JP2567892B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置Info
- Publication number
- JP2567892B2 JP2567892B2 JP63010892A JP1089288A JP2567892B2 JP 2567892 B2 JP2567892 B2 JP 2567892B2 JP 63010892 A JP63010892 A JP 63010892A JP 1089288 A JP1089288 A JP 1089288A JP 2567892 B2 JP2567892 B2 JP 2567892B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plasma
- magnetic field
- processing chamber
- microwave
- processing apparatus
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体素子の製造に使用されるプラズマ処理
装置に係り、とくに低圧力で高密度のプラズマを発生す
るのに好適なプラズマ処理装置に関する。
装置に係り、とくに低圧力で高密度のプラズマを発生す
るのに好適なプラズマ処理装置に関する。
半導体素子の微細パターンは、ドライエッチングで形
成されている。これは、プラズマによりエッチングガス
をイオンやラジカルにし、このイオンやラジカルの複合
作用により被エッチング膜と反応させ、気体にて除去し
てパターンを形成するものである。
成されている。これは、プラズマによりエッチングガス
をイオンやラジカルにし、このイオンやラジカルの複合
作用により被エッチング膜と反応させ、気体にて除去し
てパターンを形成するものである。
この場合、イオンは、プラズマと基板との間に形成さ
れるシース間の電位差により加速され、基板に対して垂
直な方向の運動エネルギをもって基板に入射する。
れるシース間の電位差により加速され、基板に対して垂
直な方向の運動エネルギをもって基板に入射する。
これに対し、ラジカルは、電荷をもたないので、シー
スで加速されず、ランダムの方向の運動エネルギをもっ
て基板に入射する。
スで加速されず、ランダムの方向の運動エネルギをもっ
て基板に入射する。
そのため、イオンによる反応が主体の場合には、被エ
ッチング膜の表面に形成されたレジストパターンと同一
寸法のエッチングパターンを得ることができる。
ッチング膜の表面に形成されたレジストパターンと同一
寸法のエッチングパターンを得ることができる。
しかるに、ラジカルによる反応が主体の場合には、ラ
ジカルの運動に方向性がないため、レジストパターンの
下もエッチングされ、微細なパターンと高精度にエッチ
ングすることができない。
ジカルの運動に方向性がないため、レジストパターンの
下もエッチングされ、微細なパターンと高精度にエッチ
ングすることができない。
この場合、ラジカル量は圧力に比例するため、ラジカ
ル量を減らし、イオン主体のエッチングとするには、低
い圧力で高密度のプラズマを発生する必要がある。
ル量を減らし、イオン主体のエッチングとするには、低
い圧力で高密度のプラズマを発生する必要がある。
このような方法として、従来たとえば、特開昭56−13
480号公報に記載されているように、2.45GHzのマイクロ
波と磁場とを用いたものが提案されている。
480号公報に記載されているように、2.45GHzのマイクロ
波と磁場とを用いたものが提案されている。
上記のように、ラジカル量を減らし、イオン主体のエ
ッチングとするには、低い圧力条件でプラズマ密度を高
める必要があり、そのためにはプラズマ中の電子がプラ
ズマ発生室内壁に入射することによる消減の割合を減少
する必要がある。
ッチングとするには、低い圧力条件でプラズマ密度を高
める必要があり、そのためにはプラズマ中の電子がプラ
ズマ発生室内壁に入射することによる消減の割合を減少
する必要がある。
これに対して、上記従来技術では、磁場発生コイルと
によって形成される磁場の中で回転運動する電子のサイ
クロトロンの周波数と、マイクロ波の周波数とを一致さ
せる方法すなわち、エレクトロン サイクロトロン レ
ゾナンス（Electron Cyclotron Resonance）（以下EC
Rという）によりマイクロ波のエネルギをプラズマ中の
電子のエネルギに変換している。
によって形成される磁場の中で回転運動する電子のサイ
クロトロンの周波数と、マイクロ波の周波数とを一致さ
せる方法すなわち、エレクトロン サイクロトロン レ
ゾナンス（Electron Cyclotron Resonance）（以下EC
Rという）によりマイクロ波のエネルギをプラズマ中の
電子のエネルギに変換している。
そのため、磁場構成は、このECR条件すなわち、電子
のサイクロトロンの周波数と、マイクロ波の周波数とを
一致させるため、マイクロ波のエネルギをプラズマ中の
電子のエネルギに変換するのに必要な磁束密度を満足し
うるようにしなければならない。
のサイクロトロンの周波数と、マイクロ波の周波数とを
一致させるため、マイクロ波のエネルギをプラズマ中の
電子のエネルギに変換するのに必要な磁束密度を満足し
うるようにしなければならない。
しかるに、上記従来技術においては、マイクロ波の供
給を導波管の端面から直接あるいはホーンを介して行な
っているので、磁場はマイクロ波の進行方向に対して平
行に形成されている。
給を導波管の端面から直接あるいはホーンを介して行な
っているので、磁場はマイクロ波の進行方向に対して平
行に形成されている。
また、上記磁場の構成は、導波管の外周に設置された
リング状の磁場発生コイルと下方中心位置に設置された
永久磁石とにより形成されている。
リング状の磁場発生コイルと下方中心位置に設置された
永久磁石とにより形成されている。
そのため、磁場発生コイルによる磁場の分布は、中心
部が強く、外周部に行くのに伴なって弱くなるため、中
心部でプラズマを発生させると、周囲の磁場が弱いの
で、壁面への電子の流入を低減できず、高密度のプラズ
マを維持できない問題があった。
部が強く、外周部に行くのに伴なって弱くなるため、中
心部でプラズマを発生させると、周囲の磁場が弱いの
で、壁面への電子の流入を低減できず、高密度のプラズ
マを維持できない問題があった。
また磁場を発生させるために大形の磁場発生コイルを
用いる必要があるので、取扱い上のネックとなる問題が
あった。
用いる必要があるので、取扱い上のネックとなる問題が
あった。
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、プ
ラズマ発生条件と電子の拡散を防止する最適条件の両立
をはかりかつ磁場を発生させる磁石の取扱いを容易可能
とするプラズマ処理装置を提供することにある。
ラズマ発生条件と電子の拡散を防止する最適条件の両立
をはかりかつ磁場を発生させる磁石の取扱いを容易可能
とするプラズマ処理装置を提供することにある。
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明に
おいては、マイクロ波源より供給されたマイクロ波によ
りプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、内部に試
料を配置する処理室手段と、該処理室手段に処理ガスを
供給するガス供給手段と、前記処理室内を排気する排気
手段とを備えたプラズマ処理装置において、前記プラズ
マ発生手段がスロット部、該スロット部に対向する前記
処理室内壁の近傍に局部的にカスプ磁場を形成する磁場
形成部とを有し、前記マイクロ波源より供給されたマイ
クロ波を前記スロット部から前記カスプ磁場中に放射す
ることにより、電子サイクロトロン共鳴によりプラズマ
を発生させることを特徴とする。
おいては、マイクロ波源より供給されたマイクロ波によ
りプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、内部に試
料を配置する処理室手段と、該処理室手段に処理ガスを
供給するガス供給手段と、前記処理室内を排気する排気
手段とを備えたプラズマ処理装置において、前記プラズ
マ発生手段がスロット部、該スロット部に対向する前記
処理室内壁の近傍に局部的にカスプ磁場を形成する磁場
形成部とを有し、前記マイクロ波源より供給されたマイ
クロ波を前記スロット部から前記カスプ磁場中に放射す
ることにより、電子サイクロトロン共鳴によりプラズマ
を発生させることを特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載
の発明のプラズマ発生手段が前記処理室の外周部にされ
て、前記マイクロ波源より供給されたマイクロ波により
前記処理室の外周部でプラズマを発生させることを特徴
とする。
の発明のプラズマ発生手段が前記処理室の外周部にされ
て、前記マイクロ波源より供給されたマイクロ波により
前記処理室の外周部でプラズマを発生させることを特徴
とする。
さらに、請求項３に記載の発明は、前記請求項１もし
くは請求項２のいずれかに記載の発明の処理室手段が、
前記スロット部と対向しない内壁面の近傍にカスプ磁場
を形成するカスプ磁場発生手段を備えていることを特徴
とする。
くは請求項２のいずれかに記載の発明の処理室手段が、
前記スロット部と対向しない内壁面の近傍にカスプ磁場
を形成するカスプ磁場発生手段を備えていることを特徴
とする。
導波管に接続された空洞共振器に設けたスロットある
いは上記導波管に設けたスロットからマイクロ波をプラ
ズマ発生室内に供給するものであり、これによって導波
管あるいは空洞共振器の構成、共振モードを選択して、
カスプ磁場の磁場構成にあわせてマイクロ波を供給する
ようにしたものである。
いは上記導波管に設けたスロットからマイクロ波をプラ
ズマ発生室内に供給するものであり、これによって導波
管あるいは空洞共振器の構成、共振モードを選択して、
カスプ磁場の磁場構成にあわせてマイクロ波を供給する
ようにしたものである。
したがって、カスプ磁場によるプラズマの損失低減に
よりプラズマ密度を高めることができ、かつ永久磁石の
使用が可能になり、コイル用電源ガスが不用になるなど
取扱を容易化することができる。
よりプラズマ密度を高めることができ、かつ永久磁石の
使用が可能になり、コイル用電源ガスが不用になるなど
取扱を容易化することができる。
以下、本発明の一実施例であるプラズマ処理装置を示
す第１図乃至第３図について説明する。
す第１図乃至第３図について説明する。
第１図に示すように、下方の排気室９に開口するよう
に円筒形状をした処理室１は、石英などにて形成され、
その外壁の周囲には、第２図に示すように、円周方向に
間隔をおいて複数個の第１永久磁石２を設置し、これら
複数個の第１永久磁石２のＮ極とＳ極との向きを交互に
変化させ、これによって該処理室１の内壁面円周方向に
複数個のカスプ磁場３を形成している。また上記処理室
１はその外壁の周囲に上記複数個の第１永久磁石２を介
して同軸形空洞共振器４を設置している。この同軸形空
洞共振器４は、接地されかつマグネトロン５からのマイ
クロ波が導波管６を通って供給されるように形成されて
いる。さらに上記処理室１はその上面に複数個の第２永
久磁石７を設置し、これら複数個の第２永久磁石７によ
って上面にもカスプ磁場８を形成している。
に円筒形状をした処理室１は、石英などにて形成され、
その外壁の周囲には、第２図に示すように、円周方向に
間隔をおいて複数個の第１永久磁石２を設置し、これら
複数個の第１永久磁石２のＮ極とＳ極との向きを交互に
変化させ、これによって該処理室１の内壁面円周方向に
複数個のカスプ磁場３を形成している。また上記処理室
１はその外壁の周囲に上記複数個の第１永久磁石２を介
して同軸形空洞共振器４を設置している。この同軸形空
洞共振器４は、接地されかつマグネトロン５からのマイ
クロ波が導波管６を通って供給されるように形成されて
いる。さらに上記処理室１はその上面に複数個の第２永
久磁石７を設置し、これら複数個の第２永久磁石７によ
って上面にもカスプ磁場８を形成している。
また上記処理室１はその下方開口部に接続する排気室
９を設置している。この排気室９は接地されかつ内部に
は底壁の中心部を貫通支持された絶縁カバ11と、この絶
縁カバ11に嵌挿し、下端部を高周波電源12に接続された
下部電極10とを設置している。
９を設置している。この排気室９は接地されかつ内部に
は底壁の中心部を貫通支持された絶縁カバ11と、この絶
縁カバ11に嵌挿し、下端部を高周波電源12に接続された
下部電極10とを設置している。
なお、上記同軸形空洞共振器４の寸法は、その電界強
度分布14が第３図に示すように互いに正逆の方向になる
ように形成され、その内面には空間の電界強度がピーク
になる点の中間位置に円周方向に複数個のスロット13を
形成している。これら複数個のスロット13は、第２図に
示すように上記複数個の第１永久磁石２の間に開口する
ようにしている。
度分布14が第３図に示すように互いに正逆の方向になる
ように形成され、その内面には空間の電界強度がピーク
になる点の中間位置に円周方向に複数個のスロット13を
形成している。これら複数個のスロット13は、第２図に
示すように上記複数個の第１永久磁石２の間に開口する
ようにしている。
本発明によるプラズマ処理装置は、上記のように構成
されているから、つぎにその動作について説明する。
されているから、つぎにその動作について説明する。
マグネトロン５からの2.45GHzのマイクロ波が導波管
６を通って同軸形空洞共振器４内に供給すると、同軸形
共振器４内では、第３図に示す曲線をなす電界強度分布
14をもったモードで共振する。
６を通って同軸形空洞共振器４内に供給すると、同軸形
共振器４内では、第３図に示す曲線をなす電界強度分布
14をもったモードで共振する。
このとき、同軸形共振器４の内筒表面には、電界強度
分布14のピークとピークとの間に表面電流15が流れ、こ
の表面電流15が最も流れる位置に、電流の流れの方向に
対して直角な方向にスロット13が設置されているので、
スロット13の両端には上記表面電流15により電荷がたま
って、この電荷による電界が発生する。この電界は、マ
イクロ波の周波数によって変化するため、この電界変化
によりスロット13からマイクロ波が放射される。
分布14のピークとピークとの間に表面電流15が流れ、こ
の表面電流15が最も流れる位置に、電流の流れの方向に
対して直角な方向にスロット13が設置されているので、
スロット13の両端には上記表面電流15により電荷がたま
って、この電荷による電界が発生する。この電界は、マ
イクロ波の周波数によって変化するため、この電界変化
によりスロット13からマイクロ波が放射される。
このとき、処理室１内は、あらかじめ図示しないガス
供給源よりエッチングガスを供給しながら、図示しない
排気装置により10-1乃至10-3Paに排気して一定圧力に保
持されている。
供給源よりエッチングガスを供給しながら、図示しない
排気装置により10-1乃至10-3Paに排気して一定圧力に保
持されている。
またカスプ磁場３は、あらかじめ処理室１の内壁に近
接する位置で1000乃至2000ガウス、数十mm離れた位置で
875ガウスになるように設定されている。
接する位置で1000乃至2000ガウス、数十mm離れた位置で
875ガウスになるように設定されている。
この状態で、スロット13から放射される2.45GHzのマ
イクロ波の電界が処理室１の中心軸と平行でカスプ磁場
３と直交するので、磁束密度が875ガウスの部分にECR条
件が成立し、エッチングガスのプラズマが発生する。
イクロ波の電界が処理室１の中心軸と平行でカスプ磁場
３と直交するので、磁束密度が875ガウスの部分にECR条
件が成立し、エッチングガスのプラズマが発生する。
上記のようにしてプラズマが発生した処理室１の内壁
は、すべてカスプ磁場3.8で覆われているので、プラズ
マから壁面への電子の拡散量は、磁場3.8のない場合に
比較して２桁以上低減でき、高密度のプラズマが10-2乃
至10-3Paの圧力を維持することができる。このような低
い圧力では、イオン化率は、10乃至30％に達し、イオン
に対するラジカルの比率が低下する。
は、すべてカスプ磁場3.8で覆われているので、プラズ
マから壁面への電子の拡散量は、磁場3.8のない場合に
比較して２桁以上低減でき、高密度のプラズマが10-2乃
至10-3Paの圧力を維持することができる。このような低
い圧力では、イオン化率は、10乃至30％に達し、イオン
に対するラジカルの比率が低下する。
そこで、下部電極10上に基板（図示せず）を載置して
13.56MHzの高周波電圧を印加すると、この電界によりプ
ラズマ中のイオンが加速され基板に入射する。このとき
の加速割合は、印加する高周波電力によりコントロール
することができる。
13.56MHzの高周波電圧を印加すると、この電界によりプ
ラズマ中のイオンが加速され基板に入射する。このとき
の加速割合は、印加する高周波電力によりコントロール
することができる。
したがって、本発明によれば、低い圧力でラジカルの
割合が少ないプラズマを発生することができ、かつイオ
ンのエネルギも適宜コントロールすることができるの
で、微細なパターンを高精度にエッチングすることがで
きる。
割合が少ないプラズマを発生することができ、かつイオ
ンのエネルギも適宜コントロールすることができるの
で、微細なパターンを高精度にエッチングすることがで
きる。
なお、上記の実施例は本発明をエッチングに実施した
場合であるが、これに限定されるものでなく、プラズマ
酸化、プラズマデポジションなどプラズマを用いた各種
処理に適用可能である。
場合であるが、これに限定されるものでなく、プラズマ
酸化、プラズマデポジションなどプラズマを用いた各種
処理に適用可能である。
また、磁場構成も単に永久磁石に限定されるものでな
く、たとえば電磁石を用いることも可能である。
く、たとえば電磁石を用いることも可能である。
本発明によれば、10-1乃至10-3Paの低い圧力で高密度
のプラズマが発生できるので、レジストパターン通りの
エッチングができる効果がある。
のプラズマが発生できるので、レジストパターン通りの
エッチングができる効果がある。
また、磁場を永久磁石により形成することができるた
め、コイル電源などが不用になって取扱いが容易になる
などの効果がある。
め、コイル電源などが不用になって取扱いが容易になる
などの効果がある。
第１図は、本発明の一実施例であるプラズマ処理装置を
示す縦断面、第２図は、第１図のII−II線断面図、第３
図は第１図の同軸形空洞共振器を示す断面図である。 １……処理室、２……永久磁石、４……同軸形空洞共振
器、10……下部電極、12……高周波電源、13……スロッ
ト。
示す縦断面、第２図は、第１図のII−II線断面図、第３
図は第１図の同軸形空洞共振器を示す断面図である。 １……処理室、２……永久磁石、４……同軸形空洞共振
器、10……下部電極、12……高周波電源、13……スロッ
ト。
Claims (3)
- 【請求項１】マイクロ波源より供給されたマイクロ波に
よりプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、内部に
試料を配置する処理室手段と、該処理室手段に処理ガス
を供給するガス供給手段と、前記処理室内を排気する排
気手段とを備えたプラズマ処理装置において、前記プラ
ズマ発生手段がスロット部と、該スロット部と対向する
前記処理室内壁部の近傍に局部的にカスプ磁場を形成す
る磁場形成部とを有し、前記マイクロ波源より供給され
たマイクロ波を前記スロット部から前記カスプ磁場中に
放射することにより、電子サイクロトロン共鳴によりプ
ラズマを発生させることを特徴とするプラズマ処理装
置。 - 【請求項２】前記プラズマ発生手段が前記処理室の外周
部に配置されて、前記マイクロ波源より供給されたマイ
クロ波により前記処理室の外周部でプラズマを発生させ
ることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装
置。 - 【請求項３】前記処理室手段は、前記スロット部と対向
しない内壁面の近傍にカスプ磁場を形成するカスプ磁場
発生手段を備えていることを特徴とする請求項１もしく
は請求項２のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63010892A JP2567892B2 (ja) | 1988-01-22 | 1988-01-22 | プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63010892A JP2567892B2 (ja) | 1988-01-22 | 1988-01-22 | プラズマ処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01187824A JPH01187824A (ja) | 1989-07-27 |
| JP2567892B2 true JP2567892B2 (ja) | 1996-12-25 |
Family
ID=11762971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63010892A Expired - Fee Related JP2567892B2 (ja) | 1988-01-22 | 1988-01-22 | プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2567892B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3020580B2 (ja) * | 1990-09-28 | 2000-03-15 | 株式会社日立製作所 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
| FR2689717B1 (fr) * | 1992-04-03 | 1994-05-13 | Commissariat A Energie Atomique | Dispositif d'application de micro-ondes et reacteur a plasma utilisant ce dispositif. |
| DE4235914A1 (de) * | 1992-10-23 | 1994-04-28 | Juergen Prof Dr Engemann | Vorrichtung zur Erzeugung von Mikrowellenplasmen |
| JP4900768B2 (ja) * | 2004-06-22 | 2012-03-21 | 芝浦メカトロニクス株式会社 | プラズマ発生装置及びプラズマ処理装置 |
| JP5382958B2 (ja) * | 2004-06-22 | 2014-01-08 | 芝浦メカトロニクス株式会社 | プラズマ発生装置及びプラズマ処理装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61241921A (ja) * | 1985-04-19 | 1986-10-28 | Hitachi Ltd | プラズマ処理装置 |
-
1988
- 1988-01-22 JP JP63010892A patent/JP2567892B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01187824A (ja) | 1989-07-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5304277A (en) | Plasma processing apparatus using plasma produced by microwaves | |
| EP0300447B1 (en) | Method and apparatus for treating material by using plasma | |
| US4960073A (en) | Microwave plasma treatment apparatus | |
| US5133825A (en) | Plasma generating apparatus | |
| US4610770A (en) | Method and apparatus for sputtering | |
| US5401351A (en) | Radio frequency electron cyclotron resonance plasma etching apparatus | |
| JP2567892B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
| US5470426A (en) | Plasma processing apparatus | |
| JP2965169B2 (ja) | マイクロ波放電反応装置及び電極装置 | |
| JP2709162B2 (ja) | マイクロ波プラズマ処理装置 | |
| JP3088504B2 (ja) | マイクロ波放電反応装置 | |
| JP2920852B2 (ja) | マイクロ波プラズマ装置 | |
| JP3368790B2 (ja) | イオン源装置 | |
| JP3010059B2 (ja) | イオン源 | |
| JPH02156526A (ja) | マイクロ波プラズマ処理装置 | |
| JP3045619B2 (ja) | プラズマ発生装置 | |
| JP3205542B2 (ja) | プラズマ装置 | |
| JP3071450B2 (ja) | マイクロ波プラズマ処理装置 | |
| JPH0578849A (ja) | 有磁場マイクロ波プラズマ処理装置 | |
| JP2727747B2 (ja) | マイクロ波プラズマ発生装置 | |
| JP2576139B2 (ja) | プラズマ装置 | |
| JP2909992B2 (ja) | マイクロ波放電反応装置 | |
| JPS63318127A (ja) | プラズマプロセス装置 | |
| JPH02310920A (ja) | マイクロ波磁場エッチング処理装置 | |
| JP2913121B2 (ja) | Ｅｃｒプラズマ発生装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |