DE3810197C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Plasma-Bearbeitungseinrichtung zur
Bearbeitung eines Substrats gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1 und 6.
Fig. 23 zeigt im Schnitt und teilweise in Blockform den Aufbau
einer bekanntern Plasma-Bearbeitungseinrichtung nach der
JP-OS 79 621/1982. Die bekannte Plasma-Bearbeitungseinrichtung
umfaßt einen Plasmaerzeugungsteil 1. Dieser hat ein
Plasmaerzeugungsgefäß, z. B. eine Glasröhre 2, einen elektrischen
HF-Felderzeuger, z. B. einen HF-Wellenleiter 3,
der die Plasmaerzeugungs-Glasröhre 2 aufnimmt und ein
nichtgleichförmiges elektrisches HF-Feld senkrecht zu einer
Axialrichtung (die als z-Richtung angenommen wird) erzeugt,
und einen magnetostatischen Erzeuger, z. B. eine Magnetspule
5, die den HF-Wellenleiter 3 umgibt und an eine
Gleichstromversorgung 4 angeschlossen ist, so daß sie ein
nichtgleichförmiges magnetostatisches Feld in Axialrichtung
erzeugt. HF-Energie wird dem HF-Wellenleiter 3 durch ein
Magnetron 7 zugeführt, das auf dem oberen Teil des HF-Wel
lenleiters 3 angeordnet und an eine Antriebsenergieversorgung
6 angeschlossen ist. Ferner wird ein Gas, z. B. ein
Reaktionsgas, der Plasmaerzeugungs-Glasröhre 2 durch eine
Gasförderleitung 8 zugeführt.
Ferner weist die bekannte Plasma-Bearbeitungseinrichtung
einen Plasmareaktionsteil 9 auf. In diesem befindet sich
eine Plattform 10, auf der ein mit Plasma zu bearbeitendes
Substrat 11 angeordnet ist. Die Gasförderleitung 8 ist an
den oberen Abschnitt des Plasmareaktionsteils 9 angeschlossen.
Eine Ausströmleitung 12 zur Abführung des verbrauchten
Gases ist an den unteren Abschnitt des Plasmareaktionsteils
9 angeschlossen.
Die bekannte Plasma-Bearbeitungseinrichtung ist wie beschrieben
aufgebaut und erzeugt das Plasma aufgrund von
Elektronenzyklotronresonanz, die nachstehend erläutert
werden soll.
Dabei bezeichnet B(z) die Stärke des nichtgleichförmigen
magnetostatischen Feldes in Axialrichtung. Die elektrische
HF-Leistung, die dem HF-Wellenleiter 3 vom Magnetron 7
zugeführt wird, bildet in dem Plasmaerzeugungsteil 1 ein
nichtgleichförmiges elektrisches HF-Feld Erf(z) aus, wobei
der Plasmaerzeugungsteil eine solche Form hat, daß er entsprechend
der Frequenz der HF-Energie in Resonanz tritt.
Die Stärke des magnetostatischen Feldes in z-Richtung, die
die Elektronenzyklotronresonanz mit dem elektrischen HF-
Feld Erf(z) in dem Plasmaerzeugungsteil 1 bewirkt, liegt in
einem in Fig. 24 gezeigten Bereich innerhalb des Plasmaer
zeugungsteils 1. Fig. 24 ist ein Verteilungsdiagramm, das
Resonanzpunkte in radialer Richtung r von der Mitte des
Plasmaerzeugungsteils 1 zu dessen Seitenwandfläche und in
Axialrichtung z unter der oberen Wandfläche des Plasmaer
zeugungsteils 1 zeigt. Eine Kurve vom Punkt A zum Punkt B
erhält man durch Verbinden der Punkte der magnetischen
Feldstärken, bei denen die magnetostatische Feldstärke
Bz(z) in z-Richtung die Resonanz mit dem elektrischen
HF-Feld Erf(z) bewirkt.
Elektronen führen eine wohlbekannte Zyklotronbewegung in
dem magnetostatischen Feld B aus, und die Winkelfrequenz ωc
der Zyklotronbewegung wird ausgedrückt durch ωc = eB/m (mit
e = Absolutwert der elektronischen Ladung und m = Masse des
Elektrons). Wenn ω die Winkelfrequenz des elektrischen
HF-Feldes Erf(z) in dem Plasmaerzeugungsteil 1 bezeichnet
und die Zyklotronresonanzbedingung ω = ωc gilt, so wird die
Energie der HF-Leistung dem Elektron kontinuierlich zugeführt,
und die Energie des Elektrons nimmt zu.
Unter diesen Zyklotronresonanzbedingungen wird ein Gas mit
geeignetem Gasdruck in die Gasförderleitung 8 eingeführt.
Dann wird den in einem vorläufigen Entladungszustand erzeugten
Elektronen kontinuierlich Energie von der HF-Lei
stungseinheit zugeführt, so daß sie einen energiereichen
Zustand annehmen, und das Plasma wird durch die Kollisionen
ausgebildet. Die HF-Leistung wird unter den Resonanzbedingungen
weiter in das so erzeugte Plasma geleitet.
Wenn nun beispielsweise angenommen wird, daß das durch die
Gasförderleitung 8 eingeleitete Gas SiH₄ ist, so wird zusätzlich
zum Gasdruck die HF-Leistung richtig eingestellt,
so daß die Arten, Konzentrationen oder/und Energieniveaus
der jeweiligen Ionen wie Si⁺, SiH⁺, SiH₂⁺ und SiH₃⁺ und
gleichzeitig die Arten, Konzentrationen oder/und Energieniveaus
von Radikalen wie Si* und SiHx* gesteuert werden
können.
Eine durch die nachstehende Gleichung gegebene axiale Kraft
Fz wirkt auf das Elektron in Anwesenheit des nichtgleichförmigen
magnetostatischen Feldes B(z) und des nichtgleichförmigen
elektrischen Feldes Erf(z), so daß das Elektron in
Axialrichtung beschleunigt wird:
mit
µ = ein magnetisches Moment,
B = Magnetflußdichte,
z = Entfernung in Axialrichtung,
ω₀ = Energie der Kreisbewegung des Elektrons,
B₀ = Magnetflußdichte im Plasmaerzeugungsteil 1,
m = Masse des Elektrons und
M = Masse des Ions.
µ = ein magnetisches Moment,
B = Magnetflußdichte,
z = Entfernung in Axialrichtung,
ω₀ = Energie der Kreisbewegung des Elektrons,
B₀ = Magnetflußdichte im Plasmaerzeugungsteil 1,
m = Masse des Elektrons und
M = Masse des Ions.
Somit werden also die Elektronen in dem vom Plasmaerzeugungsteil
1 nach Fig. 23 erzeugten Plasma in Axialrichtung
zum Plasmareaktionsteil 9 beschleunigt. Infolgedessen wird
in der Axialrichtung innerhalb des Plasmas ein die Ionen
beschleunigendes elektrostatisches Feld E₀(z) ausgebildet.
Dieses elektrostatische Feld E₀(z) beschleunigt das gesamte
Plasma in Axialrichtung, so daß in dem Plasmareaktionsteil
9 ein Plasmastrom 13 auftritt, der in Axialrichtung verläuft.
Da von der Magnetspule 5 erzeugte magnetische Kraftlinien
Komponenten in r-Richtung in dem Plasmareaktionsteil
9 haben, breitet sich der Plasmastrom 13 entlang den ma
gnetischen Kraftlinien aus.
Eine solche Plasma-Bearbeitungseinrichtung kann für verschiedene
Oberflächen-Behandlungsverfahren wie Plasma-Ätzen, Plasma-CVD
und Plasma-Oxidation eingesetzt werden und diese Verfahren
wirkungsvoll durchführen.
Bei der bekannten Plasma-Bearbeitungseinrichtung, die mit Elektronenzyklotronresonanz
arbeitet, sind die Stärken des
magnetostatischen Feldes Bz(z) und des elektrischen HF-Feldes
Erf(z) in der Radialrichtung nicht gleichmäßig. Dies führt zu
dem Problem, daß es allgemein schwierig ist, eine Gleichmäßigkeit
des Plasmaverfahrens zu erzielen. Wenn z. B. ein Film
mittels Plasma-CVD gebildet wird, wird die Dickenverteilung
des Films insbesondere bei einem Substrat mit großem Durchmesser
ungleichmäßig, wie Fig. 25 zeigt. Diese Figur ist ein
Verteilungsdiagramm, wobei auf der Abszisse der Abstand von
der Substratmitte in r-Richtung und auf der Ordinate die Dickenverteilung
des Films aufgetragen ist.
Von der Magnetspule 5 erzeugte magnetische Kraftlinien breiten
sich ferner innerhalb des Plasmareaktionsteils 9 aus, wie
Fig. 26 zeigt, so daß sich auch der Plasmastrom 13 ausbreitet
und streut. Dies führt zu dem Problem, daß das Plasma die Kammerwandungen,
die den Plasmareaktionsteil 9 begrenzen, verspritzt,
so daß das Substrat 11 mit von den Wandungen abprallenden
Stoffen kontaminiert werden kann. Ein weiteres Problem
besteht darin, daß der Wirkungsgrad des Plasma-Bearbeitungsverfahrens
verringert wird, da der das Substrat erreichende
Plasmaanteil vermindert ist.
Aus dem J. Electrochem. Soc. Band 126 (1979), Seiten 1024
bis 1028, insbesondere Fig. 23, ist ebenfalls eine Plasma-Bearbeitungseinrichtung
entnehmbar, die prinzipiell der vorbeschriebenen
Bearbeitungseinrichtung entspricht. Auch im Zusammenhang
mit dieser bekannten Bearbeitungseinrichtung treten
daher die geschilderten Probleme auf.
In der nachveröffentlichten DE-OS 37 29 347 wird im Hinblick
auf die geschilderten Probleme vorgeschlagen, das magnetostatische
Feld der Magnetspule durch weitere u. a. auch bewegte Magnetfelder von Magnetspulen
zu überlagern, die zueinander und zur Magnetspule
des magnetostatischen Feldes achsparallel aber nicht koaxial
ausgerichtet sind. Hierzu sind wenigstens einige dieser zusätzlichen
Magnetspulen bewegbar ausgebildet, um wenigstens einen Teil des resultierenden
Magnetfeldes veränderbar, insbesondere auch ortsveränderbar
auszugestalten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung einer
Plasma-Bearbeitungseinrichtung, mit der auch ein Substrat
mit großem Durchmesser gleichmäßig bearbeitet werden kann. Dabei
soll es möglich sein, mit der Plasma-Bearbeitungseinrichtung
den Durchmesser des Plasmastroms zu ändern; ferner soll
es möglich sein, eine Streuung des Plasmas zu unterdrücken;
außerdem soll dabei eine Kontaminierung eines Substrats infolge
eines Verspritzens der Kammerwandungen unterbunden werden
und eine hohe Plasma-Bearbeitungsgeschwindigkeit erreichbar
sein.
Die Plasma-Bearbeitungseinrichtung nach der Erfindung zur Bearbeitung
eines Substrats unter Anwendung eines aus einem Reaktionsgas
durch Elektronenzyklotronresonanz erzeugten Plasmas,
mit einer Magnetspule, die in einer Reaktionsgas
atmosphäre ein magnetostatisches Feld erzeugt, und mit einem HF-Wellenleiter,
der ein zu dem magnetostatischen Feld senkrechtes
elektrisches Feld erzeugt, ist gekennzeichnet durch
eine Vorrichtung mit wenigstens einem weiteren Magneten zur
Erzeugung eines bewegten Magnetfeldes, das das magnetostatische
Feld zwischen der Magnetspule und dem Substrat schneidet
und sich bewegt, wobei der weitere Magnet so angeordnet ist,
daß die Verbindungslinie zwischen seinem Nord- und seinem Südpol
etwa senkrecht zur Mittelachslinie der Magnetspule verläuft.
Mit der vorgenannten Erfindung lassen sich die obigen Probleme
der bekannten Plasma-Bearbeitungseinrichtungen lösen. Es sei
jedoch an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß aus der nachveröffentlichten
EP 02 32 651 A1 sowie aus den US-PSen
46 31 438 und 44 17 178 jeweils sogenannte "cusp"-Anordnungen
weiterer, jedoch nicht beweglicher Magnete bekannt sind, bei
denen die Verbindungslinien zwischen den Nord- und den Südpolen
der Magnete senkrecht zur Mittelachslinie der Hauptmagnetspule
verlaufen.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung besteht die Vorrichtung
zur Erzeugung des bewegten Magnetfeldes aus Elektromagneten,
die in einem Plasmaerzeugungsteil oder einem Plasmareaktionsteil
zwischen der Magnetspule und dem Substrat ein bewegtes
Magnetfeld erzeugen, und einer die Elektromagnete erregenden
Stromversorgung.
Die Elektromagnete und die Stromversorgung können gemäß einer
anderen Ausbildung der Erfindung durch einen Dauermagnet und
einen Rotationsmechanismus ersetzt werden, der den Dauermagnet
drehantreibt. Der Rotationsmechanismus kann aus Zahnrädern
oder gemäß einer weiteren Ausbildung aus umlaufenden Scheiben
und einem Riemen bestehen.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung sieht vor,
daß die Vorrichtung zur Erzeugung des bewegten Magnetfeldes
eine Mehrzahl von Magnetwerkstoffplatten aus einem Magnetwerkstoff
hoher Permeabilität, die in dem Plasmaerzeugungsteil zwischen
der Magnetspule und dem Substrat ein Magnetfeld erzeugen, und
einem Antriebsmechanismus besteht, der die Magnetwerkstoffplatten
in zur Achse der Magnetspule senkrechten Richtungen
hin- und herbewegt.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung sieht vor,
daß die Vorrichtung zur Erzeugung des bewegten Magnetfeldes
eine Mehrzahl Magnetwerkstoffplatten
aus einem Magnetwerkstoff hoher Permeabilität, die Magnetfelder
um einen Raum zwischen einer Plasmadurchführungsöffnung
und dem Substrat im Inneren des Plasmareaktionsteils
erzeugen, und einen Antriebsmechanismus für die Ma
gnetwerkstoffplatten aufweist.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt, teilweise in Blockform, der den
Aufbau der ersten Ausführungsform der Erfindung
zeigt;
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Anordnung der Elektromagnete,
die in der ersten Ausführungsform der
Erfindung verwendet werden;
Fig. 3A bis 3H Wellenformen, die die zeitlichen Änderungen
von Strömen wiedergeben, die durch vier Paare
von Elektromagneten fließen;
Fig. 4A bis 4D Draufsichten, die die Situation wiedergeben,
in der ein Magnetfeld rotiert, wenn die Ströme
nacheinander zum Fließen durch die Elektromagnete
gebracht werden;
Fig. 5 einen Schnitt durch den Aufbau der ersten Ausführungsform,
wobei ein Punkt P in der Plasma-
Bearbeitungseinrichtung angegeben ist;
Fig. 6A und 6B Vektordiagramme von resultierenden Magnetfeldern,
die erzeugt werden, wenn die Ströme
nicht bzw. wenn sie durch die Elektromagnete
fließen;
Fig. 7 ein erläuterndes Diagramm, das die Situation
