[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP7503422B2 - Plasma processing apparatus and method for processing a substrate - Patents.com - Google Patents

Plasma processing apparatus and method for processing a substrate - Patents.com Download PDF

Info

Publication number
JP7503422B2
JP7503422B2 JP2020096205A JP2020096205A JP7503422B2 JP 7503422 B2 JP7503422 B2 JP 7503422B2 JP 2020096205 A JP2020096205 A JP 2020096205A JP 2020096205 A JP2020096205 A JP 2020096205A JP 7503422 B2 JP7503422 B2 JP 7503422B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
toroidal coil
substrate
current
chamber
coil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020096205A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2021044535A (en
Inventor
聡裕 横田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to TW109129298A priority Critical patent/TW202119874A/en
Priority to US17/004,260 priority patent/US12020898B2/en
Priority to CN202010876613.7A priority patent/CN112466734A/en
Priority to KR1020200109220A priority patent/KR20210030199A/en
Publication of JP2021044535A publication Critical patent/JP2021044535A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7503422B2 publication Critical patent/JP7503422B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/3266Magnetic control means
    • H01J37/32669Particular magnets or magnet arrangements for controlling the discharge
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082Radio frequency generated discharge
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/32715Workpiece holder
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105After-treatment
    • H01L21/311Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31105Etching inorganic layers
    • H01L21/31111Etching inorganic layers by chemical means
    • H01L21/31116Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334Etching
    • H01J2237/3341Reactive etching

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Description

本開示の例示的実施形態は、プラズマ処理装置及び基板を処理する方法に関するものである。 An exemplary embodiment of the present disclosure relates to a plasma processing apparatus and a method for processing a substrate.

電子デバイスの製造においては、プラズマ処理が基板に対して行われている。プラズマ処理には、基板の径方向における均一性が要求される。基板の径方向におけるプラズマ処理の均一性を向上させるために、電磁石を備えたプラズマ処理装置が用いられることがある。電磁石を備えたプラズマ処理装置は、下記の特許文献1に記載されている。特許文献1に記載されたプラズマ処理装置では、電磁石はチャンバの上方に設けられている。電磁石は、チャンバの中心軸線の周りで巻かれたコイルを有する。電磁石の中心軸線は、鉛直方向に延びている。基板は、その中心が中心軸線上に位置するように基板支持器上に載置される。 In the manufacture of electronic devices, plasma processing is performed on a substrate. The plasma processing requires uniformity in the radial direction of the substrate. In order to improve the uniformity of the plasma processing in the radial direction of the substrate, a plasma processing apparatus equipped with an electromagnet is sometimes used. A plasma processing apparatus equipped with an electromagnet is described in the following Patent Document 1. In the plasma processing apparatus described in Patent Document 1, the electromagnet is provided above the chamber. The electromagnet has a coil wound around the central axis of the chamber. The central axis of the electromagnet extends in the vertical direction. The substrate is placed on a substrate support so that its center is located on the central axis.

ところで、プラズマ処理の一種として、基板のシリコン膜に対するプラズマエッチングが知られている。シリコン膜は、臭化水素ガス及び/又は塩素ガスから生成されたプラズマからの化学種によってエッチングされる。このようなプラズマ処理については、下記の特許文献2に記載されている。 By the way, plasma etching of a silicon film on a substrate is known as one type of plasma processing. The silicon film is etched by chemical species from a plasma generated from hydrogen bromide gas and/or chlorine gas. This type of plasma processing is described in the following Patent Document 2.

特開2017-73518号公報JP 2017-73518 A 特開2003-218093号公報JP 2003-218093 A

本開示は、チャンバの中心軸線の周りで巻かれたコイルを有する電磁石を備えたプラズマ処理装置において行われるプラズマ処理の処理速度が、基板の中心部分で局所的に高くなることを抑制する技術を提供する。 This disclosure provides a technology that prevents the processing speed of plasma processing performed in a plasma processing apparatus equipped with an electromagnet having a coil wound around the central axis of a chamber from becoming locally high in the center of a substrate.

一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、チャンバ、基板支持器、プラズマ生成部、第1の電磁石アセンブリ、及び第2の電磁石アセンブリを備える。チャンバは中心軸線を有する。基板支持器は、チャンバ内に配置される。基板支持器上の基板の中心は、中心軸線上に位置する。プラズマ生成部は、チャンバ内に供給された処理ガスからプラズマを生成するよう構成されている。第1の電磁石アセンブリは、一つ以上の第1の環状コイルを含み、チャンバの上又は上方に配置され、チャンバ内に第1の磁場を生成するように構成される。第2の電磁石アセンブリは、一つ以上の第2の環状コイルを含み、チャンバ内に第2の磁場を生成するように構成される。第2の磁場は、基板支持器上の基板の中心で第1の磁場の強度を低減させる。 In one exemplary embodiment, a plasma processing apparatus is provided. The plasma processing apparatus includes a chamber, a substrate support, a plasma generating unit, a first electromagnet assembly, and a second electromagnet assembly. The chamber has a central axis. The substrate support is disposed within the chamber. The center of the substrate on the substrate support is located on the central axis. The plasma generating unit is configured to generate plasma from a process gas supplied into the chamber. The first electromagnet assembly includes one or more first annular coils, is disposed on or above the chamber, and is configured to generate a first magnetic field within the chamber. The second electromagnet assembly includes one or more second annular coils, and is configured to generate a second magnetic field within the chamber. The second magnetic field reduces the intensity of the first magnetic field at the center of the substrate on the substrate support.

一つの例示的実施形態によれば、チャンバの中心軸線の周りで巻かれたコイルを有する電磁石を備えたプラズマ処理装置において行われるプラズマ処理の処理速度が、基板の中心部分で局所的に高くなることを抑制することが可能となる。 According to one exemplary embodiment, it is possible to prevent the processing speed of plasma processing performed in a plasma processing apparatus equipped with an electromagnet having a coil wound around the central axis of the chamber from being locally high in the center portion of the substrate.

一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。1 is a schematic diagram of a plasma processing apparatus according to an exemplary embodiment; 複数の第1の電磁石の一例を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing an example of a plurality of first electromagnets. 第2の電磁石の一例を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing an example of a second electromagnet. 一つの例示的実施形態に係る基板を処理する方法の流れ図である。1 is a flow diagram of a method for processing a substrate according to an exemplary embodiment. 一例の基板の部分拡大断面図である。FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view of an example substrate.

以下、種々の例示的実施形態について説明する。 Various exemplary embodiments are described below.

一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、チャンバ、基板支持器、プラズマ生成部、第1の電磁石アセンブリ、及び第2の電磁石アセンブリを備える。チャンバは中心軸線を有する。基板支持器は、チャンバ内に配置される。基板支持器上の基板の中心は、中心軸線上に位置する。プラズマ生成部は、チャンバ内に供給された処理ガスからプラズマを生成するよう構成されている。第1の電磁石アセンブリは、一つ以上の第1の環状コイルを含み、チャンバの上又は上方に配置され、チャンバ内に第1の磁場を生成するように構成される。第2の電磁石アセンブリは、一つ以上の第2の環状コイルを含み、チャンバ内に第2の磁場を生成するように構成される。第2の磁場は、基板支持器上の基板の中心で第1の磁場の強度を低減させる。 In one exemplary embodiment, a plasma processing apparatus is provided. The plasma processing apparatus includes a chamber, a substrate support, a plasma generating unit, a first electromagnet assembly, and a second electromagnet assembly. The chamber has a central axis. The substrate support is disposed within the chamber. The center of the substrate on the substrate support is located on the central axis. The plasma generating unit is configured to generate plasma from a process gas supplied into the chamber. The first electromagnet assembly includes one or more first annular coils, is disposed on or above the chamber, and is configured to generate a first magnetic field within the chamber. The second electromagnet assembly includes one or more second annular coils, and is configured to generate a second magnetic field within the chamber. The second magnetic field reduces the intensity of the first magnetic field at the center of the substrate on the substrate support.

