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JP5851681B2 - Plasma processing equipment - Google Patents

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Description

本発明は、被処理基板にプラズマ処理を施す技術に係り、特に誘導結合型のプラズマ処理装置に関する
The present invention relates to a technique for performing a plasma process on a target substrate, more particularly to inductively coupled plasma processing apparatus.

半導体デバイスやFPD(Flat Panel Display)の製造プロセスにおけるエッチング、堆積、酸化、スパッタリング等の処理では、処理ガスに比較的低温で良好な反応を行わせるためにプラズマがよく利用されている。従来より、この種のプラズマ処理には、MHz領域の高周波放電によるプラズマが多く用いられている。高周波放電によるプラズマは、より具体的(装置的)なプラズマ生成法として、容量結合型プラズマと誘導結合型プラズマとに大別される。   In processes such as etching, deposition, oxidation, sputtering and the like in the manufacturing process of semiconductor devices and FPDs (Flat Panel Displays), plasma is often used in order to cause a favorable reaction to a processing gas at a relatively low temperature. Conventionally, plasma of high frequency discharge in the MHz region is often used for this type of plasma processing. Plasma by high frequency discharge is roughly classified into capacitively coupled plasma and inductively coupled plasma as more specific (device-like) plasma generation methods.

一般に、誘導結合型のプラズマ処理装置は、処理容器の壁部の少なくとも一部(たとえば天井)を誘電体の窓で構成し、その誘電体窓の外に設けたコイル状のRFアンテナに高周波電力を供給する。処理容器は減圧可能な真空チャンバとして構成されており、チャンバ内の中央部に被処理基板(たとえば半導体ウエハ、ガラス基板等)が配置され、誘電体窓と基板との間に設定される処理空間に処理ガスが導入される。RFアンテナに流れるRF電流によって、磁力線が誘電体窓を貫通してチャンバ内の処理空間を通過するようなRF磁界がRFアンテナの周りに発生し、このRF磁界の時間的な変化によって処理空間内で方位角方向に誘導電界が発生する。そして、この誘導電界によって方位角方向に加速された電子が処理ガスの分子や原子と電離衝突を起こし、ドーナツ状のプラズマが生成される。   In general, an inductively coupled plasma processing apparatus is configured such that at least a part (for example, a ceiling) of a wall of a processing container is formed of a dielectric window, and a high frequency power is applied to a coiled RF antenna provided outside the dielectric window. Supply. The processing container is configured as a vacuum chamber that can be depressurized, and a processing space is set between the dielectric window and the substrate in which a substrate to be processed (for example, a semiconductor wafer, a glass substrate, etc.) is disposed in the center of the chamber. A processing gas is introduced into the system. The RF current flowing through the RF antenna generates an RF magnetic field around the RF antenna so that the magnetic lines of force pass through the dielectric window and pass through the processing space in the chamber. An induced electric field is generated in the azimuth direction. Then, the electrons accelerated in the azimuth direction by the induced electric field cause ionization collision with the molecules and atoms of the processing gas, and a donut-shaped plasma is generated.

チャンバ内に大きな処理空間が設けられることによって、上記ドーナツ状のプラズマは効率よく四方(特に半径方向)に拡散し、基板上ではプラズマの密度がかなり均される。しかしながら、通常のRFアンテナを用いるだけでは、基板上に得られるプラズマ密度の均一性は大抵のプラズマプロセスにおいて不十分である。誘導結合型のプラズマ処理装置においても、基板上のプラズマ密度の均一性を向上させることは、プラズマプロセスの均一性・再現性ひいては製造歩留まりを左右することから、最重要課題の一つとなっており、これまでにもこの関係の技術が幾つか提案されている。   By providing a large processing space in the chamber, the doughnut-shaped plasma is efficiently diffused in all directions (particularly in the radial direction), and the density of the plasma is fairly uniform on the substrate. However, using only a normal RF antenna, the plasma density uniformity obtained on the substrate is insufficient for most plasma processes. Even in the inductively coupled plasma processing apparatus, improving the uniformity of the plasma density on the substrate is one of the most important issues because it affects the uniformity and reproducibility of the plasma process and, in turn, the manufacturing yield. So far, several related techniques have been proposed.

従来の代表的なプラズマ密度均一化の技術は、RFアンテナを複数のセグメントに分割するものである。このRFアンテナ分割方式には、各々のアンテナ・セグメントに個別の高周波電力を供給する第1の方式(たとえば特許文献1)と、各々のアンテナ・セグメントのインピーダンスをコンデンサ等の付加回路で可変して1つの高周波電源より全部のアンテナ・セグメントにそれぞれ分配されるRF電力の分割比を制御する第2の方式(たとえば特許文献2)とがある。   Conventional typical plasma density equalization techniques divide the RF antenna into a plurality of segments. This RF antenna division method includes a first method (for example, Patent Document 1) that supplies individual high-frequency power to each antenna segment, and the impedance of each antenna segment is varied by an additional circuit such as a capacitor. There is a second method (for example, Patent Document 2) that controls the division ratio of RF power distributed to all antenna segments from one high-frequency power source.

また、単一のRFアンテナを使用し、このRFアンテナの近くに受動アンテナを配置する技法(特許文献3)も知られている。この受動アンテナは、高周波電源から高周波電力の供給を受けない独立したコイルとして構成され、RFアンテナ(誘導性アンテナ)の発生する磁界に対して、受動アンテナのループ内の磁界強度を減少させると同時に受動アンテナのループ外近傍の磁界強度を増加させるように振る舞う。それによって、チャンバ内のプラズマ発生領域中のRF電磁界の半径方向分布が変更されるようになっている。   Further, a technique (Patent Document 3) in which a single RF antenna is used and a passive antenna is disposed in the vicinity of the RF antenna is also known. This passive antenna is configured as an independent coil that is not supplied with high-frequency power from a high-frequency power source, and simultaneously reduces the magnetic field strength in the loop of the passive antenna against the magnetic field generated by the RF antenna (inductive antenna). It behaves so as to increase the magnetic field strength near the outside of the loop of the passive antenna. As a result, the radial distribution of the RF electromagnetic field in the plasma generation region in the chamber is changed.

米国特許第5401350号US Pat. No. 5,401,350 米国特許第5907221号US Pat. No. 5,907,221 特表2005−534150Special table 2005-534150

しかしながら、上記のようなRFアンテナ分割方式のうち、上記第1の方式は、複数の高周波電源のみならず同数の整合器を必要とし、高周波給電部の煩雑化と著しいコスト高が大きなネックになっている。また、上記第2の方式は、各アンテナ・セグメントのインピーダンスには他のアンテナ・セグメントだけでなくプラズマのインピーダンスも影響するため、付加回路だけで分割比を任意に決めることができず、制御性に難があり、あまり用いられていない。   However, among the RF antenna division methods as described above, the first method requires not only a plurality of high-frequency power sources but also the same number of matching units, which is a bottleneck due to the complexity of the high-frequency power feeding unit and the significant cost increase. ing. In the second method, the impedance of each antenna segment is affected not only by the other antenna segments but also by the plasma impedance. Therefore, the division ratio cannot be arbitrarily determined only by the additional circuit, and the controllability It is difficult to use.

また、上記特許文献3に開示されるような受動アンテナを用いる従来方式は、受動アンテナの存在によってRFアンテナ(誘導性アンテナ)の発生する磁界に影響を与え、それによってチャンバ内のプラズマ発生領域中のRF電磁界の半径方向分布を変更できることを教示しているが、受動アンテナの作用に関する考察・検証が不十分であり、受動アンテナを用いてプラズマ密度分布を自在かつ高精度に制御するための具体的な装置構成をイメージできてない。   Further, the conventional method using a passive antenna as disclosed in Patent Document 3 affects the magnetic field generated by the RF antenna (inductive antenna) due to the presence of the passive antenna, thereby causing a plasma generation region in the chamber to be generated. Although it is taught that the radial distribution of the RF electromagnetic field can be changed, the consideration and verification of the action of the passive antenna is insufficient, and the passive antenna can be used to freely and accurately control the plasma density distribution. I cannot imagine the specific device configuration.

今日のプラズマプロセスは、基板の大面積化とデバイスの微細化に伴って、より低圧で高密度かつ大口径のプラズマを必要としており、基板上のプロセスの均一性は以前にも増して困難な課題になっている。   Today's plasma processes require lower-pressure, higher-density, and larger-diameter plasma as the substrate becomes larger and devices become finer, and process uniformity on the substrate is more difficult than ever. It has become an issue.

この点、誘導結合型のプラズマ処理装置は、RFアンテナに近接する誘電体窓の内側でプラズマをドーナツ状に生成し、このドーナツ状のプラズマを基板に向けて四方に拡散させるようにしているが、チャンバ内の圧力によってプラズマの拡散する形態が変化し、基板上のプラズマ密度分布が変わりやすい。したがって、プロセスレシピで圧力が変更されても、それに追従して基板上のプラズマ密度の均一性を保てるように、RFアンテナ(誘導性アンテナ)の発生する磁界に補正をかけることができなければ、今日のプラズマ処理装置に要求される多様かつ高度なプロセス性能を適えることはできない。   In this regard, the inductively coupled plasma processing apparatus generates a plasma in a donut shape inside a dielectric window close to the RF antenna, and diffuses the donut plasma toward the substrate in all directions. The plasma diffusion form changes depending on the pressure in the chamber, and the plasma density distribution on the substrate tends to change. Therefore, even if the pressure is changed in the process recipe, the magnetic field generated by the RF antenna (inductive antenna) cannot be corrected so that the uniformity of the plasma density on the substrate can be maintained following the change. The diverse and advanced process performance required for today's plasma processing equipment cannot be met.

本発明は、上記のような従来技術に鑑みてなされたものであって、プラズマ生成用のRFアンテナや高周波給電系統に特別な細工を必要とせずに、簡易な補正コイルを用いてプラズマ密度分布を自在かつ精細に制御することができる誘導結合型のプラズマ処理装置を提供する。
The present invention has been made in view of the prior art as described above, and does not require any special work on the RF antenna for plasma generation or the high-frequency power feeding system, and the plasma density distribution using a simple correction coil. An inductively coupled plasma processing apparatus is provided that can be controlled freely and finely.

本発明の第1の観点におけるプラズマ処理装置は、誘電体の窓を有する処理容器と、前記誘電体窓の外に配置されるコイル状のRFアンテナと、前記処理容器内で被処理基板を保持する基板保持部と、前記基板に所望のプラズマ処理を施すために、前記処理容器内に所望の処理ガスを供給する処理ガス供給部と、前記処理容器内で誘導結合により処理ガスのプラズマを生成するために、処理ガスの高周波放電に適した周波数の高周波電力を前記RFアンテナに供給する高周波給電部と、前記処理容器内の前記基板上のプラズマ密度分布を制御するために、前記RFアンテナと電磁誘導により結合可能な位置で前記処理容器の外に配置される補正コイルと、前記補正コイルの電流路に設けられるスイッチング素子と、前記スイッチング素子を所望のデューテイ比でパルス幅変調によりオン/オフ制御するスイッチング制御部とを有する。   A plasma processing apparatus according to a first aspect of the present invention includes a processing container having a dielectric window, a coiled RF antenna disposed outside the dielectric window, and a substrate to be processed in the processing container. A substrate holding unit, a processing gas supply unit for supplying a desired processing gas into the processing container, and a plasma of the processing gas generated by inductive coupling in the processing container to perform a desired plasma process on the substrate. In order to control the plasma density distribution on the substrate in the processing container, the RF antenna for supplying the RF antenna with a high frequency power having a frequency suitable for the high frequency discharge of the processing gas, A correction coil disposed outside the processing container at a position where it can be coupled by electromagnetic induction, a switching element provided in a current path of the correction coil, and the switching element And a switching control unit for controlling on / off by the pulse width modulation in the duty ratio.

上記第1の観点によるプラズマ処理装置においては、上記のような構成により、特に上記補正コイルと上記スイッチング素子と上記スイッチング制御部とを備える構成により、高周波給電部よりRFアンテナに高周波電力を供給したときに、RFアンテナを流れる高周波電流によってアンテナ導体の周りに発生するRF磁界に対する補正コイルの作用(コイル導体と重なる位置辺りで誘導結合により生成されるコアなプラズマの密度を局所的に低減させる効果)を定型的かつ安定に得ることが可能である。さらには、そのような補正コイル効果(コアなプラズマの密度を局所的に低減させる効果)の度合いを略リニアに制御することもできる。これによって、基板保持部上の基板の近傍でプラズマ密度分布を任意かつ精細に制御することが可能であり、プラズマプロセスの均一性の向上も容易に達成できる。   In the plasma processing apparatus according to the first aspect, high-frequency power is supplied from the high-frequency power feeding unit to the RF antenna by the above-described configuration, particularly by the configuration including the correction coil, the switching element, and the switching control unit. Sometimes the correction coil acts on the RF magnetic field generated around the antenna conductor by the high-frequency current flowing through the RF antenna (the effect of locally reducing the density of the core plasma generated by inductive coupling around the position overlapping the coil conductor) ) In a typical and stable manner. Furthermore, the degree of such a correction coil effect (an effect of locally reducing the density of the core plasma) can be controlled substantially linearly. This makes it possible to arbitrarily and finely control the plasma density distribution in the vicinity of the substrate on the substrate holding unit, and to easily improve the uniformity of the plasma process.

本発明の第2の観点におけるプラズマ処理装置は、天井に誘電体の窓を有する処理容器と、前記誘電体窓のに配置されるコイル状のRFアンテナと、前記処理容器内で被処理基板を保持する基板保持部と、前記基板に所望のプラズマ処理を施すために、前記処理容器内に所望の処理ガスを供給する処理ガス供給部と、前記処理容器内で誘導結合により処理ガスのプラズマを生成するために、処理ガスの高周波放電に適した周波数の高周波電力を前記RFアンテナに供給する高周波給電部と、前記処理容器内の前記基板上のプラズマ密度分布を制御するために、両端がギャップを介して開放している環状のコイル導体を有し、径方向において前記RFアンテナの内周と外周との間で電磁誘導により結合可能な位置で前記RFアンテナの上に配置される補正コイルと、前記補正コイルのギャップに設けられる可変抵抗と、前記可変抵抗の抵抗値を所望の値に制御する抵抗制御部とを有する。
A plasma processing apparatus according to a second aspect of the present invention includes a processing container having a dielectric window on a ceiling, a coiled RF antenna disposed on the dielectric window, and a substrate to be processed in the processing container. A substrate holding portion for holding the substrate, a processing gas supply portion for supplying a desired processing gas into the processing vessel in order to perform a desired plasma treatment on the substrate, and a plasma of the processing gas by inductive coupling in the processing vessel. to generate, for controlling said high frequency power RF antenna supplying RF supply section of frequencies for the radio frequency discharge of the processing gas, the plasma density distribution on the substrate in the processing chamber, the opposite ends a coil conductor annular is open with a gap, distribution over the RF antenna in the radial direction bondable position by electromagnetic induction between the inner and outer peripheries of said RF antenna It is the a correction coil, and a variable resistor provided in the gap of the correction coil and a resistance control unit that controls the resistance value of the variable resistor to a desired value.

上記第2の観点によるプラズマ処理装置においては、上記のような構成により、特に上記補正コイルと上記可変抵抗と上記抵抗制御部とを備える構成により、高周波給電部よりRFアンテナに高周波電力を供給したときに、RFアンテナを流れる高周波電流によってアンテナ導体の周りに発生するRF磁界に対する補正コイルの作用(コイル導体と重なる位置辺りで誘導結合により生成されるコアなプラズマの密度を局所的に低減させる効果)を定型的かつ安定に発揮させることが可能である。さらには、そのような補正コイル効果(コアなプラズマの密度を局所的に低減させる効果)の度合いを略リニアに制御することもできる。これによって、基板保持部上の基板の近傍でプラズマ密度分布を任意かつ精細に制御することが可能であり、プラズマプロセスの均一性の向上も容易に達成できる。   In the plasma processing apparatus according to the second aspect, high-frequency power is supplied from the high-frequency power feeding unit to the RF antenna by the above-described configuration, particularly by the configuration including the correction coil, the variable resistor, and the resistance control unit. Sometimes the correction coil acts on the RF magnetic field generated around the antenna conductor by the high-frequency current flowing through the RF antenna (the effect of locally reducing the density of the core plasma generated by inductive coupling around the position overlapping the coil conductor) ) In a typical and stable manner. Furthermore, the degree of such a correction coil effect (an effect of locally reducing the density of the core plasma) can be controlled substantially linearly. This makes it possible to arbitrarily and finely control the plasma density distribution in the vicinity of the substrate on the substrate holding unit, and to easily improve the uniformity of the plasma process.