wiedergibt, in der die Verteilung der magnetischen
Kraftlinien durch das Magnetfeld der
Elektromagnete geändert wird;
Fig. 8 einen Schnitt, teils in Blockform, durch den
Aufbau einer Abwandlung der Ausführungsform
nach Fig. 1;
Fig. 9 einen Schnitt, teils in Blockform, durch den
Aufbau einer zweiten Ausführungsform der
Erfindung;
Fig. 10 eine Draufsicht auf ein Beispiel eines Dauermagneten
und eines Rotationsmechanismus dafür,
die bei der zweiten Ausführungsform eingesetzt
werden;
Fig. 11 eine Draufsicht, die ein weiteres Beispiel des
Dauermagneten und des Rotationsmechanismus
dafür zeigt;
Fig. 12 einen Schnitt, teils in Blockform, durch den
Aufbau einer Abwandlung der zweiten Ausführungsform
nach Fig. 9;
Fig. 13 einen Schnitt, teils in Blockform, durch den
Aufbau einer dritten Ausführungsform der
Erfindung;
Fig. 14 eine Draufsicht auf ein Beispiel von Magnetwerkstoffplatten
und eines Antriebsmechanismus
für diese zur Verwendung in der dritten Ausführungsform;
Fig. 15 ein Verteilungsdiagramm der magnetischen
Kraftlinien, die erzeugt werden, wenn die
Magnetwerkstoffplatten maximal außen liegen;
Fig. 16 ein Verteilungsdiagramm der magnetischen
Kraftlinien, die erzeugt werden, wenn die
Magnetwerkstoffplatten maximal innen liegen;
Fig. 17 und 18 Draufsichten auf ein weiteres Beispiel der
Magnetwerkstoffplatten und des Antriebsmechanismus
dafür;
Fig. 19 einen Schnitt, teils in Blockform, durch den
Aufbau einer Abwandlung der dritten Ausführungsform
nach Fig. 13;
Fig. 20 eine Draufsicht auf Magnetwerkstoffplatten und
einen Antriebsmechanismus dafür zur Verwendung
in der Abwandlung nach Fig. 19;
Fig. 21 ein Verteilungsdiagramm der magnetischen
Kraftlinien, die erzeugt werden, wenn die
Magnetwerkstoffplatten in der Abwandlung nach
Fig. 19 maximal außen liegen;
Fig. 22 ein Verteilungsdiagramm der magnetischen
Kraftlinien, die erzeugt werden, wenn die
Magnetwerkstoffplatten in der Abwandlung nach
Fig. 19 maximal innen liegen;
Fig. 23 einen Schnitt, teilweise in Blockform, der den
Aufbau einer bekannten Plasma-Bearbeitungseinrichtung
zeigt;
Fig. 24 ein Verteilungsdiagramm, das Resonanzpunkte in
Radialrichtung von der Mitte eines Plasmaerzeugungsteils
zu dessen Seitenwandfläche und
in Axialrichtung unter der oberen Wandfläche
des Plasmaerzeugungsteils innerhalb der bekannten
Plasma-Bearbeitungseinrichtung zeigt;
Fig. 25 ein Diagramm, das die Dickenverteilung eines
Dünnfilms zeigt, der mit der bekannten Plasma-
Bearbeitungseinrichtung hergestellt wird;
Fig. 26 ein Verteilungsdiagramm, das die Magnetflußlinien
nahe dem Plasmaerzeugungsteil und dem
Plasmareaktionsteil der bekannten Einrichtung
zeigt.
Bei der ersten Ausführungsform der Plasma-Bearbeitungseinrichtung
nach Fig. 1 enthält ein Plasmaerzeugungsteil 1
eine Plasmaerzeugungs-Glasröhre 2, einen HF-Wellenleiter 3
und eine Magnetspule 5 sowie außerdem wenigstens ein Paar
Elektromagnete 14 (vier Paare bei der ersten Ausführungsform,
wie noch erläutert wird), die um den HF-Wellenleiter
3 herum und auf der einem Substrat 11 näheren Seite der
Magnetspule 5 unter Bildung von N- und S-Polen angeordnet
sind. Diese Elektromagnete 14 sind an eine Stromversorgung
15 angeschlossen, so daß nacheinander Ströme verschiedener
Phase durch die jeweiligen Elektromagnete fließen, wodurch
eine Vorrichtung zur Erzeugung eines bewegten Magnetfeldes
gebildet ist. Wie bei der bekannten Bearbeitungseinrichtung
wird elektrische HF-Leistung dem HF-Wellenleiter 3 durch
ein Magnetron 7 zugeführt, das an eine Antriebsstromversorgung
6 angeschlossen ist, die Magnetspule 5 ist mit
einer Gleichstromversorgung 4 verbunden, und der Plasma
erzeugungs-Glasröhre 2 wird ein Gas durch eine Gasförder
leitung 8 zugeführt.
Ein Plasmareaktionsteil 9 entspricht praktisch dem Teil 9
von Fig. 23. Dabei sind eine Plattform 10 und eine Abström
leitung 12 vorgesehen.
Auch bei der hier angegebenen Plasma-Bearbeitungseinrichtung
wird ein Plasma durch Elektronenzyklotronresonanz
erzeugt. Im vorliegenden Fall wird jedoch die Elektronen
zyklotronresonanz durch ein elektrisches HF-Feld Erf(z) und
ein resultierendes Magnetfeld Bz(z), das durch die Magnetspule
5 und die vier Paare von Elektromagneten 14 ausgebildet
ist, induziert.
Wenn das resultierende Magnetfeld Bz ein ungleichförmiges
Magnetfeld ist, wird eine Kraft Fz, die in Axialrichtung
auf ein Elektron wirkt, ebenso wie bei der bekannten Bear
beitungseinrichtung durch die folgende Gleichung ausgedrückt:
Somit werden die Elektronen in dem Plasma, das von dem
Plasmaerzeugungsteil 1A in Fig. 1 erzeugt wird, in Axial
richtung zum Plasmareaktionsteil 9 hin beschleunigt. Infolgedessen
wird ein Ionen beschleunigendes elektrostatisches
Feld E₀(z) in Axialrichtung in dem Plasma ausgebildet.
Dieses elektrostatische Feld E₀(z) beschleunigt das Plasma
insgesamt in Axialrichtung, so daß ein in Axialrichtung
verlaufender Plasmastrom 13 in dem Plasmareaktionsteil 9
erscheint.
Die Draufsicht von Fig. 2 zeigt die Anordnung der vier
Elektromagnetpaare von Fig. 5. Die vier Elektromagnetpaare
14a, 14a′; 14b, 14b′; 14c, 14c′; 14d, 14d′ sind um den HF-
Wellenleiter 3 herum so angeordnet, daß sie zwischen den
jeweils benachbarten Paaren z. B. Winkel von 45° definieren.
Die Wellenformen von Fig. 7A-H zeigen Ströme, die
durch die vier Elektromagnetpaare 14a, 14a′; 14b, 14b′;
14c, 14c′; 14d, 14d′ zum Fließen gebracht werden. In jedem
dieser Diagramme ist auf der Abszisse die Zeit und auf der
Ordinate der Strom aufgetragen. Ferner bezeichnen Pfeile HR
in den Fig. 8A-D Magnetfelder, die ausgebildet werden, wenn
die Ströme ia, ib, ic und id der Fig. 7A-D zum Fließen
durch die Elektromagnetpaare 14a, 14a′; 14b, 14b′; 14c,
14c′; 14d, 14d′ gebracht werden.
Wenn der Strom ia (Fig. 3A) durch die Elektromagnete 14a,
14a′ fließt, während die übrigen Elektromagnete 14b, 14b′;
14c, 14c′; und 14d, 14d′ entregt sind, wird das Magnetfeld
HR in einer in Fig. 8A gezeigten Richtung erzeugt. Wenn
anschließend der Strom ib (Fig. 3B) durch die Elektromagnete
14b, 14b′ fließt, während die übrigen Elektromagnete
14a, 14a′; 14c, 14c′; 14d, 14d′ entregt sind, wird das
Magnetfeld HR in einer Richtung entsprechend Fig. 4B erzeugt
und gegenüber der Richtung des Magnetfeldes HR der
Elektromagnete 14a, 14a′ um 45° gedreht. Ebenso werden,
wenn die Ströme ic und id (Fig. 3C und 3D) nacheinander zum
Fließen durch die Elektromagnete 14c, 14c′ und 14d, 14d′
gebracht werden, die Richtungen der Magnetfelder HR in
Winkelabständen von jeweils 45° gedreht, wie durch die
Pfeile in den Fig. 4C und 4D angedeutet ist.
Wenn ferner die Ströme ie, if, ig und ih in der Fig. 3E-H
nacheinander zum Fließen durch die Elektromagnete 14a,
14a′; 14c, 14c′; 14d, 14d′ gebracht werden, werden die
erzeugten Magnetfelder HR in gleicher Drehrichtung um 180°
gedreht. Auf diese Weise fahren die Magnetfelder HR fort zu
rotieren, wenn die Ströme nach den Fig. 3A-H aufrechterhalten
werden.
Wenn Strom durch die Magnetspule 5 geschickt wird, während
die Elektromagnete 14 entregt sind, entsprechen Stärke und
Richtung eines Magnetfelds am Punkt P (Fig. 5) des Plasma
erzeugungsteils 1A der Darstellung von Fig. 6A. Die Stärke
H des Magnetfeldes am Punkt P ist die Stärke eines resul
tierenden Magnetfelds, die aus der Stärke Hz eines Magnetfelds
in Richtung der z-Achse und der Stärke Hr eines Magnetfelds
in r-Richtung (Radialrichtung des Plasmaerzeugungsteils
1A) zusammengesetzt ist. Wenn der Strom durch
die Magnetspule 5 fließt und der Strom außerdem durch ein
Paar Elektromagnete, z. B. 14b, 14b′, der vier Elektroma
gnetpaare 14a, 14a′; 14b, 14b′; 14c, 14c′; 14d, 14d′
fließt, unterliegt der Punkt P den Magnetfeldern, die durch
die Magnetspule 5 ausgebildet sind, sowie dem Magnetfeld
HR, das durch das Elektromagnetpaar 14b, 14b′ ausgebildet
ist, und ein solches resultierendes Magnetfeld ist in Fig.
6B gezeigt.
Aus Fig. 6B ist ersichtlich, daß in Richtung der z-Achse
die Stärke Hz des Magnetfelds unverändert bleibt, daß
jedoch in r-Richtung die Stärke des resultierenden Magnetfelds
H derart ist, daß das durch die beiden Elektromagnete
14b, 14b′ ausgebildete Magnetfeld HR zu dem Magnetfeld Hr
hinzuaddiert ist, und das resultierende Magnetfeld H ist
stärker als in Fig. 6A in r-Richtung verschwenkt. Es wurde
zwar hier auf den Punkt P von Fig. 5 Bezug genommen, aber
die Richtungen der magnetischen Kraftlinien werden durch
die Resultierende der genannten Magnetfelder in einem
Bereich geändert, in dem das durch ein Elektromagnetpaar
14b, 14b′ erzeugte Magnetfeld existiert.
Fig. 7 zeigt, daß die magnetischen Kraftlinien durch das
von einem Elektromagnetpaar erzeugte Magnetfeld in Radialrichtung
von Vollinien kurvenförmig in Strichlinien übergehen,
und somit wird die Verteilung der magnetischen
Kraftlinien geändert. Dabei ist die seitliche Richtung die
Radialrichtung (r-Richtung), während die Vertikalrichtung
die Axialrichtung (z-Richtung) ist. Wenn somit die Ströme
nacheinander durch die vier Elektromagnetpaare 14a, 14a′;
14b, 14b′; 14c, 14c′; 14d, 14d′ fließen, laufen die Magnetfelder
HR um, so daß Teile, an denen die Richtungen der
Linien der Magnetfelder geändert werden, umlaufen und die
Verteilungen der magnetischen Kraftlinien entsprechend verdrehen.
Somit wird das in dem Plasmaerzeugungsteil 1A erzeugte
Plasma in den Plasmareaktionsteil 9 durch das sogenannte
elektrostatische Feld E₀(z) geführt, und in dem Plasma
reaktionsteil 9 wird der Plasmastrom 13 durch die von den
vier Elektromagnetpaaren 14a, 14a′; 14b, 14b′; 14c, 14c′;
14d, 14d′ gebildeten Magnetfelder beeinflußt, und seine
Achse wird relativ zu der Mittenachse der Magnetspule 5
versetzt, wie Fig. 1 zeigt. Da die von den vier Elektroma
gnetpaaren 14a, 14a′; 14b, 14b′; 14c, 14c′; 14d, 14d′ gebildeten
Magnetfelder gedreht werden, wird auch der Plasmastrom
13 mit demselben Durchmesser und derselben Rotations
geschwindigkeit wie die Magnetfelder um die z-Achse gedreht.
Aufgrund dieser Betriebsweise wird der Plasmastrom
13 über einen großen Bereich des Substrats 11 ausgebildet,
so daß eine großflächige Plasmabearbeitung erfolgen und
ein gleichmäßiges Plasmaverfahren durchgeführt werden kann.
Wenn man z. B. annimmt, daß das durch die Gasförderleitung
8 zugeführte Gas SiH₄ ist, so werden durch die Elektronen
zyklotronresonanz in dem Plasmaerzeugungsteil 1A Ionen wie
Si⁺, SiH⁺, SiH₂⁺ und SiH₃⁺ und Radikale wie Si* und SiHx*
erzeugt, das Plasma wird in Axialrichtung durch das vorgenannte
elektrostatische Feld E₀(z) beschleunigt, und der
Plasmastrom 13 wird von dem umlaufenden Magnetfeld gedreht.
Daher wird in dem Plasmareaktionsteil 9 ein amorpher Siliciumfilm
mit gleichmäßiger Dickenverteilung auf dem großen
Durchmesser aufweisenden Substrat 11 gebildet.
Die Abwandlung nach Fig. 8 unterscheidet sich von der
Ausführungsform nach Fig. 1 nur dadurch, daß die Elektromagnete
14 um den Plasmareaktionsteil 9 zwischen dem Substrat
11 und der Magnetspule 5 angeordnet sind.
Mit dieser abgewandelten Einrichtung werden die gleichen
Auswirkungen wie mit der ersten Ausführungsform erzielt.
Insbesondere wird das im Plasmaerzeugungsteil 1A erzeugte
Plasma durch das elektrostatische Feld E₀(z) in den Plas
mareaktionsteil 9 geführt. In diesem wird der Plasmastrom
13 durch die von den vier Elektromagnetpaaren 14a, 14a′;
14b, 14b′; 14c, 14c′; 14d, 14d′ erzeugten Magnetfelder
beeinflußt, und die Achse des Plasmastroms 13 weicht von
der Mittenachse der Magnetspule 5 entsprechend Fig. 8 ab.
Da die von den vier Elektromagnetpaaren 14a, 14a′; 14b,
14b′; 14c, 14c′; 14d, 14d′ erzeugten Magnetfelder umlaufen,
läuft der Plasmastrom 13 ebenfalls mit gleichem Durchmesser
und gleicher Geschwindigkeit wie die Magnetfelder um die
z-Achse um. Ebenso wie bei der ersten Ausführungsform
ermöglicht diese Betriebsweise die Durchführung eines
Plasma-Bearbeitungsverfahrens mit dem Plasmastrom 13 über
eine große Fläche und mit großer Gleichmäßigkeit.
Die erste Ausführungsform nimmt auf das Beispiel Bezug, bei
dem die Ströme nach den Fig. 3A-H durch die vier Elektro
magnetpaare 14a, 14a′; 14b, 14b′; 14c, 14c′; 14d, 14d′
fließen, um das umlaufende Magnetfeld zu erzeugen, aber die
Anzahl Elektromagnete kann wenigstens ein Paar sein. In
dieser Hinsicht unterliegt das axiale Magnetfeld einer
geradlinigen Bewegung im Fall eines Elektromagnetpaars und
einer Rotationsbewegung im Fall von zwei oder mehr Elektro
magnetpaaren.
Zur Wellenform der Ströme ist folgendes zu sagen: Auch wenn
Ströme wie eine Wechselstrom-Halbwelle, eine Dreieckwelle
oder eine Impulswellenform, die nicht der Wellenform der
Fig. 3A-H entsprechen, nacheinander durch die Elektromagnete
fließen, werden die gleichen Auswirkungen wie bei der
ersten Ausführungsform erzielt. Wenn ferner Ströme verschiedener
Phasen nacheinander durch die Elektromagnete
fließen, können die Ströme von benachbarten Elektromagneten
einander überlappen. Wesentlich ist, daß die Ströme so zum
Fließen gebracht werden, daß das erzeugte Magnetfeld bewegt
wird.
Die Plasma-Bearbeitungseinheit kann bei den verschiedensten
Oberflächen-Bearbeitungsverfahren wie Plasma-Ätzen, Plasma-
CVD und Plasma-Oxidation Anwendung finden und kann eine
gleichmäßige Bearbeitung über eine große Fläche durchführen.
Bei der zweiten Ausführungsform nach Fig. 9 umfaßt ein
Plasmaerzeugungsteil 1B eine Plasmaerzeugungs-Glasröhre 2,
einen HF-Wellenleiter 3 und eine Magnetspule 5 sowie außerdem
einen Dauermagnet 16, der um den HF-Wellenleiter 3
herum und auf der einem Substrat 11 näheren Seite der
Magnetspule 5 angeordnet ist, ein umlaufendes Zahnrad 17,
auf dem der Dauermagnet 16 angeordnet ist, ein weiteres,
mit dem Zahnrad 17 umlaufendes Zahnrad 18, eine an dem
Zahnrad 18 befestigte Welle 19 und einen Drehantrieb 20,
der die Welle 19 antreibt und dreht. Diese Teile, nämlich
der Dauermagnet 16, die Zahnräder 17 und 18, die Welle 19
und der Drehantrieb 20, bilden eine Erzeugungsvorrichtung
für ein bewegtes Magnetfeld. Ebenso wie bei der bekannten
Einrichtung wird dem HF-Wellenleiter 3 durch ein mit einer
Antriebsstromversorgung 6 verbundenes Magnetron 7 elektrische
Leistung zugeführt, die Magnetspule 5 ist mit einer
Gleichstromversorgung 4 verbunden, und der Plasmaerzeugungs-
Glasröhre 2 wird durch eine Gasförderleitung 8 ein
Gas zugeführt.
Der Plasmareaktionsteil 9 entspricht vollständig demjenigen
von Fig. 23 und enthält eine Plattform 10 sowie eine Abströmleitung
12.
Auch bei dieser Ausführungsform wird ein Plasma durch Elek
tronenzyklotronresonanz erzeugt. In diesem Fall wird die
Elektronenzyklotronresonanz jedoch von einem elektrischen
HF-Feld Erf(z) und einem resultierenden Magnetfeld Bz(z)
erzeugt, wobei letzteres durch die Magnetspule 5 und den
die Elektromagnete 14 ersetzenden Dauermagnet 16 ausgebildet
wird. Die Erzeugung des Plasmastroms 13 entspricht
derjenigen beim ersten Ausführungsbeispiel.
Der Rotationsmechanismus für den Dauermagnet von Fig. 9
ist in Fig. 10 gezeigt. Der Dauermagnet 16 wird um den
HF-Wellenleiter 3 des Plasmaerzeugungsteils 1B von dem
Rotationsmechanismus gedreht. Wenn dabei der Drehantrieb 20
läuft, wird das über die Welle 19 damit verbundene Zahnrad
18 gedreht, und die Drehbewegung wird auf das Zahnrad 17
übertragen. Da der Dauermagnet 16 auf dem Zahnrad 17 angeordnet
ist, führt er zusammen mit dem Zahnrad 17 eine Drehbewegung
aus, und in dem Plasmaerzeugungsteil 1B bildet
sich ein umlaufendes Magnetfeld aus. Der Zustand, in dem
Strom durch die Magnetspule 5 fließt und in dem der Dauermagnet
16 nicht gedreht wird, entspricht demjenigen, der
unter Bezugnahme auf die Fig. 9, 10B und 11 beschrieben
wurde.
Fig. 11 zeigt ein weiteres Beispiel für einen Rotations
mechanismus. Dabei sind umlaufende Scheiben 21 und 22 durch
einen Riemen 23 so miteinander verbunden, daß der auf der
Scheibe 21 angeordnete Dauermagnet 16 gedreht wird.
Die in Fig. 12 gezeigte Abwandlung des Ausführungsbeispiels
nach Fig. 2 unterscheidet sich nur dadurch, daß der Dauermagnet
16 und sein Rotationsmechanismus 17-20 zwischen dem
Substrat 11 und der Magnetspule 5 um den Plasmareaktionsteil
9 herum angeordnet sind.
Bei der dritten Ausführungsform nach Fig. 13 umfaßt ein
Plasmaerzeugungsteil 1C eine Plasmaerzeugungs-Glasröhre 2,
einen HF-Wellenleiter 3 und eine Magnetspule 5 sowie außerdem
mehrere Magnetwerkstoffplatten (von denen nur die Platten
24a und 24d in Fig. 13 gezeigt sind), die aus einem
Magnetwerkstoff hoher Permeabilität bestehen und um den
HF-Wellenleiter 3 herum und auf der näher am Substrat 11
liegenden Seite der Magnetspule 5 angeordnet sind, ferner
bewegliche Halterungen, z. B. 26a, die jeweils mit den
Magnetwerkstoffplatten verbunden sind und mit Wellen, z. B.
25a, mittels Schrauben in Eingriff gehalten sind und dazu
dienen, die jeweilige Magnetwerkstoffplatte, z. B. 24a,
senkrecht zur Achse der Magnetspule 5, also in r-Richtung,
hin- und herzubewegen, ferner Antriebsmotoren, z. B. 27a,
deren Abtriebswellen (nicht gezeigt) mit den entsprechenden
Wellen, z. B. 25a, verbunden sind und diese drehen, und
eine Steuereinheit 28, die sämtliche Antriebsmotoren
steuert.
Die Draufsicht von Fig. 14 zeigt die Anordnung der das
bewegte Magnetfeld erzeugenden Mittel, bestehend aus den
Magnetwerkstoffplatten 24a-24f hoher Permeabilität, den
Wellen 25a-25f, den beweglichen Halterungen 26a-26f, den
Antriebsmotoren 27a-27f und der Steuereinheit 28.
Wenn die Magnetwerkstoffplatten hoher Permeabilität nicht
in der Plasma-Bearbeitungseinrichtung vorhanden sind, was
bei der bekannten Einrichtung der Fall ist, ist die Verteilung
der magnetischen Kraftlinien nahe dem Plasmaerzeugungsteil
1C und dem Plasmareaktionsteil 9 entsprechend
Fig. 26. Wenn dagegen die Magnetwerkstoffplatten 24a-24f
hoher Permeabilität um den HF-Wellenleiter 3 des Plasma
erzeugungsteils 1C zwischen der Magnetspule 5 und dem Substrat
11 angeordnet sind, wie dies bei der dritten Ausführungsform
vorgesehen ist, verlaufen einige der magnetischen
Kraftlinien durch die Magnetwerkstoffplatten 24a-24f niedrigen
magnetischen Widerstands, und die Verteilung der
magnetischen Kraftlinien ändert sich. Da ein durch Elek
tronenzyklotronresonanz erzeugter Plasmastrom 13 entlang
den magnetischen Kraftlinien in den Plasmareaktionsteil 9
geleitet wird, ändert sich durch die Verteilung der magnetischen
Kraftlinien auch der Durchmesser des Plasmastroms
13 nahe dem Substrat 11. Wenn die Magnetwerkstoffplatten
24a-24f von den Antriebsmotoren 27a-27f zur äußersten Seite
gezogen werden, werden die magnetischen Kraftlinien nahe
der Mitte des Plasmaerzeugungsteils 1C beeinflußt, wie
Fig. 15 zeigt. Somit unterscheidet sich in diesem Fall der
Durchmesser des Plasmastroms 13 nicht wesentlich von dessen
Durchmesser bei Nichtvorhandensein der Magnetwerkstoffplatten.
Wenn dagegen die Magnetwerkstoffplatten 24a-24f an
der innersten Seite positioniert sind, werden selbst die
magnetischen Kraftlinien nahe der Mitte beeinflußt, und die
Verteilung der magnetischen Kraftlinien entspricht dann
Fig. 16. Somit wird der Durchmesser des Plasmastroms 13
vergrößert im Vergleich zu dem Durchmesser bei Anordnung
der Magnetwerkstoffplatten 24a-24f an der Außenseite.
Durch die Ausbildung nach den Fig. 13 und 14 werden also
auf diese Weise die Magnetwerkstoffplatten 24a-24f von den
Antriebsmotoren 27a-27f in r-Richtung hin- und herbewegt
zur Änderung des Durchmessers des Plasmastroms 13. Wenn
diese Bewegung als ständige Hin- und Herbewegung ausgeführt
wird, wird der Versatz des Plasmastroms 13 beseitigt, so
daß ein gleichmäßiges Plasmabearbeitungsverfahren durchgeführt
und auch ein Substrat 11 mit großem Durchmesser
bearbeitet werden kann.
Die dritte Ausführungsform nimmt auf eine Ausbildung Bezug,
bei der zum Zweck der Hin- und Herbewegung der Magnetwerk
stoffplatten 24a-24f hoher Permeabilität diese Platten
jeweils mit den beweglichen Halterungen 26a-26f, den Wellen
25a-25f und den Antriebsmotoren 27a-27f versehen und die
Antriebsmotoren 27a-27f von der Steuereinheit 28 gesteuert
sind. Zum Bewegen der Magnetwerkstoffplatten in r-Richtung
kann jedoch beispielsweise auch eine Konstruktion gemäß
Fig. 17 angewandt werden.
Fig. 17 zeigt ein weiteres Beispiel der Magnetwerkstoffplatten
sowie des Antriebsmechanismus. Die Magnetwerkstoffplatten
24a, 24b, . . . hoher Permeabilität sind an einem
ortsfesten Ring 29 und einem beweglichen Ring 30 befestigt.
Der bewegliche Ring 30 ist mit einem einzigen Antriebsmotor
27 über ein Zahnrad 31 gekoppelt, und der Antriebsmotor 27
ist mit der Steuereinheit 28 verbunden. Wenn der Antriebsmotor
27 unter Steuerung durch die Steuereinheit 28 um
einen bestimmten Winkel R (Fig. 17) gedreht wird, werden
die Magnetwerkstoffplatten 24a, 24b, . . . in Gegenrichtung
um den Winkel R gedreht (Fig. 18). Danach wird der Motor
in den Ausgangszustand zurückgedreht. Diese Bewegungen werden
wiederholt. Wenn der Antriebsmotor 27 gemäß Fig. 17 im
Uhrzeigersinn gedreht wird, werden die Abstände von der
Mitte 0 des Plasmaerzeugungsteils 1C zu den Magnetwerk
stoffplatten 24a, 24b, . . . zu r₁ bzw. r₂ (r₁ < r₂). Damit
sind die Bewegungen tatsächlich einer Bewegung der Magnet
werkstoffplatten 24a, 24b, . . . in Radialrichtung (r-Richtung)
äquivalent.
Fig. 19 zeigt den Aufbau einer Modifikation der dritten
Ausführungsform von Fig. 13. Der Plasmaerzeugungsteil 1 ist
gleich demjenigen von Fig. 1, es ist jedoch ein Plasmareaktionsteil
9A mit Mitteln zur Erzeugung eines bewegten Magnetfelds
vorgesehen. Dabei umfaßt der Plasmareaktionsteil
9 eine Plattform 10 und ein Substrat 11 sowie außerdem
mehrere Magnetwerkstoffplatten (Fig. 19 zeigt nur die Platten
24a und 24d) aus einem Magnetwerkstoff hoher Perme
abilität, die so angeordnet sind, daß sie einen Raum zwischen
einer Plasmadurchführungsöffnung 13a und dem Substrat
11 umgeben, geradlinige Bewegungsorgane (Fig. 19 zeigt nur
die Organe 32a und 32d), die die jeweiligen Magnetwerk
stoffplatten senkrecht zur Achse der Magnetspule 5 hin- und
herbewegen, Antriebsmotoren (Fig. 19 zeigt nur die An
triebsmotoren 27a und 27d) zum Antreiben der geradlinigen
Bewegungsorgane sowie eine Steuereinheit 28, die sämtliche
Antriebsmotoren steuert.
Fig. 20 zeigt die Anordnung der Vorrichtung zur Erzeugung
eines bewegten Magnetfelds, bestehend aus den Magnetwerkstoffplatten
24a-24f hoher Permeabilität, den geradlinigen
Bewegungsorganen 32a-32f, den Antriebsmotoren 24a-24f und
der Steuereinheit 28.
Wenn, wie bei der bekannten Plasma-Bearbeitungseinrichtung,
die Magnetwerkstoffplatten hoher Permeabilität nicht vorhanden
sind, ist die Verteilung der magnetischen Kraftlinien
nahe dem Plasmaerzeugungsteil 1 und dem Plasmareaktionsteil
9A entsprechend Fig. 26. Wenn dagegen die Magnet
werkstoffplatten 24a-24f hoher Permeabilität in dem Raum
zwischen der Plasmadurchführungsöffnung 13a und dem Substrat
11 vorgesehen sind (Fig. 13), verlaufen einige der
magnetischen Kraftlinien durch die Magnetwerkstoffplatten
24a-24f mit niedrigem magnetischen Widerstand, und es tritt
eine Änderung der Verteilung der magnetischen Kraftlinien
ein. Da ein durch Elektronenzyklotronresonanz erzeugter
Plasmastrom 13 in den Plasmareaktionsraum 9A entlang den
magnetischen Kraftlinien geleitet wird, ändert sich durch
die Änderung der Verteilung der magnetischen Kraftlinien
auch der Durchmesser des Plasmastroms 13 nahe dem Substrat
11. Wenn die Magnetwerkstoffplatten 24a-24f von den An
triebsmotoren 27a-27f zur Außenseite gezogen werden, werden
die magnetischen Kraftlinien nahe dem Mittelteil des Plas
maerzeugungsteils 1 kaum beeinflußt, wie Fig. 21 zeigt. In
diesem Fall unterscheidet sich also der Durchmesser des
Plasmastroms 13 nicht wesentlich von demjenigen bei Nicht
vorhandensein der Magnetwerkstoffplatten. Wenn dagegen die
Magnetwerkstoffplatten 24a-24f ganz innen liegen, werden
selbst die magnetischen Kraftlinien nahe dem Mittenteil
beeinflußt, und die Verteilung der magnetischen Kraftlinien
entspricht dann der Verteilung nach Fig. 22. Somit wird der
Durchmesser des Plasmastroms 13 gegenüber seinem Durchmesser
bei Positionierung der Magnetwerkstoffplatten
24a-24f an der Außenseite größer.
Gemäß der Modifikation nach Fig. 19 werden also aufgrund
der in den Fig. 19 und 20 gezeigten Ausbildung die Magnet
werkstoffplatten 24a-24f in r-Richtung von den Antriebs
motoren 27a-27f hin- und herbewegt unter Änderung des
Durchmessers des Plasmastroms 13. Wenn diese Bewegung in
Form kontinuierlicher Hin- und Herbewegungen ausgeführt
wird, wird der Versatz des Plasmastroms 13 beseitigt, so
daß ein gleichmäßiges Bearbeitungsverfahren durchgeführt
und auch ein Substrat 11 mit großen Durchmesser bearbeitet
werden kann. Da ferner der Plasmastrom 13 von den Magnet
werkstoffplatten 24a-24f umschlossen ist, kann eine Streuung
des Plasmas verhindert werden, und die Plasmadichte
nahe dem Substrat 11 wird gesteigert, wodurch wiederum die
Bearbeitungsrate des Substrats erhöht wird.
Claims (9)
1. Plasma-Bearbeitungseinrichtung zur Bearbeitung eines
Substrats (11) unter Anwendung eines aus einem Reaktionsgas
durch Elektronenzyklotronresonanz erzeugten Plasmas, mit:
einer Magnetspule (5), die in einer Reaktionsgasatmosphäre ein
magnetostatisches Feld erzeugt, und
mit einem HF-Wellenleiter (3), der ein zu dem magnetostatischen
Feld senkrechtes elektrisches HF-Feld erzeugt,
gekennzeichnet durch
eine Vorrichtung (14, 15, 16) mit wenigstens einem weiteren
Magneten (14, 16) zur Erzeugung eines bewegten Magnetfeldes,
das das magnetostatische Feld zwischen der Magnetspule (5) und
dem Substrat (11) schneidet, wobei der weitere Magnet (14, 16)
so angeordnet ist, daß die Verbindungslinie zwischen seinem
Nord- und Südpol etwa senkrecht zur Mittelachslinie der
Magnetspule (5) verläuft.
2. Plasma-Bearbeitungseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung zur Erzeugung eines bewegten Magnetfeldes Elektro
magnete (14a, 14a′; 14b, 14b′; 14c, 14c′; 14d, 14d′), die ein
Magnetfeld in einem Plasmaerzeugungsteil (1A) oder in einem
Plasmareaktionsteil (9) zwischen der Magnetspule (5) und dem
Substrat (11) erzeugen, aufweist.
3. Plasma-Bearbeitungseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung zur Erzeugung eines bewegten Magnetfeldes
einen Dauermagnet (16), der ein Magnetfeld in einem Plasmaerzeugungsteil
(1B) oder in einem Plasmareaktionsteil (9) zwischen
der Magnetspule (5) und dem Substrat (11) erzeugt, und
einen Rotationsmechanismus (17-20; 21-23) aufweist, der den
Dauermagnet (16) dreht.
4. Plasma-Bearbeitungseinrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rotationsmechanismus Zahnräder (17, 18) aufweist.
5. Plasma-Bearbeitungseinrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rotationsmechanismus umlaufende Scheiben (21, 22) und
einen Riemen (23) aufweist.
6. Plasma-Bearbeitungseinrichtung zur Bearbeitung eines
Substrats (11) unter Anwendung eines aus einem Reaktionsgas
durch Elektronenzyklotronresonanz erzeugten Plasmas, mit:
einer Magnetspule (5), die in einer Reaktionsgasatmosphäre ein
magnetostatisches Feld erzeugt, und
mit einem HF-Wellenleiter (3), der ein zu dem magnetostatischen
Feld senkrechtes elektrisches HF-Feld erzeugt,
gekennzeichnet durch
eine Vorrichtung zur Erzeugung eines bewegten Magnetfeldes mit
mehreren Magnetwerkstoffplatten (24a-d), die aus einem Magnetwerkstoff
hoher Permeabilität bestehen und in einem Plasmaerzeugungsteil
(1C) zwischen der Magnetspule (5) und dem Substrat
(11) ein Magnetfeld erzeugen, und mit einem Antriebsmechanismus
(25a-d, 27a-d, 28, 32a-d), der die Magnetwerkstoffplatten
(24a-d) in zu einer Achse der Magnetspule (5) senkrechten
Richtungen hin- und herbewegt.
7. Plasma-Bearbeitungseinrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Antriebsmechanismus bewegliche Halterungen (26a-d),
deren jede mit der entsprechenden Magnetwerkstoffplatte (24a-d)
verbunden und mit einer entsprechenden Welle (25a-d) in
Eingriff gehalten ist, Antriebsmotoren (27a-d), die jeweils
mit der entsprechenden Welle (25a-d) verbunden sind und diese
drehantreiben, und eine Steuereinheit (28) zur Steuerung sämtlicher
Antriebsmotoren (27a-d) aufweist.
8. Plasma-Bearbeitungseinrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Antriebsmechanismus einen ortsfesten (29) und einen
beweglichen (30) Ring, an denen jeweils das eine und das andere
Ende jeder der Mehrzahl Magnetwerkstoffplatten (24a-d)
befestigt sind, einen einzigen Antriebsmotor (27), der mit dem
beweglichen Ring (30) über ein Zahnrad (31) gekoppelt ist, und
eine Steuereinheit (28) zur Steuerung des Antriebsmotors (27)
aufweist.
9. Plasma-Bearbeitungseinrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung zur Erzeugung des bewegten Magnetfeldes
Magnetfelder um einen Raum zwischen einer Plasmadurchführungsöffnung
(13a) und dem Substrat (11) in einem Plasmareaktionsteil
(9A) erzeugt.
Applications Claiming Priority (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7511687A JPS63240022A (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | プラズマ処理装置 |
JP7713487A JPS63244615A (ja) | 1987-03-30 | 1987-03-30 | プラズマ処理装置 |
JP7713387A JPS63244614A (ja) | 1987-03-30 | 1987-03-30 | プラズマ処理装置 |
JP10640987A JPH07105383B2 (ja) | 1987-05-01 | 1987-05-01 | プラズマ処理装置 |
JP11151287A JPS63275117A (ja) | 1987-05-06 | 1987-05-06 | プラズマ処理装置 |
JP62150153A JPS63314834A (ja) | 1987-06-18 | 1987-06-18 | プラズマ処理装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3810197A1 DE3810197A1 (de) | 1988-10-13 |
DE3810197C2 true DE3810197C2 (de) | 1993-09-23 |
Family
ID=27551319
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3810197A Granted DE3810197A1 (de) | 1987-03-27 | 1988-03-25 | Plasma-bearbeitungseinrichtung |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4947085A (de) |
DE (1) | DE3810197A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19532100A1 (de) * | 1995-08-30 | 1997-03-06 | Leybold Ag | Vorrichtung zur Plasmabehandlung von Substraten |
Families Citing this family (38)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5780313A (en) | 1985-02-14 | 1998-07-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of fabricating semiconductor device |
US6784033B1 (en) | 1984-02-15 | 2004-08-31 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for the manufacture of an insulated gate field effect semiconductor device |
JPH0752718B2 (ja) * | 1984-11-26 | 1995-06-05 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 薄膜形成方法 |
US6786997B1 (en) | 1984-11-26 | 2004-09-07 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Plasma processing apparatus |
US6230650B1 (en) | 1985-10-14 | 2001-05-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Microwave enhanced CVD system under magnetic field |
US6673722B1 (en) | 1985-10-14 | 2004-01-06 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Microwave enhanced CVD system under magnetic field |
US5146138A (en) * | 1988-04-05 | 1992-09-08 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Plasma processor |
US4990229A (en) * | 1989-06-13 | 1991-02-05 | Plasma & Materials Technologies, Inc. | High density plasma deposition and etching apparatus |
US5081398A (en) * | 1989-10-20 | 1992-01-14 | Board Of Trustees Operating Michigan State University | Resonant radio frequency wave coupler apparatus using higher modes |
US4987102A (en) * | 1989-12-04 | 1991-01-22 | Motorola, Inc. | Process for forming high purity thin films |
US5142198A (en) * | 1989-12-21 | 1992-08-25 | Applied Science And Technology, Inc. | Microwave reactive gas discharge device |
US5039625A (en) * | 1990-04-27 | 1991-08-13 | Mcnc | Maximum areal density recessed oxide isolation (MADROX) process |
KR930004713B1 (ko) * | 1990-06-18 | 1993-06-03 | 삼성전자 주식회사 | 변조방식을 이용한 플라즈마 발생장치 및 방법 |
US5208512A (en) * | 1990-10-16 | 1993-05-04 | International Business Machines Corporation | Scanned electron cyclotron resonance plasma source |
US5779802A (en) * | 1990-12-10 | 1998-07-14 | Imec V.Z.W. | Thin film deposition chamber with ECR-plasma source |
US5633192A (en) * | 1991-03-18 | 1997-05-27 | Boston University | Method for epitaxially growing gallium nitride layers |
US6953703B2 (en) * | 1991-03-18 | 2005-10-11 | The Trustees Of Boston University | Method of making a semiconductor device with exposure of sapphire substrate to activated nitrogen |
AU1240692A (en) * | 1991-05-21 | 1992-12-30 | Materials Research Corporation | Cluster tool soft etch module and ecr plasma generator therefor |
US5198725A (en) * | 1991-07-12 | 1993-03-30 | Lam Research Corporation | Method of producing flat ecr layer in microwave plasma device and apparatus therefor |
US5435881A (en) * | 1994-03-17 | 1995-07-25 | Ogle; John S. | Apparatus for producing planar plasma using varying magnetic poles |
US5517083A (en) * | 1994-12-21 | 1996-05-14 | Whitlock; Stephen A. | Method for forming magnetic fields |
JPH09283300A (ja) * | 1996-04-18 | 1997-10-31 | Sony Corp | プラズマ処理装置 |
US7004107B1 (en) | 1997-12-01 | 2006-02-28 | Applied Materials Inc. | Method and apparatus for monitoring and adjusting chamber impedance |
US6098568A (en) | 1997-12-01 | 2000-08-08 | Applied Materials, Inc. | Mixed frequency CVD apparatus |
US6136388A (en) * | 1997-12-01 | 2000-10-24 | Applied Materials, Inc. | Substrate processing chamber with tunable impedance |
US6041734A (en) * | 1997-12-01 | 2000-03-28 | Applied Materials, Inc. | Use of an asymmetric waveform to control ion bombardment during substrate processing |
US20020011215A1 (en) | 1997-12-12 | 2002-01-31 | Goushu Tei | Plasma treatment apparatus and method of manufacturing optical parts using the same |
US6204607B1 (en) | 1998-05-28 | 2001-03-20 | Applied Komatsu Technology, Inc. | Plasma source with multiple magnetic flux sources each having a ferromagnetic core |
US8048806B2 (en) | 2000-03-17 | 2011-11-01 | Applied Materials, Inc. | Methods to avoid unstable plasma states during a process transition |
US8617351B2 (en) | 2002-07-09 | 2013-12-31 | Applied Materials, Inc. | Plasma reactor with minimal D.C. coils for cusp, solenoid and mirror fields for plasma uniformity and device damage reduction |
DE10156615B4 (de) * | 2001-11-17 | 2004-10-07 | Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh | Einrichtung zur Erzeugung eines örtlich variierbaren Elektron-Zyklotron-Resonanz-Mikrowellen-Niederdruckplasmas |
TWI283899B (en) * | 2002-07-09 | 2007-07-11 | Applied Materials Inc | Capacitively coupled plasma reactor with magnetic plasma control |
AU2003257652A1 (en) * | 2002-08-21 | 2004-03-11 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Magnetron plasma-use magnetic field generation device |
KR20050067166A (ko) * | 2002-10-25 | 2005-06-30 | 닛토덴코 가부시키가이샤 | 편광자, 그 제조방법, 광학필름 및 화상표시장치 |
US8253057B1 (en) | 2004-09-03 | 2012-08-28 | Jack Hunt | System and method for plasma generation |
JP6284825B2 (ja) * | 2014-05-19 | 2018-02-28 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置 |
US11037765B2 (en) * | 2018-07-03 | 2021-06-15 | Tokyo Electron Limited | Resonant structure for electron cyclotron resonant (ECR) plasma ionization |
US20220213598A1 (en) * | 2019-05-21 | 2022-07-07 | Oregon State University | Apparatus and method for in-situ microwave anneal enhanced atomic layer deposition |
Family Cites Families (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3614525A (en) * | 1969-01-14 | 1971-10-19 | Robert E Uleski | Plasma compression apparatus |
JPS5335779B2 (de) * | 1973-05-31 | 1978-09-28 | ||
JPS55134175A (en) * | 1979-04-06 | 1980-10-18 | Hitachi Ltd | Microwave plasma etching unit |
FR2475798A1 (fr) * | 1980-02-13 | 1981-08-14 | Commissariat Energie Atomique | Procede et dispositif de production d'ions lourds fortement charges et une application mettant en oeuvre le procede |
CA1159012A (en) * | 1980-05-02 | 1983-12-20 | Seitaro Matsuo | Plasma deposition apparatus |
JPS5779621A (en) * | 1980-11-05 | 1982-05-18 | Mitsubishi Electric Corp | Plasma processing device |
US4501766A (en) * | 1982-02-03 | 1985-02-26 | Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha | Film depositing apparatus and a film depositing method |
JPH06105597B2 (ja) * | 1982-08-30 | 1994-12-21 | 株式会社日立製作所 | マイクロ波プラズマ源 |
US4553256A (en) * | 1982-12-13 | 1985-11-12 | Moses Kenneth G | Apparatus and method for plasma generation of x-ray bursts |
FR2556498B1 (fr) * | 1983-12-07 | 1986-09-05 | Commissariat Energie Atomique | Source d'ions multicharges a plusieurs zones de resonance cyclotronique electronique |
JPS6134177A (ja) * | 1984-07-25 | 1986-02-18 | Tokuda Seisakusho Ltd | マグネツト駆動装置 |
EP0173583B1 (de) * | 1984-08-31 | 1990-12-19 | Anelva Corporation | Entladungsvorrichtung |
DE3566194D1 (en) * | 1984-08-31 | 1988-12-15 | Hitachi Ltd | Microwave assisting sputtering |
US4631106A (en) * | 1984-09-19 | 1986-12-23 | Hitachi, Ltd. | Plasma processor |
CS246982B1 (en) * | 1985-06-17 | 1986-11-13 | Ladislav Bardos | Method and apparatus for producing chemically active environment for plasma chemical reactions namely for deposition of thin layers |
US4714536A (en) * | 1985-08-26 | 1987-12-22 | Varian Associates, Inc. | Planar magnetron sputtering device with combined circumferential and radial movement of magnetic fields |
JPS6276137A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-08 | Hitachi Ltd | イオン源 |
JPH0654644B2 (ja) * | 1985-10-04 | 1994-07-20 | 株式会社日立製作所 | イオン源 |
FR2592518B1 (fr) * | 1985-12-26 | 1988-02-12 | Commissariat Energie Atomique | Sources d'ions a resonance cyclotronique electronique |
FR2592520B1 (fr) * | 1985-12-27 | 1988-12-09 | Atelier Electro Thermie Const | Dispositif de creation d'un champ magnetique glissant, en particulier pour gravure ionique rapide sous champ magnetique |
JPS6365623A (ja) * | 1986-09-05 | 1988-03-24 | Mitsubishi Electric Corp | プラズマ処理装置 |
DE3729347A1 (de) * | 1986-09-05 | 1988-03-17 | Mitsubishi Electric Corp | Plasmaprozessor |
KR900007687B1 (ko) * | 1986-10-17 | 1990-10-18 | 가부시기가이샤 히다찌세이사꾸쇼 | 플라즈마처리방법 및 장치 |
JP3294334B2 (ja) * | 1992-10-05 | 2002-06-24 | 洋太郎 畑村 | 構造物の変形検出器 |
-
1988
- 1988-03-25 DE DE3810197A patent/DE3810197A1/de active Granted
- 1988-03-25 US US07/173,147 patent/US4947085A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19532100A1 (de) * | 1995-08-30 | 1997-03-06 | Leybold Ag | Vorrichtung zur Plasmabehandlung von Substraten |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US4947085A (en) | 1990-08-07 |
DE3810197A1 (de) | 1988-10-13 |
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