JP3246800B2 - プラズマ装置 - Google Patents
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- H01J27/18—Ion sources; Ion guns using high-frequency excitation, e.g. microwave excitation with an applied axial magnetic field
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- H—ELECTRICITY
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- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32321—Discharge generated by other radiation
- H01J37/3233—Discharge generated by other radiation using charged particles
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- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32623—Mechanical discharge control means
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- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
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- H01J37/3266—Magnetic control means
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- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、処理室内に導入した電
子ビームを反応性ガスに照射してプラズマを生成し、こ
のプラズマによって被処理体に対する所望の処理を行
う、プラズマ装置に関するものである。
子ビームを反応性ガスに照射してプラズマを生成し、こ
のプラズマによって被処理体に対する所望の処理を行
う、プラズマ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のプラズマ装置の一構成例につい
て、図５を用いて説明する。
て、図５を用いて説明する。
【０００３】同図に示した装置において、Ｌａｂ6 製の
陰極５０３には、電源５０４によって正の印加電圧Ｖｄ
が印加される。この状態でスイッチ５０７を閉じると、
陰極５０３と電極５０５との間にグロー放電が発生す
る。これにより、ガス導入管５０２から電子源室５０１
内に導入されたＡｒガス中に、プラズマが発生する。こ
のプラズマ内のイオンが陰極５０３に衝突すると陰極５
０３が加熱され、これにより、この陰極５０３から熱電
子が放出される。この熱電子により、プラズマはさらに
高密度化する。
陰極５０３には、電源５０４によって正の印加電圧Ｖｄ
が印加される。この状態でスイッチ５０７を閉じると、
陰極５０３と電極５０５との間にグロー放電が発生す
る。これにより、ガス導入管５０２から電子源室５０１
内に導入されたＡｒガス中に、プラズマが発生する。こ
のプラズマ内のイオンが陰極５０３に衝突すると陰極５
０３が加熱され、これにより、この陰極５０３から熱電
子が放出される。この熱電子により、プラズマはさらに
高密度化する。
【０００４】陰極５０３が加熱されると、スイッチ５０
７を開く。その後は、二次電子の放出によって、陰極５
０３と電極５０８との間で、プラズマが維持される。こ
のプラズマの透過率は、電極５０５，５０６，５０８の
背後に設けられた電磁石５０９，５１０，５１１によっ
て、向上させることができる。
７を開く。その後は、二次電子の放出によって、陰極５
０３と電極５０８との間で、プラズマが維持される。こ
のプラズマの透過率は、電極５０５，５０６，５０８の
背後に設けられた電磁石５０９，５１０，５１１によっ
て、向上させることができる。
【０００５】電極５０８と電極５１２とは、電源５１３
によって、正の電位差Ｖａに維持されている。これによ
り、電極５０８と電極５１２と間の空間すなわち加速部
５１４には電界が形成され、この電界によってプラズマ
中の電子が加速部５１４内に引き出されて加速されて、
電子ビームとなる。この電子ビームは、電極５１２の内
