JPS63136626A - Plasma processor - Google Patents
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- JPS63136626A JPS63136626A JP28197386A JP28197386A JPS63136626A JP S63136626 A JPS63136626 A JP S63136626A JP 28197386 A JP28197386 A JP 28197386A JP 28197386 A JP28197386 A JP 28197386A JP S63136626 A JPS63136626 A JP S63136626A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の分野]
本発明は、例えば半導体製造工程におけるエツチングプ
ロセスで用いるプラズマ処理装置に関し、特にプラズマ
中の荷電粒子による被処理物への電気的損傷を防止する
ための改良に関する。Detailed Description of the Invention [Field of the Invention] The present invention relates to a plasma processing apparatus used, for example, in an etching process in a semiconductor manufacturing process, and in particular to a plasma processing apparatus for preventing electrical damage to a processed object due to charged particles in plasma. Regarding improvements.
[従来の技術]
半導体集積回路のパターン加工におけるレジストのドラ
イエツチング技術の1つとしてプラズマ処理装置が用い
られている。このようなプラズマ処理装置は、所定の減
圧された雰囲気に電界を加え正負の電荷が平衡したプラ
ズマ状態を励起し、プラズマ中のガス分子を解離させて
活性な中性ラジカルを発生させ、この中性ラジカルを基
板(ウェハ)と反応させてエツチングを行うものである
。[Prior Art] A plasma processing apparatus is used as one of resist dry etching techniques in pattern processing of semiconductor integrated circuits. Such plasma processing equipment excites a plasma state in which positive and negative charges are balanced by applying an electric field to a predetermined reduced pressure atmosphere, dissociating gas molecules in the plasma and generating active neutral radicals. Etching is performed by reacting chemical radicals with the substrate (wafer).
従来のプラズマ処理装置においては、プラズマ中のイオ
ン、電子等の荷電粒子が被処理物に作用し電気的ダメー
ジを引起す原因となっていた。特に近年半導体集積回路
の集積度の増加によりこのような電気的ダメージによる
素子への影響が大きくなってきた0例えば、MOS構造
でのゲート酸化膜においてはその膜厚が薄くなってきて
いるため、レジストのエツチング工程においてはプラズ
マ中の荷電粒子の影響によりゲート酸化膜が絶縁破壊を
起こし、半導体デバイスの特性劣化ひいては歩留まりの
低下を来していた。In conventional plasma processing apparatuses, charged particles such as ions and electrons in the plasma act on the object to be processed, causing electrical damage. Particularly in recent years, as the degree of integration of semiconductor integrated circuits has increased, the influence of such electrical damage on devices has become greater.For example, gate oxide films in MOS structures have become thinner; In the resist etching process, dielectric breakdown of the gate oxide film occurs due to the influence of charged particles in the plasma, resulting in deterioration of the characteristics of semiconductor devices and a decrease in yield.
[発明の目的]
本発明は前記従来技術の欠点に鑑みなされたものであっ
て、プラズマ中の荷電粒子を中性ラジカルから分離して
封じ込め被処理物に対する電気的ダメージを防止したプ
ラズマ処理装置の提供を目的とする。[Object of the Invention] The present invention has been made in view of the drawbacks of the prior art, and provides a plasma processing apparatus that separates charged particles in plasma from neutral radicals to prevent electrical damage to the object to be processed. For the purpose of providing.
[実施例]
第1図から第4図までに本発明の各別の実施例の構成を
示す。[Embodiments] FIGS. 1 to 4 show the configurations of different embodiments of the present invention.
第1図において、1はマイクロ波発生器であるマグネト
ロン、2はマイクロ波を処理室へ導くための方形導波管
、4はプラズマの導入する磁界を発生させるためのマグ
ネットコイル、5は被処理物であるウェハ、6は処理室
、6aは処理室を構成する石英からなる反応容器。この
石英は被処理物への汚染を最小としかつマイクロ波の透
過および磁界の透磁を効率良く達成する。フは接地され
たステージ、8はプラズマガスの導入口、9は排気ポン
プ(図示しない)に接続された排気口である。ウェハ5
は処理室6の底部のステージ7上に搭載される。プラズ
マガスの導入口8および排気口9は処理室6の底部近傍
に設けられている。In Fig. 1, 1 is a magnetron which is a microwave generator, 2 is a rectangular waveguide for guiding microwaves to the processing chamber, 4 is a magnet coil for generating a magnetic field to introduce plasma, and 5 is to be processed. 6 is a processing chamber, and 6a is a reaction vessel made of quartz that constitutes the processing chamber. This quartz minimizes contamination of the workpiece and efficiently achieves microwave transmission and magnetic field permeability. 8 is a plasma gas inlet, and 9 is an exhaust port connected to an exhaust pump (not shown). wafer 5
is mounted on the stage 7 at the bottom of the processing chamber 6. A plasma gas inlet 8 and an exhaust port 9 are provided near the bottom of the processing chamber 6.
上記構成のプラズマ処理装置の作用について説明する。The operation of the plasma processing apparatus having the above configuration will be explained.
マグネトロン1は2.45 GHzのマイクロ波を発生
する。このマイクロ波は導波管2により処理室6に導入
される。処理室6には予め導入口8よりプラズマガスが
充填されかつ処理室6は所定の真空圧状態に保たれてい
る。この処理室6に前記マイクロ波を導入することによ
り内部のガスが励起されプラズマ状態となる。このとき
マグネットコイル4に通電して励磁することにより磁界
を発生させる。磁力線はウェハ5に対し垂直に導入され
ている。この磁界によるピンチ効果によりプラズマは発
生と同時に細く絞られ封止される。Magnetron 1 generates 2.45 GHz microwaves. This microwave is introduced into the processing chamber 6 through the waveguide 2. The processing chamber 6 is filled with plasma gas from the introduction port 8 in advance, and the processing chamber 6 is maintained at a predetermined vacuum pressure state. By introducing the microwave into the processing chamber 6, the gas inside is excited and becomes a plasma state. At this time, the magnet coil 4 is energized and excited to generate a magnetic field. The magnetic lines of force are introduced perpendicularly to the wafer 5. Due to the pinch effect caused by this magnetic field, plasma is narrowed and sealed at the same time as it is generated.
ここでピンチ効果により細く絞られ封じ込められるのは
プラズマ中の荷電粒子(イオンおよび電子)のみであり
、中性ラジカルは磁界に影響されず収束しない、ウェハ
5は封じ込められた荷電粒子の外部の接地されたステー
ジ7上にあり、荷電粒子の影響を受けず中性ラジカルの
みによって処理が行われる。Here, only the charged particles (ions and electrons) in the plasma are narrowed down and confined by the pinch effect, and the neutral radicals are not affected by the magnetic field and do not converge.The wafer 5 is the external ground for the confined charged particles. The process is performed using only neutral radicals without being affected by charged particles.
第2図は本発明の別の実施例の構成図である。FIG. 2 is a block diagram of another embodiment of the present invention.
この実施例ではマイクロ波の導波管として可動短絡器付
方形導波管3が用いられている。また、第1図の実施例
では導波管2がウェハ5の真上近傍まで配設されている
ためウェハ5の真上で発生したプラズマはマグネットコ
イル4による封じ込み作用を受けず従って若干の荷電粒
子がウェハ5に対し電気的影響を及ぼしていた。第2図
の実施例はこの点を改良したものである。すなわち、導
波管3を反応容器6aの頂部に配設し、この頂部のマイ
クロ波導入部と底部のウェハ5との間にマグネットコイ
ル4を設けてマイクロ波の漏洩を防止した構造である。In this embodiment, a rectangular waveguide 3 with a movable short circuit is used as a microwave waveguide. Furthermore, in the embodiment shown in FIG. 1, since the waveguide 2 is disposed close to just above the wafer 5, the plasma generated directly above the wafer 5 is not affected by the confinement effect by the magnet coil 4, so that some The charged particles were having an electrical effect on the wafer 5. The embodiment shown in FIG. 2 is an improvement on this point. That is, the waveguide 3 is disposed at the top of the reaction vessel 6a, and the magnet coil 4 is provided between the microwave introduction section at the top and the wafer 5 at the bottom to prevent microwave leakage.
このような構造においては、ウェハ5の真上でのプラズ
マの発生は最小に抑制され、また反応室6の頂部で発見
したプラズマ中の荷電粒子はマグネットコイル4の磁界
の作用により完全に封止されるためウェハ5に対する電
気的ダメージは確実に防止される。In this structure, the generation of plasma directly above the wafer 5 is suppressed to a minimum, and the charged particles in the plasma found at the top of the reaction chamber 6 are completely sealed off by the action of the magnetic field of the magnet coil 4. Therefore, electrical damage to the wafer 5 is reliably prevented.
第3図に本発明のさらに別の実施例を示す。この実施例
ではプラズマ処理効率を向上させるためにプラズマガス
の導入口8を反応容器6aの頂部に設は処理室6内のガ
スの流れを円滑にし、たものである。その他の構成、作
用は第2図の実施例と同様である。FIG. 3 shows yet another embodiment of the invention. In this embodiment, in order to improve plasma processing efficiency, a plasma gas inlet 8 is provided at the top of the reaction vessel 6a to smooth the flow of gas within the processing chamber 6. Other structures and functions are the same as those of the embodiment shown in FIG.
第4図に本発明のさらに別の実施例を示す。この実施例
はマグネットコイル4の制御性を向上させたものである
。処理室6内のウェハ5の近傍にイオン密度および電子
密度を測定するための電気的にフローティング状態の測
定子(フローティングプローブ)10が設けらている。FIG. 4 shows yet another embodiment of the invention. This embodiment improves the controllability of the magnet coil 4. An electrically floating measuring element (floating probe) 10 for measuring ion density and electron density is provided near the wafer 5 in the processing chamber 6 .
この測定子10は測定結果を演算するための演算ユニッ
ト11に接続される。演算ユニット11はさらにマグネ
ットコイル4の駆動回路(電源)12と接続され閉回路
を構成している。測定子10で得られた電流値は演算ユ
ニット11により演算されイオン密度および電子密度等
のプラズマ状態が算出される。この算出結果に基いてマ
グネットコイル4を駆動制御してイオン密度、電子密度
を最小にするように磁界の強度を制御する。また、測定
子lOによるイオン密度および電子密度の測定にはダブ
ルプローブ法が用いられている。この方法はプラズマの
時間的変化においても安定した測定が可能で、処理中の
被処理物から発生した生成ガスによるプラズマの変化に
影響を受けない、したがフて、処理中に時間とともに変
化するプラズマ状態にかかわらず常に所定のレベル以下
のイオン密度および電子密度の状態に保つことが可能と
なる。This probe 10 is connected to a calculation unit 11 for calculating measurement results. The arithmetic unit 11 is further connected to a drive circuit (power supply) 12 for the magnet coil 4 to form a closed circuit. The current value obtained by the probe 10 is calculated by the calculation unit 11 to calculate the plasma state such as ion density and electron density. Based on this calculation result, the magnetic coil 4 is driven and controlled to control the strength of the magnetic field so as to minimize the ion density and electron density. Further, a double probe method is used to measure the ion density and electron density using the probe IO. This method allows stable measurements even when the plasma changes over time, and is not affected by changes in the plasma caused by gas generated from the workpiece being processed. It becomes possible to always maintain the ion density and electron density below a predetermined level regardless of the plasma state.
[発明の効果]
以上説明したように、本発明に係るプラズマ処理装置に
おいては、マグネットコイル等の磁界発生手段を設ける
ことにより、マイクロ波によって発生したプラズマに磁
界を導入しプラズマ中の荷電粒子を中性ラジカルから分
離して封じ込めることが可能となり、荷電粒子による被
処理物への電気的ダメージが防止され、製品の特性が安
定向上し、歩留まりが向上する。[Effects of the Invention] As explained above, in the plasma processing apparatus according to the present invention, by providing a magnetic field generating means such as a magnet coil, a magnetic field is introduced into plasma generated by microwaves, and charged particles in the plasma are removed. It becomes possible to separate and confine neutral radicals, preventing electrical damage to the processed object due to charged particles, stably improving product characteristics, and improving yield.
第1図から第4図までは各々本発明に係るプラズマ処理
装置の各別の実施例の構成図である。
1:マグネトロン、
2.3:導波管、
4:マグネットコイル、
5:ウェハ、
6:処理室、
6a:反応容器、
7:ステージ、
8:導入口、
9:排出口、
10:測定子、
11:演算ユニット。
特許出願人 キャノン株式会社
特許出願人 キャノン販売株式会社代理人 弁理士
伊 東 辰 雄
代理人 弁理士 伊 東 哲 也
第1図
第3図
第2図
第4図1 to 4 are configuration diagrams of different embodiments of the plasma processing apparatus according to the present invention. 1: magnetron, 2.3: waveguide, 4: magnet coil, 5: wafer, 6: processing chamber, 6a: reaction vessel, 7: stage, 8: inlet, 9: outlet, 10: probe, 11: Arithmetic unit. Patent applicant Canon Co., Ltd. Patent applicant Canon Sales Co., Ltd. Agent Patent attorney Tatsuo Ito Agent Patent attorney Tetsuya Ito Figure 1 Figure 3 Figure 2 Figure 4
Claims (1)
理物を収容する処理室と、マイクロ波発生手段と、マイ
クロ波を処理室に導入してプラズマを発生させるための
導波管と、処理室内で発生したプラズマ中の荷電粒子を
中性ラジカルから分離して封じ込め前記被処理物方向へ
の飛散を防止するための磁界発生手段とを具備したこと
を特徴とするプラズマ処理装置。 2、前記被処理物は処理室底部の接地されたステージ上
に搭載され、前記プラズマガスの導入口および排出口は
前記処理室の底部近傍に設けられたことを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載のプラズマ処理装置。 3、前記被処理物は処理室底部の接地されたステージ上
に搭載され、前記プラズマガスの導入口は該処理室の頂
部に設けられ、前記排出口は該処理室の底部近傍に設け
られたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のプ
ラズマ処理装置。 4、前記マイクロ波発生手段は、2.45GHzのマイ
クロ波を発生するマグネトロンであることを特徴とする
特許請求の範囲第1項から第3項までのいずれか1項記
載のプラズマ処理装置。 5、前記磁界発生手段は前記処理室の周囲に配設したマ
グネットコイルであることを特徴とする特許請求の範囲
第1項から第4項までのいずれか1項記載のプラズマ処
理装置。 6、前記処理室内のプラズマ状態を検知するための検知
手段を設け、該検知手段の検知結果に応じて前記磁界発
生手段を制御するための制御手段を設けたことを特徴と
する特許請求の範囲第1項から第5項までのいずれか1
項記載のプラズマ処理装置。 7、前記検知手段は、処理室内の電子密度またはイオン
密度又はその両方を測定する測定器からなることを特徴
とする特許請求の範囲第6項記載のプラズマ処理装置。 8、前記測定器は処理室底部に配設した電気的にフロー
ティング状態の測定プローブを具備したことを特徴とす
る特許請求の範囲第7項記載のプラズマ処理装置。 9、前記制御手段は、前記検知手段からの電気信号を演
算処理する演算処理回路からなることを特徴とする特許
請求の範囲第7項または第8項記載のプラズマ処理装置
。 10、前記被処理物は半導体ウェハであることを特徴と
する特許請求の範囲第1項から第9項までのいずれか1
項記載のプラズマ処理装置。[Claims] 1. A processing chamber having a plasma gas inlet and an outlet and accommodating an object to be processed therein, a microwave generating means, and generating plasma by introducing the microwave into the processing chamber. and a magnetic field generating means for separating and containing charged particles in the plasma generated in the processing chamber from neutral radicals and preventing them from scattering toward the object to be processed. plasma processing equipment. 2. The object to be processed is mounted on a grounded stage at the bottom of the processing chamber, and the plasma gas inlet and outlet are provided near the bottom of the processing chamber. The plasma processing apparatus according to item 1. 3. The object to be processed is mounted on a grounded stage at the bottom of the processing chamber, the plasma gas inlet is provided at the top of the processing chamber, and the outlet is provided near the bottom of the processing chamber. A plasma processing apparatus according to claim 1, characterized in that: 4. The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the microwave generating means is a magnetron that generates microwaves of 2.45 GHz. 5. The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the magnetic field generating means is a magnet coil disposed around the processing chamber. 6. Claims characterized in that a detection means for detecting the plasma state in the processing chamber is provided, and a control means is provided for controlling the magnetic field generation means according to the detection result of the detection means. Any one of paragraphs 1 to 5
The plasma processing apparatus described in Section 1. 7. The plasma processing apparatus according to claim 6, wherein the detection means comprises a measuring device that measures electron density, ion density, or both within the processing chamber. 8. The plasma processing apparatus according to claim 7, wherein the measuring device includes an electrically floating measurement probe disposed at the bottom of the processing chamber. 9. The plasma processing apparatus according to claim 7 or 8, wherein the control means comprises an arithmetic processing circuit that performs arithmetic processing on the electrical signal from the detection means. 10. Any one of claims 1 to 9, wherein the object to be processed is a semiconductor wafer.
The plasma processing apparatus described in Section 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28197386A JPS63136626A (en) | 1986-11-28 | 1986-11-28 | Plasma processor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28197386A JPS63136626A (en) | 1986-11-28 | 1986-11-28 | Plasma processor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63136626A true JPS63136626A (en) | 1988-06-08 |
Family
ID=17646476
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28197386A Pending JPS63136626A (en) | 1986-11-28 | 1986-11-28 | Plasma processor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63136626A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007502519A (en) * | 2003-08-14 | 2007-02-08 | オンウェハー テクノロジーズ インコーポレイテッド | Sensor array for measuring plasma characteristics in plasma process environments |
-
1986
- 1986-11-28 JP JP28197386A patent/JPS63136626A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007502519A (en) * | 2003-08-14 | 2007-02-08 | オンウェハー テクノロジーズ インコーポレイテッド | Sensor array for measuring plasma characteristics in plasma process environments |
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