JPH10308297A - Plasma treatment device - Google Patents
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- JPH10308297A JPH10308297A JP9132861A JP13286197A JPH10308297A JP H10308297 A JPH10308297 A JP H10308297A JP 9132861 A JP9132861 A JP 9132861A JP 13286197 A JP13286197 A JP 13286197A JP H10308297 A JPH10308297 A JP H10308297A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品や半導体
素子の製造工程におけるエッチングや薄膜形成等の処理
をプラズマを利用して行うプラズマ処理装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma processing apparatus for performing processes such as etching and thin film formation in a process of manufacturing electronic parts and semiconductor devices by using plasma.
【０００２】[0002]
【従来の技術】プラズマ処理装置は、微量の反応ガスを
含む真空容器内にマイクロ波を導入し、当該真空容器内
でガス放電を生起させてプラズマを生成する。そして、
このプラズマを試料基板の表面に照射することによっ
て、エッチングや薄膜形成等の処理を行なう。このよう
なプラズマ処理装置は、高集積半導体素子の製造に欠か
せないものとして、その研究が進められている。特に、
プラズマの励起に電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ：El
ectron Cyclotron Resonance）を利用したＥＣＲプラズ
マ処理装置は、低ガス圧領域下で活性度の高いプラズマ
を生成できる装置として実用化されている。2. Description of the Related Art In a plasma processing apparatus, microwaves are introduced into a vacuum vessel containing a small amount of reaction gas, and a gas discharge is generated in the vacuum vessel to generate plasma. And
By irradiating the surface of the sample substrate with the plasma, processes such as etching and thin film formation are performed. Such a plasma processing apparatus is being studied as being indispensable for manufacturing a highly integrated semiconductor device. Especially,
Electron cyclotron resonance (ECR: El
An ECR plasma processing apparatus using ectron cyclotron resonance has been put to practical use as an apparatus capable of generating highly active plasma under a low gas pressure region.
【０００３】ところで、プラズマ処理装置における処理
品質の向上のためには、プラズマが試料の全範囲にわた
って均等な密度を有することが重要である。特に、近年
開発の進んでいる直径３００ｍｍの半導体ウエハのよう
に試料の処理面積が大きくなると、その試料上における
プラズマ（特にイオン）の強度分布を均一に保つことが
今まで以上に重要となる。しかしながら、試料上でのプ
ラズマの均一性を保つことは困難であった。例えば、試
料に向かって磁界の強度が適当な勾配を持って弱くなる
発散磁界を利用して真空容器内で生成されたプラズマを
試料に照射するような構成を採る場合には、試料の処理
面上での磁束密度の分布が一様でなくなる。また、真空
容器内のプラズマは、基本的には真空容器内の磁場（発
散磁界）に拘束されて試料上に照射されるが、試料の外
周部分では真空容器の内壁方向への拡散の影響が顕著に
なるため、試料上でのプラズマは完全に均一とはならな
い。In order to improve the processing quality in a plasma processing apparatus, it is important that the plasma has a uniform density over the entire range of the sample. In particular, when the processing area of a sample becomes large, such as a semiconductor wafer having a diameter of 300 mm, which has been developed in recent years, it is more important than ever to maintain a uniform plasma (particularly, ion) intensity distribution on the sample. However, it has been difficult to maintain plasma uniformity on the sample. For example, if the sample is irradiated with plasma generated in a vacuum vessel using a divergent magnetic field in which the strength of the magnetic field weakens with an appropriate gradient toward the sample, the processing surface of the sample is used. The distribution of the magnetic flux density above becomes non-uniform. In addition, the plasma in the vacuum container is basically illuminated on the sample by being constrained by the magnetic field (divergent magnetic field) in the vacuum container. Because it becomes noticeable, the plasma on the sample is not completely uniform.
【０００４】試料上のプラズマ粒子の分布が不均一であ
ると、試料上において高イオン密度領域と低イオン密度
領域とが形成されるため、エッチング処理においては、
処理速度均一性又は異方性を悪化させる等の不都合が生
じる。また、試料上で電位差が生じて電流が流れ、当該
試料上に形成される半導体素子を破壊するという事態も
生じかねない。一方、ＣＶＤ処理においては、半導体基
板上に生成される膜厚の偏りなどが生じて均一な成膜が
困難になる。そして、半導体基板のプラズマ処理が均一
に行われない場合には、最終的に製造される半導体装置
の性能が劣化してしまう。[0004] If the distribution of plasma particles on the sample is not uniform, a high ion density region and a low ion density region are formed on the sample.
Inconveniences such as deterioration of processing speed uniformity or anisotropy occur. In addition, a potential difference may be generated on the sample, a current may flow, and a semiconductor element formed on the sample may be broken. On the other hand, in the CVD process, the thickness of the film formed on the semiconductor substrate becomes uneven, and uniform film formation becomes difficult. If the plasma processing of the semiconductor substrate is not performed uniformly, the performance of the finally manufactured semiconductor device deteriorates.
【０００５】このため、従来においては、特開平２−１
７６３６、特開平３−１５８４７１、特開平４−１３６
１７７、特公平７−７５１５２等に示されているよう
に、真空容器の内壁面に多極カスプ磁場を形成してい
る。すなわち、真空容器の外側に複数の永久磁石を配置
して、真空容器の内壁面に多極カスプ磁場を形成するこ
とによって、プラズマ中の荷電粒子が真空容器の内壁側
に拡散するのを抑制している。これにより、真空容器の
内壁側でのプラズマの損失が低減され、真空容器の中央
部分から内壁方向へのプラズマの密度勾配が緩やかにな
る。その結果、試料上でのプラズマ密度均一化を図るこ
とができ、当該試料のプラズマ処理を均一に行うことが
できる。For this reason, in the prior art, Japanese Unexamined Patent Application Publication No.
7636, JP-A-3-158471, JP-A-4-136
As shown in 177, Japanese Patent Publication No. 7-75152, etc., a multipolar cusp magnetic field is formed on the inner wall surface of the vacuum vessel. That is, by disposing a plurality of permanent magnets outside the vacuum vessel and forming a multipolar cusp magnetic field on the inner wall surface of the vacuum vessel, the charged particles in the plasma are suppressed from diffusing to the inner wall side of the vacuum vessel. ing. Thereby, the loss of plasma on the inner wall side of the vacuum vessel is reduced, and the density gradient of plasma from the central portion of the vacuum vessel toward the inner wall becomes gentle. As a result, the plasma density on the sample can be made uniform, and the plasma processing of the sample can be performed uniformly.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上記のようなプラズマ
処理装置においては、試料のプラズマ処理を行っていく
間に、真空容器の内壁にパーティクルの原因となる反応
生成物が徐々に堆積してくる。パーティクルの発生を防
ぐためには、真空容器の内壁を洗浄する必要がある。洗
浄の方法としては、プラズマを真空容器の内壁に照射す
ることによって反応生成物を除去するドライクリーニン
グ（反応性イオンエッチング）が効率的である。しかし
ながら、真空容器内壁にはカスプ磁場が形成されている
ため、当該磁場の影響でプラズマが容器内壁に十分に到
達しない。真空容器内のカスプ磁場は本来プラズマの真
空容器内壁への拡散を防止するものであり、試料の処理
工程においては好ましいものであるが、真空容器内壁の
ドライクリーニングを行う際には障害となってしまう。
そこで、従来においては、真空容器のクリーニングを行
う時に装置を一旦停止して、ウエットクリーニングを行
なっていた。このため装置の稼働率（作業効率）が低下
してしまうという問題があった。In the above-described plasma processing apparatus, reaction products causing particles gradually accumulate on the inner wall of the vacuum vessel during plasma processing of the sample. . In order to prevent the generation of particles, it is necessary to clean the inner wall of the vacuum vessel. As a cleaning method, dry cleaning (reactive ion etching) for removing a reaction product by irradiating the inner wall of a vacuum container with plasma is effective. However, since a cusp magnetic field is formed on the inner wall of the vacuum vessel, the plasma does not sufficiently reach the inner wall of the vessel due to the influence of the magnetic field. The cusp magnetic field in the vacuum vessel originally prevents diffusion of plasma to the inner wall of the vacuum vessel, and is preferable in the sample processing step. However, it is an obstacle to dry cleaning of the inner wall of the vacuum vessel. I will.
Therefore, conventionally, when cleaning the vacuum vessel, the apparatus is temporarily stopped and wet cleaning is performed. For this reason, there was a problem that the operation rate (work efficiency) of the apparatus was reduced.
【０００７】本発明は上記のような状況に鑑みてなされ
たものであり、多極カスプ磁場によって試料の均一な処
理を確保しつつ、真空容器内壁のクリーニング作業を効
率的に行うことのできるプラズマ処理装置を提供するこ
とを目的とする。すなわち、本発明は、クリーニング作
業によって装置の稼働率を低下させることなく、試料の
均一な処理に貢献可能な構成を有するものである。[0007] The present invention has been made in view of the above situation, and a plasma capable of efficiently cleaning the inner wall of a vacuum vessel while ensuring uniform processing of a sample by a multipolar cusp magnetic field. It is an object to provide a processing device. That is, the present invention has a configuration capable of contributing to uniform processing of a sample without lowering the operation rate of the apparatus by a cleaning operation.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明にかかるプラズマ処理装置は、真空容器（１
４）内に多極カスプ磁場を形成するように、真空容器
（１４）の外側に配置された電磁石（４２）と、この電
磁石（４２）の通電を制御する制御装置（４６）とを備
えている。制御装置（４６）は、プラズマ処理を行う場
合に電磁石（４２）への通電を行う。そして、真空容器
（１４）内壁をプラズマによって洗浄する際に電磁石
（４２）の通電を遮断する。In order to solve the above problems, a plasma processing apparatus according to the present invention comprises a vacuum vessel (1).
4) An electromagnet (42) arranged outside the vacuum vessel (14) so as to form a multipolar cusp magnetic field therein, and a control device (46) for controlling energization of the electromagnet (42). I have. The control device (46) energizes the electromagnet (42) when performing the plasma processing. Then, energization of the electromagnet (42) is interrupted when cleaning the inner wall of the vacuum vessel (14) with plasma.
【０００９】[0009]
【作用】本発明においては、真空容器（１４）内壁をプ
ラズマによって洗浄する際に電磁石（４２）の通電を遮
断しているため、プラズマ処理時に真空容器（１４）内
壁に形成されていたカスプ磁場が解除され、プラズマが
容器（１４）の内壁に確実に到達する。その結果、真空
容器（１４）の内壁の洗浄をドライ方式で十分に行うこ
とができ、装置の稼働率（作業効率）を向上させること
ができる。すなわち、クリーニングの際に従来のように
装置を停止してメンテナンスによるウエットクリーニン
グを行う必要が無くなる。In the present invention, since the energization of the electromagnet (42) is cut off when cleaning the inner wall of the vacuum vessel (14) with plasma, the cusp magnetic field formed on the inner wall of the vacuum vessel (14) during the plasma processing is reduced. Is released, and the plasma reliably reaches the inner wall of the container (14). As a result, the inner wall of the vacuum vessel (14) can be sufficiently cleaned by the dry method, and the operation rate (working efficiency) of the apparatus can be improved. That is, it is not necessary to stop the apparatus and perform wet cleaning by maintenance as in the related art at the time of cleaning.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て実施例を用いて説明する。以下に示す実施例は、半導
体装置の製造工程の一部であるシリコンウエハのプラズ
マ処理に本発明の技術思想を適用したものである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to examples. In the embodiments described below, the technical idea of the present invention is applied to plasma processing of a silicon wafer which is a part of a manufacturing process of a semiconductor device.
【００１１】[0011]
【実施例】図１は、本発明の実施例にかかるプラズマ処
理装置の構成を示す。本実施例のプラズマ処理装置は、
直径３００ｍｍのシリコンウエハ１０に対してエッチン
グ等の所定のプラズマ処理を行うものであり、プラズマ
を生成する中空円筒形状のプラズマ生成室１２と、プラ
ズマ生成室１２に連通した反応室１４とを備えている。
本装置で処理される試料としては、直径３００ｍｍのシ
リコンウエハ１０以外にも直径２００ｍｍのウエハや液
晶ディスプレイ用ガラス基板等、均一なプラズマ処理が
要求される各種の試料を対象とすることが出来る。プラ
ズマ生成室１２の上部には、マグネトロン等のマイクロ
波発振器（図示せず）に接続された円形導波管１６が連
結されており、マイクロ波（２．４５ＧＨｚ）を円形導
波管１６を介してプラズマ生成室１２に導くようになっ
ている。FIG. 1 shows a configuration of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention. The plasma processing apparatus of the present embodiment includes:
A predetermined plasma process such as etching is performed on a silicon wafer 10 having a diameter of 300 mm. The silicon wafer 10 includes a plasma generation chamber 12 having a hollow cylindrical shape for generating plasma, and a reaction chamber 14 communicating with the plasma generation chamber 12. I have.
As the sample processed by the present apparatus, various samples requiring uniform plasma processing, such as a 200 mm diameter wafer and a glass substrate for a liquid crystal display, can be used in addition to the silicon wafer 10 having a diameter of 300 mm. A circular waveguide 16 connected to a microwave oscillator (not shown) such as a magnetron is connected to the upper part of the plasma generation chamber 12, and microwaves (2.45 GHz) are transmitted through the circular waveguide 16. To the plasma generation chamber 12.
【００１２】円形導波管１６とプラズマ生成室１２との
間には、マイクロ波導入窓２０が配置されている。マイ
クロ波導入窓２０は、石英ガラス等のマイクロ波透過物
質からなり、プラズマ生成室１２を気密に封止するよう
に設計されている。プラズマ生成室１２の外側には、円
形導波管１６の接続部を含み、これらを同心円状に囲む
様に３段のコイル２２，２４，２６が配置されている。
これらのコイル２２，２４，２６は、電流供給部４０か
ら必要な電流の供給を受けて、プラズマ生成室１２内に
磁束密度８７５ガウスの軸方向磁界を印加し、ＥＣＲ現
象を引き起こすようになっている。反応室１４内には、
シリコンウエハ１０を静電吸着等の固定手段によって保
持する試料台３２が設置されている。A microwave introduction window 20 is arranged between the circular waveguide 16 and the plasma generation chamber 12. The microwave introduction window 20 is made of a microwave transmitting material such as quartz glass, and is designed to hermetically seal the plasma generation chamber 12. Outside the plasma generation chamber 12, three-stage coils 22, 24, and 26 are arranged so as to include a connection portion of the circular waveguide 16 and concentrically surround the connection portion.
These coils 22, 24, and 26 receive a necessary current from the current supply unit 40, apply an axial magnetic field having a magnetic flux density of 875 gauss into the plasma generation chamber 12, and cause an ECR phenomenon. I have. In the reaction chamber 14,
A sample stage 32 for holding the silicon wafer 10 by fixing means such as electrostatic suction is provided.
【００１３】反応室１４の外側には、当該反応室１４内
にマルチカスプ磁場を形成する電磁石４２が設けられて
いる。この電磁石４２は、制御装置４６によってスイッ
チング制御が行われるようになっている。すなわち、エ
ッチングやＣＶＤ等のプラズマ処理を行う場合には、電
磁石４２を通電して反応室１４内にマルチカスプ磁場を
形成して、プラズマの反応室内壁への拡散を抑制する。
一方、反応性イオンエッチングにより反応室１４の内壁
のドライクリーニングを行う場合には、電磁石４２の通
電を遮断してマルチカスプ磁場を解除する。An electromagnet 42 for forming a multi-cusp magnetic field in the reaction chamber 14 is provided outside the reaction chamber 14. The switching control of the electromagnet 42 is performed by the control device 46. That is, when performing plasma processing such as etching or CVD, the electromagnet 42 is energized to form a multi-cusp magnetic field in the reaction chamber 14 to suppress the diffusion of plasma to the reaction chamber wall.
On the other hand, when performing dry cleaning of the inner wall of the reaction chamber 14 by reactive ion etching, the energization of the electromagnet 42 is stopped to release the multi-cusp magnetic field.
【００１４】反応室１４の側壁には、プラズマ生成室１
２及び反応室１４のガスを排気する排気管３４が設けら
れており、当該排気管３４からの真空排気によりプラズ
マ生成室１２と反応室１４を高真空状態に維持するよう
になっている。また、反応室１４には、プラズマ生成に
必要な反応ガスを供給するためのガス供給管３６が設け
られている。更に、図示しないが、プラズマ生成室１２
の周囲にはクーラントパスが形成され、このクーラント
パスを循環する冷却水（クーラント）によってプラズマ
生成室１２を冷却するようになっている。On the side wall of the reaction chamber 14, a plasma generation chamber 1 is provided.
An exhaust pipe 34 for exhausting the gas in the reaction chamber 14 and the reaction chamber 14 is provided, and the plasma generation chamber 12 and the reaction chamber 14 are maintained in a high vacuum state by evacuation from the exhaust pipe 34. Further, the reaction chamber 14 is provided with a gas supply pipe 36 for supplying a reaction gas required for plasma generation. Further, although not shown, the plasma generation chamber 12
A coolant path is formed around the coolant passage, and the plasma generation chamber 12 is cooled by cooling water (coolant) circulating through the coolant path.
【００１５】次に、図２及び図３を参照して電磁石４２
の構成について説明する。図２に示すように、電磁石４
２は、反応室１４の外周に沿って等間隔で配置された８
つの電磁石４２ａ〜４２ｈからなり、Ｓ極とＮ極とが交
互になるように配置されている。なお、電磁石４２ａ〜
４２ｈの数は８つに限らず、必要に応じて増減すること
ができる。これら各電磁石４２ａ〜４２ｈは、スイッチ
回路６２ａ〜６２ｈを介して電源回路６４ａ〜６４ｈに
それぞれ接続されている。スイッチ回路６２ａ〜６２ｈ
及び電源回路６４ａ〜６４ｈは、制御回路６６によって
各々独立に制御されるようになっている。図１に示す制
御装置４６は、スイッチ回路６２ａ〜６２ｈ、電源回路
６４ａ〜６４ｈ及び制御回路６６によって構成されるこ
とになる。なお、説明の便宜上、図２においては試料台
３２及びシリコンウエハ１０の図示を省略する。Next, referring to FIG. 2 and FIG.
Will be described. As shown in FIG.
2 are arranged at equal intervals along the outer periphery of the reaction chamber 14;
It consists of two electromagnets 42a to 42h, and is arranged so that S poles and N poles are alternately arranged. The electromagnets 42a to 42a
The number of 42h is not limited to eight and can be increased or decreased as necessary. These electromagnets 42a to 42h are connected to power supply circuits 64a to 64h via switch circuits 62a to 62h, respectively. Switch circuits 62a to 62h
The power circuits 64a to 64h are independently controlled by the control circuit 66. The control device 46 shown in FIG. 1 includes switch circuits 62a to 62h, power supply circuits 64a to 64h, and a control circuit 66. Note that, for convenience of explanation, the illustration of the sample stage 32 and the silicon wafer 10 is omitted in FIG.
【００１６】制御回路６６は、電源回路６４ａ〜６４ｈ
の出力電流を制御すると共に、スイッチ回路６２ａ〜６
２ｈのスイッチング制御を行う。すなわち、制御回路６
６はプラズマ処理を行う時にはスイッチ回路６２ａ〜６
２ｈをオン（接続状態）にして８つの電磁石４２ａ〜４
２ｈを通電することにより、反応室１４内にマルチカス
プ磁場を形成する。また、反応室１４のクリーニングを
行う時には、スイッチ回路６２ａ〜６２ｈをオフ（非接
続状態）にして８つの電磁石４２ａ〜４２ｈの通電を断
ち、反応室１４内のマルチカスプ磁場を解除する。な
お、電源回路６４ａ〜６４ｈのオン・オフで電磁石４２
ａ〜４２ｈの通電制御を行うようにすれば、スイッチ回
路６２ａ〜６２ｈを省略することができる。また、スイ
ッチ回路６２ａ〜６２ｈ及び電源回路６４ａ〜６４ｈを
各電磁石４２ａ〜４２ｈにそれぞれ独立に接続している
が、単一の電源回路を用いることも可能である。The control circuit 66 includes power supply circuits 64a to 64h
And the switch circuits 62a-6
2h switching control is performed. That is, the control circuit 6
Reference numeral 6 designates switch circuits 62a to 62a for performing plasma processing.
2h is turned on (connected state) and the eight electromagnets 42a-4
By energizing for 2 h, a multi-cusp magnetic field is formed in the reaction chamber 14. When cleaning the reaction chamber 14, the switch circuits 62 a to 62 h are turned off (disconnected state), the power supply to the eight electromagnets 42 a to 42 h is cut off, and the multi-cusp magnetic field in the reaction chamber 14 is released. Note that the power supply circuits 64a to 64h are turned on and off so that the electromagnet 42 is turned off.
If the energization control of a to 42h is performed, the switch circuits 62a to 62h can be omitted. Further, although the switch circuits 62a to 62h and the power supply circuits 64a to 64h are connected to the respective electromagnets 42a to 42h independently of each other, a single power supply circuit can be used.
【００１７】次に、本実施例の全体的な動作について説
明する。本実施例の装置を用いてシリコンウエハ１０上
に形成されたポリシリコン膜のエッチングを行う場合に
は、まず、処理対象となるシリコンウエハ１０を試料台
３２上に固定し、排気管３４からの真空排気により、プ
ラズマ生成室１２及び反応室１４の内圧を所定圧にまで
減圧する。次に、ガス供給管３６からプラズマ生成室１
２及び反応室１４内に反応ガス（Ｃｌ2／Ｏ2）を導入
し、プラズマ生成室１２及び反応室１４の内圧を１×１
０-3Torr 前後に保つ。Next, the overall operation of this embodiment will be described. When etching the polysilicon film formed on the silicon wafer 10 using the apparatus of the present embodiment, first, the silicon wafer 10 to be processed is fixed on the sample stage 32, By evacuation, the internal pressures of the plasma generation chamber 12 and the reaction chamber 14 are reduced to a predetermined pressure. Next, the plasma generation chamber 1 is connected to the gas supply pipe 36.
2 and a reaction gas (Cl 2 / O 2 ) are introduced into the reaction chamber 14, and the internal pressure of the plasma generation chamber 12 and the reaction chamber 14 is set to 1 × 1.
Keep around 0 -3 Torr.
【００１８】その後、コイル２２，２４，２６の通電に
よりプラズマ生成室１２の内部に磁界を形成すると共
に、電磁石４２の通電により反応室１４の内壁にマルチ
カスプ磁場を形成する。円形導波管１６を介して導入さ
れるマイクロ波は、マイクロ波導入窓２０を経てプラズ
マ生成室１２内に進入する。このようにプラズマ生成室
１２に導入されるマイクロ波は、周波数ｆ=２．４５Ｇ
Ｈｚ（波長λ=約１２．２ｃｍ）、パワー１０００Ｗに
設定されている。Thereafter, a magnetic field is formed inside the plasma generation chamber 12 by energizing the coils 22, 24, and 26, and a multi-cusp magnetic field is formed on the inner wall of the reaction chamber 14 by energizing the electromagnet. Microwaves introduced via the circular waveguide 16 enter the plasma generation chamber 12 through the microwave introduction window 20. The microwave introduced into the plasma generation chamber 12 has a frequency f = 2.45 G
Hz (wavelength λ = about 12.2 cm) and power 1000 W.
【００１９】プラズマ生成室１２内にマイクロ波が導入
されると、ＥＣＲ面１００において反応ガスを共鳴励起
し、プラズマを生成する。メインコイル２２，２４，２
６により形成される磁界は、反応室１４側に向かうに従
って磁束密度が低下する発散磁界であり、プラズマ生成
室１２で生成されたプラズマは、この発散磁界の作用に
より反応室１４に引き出され、試料台３２上のシリコン
ウエハ１０表面に照射されて、エッチングが行われる。
この時、電磁石４２（４２ａ〜４２ｈ）によるマルチカ
スプ磁場により、反応室１４の内壁へのプラズマの拡散
が抑制されるため、反応室１４の内壁側でのプラズマの
損失が低減され、反応室１４の中央部分から内壁方向へ
のプラズマの密度勾配が緩やかになる。その結果、ウエ
ハ１０上でのプラズマ密度均一化を図ることができ、当
該ウエハ１０のプラズマ処理を均一に行うことができ
る。When microwaves are introduced into the plasma generation chamber 12, the reaction gas is resonantly excited on the ECR surface 100 to generate plasma. Main coil 22, 24, 2
The magnetic field formed by the magnetic field 6 is a divergent magnetic field whose magnetic flux density decreases toward the reaction chamber 14 side, and the plasma generated in the plasma generation chamber 12 is drawn into the reaction chamber 14 by the action of the divergent magnetic field, and the sample is The surface of the silicon wafer 10 on the table 32 is irradiated to perform etching.
At this time, the multi-cusp magnetic field generated by the electromagnets 42 (42a to 42h) suppresses the diffusion of plasma to the inner wall of the reaction chamber 14, so that the loss of plasma on the inner wall side of the reaction chamber 14 is reduced, and The density gradient of the plasma from the central portion toward the inner wall becomes gentle. As a result, the plasma density on the wafer 10 can be made uniform, and the plasma processing of the wafer 10 can be performed uniformly.
【００２０】一方、本実施例の装置を用いてシリコンウ
エハ１０への薄膜形成を行う場合には、以上の各手順に
加え、ガス供給管３６を経て所定の原料ガスを導入し、
当該ガスにより生成されたプラズマをシリコンウエハ１
０に照射する。これによりシリコンウエハ１０の表面に
は、原料ガスの反応により生成される物質の薄膜が形成
される。このような薄膜形成においても、均等な密度を
有するプラズマが生成され、シリコンウエハ１０の表面
に形成される薄膜の膜厚分布が均等化される。その結
果、最終的に製造される半導体装置の品質、性能が向上
する。On the other hand, when a thin film is formed on the silicon wafer 10 using the apparatus of the present embodiment, a predetermined source gas is introduced through the gas supply pipe 36 in addition to the above procedures.
The plasma generated by the gas is applied to the silicon wafer 1
Irradiate to zero. As a result, a thin film of a substance generated by the reaction of the source gas is formed on the surface of the silicon wafer 10. Also in such thin film formation, plasma having a uniform density is generated, and the film thickness distribution of the thin film formed on the surface of the silicon wafer 10 is equalized. As a result, the quality and performance of the finally manufactured semiconductor device are improved.
【００２１】図４は、電磁石４２（４２ａ〜４２ｈ）に
よる磁束の方向を示す。図に示すように、プラズマ中の
荷電粒子５０の進行方向と磁束の向きが垂直の場合に
は、当該荷電粒子はローレンツ力により磁場に拘束さ
れ、平行の場合には磁場の影響を受けない。すなわち、
多極カスプ磁場の磁束が反応室１４の内壁に平行な領域
では、プラズマ中の荷電粒子５０の内壁への入射量は激
減するが、磁束が内壁に垂直な領域ではあまり変化はな
い。ここで、プラズマ処理中に発生する反応生成物は、
反応室１４の内壁に入射する荷電粒子の量（主として、
イオンによるスパッタＲＩＥにより付着量減少）に影響
される。このため、反応室１４の内壁に付着する反応生
成物の量（膜厚）は場所によって異なる。FIG. 4 shows the direction of the magnetic flux by the electromagnets 42 (42a to 42h). As shown in the drawing, when the traveling direction of the charged particles 50 in the plasma is perpendicular to the direction of the magnetic flux, the charged particles are constrained by the magnetic field due to Lorentz force, and are not affected by the magnetic field when they are parallel. That is,
In a region where the magnetic flux of the multipolar cusp magnetic field is parallel to the inner wall of the reaction chamber 14, the amount of the charged particles 50 in the plasma incident on the inner wall is sharply reduced, but there is little change in a region where the magnetic flux is perpendicular to the inner wall. Here, the reaction products generated during the plasma processing are:
The amount of charged particles incident on the inner wall of the reaction chamber 14 (mainly,
(The amount of adhesion is reduced by sputter RIE by ions). For this reason, the amount (film thickness) of the reaction product adhered to the inner wall of the reaction chamber 14 varies depending on the location.
【００２２】図５は、反応室１４の内壁に付着した反応
生成物の様子を示す。図において、符号５２は各電磁石
のヨーク（高透磁率材料）の正面部分を示し、殆ど反応
生成物が付着していない。符号５４は、反応生成物が付
着している部分を示し、後のクリーニング時に除去され
る部分である。FIG. 5 shows the state of the reaction product adhered to the inner wall of the reaction chamber 14. In the figure, reference numeral 52 indicates a front portion of the yoke (high magnetic permeability material) of each electromagnet, and almost no reaction product is attached. Reference numeral 54 indicates a portion to which a reaction product has adhered, and is a portion which is removed at a later cleaning.
【００２３】次に、反応室１４の内壁のクリーニングを
行うときには、制御回路６６（図３）によりスイッチ回
路６２ａ〜６２ｈを制御することにより、電磁石４２ａ
〜４２ｈへの通電を停止する。これにより、それまで反
応室１４の内壁部分に形成されていたカスプ磁場が解除
される。その後、プラズマ室１２内でプラズマを生成す
るとともに、そのプラズマを反応室１４側に引き出す。
このとき、反応室１４内壁にはカスプ磁場は既に存在し
ないため、反応室１４の内壁にプラズマが十分に到達
し、反応性イオンエッチングの作用により当該内壁に付
着した反応生成物が良好に除去される。Next, when cleaning the inner wall of the reaction chamber 14, the control circuit 66 (FIG. 3) controls the switch circuits 62a to 62h to thereby control the electromagnet 42a.
The power supply to ~ 42h is stopped. As a result, the cusp magnetic field previously formed on the inner wall of the reaction chamber 14 is released. Thereafter, a plasma is generated in the plasma chamber 12 and the plasma is drawn out to the reaction chamber 14 side.
At this time, since the cusp magnetic field does not already exist on the inner wall of the reaction chamber 14, the plasma sufficiently reaches the inner wall of the reaction chamber 14, and the reaction products attached to the inner wall by the action of the reactive ion etching are favorably removed. You.
【００２４】図５は、本発明の他の実施例にかかるプラ
ズマ処理装置の要部の構成を概略的に示す。この実施例
は、図１に示す実施例と基本的な構成は同一であるが、
反応室１４の外周にマルチカスプ磁場形成用の電磁石５
６，５８，６０を縦方向に３段配置している。このよう
な３段の電磁石５６，５８，６０を用いることにより、
反応室１４の内壁全面に渡ってカスプ磁場を形成するこ
とが可能となる。なお、プラズマの進行方向と略平行な
方向の電磁石の段数は３段に限らず、必要に応じて増減
できるものである。本実施例においても、上述した実施
例と同様の動作によりプラズマ処理及びクリーニングを
行うようになっている。FIG. 5 schematically shows a configuration of a main part of a plasma processing apparatus according to another embodiment of the present invention. This embodiment has the same basic configuration as the embodiment shown in FIG.
Electromagnets 5 for forming a multi-cusp magnetic field around the outer periphery of the reaction chamber 14
6, 58, 60 are vertically arranged in three stages. By using such three-stage electromagnets 56, 58, 60,
A cusp magnetic field can be formed over the entire inner wall of the reaction chamber 14. The number of electromagnets in a direction substantially parallel to the direction in which the plasma travels is not limited to three, but can be increased or decreased as necessary. In this embodiment, the plasma processing and the cleaning are performed by the same operation as the above-described embodiment.
【００２５】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
く、特許請求の範囲に示された本発明の技術的思想とし
ての要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and does not depart from the gist of the technical idea of the present invention shown in the claims. Various changes are possible within the scope.
【００２６】[0026]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、反
応室１４の内壁をプラズマによって洗浄する際に電磁石
４２の通電を遮断しているため、プラズマが反応室１４
の内壁に確実に到達する。その結果、反応性イオンエッ
チングによるドライクリーニングを行うことが可能とな
り、作業効率を向上させることができる。As described above, according to the present invention, when the inner wall of the reaction chamber 14 is cleaned with plasma, the power supply to the electromagnet 42 is cut off.
To the inner wall of the car. As a result, it becomes possible to perform dry cleaning by reactive ion etching, thereby improving work efficiency.
【図１】図１は、本発明の実施例にかかるプラズマ処理
装置の概略構成を示す概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a schematic configuration of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図２】図２は、図１に示すプラズマ処理装置に使用さ
れるマルチカスプ磁場形成用の電磁石の構成を示す説明
図（平面図）である。FIG. 2 is an explanatory view (plan view) showing a configuration of an electromagnet for forming a multi-cusp magnetic field used in the plasma processing apparatus shown in FIG. 1;
【図３】図３は、図２に示す電磁石の制御系の構成を示
すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a control system of the electromagnet shown in FIG. 2;
【図４】図４は、実施例の作用（現象）を説明するため
の説明図であり、反応容器の内壁近傍の磁界の様子を示
す。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining an operation (phenomenon) of the embodiment, and shows a state of a magnetic field near the inner wall of the reaction vessel.
【図５】図５は、実施例の作用（現象）を説明するため
の説明図であり、反応容器の内壁に付着した反応生成物
の様子を示す。FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining an operation (phenomenon) of the example, and shows a state of a reaction product attached to an inner wall of the reaction vessel.
【図６】図６は、本発明の他の実施例の要部の構成を示
す概念図である。FIG. 6 is a conceptual diagram showing a configuration of a main part of another embodiment of the present invention.
１０・・・シリコンウエハ（試料） １２・・・プラズマ生成室 １４・・・反応室 ２２，２４，２６・・・コイル ４２（４２ａ〜４２ｈ）、５６，５８・・・電磁石 ４６・・・制御装置 ６２ａ〜６２ｈ・・・スイッチ回路 ６４ａ〜６４ｈ・・・電源回路 ６６・・・制御回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Silicon wafer (sample) 12 ... Plasma generation chamber 14 ... Reaction chamber 22, 24, 26 ... Coil 42 (42a-42h), 56, 58 ... Electromagnet 46 ... Control Apparatus 62a to 62h: switch circuit 64a to 64h: power supply circuit 66: control circuit
Claims (3)
ズマを照射することにより、当該試料に対して所定の処
理を施すプラズマ処理装置において、 前記真空容器内に多極カスプ磁場を形成するように、前
記真空容器の外側に配置された電磁石と；前記所定の処
理を行う場合に前記電磁石への通電を行うとともに、前
記真空容器内壁をプラズマによって洗浄する際に前記電
磁石の通電を遮断する制御装置とを備えたことを特徴と
するプラズマ処理装置。1. A plasma processing apparatus for performing predetermined processing on a sample placed in a vacuum vessel by irradiating the sample with plasma, wherein a multipolar cusp magnetic field is formed in the vacuum vessel. And an electromagnet disposed outside the vacuum vessel; energizing the electromagnet when performing the predetermined processing, and interrupting energization of the electromagnet when cleaning the inner wall of the vacuum vessel with plasma. A plasma processing apparatus comprising a control device.
ように所定間隔で複数配置されていることを特徴とする
請求項１に記載のプラズマ処理装置。2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a plurality of the electromagnets are arranged at predetermined intervals so as to surround an outer periphery of the vacuum vessel.
において前記プラズマの進行方向と略平行に複数段に渡
って設けられていることを特徴とする請求項２に記載の
プラズマ処理装置。3. The plasma processing apparatus according to claim 2, wherein the plurality of electromagnets are provided in a plurality of stages on the outer periphery of the vacuum vessel substantially in parallel with a direction in which the plasma travels.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9132861A JPH10308297A (en) | 1997-05-07 | 1997-05-07 | Plasma treatment device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9132861A JPH10308297A (en) | 1997-05-07 | 1997-05-07 | Plasma treatment device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10308297A true JPH10308297A (en) | 1998-11-17 |
Family
ID=15091258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9132861A Pending JPH10308297A (en) | 1997-05-07 | 1997-05-07 | Plasma treatment device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10308297A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008135393A (en) * | 2006-11-28 | 2008-06-12 | Applied Materials Inc | Confinement of plasma by magnetism |
| JP2012074587A (en) * | 2010-09-29 | 2012-04-12 | Ebara Corp | Electromagnet drive controller and electromagnet device |
| JP2012074585A (en) * | 2010-09-29 | 2012-04-12 | Ebara Corp | Controller for electric magnet drive |
| JP2012074972A (en) * | 2010-09-29 | 2012-04-12 | Ebara Corp | Electromagnet controller |
| JP2012074586A (en) * | 2010-09-29 | 2012-04-12 | Ebara Corp | Electromagnet control device |
-
1997
- 1997-05-07 JP JP9132861A patent/JPH10308297A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008135393A (en) * | 2006-11-28 | 2008-06-12 | Applied Materials Inc | Confinement of plasma by magnetism |
| JP2012074587A (en) * | 2010-09-29 | 2012-04-12 | Ebara Corp | Electromagnet drive controller and electromagnet device |
| JP2012074585A (en) * | 2010-09-29 | 2012-04-12 | Ebara Corp | Controller for electric magnet drive |
| JP2012074972A (en) * | 2010-09-29 | 2012-04-12 | Ebara Corp | Electromagnet controller |
| JP2012074586A (en) * | 2010-09-29 | 2012-04-12 | Ebara Corp | Electromagnet control device |
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