上記実施例では、真空容器内に磁場
を形成するとともに、被処理基体の表面に入射する磁気
力線と被処理基体の表面とのなす角度を制御するために
ダイポールリングマグネットを用いたが他の手段で実現
しても良い。In the above embodiment, a dipole ring magnet is used to form a magnetic field in the vacuum chamber and to control the angle between the magnetic force line incident on the surface of the substrate to be processed and the surface of the substrate to be processed. Although used, it may be realized by other means.
【0087】その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施できる。In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
【0088】[0088]
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、プ
ラズマ状態の変動を抑えつつ、自己バイアス電圧を制御
できるので、良好なプラズマ表面処理を行なうことがで
きる。As described in detail above, according to the present invention, since the self-bias voltage can be controlled while suppressing the fluctuation of the plasma state, a favorable plasma surface treatment can be performed.
【図1】本発明の第1の実施例に係るエッチング装置の
概略構成を示す模式図。FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an etching apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図1のエッチング装置のダイポールリングマグ
ネット内の磁界を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a magnetic field in a dipole ring magnet of the etching apparatus of FIG.
【図3】自己バイアスを制御できる理由を説明するため
の図。FIG. 3 is a diagram for explaining the reason why self-bias can be controlled.
【図4】トレンチの側壁にコンタクト部を形成する方法
を示す工程断面図。FIG. 4 is a process sectional view showing a method of forming a contact portion on a sidewall of a trench.
【図5】コンタクトホールの形成方法を説明するための
断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a method of forming a contact hole.
【図6】トレンチの形成方法を説明するための断面図。FIG. 6 is a sectional view for explaining a method of forming a trench.
【図7】逆テーパ状の溝を示す断面図。FIG. 7 is a cross-sectional view showing an inverted taper groove.
【図8】順テーパ状の溝を示す断面図。FIG. 8 is a cross-sectional view showing a forward tapered groove.
【図9】トレンチの側壁にコンタクト部を形成する方法
を説明するための断面図。FIG. 9 is a sectional view for explaining a method of forming a contact portion on a sidewall of a trench.
【図10】電子の閉じ込め方法を説明する他の図。FIG. 10 is another diagram for explaining the electron confinement method.
【図11】プラズマ密度が高くなる磁界強度を示す図。FIG. 11 is a diagram showing the magnetic field strength with which the plasma density is increased.
【図12】レジストパターンの凹凸が緩和される理由を
説明するための図。FIG. 12 is a diagram for explaining the reason why the unevenness of the resist pattern is alleviated.
【図13】側壁付着物を除去できるヴィアホールの形成
方法を説明するための図。FIG. 13 is a diagram for explaining a method of forming a via hole that can remove deposits on a sidewall.
【図14】従来のマグネトロンRIE装置の概略構成を
示す模式図。FIG. 14 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a conventional magnetron RIE device.
【図15】ダイポールリングマグネットを説明するため
の図。FIG. 15 is a diagram for explaining a dipole ring magnet.
1…真空容器 2…下部電極 3…被処理基体 4…ガス導入口 5…高周波電源 6…排気口 7…上部電極 8…ダイポールリングマグネット 9…マッチング回路 10…プラズマ 11…シース 20…シリコン基板 21…絶縁膜 22…絶縁膜 23…ゲート電極 24…n+ 拡散層 25…(フォト)レジストパターン 26…下層電極 27…上層電極 28…絶縁層 29…Al配線 29a…側壁付着物DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vacuum container 2 ... Lower electrode 3 ... Processed substrate 4 ... Gas inlet 5 ... High frequency power supply 6 ... Exhaust port 7 ... Upper electrode 8 ... Dipole ring magnet 9 ... Matching circuit 10 ... Plasma 11 ... Sheath 20 ... Silicon substrate 21 ... Insulating film 22 ... Insulating film 23 ... Gate electrode 24 ... N + diffusion layer 25 ... (Photo) resist pattern 26 ... Lower layer electrode 27 ... Upper layer electrode 28 ... Insulating layer 29 ... Al wiring 29a ... Side wall adhering matter
Claims (2)
前記処理室内に導入するガス導入手段と、 前記被処理基体の表面における前記磁場の磁気力線と前
記被処理基体の表面とのなす角度を制御する手段とを具
備してなることを特徴とするプラズマ表面処理装置。1. A processing chamber in which a substrate to be processed is housed, an electric field forming means for forming an electric field in the processing chamber, a magnetic field forming means for forming a magnetic field in the processing chamber, and the substrate to be processed by plasma conversion. A gas introduction unit for introducing a gas for treating the surface into the treatment chamber; and a unit for controlling an angle formed by the magnetic force line of the magnetic field on the surface of the substrate to be treated and the surface of the substrate to be treated. A plasma surface treatment apparatus characterized by the following.
前記処理室内に導入するガス導入手段と、 前記被処理基体の表面における前記磁場の磁気力線と前
記被処理基体の表面とのなす角度を保持したまま、前記
磁気力線を前記被処理基体の表面に垂直な軸を中心に回
転させる手段とを具備してなることを特徴とするプラズ
マ表面処理装置。2. A processing chamber in which a substrate to be processed is housed, an electric field forming means for forming an electric field in the processing chamber, a magnetic field forming means for forming a magnetic field in the processing chamber; A gas introduction unit for introducing a gas for treating the surface into the treatment chamber; and the magnetic force line while maintaining an angle between the magnetic force line of the magnetic field on the surface of the substrate to be treated and the surface of the substrate to be treated. And a means for rotating the substrate about an axis perpendicular to the surface of the substrate to be treated.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23393093A JPH0794475A (en) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | Plasma surface processing device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23393093A JPH0794475A (en) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | Plasma surface processing device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0794475A true JPH0794475A (en) | 1995-04-07 |
Family
ID=16962840
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23393093A Pending JPH0794475A (en) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | Plasma surface processing device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0794475A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006000945A (en) * | 2004-06-15 | 2006-01-05 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Plasma etching method |
JP2013216949A (en) * | 2012-04-10 | 2013-10-24 | Kojima Press Industry Co Ltd | Plasma cvd apparatus |
US9105583B2 (en) | 2013-01-07 | 2015-08-11 | International Business Machines Corporation | Catalytic etch with magnetic direction control |
-
1993
- 1993-09-20 JP JP23393093A patent/JPH0794475A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006000945A (en) * | 2004-06-15 | 2006-01-05 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Plasma etching method |
JP4534010B2 (en) * | 2004-06-15 | 2010-09-01 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | Plasma etching method |
JP2013216949A (en) * | 2012-04-10 | 2013-10-24 | Kojima Press Industry Co Ltd | Plasma cvd apparatus |
US9105583B2 (en) | 2013-01-07 | 2015-08-11 | International Business Machines Corporation | Catalytic etch with magnetic direction control |
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