JP3016940B2 - 電子ビーム励起式プラズマ処理装置 - Google Patents
電子ビーム励起式プラズマ処理装置Info
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- H—ELECTRICITY
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
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- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造等に
利用される電子ビーム励起式プラズマ処理装置に関す
る。
利用される電子ビーム励起式プラズマ処理装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に、プラズマ処理装置は、半導体装
置の製造等に利用され、プラズマによりエッチング、成
膜等を行なう。
置の製造等に利用され、プラズマによりエッチング、成
膜等を行なう。
【０００３】このようなプラズマ処理装置としては、従
来からいくつかの種類の装置が知られているが、本発明
者は従来から電子ビームによって反応ガスを励起しプラ
ズマを発生させるシステム（Electron beam excited pl
asma system ）を提案している。
来からいくつかの種類の装置が知られているが、本発明
者は従来から電子ビームによって反応ガスを励起しプラ
ズマを発生させるシステム（Electron beam excited pl
asma system ）を提案している。
【０００４】このシステムでは、例えばグロー放電等に
よりプラズマを形成し、このプラズマ中から電子を引出
し、加速して所定の反応ガス雰囲気とされた領域に導入
し、この電子ビームにより上記反応ガスを活性化して高
密度のプラズマを発生させる。なお、このシステムで
は、上記電子ビームの進行方向に沿って磁場を形成し、
この磁場によって電子ビームをガイドする。この種の装
置は、特開平１−１４３３２７，特開平１−１６００１
８，特開昭６４−５３４２２，特開平１−１４３３２
８，特開平１−１０５５３９，特開平１−１０５５４
０，特開昭６３−１９０２９９，特開昭６３−２１５４
０等に開示され公知である。
よりプラズマを形成し、このプラズマ中から電子を引出
し、加速して所定の反応ガス雰囲気とされた領域に導入
し、この電子ビームにより上記反応ガスを活性化して高
密度のプラズマを発生させる。なお、このシステムで
は、上記電子ビームの進行方向に沿って磁場を形成し、
この磁場によって電子ビームをガイドする。この種の装
置は、特開平１−１４３３２７，特開平１−１６００１
８，特開昭６４−５３４２２，特開平１−１４３３２
８，特開平１−１０５５３９，特開平１−１０５５４
０，特開昭６３−１９０２９９，特開昭６３−２１５４
０等に開示され公知である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、例えば半導
体装置の製造等においては、その処理特性の一つとして
被処理体面内において均一な処理レートを確保すること
が求めらている。特に、半導体ウエハは８インチ、１２
インチ等に大口径化される傾向にあるため、プラズマ処
理装置においては、より広い領域において均一な処理レ
ートを達成する必要性が高まっている。
体装置の製造等においては、その処理特性の一つとして
被処理体面内において均一な処理レートを確保すること
が求めらている。特に、半導体ウエハは８インチ、１２
インチ等に大口径化される傾向にあるため、プラズマ処
理装置においては、より広い領域において均一な処理レ
ートを達成する必要性が高まっている。
【０００６】本発明の目的とするところは、高密度であ
って、かつ均一なプロセスを行うようにプラズマを制御
できる磁場分布を実現できる電子ビーム励起式プラズマ
処理装置を提供することにある。
って、かつ均一なプロセスを行うようにプラズマを制御
できる磁場分布を実現できる電子ビーム励起式プラズマ
処理装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を達成するための手段】本発明は、プラズマから
電子を引出し加速して形成される電子ビームを照射する
ことにより、所定の反応ガスをプラズマ化し、このプラ
ズマにより被処理体を処理する電子ビーム励起式プラズ
マ処理装置において、前記電子ビームの中心軸の周囲に
環状に配置された複数の環状磁場形成体から構成され、
前記電子ビームにほぼ平行する磁場を形成して前記電子
ビームをガイドする第１の磁場形成手段と、前記中心軸
上に配置され、前記被処理体の被処理面と対向する領域
にて、前記第１の磁場形成手段により形成される磁場を
中心より外方に向けて散乱させながら前記電子ビームを
前記被処理体に向かう方向にガイドする磁力線を形成す
る第２の磁場形成手段と、前記第２の磁場形成手段によ
り散乱された磁場を前記被処理体の周辺に引き込む第３
の磁場形成手段と、を有することを特徴とする。
電子を引出し加速して形成される電子ビームを照射する
ことにより、所定の反応ガスをプラズマ化し、このプラ
ズマにより被処理体を処理する電子ビーム励起式プラズ
マ処理装置において、前記電子ビームの中心軸の周囲に
環状に配置された複数の環状磁場形成体から構成され、
前記電子ビームにほぼ平行する磁場を形成して前記電子
ビームをガイドする第１の磁場形成手段と、前記中心軸
上に配置され、前記被処理体の被処理面と対向する領域
にて、前記第１の磁場形成手段により形成される磁場を
中心より外方に向けて散乱させながら前記電子ビームを
前記被処理体に向かう方向にガイドする磁力線を形成す
る第２の磁場形成手段と、前記第２の磁場形成手段によ
り散乱された磁場を前記被処理体の周辺に引き込む第３
の磁場形成手段と、を有することを特徴とする。
【０００８】
【作用】本発明によれば、第１の磁場形成手段によって
形成された磁場により、プラズマ中より電子を引き出し
加速され形成された電子ビームを、その進行方向に沿っ
てガイドしている。第１の磁場形成手段により形成され
た磁場は、第２の磁場形成手段により、中心より外方に
向けて散乱され、さらにこの散乱された磁場は、第３の
磁場形成手段により、被処理体の周辺部に引き込まれ
る。このように、従来中心付近に集中していた高エネル
ギーの電子は径方向に散乱されるが、発散することなく
被処理体の周辺に引き込まれてガイドされる。この結
果、高エネルギーの電子の経路で電離したプラズマによ
り、磁力線に沿った軸対象の外郭が形成され、その内部
には非常に磁場の弱い領域が存在するために、磁場の束
縛の弱い均一なプラズマが存在することになる。さらに
は散乱した磁場を第３の磁場形成手段により閉じ込めて
いるので、高密度なプラズマを確保することができる。
このように、磁場強度の強い軸対象の外郭磁場の内側
は、均一なプラズマ密度となり、これと対向する位置に
配置された被処理体の処理レートの均一性が向上する。
形成された磁場により、プラズマ中より電子を引き出し
加速され形成された電子ビームを、その進行方向に沿っ
てガイドしている。第１の磁場形成手段により形成され
た磁場は、第２の磁場形成手段により、中心より外方に
向けて散乱され、さらにこの散乱された磁場は、第３の
磁場形成手段により、被処理体の周辺部に引き込まれ
る。このように、従来中心付近に集中していた高エネル
ギーの電子は径方向に散乱されるが、発散することなく
被処理体の周辺に引き込まれてガイドされる。この結
果、高エネルギーの電子の経路で電離したプラズマによ
り、磁力線に沿った軸対象の外郭が形成され、その内部
には非常に磁場の弱い領域が存在するために、磁場の束
縛の弱い均一なプラズマが存在することになる。さらに
は散乱した磁場を第３の磁場形成手段により閉じ込めて
いるので、高密度なプラズマを確保することができる。
このように、磁場強度の強い軸対象の外郭磁場の内側
は、均一なプラズマ密度となり、これと対向する位置に
配置された被処理体の処理レートの均一性が向上する。
【０００９】より均一なプラズマ密度を得るためには、
第３の磁場形成手段により形成される、電子の進行方向
と同一又は逆方向に沿った磁場を打ち消すため、第４の
磁場形成手段を設けると、さらに被処理体の処理レート
の均一性の向上に良い。
第３の磁場形成手段により形成される、電子の進行方向
と同一又は逆方向に沿った磁場を打ち消すため、第４の
磁場形成手段を設けると、さらに被処理体の処理レート
の均一性の向上に良い。
【００１０】
【実施例】以下本発明ドライエッチング装置の実施例を
図面を参照して説明する。
図面を参照して説明する。
【００１１】図４において、例えば、ステンレス等によ
り円筒状に形成された密閉容器１内の一方の端部には、
中央部にプラズマ生起用ガス例えばアルゴン（Ａｒ）ガ
ス等の放電用ガスを導入するための放電用ガス導入孔２
ａを備えた外径ほぼ円筒状のカソード電極２が突出して
設けられている。上記ガスはプラズマを生起させ電子を
発生されるためのもので、上記Ａｒガスに限らずいずれ
かでもよい。
り円筒状に形成された密閉容器１内の一方の端部には、
中央部にプラズマ生起用ガス例えばアルゴン（Ａｒ）ガ
ス等の放電用ガスを導入するための放電用ガス導入孔２
ａを備えた外径ほぼ円筒状のカソード電極２が突出して
設けられている。上記ガスはプラズマを生起させ電子を
発生されるためのもので、上記Ａｒガスに限らずいずれ
かでもよい。
【００１２】また、密閉容器１内のカソード電極２と反
対側の端部には、半導体ウエハ３を保持するウエハホル
ダ４が配置されている。
対側の端部には、半導体ウエハ３を保持するウエハホル
ダ４が配置されている。
【００１３】さらに、カソード電極２とウエハホルダ４
との間には、カソード電極２側から順に、それぞれ同軸
的に中央部に貫通孔を有する中間電極５および中間電極
６そしてアノード電極７を設け、この電極７およびカソ
ード電極２間に放電電圧を印加し、放電させ、カソード
電極２を収容する室にプラズマを生起する。このプラズ
マ中の電子を加速する如く電子ビーム加速用電極８が配
置されている。そして、上記各中間電極５，中間電極
６，アノード電極７，電子ビーム加速用電極８外側縁部
で上記容器１外には、それぞれ環状に形成されたコイル
９〜１２が位置されている。
との間には、カソード電極２側から順に、それぞれ同軸
的に中央部に貫通孔を有する中間電極５および中間電極
６そしてアノード電極７を設け、この電極７およびカソ
ード電極２間に放電電圧を印加し、放電させ、カソード
電極２を収容する室にプラズマを生起する。このプラズ
マ中の電子を加速する如く電子ビーム加速用電極８が配
置されている。そして、上記各中間電極５，中間電極
６，アノード電極７，電子ビーム加速用電極８外側縁部
で上記容器１外には、それぞれ環状に形成されたコイル
９〜１２が位置されている。
【００１４】そして、中間電極６とアノード電極７との
間に配置された排気孔１３，アノード電極７と電子ビー
ム加速用電極８との間に配置された排気孔１４，電子ビ
ーム加速用電極８とウエハホルダ４との間に配置された
排気孔１５、およびエッチングガス導入孔１６により差
動排気し、それぞれの間の圧力が調節可能に構成されて
いる。
間に配置された排気孔１３，アノード電極７と電子ビー
ム加速用電極８との間に配置された排気孔１４，電子ビ
ーム加速用電極８とウエハホルダ４との間に配置された
排気孔１５、およびエッチングガス導入孔１６により差
動排気し、それぞれの間の圧力が調節可能に構成されて
いる。
【００１５】上記構成のドライエッチング装置では、カ
ソード電極２とアノード電極７との間が放電領域２０と
され、アノード電極７と電子ビーム加速用電極８との間
が電子ビーム加速領域２１とされ、電子ビーム加速用電
極８とウエハホルダ４との間がエッチング領域２２とさ
れる。
ソード電極２とアノード電極７との間が放電領域２０と
され、アノード電極７と電子ビーム加速用電極８との間
が電子ビーム加速領域２１とされ、電子ビーム加速用電
極８とウエハホルダ４との間がエッチング領域２２とさ
れる。
【００１６】尚、各電極への通電回路は図４に示す通り
であるが、その構成については公知であるので、詳細な
説明は省略する。
であるが、その構成については公知であるので、詳細な
説明は省略する。
【００１７】次に、図１を参照して、電子ビーム加速領
域２１およびエッチング領域２２での磁場分布、および
その磁場形成手段について説明する。
域２１およびエッチング領域２２での磁場分布、および
その磁場形成手段について説明する。
【００１８】コイル９〜１２は、本発明の第１の磁場形
成手段を構成するもので、電子の進行方向である図示矢
印方向に沿って磁場を形成する。即ち、同図に示すよう
な磁力線Ｂ1 を形成することで、電子ビームをガイドし
ている。本実施例では、各コイル９〜１２は、図中の左
側をＳ極とし右側をＮ極としている。
成手段を構成するもので、電子の進行方向である図示矢
印方向に沿って磁場を形成する。即ち、同図に示すよう
な磁力線Ｂ1 を形成することで、電子ビームをガイドし
ている。本実施例では、各コイル９〜１２は、図中の左
側をＳ極とし右側をＮ極としている。
【００１９】さらに、エッチング領域２２には、ウエハ
３の被処理面と対向する位置に、第１の磁場形成手段で
あるコイル９〜１２により形成される磁場を、中心より
外方に向けて散乱するための第２の磁場形成手段である
円盤状，円錐台または棒状の散乱磁石３２が配置されて
いる。この散乱磁石３２は、例えば永久磁石で構成さ
れ、図中の左側をＮ極とし右側をＳ極とし、第１の磁場
形成手段とはその磁極の向きが逆となっている。この散
乱磁石３２により磁力線Ｂ2 が形成され、磁力線Ｂ1 は
中心より外方に向けて拡散される。
３の被処理面と対向する位置に、第１の磁場形成手段で
あるコイル９〜１２により形成される磁場を、中心より
外方に向けて散乱するための第２の磁場形成手段である
円盤状，円錐台または棒状の散乱磁石３２が配置されて
いる。この散乱磁石３２は、例えば永久磁石で構成さ
れ、図中の左側をＮ極とし右側をＳ極とし、第１の磁場
形成手段とはその磁極の向きが逆となっている。この散
乱磁石３２により磁力線Ｂ2 が形成され、磁力線Ｂ1 は
中心より外方に向けて拡散される。
【００２０】さらに、ウエハ３の裏面側、例えばサセプ
タ４の内部には、ボトム磁石４０が配置されている。こ
のボトム磁石４０は、第３の磁場形成手段としてのリン
グ状の永久磁石４２と、第４の磁場形成手段としての円
盤状の永久磁石４４とを、それぞれ平行に配置すること
で構成している。各磁石４２，４４は、図中の左側がＳ
極、右側がＮ極であり、この磁極の向きは第１の磁場形
成手段を構成するコイル９〜１２の磁極の向きと同一と
なっている。
タ４の内部には、ボトム磁石４０が配置されている。こ
のボトム磁石４０は、第３の磁場形成手段としてのリン
グ状の永久磁石４２と、第４の磁場形成手段としての円
盤状の永久磁石４４とを、それぞれ平行に配置すること
で構成している。各磁石４２，４４は、図中の左側がＳ
極、右側がＮ極であり、この磁極の向きは第１の磁場形
成手段を構成するコイル９〜１２の磁極の向きと同一と
なっている。
【００２１】第３の磁場形成手段として機能するリング
状永久磁石４２は、散乱磁石３２により散乱された磁場
をウエハ３の周辺に引き込む作用を成し、図１に示すよ
うな磁力線Ｂ3 を形成する。この結果、ウエハ３の周辺
には、磁場強度の高い円筒状の領域が形成され、ここに
プラズマが封じ込められることになる。
状永久磁石４２は、散乱磁石３２により散乱された磁場
をウエハ３の周辺に引き込む作用を成し、図１に示すよ
うな磁力線Ｂ3 を形成する。この結果、ウエハ３の周辺
には、磁場強度の高い円筒状の領域が形成され、ここに
プラズマが封じ込められることになる。
【００２２】このように、リング状永久磁石４２は、散
乱された磁場をウエハ３の周辺に引き込む作用を成すも
のであるが、その反面、ウエハ３の近傍には、図２の磁
力線Ｂ4 で示すように、電子の進行方向とは逆向きの方
向に磁場を形成することになる。そこで、第４の磁場形
成手段として機能する円盤状永久磁石４４を配置し、こ
の磁石４４により磁力線Ｂ4 とは反対の向きの磁力線Ｂ
5 を形成し、電子の進行方向とは逆向きの磁場を打消す
ような磁場を形成している。この結果、ウエハ３の近傍
には、Ｓ極またはＮ極にシフトした磁場が生成されるこ
とを防止できる。
乱された磁場をウエハ３の周辺に引き込む作用を成すも
のであるが、その反面、ウエハ３の近傍には、図２の磁
力線Ｂ4 で示すように、電子の進行方向とは逆向きの方
向に磁場を形成することになる。そこで、第４の磁場形
成手段として機能する円盤状永久磁石４４を配置し、こ
の磁石４４により磁力線Ｂ4 とは反対の向きの磁力線Ｂ
5 を形成し、電子の進行方向とは逆向きの磁場を打消す
ような磁場を形成している。この結果、ウエハ３の近傍
には、Ｓ極またはＮ極にシフトした磁場が生成されるこ
とを防止できる。
【００２３】図３は、上記構成を有する装置でのウエハ
３上のターゲット面における磁場強度分布、およびエッ
チングレートの分布を示している。
３上のターゲット面における磁場強度分布、およびエッ
チングレートの分布を示している。
【００２４】この実験データは、下記の各種条件の下に
於いて測定された。
於いて測定された。
【００２５】 磁石４２，４４の外径 １０ｃｍ 磁石４２の内径 ６．８ｃｍ ターゲット面から散乱磁石３２の左側面までの距離 ６ｃｍ ターゲット面からコイル１２の中心線までの距離 ４３ｃｍ ウエハ３の被エッチング層（上層） 多結晶シリコン ウエハ３の中間層 ＳｉＯ2 ウエハ３の下層 単結晶シリコン 図３から明らかなように、中心付近の磁場強度分布はほ
ぼ均一であり、しかもその強度は殆ど無磁場状態となっ
ている。また、この均一磁場領域の周辺では、外方に向
かうに従い急激に磁場強度が立上がり、上述したように
磁場強度の強い円筒状の磁場領域が形成されていること
が判る。このように均一磁場領域の周辺に磁場強度の高
い領域を確保することで、この領域にプラズマを封じ込
めることができる。そして、プラズマ化された反応ガス
のイオンが、円筒状のプラズマ領域の内側に拡散する。
このため、中心領域に於ける無磁場状態と対向する領域
には、比較的低いエネルギーにて高いイオン電流密度を
得ることができる。このイオンがウエハ３をスパッタエ
ッチングすることで、ウエハ３上の被エッチング層であ
る多結晶シリコンのエッチングが実現される。このエッ
チングレートの分布は図３に示す通りであり、磁場強度
の高い円筒状プラズマ領域の内側に於ける無磁場状態に
於いて、ほぼ均一のエッチングレートを確保することが
でき、しかも毎分１００オングストロームのエッチング
レートを達成することができた。
ぼ均一であり、しかもその強度は殆ど無磁場状態となっ
ている。また、この均一磁場領域の周辺では、外方に向
かうに従い急激に磁場強度が立上がり、上述したように
磁場強度の強い円筒状の磁場領域が形成されていること
が判る。このように均一磁場領域の周辺に磁場強度の高
い領域を確保することで、この領域にプラズマを封じ込
めることができる。そして、プラズマ化された反応ガス
のイオンが、円筒状のプラズマ領域の内側に拡散する。
このため、中心領域に於ける無磁場状態と対向する領域
には、比較的低いエネルギーにて高いイオン電流密度を
得ることができる。このイオンがウエハ３をスパッタエ
ッチングすることで、ウエハ３上の被エッチング層であ
る多結晶シリコンのエッチングが実現される。このエッ
チングレートの分布は図３に示す通りであり、磁場強度
の高い円筒状プラズマ領域の内側に於ける無磁場状態に
於いて、ほぼ均一のエッチングレートを確保することが
でき、しかも毎分１００オングストロームのエッチング
レートを達成することができた。
【００２６】比較例 図５は、図１における円盤状磁石４４を除去し、他の条
件を同一とした場合の、ウエハ３の径方向での磁束密度
を測定した特性図である。同図から明らかなように、径
方向の中心領域においては、図３の特性図と同様に、そ
の磁場強度の分布がほぼ均一となっている。しかしなが
ら、その中心領域における磁場強度は、Ｓ極側にかなり
シフトした強度分布となっている。この結果、径方向中
心領域においても、プラズマ密度の分布の偏りが生じて
いると思われる。これは、図６に示す、エッチングレー
トの分布を見ることによりより明瞭となる。図６は、図
５に示す磁場分布特性を持つ装置において、ターゲット
面上，ターゲット面から１ｃｍの位置およびターゲット
面から３ｃｍの位置におけるそれぞれのエッチングレー
トを測定したものである。同図から明らかなように、そ
れぞれの場合における中心エリアのエッチングレート
は、中心付近にて極端にレートが上がるかあるいは下が
るかしており、その均一性が極めて悪化している。これ
は、径方向中心領域におけるプラズマ密度の偏りに起因
していると思われる。これに対して本実施例では、ウエ
ハ３面上での径方向中心領域における磁場強度分布をほ
ぼ均一とし、しかもその領域内にて無磁場状態に近い状
態とすることで、エッチングレートの面内均一性が向上
することが判る。
件を同一とした場合の、ウエハ３の径方向での磁束密度
を測定した特性図である。同図から明らかなように、径
方向の中心領域においては、図３の特性図と同様に、そ
の磁場強度の分布がほぼ均一となっている。しかしなが
ら、その中心領域における磁場強度は、Ｓ極側にかなり
シフトした強度分布となっている。この結果、径方向中
心領域においても、プラズマ密度の分布の偏りが生じて
いると思われる。これは、図６に示す、エッチングレー
トの分布を見ることによりより明瞭となる。図６は、図
５に示す磁場分布特性を持つ装置において、ターゲット
面上，ターゲット面から１ｃｍの位置およびターゲット
面から３ｃｍの位置におけるそれぞれのエッチングレー
トを測定したものである。同図から明らかなように、そ
れぞれの場合における中心エリアのエッチングレート
は、中心付近にて極端にレートが上がるかあるいは下が
るかしており、その均一性が極めて悪化している。これ
は、径方向中心領域におけるプラズマ密度の偏りに起因
していると思われる。これに対して本実施例では、ウエ
ハ３面上での径方向中心領域における磁場強度分布をほ
ぼ均一とし、しかもその領域内にて無磁場状態に近い状
態とすることで、エッチングレートの面内均一性が向上
することが判る。
【００２７】上記実施例では、エッチングレートの均一
性を確保できる領域を直径４〜５ｃｍ程度の範囲のもの
について説明したが、本発明者の実験によれば、このエ
リアをさらに拡大するように構成した場合、必ずしも円
盤状永久磁石４４を設けずとも、そのエリア内における
磁場強度分布を均一にして、かつ無磁場状態に近い状態
又は非常に弱い磁場強度に設定できることが確認でき
た。このように、円盤状永久磁石４４は、散乱された磁
場をウエハ３の周辺に引込むためのリング状永久磁石４
２によって形成されてしまうエッングエリア内の磁場を
補正するためのものであり、このエッチングエリア内の
余分な磁場がエッチングレートの均一性を確保する上で
殆ど影響が無い場合には、円盤状永久磁石４４を必ずし
も配置しなくてもよい。
性を確保できる領域を直径４〜５ｃｍ程度の範囲のもの
について説明したが、本発明者の実験によれば、このエ
リアをさらに拡大するように構成した場合、必ずしも円
盤状永久磁石４４を設けずとも、そのエリア内における
磁場強度分布を均一にして、かつ無磁場状態に近い状態
又は非常に弱い磁場強度に設定できることが確認でき
た。このように、円盤状永久磁石４４は、散乱された磁
場をウエハ３の周辺に引込むためのリング状永久磁石４
２によって形成されてしまうエッングエリア内の磁場を
補正するためのものであり、このエッチングエリア内の
余分な磁場がエッチングレートの均一性を確保する上で
殆ど影響が無い場合には、円盤状永久磁石４４を必ずし
も配置しなくてもよい。
【００２８】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可
能である。
ではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可
能である。
【００２９】本発明の他の実施例として、図１における
第１の磁場形成手段であるコイル９，１０，１１，１２
の磁場の向きを反転した例を挙げることができる。
第１の磁場形成手段であるコイル９，１０，１１，１２
の磁場の向きを反転した例を挙げることができる。
【００３０】その場合目的とする電子ビームは、コイル
９，１０，１１，１２により形成される磁場により、ガ
イドされて電子ビームが集束した形状を保って第２の磁
場形成手段である散乱磁場３２の対向領域に達して、こ
こで磁場の中心より外方に向けて散乱する。
９，１０，１１，１２により形成される磁場により、ガ
イドされて電子ビームが集束した形状を保って第２の磁
場形成手段である散乱磁場３２の対向領域に達して、こ
こで磁場の中心より外方に向けて散乱する。
【００３１】しかるのち、第３の磁場形成手段であるリ
ング状の永久磁石４２により、前記散乱された電子ビー
ムは再度被処理体の周辺に引き込まれ、反応ガスを活性
化して高密度のプラズマを被処理体の周辺に発生させ
る。リング状の永久磁石４２で形成された磁場は、第４
の磁場形成手段である円盤状の永久磁石４４により、被
処理体の被処理面と対向する領域をできるだけ無磁場状
態に近い磁場強度分布とすることにより、前記プラズマ
を磁場の束縛の弱い均一なプラズマとすることができ
た。
ング状の永久磁石４２により、前記散乱された電子ビー
ムは再度被処理体の周辺に引き込まれ、反応ガスを活性
化して高密度のプラズマを被処理体の周辺に発生させ
る。リング状の永久磁石４２で形成された磁場は、第４
の磁場形成手段である円盤状の永久磁石４４により、被
処理体の被処理面と対向する領域をできるだけ無磁場状
態に近い磁場強度分布とすることにより、前記プラズマ
を磁場の束縛の弱い均一なプラズマとすることができ
た。
【００３２】更に、図７は、図１に示すボトム磁石４０
の変形例を示すもので、リング状磁石４６と円盤状磁石
４８とはある距離を隔てて平行に配置している。この
際、リング状磁石４６は、必ずしも永久磁石に限らず、
電磁石で構成するこもできる。
の変形例を示すもので、リング状磁石４６と円盤状磁石
４８とはある距離を隔てて平行に配置している。この
際、リング状磁石４６は、必ずしも永久磁石に限らず、
電磁石で構成するこもできる。
【００３３】図８は、第３，第４の磁場形成手段に相当
する手段を、同軸に配置された径の異なる複数例えば２
つのリング状電磁石５０，５２で構成した例を示してい
る。各磁石５０，５２は電磁石または永久磁石のいずれ
であってもよい。また、磁石５０と５２の間の合成磁界
の磁極の向きは、第１の磁場形成手段であるコイル９〜
１２の向きと同一となっている。このような磁石５０，
５２によれば、その双方の作用として、散乱磁石３２に
て中心より外方に向けて散乱された磁場をウエハ３の周
辺に引込む作用を成す。また、同軸配置された径の異な
る２つのリング状磁石５０，５２は、その内側エリアに
おいて互いに磁場を打消す方向に作用することになり、
図３の特性図で示すように、径方向中心領域においてほ
ぼ無磁場状態にて均一な磁場を形成することが可能とな
る。
する手段を、同軸に配置された径の異なる複数例えば２
つのリング状電磁石５０，５２で構成した例を示してい
る。各磁石５０，５２は電磁石または永久磁石のいずれ
であってもよい。また、磁石５０と５２の間の合成磁界
の磁極の向きは、第１の磁場形成手段であるコイル９〜
１２の向きと同一となっている。このような磁石５０，
５２によれば、その双方の作用として、散乱磁石３２に
て中心より外方に向けて散乱された磁場をウエハ３の周
辺に引込む作用を成す。また、同軸配置された径の異な
る２つのリング状磁石５０，５２は、その内側エリアに
おいて互いに磁場を打消す方向に作用することになり、
図３の特性図で示すように、径方向中心領域においてほ
ぼ無磁場状態にて均一な磁場を形成することが可能とな
る。
【００３４】尚、図８に示した実施例においても、エッ
チングレートの均一性を確保する領域の径を大きくした
場合には、単一のリング状永久磁石５０のみによって、
図３に示すような特性を得ることが可能である。
チングレートの均一性を確保する領域の径を大きくした
場合には、単一のリング状永久磁石５０のみによって、
図３に示すような特性を得ることが可能である。
【００３５】また、上記実施例では本発明を電子ビーム
励起式のドライエッチング装置に適用した例を示した
が、これ以外にプラズマを利用して各種処理を行なうプ
ラズマ処理装置にも同様に適用することが可能である。
励起式のドライエッチング装置に適用した例を示した
が、これ以外にプラズマを利用して各種処理を行なうプ
ラズマ処理装置にも同様に適用することが可能である。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る電子ビ
ーム励起式プラズマ処理装置によれば、被処理体と対向
する領域を、比較的磁場強度の強い外郭磁場で囲まれた
できるだけ無磁場状態に近い磁場強度分布とすること
で、その領域における処理レートを均一にすることがで
きる。
ーム励起式プラズマ処理装置によれば、被処理体と対向
する領域を、比較的磁場強度の強い外郭磁場で囲まれた
できるだけ無磁場状態に近い磁場強度分布とすること
で、その領域における処理レートを均一にすることがで
きる。
【図１】本発明を電子ビーム励起式ドライエッチング装
置に適用した実施例を示し、電子加速領域およびエッチ
ング領域における磁場の分布状態、およびそれらを形成
するための磁場形成手段を説明するための概略説明図で
ある。
置に適用した実施例を示し、電子加速領域およびエッチ
ング領域における磁場の分布状態、およびそれらを形成
するための磁場形成手段を説明するための概略説明図で
ある。
【図２】リング状磁石および円盤状磁石における磁場の
打消し作用を説明するための概略説明図である。
打消し作用を説明するための概略説明図である。
【図３】実施例装置によって得られた磁場強度分布およ
びエッチングレートの分布を示す特性図である。
びエッチングレートの分布を示す特性図である。
【図４】実施例装置の全体構成を示す概略説明図であ
る。
る。
【図５】図１における円盤状磁石を除外した場合の磁場
強度分布を示す特性図である。
強度分布を示す特性図である。
【図６】図５に示す磁場強度分布の状態において、ター
ゲット面から異なる距離におけるそれぞれのエッチング
レートを示す特性図である。
ゲット面から異なる距離におけるそれぞれのエッチング
レートを示す特性図である。
【図７】第３，第４の磁場形成手段をそれぞれ離間して
配置した構成を示す概略説明図である。
配置した構成を示す概略説明図である。
【図８】第３，第４の磁場形成手段を共に同軸に配置し
た径の異なるリング状磁石で構成した例を示す概略説明
図である。
た径の異なるリング状磁石で構成した例を示す概略説明
図である。
９〜１２，３０ 第１の磁場形成手段 ３２ 第２の磁場形成手段（散乱磁石） ４２ 第３の磁場形成手段（リング状永久磁石） ４４ 第４の磁場形成手段（円盤状永久磁石）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/3065
Claims (4)
- 【請求項１】 プラズマから電子を引出し加速して形成
される電子ビームを照射することにより、所定の反応ガ
スをプラズマ化し、このプラズマにより被処理体を処理
する電子ビーム励起式プラズマ処理装置において、前記電子ビームの中心軸の周囲に環状に配置された複数
の環状磁場形成体から構成され、 前記電子ビームにほぼ
平行する磁場を形成して前記電子ビームをガイドする第
１の磁場形成手段と、前記中心軸上に配置され、 前記被処理体の被処理面と対
向する領域にて、前記第１の磁場形成手段により形成さ
れる磁場を中心より外方に向けて散乱させながら前記電
子ビームを前記被処理体に向かう方向にガイドする磁力
線を形成する第２の磁場形成手段と、 前記第２の磁場形成手段により散乱された磁場を前記被
処理体の周辺に引き込む第３の磁場形成手段と、 を有することを特徴とする電子ビーム励起式プラズマ処
理装置。 - 【請求項２】 請求項１において、 前記電子ビームと同一方向又は逆方向に沿って前記第３
の磁場形成手段により形成される被処理体の被処理面と
対向する領域の磁場を打ち消すための磁場を形成する第
４の磁場形成手段をさらに設けたことを特徴とする電子
ビーム励起式プラズマ処理装置。 - 【請求項３】 請求項２において、 前記第３の磁場形成手段は、前記被処理体と平行に配置
され、前記第１の磁場形成手段の磁極と同じ向きの磁極
を持つリング状の電磁石又は永久磁石であり、 前記第４の磁場形成手段は、前記第３の磁場形成手段と
平行に配置され、前記第１の磁場形成手段の磁極と同じ
向きの磁極を持つ円盤状の永久磁石であることを特徴と
する電子ビーム励起式プラズマ処理装置。 - 【請求項４】 請求項２において、 前記第３，第４の磁場形成手段は同軸に配置された径の
異なる複数のリング状の電磁石又は永久磁石で構成され
たことを特徴とする電子ビーム励起式プラズマ処理装
置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4024783A JP3016940B2 (ja) | 1992-01-13 | 1992-01-13 | 電子ビーム励起式プラズマ処理装置 |
| US08/004,066 US5397956A (en) | 1992-01-13 | 1993-01-13 | Electron beam excited plasma system |
| KR1019930000385A KR0159039B1 (ko) | 1992-01-13 | 1993-01-13 | 전자빔 여기식 플라즈마 처리장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4024783A JP3016940B2 (ja) | 1992-01-13 | 1992-01-13 | 電子ビーム励起式プラズマ処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05190498A JPH05190498A (ja) | 1993-07-30 |
| JP3016940B2 true JP3016940B2 (ja) | 2000-03-06 |
Family
ID=12147786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4024783A Expired - Fee Related JP3016940B2 (ja) | 1992-01-13 | 1992-01-13 | 電子ビーム励起式プラズマ処理装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3016940B2 (ja) |
| KR (1) | KR0159039B1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022090207A (ja) * | 2020-12-07 | 2022-06-17 | 株式会社日立製作所 | プラズマ装置 |
-
1992
- 1992-01-13 JP JP4024783A patent/JP3016940B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-01-13 KR KR1019930000385A patent/KR0159039B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR930017089A (ko) | 1993-08-30 |
| JPH05190498A (ja) | 1993-07-30 |
| KR0159039B1 (ko) | 1999-02-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19991130 |
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| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081224 Year of fee payment: 9 |
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111224 Year of fee payment: 12 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |