JP3371176B2 - Plasma processing apparatus and semiconductor device manufacturing method - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば半導体装置の
製造分野などにおいて用いられるプラズマエッチング装
置およびプラズマＣＶＤ装置などのプラズマ処理装置お
よびそれを用いた半導体装置の製造方法に係り、さらに
詳しくは、大口径ウェーハのエッチングの均一性、異方
性を持った加工制御性、低ダメージ性、または成膜均一
性に優れたプラズマ処理装置およびそれを用いた半導体
装置の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma processing apparatus such as a plasma etching apparatus and a plasma CVD apparatus used in the field of manufacturing semiconductor devices .
And a method of manufacturing a semiconductor device using the same , more specifically, plasma processing excellent in etching uniformity of a large-diameter wafer, process controllability with anisotropy, low damage, or film formation uniformity. Device and semiconductor using the same
The present invention relates to a method of manufacturing a device .

【０００２】[0002]

【従来の技術】現在のＶＬＳＩ，ＵＬＳＩなどの高集積
半導体回路で実現されている、素子の高集積化・高密度
化、およびデバイスの高性能化・高集積化を、さらに高
度な内容とするために、いくつかの技術的な方法が見い
出されている。たとえば、高集積技術による素子寸法の
微細化、高密度技術によるチップ寸法の増大、またはデ
バイス構造あるいは回路の改良などである。これらの方
向に対して、プロセス・生産技術を担う半導体製造装
置、特に、プラズマエッチング装置あるいはプラズマＣ
ＶＤ装置は、いくつかの性能上の改善が期待されてい
る。2. Description of the Related Art Higher integration and densification of devices and higher performance and integration of devices, which are realized by current highly integrated semiconductor circuits such as VLSI and ULSI, are further advanced. For this, several technical methods have been found. For example, miniaturization of device dimensions by high integration technology, increase of chip dimensions by high density technology, or improvement of device structure or circuit. In these directions, semiconductor manufacturing equipment that bears process / production technology, especially plasma etching equipment or plasma C
VD devices are expected to have some performance improvements.

【０００３】たとえば、異方性を持ち、かつ、寸法変換
差の少ない微細加工の制御性、大口径ウェーハに対する
処理速度、処理均一性、選択性などの基本特性の向上、
デバイスの歩留まりと相関を持つプラズマダメージの低
減などの改善が期待されている。For example, improvement of basic characteristics such as controllability of fine processing having anisotropy and small dimensional conversion difference, processing speed for large diameter wafers, processing uniformity, selectivity, etc.,
Improvements such as reduction of plasma damage that correlates with device yield are expected.

【０００４】近年、これらの性能上の改善を得るため
に、プラズマを高密度（プラズマ内の電子・イオン密度
が、１×１０¹²／ｃｍ³ 以上のもの）に生成可能なプラ
ズマソースを搭載したエッチング・ＣＶＤ装置が提案さ
れ、プロセス・製造技術に応用されつつある。たとえ
ば、複数の強磁場コイルを利用したＥＣＲプラズマ型装
置、プラズマ中に伝播可能なホイッスラーモードに属す
るヘリコン波を利用したヘリコン波プラズマ型装置、さ
らに、スパイラルコイル・ヘリカルコイルを利用し誘導
結合型プラズマを発生させる誘導結合型プラズマ型装置
などがある。いずれの装置も、高密度に生成したイオン
種による、被成膜材とのエッチング反応の促進が見ら
れ、枚様式装置として、生産性に貢献する高速エッチン
グ処理が得られている。In recent years, in order to obtain these improvements in performance, a plasma source capable of generating plasma at a high density (electron / ion density in the plasma is 1 × 10 ¹² / cm ³ or more) is mounted. Etching / CVD equipment has been proposed and is being applied to process / manufacturing technology. For example, an ECR plasma type device using a plurality of strong magnetic field coils, a helicon wave plasma type device using a helicon wave belonging to a whistler mode that can propagate in plasma, and an inductively coupled plasma using a spiral coil / helical coil. There is an inductively coupled plasma type device for generating the. In all of the apparatuses, the ion species generated at high density promoted the etching reaction with the material to be deposited, and as a single-wafer apparatus, a high-speed etching process that contributes to the productivity has been obtained.

【０００５】特に、従来からの商用周波数であるＲＦ高
周波を利用した誘導結合型プラズマエッチング・ＣＶＤ
装置は、装置構成の簡素化が比較的容易であり、高密度
なプラズマも生成できるため、半導体装置製造分野で、
その応用が期待されている。この装置は、誘電体窓の上
面に配置したスパイラルコイル（渦巻状コイル）と、独
立制御された下部高周波（ＲＦ）電源などからなる近似
的な狭間隔の電極構造とに特徴を有する。この装置で
は、真空チャンバー内部の主要な構成部品を、誘電体材
料で構成することも可能であり、装置の洗浄再生にとっ
て有益である。In particular, inductively coupled plasma etching / CVD utilizing RF high frequency which is a conventional commercial frequency.
The device is relatively easy to simplify the device configuration and can generate high-density plasma, so in the semiconductor device manufacturing field,
Its application is expected. This device is characterized by a spiral coil (spiral coil) arranged on the upper surface of the dielectric window and an approximately closely-spaced electrode structure including an independently controlled lower radio frequency (RF) power source. In this device, the main components inside the vacuum chamber can also be made of a dielectric material, which is useful for cleaning and regeneration of the device.

【０００６】また、上面のスパイラルコイルの巻数を増
やすことによって、容易に大口径ウェーハに対応した、
大面積のプラズマ処理を可能にすることができる。これ
らのコイルは、磁束密度Ｂの時間変化により誘導電界Ｅ
を発生させる（ファラデー則）が、この誘導電界Ｅは、
コイルに沿って平面状に分布する。Further, by increasing the number of turns of the spiral coil on the upper surface, it is possible to easily cope with a large diameter wafer.
Large area plasma processing can be enabled. These coils generate an induced electric field E due to a change in magnetic flux density B with time.
Is generated (Faraday's law), the induced electric field E is
It is distributed in a plane along the coil.

【０００７】誘導電界Ｅにより、電子の加速、およびジ
ュール加熱が起こり、平面状プラズマが発生する。この
プラズマ発生系では、ＲＦ角周波数ωと、Ｌ，Ｃ整合回
路が共振条件を満たすならば、上部コイルの印加電力
を、ある閾値以上の高電力とすることで、いわゆる低密
度放電：Ｅ-discharge（または、容量結合型プラズマ放
電）から、高密度放電：Ｈ-discharge（または、誘導結
合型プラズマ放電）へと遷移的にプラズマを高密度化
（ｅ^- ≧１×１０¹²／ｃｍ³ ）することが可能である。The induction electric field E causes acceleration of electrons and Joule heating to generate a planar plasma. In this plasma generation system, if the RF angular frequency ω and the L and C matching circuits satisfy the resonance condition, the power applied to the upper coil is set to a high power above a certain threshold, so-called low density discharge: E- High density plasma (e ⁻ ≧ 1 × 10 ¹² / cm ³ ) transitionally from discharge (or capacitively coupled plasma discharge) to high density discharge: H-discharge (or inductively coupled plasma discharge) It is possible to

【０００８】高密度プラズマを、平面状に形成し、かつ
イオン種を下部電極のＲＦバイアスで独立して引き出す
ため、比較的容易に、ウェーハ面内均一性などの基本特
性に優れたエッチングが達成されている。６インチ直径
のウェーハによるＡｌ合金エッチングでは、同面内均一
性が±５．０％以下であり、同ウェーハ間均一性が±
５．０％以下などの良好な特性を奏する。ただし、均一
性を改善するために、下部電極外周に、フォーカスリン
グ（図１に示す符号３５）が付属してあることを前提条
件とする。Since the high-density plasma is formed in a planar shape and the ion species are independently extracted by the RF bias of the lower electrode, etching excellent in basic characteristics such as in-plane uniformity of the wafer can be achieved relatively easily. Has been done. In the Al alloy etching with a 6-inch diameter wafer, the in-plane uniformity is ± 5.0% or less, and the in-wafer uniformity is ± 5.0%.
It has good characteristics such as 5.0% or less. However, in order to improve the uniformity, it is a precondition that a focus ring (reference numeral 35 shown in FIG. 1) is attached to the outer periphery of the lower electrode.