側を通過して、処理室５１５内に導入される。ここで、
電極５１２の背後には、処理室５１５内に導入された電
子ビームが空間電荷効果によって発散することを抑制す
るための円筒状電磁石５１６が設けられている。
によって、正の電位差Ｖａに維持されている。これによ
り、電極５０８と電極５１２と間の空間すなわち加速部
５１４には電界が形成され、この電界によってプラズマ
中の電子が加速部５１４内に引き出されて加速されて、
電子ビームとなる。この電子ビームは、電極５１２の内
側を通過して、処理室５１５内に導入される。ここで、
電極５１２の背後には、処理室５１５内に導入された電
子ビームが空間電荷効果によって発散することを抑制す
るための円筒状電磁石５１６が設けられている。
【０００６】処理室５１５には、ガス導入口５１７と排
気口５１８とが備えられており、反応性ガスが一定流量
で導入される。そして、この反応性ガスに上述の電子ビ
ームが照射されることにより、処理室５１５内にプラズ
マ５２２が発生する。
気口５１８とが備えられており、反応性ガスが一定流量
で導入される。そして、この反応性ガスに上述の電子ビ
ームが照射されることにより、処理室５１５内にプラズ
マ５２２が発生する。
【０００７】処理室５１５内には、試料台５１９が設け
られている。この試料台５１９上には、上述の電子ビー
ムの入射方向と平行に、ウエハ５２１を載置することが
できる。そして、この試料台５１９に電源５２０によっ
てバイアス電圧Ｖｔを印加することにより、処理室５１
５内のプラズマ５２２を用いてウエハ５２１に対する所
望の処理（エッチング、膜の堆積等）を行うことができ
る。
られている。この試料台５１９上には、上述の電子ビー
ムの入射方向と平行に、ウエハ５２１を載置することが
できる。そして、この試料台５１９に電源５２０によっ
てバイアス電圧Ｖｔを印加することにより、処理室５１
５内のプラズマ５２２を用いてウエハ５２１に対する所
望の処理（エッチング、膜の堆積等）を行うことができ
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このようなプラズマ装
置においては、ウエハ５２１の上方に形成されるプラズ
マ５２２の密度が均一でないため、このウエハ５２１に
対して均一な処理を施すことができないという欠点があ
った。
置においては、ウエハ５２１の上方に形成されるプラズ
マ５２２の密度が均一でないため、このウエハ５２１に
対して均一な処理を施すことができないという欠点があ
った。
【０００９】ここで、プラズマ５２２の密度が不均一と
なるのは、処理室５１５内に導入される電子ビームの密
度の不均一性に起因するものである。すなわち、この電
子ビームは、ビームの中央部で密度が高く、周辺部で密
度が低くなる。この電子ビームの密度の不均一性は、反
応性ガスとの衝突や空間電荷効果による電子の発散によ
って多少は低減されるものの、ウエハ５２１に対して均
一な処理を施すことはできない。
なるのは、処理室５１５内に導入される電子ビームの密
度の不均一性に起因するものである。すなわち、この電
子ビームは、ビームの中央部で密度が高く、周辺部で密
度が低くなる。この電子ビームの密度の不均一性は、反
応性ガスとの衝突や空間電荷効果による電子の発散によ
って多少は低減されるものの、ウエハ５２１に対して均
一な処理を施すことはできない。
【００１０】特に、近年、ウエハの大口径化が顕著であ
るため、この不均一性の影響は増大している。
るため、この不均一性の影響は増大している。
【００１１】本発明は、このような従来技術の欠点に鑑
みてなされたものであり、密度が均一なプラズマを発生
させることによって被処理物に対する均一な処理を行う
ことができるプラズマ装置を提供することを目的とす
る。
みてなされたものであり、密度が均一なプラズマを発生
させることによって被処理物に対する均一な処理を行う
ことができるプラズマ装置を提供することを目的とす
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、以下の手段に
より上記課題の解決を図る。即ち、本発明の第１の態様
によれば、反応性ガスが充満された処理室内に電子ビー
ムを導入し、この電子ビームを前記反応性ガスに照射し
てプラズマを生成し、このプラズマにより被処理体であ
る基板に所望の処理を行うプラズマ装置において、前記
処理室内に導入される前記電子ビームの進行方向に対し
て前記基板の被処理面が垂直を除く角度をなすように、
前記基板を載置する試料台と、前記処理室内において前
記電子ビームが導入される導入口の近傍に設けられ、前
記電子ビームの発散を抑制する少なくとも１個の第１の
磁石と、互いに所定の距離だけ離隔し、前記基板に関し
て前記第１の磁石と対向するように配設され、前記プラ
ズマに含まれるイオンの電流密度分布が前記基板上で均
一となるように、発散が抑制された前記電子ビームの電
流密度分布を制御する、少なくとも第２および第３の磁
石と、を備え、前記電子ビームの導入口は、前記基板の
被処理面を含む平面に対して上方に配置され、前記第２
および第３の磁石は、前記基板の被処理面を含む平面の
上方であってこの平面に対してほぼ平行な面内において
前記基板に対して前記電子ビームの導入口に対向する位
置に配置されて前記第１の磁石からの磁力線を複数に分
岐させることを特徴とするプラズマ装置が提供される。
また、本発明の第２の態様によれば、反応性ガスが充満
された処理室内に電子ビームを導入し、この電子ビーム
を前記反応性ガスに照射してプラズマを生成し、このプ
ラズマにより被処理体である基板に所望の処理を行うプ
ラズマ装置において、前記処理室内に導入される前記電
子ビームの進行方向に対して前記基板の被処理面が垂直
を除く角度をなすように前記基板を載置する試料台と、
前記処理室内に導入される前記電子ビームの発散を抑制
する少なくとも１個の第１の磁石と、互いに所定の距離
だけ離隔して設けられ前記プラズマに含まれるイオンの
電流分布が前記基板上で均一となるように発散が抑制さ
れた前記電子ビームの電流密度分布を制御する少なくと
も第１および第２の電磁石と、前記第１の磁石からの磁
力線の出射方向と前記第１の電磁石からの磁力線の出射
方向とが同一であるときは、前記第１および第２の電磁
石の極性を互いに反転させることにより、発散が抑制さ
れた前記電子ビームを前記第１の電磁石の方向へ偏向さ
せ、前記第１の磁石からの磁力線の出射方向と前記第２
の電磁石からの磁力線の出射方向とが同一であるとき
は、前記第１および第２の電磁石の極性を互いに反転さ
せることにより、発散が抑制された前記電子ビームを前
記第２の電磁石の方向へ偏向させる偏向手段と、を備え
るプラズマ装置が提供される。
より上記課題の解決を図る。即ち、本発明の第１の態様
によれば、反応性ガスが充満された処理室内に電子ビー
ムを導入し、この電子ビームを前記反応性ガスに照射し
てプラズマを生成し、このプラズマにより被処理体であ
る基板に所望の処理を行うプラズマ装置において、前記
処理室内に導入される前記電子ビームの進行方向に対し
て前記基板の被処理面が垂直を除く角度をなすように、
前記基板を載置する試料台と、前記処理室内において前
記電子ビームが導入される導入口の近傍に設けられ、前
記電子ビームの発散を抑制する少なくとも１個の第１の
磁石と、互いに所定の距離だけ離隔し、前記基板に関し
て前記第１の磁石と対向するように配設され、前記プラ
ズマに含まれるイオンの電流密度分布が前記基板上で均
一となるように、発散が抑制された前記電子ビームの電
流密度分布を制御する、少なくとも第２および第３の磁
石と、を備え、前記電子ビームの導入口は、前記基板の
被処理面を含む平面に対して上方に配置され、前記第２
および第３の磁石は、前記基板の被処理面を含む平面の
上方であってこの平面に対してほぼ平行な面内において
前記基板に対して前記電子ビームの導入口に対向する位
置に配置されて前記第１の磁石からの磁力線を複数に分
岐させることを特徴とするプラズマ装置が提供される。
また、本発明の第２の態様によれば、反応性ガスが充満
された処理室内に電子ビームを導入し、この電子ビーム
を前記反応性ガスに照射してプラズマを生成し、このプ
ラズマにより被処理体である基板に所望の処理を行うプ
ラズマ装置において、前記処理室内に導入される前記電
子ビームの進行方向に対して前記基板の被処理面が垂直
を除く角度をなすように前記基板を載置する試料台と、
前記処理室内に導入される前記電子ビームの発散を抑制
する少なくとも１個の第１の磁石と、互いに所定の距離
だけ離隔して設けられ前記プラズマに含まれるイオンの
電流分布が前記基板上で均一となるように発散が抑制さ
れた前記電子ビームの電流密度分布を制御する少なくと
も第１および第２の電磁石と、前記第１の磁石からの磁
力線の出射方向と前記第１の電磁石からの磁力線の出射
方向とが同一であるときは、前記第１および第２の電磁
石の極性を互いに反転させることにより、発散が抑制さ
れた前記電子ビームを前記第１の電磁石の方向へ偏向さ
せ、前記第１の磁石からの磁力線の出射方向と前記第２
の電磁石からの磁力線の出射方向とが同一であるとき
は、前記第１および第２の電磁石の極性を互いに反転さ
せることにより、発散が抑制された前記電子ビームを前
記第２の電磁石の方向へ偏向させる偏向手段と、を備え
るプラズマ装置が提供される。
【００１３】
【作用】(1) 本発明の第１の態様によれば、少なくとも
１個の第１の磁石を電子導入口の近傍に設け、また、少
なくとも第２および第３の磁石を互いに所定の距離だけ
離隔し、基板に関して前記第１の磁石と対向するように
設け、さらに、第１の磁石からの磁力線の出射方向が第
２および第３の磁石からの磁力線の出射方向と同方向と
なるように配設するので、第１の磁石による磁力線が第
２および第３の磁石で分岐される。これにより、基板の
上方に均一な密度のプラズマを発生させることが可能と
なる。 (2) 本発明の第２の態様によれば、第１の磁石を電子導
入口の近傍に設け、第１の電磁石と第２の電磁石とを互
いに所定の距離だけ離隔して配設し、さらに、第１の電
磁石と第２の電磁石とが互いに逆極性となるように第１
の電磁石の極性および第２の電磁石の極性を反転させる
偏向手段を設けることにより、第１の電磁石および第２
の電磁石と第１の磁石との間に発生する磁力線を上記電
子ビームの導入方向と直角な方向に走査することができ
る。これにより、基板の上方に、均一な密度のプラズマ
を発生させることが可能となる。
１個の第１の磁石を電子導入口の近傍に設け、また、少
なくとも第２および第３の磁石を互いに所定の距離だけ
離隔し、基板に関して前記第１の磁石と対向するように
設け、さらに、第１の磁石からの磁力線の出射方向が第
２および第３の磁石からの磁力線の出射方向と同方向と
なるように配設するので、第１の磁石による磁力線が第
２および第３の磁石で分岐される。これにより、基板の
上方に均一な密度のプラズマを発生させることが可能と
なる。 (2) 本発明の第２の態様によれば、第１の磁石を電子導
入口の近傍に設け、第１の電磁石と第２の電磁石とを互
いに所定の距離だけ離隔して配設し、さらに、第１の電
磁石と第２の電磁石とが互いに逆極性となるように第１
の電磁石の極性および第２の電磁石の極性を反転させる
偏向手段を設けることにより、第１の電磁石および第２
の電磁石と第１の磁石との間に発生する磁力線を上記電
子ビームの導入方向と直角な方向に走査することができ
る。これにより、基板の上方に、均一な密度のプラズマ
を発生させることが可能となる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
して説明する。
して説明する。
【００１５】以下、本発明の実施例のいくつかについて
図面を参照しながら詳述する。 （実施例１） まず、本発明の第１の実施例について、図１および図２
を用いて説明する。本実施例は、前述した本発明の第１
の態様を具体的に実施した一例である。
図面を参照しながら詳述する。 （実施例１） まず、本発明の第１の実施例について、図１および図２
を用いて説明する。本実施例は、前述した本発明の第１
の態様を具体的に実施した一例である。
【００１６】図１は本実施例に係わるプラズマ装置の主
要部の構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は
側面図である。なお、同図においては、処理室１０１の
内部以外の機構は、図５に示した従来のプラズマ装置と
同様であるので、省略してある。
要部の構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は
側面図である。なお、同図においては、処理室１０１の
内部以外の機構は、図５に示した従来のプラズマ装置と
同様であるので、省略してある。
【００１７】図１に示したように、処理室１０１の一方
の側面には、この処理室１０１内に電子ビームを導入す
るための電子導入口１０２が設けられている。そして、
この電子導入口１０２の内側には、電子ビームを加速す
るための電極１０３（上述の図５の電極５１２と同様）
が設けられている。さらに、この電極１０３に背後に
は、処理室１０１内に導入された電子ビームが空間電荷
効果によって発散することを抑制するための円筒状電磁
石１０４（第１の磁石に該当する）が設けられている。
の側面には、この処理室１０１内に電子ビームを導入す
るための電子導入口１０２が設けられている。そして、
この電子導入口１０２の内側には、電子ビームを加速す
るための電極１０３（上述の図５の電極５１２と同様）
が設けられている。さらに、この電極１０３に背後に
は、処理室１０１内に導入された電子ビームが空間電荷
効果によって発散することを抑制するための円筒状電磁
石１０４（第１の磁石に該当する）が設けられている。
【００１８】この処理室１０１には、ガス導入口１０６
と排気口１０７が備えられており、反応性ガスが一定流
量で導入される。
と排気口１０７が備えられており、反応性ガスが一定流
量で導入される。
【００１９】また、処理室１０１内には、試料台１０８
が設けられている。この試料台１０８上には、上述の電
子ビームの入射方向と平行にウエハ１０９を載置するこ
とができる。そして、この試料台１０８には、図示しな
い電源によって、バイアス電圧が印加される。
が設けられている。この試料台１０８上には、上述の電
子ビームの入射方向と平行にウエハ１０９を載置するこ
とができる。そして、この試料台１０８には、図示しな
い電源によって、バイアス電圧が印加される。
【００２０】さらに、処理室１０１内には、電子導入口
１０２に対向する側面側に、表面磁束密度が１０キロガ
ウス以上の希土類磁石１１０，１１１（第１の発明の第
２の磁石に該当する）が設けられている。これらの希土
類磁石１１０，１１１は、ウエハ１０９の被処理面と平
行で、且つ、電子ビームの導入方向と直角となるよう
に、配設されている。なお、図１中、Ｍ1 ，Ｍ2 は、希
土類磁石１１０，１１１の磁極を示している。
１０２に対向する側面側に、表面磁束密度が１０キロガ
ウス以上の希土類磁石１１０，１１１（第１の発明の第
２の磁石に該当する）が設けられている。これらの希土
類磁石１１０，１１１は、ウエハ１０９の被処理面と平
行で、且つ、電子ビームの導入方向と直角となるよう
に、配設されている。なお、図１中、Ｍ1 ，Ｍ2 は、希
土類磁石１１０，１１１の磁極を示している。
【００２１】このような構成によれば、円筒状電磁石１
０４が発した磁力線は、この円筒状電磁石１０４の順方
向の極性をもった希土類磁石１１０，１１１の影響によ
り２つに分岐して、各希土類磁石１１０，１１１に達す
る。そして、このような磁界の分岐によって電子導入口
１０２から導入された電子ビームの電流密度分布も分岐
され、分岐されたプラズマ１１２を得る。これにより、
このプラズマから僅かに離れた位置にウエハ１０９を配
置すると、ウエハ１０９上でのイオン電流密度の分布は
プラズマからの拡散によって均一となり、ウエハ１０９
に対する均一な処理が可能となる。
０４が発した磁力線は、この円筒状電磁石１０４の順方
向の極性をもった希土類磁石１１０，１１１の影響によ
り２つに分岐して、各希土類磁石１１０，１１１に達す
る。そして、このような磁界の分岐によって電子導入口
１０２から導入された電子ビームの電流密度分布も分岐
され、分岐されたプラズマ１１２を得る。これにより、
このプラズマから僅かに離れた位置にウエハ１０９を配
置すると、ウエハ１０９上でのイオン電流密度の分布は
プラズマからの拡散によって均一となり、ウエハ１０９
に対する均一な処理が可能となる。
【００２２】ここで、磁力線の分岐の幅は、希土類磁石
１１０，１１１の間隔Ｌを変化させることで制御するこ
とができる。
１１０，１１１の間隔Ｌを変化させることで制御するこ
とができる。
【００２３】図２は、このようなプラズマ装置を用いて
スパッタ・エッチングを行った場合のエッチング速度の
分布を示すグラフである。同図において、横軸は、ウエ
ハ１０９上の、電子ビームの導入方向と直角な方向の位
置を示す。ここで、「０」は中心点である。また、縦軸
は、ウエハ１０９上のポリシリコンをスパッタエッチン
グしたときのエッチング速度を示す。
スパッタ・エッチングを行った場合のエッチング速度の
分布を示すグラフである。同図において、横軸は、ウエ
ハ１０９上の、電子ビームの導入方向と直角な方向の位
置を示す。ここで、「０」は中心点である。また、縦軸
は、ウエハ１０９上のポリシリコンをスパッタエッチン
グしたときのエッチング速度を示す。
【００２４】同図からわかるように、従来のプラズマ装
置（希土類磁石１１０，１１１を備えていない装置）を
用いた場合は、ウエハ１０９の中央部付近ではプラズマ
密度が大きいのでエッチング速度が速く、外周部付近で
プラズマ密度が小さいのでエッチング速度も遅い。その
結果、中央から１００ｍｍ離れた部分と中央部とでは、
エッチング速度の差が４０％以上となった。
置（希土類磁石１１０，１１１を備えていない装置）を
用いた場合は、ウエハ１０９の中央部付近ではプラズマ
密度が大きいのでエッチング速度が速く、外周部付近で
プラズマ密度が小さいのでエッチング速度も遅い。その
結果、中央から１００ｍｍ離れた部分と中央部とでは、
エッチング速度の差が４０％以上となった。
【００２５】これに対して、本実施例のプラズマ装置で
は、プラズマの密度が均一化されるのでエッチング速度
のムラを５％程度に抑えることができた。
は、プラズマの密度が均一化されるのでエッチング速度
のムラを５％程度に抑えることができた。
【００２６】さらに、本実施例によれば、エッチング速
度を全体的に向上させることができた。これは、磁界に
よって電子ビームを拘束することにより、プラズマ密度
が向上するためであると思われる。
度を全体的に向上させることができた。これは、磁界に
よって電子ビームを拘束することにより、プラズマ密度
が向上するためであると思われる。
【００２７】なお、本実施例では、第１の発明の第２の