チャンバ内で生成されるプラズマ中の負イオンの密度は、チャンバの中心軸線上又はその近傍で高くなる傾向がある。このようなプラズマが生成されている状態で第1の電磁石アセンブリによってチャンバ内に磁場が形成されると、基板の処理速度が、基板の中心において局所的に高くなる。一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置では、基板支持器上に載置される基板とチャンバの中心軸線が交差する箇所で第1の電磁石アセンブリによって形成される磁場の強度が、第2の電磁石アセンブリによって形成される磁場により、低減される。その結果、基板の処理速度がその中心部分で局所的に高くなることが抑制される。 The density of negative ions in the plasma generated in the chamber tends to be high on or near the central axis of the chamber. When a magnetic field is formed in the chamber by the first electromagnet assembly while such a plasma is being generated, the processing speed of the substrate is locally high at the center of the substrate. In a plasma processing apparatus according to one exemplary embodiment, the strength of the magnetic field formed by the first electromagnet assembly at the point where the substrate placed on the substrate support intersects with the central axis of the chamber is reduced by the magnetic field formed by the second electromagnet assembly. As a result, the processing speed of the substrate is prevented from being locally high at the center.

一つの例示的実施形態において、第2の電磁石アセンブリは、基板支持器の下方に設けられていてもよい。 In one exemplary embodiment, the second electromagnet assembly may be located below the substrate support.

一つの例示的実施形態において、第2の電磁石アセンブリは、チャンバの上又は上方に設けられていてもよい。 In one exemplary embodiment, the second electromagnet assembly may be located above or above the chamber.

一つの例示的実施形態において、第1の電磁石アセンブリは、一つ以上の第1の環状コイルとして、複数の第1の環状コイルを含んでいてもよい。 In one exemplary embodiment, the first electromagnet assembly may include a plurality of first annular coils, such as one or more first annular coils.

一つの例示的実施形態において、第2の電磁石アセンブリは、一つ以上の第2の環状コイルとして、複数の第2の環状コイルを含んでいてもよい。 In one exemplary embodiment, the second electromagnet assembly may include multiple second annular coils, such as one or more second annular coils.

一つの例示的実施形態において、第2の磁場は、基板支持器上の基板の中心で第1の磁場の強度を打ち消してもよい。 In one exemplary embodiment, the second magnetic field may counteract the strength of the first magnetic field at the center of the substrate on the substrate support.

別の例示的実施形態において、プラズマ処理装置のチャンバ内で基板を処理する方法が提供される。方法は、a)チャンバ内の基板支持器上に基板を載置する工程を含む。基板支持器上の基板の中心は、チャンバの中心軸線上に位置する。方法は、b)チャンバ内に供給された処理ガスからプラズマを生成する工程を更に含む。方法は、c)上記b)の間に、チャンバの上又は上方に配置された第1の電磁石アセンブリを用いてチャンバ内に第1の磁場を生成する工程を更に含む。第1の電磁石アセンブリは、一つ以上の第1の環状コイルを含む。方法は、d)上記c)の間に、第2の電磁石アセンブリを用いてチャンバ内に第2の磁場を形成する工程を更に含む。第2の電磁石アセンブリは、一つ以上の第2の環状コイルを含み、第2の磁場は、基板支持器上の前記基板の中心で第1の磁場の強度を低減させる。 In another exemplary embodiment, a method of processing a substrate in a chamber of a plasma processing apparatus is provided. The method includes a) placing a substrate on a substrate support in the chamber. The center of the substrate on the substrate support is located on a central axis of the chamber. The method further includes b) generating a plasma from a processing gas supplied into the chamber. The method further includes c) generating a first magnetic field in the chamber using a first electromagnet assembly disposed on or above the chamber during b). The first electromagnet assembly includes one or more first annular coils. The method further includes d) forming a second magnetic field in the chamber using a second electromagnet assembly during c). The second electromagnet assembly includes one or more second annular coils, and the second magnetic field reduces the intensity of the first magnetic field at the center of the substrate on the substrate support.

一つの例示的実施形態において、処理ガスは、臭化水素ガス及び/又は塩素ガスを含んでいてもよい。 In one exemplary embodiment, the process gas may include hydrogen bromide gas and/or chlorine gas.

一つの例示的実施形態において、上記b)は、基板上のシリコン膜をエッチングする工程を含んでいてもよい。 In one exemplary embodiment, step b) may include etching a silicon film on the substrate.

以下、図面を参照して種々の例示的実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。 Various exemplary embodiments will be described in detail below with reference to the drawings. Note that the same or equivalent parts in each drawing will be given the same reference numerals.

一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図1に示すプラズマ処理装置1は、容量結合型のプラズマ処理装置である。プラズマ処理装置1は、チャンバ10を備えている。チャンバ10は、その中に内部空間10sを提供している。内部空間10sは、排気装置によって減圧可能である。 A diagram showing a schematic diagram of a plasma processing apparatus according to an exemplary embodiment. The plasma processing apparatus 1 shown in FIG. 1 is a capacitively coupled plasma processing apparatus. The plasma processing apparatus 1 includes a chamber 10. The chamber 10 provides an internal space 10s therein. The internal space 10s can be depressurized by an exhaust device.

チャンバ10は、チャンバ本体12を含んでいる。チャンバ10は、後述する中心軸線Zを有する。チャンバ本体12は、略円筒形状を有する容器である。内部空間10sは、チャンバ本体12の内側に提供されている。チャンバ本体12は、導電性を有する材料、例えばアルミニウムから形成されている。チャンバ本体12の内壁面は、プラズマに対する耐性を有する膜によって覆われている。この膜は、例えばアルマイト膜又は酸化イットリウム膜である。チャンバ本体12は電気的に接地されている。 The chamber 10 includes a chamber body 12. The chamber 10 has a central axis Z, which will be described later. The chamber body 12 is a container having a substantially cylindrical shape. An internal space 10s is provided inside the chamber body 12. The chamber body 12 is formed from a conductive material, such as aluminum. The inner wall surface of the chamber body 12 is covered with a film that is resistant to plasma. This film is, for example, an anodized aluminum film or an yttrium oxide film. The chamber body 12 is electrically grounded.

プラズマ処理装置1は、基板支持器14を更に備えている。基板支持器14は、チャンバ10内に設けられている。基板支持器14は、その上に載置される基板Wを支持するように構成されている。基板Wは、例えば300mmの直径を有する。基板Wは、中心軸線Z上にその中心が位置するように、基板支持器14上に載置される。中心軸線Zは、チャンバ10及び内部空間10sの中心軸線であり、鉛直方向に延びている。また、基板支持器14の中心軸線は、中心軸線Zに略一致している。即ち、基板支持器14上の基板Wの中心は、中心軸線Z上に位置している。 The plasma processing apparatus 1 further includes a substrate support 14. The substrate support 14 is provided in the chamber 10. The substrate support 14 is configured to support a substrate W placed thereon. The substrate W has a diameter of, for example, 300 mm. The substrate W is placed on the substrate support 14 so that its center is located on the central axis Z. The central axis Z is the central axis of the chamber 10 and the internal space 10s, and extends in the vertical direction. The central axis of the substrate support 14 also approximately coincides with the central axis Z. That is, the center of the substrate W on the substrate support 14 is located on the central axis Z.

基板支持器14上には、エッジリング26が搭載される。エッジリング26は、略環状の板である。エッジリング26は、プラズマ処理装置1を用いて実行されるプラズマ処理に応じて選択された材料から形成される。エッジリング26は、例えばシリコン、炭化シリコン、又は酸化シリコンから形成される。基板Wは、基板支持器14上、且つ、エッジリング26によって囲まれた領域内に配置される。 An edge ring 26 is mounted on the substrate support 14. The edge ring 26 is a substantially annular plate. The edge ring 26 is made of a material selected according to the plasma processing to be performed using the plasma processing apparatus 1. The edge ring 26 is made of, for example, silicon, silicon carbide, or silicon oxide. The substrate W is placed on the substrate support 14 and within the area surrounded by the edge ring 26.

一実施形態において、基板支持器14は、基台14a及び静電チャック14bを含んでいる。基台14aは、アルミニウムといった導電性の材料から形成されている。基台14aは、略円盤形状を有している。 In one embodiment, the substrate support 14 includes a base 14a and an electrostatic chuck 14b. The base 14a is formed from a conductive material such as aluminum. The base 14a has a generally disk-like shape.