【０００９】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、スパ
イラルコイルを利用した誘導結合型プラズマ処理装置
は、大口径ウェーハに必要なエッチング基本特性の向上
が、比較的容易であり、かつ装置構成も簡素化されてい
るため、半導体装置製造に有益な面を持つ。しかし、こ
の装置では、厳密には、いくつかの不利益を与えること
がある。As described above, in the inductively coupled plasma processing apparatus using the spiral coil, it is relatively easy to improve the basic etching characteristics required for a large-diameter wafer, and the apparatus configuration is also high. Since it is simplified, it has a useful aspect in semiconductor device manufacturing. However, strictly speaking, this device may present some disadvantages.

【００１０】単独のスパイラルコイルと、直列接続した
可変キャパシタから成るエレメントとＲＦ電源とで構成
されるコイル電極が形成する、誘導電界Ｅを、マックス
ウェル式を中心とする有限要素法による数値解析した結
果を図８に示す。図８に示すように、スパイラルコイル
５０の巻線方向に沿って、渦巻状に誘導電界Ｅベクトル
が発生していることが理解できる。なお、誘導電界Ｅベ
クトルは、図中矢印で示し、矢印の大きさが大きいほど
ベクトルの強度が強い。The induced electric field E formed by a coil electrode composed of a single spiral coil, an element consisting of a variable capacitor connected in series, and an RF power source was numerically analyzed by the finite element method centered on the Maxwell equation. The results are shown in Fig. 8. As shown in FIG. 8, it can be understood that the induction electric field E vector is generated in a spiral shape along the winding direction of the spiral coil 50. The induced electric field E vector is indicated by an arrow in the figure, and the larger the arrow, the stronger the vector strength.

【００１１】図８に示すように、そのベクトルの強さ
（電界強度の絶対値）は、中心および最外周領域で弱ま
っている。これらの疎密は、たとえば、最外周でのチャ
ンバー壁面の影響を受けた磁束、または誘導電界Ｅの発
散・減衰が原因となっている。このコイル電極の中心と
最外周領域との疎な電界分布では、バルクのプラズマ内
に生成するイオン種と電子の分布が不均一である。As shown in FIG. 8, the strength of the vector (absolute value of electric field strength) is weakened in the center and outermost peripheral regions. The density is caused by, for example, the magnetic flux affected by the chamber wall surface at the outermost circumference or the divergence / attenuation of the induction electric field E. In the sparse electric field distribution between the center of the coil electrode and the outermost peripheral region, the distribution of ion species and electrons generated in the bulk plasma is non-uniform.

【００１２】特に、フォーカスリングなどの構成要素を
利用しない場合、外周領域では、エッチングに寄与する
イオン種のフラックス（束）が疎傾向を持つため、ウェ
ーハ面内均一性が劣化する。たとえば、６インチ直径ウ
ェーハによるＡｌ合金エッチングでは、ウェーハ面内均
一性が±６％以上となり、明らかに分布が劣っている。
したがって、６インチウェーハによるＡｌ合金エッチン
グの均一性を改善するには、従来から用いられているフ
ォーカスリングの載置が必要となる。In particular, when components such as a focus ring are not used, the in-plane uniformity of the wafer deteriorates because the flux (bundle) of the ion species contributing to etching tends to be sparse in the outer peripheral region. For example, in Al alloy etching with a 6-inch diameter wafer, the in-plane uniformity of the wafer is ± 6% or more, and the distribution is obviously poor.
Therefore, in order to improve the uniformity of Al alloy etching with a 6-inch wafer, it is necessary to mount the focus ring that has been conventionally used.

【００１３】ところが、フォーカスリングの載置は、た
とえばエッチング時の副生成物である、残留塩素Ｃｌ、
炭素Ｃ、窒素Ｎ、ホウ素Ｂなどを含むポリマーがフォー
カスリング表面へ堆積し、再脱離による発塵の悪化によ
るウェーハ面へのコンタミネーションが問題となり、量
産上、製造歩留まりの低下などの問題が発生する。However, when the focus ring is placed, residual chlorine Cl, which is a by-product at the time of etching,
Polymers containing carbon C, nitrogen N, boron B, etc. are deposited on the surface of the focus ring, and contamination of the wafer surface due to deterioration of dust due to re-desorption becomes a problem, resulting in problems such as reduction in manufacturing yield in mass production. Occur.

【００１４】また、８インチ直径以上の大口径ウェーハ
に対応するために、単独スパイラルコイルなどを利用し
た誘導結合型プラズマ源では、スパイラルコイルの巻数
と、コイルの寸法とを増加させることが一般的である。
これらの改善により、大口径ウェーハに即したコイル構
成を容易に設定することが可能である。しかし、実際に
は、コイルの寸法の増加に従い、コイルと可変キャパシ
タなどとから成るカップリング回路と接地部分（グラン
ド）間に、寄生キャパシタが発生し、その容量を増大さ
せる。Further, in order to deal with a large diameter wafer having a diameter of 8 inches or more, in an inductively coupled plasma source using a single spiral coil or the like, it is common to increase the number of turns of the spiral coil and the size of the coil. Is.
With these improvements, it is possible to easily set a coil configuration suitable for a large diameter wafer. However, in reality, as the size of the coil increases, a parasitic capacitor is generated between the coupling circuit composed of the coil and the variable capacitor and the ground portion (ground), and the capacitance thereof increases.

【００１５】コイルの自己インダクタＬは、通常、〜２
μＨ程度であり、１３．５６ＭＨｚのＲＦ電源を利用し
た場合、カップリング回路の共振を満たす可変キャパシ
タの容量Ｃは、〜７０ｐＦ程度である。ここで、さら
に、寄生キャパシタとして、〜１０ｐＦオーダーの容量
を考慮する必要が生じる。この寄生容量は、カップリン
グ回路の整合を乱し、１３．５６ＭＨｚの共振を阻害す
る。これらの不整合は、コイル、可変キャパシタ、マッ
チング回路の損傷の原因となり、問題視されている。The self-inductor L of the coil is typically ~ 2
When the RF power supply of 13.56 MHz is used, the capacitance C of the variable capacitor that satisfies the resonance of the coupling circuit is approximately 70 pF. Here, it is necessary to consider a capacitance of the order of 10 pF as the parasitic capacitor. This parasitic capacitance disturbs the matching of the coupling circuit and hinders resonance at 13.56 MHz. These mismatches cause damage to the coil, the variable capacitor, and the matching circuit, and are regarded as problems.

【００１６】本発明は、このような実状に鑑みてなさ
れ、特に大口径ウェーハのエッチングまたは成膜処理時
の基本特性、加工特性、低ダメージ性に優れ、かつ、ス
パイラルコイルおよびキャパシタなどから成る高周波電
源系の長期信頼性が向上した、誘導結合型プラズマ処理
装置およびそれを用いた半導体装置の製造方法を提供す
ることを目的とする。The present invention has been made in view of such circumstances, and in particular, it is excellent in basic characteristics, processing characteristics, and low damage during etching or film forming processing of a large-diameter wafer, and has a high frequency including a spiral coil and a capacitor. An object of the present invention is to provide an inductively coupled plasma processing apparatus in which the long-term reliability of a power supply system is improved, and a semiconductor device manufacturing method using the same.

【００１７】[0017]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るプラズマ処理装置（プラズマＣＶＤ装
置、プラズマエッチング装置など）は、プラズマ処理さ
れるものが内部に収容されるチャンバーと、前記チャン
バーの外部に配置されるスパイラルコイルと、前記スパ
イラルコイルに近接して略平行に配置され、前記チャン
バーの一部である誘電体窓部であって、磁石部材が一体
化された誘電体窓部と、を有し、前記磁石部材が、前記
誘電体窓部のチャンバー内側に形成された収容穴内に埋
め込まれ、それらの磁石部材が埋め込まれた収容穴のチ
ャンバー内側が、栓体で閉塞してある。In order to achieve the above object, a plasma processing apparatus (a plasma CVD apparatus, a plasma etching apparatus, etc.) according to the present invention comprises a chamber in which a plasma processing object is housed, A spiral coil disposed outside the chamber, a dielectric window portion that is disposed in parallel with the spiral coil and is close to the spiral coil, and is a part of the chamber, wherein a magnet member is integrated. and parts, was closed, the magnet member, wherein
It is buried in the accommodation hole formed inside the chamber of the dielectric window.
The slot of the housing hole that is embedded with the magnet members embedded.
The inside of the chamber is closed with a plug .

【００１８】前記栓体が、陽極酸化処理されたアルミニ
ウム薄板、アルマイトセラミック処理されたアルミニウ
ム薄板、誘電体窓部と同一材質の薄板のうちのいずれか
で構成されることが好ましい。 The stopper is an anodized aluminum
Aluminum thin plate, aluminum treated with alumite ceramic
Thin plate or thin plate made of the same material as the dielectric window
It is preferable that

【００１９】前記磁石部材が、前記チャンバー内部で発
生するプラズマ内部の誘導電界または電子密度の疎密分
布を補償するように、前記誘電体窓部に一体化してある
ことが好ましい。前記磁石部材が、スパイラルコイルの
中心周囲領域と、外周領域とで、密に配置してあること
が好ましい。 The previous Symbol magnet member, so as to compensate for the density distribution of the induced electric field or electron density of the plasma inside generated in the chamber interior, it is preferable that are integral to the dielectric window. The magnet member is a spiral coil
The area around the center and the area around the periphery should be densely arranged.
Is preferred.

【００２０】また、上記目的を達成するために、本発明
に係るプラズマ処理装置（プラズマＣＶＤ装置、プラズ
マエッチング装置など）は、プラズマ処理されるものが
内部に収容されるチャンバーと、前記チャンバーの外部
に配置されるスパイラルコイルと、前記スパイラルコイ
ルに近接して略平行に配置され、前記チャンバーの一部
である誘電体窓部であって、磁石部材が一体化された誘
電体窓部と、を有し、前記磁石部材が、前記チャンバー
内部で発生するプラズマ内部の誘導電界または電子密度
の疎密分布を補償するように、前記誘電体窓部に一体化
してあり、前記磁石部材が、スパイラルコイルの中心周
囲領域と、外周領域とで、密に配置してある。In order to achieve the above object, the present invention
Plasma processing apparatus (plasma CVD apparatus, plasma
The plasma etching equipment, etc.
Chamber housed inside and outside of the chamber
And a spiral coil arranged in the
Part of the chamber, which is placed in parallel with and close to
Which is a dielectric window part, which has an integrated magnet member.
An electric body window portion, wherein the magnet member is the chamber
Induced electric field or electron density inside the plasma generated inside
Integrated into the dielectric window to compensate for the sparse and dense distribution of
And the magnet member is located around the center of the spiral coil.
The surrounding area and the outer peripheral area are densely arranged .

【００２１】前記磁石部材が、電子の反跳作用を有する
多極磁場を発生するように、前記誘電体窓部に一体化さ
れていることが好ましい。 前記磁石部材が、前記スパイ
ラルコイルが発生する磁束が前記チャンバー内へ侵入す
ることを妨げないように、放射状にかつ分散配置してあ
ることが好ましい。 前記チャンバー内のプラズマ中で生
成したイオン種の入射エネルギーを独立制御するため
に、前記スパイラルコイルのための高周波電源とは別個
に、下部電極のための独立高周波電源を有することが好
ましい。 The magnet member has a recoil action of electrons.
Integrated into the dielectric window to generate a multi-pole magnetic field
Preferably. The magnet member is the spy.
The magnetic flux generated by the rull coil enters the chamber.
Are arranged radially and in a distributed manner so that
Preferably. Live in plasma in the chamber
To control the incident energy of the generated ion species independently
Separate from the high frequency power supply for the spiral coil
In addition, it is preferable to have an independent high frequency power supply for the lower electrode.
Good

【００２２】また、上記目的を達成するために、本発明
に係る半導体装置の製造方法は、ウェーハをプラズマ処
理することを含む半導体装置の製造方法であって、上記
プラズマ処理するときに、スパイラルコイルにより発生
される磁場と、前記スパイラルコイルに近接して略平行
に配置された誘電体窓部に一体化された磁石部材による
磁界とによりプラズマ内部の電子密度を均一にしてお
り、前記磁石部材が、前記誘電体窓部のチャンバー内側
に形成された収容穴内に埋め込まれ、それらの磁石部材
が埋め込まれた収容穴のチャンバー内側が、栓体で閉塞
してあることを特徴とする。 また、上記目的を達成する
ために、本発明に係る半導体装置の製造方法は、ウェー
ハをプラズマ処理することを含む半導体装置の製造方法
であって、上記プラズマ処理するときに、スパイラルコ
イルにより発生される磁場と、前記スパイラルコイルに
近接して略平行に配置された誘電体窓部に一体化された
磁石部材による磁界とによりプラズマ内部の電子密度を
均一にしており、前記磁石部材が、前記チャンバー内部
で発生するプラズマ内部の誘導電界または電子密度の疎
密分布を補償するように、前記誘電体窓部に一体化して
あり、前記磁石部材が、スパイラルコイルの中心周囲領
域と、外周領域とで、密に配置してあることを特徴とす
る。 In order to achieve the above object, the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention uses a plasma treatment of a wafer.
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
Generated by spiral coil during plasma processing
Magnetic field and parallel to the spiral coil
By the magnet member integrated with the dielectric window part arranged in
The electron density inside the plasma is made uniform by the magnetic field.
The magnet member is inside the chamber of the dielectric window
Embedded in the receiving hole formed in the
The inside of the chamber of the housing hole where the
It is characterized by being done. Also, to achieve the above purpose
Therefore, the semiconductor device manufacturing method according to the present invention is
Method for manufacturing semiconductor device including plasma processing of Ha
However, when performing the above plasma treatment, the spiral coil
The magnetic field generated by the coil and the spiral coil
Integrated into a dielectric window that is placed close to and in parallel
The electron density inside the plasma can be
The magnet member is uniform and the inside of the chamber is
Of the induced electric field or electron density inside the plasma
Integrate with the dielectric window to compensate for the dense distribution
Yes, the magnet member is a region around the center of the spiral coil.
The area and the outer peripheral area are densely arranged.
It

【００２３】[0023]

【作用】誘導結合型プラズマ処理装置における誘導電界
Ｅは、スパイラルコイルの巻線方向に沿って、渦巻状に
誘導電界Ｅベクトルが発生する。このＥベクトルの分布
は、最外周でのチャンバー壁の影響を受けた磁束、また
は、誘導電界Ｅの発散・減衰などが原因となって、疎密
分布が存在する。この疎密分布を持つ電界分布では、バ
ルクのプラズマ内部に生成するイオン種の分布と電子の
分布とについても不均一である。The induced electric field E in the inductively coupled plasma processing apparatus has a spiral induced electric field E vector along the winding direction of the spiral coil. The distribution of the E vector has a sparse / dense distribution due to the magnetic flux affected by the chamber wall at the outermost circumference, the divergence / attenuation of the induction electric field E, or the like. In the electric field distribution having this sparse and dense distribution, the distribution of the ion species generated inside the bulk plasma and the distribution of the electrons are also non-uniform.

【００２４】単体のスパイラルコイル、および単体の誘
電体窓部を利用した場合、誘導電界Ｅと、電子密度と
に、同心円状の疎密分布と不均一とが存在する。しかし
ながら、本発明の場合、誘電体窓部に、磁石部材が、多
極磁場を発生するように一体化してあるので、磁石部材
が形成するカスプ磁界によって、プラズマ内に生成する
電子の反跳作用が、バルクのプラズマに有効に働く。こ
れら磁石部材は、誘導電界Ｅと電子密度との疎密分布を
緩和するように、好ましくは放射状に配置されているた
め、さらに効果的である。When a single spiral coil and a single dielectric window are used, the induction electric field E and the electron density have concentric circular density distribution and nonuniformity. However, in the case of the present invention, since the magnet member is integrated with the dielectric window so as to generate a multi-pole magnetic field, the recoil action of electrons generated in plasma by the cusp magnetic field formed by the magnet member. However, it works effectively for bulk plasma. Since these magnet members are preferably radially arranged so as to reduce the sparse / dense distribution of the induction electric field E and the electron density, they are more effective.

