JP3044204B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents
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- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
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- H01J37/32623—Mechanical discharge control means
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は全般的に、エッチン
グあるいはデポジションによって基板の表面を変化させ
るための装置およびシステムに係るものである。もっと
詳細にいうと本発明はエッチングあるいはデポジション
のためにプラズマを用いる装置およびそのプロセスに関
するものである。本発明は特に、集積回路の製造におけ
る基板表面のエッチングとデポジションに関して有益で
あるがこれらに限定されない。
グあるいはデポジションによって基板の表面を変化させ
るための装置およびシステムに係るものである。もっと
詳細にいうと本発明はエッチングあるいはデポジション
のためにプラズマを用いる装置およびそのプロセスに関
するものである。本発明は特に、集積回路の製造におけ
る基板表面のエッチングとデポジションに関して有益で
あるがこれらに限定されない。
【０００２】
【従来の技術】良く知られているように、プラズマはイ
オン化された気体状の放電体であり、自由電子と、荷電
イオンと、中性核種とからなっており、ここでは最後者
を単に中性粒子と呼ぶことが時々である。また、プラズ
マの特定の構成にもよるが、プラズマが基板表面をエッ
チングしたり、あるいは基板表面上に物質を沈積させた
りするために用いることができることも良く知られてい
る。しかしながら、プラズマエッチングやプラズマデポ
ジションに関する現在の方法には幾つかの欠点がある。
オン化された気体状の放電体であり、自由電子と、荷電
イオンと、中性核種とからなっており、ここでは最後者
を単に中性粒子と呼ぶことが時々である。また、プラズ
マの特定の構成にもよるが、プラズマが基板表面をエッ
チングしたり、あるいは基板表面上に物質を沈積させた
りするために用いることができることも良く知られてい
る。しかしながら、プラズマエッチングやプラズマデポ
ジションに関する現在の方法には幾つかの欠点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】プラズマエッチング及
びプラズマデポジションに関する限り、プラズマのある
種の物理特性が特に重要である。第１に、プラズマの自
由電子の速度が荷電イオンの速度を大きく上回っている
ことが基本的に知られている。また、プラズマ内の負の
荷電核種から粒子が形成されることも知られている。さ
らに、プラズマ内での自由電子の移送には、磁場が大き
く影響することも知られている。特に、磁場に対して直
角な方向におけるプラズマの流れは強く抑制される。こ
れらのことを考慮に入れると、ある種の雰囲気が想定さ
れるはずである。
びプラズマデポジションに関する限り、プラズマのある
種の物理特性が特に重要である。第１に、プラズマの自
由電子の速度が荷電イオンの速度を大きく上回っている
ことが基本的に知られている。また、プラズマ内の負の
荷電核種から粒子が形成されることも知られている。さ
らに、プラズマ内での自由電子の移送には、磁場が大き
く影響することも知られている。特に、磁場に対して直
角な方向におけるプラズマの流れは強く抑制される。こ
れらのことを考慮に入れると、ある種の雰囲気が想定さ
れるはずである。
【０００４】もし、プラズマ内で高速で移動する自由電
子の流れを制御するものがなければ、自由電子はプラズ
マから離れていくであろう。従って、プラズマは正の電
荷になろうとするであろう。この状態は、さらに、プラ
ズマ内で負の電荷の粒子の形成と保持とを促進する。し
かしながら、これらの粒子は望ましくないことに、基板
表面のデポジションあるいはエッチングの品質を低下さ
せる。他の問題は、もしプラズマが基板の表面から幾分
でも絶縁されていなければ、基板が過熱状態になって、
それによって多分損傷を受けることがあるという事実か
ら生じる。このことは、高いプラズマ密度が得られた時
にはもっと困ったことになる。
子の流れを制御するものがなければ、自由電子はプラズ
マから離れていくであろう。従って、プラズマは正の電
荷になろうとするであろう。この状態は、さらに、プラ
ズマ内で負の電荷の粒子の形成と保持とを促進する。し
かしながら、これらの粒子は望ましくないことに、基板
表面のデポジションあるいはエッチングの品質を低下さ
せる。他の問題は、もしプラズマが基板の表面から幾分
でも絶縁されていなければ、基板が過熱状態になって、
それによって多分損傷を受けることがあるという事実か
ら生じる。このことは、高いプラズマ密度が得られた時
にはもっと困ったことになる。
【０００５】単にプラズマを発生させることに加えて、
効率的なプラズマエッチングあるいはプラズマデポジシ
ョンを行うためには、装置の機能についても制御する必
要がある。別の言い方をすると、装置の操作者が正のイ
オンの流れと、変化させようとしている基板の表面へ向
かう中性粒子の流れとを独立的に制御できることをが望
ましい。さらに、前記表面が予想通りに変化されること
が明らかに望ましい。このことの意図的な結果として
は、プラズマが変化させようとしている基板の表面全体
において均等な密度を有している必要があるということ
にある。最後に、装置が短時間の内に応答し、機能する
ことができるということが望ましい。
効率的なプラズマエッチングあるいはプラズマデポジシ
ョンを行うためには、装置の機能についても制御する必
要がある。別の言い方をすると、装置の操作者が正のイ
オンの流れと、変化させようとしている基板の表面へ向
かう中性粒子の流れとを独立的に制御できることをが望
ましい。さらに、前記表面が予想通りに変化されること
が明らかに望ましい。このことの意図的な結果として
は、プラズマが変化させようとしている基板の表面全体
において均等な密度を有している必要があるということ
にある。最後に、装置が短時間の内に応答し、機能する
ことができるということが望ましい。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述したことより、本発
明の目的は、大きな表面積を有した基板の表面を変化さ
せるためのプラズマ処理装置を提供することにある。本
発明の他の目的は、比較的高速で基板の表面をエッチン
グしたり、あるいは基板の表面上への物質を沈積させる
ことのできる、基板の表面を変化させるためのプラズマ
処理装置を提供することにある。本発明のさらに他の目
的は、プラズマから基板の表面へ向かうイオンあるいは
中性粒子の流れを制御することのできる、基板の表面を
変化させるためのプラズマ処理装置を提供することにあ
る。本発明の他の目的は、ビーム状のイオン流を基板へ
向かって発生させ、基板に深い溝を切り込むことのでき
る、基板の表面を変化させるためのプラズマ処理装置を
提供することにある。本発明のさらに他の目的は、プラ
ズマ内に望ましくない粒子が形成されるのを防ぎ、基板
の表面を変化させるためのプラズマ処理装置を提供する
ことにある。本発明の他の目的は、均等な密度を有した
プラズマを発生させることのできる、基板の表面を変化
させるためのプラズマ処理装置を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、基板を大きな電界から絶縁
する、基板の表面を変化させるためのプラズマ処理装置
を提供することにある。また本発明の目的は、製造が比
較的簡単で、使用しやすく、かつ比較的コスト効果のあ
る、基板の表面を変化させるためのプラズマ処理装置を
提供することにある。
明の目的は、大きな表面積を有した基板の表面を変化さ
せるためのプラズマ処理装置を提供することにある。本
発明の他の目的は、比較的高速で基板の表面をエッチン
グしたり、あるいは基板の表面上への物質を沈積させる
ことのできる、基板の表面を変化させるためのプラズマ
処理装置を提供することにある。本発明のさらに他の目
的は、プラズマから基板の表面へ向かうイオンあるいは
中性粒子の流れを制御することのできる、基板の表面を
変化させるためのプラズマ処理装置を提供することにあ
る。本発明の他の目的は、ビーム状のイオン流を基板へ
向かって発生させ、基板に深い溝を切り込むことのでき
る、基板の表面を変化させるためのプラズマ処理装置を
提供することにある。本発明のさらに他の目的は、プラ
ズマ内に望ましくない粒子が形成されるのを防ぎ、基板
の表面を変化させるためのプラズマ処理装置を提供する
ことにある。本発明の他の目的は、均等な密度を有した
プラズマを発生させることのできる、基板の表面を変化
させるためのプラズマ処理装置を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、基板を大きな電界から絶縁
する、基板の表面を変化させるためのプラズマ処理装置
を提供することにある。また本発明の目的は、製造が比
較的簡単で、使用しやすく、かつ比較的コスト効果のあ
る、基板の表面を変化させるためのプラズマ処理装置を
提供することにある。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明に関して言うと、基板の表
面を変化させるための装置は、基板を気体環境の中で保
持するための容器と、プラズマを発生させるための、該
容器内のイオン化気体のためのアンテナと、基板をプラ
ズマから絶縁する磁場を発生させるための磁石とからな
っている。本発明に関して言うと、前記装置は、プラズ
マから中性物質を表面上へ沈積させることにより、ある
いはプラズマからのイオンおよび中性粒子によって表面
をエッチングすることにより、基板の表面を変化させる
ために用いることができる。
面を変化させるための装置は、基板を気体環境の中で保
持するための容器と、プラズマを発生させるための、該
容器内のイオン化気体のためのアンテナと、基板をプラ
ズマから絶縁する磁場を発生させるための磁石とからな
っている。本発明に関して言うと、前記装置は、プラズ
マから中性物質を表面上へ沈積させることにより、ある
いはプラズマからのイオンおよび中性粒子によって表面
をエッチングすることにより、基板の表面を変化させる
ために用いることができる。
【０００８】本発明の装置に対して用いられるようにな
っている容器は、好ましくは円筒形状をしており、その
円筒部は中空であって、容器のためのチェンバーを形成
している。このチェンバーの壁部は、好ましくは、ガラ
スのような絶縁材料で作られている。該容器の他の例と
しては、容器の壁部が金属のような強い材料で作ること
もできる。しかしながらこの実施例の場合には、金属壁
部は、好ましくは、絶縁体で内張りされる。本発明に関
して言うと、この絶縁内張りは壁部全体を被覆しても、
あるいは壁部を単に部分的に被覆してもよい。
っている容器は、好ましくは円筒形状をしており、その
円筒部は中空であって、容器のためのチェンバーを形成
している。このチェンバーの壁部は、好ましくは、ガラ
スのような絶縁材料で作られている。該容器の他の例と
しては、容器の壁部が金属のような強い材料で作ること
もできる。しかしながらこの実施例の場合には、金属壁
部は、好ましくは、絶縁体で内張りされる。本発明に関
して言うと、この絶縁内張りは壁部全体を被覆しても、
あるいは壁部を単に部分的に被覆してもよい。
【０００９】本発明の装置におけるアンテナは容器の外
側に配置され、チェンバーの中へＲＦエネルギーを向け
るように位置付けられている。特に、好ましくは、いわ
ゆる電磁音波の形をしたＲＦエネルギーがアンテナから
チェンバー内の所定のイオン化区域の方へ向けられる。
このようにして、チェンバー内においては、これらのイ
オン化区域の中でプラズマが発生される。
側に配置され、チェンバーの中へＲＦエネルギーを向け
るように位置付けられている。特に、好ましくは、いわ
ゆる電磁音波の形をしたＲＦエネルギーがアンテナから
チェンバー内の所定のイオン化区域の方へ向けられる。
このようにして、チェンバー内においては、これらのイ
オン化区域の中でプラズマが発生される。
【００１０】前記磁石は、前記アンテナと同様に、容器
の外側に配置される。重要なことは、該磁石によって発
生される磁場の磁束線が、チェンバー内において、基板
の表面に対してほぼ平行になるように整列されているこ
とである。本発明の目的のために、永久磁石あるいは電
磁石のいずれでも用いることができる。さらに、チェン
バー内の磁場は、プラズマの均等性を強化するために回
転することができる。しかしながら、この回転作用は、
磁束線が基板の表面に対してほぼ平行に保持される場合
に限り、行うことができる。
の外側に配置される。重要なことは、該磁石によって発
生される磁場の磁束線が、チェンバー内において、基板
の表面に対してほぼ平行になるように整列されているこ
とである。本発明の目的のために、永久磁石あるいは電
磁石のいずれでも用いることができる。さらに、チェン
バー内の磁場は、プラズマの均等性を強化するために回
転することができる。しかしながら、この回転作用は、
磁束線が基板の表面に対してほぼ平行に保持される場合
に限り、行うことができる。
【００１１】本発明の装置を組み立てる場合には、基板
は容器のチェンバー内の軸線方向中央に配置される。ま
た、上述したように、基板は、変化させようとする基板
の表面が磁場の磁束線に対してほぼ平行になるように、
チェンバー内に配置される。次に前記アンテナが、基板
の表面とチェンバーの壁部との間に位置したイオン化区
域の中へＲＦエネルギーを向けさせるように調節され
る。
は容器のチェンバー内の軸線方向中央に配置される。ま
た、上述したように、基板は、変化させようとする基板
の表面が磁場の磁束線に対してほぼ平行になるように、
チェンバー内に配置される。次に前記アンテナが、基板
の表面とチェンバーの壁部との間に位置したイオン化区
域の中へＲＦエネルギーを向けさせるように調節され
る。
【００１２】本発明の装置を操作する場合には、基板が
チェンバー内に正しく配置され、該チェンバーが適当な
気体で充填された後で、アンテナが励起されて、所定の
イオン化区域に存在する気体の部分をイオン化する。良
く知られているように、このイオン化作用の結果、自由
電子と、イオンと、イオン化されていない分子あるいは
原子（即ち中性粒子）とからなるプラズマが発生する。
磁場が存在しない場合には、より速く移動する自由電子
が結局はプラズマから離れていき、プラズマは基板に比
較して正の電荷になるであろう。しかしながら、本発明
に関して言うと、絶縁されたチェンバーの壁部とチェン
バーの磁場の方向とによって、プラズマに関して幾つか
の異なった結果が得られる。
チェンバー内に正しく配置され、該チェンバーが適当な
気体で充填された後で、アンテナが励起されて、所定の
イオン化区域に存在する気体の部分をイオン化する。良
く知られているように、このイオン化作用の結果、自由
電子と、イオンと、イオン化されていない分子あるいは
原子（即ち中性粒子）とからなるプラズマが発生する。
磁場が存在しない場合には、より速く移動する自由電子
が結局はプラズマから離れていき、プラズマは基板に比
較して正の電荷になるであろう。しかしながら、本発明
に関して言うと、絶縁されたチェンバーの壁部とチェン
バーの磁場の方向とによって、プラズマに関して幾つか
の異なった結果が得られる。
【００１３】第１の結果として、容器内で発生したプラ
ズマは基板の表面から磁気的に絶縁される。このこと
は、荷電粒子に対する影響の大きさの順番として、磁場
が自由電子により大きな影響を与え、イオンに対しては
与える影響が小さく、中性粒子に対しては全く影響を与
えないからである。従って、本発明の装置に関して言う
と、磁場に対して直角な方向（即ち、基板の表面に向か