静電チャック14bは、基台14a上に設けられている。静電チャック14bは、本体及び電極を含んでいる。静電チャック14bの本体は、略円盤形状を有し、誘電体から形成されている。静電チャック14bの電極は、膜状の電極であり、静電チャック14bの本体内に設けられている。静電チャック14bの電極には、直流電源が、スイッチを介して接続される。直流電源からの直流電圧が静電チャック14bの電極に印加されると、静電チャック14bと基板Wとの間で静電引力が発生する。基板Wは、発生した静電引力により静電チャック14bに引き付けられ、静電チャック14bによって保持される。 The electrostatic chuck 14b is provided on the base 14a. The electrostatic chuck 14b includes a body and an electrode. The body of the electrostatic chuck 14b has an approximately disk shape and is formed from a dielectric material. The electrode of the electrostatic chuck 14b is a film-shaped electrode and is provided within the body of the electrostatic chuck 14b. A DC power supply is connected to the electrode of the electrostatic chuck 14b via a switch. When a DC voltage from the DC power supply is applied to the electrode of the electrostatic chuck 14b, an electrostatic attractive force is generated between the electrostatic chuck 14b and the substrate W. The substrate W is attracted to the electrostatic chuck 14b by the generated electrostatic attractive force and is held by the electrostatic chuck 14b.

基台14aは、下部電極を構成している。基台14aには、第1の高周波電源18が第1の整合器22を介して電気的に接続されている。第1の高周波電源18は、プラズマの生成のための第1の高周波電力を発生する。第1の高周波電力の周波数は、例えば100MHzであるが、これに限定されるものではない。第1の整合器22は、第1の高周波電源18の出力インピーダンスと第1の高周波電源18の負荷側(下部電極側)のインピーダンスを整合させるための整合回路を有している。なお、第1の高周波電源18は、第1の整合器22を介して、基台14aではなく、上部電極16に接続されていてもよい。 The base 14a constitutes the lower electrode. The first high frequency power supply 18 is electrically connected to the base 14a via a first matching device 22. The first high frequency power supply 18 generates a first high frequency power for generating plasma. The frequency of the first high frequency power is, for example, 100 MHz, but is not limited to this. The first matching device 22 has a matching circuit for matching the output impedance of the first high frequency power supply 18 with the impedance of the load side (lower electrode side) of the first high frequency power supply 18. Note that the first high frequency power supply 18 may be connected to the upper electrode 16, rather than to the base 14a, via the first matching device 22.

基台14aには、第2の高周波電源20が第2の整合器24を介して電気的に接続されている。第2の高周波電源20は、第2の高周波電力を発生する。第2の高周波電力は、基板Wにイオンを引き込むのに適した周波数を有する。第2の高周波電力の周波数は、第1の高周波電力の周波数よりも低い。第2の高周波電力の周波数は、例えば3.2MHzであるが、これに限定されるものではない。第2の整合器24は、第2の高周波電源20の出力インピーダンスと負荷側(下部電極側)のインピーダンスを整合させるための整合回路を有している。 The second high frequency power supply 20 is electrically connected to the base 14a via a second matching device 24. The second high frequency power supply 20 generates a second high frequency power. The second high frequency power has a frequency suitable for attracting ions to the substrate W. The frequency of the second high frequency power is lower than the frequency of the first high frequency power. The frequency of the second high frequency power is, for example, 3.2 MHz, but is not limited to this. The second matching device 24 has a matching circuit for matching the output impedance of the second high frequency power supply 20 with the impedance of the load side (lower electrode side).

プラズマ処理装置1は、上部電極16を更に備え得る。上部電極16は、基板支持器14の上方に設けられている。上部電極16は、チャンバ本体12の上部開口を閉じている。上部電極16は、シャワーヘッドの機能を兼ねている。一実施形態において、上部電極16には、バッファ室16a、ガスライン16b、及び複数のガス孔16cが形成されている。バッファ室16aには複数のガス孔16cが接続している。これらガス孔16cは、下方に延び、内部空間10sに向けて開口している。 The plasma processing apparatus 1 may further include an upper electrode 16. The upper electrode 16 is provided above the substrate support 14. The upper electrode 16 closes the upper opening of the chamber body 12. The upper electrode 16 also functions as a shower head. In one embodiment, the upper electrode 16 is formed with a buffer chamber 16a, a gas line 16b, and multiple gas holes 16c. Multiple gas holes 16c are connected to the buffer chamber 16a. These gas holes 16c extend downward and open toward the internal space 10s.

バッファ室16aには、ガスライン16bの一端が接続している。ガスライン16bには、流量制御器群42及びバルブ群44を介してガスソース群40が接続している。ガスソース群40、流量制御器群42、及びバルブ群44は、ガス供給部を構成している。ガスソース群40は、複数のガスソースを含んでいる。流量制御器群42は、複数の流量制御器を含んでいる。複数の流量制御器は、マスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器である。バルブ群44は、複数のバルブ(例えば開閉バルブ)を含んでいる。ガスソース群40の複数のガスソースは、流量制御器群42の対応の流量制御器及びバルブ群44の対応のバルブを介して、ガスライン16bに接続されている。 One end of the gas line 16b is connected to the buffer chamber 16a. The gas source group 40 is connected to the gas line 16b via the flow rate controller group 42 and the valve group 44. The gas source group 40, the flow rate controller group 42, and the valve group 44 constitute a gas supply unit. The gas source group 40 includes a plurality of gas sources. The flow rate controller group 42 includes a plurality of flow rate controllers. The plurality of flow rate controllers are mass flow controllers or pressure-controlled flow rate controllers. The valve group 44 includes a plurality of valves (e.g., opening and closing valves). The plurality of gas sources of the gas source group 40 are connected to the gas line 16b via the corresponding flow rate controllers of the flow rate controller group 42 and the corresponding valves of the valve group 44.

プラズマ処理装置1の稼働時には、処理ガスがガス供給部からチャンバ10内に供給される。また、排気装置によってチャンバ10内の空間の圧力が減圧される。また、内部空間10sの中で処理ガスからプラズマを生成するために、第1の高周波電力及び/又は第2の高周波電力が供給される。一実施形態において、第1の高周波電力は、第1の高周波電源から第1の整合器を介して上部電極又は下部電極に供給され、第2の高周波電力は、第2の高周波電源から第2の整合器を介して下部電極に供給される。従って、第1及び/又は第2の高周波電源は、チャンバ内に供給された処理ガスからプラズマを生成するように構成されたプラズマ生成部の少なくとも一部として機能し得る。そして、プラズマからの化学種により、基板Wの膜が処理される。基板の膜に対する処理、即ちプラズマ処理は、例えばプラズマエッチングである。 During operation of the plasma processing apparatus 1, a processing gas is supplied from a gas supply unit into the chamber 10. The pressure in the space in the chamber 10 is reduced by an exhaust unit. A first high-frequency power and/or a second high-frequency power is supplied to generate plasma from the processing gas in the internal space 10s. In one embodiment, the first high-frequency power is supplied from a first high-frequency power source to an upper electrode or a lower electrode via a first matcher, and the second high-frequency power is supplied from a second high-frequency power source to a lower electrode via a second matcher. Thus, the first and/or second high-frequency power sources can function as at least a part of a plasma generating unit configured to generate plasma from the processing gas supplied into the chamber. Then, the film on the substrate W is processed by chemical species from the plasma. The processing of the film on the substrate, i.e., the plasma processing, is, for example, plasma etching.

プラズマ処理装置1は、一つ以上の第1の電磁石30を含む第1の電磁石アセンブリ3を備えている。第1の電磁石アセンブリ3は、チャンバ10内に第1の磁場を生成するように構成されている。一実施形態において、プラズマ処理装置1は、複数の第1の電磁石30を含む第1の電磁石アセンブリ3を備えている。図1に示す実施形態では、複数の第1の電磁石30は、電磁石31~34を含んでいる。図2は、複数の第1の電磁石の一例を示す平面図である。図2においては、内部空間10s側から視た複数の第1の電磁石30が示されている。複数の第1の電磁石30は、チャンバ10の上又は上方に設けられている。即ち、第1の電磁石アセンブリ3は、チャンバ10の上又は上方に配置される。図1に示す例では、複数の第1の電磁石30は、上部電極16の上に設けられている。 The plasma processing apparatus 1 includes a first electromagnet assembly 3 including one or more first electromagnets 30. The first electromagnet assembly 3 is configured to generate a first magnetic field in the chamber 10. In one embodiment, the plasma processing apparatus 1 includes a first electromagnet assembly 3 including a plurality of first electromagnets 30. In the embodiment shown in FIG. 1, the plurality of first electromagnets 30 includes electromagnets 31 to 34. FIG. 2 is a plan view showing an example of the plurality of first electromagnets. In FIG. 2, the plurality of first electromagnets 30 are shown as viewed from the internal space 10s side. The plurality of first electromagnets 30 are provided above or above the chamber 10. That is, the first electromagnet assembly 3 is disposed above or above the chamber 10. In the example shown in FIG. 1, the plurality of first electromagnets 30 are provided above the upper electrode 16.

一つ以上の第1の電磁石30の各々は、第1のコイルを含む。図1及び図2に示す例では、電磁石31~34はそれぞれ、第1のコイルとして、コイル61~64を含んでいる。コイル61~コイル64は、中心軸線Zの周りで巻かれている。即ち、第1の電磁石アセンブリ3は、第1の環状コイル61~64を含んでいる。コイル61~64は、同一の高さ位置において、同軸に設けられている。 Each of the one or more first electromagnets 30 includes a first coil. In the example shown in Figures 1 and 2, the electromagnets 31 to 34 each include coils 61 to 64 as the first coil. The coils 61 to 64 are wound around the central axis Z. That is, the first electromagnet assembly 3 includes first annular coils 61 to 64. The coils 61 to 64 are arranged coaxially at the same height position.

第1の電磁石アセンブリ3は、ボビン50(又はヨーク)を更に含んでいる。コイル61~64は、ボビン50(又はヨーク)に巻き付けられている。ボビン50は、例えば磁性材料から形成されている。ボビン50は、柱状部51、複数の円筒部52~55、及びベース部56を有している。ベース部56は、略円盤形状を有しており、その中心軸線は中心軸線Zに一致している。柱状部51及び複数の円筒部52~55は、ベース部56の下面から下方に延びている。柱状部51は、略円柱形状を有しており、その中心軸線は中心軸線Zに略一致している。柱状部51の半径L1は、例えば、30mmである。円筒部52~55は、中心軸線Zに対して径方向において、柱状部51の外側で延在している。 The first electromagnet assembly 3 further includes a bobbin 50 (or a yoke). The coils 61 to 64 are wound around the bobbin 50 (or a yoke). The bobbin 50 is formed of, for example, a magnetic material. The bobbin 50 has a columnar portion 51, a plurality of cylindrical portions 52 to 55, and a base portion 56. The base portion 56 has a substantially disk shape, and its central axis coincides with the central axis Z. The columnar portion 51 and the plurality of cylindrical portions 52 to 55 extend downward from the lower surface of the base portion 56. The columnar portion 51 has a substantially cylindrical shape, and its central axis coincides with the central axis Z. The radius L1 of the columnar portion 51 is, for example, 30 mm. The cylindrical portions 52 to 55 extend outside the columnar portion 51 in the radial direction with respect to the central axis Z.

円筒部52~55の各々は、鉛直方向に延びる円筒形状を有している。円筒部52~55の中心軸線は、中心軸線Zに略一致している。即ち、円筒部52~55は、同軸状に設けられている。円筒部52の半径L2、円筒部53の半径L3、円筒部54の半径L4、及び、円筒部55の半径L5は、半径L1よりも大きく、L2<L3<L4<L5の関係を有する。例えば、半径L2、半径L3、半径L4、半径L5はそれぞれ、76mm、127mm、178mm、229mmである。なお、半径L2は円筒部52の内周面と外周面の間の径方向における中間位置と中心軸線Zとの間の距離である。半径L3は円筒部53の内周面と外周面の間の径方向における中間位置と中心軸線Zとの間の距離である。半径L4は円筒部54の内周面と外周面の間の径方向における中間位置と中心軸線Zとの間の距離である。半径L5は円筒部55の内周面と外周面の間の径方向における中間位置と中心軸線Zとの間の距離である。 Each of the cylindrical portions 52 to 55 has a cylindrical shape extending in the vertical direction. The central axis of the cylindrical portions 52 to 55 is approximately coincident with the central axis Z. That is, the cylindrical portions 52 to 55 are arranged coaxially. The radius L2 of the cylindrical portion 52, the radius L3 of the cylindrical portion 53, the radius L4 of the cylindrical portion 54, and the radius L5 of the cylindrical portion 55 are larger than the radius L1, and have a relationship of L2 < L3 < L4 < L5. For example, the radius L2, the radius L3, the radius L4, and the radius L5 are 76 mm, 127 mm, 178 mm, and 229 mm, respectively. The radius L2 is the distance between the central axis Z and the radial midpoint between the inner and outer peripheral surfaces of the cylindrical portion 52. The radius L3 is the distance between the central axis Z and the radial midpoint between the inner and outer peripheral surfaces of the cylindrical portion 53. Radius L4 is the distance between the central axis Z and the radial midpoint between the inner and outer circumferential surfaces of cylindrical portion 54. Radius L5 is the distance between the central axis Z and the radial midpoint between the inner and outer circumferential surfaces of cylindrical portion 55.

コイル61は、柱状部51の外周面に沿って巻かれており、柱状部51と円筒部52の間の溝の中に収容されている。コイル62は、円筒部52の外周面に沿って巻かれており、円筒部52と円筒部53の間の溝の中に収容されている。コイル63は、円筒部53の外周面に沿って巻かれており、円筒部53と円筒部54の間の溝の中に収容されている。コイル64は、円筒部54の外周面に沿って巻かれており、円筒部54と円筒部55の間の溝の中に収容されている。 Coil 61 is wound along the outer circumferential surface of columnar portion 51 and is housed in the groove between columnar portion 51 and cylindrical portion 52. Coil 62 is wound along the outer circumferential surface of cylindrical portion 52 and is housed in the groove between cylindrical portion 52 and cylindrical portion 53. Coil 63 is wound along the outer circumferential surface of cylindrical portion 53 and is housed in the groove between cylindrical portion 53 and cylindrical portion 54. Coil 64 is wound along the outer circumferential surface of cylindrical portion 54 and is housed in the groove between cylindrical portion 54 and cylindrical portion 55.

一つ以上の第1の電磁石30の第1のコイルには、電流源70が接続されている。一つ以上の第1の電磁石30の第1のコイルの各々に対する電流源70からの電流の供給及び供給停止、電流の方向、並びに電流値は、制御部Cntによって制御される。なお、プラズマ処理装置1が複数の第1の電磁石30を備える場合には、複数の第1の電磁石30それぞれの第1のコイルには、単一の電流源が接続されていてもよく、互いに異なる電流源が個別に接続されていてもよい。 A current source 70 is connected to the first coil of one or more first electromagnets 30. The supply and stop of current from the current source 70 to each of the first coils of one or more first electromagnets 30, the direction of the current, and the current value are controlled by the control unit Cnt. Note that when the plasma processing apparatus 1 includes multiple first electromagnets 30, a single current source may be connected to the first coil of each of the multiple first electromagnets 30, or different current sources may be connected to each of the first coils.

一つ以上の第1の電磁石30は、中心軸線Zに対して軸対称の磁場をチャンバ10内に形成する。一つ以上の第1の電磁石30のそれぞれに供給される電流を制御することにより、中心軸線Zに対して径方向において磁場の強度分布(又は磁束密度)を調整することが可能である。これにより、プラズマ処理装置1は、チャンバ10内で生成されるプラズマの密度の径方向の分布を調整して、基板Wの膜の径方向における処理速度(例えばエッチングレート)の分布を調整することができる。 The one or more first electromagnets 30 form a magnetic field in the chamber 10 that is axially symmetrical with respect to the central axis Z. By controlling the current supplied to each of the one or more first electromagnets 30, it is possible to adjust the magnetic field strength distribution (or magnetic flux density) in the radial direction with respect to the central axis Z. This allows the plasma processing apparatus 1 to adjust the radial distribution of the density of the plasma generated in the chamber 10, and thereby adjust the radial distribution of the processing speed (e.g., etching rate) of the film on the substrate W.

プラズマ処理装置1は、一つ以上の第2の電磁石80を含む第2の電磁石アセンブリ8を更に備えている。第2の電磁石アセンブリ8は、チャンバ10内に第2の磁場を生成するように構成されている。第2の磁場は、基板支持器14上の基板Wの中心で第1の磁場の強度を低減させる。図1に示す例では、第2の電磁石80の個数は一つである。以下、プラズマ処理装置1が一つの第2の電磁石80を備える実施形態について説明するが、プラズマ処理装置1が備える第2の電磁石80の個数は、複数個であってもよい。 The plasma processing apparatus 1 further includes a second electromagnet assembly 8 including one or more second electromagnets 80. The second electromagnet assembly 8 is configured to generate a second magnetic field within the chamber 10. The second magnetic field reduces the strength of the first magnetic field at the center of the substrate W on the substrate support 14. In the example shown in FIG. 1, the number of second electromagnets 80 is one. Below, an embodiment in which the plasma processing apparatus 1 includes one second electromagnet 80 will be described, but the number of second electromagnets 80 included in the plasma processing apparatus 1 may be multiple.

図3は、第2の電磁石の一例を示す平面図である。図3においては、内部空間10s側から視た第2の電磁石80が示されている。一実施形態において、第2の電磁石80は、基板支持器14の下方に設けられている。即ち、第2の電磁石アセンブリ8は、チャンバ10の下方に配置される。 Figure 3 is a plan view showing an example of the second electromagnet. In Figure 3, the second electromagnet 80 is shown as viewed from the internal space 10s side. In one embodiment, the second electromagnet 80 is provided below the substrate support 14. That is, the second electromagnet assembly 8 is disposed below the chamber 10.

第2の電磁石80は、第2のコイルとして、コイル81を含む。コイル81は、中心軸線Zの周りで巻かれている。即ち、第2の電磁石アセンブリ8は、第2の環状コイル81を含んでいる。なお、プラズマ処理装置1が複数の第2の電磁石80を備える場合には、複数の第2の電磁石80それぞれの第2のコイルは、同一の高さ位置において、中心軸線Zの周りで同軸に設けられ得る。 The second electromagnet 80 includes a coil 81 as a second coil. The coil 81 is wound around the central axis Z. That is, the second electromagnet assembly 8 includes a second annular coil 81. When the plasma processing apparatus 1 includes multiple second electromagnets 80, the second coils of each of the multiple second electromagnets 80 can be arranged coaxially around the central axis Z at the same height position.

第2の電磁石アセンブリ8は、ボビン90(又はヨーク)を更に含んでいる。コイル81は、ボビン90(又はヨーク)に巻き付けられている。ボビン90は、例えば磁性材料から形成されている。ボビン90は、複数の円筒部91~92及びベース部93を有している。ベース部93は、略円盤形状を有しており、その中心軸線は中心軸線Zに一致している。複数の円筒部91~92は、ベース部93の上面から上方に延びている。円筒部91~92は、中心軸線Zの周りで同軸に設けられている。コイル81は、円筒部91の外周面に沿って巻かれており、円筒部91と円筒部92の間の溝の中に収容されている。 The second electromagnet assembly 8 further includes a bobbin 90 (or a yoke). The coil 81 is wound around the bobbin 90 (or a yoke). The bobbin 90 is formed of, for example, a magnetic material. The bobbin 90 has a plurality of cylindrical portions 91-92 and a base portion 93. The base portion 93 has a substantially disk shape, and its central axis coincides with the central axis Z. The plurality of cylindrical portions 91-92 extend upward from the upper surface of the base portion 93. The cylindrical portions 91-92 are arranged coaxially around the central axis Z. The coil 81 is wound around the outer circumferential surface of the cylindrical portion 91 and is housed in a groove between the cylindrical portions 91 and 92.

第2のコイルには、電流源100が接続されている。第2のコイルに対する電流源100からの電流の供給及び供給停止、電流の方向、並びに電流値は、制御部Cntによって制御される。なお、プラズマ処理装置1が複数の第2の電磁石80を備える場合には、複数の第2の電磁石80それぞれの第2のコイルには、単一の電流源が接続されていてもよく、互いに異なる電流源が個別に接続されていてもよい。 A current source 100 is connected to the second coil. The supply and stop of current from the current source 100 to the second coil, the direction of the current, and the current value are controlled by the control unit Cnt. When the plasma processing apparatus 1 includes multiple second electromagnets 80, a single current source may be connected to the second coil of each of the multiple second electromagnets 80, or different current sources may be connected to each of the second coils.

第2の電磁石80は、基板支持器14上に載置される基板Wと中心軸線Zが交差する箇所、即ち基板Wの中心が位置する箇所で一つ以上の第1の電磁石30によって形成される磁場の強度を低減させる磁場を形成する。第2の電磁石80に供給される電流は、このような磁場を形成するように、制御される。一実施形態では、第2の電磁石80は、当該箇所で一つ以上の第1の電磁石30によって形成される磁場の強度をゼロに設定する磁場を形成する。 The second electromagnet 80 forms a magnetic field that reduces the strength of the magnetic field formed by the one or more first electromagnets 30 at the location where the central axis Z intersects with the substrate W placed on the substrate support 14, i.e., where the center of the substrate W is located. The current supplied to the second electromagnet 80 is controlled to form such a magnetic field. In one embodiment, the second electromagnet 80 forms a magnetic field that sets the strength of the magnetic field formed by the one or more first electromagnets 30 at that location to zero.

一実施形態において、プラズマ処理装置1は、上述の制御部Cntを更に備え得る。制御部Cntは、制御部Cntは、プロセッサ、メモリなどの記憶部、入力装置、表示装置、信号の入出力インターフェイス等を備えるコンピュータ装置であり得る。制御部Cntは、プラズマ処理装置1の各部を制御する。制御部Cntでは、入力装置を用いて、オペレータがプラズマ処理装置1を管理するためにコマンドの入力操作等を行うことができる。また、制御部Cntでは、表示装置により、プラズマ処理装置1の稼働状況を可視化して表示することができる。さらに、記憶部には、制御プログラム及びレシピデータが格納されている。制御プログラムは、プラズマ処理装置1で各種処理を実行するために、プロセッサによって実行される。プロセッサは、制御プログラムを実行し、レシピデータに従ってプラズマ処理装置1の各部を制御する。 In one embodiment, the plasma processing apparatus 1 may further include the above-mentioned control unit Cnt. The control unit Cnt may be a computer device including a processor, a storage unit such as a memory, an input device, a display device, a signal input/output interface, and the like. The control unit Cnt controls each part of the plasma processing apparatus 1. In the control unit Cnt, an operator can use the input device to input commands and the like to manage the plasma processing apparatus 1. In addition, the control unit Cnt can visualize and display the operating status of the plasma processing apparatus 1 using the display device. Furthermore, the storage unit stores a control program and recipe data. The control program is executed by the processor to execute various processes in the plasma processing apparatus 1. The processor executes the control program and controls each part of the plasma processing apparatus 1 according to the recipe data.

チャンバ10内で生成されるプラズマ中の負イオンの密度は、中心軸線Z上又はその近傍で高くなる傾向がある。このようなプラズマが生成されている状態で一つ以上の第1の電磁石30によってチャンバ10内に磁場が形成されると、基板Wの処理速度(例えばエッチングレート)が、基板Wの中心において局所的に高くなる。プラズマ処理装置1では、基板支持器14上に載置される基板Wと中心軸線Zが交差する箇所で一つ以上の第1の電磁石30によって形成される磁場の強度が、第2の電磁石80によって形成される磁場により、低減される。その結果、基板Wの処理速度がその中心部分で局所的に高くなることが抑制される。 The density of negative ions in the plasma generated in the chamber 10 tends to be high on or near the central axis Z. When a magnetic field is formed in the chamber 10 by one or more first electromagnets 30 while such a plasma is being generated, the processing speed (e.g., etching rate) of the substrate W becomes locally high at the center of the substrate W. In the plasma processing apparatus 1, the strength of the magnetic field formed by the one or more first electromagnets 30 at the point where the substrate W placed on the substrate support 14 intersects with the central axis Z is reduced by the magnetic field formed by the second electromagnet 80. As a result, the processing speed of the substrate W is prevented from becoming locally high at its center.

一実施形態においては、プラズマ処理装置1は複数の第1の電磁石30を含む第1の電磁石アセンブリ3を備えていてもよい。この実施形態では、複数の第1の電磁石30によってチャンバ10内に形成される合成磁場によって、プラズマの密度の径方向の分布が調整される。したがって、プラズマ処理装置1が複数の第1の電磁石30を含む第1の電磁石アセンブリ3を備える場合には、プラズマの密度の径方向の分布の制御性が高くなる。 In one embodiment, the plasma processing apparatus 1 may include a first electromagnet assembly 3 including a plurality of first electromagnets 30. In this embodiment, the radial distribution of the plasma density is adjusted by a composite magnetic field formed in the chamber 10 by the plurality of first electromagnets 30. Therefore, when the plasma processing apparatus 1 includes a first electromagnet assembly 3 including a plurality of first electromagnets 30, the radial distribution of the plasma density is highly controllable.

一実施形態においては、プラズマ処理装置1は複数の第2の電磁石80を含む第2の電磁石アセンブリ8を備えていてもよい。この実施形態では、複数の第2の電磁石80によってチャンバ10内に合成磁場が形成される。したがって、チャンバ10内における磁場の強度の分布の制御性が高くなる。 In one embodiment, the plasma processing apparatus 1 may include a second electromagnet assembly 8 including a plurality of second electromagnets 80. In this embodiment, a composite magnetic field is formed within the chamber 10 by the plurality of second electromagnets 80. This provides greater control over the distribution of the magnetic field strength within the chamber 10.

以下、図4を参照して、一つの例示的実施形態に係る基板を処理する方法について説明する。図4は、一つの例示的実施形態に係る基板を処理する方法の流れ図である。図4に示す方法(以下、「方法MT」という)は、プラズマ処理装置を用いて実行される。方法MTの実行において用いられるプラズマ処理装置は、上述した一つ以上の第1の電磁石を含む第1の電磁石アセンブリ3と一つ以上の第2の電磁石を含む第2の電磁石アセンブリ8とを備える。以下、プラズマ処理装置1が用いられる場合を例として、方法MTについて説明する。 Below, a method for processing a substrate according to one exemplary embodiment will be described with reference to FIG. 4. FIG. 4 is a flow chart of a method for processing a substrate according to one exemplary embodiment. The method shown in FIG. 4 (hereinafter, referred to as "method MT") is performed using a plasma processing apparatus. The plasma processing apparatus used in performing method MT includes a first electromagnet assembly 3 including one or more first electromagnets as described above, and a second electromagnet assembly 8 including one or more second electromagnets. Below, method MT will be described using an example in which plasma processing apparatus 1 is used.

方法MTは、基板Wが基板支持器14上に載置された状態で実行される。基板Wは、その中心が中心軸線Z上に位置するように、基板支持器14上に載置される。図5は、一例の基板の部分拡大断面図である。図5に示す基板Wは、膜EFを有する。膜EFは、方法MTでのプラズマ処理の対象となる膜である。一例において、膜EFは、シリコン膜である。膜EFは、他の材料から形成された膜であってもよい。基板Wは、下地領域UR及びマスクMSKを更に有し得る。膜EFは、下地領域UR上に設けられている。マスクMSKは、膜EF上に設けられている。マスクMSKはパターニングされている。一実施形態では、方法MTが基板Wに適用されることにより、マスクMSKのパターンが膜EFに転写される。 The method MT is performed with the substrate W placed on the substrate support 14. The substrate W is placed on the substrate support 14 so that its center is located on the central axis Z. FIG. 5 is a partially enlarged cross-sectional view of an example substrate. The substrate W shown in FIG. 5 has a film EF. The film EF is a film that is subject to plasma processing in the method MT. In one example, the film EF is a silicon film. The film EF may be a film formed from another material. The substrate W may further have a base region UR and a mask MSK. The film EF is provided on the base region UR. The mask MSK is provided on the film EF. The mask MSK is patterned. In one embodiment, the method MT is applied to the substrate W to transfer the pattern of the mask MSK to the film EF.

方法MTでは、基板Wが基板支持器14上に載置された状態で、工程ST1が実行される。工程ST1では、チャンバ10内で処理ガスからプラズマが生成される。工程ST1では、処理ガスがチャンバ10内に供給される。工程ST1で用いられる処理ガスは、基板Wに対するプラズマ処理のために選択された一つ以上のガスを含む。一例において、シリコン膜である膜EFのプラズマエッチングのために、処理ガスは、臭化水素ガス及び/又は塩素ガスを含み得る。工程ST1では、チャンバ10内の圧力が指定された圧力に設定される。また、工程ST1では、処理ガスを励起させて処理ガスからプラズマを生成するために、第1の高周波電力及び/又は第2の高周波電力が供給される。 In the method MT, step ST1 is performed with the substrate W placed on the substrate support 14. In step ST1, plasma is generated from a processing gas in the chamber 10. In step ST1, the processing gas is supplied into the chamber 10. The processing gas used in step ST1 includes one or more gases selected for plasma processing of the substrate W. In one example, for plasma etching of the film EF, which is a silicon film, the processing gas may include hydrogen bromide gas and/or chlorine gas. In step ST1, the pressure in the chamber 10 is set to a specified pressure. Also, in step ST1, a first high frequency power and/or a second high frequency power is supplied to excite the processing gas and generate plasma from the processing gas.

工程ST1の実行のために、制御部Cntは、チャンバ10内に処理ガスを供給するよう、ガス供給部を制御する。工程ST1の実行のために、制御部Cntは、チャンバ10内の圧力を指定された圧力に設定するよう、排気装置を制御する。また、工程ST1の実行のために、制御部Cntは、第1の高周波電力及び/又は第2の高周波電力を供給するよう、第1の高周波電源18及び/又は第2の高周波電源20を制御する。 To perform process ST1, the control unit Cnt controls the gas supply unit to supply a process gas into the chamber 10. To perform process ST1, the control unit Cnt controls the exhaust device to set the pressure in the chamber 10 to a specified pressure. To perform process ST1, the control unit Cnt also controls the first high frequency power supply 18 and/or the second high frequency power supply 20 to supply a first high frequency power and/or a second high frequency power.

方法MTは、工程ST1に加えて工程ST2及び工程ST3を含む。工程ST2及び工程ST3は、工程ST1の実行中に実行される。即ち、工程ST2及び工程ST3は、チャンバ10内で処理ガスからプラズマが生成されているときに実行される。 In addition to step ST1, method MT includes steps ST2 and ST3. Steps ST2 and ST3 are performed while step ST1 is being performed. That is, steps ST2 and ST3 are performed when plasma is being generated from the processing gas in chamber 10.

工程ST2においては、一つ以上の第1の電磁石30を含む第1の電磁石アセンブリ3を用いてチャンバ10内で磁場が形成される。一つ以上の第1の電磁石30の各々に電流源70から供給される電流は、制御部Cntによって制御される。 In step ST2, a magnetic field is generated in the chamber 10 using a first electromagnet assembly 3 including one or more first electromagnets 30. The current supplied from the current source 70 to each of the one or more first electromagnets 30 is controlled by the control unit Cnt.

工程ST3においては、一つ以上の第2の電磁石80を含む第2の電磁石アセンブリ8を用いてチャンバ10内で磁場が形成される。一つ以上の第2の電磁石80の各々に電流源100から供給される電流は、制御部Cntによって制御される。工程ST3において、一つ以上の第2の電磁石80は、基板支持器14上に載置された基板Wと中心軸線Zが交差する箇所、即ち基板Wの中心が位置する箇所で一つ以上の第1の電磁石30によって形成される磁場の強度を低減させる磁場を形成する。一実施形態では、一つ以上の第2の電磁石80は、基板支持器14上に載置された基板Wと中心軸線Zが交差する箇所で一つ以上の第1の電磁石30によって形成される磁場の強度をゼロに設定する磁場を形成する。 In step ST3, a magnetic field is formed in the chamber 10 using a second electromagnet assembly 8 including one or more second electromagnets 80. The current supplied from the current source 100 to each of the one or more second electromagnets 80 is controlled by the control unit Cnt. In step ST3, the one or more second electromagnets 80 form a magnetic field that reduces the strength of the magnetic field formed by the one or more first electromagnets 30 at the location where the central axis Z intersects with the substrate W placed on the substrate support 14, i.e., where the center of the substrate W is located. In one embodiment, the one or more second electromagnets 80 form a magnetic field that sets the strength of the magnetic field formed by the one or more first electromagnets 30 to zero at the location where the central axis Z intersects with the substrate W placed on the substrate support 14.

方法MTでは、一つ以上の第1の電磁石及び一つ以上の第2の電磁石によってチャンバ10内で磁場が形成されている状態で、チャンバ10内のプラズマからの化学種により基板Wが処理される。一例の方法MTでは、臭化水素ガス及び/又は塩素ガスを含む処理ガスから形成されたプラズマからのイオンにより、基板Wのシリコン膜である膜EFがエッチングされる。 In method MT, a substrate W is processed by chemical species from a plasma in chamber 10 while a magnetic field is formed in chamber 10 by one or more first electromagnets and one or more second electromagnets. In one example of method MT, a film EF, which is a silicon film of substrate W, is etched by ions from a plasma formed from a process gas including hydrogen bromide gas and/or chlorine gas.

方法MTでは、基板Wと中心軸線Zが交差する箇所で一つ以上の第1の電磁石30によって形成される磁場の強度が、第2の電磁石80によって形成される磁場により、低減される。したがって、方法MTによれば、基板Wの処理速度がその中心部分で局所的に高くなることが抑制される。臭化水素ガス及び/又は塩素ガスを含む処理ガスから形成されたプラズマからのイオンによりシリコン膜である膜EFがエッチングされる一例では、その中心における膜EFのエッチングレートが局所的に高くなることが抑制される。 In method MT, the strength of the magnetic field formed by one or more first electromagnets 30 at the point where the substrate W intersects with the central axis Z is reduced by the magnetic field formed by the second electromagnets 80. Therefore, method MT prevents the processing speed of the substrate W from becoming locally high at its center. In one example in which the film EF, which is a silicon film, is etched by ions from a plasma formed from a processing gas containing hydrogen bromide gas and/or chlorine gas, the etching rate of the film EF at its center is prevented from becoming locally high.

以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。 Although various exemplary embodiments have been described above, various omissions, substitutions, and modifications may be made without being limited to the above-described exemplary embodiments. In addition, elements in different embodiments may be combined to form other embodiments.

例えば、一つ以上の第2の電磁石を含む第2の電磁石アセンブリ8は、チャンバ10の上又は上方に設けられていてもよい。一実施形態において、電磁石31~34のうち一つ以上の電磁石が第1の電磁石として用いられ、電磁石31~34のうち一つ以上の別の電磁石が第2の電磁石として用いられてもよい。即ち、環状コイル61~64のうちの一つ以上の環状コイルを含む第1グループが第1の電磁石アセンブリ3に含まれ、環状コイル61~64のうちの一つ以上の別の環状コイルを含む第2グループが第2の電磁石アセンブリ8に含まれてもよい。この場合、第2の電磁石アセンブリ8は、第1の電磁石アセンブリ3と同じ高さに配置される。この場合においても、上記箇所で一つ以上の第1の電磁石によって形成される磁場の強度を低減させる磁場を一つ以上の第2の電磁石によって形成するよう、各第1の電磁石の第1のコイル及び各第2の電磁石の第2のコイルに供給される電流が制御される。例えば、各第1の電磁石に供給される電流の方向とは逆方向の電流が各第2の電磁石のコイルに供給される。一実施形態において、第2の電磁石アセンブリ8は、チャンバ10の上又は上方において、第1の電磁石アセンブリ3と異なる高さに配置されてもよい。例えば、第2の電磁石アセンブリ8は、第1の電磁石アセンブリ3の上又は上方に配置されてもよく、チャンバ10と第1の電磁石アセンブリ3との間に配置されてもよい。 For example, the second electromagnet assembly 8 including one or more second electromagnets may be provided above or on the chamber 10. In one embodiment, one or more of the electromagnets 31 to 34 may be used as a first electromagnet, and one or more other electromagnets of the electromagnets 31 to 34 may be used as a second electromagnet. That is, a first group including one or more annular coils of the annular coils 61 to 64 may be included in the first electromagnet assembly 3, and a second group including one or more other annular coils of the annular coils 61 to 64 may be included in the second electromagnet assembly 8. In this case, the second electromagnet assembly 8 is disposed at the same height as the first electromagnet assembly 3. Even in this case, the current supplied to the first coil of each first electromagnet and the second coil of each second electromagnet is controlled so that a magnetic field that reduces the strength of the magnetic field formed by the one or more first electromagnets at the above-mentioned location is formed by the one or more second electromagnets. For example, a current in a direction opposite to the direction of the current supplied to each first electromagnet is supplied to the coil of each second electromagnet. In one embodiment, the second electromagnet assembly 8 may be disposed at a different height than the first electromagnet assembly 3 above or on the chamber 10. For example, the second electromagnet assembly 8 may be disposed above or on the first electromagnet assembly 3, or may be disposed between the chamber 10 and the first electromagnet assembly 3.

以上の説明から、本開示の種々の実施形態は、説明の目的で本明細書で説明されており、本開示の範囲及び主旨から逸脱することなく種々の変更をなし得ることが、理解されるであろう。したがって、本明細書に開示した種々の実施形態は限定することを意図しておらず、真の範囲と主旨は、添付の特許請求の範囲によって示される。 From the foregoing, it will be understood that the various embodiments of the present disclosure have been described herein for purposes of illustration, and that various modifications may be made without departing from the scope and spirit of the present disclosure. Accordingly, the various embodiments disclosed herein are not intended to be limiting, with the true scope and spirit being indicated by the appended claims.

1…プラズマ処理装置、10…チャンバ、14…基板支持器、18…第1の高周波電源、20…第2の高周波電源、30…第1の電磁石、61~64…コイル、80…第2の電磁石、81…コイル、Z…中心軸線。 1...plasma processing apparatus, 10...chamber, 14...substrate support, 18...first high frequency power supply, 20...second high frequency power supply, 30...first electromagnet, 61-64...coil, 80...second electromagnet, 81...coil, Z...central axis.

Claims (8)

中心軸線を有するチャンバと、
前記チャンバ内に配置される基板支持器であり、前記基板支持器上の基板の中心は、前記中心軸線上に位置する、該基板支持器と、
前記チャンバ内に供給された処理ガスからプラズマを生成するよう構成されたプラズマ生成部と、
前記チャンバの上又は上方に配置される第1の電磁石アセンブリであり、第1の環状コイルと、前記第1の環状コイルを囲む第2の環状コイルと、前記第2の環状コイルを囲む第3の環状コイルと、前記第3の環状コイルを囲む第4の環状コイルとを含む、該第1の電磁石アセンブリと、
前記チャンバ内に第1の磁場を生成するように前記第1の環状コイル、前記第2の環状コイル、前記第3の環状コイル及び前記第4の環状コイルに第1の電流、第2の電流、第3の電流及び第4の電流をそれぞれ供給するように構成される少なくとも1つの第1の電源と、
前記基板支持器の下方に配置される第2の電磁石アセンブリであり、前記第3の環状コイル及び前記第4の環状コイルと縦方向に重複する如何なる環状コイルを伴うことなく前記第1の環状コイルと縦方向に重複する第5の環状コイルを含む、第2の電磁石アセンブリと、
前記基板支持器上の前記基板の前記中心で前記第1の磁場の強度を低減させる第2の磁場を生成するように前記第5の環状コイルに第5の電流を供給するように構成される第2の電源と、
を備えるプラズマ処理装置。
a chamber having a central axis;
a substrate support disposed within the chamber, the substrate support having a center on the substrate positioned on the central axis;
a plasma generating unit configured to generate plasma from a processing gas supplied into the chamber;
a first electromagnet assembly disposed on or above the chamber, the first electromagnet assembly including a first toroidal coil, a second toroidal coil surrounding the first toroidal coil, a third toroidal coil surrounding the second toroidal coil, and a fourth toroidal coil surrounding the third toroidal coil;
at least one first power source configured to supply a first current, a second current, a third current, and a fourth current to the first toroidal coil, the second toroidal coil, the third toroidal coil, and the fourth toroidal coil, respectively, to generate a first magnetic field in the chamber;
a second electromagnet assembly disposed below the substrate support, the second electromagnet assembly including a fifth toroidal coil longitudinally overlapping the first toroidal coil without any toroidal coil longitudinally overlapping the third toroidal coil and the fourth toroidal coil;
a second power supply configured to supply a fifth current to the fifth toroidal coil to generate a second magnetic field that reduces a strength of the first magnetic field at the center of the substrate on the substrate support ;
A plasma processing apparatus comprising:
前記第2の電源は、前記第1の環状コイル、前記第2の環状コイル、前記第3の環状コイル及び前記第4の環状コイルにそれぞれ供給される前記第1の電流、前記第2の電流、前記第3の電流及び前記第4の電流の方向とは逆方向に前記第5の電流を前記第5の環状コイルに供給するように構成される、請求項1に記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus of claim 1, wherein the second power supply is configured to supply the fifth current to the fifth annular coil in a direction opposite to the directions of the first current, the second current, the third current, and the fourth current supplied to the first annular coil, the second annular coil, the third annular coil, and the fourth annular coil, respectively. 前記第2の電源は、前記基板支持器上の前記基板の処理速度が該基板の中心部分で局所的に高くなることを抑制するように前記第5の電流を前記第5の環状コイルに供給するように構成される、請求項1又は2に記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the second power supply is configured to supply the fifth current to the fifth annular coil so as to prevent the processing speed of the substrate on the substrate support from being locally high in a central portion of the substrate. プラズマ処理装置で基板を処理する方法であって、
前記プラズマ処理装置は、
中心軸線を有するチャンバと、
前記チャンバ内に配置される基板支持器であり、前記基板支持器上の基板の中心は、前記中心軸線上に位置する、該基板支持器と、
前記チャンバの上又は上方に配置される第1の電磁石アセンブリであり、第1の環状コイルと、前記第1の環状コイルを囲む第2の環状コイルと、前記第2の環状コイルを囲む第3の環状コイルと、前記第3の環状コイルを囲む第4の環状コイルとを含む、該第1の電磁石アセンブリと、
前記基板支持器の下方に配置される第2の電磁石アセンブリであり、前記第3の環状コイル及び前記第4の環状コイルと縦方向に重複する如何なる環状コイルを伴うことなく前記第1の環状コイルと縦方向に重複する第5の環状コイルを含む、該第2の電磁石アセンブリと、
を含み、
該方法は、
a)前記基板支持器上に基板を載置する工程と、
b)前記チャンバ内に供給された処理ガスからプラズマを生成する工程と、
c)前記b)の間に、前記第1の環状コイル、前記第2の環状コイル、前記第3の環状コイル及び前記第4の環状コイルに第1の電流、第2の電流、第3の電流及び第4の電流をそれぞれ供給して、前記チャンバ内に第1の磁場を生成する工程と、
d)前記c)の間に、前記第5の環状コイルに第5の電流を供給して、前記チャンバ内に第2の磁場を形成する工程であり、前記第2の磁場は、前記基板支持器上の前記基板の前記中心で前記第1の磁場の強度を低減させる、該工程と、
を含む、方法。
1. A method for processing a substrate in a plasma processing apparatus, comprising:
The plasma processing apparatus includes:
a chamber having a central axis;
a substrate support disposed within the chamber, the substrate support having a center on the substrate positioned on the central axis;
a first electromagnet assembly disposed on or above the chamber, the first electromagnet assembly including a first toroidal coil, a second toroidal coil surrounding the first toroidal coil, a third toroidal coil surrounding the second toroidal coil, and a fourth toroidal coil surrounding the third toroidal coil;
a second electromagnet assembly disposed below the substrate support, the second electromagnet assembly including a fifth toroidal coil longitudinally overlapping the first toroidal coil without any toroidal coil longitudinally overlapping the third toroidal coil and the fourth toroidal coil;
Including,
The method comprises:
a) placing a substrate on the substrate support;
b) generating a plasma from a process gas supplied into the chamber;
c) during b), supplying a first current, a second current, a third current and a fourth current to the first toroidal coil, the second toroidal coil, the third toroidal coil and the fourth toroidal coil, respectively, to generate a first magnetic field in the chamber;
d) during c), supplying a fifth current to the fifth toroidal coil to form a second magnetic field in the chamber, the second magnetic field reducing a strength of the first magnetic field at the center of the substrate on the substrate support ;
A method comprising:
前記d)において、前記第5の電流は、前記第1の環状コイル、前記第2の環状コイル、前記第3の環状コイル及び前記第4の環状コイルにそれぞれ供給される前記第1の電流、前記第2の電流、前記第3の電流及び前記第4の電流の方向とは逆方向に供給される、請求項4に記載の方法。 The method according to claim 4, wherein in d), the fifth current is supplied in a direction opposite to the directions of the first current, the second current, the third current, and the fourth current supplied to the first toroidal coil, the second toroidal coil, the third toroidal coil, and the fourth toroidal coil, respectively. 前記d)において、前記第5の電流は、前記基板支持器上の基板の処理速度が該基板の中心部分で局所的に高くなることを抑制するように供給される、請求項4又は5に記載の方法。 The method according to claim 4 or 5, wherein in d), the fifth current is supplied to suppress a processing speed of the substrate on the substrate support from being locally high in a central portion of the substrate. 前記処理ガスは、臭化水素及び/又は塩素を含む、請求項4に記載の方法。 The method of claim 4, wherein the process gas includes hydrogen bromide and/or chlorine. 前記b)は、前記基板上のシリコン膜をエッチングする工程を含む、請求項7に記載の方法。 The method of claim 7, wherein b) includes etching a silicon film on the substrate.
JP2020096205A 2019-09-09 2020-06-02 Plasma processing apparatus and method for processing a substrate - Patents.com Active JP7503422B2 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW109129298A TW202119874A (en) 2019-09-09 2020-08-27 Plasma processing system and method of processing substrate
US17/004,260 US12020898B2 (en) 2019-09-09 2020-08-27 Plasma processing system and method of processing substrate
CN202010876613.7A CN112466734A (en) 2019-09-09 2020-08-27 Plasma processing apparatus and method of processing substrate
KR1020200109220A KR20210030199A (en) 2019-09-09 2020-08-28 Plasma processing system and method of processing substrate

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019163794 2019-09-09
JP2019163794 2019-09-09

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021044535A JP2021044535A (en) 2021-03-18
JP7503422B2 true JP7503422B2 (en) 2024-06-20

Family

ID=74862495

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020096205A Active JP7503422B2 (en) 2019-09-09 2020-06-02 Plasma processing apparatus and method for processing a substrate - Patents.com

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP7503422B2 (en)
KR (1) KR20210030199A (en)
TW (1) TW202119874A (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116941018A (en) * 2021-03-23 2023-10-24 东京毅力科创株式会社 Plasma processing apparatus and plasma processing method
JP7531460B2 (en) 2021-07-27 2024-08-09 東京エレクトロン株式会社 Plasma Processing Equipment
WO2023013352A1 (en) 2021-08-04 2023-02-09 東京エレクトロン株式会社 Plasma treatment device

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014158005A (en) 2013-01-21 2014-08-28 Tokyo Electron Ltd Method for etching multilayer film

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62229945A (en) * 1986-03-31 1987-10-08 Toshiba Corp Dry etching device
JP2566648B2 (en) * 1988-05-23 1996-12-25 日本電信電話株式会社 Plasma etching equipment
JPH04324631A (en) * 1991-04-24 1992-11-13 Toshiba Corp Surface treatment equipment
JPH06177079A (en) * 1992-12-02 1994-06-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd Dry etching method
JPH08311668A (en) * 1995-05-18 1996-11-26 Hitachi Ltd High-frequency wave plasma treatment apparatus
JPH09223685A (en) * 1996-02-14 1997-08-26 Sony Corp Plasma processing apparatus and plasma processing method

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014158005A (en) 2013-01-21 2014-08-28 Tokyo Electron Ltd Method for etching multilayer film

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021044535A (en) 2021-03-18
TW202119874A (en) 2021-05-16
KR20210030199A (en) 2021-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7503422B2 (en) Plasma processing apparatus and method for processing a substrate - Patents.com
US6673199B1 (en) Shaping a plasma with a magnetic field to control etch rate uniformity
JP6204869B2 (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
JP6008771B2 (en) Method for etching a multilayer film
KR20240014562A (en) Plasma etching method
JP2015162490A (en) Electrostatic chuck, mounting table, plasma processing apparatus, and method of manufacturing electrostatic chuck
JP2019207960A (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
US12020898B2 (en) Plasma processing system and method of processing substrate
US20240290625A1 (en) Plasma processing apparatus
US20200388472A1 (en) Electrostatic chuck, support platform, and plasma processing apparatus
KR20210045927A (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
US20220102119A1 (en) Plasma processing apparatus
US11450515B2 (en) Plasma processing apparatus
US10784090B2 (en) Plasma processing device and semiconductor device production method
US11257662B2 (en) Annular member, plasma processing apparatus and plasma etching method
JP7102252B2 (en) Plasma processing equipment
JP6462072B2 (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
JP2022054392A (en) Plasma processing apparatus
KR20220083923A (en) Apparatus for treating substrate
JP2002343765A (en) Etching apparatus with magnetic field and semiconductor device and its manufacturing method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230306

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20231114

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20231116

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20231205

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240213

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240226

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240514

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240610

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7503422

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150