JP2812477B2 - 半導体処理装置 - Google Patents
半導体処理装置Info
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- JP2812477B2 JP2812477B2 JP1058767A JP5876789A JP2812477B2 JP 2812477 B2 JP2812477 B2 JP 2812477B2 JP 1058767 A JP1058767 A JP 1058767A JP 5876789 A JP5876789 A JP 5876789A JP 2812477 B2 JP2812477 B2 JP 2812477B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、真空容器内に放電プラズマを発生させ、
このプラズマを利用して真空中で各種の処理を行う半導
体処理装置に関するものである。
このプラズマを利用して真空中で各種の処理を行う半導
体処理装置に関するものである。
第６図は、例えば特開昭61−217573号公報に示された
従来のプラズマ表面処理装置の断面図であり、図におい
て、１は真空容器、２は容器、３は絶縁体、４は排気系
あるいは圧力調整系（図示しない）に接続される排気
管、５は電極、６は水などの冷媒や電力などを導入する
導入管、７は絶縁板、８は電極板、９は被処理体、10は
電源、21は磁場を設定する手段である。また第７図は第
６図の基本的な構成を抜粋して示した平面図であり、図
において、12aと12b,13aと13bはそれぞれ対をなすヘル
ムホルツコイルであり、14はヘルムホルツコイル電源で
ある。
従来のプラズマ表面処理装置の断面図であり、図におい
て、１は真空容器、２は容器、３は絶縁体、４は排気系
あるいは圧力調整系（図示しない）に接続される排気
管、５は電極、６は水などの冷媒や電力などを導入する
導入管、７は絶縁板、８は電極板、９は被処理体、10は
電源、21は磁場を設定する手段である。また第７図は第
６図の基本的な構成を抜粋して示した平面図であり、図
において、12aと12b,13aと13bはそれぞれ対をなすヘル
ムホルツコイルであり、14はヘルムホルツコイル電源で
ある。
次に動作について説明する。
まず、容器２の内部を10-3Torr程度の真空にした後、
アルゴン、シラン等の気体を、容器内部が10-2Torr程度
になるまで導入し、圧力調整をおこなう。次にヘルムホ
ルツコイル電源14を動作させ磁場を発生させた後、電源
10を動作させると、電極板８の表面に発生する電界と磁
界が直交し高密度なプラズマを発生する。この時、電源
14から各コイルに供給する電流を、14A,14Bのように位
相をずらすと、磁場が電極板８の表面内で回転し、プラ
ズマ密度の分布も均一化してくる。しかるに、このよう
に２対のヘルムホルムコイルを用いる場合、電極板表面
上の磁場の均一性が良いとはいい難く、これを改善する
ためにはコイル外径を大きくする必要がある。
アルゴン、シラン等の気体を、容器内部が10-2Torr程度
になるまで導入し、圧力調整をおこなう。次にヘルムホ
ルツコイル電源14を動作させ磁場を発生させた後、電源
10を動作させると、電極板８の表面に発生する電界と磁
界が直交し高密度なプラズマを発生する。この時、電源
14から各コイルに供給する電流を、14A,14Bのように位
相をずらすと、磁場が電極板８の表面内で回転し、プラ
ズマ密度の分布も均一化してくる。しかるに、このよう
に２対のヘルムホルムコイルを用いる場合、電極板表面
上の磁場の均一性が良いとはいい難く、これを改善する
ためにはコイル外径を大きくする必要がある。
そこで次に、第８図に示すように、３対のヘルムホル
ツコイルに、第９図に示すような三相交流を印加する場
合について考える。コイル15a,15bには第９図（ａ）に
示す電流30を、コイル16a,16bには同図（ｂ）の電流31
を、コイル17a,17bには同図（ｃ）の電流32をそれぞれ
印加すると、発生する磁場は電極板表面内で回転し、そ
れにともないプラズマ密度の分布も均一化してくる。
ツコイルに、第９図に示すような三相交流を印加する場
合について考える。コイル15a,15bには第９図（ａ）に
示す電流30を、コイル16a,16bには同図（ｂ）の電流31
を、コイル17a,17bには同図（ｃ）の電流32をそれぞれ
印加すると、発生する磁場は電極板表面内で回転し、そ
れにともないプラズマ密度の分布も均一化してくる。
上記のような三相交流を３対のコイルに印加した場
合、第10図に示すように、該コイルが時間t1において発
生する磁場は、その大きさが一対のコイルによるものに
対して1.5倍となる。すなわち３対のコイルに三相交流
を印加する場合は発生する磁場の大きさは十分とは言い
難く、磁場の発生効率に対して問題が残る。
合、第10図に示すように、該コイルが時間t1において発
生する磁場は、その大きさが一対のコイルによるものに
対して1.5倍となる。すなわち３対のコイルに三相交流
を印加する場合は発生する磁場の大きさは十分とは言い
難く、磁場の発生効率に対して問題が残る。
この発明は上記のような従来のものの問題点を解消す
るためになされたもので、被処理体表面を均一に覆い、
かつ時間的に強度が一定である回転する磁場を効率よく
発生させることが可能な半導体処理装置を提供すること
を目的とする。
るためになされたもので、被処理体表面を均一に覆い、
かつ時間的に強度が一定である回転する磁場を効率よく
発生させることが可能な半導体処理装置を提供すること
を目的とする。
この発明に係る半導体処理装置は、真空容器内に放電
プラズマを発生させるとともに、複数対（ｎ≧３）のコ
イルに電流を供給して磁界を発生させ、該磁界の作用で
上記プラズマを高密度化し、該高密度化したプラズマで
被処理体表面に薄膜形成、エッチング、スパッタリン
グ、清浄化等を行う半導体処理装置において、上記被処
理体表面を均一に覆い、かつ大きさが時間的に変化しな
いで回転するような磁界を発生させるために、上記複数
対のコイルにそれぞれ印加する矩形波電流であって、時
間的にその合計電力が一定で、かつ上記複数対のコイル
全て、あるいはそのうち何対かのコイルだけに印加する
波形となるよう上記コイルに供給する電流の大きさと位
相を変化させる手段を備えたことを特徴とするものであ
る。
プラズマを発生させるとともに、複数対（ｎ≧３）のコ
イルに電流を供給して磁界を発生させ、該磁界の作用で
上記プラズマを高密度化し、該高密度化したプラズマで
被処理体表面に薄膜形成、エッチング、スパッタリン
グ、清浄化等を行う半導体処理装置において、上記被処
理体表面を均一に覆い、かつ大きさが時間的に変化しな
いで回転するような磁界を発生させるために、上記複数
対のコイルにそれぞれ印加する矩形波電流であって、時
間的にその合計電力が一定で、かつ上記複数対のコイル
全て、あるいはそのうち何対かのコイルだけに印加する
波形となるよう上記コイルに供給する電流の大きさと位
相を変化させる手段を備えたことを特徴とするものであ
る。
〔作用〕 この発明における半導体処理装置では、被処理体表面
上の磁界が大きな強度で安定して回転するように、該磁
界を発生するコイルに印加する電流の大きさと位相を制
御するようにしたので、電極面間のグロー放電により発
生するプラズマは上記磁界の回転にともなって電極面内
を移動する間に安定化し、この状態で被処理体を表面処
理するので、再現性のある均一な表面処理が可能とな
る。
上の磁界が大きな強度で安定して回転するように、該磁
界を発生するコイルに印加する電流の大きさと位相を制
御するようにしたので、電極面間のグロー放電により発
生するプラズマは上記磁界の回転にともなって電極面内
を移動する間に安定化し、この状態で被処理体を表面処
理するので、再現性のある均一な表面処理が可能とな
る。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第１図（ａ）は本発明の一実施例によるプラズマ表面
処理装置の要部断面図であり、同図（ｂ）はその要部上
面図である。図において、第６図と同一符号は同一部分
を示し、18はガス等の導入管、19は上部電極板、20は下
部電極板である。また21は磁場を設定する手段で、ここ
では22aと22b,23aと23b,24aと24bの３対のコイルを装着
している。本実施例では、上記３対のコイルに第２図
（ａ）〜（ｃ）に示す矩形波電流33,34,35を印加するも
のである。また、第３図（ａ），（ｂ）は第２図の時間
ｔにおける第１図（ｂ）のx,y軸上の磁界の特性を示す
分布図である。
処理装置の要部断面図であり、同図（ｂ）はその要部上
面図である。図において、第６図と同一符号は同一部分
を示し、18はガス等の導入管、19は上部電極板、20は下
部電極板である。また21は磁場を設定する手段で、ここ
では22aと22b,23aと23b,24aと24bの３対のコイルを装着
している。本実施例では、上記３対のコイルに第２図
（ａ）〜（ｃ）に示す矩形波電流33,34,35を印加するも
のである。また、第３図（ａ），（ｂ）は第２図の時間
ｔにおける第１図（ｂ）のx,y軸上の磁界の特性を示す
分布図である。
次に動作について説明する。
第１図（ａ）に示すように、電源10より高周波電力を
加えることにより、下部電極板20上全域にプラズマが発
生する。この時コイル22,23,24を動作させ磁界を発生さ
せると、下部電極板20の表面に発生する電界と磁界が直
交し、被処理体９上に局在した高密度なプラズマが発生
する。さらに電気的に被処理体９を覆う磁界の方向を変
えて、これを被処理体９の中心軸のまわりに回転させる
と、局在したプラズマも移動してくる。そこで３対のコ
イル22,23,24に第２図（ａ）〜（ｃ）の矩形波電流33,3
4,35をそれぞれ印加する。この３つの矩形波電流は時間
的にその合計電力が一定であり、常に３対のコイルのう
ち２対だけに電流を印加するような波形となっているの
で、３対のコイル22,23,24は、第３図（ａ），（ｂ）に
示すように、被処理体９の表面上において均一でさらに
その強度が１対のコイルによるものに対して1.7倍であ
る回転する磁場を発生させることができる。これによ
り、局在して移動するプラズマは均一な濃度のプラズマ
に生成され、プラズマ濃度が一定になることで均一な表
