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JP3210207B2 - Plasma processing equipment - Google Patents

Plasma processing equipment

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Publication number
JP3210207B2
JP3210207B2 JP12086995A JP12086995A JP3210207B2 JP 3210207 B2 JP3210207 B2 JP 3210207B2 JP 12086995 A JP12086995 A JP 12086995A JP 12086995 A JP12086995 A JP 12086995A JP 3210207 B2 JP3210207 B2 JP 3210207B2
Authority
JP
Japan
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electrode
plasma
processing
susceptor
etching
Prior art date
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JP12086995A
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光祐 今福
昇佐 遠藤
一弘 田原
浩 土屋
昌幸 友安
幸男 内藤
一也 永関
龍 野中
圭三 広瀬
義男 深澤
公 輿石
功 小林
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Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
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Publication date
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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、プラズマ処理装置に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma processing apparatus.
Is what you do.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えばプラズマ処理装置についていえ
ば、従来から例えば半導体製造プロセスにおいては、半
導体ウエハ(以下、「ウエハ」という)などの表面処理
を行うためにおいて多く使用されているが、その中でも
とりわけ所謂平行平板型のプラズマ処理装置は、均一性
に優れ、大口径ウエハの処理が可能である等の長所を有
し、また装置構成も比較的簡易であるから、数多く使用
されている。
2. Description of the Related Art For example, in the case of a plasma processing apparatus, for example, in a semiconductor manufacturing process, it has been widely used for performing a surface treatment of a semiconductor wafer (hereinafter, referred to as a "wafer"). A so-called parallel plate type plasma processing apparatus has advantages such as excellent uniformity, being capable of processing a large-diameter wafer, and the apparatus configuration is relatively simple, so that it is widely used.

【0003】前記従来の一般的な平行平板型のプラズマ
処理装置は、処理室内の上下に電極が対向して平行に設
けられており、被処理体であるウエハは、例えば下側の
電極に載置され、例えばエッチング処理の場合には、こ
の処理室内にエッチングガスを導入すると共に、高周波
電力を前記電極に印加して電極間にプラズマを発生さ
せ、エッチングガスの解離によって生じたエッチャント
イオンによって、前記ウエハをエッチングするように構
成されている。かかる場合のエッチングガスは、上部電
極におけるウエハとの対向面に設けられた吐出部を構成
するガス拡散板の多数の孔からウエハに向けてそのまま
吐出されるようになっている。
In the above-mentioned conventional general parallel plate type plasma processing apparatus, electrodes are provided vertically above and below in a processing chamber so as to face each other, and a wafer to be processed is mounted on, for example, a lower electrode. In the case of an etching process, for example, an etching gas is introduced into the processing chamber, and high-frequency power is applied to the electrodes to generate plasma between the electrodes, and the etchant ions generated by dissociation of the etching gas cause The wafer is configured to be etched. In such a case, the etching gas is directly discharged toward the wafer from a large number of holes of the gas diffusion plate constituting the discharge portion provided on the surface of the upper electrode facing the wafer.

【0004】ところでプラズマ処理による処理加工は、
半導体デバイスの高集積化に伴ってますます微細な加工
や、処理速度の向上、処理の均一性が要求されている。
そのため電極間に発生させるプラズマの密度も、より高
密度化することが必要となってきている。さらに例えば
エッチング処理によってウエハ上のシリコン酸化膜(S
iO)にコンタクトホールを形成する場合には、極め
て高い選択性が要求される。
[0004] By the way, the processing by plasma processing,
As semiconductor devices become more highly integrated, there is a demand for increasingly finer processing, higher processing speed, and uniform processing.
Therefore, it is necessary to further increase the density of the plasma generated between the electrodes. Further, for example, a silicon oxide film (S
When a contact hole is formed in iO 2 ), extremely high selectivity is required.

【0005】以上の点に関し、例えば特開昭57−15
9026号「ドライエッチング方法」の公報には、新し
いプラズマ発生方法としてマグネトロンを用いたマグネ
トロン方式のプラズマ処理装置が開示され、また特公昭
58−12346「プラズマエッチング装置」の公報に
おいては、通常の電極以外に上下電極中間にグリッド状
等の共通アノード電極を採用した構成が開示されてい
る。なお従来のこの種の装置における電極は、一般的に
下部電極がアルミニウムで構成され、他方上部電極はカ
ーボンによって構成されている。
Regarding the above points, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-15 / 1982
Japanese Patent Publication No. 9026 “Dry etching method” discloses a magnetron type plasma processing apparatus using a magnetron as a new plasma generation method, and Japanese Patent Publication No. 58-12346 “Plasma etching apparatus” discloses a conventional plasma processing apparatus. In addition, a configuration in which a common anode electrode such as a grid is used between the upper and lower electrodes is disclosed. The electrodes of this type of conventional device generally have a lower electrode made of aluminum and an upper electrode made of carbon.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
たマグネトロン方式のプラズマ処理装置では、比較的高
真空で高密度のプラズマを得ることができるが、高周波
電界の周波数に比べて磁界の変化がかなり遅いので、磁
界の変動に伴ってプラズマ状態が変化し、この変化がイ
オンのエネルギーや方向性に変動を与えるため、素子ダ
メージあるいは加工形状の劣化が起こるおそれがある。
また共通アノード構成では、イオンエネルギーと電流密
度を独立に制御できるメリットはあるが、グリッドを介
してプラズマが拡散してしまい、ウエハに入射するイオ
ン電流密度は低くなり、処理レートが低下してしまった
り、あるいは処理が均一化されなくなるおそれがあっ
た。そして高い微細加工に伴って、高周波、高真空度雰
囲気となってくると、電極と処理容器内壁とのインピー
ダンスが低下し、プラズマがより拡散しやすい環境とな
ってくる。
However, in the above-described magnetron-type plasma processing apparatus, a high-density plasma can be obtained in a relatively high vacuum, but the change in the magnetic field is much slower than the frequency of the high-frequency electric field. Therefore, the state of the plasma changes with the change of the magnetic field, and this change changes the energy and directionality of the ions, which may cause element damage or deterioration of the processed shape.
The common anode configuration has the advantage that the ion energy and the current density can be controlled independently, but the plasma diffuses through the grid, the ion current density incident on the wafer decreases, and the processing rate decreases. There is a possibility that the treatment may not be uniform or the treatment may not be uniform. When the atmosphere becomes high frequency and high vacuum with high fine processing, the impedance between the electrode and the inner wall of the processing vessel is reduced, and an environment in which plasma is more easily diffused is created.

【0007】叙上のようにプラズマが処理室内で拡散し
てしまうと、プラズマ密度の低下だけではなく、処理室
内壁にメタル・コンタミネーションなどが発生して被処
理体であるウエハを汚染してしまう。かかる傾向は、今
後益々要求される高微細加工に必要な高減圧度における
プラズマ処理においてより一層顕著になる。
When the plasma is diffused in the processing chamber as described above, not only does the plasma density decrease, but metal contamination and the like also occur on the processing chamber walls, contaminating the wafer to be processed. I will. This tendency becomes even more remarkable in plasma processing at a high degree of reduced pressure necessary for high-fine processing, which is increasingly required in the future.

【0008】 本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、前記したようにより高微細なプラズマ処理加工を
良好に実施するために、まずその第1の目的は、比較的
簡素な平行平板形式の装置構成を採りつつ、プラズマを
処理室内に拡散させず、電極間空間内に閉じこめて高い
プラズマ密度を実現させると共に、処理室内壁にコンタ
ミネーションを発生させないことを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and a first object of the present invention is to provide a relatively simple parallel plate type in order to perform a finer and finer plasma processing. It is an object of the present invention to realize a high plasma density by confining the plasma in the space between the electrodes without diffusing the plasma into the processing chamber while adopting the apparatus configuration described above, and not to cause contamination on the inner wall of the processing chamber .

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項1によれば、処理室内に対向して設けられた
第1の電極と第2の電極間に、高周波電力によってプラ
ズマを発生させ、当該処理室内の被処理体に対して、前
記プラズマ雰囲気の下で処理を施す如く構成されたプラ
ズマ処理装置において、処理室内における前記電極間の
空間領域を側部から囲むように配置された、筒状の接地
電極を有し,前記接地電極の内周は,内側に突出した形
態であることを特徴とする、プラズマ処理装置が提供さ
れる。
According to the first aspect of the present invention, a plasma is generated by high frequency power between a first electrode and a second electrode provided to face each other in a processing chamber. In a plasma processing apparatus configured to perform a process on the object to be processed in the processing chamber under the plasma atmosphere, the plasma processing apparatus is disposed so as to surround a space region between the electrodes in the processing chamber from a side. , shapes have a cylindrical ground electrode, the inner periphery of the ground electrode, which protrudes inwardly
A plasma processing apparatus is provided.

【0010】 前記筒状の接地電極は、 電極間空間を囲む
略環状の形態を有し、その内周を前記電極間空間に向け
て凸に湾曲させてもよく、もちろん複数の透孔を形成し
たものであってもよい。
[0010] The cylindrical ground electrode has a substantially annular shape surrounding the interelectrode space, and the inner periphery thereof may be convexly curved toward the interelectrode space. May be done.

【0011】請求項2によれば、処理室内に対向して設
けられた第1の電極と第2の電極との間に、高周波電力
によってプラズマを発生させ、当該処理室内の被処理体
に対して、前記プラズマ雰囲気の下で処理を施す如く構
成されたプラズマ処理装置において、前記第1の電極の
外周近傍には略環状の第3の電極を設けると共に、前記
第2の電極の外周近傍には略環状の第4の電極を設け、
これら第3の電極と第4の電極とをそれぞれ接地させ,
さらに第3の電極と第4の電極とは全周に渡って対向配
置されていると共に,前記第3の電極と第4の電極は,
その内側面が斜面を形成するように断面が略三角形の形
状を有しているプラズマ処理装置が提供される。また前
記第3の電極と第4の電極の外周部が重なるように,前
記前記第3の電極と第4の電極とを配置してもよい。
According to the second aspect, the plasma is generated between the first electrode and the second electrode provided in the processing chamber so as to face each other by the high frequency power, and In the plasma processing apparatus configured to perform the processing under the plasma atmosphere, a substantially annular third electrode is provided near the outer periphery of the first electrode, and the third electrode is provided near the outer periphery of the second electrode. Provides a substantially annular fourth electrode,
The third electrode and the fourth electrode are respectively grounded,
Further, the third electrode and the fourth electrode are arranged to face each other over the entire circumference, and the third electrode and the fourth electrode are
The cross section is almost triangular so that its inner surface forms a slope
A plasma processing apparatus having a shape is provided. Further, the third electrode and the fourth electrode may be arranged so that the outer peripheral portions of the third electrode and the fourth electrode overlap.

【0012】 この場合、前記第1の電極近傍に配置され
た第3の電極と、第2の電極近傍に配置された第4の電
極とを対向させ、かつそれらの各外周縁部が重なるよう
に(平面からみて2つの対向した電極の外周縁部が一致
するように)配置すれば、なお好ましい。
In this case, the third electrode arranged near the first electrode and the fourth electrode arranged near the second electrode are opposed to each other, and their outer peripheral edges overlap. (So that the outer peripheral edges of the two opposing electrodes coincide with each other when viewed from a plane).

【0013】[0013]

【0014】[0014]

【0015】[0015]

【0016】[0016]

【0017】[0017]

【0018】[0018]

【0019】 さらに以上各プラズマ処理装置において、
前記処理室を内部に形成する処理容器を接地すると共
に、第1、第2の各電極はこの処理容器とは絶縁し、1
つの高周波電源からの高周波電力を前記第1の電極、又
は第2の電極のいずれかに切り換え印加自在に構成し、
さらに前記第1、第2の電極を接地自在に構成してもよ
く、この場合、さらに前記切り換えによって第1の電極
又は第2の電極のいずれか一の電極を高周波電力の印加
側電極とした際、他の電極は同時に接地される如く構成
してもよい。
In yet above each plasma processing apparatus,
The processing chamber in which the processing chamber is formed is grounded, and the first and second electrodes are insulated from the processing chamber.
High-frequency power from the two high-frequency power sources is configured to be selectively applied to either the first electrode or the second electrode,
Further, the first and second electrodes may be configured so as to be freely grounded. In this case, one of the first and second electrodes is changed to the high-frequency power application electrode by the switching. At this time, the other electrodes may be configured to be grounded at the same time.

【0020】 また以上の各プラズマ処理装置において、
高周波電力の出力を周期的に変調するように構成しても
よく、かかる場合の出力変調幅は、最小時の出力が、最
大時の出力の1/2〜1/5の範囲となるように設定す
ることがより好ましい結果が得られる。
In each of the above plasma processing apparatuses,
The output of the high-frequency power may be periodically modulated, and the output modulation width in such a case is such that the output at the minimum is in the range of 1/2 to 1/5 of the output at the maximum. A more preferable result is obtained by setting.

【0021】[0021]

【0022】また前述のプラズマ処理装置において、第
1の電極が上部電極、第2の電極が下部電極を構成する
ようにし、前記上部電極には相対的高周波電力を印加
し、前記下部電極には相対的低周波電力を印加し、さら
に前記上部電極と下部電極との間の間隔(ギャップ)長
を、10〜40mmに設定してもよい。
In the above-described plasma processing apparatus , the first electrode constitutes an upper electrode, the second electrode constitutes a lower electrode, a relative high-frequency power is applied to the upper electrode, and the lower electrode is applied to the lower electrode. A relative low-frequency power may be applied, and a gap (gap) length between the upper electrode and the lower electrode may be set to 10 to 40 mm.

【0023】 相対的高周波電力とは、 周波数が10〜4
0MHzの電力をいい、また相対的低周波電力とは、周
波数が300kHz〜3MHzのものをいう。
The relative high frequency power is a frequency of 10 to 4
The power of 0 MHz is referred to, and the relative low-frequency power is power having a frequency of 300 kHz to 3 MHz.

【0024】 また上下双方に印加する場合においては、
上部電極の方を、下部電極よりも先に印加される如く構
成したり、電力印加の停止に関しては、下部電極の方
を、上部電極よりも先に停止するように構成すればより
好ましい結果が得られる。
When the voltage is applied to both upper and lower sides,
A more preferable result is obtained by configuring the upper electrode to be applied earlier than the lower electrode, or for stopping the power application, by configuring the lower electrode to be stopped earlier than the upper electrode. can get.

【0025】 ところでこの種のプラズマ処理装置におい
ては、通常マッチング装置と呼ばれる整合器、整合装置
などの整合手段が設けられているが、かかる整合手段に
おいては、インピーダンスと位相とを夫々独立して制御
するようにすれば、好ましい結果が得られる。
In this type of plasma processing apparatus, a matching device such as a matching device or a matching device usually called a matching device is provided. In such a matching device, the impedance and the phase are controlled independently. Then, favorable results can be obtained.

【0026】 そして以上の各プラズマ処理装置において
は、処理室内圧が5mTorr〜100mTorrに設
定自在なように構成してもよい。
In each of the plasma processing apparatuses described above, the pressure in the processing chamber may be set to 5 mTorr to 100 mTorr.

【0027】(作用) 請求項1のように処理室内における前記電極間の空間領
域を側部から囲むように配置された接地電極を有してい
ると、プラズマが当該電極間空間に留まり、周囲に拡散
することはない。従って、処理領域でのプラズマ密度が
高くなり、他方処理室内壁にコンタミネーションが発生
することもない。すなわち、拡散しようとするイオンは
この第3の電極側に積極的に移動し、結果的にプラズマ
の拡散は防止される。
(Function) A space area between the electrodes in the processing chamber as in claim 1.
Having a ground electrode arranged so as to surround the area from the side.
Then, the plasma stays in the space between the electrodes and does not diffuse to the surroundings. Therefore, the plasma density in the processing region increases, and no contamination occurs on the inner wall of the processing chamber. That is, ions to be diffused is actively moved to the third electrode side, the diffusion of the results to the plasma is prevented.

【0028】 かかるプラズマ拡散の防止という目的のみ
を鑑みれば、プラズマ閉じこめ手段である接地電極は
えば筒状のものが好ましいが、電極間空間内に導入した
エッチングガスの排気を考慮すると、既述したように複
数の透孔を設けることにより、排気を損なうことなくか
つ同時にプラズマの拡散を防止することができる。
In view of only the purpose of preventing such plasma diffusion , the ground electrode serving as the plasma confining means is preferably, for example , a cylindrical one, but the exhaust of the etching gas introduced into the space between the electrodes is taken into consideration. Then, by providing a plurality of through-holes as described above, it is possible to prevent plasma diffusion without impairing the exhaust and at the same time.

【0029】 また前記のように接地している電極を設け
た場合には、積極的にイオンをいわば呼び込むようにし
ているので、電極間空間を囲む略環状の形態を有し、そ
の内周を前記電極間空間に向けて凸に湾曲させた場合に
は、プラズマ側に曝される表面積が大きくなり、大きい
パワーによって発生したプラズマに対しても所期の目的
を達成することが可能である。
When the grounded electrode is provided as described above, ions are positively attracted, so to speak, so that the electrode has a substantially annular shape surrounding the space between the electrodes, and the inner periphery thereof is formed. When curved convexly toward the inter-electrode space, the surface area exposed to the plasma side increases, and the intended purpose can be achieved even for plasma generated by high power.

【0030】 請求項2に記載したように、略環状の形態
を有する接地電極を第1の電極近傍と第2の電極近傍と
に夫々配置した場合には、それぞれ対向側にある第1の
電極と第2の電極の各々からのイオンを各々呼び込ん
で、それによってプラズマの拡散を防止することが可能
である。即ち第3の電極は第2の電極から、第4の電極
は第1の電極から相応するイオンを各々呼び込んで、そ
れによってプラズマの拡散を防止することができる。こ
の場合接地されている2つの電極、即ち第3の電極と第
4の電極の外周縁部が重なるように配置すれば、より一
層プラズマの拡散を防止することが可能となる。
As described in the second aspect, when the ground electrodes having a substantially annular shape are arranged near the first electrode and near the second electrode, respectively, the first electrodes on the opposite sides are respectively disposed. And each of the ions from each of the second electrodes can be attracted, thereby preventing plasma diffusion. That is, the third electrode can call in corresponding ions from the second electrode and the fourth electrode can call in corresponding ions from the first electrode, thereby preventing the diffusion of plasma. In this case, if the two grounded electrodes, that is, the third electrode and the fourth electrode are arranged so as to overlap with each other, the diffusion of plasma can be further prevented.

【0031】[0031]

【0032】[0032]

【0033】[0033]

【0034】 そして以上のように構成された各プラズマ
処理装置において第1の電極と第2の電極に対して、各
々高周波電力を印加するように構成すれば、各高周波電
力の電圧を夫々独立可変とすることが容易である。
In each of the plasma processing apparatuses configured as described above, if the high frequency power is applied to each of the first electrode and the second electrode, the voltage of each high frequency power can be independently varied. It is easy to do.

【0035】[0035]

【0036】[0036]

【0037】 ところで既述したように、処理室を内部に
形成する処理容器を接地すると共に、第1、第2の各電
極はこの処理容器とは絶縁し、1つの高周波電源からの
高周波電力を前記第1の電極、又は第2の電極のいずれ
かに切り換え印加自在に構成し、さらに前記第1、第2
の電極を接地自在に構成すれば、第1の電極に対して印
加する一方で第2の電極を接地するモードと、その逆に
第1の電極の方を接地して第2の電極に高周波電力を印
加するモードとの、2つのプラズマ処理モードが得られ
る。従って、1つの処理室において、2つの異なったプ
ラズマ処理モードが得られ、例えば第1の電極上に被処
理体を載置させてこの被処理体に対してエッチング処理
を施す場合、前者のモードではDCバイアスを大きくし
たエッチング処理を施すことができ、後者のモードでは
DCバイアスの小さいエッチング処理を施すことが可能
となる。それゆえ同一処理室内で異なった処理を連続し
て行ったり、プロセスのアプリケーションの拡大を図っ
たりすることができる。
As described above, the processing chamber in which the processing chamber is formed is grounded, the first and second electrodes are insulated from the processing chamber, and high-frequency power from one high-frequency power supply is supplied. The first electrode or the second electrode is configured so as to be selectively applied to the first electrode or the second electrode.
If the first electrode is configured to be freely grounded, a mode in which the second electrode is grounded while the voltage is applied to the first electrode, and conversely, the high frequency is applied to the second electrode by grounding the first electrode. Two plasma processing modes, a mode for applying power and a mode for applying power, are obtained. Therefore, two different plasma processing modes are obtained in one processing chamber. For example, when an object to be processed is placed on the first electrode and an etching process is performed on the object, the former mode is used. In this mode, an etching process with a large DC bias can be performed, and in the latter mode, an etching process with a small DC bias can be performed. Therefore, different processes can be continuously performed in the same processing chamber, and application of the process can be expanded.

【0038】 この場合、高周波電力の印加側電極を切り
換えた際に、同時に他の電極が切り換え接地されるの
で、例えば1つのリレー系の切り換えによって、前記し
た2つのモードの切り換えが実施できる。
In this case, when the high-frequency power application side electrode is switched, the other electrodes are switched and grounded at the same time, so that the two modes can be switched by switching one relay system, for example.

【0039】 また以上の各プラズマ処理装置において高
周波電力の出力を周期的に変調するように構成すれば、
プラズマ密度の高低を繰り返すことが可能であり、プラ
ズマ中のガス成分の解離コントロールを実施することが
でき、例えばコンタクトホールのエッチング処理におい
ては、高出力時にエッチングを進行させ、他方低出力時
にはホール内のエッチング反応生成物を排出させるプロ
セスを採ることが可能になる。従ってエッチングレート
を高くするとともに、ホール底部とホール入口との大き
さの差を小さく抑える垂直異方性にすぐれたエッチング
を実施することができる。かかる出力変調において、最
小時の出力が、最大時の出力の1/2〜1/5の範囲と
なるように設定すれば、プラズマ状態を維持しつつかつ
そのようにエッチング反応生成物の排出にとって好まし
い状態とすることができる。
If the output of the high frequency power is periodically modulated in each of the above plasma processing apparatuses,
It is possible to repeat the rise and fall of the plasma density, and it is possible to control the dissociation of gas components in the plasma.For example, in the etching of a contact hole, the etching proceeds at a high output, and the inside of the hole at a low output. It is possible to adopt a process of discharging the etching reaction product of the above. Accordingly, it is possible to perform etching with excellent vertical anisotropy that can increase the etching rate and reduce the difference in size between the hole bottom and the hole entrance. In such output modulation, if the output at the minimum is set so as to fall within a range of 1/2 to 1/5 of the output at the maximum, it is possible to maintain the plasma state and to discharge the etching reaction products. It can be in a favorable state.

【0040】 上部電極と下部電極との間のギャップ長
を、10〜40mmに設定して上下対向の電極に夫々相対
的高周波電力、相対的低周波電力を印加してプラズマを
発生させれば、エッチングレート、均一性、並びにプラ
ズマの安定度に関しバランスのとれた処理を実行するこ
とが可能である。また前記ギャップ長を15〜30mm、
とりわけ25mm前後に設定すれば、なお好ましい結果が
得られる。
If the gap length between the upper electrode and the lower electrode is set to 10 to 40 mm and the relative high frequency power and the relative low frequency power are applied to the upper and lower opposed electrodes respectively to generate plasma , or falling edge of Chin Great, uniformity, and it is possible to perform a consistent treatment of the balance relates the stability of the plasma. The gap length is 15 to 30 mm,
In particular, if the distance is set to about 25 mm, still more preferable results can be obtained.

【0041】 上部電極と下部電極との双方に印加する場
合には、上部電極の方を先に印加し、下部電極の方をそ
れより遅れて印加させてプラズマを発生させるようにす
れば、下部電極上に載置される被処理体に対して過大な
電圧がかからず、プラズマを発生させやすく、かつ当該
被処理体に対してダメージを与える危険が少ない。また
プラズマを消滅させる際にも、先に下部電極側の印加電
力を停止させ、次いで遅れて上部電極側の印加電力を停
止させるようにすれば、デポが進行せず被処理体に対す
るダメージを防止することが可能になる。要するにこの
ような印加、停止順序を採れば、被処理体が載置される
下部電極だけに電圧を印加する状態を避けているため、
被処理体に対して過大電圧からの保護が図られるのであ
る。なお遅らせるタイミングは、例えば1秒以下に設定
すれば所期の効果を得ることができる。
When the voltage is applied to both the upper electrode and the lower electrode, the upper electrode is applied first, and the lower electrode is applied later to generate the plasma. An excessive voltage is not applied to the object placed on the electrode, plasma is easily generated, and there is little risk of damaging the object. Also, when the plasma is extinguished, if the applied power on the lower electrode side is stopped first and then the applied power on the upper electrode side is stopped later, the deposit does not progress and damage to the workpiece is prevented. It becomes possible to do. In short, if such an application and stop sequence are adopted, a state in which a voltage is applied only to the lower electrode on which the object to be processed is placed is avoided,
The object to be processed is protected from excessive voltage. Note that the desired effect can be obtained by setting the delay timing to, for example, 1 second or less.

【0042】 既述したように、インピーダンスと位相と
を夫々独立して制御するように整合手段を構成すれば、
外乱に対して影響をうけずらく、かつ負荷変動に対して
も整合をとりやすいものとなる。
As described above, if the matching means is configured to control the impedance and the phase independently,
This makes it less likely to be affected by disturbances, and makes it easier to match with load fluctuations.

【0043】 そして処理室内圧を5mTorr〜100
mTorrに設定自在に構成することにより、高い真空
度下での高微細加工が可能になる。
[0043] and the processing chamber internal pressure 5mTorr~100
By configuring so as to be freely set to mTorr, high fine processing under a high degree of vacuum becomes possible.

【0044】[0044]

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づき説
明すると、図1は第1実施例のエッチング処理装置1の
断面を模式的に示しており、このエッチング処理装置1
は、電極板が平行に対向した所謂平行平板型エッチング
装置として構成されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 schematically shows a cross section of an etching apparatus 1 according to a first embodiment.
Are configured as a so-called parallel plate type etching apparatus in which electrode plates face each other in parallel.

【0045】 このエッチング処理装置1は、例えば表面
が酸化アルマイト処理されたアルミニウムなどからなる
円筒形状に成形された処理容器2を有しており、この処
理容器2は接地されている。前記処理容器2内に形成さ
れる処理室内の底部にはセラミックなどの絶縁板3を介
して、被処理体、例えば半導体ウエハ(以下、「ウエ
ハ」という)Wを載置するための略円柱状のサセプタ支
持台4が収容され、さらにこのサセプタ支持台4の上部
には、下部電極を構成するサセプタ5が設けられてい
る。
[0045] The etching apparatus 1 includes, for example, the surface has a been processing container 2 formed into a cylindrical shape made of oxide anodized aluminum, the processing vessel 2 is grounded. At the bottom of the processing chamber formed in the processing chamber 2, a substantially columnar shape for mounting an object to be processed, for example, a semiconductor wafer (hereinafter, referred to as “wafer”) W via an insulating plate 3 such as ceramic. The susceptor support 4 is accommodated, and a susceptor 5 constituting a lower electrode is provided above the susceptor support 4.

【0046】 前記サセプタ支持台4の内部には、冷媒室
6が設けられており、この冷媒室6には例えばパーフル
オロポリエーテルなどの温度調節用の冷媒が冷媒導入管
7を介して導入可能であり、導入された冷媒はこの冷媒
室6内を循環し、その間生ずる冷熱は冷媒室6から前記
サセプタ5を介して前記ウエハWに対して伝熱され、こ
のウエハWの処理面を所望する温度まで冷却することが
可能である。
A coolant chamber 6 is provided inside the susceptor support 4, and a coolant for temperature control such as perfluoropolyether can be introduced into the coolant chamber 6 through a coolant introduction pipe 7. The introduced refrigerant circulates through the refrigerant chamber 6, and the cold generated during the circulation is transmitted from the refrigerant chamber 6 to the wafer W via the susceptor 5, and the processing surface of the wafer W is desired. It is possible to cool to temperature.

【0047】 前記サセプタ5は、その上面中央部が凸状
の円板状に成形され、その上にウエハWと略同形の静電
チャック11が設けられている。この静電チャック11
は、2枚の高分子ポリイミド・フィルムによって導電層
12が挟持された構成を有しており、この導電層12に
対して、処理容器2外部に設置されている直流高圧電源
13から、例えば1.5kVの直流高電圧を印加するこ
とによって、この静電チャック11上面に載置されたウ
エハWは、クーロン力よってその位置で吸着保持される
ようになっている。
The susceptor 5 is formed in the shape of a disk having a convex upper surface center, and an electrostatic chuck 11 having substantially the same shape as the wafer W is provided thereon. This electrostatic chuck 11
Has a configuration in which a conductive layer 12 is sandwiched between two polymer polyimide films, and a DC high-voltage power supply 13 installed outside the processing vessel 2 is connected to the conductive layer 12 by, for example, 1. By applying a DC high voltage of 0.5 kV, the wafer W mounted on the upper surface of the electrostatic chuck 11 is suction-held at that position by Coulomb force.

【0048】 前記サセプタ5の上端周縁部には、静電チ
ャック11上に載置されたウエハWを囲むように、環状
のフォーカスリング15が配置されている。このフォー
カスリング15は反応性イオンを引き寄せない絶縁性の
材質からなり、プラズマによって発生した反応性イオン
を、その内側のウエハWにだけ効果的に入射せしめるよ
うに構成されている。
An annular focus ring 15 is arranged on the peripheral edge of the upper end of the susceptor 5 so as to surround the wafer W mounted on the electrostatic chuck 11. The focus ring 15 is made of an insulating material that does not attract the reactive ions, and is configured so that the reactive ions generated by the plasma are effectively incident only on the wafer W inside the focus ring 15.

【0049】 前記サセプタ5の上方には、このサセプタ
5と平行に対向して、これより約15〜20mm程度離
間させた位置に、上部電極21が、絶縁材22を介し
て、処理容器2の上部に支持されている。この上部電極
21は、前記サセプタ5との対向面に、多数の拡散孔2
3を有する、例えばSiC又はアモルファスカーボンか
らなる電極板24と、この電極板24を支持する導電性
材質、例えば表面が酸化アルマイト処理されたアルミニ
ウムからなる、電極支持体25とによって構成されてい
る。
[0049] above the susceptor 5, and faces parallel to the susceptor 5, this than about 15~20mm about spaced apart so position, the upper electrode 21 via an insulating member 22, the processing vessel 2 Supported on top. The upper electrode 21 has a large number of diffusion holes 2 on the surface facing the susceptor 5.
3, an electrode plate 24 made of, for example, SiC or amorphous carbon, and an electrode support 25 made of a conductive material supporting the electrode plate 24, for example, aluminum whose surface is treated with anodized aluminum.

【0050】 そしてこの電極支持体25の外周には、環
状の絶縁材26を介して、図2に示したような第3の電
極となる接地電極27が設けられている。この接地電極
27は、図1に示される如く、その下端部が前出フォー
カスリング15の上端部との間にウエハWが通過し得る
空隙を保持して設置され、さらにその内周は、図1、図
2に示したように、内側に突出した形態を有している。
そしてこの接地電極27は、前記サセプタ5と電極板2
4との間の空間領域を、側部から囲むようにして配され
ている。
A ground electrode 27 serving as a third electrode as shown in FIG. 2 is provided on the outer periphery of the electrode support 25 with an annular insulating material 26 interposed therebetween. As shown in FIG. 1, the ground electrode 27 is provided so that the lower end thereof holds a gap through which the wafer W can pass between the focus ring 15 and the upper end thereof. 1. As shown in FIG. 2, it has a form protruding inward.
The ground electrode 27 is connected to the susceptor 5 and the electrode plate 2.
4 is arranged so as to surround the space region from the side.

【0051】 前記上部電極21における支持板25の中
央にはガス導入口28が設けられ、さらにこのガス導入
口28には、ガス導入管29が接続されている。このガ
ス導入管29には、ガス供給管30が接続されており、
さらにこのガス供給管30は3つに分岐されて、各々バ
ルブ31、32、33 、並びにマスフローコントロー
ラ34、35、36を介して、それぞれ対応する処理ガ
ス供給源37、38、39に通じている。本実施例にお
いては、処理ガス供給源37からはCFガス、処理ガ
ス供給源38からはClガス、処理ガス供給源39から
は不活性のパージガスであるNガスが供給されるよう
に設定されている。
A gas inlet 28 is provided at the center of the support plate 25 in the upper electrode 21, and a gas inlet pipe 29 is connected to the gas inlet 28. A gas supply pipe 30 is connected to the gas introduction pipe 29,
Further, the gas supply pipe 30 is branched into three and communicates with the corresponding processing gas supply sources 37, 38 and 39 via valves 31, 32 and 33 and mass flow controllers 34, 35 and 36, respectively. . In this embodiment, the processing gas supply source 37 supplies CF 4 gas, the processing gas supply source 38 supplies Cl gas, and the processing gas supply source 39 supplies N 2 gas which is an inert purge gas. Have been.

【0052】 前記処理容器2の下部には排気管41が接
続されており、この処理容器2とゲートバルブ42を介
して隣接しているロードロック室43の排気管44共
々、ターボ分子ポンプなどの真空引き手段45に通じて
おり、所定の減圧雰囲気まで真空引きできるように構成
されている。そして前記ロードロック室43内に設けら
れた搬送アームなどの搬送手段46によって、被処理体
であるウエハWは、前記処理容器2とこのロードロック
室43との間で搬送されるように構成されている。
An exhaust pipe 41 is connected to the lower part of the processing vessel 2. The exhaust pipe 44 of the load lock chamber 43 adjacent to the processing vessel 2 via a gate valve 42 is connected to the exhaust pipe 41. It is connected to the evacuation means 45 and is configured so that evacuation can be performed to a predetermined reduced-pressure atmosphere. The wafer W, which is the object to be processed, is transferred between the processing container 2 and the load lock chamber 43 by a transfer means 46 such as a transfer arm provided in the load lock chamber 43. ing.

【0053】 また前記エッチング処理装置1の処理容器
2内にプラズマを発生させるための高周波電力は、例え
ば13.56MHzの高周波を発振させる2台の高周波
電源51、52によって供給される。即ち高周波電源5
1は、整合器53を介して、上部電極21に高周波電力
を印加するように構成され、また高周波電源52は、整
合器54を介して、サセプタ5に高周波電力を印加する
ように構成されている。なおそのように上部電極21、
サセプタ5へは、夫々独立した高周波電源によって高周
波電力が印加されるようになっているので、これら上部
電極21、サセプタ5に印加する電圧は、夫々独立して
可変である。
[0053] The high-frequency power for generating plasma in the etching apparatus 1 of the processing container 2, for example, supplied by two high frequency power supply 51, 52 to oscillate the 13.56MHz high frequency. That is, the high frequency power supply 5
1 is configured to apply high-frequency power to the upper electrode 21 via the matching unit 53, and the high-frequency power supply 52 is configured to apply high-frequency power to the susceptor 5 via the matching unit 54. I have. In addition, the upper electrode 21,
Since high-frequency power is applied to the susceptor 5 by independent high-frequency power sources, the voltage applied to the upper electrode 21 and the susceptor 5 is independently variable.

【0054】 また前記整合器53と上部電極21との
間、並びに前記整合器54とサセプタ5との間には、各
々印加される高周波電力の電流の位相信号を検出する位
相検出手段55、56が夫々設けられている。そしてこ
れら各位相検出手段55、56によって検出された位相
信号は、夫々位相コントローラ57へと入力され、この
位相コントローラ57は、この検出された位相信号に基
づいて前出各高周波電源51、52に対し、各々位相が
180゜異なった高周波を発振させるように、夫々制御
するように構成されている。
Further , between the matching unit 53 and the upper electrode 21, and between the matching unit 54 and the susceptor 5, phase detecting means 55 and 56 for detecting the phase signals of the current of the high-frequency power applied respectively. Are provided respectively. The phase signals detected by the phase detection means 55 and 56 are input to a phase controller 57, and the phase controller 57 sends the signals to the high-frequency power sources 51 and 52 based on the detected phase signals. On the other hand, they are controlled so as to oscillate high frequencies having phases different from each other by 180 °.

【0055】 第1実施例にかかるエッチング処理装置1
は以上のように構成されており、例えば、このエッチン
グ処理装置1を用いて、シリコン基板を有するウエハW
上のシリコン酸化膜(SiO)のエッチングを実施す
る場合について説明すると、まず被処理体であるウエハ
Wは、ゲートバルブ42が開放された後、搬送手段46
によってロードロック室43から処理容器2内へと搬入
され、静電チャック11上に載置される。そして高圧直
流電源13の印加によって前記ウエハWは、この静電チ
ャック11上に吸着保持される。その後搬送手段46が
ロードロック室43内へ後退したのち、処理容器2内は
排気手段45によって真空引きされていく。
[0055] etching apparatus 1 according to a first embodiment
Is configured as described above. For example, the wafer W having a silicon substrate is
The case where the upper silicon oxide film (SiO 2 ) is etched will be described. First, the wafer W to be processed is transferred to the transfer unit 46 after the gate valve 42 is opened.
Is loaded from the load lock chamber 43 into the processing container 2 and is placed on the electrostatic chuck 11. The wafer W is suction-held on the electrostatic chuck 11 by application of a high-voltage DC power supply 13. Thereafter, after the transfer means 46 is retracted into the load lock chamber 43, the inside of the processing container 2 is evacuated by the exhaust means 45.

【0056】 他方バルブ31が開放されて、マスフロー
コントローラ34によってその流量が調整されつつ、処
理ガス供給源37からCFガスが、ガス供給管30、
ガス導入管29、ガス導入口28を通じて上部電極21
へと導入され、さらに電極板24の拡散孔23を通じ
て、図1中の矢印に示される如く、前記ウエハWに対し
て均一に吐出される。
[0056] On the other hand the valve 31 is opened, while the flow rate thereof is adjusted by the mass flow controller 34, CF 4 gas from the processing gas supply source 37, a gas supply pipe 30,
The upper electrode 21 through the gas inlet pipe 29 and the gas inlet 28
Then, the liquid is uniformly discharged to the wafer W through the diffusion holes 23 of the electrode plate 24 as shown by arrows in FIG.

【0057】 そして処理容器2内の圧力は例えば1Pa
に設定、維持された後、高周波電源51、52が作動し
て、その電流位相が相互に180゜異なった高周波電力
が夫々上部電極21と、サセプタ5に印加され、これら
上部電極21とサセプタ5との間にプラズマが発生し、
前記処理容器2内に導入されたCFガスを解離させて
生じたラジカル成分によって、ウエハWに対して所定の
エッチングが施される。
[0057] The pressure in the processing container 2, for example 1Pa
After being set and maintained, the high-frequency power supplies 51 and 52 are operated, and high-frequency powers whose current phases are different from each other by 180 ° are applied to the upper electrode 21 and the susceptor 5, respectively. Plasma is generated between
The wafer W is subjected to predetermined etching by radical components generated by dissociating the CF 4 gas introduced into the processing container 2.

【0058】 かかるエッチング処理におけるプラズマ
は、既述の如く上部電極21とサセプタ5との間に発生
するが、前記したように、接地電極27は、前記上部電
極21とサセプタ5と間の空間領域を、側部から囲むよ
うにして配されているので、当該空間領域から拡散しよ
うとするイオンは、この接地電極によって引きつけら
れ、当該空間領域外部、例えば処理容器2内壁へ拡散す
ることはない。従って、前記空間領域、即ちウエハWに
対する処理領域内のプラズマ密度は高く維持でき、これ
によってウエハWに対して高微細加工が可能となってい
る。
[0058] Such a plasma in the etching process is generated between the upper electrode 21 and the susceptor 5 as described above, as described above, the ground electrode 27, the space region between said upper electrode 21 and the susceptor 5 Is arranged so as to surround from the side part, ions to be diffused from the space region are attracted by the ground electrode and do not diffuse to the outside of the space region, for example, to the inner wall of the processing vessel 2. Therefore, the plasma density in the space region, that is, the plasma density in the processing region for the wafer W can be maintained high, and thereby, the wafer W can be processed with high precision.

【0059】 しかもイオンが処理容器2内壁へと拡散す
ることが抑制されいるので、処理中に、この処理容器2
内壁がエッチングされたり、反応生成物が付着するなど
して、当該内壁にコンタミネーションが発生することは
なく、処理容器2内を汚染することはない。したがっ
て、この点から歩留まりが低下することはない。
Further , since the diffusion of ions to the inner wall of the processing vessel 2 is suppressed, the processing vessel 2
No contamination occurs on the inner wall due to etching of the inner wall or adhesion of a reaction product, and the inside of the processing container 2 is not contaminated. Therefore, the yield does not decrease from this point.

【0060】 そしてプラズマを発生させるために上部電
極21とサセプタ5とに夫々印加された高周波電力は、
その電流位相が180゜異なっているため、処理ガスの
種類、減圧度とは無関係に高周波電力をプラズマに投入
することができ、ウエハWに入射するイオン電流密度を
増大させることができる。
The high-frequency power applied to the upper electrode 21 and the susceptor 5 to generate plasma is:
Since the current phases are different by 180 °, high-frequency power can be applied to the plasma regardless of the type of the processing gas and the degree of pressure reduction, and the ion current density incident on the wafer W can be increased.

【0061】 すなわち、対向する電極間にかかる高周波
電力の周波数の位相差を変化させた場合、プラズマの状
態は変化する(例えば、特開平2−224239)。例
えば2つの高周波電力の電圧位相がほぼ同相である場
合、プラズマは広がり、密度も低くなって処理速度が低
下する。他方、電圧位相差が180゜ずれている場合に
は、プラズマ密度は高くなる。しかし、例えば周波数が
380kHzと13.56MHzの場合では、プラズマ
密度が最も高くなる電圧位相差は、異なっている。これ
はプラズマのインピーダンスが変化するためと考えられ
る。同様に、処理ガスの組成を変化させると、ガスの電
離断面積の特性、あるいは解離の特性差によっても、プ
ラズマのインピーダンスが変化し、最適の電圧位相差は
変化してしまう。従って、従来のように電圧位相を制御
して高周波電力を印加する方式では、そのようにプラズ
マインピーダンスの変化により、一方の電極から流れ込
んだ電流が、位相差により対向電極に流れ込む電圧関係
になっていない場合、対向電極以外の、例えば処理容器
内壁へと拡散してしまうため、最もプラズマ密度の高い
状態を実現するのは難しかったのである。
[0061] That is, when changing the phase difference between the frequency of the high frequency applied between the opposing electrodes power, plasma state changes (e.g., JP-A-2-224239). For example, when the voltage phases of the two high-frequency powers are substantially the same, the plasma spreads, the density decreases, and the processing speed decreases. On the other hand, when the voltage phase difference is shifted by 180 °, the plasma density increases. However, for example, when the frequencies are 380 kHz and 13.56 MHz, the voltage phase difference at which the plasma density becomes highest is different. This is considered to be because the impedance of the plasma changes. Similarly, when the composition of the processing gas is changed, the impedance of the plasma changes due to the difference in the ionization cross-sectional area or the difference in the dissociation characteristics of the gas, and the optimum voltage phase difference changes. Therefore, in the conventional method of applying high-frequency power by controlling the voltage phase, the current flowing from one electrode flows into the counter electrode due to the phase difference due to the change in plasma impedance. Otherwise, it would diffuse to other than the counter electrode, for example, to the inner wall of the processing vessel, and it was difficult to realize the state with the highest plasma density.

【0062】 この点、前記のように電流位相を180゜
異なったものにして制御することによりプラズマインピ
ーダンスの変化と関係なく、一方の電極、例えば上部電
極21から他方の対向電極であるサセプタ5に流れ込も
うとしたときには、サセプタ5の位相はその電流を流す
ことができる関係にあるため、電流は効率よく流れ込
み、その結果プラズマはこれら上部電極21とサセプタ
5間に閉じこめられてその密度が高くなるものである。
In this regard, as described above, by controlling the current phase to be 180 ° different from each other, regardless of the change in the plasma impedance, one electrode, for example, from the upper electrode 21 to the susceptor 5 as the other counter electrode. When trying to flow, the phase of the susceptor 5 is such that the current can flow, so that the current flows efficiently, and as a result, the plasma is confined between the upper electrode 21 and the susceptor 5 and the density thereof becomes high. It becomes.

【0063】 しかも本実施例では、既述の如く、接地電
極27によってもプラズマが閉じこめられる構成である
から、両者が相俟って極めて高いプラズマ密度を実現さ
せることができ、高い微細加工を可能としている。
Further, in this embodiment, as described above, since the plasma is confined also by the ground electrode 27, an extremely high plasma density can be realized by the combination of the two, and high fine processing can be performed. And

【0064】 なお前記実施例で使用した接地電極27
は、内側に凸に成形された形態を有していたが、これに
代えて例えば図3に示したように、単なる筒状の接地電
極61として、これを絶縁材62を介して、電極支持体
25の外周に配置し、接地されている処理容器2とこの
接地電極61とを固着する構成としてもよい。
The ground electrode 27 used in the above embodiment was used.
Has a form in which it is formed to be convex inward. Instead, for example, as shown in FIG. 3, a simple cylindrical ground electrode 61 may be used as an electrode support through an insulating material 62. A configuration may be adopted in which the processing vessel 2 and the ground electrode 61 are arranged on the outer periphery of the body 25 and are grounded.

【0065】 また対向電極間空間をより閉鎖された空間
とするため、さらに接地電極の高さを大きくした筒状の
形態としてもよい。なおかかる場合には、当該対向電極
間空間内に導入される処理ガスの排気を十分に確保する
ため、図4に示したように、この接地電極63の周囲
に、複数の透孔64を形成しておくことが好ましい。
Further , in order to make the space between the opposing electrodes more closed, a cylindrical form in which the height of the ground electrode is further increased may be adopted. In such a case, a plurality of through holes 64 are formed around the ground electrode 63 as shown in FIG. 4 in order to sufficiently exhaust the processing gas introduced into the space between the opposed electrodes. It is preferable to keep it.

【0066】 さらにプラズマを対向電極間に閉じこめて
周囲に拡散させない接地電極の他の例としては、例えば
図5に示したような接地電極65、66としてもよい。
この接地電極65、66は、同図からわかるように、夫
々略リング形状をなしており、接地電極65は、上部電
極21の外周に配置し、接地電極66はサセプタ5の上
端部近傍外周に配置させる(この場合、所謂排気リング
の上部にかかる構成を持たせてもよい)。これによって
上部電極21から拡散しようとする荷電粒子は、接地電
極66へと寄せられ、サセプタ5から拡散しようとする
荷電粒子は接地電極65へと寄せられて、その結果、上
部電極21とサセプタ5間に発生したプラズマは、処理
容器2の内壁へと拡散することはないものである。
[0066] As yet another example of the ground electrode does not diffuse around the plasma confined between opposed electrode may be a ground electrode 65 and 66 as shown in FIG. 5, for example.
As can be seen from the figure, the ground electrodes 65 and 66 each have a substantially ring shape. The ground electrode 65 is disposed on the outer periphery of the upper electrode 21, and the ground electrode 66 is disposed on the outer periphery near the upper end of the susceptor 5. (In this case, a configuration may be provided above the so-called exhaust ring). As a result, charged particles that are to be diffused from the upper electrode 21 are attracted to the ground electrode 66, and charged particles that are to be diffused from the susceptor 5 are attracted to the ground electrode 65. As a result, the upper electrode 21 and the susceptor 5 The plasma generated in between does not diffuse to the inner wall of the processing container 2.

【0067】 また図6に示した接地電極67、68は、
前記電極の形態を代えてリング状でかつ内側面が斜面を
形成するように断面を略三角形としたものである。かか
る構成の接地電極67、68によれば、例えば上側の接
地電極67は、その内側の斜面部がサセプタ5の方向に
向けられているので、前記図5に示した接地電極65よ
りも、より効率よく荷電粒子を引き寄せることができ、
さらにプラズマ拡散防止効果が向上している。
The ground electrodes 67 and 68 shown in FIG.
The shape of the electrode is changed to a ring shape and the cross section is made substantially triangular so that the inner surface forms a slope. According to the ground electrodes 67 and 68 having such a configuration, for example, the upper ground electrode 67 has a slope portion on the inner side directed toward the susceptor 5, and thus is more than the ground electrode 65 shown in FIG. It can attract charged particles efficiently,
Further, the effect of preventing plasma diffusion is improved.

【0068】 なお前記図5、図6に示した接地電極は、
いずれも上下対向構成としていたが、必ずしもそのよう
に対向する構成としなくても、プラズマ拡散防止効果は
得られるものである。
The ground electrode shown in FIG. 5 and FIG.
Although all of them have a vertically opposed structure, the plasma diffusion preventing effect can be obtained without necessarily having such a structure.

【0069】 前記した例では、プラズマ拡散の防止を図
る手段として、上部電極21、サセプタ5以外の第3の
電極を設けた構成を採ったが、これに代えて例えば図7
に示したように、磁石を上部電極21とサセプタ5の近
傍周囲に対向配置させてもよい。即ち上部電極21に
は、電極支持体25の下端部外周に、環状の絶縁部材7
1を設け、この絶縁部材71の内部に図8に示した略円
柱状の永久磁石72を、環状に等間隔で設ける。本実施
例では、図7に示したように、下面側、即ちサセプタ5
側に全ての永久磁石72のN極が位置するようにし、か
つ環状に配置するにあたっての間隔は、図9に示したよ
うに、隣合う他の永久磁石とのおりなす中心角θが10
゜となるように、設定してある。
In the above-described example, as a means for preventing the plasma diffusion, the configuration in which the third electrode other than the upper electrode 21 and the susceptor 5 is provided is adopted.
As shown in (1), a magnet may be arranged facing the vicinity of the upper electrode 21 and the susceptor 5. That is, the upper electrode 21 is provided with an annular insulating member 7 around the lower end of the electrode support 25.
1 are provided, and substantially columnar permanent magnets 72 shown in FIG. In the present embodiment, as shown in FIG.
The N-poles of all the permanent magnets 72 are located on the side and are arranged in an annular manner, as shown in FIG. 9, as shown in FIG.
It is set so that it becomes ゜.

【0070】 他方図7に示したように、サセプタ5の上
端部外周にも、環状の絶縁部材73を設け、この絶縁部
材73の内部に、前記永久磁石72と同形、同大、同一
磁力を有する永久磁石74を、前記各永久磁石72と対
向するように、同一個数、同一間隔で配設する。そして
このサセプタ5側に配設されるこれら永久磁石74の磁
極は、前記永久磁石72の対向部分の磁極とは異なった
磁極、即ちS極を上部電極21側に位置するようにして
ある。従って、各永久磁石72、74の磁極の関係は、
図10に示したようになっている。
[0070] As shown in the other 7, also the upper end outer periphery of the susceptor 5, an annular insulating member 73 is provided, inside the insulating member 73, the permanent magnet 72 having the same shape, and size, the same magnetic force The same number of permanent magnets 74 are arranged at the same intervals so as to face the respective permanent magnets 72. The magnetic poles of the permanent magnets 74 disposed on the susceptor 5 side are different from the magnetic poles of the opposing portions of the permanent magnets 72, that is, the S poles are located on the upper electrode 21 side. Therefore, the relationship between the magnetic poles of the permanent magnets 72 and 74 is as follows.
This is as shown in FIG.

【0071】 かかるようにして磁石を配置すれば、上部
電極21周縁部と、サセプタ5周辺部との間に局所的な
磁場が発生し、この磁場によって上部電極5とサセプタ
5間空間内の荷電粒子が、外部に飛び出すことをトラッ
プすることができ、プラズマを当該電極間空間内に閉じ
こめることができる。なお磁場の強さは、余りに過大に
なるとプラズマ自体に偏りを生じさせてプラズマ処理自
体に影響を与えるおそれがあるので、被処理体であるウ
エハW周辺部の磁場強度が10Gauss以下になるよ
うに設定することが望ましい。
[0071] By arranging the magnets in such a manner, the upper electrode 21 periphery, local magnetic field is generated between the susceptor 5 the periphery, charging the upper electrode 5 and the susceptor 5 between the space by the magnetic field Particles can be trapped from jumping out, and plasma can be confined in the interelectrode space. If the strength of the magnetic field is excessively large, the plasma itself may be biased to affect the plasma processing itself. Therefore, the strength of the magnetic field around the wafer W, which is the object to be processed, should be 10 Gauss or less. It is desirable to set.

【0072】 また前記した局所的な磁場の形態を、さら
に好ましいものとするために、図11に示したように、
例えば永久磁石72の上端部に、磁性体75を設けて永
久磁石72と併用するようにしてもよい。
In order to make the form of the local magnetic field more preferable, as shown in FIG.
For example, a magnetic body 75 may be provided at the upper end of the permanent magnet 72 and used together with the permanent magnet 72.

【0073】 さらに図7、10に示した例は、上部電極
21側に配設された永久磁石72と、サセプタ5側に配
設された永久磁石74とは、上下間では、相互に異なっ
た磁極構成としたものの、隣合う磁石相互間では、同一
の磁極構成となっていたが、これに代えて、図12に示
したように、隣合う磁石相互間でも、磁極が異なったよ
うに配置すれば、なお好ましい作用効果が得られる。即
ち、図12に示したように配置することにより、上下対
向部分にのみならず、隣合う対向部分にも磁束が生じ、
これによって荷電粒子のトラップ体制がより密になる。
従って、図10,の場合よりもさらにプラズマ閉じこめ
作用が向上する。
[0073] Further examples shown in FIG. 7 and 10, a permanent magnet 72 which is disposed on the upper electrode 21 side, the permanent magnet 74 disposed in the susceptor 5 side, between the upper and lower, mutually different Although the magnetic pole configuration was adopted, the same magnetic pole configuration was used between adjacent magnets. Instead, as shown in FIG. 12, the adjacent magnetic poles were arranged with different magnetic poles between adjacent magnets. If it does so, still more preferable effects can be obtained. That is, by arranging as shown in FIG. 12, a magnetic flux is generated not only in the upper and lower opposing portions but also in the adjacent opposing portions,
This results in a tighter trapping regime for charged particles.
Therefore, the plasma confinement effect is further improved as compared with the case of FIG.

【0074】 ところで、既述したように今日では半導体
デバイスの高集積化に伴って、その製造プロセスにおい
ても、より微細な加工が要求されている。例えばエッチ
ング処理によってコンタクトホールを形成する場合に
も、ホール径が0.3μm、ホール深さが1〜2μmと
なるような微細加工が必要とされている。しかしながら
従来の平行平板型プラズマ装置においては、常に一定出
力の高周波電力を印加するようにしているため、そのよ
うにホール径が小さくなると、図13に示したように、
エッチング反応生成物Zが排出されづらくなり、ホール
81底部や底部近傍に堆積して、エッチングガスとの入
れ替えがスムーズに行われなくなり、その結果図13に
示したように、ホール81の形状が逆円錐台形となった
り、エッチングレートが低下して、高集積化に対応した
微細加工ができないという問題が生じていた。
[0074] Incidentally, with the high integration of semiconductor devices today as already described, even in the manufacturing process, it is required more fine processing. For example, even when a contact hole is formed by an etching process, fine processing is required so that the hole diameter is 0.3 μm and the hole depth is 1 to 2 μm. However, in the conventional parallel plate type plasma apparatus, since a high frequency power of a constant output is always applied, as shown in FIG.
The etching reaction product Z becomes difficult to be discharged, deposits on the bottom of the hole 81 or near the bottom, and the replacement with the etching gas is not performed smoothly. As a result, as shown in FIG. There has been a problem in that a truncated cone is formed or an etching rate is reduced, so that fine processing corresponding to high integration cannot be performed.

【0075】 かかる問題に対処するために、例えば前記
プラズマ処理装置1における高周波電源51、52の出
力を制御して、例えば図14のグラフに示したように、
10msの周期毎に、出力の大小を繰り返すようにして
上部電極21、サセプタ5に印加するようにしてもよ
い。図14では、最大時の出力が1000w、最小時の
出力がその1/5の200wとなるように制御してい
る。このように制御することにより、大きい電力時には
プラズマ密度を高くしてエッチングを進行させ、小さい
電力時にはプラズマ密度を低くして、図15に示したホ
ール82内に発生するエッチング反応生成物の排出を促
進させて、エッチングガスとの入れ替えを円滑にし、同
図に示したようにホール82の入口と底部の径が同一の
ホールを形成させることができる。なお前記したパワー
の最大、最小、並びにその周期は、目的とするホールの
大きさ、材質、処理ガス等の種類に応じて、適宜選択す
ればよい。
In order to cope with such a problem, for example, the outputs of the high-frequency power supplies 51 and 52 in the plasma processing apparatus 1 are controlled so that, for example, as shown in the graph of FIG.
The magnitude of the output may be repeatedly applied to the upper electrode 21 and the susceptor 5 every 10 ms. In FIG. 14, control is performed so that the output at the maximum is 1000 w and the output at the minimum is 200 w, which is 1/5 of that. By performing such control, the plasma density is increased when the power is large, and the etching is advanced, and when the power is small, the plasma density is reduced, so that the etching reaction products generated in the holes 82 shown in FIG. By facilitating the exchange with the etching gas, a hole having the same diameter at the entrance and the bottom of the hole 82 can be formed as shown in FIG. Note that the maximum and minimum powers and the cycle thereof may be appropriately selected according to the size of the target hole, the material, the type of the processing gas, and the like.

【0076】 叙上のエッチング処理装置1は、プラズマ
を発生させる高周波電源を2つ使用して、上部電極21
とサセプタ5に高周波を印加するように構成していた
が、切換によっていずれか一方の電極を常に接地し、他
の電極にのみ印加することが自在なように構成しておけ
ば、1つの装置構成によって2つの異なったモードのエ
ッチング処理を実施することが可能になる。
The above etching apparatus 1 uses two high-frequency power sources for generating plasma and
And the susceptor 5 is configured to apply a high frequency. However, if one of the electrodes is always grounded by switching and can be applied only to the other electrode, one device can be used. The configuration allows two different modes of etching to be performed.

【0077】 また1つの高周波電源を用いてかかる切換
を行うことも可能である。図16に示した例は、1つの
高周波電源91を用いてそのような2つの異なったモー
ドのエッチング処理を実施可能なエッチング処理装置9
2を示しており、減圧自在な接地された処理容器93内
には、上下に対向して、上部電極94と下部電極95が
設けられている。そしてこの処理容器93の上部には、
第1真空リレー96がシールドボックス97内に納めら
れており、上部電極94の前記高周波電源91又は処理
容器93との接続切換を担っている。またマッチングボ
ックス98内には、第2真空リレー99が納められてお
り、下部電極95の高周波電源91又は接地側への切換
と、前記第1真空リレー96に通ずる高周波電源91の
経路のON−OFFの切換を担っている。
[0077] In addition to performing the switching of Kakaru using one high frequency power source are also possible. The example shown in FIG. 16 is an etching processing apparatus 9 capable of performing such two different modes of etching using one high-frequency power supply 91.
2, an upper electrode 94 and a lower electrode 95 are provided in a grounded processing container 93 which can be freely depressurized, facing vertically. And, in the upper part of the processing container 93,
A first vacuum relay 96 is housed in the shield box 97 and switches connection of the upper electrode 94 to the high-frequency power supply 91 or the processing container 93. The matching box 98 houses a second vacuum relay 99 for switching the lower electrode 95 to the high-frequency power supply 91 or the ground side, and turning ON / OFF the path of the high-frequency power supply 91 leading to the first vacuum relay 96. It is responsible for switching OFF.

【0078】 かかる構成を有するエッチング処理装置9
2によれば、図16の状態ではDCバイアスの大きいR
IE(リアクティブイオンエッチング)モードとなって
おり、上部電極94が接地され、下部電極95に高周波
電源91からの高周波電力が印加されて、電極間に存在
するウエハなどの被処理体に対して、高真空領域での微
細加工、及び垂直形状に制御性の高いエッチング処理を
実施することが可能である。
The etching apparatus 9 having such a configuration
According to FIG. 2, in the state of FIG.
In the IE (reactive ion etching) mode, the upper electrode 94 is grounded, and the lower electrode 95 is supplied with high-frequency power from the high-frequency power supply 91 to apply to a workpiece such as a wafer existing between the electrodes. In addition, it is possible to perform fine processing in a high vacuum region and etching processing with high controllability in a vertical shape.

【0079】 そして前記第1真空リレー96、第2真空
リレー99を夫々切り替えて図17のDCバイアスの小
さいPE(プラズマエッチング)モードにすれば、下部
電極95が接地され、上部電極94に高周波電源91か
らの高周波電力が印加されて、電極間に存在するウエハ
などの被処理体に対して損傷が少なく、寸法制御の高い
エッチング処理を実施することができる。従って、第1
真空リレー96、第2真空リレー99の切換だけで、同
一の被処理体に対して2つの異なったエッチング処理
を、同一処理室内で連続して実施することが可能であ
り、プロセスのアプリケーションの拡大が図れる。
If the first vacuum relay 96 and the second vacuum relay 99 are respectively switched to the PE (plasma etching) mode in which the DC bias is small as shown in FIG. 17, the lower electrode 95 is grounded, and the upper electrode 94 is connected to the high frequency power supply. The high-frequency power from the electrode 91 is applied, and an object to be processed such as a wafer existing between the electrodes is less damaged, and an etching process with high dimensional control can be performed. Therefore, the first
By simply switching between the vacuum relay 96 and the second vacuum relay 99, two different etching processes can be continuously performed on the same object in the same processing chamber, thereby expanding the application of the process. Can be achieved.

【0080】 さらに他の実施例について説明すると、図
18は、上下対向電極に周波数の異なった高周波電力を
印加する構成を有する第2実施例のエッチング処理装置
101の断面を模式的に示しており、このエッチング処
理装置101における処理室102は、気密に閉塞自在
な酸化アルマイト処理されたアルミニウムなどからなる
円筒形状に成形された処理容器103内に形成され、当
該処理容器103自体は接地されている。前記処理容器
103内に形成される処理室102内の底部にはセラミ
ックなどの絶縁板104を介して、被処理体、例えば半
導体ウエハ(以下、「ウエハ」という)Wを載置するた
めの略円柱状のサセプタ支持台105が収容され、さら
にこのサセプタ支持台105の上部には、下部電極を構
成するサセプタ106が設けられている。
[0080] Still another embodiment will be described, FIG. 18 is a cross-section of the etching apparatus 101 of the second embodiment has a configuration for applying a high frequency power different frequencies vertically opposed electrode shown schematically A processing chamber 102 of the etching processing apparatus 101 is formed in a processing vessel 103 formed of a cylindrical shape made of aluminum or the like which is airtightly closable and anodized, and the processing vessel 103 itself is grounded. . A processing object, for example, a semiconductor wafer (hereinafter, referred to as a “wafer”) W is placed on the bottom of the processing chamber 102 formed in the processing container 103 via an insulating plate 104 made of ceramic or the like. A susceptor support 105 having a columnar shape is accommodated therein, and a susceptor 106 constituting a lower electrode is provided above the susceptor support 105.

【0081】 前記サセプタ支持台105の内部には、冷
媒室107が設けられており、この冷媒室107には、
既述のエッチング処理装置1と同様、温度調節用の冷媒
が冷媒導入管を介して導入可能であり、導入された冷媒
はこの冷媒室107内を循環し、その間生ずる冷熱は冷
媒室107から前記サセプタ106を介して前記ウエハ
Wに対して伝熱され、このウエハWの処理面を所望する
温度まで冷却することが可能である。またさらに前記サ
セプタ106と冷媒室107との間には、例えばセラミ
ックヒータなどの加熱手段108が設けられており、前
記冷媒室107の冷熱とこの加熱手段108とにより、
ウエハWは所定の温度に設定、維持することが可能であ
る。
A refrigerant chamber 107 is provided inside the susceptor support base 105.
As in the etching apparatus 1 described above, a refrigerant for temperature adjustment can be introduced through a refrigerant introduction pipe, and the introduced refrigerant circulates through the refrigerant chamber 107. Heat is transferred to the wafer W via the susceptor 106, and the processing surface of the wafer W can be cooled to a desired temperature. Further, a heating means 108 such as a ceramic heater is provided between the susceptor 106 and the refrigerant chamber 107, and the cooling means of the refrigerant chamber 107 and the heating means 108
The wafer W can be set and maintained at a predetermined temperature.

【0082】 また前記サセプタ106には、静電チャッ
ク111が設けら、処理容器103外部に設置されてい
る直流高圧電源112からの直流高電圧の印加によっ
て、ウエハWは、静電チャック111上面に吸着保持さ
れる。また前記サセプタ106の上端周縁部には、絶縁
材113を介して環状のフォーカスリング113が配置
され、さらにこのフォーカスリング113の外周には、
さらに環状の接地電極115が設けられている。
The susceptor 106 is provided with an electrostatic chuck 111, and the wafer W is placed on the upper surface of the electrostatic chuck 111 by applying a high DC voltage from a DC high voltage power supply 112 installed outside the processing chamber 103. Adsorbed and held. In addition, an annular focus ring 113 is disposed at an upper peripheral portion of the susceptor 106 with an insulating material 113 interposed therebetween.
Further, an annular ground electrode 115 is provided.

【0083】 前記サセプタ106の上方には、サセプタ
106と平行に対向して、ギャップ長約25mmで、上部
電極121が、絶縁支持材122を介して、処理容器1
03の上部に支持されている。この上部電極121は、
既述のエッチング処理装置1における上部電極21と同
様、サセプタ106との対向面に、多数の拡散孔123
を有している。そしてこの絶縁支持材122の外周に
は、さらに上部電極121を取り囲むようにして、環状
の接地電極124が設けられている。そしてこの接地電
極124と前記接地電極115の各外周縁部は、図19
に示したように、上下方向に重なるように設置されてい
る。
[0083] above the susceptor 106, in parallel to face the susceptor 106, with a gap length of about 25 mm, the upper electrode 121, through the insulating support 122, the process chamber 1
03 is supported on the top. This upper electrode 121
Similarly to the upper electrode 21 in the etching apparatus 1 described above, a large number of diffusion holes 123 are formed on the surface facing the susceptor 106.
have. On the outer periphery of the insulating support member 122, an annular ground electrode 124 is provided so as to further surround the upper electrode 121. The outer peripheral edges of the ground electrode 124 and the ground electrode 115 are as shown in FIG.
As shown in FIG.

【0084】 前記上部電極121の中央にはガス導入口
125が設けられ、マスフローコントローラ126を介
して、処理ガス供給源127からのエッチングガス、例
えばCFガスが、前記拡散孔123を通じて処理室1
02内に供給自在である。他方、処理容器103の下部
には、真空ポンプなどの真空引き手段(図示せず)に通
ずる排気管128が接続されており、この処理室102
内を、5mTorr〜100mTorr内の任意の減圧
度にまで真空引きすることが可能である。
A gas inlet 125 is provided at the center of the upper electrode 121, and an etching gas, for example, CF 4 gas from a processing gas supply source 127 is supplied to the processing chamber 1 through the diffusion hole 123 via a mass flow controller 126.
02 can be freely supplied. On the other hand, an exhaust pipe 128 communicating with vacuum evacuation means (not shown) such as a vacuum pump is connected to a lower portion of the processing chamber 103.
The inside can be evacuated to an arbitrary degree of reduced pressure within a range of 5 mTorr to 100 mTorr.

【0085】 次にこのエッチング処理装置101におけ
る下部電極となるサセプタ106と上部電極121に対
する高周波電力の印加構成について説明する。まずサセ
プタ106に対しては、例えば周波数が800kHzの
相対的低周波を出力する相対的低周波電源131の電力
が整合器132を介して印加される。この整合器132
は、図18に示したように、誘導コイル133と可変容
量133とが直列に接続されており、さらに一端部が接
地された可変容量134の他端部が並列に接続されてい
る。かかる構成により、前記誘導コイル133と可変容
量133とで相対的低周波電源131からの電力のイン
ピーダンスを個別に制御し、また可変容量134でその
位相を個別に制御して、マッチングをとることが可能で
ある。一方上部電極121に対しては、整合器141を
介して、周波数が例えば27MHzの相対的高周波電力
を出力する相対的高周波電源142からの高周波が印加
される構成となっている。
[0085] Next, application configuration of a radio-frequency power to the susceptor 106 and the upper electrode 121 to be the lower electrode of the etching apparatus 101 will be described. First, to the susceptor 106, the power of a relative low-frequency power supply 131 that outputs a relatively low frequency of, for example, 800 kHz is applied via a matching unit 132. This matching device 132
As shown in FIG. 18, the induction coil 133 and the variable capacitance 133 are connected in series, and the other end of the variable capacitance 134 whose one end is grounded is connected in parallel. With such a configuration, it is possible to individually control the impedance of the power from the relative low-frequency power supply 131 with the induction coil 133 and the variable capacitor 133, and control the phase thereof with the variable capacitor 134 to achieve matching. It is possible. On the other hand, the upper electrode 121 is configured to receive a high frequency from a relative high frequency power supply 142 that outputs a relative high frequency power having a frequency of, for example, 27 MHz via a matching unit 141.

【0086】 第2実施例にかかるエッチング処理装置1
01の主要部は以上のように構成されており、例えばシ
リコンのウエハWの酸化膜に対してエッチング処理する
場合の作用等について説明すると、処理室102内に処
理ガス供給源127からのCFガスが供給され、処理
室102の圧力が、例えば10mTorrに設定、維持
された後、まず上部電極121に対して相対的高周波電
源142から周波数が27MHzの相対的高周波が印加
される。ついでこれより1秒以下のタイミングをもっ
て、サセプタ106に対して相対的低周波電源131か
ら周波数が800kHzの相対的低周波が印加され、上
部電極121とサセプタ106間にプラズマが発生す
る。そのようにサセプタ106側を遅らせて印加させる
ことにより、過大な電圧によってウエハWがダメージを
受けるおそれはない。
The etching apparatus 1 according to the second embodiment
01 is configured as described above. For example, an operation in the case of performing an etching process on an oxide film of a silicon wafer W will be described. CF 4 from the processing gas supply source 127 in the processing chamber 102 will be described. After the gas is supplied and the pressure in the processing chamber 102 is set and maintained at, for example, 10 mTorr, a relative high frequency power having a frequency of 27 MHz is first applied to the upper electrode 121 from the relative high frequency power supply 142. Then, at a timing of 1 second or less, a relative low frequency of 800 kHz is applied to the susceptor 106 from the relative low frequency power supply 131, and plasma is generated between the upper electrode 121 and the susceptor 106. By delaying the application of the susceptor 106, the wafer W is not likely to be damaged by an excessive voltage.

【0087】 そして発生したプラズマによって解離した
CFガスのラジカル成分によってウエハW表面のシリ
コン酸化膜(SiO)がエッチングされていく。この
場合、まず上部電極121の周囲に位置する接地電極1
24と、サセプタ106の周囲に位置する接地電極11
5とによって、発生したプラズマは閉じこめられ、その
拡散が防止されて高い密度が維持される。
[0087] Then by radical component of CF 4 gas dissociated by the generated plasma silicon oxide film on the surface of the wafer W (SiO 2) is gradually etched. In this case, first, the ground electrode 1 located around the upper electrode 121
24 and the ground electrode 11 located around the susceptor 106
By 5 the generated plasma is confined, its diffusion is prevented and a high density is maintained.

【0088】 第2実施例の場合、特に図19に示したよ
うに、接地電極124と前記接地電極115の各外周縁
部は、上下方向に重なるように設置されているので、プ
ラズマを閉じこめる効果がきわめて大きくなっている。
即ち図20に示したように、例えば接地電極124の方
が外周に位置して、その外周縁部が上下方向に重なって
いないと、プラズマがある程度拡散してしまうが、本実
施例のように外周縁部が上下方向に重なっていると、プ
ラズマが外部に拡散する余地がなく、きわめて高い密度
が確保できるのである。従って、この点からみて、まず
微細なエッチング処理が可能となっている。
In the case of the second embodiment, as shown in FIG. 19, since the outer peripheral edges of the ground electrode 124 and the ground electrode 115 are disposed so as to overlap in the vertical direction, the effect of confining the plasma is obtained. Is extremely large.
That is, as shown in FIG. 20, for example, if the ground electrode 124 is located on the outer periphery and the outer peripheral edge does not overlap in the vertical direction, the plasma is diffused to some extent. When the outer peripheral edges overlap in the vertical direction, there is no room for plasma to diffuse outside, and an extremely high density can be secured. Therefore, from this point, a fine etching process can be performed first.

【0089】 ところで発明者らによれば、上部電極12
1とサセプタ106との間のギャップ長と、エッチング
レート、エッチングレートの均一度(ウエハW上におけ
るエッチングレートの分布)並びにプラズマの安定度
(プラズマの立ち上げ、維持、拡散からみた安定度)と
の間には、図21の関係があることが確認されている。
[0089] Incidentally, according to the inventors, the upper electrode 12
1, the gap length between the susceptor 106, the etching rate, the uniformity of the etching rate (distribution of the etching rate on the wafer W), and the stability of the plasma (stability from the viewpoint of plasma startup, maintenance, and diffusion). It has been confirmed that there is a relationship shown in FIG.

【0090】 即ちギャップ長が長いほど、エッチングレ
ート(E/R)と均一度(U)が低下するが、反面プラ
ズマの安定度(S)は向上するのである。歩留まりが高
くかつ微細なエッチング処理を実現するには、これら3
つの要素がバランスよく確保されている必要があるが、
発明者らが得た結果によれば、図21のグラフに示した
ように、ギャップ長が25mm辺りでこれら3つの要素が
最もバランスよく得られることがわかった。
[0090] Namely as the gap length is long, the etching rate (E / R) and uniformity (U) is reduced, contrary plasma stability (S) is to improve. In order to realize a high yield and a fine etching process, these 3
The two elements need to be balanced,
According to the results obtained by the inventors, as shown in the graph of FIG. 21, it was found that these three elements can be obtained with the best balance when the gap length is around 25 mm.

【0091】 この点第2実施例では、既述の如く上部電
極121とサセプタ106とのギャップ長は、25mmに
設定してあるので、ウエハWに対して歩留まりの高い微
細なエッチング処理を実現することが可能になってい
る。なお所望のエッチング処理は、多種多様であるか
ら、かならずしもこの25mmに設定する必要はなく、図
21のグラフからわかるように、ギャップ長が15mm〜
35mmの範囲でもバランスがよいエッチング処理が10
mm〜40mmの間でも比較的バランスのよいエッチング処
理が実現できる。
In this respect, in the second embodiment, since the gap length between the upper electrode 121 and the susceptor 106 is set to 25 mm as described above, a fine etching process with a high yield on the wafer W is realized. It has become possible. Since the desired etching process is various, it is not always necessary to set this to 25 mm. As can be seen from the graph of FIG.
10 well-balanced etching treatments in the range of 35 mm
Even between mm and 40 mm, a relatively well-balanced etching process can be realized.

【0092】 ところで従来からこの種の高周波を用いた
プラズマ処理装置においては、高周波のマッチングを取
るため、高周波電源と印加される電極、例えば下部電極
との間には、図22に示したような整合器151が設け
られている。従来の整合器151は、下部電極152と
高周波電源153との間に可変コイル154、155を
直列に配し、さらにこれら可変コイル154、155の
間に、接地される容量156が接続された構成を有して
いた。これによって幅広い範囲の調整(マッチング)を
可能としていたが、反面、インピーダンスと位相とを独
立して制御できず、また例えば上部電極からの周波数の
影響を受けやすいという問題も有していた。
[0092] Incidentally in the plasma processing apparatus using such a high frequency conventionally, to take the high-frequency matching, the electrode applied with a high frequency power source, eg, between the lower electrode, as shown in FIG. 22 A matching unit 151 is provided. The conventional matching device 151 has a configuration in which variable coils 154 and 155 are arranged in series between a lower electrode 152 and a high-frequency power supply 153, and a grounded capacitor 156 is connected between the variable coils 154 and 155. Had. This allows a wide range of adjustment (matching). However, on the other hand, impedance and phase cannot be controlled independently, and there is also a problem that the frequency is easily affected by, for example, an upper electrode.

【0093】 この点、第2実施例にかかるエッチング処
理装置101では、既述の如く、誘導コイル133と可
変容量133とが直列に接続されており、さらに一端部
が接地された可変容量134の他端部が並列に接続され
て相対的低周波電源131からの電力のインピーダンス
と位相とを独立して制御することが可能であるから、調
整が容易でかつ、上部電極121からの相対的高周波の
影響を受け難くなっている。従って、発生したプラズマ
がきわめて安定し、この点からも所期のエッチング処理
を実現することが可能である。
In this respect, in the etching apparatus 101 according to the second embodiment, as described above, the induction coil 133 and the variable capacitor 133 are connected in series, and the variable capacitor 134 whose one end is grounded. The other end is connected in parallel, so that the impedance and the phase of the power from the relative low-frequency power supply 131 can be controlled independently, so that the adjustment is easy and the relative high frequency from the upper electrode 121 is high. Less susceptible to the effects of Therefore, the generated plasma is extremely stable, and from this point, it is possible to realize a desired etching process.

【0094】 なお第2実施例にかかるエッチング処理装
置101では、上部電極121、及びサセプタ106は
いずれも固定式であり、従って、これら電極間のギャッ
プも25mmに固定されていたが、前記した図21の特性
に鑑み、ギャップ長を可変とする構成にしてもよい。例
えば図23に示したように、適宜の調節機構161によ
って、サセプタ106’を上下動自在なように構成すれ
ば、上部電極121とサセプタ106’間のギャップ長
dは、任意に変化させることが可能になる。
In the etching apparatus 101 according to the second embodiment, both the upper electrode 121 and the susceptor 106 are fixed, and the gap between these electrodes is also fixed to 25 mm. In view of the characteristics of 21, the gap length may be made variable. For example, as shown in FIG. 23, if the susceptor 106 'is configured to be vertically movable by an appropriate adjusting mechanism 161, the gap length d between the upper electrode 121 and the susceptor 106' can be arbitrarily changed. Will be possible.

【0095】 次に他の提案例について説明する。図24
は、この提案例にかかる エッチング処理装置401の断
面を模式的に示しており、このエッチング処理装置40
1における処理室402は、気密に閉塞自在な酸化アル
マイト処理されたアルミニウムなどからなる円筒形状に
成形された処理容器403内に形成され、当該処理容器
403自体は接地されている。前記処理室402内の底
部にはセラミックなどの絶縁支持板404を介して、被
処理体、例えば半導体ウエハ(以下、「ウエハ」とい
う)Wを載置するための略円柱状のサセプタ405が収
容され、このサセプタ405が下部電極を構成してい
る。
[0095] will be described other proposed example. FIG.
1 schematically shows a cross section of an etching apparatus 401 according to the proposed example.
The processing chamber 402 in FIG. 1 is formed in a processing container 403 formed in a cylindrical shape made of aluminum or the like, which is airtightly closable and anodized, and the processing container 403 itself is grounded. A substantially columnar susceptor 405 for mounting an object to be processed, for example, a semiconductor wafer (hereinafter, referred to as a “wafer”) W is accommodated at the bottom of the processing chamber 402 via an insulating support plate 404 made of ceramic or the like. The susceptor 405 forms a lower electrode.

【0096】 前記サセプタ405の内部には、環状の冷
媒室406が設けられており、この冷媒室406には、
温度調節用の冷媒が冷媒導入管407を介して導入さ
れ、冷媒室406内を循環して冷媒排出管408から排
出される。そしてその間生ずる冷熱は冷媒室406から
前記サセプタ405を介して前記ウエハWに対して伝熱
され、このウエハWの処理面を所望する温度まで冷却す
ることが可能である。またさらに前記サセプタ405に
は、例えばセラミックヒータなどの加熱手段409が設
けられており、処理容器403外部に設置されている電
源410からの給電によって、サセプタ405を所望の
温度に加熱するように構成されている。従って、前記冷
媒室406の冷熱とこの加熱手段409とにより、ウエ
ハWは所定の温度に設定、維持することが可能である。
An annular refrigerant chamber 406 is provided inside the susceptor 405.
A refrigerant for temperature adjustment is introduced via a refrigerant introduction pipe 407, circulates through the refrigerant chamber 406, and is discharged from a refrigerant discharge pipe 408. The cold generated during this time is transferred from the coolant chamber 406 to the wafer W via the susceptor 405, and the processing surface of the wafer W can be cooled to a desired temperature. Further, the susceptor 405 is provided with a heating means 409 such as a ceramic heater, for example, so as to heat the susceptor 405 to a desired temperature by power supply from a power supply 410 provided outside the processing container 403. Have been. Accordingly, the wafer W can be set and maintained at a predetermined temperature by the cold heat of the refrigerant chamber 406 and the heating means 409.

【0097】 また前記サセプタ405には、静電チャッ
ク411が設けら、処理容器403外部に設置されてい
る直流高圧電源412からの直流高電圧の印加によっ
て、ウエハWは、静電チャック411上面に吸着保持さ
れる。また前記サセプタ405の上端周縁部には、静電
チャック411上に保持されたウエハWを囲むように、
絶縁材からなる環状のフォーカスリング413が配置さ
れている。
The susceptor 405 is provided with an electrostatic chuck 411, and the wafer W is placed on the upper surface of the electrostatic chuck 411 by applying a high DC voltage from a DC high voltage power supply 412 installed outside the processing container 403. Adsorbed and held. Further, a peripheral edge of an upper end of the susceptor 405 is arranged so as to surround the wafer W held on the electrostatic chuck 411.
An annular focus ring 413 made of an insulating material is provided.

【0098】 前記サセプタ405の上方には、このサセ
プタ405と平行に対向して、ギャップ長約25mmで、
上部電極421が、絶縁支持材422を介して、処理容
器403の上部に支持されている。この上部電極421
は、そのプラズマに接する部分が、印加するRFパワー
が十分透過する程度の厚さのSiOからなり、またサ
セプタ5との対向面に、多数の拡散孔423を有してい
る。
[0098] Above the susceptor 405, in parallel to face the susceptor 405, with a gap length of about 25 mm,
An upper electrode 421 is supported above the processing container 403 via an insulating support member 422. This upper electrode 421
Has a portion in contact with the plasma made of SiO 2 having a thickness sufficient to transmit the applied RF power, and has a large number of diffusion holes 423 on the surface facing the susceptor 5.

【0099】 前記上部電極421の中央にはガス導入口
424が設けられ、バルブ425、マスフローコントロ
ーラ426を介して、処理ガス供給源427からのエッ
チングガス、例えばCFガスが、前記拡散孔423を
通じて処理室402内に供給自在である。
A gas inlet 424 is provided at the center of the upper electrode 421, and an etching gas, for example, CF 4 gas from a processing gas supply source 427 is supplied through the diffusion hole 423 via a valve 425 and a mass flow controller 426. It can be supplied into the processing chamber 402.

【0100】 処理容器403の下部には、真空ポンプな
どの真空引き手段428に通ずる排気管429が接続さ
れており、この処理室402内を、5mTorr〜10
0mTorr内の任意の減圧度にまで真空引きすること
が可能である。
At the lower part of the processing chamber 403, an exhaust pipe 429 connected to vacuum means 428 such as a vacuum pump is connected, and the inside of the processing chamber 402 is set to 5 mTorr to 10 mTorr.
It is possible to evacuate to an arbitrary degree of reduced pressure within 0 mTorr.

【0101】 次にこのエッチング処理装置401の高周
波電力印加系について説明すると、まず下部電極となる
前記サセプタ405に対しては、例えば周波数が800
kHzの相対的低周波を出力する相対的低周波電源43
1からの電力が、整合器432を介して印加される。一
方上部電極421に対しては、整合器434を介して、
周波数が例えば27.12MHzの相対的高周波電力を
出力する相対的高周波電源433からの高周波が印加さ
れる構成となっている。
[0102] Referring now to high-frequency power applying system of the etching apparatus 401, for the susceptor 405 is first a lower electrode, for example, the frequency is 800
Relative low frequency power supply 43 for outputting a relative low frequency of kHz
Power from 1 is applied via a matcher 432. On the other hand, with respect to the upper electrode 421,
A high frequency is applied from a relative high frequency power supply 433 that outputs a relative high frequency power having a frequency of, for example, 27.12 MHz.

【0102】 このように上下の電極に異なった周波数の
高周波を印加するようになっているが、さらにこの例で
は、ハイパスフィルタ461、ローパスフィルタ462
が設けられている。即ち相対的低周波電源431からサ
セプタ405への印加経路には、800kHzの電力の
侵入を阻止し、27.12MHzの高周波を通過させる
ハイパスフィルタ461の一端部を並列に接続し、その
他端部は接地させる。一方、相対的高周波電源433か
ら上部電極421に対して印加する印加経路には、2
7.12MHzの電力の侵入を阻止し、800kHzの
相対的低周波の電力を通過させるローパスフィルタ46
2の一端部を並列に接続し、その他端部は接地させる。
[0102] Although is adapted to apply a high frequency of different frequencies to upper and lower electrodes in this manner, further in this example
Includes a high-pass filter 461, a low-pass filter 462
Is provided . That is, in the application path from the relative low frequency power supply 431 to the susceptor 405, one end of a high-pass filter 461 for blocking the intrusion of 800 kHz power and passing a high frequency of 27.12 MHz is connected in parallel, and the other end is connected. Ground. On the other hand, the application path applied from the relative high-frequency power supply 433 to the upper electrode 421 includes 2
A low-pass filter 46 that blocks the intrusion of 7.12 MHz power and passes the relatively low frequency power of 800 kHz.
2 are connected in parallel at one end and the other end is grounded.

【0103】 このように構成することにより、相対的低
周波電源431からの800kHzの電力は、サセプタ
405→上部電極421→ローパスフィルタ462へと
投入され、一方相対的高周波電源433からの27.1
2MHzの高周波電力は、上部電極421→サセプタ4
05→ハイパスフィルタ461へと投入される。従っ
て、これら2つの異なった周波数の電力の相互干渉は防
止されて各整合器432、434によるマッチングがと
りやすく、パワーロスも少なくなって、上部電極421
とサセプタ405との間に効率のよい電力投入が実現で
きる。
With this configuration, the power of 800 kHz from the relative low-frequency power supply 431 is supplied to the susceptor 405 → the upper electrode 421 → the low-pass filter 462, while 27.1 from the relative high-frequency power supply 433.
The high frequency power of 2 MHz is applied to the upper electrode 421 → susceptor 4
05 → input to the high-pass filter 461. Therefore, mutual interference between the powers of these two different frequencies is prevented, the matching by the matching devices 432 and 434 is easy, the power loss is reduced, and the upper electrode 421 is reduced.
Efficient power supply can be realized between the power supply and the susceptor 405.

【0104】 前記処理容器403の側部には、ゲートバ
ルブ441を介してロードロック室442が隣接してい
る。このロードロック室442内には、被処理体である
ウエハWを処理容器403内の処理室402との間で搬
送する搬送アームなどの搬送手段443が設けられてい
る。
A load lock chamber 442 is adjacent to the side of the processing vessel 403 via a gate valve 441. In the load lock chamber 442, transfer means 443 such as a transfer arm for transferring a wafer W as a processing object to and from the processing chamber 402 in the processing container 403 is provided.

【0105】 前記提案にかかる エッチング処理装置40
1の主要部は以上のように構成されており、例えばシリ
コンのウエハWの酸化膜に対してエッチング処理する場
合の作用等について説明すると、まずゲートバルブ44
1が開放された後、搬送手段443によってウエハWが
処理室402内に搬入され、静電チャック411上に載
置された後、搬送手段443が待避し、ゲートバルブ4
41が閉鎖される。次いで処理室402内が排気手段4
28によって減圧されていき、所定の減圧度になった
後、処理ガス供給源427からCFガスが供給され、
処理室402の圧力が、例えば10mTorrに設定、
維持される。
The etching apparatus 40 according to the above proposal
The main part of the semiconductor device 1 is configured as described above. For example, an operation when an oxide film of a silicon wafer W is etched will be described.
After the wafer 1 has been opened, the wafer W is carried into the processing chamber 402 by the transfer means 443 and is placed on the electrostatic chuck 411.
41 is closed. Next, the inside of the processing chamber 402 is evacuated
After the pressure is reduced by 28 and reaches a predetermined pressure reduction degree, CF 4 gas is supplied from the processing gas supply source 427,
The pressure of the processing chamber 402 is set to, for example, 10 mTorr,
Will be maintained.

【0106】 そして上部電極421に対して相対的高周
波電源433から周波数が27.12MHzの相対的高
周波が印加され、またこれより僅かに遅れて(1秒以下
のタイミング遅れ)をもって、サセプタ405に対して
相対的低周波電源431から周波数が800kHzの相
対的低周波が印加され、上部電極421とサセプタ40
5との間にプラズマが発生する。そのようにサセプタ4
05側を遅らせて印加させることにより、過大な電圧に
よってウエハWがダメージを受けることを防止できる。
[0106] The frequency from the relative high-frequency power source 433 is relative high frequency of 27.12MHz is applied to the upper electrode 421, also have slightly delayed by this (1 second or less timing delay), to the susceptor 405 A relative low frequency of 800 kHz is applied from a relative low frequency power supply 431 to the upper electrode 421 and the susceptor 40.
5 is generated. Susceptor 4 like that
By delaying the application on the 05 side, it is possible to prevent the wafer W from being damaged by an excessive voltage.

【0107】 そして発生したプラズマによって処理室4
02内のCFガスが解離し、その際に生ずるフッ素ラ
ジカルによってウエハW表面のシリコン酸化膜(SiO
)がエッチングされていく。
[0107] and processed by the generated plasma chamber 4
CF 4 gas is dissociated in 02, a silicon oxide film (SiO surface of the wafer W by fluorine radicals produced when the
2 ) is being etched.

【0108】 なお前記したように、サセプタ405には
例えば800kHzの電力を印加し、一方上部電極42
1には27.12MHzの高周波を印加して、27.1
2MHzの高周波で生起させたプラズマ中のイオンを、
800kHzの方の相対的低周波でその入射速度をコン
トロールしているが、この場合、そのようにエッチング
するイオンをコントロールする際の周波数、即ちサセプ
タ405に印加する相対的低周波の周波数を決定するに
は、次の点に留意する必要がある。
As described above, a power of, for example, 800 kHz is applied to the susceptor 405 while the upper electrode 42
1 is applied with a high frequency of 27.12 MHz,
Ions in the plasma generated at a high frequency of 2 MHz,
The incident speed is controlled at a relatively low frequency of 800 kHz. In this case, the frequency for controlling ions to be etched in such a manner, that is, the frequency of the relative low frequency applied to the susceptor 405 is determined. The following points must be kept in mind.

【0109】 即ち、上部電極421側に印加する相対的
高周波の周波数と近い周波数をサセプタ405に印加す
ると、両周波数が近いため、ハイパスフィルタ461や
ローパスフィルタ462の機能が発揮しづらくなり、そ
の結果、マッチングが適切にとれなかったり、パワーロ
スが生ずるおそれがある。他方、上部電極421側に印
加する相対的高周波の周波数よりもかなり低い周波数、
例えば10kHzという極端に低い相対的低周波の周波
数をサセプタ405に印加すると、エネルギー幅が大き
くなり、高いエネルギーをもったイオンの数が多くな
る。その結果、ウエハにダメージが生ずるおそれが出て
きて好ましくない。
[0109] That is, when the relative frequency of the frequency and the closer the frequency to be applied to the upper electrode 421 side is applied to the susceptor 405, since both frequencies are close, it hardly exhibits the function of a high-pass filter 461 and low pass filter 462, as a result There is a possibility that matching cannot be properly performed or power loss occurs. On the other hand, the frequency is considerably lower than the frequency of the relative high frequency applied to the upper electrode 421 side,
When an extremely low relative low frequency of, for example, 10 kHz is applied to the susceptor 405, the energy width increases, and the number of ions having high energy increases. As a result, the wafer may be damaged, which is not preferable.

【0110】 従って、以上の点を鑑みると、サセプタ4
05に印加する相対的低周波の周波数は、上部電極42
1側の周波数よりも比較的離れた周波数であって、かつ
極端に低くならないように選択する必要がある。
[0110] Therefore, in view of the above points, the susceptor 4
05 is applied to the upper electrode 42
It is necessary to select a frequency that is relatively far from the frequency on the one side and is not extremely low.

【0111】 この点に関し、発明者は、サセプタ405
への印加経路におけるVpp(プラズマ電圧とウエハW上
のVppとの関係を周波数ごとに求め、さらにウエハW上
のVppとウエハW上のVdc(自己バイアス電圧)との関
係を周波数ごとに求め、これらの特性と、各周波数にお
けるイオンのエネルギー幅をも考慮した結果、前記エッ
チング処理装置401の上部電極421に27.12M
Hzの高周波を印加する場合、装置のインピーダンス等
も勘案すると、図25に示したように、サセプタ405
には800kHzの周波数の電力を供給することが好適
であることを見いだした。これによれば、800kHz
の相対的低周波電力は、ウエハにダメージが生じにく
く、かつマッチングのとりやすい周波数となっている。
したがって、ハイパスフィルタ461及びローパスフィ
ルタ462を使用すると共に、上部電極421には2
7.12MHz、サセプタ405には800kHzの周
波数電力を印加すると、パワーロスがなくかつダメージ
のないエッチングをウエハWに対して実施することが可
能になっている。
In this regard, the inventor has proposed that the susceptor 405
(The relationship between Vpp (plasma voltage and Vpp on the wafer W) in the application path to the wafer is determined for each frequency, and the relationship between Vpp on the wafer W and Vdc (self-bias voltage) on the wafer W is determined for each frequency. As a result of considering these characteristics and the energy width of ions at each frequency, the upper electrode 421 of the etching apparatus 401 has a 27.12 M
When applying the Hz of frequency, when considering the impedance of the apparatus, as shown in FIG. 25, the susceptor 405
Found that it is preferable to supply power at a frequency of 800 kHz. According to this, 800 kHz
Is a frequency that does not easily cause damage to the wafer and that can easily be matched.
Therefore, while using the high-pass filter 461 and the low-pass filter 462, the upper electrode
When a frequency power of 7.12 MHz and a frequency of 800 kHz is applied to the susceptor 405, it is possible to perform etching without power loss and without damage on the wafer W.

【0112】 次に本発明の実施例にかかるエッチング処
理装置に、エッチング処理容器の劣化を防止することが
できるとともに、金属による半導体ウエハ(以下、「ウ
エハ」という)等の汚染を確実に防止することができる
ようにカーボンを適用する技術思想を図26及び図27
に基づいて説明する。
[0112] Then according to the etching apparatus to an embodiment of the present invention, it is possible to prevent deterioration of the etching chamber, a semiconductor wafer with a metal (hereinafter, referred to as "wafer") to reliably prevent contamination of such 26 and 27 show the technical idea of applying carbon so that
It will be described based on.

【0113】 円筒状のエッチング処理容器501は、材
質例えば表面にアルマイト処理を施したアルミニウムか
らなる有底円筒状のエッチング処理容器下部501a
と、このエッチング処理容器下部501aの上部開口を
気密に閉塞する如く配置され、同様な材質から円板状に
形成されたエッチング処理容器上部501bとから構成
されている。なお、これらの当接部には、内部を気密に
保持するためのOリング502が適宜配設されている。
The cylindrical etching container 501 is made of a material, for example, aluminum whose surface is subjected to alumite treatment.
And an upper portion 501b of the etching container, which is disposed so as to hermetically close an upper opening of the lower portion of the etching container 501a and is formed in a disk shape from a similar material. O-rings 502 for keeping the inside airtight are appropriately disposed at these contact portions.

【0114】 前記エッチング処理容器下部501aの側
壁部には、図27にも示すように、ウエハWを搬入、搬
出するための開口503、504が対向する如く両側に
形成されており、これらの各開口503、504の各外
側には、それぞれ対応するゲートバルブ505、506
を介して、対応するロードロック室507、508が配
設されている。これらのロードロック室507、508
内には、それぞれウエハWを搬入、搬出するための搬送
機構511が配設されており(一方のみ図示する)、通
常、一方のロードロック室、例えばロードロック室50
7が搬入専用、他方のロードロック室508が搬出専用
とされる。なお図中、509、510は、各ロードロッ
ク室507、508と外部とを遮断、開放するためのゲ
ートバルブである。
As shown in FIG. 27, openings 503 and 504 for loading and unloading wafers W are formed on both sides of the side wall of the lower portion 501a of the etching processing container so as to face each other. Outside each of the openings 503, 504, a corresponding gate valve 505, 506 is provided.
, Corresponding load lock chambers 507 and 508 are provided. These load lock chambers 507 and 508
A transfer mechanism 511 for loading and unloading the wafer W is provided therein (only one is shown). Usually, one of the load lock chambers, for example, the load lock chamber 50 is provided.
7 is dedicated to loading, and the other load lock chamber 508 is dedicated to unloading. In the drawing, 509 and 510 are gate valves for shutting off and opening the load lock chambers 507 and 508 and the outside.

【0115】 前記エッチング処理容器501内には、材
質が例えばセラミックスからなる絶縁性の支持部材51
2に支持される如く、材質が例えば表面にアルマイト処
理を施したアルミニウムからなり、円板状に形成された
サセプタ、即ち下部電極513が配設されている。この
下部電極513は、マッチング回路514を介して高周
波電源515に接続されており、下部電極513内に
は、冷却のための冷媒循環経路516が配設されてい
る。また前記下部電極513の上面は、ウエハWを例え
ば静電チャック(図示せず)等により吸着保持可能な如
く平面状に形成されている。
In the etching processing container 501, an insulating support member 51 made of, for example, ceramics is used.
A susceptor made of, for example, aluminum whose surface is subjected to alumite treatment and formed in a disk shape, that is, a lower electrode 513 is provided so as to be supported by the second electrode 2. The lower electrode 513 is connected to a high-frequency power supply 515 via a matching circuit 514, and a refrigerant circulation path 516 for cooling is provided in the lower electrode 513. The upper surface of the lower electrode 513 is formed in a planar shape so that the wafer W can be suction-held by, for example, an electrostatic chuck (not shown) or the like.

【0116】 一方、エッチング処理容器上部501bの
上記下部電極513に対向する部位は上部電極521を
構成している。この上部電極521には、図示しないガ
ス供給源から導出されたガス供給配管522が接続され
ており、このガス供給配管522から供給された所定の
エッチングガスは、上部電極521内に形成されたガス
拡散用の空隙523内で、多数の透孔を形成されたガス
拡散板によって拡散され、上部電極521の下側面に形
成された多数の透孔524から、下部電極513上に載
置されたウエハWに向けて均一に供給されるよう構成さ
れている。
[0116] On the other hand, portions facing the lower electrode 513 of the etching process container top 501b constitute the upper electrode 521. A gas supply pipe 522 led from a gas supply source (not shown) is connected to the upper electrode 521, and a predetermined etching gas supplied from the gas supply pipe 522 is a gas formed in the upper electrode 521. A wafer placed on the lower electrode 513 from the many holes 524 formed on the lower surface of the upper electrode 521 by being diffused in the diffusion space 523 by the gas diffusion plate having a large number of holes formed therein. It is configured to be uniformly supplied to W.

【0117】 前記エッチング処理容器501の下部に
は、排気ポンプ531に接続された排気配管532が接
続されており、下部電極513の周囲には、下部電極5
13の周囲から均一な排気が行われるよう、図27にも
示すように多数の透孔が形成されたバッフル板533が
水平に配設されている。
[0117] The lower portion of the etching chamber 501, and connected to an exhaust pipe 532 is connected to an exhaust pump 531, the periphery of the lower electrode 513, lower electrode 5
As shown in FIG. 27, a baffle plate 533 having a large number of through-holes is horizontally disposed so that uniform exhaust is performed from around the thirteen.

【0118】 前記バッフル板533は、カーボンから構
成されており、前記排気配管532は、エッチング処理
容器501から所定距離、例えば数十センチ〜1メート
ル程度、その内部がカーボンのコーティング被膜532
aにより被覆されている。また、上部電極521の下側
面は、カーボン製の板525によって覆われており、上
部電極521の透孔524内は、カーボンのコーティン
グ被膜524aによって被覆されている。さらに、エッ
チング処理容器501内には、その内側壁面を覆う如
く、カーボン製の円筒534が配設されている。
The baffle plate 533 is made of carbon, and the exhaust pipe 532 is provided at a predetermined distance from the etching processing container 501, for example, about several tens of centimeters to 1 meter.
a. The lower surface of the upper electrode 521 is covered with a carbon plate 525, and the inside of the through hole 524 of the upper electrode 521 is covered with a carbon coating 524a. Further, a carbon cylinder 534 is disposed in the etching processing container 501 so as to cover an inner wall surface thereof.

【0119】 前記カーボン製の円筒534には、前出2
つの開口503、504に応じてそれぞれ開口部535
が形成されており、これらの開口部535を開閉自在に
覆う如く、それぞれカーボン製のシャッタ板536が配
設されている。これらのシャッタ板536は、図27に
示すように、エッチング処理容器501内壁面と略同様
な曲率を有する円弧状の板体からなり、これらのシャッ
タ板536は、シャフト537を介してエッチング処理
容器501の外部に設けられたエアシリンダ538に接
続されており、このエアシリンダ538の伸縮動作によ
って上下動するよう構成されている。また、エッチング
処理容器501における前記シャフト537の貫通部に
は、こられの部材の間の気密を維持するための機構とし
て、例えば蛇腹機構(図示せず)が設けられている。
The carbon cylinder 534 has the above-mentioned 2
Openings 535 according to the three openings 503 and 504, respectively.
A shutter plate 536 made of carbon is provided so as to cover these openings 535 so as to be openable and closable. As shown in FIG. 27, these shutter plates 536 are formed of arc-shaped plates having substantially the same curvature as the inner wall surface of the etching container 501, and these shutter plates 536 are connected via a shaft 537 to the etching container. The air cylinder 538 is connected to an air cylinder 538 provided outside and is configured to move up and down by the expansion and contraction operation of the air cylinder 538. In addition, a mechanism for maintaining airtightness between these members, for example, a bellows mechanism (not shown) is provided in a portion where the shaft 537 penetrates in the etching processing container 501.

【0120】 前記各カーボン製部材、すなわち、バッフ
ル板533、板525、円筒534、シャッタ板536
は、厚さ例えば1〜20mmに設定されている。
[0120] Each of carbon steel members, i.e., baffle plate 533, plate 525, cylinder 534, the shutter plate 536
Is set to a thickness of, for example, 1 to 20 mm.

【0121】 このように構成されたエッチング処理装置
では、予め排気ポンプ531を作動させてエッチング処
理容器501内を所定の真空度に設定しておく。そし
て、どちらか一方のロードロック室、例えばロードロッ
ク室507のゲートバルブ509を開け、搬送機構51
1によって被処理体であるウエハWをロードロック室5
07内に搬入し、この後ゲートバルブ509を閉じてこ
のロードロック室507内を所定の真空度に設定し、し
かる後、ゲートバルブ505を開けるとともにシャッタ
板536を開口503の前から移動させて、搬送機構5
11により下部電極513上に前記ウエハWを載置す
る。
In the etching apparatus configured as described above, the inside of the etching container 501 is set to a predetermined degree of vacuum by operating the exhaust pump 531 in advance. Then, the gate valve 509 of one of the load lock chambers, for example, the load lock chamber 507 is opened, and the transfer mechanism 51 is opened.
1, the wafer W to be processed is loaded into the load lock chamber 5.
07, the gate valve 509 is closed and the inside of the load lock chamber 507 is set to a predetermined degree of vacuum. Thereafter, the gate valve 505 is opened and the shutter plate 536 is moved from before the opening 503. , Transport mechanism 5
11, the wafer W is placed on the lower electrode 513.

【0122】 次に、搬送機構511をエッチング処理容
器501内から退避させ、ゲートバルブ505を閉じる
とともにシャッタ板536を開口535の前に位置さ
せ、この状態で、ガス供給配管522から所定のエッチ
ングガス、例えばCl+BClを供給し、これとと
もに、高周波電源515から例えば13.56MHzの
高周波電力を供給してエッチングガスをプラズマ化し、
いわゆるリアクティブイオンエッチングにより、前記ウ
エハWに対してエッチング処理を施す。
[0122] Next, retracts the conveying mechanism 511 from the etching process vessel 501, the shutter plate 536 closes the gate valve 505 is positioned in front of the opening 535, in this state, predetermined etching gas from the gas supply pipe 522 For example, Cl 2 + BCl 3 is supplied, and at the same time, for example, 13.56 MHz high frequency power is supplied from the high frequency power supply 515 to turn the etching gas into plasma,
An etching process is performed on the wafer W by so-called reactive ion etching.

【0123】 この時エッチング処理容器501内のプラ
ズマに曝される部位は、ウエハWの表面を除いて、全て
カーボンとなっている。このため、例えば、開口503
のゲートバルブ505や上部電極521の透孔524内
等の腐食が防止されるので、アルミニウム等によって被
処理体である前記ウエハWが汚染されることを防止する
ことができる。また、カーボン製の板525、円筒53
4、シャッタ板536等は、エッチングされて消耗する
が、比較的安価に製造可能なこれらの部材を交換するこ
とによって対処することができ、エッチング処理容器下
部501a、エッチング処理容器上部501b等の劣化
を防止することができる。
[0123] site is exposed to the plasma at this time etching chamber 501, except for the surface of the wafer W, are all a carbon. For this reason, for example, the opening 503
Of the through hole 524 of the upper electrode 521 can be prevented, so that the wafer W to be processed can be prevented from being contaminated by aluminum or the like. Also, a carbon plate 525 and a cylinder 53
4. The shutter plate 536 and the like are consumed by being etched, but can be dealt with by replacing these members which can be manufactured relatively inexpensively, and the deterioration of the etching processing container lower part 501a, the etching processing container upper part 501b, etc. Can be prevented.

【0124】 さらに、アルミニウムのエッチングを行う
場合、板525、円筒534、シャッタ板536等から
エッチングされたカーボンの作用により、ウエハWの選
択比の向上を図ることができる。すなわち、上部にマス
クとしてのフォトレジストが形成された非エッチング部
分の側壁部にカーボンのポリマーからなる側壁保護膜が
形成され易くなり、側壁部のいわゆるアンダーカットが
抑制され、選択比の向上を図ることができる。
In the case where aluminum is etched, the selectivity of the wafer W can be improved by the action of carbon etched from the plate 525, the cylinder 534, the shutter plate 536, and the like. That is, a sidewall protective film made of a carbon polymer is easily formed on the side wall of the non-etched portion where the photoresist as a mask is formed on the upper portion, so-called undercut of the side wall is suppressed, and the selectivity is improved. be able to.

【0125】 しかも前記シャッタ板536が、エッチン
グ処理容器501内壁面と略同様な曲率を有する円弧状
の板体から構成されているので、エッチング処理容器5
01内に生起されたプラズマが、エッチング処理容器5
01の内壁面に沿って均一、かつ、均等なプラズマ密度
になり、ウエハWの処理が均一化され、歩留まりが向上
する。
Further, since the shutter plate 536 is formed of an arc-shaped plate having substantially the same curvature as the inner wall surface of the etching processing container 501, the etching processing container 5
01 generated in the etching processing vessel 5
01, the plasma density becomes uniform and uniform along the inner wall surface, the processing of the wafer W is made uniform, and the yield is improved.

【0126】 なお前記した各実施例は、いずれも被処理
体が半導体ウエハの場合について説明したが、それに限
らず本発明は、例えばLCD基板を処理対象とする装置
構成とすることも可能である。
In each of the above-described embodiments, the case where the object to be processed is a semiconductor wafer has been described. .

【0127】[0127]

【発明の効果】本発明のプラズマ処理装置によれば、処
理室内における前記電極間空間から、プラズマが周囲に
拡散することを防止することができ、処理領域でのプラ
ズマ密度が高くなり、他方処理室内壁にコンタミネーシ
ョンが発生することもない。特に請求項2のように第1
の電極と第2の電極の周囲にそれぞれ接地電極を設置し
た場合には、プラズマの閉じこめ効果が大きいものであ
る。
According to the plasma processing apparatus of the present invention, it is possible to prevent the plasma from diffusing to the surroundings from the space between the electrodes in the processing chamber, to increase the plasma density in the processing region, No contamination occurs on the interior walls. In particular, the first as in claim 2
In case of installing the ground electrode around each of the electrode and the second electrode, the plasma confinement effect is large Monodea
You.

【0128】[0128]

【0129】[0129]

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

【図1】本発明の第1実施例にかかるエッチング処理装
置の断面説明図である。
FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view of an etching apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のエッチング処理装置に使用した接地電極
の一部破断斜視図である。
FIG. 2 is a partially cutaway perspective view of a ground electrode used in the etching apparatus of FIG.

【図3】他の構造を有する接地電極を使用した処理容器
の断面説明図である。
FIG. 3 is an explanatory sectional view of a processing container using a ground electrode having another structure.

【図4】透孔を有する接地電極の斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of a ground electrode having a through hole.

【図5】対向型の接地電極を使用した処理容器の断面説
明図である。
FIG. 5 is an explanatory cross-sectional view of a processing container using a facing-type ground electrode.

【図6】内側に斜面部を有する対向型の接地電極を使用
した処理容器の断面説明図である。
FIG. 6 is an explanatory cross-sectional view of a processing vessel using a facing-type ground electrode having a slope portion inside.

【図7】プラズマ拡散防止手段として永久磁石を用いた
場合の上部電極、サセプタ近傍の要部拡大断面図であ
る。
FIG. 7 is an enlarged sectional view of a main part near an upper electrode and a susceptor when a permanent magnet is used as plasma diffusion preventing means.

【図8】図7における永久磁石の斜視図である。FIG. 8 is a perspective view of the permanent magnet in FIG. 7;

【図9】図7の永久磁石の配置の様子を示す絶縁部材の
底面図である。
FIG. 9 is a bottom view of the insulating member showing a state of arrangement of the permanent magnets in FIG. 7;

【図10】図7の永久磁石の磁極配置の様子を示す説明
図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a state of a magnetic pole arrangement of the permanent magnet of FIG. 7;

【図11】図7の永久磁石に磁性体を取り付けた様子を
示す断面説明図である。
11 is an explanatory sectional view showing a state where a magnetic material is attached to the permanent magnet of FIG. 7;

【図12】永久磁石の他の磁極配置の様子を示す説明図
である。
FIG. 12 is an explanatory view showing another arrangement of the magnetic poles of the permanent magnet.

【図13】従来技術にかかるエッチングによって形成さ
れたコンタクトホールの断面説明図である。
FIG. 13 is an explanatory sectional view of a contact hole formed by etching according to a conventional technique.

【図14】他の実施例において印加する高周波電力の出
力変調の様子を示すグラフである。
FIG. 14 is a graph showing a state of output modulation of high frequency power applied in another embodiment.

【図15】本発明の実施例によって形成されたコンタク
トホールの断面説明図である。
FIG. 15 is an explanatory sectional view of a contact hole formed according to an embodiment of the present invention.

【図16】RIEモードにある本発明の他の実施例の説
明図である。
FIG. 16 is an explanatory diagram of another embodiment of the present invention in the RIE mode.

【図17】PEモードにある本発明の他の実施例の説明
図である。
FIG. 17 is an explanatory diagram of another embodiment of the present invention in the PE mode.

【図18】周波数の異なった高周波電力を上下対向電極
に印加する構成を有する第2実施例のエッチング処理装
置の説明図である。
FIG. 18 is an explanatory view of an etching apparatus of a second embodiment having a configuration for applying high-frequency powers having different frequencies to upper and lower opposed electrodes.

【図19】図18のエッチング処理装置の要部説明図で
ある。
FIG. 19 is an explanatory view of a main part of the etching apparatus of FIG. 18;

【図20】上部電極側の接地電極と下部電極側の接地電
極の各外周縁部が重なっていない状態を示す説明図であ
る。
FIG. 20 is an explanatory diagram showing a state where the outer peripheral edges of the ground electrode on the upper electrode side and the ground electrode on the lower electrode side do not overlap.

【図21】上下対向電極間のギャップ長と、エッチング
レート、均一度、プラズマ安定度との関係を示すグラフ
である。
FIG. 21 is a graph showing a relationship between a gap length between upper and lower opposing electrodes, an etching rate, uniformity, and plasma stability.

【図22】従来の整合器の構成を示す説明図である。FIG. 22 is an explanatory diagram showing a configuration of a conventional matching device.

【図23】上下対向電極間のギャップ長を可変構成とし
た他の実施例の説明図である。
FIG. 23 is an explanatory view of another embodiment in which the gap length between the upper and lower opposed electrodes is made variable.

【図24】ハイパスフィルタ及びローパスフィルタを有
するエッチング処理装置の断面説明図である。
FIG. 24 has a high-pass filter and a low-pass filter
1 is an explanatory sectional view of an etching apparatus to be used.

【図25】 相対的低周波電力の周波数ごとの、ウエハへ
の入射イオンエネルギーと入射イオンの個数との関係を
示すグラフである。
FIG. 25 is a graph showing the relationship between the incident ion energy to the wafer and the number of incident ions for each frequency of the relative low-frequency power.

【図26】 本発明の実施例に適用可能な処理容器劣化防
止技術を説明するためのエッチング処理装置の断面説明
図である。
FIG. 26 is a cross-sectional explanatory view of an etching processing apparatus for explaining a processing container deterioration prevention technique applicable to the embodiment of the present invention.

【図27】 図26のエッチング処理装置の平面からみた
断面説明図である。
FIG. 27 is an explanatory cross-sectional view of the etching apparatus of FIG . 26 as viewed from above.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 エッチング処理装置 2 処理容器 5 サセプタ 15 フォーカスリング 21 上部電極 27 接地電極 51、52 高周波電源 55、56 位相検出手段 57 位相コントローラ W ウエハ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Etching processing apparatus 2 Processing container 5 Susceptor 15 Focus ring 21 Upper electrode 27 Ground electrode 51, 52 High frequency power supply 55, 56 Phase detection means 57 Phase controller W Wafer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平6−252963 (32)優先日 平成6年9月20日(1994.9.20) (33)優先権主張国 日本(JP) (31)優先権主張番号 特願平7−29940 (32)優先日 平成7年1月25日(1995.1.25) (33)優先権主張国 日本(JP) 前置審査 (72)発明者 土屋 浩 山梨県韮崎市藤井町北下条2381番地の1 東京エレクトロン山梨株式会社内 (72)発明者 友安 昌幸 山梨県韮崎市藤井町北下条2381番地の1 東京エレクトロン山梨株式会社内 (72)発明者 内藤 幸男 山梨県韮崎市藤井町北下条2381番地の1 東京エレクトロン山梨株式会社内 (72)発明者 永関 一也 山梨県韮崎市藤井町北下条2381番地の1 東京エレクトロン山梨株式会社内 (72)発明者 野中 龍 山梨県韮崎市藤井町北下条2381番地の1 東京エレクトロン山梨株式会社内 (72)発明者 広瀬 圭三 山梨県韮崎市藤井町北下条2381番地の1 東京エレクトロン山梨株式会社内 (72)発明者 深澤 義男 山梨県韮崎市藤井町北下条2381番地の1 東京エレクトロン山梨株式会社内 (72)発明者 輿石 公 山梨県韮崎市藤井町北下条2381番地の1 東京エレクトロン山梨株式会社内 (72)発明者 小林 功 山梨県韮崎市藤井町北下条2381番地の1 東京エレクトロン山梨株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−69621(JP,A) 特開 平5−251394(JP,A) 特開 平5−291155(JP,A) 特開 平7−106097(JP,A) 特開 平3−4528(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/3065 C23C 16/507 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. 6-252963 (32) Priority date September 20, 1994 (September 20, 1994) (33) Priority claim country Japan (JP) (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. 7-29940 (32) Priority date January 25, 1995 (Jan. 25, 1995) (33) Priority claim country Japan (JP) Preliminary examination (72) Invention Person: Tsuchiya Hiroshi 2381, Kita-Shimojo, Fujii-machi, Nirasaki-shi, Yamanashi Prefecture Inside Tokyo Electron Yamanashi Co., Ltd. Inventor Yukio Naito 2381-1, Kita-Shimojo, Fujii-machi, Nirasaki, Yamanashi Prefecture Inside Tokyo Electron Yamanashi Co., Ltd. 72) Invention Person Ryu Nonaka 2381 Kita Shimojo, Fujii-machi, Nirasaki City, Yamanashi Prefecture Inside Tokyo Electron Yamanashi Co., Ltd. (72) Inventor Keizo Hirose 1238-2, Kita Shimojo, Fujii-machi, Nirasaki City, Yamanashi Prefecture Tokyo Electron Yamanashi Co., Ltd. Person Yoshio Fukasawa 2381-1, Kita-Shimojo, Fujii-machi, Nirasaki-city, Yamanashi Prefecture Inside the Tokyo Electron Yamanashi Co., Ltd. No. 2381 Kita-Shimojo, Fujii-machi, Nirasaki City, Yamanashi Prefecture, Tokyo Electron Yamanashi Co., Ltd. (56) References JP-A-62-69621 (JP, A) JP-A-5-251394 (JP, A) Hei 5-291155 (JP, A) JP-A-7-106097 (JP, A) JP-A-3-4528 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21 / 3065 C23C 16/507

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 処理室内に対向して設けられた第1の電
極と第2の電極との間に、高周波電力によってプラズマ
を発生させ、当該処理室内の被処理体に対して、前記プ
ラズマ雰囲気の下で処理を施す如く構成されたプラズマ
処理装置において、 前記処理室内における前記電極間の空間領域を側部から
囲むように配置された、筒状の接地電極を有し, 前記接地電極の内周は,内側に突出した形態であること
を特徴とする、プラズマ処理装置。
1. A plasma is generated by high frequency power between a first electrode and a second electrode provided in a processing chamber so as to face each other, and a plasma atmosphere is applied to an object to be processed in the processing chamber. A plasma processing apparatus configured to perform processing under the following conditions: a cylindrical ground electrode disposed so as to surround a space region between the electrodes in the processing chamber from a side portion; A plasma processing apparatus characterized in that the circumference is in a form protruding inward.
【請求項2】 処理室内に対向して設けられた第1の電
極と第2の電極との間に、高周波電力によってプラズマ
を発生させ、当該処理室内の被処理体に対して、前記プ
ラズマ雰囲気の下で処理を施す如く構成されたプラズマ
処理装置において、 前記第1の電極の外周近傍には略環状の第3の電極を設
けると共に、前記第2の電極の外周近傍には略環状の第
4の電極を設け、これら第3の電極と第4の電極とをそ
れぞれ接地させ, さらに前記第3の電極と第4の電極は全周に渡って対向
配置され,前記第3の電極と第4の電極は,その内側面が斜面を形
成するように断面が略三角形の形状を有することを特徴
とする,プラズマ処理装置。
2. A plasma is generated by high-frequency power between a first electrode and a second electrode provided to face each other in a processing chamber, and a plasma atmosphere is applied to an object to be processed in the processing chamber. In a plasma processing apparatus configured to perform processing under the following conditions, a substantially annular third electrode is provided near the outer periphery of the first electrode, and a substantially annular third electrode is provided near the outer periphery of the second electrode. Fourth electrode is provided, and the third electrode and the fourth electrode are respectively grounded. Further, the third electrode and the fourth electrode are disposed so as to face each other over the entire circumference, and the third electrode and the fourth electrode are connected to each other. The electrode 4 has an inner surface that forms a slope.
The cross-section has a substantially triangular shape to form
A plasma processing apparatus.
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