【００２５】通常、表皮深さσ＝ｃ／ω_peまでバルクプ
ラズマに対する誘導電界Ｅの影響があり、同程度まで、
電子密度の疎密分布が存在する。なお、ｃ＝２．９９７
９２５×１０⁸ ｍ／ｓｅｃ、ω_peは電子のプラズマ周波
数（rad/sec）であり、通常のσは、１〜３ｃｍであ
る。本発明では、多極に配置された磁石部材の磁束を、
ある値に選択することにより、電子の反跳距離・範囲を
調整することが可能である。これらの軸方向からの補償
効果（プラズマを局所的に封じ込める）があるため、径
方向に関しても、プラズマ内の電子、イオン種の分布が
揃う傾向を示す。Usually, there is an influence of the induced electric field E on the bulk plasma up to the skin depth σ = c / ω _pe, and to the same degree,
There is a sparse and dense distribution of electron density. Note that c = 2.997
925 × 10 ⁸ m / sec, ω _pe is the plasma frequency of electrons (rad / sec), and normal σ is 1 to 3 cm. In the present invention, the magnetic flux of the magnet members arranged in multiple poles,
By selecting a certain value, it is possible to adjust the recoil distance / range of the electrons. Since there is a compensation effect from these axial directions (plasma is locally confined), the distribution of electrons and ionic species in the plasma also tends to be uniform in the radial direction.

【００２６】したがって、ウェーハ全面でプラズマ内の
イオン種および電子密度の均一性が改善される。これら
の改善により、ウェーハ面内均一性などのエッチング基
本特性、あるいは加工特性、あるいは成膜特性が、顕著
に向上する。また、バルクのプラズマ内のイオン種およ
び電子の密度分布が向上しているため、微細な高密度ト
ランジスタ素子などが形成されつつあるウェーハへの電
気的なダメージが低減する。Therefore, the uniformity of ion species and electron density in the plasma is improved over the entire surface of the wafer. By these improvements, basic etching characteristics such as in-plane uniformity of wafer, processing characteristics, or film formation characteristics are significantly improved. Further, since the density distribution of ion species and electrons in the bulk plasma is improved, electrical damage to the wafer on which a fine high-density transistor element or the like is being formed is reduced.

【００２７】８インチ直径ウェーハをプラズマ処理の対
象とした場合には、スパイラルコイルの直径の増加に伴
って、寄生キャパシタも増加し、ＬＣ共振への影響が無
視できなくなる。本発明では、誘電体窓部内に一体形成
された磁石部材の分散配置状態あるいは磁束を調整する
ことで、コイルの巻数の増加（コイルの大型化を含む）
を軽減することが可能である。したがって、寄生キャパ
シタの容量増加を抑制することが可能となる。また、カ
ップリング回路の整合性への負担が低減する。また、高
周波電源系の長期的な信頼性の観点からも有益である。When an 8-inch diameter wafer is subjected to plasma processing, the parasitic capacitor increases as the diameter of the spiral coil increases, and the effect on LC resonance cannot be ignored. In the present invention, the number of turns of the coil is increased (including an increase in the size of the coil) by adjusting the dispersed arrangement state of the magnet members integrally formed in the dielectric window portion or the magnetic flux.
It is possible to reduce Therefore, it is possible to suppress an increase in the capacitance of the parasitic capacitor. Also, the burden on the integrity of the coupling circuit is reduced. It is also useful from the viewpoint of long-term reliability of the high frequency power supply system.

【００２８】[0028]

【実施例】以下、本発明に係るプラズマ処理装置を、図
面に示す実施例に基づき、詳細に説明する。図１は本発
明の一実施例に係る誘導結合型プラズマエッチング装置
の要部断面を示す図、図２は図１に示す誘電体窓部の斜
視図、図３は図２に示すIII −III線に沿う要部断面
図、図４（Ａ）は磁石部材の配置例を示す図、図４
（Ｂ），（Ｃ）は多極配置例を示す図、図５（Ａ）は本
発明の実施例の場合の電子密度分布を示すグラフ、図５
（Ｂ）は従来例の場合の電子密度分布を示すグラフ、図
６，７は本発明の他の実施例に係る磁石部材の配置例を
示す図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A plasma processing apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the embodiments shown in the drawings. FIG. 1 is a view showing a cross section of a main part of an inductively coupled plasma etching apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a dielectric window part shown in FIG. 1, and FIG. 3 is III-III shown in FIG. FIG. 4A is a cross-sectional view of the main part along the line, FIG.
5B and 5C are diagrams showing an example of multipole arrangement, FIG. 5A is a graph showing an electron density distribution in the case of the embodiment of the present invention, and FIG.
(B) is a graph showing an electron density distribution in the case of the conventional example, and FIGS. 6 and 7 are diagrams showing arrangement examples of magnet members according to other examples of the present invention.

【００２９】まず、図１〜４に示す本発明の一実施例に
係る誘導結合型プラズマエッチング装置について説明す
る。図１に示すように、本実施例に係る誘導結合型プラ
ズマエッチング装置１は、プラズマエッチング処理され
る半導体ウェーハ２が載置される載置板４が内部に設置
されるチャンバー１８を有する。載置板４の表面は、ア
ルマイトコート処理されている。この載置板４は、プラ
ズマクリーニングなどによる表面処理の消耗があるた
め、スペアパーツと交換が可能なものとする。First, an inductively coupled plasma etching apparatus according to an embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 to 4 will be described. As shown in FIG. 1, the inductively coupled plasma etching apparatus 1 according to the present embodiment has a chamber 18 in which a mounting plate 4 on which a semiconductor wafer 2 to be plasma-etched is mounted is installed. The surface of the mounting plate 4 is anodized. Since the mounting plate 4 consumes surface treatment such as plasma cleaning, it can be replaced with a spare part.

【００３０】チャンバー１８は、たとえばステンレスな
どで構成される。載置板４は、セラミック製支持体６の
上部に装着される。支持体６の外周には、内側チャンバ
ー８が装着してある。支持体６の中心部には、下部高周
波電源導体１０が装着してある。この導体１０には、カ
ップリングコンデンサ１４および高周波（ＲＦ）電源１
６が接続してある。このＲＦ電源１６は、後述する電源
３２とは別個には設けられ、ＲＦバイアスを発生させる
ことができる。支持体６および載置板４内には、冷却通
路１２が形成してある。通路１２には、冷却ガスが流通
し、ウェーハ２を冷却するようになっている。冷却ガス
としては、たとえばヘリウムＨｅなどが用いられる。通
路１２を通して、ウェーハ２の裏面に向う冷却ガスは、
載置板４に形成された溝または微細孔からウェーハ２の
裏面に供給される。この冷却ガスの圧力は、制御されて
いる。冷却ガスがウェーハ２の裏面に均一に拡散するた
め、熱交換効率が向上し、ウェーハ２の蓄熱を防止する
ことができる。ウェーハ２を載置板４に密着させるに
は、一般的な静電チャック方式を利用する。The chamber 18 is made of, for example, stainless steel. The mounting plate 4 is mounted on the top of the ceramic support 6. An inner chamber 8 is attached to the outer circumference of the support 6. A lower high frequency power supply conductor 10 is attached to the center of the support 6. The conductor 10 includes a coupling capacitor 14 and a radio frequency (RF) power supply 1.
6 is connected. The RF power supply 16 is provided separately from the power supply 32 described below and can generate an RF bias. The support 6 and placed plate 4, the cooling passage 12 is formed. A cooling gas flows through the passage 12 to cool the wafer 2. As the cooling gas, for example, helium He or the like is used. The cooling gas directed to the back surface of the wafer 2 through the passage 12 is
It is supplied to the back surface of the wafer 2 from a groove or a fine hole formed in the mounting plate 4. The pressure of this cooling gas is controlled. Since the cooling gas is uniformly diffused on the back surface of the wafer 2, the heat exchange efficiency is improved and the heat storage of the wafer 2 can be prevented. To bring the wafer 2 into close contact with the mounting plate 4, a general electrostatic chuck method is used.

【００３１】下部電極でもある載置板４は、絶縁物であ
るセラミック製支持体６により、内側チャンバー８と電
気的に絶縁してある。このため、下部ＲＦ電源１６によ
るバイアス印加が正確に実現できる。本実施例では、プ
ラズマエッチング装置なので、セラミック製支持体６の
内部には、冷却媒体を充填して支持体６を冷却する。こ
の装置１を、プラズマＣＶＤ装置として用いる場合に
は、この支持体６の内部には、ウェーハ加熱機構である
ハロゲンランプあるいはヒータなどを設置することがで
きるようになっている。また、プラズマＣＶＤ装置の場
合には、下部ＲＦ電源１６およびカップリング用キャパ
シタ１４などを装着しなくとも良い。The mounting plate 4, which is also a lower electrode, is electrically insulated from the inner chamber 8 by a ceramic support 6 which is an insulator. Therefore, the bias application by the lower RF power source 16 can be accurately realized. Since the plasma etching apparatus is used in this embodiment, the inside of the ceramic support 6 is filled with a cooling medium to cool the support 6. When the apparatus 1 is used as a plasma CVD apparatus, a halogen lamp or a heater, which is a wafer heating mechanism, can be installed inside the support 6. Further, in the case of the plasma CVD apparatus, the lower RF power source 16 and the coupling capacitor 14 may not be mounted.

【００３２】チャンバー１８の上部外周には、ガス導入
口２０が装着してある。ガス導入口２０からは、エッチ
ング用ガスなどが導入される。また、チャンバー１８の
上部には、誘電体窓部２２が装着してある。誘電体窓部
２２は、アルミナセラミックまたは石英などが原材料で
構成される。チャンバー１８と内側チャンバー８とは、
真空シールなどで内部が密封され、導入口２０から流量
制御された混合エッチングガスを導入し、真空ポンプに
よって所望の内部圧力を得る。誘電体膜２２と載置板４
との間の間隔ｔは、図示省略してある移動手段により調
節可能であるが、数ｃｍ〜数十ｃｍのオーダである。A gas inlet 20 is attached to the outer periphery of the upper portion of the chamber 18. An etching gas or the like is introduced from the gas inlet 20. Further, a dielectric window portion 22 is mounted on the upper portion of the chamber 18. The dielectric window portion 22 is made of a raw material such as alumina ceramic or quartz. The chamber 18 and the inner chamber 8 are
The inside is sealed with a vacuum seal or the like, a mixed etching gas whose flow rate is controlled is introduced from the inlet 20, and a desired internal pressure is obtained by a vacuum pump. Dielectric film 22 and mounting plate 4
The distance t between the and is adjustable by a moving means (not shown), but is on the order of several cm to several tens of cm.

【００３３】誘電体窓部２２の外側には、この窓部２２
と略平行に、スパイラルコイル２８が配置されている。
スパイラルコイル２８は、巻線抵抗Ｒおよび自己インダ
クタンスＬを持つ導電体材料（たとえば銅）などで構成
される。このスパイラルコイル２８には、可変キャパシ
タ３０および高周波（ＲＦ）電源３２が直列に接続して
ある。このスパイラルコイル２８による磁界の変化は、
誘電体窓部２２を通じて、バルクのプラズマに伝わる。Outside the dielectric window portion 22, the window portion 22 is provided.
A spiral coil 28 is arranged substantially parallel to the.
The spiral coil 28 is made of a conductor material (eg, copper) having a winding resistance R and a self-inductance L. A variable capacitor 30 and a radio frequency (RF) power source 32 are connected in series to the spiral coil 28. The change of the magnetic field by this spiral coil 28 is
It is transmitted to bulk plasma through the dielectric window portion 22.

【００３４】本実施例では、図２〜４に示すように、誘
電体窓部２２内に磁石部材２４が一体的に埋め込まれて
いる。磁石部材２４は、たとえば磁束を発生させる強磁
性材料で構成される。本実施例では、図４（Ａ）に示す
ように、磁石部材２４は、内周側磁石部材２４ａと外周
側磁石部材２４ｂとから成り、チャンバー内部で発生す
るプラズマ内部の誘導電界または電子密度の疎密分布を
補償するように、スパイラルコイルの中心周囲領域と、
外周領域とで、密に配置してある。しかも、磁石部材２
４が、スパイラルコイルが発生する磁束がチャンバー内
へ侵入することを妨げないように、放射状にかつ分散配
置してある。In this embodiment, as shown in FIGS. 2 to 4, the magnet member 24 is integrally embedded in the dielectric window portion 22. The magnet member 24 is made of, for example, a ferromagnetic material that generates a magnetic flux. In this embodiment, as shown in FIG. 4 (A), the magnet member 24 is composed of an inner peripheral side magnet member 24a and an outer peripheral side magnet member 24b, and the induced electric field or electron density of the plasma generated inside the chamber is reduced. The area around the center of the spiral coil to compensate for the sparse and dense distribution,
They are densely arranged in the outer peripheral region. Moreover, the magnet member 2
4 are arranged radially and in a distributed manner so as not to prevent the magnetic flux generated by the spiral coil from entering the chamber.

【００３５】本実施例では、これら磁石部材２４が多極
磁石を構成するように、図４（Ｂ）または（Ｃ）に示す
ように、Ｎ極とＳ極とが交互に配置されるようになって
いる。図４（Ａ）に示すように、内周側磁石部材２４ａ
は、放射状に配置され、その中心には配置されない。こ
れら磁石部材２４ａが配置されない中心領域の径ｄは、
特に限定されないが、たとえば５〜１０ｃｍ程度であ
る。また、ＮＳで一対の内周側磁石部材２４ａの幅ｂａ
は、同じくＮＳで一対の外周側磁石部材２４ｂの幅ｂｃ
と略同様であり、特に限定されないが、１〜５ｃｍ程度
である。In the present embodiment, these magnet members 24 constitute a multi-pole magnet, and as shown in FIG. 4 (B) or (C), N poles and S poles are arranged alternately. Has become. As shown in FIG. 4A, the inner peripheral side magnet member 24a
Are arranged radially and not in the center thereof. The diameter d of the central region where these magnet members 24a are not arranged is
Although not particularly limited, it is, for example, about 5 to 10 cm. Further, the width ba of the pair of inner circumferential side magnet members 24a is NS.
Is NS and the width bc of the pair of outer peripheral side magnet members 24b.
Although not particularly limited, it is about 1 to 5 cm.

【００３６】また、内周側磁石部材２４ａの長手方向長
さＬａと、外周側磁石部材２４ｂの長手方向長さＬｂと
は、略等しく、それらの長さは、特に限定されないが、
たとえば、誘電体窓部２２の半径をｒとした場合に、そ
の半径ｒの１０〜３０％の長さである。また、内周側磁
石部材２４ａと外周側磁石部材２４ｂとの間に形成され
る磁石部材が配置されない領域の半径方向長さＬｃは、
誘電体窓部２２の半径ｒに対して、４０〜８０％の長さ
である。Further, the length La in the longitudinal direction of the inner peripheral magnet member 24a and the length Lb in the longitudinal direction of the outer peripheral magnet member 24b are substantially equal, and their lengths are not particularly limited.
For example, when the radius of the dielectric window portion 22 is r, the length is 10 to 30% of the radius r. Further, the radial length Lc of the region formed between the inner peripheral side magnet member 24a and the outer peripheral side magnet member 24b in which the magnet member is not arranged is
The length is 40 to 80% with respect to the radius r of the dielectric window portion 22.

【００３７】これら磁石部材２４の個々の磁束密度と配
置個数とは、内周側および外周側で、全体としてどれほ
どの多極磁場を形成することができるかで決定される。
一例としては、内周側磁石部材２４ａによる多極磁場の
強さは、１０〜２００Gauss、外周側磁石部材２４ｂに
よる多極磁場の強さは、１０〜２００Gauss であること
が好ましい。The individual magnetic flux density and the number of the magnetic members 24 arranged are determined by how many multi-pole magnetic fields can be formed on the inner peripheral side and the outer peripheral side as a whole.
As an example, it is preferable that the strength of the multipole magnetic field by the inner peripheral side magnet member 24a is 10 to 200 Gauss, and the strength of the multipole magnetic field by the outer peripheral side magnet member 24b is 10 to 200 Gauss.

【００３８】これら磁石部材２４は、図３に示すよう
に、誘電体窓部２２のチャンバー内部側に形成された収
容穴２５内に埋め込まれ、収容穴２５のチャンバー内側
が、栓体２６で閉塞してある。この栓体２６は、磁束を
透過させるように、陽極酸化処理されたアルミニウム薄
板、アルマイトセラミック処理されたアルミニウム薄
板、誘電体窓部と同一材質の薄板などで構成される。As shown in FIG. 3, these magnet members 24 are embedded in an accommodation hole 25 formed inside the chamber of the dielectric window portion 22, and the inside of the chamber of the accommodation hole 25 is closed by a plug 26. I am doing it. The plug 26 is formed of an anodized aluminum thin plate, an alumite ceramic treated aluminum thin plate, a thin plate made of the same material as the dielectric window portion, and the like so as to allow the magnetic flux to pass therethrough.

【００３９】図１に示すように、本実施例の装置１で
は、誘電体窓部２２の外部に略平行に配置されたスパイ
ラルコイル２８を、ＲＦ駆動電極として利用する。ま
た、下部電極のウェーハ載置板４自体をＲＦバイアスさ
れたカソード電極として同じく利用する。ガス導入口２
０によりエッチングガスを導入し、チャンバー１８内を
真空ポンプで排気し、所望のエッチングガス組成で真空
状態を得る。この状態で同ガス種によるプラズマを生成
する。スパイラルコイル２８に、閾値以上の高電力を印
加することで、ＩＣＰ（誘導結合型プラズマ）に属する
ｅ^- が１×１０¹²／ｃｍ³ 以上の高密度プラズマを得
る。As shown in FIG. 1, in the device 1 of this embodiment, the spiral coil 28 arranged substantially parallel to the outside of the dielectric window portion 22 is used as an RF drive electrode. Further, the wafer mounting plate 4 itself, which is the lower electrode, is also used as an RF biased cathode electrode. Gas inlet 2
0, an etching gas is introduced, the inside of the chamber 18 is evacuated by a vacuum pump, and a vacuum state is obtained with a desired etching gas composition. In this state, plasma is generated with the same gas species. By applying high power equal to or higher than the threshold value to the spiral coil 28, high density plasma having an e ⁻ belonging to ICP (inductively coupled plasma) of 1 × 10 ¹² / cm ³ or more is obtained.

【００４０】本実施例では、誘電体窓部２２に、多極磁
場を発生する磁石部材２４が分散配置されるように一体
化されているので、スパイラルコイル２８による磁場と
は別に、磁石部材２４によるカスプ状の磁界（磁力線）
が、誘電体窓部２２のチャンバー内側に発生する。チャ
ンバー軸方向には、ｅ^- を反跳させる作用が効果的に働
き、窓下面でのｅ^- の再結合による損失が減る。この電
子密度の疎密を緩和する働きにより、プラズマ内部のチ
ャンバー軸方向及び径方向の電子密度分布が、より均質
化する。In this embodiment, since the magnet members 24 for generating a multi-pole magnetic field are integrated in the dielectric window portion 22 so as to be dispersed, the magnet members 24 are separated from the magnetic field generated by the spiral coil 28. Cusp-like magnetic field (lines of magnetic force)
Occur inside the chamber of the dielectric window portion 22. In the chamber axial direction, the action of recoiling e ⁻ effectively works, and the loss due to recombination of e ^{− on} the lower surface of the window is reduced. By the function of alleviating the density of the electron density, the electron density distribution in the chamber axial direction and the radial direction inside the plasma becomes more uniform.

【００４１】本実施例に係る分散配置した多極磁石を有
する誘電体窓部２２を用いて、ＲＦ電源で駆動されるス
パイラルコイルを利用した時、チャンバー１８内に発生
するバルクのプラズマ内部に発生する径方向の電子密度
分布の例を図５（Ａ）に示す。比較のために、多極磁石
を配置しない単体の誘電体窓部を用いた以外は同様にし
て、バルクのプラズマ内に発生する径方向の電子密度分
布を求めた従来例を図５（Ｂ）に示す。When a spiral coil driven by an RF power source is used by using the dielectric window portion 22 having multi-pole magnets dispersedly arranged according to this embodiment, it is generated inside the bulk plasma generated in the chamber 18. An example of the radial electron density distribution is shown in FIG. For comparison, a conventional example in which the electron density distribution in the radial direction generated in the bulk plasma was obtained in the same manner except that a single dielectric window portion in which a multi-pole magnet was not used was used is shown in FIG. Shown in.

【００４２】図５に示すように、多極磁石を用いない単
体の誘電体窓部を用いた従来例では、誘導電界Ｅの不均
一性が影響し、径方向の電子密度分布も不均一である。
一方、多極磁石を分散配置した誘電体窓部を用いた本実
施例では、チャンバー軸方向および径方向のプラズマの
疎密が緩和されるため、特に径方向の電子密度分布の均
一性が向上する。As shown in FIG. 5, in the conventional example using a single dielectric window portion without using a multi-pole magnet, the nonuniformity of the induction electric field E affects and the electron density distribution in the radial direction is also nonuniform. is there.
On the other hand, in the present embodiment using the dielectric window portion in which the multi-pole magnets are dispersedly arranged, the density of plasma in the chamber axial direction and the radial direction is relaxed, so that the uniformity of the electron density distribution in the radial direction is particularly improved. .

【００４３】これらにより、ウェーハ径方向のプラズマ
密度が均一化して、良好なシート状プラズマが生成され
る。したがって、ウェーハ面内均一性などのエッチング
基本特性、加工特性、低ダメージ性などの諸性能が向上
する。次に、Ａｌエッチング時の基本特性の改善例を示
す。As a result, the plasma density in the radial direction of the wafer is made uniform, and a good sheet-shaped plasma is generated. Therefore, various characteristics such as etching basic characteristics such as wafer in-plane uniformity, processing characteristics, and low damage characteristics are improved. Next, an example of improving the basic characteristics during Al etching will be shown.

【００４４】基本特性として、レジストパターニングさ
れた８インチ直径ウェーハを用いたＡｌ（１．０％）−
Ｓｉ（０．５％）−Ｃｕ合金のエッチングレートと、ウ
ェーハ面内均一性とを調べた。図１〜４に示す多極磁石
が配置された誘電体窓部２２を有する本実施例のプラズ
マエッチング装置１と、多極磁石が配置されない単体の
誘電体窓部を有する従来例のプラズマエッチング装置と
で、下記の表１に示す同一のエッチング条件で、エッチ
ングレートとウェーハ面内均一性とを比較した。As a basic characteristic, Al (1.0%)-using a resist-patterned 8-inch diameter wafer-
The etching rate of the Si (0.5%)-Cu alloy and the in-plane uniformity of the wafer were examined. The plasma etching apparatus 1 of the present embodiment having the dielectric window portion 22 in which the multi-pole magnet is arranged shown in FIGS. 1 to 4 and the plasma etching apparatus of the conventional example having the single dielectric window portion in which the multi-pole magnet is not arranged. Then, the etching rate and the in-plane uniformity of the wafer were compared under the same etching conditions shown in Table 1 below.

【００４５】[0045]

【表１】 [Table 1]

【００４６】従来の装置では、エッチングレートが、１
２１０ｎｍ／ｍｉｎ±６．８％であったのに対し、本実
施例の装置では、１３２０ｎｍ／ｍｉｎ±４．８％であ
った。本実施例の装置では、従来の装置に比べ、平均の
エッチングレートが向上するとともに、ウェーハ面内均
一性が、大口径ウェーハ処理に適した数値（≦５．０
％）に達していることが確認された。したがって、従来
のように、図１に示すフォーカスリング３５を入れるこ
とによる問題点を有さない。In the conventional apparatus, the etching rate is 1
While it was 210 nm / min ± 6.8%, it was 1320 nm / min ± 4.8% in the device of this example. In the apparatus of the present embodiment, the average etching rate is improved as compared with the conventional apparatus, and the in-plane uniformity of the wafer is a value suitable for large-diameter wafer processing (≦ 5.0.
%) Has been confirmed. Therefore, unlike the conventional case, there is no problem caused by inserting the focus ring 35 shown in FIG.

【００４７】この他、本実施例の装置において、Ａｌ合
金エッチング時の加工制御性についても調べたところ、
ハーフミクロンレベル（線幅Ｌ≦０．５μm ）以下の配
線パターンの形状制御（異方性）を得ることができる。
本実施例によれば、多極磁石を分散配置した誘電体窓部
２２を有する誘導結合型プラズマエッチング装置とする
ことで、エッチング均一性などの基本特性および異方性
などの加工制御性が向上し、かつ微細加工されたトラン
ジスタ素子に対して低ダメージ性を備えたプロセス性能
を得ることができる。In addition, when the processing controllability at the time of Al alloy etching was examined in the apparatus of this embodiment,
It is possible to obtain the shape control (anisotropic) of the wiring pattern at a half micron level (line width L ≦ 0.5 μm) or less.
According to the present embodiment, by using the inductively coupled plasma etching apparatus having the dielectric window portion 22 in which the multi-pole magnets are dispersedly arranged, basic characteristics such as etching uniformity and processing controllability such as anisotropy are improved. In addition, it is possible to obtain process performance with low damage to the microfabricated transistor element.

【００４８】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変するこ
とができる。たとえば、多極磁石の配置構成は、図１〜
４に示す実施例に限定されず、たとえば図６に示すよう
に、磁石部材３４を、ドット状の内周側磁石部材３４ａ
と、同じくドット状の外周側磁石部材３４ｂとで構成
し、これらを、チャンバー内部で発生するプラズマ内部
の誘導電界または電子密度の疎密分布を補償するよう
に、スパイラルコイルの中心周囲領域と、外周領域と
で、密に配置しても良い。しかも、これら磁石部材３４
は、スパイラルコイルが発生する磁束がチャンバー内へ
侵入することを妨げないように分散配置する。The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but can be variously modified within the scope of the present invention. For example, the arrangement of multi-pole magnets is as shown in FIGS.
4 is not limited to the embodiment shown in FIG. 4, the magnet member 34 may be replaced by a dot-shaped inner peripheral side magnet member 34a as shown in FIG.
And a dot-shaped outer circumference side magnet member 34b, which are arranged around the center of the spiral coil and the outer circumference so as to compensate for the density distribution of the induced electric field or electron density inside the plasma generated inside the chamber. The areas may be densely arranged. Moreover, these magnet members 34
Are distributed and arranged so as not to prevent the magnetic flux generated by the spiral coil from entering the chamber.

【００４９】また、図７に示すように、磁石部材４４
を、リング状の内周側磁石部材４４ａと、同じくリング
状の外周側磁石部材４４ｂとで構成し、これらを、チャ
ンバー内部で発生するプラズマ内部の誘導電界または電
子密度の疎密分布を補償するように、スパイラルコイル
の中心周囲領域と、外周領域とで、密に配置しても良
い。しかも、これら磁石部材４４は、スパイラルコイル
が発生する磁束がチャンバー内へ侵入することを妨げな
いように分散配置する。Further, as shown in FIG. 7, the magnet member 44
Is composed of a ring-shaped inner peripheral side magnet member 44a and a ring-shaped outer peripheral side magnet member 44b, and these are configured to compensate for the sparse and dense distribution of the induction electric field or electron density inside the plasma generated inside the chamber. In addition, the spiral coil may be densely arranged in the peripheral area and the peripheral area of the center of the spiral coil. Moreover, these magnet members 44 are dispersedly arranged so as not to prevent the magnetic flux generated by the spiral coil from entering the chamber.

【００５０】これらの多極磁石の配置構成でも、前記実
施例と同様な作用効果を有する。本発明の実施例に係る
エッチング装置で処理されるエッチング被対象膜は、半
導体装置の多層配線に適用されるＡｌ合金膜（Ｗのよう
な高融点金属などの積層膜を含む）、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ
などの金属膜以外に、それらの層間絶縁膜を構成する二
酸化シリコン膜（ＳｉＯ₂ ）を主材料とする絶縁膜、さ
らに、ゲート電極として適用される高融点金属シリサイ
ド膜、あるいはポリサイド膜（ＷＳｉ_x ／Ｐｏｌｙ−Ｓ
ｉ，ＴｉＳｉ_x ／Ｐｏｌｙ−Ｓｉなど）、サリサイド膜
などであっても良い。The arrangement and arrangement of these multi-pole magnets also have the same effect as that of the above embodiment. The etching target film processed by the etching apparatus according to the embodiment of the present invention is an Al alloy film (including a laminated film of a refractory metal such as W) applied to multilayer wiring of a semiconductor device, Cu, Ag. , Au
In addition to metal films such as the above, an insulating film mainly composed of a silicon dioxide film (SiO ₂ ) forming the interlayer insulating film, a refractory metal silicide film applied as a gate electrode, or a polycide film (WSix _). / Poly-S
i, etc. TiSi _x / Poly-Si), may be an salicide film.

【００５１】また、本発明に係るプラズマ処理装置は、
プラズマエッチング装置のみに限定されず、プラズマＣ
ＶＤ装置としても同様にして適用することができる。本
実施例に係るプラズマＣＶＤ装置の対象となる被ＣＶＤ
膜としては、特に限定されないが、たとえば高集積半導
体装置の分野で利用される種々の薄膜化可能な膜が例示
される。Further, the plasma processing apparatus according to the present invention is
The plasma etching apparatus is not limited to the plasma etching apparatus, and plasma C
The VD device can be similarly applied. CVD subject to the plasma CVD apparatus according to the present embodiment
The film is not particularly limited, but various films that can be thinned and are used in the field of highly integrated semiconductor devices are exemplified.

【００５２】[0052]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明に係る
プラズマ処理装置およびそれを用いた半導体装置の製造
方法によれば、大口径化されつつあるウェーハのエッチ
ング均一性（またはＣＶＤの成膜の基本特性の一つであ
る成膜の均一性）などの基本特性が向上し、また異方性
などの加工制御性も向上する。さらに、微細加工された
トランジスタ素子などに対して、低ダメージ性を備えた
プロセス性能を実現することができる。As described above, the plasma processing apparatus according to the present invention and the manufacture of the semiconductor device using the same.
According to the method , basic characteristics such as etching uniformity (or uniformity of film formation, which is one of the basic characteristics of CVD film formation) of a wafer which is becoming larger in diameter are improved, and anisotropy and the like are also improved. Processing controllability is also improved. Further, it is possible to realize process performance with low damage property for a microfabricated transistor element or the like.

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

【図１】図１は本発明の一実施例に係る誘導結合型プラ
ズマエッチング装置の要部断面を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a cross section of a main part of an inductively coupled plasma etching apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図２】図２は図１に示す誘電体窓部の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the dielectric window portion shown in FIG.

【図３】図３は図２に示すIII −III 線に沿う要部断面
図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of main parts taken along the line III-III shown in FIG.

【図４】図４（Ａ）は磁石部材の配置例を示す図、図４
（Ｂ），（Ｃ）は多極配置例を示す図である。4A is a diagram showing an arrangement example of a magnet member, FIG.
(B), (C) is a figure which shows the example of multipole arrangement.

【図５】図５（Ａ）は本発明の実施例の場合の電子密度
分布を示すグラフ、図５（Ｂ）は従来例の場合の電子密
度分布を示すグラフである。5A is a graph showing an electron density distribution in the case of the embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a graph showing an electron density distribution in the case of the conventional example.

【図６】図６は本発明の他の実施例に係る磁石部材の配
置例を示す図である。FIG. 6 is a view showing an arrangement example of magnet members according to another embodiment of the present invention.

【図７】図７は本発明のさらに他の実施例に係る磁石部
材の配置例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an arrangement example of magnet members according to still another embodiment of the present invention.

【図８】図８はＲＦ電力の印加された単体のスパイラル
コイルが形成する誘導電界Ｅの有限要素法による数値解
析例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a numerical analysis example of an induction electric field E formed by a single spiral coil to which RF power is applied by a finite element method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

２… ウェーハ ４… 載置板 ６… 支持体 ８… 内側チャンバー １０… 下部高周波電源導体 １２… 冷却通路 １４… カップリングコンデンサ １６… 高周波電源 １８… チャンバー ２０… ガス導入口 ２２… 誘電体窓部 ２４，３４，４４… 磁石部材 ２５… 収容穴 ２６… 栓体 ２８… スパイラルコイル ３０… 可変キャパシタ ３２… 高周波電源 ３５… フォーカスリング 2 ... Wafer 4 ... Mounting plate 6 ... Support 8 ... Inner chamber 10 ... Lower high frequency power conductor 12 ... Cooling passage 14 ... Coupling capacitor 16 ... High frequency power supply 18 ... Chamber 20 ... Gas inlet 22 ... Dielectric window 24, 34, 44 ... Magnet member 25 ... accommodation hole 26 ... Plug 28 ... Spiral coil 30 ... Variable capacitor 32 ... High frequency power supply 35 ... Focus ring

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/3065 C23C 16/509 C23F 4/00 H05H 1/46 Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. ⁷ , DB name) H01L 21/3065 C23C 16/509 C23F 4/00 H05H 1/46

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 プラズマ処理されるものが内部に収容さ
れるチャンバーと、 前記チャンバーの外部に配置されるスパイラルコイル
と、 前記スパイラルコイルに近接して略平行に配置され、前
記チャンバーの一部である誘電体窓部であって、磁石部
材が一体化された誘電体窓部と、 を有し、 前記磁石部材が、前記誘電体窓部のチャンバー内側に形
成された収容穴内に埋め込まれ、それらの磁石部材が埋
め込まれた収容穴のチャンバー内側が、栓体で閉塞して
ある プラズマ処理装置。1. A chamber in which an object to be plasma-processed is housed, a spiral coil arranged outside the chamber, a spiral coil arranged close to and parallel to the spiral coil, and a part of the chamber. a certain dielectric window section, possess a dielectric window portion magnet member are integrated, and the magnet member is shaped into a chamber inside of the dielectric window
It is embedded in the formed accommodation hole and those magnet members are embedded.
The inside of the chamber of the received accommodation hole is blocked with a plug
There is a plasma processing device. 【請求項２】 前記栓体が、陽極酸化処理されたアルミ
ニウム薄板、アルマイトセラミック処理されたアルミニ
ウム薄板、誘電体窓部と同一材質の薄板のうちのいずれ
かで構成される請求項１に記載のプラズマ処理装置。Wherein said plug body is anodized aluminum sheet, anodized ceramics treated aluminum sheet, according to configured claim 1 in any of the thin plate of the same material as the dielectric window Plasma processing equipment. 【請求項３】 前記磁石部材が、電子の反跳作用を有す
る多極磁場を発生するように、前記誘電体窓部に一体化
されている請求項１または２に記載のプラズマ処理装
置。3. The plasma processing apparatus according to claim 1 , wherein the magnet member is integrated with the dielectric window portion so as to generate a multipolar magnetic field having a recoil action of electrons. 【請求項４】 前記磁石部材が、前記チャンバー内部で
発生するプラズマ内部の誘導電界または電子密度の疎密
分布を補償するように、前記誘電体窓部に一体化してあ
る請求項１〜３のいずれかに記載のプラズマ処理装置。Wherein said magnet member so as to compensate for the density distribution of the induced electric field or electron density of the plasma inside generated in the chamber interior, any of claims 1 to 3 that is integral to the dielectric window The plasma processing apparatus according to claim 1. 【請求項５】 前記磁石部材が、スパイラルコイルの中
心周囲領域と、外周領域とで、密に配置してある請求項
４に記載のプラズマ処理装置。Wherein said magnet member, claims and the central area around the spiral coil, at an outer peripheral region, that is closely arranged
4. The plasma processing apparatus according to item 4 . 【請求項６】 前記磁石部材が、前記スパイラルコイル
が発生する磁束が前記チャンバー内へ侵入することを妨
げないように、放射状にかつ分散配置してある請求項１
〜５のいずれかに記載のプラズマ処理装置。Wherein said magnet member is, as the magnetic flux which the spiral coil generates does not prevent from entering into the chamber, according to claim 1 which had been radially and distributed
6. The plasma processing apparatus according to any one of 5 to 5 . 【請求項７】 前記チャンバー内のプラズマ中で生成し
たイオン種の入射エネルギーを独立制御するために、前
記スパイラルコイルのための高周波電源とは別個に、下
部電極のための独立高周波電源を有する請求項１に記載
のプラズマ処理装置。7. An independent high frequency power source for the lower electrode is provided separately from the high frequency power source for the spiral coil in order to independently control the incident energy of the ion species generated in the plasma in the chamber. Item 2. The plasma processing apparatus according to Item 1. 【請求項８】 プラズマ処理されるものが内部に収容さ
れるチャンバーと、 前記チャンバーの外部に配置されるスパイラルコイル
と、 前記スパイラルコイルに近接して略平行に配置され、前
記チャンバーの一部である誘電体窓部であって、磁石部
材が一体化された誘電体窓部と、 を有し、 前記磁石部材が、前記チャンバー内部で発生するプラズ
マ内部の誘導電界または電子密度の疎密分布を補償する
ように、前記誘電体窓部に一体化してあり、 前記磁石部材が、スパイラルコイルの中心周囲領域と、
外周領域とで、密に配置してある プラズマ処理装置。8. An object to be plasma treated is housed inside.
Chamber and spiral coil arranged outside the chamber
And is arranged substantially parallel to the spiral coil,
The dielectric window part that is a part of the chamber, and the magnet part
Has a timber is integrated dielectric window section, a plasma in which the magnet member is generated in the chamber interior
Compensate for induced electric field or dense / dense distribution of electron density inside the machine
As described above, the magnet member is integrated with the dielectric window portion, and the magnet member has a region around the center of the spiral coil,
A plasma processing apparatus that is densely arranged in the outer peripheral area . 【請求項９】 前記磁石部材が、電子の反跳作用を有す
る多極磁場を発生するように、前記誘電体窓部に一体化
されている請求項８に記載のプラズマ処理装置。 9. The magnet member has a recoil effect of electrons.
Integrated with the dielectric window to generate a multi-pole magnetic field
The plasma processing apparatus according to claim 8, which is provided. 【請求項１０】 前記磁石部材が、前記スパイラルコイ
ルが発生する磁束が前記チャンバー内へ侵入することを
妨げないように、放射状にかつ分散配置してある請求項
８または９に記載のプラズマ処理装置。 10. The magnet member is the spiral coil.
The magnetic flux generated by the
Claims that are arranged radially and distributed so as not to interfere
8. The plasma processing apparatus according to 8 or 9. 【請求項１１】 前記チャンバー内のプラズマ中で生成
したイオン種の入射エネルギーを独立制御するために、
前記スパイラルコイルのための高周波電源とは別個に、
下部電極のための独立高周波電源を有する請求項８に記
載のプラズマ処理装置。 11. Produced in plasma in said chamber
In order to independently control the incident energy of the generated ion species,
Separately from the high frequency power supply for the spiral coil,
The method according to claim 8, further comprising an independent high frequency power source for the lower electrode.
Plasma processing equipment. 【請求項１２】 ウェーハをプラズマ処理することを含
む半導体装置の製造方法であって、 上記プラズマ処理するときに、スパイラルコイルにより
発生される磁場と、前記スパイラルコイルに近接して略
平行に配置された誘電体窓部に一体化された磁石部材に
よる磁界とによりプラズマ内部の電子密度を均一にして
おり、 前記磁石部材が、前記誘電体窓部のチャンバー内側に形
成された収容穴内に埋め込まれ、それらの磁石部材が埋
め込まれた収容穴のチャンバー内側が、栓体で閉塞して
あることを特徴とする 半導体装置の製造方法。 12. A method comprising plasma treating a wafer.
A method of manufacturing a semiconductor device , comprising a spiral coil when performing the plasma treatment.
Generated magnetic field and close to the spiral coil
For the magnet member integrated with the dielectric windows arranged in parallel
To make the electron density inside the plasma uniform by
The magnet member inside the chamber of the dielectric window.
It is embedded in the formed accommodation hole and those magnet members are embedded.
The inside of the chamber of the received accommodation hole is blocked with a plug
A method for manufacturing a semiconductor device , characterized in that there is. 【請求項１３】 ウェーハをプラズマ処理することを含
む半導体装置の製造 方法であって、 上記プラズマ処理するときに、スパイラルコイルにより
発生される磁場と、前記スパイラルコイルに近接して略
平行に配置された誘電体窓部に一体化された磁石部材に
よる磁界とによりプラズマ内部の電子密度を均一にして
おり、 前記磁石部材が、前記チャンバー内部で発生するプラズ
マ内部の誘導電界または電子密度の疎密分布を補償する
ように、前記誘電体窓部に一体化してあり、 前記磁石部材が、スパイラルコイルの中心周囲領域と、
外周領域とで、密に配置してあることを特徴とする 半導
体装置の製造方法。 13. A method comprising plasma treating a wafer.
A method of manufacturing a semiconductor device , comprising a spiral coil when performing the plasma treatment.
Generated magnetic field and close to the spiral coil
For the magnet member integrated with the dielectric windows arranged in parallel
To make the electron density inside the plasma uniform by
And the magnet member causes the plasma generated inside the chamber.
Compensate for induced electric field or dense / dense distribution of electron density inside the machine
As described above, the magnet member is integrated with the dielectric window portion, and the magnet member has a region around the center of the spiral coil,
A semi-conductor characterized by being densely arranged in the outer peripheral area
Body device manufacturing method.