面処理が可能となる。
加えることにより、下部電極板20上全域にプラズマが発
生する。この時コイル22,23,24を動作させ磁界を発生さ
せると、下部電極板20の表面に発生する電界と磁界が直
交し、被処理体９上に局在した高密度なプラズマが発生
する。さらに電気的に被処理体９を覆う磁界の方向を変
えて、これを被処理体９の中心軸のまわりに回転させる
と、局在したプラズマも移動してくる。そこで３対のコ
イル22,23,24に第２図（ａ）〜（ｃ）の矩形波電流33,3
4,35をそれぞれ印加する。この３つの矩形波電流は時間
的にその合計電力が一定であり、常に３対のコイルのう
ち２対だけに電流を印加するような波形となっているの
で、３対のコイル22,23,24は、第３図（ａ），（ｂ）に
示すように、被処理体９の表面上において均一でさらに
その強度が１対のコイルによるものに対して1.7倍であ
る回転する磁場を発生させることができる。これによ
り、局在して移動するプラズマは均一な濃度のプラズマ
に生成され、プラズマ濃度が一定になることで均一な表
面処理が可能となる。
第４図はこの発明の第２の実施例における電流波形図
を示し、第５図（ａ），（ｂ）はコイルに第４図の電流
を印加した時の第１図（ｂ）のx,y軸上の磁界の特性を
示す分布図である。
を示し、第５図（ａ），（ｂ）はコイルに第４図の電流
を印加した時の第１図（ｂ）のx,y軸上の磁界の特性を
示す分布図である。
この第２の実施例では、該３つの矩形波電流は時間的
にその合計電力が一定であるが、上記第１の実施例とは
異なり、常に３対のコイル全てに電流を印加するような
波形となっているので、第５図（ａ），（ｂ）に示すよ
うに、被処理体９表面上の磁界の均一性は上記第１の実
施例の場合よりも若干悪くなるが、強度は１対のコイル
によるものに対して2.0倍と大きくできる。
にその合計電力が一定であるが、上記第１の実施例とは
異なり、常に３対のコイル全てに電流を印加するような
波形となっているので、第５図（ａ），（ｂ）に示すよ
うに、被処理体９表面上の磁界の均一性は上記第１の実
施例の場合よりも若干悪くなるが、強度は１対のコイル
によるものに対して2.0倍と大きくできる。
なお、磁界発生手段21のコイルは、３対のものを４
対,5対,6対と増やしていってもかまわない。
対,5対,6対と増やしていってもかまわない。
以上のように、この発明に係る半導体処理装置によれ
ば、各コイルに供給する矩形波電流の大きさ・位相を変
化させることで、被処理体表面上で均一でかつ時間的に
強度が一定な回転をする磁場を得るようにしたので、単
純な三相交流印加の場合では実現できない磁場強度を得
る（逆に言えば同じ磁場でよければ電流が少なくて、よ
り小型の電源が使用できる）ことや、磁場の均一性や磁
場の時間変化速度を制御でき、エッチング速度等により
均一に制御したりプラズマダメージが少ない回転磁場を
生成でき、再現性のある均一な表面処理ができる効果が
ある。
ば、各コイルに供給する矩形波電流の大きさ・位相を変
化させることで、被処理体表面上で均一でかつ時間的に
強度が一定な回転をする磁場を得るようにしたので、単
純な三相交流印加の場合では実現できない磁場強度を得
る（逆に言えば同じ磁場でよければ電流が少なくて、よ
り小型の電源が使用できる）ことや、磁場の均一性や磁
場の時間変化速度を制御でき、エッチング速度等により
均一に制御したりプラズマダメージが少ない回転磁場を
生成でき、再現性のある均一な表面処理ができる効果が
ある。
第１図（ａ）は本発明の第１の実施例による半導体処理
装置を示す要部断面図、第１図（ｂ）はその要部上面
図、第２図（ａ）〜（ｃ）は上記第１の実施例において
磁界を発生するために印加する電流波形図、第３図
（ａ），（ｂ）は上記第１の実施例における磁界の特性
を表す磁場分布図、第４図（ａ）〜（ｃ）は本発明の第
２の実施例における電流波形図、第５図（ａ），（ｂ）
は上記第２の実施例における磁界の特性を表す磁場分布
図、第６図は従来の半導体処理装置を示す要部断面図、
第７図はその要部上面図、第８図は従来の装置の他の実
施例の要部上面図、第９図はその装置に印加する三相交
流の波形図、第10図は従来の装置の他の実施例において
発生する磁場の概念図である。 図において、１は真空容器、２は容器、３は絶縁体、４
は排気管、５は電極、6,18は導入管、７は絶縁板、８は
電極板、９は被処理体、10は電源、12,13,15,16,17はヘ
ルムホルツコイル、14はヘルムホルツコイル電源、19は
上部電極、20は下部電極、21は磁場を設定する手段、2
2,23,24はコイル、30,31,32は三相交流、33,34,35,36,3
7,38は矩形波電流である。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
装置を示す要部断面図、第１図（ｂ）はその要部上面
図、第２図（ａ）〜（ｃ）は上記第１の実施例において
磁界を発生するために印加する電流波形図、第３図
（ａ），（ｂ）は上記第１の実施例における磁界の特性
を表す磁場分布図、第４図（ａ）〜（ｃ）は本発明の第
２の実施例における電流波形図、第５図（ａ），（ｂ）
は上記第２の実施例における磁界の特性を表す磁場分布
図、第６図は従来の半導体処理装置を示す要部断面図、
第７図はその要部上面図、第８図は従来の装置の他の実
施例の要部上面図、第９図はその装置に印加する三相交
流の波形図、第10図は従来の装置の他の実施例において
発生する磁場の概念図である。 図において、１は真空容器、２は容器、３は絶縁体、４
は排気管、５は電極、6,18は導入管、７は絶縁板、８は
電極板、９は被処理体、10は電源、12,13,15,16,17はヘ
ルムホルツコイル、14はヘルムホルツコイル電源、19は
上部電極、20は下部電極、21は磁場を設定する手段、2
2,23,24はコイル、30,31,32は三相交流、33,34,35,36,3
7,38は矩形波電流である。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】真空容器内に放電プラズマを発生させると
ともに、複数対（ｎ≧３）のコイルに電流を供給して磁
界を発生させ、該磁界の作用で上記プラズマを高密度化
し、該高密度化したプラズマで被処理体表面に薄膜形
成、エッチング、スパッタリング、清浄化等を行う半導
体処理装置において、 上記被処理体表面を均一に覆い、かつ大きさが時間的に
変化しないで回転するような磁界を発生させるために、
上記複数対のコイルにそれぞれ印加する矩形波電流であ
って、時間的にその合計電力が一定で、かつ上記複数対
のコイル全て、あるいはそのうち何対かのコイルだけに
印加する波形となるよう上記コイルに供給する電流の大
きさと位相を変化させる手段を備えたことを特徴とする
半導体処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1058767A JP2812477B2 (ja) | 1989-03-10 | 1989-03-10 | 半導体処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1058767A JP2812477B2 (ja) | 1989-03-10 | 1989-03-10 | 半導体処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02237117A JPH02237117A (ja) | 1990-09-19 |
| JP2812477B2 true JP2812477B2 (ja) | 1998-10-22 |
Family
ID=13093698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1058767A Expired - Fee Related JP2812477B2 (ja) | 1989-03-10 | 1989-03-10 | 半導体処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2812477B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03193869A (ja) * | 1989-12-22 | 1991-08-23 | Hitachi Ltd | スパッタ装置 |
| JPH0776423B2 (ja) * | 1990-05-23 | 1995-08-16 | 株式会社日立製作所 | スパッタ装置およびその運転方法 |
| US5332441A (en) * | 1991-10-31 | 1994-07-26 | International Business Machines Corporation | Apparatus for gettering of particles during plasma processing |
| EP0574100B1 (en) * | 1992-04-16 | 1999-05-12 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Plasma CVD method and apparatus therefor |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6186942A (ja) * | 1984-10-03 | 1986-05-02 | Anelva Corp | 回転磁界を用いた放電反応装置 |
-
1989
- 1989-03-10 JP JP1058767A patent/JP2812477B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02237117A (ja) | 1990-09-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070807 Year of fee payment: 9 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080807 Year of fee payment: 10 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |