JPH10294306A - Plasma etching apparatus, plasma etching method, and plasma cleaning method for plasma etching apparatus - Google Patents
Plasma etching apparatus, plasma etching method, and plasma cleaning method for plasma etching apparatusInfo
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- JPH10294306A JPH10294306A JP9101697A JP10169797A JPH10294306A JP H10294306 A JPH10294306 A JP H10294306A JP 9101697 A JP9101697 A JP 9101697A JP 10169797 A JP10169797 A JP 10169797A JP H10294306 A JPH10294306 A JP H10294306A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体素子基盤等をエッチング加工するマイ
クロ波エッチング装置のアース電極に付着する反応生成
物の生成を抑制してクリーニング処理の周期を長くして
装置の稼働率と歩留まりを向上させる。
【解決手段】 被加工物を載置する試料台の周囲に配置
されたアース電極の内部に磁場発生コイルを収納し、励
磁することによりアース電極周囲に環状磁場を形成し
て、磁界とマイクロ波とによって生成された反応生成物
のイオン、電子がアース電極の表面に侵入するのを防止
した構成、アース電極の温度を低温に冷却してアース電
極の近傍における反応生成物の生成を抑制した構成、あ
るいはアース電極以外の部分を加熱して反応生成物の発
生を抑制した構成がある。
PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the generation of reaction products attached to a ground electrode of a microwave etching apparatus for etching a semiconductor element substrate or the like, to lengthen a cleaning process cycle, and to increase the operation rate and the yield of the apparatus. Improve. SOLUTION: A magnetic field generating coil is housed inside an earth electrode arranged around a sample stage on which a workpiece is placed, and a ring-shaped magnetic field is formed around the earth electrode by excitation to generate a magnetic field and microwave. A configuration in which ions and electrons of the reaction product generated by the above are prevented from entering the surface of the ground electrode, and a configuration in which the temperature of the ground electrode is cooled to a low temperature to suppress the generation of a reaction product in the vicinity of the ground electrode. Alternatively, there is a configuration in which a portion other than the ground electrode is heated to suppress generation of a reaction product.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、マイクロ波放電
によりプラズマを発生させて半導体素子基盤等のエッチ
ング処理するプラズマエッチング装置に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma etching apparatus for generating a plasma by microwave discharge and etching a semiconductor element substrate or the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のマイクロ波放電により、プラズマ
放電を発生させて半導体素子基板のエッチング処理を行
うプラズマエッチング装置の例としては、特開平2−1
42126号公報に示された図9に示されたものがあ
る。図において、1は頂部に開口部を有する容器、2は
容器1の上部に加工空間を形成する石英等の絶縁部材で
ドーム状に成形された真空ドーム、3は真空ドーム2の
下部に形成された加工空間、4は真空ドーム2を囲い、
容器1の上部に配置された導波管であり胴部4aと連結
部4bで形成されている。5はマイクロ波を発生するマ
グネトロンで構成されるマイクロ波発生手段、6は導波
管4の外周に配置され加工空間に磁界を与えるソレノイ
ドコイル、7は加工空間を減圧状態に排気する減圧排気
手段であり、容器との間は排気管7aで接続され、中間
に圧力調節弁が設けられている。8は処理ガスを導入す
る処理ガス供給手段、一端が容器、多端が処理ガスを封
入した処理ガス容器8aに繋がれている。10は容器1
の開口部1aの中心部に配置された試料台、11は容器
開口部1aの内側と試料台10の間に配置されたリング
状の第1のアース電極、12は試料台10と第1のアー
ス電極11との間に上下動可能に配置されたリング状の
第2のアース電極、この第2のアース電極12は試料の
成分を含まない誘電体で形成されている。13は試料台
10に高周波のバイアス電圧を加える高周波バイアス電
圧電源である。2. Description of the Related Art As an example of a conventional plasma etching apparatus for generating a plasma discharge by a microwave discharge to perform an etching process on a semiconductor element substrate, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-1.
There is one shown in FIG. 9 shown in Japanese Patent No. 42126. In the figure, 1 is a container having an opening at the top, 2 is a vacuum dome formed in a dome shape with an insulating member such as quartz which forms a processing space in the upper portion of the container 1, and 3 is formed at a lower portion of the vacuum dome 2. Processing space 4 surrounds the vacuum dome 2,
It is a waveguide arranged at the upper part of the container 1, and is formed by a body 4a and a connecting portion 4b. Reference numeral 5 denotes a microwave generating means constituted by a magnetron for generating a microwave, 6 denotes a solenoid coil disposed on the outer periphery of the waveguide 4 and applies a magnetic field to the processing space, and 7 denotes a decompression exhaust means for exhausting the processing space to a reduced pressure state. The container is connected to the container by an exhaust pipe 7a, and a pressure control valve is provided in the middle. Reference numeral 8 denotes a processing gas supply means for introducing a processing gas, one end is connected to a container, and the other end is connected to a processing gas container 8a in which the processing gas is sealed. 10 is a container 1
The sample stage 11 is arranged at the center of the opening 1a of the sample, 11 is a ring-shaped first ground electrode arranged between the inside of the container opening 1a and the sample stage 10, and 12 is the sample stage 10 and the first A ring-shaped second ground electrode arranged to be vertically movable between the ground electrode 11 and the second ground electrode 12 is formed of a dielectric containing no sample component. Reference numeral 13 denotes a high-frequency bias voltage power supply that applies a high-frequency bias voltage to the sample table 10.
【0003】図9の構成において、減圧排気装置を運転
して加工空間3を所定圧力の減圧状態にし、処理ガス供
給手段8から所定の処理ガスが加工空間3に導入量を調
整して導入される。加工空間3は減圧排気装置7に設け
られた圧力調整弁により所定の処理圧力に調整される。
加工空間3の試料台10上には、被加工物が図示しない
搬送手段により載置される。その後に第2のアース電極
12が第1のアース電極11より下方に位置した状態に
して、マイクロ波発生手段5によりマイクロ波を発信
し、マイクロ波は導波管4を伝播して真空ドーム2の上
壁を透過し、真空ドーム2内の加工空間3に吸収され、
試料台10には高周波バイアス電圧電源13により高周
波バイアス電圧が印加され、これにより加工空間3に
は、マイクロ波を含む高周波電界が発生し、これととも
に導波管4の外周に配置されたソレノイドコイル6が励
磁され、加工空間3の処理ガスは、マイクロ波を含む高
周波電界と磁界との相乗作用によりプラズマ化され、試
料台10上の被加工物14の被処理面がプラズマによっ
て所定のエッチング処理がなされる。処理が完了する
と、マイクロ波発生手段5、高周波バイアス電圧電源1
3、ソレノイド6の作動は停止され、加工空間3への処
理ガスの導入を停止して被加工物は加工空間3から外部
へ搬出される。In the configuration shown in FIG. 9, the processing space 3 is reduced to a predetermined pressure by operating the vacuum evacuation device, and a predetermined processing gas is introduced from the processing gas supply means 8 into the processing space 3 by adjusting the introduction amount. You. The processing space 3 is adjusted to a predetermined processing pressure by a pressure adjusting valve provided in the evacuation device 7.
An object to be processed is placed on the sample table 10 in the processing space 3 by a transport unit (not shown). Thereafter, the second earth electrode 12 is placed below the first earth electrode 11, and microwaves are transmitted by the microwave generating means 5, and the microwaves propagate through the waveguide 4 to cause the vacuum dome 2 to move. Through the upper wall and absorbed by the processing space 3 in the vacuum dome 2,
A high-frequency bias voltage is applied to the sample stage 10 by a high-frequency bias voltage power supply 13, thereby generating a high-frequency electric field including microwaves in the processing space 3, and a solenoid coil disposed on the outer periphery of the waveguide 4. 6 is excited, the processing gas in the processing space 3 is turned into plasma by the synergistic action of a high-frequency electric field including a microwave and a magnetic field, and the processing surface of the processing object 14 on the sample stage 10 is subjected to a predetermined etching process by the plasma. Is made. When the processing is completed, the microwave generating means 5, the high frequency bias voltage power supply 1
3. The operation of the solenoid 6 is stopped, the introduction of the processing gas into the processing space 3 is stopped, and the workpiece is carried out of the processing space 3 to the outside.
【0004】以上の被加工物への処理では、処理の進行
に伴って、加工空間3の周囲内壁や試料台10の表面に
反応生成物が付着し堆積する。エッチングにより発生す
る反応生成物が、真空ドーム内面や他の装置構成品に表
面に付着しエッチング特性が変化する他、付着した反応
生成物が剥離して異物となり製品の歩留まりを低下させ
る要因ともなるため、定期的にクリーニングが実施され
ている。[0004] In the above-described processing of the workpiece, reaction products adhere to and accumulate on the inner wall around the processing space 3 and the surface of the sample table 10 as the processing proceeds. The reaction products generated by the etching adhere to the inner surface of the vacuum dome and other components of the device, causing the etching characteristics to change.In addition, the adhered reaction products peel off and become foreign substances, which is a factor that lowers the product yield. Therefore, cleaning is regularly performed.
【0005】この従来の図9においては、マイクロ波放
電によりプラズマを発生させ、クリーニング時には第1
のアース電極11と試料台との間の試料の成分とは異な
る成分の材料からなる第2のアース電極12を上昇させ
てアース電極とし、試料台10と第2のアース電極12
の間に高周波バイアス電圧を印加し、マイクロ波と磁界
が加えられてクリーニング処理される。この方法は、プ
ラズマ中のイオンのスパッタ性がクリーニングに対して
より効果があるとともに、第1のアース電極の劣化が抑
制できるとしている。また、クリーニング法としては、
例えば特開平2−83925に示されているように、マ
イクロ波出力や磁場を変化させたプラズマクリーニング
も行われている。In FIG. 9 of the related art, plasma is generated by microwave discharge, and the first
The second ground electrode 12 made of a material having a component different from that of the sample between the ground electrode 11 and the sample table is raised to serve as a ground electrode, and the sample table 10 and the second ground electrode 12
During this time, a high frequency bias voltage is applied, and a microwave and a magnetic field are applied to perform a cleaning process. According to this method, sputterability of ions in plasma is more effective for cleaning, and deterioration of the first ground electrode can be suppressed. Also, as a cleaning method,
For example, as shown in JP-A-2-83925, plasma cleaning in which a microwave output or a magnetic field is changed is also performed.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】プラズマエッチング装
置のアース電極の材料としては、一般的にはアルミ合金
が使用されており、プラズマエッチングでは、ハロゲン
系の反応ガスが用いられているので、エッチング中にハ
ロゲン系のガスとアルミとが反応してアース部品が劣化
し、その反応生成物が発生する。このためエッチング中
に発生するイオンの物理的なスパッタリングの他、化学
的な反応のエッチングもアース部品の劣化に寄与する。
このように装置部品の構成材料を含む反応生成物が、エ
ッチング対象の被加工物の材料を含む反応生成物(対象
がSi系であればSi系)以外に発生し、真空ドーム2
および容器1の内壁に付着する。付着した反応生成物
は、ある程度堆積すると主に熱応力により剥離、装置内
異物発生の要因となり、頻繁に装置を大気開放して装置
内クリーニングを実施する必要があった。As a material of the earth electrode of the plasma etching apparatus, an aluminum alloy is generally used. In the plasma etching, a halogen-based reaction gas is used. Then, the halogen-based gas and aluminum react with each other to deteriorate the grounding parts, and the reaction products are generated. Therefore, in addition to the physical sputtering of ions generated during the etching, the etching of the chemical reaction also contributes to the deterioration of the ground component.
As described above, the reaction product containing the constituent material of the device component is generated other than the reaction product containing the material of the workpiece to be etched (Si-based if the target is Si-based), and the vacuum dome 2
And adhere to the inner wall of the container 1. The deposited reaction products, when deposited to some extent, mainly cause separation due to thermal stress and cause the generation of foreign matter in the apparatus, and it has been necessary to frequently open the apparatus to the atmosphere and perform cleaning in the apparatus.
【0007】これに対して、従来はエッチング対象の材
料を含む反応生成物を対象としたクリーニングを行って
定期クリーニングの周期を延ばそうとしていたが、アル
ミを含む反応生成物に関しては十分なクリーニングが実
施できず、定期クリーニングの周期を短くする必要があ
った。特に、フッ素系のエッチングガスを用いる場合、
アルミはAlFとして残存、除去が困難であった。ま
た、第二のアース電極を設けることでも、エッチング中
の第一の電極の劣化は抑制できておらず、またその際生
じたAlを含む反応生成物の効率的な除去はできていな
かった。[0007] On the other hand, conventionally, the cleaning of the reaction product containing the material to be etched is performed to extend the period of the periodic cleaning. However, the cleaning of the reaction product containing aluminum is sufficiently performed. However, the periodic cleaning cycle had to be shortened. In particular, when using a fluorine-based etching gas,
Aluminum remained as AlF and was difficult to remove. Further, even with the provision of the second earth electrode, the deterioration of the first electrode during etching could not be suppressed, and the reaction products containing Al generated at that time could not be efficiently removed.
【0008】この発明は、上記の問題点を解消するため
になされたものであり、プラズマエッチング装置におい
て、装置構成の部品材からの放出物を含む反応生成物を
減少させることで、装置内異物を低減し、装置の稼働率
と製品の歩留まりの向上をはかったプラズマエッチング
装置を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. In a plasma etching apparatus, a reaction product including an emission from a component material of the apparatus is reduced to reduce foreign substances in the apparatus. It is an object of the present invention to provide a plasma etching apparatus in which the efficiency of the apparatus is reduced and the product yield is improved.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に係
るプラズマエッチング装置は、被加工物を載置する試料
台、上方に試料台が収容される開口部を有し加工空間の
下部を形成する容器、試料台の上方に加工空間を形成し
て封止する真空ドーム、真空ドームの周囲を包囲する導
波管、導波管の上部に配置されたマイクロ波発生手段、
加工空間に磁界を与えるソレノイドコイル、容器上方の
開口部の内周と試料台との間に配置された環状のアース
電極、試料台の上面に載置された被加工物に高周波バイ
アス電圧を印加する高周波バイアス電圧電源、加工空間
を減圧状態に排気する減圧排気手段、加工空間に処理ガ
スを供給する処理ガス供給手段を備え、減圧された加工
空間に導入された処理ガスに磁界およびマイクロ波を与
えてプラズマ化し、被加工物をエッチング加工するプラ
ズマエッチング装置であって、アース電極の内部に、ア
ース電極とは電気的に絶縁して収納した磁場発生コイル
を配置したものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a plasma etching apparatus having a sample table on which a workpiece is mounted, an opening above which the sample table is stored, and a lower part of the processing space. A container to be formed, a vacuum dome that forms and seals a processing space above the sample stage, a waveguide that surrounds the periphery of the vacuum dome, a microwave generation unit that is disposed above the waveguide,
A high frequency bias voltage is applied to a solenoid coil that applies a magnetic field to the processing space, an annular earth electrode placed between the inner periphery of the opening above the container, and the sample stage, and a workpiece placed on the upper surface of the sample stage. A high-frequency bias voltage power supply, a vacuum evacuation means for evacuating the processing space to a reduced pressure state, and a processing gas supply means for supplying a processing gas to the processing space, and apply a magnetic field and a microwave to the processing gas introduced into the reduced pressure processing space. A plasma etching apparatus for applying a plasma to a workpiece to etch the workpiece, wherein a magnetic field generating coil housed in a ground electrode is electrically insulated from the ground electrode.
【0010】この発明の請求項2に係るプラズマエッチ
ング装置は、請求項1の構成のアース電極の内部に配置
された磁場発生コイルを冷媒を封入して冷却可能に構成
したものである。According to a second aspect of the present invention, there is provided a plasma etching apparatus in which a magnetic field generating coil disposed inside a ground electrode according to the first aspect of the present invention can be cooled by sealing a refrigerant.
【0011】この発明の請求項3に係るプラズマエッチ
ング装置は、請求項1または請求項2の構成のアース電
極内に配置された磁場発生コイルは、外周に配置された
ソレノイドコイルの電流値に対応して、磁場が調整可能
に個別の電源に繋いで、磁場調整可能に構成したもので
ある。According to a third aspect of the present invention, in the plasma etching apparatus according to the first or second aspect, the magnetic field generating coil disposed in the ground electrode corresponds to a current value of a solenoid coil disposed on the outer periphery. Then, the magnetic field is adjusted so as to be connected to an individual power supply so that the magnetic field can be adjusted.
【0012】この発明の請求項4に係るプラズマエッチ
ング処理方法は、請求項3記載のプラズマエッチング装
置により、プラズマエッチング処理を行う際のアース電
極の温度領域を、エッチング処理ガスとアース電極の部
品材料が反応して生成される生成化合物の飽和蒸気圧
と、プラズマエッチング処理時の処理ガスの圧力と同じ
になる温度を上限とし、かつ、エッチング処理ガスの蒸
気圧とプラズマエッチング処理時の処理ガスの圧力が同
じになる温度を下限としてプラズマエッチング処理を行
うものである。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a plasma etching method, wherein the temperature region of the ground electrode when the plasma etching is performed by the plasma etching apparatus according to the third aspect is defined by an etching gas and a component material of the ground electrode. The upper limit is the temperature at which the saturated vapor pressure of the product compound produced by the reaction and the pressure of the processing gas during the plasma etching process are equal to, and the vapor pressure of the etching gas and the processing gas during the plasma etching process The plasma etching process is performed with the temperature at which the pressure becomes the same as the lower limit.
【0013】この発明の請求項5に係るプラズマエッチ
ング装置は、被加工物を載置する試料台、加工空間の下
部を形成し、上方に試料台が収容される容器、試料台の
上方に加工空間を形成して封止する真空ドーム、真空ド
ームの周囲を包囲する導波管、導波管の上部に配置され
たマイクロ波を発生手段、導波管の周囲に配置され、加
工空間に磁界を与えるソレノイドコイル、容器上方の開
口部の内周と上記試料台との間に配置され、内部に電気
的に絶縁して収納された磁場発生コイルが配置された環
状のアース電極、試料台の上面に載置された被加工物に
高周波バイアス電圧を印加する高周波バイアス電圧電
源、加工空間を減圧状態に排気する減圧排気手段、加工
空間に処理ガスを供給する処理ガス供給手段を備え、減
圧された加工空間に導入された処理ガスに磁界およびマ
イクロ波を与えてプラズマ化し、被加工物をエッチング
加工するプラズマエッチング装置であって、真空ドーム
上方の導波管内面に加工空間を加熱する加工空間加熱手
段、容器の周囲に配置され容器を加熱する容器加熱手段
を備えたものである。In a plasma etching apparatus according to a fifth aspect of the present invention, a sample stage on which a workpiece is placed and a lower portion of a processing space are formed, a container in which the sample stage is accommodated above, and a process above the sample stage. A vacuum dome that forms and seals a space, a waveguide that surrounds the vacuum dome, means for generating microwaves placed above the waveguide, a magnetic field that is placed around the waveguide, and A ring-shaped earth electrode in which a magnetic field generating coil, which is disposed between the inner periphery of the opening above the container and the sample table and is electrically insulated and housed therein, is disposed; A high-frequency bias voltage power supply for applying a high-frequency bias voltage to the workpiece mounted on the upper surface; a decompression exhaust unit for evacuating the processing space to a reduced pressure state; and a processing gas supply unit for supplying a processing gas to the processing space. In the processing space A plasma etching apparatus for applying a magnetic field and a microwave to an input processing gas to convert the processing gas into plasma, and to etch an object to be processed, the processing space heating means for heating a processing space on a waveguide inner surface above a vacuum dome, and a container. And a container heating means for heating the container disposed around the container.
【0014】この発明の請求項6に係るプラズマエッチ
ング処理方法は、請求項5記載のプラズマエッチング装
置を用いて、アース電極と試料台以外の部分を加熱しな
がらプラズマエッチング加工するものである。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a plasma etching method for performing a plasma etching process while heating a portion other than a ground electrode and a sample stage using the plasma etching apparatus according to the fifth aspect.
【0015】この発明の請求項7に係るプラズマエッチ
ング装置のプラズマクリーニング方法は、請求項1乃至
請求項6のプラズマエッチング装置において、ある程度
使用した後に、アース電極内部に配置された磁場発生コ
イルに通電してアース電極を加熱し、プラズマエッチン
グ処理時と同様に加工空間に磁界とマイクロ波を与えて
プラズマを発生させることによりプラズマエッチング装
置のプラズマクリーニングを行うものである。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a plasma cleaning method for a plasma etching apparatus according to any one of the first to sixth aspects, wherein after the plasma cleaning apparatus has been used to some extent, the magnetic field generating coil disposed inside the ground electrode is energized. Then, the ground electrode is heated, and a plasma is generated by applying a magnetic field and a microwave to the processing space in the same manner as in the plasma etching process to generate plasma.
【0016】[0016]
実施の形態1.図1は、この発明の実施の形態1.マイ
クロ波を用いたプラズマエッチング装置の構成図であ
る。図において、2は真空ドーム、3は加工空間、4は
導波管、5はマイクロ波発生手段であり従来の図9の構
成と同じである。21は上方に開口部1aを有し加工空
間3を形成する容器、26は加工空間3に磁界を与える
ソレノイドコイル、30は被加工物を載置する試料台、
22は容器上方の内周と試料台34の間に配置されたリ
ング状のアース電極であり、図2にその断面を示す。2
3はアース電極22に電気的に絶縁して収容された磁場
発生コイル、24は磁場発生コイル23を励磁する励磁
電源である。32はアース電極22と試料台30の間に
高周波バイアス電圧を印加する高周波バイアス電圧電
源、27は加工空間3を減圧状態にする減圧排気手段で
あり、容器21との間を排気管27aで連結されてい
る。28は加工空間3に必要とする各種処理ガスの組み
合わせ、流量をバルブと調整弁とにより制御しながら供
給する処理ガス供給手段であり、容器との間を供給管2
8aで連結されている。34は被加工物である。アース
電極22はアルミ系合金で中空リング状に形成され、中
空部は磁場発生コイル23が電気的に絶縁して収容され
ている。Embodiment 1 FIG. FIG. 1 shows Embodiment 1 of the present invention. It is a block diagram of the plasma etching apparatus using a microwave. In the figure, 2 is a vacuum dome, 3 is a processing space, 4 is a waveguide, and 5 is a microwave generating means, which is the same as the conventional configuration of FIG. Reference numeral 21 denotes a container having an opening 1a above to form the processing space 3, 26 denotes a solenoid coil for applying a magnetic field to the processing space 3, 30 denotes a sample table on which a workpiece is placed,
Reference numeral 22 denotes a ring-shaped earth electrode disposed between the inner periphery above the container and the sample table 34, and its cross section is shown in FIG. 2
Reference numeral 3 denotes a magnetic field generating coil housed in the ground electrode 22 while being electrically insulated. Reference numeral 24 denotes an excitation power supply for exciting the magnetic field generating coil 23. Reference numeral 32 denotes a high-frequency bias voltage power supply for applying a high-frequency bias voltage between the ground electrode 22 and the sample table 30. Reference numeral 27 denotes a decompression exhaust unit for depressurizing the processing space 3 and is connected to the container 21 by an exhaust pipe 27a. Have been. Reference numeral 28 denotes a processing gas supply means for supplying a combination and flow rate of various processing gases required for the processing space 3 while controlling the flow rate with a valve and an adjustment valve.
8a. 34 is a workpiece. The ground electrode 22 is formed in a hollow ring shape from an aluminum-based alloy, and the hollow portion accommodates a magnetic field generating coil 23 which is electrically insulated.
【0017】この装置におけるプラズマエッチング加工
は、加工空間3を減圧排気手段27により減圧し、被加
工物34を試料台30上に載置し、被加工物34の種類
に応じて、適合する処理ガスを処理ガス供給手段28に
より種類の組合せ流量を調整して加工空間3に供給し、
圧力を制御する。加工空間3の圧力は被加工物34の種
類により異なるが1〜200mTorrに調整される。
続いてソレノイドコイル26a、26bを直流電流によ
り励磁し加工空間に磁界を与える。ソレノイドコイル2
6a、26bの励磁電流は被加工物34の種類、形状に
適合した磁界を与えるために上部のコイル26aと下部
のコイル26bの励磁電流が例えば上部が15〜25
A、下部が5〜15Aとなるように調整される。さらに
アース電極22内の磁場発生コイル23を直流励磁電源
24により励磁し、加工空間3の磁場分布を適正分布に
形成する。In the plasma etching processing in this apparatus, the processing space 3 is depressurized by the decompression and exhaust means 27, the workpiece 34 is placed on the sample table 30, and an appropriate processing is performed according to the type of the workpiece 34. The gas is supplied to the processing space 3 by adjusting the combination flow rate of the kinds by the processing gas supply means 28,
Control pressure. The pressure in the processing space 3 varies depending on the type of the workpiece 34, but is adjusted to 1 to 200 mTorr.
Subsequently, the solenoid coils 26a and 26b are excited by a direct current to apply a magnetic field to the processing space. Solenoid coil 2
The excitation currents of the upper and lower coils 26a and 26b are, for example, 15 to 25 in order to give a magnetic field suitable for the type and shape of the workpiece 34.
A, the lower part is adjusted to be 5 to 15A. Further, the magnetic field generating coil 23 in the earth electrode 22 is excited by the DC excitation power supply 24, and the magnetic field distribution in the processing space 3 is formed to an appropriate distribution.
【0018】加工空間3内の処理ガス圧力、磁界が安定
した時点で、マイクロ波発生手段5からマイクロ波が加
工空間3に供給され、高周波バイアス電圧を試料台30
とアース電極間22の間に印加して被加工物34にプラ
ズマエッチング処理が行われる。プラズマエッチング処
理が終了すると、高周波バイアス電圧電源32、マイク
ロ波発生手段5、ソレノイドコイル26a、26bの励
磁、アース電極22内の磁場発生コイルの励磁を停止
し、処理ガスの供給も停止して、加工空間3内を排気し
て被加工物が搬送手段により外部に取り出される。When the pressure and magnetic field of the processing gas in the processing space 3 are stabilized, a microwave is supplied from the microwave generation means 5 to the processing space 3 and a high frequency bias voltage is applied to the sample stage 30.
And the ground electrode 22 to apply a plasma etching process to the workpiece 34. When the plasma etching process is completed, the high-frequency bias voltage power supply 32, the microwave generation means 5, the excitation of the solenoid coils 26a and 26b, the excitation of the magnetic field generation coil in the ground electrode 22 are stopped, and the supply of the processing gas is also stopped. The inside of the processing space 3 is evacuated, and the workpiece is taken out by the transfer means.
【0019】こうしたプラズマエッチング中には、処理
ガスが電離し、発生したイオンや電子は磁力線に対して
いわゆるラーモア運動と呼ばれる回転運動をして被加工
物に到達し、被加工物がエッチング加工される。エッチ
ング中のアース電極22の周囲の処理ガスの電離したイ
オンや電子は、磁場発生コイルによって形成された磁場
により、アース電極22に対して入射する軌道を変えら
れて、アース電極に入射しにくくなり、アース電極22
に入射するイオンや電子が減少してアース電極22から
のスパッタの発生が抑制される。また、アース電極22
に入射する電子の減少は、アース電極周囲のシース電圧
の低減になり、アース電極材のスパッタ発生の抑制につ
ながる。シース電圧は、アース電極に入射する電子の量
がイオンに比べて多いことから発生するものであり、電
子の方がイオンに比べて磁力線に捕捉され易いことか
ら、アース電極22の周囲に磁場を発生させることでア
ース電極22への電子の入射量が減少し、シース電圧が
小さくなる。このようにアース電極22の周囲の磁場を
発生させることにより、電子の入射量が減少して、アー
ス電極22の消耗が抑制され、装置内の異物発生量が低
減できる。During the plasma etching, the processing gas is ionized, and the generated ions and electrons make a so-called Larmor motion with respect to the magnetic field lines to reach the workpiece, and the workpiece is etched. You. The ionized ions and electrons of the processing gas around the earth electrode 22 during the etching are changed in the trajectory incident on the earth electrode 22 by the magnetic field formed by the magnetic field generating coil, and are hardly incident on the earth electrode. , Earth electrode 22
The number of ions and electrons incident on the ground electrode 22 is reduced, and the generation of spatter from the ground electrode 22 is suppressed. Also, the ground electrode 22
The decrease in the number of electrons incident on the ground electrode reduces the sheath voltage around the ground electrode, which leads to suppression of spatter generation on the ground electrode material. The sheath voltage is generated because the amount of electrons incident on the ground electrode is larger than that of the ions. Since the electrons are more easily captured by the lines of magnetic force than the ions, a magnetic field is generated around the ground electrode 22. By the generation, the amount of electrons incident on the ground electrode 22 decreases, and the sheath voltage decreases. By generating the magnetic field around the ground electrode 22 in this manner, the amount of incident electrons is reduced, the consumption of the ground electrode 22 is suppressed, and the amount of foreign substances generated in the device can be reduced.
【0020】実施の形態2.実施の形態2.は、実施の
形態1.の図1の構成のアース電極部分の磁場発生コイ
ルを冷却媒体で冷却できるようにしたものである。図3
にそのアース電極部分の断面図を示す。この場合アース
電極22は、アルミ合金により中空円形断面のリング状
に形成し、内部に磁場発生コイル23を配置し、アース
電極22の内径部に冷却媒体を封入して使用するもので
ある。アース電極22を冷却すると、磁場発生コイル2
3の励磁電流による温度上昇、プラズマからのイオンの
衝突によってアース電極22が加熱されるのが防止され
る。この結果、アース電極22の表面の化学的な反応を
伴うエッチングが抑制され、アース電極の消耗が抑制さ
れる。Embodiment 2 Embodiment 2 FIG. Is the first embodiment. The magnetic field generating coil of the earth electrode portion having the configuration shown in FIG. 1 can be cooled by a cooling medium. FIG.
2 shows a cross-sectional view of the ground electrode portion. In this case, the earth electrode 22 is formed in a ring shape with a hollow circular cross section from an aluminum alloy, a magnetic field generating coil 23 is disposed inside, and a cooling medium is sealed in the inner diameter portion of the earth electrode 22 for use. When the earth electrode 22 is cooled, the magnetic field generating coil 2
3 prevents the earth electrode 22 from being heated by the temperature rise due to the exciting current and the collision of ions from the plasma. As a result, the etching accompanying the chemical reaction on the surface of the ground electrode 22 is suppressed, and the consumption of the ground electrode is suppressed.
【0021】実施の形態3.実施の形態3.は、実施の
形態1.、実施の形態2.の磁場発生コイル23の励磁
電流について規定するものである。図4は、この発明の
プラズマエッチング装置のソレノイドコイル26a、2
6b、および磁場発生コイル23配置関係を示す図であ
る。これらのコイルに流れる電流により形成される磁界
は、それぞれのコイルにより形成される磁界のベクトル
和で表される。コイルに流れる電流による磁界の中心で
の磁束密度B0は式1で表される。 B0=μ0・N・I/(2R)・・・・・・・・・・・・・・(式1) μ0:真空中での透磁率 R:環状コイル半径 N:コイル巻数 I:コイル電流値 また、この環状電流のコイル内周部での磁束密度の半径
Rに対する依存性を示すと図6のようになる。Embodiment 3 Embodiment 3 FIG. Is the first embodiment. Second embodiment. The excitation current of the magnetic field generating coil 23 is specified. FIG. 4 shows the solenoid coils 26a and 26a of the plasma etching apparatus of the present invention.
FIG. 6B is a diagram illustrating an arrangement relationship between the magnetic field generating coil and a magnetic field generating coil. The magnetic field formed by the current flowing through these coils is represented by the vector sum of the magnetic fields formed by the respective coils. The magnetic flux density B 0 at the center of the magnetic field due to the current flowing through the coil is expressed by Equation 1. B 0 = μ 0 · NI / (2R) ··· (Equation 1) μ 0 : magnetic permeability in vacuum R: radius of annular coil N: number of coil turns I : Coil current value FIG. 6 shows the dependence of the magnetic flux density of the annular current on the radius R at the inner periphery of the coil.
【0022】図6において、上段のソレノイドコイル2
6aの磁場発生コイル23の近傍の点Pに対する高さ
は、上段のソレノイドコイル26aのコイル断面の中心
と点Pの距離がコイル半径とほぼ同じ位置とし、下段の
ソレノイドコイル26bのコイル断面の中心と磁場発生
コイル23の近傍の点Pの距離がコイル半径の1/2の
位置とし、磁場発生コイル23の半径は下段ソレノイド
コイルの半径の2/3とし、磁場発生コイル23の断面
と近傍の点Pとの距離は磁場発生コイル23の半径の1
/5の位置にある点Pにおける磁界について考察する。In FIG. 6, the upper solenoid coil 2
The height with respect to the point P near the magnetic field generating coil 23 of FIG. 6a is set such that the distance between the center of the coil section of the upper solenoid coil 26a and the point P is substantially the same as the coil radius, and the center of the coil section of the lower solenoid coil 26b. The distance between the magnetic field generating coil 23 and the point P near the magnetic field generating coil 23 is set to a position of 1/2 of the coil radius, the radius of the magnetic field generating coil 23 is set to 2/3 of the radius of the lower solenoid coil, The distance from the point P is 1 of the radius of the magnetic field generating coil 23.
Consider the magnetic field at point P at position / 5.
【0023】プラズマ化されたイオンのアース電極22
への進入を左右するアース電極22の近傍の点Pと、上
段のソレノイドコイル26a、下段のソレノイドコイル
26b、およびアース電極中の磁場発生コイル23のそ
れぞれの中心の距離をそれぞれLp1、Lp2、Lp3と
し、それぞれの半径をR1、R2、R3とし、上段のソレ
ノイドコイル26a、下段のソレノイドコイル26bと
磁場発生コイル23に通電する直流電流値を、それぞれ
I1、I2、I3とし、各コイルの巻数をN1、N2、N3と
し、上段のソレノイドコイル26a、下段のソレノイド
コイル26bと通電線によってP点に発生する磁束密度
をそれぞれBp1、Bp2、Bp3、コイル中心での磁束
密度をそれぞれB01、B02、B03は、下記式2、式3、
式4のようになる。 B01=μ0・N1・I1/(2R1) ・・・・・・・・・・・(式2) B02=μ0・N2・I2/(2R2) ・・・・・・・・・・・(式3) B03=μ0・N3・I3/(2R3) ・・・・・・・・・・・(式4) これらより式5が得られる。 B01/B02=((N1・I1)/(N2・I2))・(R2/R1) ・・・(式5) ここでI1=α・I2の場合について考えると、R1=R2
であるので、B01/B02は(式6)となる。 B01/B02=α・N1/N2 ・・・・・・・・・・・・・・(式6) また、Lp1≒R1であるからBp1≒B01であり、Lp2
≒R2/2であるから図6のグラフの通りBp2≒B02で
ある。以上より(式7)が得られる。 Bp1/Bp2=B01/B02=α・N1/N2 ・・・・・・・(式7) ここで、点PではBp1とBp2はほぼ平行であるから、
P点でイオンや電子の方向を変えるために、Bp1とB
p2の和に対してBp3を制御する必要がある。これらが
ちょうど等しくなる場合を考えると(式8)の通りとな
る。 Bp3=Bp1+Bp2 =α・(N1/N2)・Bp2+Bp2 =((α・N1+N2)/N2)・Bp2 ・・・・・・・・・(式8)The ground electrode 22 of the ionized plasma
The distance between the point P near the ground electrode 22 which influences the entry of the magnetic field and the center of each of the upper solenoid coil 26a, the lower solenoid coil 26b, and the magnetic field generating coil 23 in the ground electrode is Lp 1 , Lp 2 , respectively. , Lp 3 , the respective radii are R 1 , R 2 , R 3, and the DC current values applied to the upper solenoid coil 26a, the lower solenoid coil 26b, and the magnetic field generating coil 23 are I 1 , I 2 , I 3 , the number of turns of each coil is N 1 , N 2 , N 3, and the magnetic flux densities generated at point P by the upper solenoid coil 26 a, the lower solenoid coil 26 b , and the conducting wire are Bp 1 , Bp 2 , Bp 3. The magnetic flux densities at the coil center are represented by B 01 , B 02 , and B 03 , respectively, by the following equations 2, 3,
Equation 4 is obtained. B 01 = μ 0 · N 1 · I 1 / (2R 1 ) (Equation 2) B 02 = μ 0 · N 2 · I 2 / (2R 2 ) (Equation 3) B 03 = μ 0 · N 3 · I 3 / (2R 3 ) (Equation 4) From these, Equation 5 is obtained. . B 01 / B 02 = ((N 1 · I 1 ) / (N 2 · I 2 )) · (R 2 / R 1 ) (Equation 5) where I 1 = α · I 2 Considering that R 1 = R 2
Therefore, B 01 / B 02 becomes (Equation 6). B 01 / B 02 = α · N 1 / N 2 (Equation 6) Since Lp 1 ≒ R 1 , Bp 1 ≒ B 01 and Lp Two
Because it is ≒ R 2/2 is as Bp 2 ≒ B 02 in the graph of FIG. (Equation 7) is obtained from the above. Bp 1 / Bp 2 = B 01 / B 02 = α · N 1 / N 2 (Equation 7) Here, at point P, Bp 1 and Bp 2 are substantially parallel.
To change the direction of ions and electrons at point P, Bp 1 and B
Bp 3 needs to be controlled for the sum of p 2 . Considering the case where these are just equal, the result is as shown in (Equation 8). Bp 3 = Bp 1 + Bp 2 = α · (N 1 / N 2 ) · Bp 2 + Bp 2 = ((α · N 1 + N 2 ) / N 2 ) · Bp 2 8)
【0024】次に、Bp3について考察する。Lp3≒R
3/5であり、図6のグラフより式9が得られる。 Bp3≒2B03=2・μ0・N3・I3/(2R3) ・・・・・(式9) 式9を条件1として、条件1は次の式11のようにな
る。 2・μ0・N3・I3/(2R3)=((α・N1+N2)/N2)・B02 =((α・N1+N2)/N2)・)・(μ0・N2・I2/(2R2)) ・・(式10) I3=((α・N1+N2)/(2・N3)・(R3/R2)・I2 ・・(式11) また、R3≒2R2/3であるから条件1は式12とな
る。 I3=((α・N1+N2)/(3・N3))・I2 ・・・・・・・(式12) となる。この値を基準としてI3を制御する。Next, Bp 3 will be considered. Lp 3 ≒ R
A 3/5, Equation 9 is obtained from the graph of FIG. Bp 3 ≒ 2B 03 = 2μ 0 N 3 I 3 / (2R 3 ) (Equation 9) Assuming Equation 9 as Condition 1, Condition 1 is as shown in the following Equation 11. 2 · μ 0 · N 3 · I 3 / (2R 3 ) = ((α · N 1 + N 2 ) / N 2 ) · B 02 = ((α · N 1 + N 2 ) / N 2 ) ·) · ( μ 0 · N 2 · I 2 / (2R 2 )) ··· (Equation 10) I 3 = ((α · N 1 + N 2 ) / (2 · N 3 ) · (R 3 / R 2 ) · I 2 also ... (equation 11), R 3 ≒ 2R 2 /3 condition 1 because it is becomes formula 12. I 3 = ((α · N 1 + N 2) / (3 · N 3)) · I 2 · ...... becomes (equation 12). to control the I 3 this value as a reference.
【0025】アース部品付近でイオンや電子の軌道が曲
げられ、かつ中心での拡散磁場が乱されることがない条
件としては、I3を式12で得られた値の0.3〜0.
8倍程度にすると図5に示すように、アース電極22に
向かう磁界の方向が磁場発生コイル23により下方に向
けられ、アース電極22の表面に到達するイオンや電子
の量を効率的に低減できる。The ground component near trajectories of ions and electrons is bent by, and as a condition never diffuse magnetic field is disturbed at the center, the value obtained was I 3 in equation 12 from 0.3 to 0.
As shown in FIG. 5, the direction of the magnetic field directed to the ground electrode 22 is directed downward by the magnetic field generating coil 23, so that the amount of ions and electrons reaching the surface of the ground electrode 22 can be reduced efficiently. .
【0026】実施の形態4.実施の形態4.は、プラズ
マエッチング処理時の各部の温度を規定するものでる。
図7は、処理ガスおよび処理ガスと反応してできる反応
生成物の飽和蒸気圧曲線を示したものである。アース電
極材としてアルミ合金を考慮し、処理ガスとアルミニウ
ムの反応生成物も図示した。プラズマエッチング処理時
の圧力より処理ガスとアルミニウムの反応生成物の飽和
蒸気圧が低くなるようにアース電極22の温度を設定す
ることで、アース電極22の表面で発生する化学的な反
応を伴うエッチング反応が抑制できる。また、処理ガス
やSi系の反応生成物がアース電極22の表面に付着す
ることはエッチングそのものの妨げになる。したがっ
て、これらの飽和蒸気圧がエッチング処理時の処理ガス
の圧力より高くなるようにアース電極22の温度を設定
する必要がある。その方法としては、図3に示すように
アース電極22の内部に液体窒素や液体ヘリウム等の低
温冷媒を封入して、アース電極22を、図6に示した温
度制限領域内に収まるようにアース電極22の温度を冷
却することで、プラズマエッチング処理時のアース電極
22の消耗が抑制できる。Embodiment 4 Embodiment 4 FIG. Defines the temperature of each part during the plasma etching process.
FIG. 7 shows a saturated vapor pressure curve of a processing gas and a reaction product formed by reacting with the processing gas. Considering the aluminum alloy as the earth electrode material, the reaction product of the processing gas and aluminum is also shown. By setting the temperature of the earth electrode 22 so that the saturated vapor pressure of the reaction product of the processing gas and aluminum is lower than the pressure at the time of the plasma etching, etching involving a chemical reaction occurring on the surface of the earth electrode 22 is performed. The reaction can be suppressed. Further, the adhesion of the processing gas and the reaction product of the Si system to the surface of the ground electrode 22 hinders the etching itself. Therefore, it is necessary to set the temperature of the ground electrode 22 so that these saturated vapor pressures become higher than the pressure of the processing gas during the etching process. As a method, as shown in FIG. 3, a low-temperature refrigerant such as liquid nitrogen or liquid helium is sealed in the inside of the earth electrode 22, and the earth electrode 22 is grounded so as to be within the temperature limit area shown in FIG. By cooling the temperature of the electrode 22, consumption of the ground electrode 22 during the plasma etching process can be suppressed.
【0027】実施の形態5.実施の形態5.は、アース
電極22を冷却することはその周辺に反応生成物が付着
し易くなり、それが剥離、異物発生の原因となるので、
アース電極以外の部分の温度を高くして反応生成物が試
料台30や被加工物34に付着しにくくした構成であ
る。図8に実施の形態5.のプラズマエッチング装置の
構成を示す。図において、真空ドーム2、加工空間3、
導波管4、マイクロ波発生手段5、容器21、アース電
極22、磁場発生コイル23、磁場コイル励磁電源2
4、上部ソレノイドコイル26a、下部ソレノイドコイ
ル26b、試料台30、高周波バイアス電圧電源32、
被加工物34は実施の形態1.と同一である。41は加
工空間3を形成する真空ドーム2を加熱する赤外線ヒー
タ、42は容器を加熱する容器加熱用ヒータである。Embodiment 5 FIG. Embodiment 5 FIG. Cooling the ground electrode 22 makes it easier for reaction products to adhere to the surroundings, which causes peeling and foreign matter generation.
The configuration is such that the temperature of the parts other than the ground electrode is increased so that the reaction products are less likely to adhere to the sample table 30 and the workpiece 34. FIG. 1 shows a configuration of a plasma etching apparatus. In the figure, a vacuum dome 2, a processing space 3,
Waveguide 4, microwave generating means 5, container 21, ground electrode 22, magnetic field generating coil 23, magnetic field coil exciting power supply 2
4, upper solenoid coil 26a, lower solenoid coil 26b, sample stage 30, high frequency bias voltage power supply 32,
The workpiece 34 is the first embodiment. Is the same as Reference numeral 41 denotes an infrared heater for heating the vacuum dome 2 forming the processing space 3, and reference numeral 42 denotes a container heating heater for heating the container.
【0028】このように構成すると、アース電極22を
冷却した状態で、加工空間3を形成する真空ドーム2は
赤外線ヒータ41で加熱され、容器21壁は容器加熱用
ヒータ42で加熱され、試料台30は赤外線ヒータ、容
器加熱用ヒータ42の双方により加熱され、アース電極
22以外の部分は温度を150〜200℃に設定するこ
とでプラズマエッチング処理時の装置内への反応生成物
の付着が抑制され、装置内の異物数が低減できる。With this configuration, while the earth electrode 22 is cooled, the vacuum dome 2 forming the processing space 3 is heated by the infrared heater 41, the wall of the container 21 is heated by the container heating heater 42, Numeral 30 is heated by both the infrared heater and the container heater 42, and the temperature of parts other than the ground electrode 22 is set at 150 to 200 ° C., so that reaction products are prevented from adhering to the apparatus during the plasma etching process. Thus, the number of foreign substances in the apparatus can be reduced.
【0029】実施の形態6.実施の形態6.は、装置が
ある程度のプラズマエッチング処理運転されると、アー
ス電極が冷却されていることもあり、反応生成物の付着
量が多くなり、剥離して装置内の異物の発生量が多くな
る。このようなことから、適当な周期でエッチング処理
を中止して、セルフクリーニングが実施される。その際
に、アース電極22の冷却を停止し、磁場発生コイル2
3に電流を通電してコイル自体の発熱を利用してアース
電極を加熱し、クリーニング処理を行うことによりクリ
ーニング時間が削減できる。その際、クリーニングガス
としては、Si系の堆積物に対してエッチングレートの
高いClF3やNF3を用いることが望ましい。こうし
たクリーニング工程を設けることで、大気開放して行う
定期メンテナンス周期を長くすることができ、装置の稼
働率を向上させることができる。また、磁場発生コイル
23の発熱だけではアース電極22の温度が上昇しない
場合は、アース電極22に加熱用ヒータを内蔵すること
も有効である。Embodiment 6 FIG. Embodiment 6 FIG. In some cases, when the apparatus is operated to a certain extent by plasma etching, the ground electrode may be cooled, the amount of reaction products attached increases, and the amount of foreign substances generated in the apparatus increases due to separation. For this reason, the etching process is stopped at an appropriate cycle, and the self-cleaning is performed. At this time, the cooling of the ground electrode 22 is stopped, and the magnetic field generating coil 2 is turned off.
The cleaning time can be reduced by applying a current to 3 to heat the ground electrode using the heat generated by the coil itself and performing a cleaning process. At this time, it is desirable to use ClF3 or NF3 having a high etching rate for the Si-based deposit as a cleaning gas. By providing such a cleaning step, the periodic maintenance cycle that is performed by opening to the atmosphere can be lengthened, and the operation rate of the apparatus can be improved. When the temperature of the earth electrode 22 does not rise only by the heat generated by the magnetic field generating coil 23, it is effective to incorporate a heater for the earth electrode 22.
【0030】エッチング中にアース電極を冷却するた
め、わずかであるが、エッチングガスがアース電極22
の表面に付着している。そこで、大気開放前に、このア
ース電極22の冷却を中止して加熱、吸着したエッチン
グガスを離脱させ大気中にエッチングガスが広がること
を防止すること、さらに、大気解放後の減圧排気工程で
もアース電極22を加熱、大気中で付着した水分を除去
することで、大気開放後にエッチング特性が早く安定す
るようになる。To cool the ground electrode during etching, the etching gas is slightly applied to the ground electrode 22.
Attached to the surface. Therefore, before the air is released to the atmosphere, the cooling of the earth electrode 22 is stopped to release the heated and adsorbed etching gas to prevent the etching gas from spreading in the air. By heating the electrode 22 and removing moisture adhering in the air, the etching characteristics become fast and stable after opening to the air.
【0031】プラズマエッチング装置は、プラズマエッ
チング完了後、時間を置かずに容器を解放すると、容器
内に処理ガスが残存することがあり、処理ガスが大気中
に放出されることが想定される。また、装置休止後に運
転開始するときには、容器、試料台等の表面に水分の吸
着等も予測される。このようなことから、プラズマエッ
チング装置は、エッチング処理後には、大気解放前にア
ース電極を加熱して処理ガスを離脱させる工程を設ける
こと、また、装置休止後の運転再開時には、同様にアー
ス電極を加熱して空運転してから、加工運転に入ること
も重要なことである。In the plasma etching apparatus, if the container is released without time after completion of the plasma etching, the processing gas may remain in the container, and it is assumed that the processing gas is released to the atmosphere. In addition, when the operation is started after the apparatus is stopped, adsorption of moisture or the like on the surface of the container, the sample stage, or the like is also predicted. For this reason, the plasma etching apparatus is provided with a step of heating the earth electrode to release the processing gas before opening to the atmosphere after the etching process. It is also important to start the processing operation after heating the dry operation.
【0032】[0032]
【発明の効果】この発明の請求項1に係るプラズマエッ
チング装置は、外周部のソレノイドコイルと試料台との
間の減圧された加工空間外周部に配置され、高周波バイ
アス電圧が印加されるアース電極の内部に磁場発生コイ
ルを収納した構成とし、プラズマエッチング加工中にア
ース電極の周囲に環状磁場を発生させることでアース電
極への電子流入量が減少してアース電極の消耗を抑制す
る効果が得られる。According to a first aspect of the present invention, there is provided a plasma etching apparatus, which is disposed in an outer peripheral portion of a reduced processing space between a solenoid coil and a sample stage in an outer peripheral portion and to which a high-frequency bias voltage is applied. A magnetic field generating coil is housed in the inside, and an annular magnetic field is generated around the ground electrode during the plasma etching process, thereby reducing the amount of electrons flowing into the ground electrode and suppressing the consumption of the ground electrode. Can be
【0033】この発明の請求項2に係るプラズマエッチ
ング装置は、請求項1の構成のアース電極の内部に配置
された磁場発生コイルを冷媒を封入して冷却可能に構成
したので、アース電極表面の化学的な反応を伴うエッチ
ングが抑制され、アース電極の消耗が抑制される。In the plasma etching apparatus according to a second aspect of the present invention, since the magnetic field generating coil disposed inside the earth electrode of the first aspect is configured to be capable of cooling by enclosing a coolant, the surface of the earth electrode can be cooled. Etching accompanying a chemical reaction is suppressed, and consumption of the ground electrode is suppressed.
【0034】この発明の請求項3に係るプラズマエッチ
ング装置は、請求項1または請求項2の構成のアース電
極内に配置された磁場発生コイルは、外周に配置された
ソレノイドコイルの電流値に対応して、磁場が調整可能
に個別の電源に繋いで、磁場調整可能に構成したので、
装置の状況に応じてアース電極22の周囲の磁場を電極
表面に到達するイオンや電子の量が低減できるように任
意に調整できる。According to a third aspect of the present invention, in the plasma etching apparatus according to the first or second aspect, the magnetic field generating coil disposed in the earth electrode corresponds to a current value of a solenoid coil disposed on the outer periphery. Then, the magnetic field is adjustable so that it is connected to an individual power supply, and the magnetic field is adjustable.
The magnetic field around the ground electrode 22 can be arbitrarily adjusted according to the state of the apparatus so that the amount of ions and electrons reaching the electrode surface can be reduced.
【0035】この発明の請求項4に係るプラズマエッチ
ング処理方法は、請求項3記載のプラズマエッチング装
置により、プラズマエッチング処理を行う際のアース電
極の温度領域をエッチング処理ガスとアース電極部品が
反応して生成される生成化合物の飽和蒸気圧と、プラズ
マエッチング処理時の処理ガスの圧力と同じになる温度
を上限とし、かつ、エッチング処理ガスの蒸気圧と、プ
ラズマエッチング処理時の処理ガスの圧力が同じになる
温度を下限としてプラズマエッチング処理を行うように
したものであり、アース電極の消耗が抑制される。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a plasma etching method according to the third aspect, wherein the etching gas reacts with the ground electrode component in the temperature region of the ground electrode when performing the plasma etching process. The upper limit is the temperature at which the saturated vapor pressure of the produced compound generated by the process and the pressure of the processing gas during the plasma etching process are equal, and the vapor pressure of the etching processing gas and the pressure of the processing gas during the plasma etching process are The plasma etching process is performed with the same temperature as the lower limit, and the consumption of the ground electrode is suppressed.
【0036】この発明の請求項5に係るプラズマエッチ
ング装置は、アース電極以外の加工空間、試料台および
容器壁を加熱してプラズマエッチング加工を行うように
したので、プラズマエッチング処理時の装置内への反応
生成物の付着が抑制され、装置内の異物数が低減でき
る。In the plasma etching apparatus according to the fifth aspect of the present invention, the processing space other than the ground electrode, the sample stage and the vessel wall are heated to perform the plasma etching processing. Is suppressed, and the number of foreign substances in the apparatus can be reduced.
【0037】この発明の請求項6に係るプラズマエッチ
ング処理方法は、請求項5記載のプラズマエッチング装
置を用いて、アース電極と試料台以外の部分を加熱しな
がらプラズマエッチング加工するようにしたので、プラ
ズマエッチング処理時の装置内への反応生成物の付着が
抑制され、装置内の異物数が低減でき、付着物のクリー
ニングを行う周期を長くすることができ装置の稼働率を
上げることができる。In the plasma etching method according to claim 6 of the present invention, plasma etching is performed while heating portions other than the ground electrode and the sample stage using the plasma etching apparatus according to claim 5. Adhesion of reaction products to the apparatus during the plasma etching process is suppressed, the number of foreign substances in the apparatus can be reduced, the cycle for cleaning the adhered substances can be lengthened, and the operation rate of the apparatus can be increased.
【0038】この発明の請求項7に係るプラズマエッチ
ング装置のプラズマクリーニング方法は、請求項1乃至
請求項6のプラズマエッチング装置において、ある程度
使用した後に、アース電極内部に配置された磁場発生コ
イルに通電してアース電極を加熱し、プラズマエッチン
グ処理時と同様に加工空間に磁界とマイクロ波を与えて
空運転を行うこと、また、装置休止後に再開するときに
空運転を行うことによりプラズマエッチング装置のプラ
ズマクリーニング行うようにしたので、加工完了後の残
存ガスが除去され、処理ガスが大気中に放出されること
が防止され、運転再開時に、クリーニングを行うことは
アース電極、試料台等の加工空間周囲の吸着水分や吸着
ガスが除去され、定期的に行うクリーニングの周期を長
くすることが可能となり装置の稼働率を向上させること
ができる。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a plasma cleaning method for a plasma etching apparatus according to any one of the first to sixth aspects, wherein after a certain degree of use, the magnetic field generating coil disposed inside the ground electrode is energized. Heating the earth electrode and applying a magnetic field and a microwave to the processing space in the same manner as in the plasma etching process to perform idle operation. Since plasma cleaning is performed, residual gas after processing is removed, processing gas is prevented from being released to the atmosphere, and cleaning is performed when processing is resumed, such as a ground electrode, sample stage, etc. Peripheral moisture and adsorbed gas are removed, making it possible to lengthen the periodic cleaning cycle It can improve the operation rate of the apparatus.
【図1】 この発明によるプラズマエッチング装置の構
成を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a plasma etching apparatus according to the present invention.
【図2】 図1のアース電極部分の部分断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a ground electrode portion of FIG.
【図3】 アース電極部分の冷却媒体を封入する場合の
断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view in a case where a cooling medium of an earth electrode portion is sealed.
【図4】 この発明のプラズマエッチング装置の加工空
間の磁界分布の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a magnetic field distribution in a processing space of the plasma etching apparatus of the present invention.
【図5】 アース電極付近の磁場を説明する部分断面図
である。FIG. 5 is a partial cross-sectional view illustrating a magnetic field near a ground electrode.
【図6】 ソレノイドコイルの半径方向の位置と磁束分
布の関係を示す特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram showing a relationship between a radial position of a solenoid coil and a magnetic flux distribution.
【図7】 アース電極の冷却温度を決定するための根拠
となる反応生成物の蒸気圧温度特性図である。FIG. 7 is a vapor pressure-temperature characteristic diagram of a reaction product serving as a basis for determining a cooling temperature of an earth electrode.
【図8】 この発明のよるプラズマエッチング装置のア
ース電極以外の部分を加熱する場合の構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram when a portion other than the ground electrode of the plasma etching apparatus according to the present invention is heated.
【図9】 従来のプラズマエッチング装置の構成を示す
断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a conventional plasma etching apparatus.
2 真空ドーム、3 加工空間、4 導波管、5 マイ
クロ波発生手段、21 容器、22 アース電極、23
磁場発生コイル、24 直流電源、25 冷却媒体、
26 ソレノイドコイル、27 減圧排気手段、28
処理ガス供給手段、30 試料台、32 高周波バイア
ス電圧電源、34 被加工物、41 赤外線ヒータ、4
2 容器加熱用ヒータ。2 vacuum dome, 3 processing space, 4 waveguide, 5 microwave generating means, 21 container, 22 ground electrode, 23
Magnetic field generating coil, 24 DC power supply, 25 cooling medium,
26 solenoid coil, 27 decompression exhaust means, 28
Processing gas supply means, 30 sample stage, 32 high frequency bias voltage power supply, 34 workpiece, 41 infrared heater, 4
2 Container heating heater.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松村 民雄 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Tamio Matsumura 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsubishi Electric Corporation
Claims (7)
台が収容される開口部を有し加工空間の下部を形成する
容器、上記試料台の上方に加工空間を形成し、この加工
空間を封止する真空ドーム、真空ドームの周囲を包囲す
る導波管、導波管の上部に配置されたマイクロ波発生手
段、上記導波管の周囲に配置され、加工空間に磁界を与
えるソレノイドコイル、容器上方の開口部の内周と上記
試料台との間に配置された環状のアース電極、上記試料
台の上面に載置された被加工物に高周波バイアス電圧を
印加する高周波バイアス電圧電源、加工空間を減圧状態
に排気する減圧排気手段、加工空間に処理ガスを供給す
る処理ガス供給手段を備え、上記減圧された加工空間に
導入された処理ガスに磁界およびマイクロ波を与えてプ
ラズマ化し、被加工物をエッチング加工するプラズマエ
ッチング装置であって、上記アース電極の内部に、アー
ス電極とは電気的に絶縁して収納した磁場発生コイルが
配置されていることを特徴とするプラズマエッチング装
置。1. A sample table on which a workpiece is placed, a container having an opening above the sample table and forming a lower part of a processing space, and a processing space formed above the sample table. A vacuum dome for sealing the processing space, a waveguide surrounding the vacuum dome, microwave generating means disposed above the waveguide, and a magnetic field disposed around the waveguide to apply a magnetic field to the processing space A solenoid coil, an annular ground electrode disposed between the inner periphery of the opening above the container and the sample stage, and a high frequency bias voltage for applying a high frequency bias voltage to a workpiece mounted on the upper surface of the sample stage A power supply, a vacuum evacuation unit for evacuating the processing space to a reduced pressure state, a processing gas supply unit for supplying a processing gas to the processing space, and applying a magnetic field and a microwave to the processing gas introduced into the decompressed processing space to generate a plasma. And processed What is claimed is: 1. A plasma etching apparatus for performing an etching process on an object, wherein a magnetic field generating coil housed in a manner electrically insulated from the earth electrode is disposed inside the earth electrode.
生コイルを冷却する冷媒が封入可能に構成されているこ
とを特徴とする請求項1記載のプラズマエッチング装
置。2. The plasma etching apparatus according to claim 1, wherein the earth electrode is configured so that a coolant for cooling a magnetic field generating coil disposed therein can be filled therein.
ルは、外周に配置されたソレノイドコイルの電流値に対
応して、磁場が調整可能に個別の電源に繋がれた構成で
あることを特徴とする請求項1または請求項2記載のプ
ラズマエッチング装置。3. A magnetic field generating coil disposed in an earth electrode is configured so that a magnetic field is adjustable and connected to an individual power supply in accordance with a current value of a solenoid coil disposed on an outer periphery. 3. The plasma etching apparatus according to claim 1, wherein:
により、プラズマエッチング処理を行う際のアース電極
の温度領域は、エッチング処理ガスとアース電極の部品
材料が反応して生成される生成化合物の飽和蒸気圧と、
プラズマエッチング処理時の処理ガスの圧力が同じにな
る温度を上限とし、かつ、エッチング処理ガスの蒸気圧
とプラズマエッチング処理時の処理ガスの圧力が同じに
なる温度を下限としてプラズマエッチング処理を行うこ
とを特徴とするプラズマエッチング方法。4. The plasma etching apparatus according to claim 3, wherein the temperature region of the ground electrode when performing the plasma etching process is a saturated vapor of a compound produced by the reaction between the etching process gas and the component material of the ground electrode. Pressure and
Performing the plasma etching process with the upper limit being the temperature at which the processing gas pressure during the plasma etching process is the same and the lower limit being the temperature at which the vapor pressure of the etching processing gas and the processing gas pressure during the plasma etching process are the same. A plasma etching method characterized by the above-mentioned.
下部を形成し、上方に試料台が収容される容器、上記試
料台の上方に加工空間を形成し、この加工空間を封止す
る真空ドーム、真空ドームの周囲を包囲する導波管、導
波管の上部に配置されたマイクロ波発生手段、上記導波
管の周囲に配置され、加工空間に磁界を与えるソレノイ
ドコイル、容器上方の開口部の内周と上記試料台との間
に配置され、内部に電気的に絶縁して収納された磁場発
生コイルが配置された環状のアース電極、上記試料台の
上面に載置された被加工物に高周波バイアス電圧を印加
する高周波バイアス電圧電源、加工空間を減圧状態に排
気する減圧排気手段、加工空間に処理ガスを供給する処
理ガス供給手段を備え、上記減圧された加工空間に導入
された処理ガスに磁界およびマイクロ波を与えてプラズ
マ化し、被加工物をエッチング加工するプラズマエッチ
ング装置であって、上記真空ドーム上方の導波管内面に
加工空間および真空ドームを加熱する加工空間加熱手
段、および容器の周囲に配置され容器を加熱する容器加
熱手段を備えたことを特徴とするプラズマエッチング装
置。5. A sample table on which a workpiece is placed, a lower part of the processing space is formed, a container for accommodating the sample table above, a processing space above the sample table, and the processing space is sealed. Vacuum dome to be stopped, waveguide surrounding the vacuum dome, microwave generating means arranged above the waveguide, solenoid coil arranged around the waveguide and applying a magnetic field to the processing space, container An annular earth electrode in which a magnetic field generating coil, which is arranged between the inner periphery of the upper opening and the sample stage and is electrically insulated and housed inside, is placed on the upper surface of the sample stage. A high-frequency bias voltage power supply for applying a high-frequency bias voltage to the workpiece, reduced-pressure exhaust means for exhausting the processing space to a reduced pressure state, and processing gas supply means for supplying a processing gas to the processing space. Magnetizing the introduced process gas A plasma etching apparatus for generating plasma by applying a field and a microwave to etch a workpiece, wherein the processing space heating means heats the processing space and the vacuum dome on the inner surface of the waveguide above the vacuum dome, and A plasma etching apparatus comprising a container heating means disposed around the container to heat the container.
いて、アース電極と試料台以外の部分を加熱しながらプ
ラズマエッチング加工するプラズマエッチング方法。6. A plasma etching method using the plasma etching apparatus according to claim 5, wherein plasma etching is performed while heating portions other than the ground electrode and the sample stage.
ング装置において、ある程度使用した後に、アース電極
内部に配置された磁場発生コイルに通電してアース電極
を加熱し、プラズマエッチング処理時と同様に加工空間
に磁界とマイクロ波を与えてプラズマを発生させること
によりセルフクリーニングを行うことを特徴とするプラ
ズマエッチング装置のプラズマクリーニング方法。7. The plasma etching apparatus according to claim 1, wherein after being used to some extent, a magnetic field generating coil disposed inside the ground electrode is energized to heat the ground electrode, and the plasma etching apparatus is used in the same manner as in the plasma etching process. A plasma cleaning method for a plasma etching apparatus, wherein self-cleaning is performed by generating a plasma by applying a magnetic field and a microwave to a processing space.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9101697A JPH10294306A (en) | 1997-04-18 | 1997-04-18 | Plasma etching apparatus, plasma etching method, and plasma cleaning method for plasma etching apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9101697A JPH10294306A (en) | 1997-04-18 | 1997-04-18 | Plasma etching apparatus, plasma etching method, and plasma cleaning method for plasma etching apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10294306A true JPH10294306A (en) | 1998-11-04 |
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ID=14307527
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9101697A Pending JPH10294306A (en) | 1997-04-18 | 1997-04-18 | Plasma etching apparatus, plasma etching method, and plasma cleaning method for plasma etching apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10294306A (en) |
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-
1997
- 1997-04-18 JP JP9101697A patent/JPH10294306A/en active Pending
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