う方向）における自由電子の移動は、より遅く移動する
正の電荷のイオンの移動よりも大きく抑制される。結果
として、自由電子はプラズマと共に残留しようとし、さ
らに正の電荷のイオンを引きつけようとする。従って、
これらのイオンもまた、壁部が電気的に絶縁されている
ので、プラズマと共に残留しようとする。このことの１
つの結果として、基板に向かうプラズマの流れは、中性
粒子の流れに影響を与えることなしに、大きく減少す
る。
ズマは基板の表面から磁気的に絶縁される。このこと
は、荷電粒子に対する影響の大きさの順番として、磁場
が自由電子により大きな影響を与え、イオンに対しては
与える影響が小さく、中性粒子に対しては全く影響を与
えないからである。従って、本発明の装置に関して言う
と、磁場に対して直角な方向（即ち、基板の表面に向か
う方向）における自由電子の移動は、より遅く移動する
正の電荷のイオンの移動よりも大きく抑制される。結果
として、自由電子はプラズマと共に残留しようとし、さ
らに正の電荷のイオンを引きつけようとする。従って、
これらのイオンもまた、壁部が電気的に絶縁されている
ので、プラズマと共に残留しようとする。このことの１
つの結果として、基板に向かうプラズマの流れは、中性
粒子の流れに影響を与えることなしに、大きく減少す
る。
【００１４】第２に、磁場は基板に向かう電子の移動速
度をイオンの移動速度に比べてより遅くさせるので、プ
ラズマは基板に対して負に荷電することになる。従っ
て、プラズマは残留せず、負の電荷の粒子の生長を促進
し、基板の表面を簡単に汚染することができる。
度をイオンの移動速度に比べてより遅くさせるので、プ
ラズマは基板に対して負に荷電することになる。従っ
て、プラズマは残留せず、負の電荷の粒子の生長を促進
し、基板の表面を簡単に汚染することができる。
【００１５】上述したように、容器内のプラズマは所定
のイオン化区域において発生する。さらに、これもまた
上述したように、これらのイオン化区域は容器の壁部と
基板の表面との間に位置されている。さらに、前記イオ
ン化区域はチェンバーの中で互いに他に対して直径方向
において反対の位置に位置している。その結果、基板に
表面の直上において、前記イオン化区域の間にある領域
が存在することになる。実際、基板の表面全体がこの領
域の下方に位置する。重要なことであるが、プラズマが
磁場に沿っては簡単に流れ、他方磁場を横切る方向への
プラズマの移動は非常にゆっくりしているという事実に
より、前記領域内のプラズマは密度が均等になる。
のイオン化区域において発生する。さらに、これもまた
上述したように、これらのイオン化区域は容器の壁部と
基板の表面との間に位置されている。さらに、前記イオ
ン化区域はチェンバーの中で互いに他に対して直径方向
において反対の位置に位置している。その結果、基板に
表面の直上において、前記イオン化区域の間にある領域
が存在することになる。実際、基板の表面全体がこの領
域の下方に位置する。重要なことであるが、プラズマが
磁場に沿っては簡単に流れ、他方磁場を横切る方向への
プラズマの移動は非常にゆっくりしているという事実に
より、前記領域内のプラズマは密度が均等になる。
【００１６】容器の内面に電荷が蓄積するのを防ぐため
に、プラズマの領域を方位角方向において完全に取り囲
む共通の電位を確立するために、導電体を用いることが
できる。特に、この目的のために、容器の内側の絶縁面
上に複数個の導電体を取り付けることができる。本発明
に関していうと、これらの導電体は、好ましくは、複数
個のリングであり、金メッキのようなよく知られた導電
材料でできている。さらに、各々のリングは軸線方向に
他のリングから分離されており、各々のリングは基板の
表面にほぼ平行に向かった平面の中で容器上に取り付け
らている。従って、導電体リングは方位角方向に電界が
発生する可能性をなくしている。同時に、磁場による基
板からのプラズマの絶縁が維持される。
に、プラズマの領域を方位角方向において完全に取り囲
む共通の電位を確立するために、導電体を用いることが
できる。特に、この目的のために、容器の内側の絶縁面
上に複数個の導電体を取り付けることができる。本発明
に関していうと、これらの導電体は、好ましくは、複数
個のリングであり、金メッキのようなよく知られた導電
材料でできている。さらに、各々のリングは軸線方向に
他のリングから分離されており、各々のリングは基板の
表面にほぼ平行に向かった平面の中で容器上に取り付け
らている。従って、導電体リングは方位角方向に電界が
発生する可能性をなくしている。同時に、磁場による基
板からのプラズマの絶縁が維持される。
【００１７】基板の表面上へ物質を沈積させることが望
ましい場合の装置の操作に関していうと、上述したよう
に基板の表面の上の前記領域においてプラズマが発生さ
れる。プラズマ内の中性粒子に対する磁場の影響が無視
できるので、これらの中性粒子は基板の表面に向かう移
動は効率的には抑制されないであろう。従って、また前
記領域内のプラズマが均等な密度になっているので、中
性粒子は基板の表面へ均等に沈積することができる。磁
場によって基板へのプラズマの流れが減少されるので、
イオンを基板に衝突させることによる熱負荷と損傷もま
た減少する。従って、基板を不必要に加熱することなし
に、大きなデポジション率を得ることができる。
ましい場合の装置の操作に関していうと、上述したよう
に基板の表面の上の前記領域においてプラズマが発生さ
れる。プラズマ内の中性粒子に対する磁場の影響が無視
できるので、これらの中性粒子は基板の表面に向かう移
動は効率的には抑制されないであろう。従って、また前
記領域内のプラズマが均等な密度になっているので、中
性粒子は基板の表面へ均等に沈積することができる。磁
場によって基板へのプラズマの流れが減少されるので、
イオンを基板に衝突させることによる熱負荷と損傷もま
た減少する。従って、基板を不必要に加熱することなし
に、大きなデポジション率を得ることができる。
【００１８】基板の表面をエッチングすることが望まし
い場合の装置の操作に関していうと、デポジションの場
合と同じ様な方法でプラズマが発生される。さらに、エ
ッチングのために、基板は周期的に荷電され、プラズマ
からイオンを基板の表面へ引きつける。これらのイオン
および中性粒子が当業界でよく知られている方法によっ
て表面をエッチングする。好ましくは、本発明の目的に
関していうと、基板は容量的に荷重される。しかしなが
ら、他の実施例においては、容器の壁部においてプラズ
マと接触するための電極を配置することができる。次に
該電極は基板と電気的に接続される。このことによっ
て、さらに、今は負の電荷になった基板が、正の電荷の
エッチングイオンをプラズマから引きつける。磁性的に
絶縁されているので、電子の移動は大きく減少し、この
ことによってイオンの抽出及び加速のために高い電圧を
かけることができる。ビーム状のイオン流が発生され
て、これは狭い溝のエッチングに適している。
い場合の装置の操作に関していうと、デポジションの場
合と同じ様な方法でプラズマが発生される。さらに、エ
ッチングのために、基板は周期的に荷電され、プラズマ
からイオンを基板の表面へ引きつける。これらのイオン
および中性粒子が当業界でよく知られている方法によっ
て表面をエッチングする。好ましくは、本発明の目的に
関していうと、基板は容量的に荷重される。しかしなが
ら、他の実施例においては、容器の壁部においてプラズ
マと接触するための電極を配置することができる。次に
該電極は基板と電気的に接続される。このことによっ
て、さらに、今は負の電荷になった基板が、正の電荷の
エッチングイオンをプラズマから引きつける。磁性的に
絶縁されているので、電子の移動は大きく減少し、この
ことによってイオンの抽出及び加速のために高い電圧を
かけることができる。ビーム状のイオン流が発生され
て、これは狭い溝のエッチングに適している。
【００１９】加速された中性粒子によるエッチングが望
ましい場合の装置の操作に関していうと、プラズマ領域
の近くにおける容器の内側絶縁壁部に、ベース電極とア
クティブ電極とを取り付けることができる。好ましく
は、該ベース電極もアクティブ電極も環状形状になって
おり、各々が容器の内壁に取り付けられ、エッチングし
ようとする基板の表面にほぼ平行な平面を画定してい
る。重要なことは、前記アクティブ電極がベース電極と
基板との間に配置されていることである。さらに、前記
ベース電極と基板とは互いに電気的に接続されており、
それらはほぼ同じ電位を有している。他方、アクティブ
電極は電源に接続されており、選択的に励起することが
でき、ベース電極と基板とに対して負の電位を有するこ
とができる。このように構成要素を特別に配置すること
により、アクティブ電極に負の電荷が確立され、プラズ
マ内の正の電荷のイオンを、ベース電極からアクティブ
電極に向かう、従って、基板に向かう全体的な方向にお
いて加速させることになる。この目的のために、磁場の
強度は加速されたイオンの偏向を無視できるものにし、
さらに電子が電圧短絡しないように設定されるべきであ
る。
ましい場合の装置の操作に関していうと、プラズマ領域
の近くにおける容器の内側絶縁壁部に、ベース電極とア
クティブ電極とを取り付けることができる。好ましく
は、該ベース電極もアクティブ電極も環状形状になって
おり、各々が容器の内壁に取り付けられ、エッチングし
ようとする基板の表面にほぼ平行な平面を画定してい
る。重要なことは、前記アクティブ電極がベース電極と
基板との間に配置されていることである。さらに、前記
ベース電極と基板とは互いに電気的に接続されており、
それらはほぼ同じ電位を有している。他方、アクティブ
電極は電源に接続されており、選択的に励起することが
でき、ベース電極と基板とに対して負の電位を有するこ
とができる。このように構成要素を特別に配置すること
により、アクティブ電極に負の電荷が確立され、プラズ
マ内の正の電荷のイオンを、ベース電極からアクティブ
電極に向かう、従って、基板に向かう全体的な方向にお
いて加速させることになる。この目的のために、磁場の
強度は加速されたイオンの偏向を無視できるものにし、
さらに電子が電圧短絡しないように設定されるべきであ
る。
【００２０】もし、正の電荷のイオンが幾らかでも変化
されないような場合には、アクティブ電極の励起によっ
て基板へ向かって加速された正の電荷のイオンはアクテ
ィブ電極を通過した後は遅くなり、ベース電極は向かっ
て後方へ加速され、プラズマの中へ入っていく。しかし
ながら、正の電荷のイオンは、全てではないがこの過程
の中で不変状態で維持される。特に、プラズマ内の正の
電荷のイオンと中性粒子との間で電荷交換作用が行われ
ることにより、加速された正の電荷のイオンは加速され
た中性粒子となる。これらの加速された中性粒子は基板
の方へ向かい続け、基板と衝突し、基板を励起する。こ
の励起された基板はプラズマから熱中性粒子と共に作用
して基板をエッチングさせる。
されないような場合には、アクティブ電極の励起によっ
て基板へ向かって加速された正の電荷のイオンはアクテ
ィブ電極を通過した後は遅くなり、ベース電極は向かっ
て後方へ加速され、プラズマの中へ入っていく。しかし
ながら、正の電荷のイオンは、全てではないがこの過程
の中で不変状態で維持される。特に、プラズマ内の正の
電荷のイオンと中性粒子との間で電荷交換作用が行われ
ることにより、加速された正の電荷のイオンは加速され
た中性粒子となる。これらの加速された中性粒子は基板
の方へ向かい続け、基板と衝突し、基板を励起する。こ
の励起された基板はプラズマから熱中性粒子と共に作用
して基板をエッチングさせる。
【００２１】本発明自身及び本発明の新規な特徴は、そ
の構造に関しても、またその操作に関しても共に添付し
た説明と関連した添付図面を参照すると最もよく理解で
きるであろう。図においては同一の部品には同一の参照
番号が付けられている。
の構造に関しても、またその操作に関しても共に添付し
た説明と関連した添付図面を参照すると最もよく理解で
きるであろう。図においては同一の部品には同一の参照
番号が付けられている。
【００２２】図１を参照すると、基板の表面を変化させ
るためのプラズマを処理するための装置が示されてお
り、全体的に１０で表されている。図１においてわかる
ように、該装置１０は壁部１４と頂部１６とからなる容
器１２を有している。好ましくは、該容器１２は全体的
に円筒形状になっており、ガラスのような絶縁材料でで
きている。本発明の目的のために、該容器１２は基礎１
８上に配置されており、容器１２の壁部１４及び頂部１
６と該基礎１８との間においてチェンバー２０を形成し
ている。前記容器１２を製作するためにはガラス以外の
他の材料を用いることもできることが理解できる。もし
そのような場合においては、容器１２の壁部１４は絶縁
材料で内張りして、チェンバー２０を絶縁しなければな
らない。
るためのプラズマを処理するための装置が示されてお
り、全体的に１０で表されている。図１においてわかる
ように、該装置１０は壁部１４と頂部１６とからなる容
器１２を有している。好ましくは、該容器１２は全体的
に円筒形状になっており、ガラスのような絶縁材料でで
きている。本発明の目的のために、該容器１２は基礎１
８上に配置されており、容器１２の壁部１４及び頂部１
６と該基礎１８との間においてチェンバー２０を形成し
ている。前記容器１２を製作するためにはガラス以外の
他の材料を用いることもできることが理解できる。もし
そのような場合においては、容器１２の壁部１４は絶縁
材料で内張りして、チェンバー２０を絶縁しなければな
らない。
【００２３】前記装置１０はまたアンテナ２２を有して
いる。図１で示したように、該アンテナ２２は容器１２
の外部に取り付けられ、全体的に容器１２の頂部１６を
全体的に横切って配置されている。この位置から該アン
テナ２２はチェンバー２０の中へ無線周波（ｒ−ｆ）出
力を伝播する。該アンテナ２２は関連業界においてよく
知られているどのようなタイプのものであってもよい。
しかしながら、好ましくは、該アンテナ２２は、アンテ
ナ２２によって伝達されるｒ−ｆ出力の伝播パターンを
制御する能力を有したらせんアンテナである。以下の説
明から明らかになるように、この伝播パターンがチェン
バー２０内の所定のイオン化区域の中へｒ−ｆ出力を向
けさせるように調整されることが重要である。
いる。図１で示したように、該アンテナ２２は容器１２
の外部に取り付けられ、全体的に容器１２の頂部１６を
全体的に横切って配置されている。この位置から該アン
テナ２２はチェンバー２０の中へ無線周波（ｒ−ｆ）出
力を伝播する。該アンテナ２２は関連業界においてよく
知られているどのようなタイプのものであってもよい。
しかしながら、好ましくは、該アンテナ２２は、アンテ
ナ２２によって伝達されるｒ−ｆ出力の伝播パターンを
制御する能力を有したらせんアンテナである。以下の説
明から明らかになるように、この伝播パターンがチェン
バー２０内の所定のイオン化区域の中へｒ−ｆ出力を向
けさせるように調整されることが重要である。
【００２４】図１はまた前記装置１０がペデスタル２４
を有していることを示している。特に、該ペデスタル２
４は基礎１８の上に取り付けられ、容器１２によって取
り囲まれている。その形状は、ペデスタル２４がチェン
バー２０の中へ突出するように配置したものになってい
る。基板２６はペデスタル２４の上に配置されて、基板
２６の表面２８をチェンバー２０に向けるようになって
いる。本発明の場合においては、該基板２６は、装置１
０の操作者がプラズマエッチングあるいはプラズマデポ
ジションによって変化させようとする表面２８を有して
いる材料であれば、どのようなものでできていてもよ
い。
を有していることを示している。特に、該ペデスタル２
４は基礎１８の上に取り付けられ、容器１２によって取
り囲まれている。その形状は、ペデスタル２４がチェン
バー２０の中へ突出するように配置したものになってい
る。基板２６はペデスタル２４の上に配置されて、基板
２６の表面２８をチェンバー２０に向けるようになって
いる。本発明の場合においては、該基板２６は、装置１
０の操作者がプラズマエッチングあるいはプラズマデポ
ジションによって変化させようとする表面２８を有して
いる材料であれば、どのようなものでできていてもよ
い。
【００２５】実質的には図１に示したように、容器１２
の外部に磁石３０が配置されている。重要なことである
が、該磁石３０の磁場は、線３２によって示され、表現
されているように、基板２６の表面２８にほぼ平行にな
って方向づけられている。本発明によって考えられてい
るように、前記磁石３０は、永久磁石あるいは電磁石の
ような、当業界に良く知られているどのようなタイプの
ものであってもよい。どのようなタイプの磁石が使用さ
れていても、上述したようにそれとは関係なく、磁場３
２が変化させようとしている表面２８にほぼ平行に向け
られていることが重要である。また、磁場３２を容器１
２の対称中心的でかつ表面２８に対して全体的に垂直な
軸線の周りで回転できることも有利である。たとえそう
なっていても、同様に上述したように、磁場３２が表面
２８にほぼ平行に向けられ、かつ容器１２の中心軸線に
対して垂直に維持されることが重要である。本発明の目
的に関していうと、該磁場３２は、関連業界において現
在知られているどのような手段によって回転されてもよ
い。
の外部に磁石３０が配置されている。重要なことである
が、該磁石３０の磁場は、線３２によって示され、表現
されているように、基板２６の表面２８にほぼ平行にな
って方向づけられている。本発明によって考えられてい
るように、前記磁石３０は、永久磁石あるいは電磁石の
ような、当業界に良く知られているどのようなタイプの
ものであってもよい。どのようなタイプの磁石が使用さ
れていても、上述したようにそれとは関係なく、磁場３
２が変化させようとしている表面２８にほぼ平行に向け
られていることが重要である。また、磁場３２を容器１
２の対称中心的でかつ表面２８に対して全体的に垂直な
軸線の周りで回転できることも有利である。たとえそう
なっていても、同様に上述したように、磁場３２が表面
２８にほぼ平行に向けられ、かつ容器１２の中心軸線に
対して垂直に維持されることが重要である。本発明の目
的に関していうと、該磁場３２は、関連業界において現
在知られているどのような手段によって回転されてもよ
い。
【００２６】もし望みならば、電源３４を設けてもよ
く、これは導線３６を介して充電板３８に電気的に接続
されている。図示したように、該充電板３８はペデスタ
ル２４上に取り付けられ、基板２６に対して容量的に接
続されている。当業界において良く知られた方法によっ
て、前記電源３４は、基板２６の電位を選択的に変化さ
せるように作動させることができる。基板２６の電位を
変化させるという同じ目的のために確立された他の手段
においては、電極４０をチェンバー２０の中で容器１２
の壁部１４の上に取り付けてもよい。この手段において
は、該電極４０は導線４２とスイッチ４４とを介して電
源３４に連結されている。スイッチ４４を操作すると、
電源３４を導線４５を介して基板２６に直接的に接続す
ることができる。
く、これは導線３６を介して充電板３８に電気的に接続
されている。図示したように、該充電板３８はペデスタ
ル２４上に取り付けられ、基板２６に対して容量的に接
続されている。当業界において良く知られた方法によっ
て、前記電源３４は、基板２６の電位を選択的に変化さ
せるように作動させることができる。基板２６の電位を
変化させるという同じ目的のために確立された他の手段
においては、電極４０をチェンバー２０の中で容器１２
の壁部１４の上に取り付けてもよい。この手段において
は、該電極４０は導線４２とスイッチ４４とを介して電
源３４に連結されている。スイッチ４４を操作すると、
電源３４を導線４５を介して基板２６に直接的に接続す
ることができる。
【００２７】本発明に関する装置１０の他の実施例にお
いては、容器１２が複数個の導線リングを有していても
よく、導線５０ａ，５０ｂ，５０ｃが代表的に示されて
いる。図２で示したように、該導線５０は環状形状を有
し、プラズマを閉じ込めている領域４８をほぼ取り囲む
ために、壁部１４の内側に取り付けられている。好まし
くは、該導線リング５０は、金メッキのような、当業界
に良く知られている良好な導電性材料でできている。更
に、図２を参照するとよいが、該導線リング５０の各々
は基板２６の表面２８に対してほぼ平行になった平面を
画定しており、互いに他のそれぞれの導線リング５０の
平面に対して平行になっている。
いては、容器１２が複数個の導線リングを有していても
よく、導線５０ａ，５０ｂ，５０ｃが代表的に示されて
いる。図２で示したように、該導線５０は環状形状を有
し、プラズマを閉じ込めている領域４８をほぼ取り囲む
ために、壁部１４の内側に取り付けられている。好まし
くは、該導線リング５０は、金メッキのような、当業界
に良く知られている良好な導電性材料でできている。更
に、図２を参照するとよいが、該導線リング５０の各々
は基板２６の表面２８に対してほぼ平行になった平面を
画定しており、互いに他のそれぞれの導線リング５０の
平面に対して平行になっている。
【００２８】前記磁石３０が基板２６の表面２８にほぼ
平行になった磁束とともに方向づけられた磁場３２（図
１参照）を発生させていることを思い出そう。前述した
ように、特定の方向における磁場３２は、基板２６をプ
ラズマ内の自由電子から絶縁する。しかしながら、該自
由電子はまだ磁束線に沿って自由に運動することがで
き、従って容器１２の壁部１４上に電荷を蓄積すること
ができる。しかしながら、前記導線リング５０は、図２
の矢印５２で示したような方位角方向において、壁部１
４上での電子の自由運動を許している。結果的に、壁部
１４上における非均一的な方位角的な電荷の蓄積が防止
され、同時に、磁場３２は基板２６のプラズマ内の自由
電子からの絶縁状態を維持することになる。
平行になった磁束とともに方向づけられた磁場３２（図
１参照）を発生させていることを思い出そう。前述した
ように、特定の方向における磁場３２は、基板２６をプ
ラズマ内の自由電子から絶縁する。しかしながら、該自
由電子はまだ磁束線に沿って自由に運動することがで
き、従って容器１２の壁部１４上に電荷を蓄積すること
ができる。しかしながら、前記導線リング５０は、図２
の矢印５２で示したような方位角方向において、壁部１
４上での電子の自由運動を許している。結果的に、壁部
１４上における非均一的な方位角的な電荷の蓄積が防止
され、同時に、磁場３２は基板２６のプラズマ内の自由
電子からの絶縁状態を維持することになる。
【００２９】図２はまた、ベース電極５４とアクティブ
電極５６とを容器１２の壁部１４に取り付けることがで
きることを示している。本発明の目的に関して言うと、
該電極５４、５６は環状形状を有し、プラズマを閉じ込
めている領域４８を全体的に取り囲んでいる。また、該
アクティブ電極は、図２において実質的に示した導線６
０を介して電源５８に接続されている。当業界において
よく知られた手段によって、該電源５８は選択的に作動
されて、アクティブ電極５６上に負の電荷を与えること
ができる。他方、前記ベース電極５４と基板２６とはほ
ぼ同一の一定電位に維持され、これは基板２６とベース
電極５４をそれぞれ導線６２と６４とによって大地６６
に接続することによって確立される。重要なことは、ベ
ース電極５４がアクティブ電極５６から分離され、アク
ティブ電極５６がベース電極５４と基板２６との間に配
置されていることである。
電極５６とを容器１２の壁部１４に取り付けることがで
きることを示している。本発明の目的に関して言うと、
該電極５４、５６は環状形状を有し、プラズマを閉じ込
めている領域４８を全体的に取り囲んでいる。また、該
アクティブ電極は、図２において実質的に示した導線６
０を介して電源５８に接続されている。当業界において
よく知られた手段によって、該電源５８は選択的に作動
されて、アクティブ電極５６上に負の電荷を与えること
ができる。他方、前記ベース電極５４と基板２６とはほ
ぼ同一の一定電位に維持され、これは基板２６とベース
電極５４をそれぞれ導線６２と６４とによって大地６６
に接続することによって確立される。重要なことは、ベ
ース電極５４がアクティブ電極５６から分離され、アク
ティブ電極５６がベース電極５４と基板２６との間に配
置されていることである。
【００３０】操 作 本発明の装置１０の操作においては、基板２６はその表
面２８を露出させてペデスタル２４の上に配置される。
次にペデスタル２４と基板２６とが容器１２のチェンバ
ー２０の内側に配置される。この時点においてチェンバ
ー２０が密封される。次に、プラズマにイオン化される
気体材料がチェンバー２０の中へ注入される。本発明の
装置１０と共に使用される特定の気体は一般的には選択
されるものであるが、エッチング操作に対しては四弗化
炭素が良く適しており、デポジション操作に対してはシ
ランが適しているということがわかっている。
面２８を露出させてペデスタル２４の上に配置される。
次にペデスタル２４と基板２６とが容器１２のチェンバ
ー２０の内側に配置される。この時点においてチェンバ
ー２０が密封される。次に、プラズマにイオン化される
気体材料がチェンバー２０の中へ注入される。本発明の
装置１０と共に使用される特定の気体は一般的には選択
されるものであるが、エッチング操作に対しては四弗化
炭素が良く適しており、デポジション操作に対してはシ
ランが適しているということがわかっている。
【００３１】基板２６が一旦チェンバー２０の中に配置
されると、磁石３０を調節することによって、その磁場
３２を基板２６の表面２８に対してはほぼ平行に向けさ
せることが必要となる。本発明の目的のために最適な磁
場強度は、５０ないし１０００ガウスである。次にアン
テナ２２が作動されてｒ−ｆ出力をチェンバー２０の中
へ向ける。本発明に関しては、もっと広範囲の周波数を
用いることができる。好ましくは、アンテナ２２からの
ｒ−ｆ出力の周波数は１メガヘルツから１ギガヘルツの
範囲内にある。
されると、磁石３０を調節することによって、その磁場
３２を基板２６の表面２８に対してはほぼ平行に向けさ
せることが必要となる。本発明の目的のために最適な磁
場強度は、５０ないし１０００ガウスである。次にアン
テナ２２が作動されてｒ−ｆ出力をチェンバー２０の中
へ向ける。本発明に関しては、もっと広範囲の周波数を
用いることができる。好ましくは、アンテナ２２からの
ｒ−ｆ出力の周波数は１メガヘルツから１ギガヘルツの
範囲内にある。
【００３２】本発明の目的のために、アンテナ２２はｒ
−ｆ出力をチェンバー２０の中へ配置されたイオン化区
域４６の中へ主に向けるような形状になった発生器であ
る。特に、これらのイオン化区域４６は基板２６と容器
１２の壁部１４との間に位置している。好ましくは、こ
のｒ−ｆ出力は電磁音（ＥＭＳ）波の形をしている。Ｅ
ＭＳ波の方を優先するのは、装置１０によって確率され
る磁場絶縁が、変成器結合プラズマ（ＴＣＰ）に関して
用いられる同様なアンテナによって通常発生されるよう
な方位角方向の誘引を防ぐという事実によるものであ
る。従って、磁場絶縁と共立できる装置１０に対して
は、ｒ−ｆ加熱法を用いることが重要である。前記ＥＭ
Ｓ波は磁場の中を横切って伝播することができるので、
この目的のためにはＥＭＳ波が適している。従って、ア
ンテナ２２の設計と、使用される特定のｒ−ｆ周波数と
は、ＥＭＳ波を発生するような方法で選択しなければな
らない。
−ｆ出力をチェンバー２０の中へ配置されたイオン化区
域４６の中へ主に向けるような形状になった発生器であ
る。特に、これらのイオン化区域４６は基板２６と容器
１２の壁部１４との間に位置している。好ましくは、こ
のｒ−ｆ出力は電磁音（ＥＭＳ）波の形をしている。Ｅ
ＭＳ波の方を優先するのは、装置１０によって確率され
る磁場絶縁が、変成器結合プラズマ（ＴＣＰ）に関して
用いられる同様なアンテナによって通常発生されるよう
な方位角方向の誘引を防ぐという事実によるものであ
る。従って、磁場絶縁と共立できる装置１０に対して
は、ｒ−ｆ加熱法を用いることが重要である。前記ＥＭ
Ｓ波は磁場の中を横切って伝播することができるので、
この目的のためにはＥＭＳ波が適している。従って、ア
ンテナ２２の設計と、使用される特定のｒ−ｆ周波数と
は、ＥＭＳ波を発生するような方法で選択しなければな
らない。
【００３３】図１に示されたイオン化区域４６ａ，４６
ｂは、前記区域４６を代表している。基板２６の表面２
８より上で、かつチェンバー２０内のイオン化区域４６
ａと４６ｂとの間において、前記領域４８が存在する。
本装置１０の操作における領域４８の重要性は、チェン
バー２０の中でプラズマが発生された時に発揮される。
ｂは、前記区域４６を代表している。基板２６の表面２
８より上で、かつチェンバー２０内のイオン化区域４６
ａと４６ｂとの間において、前記領域４８が存在する。
本装置１０の操作における領域４８の重要性は、チェン
バー２０の中でプラズマが発生された時に発揮される。
【００３４】上述したように、ｒ−ｆ出力がチェンバー
２０の中へ伝播されると、プラズマがイオン化区域４６
の中で発生される。容器１２の壁部１４が絶縁材料（例
えばガラス）でできているので、またチェンバー２０内
の磁場３２の方向（即ち表面２８に平行）のために、発
生されるプラズマは全体的に区域４６および、該区域４
６の間の領域４８に閉じ込められるであろう。このこと
は幾つかの相互に関係する理由によって生じる。第１
に、壁部の軸線方向の絶縁特性がプラズマ内の自由電子
が壁部１４を伝導することによってプラズマから出てい
くのを防ぐことによって、電子と壁部へのイオン束とを
均等化させる。第２に、磁場３２は磁場３２に対して垂
直な方向へプラズマが移送されるのを防いでいる。従っ
て、基板２６へ向かう自由電子の束が大きく減少され
る。第３に、磁場３２は磁場３２に平行な方向へのプラ
ズマの移送に対して、例えあるとしてもほとんど影響を
与えないので、領域４８の中でプラズマ密度が自由かつ
均等に増加される。これらの全ての結果として、プラズ
マは基板２６に関して負の電荷に維持される。また、非
常に重要なことに、磁場３２は基板２６をプラズマ内で
発生する熱から効果的に絶縁し、従って、基板２６は受
容できない熱損傷を受けることがない。
２０の中へ伝播されると、プラズマがイオン化区域４６
の中で発生される。容器１２の壁部１４が絶縁材料（例
えばガラス）でできているので、またチェンバー２０内
の磁場３２の方向（即ち表面２８に平行）のために、発
生されるプラズマは全体的に区域４６および、該区域４
６の間の領域４８に閉じ込められるであろう。このこと
は幾つかの相互に関係する理由によって生じる。第１
に、壁部の軸線方向の絶縁特性がプラズマ内の自由電子
が壁部１４を伝導することによってプラズマから出てい
くのを防ぐことによって、電子と壁部へのイオン束とを
均等化させる。第２に、磁場３２は磁場３２に対して垂
直な方向へプラズマが移送されるのを防いでいる。従っ
て、基板２６へ向かう自由電子の束が大きく減少され
る。第３に、磁場３２は磁場３２に平行な方向へのプラ
ズマの移送に対して、例えあるとしてもほとんど影響を
与えないので、領域４８の中でプラズマ密度が自由かつ
均等に増加される。これらの全ての結果として、プラズ
マは基板２６に関して負の電荷に維持される。また、非
常に重要なことに、磁場３２は基板２６をプラズマ内で
発生する熱から効果的に絶縁し、従って、基板２６は受
容できない熱損傷を受けることがない。
【００３５】デポジション操作に関していうと、前記領
域４８の中でプラズマが発生され、プラズマの発生の結
果として生じる中性粒子は基板２６の表面２８上に沈積
することができる。当業界において認められているよう
に、表面２８を被覆するためにマスクを用いて、表面２
８の選択された部分においてしかデポジションが行われ
ないようにすることができる。さらに、本装置１０に関
して可能となるように、前記領域４８内のプラズマ密度
が増加し、プラズマ密度が均等化されるので、表面２８
上への沈積は迅速に行うことができ、かなりの歩どまり
を得ることができる。
域４８の中でプラズマが発生され、プラズマの発生の結
果として生じる中性粒子は基板２６の表面２８上に沈積
することができる。当業界において認められているよう
に、表面２８を被覆するためにマスクを用いて、表面２
８の選択された部分においてしかデポジションが行われ
ないようにすることができる。さらに、本装置１０に関
して可能となるように、前記領域４８内のプラズマ密度
が増加し、プラズマ密度が均等化されるので、表面２８
上への沈積は迅速に行うことができ、かなりの歩どまり
を得ることができる。
【００３６】エッチング操作に関して言うと、正の電荷
のイオンが基板２６の表面２８に引きつけられることが
必要である。従って、基板２６はプラズマに対して負の
電荷を確立することが望ましい。このような電荷におい
ては、プラズマからの正の電荷のイオンは表面２８に引
きつけられ、該表面をエッチングするであろう。基板２
６に対して負の電荷を確立することは幾つかの方法で行
うことができる。
のイオンが基板２６の表面２８に引きつけられることが
必要である。従って、基板２６はプラズマに対して負の
電荷を確立することが望ましい。このような電荷におい
ては、プラズマからの正の電荷のイオンは表面２８に引
きつけられ、該表面をエッチングするであろう。基板２
６に対して負の電荷を確立することは幾つかの方法で行
うことができる。
【００３７】再び図１を参照すると、電源３４が選択に
作動されて、充電板３８上、および基板２６上には容量
的に、負の電荷をかけることができることがわかるであ
ろう。このことによって正の電荷のイオンはイオンビー
ムとなって表面２８に向かって引きつけられるであろ
う。このイオンビームは表面２８においてトレンチエッ
チングを行うのに非常に有効である。他の実施例におい
ては、プラズマ内の自由電子は電極４０によって集めら
れるようになっている。次にスイッチ４４を作動させる
と、電源３４に直結された基板２６は負の電荷を与えら
れ、プラズマ内のイオンはエッチングのために表面２８
の方へ引きつけられる。
作動されて、充電板３８上、および基板２６上には容量
的に、負の電荷をかけることができることがわかるであ
ろう。このことによって正の電荷のイオンはイオンビー
ムとなって表面２８に向かって引きつけられるであろ
う。このイオンビームは表面２８においてトレンチエッ
チングを行うのに非常に有効である。他の実施例におい
ては、プラズマ内の自由電子は電極４０によって集めら
れるようになっている。次にスイッチ４４を作動させる
と、電源３４に直結された基板２６は負の電荷を与えら
れ、プラズマ内のイオンはエッチングのために表面２８
の方へ引きつけられる。
【００３８】前記充電板３８と基板２６との間のコンデ
ンサー的な結合に関していうと、正味の電荷が容量的に
伝達できないことが良く知られている。時間平均は消滅
するはずである。このことを考えると、充電板３８には
負のパルスが加えられ、プラズマイオンは基板２６に向
かって加速される。これらの負のパルスの間に、小さな
正の電圧が充電板に加えられ、その時間間隔は負のパル
スの時間間隔より長い。プラズマ電子は、充電板が若干
の正の電荷に保たれている間に、磁場絶縁を横切ってゆ
っくりと基板に到着する。言い換えると、前記基板は電
子が遅れて到着した後のイオンビームを受けることにな
る。時間積分された正味の電荷は零である。
ンサー的な結合に関していうと、正味の電荷が容量的に
伝達できないことが良く知られている。時間平均は消滅
するはずである。このことを考えると、充電板３８には
負のパルスが加えられ、プラズマイオンは基板２６に向
かって加速される。これらの負のパルスの間に、小さな
正の電圧が充電板に加えられ、その時間間隔は負のパル
スの時間間隔より長い。プラズマ電子は、充電板が若干
の正の電荷に保たれている間に、磁場絶縁を横切ってゆ
っくりと基板に到着する。言い換えると、前記基板は電
子が遅れて到着した後のイオンビームを受けることにな
る。時間積分された正味の電荷は零である。
【００３９】加速された中性粒子によるエッチングが望
みの場合には、図２に示された装置１０の容器１２に関
する実施例が用いられる。この特別な実施例の場合に
は、正の電荷のイオンと、中性粒子と、高エネルギーの
中性粒子とからなるプラズマが発生されるはずであるこ
とがわかる。もっと詳しくいうと、領域４８内にそのよ
うなプラズマが存在する場合には、アクティブ電極５６
は電源５８から負の電荷でパルスを受ける。これらの負
のパルスは、プラズマ内の正の電荷のイオンを、ベース
電極５４（ほぼ中性の電位）から、アクティブ電極５６
（相対的に負の電荷）へ、従ってまた基板２６へ向かう
全体的な方向において加速させる。これらの加速中に、
現在加速されている正の電荷のイオンと中性粒子とが衝
突することによって、電荷の交換作用が結果として生じ
るであろう。これらの電荷交換作用の結果として、加速
された正の電荷のイオンが加速された中性粒子に転換さ
れる。該加速された中性粒子は、アクティブ電極５６に
おけるあらゆる負の電荷によっても妨害されることなし
に、基板２６の表面２８ヘ向かって前進する。他方、電
荷交換作用を経験しなかった加速された正の電荷のイオ
ンはアクティブ電極５６における負の電荷によって影響
を受け、アクティブ電極５６を通過した後は、プラズマ
へ向かって後方へ加速され、基板２６から離れてしま
う。
みの場合には、図２に示された装置１０の容器１２に関
する実施例が用いられる。この特別な実施例の場合に
は、正の電荷のイオンと、中性粒子と、高エネルギーの
中性粒子とからなるプラズマが発生されるはずであるこ
とがわかる。もっと詳しくいうと、領域４８内にそのよ
うなプラズマが存在する場合には、アクティブ電極５６
は電源５８から負の電荷でパルスを受ける。これらの負
のパルスは、プラズマ内の正の電荷のイオンを、ベース
電極５４（ほぼ中性の電位）から、アクティブ電極５６
（相対的に負の電荷）へ、従ってまた基板２６へ向かう
全体的な方向において加速させる。これらの加速中に、
現在加速されている正の電荷のイオンと中性粒子とが衝
突することによって、電荷の交換作用が結果として生じ
るであろう。これらの電荷交換作用の結果として、加速
された正の電荷のイオンが加速された中性粒子に転換さ
れる。該加速された中性粒子は、アクティブ電極５６に
おけるあらゆる負の電荷によっても妨害されることなし
に、基板２６の表面２８ヘ向かって前進する。他方、電
荷交換作用を経験しなかった加速された正の電荷のイオ
ンはアクティブ電極５６における負の電荷によって影響
を受け、アクティブ電極５６を通過した後は、プラズマ
へ向かって後方へ加速され、基板２６から離れてしま
う。
【００４０】この処理の過程中においては、基板２６の
表面２８と衝突した加速された中性粒子が表面２８を励
起する。この励起作用によって表面２８は、基板２６と
プラズマ内に存在している熱中性粒子との間でさらに反
応するための準備ができる。関連業界においてよく知ら
れているように、基板２６とプラズマ内の熱中性粒子と
の間の反応の結果、基板２６の表面２８がエッチングさ
れる。
表面２８と衝突した加速された中性粒子が表面２８を励
起する。この励起作用によって表面２８は、基板２６と
プラズマ内に存在している熱中性粒子との間でさらに反
応するための準備ができる。関連業界においてよく知ら
れているように、基板２６とプラズマ内の熱中性粒子と
の間の反応の結果、基板２６の表面２８がエッチングさ
れる。
【００４１】ここで図示し、詳細に記載してきたよう
に、基板の表面を変化させるためにプラズマを処理する
ための特別なシステム／装置は、前述したような目的を
得たり、利点を提供したりすることが完全に可能である
が、これが本発明の好的実施例を単に説明するだけのも
のであり、添付した特許請求の範囲に記載された以外
の、ここで示された構造あるいは設計の詳細に限定しよ
うとするものではないことが理解されるはずである。
に、基板の表面を変化させるためにプラズマを処理する
ための特別なシステム／装置は、前述したような目的を
得たり、利点を提供したりすることが完全に可能である
が、これが本発明の好的実施例を単に説明するだけのも
のであり、添付した特許請求の範囲に記載された以外
の、ここで示された構造あるいは設計の詳細に限定しよ
うとするものではないことが理解されるはずである。
【図１】本発明の装置の構成体のサブアセンブリを示す
概略断面図。
概略断面図。
【図２】実施例とアンテナとを明瞭化のために取り外し
た、本発明における容器の他の実施例の透視図。
た、本発明における容器の他の実施例の透視図。
１２ 絶縁体（容器） ２０ チェンバー ２２ アンテナ ２６ 基板 ２８ 表面 ３０ 磁石 ３２ 磁場 ４６ イオン化区域 ４８ 磁場領域 ５０ リング ５４ ベース電極 ５６ アクティブ電極 ５８ 電源
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/3065 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｂ (56)参考文献 特開 昭64−20622（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−22979（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−260355（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−12926（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】 基板の表面を変化させるためのプラズマ
処理装置において、 該表面に対してほぼ平行な磁束線に沿って方向づけられ
た磁場を確立するための磁石と、該表面に隣接して位置した、該磁場内の領域 を絶縁する
ための絶縁体と、 前記磁束線に対してほぼ垂直な方向、および前記基板の
表面に対してほぼ平行な方向において電界が発生するの
を防ぐために、該絶縁体の上に取り付けられた導電体
と、前記表面と前記絶縁体との間に位置する所定のイオン化
区域の中でプラズマが発生され、該区域の間に位置して
いる前記領域内で該表面を変化させるプラズマを確立さ
せるための 発生器とを具備するプラズマ処理装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載された装置において、前
記プラズマが中性粒子と正の電荷のイオンとからなって
おり、前記装置がさらに、 前記絶縁体に取り付けられたベース電極であって、該ベ
ース電極が前記基板に対して電気的に接続され、該ベー
ス電極と該基板とに対してほぼ同じ電圧を確立してい
る、そのベース電極と、 該ベース電極と該基板との間において、前記絶縁体に取
り付けられたアクティブ電極と、 該アクティブ電極に負の電荷を選択的に与えるために該
アクティブ電極に対して電気的に接続された電源であっ
て、プラズマ内の正の電荷のイオンを加速して中性粒子
と衝突させ、また次に電荷交換作用によって、該加速さ
れた正の電荷のイオンを加速された中性粒子に転換さ
せ、それを前記表面を励起するために前記基板の表面に
向けさせる、その電源とを具備しているプラズマ処理装
置。 - 【請求項３】 基板の表面を変化させるための、正の電
荷のイオンと中性粒子とを閉じ込めたプラズマを処理す
るための装置において、 １つの軸線を画定し、内部でプラズマを絶縁するための
チェンバーを形成した容器であって、該基板が該基板の
表面を該軸線に対してほぼ直角方向に向けて該チェンバ
ー内に配置されている、その容器と、 該チェンバー内に磁場を確立し、該磁場が該軸線に対し
てほぼ直角方向にかかるようにするための、該容器の外
側に位置した磁石と、 該基板の表面を変化させるために該チェンバー内にプラ
ズマを発生させるために、該チェンバーの中を全体的に
該軸線に沿って、無線周波出力を伝播させるために、該
容器の外側に配置されたアンテナと、 プラズマ内の正の電荷のイオンを加速して中性粒子と衝
突させ、また次に電荷交換作用によって、該加速された
正の電荷のイオンを加速された中性粒子に転換させ、そ
れを前記表面を励起するために前記基板の表面に向けさ
せるための電気装置とを具備するプラズマ処理装置。
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| US6459066B1 (en) | 2000-08-25 | 2002-10-01 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Transmission line based inductively coupled plasma source with stable impedance |
| US6875700B2 (en) * | 2000-08-29 | 2005-04-05 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Ion-Ion plasma processing with bias modulation synchronized to time-modulated discharges |
| US20040110388A1 (en) * | 2002-12-06 | 2004-06-10 | International Business Machines Corporation | Apparatus and method for shielding a wafer from charged particles during plasma etching |
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| US20120021136A1 (en) * | 2010-07-20 | 2012-01-26 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | System and method for controlling plasma deposition uniformity |
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| US9132436B2 (en) | 2012-09-21 | 2015-09-15 | Applied Materials, Inc. | Chemical control features in wafer process equipment |
| US10256079B2 (en) | 2013-02-08 | 2019-04-09 | Applied Materials, Inc. | Semiconductor processing systems having multiple plasma configurations |
| US9362130B2 (en) | 2013-03-01 | 2016-06-07 | Applied Materials, Inc. | Enhanced etching processes using remote plasma sources |
| US9309598B2 (en) | 2014-05-28 | 2016-04-12 | Applied Materials, Inc. | Oxide and metal removal |
| US9355922B2 (en) | 2014-10-14 | 2016-05-31 | Applied Materials, Inc. | Systems and methods for internal surface conditioning in plasma processing equipment |
| US9966240B2 (en) | 2014-10-14 | 2018-05-08 | Applied Materials, Inc. | Systems and methods for internal surface conditioning assessment in plasma processing equipment |
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