本発明の第3の観点におけるプラズマ処理装置は、誘電体を有する処理容器と、前記誘電体窓の外に配置されるRFアンテナと、前記処理容器内で被処理基板を保持する基板保持部と、前記基板に所望のプラズマ処理を施すために、前記処理容器内に所望の処理ガスを供給する処理ガス供給部と、前記処理容器内で誘導結合により処理ガスのプラズマを生成するために、処理ガスの高周波放電に適した周波数の高周波電力を前記RFアンテナに供給する高周波給電部と、前記処理容器内の前記基板上のプラズマ密度分布を制御するために、前記RFアンテナから独立したループを有し、前記RFアンテナと電磁誘導により結合可能な位置で前記処理容器の外に配置される補正コイルと、前記補正コイルのループ内に設けられる開閉器とを有し、前記補正コイルは、両端の閉じた単巻コイルまたは複巻コイルからなり、前記RFアンテナに対して同軸に配置され、径方向においてコイル導体が前記RFアンテナの内周と外周との間に位置するようなコイル径を有する。
A plasma processing apparatus according to a third aspect of the present invention includes a processing container having a dielectric window , an RF antenna disposed outside the dielectric window, and a substrate holding unit for holding a substrate to be processed in the processing container. In order to perform a desired plasma processing on the substrate, a processing gas supply unit that supplies a desired processing gas into the processing container, and a plasma of the processing gas by inductive coupling in the processing container, In order to control the plasma density distribution on the substrate in the processing container, a high-frequency power supply unit that supplies high-frequency power having a frequency suitable for high-frequency discharge of the processing gas to the RF antenna, and a loop independent of the RF antenna is provided. a, chromatic correction coil disposed outside the processing container bondable position by electromagnetic induction and the RF antenna, and a switch provided in the loop of the correction coils The correction coil is composed of a single-turn coil or a double-turn coil closed at both ends, and is arranged coaxially with the RF antenna, and the coil conductor is positioned between the inner periphery and the outer periphery of the RF antenna in the radial direction. The coil diameter is as follows.

上記第3の観点によるプラズマ処理装置においては、上記のような構成により、特に上記補正コイルと上記開閉器とを備える構成により、そして上記補正コイルが、両端の閉じた単巻コイルまたは複巻コイルからなり、上記RFアンテナに対して同軸に配置され、径方向において上記コイル導体が上記RFアンテナの内周と外周との間に位置するようなコイル径を有する構成により、高周波給電部よりRFアンテナに高周波電力を供給したときに、RFアンテナを流れる高周波電流によってアンテナ導体の周りに発生するRF磁界に対する補正コイルの作用(コイル導体と重なる位置辺りで誘導結合により生成されるコアなプラズマの密度を局所的に低減させる効果)を選択的に得ることが可能である。
In the above-described third plasma processing apparatus according to aspect, the configuration described above, in particular by the configuration and a the correction coil and the switch and the correction coil, single-turn coil or multiple-turn coil closed at both ends, consists, is disposed coaxially with respect to the RF antenna, the coil conductor in the radial direction by the configuration having a coil diameter such as to be located between the inner and outer peripheries of said RF antenna, RF from the high-frequency power supply unit Action of the correction coil against the RF magnetic field generated around the antenna conductor by high-frequency current flowing through the RF antenna when high-frequency power is supplied to the antenna (the density of the core plasma generated by inductive coupling around the position overlapping the coil conductor) Can be selectively obtained.

本発明の第4の観点におけるプラズマ処理装置は、誘電体を有する真空排気可能な処理容器と、前記誘電体窓の外に配置されるRFアンテナと、前記処理容器内で被処理基板を保持する基板保持部と、前記基板に所望のプラズマ処理を施すために、前記処理容器内に所望の処理ガスを供給する処理ガス供給部と、前記処理容器内で誘導結合により処理ガスのプラズマを生成するために、処理ガスの高周波放電に適した周波数の高周波電力を前記RFアンテナに供給する高周波給電部と、前記処理容器内の前記基板上のプラズマ密度分布を制御するために、それぞれ前記RFアンテナから独立したループを有し、前記RFアンテナと電磁誘導により結合可能な位置で前記処理容器の外に配置される第1および第2の補正コイルと、前記第1および第2の補正コイルのループ内にそれぞれ設けられる第1および第2の開閉器とを有し、前記誘電体窓が前記処理容器の天井を構成し、前記RFアンテナは前記誘電体窓の上に配置され、前記第1および第2の補正コイルは前記RFアンテナと平行に配置され、前記第1および第2の補正コイルは同心状に配置される。
A plasma processing apparatus according to a fourth aspect of the present invention includes a processing container having a dielectric window, which can be evacuated, an RF antenna disposed outside the dielectric window, and a substrate to be processed in the processing container. A substrate holding unit, a processing gas supply unit for supplying a desired processing gas into the processing container, and a plasma of the processing gas generated by inductive coupling in the processing container to perform a desired plasma process on the substrate. In order to control the plasma density distribution on the substrate in the processing container, and the RF antenna for controlling the plasma density distribution on the substrate in the processing container respectively. A first correction coil and a second correction coil disposed outside the processing container at a position that can be coupled to the RF antenna by electromagnetic induction, and the first and second correction coils. It has a first and second switches respectively provided beauty the second correction coil loop, the dielectric window constitutes the ceiling of the processing container, wherein the RF antenna is on the dielectric window The first and second correction coils are arranged in parallel with the RF antenna, and the first and second correction coils are arranged concentrically.

上記第4の観点によるプラズマ処理装置においては、上記のような構成により、特に上記第1および第2の補正コイルと上記第1および第2の開閉器とを備える構成により、そして、上記誘電体窓が上記処理容器の天井を構成し、上記RFアンテナは上記誘電体窓の上に配置され、上記第1および第2の補正コイルは上記RFアンテナと平行に配置され、上記第1および第2の補正コイルが同心状に配置される構成により、高周波給電部よりRFアンテナに高周波電力を供給したときに、RFアンテナを流れる高周波電流によってアンテナ導体の周りに発生するRF磁界に対する各補正コイルの作用(コイル導体と重なる位置辺りで誘導結合により生成されるコアなプラズマの密度を局所的に低減させる効果)を選択的に得ることが可能であり、さらには第1の補正コイルと第2の補正コイルとの組み合わせで補正コイル全体の作用形態(プロファイル)を多種多様に選択することもできる。
In the plasma processing apparatus according to the fourth aspect, the above-described configuration, in particular, the configuration including the first and second correction coils and the first and second switches, and the dielectric A window constitutes the ceiling of the processing container, the RF antenna is disposed on the dielectric window, the first and second correction coils are disposed in parallel with the RF antenna, and the first and second With the configuration in which the correction coils are concentrically arranged, the action of each correction coil on the RF magnetic field generated around the antenna conductor by the high-frequency current flowing through the RF antenna when high-frequency power is supplied from the high-frequency power feeding unit to the RF antenna It is possible to selectively obtain (the effect of locally reducing the density of the core plasma generated by inductive coupling around the position overlapping the coil conductor). , More may be selected first correction coils combined with correction coils entire mode of action of the second correction coils (profile) great variety.

本発明のプラズマ処理装置またはプラズマ処理方法によれば、上記のような構成および作用により、プラズマ生成用のRFアンテナや高周波給電部に特別な細工を必要とせずに、簡易な補正コイルを用いてプラズマ密度分布を自在かつ精細に制御することができる。   According to the plasma processing apparatus or the plasma processing method of the present invention, with the above-described configuration and operation, a simple correction coil is used without requiring any special work on the RF antenna for generating plasma or the high-frequency power feeding unit. The plasma density distribution can be freely and finely controlled.

本発明の第1の実施形態における誘導結合型プラズマ処理装置の構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the inductively coupled plasma processing apparatus in the 1st Embodiment of this invention. スパイラルコイル状のRFアンテナの一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of RF antenna of a spiral coil shape. 同心円コイル状のRFアンテナの一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of a concentric coil-shaped RF antenna. 完全無端型の補正コイルをRFアンテナから遠く離して配置したときの電磁界的な作用の一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically an example of an electromagnetic effect when a perfect endless type correction coil is arranged far away from the RF antenna. 完全無端型補正コイルをRFアンテナの近くに配置したときの電磁界的な作用の一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically an example of an electromagnetic effect when arrange | positioning a perfect endless type | mold correction coil near RF antenna. 完全無端型補正コイルをRFアンテナから遠く離して配置したときの電磁界的な作用の別の例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically another example of the electromagnetic effect | action when a complete endless type | mold correction coil is arrange | positioned away from RF antenna. 完全無端型補正コイルをRFアンテナの近くに配置したときの電磁界的な作用の別の例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically another example of the electromagnetic effect | action when a perfect endless type | mold correction coil is arrange | positioned near RF antenna. 完全無端型補正コイルとRFアンテナの距離間隔を変えたときの誘電体窓の近くの処理空間における電流密度分布の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the current density distribution in the process space near a dielectric material window when the distance space | interval of a perfect endless type | mold correction coil and RF antenna is changed. 第1の実施形態における補正コイルおよびスイッチング機構の一構成例を示す図である。It is a figure which shows the example of 1 structure of the correction | amendment coil and switching mechanism in 1st Embodiment. 上記スイッチング機構の具体的構成例を示す図である。It is a figure which shows the specific structural example of the said switching mechanism. 上記スイッチング機構によるPWM制御を示す図である。It is a figure which shows the PWM control by the said switching mechanism. 多層レジスト法の工程を段階的に示す図である。It is a figure which shows the process of a multilayer resist method in steps. 多層レジスト法によるマルチステップのエッチングプロセスにおいて補正コイルの通電デューティ・レシオを可変制御する方法を示す図である。It is a figure which shows the method of carrying out the variable control of the electricity supply duty ratio of a correction coil in the multistep etching process by a multilayer resist method. 第2の実施形態における誘導結合型プラズマエッチング装置の構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the inductively coupled plasma etching apparatus in 2nd Embodiment. 第2の実施形態における補正コイルおよび抵抗可変機構の一構成例を示す図である。It is a figure which shows the example of 1 structure of the correction | amendment coil and resistance variable mechanism in 2nd Embodiment. 上記抵抗可変機構の具体的構成例を示す図である。It is a figure which shows the specific structural example of the said resistance variable mechanism. 上記抵抗可変機構における一抵抗ポジションを示す図である。It is a figure which shows one resistance position in the said resistance variable mechanism. 上記抵抗可変機構における別の抵抗ポジションを示す図である。It is a figure which shows another resistance position in the said resistance variable mechanism. 上記抵抗可変機構における別の抵抗ポジションを示す図である。It is a figure which shows another resistance position in the said resistance variable mechanism. 第1の実施形態の一変形例における補正コイルおよびスイッチング機構の一構成例を示す図である。It is a figure which shows the example of 1 structure of the correction | amendment coil and switching mechanism in one modification of 1st Embodiment. 第2の実施形態の一変形例における補正コイルおよび抵抗可変機構の一構成例を示す図である。It is a figure which shows the example of 1 structure of the correction | amendment coil and resistance variable mechanism in one modification of 2nd Embodiment. 図15または図16の構成例における作用の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of an effect | action in the structural example of FIG. 15 or FIG. 図15または図16の構成例における作用の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of an effect | action in the structural example of FIG. 15 or FIG. 図15または図16の構成例における作用の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of an effect | action in the structural example of FIG. 15 or FIG. 第3の実施形態における補正コイルおよび開閉機構の一構成例を示す図である。It is a figure which shows one structural example of the correction | amendment coil and opening / closing mechanism in 3rd Embodiment. 一変形例における補正コイルおよび開閉機構の一構成例を示す図である。It is a figure which shows the example of 1 structure of the correction | amendment coil and opening-closing mechanism in one modification. 多層レジスト法によるマルチステップのエッチングプロセスにおいて単一型補正コイルに設けられる開閉器の開閉状態を制御する方法を示す図である。It is a figure which shows the method of controlling the opening / closing state of the switch provided in a single type | mold correction coil in the multistep etching process by a multilayer resist method. 多層レジスト法によるマルチステップのエッチングプロセスにおいて双子型補正コイルに設けられる2つの開閉器の開閉状態を制御する方法を示す図である。It is a figure which shows the method of controlling the open / close state of two switches provided in a twin type | mold correction coil in the multistep etching process by a multilayer resist method. 別の実施形態における補正コイルおよび切替スイッチ回路網を示す図である。It is a figure which shows the correction | amendment coil and changeover switch network in another embodiment. 別の実施形態における補正コイルおよび切替スイッチ回路網を示す図である。It is a figure which shows the correction | amendment coil and changeover switch network in another embodiment. 補正コイルを空冷放式で冷却する実施例を示す図である。It is a figure which shows the Example which cools a correction | amendment coil by an air cooling type. 補正コイルを冷媒を介して冷却する一実施例を示す図である。It is a figure which shows one Example which cools a correction coil via a refrigerant | coolant.

以下、添付図を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。
[第1の実施形態]
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[First Embodiment]

図1〜図10につき、本発明の第1の実施形態を説明する。   A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1に、第1の実施形態における誘導結合型プラズマ処理装置の構成を示す。この誘導結合型プラズマ処理装置は、平面コイル形のRFアンテナを用いるプラズマエッチング装置として構成されており、たとえばアルミニウムまたはステンレス鋼等の金属製の円筒型真空チャンバ(処理容器)10を有している。チャンバ10は、保安接地されている。   FIG. 1 shows the configuration of an inductively coupled plasma processing apparatus according to the first embodiment. This inductively coupled plasma processing apparatus is configured as a plasma etching apparatus using a planar coil type RF antenna, and has a cylindrical vacuum chamber (processing vessel) 10 made of metal such as aluminum or stainless steel. . The chamber 10 is grounded for safety.

先ず、この誘導結合型プラズマエッチング装置においてプラズマ生成に関係しない各部の構成を説明する。   First, the configuration of each part not related to plasma generation in this inductively coupled plasma etching apparatus will be described.

チャンバ10内の下部中央には、被処理基板としてたとえば半導体ウエハWを載置する円板状のサセプタ12が高周波電極を兼ねる基板保持台として水平に配置されている。このサセプタ12は、たとえばアルミニウムからなり、チャンバ10の底から垂直上方に延びる絶縁性の筒状支持部14に支持されている。   A disc-shaped susceptor 12 on which, for example, a semiconductor wafer W is mounted as a substrate to be processed is horizontally disposed as a substrate holding table that also serves as a high-frequency electrode in the lower center of the chamber 10. The susceptor 12 is made of, for example, aluminum, and is supported by an insulating cylindrical support portion 14 that extends vertically upward from the bottom of the chamber 10.

絶縁性筒状支持部14の外周に沿ってチャンバ10の底から垂直上方に延びる導電性の筒状支持部16とチャンバ10の内壁との間に環状の排気路18が形成され、この排気路18の上部または入口に環状のバッフル板20が取り付けられるとともに、底部に排気ポート22が設けられている。チャンバ10内のガスの流れをサセプタ12上の半導体ウエハWに対して軸対象に均一にするためには、排気ポート22を円周方向に等間隔で複数設ける構成が好ましい。   An annular exhaust path 18 is formed between the conductive cylindrical support section 16 extending vertically upward from the bottom of the chamber 10 along the outer periphery of the insulating cylindrical support section 14 and the inner wall of the chamber 10. An annular baffle plate 20 is attached to an upper portion or an inlet of 18 and an exhaust port 22 is provided at the bottom. In order to make the gas flow in the chamber 10 uniform on the axis of the semiconductor wafer W on the susceptor 12, it is preferable to provide a plurality of exhaust ports 22 at equal intervals in the circumferential direction.

各排気ポート22には排気管24を介して排気装置26が接続されている。排気装置26は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、チャンバ10内のプラズマ処理空間を所望の真空度まで減圧することができる。チャンバ10の側壁の外には、半導体ウエハWの搬入出口27を開閉するゲートバルブ28が取り付けられている。   An exhaust device 26 is connected to each exhaust port 22 via an exhaust pipe 24. The exhaust device 26 has a vacuum pump such as a turbo molecular pump, and can depressurize the plasma processing space in the chamber 10 to a desired degree of vacuum. Outside the side wall of the chamber 10, a gate valve 28 that opens and closes a loading / unloading port 27 for the semiconductor wafer W is attached.

