JP2011034705A - Plasma treatment device - Google Patents

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Kazuyuki Iori
数幸 伊折
Kojin Nakagawa
行人 中川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma treatment device capable of forming uniform high-density plasma at low pressure over a large area. <P>SOLUTION: The device uses a cylindrical electrode as one in a plasma generating room opposed to a treatment substrate and arranges a magnetic field generating device at an atmosphere side for generating a point cusp magnetic field. Otherwise, one end of the cylindrical electrode is closed, and permanent magnets are arranged outside the closed site in a state of a ring so as directions of magnetic poles to be alternated and coaxial. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は,スパッタ成膜応用のためのプラズマ処理装置に関し,特に,半導体産業において集積回路の製造工程の間に金属あるいは誘電体物質のスパッタ及びエッチング処理に有用な高周波(HF(3〜30MHz)またはVHF(30〜300MHz))電極を使用した高密度プラズマ源を有するプラズマ処理装置に関するものである。   The present invention relates to a plasma processing apparatus for sputter deposition applications, and more particularly to high frequency (HF (3-30 MHz)) useful for sputtering and etching of metal or dielectric materials during the manufacturing process of integrated circuits in the semiconductor industry. Alternatively, the present invention relates to a plasma processing apparatus having a high-density plasma source using a VHF (30 to 300 MHz) electrode.

従来の,例えばエッチング装置では,主に磁石を用いたマグネトロン型,電子サイクロトロン共鳴を用いたECR放電型,ヘリコン波を用いたヘリコン型のプラズマ発生装置が用いられてきた。近年ではプラズマ処理速度の向上と処理基板の大面積化の要求もあり,より高密度のプラズマを大面積にて均一に生成するという要求が高まっている。 In conventional etching apparatuses, for example, a magnetron type using a magnet, an ECR discharge type using electron cyclotron resonance, and a helicon type plasma generator using a helicon wave have been used. In recent years, there has been a demand for an improvement in plasma processing speed and an increase in the area of the processing substrate, and there is an increasing demand for uniformly generating higher density plasma over a large area.

大面積にて均一なプラズマ発生装置としては,図6に示すものがある。図6は従来(特許文献1参照)のプラズマ処理装置の概略を示す断面構成図である。図6に示すように特許文献1記載のプラズマ処理装置は,真空チャンバー101内に磁気中性線を形成するために複数のドーナツ状の永久磁石103,104を同心円状に配置することによる磁場発生手段と、この磁場発生手段によって真空チャンバー内に形成された磁気中性線に沿って電場を形成して,磁気中性線に放電プラズマを発生させる。係る装置では,永久磁石103,104の直径を制御することでプラズマの集中する箇所を変えることが可能であり,このことによりプラズマ分布調節が可能となっている。なお,図6において,真空チャンバー101の上面は平板型金属隔壁102で覆われている。円筒型の真空チャンバー101の側壁部105の外側には,電場発生手段を構成する1重を含む多重の高周波コイル106が配置され,この高周波コイル106は13.56MHzの周波数の高周波電源7に接続され,永久磁石103,104によって真空チャンバー101内に形成された磁気中性線に沿って高周波電場を加えて,この磁気中性線に放電プラズマを発生するようにしている。また真空チャンバー101内の形成される磁気中性線の作る面と平行して離れた位置には,基板電極108が設けられ,この基板電極108はRFバイアスを印加する13.56MHzの周波数の高周波電源109に接続されている。 An example of a uniform plasma generator with a large area is shown in FIG. FIG. 6 is a cross-sectional configuration diagram showing an outline of a conventional plasma processing apparatus (see Patent Document 1). As shown in FIG. 6, the plasma processing apparatus described in Patent Document 1 generates a magnetic field by arranging a plurality of donut-shaped permanent magnets 103 and 104 concentrically in order to form a magnetic neutral line in the vacuum chamber 101. An electric field is formed along the magnetic neutral line formed in the vacuum chamber by the means and the magnetic field generating means, and discharge plasma is generated in the magnetic neutral line. In such an apparatus, it is possible to change the location where the plasma is concentrated by controlling the diameters of the permanent magnets 103 and 104, and this makes it possible to adjust the plasma distribution. In FIG. 6, the upper surface of the vacuum chamber 101 is covered with a flat metal partition wall 102. On the outside of the side wall portion 105 of the cylindrical vacuum chamber 101, a multiple high-frequency coil 106 including a single layer constituting electric field generating means is disposed, and this high-frequency coil 106 is connected to a high-frequency power source 7 having a frequency of 13.56 MHz. A high-frequency electric field is applied along the magnetic neutral line formed in the vacuum chamber 101 by the permanent magnets 103 and 104 to generate discharge plasma in the magnetic neutral line. Further, a substrate electrode 108 is provided at a position separated in parallel to the surface formed by the magnetic neutral line formed in the vacuum chamber 101, and this substrate electrode 108 has a high frequency of 13.56 MHz to which an RF bias is applied. The power supply 109 is connected.

また,大面積にて均一なプラズマ発生装置としては図7に示すものがある。図7は,従来(特許文献2参照)のプラズマ処理装置の概略を示す断面構成図である。図7に示すように,特許文献2記載のプラズマ処理装置は,処理基板223の上方に配置される上部電極201と上部電極201を支持するための外側絶縁部材203を有するプラズマ処理装置にて,上部電極201及び外側絶縁部材203に渡る全体に,永久磁石206をポイントカスプ形状に配置した装置である。係る装置では,上部電極201全体に渡って均一な磁束分布パターンを形成することで,ウェハー223表面の全体に渡ってプラズマの均一な分布を実現し,処理基板全体に渡って均一な処理速度を実現することができる。 Further, as a uniform plasma generator with a large area, there is one shown in FIG. FIG. 7 is a cross-sectional configuration diagram showing an outline of a conventional plasma processing apparatus (see Patent Document 2). As shown in FIG. 7, the plasma processing apparatus described in Patent Document 2 is a plasma processing apparatus having an upper electrode 201 disposed above a processing substrate 223 and an outer insulating member 203 for supporting the upper electrode 201. In this apparatus, permanent magnets 206 are arranged in a point cusp shape over the entire upper electrode 201 and outer insulating member 203. In such an apparatus, a uniform magnetic flux distribution pattern is formed over the entire upper electrode 201, thereby realizing a uniform distribution of plasma over the entire surface of the wafer 223, and a uniform processing speed over the entire processing substrate. Can be realized.

一方、0.1Pa以下の圧力領域での放電に好適な技術として、ホロー陰極放電が考えられる。「ホロー陰極放電」とは、片端が閉じて他端が開いた細い円筒のホロー(hollow)型の電極を陰極として用いた放電をいう。ホロー陰極放電を利用したプラズマ処理装置としては、図8に示すものがある。 On the other hand, a hollow cathode discharge is conceivable as a technique suitable for discharge in a pressure region of 0.1 Pa or less. “Hollow cathode discharge” refers to discharge using a thin cylindrical hollow electrode with one end closed and the other open as a cathode. An example of a plasma processing apparatus using hollow cathode discharge is shown in FIG.

図8は,従来(特許文献3参照)のプラズマ処理装置の概略を示す断面構成図である。図8に示すように,特許文献3記載のプラズマ処理装置は,処理室307内に配置した被処理基板311を載置するための基板電極311と、基板電極311にバイアス電力を供給する高周波電源313と、電体窓305を介して処理307室内に電磁波を投入するアンテナ電極301と、処理室307内に所定の処理ガスを供給する処理ガス供給機構308と、処理室307内の誘電体窓305側に設けられた凹部からなるホローカソード放電機構309と、とを備えたものである。 FIG. 8 is a cross-sectional configuration diagram showing an outline of a conventional plasma processing apparatus (see Patent Document 3). As shown in FIG. 8, the plasma processing apparatus described in Patent Document 3 includes a substrate electrode 311 for placing a substrate to be processed 311 disposed in a processing chamber 307, and a high-frequency power source that supplies bias power to the substrate electrode 311. 313, an antenna electrode 301 for injecting electromagnetic waves into the processing chamber 307 through the electrical window 305, a processing gas supply mechanism 308 for supplying a predetermined processing gas into the processing chamber 307, and a dielectric window in the processing chamber 307 And a hollow cathode discharge mechanism 309 made of a recess provided on the 305 side.

特許第3899146号公報Japanese Patent No. 3899146 特開2003−318165号公報JP 2003-318165 A 特開2003−68716号公報JP 2003-68716 A

上記に示した従来のプラズマ処理装置には,次のような問題を有している。 The conventional plasma processing apparatus described above has the following problems.

特許文献1に示されるような磁気中性線の発生に永久磁石を利用する機構では,磁気中性線発生位置の調節のために永久磁石を交換する必要があり,プラズマ分布を均一化する調整は難しいという課題がある。 In a mechanism using a permanent magnet for generating a magnetic neutral line as disclosed in Patent Document 1, it is necessary to replace the permanent magnet for adjusting the position of the magnetic neutral line generation, and adjustment to make the plasma distribution uniform There is a problem that is difficult.

この点を図6を用いて説明する。図6に示すプラズマ処理装置は,上記の通り,永久磁石103,104の直径を制御することでプラズマの集中する箇所(磁気中性線発生位置)を変えている。そのため,基板の直径が200mmから300mmへ変化した場合は,プラズマの集中する箇所(磁気中性線発生位置)を変えなければならない。そのため,永久磁石103,104を交換する問題が発生する。 This point will be described with reference to FIG. As described above, the plasma processing apparatus shown in FIG. 6 controls the diameter of the permanent magnets 103 and 104 to change the location where the plasma concentrates (magnetic neutral line generation position). Therefore, when the diameter of the substrate changes from 200 mm to 300 mm, the location where the plasma concentrates (magnetic neutral line generation position) must be changed. Therefore, the problem of replacing the permanent magnets 103 and 104 occurs.

更に,図6に示すように,プラズマ生成のためにプラズマ発生室101内に高周波電場を加える1重を含む多重の高周波コイル106を、プラズマ発生室101の誘電体で構成される側壁部105の外側に配置する方法では,金属材料を処理基板108としてエッチングした際に発生する金属粒子が側壁部105へ付着することで,プラズマ処理室101内への電場の伝達効率は処理量が進むにつれ悪化し,最終的には放電が維持できなくなってしまうという問題がある。 Further, as shown in FIG. 6, a plurality of high-frequency coils 106 including a single layer for applying a high-frequency electric field in the plasma generation chamber 101 for plasma generation are connected to the side wall portion 105 made of a dielectric of the plasma generation chamber 101. In the method of disposing outside, metal particles generated when a metal material is etched as the processing substrate 108 adheres to the side wall portion 105, so that the electric field transmission efficiency into the plasma processing chamber 101 is deteriorated as the processing amount is increased. In the end, however, the discharge cannot be maintained.

更に,図7に示す上部電極201及びその周辺のみに永久磁石206を配置する装置構造では,並行平板形状を用いた容量結合型の構造のため,誘導結合型の構造より面内均一なプラズマ密度分布を得やすいが、通常使用される放電圧力領域が比較的高く,昨今のエッチング装置に要求される0.1Pa以下の圧力領域での放電は不向きであるという課題がある。例えば,プラズマ内で生じたイオンを処理基板に衝突させてエッチング処理を行うイオンビームエッチングのようなプラズマ処理装置の場合では,基板処理時の圧力が高いと平均自由行程が短くなり,イオンが処理基板に到達する前に他のイオンなどにより散乱を受けることでイオンビームの直進性とイオン自体の運動エネルギーを損なうことが考えられる。 Further, in the device structure in which the permanent magnet 206 is disposed only in the upper electrode 201 and its periphery shown in FIG. 7, the in-plane plasma density is more uniform than the inductively coupled structure because of the capacitively coupled structure using the parallel plate shape. Although it is easy to obtain a distribution, there is a problem that a discharge pressure region that is normally used is relatively high, and discharge in a pressure region of 0.1 Pa or less required for a recent etching apparatus is unsuitable. For example, in the case of a plasma processing apparatus such as ion beam etching that performs etching processing by causing ions generated in plasma to collide with a processing substrate, if the pressure at the time of substrate processing is high, the mean free path is shortened and ions are processed. It is considered that the straightness of the ion beam and the kinetic energy of the ions themselves are impaired by being scattered by other ions before reaching the substrate.

また、図7に示すプラズマ処理装置は、上記のとおり、誘導結合型の構造より面内均一なプラズマ密度分布を得やすい。しかし、図7に示すプラズマ処理装置は,上部電極201上に配置された永久磁石206により、高密度のプラズマを発生させるようにしているため、基板の直径が200mmから300mmへ変化した場合、基板の周辺部まで高密度のプラズマを得ることが難しいという問題がある。 In addition, as described above, the plasma processing apparatus shown in FIG. 7 can easily obtain an in-plane uniform plasma density distribution as compared with the inductively coupled structure. However, since the high-density plasma is generated by the permanent magnet 206 disposed on the upper electrode 201 in the plasma processing apparatus shown in FIG. 7, when the diameter of the substrate changes from 200 mm to 300 mm, the substrate There is a problem that it is difficult to obtain a high-density plasma up to the peripheral part.

この点を図9を用いて説明する。図9は、図7記載のプラズマ処理装置の永久磁石206の配置と電界と磁界の関係を示した上面図である。図7記載のプラズマ処理装置は、永久磁石が、碁盤目状に複数連なる四角形の各角部に対応する位置に配置されており、しかも各四角形の辺方向に隣接する永久磁石の極性が反対の極性となっている。この4つの永久磁石により、N極の永久磁石からS極の永久磁石に向かう磁界Bがカスプ上に発生する。本明細書においては、この磁界Bを「ポイントカスプ磁界」という。一方、高周波電流が高周波電源213から上部電極201に供給されると、高周波電力の静電的結合によって、プラズマが生成される。その時プラズマにおける電子は上部電極201上に配置された永久磁石によって作られたポイントカスプ磁界Bと高周波電源213により発生する電界Eとに直交する方向にサイクロトロン移動し、プラズマが閉じ込められた高密度のプラズマが発生することになる。しかし、基板223の周辺部でも高密度のプラズマを発生させようとすると、碁盤目状の永久磁石を基板の直径より遙かに大きな直径の上部電極201上に配置しなければならず、装置が大型化するという課題が生じる。 This point will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a top view showing the relationship between the arrangement of the permanent magnets 206 and the electric field and magnetic field of the plasma processing apparatus shown in FIG. In the plasma processing apparatus shown in FIG. 7, the permanent magnets are arranged at positions corresponding to the corners of a plurality of quadrangular squares, and the polarities of the permanent magnets adjacent to each other in the side direction are opposite to each other. Polarity. These four permanent magnets generate a magnetic field B on the cusp from the N-pole permanent magnet to the S-pole permanent magnet. In this specification, this magnetic field B is referred to as a “point cusp magnetic field”. On the other hand, when a high-frequency current is supplied from the high-frequency power source 213 to the upper electrode 201, plasma is generated by electrostatic coupling of high-frequency power. At that time, electrons in the plasma move in a cyclotron direction in a direction perpendicular to the point cusp magnetic field B created by the permanent magnet disposed on the upper electrode 201 and the electric field E generated by the high-frequency power source 213, and the plasma is confined in a high density. Plasma will be generated. However, if a high-density plasma is to be generated at the periphery of the substrate 223, a grid-like permanent magnet must be disposed on the upper electrode 201 having a diameter much larger than the diameter of the substrate. The problem of increasing the size arises.

一方、図8記載のプラズマ処理装置によれば、処理室307内にホローカソード放電機構309を備えることにより、0.1Pa以下の圧力領域での放電し、被処理基板311の全面に高品質な処理を均一に施すことが可能となるが、高密度のプラズマを発生させることができないという課題がある。 On the other hand, according to the plasma processing apparatus shown in FIG. 8, by providing the hollow cathode discharge mechanism 309 in the processing chamber 307, discharge is performed in a pressure region of 0.1 Pa or less, and high quality is applied to the entire surface of the substrate to be processed 311. Although the treatment can be performed uniformly, there is a problem that high-density plasma cannot be generated.

本発明の目的は、上記のような背景技術の課題の少なくとも一つを解決できるプラズマ処理装置を提供することにある。より具体的には、本発明の目的は、
基板の直径が300mm以上の場合でも、装置を大型化することがなく、プラズマ密度の均一性を図りつつ、0.1Pa以下の低圧力での高密度プラズマの発生が可能としかつ,プラズマ処理装置にて容量結合型構造を採用することで,誘導結合型構造にて見られる,金属材料をエッチング処理した際に発生するプラズマ処理室内への電場の伝達効率の低下を防ぐプラズマ処理装置を提供することである。
An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of solving at least one of the problems of the background art as described above. More specifically, the object of the present invention is to
Even when the diameter of the substrate is 300 mm or more, the apparatus is not increased in size, and it is possible to generate high-density plasma at a low pressure of 0.1 Pa or less while achieving uniformity of plasma density, and a plasma processing apparatus By using a capacitively coupled structure, the plasma processing apparatus that prevents the reduction in the efficiency of electric field transfer into the plasma processing chamber that occurs when etching metal materials, as seen in the inductively coupled structure, is provided. That is.

上記目的を達成するために、本発明のプラズマ処理装置においては、トッププレートと、ボトムプレートと、側壁とによって構成された真空容器と、該真空容器内に設けられた基板ホルダと、前記側壁の外側に配置されて当該側壁の内側にカスプ磁界を形成する複数の永久磁石と、前記側壁の内側に設けられた円筒状の電極と、前記電極に高周波電力を供給する第1の高周波電源と、を備え、前記永久磁石が、碁盤目状に複数連なる四角形の各角部に対応する位置に配置されており、しかも前記各四角形の辺方向に隣接する永久磁石の極性が反対の極性となっており、前記永久磁石は前記側壁の内側面に近い箇所で閉じた磁束を伴うポイントカスプ磁界を生成するようにしたものである。
本発明においては、下記の構成を好ましい態様として含む。
前記真空容器は、連通する孔を有する隔壁板により、前記被処理物を処理する処理領域と,前記電極によりプラズマを発生させるプラズマ発生領域とに分割されており、前記永久磁石は、前記プラズマ発生領域に設けられている。
前記隔壁板に直流電圧を供給する直流電源が接続されている。
前記基板ホルダに高周波電力を供給する第2の高周波電源が接続されている。前記トッププレートの外側に当該トッププレートの内側にカスプ磁界を形成する複数の永久磁石が配置されている。
前記永久磁石が、同心円状の位置にリング状に配置されており、しかも前記隣接する永久磁石の極性が反対の極性となっており、前記永久磁石は、前記トッププレートの内側面に近い箇所で閉じた磁束を伴う円形線状のカスプ磁界を生成する。
前記永久磁石が、碁盤目状に複数連なる四角形の各角部に対応する位置に配置されており、しかも前記各四角形の辺方向に隣接する永久磁石の極性が反対の極性となっており、前記永久磁石は前記トッププレートの内側面に近い箇所で閉じた磁束を伴うポイントカスプ磁界を生成する
In order to achieve the above object, in the plasma processing apparatus of the present invention, a vacuum vessel composed of a top plate, a bottom plate, and a side wall, a substrate holder provided in the vacuum vessel, and the side wall A plurality of permanent magnets arranged outside to form a cusp magnetic field inside the side wall, a cylindrical electrode provided inside the side wall, a first high frequency power source for supplying high frequency power to the electrode, And the permanent magnets are arranged at positions corresponding to the corners of a plurality of quadrangular squares in a grid pattern, and the polarities of the permanent magnets adjacent in the side direction of the quadrangles are opposite polarities. The permanent magnet generates a point cusp magnetic field with a closed magnetic flux at a location close to the inner surface of the side wall.
The present invention includes the following configuration as a preferred embodiment.
The vacuum vessel is divided into a processing region for processing the object to be processed and a plasma generation region for generating plasma by the electrodes by a partition plate having a communicating hole, and the permanent magnet is configured to generate the plasma. It is provided in the area.
A DC power supply for supplying a DC voltage is connected to the partition plate.
A second high frequency power supply for supplying high frequency power to the substrate holder is connected. A plurality of permanent magnets for forming a cusp magnetic field inside the top plate are arranged outside the top plate.
The permanent magnets are arranged in a ring shape at concentric positions, and the polarities of the adjacent permanent magnets are opposite to each other, and the permanent magnets are located near the inner surface of the top plate. A circular linear cusp magnetic field with a closed magnetic flux is generated.
The permanent magnet is arranged at a position corresponding to each corner of a quadrangular quadrilateral in a grid pattern, and the polarity of the permanent magnet adjacent in the side direction of each quadrangle is opposite, Permanent magnets generate a point cusp field with closed magnetic flux near the inner surface of the top plate

本発明によれば、真空容器の側壁内側に設けた円筒型の電極に高周波電源より高周波電力を印可することにより、真空容器内に0.1Pa以下の圧力領域でホロー陰極放電が発生し、真空容器の外側側壁に設けた永久磁石により、真空容器の側壁内側にカスプ磁界が形成され、このカスプ磁場により、高密度のプラズマを作り出すことができる。また,従来のように上部電極上に碁盤目状に永久磁石を配置してポイントカスプ磁界を得る方法では、碁盤目状配置の端部で永久磁石が途切れる箇所が生じてポイントカスプ磁界が形成できないことから、端部のプラズマ密度は低下しプラズマが不安定になる事もある。しかし本発明によれば、円周方向に永久磁石を途切れずに連続に配置でき、高密度プラズマを安定して作り出すことができる。   According to the present invention, a hollow cathode discharge is generated in a pressure region of 0.1 Pa or less in a vacuum vessel by applying high-frequency power from a high-frequency power source to a cylindrical electrode provided inside the side wall of the vacuum vessel. A cusp magnetic field is formed inside the side wall of the vacuum vessel by the permanent magnet provided on the outer side wall of the vessel, and high density plasma can be created by this cusp magnetic field. In addition, in the conventional method of obtaining a point cusp magnetic field by arranging permanent magnets in a grid pattern on the upper electrode, a point cusp magnetic field cannot be formed due to the location where the permanent magnet is interrupted at the end of the grid pattern. For this reason, the plasma density at the end may be lowered and the plasma may become unstable. However, according to the present invention, permanent magnets can be continuously arranged in the circumferential direction without interruption, and high-density plasma can be stably generated.

本発明の一実施形態によるプラズマ処理装置の構成を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the structure of the plasma processing apparatus by one Embodiment of this invention. 本発明の別の実施形態によるプラズマ処理装置の構成を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the structure of the plasma processing apparatus by another embodiment of this invention. 図2の構成にて発生する磁力線分布を示す図である。It is a figure which shows magnetic force line distribution generate | occur | produced with the structure of FIG. 本発明の別の実施形態によるプラズマ処理装置の構成を示す模式的断面図と,本構成にて発生する磁力線分布を示す図である。It is the typical sectional view showing the composition of the plasma treatment device by another embodiment of the present invention, and the figure showing the line of magnetic force generated by this composition. 図3の電極上面での永久磁石の配置例を示す図である。It is a figure which shows the example of arrangement | positioning of the permanent magnet in the electrode upper surface of FIG. 図3の電極上面での永久磁石の別の配置例を示す図である。It is a figure which shows another example of arrangement | positioning of the permanent magnet in the electrode upper surface of FIG. 従来(特許文献1記載)のプラズマ処理装置の概略を示す断面構成図である。It is a cross-sectional block diagram which shows the outline of the plasma processing apparatus of the past (patent document 1 description). 従来(特許文献2記載)のプラズマ処理装置の概略を示す断面構成図である。It is a cross-sectional block diagram which shows the outline of the plasma processing apparatus of the past (patent document 2 description). 従来(特許文献3記載)のプラズマ処理装置の概略を示す断面構成図である。It is a cross-sectional block diagram which shows the outline of the plasma processing apparatus of the past (patent document 3 description). ポイントカスプ磁場を発生する永久磁石206の配置と電界と磁界の関係を示した上面図である。It is the top view which showed the arrangement | positioning of the permanent magnet 206 which generate | occur | produces a point cusp magnetic field, and the relationship between an electric field and a magnetic field. 平行平板カソード電極により、真空容器内にプラズマを発生させた場合の、プラズマシースとe(電子)の状態を示した図である。It is the figure which showed the state of the plasma sheath and e (electron) at the time of generating plasma in a vacuum vessel with a parallel plate cathode electrode. ホローカソード電極により、真空容器内にプラズマを発生させた場合の、プラズマシースとe(電子)の状態を示した図である。It is the figure which showed the state of the plasma sheath and e (electron) at the time of generating plasma in a vacuum vessel with a hollow cathode electrode.

以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明のプラズマ処理装置の好ましい第1の実施形態の構成を示す模式的断面図である。図1記載のプラズマ処理装置は、トッププレート1aとボトムプレート1bと側壁1cとによって構成された真空容器1と、真空容器1内に設けられた基板保持機構6と、側壁1cの外側に配置されて側壁1cの内側にカスプ磁界を形成する複数の永久磁石3と、側壁1cの内側に設けられた円筒状の電極7と、円筒状の電極7に高周波電力を供給する第1の高周波電源12とから構成される。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a preferred first embodiment of the plasma processing apparatus of the present invention. The plasma processing apparatus shown in FIG. 1 is disposed outside the side wall 1c, a vacuum vessel 1 composed of a top plate 1a, a bottom plate 1b, and a side wall 1c, a substrate holding mechanism 6 provided in the vacuum vessel 1. A plurality of permanent magnets 3 for forming a cusp magnetic field inside the side wall 1c, a cylindrical electrode 7 provided inside the side wall 1c, and a first high frequency power source 12 for supplying high frequency power to the cylindrical electrode 7 It consists of.

基板保持機構6は基板ホルダ15を含み,例えば基板ホルダ15は固定軸16により真空容器1の内部に設置される。基板ホルダ15および固定軸16は接地されているが,基板15に高周波などのバイアス電圧を印加したい場合には,真空容器1と固定軸16の間に絶縁体などを挟んで基板保持機構6を浮遊電位としても良い。基板ホルダ15と固定軸16の内部には,基板17を冷却または加熱するための機構(不図示)を設けることもできる。処理される基板17は基板ホルダ15の上に配置される。永久磁石13は永久磁石固定シート18に固定された状態で、真空容器1の側壁1cの外側に設けられている。永久磁石13が設けられた真空容器1の側壁1cとトッププレート1aとは、一端がアースに接続されたRF遮蔽カバー8で覆われている。また、トッププレート1aと永久磁石13をRF遮蔽カバー8で覆うのは,トッププレート1aとグリッド4に印加される電圧による感電を防ぎ、かつ永久磁石13が外部へ発生する磁場による危害を防ぐためであり、そして電極7に印加するRFが外部に放射されることを防ぐことためである。 The substrate holding mechanism 6 includes a substrate holder 15. For example, the substrate holder 15 is installed inside the vacuum vessel 1 by a fixed shaft 16. The substrate holder 15 and the fixed shaft 16 are grounded. However, when a bias voltage such as a high frequency is to be applied to the substrate 15, the substrate holding mechanism 6 is sandwiched between the vacuum vessel 1 and the fixed shaft 16 with an insulator or the like interposed therebetween. It may be a floating potential. A mechanism (not shown) for cooling or heating the substrate 17 may be provided inside the substrate holder 15 and the fixed shaft 16. The substrate 17 to be processed is placed on the substrate holder 15. The permanent magnet 13 is fixed to the permanent magnet fixing sheet 18 and provided outside the side wall 1 c of the vacuum vessel 1. The side wall 1c of the vacuum vessel 1 provided with the permanent magnet 13 and the top plate 1a are covered with an RF shielding cover 8 having one end connected to the ground. Further, the top plate 1a and the permanent magnet 13 are covered with the RF shielding cover 8 in order to prevent an electric shock due to a voltage applied to the top plate 1a and the grid 4, and to prevent harm caused by a magnetic field generated by the permanent magnet 13 to the outside. This is to prevent the RF applied to the electrode 7 from being radiated to the outside.

永久磁石3は、図9に示すように、真空容器1の側壁1bの外側に、碁盤目状に複数連なる四角形の各角部に対応する位置に配置されており、しかも各四角形の辺方向に隣接する永久磁石3の極性が反対の極性となっており、永久磁石3は側壁1cの内側面に近い箇所で閉じた磁束を伴うポイントカスプ磁界を生成するように配置されている。このシート18は好ましくは金属で作られている。各永久磁石の他の磁極は円筒型の電極の中心軸に対向するように向けられている。さらに,永久磁石と円筒型の電極との間に小さい間隔,好ましくはおよそ1mmの間隔を持つように設けられている。円筒状の電極3の内側表面での磁界の強さを調節するために,永久磁石13の高さを変えることもできる。例えば,永久磁石13の高さは永久磁石固定シート18の外縁に向かって短くしても良い。同様に,磁界の異なる強さを持つ永久磁石13を選択することによって,それらを径方向に対照的パターンで配列することによって電極3の内側表面での磁界の強さを変化させることができる。複数の永久磁石13は円筒型の電極の直径より大きな径を持つ円筒状のシート18に固定されている。永久磁石13はお互いに等しい距離で正多角形上に,その極性を交互に替わるよう配列されている。いかなる2つの隣り合う永久磁石の間の間隔は重要な事項ではなく,10mmから50mmの範囲において替わり得る。各永久磁石13の断面形状は四角形状あるいは円形上である。もし断面の形状が円の形状であるならば,その直径は5mmから40mmの範囲において替わり得る。もし断面の形状が四角の形状であるならば,同等の寸法が採用される。永久磁石13の高さは重要な事項ではなく,5mmから30mmの範囲にすることができる。更に,永久磁石の磁界の強さは同様にまた重要な事項ではない。通常,永久磁石の強さは円筒状の電極の内側表面にておよそ100ガウスから600ガウスの強さの磁界を生成するように選択される。 As shown in FIG. 9, the permanent magnets 3 are arranged outside the side wall 1b of the vacuum vessel 1 at positions corresponding to the corners of a plurality of quadrangular squares, and in the lateral direction of each quadrilateral. The polarities of the adjacent permanent magnets 3 are opposite to each other, and the permanent magnets 3 are arranged to generate a point cusp magnetic field with a closed magnetic flux at a location close to the inner surface of the side wall 1c. This sheet 18 is preferably made of metal. The other magnetic pole of each permanent magnet is directed to face the central axis of the cylindrical electrode. Further, a small gap, preferably about 1 mm, is provided between the permanent magnet and the cylindrical electrode. In order to adjust the strength of the magnetic field on the inner surface of the cylindrical electrode 3, the height of the permanent magnet 13 can be changed. For example, the height of the permanent magnet 13 may be shortened toward the outer edge of the permanent magnet fixing sheet 18. Similarly, by selecting the permanent magnets 13 having different magnetic field strengths, the magnetic field strength at the inner surface of the electrode 3 can be varied by arranging them in a radial pattern in a contrasting pattern. The plurality of permanent magnets 13 are fixed to a cylindrical sheet 18 having a diameter larger than that of the cylindrical electrode. The permanent magnets 13 are arranged on the regular polygon at equal distances from each other so that their polarities are alternately changed. The spacing between any two adjacent permanent magnets is not critical and can vary in the range of 10 mm to 50 mm. The cross-sectional shape of each permanent magnet 13 is square or circular. If the cross-sectional shape is a circular shape, its diameter can vary in the range of 5 mm to 40 mm. If the cross-sectional shape is a square shape, equivalent dimensions are adopted. The height of the permanent magnet 13 is not an important matter and can be in the range of 5 mm to 30 mm. Furthermore, the strength of the permanent magnet's magnetic field is likewise not important. Typically, the strength of the permanent magnet is selected to produce a magnetic field with a strength of approximately 100 to 600 gauss on the inner surface of the cylindrical electrode.

また,磁界の異なる強さを持つ永久磁石を選択することによって,それらを径方向に対照的パターンで配列することによって電極の内側表面での磁界の強さを変化させることができる。なお,基板17を搬入または搬出する機構の図示は省略している。上記図1記載のプラズマ処理装置で基板処理を行うためには,まず真空容器1を図示しない排気機構(真空ポンプで構成される)を用いて所定の圧力まで排気した後,図示しないガス供給機構を用いて,所定の圧力までガスを導入する。     Also, by selecting permanent magnets with different magnetic field strengths, the magnetic field strength at the inner surface of the electrode can be varied by arranging them in a radial pattern in a contrasting pattern. Note that a mechanism for carrying in or carrying out the substrate 17 is not shown. In order to perform substrate processing with the plasma processing apparatus shown in FIG. 1, the vacuum vessel 1 is first evacuated to a predetermined pressure using an exhaust mechanism (configured by a vacuum pump) (not shown), and then a gas supply mechanism (not shown). The gas is introduced to a predetermined pressure using.

図10と図11は、平行平板カソード電極とホローカソード電極により、真空容器内にプラズマを発生させた場合の、プラズマシースとe(電子)の状態を示した図である。図10に示すように、平行平板カソード電極を用いた真空容器1内のプラズマを発生させた場合、トッププレート1a(カソード)では、プラズマシースが発生し、プラズマ中のe(電子)はこのプラズマシースで反射されるが、ボトムプレート(アノード)では、プラズマシースが発生しないため、プラズマ中のe(電子)は反射されない。 FIGS. 10 and 11 are views showing the state of the plasma sheath and e (electrons) when plasma is generated in the vacuum vessel by the parallel plate cathode electrode and the hollow cathode electrode. As shown in FIG. 10, when plasma in the vacuum vessel 1 using parallel plate cathode electrodes is generated, a plasma sheath is generated in the top plate 1a (cathode), and e (electrons) in the plasma is the plasma. Although reflected by the sheath, the bottom plate (anode) does not generate a plasma sheath, so e (electrons) in the plasma is not reflected.

一方、円筒状の電極7にRF電源12によりRF電力を印加した場合、図11に示すように真空容器2内にホローカソード陰極放電によりプラズマが形成される。ホローカソード陰極放電の場合、真空容器1の側壁1bの両側で発生したプラズマシースでプラズマ中のe(電子)が反射され、e(電子)が閉じ込められることにより、真空容器1内に低電圧でかつ低圧力の放電が可能となる。その時プラズマにおける電子は、側壁1cの外側に配置された図9に示すに永久磁石3によって作られたポイントカスプ磁界BとRF電源12により発生する電界Eとに直交する方向にサイクロトロン移動し、プラズマが閉じ込められた高密度のプラズマが発生することになる。このように、第1の実施形態記載のプラズマ処理装置によれば0.1Pa以下の低圧力での高密度プラズマの発生が可能となる。 On the other hand, when RF power is applied to the cylindrical electrode 7 by the RF power source 12, plasma is formed in the vacuum vessel 2 by hollow cathode cathode discharge as shown in FIG. In the case of the hollow cathode cathode discharge, e (electrons) in the plasma is reflected by the plasma sheath generated on both sides of the side wall 1b of the vacuum vessel 1, and the e (electrons) is confined, so that a low voltage is generated in the vacuum vessel 1. In addition, low-pressure discharge is possible. At that time, electrons in the plasma move in a cyclotron direction in a direction perpendicular to the point cusp magnetic field B created by the permanent magnet 3 and the electric field E generated by the RF power source 12 as shown in FIG. As a result, a high-density plasma is confined. Thus, according to the plasma processing apparatus described in the first embodiment, high-density plasma can be generated at a low pressure of 0.1 Pa or less.

図2は、第2の実施形態に係るプラズマ処理装置の概略図である。図3は、磁力線の分布形状図2に搭載されている永久磁石の磁力線の分布形状を示す。第2の実施形態のプラズマ処理装置の大きな特徴点は、真空容器1を、連通する孔を有する隔壁板(グリッド)4により、被処理物(処理基板)17を処理する処理領域(処理室)5と,電極7によりプラズマを発生させるプラズマ発生領域(プラズマ発生室2)とに分割し、,永久磁石13と円筒状電極7とを、プラズマ発生領域(プラズマ発生室)2に設けたことである。その他の構成は、図1記載のプラズマ処理装置と同様であるため、説明を省略する。 FIG. 2 is a schematic view of a plasma processing apparatus according to the second embodiment. FIG. 3 shows the distribution shape of the lines of magnetic force of the permanent magnets mounted in FIG. A major feature of the plasma processing apparatus of the second embodiment is that a processing region (processing chamber) for processing an object to be processed (processing substrate) 17 by a partition plate (grid) 4 having holes communicating with the vacuum vessel 1. 5 and the plasma generation region (plasma generation chamber 2) in which plasma is generated by the electrode 7, and the permanent magnet 13 and the cylindrical electrode 7 are provided in the plasma generation region (plasma generation chamber) 2. is there. The other configuration is the same as that of the plasma processing apparatus shown in FIG.

グリッド4は、連通する孔を有する隔壁板であり、一端がDC電源14に接続されている。グリッド4を設置することによりプラズマ発生室2内に生じるプラズマが処理室5側に拡散することを防ぐと共に、プラズマ内のイオンのみを引き出すことができる。 The grid 4 is a partition plate having a communicating hole, and one end is connected to the DC power source 14. By installing the grid 4, it is possible to prevent the plasma generated in the plasma generation chamber 2 from diffusing to the processing chamber 5 side and to extract only ions in the plasma.

上記のプラズマ処理装置で基板処理を行うためには,まず真空容器1を図示しない排気機構(真空ポンプで構成される)を用いて所定の圧力まで排気した後,図示しないガス供給機構を用いて,所定の圧力までガスを導入する。次に、円筒状の電極7にRF電源12よりRF電力を印可し、プラズマ発生室2内にホローカソード陰極放電によりプラズマを発生させる。これにより、図11に示すように、真空容器1の側壁1bの両側で発生したプラズマシースでプラズマ中のe(電子)が反射され、e(電子)が閉じ込められることにより、真空容器1内に低電圧でかつ低圧力の放電が可能となる。その時プラズマにおける電子は、図9に示す側壁1cの外側にに配置された永久磁石3によって作られたポイントカスプ磁界BとRF電源12により発生する電界Eとに直交する方向にサイクロトロン移動し、プラズマが閉じ込められた高密度のプラズマが発生することになる。 In order to perform substrate processing with the plasma processing apparatus described above, first, the vacuum vessel 1 is evacuated to a predetermined pressure using an exhaust mechanism (configured by a vacuum pump) (not shown), and then a gas supply mechanism (not shown) is used. , Gas is introduced to a predetermined pressure. Next, RF power is applied to the cylindrical electrode 7 from the RF power source 12, and plasma is generated in the plasma generation chamber 2 by hollow cathode cathode discharge. As a result, as shown in FIG. 11, e (electrons) in the plasma is reflected by the plasma sheath generated on both sides of the side wall 1 b of the vacuum vessel 1, and the e (electrons) are confined, so that the inside of the vacuum vessel 1 is contained. A low voltage and low pressure discharge is possible. At that time, electrons in the plasma move in a cyclotron direction in a direction orthogonal to the point cusp magnetic field B created by the permanent magnet 3 arranged outside the side wall 1c shown in FIG. 9 and the electric field E generated by the RF power source 12. As a result, a high-density plasma is confined.

また、第2の実施形態においては、グリッド4に直流電源14が接続されているため、各々の隔壁板4でホローカソード陰極放電により、低圧力の放電でプラズマが発生することとなる。このように、第2の実施形態のプラズマ処理装置によれば、円筒状の電極7により発生したプラズマとグリッド4により発生したプラズマにより、基板7の処理が可能となる。円筒状の電極7により発生したプラズマは、基板の直径が300mm以上の場合、基板17の中心部と周辺部で不均一となることも考えられる。このような場合、グリッド4により発生したプラズマは、基板17の中心部と周辺部で不均一となるプラズマを調整するうえで有効である。 In the second embodiment, since the DC power source 14 is connected to the grid 4, plasma is generated by low-pressure discharge in each partition plate 4 by hollow cathode cathode discharge. As described above, according to the plasma processing apparatus of the second embodiment, the substrate 7 can be processed by the plasma generated by the cylindrical electrode 7 and the plasma generated by the grid 4. It is also conceivable that the plasma generated by the cylindrical electrode 7 becomes nonuniform at the center and the periphery of the substrate 17 when the diameter of the substrate is 300 mm or more. In such a case, the plasma generated by the grid 4 is effective in adjusting plasma that is not uniform at the center and the periphery of the substrate 17.

図3には図2にて示した磁気回路によって発生する磁力線の一例を図示する。ポイントカスプ磁界がプラズマ発生室2内の円筒型電極7表面にて発生し,この磁界が局所的な磁気ミラーの役割を果たすため,プラズマ中の荷電粒子のうち特に大きなエネルギを持ったもの以外は、磁気ミラーを通過できず、プラズマ発生室2の内部方向に押し返される現象が生じる。磁場は磁場発生装置のごく近傍のみにしか存在しないため、プラズマ発生室2内に自由拡散したプラズマの性質には影響を与えることなく真空容器1壁での損失のみを減少させる。また円筒型電極7はホローカソードとして動作する。この円筒型電極7とポイントカスプ磁場を組み合わせることで,従来より低圧にて高密度なプラズマ密度を得ることが可能となる。   FIG. 3 shows an example of lines of magnetic force generated by the magnetic circuit shown in FIG. Since the point cusp magnetic field is generated on the surface of the cylindrical electrode 7 in the plasma generation chamber 2 and this magnetic field acts as a local magnetic mirror, charged particles in the plasma other than those having particularly large energy are used. Thus, a phenomenon occurs in which the magnetic mirror cannot be passed through and is pushed back toward the inside of the plasma generation chamber 2. Since the magnetic field exists only in the immediate vicinity of the magnetic field generator, only the loss at the wall of the vacuum vessel 1 is reduced without affecting the properties of the plasma that has freely diffused into the plasma generation chamber 2. The cylindrical electrode 7 operates as a hollow cathode. By combining this cylindrical electrode 7 and the point cusp magnetic field, it becomes possible to obtain a higher plasma density at a lower pressure than in the prior art.

図4は、第3の実施形態によるプラズマ処理装置の構成を示す模式的断面図と,本構成にて発生する磁力線分布を示す図である。第3の実施形態のプラズマ処理装置の大きな特徴点は、真空容器1のトッププレート1aの外側に、トッププレート1aの内側にカスプ磁界を形成する複数の永久磁石13を設けたことである。その他の構成は、図1及び図2記載のプラズマ処理装置と同様であるため、説明を省略する。前記の構成において,好ましくは,図4のように円筒状の電極7の一端を閉じて,閉じた箇所の外側に永久磁石13を配置することで,電極7側壁と閉じた平面部の全体がプラズマ生成に寄与するようになり,高密度であると共に,閉じた平面部により並行平板の配置となることから,より均一なプラズマ生成を実施することができる。この電極7の上部の永久磁石13の配置は,例えば図5aのようにリング状の永久磁石13を磁極の向きが交互になり,かつ同心円になるように配置してもよく,また図5bのように前述している円筒型の電極7の外側表面に使用しているものと同様な複数の永久磁石13を,図5aのリング状の永久磁石と置き換えるように同心円上を持つ円弧上に配置してもよい。図5aのリング状の永久磁石では,放電空間内の磁場強度の修正はリング状の磁石を変更するか全体の高さを調節することでしか行うことができず,局所的なプラズマ密度の修正を行うことができないが,図5bではプラズマ密度が弱い箇所の永久磁石の高さを変更することで,局所的にプラズマ密度の修正を行うことができる。   FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the plasma processing apparatus according to the third embodiment, and a diagram showing the distribution of the lines of magnetic force generated in this configuration. A major feature of the plasma processing apparatus according to the third embodiment is that a plurality of permanent magnets 13 for forming a cusp magnetic field inside the top plate 1 a are provided outside the top plate 1 a of the vacuum vessel 1. Other configurations are the same as those of the plasma processing apparatus shown in FIGS. In the above configuration, preferably, one end of the cylindrical electrode 7 is closed as shown in FIG. 4, and the permanent magnet 13 is disposed outside the closed portion, so that the side wall of the electrode 7 and the entire closed flat portion are formed. It contributes to plasma generation, has a high density, and has a parallel plate arrangement due to the closed flat surface portion, so that more uniform plasma generation can be performed. The arrangement of the permanent magnets 13 on the electrodes 7 may be arranged such that the ring-shaped permanent magnets 13 have alternating magnetic pole directions and concentric circles as shown in FIG. As described above, a plurality of permanent magnets 13 similar to those used on the outer surface of the cylindrical electrode 7 are arranged on an arc having a concentric circle so as to replace the ring-shaped permanent magnets of FIG. 5a. May be. In the ring-shaped permanent magnet of FIG. 5a, the correction of the magnetic field strength in the discharge space can only be done by changing the ring-shaped magnet or adjusting the overall height, and the correction of the local plasma density. However, in FIG. 5b, the plasma density can be locally corrected by changing the height of the permanent magnet at the location where the plasma density is weak.

本発明によれば,従来より広い範囲に均一性の良好で,かつ低圧力にて高密度プラズマを発生することが可能となった。磁気回路の構成を決定する有力な方法としては磁力線の計算が挙げられる。この計算は例えば有限要素法などによって,容易に実行することができる。実験的に結果を確認するには,ラングミュアプローブなどのプラズマ密度測定法が有効となる。上記のごとく,磁気回路の構造を工夫することで,プラズマの均一性が良好な範囲が広がり,大面積基板の処理を従来よりも容易に実施できる。また,使用条件により個々の永久磁石の高さを変化させることでプラズマの均一性が良好な領域の微調節も可能となる。   According to the present invention, it has become possible to generate high-density plasma at a low pressure with better uniformity over a wider range than before. An effective method for determining the configuration of the magnetic circuit is the calculation of the lines of magnetic force. This calculation can be easily executed by, for example, a finite element method. A plasma density measurement method such as a Langmuir probe is effective for confirming the results experimentally. As described above, by devising the structure of the magnetic circuit, the range in which the uniformity of the plasma is good widens, and the processing of a large-area substrate can be performed more easily than before. In addition, by changing the height of each permanent magnet depending on the use conditions, it is possible to finely adjust the region where the plasma uniformity is good.

以上の説明で明らかなように本発明によれば,処理基板と対向するプラズマ発生室に円筒状に電極を配置し,プラズマ発生室の大気側に円筒状の電極を覆うように,ポイントカスプ形状に配列した磁気回路構造を配置する。このような磁気回路構造にて,低圧力にて均一で高密度なプラズマを作成でき,大面積基板の均一な処理を実現することができる。また,永久磁石の高さを調節することでプラズマ密度を細かく設定でき,プラズマ密度の均一性の範囲を容易に最適な形で調節できるプラズマ処理装置を実現できる。   As is apparent from the above description, according to the present invention, a cylindrical electrode is disposed in the plasma generation chamber facing the processing substrate, and the point cusp shape is formed so as to cover the cylindrical electrode on the atmosphere side of the plasma generation chamber. Arrange the magnetic circuit structure arranged in With such a magnetic circuit structure, uniform and high-density plasma can be created at low pressure, and uniform processing of a large area substrate can be realized. In addition, the plasma density can be finely set by adjusting the height of the permanent magnet, and a plasma processing apparatus can be realized that can easily adjust the range of uniformity of the plasma density in an optimal manner.

本発明を用いて得られるプラズマ処理装置として,例えばプラズマエッチング装置,スパッタリング成膜装置,プラズマCVD装置,アッシング装置等が挙げられる。特にプラズマエッチング装置では,磁性材料を含むMRAM等の素子の微細加工処理を行うためのイオンビームエッチング装置に適用することができる。 Examples of the plasma processing apparatus obtained by using the present invention include a plasma etching apparatus, a sputtering film forming apparatus, a plasma CVD apparatus, and an ashing apparatus. In particular, the plasma etching apparatus can be applied to an ion beam etching apparatus for performing fine processing of an element such as MRAM containing a magnetic material.

1 真空容器
2 プラズマ発生室(プラズマ発生領域)
3 磁気回路
4 グリッド
5 処理室(処理領域)
6 基板保持機構
7 電極
8 RF遮蔽カバー
9 絶縁体
11 磁気回路3により発生した磁力線
12 RF電源
13 永久磁石
14 DC電源
15 基盤ホルダ
16 固定軸
17 基板
18 永久磁石固定シート
1 Vacuum container 2 Plasma generation chamber (plasma generation region)
3 Magnetic circuit 4 Grid 5 Processing chamber (processing area)
6 Substrate holding mechanism 7 Electrode 8 RF shielding cover 9 Insulator 11 Magnetic field lines generated by magnetic circuit 3 RF power source 13 Permanent magnet 14 DC power source 15 Base holder 16 Fixed shaft 17 Substrate 18 Permanent magnet fixing sheet

Claims (7)

トッププレートと、ボトムプレートと、側壁とによって構成された真空容器と、該真空容器内に設けられた基板保持機構と、前記側壁の外側に配置されて当該側壁の内側にカスプ磁界を形成する複数の永久磁石と、前記側壁の内側に設けられた円筒状の電極と、前記電極に高周波電力を供給する第1の高周波電源と、を備え、前記永久磁石が、碁盤目状に複数連なる四角形の各角部に対応する位置に配置されており、しかも前記各四角形の辺方向に隣接する永久磁石の極性が反対の極性となっており、前記永久磁石は前記側壁の内側面に近い箇所で閉じた磁束を伴うポイントカスプ磁界を生成することを特徴とするプラズマ処理装置。   A vacuum vessel constituted by a top plate, a bottom plate, and a side wall, a substrate holding mechanism provided in the vacuum vessel, and a plurality of cusp magnetic fields that are arranged outside the side wall to form a cusp magnetic field inside the side wall A permanent magnet, a cylindrical electrode provided on the inner side of the side wall, and a first high-frequency power source for supplying high-frequency power to the electrode, wherein the permanent magnet has a quadrangular quadrilateral shape. The permanent magnets are arranged at positions corresponding to the respective corners, and the polarities of the permanent magnets adjacent in the side direction of the respective squares are opposite to each other, and the permanent magnets are closed at a location close to the inner side surface of the side wall. Generating a point cusp magnetic field accompanied by a magnetic flux. 前記真空容器は、連通する孔を有する隔壁板により、前記被処理物を処理する処理領域と,前記電極によりプラズマを発生させるプラズマ発生領域とに分割されており、前記永久磁石は、前記プラズマ発生領域に設けられていることを特徴とする請求項1記載のプラズマ処理装置。   The vacuum vessel is divided into a processing region for processing the object to be processed and a plasma generation region for generating plasma by the electrodes by a partition plate having a communicating hole, and the permanent magnet is configured to generate the plasma. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plasma processing apparatus is provided in a region. 前記隔壁板に直流電圧を供給する直流電源が接続されていることを特徴とする請求項2記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 2, wherein a DC power supply for supplying a DC voltage is connected to the partition plate. 前記基板保持機構に高周波電力を供給する第2の高周波電源が接続されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein a second high-frequency power supply for supplying high-frequency power to the substrate holding mechanism is connected. 前記トッププレートの外側に当該トッププレートの内側にカスプ磁界を形成する複数の永久磁石が配置されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のプラズマ処理装置。   5. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a plurality of permanent magnets for forming a cusp magnetic field are disposed inside the top plate outside the top plate. 6. 前記永久磁石が、同心円状の位置にリング状に配置されており、しかも前記隣接する永久磁石の極性が反対の極性となっており、前記永久磁石は、前記トッププレートの内側面に近い箇所で閉じた磁束を伴う円形線状のカスプ磁界を生成することを特徴とする請求項5記載のプラズマ処理装置。   The permanent magnets are arranged in a ring shape at concentric positions, and the polarities of the adjacent permanent magnets are opposite to each other, and the permanent magnets are located near the inner surface of the top plate. 6. The plasma processing apparatus according to claim 5, wherein a circular linear cusp magnetic field with a closed magnetic flux is generated. 前記永久磁石が、碁盤目状に複数連なる四角形の各角部に対応する位置に配置されており、しかも前記各四角形の辺方向に隣接する永久磁石の極性が反対の極性となっており、前記永久磁石は前記トッププレートの内側面に近い箇所で閉じた磁束を伴うポイントカスプ磁界を生成することを特徴とする請求項5記載のプラズマ処理装置。   The permanent magnet is arranged at a position corresponding to each corner of a quadrangular quadrilateral in a grid pattern, and the polarity of the permanent magnet adjacent in the side direction of each quadrangle is opposite, The plasma processing apparatus according to claim 5, wherein the permanent magnet generates a point cusp magnetic field with a magnetic flux closed at a location near the inner surface of the top plate.
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JPWO2014199421A1 (en) * 2013-06-14 2017-02-23 国立大学法人東北大学 Plasma generating apparatus, plasma processing apparatus, plasma generating method and plasma processing method
JP2017515286A (en) * 2014-03-06 2017-06-08 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated Capacitively coupled plasma source, mitigation system, and vacuum processing system with enhanced Hall effect

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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