サセプタ12には、RFバイアス用の高周波電源30が整合器32および給電棒34を介して電気的に接続されている。この高周波電源30は、半導体ウエハWに引き込むイオンのエネルギーを制御するのに適した一定周波数(13.56MHz以下)の高周波RFLを可変のパワーで出力できるようになっている。整合器32は、高周波電源30側のインピーダンスと負荷(主にサセプタ、プラズマ、チャンバ)側のインピーダンスとの間で整合をとるためのリアクタンス可変の整合回路を収容している。その整合回路の中に自己バイアス生成用のブロッキングコンデンサが含まれている。 A high frequency power source 30 for RF bias is electrically connected to the susceptor 12 via a matching unit 32 and a power feed rod 34. The high-frequency power source 30 can output a high-frequency RF L having a constant frequency (13.56 MHz or less) suitable for controlling the energy of ions drawn into the semiconductor wafer W with variable power. The matching unit 32 accommodates a reactance variable matching circuit for matching between the impedance on the high frequency power source 30 side and the impedance on the load (mainly susceptor, plasma, chamber) side. A blocking capacitor for generating a self-bias is included in the matching circuit.

サセプタ12の上面には、半導体ウエハWを静電吸着力で保持するための静電チャック36が設けられ、静電チャック36の半径方向外側に半導体ウエハWの周囲を環状に囲むフォーカスリング38が設けられる。静電チャック36は導電膜からなる電極36aを一対の絶縁膜36b,36cの間に挟み込んだものであり、電極36aには高圧の直流電源40がスイッチ42および被覆線43を介して電気的に接続されている。直流電源40より印加される高圧の直流電圧により、静電力で半導体ウエハWを静電チャック36上に吸着保持することができる。   On the upper surface of the susceptor 12, an electrostatic chuck 36 for holding the semiconductor wafer W with an electrostatic attraction force is provided, and a focus ring 38 that surrounds the periphery of the semiconductor wafer W in an annular shape is provided radially outward of the electrostatic chuck 36. Provided. The electrostatic chuck 36 is obtained by sandwiching an electrode 36 a made of a conductive film between a pair of insulating films 36 b and 36 c, and a high voltage DC power supply 40 is electrically connected to the electrode 36 a through a switch 42 and a covered wire 43. It is connected. The semiconductor wafer W can be attracted and held on the electrostatic chuck 36 with an electrostatic force by a high-voltage DC voltage applied from the DC power supply 40.

サセプタ12の内部には、たとえば円周方向に延びる環状の冷媒室または冷媒流路44が設けられている。この冷媒室44には、チラーユニット(図示せず)より配管46,48を介して所定温度の冷媒たとえば冷却水cwが循環供給される。冷媒の温度によって静電チャック36上の半導体ウエハWの処理中の温度を制御できる。これと関連して、伝熱ガス供給部(図示せず)からの伝熱ガスたとえばHeガスが、ガス供給管50を介して静電チャック36の上面と半導体ウエハWの裏面との間に供給される。また、半導体ウエハWのローディング/アンローディングのためにサセプタ12を垂直方向に貫通して上下移動可能なリフトピンおよびその昇降機構(図示せず)等も設けられている。   Inside the susceptor 12, for example, an annular refrigerant chamber or refrigerant flow path 44 extending in the circumferential direction is provided. A refrigerant having a predetermined temperature, such as cooling water cw, is circulated and supplied to the refrigerant chamber 44 through pipings 46 and 48 from a chiller unit (not shown). The temperature during processing of the semiconductor wafer W on the electrostatic chuck 36 can be controlled by the temperature of the coolant. In this connection, a heat transfer gas such as He gas from a heat transfer gas supply unit (not shown) is supplied between the upper surface of the electrostatic chuck 36 and the back surface of the semiconductor wafer W via the gas supply pipe 50. Is done. Further, for loading / unloading of the semiconductor wafer W, lift pins that can vertically move through the susceptor 12 and a lifting mechanism (not shown) and the like are also provided.

次に、この誘導結合型プラズマエッチング装置においてプラズマ生成に関係する各部の構成を説明する。   Next, the configuration of each part related to plasma generation in this inductively coupled plasma etching apparatus will be described.

チャンバ10の天井には、サセプタ12から比較的大きな距離間隔を隔てて、たとえば石英板からなる円形の誘電体窓52が気密に取り付けられている。この誘電体窓52の上には、通常はチャンバ10またはサセプタ12と同軸に、コイル状のRFアンテナ54が水平に配置されている。このRFアンテナ54は、好ましくは、たとえばスパイラルコイル(図2A)または各一周内で半径一定の同心円コイル(図2B)の形体を有しており、絶縁体からなるアンテナ固定部材(図示せず)によって誘電体窓52の上に固定されている。   A circular dielectric window 52 made of, for example, a quartz plate is airtightly attached to the ceiling of the chamber 10 at a relatively large distance from the susceptor 12. On the dielectric window 52, a coiled RF antenna 54 is disposed horizontally, usually coaxially with the chamber 10 or the susceptor 12. The RF antenna 54 preferably has, for example, a spiral coil (FIG. 2A) or a concentric coil (FIG. 2B) having a constant radius within each circumference, and an antenna fixing member (not shown) made of an insulator. Is fixed on the dielectric window 52.

RFアンテナ54の一端には、プラズマ生成用の高周波電源56の出力端子が整合器58および給電線60を介して電気的に接続されている。RFアンテナ54の他端は、図示省略するが、アース線を介して電気的にグランド電位に接続されている。   One end of the RF antenna 54 is electrically connected to an output terminal of a high-frequency power source 56 for plasma generation via a matching unit 58 and a feeder line 60. Although not shown, the other end of the RF antenna 54 is electrically connected to the ground potential via an earth wire.

高周波電源56は、高周波放電によるプラズマの生成に適した一定周波数(13.56MHz以上)の高周波RFHを可変のパワーで出力できるようになっている。整合器58は、高周波電源56側のインピーダンスと負荷(主にRFアンテナ、プラズマ、補正コイル)側のインピーダンスとの間で整合をとるためのリアクタンス可変の整合回路を収容している。 The high-frequency power source 56 can output a high-frequency RF H having a constant frequency (13.56 MHz or more) suitable for generating plasma by high-frequency discharge with variable power. The matching unit 58 accommodates a reactance variable matching circuit for matching between the impedance on the high frequency power supply 56 side and the impedance on the load (mainly RF antenna, plasma, correction coil) side.

チャンバ10内の処理空間に処理ガスを供給するための処理ガス供給部は、誘電体窓52より幾らか低い位置でチャンバ10の側壁の中(または外)に設けられる環状のマニホールドまたはバッファ部62と、円周方向に等間隔でバッファ部62からプラズマ生成空間に臨む多数の側壁ガス吐出孔64と、処理ガス供給源66からバッファ部62まで延びるガス供給管68とを有している。処理ガス供給源66は、流量制御器および開閉弁(図示せず)を含んでいる。   A processing gas supply unit for supplying a processing gas to a processing space in the chamber 10 is an annular manifold or buffer unit 62 provided in (or outside) the side wall of the chamber 10 at a position somewhat lower than the dielectric window 52. A plurality of side wall gas discharge holes 64 facing the plasma generation space from the buffer unit 62 at equal intervals in the circumferential direction, and a gas supply pipe 68 extending from the processing gas supply source 66 to the buffer unit 62. The processing gas supply source 66 includes a flow rate controller and an on-off valve (not shown).

この誘導結合型プラズマエッチング装置は、チャンバ10内の処理空間に生成される誘導結合プラズマの密度分布を径方向で可変制御するために、チャンバ10の天板の上に設けられる大気圧空間のアンテナ室内でRFアンテナ54と電磁誘導により結合可能な補正コイル70と、この補正コイル70に誘導電流が流れる通電のデューティ・レシオを可変制御するためのスイッチング機構110とを備えている。補正コイル70およびスイッチング機構110の構成および作用は後に詳細に説明する。   This inductively coupled plasma etching apparatus is an antenna in an atmospheric pressure space provided on the top plate of the chamber 10 in order to variably control the density distribution of the inductively coupled plasma generated in the processing space in the chamber 10 in the radial direction. A correction coil 70 that can be coupled indoors to the RF antenna 54 by electromagnetic induction, and a switching mechanism 110 for variably controlling the duty ratio of the energization current that flows through the correction coil 70 are provided. The configuration and operation of the correction coil 70 and the switching mechanism 110 will be described in detail later.

主制御部74は、たとえばマイクロコンピュータを含み、このプラズマエッチング装置内の各部たとえば排気装置26、高周波電源30,56、整合器32,58、静電チャック用のスイッチ42、処理ガス供給源66、スイッチング機構110、チラーユニット(図示せず)、伝熱ガス供給部(図示せず)等の個々の動作および装置全体の動作(シーケンス)を制御する。   The main control unit 74 includes, for example, a microcomputer. Each unit in the plasma etching apparatus, for example, the exhaust device 26, the high frequency power sources 30, 56, the matching units 32, 58, the electrostatic chuck switch 42, the processing gas supply source 66, It controls individual operations of the switching mechanism 110, a chiller unit (not shown), a heat transfer gas supply unit (not shown), and the operation (sequence) of the entire apparatus.

この誘導結合型プラズマエッチング装置において、エッチングを行なうには、先ずゲートバルブ28を開状態にして加工対象の半導体ウエハWをチャンバ10内に搬入して、静電チャック36の上に載置する。そして、ゲートバルブ28を閉めてから、処理ガス供給源66よりガス供給管68、バッファ部62および側壁ガス吐出孔64を介してエッチングガス(一般に混合ガス)を所定の流量および流量比でチャンバ10内に導入し、排気装置26によりチャンバ10内の圧力を設定値にする。さらに、高周波電源56をオンにしてプラズマ生成用の高周波RFHを所定のRFパワーで出力させ、整合器58,給電線60を介してRFアンテナ54に高周波RFHの電流を供給する。一方、高周波電源30をオンにしてイオン引き込み制御用の高周波RFLを所定のRFパワーで出力させ、この高周波RFLを整合器32および給電棒34を介してサセプタ12に印加する。また、伝熱ガス供給部より静電チャック36と半導体ウエハWとの間の接触界面に伝熱ガス(Heガス)を供給するとともに、スイッチ42をオンにして静電チャック36の静電吸着力により伝熱ガスを上記接触界面に閉じ込める。 In order to perform etching in this inductively coupled plasma etching apparatus, the gate valve 28 is first opened, and the semiconductor wafer W to be processed is loaded into the chamber 10 and placed on the electrostatic chuck 36. After the gate valve 28 is closed, the etching gas (generally a mixed gas) is supplied from the processing gas supply source 66 through the gas supply pipe 68, the buffer unit 62, and the side wall gas discharge holes 64 at a predetermined flow rate and flow rate ratio. The pressure in the chamber 10 is set to a set value by the exhaust device 26. Further, the high frequency power source 56 is turned on to output a high frequency RF H for plasma generation at a predetermined RF power, and a current of the high frequency RF H is supplied to the RF antenna 54 via the matching unit 58 and the feeder line 60. On the other hand, the high frequency power supply 30 is turned on to output a high frequency RF L for controlling the ion attraction at a predetermined RF power, and this high frequency RF L is applied to the susceptor 12 via the matching unit 32 and the power feed rod 34. Further, the heat transfer gas (He gas) is supplied from the heat transfer gas supply unit to the contact interface between the electrostatic chuck 36 and the semiconductor wafer W, and the electrostatic chucking force of the electrostatic chuck 36 is turned on by turning on the switch 42. The heat transfer gas is confined in the contact interface.

側壁ガス吐出孔64より吐出されたエッチングガスは、誘電体窓52の下の処理空間に均一に拡散する。RFアンテナ54を流れる高周波RFHの電流によって、磁力線が誘電体窓52を貫通してチャンバ内のプラズマ生成空間を通過するようなRF磁界がRFアンテナ54の周りに発生し、このRF磁界の時間的な変化によって処理空間の方位角方向にRF誘導電界が発生する。そして、この誘導電界によって方位角方向に加速された電子がエッチングガスの分子や原子と電離衝突を起こし、ドーナツ状のプラズマが生成される。このドーナツ状プラズマのラジカルやイオンは広い処理空間で四方に拡散し、ラジカルは等方的に降り注ぐようにして、イオンは直流バイアスに引っぱられるようにして、半導体ウエハWの上面(被処理面)に供給される。こうしてウエハWの被処理面にプラズマの活性種が化学反応と物理反応をもたらし、被加工膜が所望のパターンにエッチングされる。 The etching gas discharged from the side wall gas discharge holes 64 is uniformly diffused into the processing space below the dielectric window 52. By the current of the high frequency RF H flowing RF antenna 54, RF magnetic field that the magnetic force lines to pass through the plasma generation space in the chamber through the dielectric window 52 is generated around the RF antenna 54, the time of the RF magnetic field Due to such a change, an RF induction electric field is generated in the azimuth direction of the processing space. Then, the electrons accelerated in the azimuth direction by the induced electric field cause ionization collisions with the molecules and atoms of the etching gas, and a donut-shaped plasma is generated. The radicals and ions of the doughnut-shaped plasma diffuse in all directions in a wide processing space, the radicals flow isotropically, and the ions are pulled by a DC bias, so that the top surface (surface to be processed) of the semiconductor wafer W To be supplied. In this way, the active species of plasma cause a chemical reaction and a physical reaction on the surface to be processed of the wafer W, and the film to be processed is etched into a desired pattern.

この誘導結合型プラズマエッチング装置は、上記のようにRFアンテナ54に近接する誘電体窓52の下で誘導結合のプラズマをドーナツ状に生成し、このドーナツ状のプラズマを広い処理空間内で分散させて、サセプタ12近傍(つまり半導体ウエハW上)でプラズマの密度を平均化するようにしている。ここで、ドーナツ状プラズマの密度は、誘導電界の強度に依存し、ひいてはRFアンテナ54に供給される高周波RFHのパワー(より正確にはRFアンテナ54を流れる電流)の大きさに依存する。すなわち、高周波RFHのパワーを高くするほど、ドーナツ状プラズマの密度が高くなり、プラズマの拡散を通じてサセプタ12近傍でのプラズマの密度は全体的に高くなる。一方で、ドーナツ状プラズマが四方(特に径方向)に拡散する形態は主にチャンバ10内の圧力に依存し、圧力を低くするほど、チャンバ10の中心部にプラズマが多く集まって、サセプタ12近傍のプラズマ密度分布が中心部で盛り上がる傾向がある。また、RFアンテナ54に供給される高周波RFHのパワーやチャンバ10内に導入される処理ガスの流量等に応じてドーナツ状プラズマ内のプラズマ密度分布が変わることもある。 This inductively coupled plasma etching apparatus generates inductively coupled plasma in a donut shape under the dielectric window 52 close to the RF antenna 54 as described above, and disperses the donut shaped plasma in a wide processing space. Thus, the plasma density is averaged in the vicinity of the susceptor 12 (that is, on the semiconductor wafer W). Here, the density of the donut-shaped plasma depends on the strength of the induction electric field, and in turn depends on the magnitude of the power of the high-frequency RF H supplied to the RF antenna 54 (more precisely, the current flowing through the RF antenna 54). That is, as the power of the high frequency RF H is increased, the density of the donut-shaped plasma is increased, and the density of the plasma in the vicinity of the susceptor 12 is generally increased through the diffusion of the plasma. On the other hand, the form in which the donut-shaped plasma diffuses in all directions (especially in the radial direction) mainly depends on the pressure in the chamber 10, and the lower the pressure, the more plasma gathers at the center of the chamber 10, and the vicinity of the susceptor 12. The plasma density distribution tends to swell in the center. Further, the plasma density distribution in the donut-shaped plasma may change depending on the power of the high-frequency RF H supplied to the RF antenna 54, the flow rate of the processing gas introduced into the chamber 10, or the like.

ここで「ドーナツ状のプラズマ」とは、チャンバ10の径方向内側(中心部)にプラズマが立たず径方向外側にのみプラズマが立つような厳密にリング状のプラズマに限定されず、むしろチャンバ10の径方向内側より径方向外側のプラズマの体積または密度が大きいことを意味する。また、処理ガスに用いるガスの種類やチャンバ10内の圧力の値等の条件によっては、ここで云う「ドーナツ状のプラズマ」にならない場合もある。   Here, the “doughnut-shaped plasma” is not limited to a strictly ring-shaped plasma in which plasma does not stand on the radially inner side (center portion) of the chamber 10 but only on the radially outer side. This means that the volume or density of plasma on the outer side in the radial direction is larger than the inner side in the radial direction. Further, depending on conditions such as the type of gas used for the processing gas and the pressure value in the chamber 10, the “doughnut-shaped plasma” may not occur.

このプラズマエッチング装置では、サセプタ12近傍のプラズマ密度分布を径方向で均一化するうえで、RFアンテナ54の発生するRF磁界に対して補正リング70により電磁界的な補正をかけるとともに、プロセス条件(チャンバ10内の圧力等)に応じてスイッチング機構110により補正コイル70の通電デューティ・レシオを可変するようにしている。   In this plasma etching apparatus, in order to uniformize the plasma density distribution in the vicinity of the susceptor 12 in the radial direction, the RF magnetic field generated by the RF antenna 54 is corrected electromagnetically by the correction ring 70, and the process conditions ( The energization duty ratio of the correction coil 70 is varied by the switching mechanism 110 in accordance with the pressure in the chamber 10).

以下、この誘導結合型プラズマエッチング装置における主要な特徴部分である補正リング70およびスイッチング機構110の構成および作用を説明する。   Hereinafter, the configuration and operation of the correction ring 70 and the switching mechanism 110, which are the main features of the inductively coupled plasma etching apparatus, will be described.

より詳しくは、補正コイル70は、図6に示すように両端が適度なギャップgを挟んで開放した円環状の単巻コイル(または複巻コイル)からなり、径方向においてコイル導体がRFアンテナ54の内周と外周との間(好ましくは真ん中付近)に位置するようにRFアンテナ54に対して同軸に配置され、RFアンテナ54に近接した一定の高さ位置で絶縁性のコイル保持部材(図示せず)により水平に保持されている。補正コイル70の材質は、導電率の高いたとえば銅系の金属が好ましい。   More specifically, as shown in FIG. 6, the correction coil 70 is composed of an annular single winding coil (or multiple winding coil) having both ends opened with an appropriate gap g interposed therebetween, and the coil conductor in the radial direction is the RF antenna 54. Is arranged coaxially with respect to the RF antenna 54 so as to be located between the inner periphery and the outer periphery (preferably near the center) of the coil, and an insulating coil holding member (see FIG. (Not shown). The material of the correction coil 70 is preferably, for example, a copper metal having high conductivity.

なお、本発明において「同軸」とは、複数のコイルまたはアンテナのそれぞれの中心軸線が互いに重なっている位置関係であり、それぞれのコイル面またはアンテナ面が軸方向または縦方向で互いにオフセットしている場合だけでなく同一面上で一致している場合(同心状の位置関係)も含む。   In the present invention, “coaxial” means a positional relationship in which the central axes of a plurality of coils or antennas overlap each other, and the respective coil surfaces or antenna surfaces are offset from each other in the axial direction or the vertical direction. This includes not only the case but also the case of matching on the same plane (concentric positional relationship).

ここで、補正コイル70にギャップgが無い構成を完全無端型の補正コイル70'と称し、この完全無端型補正コイル70'の高さ位置を変えた場合の作用を説明する。   Here, a configuration in which the correction coil 70 has no gap g is referred to as a complete endless correction coil 70 ′, and an operation when the height position of the complete endless correction coil 70 ′ is changed will be described.

先ず、図3Aに示すように、完全無端型補正コイル70'の高さ位置を上限値付近に設定したときは、RFアンテナ54を流れる高周波RFHの電流によってアンテナ導体の周りに発生するRF磁界Hは、完全無端型補正コイル70'から何の影響も受けずに誘電体窓52の下の処理空間を半径方向に通過するループ状の磁力線を形成する。 First, as shown in FIG. 3A, when the height position of the complete endless correction coil 70 ′ is set near the upper limit value, an RF magnetic field generated around the antenna conductor by the high-frequency RF H current flowing through the RF antenna 54. H forms a loop-shaped magnetic field line that passes through the processing space under the dielectric window 52 in the radial direction without being affected by the complete endless correction coil 70 ′.

処理空間における磁束密度の半径方向(水平)成分Brは、チャンバ10の中心(O)と周辺部では高周波RFHの電流の大きさに関係なく常に零であり、半径方向においてRFアンテナ54の内周と外周のちょうど中間辺り(以下、「アンテナミドル部」と称する。)と重なる位置で極大になり、高周波RFHの電流が大きいほどその極大値が高くなる。RF磁界Hによって生成される方位角方向の誘導電界の強度分布も、半径方向において磁束密度Brと同様のプロファイルになる。こうして、誘電体窓52の近くでRFアンテナ54と同軸にドーナツ状プラズマが形成される。 The radial (horizontal) component Br of the magnetic flux density in the processing space is always zero at the center (O) and the peripheral portion of the chamber 10 irrespective of the magnitude of the high-frequency RF H current, and in the RF antenna 54 in the radial direction. It becomes a maximum at a position that overlaps the middle of the periphery and the periphery (hereinafter referred to as “antenna middle part”), and the maximum value increases as the current of the high frequency RF H increases. The intensity distribution of the induced electric field in the azimuth direction generated by the RF magnetic field H also has a profile similar to the magnetic flux density Br in the radial direction. Thus, a donut-shaped plasma is formed near the dielectric window 52 and coaxially with the RF antenna 54.

そして、このドーナツ状プラズマが処理空間で四方(特に半径方向)に拡散する。上述したように、その拡散形態はチャンバ10内の圧力に依存するが、一例として図3Aに示すように、サセプタ12近傍の径方向で電子密度(プラズマ密度)が相対的にアンテナミドル部と対応する位置で高く(極大のままで)中心部と周辺部で落ち込むようなプロファイルを示す場合がある。   This donut-shaped plasma diffuses in all directions (particularly in the radial direction) in the processing space. As described above, the diffusion form depends on the pressure in the chamber 10, but as an example, as shown in FIG. 3A, the electron density (plasma density) in the radial direction in the vicinity of the susceptor 12 relatively corresponds to the antenna middle part. In some cases, the profile is high (while remaining at the maximum) and falls in the center and the periphery.

このような場合に、図3Bに示すように、完全無端型補正コイル70'の高さ位置をたとえば下限値付近まで下げると、図示のように、RFアンテナ54を流れる高周波RFHの電流によってアンテナ導体の周りに発生するRF磁界Hは、完全無端型補正コイル70'により電磁誘導の反作用の影響を受ける。この電磁誘導の反作用は、完全無端型補正コイル70'のループ内を貫く磁力線(磁束)の変化に逆らおうとする作用であり、完全無端型補正コイル70'のループに誘導起電力が発生して電流が流れる。 In such a case, as shown in FIG. 3B, when the height position of the complete endless correction coil 70 'is lowered to, for example, the vicinity of the lower limit value, the antenna is generated by the current of the high-frequency RF H flowing through the RF antenna 54 as shown. The RF magnetic field H generated around the conductor is affected by the reaction of electromagnetic induction by the completely endless correction coil 70 '. The reaction of this electromagnetic induction is an action to counter the change of the magnetic field lines (magnetic flux) penetrating through the loop of the complete endless correction coil 70 ', and an induced electromotive force is generated in the loop of the complete endless correction coil 70'. Current flows.

こうして、完全無端型補正コイル70'からの電磁誘導の反作用により、完全無端型補正コイル70'のコイル導体(特にアンテナミドル部)の略真下の位置で、誘電体窓52近くの処理空間における磁束密度の半径方向(水平)成分Brが局所的に弱められ、それによって方位角方向の誘導電界の強度も、磁束密度Brと同様にアンテナミドル部と対応する位置で局所的に弱められる。結果として、サセプタ12近傍で電子密度(プラズマ密度)が径方向でほどよく均一化される。   Thus, the magnetic flux in the processing space near the dielectric window 52 at a position almost directly below the coil conductor (especially the antenna middle portion) of the complete endless correction coil 70 ′ due to the reaction of electromagnetic induction from the complete endless correction coil 70 ′. The radial (horizontal) component Br of the density is locally weakened, so that the strength of the induced electric field in the azimuth direction is also locally weakened at a position corresponding to the antenna middle portion, like the magnetic flux density Br. As a result, the electron density (plasma density) is more uniform in the radial direction in the vicinity of the susceptor 12.

図3Aに示すようなプラズマの拡散形態は一例であり、たとえば圧力が低いときは、チャンバ10の中心部にプラズマが集まりすぎて、図4Aに示すようにサセプタ12近傍の電子密度(プラズマ密度)が相対的に中心部で極大となるような山形のプロファイルを示す場合がある。   The plasma diffusion form as shown in FIG. 3A is an example. For example, when the pressure is low, the plasma gathers too much in the center of the chamber 10 and the electron density (plasma density) in the vicinity of the susceptor 12 as shown in FIG. 4A. May show a mountain-shaped profile that is relatively maximum at the center.

このような場合でも、図4Bに示すように、完全無端型補正コイル70'をたとえば下限値付近まで下げると、図示のように、完全無端型補正コイル70'のコイル導体と重なるミドル部の位置で、誘電体窓52近くの処理空間における磁束密度の半径方向(水平)成分Brが局所的に弱められ、それによってチャンバ中心部ヘのプラズマの集中が弱まり、サセプタ12近傍のプラズマ密度が径方向でほどよく均一化される。   Even in such a case, as shown in FIG. 4B, when the complete endless correction coil 70 ′ is lowered to, for example, the vicinity of the lower limit value, the position of the middle portion overlapping the coil conductor of the complete endless correction coil 70 ′ as shown in FIG. Thus, the radial (horizontal) component Br of the magnetic flux density in the processing space near the dielectric window 52 is locally weakened, whereby the concentration of plasma at the center of the chamber is weakened, and the plasma density near the susceptor 12 is radial. It is evenly uniform.

本発明者は、上記のような完全無端型補正コイル70'の作用を電磁界シミュレーションにより検証した。すなわち、RFアンテナ54に対する完全無端型補正コイル70'の相対的高さ位置(距離間隔)をパラメータとし、パラメータの値を5mm、10m、20mm、無限大(補正コイル無し)の4通りに選んで、ドーナツ状プラズマ内部(上面から5mmの位置)の半径方向の電流密度分布(プラズマ密度分布に相当)を求めたところ、図5に示すような検証結果が得られた。   The inventor verified the operation of the complete endless correction coil 70 ′ as described above by electromagnetic field simulation. That is, the relative height position (distance interval) of the complete endless correction coil 70 ′ with respect to the RF antenna 54 is used as a parameter, and the parameter value is selected from four types of 5 mm, 10 m, 20 mm, and infinity (no correction coil). When the current density distribution (corresponding to the plasma density distribution) in the radial direction inside the donut-shaped plasma (position of 5 mm from the upper surface) was obtained, the verification result shown in FIG. 5 was obtained.

この電磁界シミュレーションでは、RFアンテナ54の外径(半径)を250mmに設定し、完全無端型補正コイル70'の内周半径および外周半径をそれぞれ100mmおよび130mmに設定した。RFアンテナ54の下方のチャンバ内処理空間で誘導結合により生成されるドーナツ状のプラズマは、円盤形状の抵抗体で模擬し、この抵抗体の直径を500mm、抵抗率を100Ωcm、表皮厚さを10mmに設定した。プラズマ生成用の高周波RFHの周波数は13.56MHzとした。 In this electromagnetic field simulation, the outer diameter (radius) of the RF antenna 54 was set to 250 mm, and the inner and outer radii of the complete endless correction coil 70 ′ were set to 100 mm and 130 mm, respectively. The donut-shaped plasma generated by inductive coupling in the processing space in the chamber below the RF antenna 54 is simulated by a disk-shaped resistor. The resistor has a diameter of 500 mm, a resistivity of 100 Ωcm, and a skin thickness of 10 mm. Set to. The frequency of the high frequency RF H for plasma generation was 13.56 MHz.

図5から、RFアンテナ54と電磁誘導で結合する高さ位置に完全無端型補正コイル70'を配置すると、ドーナツ状プラズマ内のプラズマ密度は補正コイル70のコイル導体と重なる位置(図示の例ではアンテナミドル部と重なる位置)付近で局所的に低減することと、RFアンテナ54に完全無端型補正コイル70'を近づけるほどその局所的低減の度合いが略リニアに大きくなることがわかる。   From FIG. 5, when the complete endless correction coil 70 ′ is disposed at a height position where it is coupled to the RF antenna 54 by electromagnetic induction, the plasma density in the donut-shaped plasma overlaps with the coil conductor of the correction coil 70 (in the illustrated example, It can be seen that the local reduction in the vicinity of the position overlapping the antenna middle part) and the degree of local reduction increases substantially linearly as the RF antenna 54 is brought closer to the complete endless correction coil 70 ′.

この実施形態の誘導結合型プラズマエッチング装置(図1)は、上記のような完全無端型補正コイル70'を用いる代わりに、図6に示すように、両端が適度なギャップgを挟んで開放した単巻コイル(または複巻コイル)からなる補正コイル70を使用し、この補正コイル70の両開放端の間にスイッチング素子112を接続している。   In the inductively coupled plasma etching apparatus (FIG. 1) of this embodiment, as shown in FIG. 6, instead of using the complete endless correction coil 70 ′ as described above, both ends are opened with an appropriate gap g interposed therebetween. A correction coil 70 composed of a single coil (or multiple coil) is used, and a switching element 112 is connected between both open ends of the correction coil 70.

スイッチング機構110は、このスイッチング素子112をパルス幅変調(PWM)により一定周波数(たとえば1〜100kHz)でオン/オフ制御またはスイッチング制御するスイッチング制御回路114を有している。   The switching mechanism 110 includes a switching control circuit 114 that performs on / off control or switching control of the switching element 112 at a constant frequency (for example, 1 to 100 kHz) by pulse width modulation (PWM).

図7に、スイッチング機構110の具体的な一構成例を示す。この構成例では、スイッチング素子112として、一対のトランジスタ(たとえばIGBTまたはMOSトランジスタ)112A,112Bを互いに逆向きで並列に接続し、各々のトランジスタ112A,112Bと直列に逆バイアス保護用のダイオード116A,116Bを接続している。   FIG. 7 shows a specific configuration example of the switching mechanism 110. In this configuration example, a pair of transistors (for example, IGBT or MOS transistors) 112A and 112B are connected in parallel in reverse directions as the switching element 112, and reverse bias protection diodes 116A and 116B are connected in series with the respective transistors 112A and 112B. 116B is connected.

両トランジスタ112A,112Bは、スイッチング制御回路114からのPWM制御信号SWによって同時にオン/オフする。オン期間中、高周波の前半の半周期で補正コイル70を正方向に流れる正極性の誘導電流i+は第1のトランジスタ112Aおよび第1のダイオード116Aを流れ、高周波の後半の半周期で補正コイル70を逆方向に流れる負極性の誘導電流i-は第2のトランジスタ112Bおよび第2のダイオード116Bを流れるようになっている。 Both transistors 112A and 112B are simultaneously turned on / off by the PWM control signal SW from the switching control circuit 114. During the ON period, the positive induced current i + flowing in the positive direction through the correction coil 70 in the first half cycle of the high frequency flows through the first transistor 112A and the first diode 116A, and the correction coil in the second half cycle of the high frequency. The negative induced current i that flows in the reverse direction through the transistor 70 flows through the second transistor 112B and the second diode 116B.

スイッチング制御回路114は、図示省略するが、たとえば上記一定周波数の三角波信号を発生する三角波発生回路と、所望のデューティ・レシオ(一周期のパルスのオン期間の比率)に対応する可変の電圧レベルで電圧信号を発生する可変電圧信号発生回路と、上記三角波信号と上記可変電圧信号のそれぞれの電圧レベルを比較してその大小関係に応じた2値のPWM制御信号SWを生成するコンパレータと、両トランジスタ112A,112BをPWM制御信号SWで駆動する駆動回路とを有している。ここで、所望のデューティ・レシオは、主制御部74より所定の制御信号SDを通じてスイッチング制御回路114に与えられる。 Although not shown, the switching control circuit 114 has, for example, a triangular wave generating circuit that generates a triangular wave signal having a constant frequency, and a variable voltage level corresponding to a desired duty ratio (ratio of the ON period of one cycle pulse). A variable voltage signal generating circuit for generating a voltage signal; a comparator for comparing the voltage levels of the triangular wave signal and the variable voltage signal to generate a binary PWM control signal SW according to the magnitude relationship; and both transistors And a drive circuit for driving 112A and 112B with a PWM control signal SW. Here, the desired duty ratio is given from the main control unit 74 to the switching control circuit 114 through a predetermined control signal SD .

この実施形態によれば、上記のような構成のスイッチング機構110により、プラズマプロセス中に補正コイル70の通電デューティ・レシオをPWM制御により制御し、図8に示すように、その通電デューティ・レシオを0%〜100%の範囲内で任意に可変制御することができる。   According to this embodiment, the energization duty ratio of the correction coil 70 is controlled by PWM control during the plasma process by the switching mechanism 110 configured as described above, and the energization duty ratio is controlled as shown in FIG. Variable control can be arbitrarily performed within the range of 0% to 100%.

ここで重要なことは、上記のようなPWM制御により補正コイル70に誘導電流iを流す通電のデューティ・レシオを0%〜100%の範囲で任意に可変することは、上述したような完全無端型補正コイル70'の高さ位置を上限位置付近のホームポジションHPとRFアンテナ54に近接した下限位置との間で任意に可変することと機能的に等価であるということである。別な見方をすれば、スイッチング機構110により、補正コイル70をRFアンテナ54近傍の高さ位置に固定したままで、図5の特性を装置的に実現することが可能である。これによって、プラズマ密度分布制御の自由度および精度の向上を簡便に達成することができる。 What is important here is that the duty ratio of the energization that causes the induction current i to flow through the correction coil 70 by PWM control as described above can be arbitrarily varied in the range of 0% to 100%. the height position of the mold the correction coil 70 'is that it is an optionally functionally equivalent to varying between a lower limit position close to the home position H P and RF antenna 54 near the upper limit position. From another point of view, it is possible to realize the characteristics of FIG. 5 as a device by fixing the correction coil 70 at the height position near the RF antenna 54 by the switching mechanism 110. As a result, the degree of freedom and accuracy in controlling the plasma density distribution can be easily achieved.

したがって、プロセスレシピでプロセス条件の全部または一部が変わる度毎に、スイッチング機構110を通じて補正コイル70の通電デューティ・レシオを可変制御することで、RFアンテナ54を流れる高周波RFHの電流によってアンテナ導体の周りに発生するRF磁界Hに対する補正コイル70の作用、つまり補正コイル70のコイル導体と重なる位置辺りでドーナツ状プラズマ内のプラズマ密度を局所的に低減させる効果の度合い(強弱)を任意かつ精細に調節することができる。 Therefore, every time when all or a part of the process conditions changes in the process recipe, the energization duty ratio of the correction coil 70 is variably controlled through the switching mechanism 110, whereby the antenna conductor is controlled by the high-frequency RF H current flowing through the RF antenna 54. Of the correction coil 70 with respect to the RF magnetic field H generated around, that is, the degree (strength) of the effect of locally reducing the plasma density in the donut-shaped plasma around the position where it overlaps the coil conductor of the correction coil 70 is arbitrary and fine Can be adjusted to.

この実施形態における誘導結合型プラズマエッチング装置は、たとえば、基板表面の多層膜を複数のステップで連続的にエッチング加工するアプリケーションに好適に適用できる。以下、図9に示すような多層レジスト法に係る本発明の実施例について説明する。   The inductively coupled plasma etching apparatus in this embodiment can be suitably applied to, for example, an application that continuously etches a multilayer film on a substrate surface in a plurality of steps. Examples of the present invention relating to the multilayer resist method as shown in FIG. 9 will be described below.

図9において、加工対象の半導体ウエハWの主面には、本来の被加工膜(たとえばゲート用のSi膜)100の上に最下層(最終マスク)としてSiN層102が形成され、その上に中間層として有機膜(たとえばカーボン)104が形成され、その上にSi含有の反射防止膜(BARC)106を介して最上層のフォトレジスト108が形成される。SiN層102、有機膜104および反射防止膜106の成膜にはCVD(化学的真空蒸着法)あるいはスピンオンによる塗布膜が用いられ、フォトレジスト108のパターニングにはフォトリソグラフィが用いられる。   In FIG. 9, a SiN layer 102 is formed on the main surface of a semiconductor wafer W to be processed as a lowermost layer (final mask) on an original film to be processed (for example, a Si film for a gate) 100. An organic film (for example, carbon) 104 is formed as an intermediate layer, and an uppermost photoresist 108 is formed thereon via a Si-containing antireflection film (BARC) 106. For the formation of the SiN layer 102, the organic film 104 and the antireflection film 106, a coating film by CVD (chemical vacuum deposition) or spin-on is used, and for the patterning of the photoresist 108, photolithography is used.

最初に、第1ステップのエッチングプロセスとして、図9の(A)に示すようにパターニングされたフォトレジスト108をマスクとしてSi含有反射防止膜106をエッチングする。この場合、エッチングガスにはCF4/O2の混合ガスが用いられ、チャンバ10内の圧力は比較的低く、たとえば10mTorrに設定される。 First, as a first step etching process, the Si-containing antireflection film 106 is etched using the patterned photoresist 108 as a mask as shown in FIG. In this case, a mixed gas of CF 4 / O 2 is used as the etching gas, and the pressure in the chamber 10 is relatively low, for example, set to 10 mTorr.

次に、第2ステップのエッチングプロセスとして、図9の(B)に示すようにフォトレジスト108および反射防止膜106をマスクとして有機膜104をエッチング加工する。この場合、エッチングガスにはO2の単ガスが用いられ、チャンバ10内の圧力は更に低く、たとえば5mTorrに設定される。 Next, as a second step etching process, as shown in FIG. 9B, the organic film 104 is etched using the photoresist 108 and the antireflection film 106 as a mask. In this case, a single gas of O 2 is used as the etching gas, and the pressure in the chamber 10 is further lowered, for example, set to 5 mTorr.

最後に、第3ステップのエッチングプロセスとして、図9の(C)、(D)に示すように、パターニングされた反射防止膜106および有機膜104をマスクとしてSiN膜102をエッチング加工する。この場合、エッチングガスにはCHF3/CF4/Ar/O2の混合ガスが用いられ、チャンバ10内の圧力は比較的高く、たとえば50mTorrに設定される。 Finally, as a third step etching process, as shown in FIGS. 9C and 9D, the SiN film 102 is etched using the patterned antireflection film 106 and organic film 104 as a mask. In this case, a mixed gas of CHF 3 / CF 4 / Ar / O 2 is used as the etching gas, and the pressure in the chamber 10 is relatively high, for example, set to 50 mTorr.

上記のようなマルチステップのエッチングプロセスにおいては、ステップ毎にプロセス条件の全部または一部(特にチャンバ10内の圧力)が切り換わり、それによって処理空間内でドーナツ状プラズマの拡散する形態が変化する。ここで、補正コイル70を全然機能(通電)させない場合は、第1および第2ステップのプロセス(圧力10mTorr以下)では図4Aのようにサセプタ12近傍の電子密度(プラズマ密度)が相対的に中心部で顕著に盛り上がるような急峻な山形のプロファイルが現れ、第3ステップのプロセス(圧力50mTorr)では中心部がわずかに盛り上がるような緩やかな山形のプロファイルが現れるものとする。   In the multi-step etching process as described above, all or a part of the process conditions (particularly the pressure in the chamber 10) is switched for each step, thereby changing the form of diffusion of the donut-shaped plasma in the processing space. . Here, when the correction coil 70 is not functioned (energized) at all, in the first and second step processes (pressure 10 mTorr or less), the electron density (plasma density) near the susceptor 12 is relatively centered as shown in FIG. 4A. It is assumed that a steep mountain-shaped profile that rises remarkably in the region appears, and a gentle mountain-shaped profile that slightly rises in the center portion appears in the third step process (pressure 50 mTorr).

この実施形態によれば、たとえばプロセスレシピにおいて、通常のプロセス条件(高周波のパワー、圧力、ガス種、ガス流量等)に追加する仕方で、またはそれらと連関させる仕方で、補正コイル70の通電デューティ・レシオをレシピ情報またはプロセスパラメータの1つとして設定する。そして、上記のようなマルチステップ方式のエッチングプロセスを実行する際に、主制御部74が通電デューティ・レシオを表わすデータをメモリから読み出し、各ステップ毎にスイッチング機構110を通じて補正コイル70の通電デューティ・レシオを設定値に合わせる。   According to this embodiment, for example, in a process recipe, the duty ratio of the correction coil 70 is added to or linked to normal process conditions (high-frequency power, pressure, gas type, gas flow rate, etc.). Set the ratio as one of recipe information or process parameters. When the multi-step etching process as described above is performed, the main control unit 74 reads data representing the energization duty ratio from the memory, and the energization duty of the correction coil 70 is changed through the switching mechanism 110 for each step. Adjust the ratio to the set value.

たとえば、図9のような多層レジスト法によるマルチステップのエッチングプロセスを実施する場合は、図10に示すように、第1ステップ(10mTorr)では比較的大きいデューティ・レシオD1に、第2ステップ(5mTorr)では更に大きいデューティ・レシオD2に、第3ステップ(50mTorr)では比較的小さいデューティ・レシオD3に、補正コイル70の通電デューティ・レシオをステップ毎に切り換える。 For example, when a multi-step etching process using a multilayer resist method as shown in FIG. 9 is performed, as shown in FIG. 10, the second step ( 1 ) (10 mTorr) has a relatively large duty ratio D 1. At 5 mTorr), the energization duty ratio of the correction coil 70 is switched at every step to a larger duty ratio D 2 , and at the third step (50 mTorr), to a relatively small duty ratio D 3 .

また、プラズマ着火性の観点から、各ステップのプロセス開始直後は、補正コイル70の通電を強制的にオフ状態に保持してプラズマを安定確実に着火させ、プラズマの着火後に設定値の通電デューティ・レシオに合わせる手法も効果的である。

[第2の実施形態]
Also, from the viewpoint of plasma ignitability, immediately after the start of the process of each step, the energization of the correction coil 70 is forcibly held off to stably ignite the plasma. A technique that matches the ratio is also effective.

[Second Embodiment]

次に、図11〜図14につき、本発明の第2の実施形態を説明する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図11に、第2の実施形態における誘導結合型プラズマエッチング装置の構成を示す。図中、上述した第1の実施形態の装置(図1)と同様の構成または機能を有する部分には同一の符号を附している。   FIG. 11 shows the configuration of an inductively coupled plasma etching apparatus according to the second embodiment. In the figure, parts having the same configuration or function as those of the apparatus of the first embodiment (FIG. 1) described above are denoted by the same reference numerals.

この第2の実施形態の特徴は、上述した第1の実施形態と対比すると、スイッチング機構110の代わりに抵抗可変機構120を備える構成にある。   The feature of the second embodiment is that it includes a variable resistance mechanism 120 instead of the switching mechanism 110 in contrast to the first embodiment described above.

より詳しくは、補正コイル70は、両端が適度なギャップgを挟んで開放した円環状の単巻コイルまたは複巻コイルからなり、径方向においてコイル導体がRFアンテナ54の内周と外周との間(好ましくは真ん中付近)に位置するようにRFアンテナ54に対して同軸に配置され、RFアンテナ54に近接した高さ位置で絶縁性のコイル保持部材(図示せず)により水平に保持されている。   More specifically, the correction coil 70 is formed of an annular single winding coil or a multiple winding coil having both ends opened with an appropriate gap g interposed therebetween, and the coil conductor is between the inner periphery and the outer periphery of the RF antenna 54 in the radial direction. It is arranged coaxially with respect to the RF antenna 54 so as to be located (preferably near the center), and is held horizontally by an insulating coil holding member (not shown) at a height position close to the RF antenna 54. .

抵抗可変機構120は、図12に示すように、補正コイル70の両開放端に接続される可変抵抗122と、この可変抵抗122の抵抗値を所望の値に制御する抵抗制御部124とを有している。   As shown in FIG. 12, the variable resistance mechanism 120 includes a variable resistance 122 connected to both open ends of the correction coil 70, and a resistance control unit 124 that controls the resistance value of the variable resistance 122 to a desired value. doing.

図13に、抵抗可変機構120の具体的構成例を示す。この構成例における可変抵抗122は、補正コイル70の両開放端の間のギャップgを塞ぐように絶縁体126を介して挿入された抵抗率の高い金属系または炭素系の抵抗体128と、補正コイル70上で一定の距離間隔を隔てた2点間を短絡する架橋型短絡導体130とを有している。架橋型短絡導体130の材質は、導電率の高いたとえば銅系の金属が好ましい。   FIG. 13 shows a specific configuration example of the variable resistance mechanism 120. The variable resistor 122 in this configuration example includes a high-resistance metal-based or carbon-based resistor 128 inserted through an insulator 126 so as to close the gap g between both open ends of the correction coil 70, and a correction. It has a bridging short-circuit conductor 130 that short-circuits between two points on the coil 70 that are separated by a certain distance. The material of the bridging short-circuit conductor 130 is preferably a copper-based metal having high conductivity.

抵抗制御部124は、架橋型短絡導体130を支持しつつ補正コイル70上でスライド移動させるためのスライド機構132と、このスライド機構132を通じて架橋型短絡導体130の位置を所望の抵抗ポジションに合わせる抵抗ポジション制御部134とを有している。   The resistance control unit 124 supports the bridge type short-circuit conductor 130 and slides it on the correction coil 70, and a resistance for adjusting the position of the bridge type short-circuit conductor 130 to a desired resistance position through the slide mechanism 132. And a position control unit 134.

より詳細には、スライド機構132は、ボールネジ機構からなり、一定の位置で水平に延びる送りネジ136を回転するためのステッピングモータ138と、送りネジ136と螺合するナット部(図示せず)を有し、送りネジ136の回転によってその軸方向に水平移動するスライダ本体140と、このスライダ本体140と架橋型短絡導体130と結合する圧縮コイルバネ142および鉛直方向で摺動可能に嵌合する一対の円筒体144,146とで構成されている。ここで、外側の円筒体144はスライダ本体140に固定され、内側の円筒体146は架橋型短絡導体130に固定されている。圧縮コイルバネ142は、弾性力によって架橋型短絡導体130を補正コイル70に押し付ける。   More specifically, the slide mechanism 132 includes a ball screw mechanism, and includes a stepping motor 138 for rotating the feed screw 136 that extends horizontally at a fixed position, and a nut portion (not shown) that is screwed with the feed screw 136. A slider main body 140 that horizontally moves in the axial direction by the rotation of the feed screw 136, a compression coil spring 142 that couples the slider main body 140 and the bridging short-circuit conductor 130, and a pair of slidably fitted in the vertical direction. It consists of cylindrical bodies 144 and 146. Here, the outer cylindrical body 144 is fixed to the slider body 140, and the inner cylindrical body 146 is fixed to the bridging short-circuit conductor 130. The compression coil spring 142 presses the bridging short-circuit conductor 130 against the correction coil 70 by elastic force.

抵抗ポジション制御部134は、ステッピングモータ138の回転方向および回転量を通じて架橋型短絡導体130の位置を制御する。架橋型短絡導体130の目標位置は、主制御部74(図11)より所定の制御信号SRを通じて抵抗ポジション制御部134に与えられる。 The resistance position control unit 134 controls the position of the bridging short-circuit conductor 130 through the rotation direction and the rotation amount of the stepping motor 138. The target position of the cross-linked shorting conductors 130 are given to the resistance position controller 134 via a predetermined control signal S R from the main control unit 74 (FIG. 11).

ここで、図13および図14A〜14Cにつき抵抗可変機構120の作用を説明する。   Here, the action of the variable resistance mechanism 120 will be described with reference to FIGS. 13 and 14A to 14C.

先ず、架橋型短絡導体130を図13に示す位置にセットしたときは、補正コイル70のコイル導体の両端が、抵抗体128を介さずに架橋型短絡導体130によりバイパスして短絡される。これによって、可変抵抗122の抵抗値が最も低い値(実質的に零)になり、それによって補正コイル70全体のコイル抵抗値が最も低い値になる。   First, when the bridging short-circuit conductor 130 is set at the position shown in FIG. 13, both ends of the coil conductor of the correction coil 70 are bypassed and short-circuited by the bridging short-circuit conductor 130 without passing through the resistor 128. As a result, the resistance value of the variable resistor 122 becomes the lowest value (substantially zero), and thereby the coil resistance value of the entire correction coil 70 becomes the lowest value.

図13の状態から、架橋型短絡導体130を図の右方にスライド移動させて図14Aに示す位置に位置決めしたとする。この位置では、架橋型短絡導体130の一端(右端)のコンタクト部130Rはコイル導体の一端(右端)部に接続したままであるが、他端(左端)のコンタクト部130Lはコイル導体の他端(左端)を超えて抵抗体128の区間内に入っている。これによって、可変抵抗122の抵抗値が零ではない有意の値になり、補正コイル70全体のコイル抵抗値が図13のときよりも高くなる。   Assume that the bridging short-circuit conductor 130 is slid to the right in the figure and positioned at the position shown in FIG. 14A from the state shown in FIG. At this position, the contact portion 130R at one end (right end) of the bridging short-circuit conductor 130 remains connected to one end (right end) portion of the coil conductor, but the contact portion 130L at the other end (left end) is connected to the other end of the coil conductor. It is in the section of the resistor 128 beyond (the left end). As a result, the resistance value of the variable resistor 122 becomes a significant value that is not zero, and the coil resistance value of the entire correction coil 70 becomes higher than that in FIG.

図14Aの状態から、架橋型短絡導体130を更に図の右方にスライド移動させると、補正コイル70の電流路に占める抵抗体128の区間長が増大して、可変抵抗122の抵抗値がそのぶん更に高くなり、補正コイル70全体のコイル抵抗値が図14Aのときよりも更に高くなる。   When the bridging short-circuit conductor 130 is further slid to the right in the figure from the state of FIG. 14A, the section length of the resistor 128 occupying the current path of the correction coil 70 increases, and the resistance value of the variable resistor 122 becomes that value. The coil resistance value of the correction coil 70 as a whole becomes even higher than that shown in FIG. 14A.

そして、図14Bに示すように、架橋型短絡導体130の左端のコンタクト部130Lを抵抗体128の絶縁体126側の他端まで移動させたときは、補正コイル70の電流路に占める抵抗体128の区間長が最大になる。これによって、可変抵抗122の抵抗値が最大になり、補正コイル70全体のコイル抵抗値が最大になる。   14B, when the contact portion 130L at the left end of the bridging short-circuit conductor 130 is moved to the other end of the resistor 128 on the insulator 126 side, the resistor 128 occupying the current path of the correction coil 70. The section length of becomes the maximum. As a result, the resistance value of the variable resistor 122 is maximized, and the coil resistance value of the entire correction coil 70 is maximized.

また、図14Bの状態から、架橋型短絡導体130を更に図の右方にスライド移動させて、図14Cに示すように、架橋型短絡導体130の左端のコンタクト部130Lを絶縁体126を越えて右側のコイル導体まで移動させると、補正コイル70は絶縁体126によって電気的に切断され、実質的に両端開放状態となる。別な見方をすれば、可変抵抗122の抵抗値が無限大になる。   14B, the bridging short-circuit conductor 130 is further slid to the right in the figure, and the contact portion 130L at the left end of the bridging short-circuit conductor 130 passes over the insulator 126 as shown in FIG. 14C. When the coil coil is moved to the right coil conductor, the correction coil 70 is electrically disconnected by the insulator 126 and is substantially open at both ends. From another viewpoint, the resistance value of the variable resistor 122 becomes infinite.

このように、この実施形態においては、抵抗可変機構120により可変抵抗122の抵抗値を可変制御し、上記のように、補正コイル70全体のコイル抵抗を両端の閉じたコイルと同等の最小の抵抗値(図13)から抵抗体128の全区間を含む最大の抵抗値(図14A,図14B)まで連続的に可変することが可能であり、さらには補正コイル70が無いのと等価なコイル切断状態(図14C)も選択できるようになっている。   Thus, in this embodiment, the resistance value of the variable resistor 122 is variably controlled by the variable resistance mechanism 120, and as described above, the coil resistance of the entire correction coil 70 is the minimum resistance equivalent to a closed coil at both ends. It is possible to continuously vary from the value (FIG. 13) to the maximum resistance value (FIGS. 14A and 14B) including the entire section of the resistor 128, and further, coil cutting equivalent to the absence of the correction coil 70 The state (FIG. 14C) can also be selected.

これによって、RFアンテナ54に高周波RFHの電流を流した時に、電磁誘導により補正コイル70に流れる電流の電流値(振幅値または尖頭値)を0%〜100%の範囲内で任意に可変制御することができる。ここで、電流値100%はコイル短絡状態の位置(図13)で流れるときの電流値に相当し、電流値0%はコイル切断状態の位置(図14C)で流れるときの電流値に相当する。 As a result, when a high frequency RF H current is passed through the RF antenna 54, the current value (amplitude value or peak value) of the current flowing through the correction coil 70 by electromagnetic induction is arbitrarily variable within a range of 0% to 100%. Can be controlled. Here, a current value of 100% corresponds to a current value when flowing at a position in a coil short-circuit state (FIG. 13), and a current value of 0% corresponds to a current value when flowing at a position in a coil-cut state (FIG. 14C). .

ここで重要なことは、上記のような補正コイル70の抵抗可変制御により補正コイル70に流す電流の電流値を0%〜100%の範囲で任意に可変することは、上述したような完全無端型補正コイル70'の高さ位置を上限位置付近のホームポジションHPとRFアンテナ54に近接した下限位置との間で任意に可変することと機能的に等価であるということである。別な見方をすれば、抵抗可変機構120により、補正コイル70をRFアンテナ54近傍の高さ位置に固定したままで、図5の特性を装置的に実現することが可能であり、上記第1の実施形態と同様により簡便にプラズマ密度分布制御の自由度および精度の向上を達成することができる。 What is important here is that the current value of the current flowing through the correction coil 70 can be arbitrarily varied within the range of 0% to 100% by the resistance variable control of the correction coil 70 as described above. the height position of the mold the correction coil 70 'is that it is an optionally functionally equivalent to varying between a lower limit position close to the home position H P and RF antenna 54 near the upper limit position. From another point of view, it is possible to realize the characteristic of FIG. 5 as a device by fixing the correction coil 70 at a height position near the RF antenna 54 by the resistance variable mechanism 120. The degree of freedom and accuracy of plasma density distribution control can be achieved more simply as in the embodiment.

したがって、プロセスレシピで所定のプロセスパラメータの値が変わる度毎に、抵抗可変機構120を通じて補正コイル70に流れる電流の振幅値を可変制御することで、RFアンテナ54を流れる高周波RFHの電流によってアンテナ導体の周りに発生するRF磁界Hに対する補正コイル70の作用、つまり補正コイル70のコイル導体と重なる位置辺りでドーナツ状プラズマ内のプラズマ密度を局所的に低減させる効果の度合い(強弱)を任意かつ精細に調節することができる。これにより、全ステップを通じてサセプタ12近傍のプラズマ密度を径方向で均一に保ち、多層レジスト法におけるエッチングプロセスの均一性を向上させることができる。 Therefore, each time the value of a predetermined process parameter changes in the process recipe, the amplitude value of the current flowing through the correction coil 70 through the resistance variable mechanism 120 is variably controlled, so that the antenna is controlled by the high-frequency RF H current flowing through the RF antenna 54. The action of the correction coil 70 on the RF magnetic field H generated around the conductor, that is, the degree (strength) of the effect of locally reducing the plasma density in the donut-shaped plasma around the position where the correction coil 70 overlaps the coil conductor Can be finely adjusted. As a result, the plasma density in the vicinity of the susceptor 12 can be kept uniform in the radial direction throughout all the steps, and the uniformity of the etching process in the multilayer resist method can be improved.

たとえば、図9のような多層レジスト法によるマルチステップのエッチングプロセスを実施する場合は、図示省略するが、第1ステップ(10mTorr)では比較的低い抵抗値(抵抗ポジション)R1に、第2ステップ(5mTorr)では更に低い抵抗値(抵抗ポジション)R2に、第3ステップ(50mTorr)では比較的高い抵抗値(抵抗ポジション)R3に、可変抵抗122の抵抗値(抵抗ポジション)をステップ毎に切り換えればよい。 For example, when performing a multi-step etching process by a multilayer resist method as shown in FIG. 9, although not shown, the first step (10 mTorr) has a relatively low resistance value (resistance position) R 1 and the second step. At 5 mTorr, the resistance value (resistance position) R 2 is set to a lower resistance value (resistance position) R 2. At the third step (50 mTorr), the resistance value (resistance position) R 3 is set to a relatively high resistance value (resistance position) R 3. Switch.

また、プラズマ着火性の観点から、各ステップのプロセス開始直後は、補正コイル70を電気的切断状態(図14C)に保持しておいてプラズマを安定確実に着火させ、プラズマの着火後に可変抵抗122を予設定の抵抗値(抵抗ポジション)に合わせる手法も効果的である。

[変形例]
Further, from the viewpoint of plasma ignitability, immediately after the start of the process of each step, the correction coil 70 is held in an electrically disconnected state (FIG. 14C) to ignite the plasma stably and after the ignition of the plasma, the variable resistor 122 It is also effective to adjust the value to a preset resistance value (resistance position).

[Modification]

図15に、上記第1の実施形態における補正コイル70およびスイッチング機構110の一変形例を示す。この実施形態は、コイル径の異なる複数(たとえば2つ)の補正コイル70A,70Bを同心円状(または同軸状)に配置して、それらの補正コイル70A,70Bのループ内にスイッチング素子112A,112Bをそれぞれ設ける。そして、個別のスイッチング制御回路114A,114Bによりスイッチング素子112A,112Bをそれぞれ独立に任意の通電デューティ・レシオでPWM制御によりオン/オフ制御する構成としている。   FIG. 15 shows a modification of the correction coil 70 and the switching mechanism 110 in the first embodiment. In this embodiment, a plurality of (for example, two) correction coils 70A and 70B having different coil diameters are arranged concentrically (or coaxially), and the switching elements 112A and 112B are placed in the loop of the correction coils 70A and 70B. Are provided respectively. The switching elements 112A and 112B are independently controlled to be turned on / off by PWM control with an arbitrary energization duty ratio by the individual switching control circuits 114A and 114B.

図16に、上記第2の実施形態における補正コイル70および抵抗可変機構120の一変形例を示す。この実施形態は、コイル径の異なる複数(たとえば2つ)の補正コイル70A,70Bを同心円状(または同軸状)に配置して、それらの補正コイル70A,70Bのループ内に可変抵抗122A,122Bをそれぞれ設ける。そして、個別の抵抗制御部124A,124Bにより可変抵抗122A,122Bの抵抗値をそれぞれ独立かつ任意に可変制御する構成としている。   FIG. 16 shows a modification of the correction coil 70 and the variable resistance mechanism 120 in the second embodiment. In this embodiment, a plurality of (for example, two) correction coils 70A and 70B having different coil diameters are arranged concentrically (or coaxially), and variable resistors 122A and 122B are provided in the loops of the correction coils 70A and 70B. Are provided respectively. The resistance values of the variable resistors 122A and 122B are independently and arbitrarily variably controlled by the individual resistance control units 124A and 124B.

図15のスイッチング機構110においても、また図16の抵抗可変機構120においても、2つの補正コイル70A,70Bに流す誘導電流の値(通電デューティ・レシオまたは尖頭値)の組み合わせは任意かつ多種多様に選択可能であり、プラズマ密度分布制御の自由度を一層大きく拡張することができる。   In the switching mechanism 110 of FIG. 15 and the variable resistance mechanism 120 of FIG. 16, the combinations of the values of the induced current (energization duty ratio or peak value) flowing through the two correction coils 70A and 70B are arbitrary and various. The degree of freedom in controlling the plasma density distribution can be further expanded.

また、図17Aに示すように、補正コイル70Bを非作動(非通電)状態に保持して補正コイル70Aだけを作動(通電)させることも可能である。あるいは図17Bに示すように、補正コイル70Aを非作動(非通電)状態に保持して補正コイル70Bだけを作動(通電)させることも可能である。また、図17Cに示すように、両補正コイル70A,70Bを同時に作動(通電)させることも可能である。

[第3の実施形態]
As shown in FIG. 17A, it is also possible to operate (energize) only the correction coil 70A while holding the correction coil 70B in a non-actuated (non-energized) state. Alternatively, as shown in FIG. 17B, it is also possible to operate (energize) only the correction coil 70B while holding the correction coil 70A in a non-actuated (non-energized) state. Further, as shown in FIG. 17C, both correction coils 70A and 70B can be operated (energized) simultaneously.

[Third Embodiment]

別の実施形態として、上記第1の実施形態において、スイッチング機構110を図18に示すような開閉機構150に置き換える構成も可能である。この開閉機構150は、補正コイル70の両開放端に導体を介して接続される開閉器152と、主制御部74からの指示に基づいて開閉器152の開閉(オン/オフ)状態を切替制御する開閉制御回路154とを有している。   As another embodiment, in the first embodiment, the switching mechanism 110 may be replaced with an opening / closing mechanism 150 as shown in FIG. The opening / closing mechanism 150 performs switching control of a switch 152 connected to both open ends of the correction coil 70 via a conductor and an open / close (on / off) state of the switch 152 based on an instruction from the main control unit 74. And an open / close control circuit 154.

この開閉機構150において、開閉器152を開(オフ)状態に切り換えている時は、補正コイル70に誘導電流は流れないため、補正コイル70が無い場合と等価になる。開閉器152を閉(オン)状態に切り替えている時は、補正コイル70は両端の閉じたコイルと等価になり、RFアンテナ54に高周波RFHの電流を流すと補正コイル70に誘導電流が流れる。 In the opening / closing mechanism 150, when the switch 152 is switched to the open (off) state, the induced current does not flow through the correction coil 70, which is equivalent to the case where the correction coil 70 is not provided. When the switch 152 is switched to the closed (on) state, the correction coil 70 is equivalent to a coil closed at both ends, and when a high-frequency RF H current flows through the RF antenna 54, an induced current flows through the correction coil 70. .

図19に示すように、このような開閉機構150を複数の補正コイル70A,70Bを同心円状に配置する構成にも適用できる。すなわち、コイル径の異なる複数(たとえば2個)の補正コイル70A,70Bを同心円状に配置して、それらの補正コイル70A,70Bに開閉器152A,152Bをそれぞれ挿入接続する。そして、個別の開閉制御回路154A,154Bにより開閉器152A,152Bをそれぞれ独立に開閉制御することができる。このような開閉器方式においても、制御の自由度はある程度制限されるが、図17A〜17Cのような電流密度(ドーナツ状プラズマの密度)分布の可変制御を行うことができる。   As shown in FIG. 19, such an opening / closing mechanism 150 can be applied to a configuration in which a plurality of correction coils 70A and 70B are arranged concentrically. That is, a plurality (for example, two) of correction coils 70A and 70B having different coil diameters are arranged concentrically, and switches 152A and 152B are inserted and connected to the correction coils 70A and 70B, respectively. The switches 152A and 152B can be independently controlled to be opened and closed by the individual switching control circuits 154A and 154B. Also in such a switch system, the degree of freedom of control is limited to some extent, but variable control of the current density (doughnut-shaped plasma density) distribution as shown in FIGS. 17A to 17C can be performed.

また、上記のような開閉機構150を設ける場合は、1枚の被処理基板に対するプラズマ処理の中で、プロセス条件の変更、変化または切り替えに応じて、開閉器150(152A,152B)の開閉状態を制御する手法を好適に採ることができる。   Further, when the opening / closing mechanism 150 as described above is provided, the opening / closing state of the switch 150 (152A, 152B) is changed in accordance with the change, change, or switching of the process conditions in the plasma processing for one substrate to be processed. It is possible to suitably take a method of controlling the above.

たとえば、上記のような多層レジスト法によるマルチステップのエッチングプロセス(図9)において、図18のような単一型の補正コイル70(開閉器152)を用いる場合は、図20に示すように、第1ステップでは開閉器152を開(オフ)状態に切り替え、第2ステップでは開閉器152を閉(オン)状態に切り替え、第3ステップでは開閉器152を開(オフ)状態に切り替える。   For example, in the case of using a single correction coil 70 (switch 152) as shown in FIG. 18 in the multi-step etching process (FIG. 9) using the multilayer resist method as described above, as shown in FIG. In the first step, the switch 152 is switched to the open (off) state, in the second step, the switch 152 is switched to the closed (on) state, and in the third step, the switch 152 is switched to the open (off) state.

また、図19のような双子型の補正コイル70A,70B(開閉器152A,152B)を用いる場合は、図21に示すように、第1ステップでは開閉器152A,152Bを共に開(オフ)状態に切り替え、第2ステップでは開閉器152A,152Bを共に閉(オン)状態に切り替え、第3ステップでは開閉器152Aを開(オフ)状態,開閉器152Bを閉(オン)状態にそれぞれ切り替える。   Further, when the twin type correction coils 70A and 70B (switches 152A and 152B) as shown in FIG. 19 are used, the switches 152A and 152B are both opened (off) in the first step as shown in FIG. In the second step, both the switches 152A and 152B are switched to the closed (on) state, and in the third step, the switch 152A is switched to the open (off) state and the switch 152B is switched to the closed (on) state.

また、図22に示すように、複数(たとえ3個)の補正コイル70A,70B,70cを縦方向に並べて同軸状に配置する構成にも、上記と同様の開閉器152A,152B,152Cおよび開閉制御回路154A,154B,154C(図示省略)を適用できる。   In addition, as shown in FIG. 22, the same switches 152A, 152B, 152C and open / close as described above can be used in the configuration in which a plurality of (for example, three) correction coils 70A, 70B, 70c are arranged in the longitudinal direction and arranged coaxially. Control circuits 154A, 154B, and 154C (not shown) can be applied.

補正コイル70に関する別の実施例として、図23に示すように、複数(たとえば3つ)のコイル導体70(1),70(2),70(3)をそれぞれ個別の補正コイルとして機能させる単独モードと、電気的に直列に接続された1つの補正コイルとして機能させる連結モードとを選択的に切り替えられる構成も可能である。   As another example of the correction coil 70, as shown in FIG. 23, a plurality of (for example, three) coil conductors 70 (1), 70 (2), and 70 (3) each function as an individual correction coil. A configuration in which a mode and a connection mode that functions as one correction coil electrically connected in series can be selectively switched is also possible.

図23において、各々のコイル導体70(1),70(2),70(3)は、両端が適度なギャップを挟んで開放した円環状の単巻コイル(または複巻コイル)からなり、それらのギャップが3つの切替スイッチ160,162,164と1つの開閉スイッチ166とを介して電気的に複数種類のモードで接続可能となっている。   In FIG. 23, each of the coil conductors 70 (1), 70 (2), 70 (3) is composed of an annular single winding coil (or multiple winding coil) having both ends opened with an appropriate gap therebetween. Can be electrically connected in multiple types of modes via three changeover switches 160, 162, 164 and one open / close switch 166.

第1の切替スイッチ160は、最も内側のコイル導体70(1)の一端に接続される第1の固定接点160aと、このコイル導体70(1)の他端に接続される可動接点160bと、隣の中間のコイル導体70(2)の一端に接続される第2の固定接点160cとを有している。   The first changeover switch 160 includes a first fixed contact 160a connected to one end of the innermost coil conductor 70 (1), a movable contact 160b connected to the other end of the coil conductor 70 (1), A second fixed contact 160c connected to one end of the adjacent intermediate coil conductor 70 (2).

第2の切替スイッチ162は、中間コイル導体70(2)の一端に接続される第1の固定接点162aと、このコイル導体70(2)の他端に接続される可動接点162bと、外側隣のコイル導体70(3)の一端に接続される第2の固定接点162cとを有している。   The second changeover switch 162 includes a first fixed contact 162a connected to one end of the intermediate coil conductor 70 (2), a movable contact 162b connected to the other end of the coil conductor 70 (2), and an outer side adjacent. And a second fixed contact 162c connected to one end of the coil conductor 70 (3).

第3の切替スイッチ164は、外側コイル導体70(3)の一端に接続される第1の固定接点164aと、このコイル導体70(3)の他端に接続される可動接点164bと、開閉スイッチ166の可動接点166dに第2の固定接点164cとを有している。   The third changeover switch 164 includes a first fixed contact 164a connected to one end of the outer coil conductor 70 (3), a movable contact 164b connected to the other end of the coil conductor 70 (3), and an open / close switch. A movable contact 166d of 166 has a second fixed contact 164c.

開閉スイッチ166の固定接点166eは、内側コイル導体70(1)の一端に接続されている。   The fixed contact 166e of the open / close switch 166 is connected to one end of the inner coil conductor 70 (1).

かかる構成において、上記単独モードを選択するときは、第1の切替スイッチ160の可動接点160bを第1の固定接点160aに切り替え、第2の切替スイッチ162の可動接点162bを第1の固定接点162aに切り替え、第3の切替スイッチ164の可動接点164bを第1の固定接点164aに切り替え、開閉スイッチ166を開状態に切り替える。   In this configuration, when the single mode is selected, the movable contact 160b of the first changeover switch 160 is switched to the first fixed contact 160a, and the movable contact 162b of the second changeover switch 162 is changed to the first fixed contact 162a. The movable contact 164b of the third switch 164 is switched to the first fixed contact 164a, and the open / close switch 166 is switched to the open state.

上記連結モードを選択するときは、第1の切替スイッチ160の可動接点160bを第2の固定接点160cに切り替え、第2の切替スイッチ162の可動接点162bを第2の固定接点162cに切り替え、第3の切替スイッチ164の可動接点164bを第2の固定接点164cに切り替え、開閉スイッチ166を閉状態に切り替える。   When selecting the connection mode, the movable contact 160b of the first changeover switch 160 is switched to the second fixed contact 160c, the movable contact 162b of the second changeover switch 162 is switched to the second fixed contact 162c, The movable contact 164b of the third changeover switch 164 is switched to the second fixed contact 164c, and the open / close switch 166 is switched to the closed state.

この実施形態の一変形例として、たとえば3つのコイル導体70(1),70(2),70(3)のうち、任意の2つのコイル導体を連結モードに選択して残りの1つを単独モードに選択できるようなスイッチ回路網の構成も可能である。   As a modification of this embodiment, for example, of the three coil conductors 70 (1), 70 (2), and 70 (3), any two coil conductors are selected for the connection mode, and the remaining one is used alone. A switch network configuration that allows selection of modes is also possible.

また、本発明の補正コイルには大きな誘導電流(時にはRFアンテナに流れる電流以上の電流)が流れることもあり、補正コイルの発熱に留意することも大切である。   In addition, a large induction current (sometimes a current greater than the current flowing through the RF antenna) may flow through the correction coil of the present invention, and it is important to pay attention to the heat generated by the correction coil.

この観点から、図24Aに示すように、補正コイル70の近傍に空冷ファンを設置して空冷式で冷却するコイル冷却部を設けることができる。あるいは、図24Bに示すように、補正コイル70を中空の銅製チューブで構成し、その中に冷媒を供給して補正コイル70の過熱を防止するコイル冷却部を設けることもできる。   From this point of view, as shown in FIG. 24A, a coil cooling unit that cools by an air cooling method by installing an air cooling fan in the vicinity of the correction coil 70 can be provided. Alternatively, as shown in FIG. 24B, the correction coil 70 may be formed of a hollow copper tube, and a coil cooling unit that supplies refrigerant therein to prevent the correction coil 70 from overheating can be provided.

上述した実施形態における誘導結合型プラズマエッチング装置の構成は一例であり、プラズマ生成機構の各部はもちろん、プラズマ生成に直接関係しない各部の構成も種種の変形が可能である。   The configuration of the inductively coupled plasma etching apparatus in the above-described embodiment is an example, and various modifications can be made to the configuration of each part not directly related to plasma generation as well as each part of the plasma generation mechanism.

たとえば、上述した実施形態では補正コイル70を1箇所に固定配置したが、補正コイル70の位置を可変する構成、特にその高さ位置を任意に可変する構成を採ることも可能である。   For example, in the above-described embodiment, the correction coil 70 is fixedly arranged at one place, but it is also possible to adopt a configuration in which the position of the correction coil 70 is varied, in particular, a configuration in which the height position is arbitrarily varied.

また、補正コイル70の電流路またはループ内に、上述したスイッチング素子112、抵抗122または開閉器152(152A,152B,152C)に加えて、たとえばコンデンサ(図示せず)を設ける構成も可能である。   In addition to the switching element 112, resistor 122, or switch 152 (152A, 152B, 152C) described above, for example, a capacitor (not shown) may be provided in the current path or loop of the correction coil 70. .

また、RFアンテナ54および補正アンテナ70の基本形態として、平面形以外のタイプたとえばドーム形等も可能である。さらには、チャンバ10の天井以外の箇所に設置されるタイプも可能であり、たとえばチャンバ10の側壁の外に設置されるヘリカルタイプも可能である。   In addition, as a basic form of the RF antenna 54 and the correction antenna 70, a type other than the planar shape, for example, a dome shape can be used. Furthermore, the type installed in places other than the ceiling of the chamber 10 is also possible, for example, the helical type installed outside the side wall of the chamber 10 is also possible.

また、矩形の被処理基板に対するチャンバ構造、矩形のRFアンテナ構造、矩形の補正コイル構造も可能である。   Also, a chamber structure for a rectangular substrate, a rectangular RF antenna structure, and a rectangular correction coil structure are possible.

また、処理ガス供給部においてチャンバ10内に天井から処理ガスを導入する構成も可能であり、サセプタ12に直流バイアス制御用の高周波RFLを印加しない形態も可能である。一方で、複数のRFアンテナまたはアンテナ・セグメントを使用し、複数の高周波電源または高周波給電系統によりそれら複数RFアンテナ(またはアンテナ・セグメント)にプラズマ生成用の高周波電力をそれぞれ個別に供給する方式のプラズマ装置にも本発明は適用可能である。 Further, the processing gas supply unit may be configured to introduce the processing gas into the chamber 10 from the ceiling, and may be configured such that the high frequency RF L for DC bias control is not applied to the susceptor 12. On the other hand, a plasma using a plurality of RF antennas or antenna segments and individually supplying high-frequency power for generating plasma to the plurality of RF antennas (or antenna segments) from a plurality of high-frequency power sources or high-frequency power supply systems. The present invention can also be applied to an apparatus.

さらに、本発明による誘導結合型のプラズマ処理装置またはプラズマ処理方法は、プラズマエッチングの技術分野に限定されず、プラズマCVD、プラズマ酸化、プラズマ窒化、スパッタリングなどの他のプラズマプロセスにも適用可能である。また、本発明における被処理基板は半導体ウエハに限るものではなく、フラットパネルディスプレイ用の各種基板や、フォトマスク、CD基板、プリント基板等も可能である。   Furthermore, the inductively coupled plasma processing apparatus or plasma processing method according to the present invention is not limited to the technical field of plasma etching, and can be applied to other plasma processes such as plasma CVD, plasma oxidation, plasma nitridation, and sputtering. . Further, the substrate to be processed in the present invention is not limited to a semiconductor wafer, and various substrates for flat panel displays, photomasks, CD substrates, printed substrates, and the like are also possible.

10 チャンバ
12 サセプタ
56 高周波電源
66 処理ガス供給源
70 補正コイル
110 スイッチング機構
112 スイッチング素子
120 抵抗可変機構
122 可変抵抗
124 抵抗可変機構
150 開閉機構
152,152A,152B,152C 開閉器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Chamber 12 Susceptor 56 High frequency power supply 66 Processing gas supply source 70 Correction coil 110 Switching mechanism 112 Switching element 120 Resistance variable mechanism 122 Variable resistance 124 Resistance variable mechanism 150 Opening and closing mechanism 152,152A, 152B, 152C Switch

Claims (6)

誘電体を有する処理容器と、
前記誘電体窓の外に配置されるコイル状のRFアンテナと、
前記処理容器内で被処理基板を保持する基板保持部と、
前記基板に所望のプラズマ処理を施すために、前記処理容器内に所望の処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理容器内で誘導結合により処理ガスのプラズマを生成するために、処理ガスの高周波放電に適した周波数の高周波電力を前記RFアンテナに供給する高周波給電部と、
前記処理容器内の前記基板上のプラズマ密度分布を制御するために、前記RFアンテナと電磁誘導により結合可能な位置で前記処理容器の外に配置される補正コイルと、
前記補正コイルのループ内に設けられるスイッチング素子と、
前記スイッチング素子を所望のデューテイ比でパルス幅変調によりオン/オフ制御するスイッチング制御部と
を有するプラズマ処理装置。
A processing vessel having a dielectric window ;
A coiled RF antenna disposed outside the dielectric window;
A substrate holding unit for holding a substrate to be processed in the processing container;
A processing gas supply unit for supplying a desired processing gas into the processing container in order to perform a desired plasma processing on the substrate;
A high-frequency power feeding unit that supplies high-frequency power having a frequency suitable for high-frequency discharge of the processing gas to the RF antenna in order to generate plasma of the processing gas by inductive coupling in the processing container;
In order to control the plasma density distribution on the substrate in the processing container, a correction coil disposed outside the processing container at a position that can be coupled to the RF antenna by electromagnetic induction;
A switching element provided in a loop of the correction coil;
A plasma processing apparatus comprising: a switching control unit configured to control on / off of the switching element by pulse width modulation at a desired duty ratio.
天井に誘電体を有する処理容器と、
前記誘電体窓の上に配置されるコイル状のRFアンテナと、
前記処理容器内で被処理基板を保持する基板保持部と、
前記基板に所望のプラズマ処理を施すために、前記処理容器内に所望の処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理容器内で誘導結合により処理ガスのプラズマを生成するために、処理ガスの高周波放電に適した周波数の高周波電力を前記RFアンテナに供給する高周波給電部と、
前記処理容器内の前記基板上のプラズマ密度分布を制御するために、前記RFアンテナに対して同軸に配置され、径方向において前記RFアンテナの内周と外周との間に位置し、両端がギャップを介して開放している環状のコイル導体を有し、前記RFアンテナと電磁誘導により結合可能な高さ位置で前記RFアンテナの上に配置される補正コイルと、
前記補正コイルのギャップに設けられる可変抵抗と、
前記可変抵抗の抵抗値を所望の値に制御する抵抗制御部と
を有するプラズマ処理装置。
A processing vessel having a dielectric window on the ceiling;
A coiled RF antenna disposed on the dielectric window;
A substrate holding unit for holding a substrate to be processed in the processing container;
A processing gas supply unit for supplying a desired processing gas into the processing container in order to perform a desired plasma processing on the substrate;
A high-frequency power feeding unit that supplies high-frequency power having a frequency suitable for high-frequency discharge of the processing gas to the RF antenna in order to generate plasma of the processing gas by inductive coupling in the processing container;
In order to control the plasma density distribution on the substrate in the processing vessel, it is arranged coaxially with the RF antenna, is located between the inner and outer circumferences of the RF antenna in the radial direction, and both ends are gaps. A correction coil disposed on the RF antenna at a height position that can be coupled to the RF antenna by electromagnetic induction,
A variable resistor provided in the gap of the correction coil;
And a resistance control unit that controls a resistance value of the variable resistor to a desired value.
前記可変抵抗は、前記補正コイルのギャップに前記コイル導体と直列接続で設けられる抵抗体と、前記コイル導体と前記抵抗体との間に跨って前記補正コイルの周回方向に移動可能な架橋型の短絡導体を有し、前記短絡導体の位置によって所望の抵抗値を選択できる、請求項2に記載のプラズマ処理装置。   The variable resistor includes a resistor provided in series with the coil conductor in a gap of the correction coil, and a bridge-type movable across the coil conductor and the resistor in the circumferential direction of the correction coil. The plasma processing apparatus of Claim 2 which has a short circuit conductor and can select a desired resistance value with the position of the said short circuit conductor. 誘電体を有する処理容器と、
前記誘電体窓の外に配置されるRFアンテナと、
前記処理容器内で被処理基板を保持する基板保持部と、
前記基板に所望のプラズマ処理を施すために、前記処理容器内に所望の処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理容器内で誘導結合により処理ガスのプラズマを生成するために、処理ガスの高周波放電に適した周波数の高周波電力を前記RFアンテナに供給する高周波給電部と、
前記処理容器内の前記基板上のプラズマ密度分布を制御するために、前記RFアンテナから独立したループを有し、前記RFアンテナと電磁誘導により結合可能な位置で前記処理容器の外に配置される補正コイルと、
前記補正コイルのループ内に設けられる開閉器と
を有し、
前記補正コイルは、両端の閉じた単巻コイルまたは複巻コイルからなり、前記RFアンテナに対して同軸に配置され、径方向においてコイル導体が前記RFアンテナの内周と外周との間に位置するようなコイル径を有する、
プラズマ処理装置。
A processing vessel having a dielectric window ;
An RF antenna disposed outside the dielectric window;
A substrate holding unit for holding a substrate to be processed in the processing container;
A processing gas supply unit for supplying a desired processing gas into the processing container in order to perform a desired plasma processing on the substrate;
A high-frequency power feeding unit that supplies high-frequency power having a frequency suitable for high-frequency discharge of the processing gas to the RF antenna in order to generate plasma of the processing gas by inductive coupling in the processing container;
In order to control the plasma density distribution on the substrate in the processing container, a loop independent of the RF antenna is provided and disposed outside the processing container at a position where it can be coupled to the RF antenna by electromagnetic induction. A correction coil;
Possess a switch provided in the loop of the correction coils,
The correction coil is composed of a single-turn coil or a multi-turn coil closed at both ends, and is arranged coaxially with respect to the RF antenna, and the coil conductor is positioned between the inner periphery and the outer periphery of the RF antenna in the radial direction. Having a coil diameter of
Plasma processing equipment.
誘電体を有する真空排気可能な処理容器と、
前記誘電体窓の外に配置されるRFアンテナと、
前記処理容器内で被処理基板を保持する基板保持部と、
前記基板に所望のプラズマ処理を施すために、前記処理容器内に所望の処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理容器内で誘導結合により処理ガスのプラズマを生成するために、処理ガスの高周波放電に適した周波数の高周波電力を前記RFアンテナに供給する高周波給電部と、
前記処理容器内の前記基板上のプラズマ密度分布を制御するために、それぞれ前記RFアンテナから独立したループを有し、前記RFアンテナと電磁誘導により結合可能な位置で前記処理容器の外に配置される第1および第2の補正コイルと、
前記第1および第2の補正コイルのループ内にそれぞれ設けられる第1および第2の開閉器と
を有し、
前記誘電体窓が、前記処理容器の天井を構成し、
前記RFアンテナは、前記誘電体窓の上に配置され、
前記第1および第2の補正コイルは、前記RFアンテナと平行に配置され、
前記第1および第2の補正コイルは同心状に配置される、
プラズマ処理装置。
A processing container having a dielectric window and capable of being evacuated;
An RF antenna disposed outside the dielectric window;
A substrate holding unit for holding a substrate to be processed in the processing container;
A processing gas supply unit for supplying a desired processing gas into the processing container in order to perform a desired plasma processing on the substrate;
A high-frequency power feeding unit that supplies high-frequency power having a frequency suitable for high-frequency discharge of the processing gas to the RF antenna in order to generate plasma of the processing gas by inductive coupling in the processing container;
In order to control the plasma density distribution on the substrate in the processing container, each has a loop independent from the RF antenna, and is arranged outside the processing container at a position where it can be coupled to the RF antenna by electromagnetic induction. First and second correction coils,
Have a first and second switches are respectively provided in the loop of the first and second correction coils,
The dielectric window constitutes the ceiling of the processing vessel;
The RF antenna is disposed on the dielectric window;
The first and second correction coils are arranged in parallel with the RF antenna;
The first and second correction coils are arranged concentrically;
Plasma processing equipment.
前記第1および第2の補正コイルは、異なる高さ位置で同軸に配置される、請求項に記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 5 , wherein the first and second correction coils are arranged coaxially at different height positions.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015053108A (en) * 2011-12-02 2015-03-19 キヤノンアネルバ株式会社 Ion beam generator
JP5894785B2 (en) * 2011-12-19 2016-03-30 東京エレクトロン株式会社 Inductively coupled plasma antenna unit and inductively coupled plasma processing apparatus
JP2013134835A (en) * 2011-12-26 2013-07-08 Nissin Electric Co Ltd Plasma processing apparatus
JP2013163841A (en) * 2012-02-10 2013-08-22 Jtekt Corp Carbon film forming apparatus and carbon film forming method
JP5934030B2 (en) * 2012-06-13 2016-06-15 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing apparatus, plasma generation apparatus, antenna structure, and plasma generation method
JP6084784B2 (en) 2012-06-14 2017-02-22 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing apparatus, plasma generation apparatus, antenna structure, and plasma generation method
KR20140059422A (en) * 2012-11-08 2014-05-16 엘아이지에이디피 주식회사 Inductively coupled plasma processing apparatus and control method thereof
KR20140066483A (en) * 2012-11-23 2014-06-02 엘아이지에이디피 주식회사 Inductively coupled plasma processing apparatus and control method thereof
JP6008771B2 (en) * 2013-01-21 2016-10-19 東京エレクトロン株式会社 Method for etching a multilayer film
JP6035606B2 (en) * 2013-04-09 2016-11-30 株式会社日立ハイテクノロジーズ Plasma processing method and plasma processing apparatus
CN104602434A (en) * 2013-10-30 2015-05-06 中微半导体设备(上海)有限公司 Inductively coupled plasma processing device and self-induction coil thereof
JP6232953B2 (en) * 2013-11-11 2017-11-22 富士通セミコンダクター株式会社 Semiconductor device manufacturing apparatus and semiconductor device manufacturing method
JP6248562B2 (en) 2013-11-14 2017-12-20 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing apparatus and plasma processing method
KR101532376B1 (en) * 2013-11-22 2015-07-01 피에스케이 주식회사 Apparatus for generating plasma using mutual inductive coupling, and apparatus for treating substrate comprising the same
JP6623511B2 (en) * 2014-11-05 2019-12-25 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing equipment
KR101663214B1 (en) * 2014-12-03 2016-10-06 인베니아 주식회사 Antenna assembly for plasma processing apparatus and plasma processing apparatus comprising the same
CN105719928A (en) * 2014-12-03 2016-06-29 中微半导体设备(上海)有限公司 Device and method for compensating non-uniformity of etching rate in ICP etching
CN104538341B (en) * 2014-12-17 2017-06-27 中国地质大学(北京) A kind of vacuum chamber electrostatic chuck adjusting means
JP6603999B2 (en) * 2015-02-13 2019-11-13 日新電機株式会社 Plasma processing equipment
KR101753620B1 (en) 2015-03-19 2017-07-19 맷슨 테크놀로지, 인크. Controlling azimuthal uniformity of etch process in plasma processing chamber
CN106816354B (en) * 2015-12-02 2019-08-23 北京北方华创微电子装备有限公司 A kind of lower electrode and reaction chamber
JP6703425B2 (en) * 2016-03-23 2020-06-03 株式会社栗田製作所 Plasma processing method and plasma processing apparatus
CN107333378B (en) * 2016-04-29 2019-05-03 中微半导体设备(上海)股份有限公司 A kind of device for inductively coupled plasma processing and its control method
US10229816B2 (en) * 2016-05-24 2019-03-12 Mks Instruments, Inc. Solid-state impedance matching systems including a hybrid tuning network with a switchable coarse tuning network and a varactor fine tuning network
US11222769B2 (en) * 2017-05-26 2022-01-11 Applied Materials, Inc. Monopole antenna array source with gas supply or grid filter for semiconductor process equipment
CN109036817B (en) * 2017-06-08 2021-09-17 北京北方华创微电子装备有限公司 Inductive coupling coil and process chamber
JP7002268B2 (en) * 2017-09-28 2022-01-20 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing equipment
JP7061264B2 (en) * 2018-03-20 2022-04-28 日新電機株式会社 Programs for plasma control systems and plasma control systems
CN110318028A (en) * 2018-03-28 2019-10-11 株式会社新柯隆 Plasma source mechanism and film forming device
US20210287884A1 (en) * 2018-07-30 2021-09-16 Nordson Corporation Systems for workpiece processing with plasma
JP7118864B2 (en) * 2018-11-07 2022-08-16 キヤノントッキ株式会社 Film deposition equipment, manufacturing system, organic EL panel manufacturing system
JP7290065B2 (en) * 2019-05-30 2023-06-13 日新電機株式会社 Plasma processing equipment
KR102041518B1 (en) * 2019-07-18 2019-11-06 에이피티씨 주식회사 A Separate Plasma Source Coil and a Method for Controlling the Same
KR102169658B1 (en) * 2019-08-26 2020-10-23 주식회사 엘에이티 Plasma Etching Device
CN112447579B (en) * 2019-09-04 2023-10-31 中微半导体设备(上海)股份有限公司 Plasma processor, wafer lifting device and method
KR102137913B1 (en) * 2019-10-29 2020-07-24 주식회사 기가레인 Plasma antenna module
CN114762079B (en) 2019-12-02 2025-02-28 朗姆研究公司 Impedance transformation in RF-assisted plasma generation
JP2021103641A (en) 2019-12-25 2021-07-15 東京エレクトロン株式会社 Inspection method for plasma generation source, and load
US12261018B2 (en) 2020-01-31 2025-03-25 Lam Research Corporation Plenum assemblies for cooling transformer coupled plasma windows
TWI778353B (en) * 2020-04-21 2022-09-21 明志科技大學 Handheld atmospheric pressure plasma device
TWI884265B (en) * 2020-05-09 2025-05-21 美商應用材料股份有限公司 Apparatus and methods for real-time wafer chucking detection
JP6780173B1 (en) * 2020-05-29 2020-11-04 株式会社三友製作所 Microplasma processing equipment and microplasma processing method
JP7409591B2 (en) * 2020-07-30 2024-01-09 Smc株式会社 flow control valve
CN111878338B (en) * 2020-08-20 2021-08-27 西安交通大学 Pulse plasma thruster
JP2022039820A (en) * 2020-08-28 2022-03-10 東京エレクトロン株式会社 Plasma treatment apparatus and plasma treatment method
JP7579766B2 (en) * 2020-10-06 2024-11-08 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing apparatus and plasma processing coil
CN116368269A (en) * 2020-10-13 2023-06-30 周星工程股份有限公司 Substrate processing equipment
US20240014010A1 (en) * 2021-02-19 2024-01-11 Hitachi High-Tech Corporation Plasma processing apparatus
KR102323580B1 (en) * 2021-04-01 2021-11-09 피에스케이 주식회사 Plasma generation unit and substrate processing apparatus
JP2022185603A (en) * 2021-06-03 2022-12-15 株式会社アルバック Plasma processing device
CN113223916B (en) * 2021-06-09 2024-05-28 上海邦芯半导体科技有限公司 Inductively coupled plasma device
JP7417569B2 (en) * 2021-10-29 2024-01-18 株式会社Kokusai Electric Substrate processing equipment, semiconductor device manufacturing method and program
US12125689B2 (en) * 2022-09-08 2024-10-22 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for toroidal plasma generation
JP2024068522A (en) * 2022-11-08 2024-05-20 日新電機株式会社 Plasma Processing Equipment
JP2024080930A (en) * 2022-12-05 2024-06-17 日新電機株式会社 Plasma Processing Equipment
WO2024137370A1 (en) * 2022-12-21 2024-06-27 Lam Research Corporation Inductively coupled plasma source with parallel helical rf coils
JP7675954B2 (en) 2023-01-12 2025-05-13 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing apparatus and plasma processing method
KR102838566B1 (en) 2023-04-05 2025-07-24 세메스 주식회사 Microwave antenna, power supplying device and substrate processing apparatus including the same

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0494090A (en) * 1990-08-10 1992-03-26 Fuji Denpa Eng Kk Magnetic field controlling method in induction heating electric furnace
US5401350A (en) * 1993-03-08 1995-03-28 Lsi Logic Corporation Coil configurations for improved uniformity in inductively coupled plasma systems
JP3202877B2 (en) * 1994-08-30 2001-08-27 東京エレクトロン株式会社 Plasma ashing device
US5874704A (en) * 1995-06-30 1999-02-23 Lam Research Corporation Low inductance large area coil for an inductively coupled plasma source
US5731565A (en) * 1995-07-27 1998-03-24 Lam Research Corporation Segmented coil for generating plasma in plasma processing equipment
US5907221A (en) * 1995-08-16 1999-05-25 Applied Materials, Inc. Inductively coupled plasma reactor with an inductive coil antenna having independent loops
KR100290813B1 (en) * 1995-08-17 2001-06-01 히가시 데쓰로 Plasma processing equipment
JP3153768B2 (en) * 1995-08-17 2001-04-09 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing equipment
US6252354B1 (en) * 1996-11-04 2001-06-26 Applied Materials, Inc. RF tuning method for an RF plasma reactor using frequency servoing and power, voltage, current or DI/DT control
JP3646901B2 (en) * 1996-08-26 2005-05-11 株式会社アルバック Plasma excitation antenna, plasma processing equipment
US5993594A (en) * 1996-09-30 1999-11-30 Lam Research Corporation Particle controlling method and apparatus for a plasma processing chamber
US6308654B1 (en) * 1996-10-18 2001-10-30 Applied Materials, Inc. Inductively coupled parallel-plate plasma reactor with a conical dome
JP2872976B2 (en) * 1996-11-19 1999-03-24 日本高周波株式会社 Inductively coupled plasma generator
TW376547B (en) * 1997-03-27 1999-12-11 Matsushita Electric Industrial Co Ltd Method and apparatus for plasma processing
US6164241A (en) * 1998-06-30 2000-12-26 Lam Research Corporation Multiple coil antenna for inductively-coupled plasma generation systems
US6326597B1 (en) * 1999-04-15 2001-12-04 Applied Materials, Inc. Temperature control system for process chamber
JP4493756B2 (en) * 1999-08-20 2010-06-30 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing apparatus and plasma processing method
TW462207B (en) * 2000-02-24 2001-11-01 Nano Architect Res Corp Method and apparatus for generating high-density uniform plasma by inductively coupling
JP2001358129A (en) * 2000-06-16 2001-12-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd Plasma processing method and plasma processing apparatus
JP2002008996A (en) * 2000-06-23 2002-01-11 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Feed antenna and feed method
JP2002151481A (en) * 2000-08-30 2002-05-24 Samco International Inc Plasma processing apparatus and plasma processing method
JP3775987B2 (en) * 2000-12-26 2006-05-17 松下電器産業株式会社 Plasma processing equipment
US6583572B2 (en) * 2001-03-30 2003-06-24 Lam Research Corporation Inductive plasma processor including current sensor for plasma excitation coil
KR100396214B1 (en) * 2001-06-19 2003-09-02 주성엔지니어링(주) Plasma processing apparatus having parallel resonance antenna for very high frequency
JP2003234338A (en) * 2002-02-08 2003-08-22 Tokyo Electron Ltd Inductively coupled plasma treatment apparatus
CN101160014B (en) * 2002-07-12 2011-12-28 东京毅力科创株式会社 Plasma processing apparatus and method for correcting variable impedance device
US6842147B2 (en) * 2002-07-22 2005-01-11 Lam Research Corporation Method and apparatus for producing uniform processing rates
KR100486712B1 (en) * 2002-09-04 2005-05-03 삼성전자주식회사 Inductively coupled plasma generating apparatus with double layer coil antenna
US6876155B2 (en) * 2002-12-31 2005-04-05 Lam Research Corporation Plasma processor apparatus and method, and antenna
JP2004215473A (en) * 2003-01-06 2004-07-29 Hiroshi Arai Guidance and control technology and peripheral technologies thereof
KR100513163B1 (en) * 2003-06-18 2005-09-08 삼성전자주식회사 Icp antenna and plasma generating apparatus using the same
EP1689907A4 (en) * 2003-06-19 2008-07-23 Plasma Control Systems Llc Plasma production device and method and rf driver circuit with adjustable duty cycle
US20050205211A1 (en) * 2004-03-22 2005-09-22 Vikram Singh Plasma immersion ion implantion apparatus and method
SG136149A1 (en) * 2004-03-30 2007-10-29 Adaptive Plasma Tech Corp Plasma source coil and plasma chamber using the same
JP2006221852A (en) * 2005-02-08 2006-08-24 Canon Anelva Corp Inductively coupled plasma generator
JP5247214B2 (en) * 2008-04-04 2013-07-24 株式会社日立製作所 High frequency magnetic field coil and magnetic resonance imaging apparatus

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