磁石として２個の磁石（希土類磁石１１０，１１１）を
用いたが、３個以上の磁石を用いてもよいことはもちろ
んである。また、磁石の面内で磁場勾配をもたせること
ができるような磁石を１個用いて同様の効果を得ること
も可能である。さらに、電磁石も使用することも可能で
ある。
磁石として２個の磁石（希土類磁石１１０，１１１）を
用いたが、３個以上の磁石を用いてもよいことはもちろ
んである。また、磁石の面内で磁場勾配をもたせること
ができるような磁石を１個用いて同様の効果を得ること
も可能である。さらに、電磁石も使用することも可能で
ある。
【００２８】さらに、本実施例では希土類磁石１１０，
１１１を処理室１０１内に設置したが、処理室１０１の
外に設置することとしてもよい。この場合には、希土類
磁石１１０，１１１がプラズマによって晒されることが
ないので磁気特性の劣化を防止することができ、また、
装置の構造の簡略化が達成できる。
１１１を処理室１０１内に設置したが、処理室１０１の
外に設置することとしてもよい。この場合には、希土類
磁石１１０，１１１がプラズマによって晒されることが
ないので磁気特性の劣化を防止することができ、また、
装置の構造の簡略化が達成できる。
【００２９】（実施例２） 次に、本発明の第２の実施例について、図３を用いて説
明する。本実施例は、本発明の第２の態様を具体的に実
施した一例である。
明する。本実施例は、本発明の第２の態様を具体的に実
施した一例である。
【００３０】図３は本実施例に係わるプラズマ装置の主
要部の構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は
側面図である。なお、同図においても、処理室１０１の
内部以外の機構は、図５に示した従来のプラズマ装置と
同様であるので、省略してある。
要部の構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は
側面図である。なお、同図においても、処理室１０１の
内部以外の機構は、図５に示した従来のプラズマ装置と
同様であるので、省略してある。
【００３１】図３に示したように、処理室３０１の一方
の側面には、電子導入口３０２が設けられ、この電子導
入口３０２の内側には電子ビームを加速するための電極
３０３が設けられている。
の側面には、電子導入口３０２が設けられ、この電子導
入口３０２の内側には電子ビームを加速するための電極
３０３が設けられている。
【００３２】さらに、この電極３０３に背後には空間電
荷効果による電子ビームの発散を抑制するための円筒状
電磁石３０４（第１の磁石に該当する）が設けられてい
る。
荷効果による電子ビームの発散を抑制するための円筒状
電磁石３０４（第１の磁石に該当する）が設けられてい
る。
【００３３】また、処理室３０１には、ガス導入口３０
６と排気口３０７が備えられており、反応性ガスが一定
流量で導入される。さらに、処理室３０１内には、電子
ビームの入射方向と平行にウエハ３０９を載置するため
の試料台３０８が設けられている。そして、この試料台
３０８には、図示しない電源によってバイアス電圧が印
加される。
６と排気口３０７が備えられており、反応性ガスが一定
流量で導入される。さらに、処理室３０１内には、電子
ビームの入射方向と平行にウエハ３０９を載置するため
の試料台３０８が設けられている。そして、この試料台
３０８には、図示しない電源によってバイアス電圧が印
加される。
【００３４】処理室３０１の外側には、電子導入口３０
２に対抗する側面側に、２個の電磁石３１０，３１１
（第２の電磁石および第３の電磁石に該当する）が設け
られている。これらの電磁石３１０，３１１は、ウエハ
３０９の被処理面と平行で且つ電子ビームの導入方向と
直角となるように、配設されている。
２に対抗する側面側に、２個の電磁石３１０，３１１
（第２の電磁石および第３の電磁石に該当する）が設け
られている。これらの電磁石３１０，３１１は、ウエハ
３０９の被処理面と平行で且つ電子ビームの導入方向と
直角となるように、配設されている。
【００３５】各電磁石３１０，３１１のコイルは、両者
の極性が常に逆となるような巻き方で巻かれている。そ
して、これらの電磁石３１０，３１１は、交流の定電流
電源３１２が接続され、第２の発明の制御手段を構成し
ている。
の極性が常に逆となるような巻き方で巻かれている。そ
して、これらの電磁石３１０，３１１は、交流の定電流
電源３１２が接続され、第２の発明の制御手段を構成し
ている。
【００３６】本実施例のプラズマ装置では、電源３１２
の位相により、電磁石３１０，３１１の極性が周期的に
反転する。例えば、電磁石３１０の極性（円筒状電磁石
３０４に対向する側の極性）がＮ極であるときは電磁石
３１１の極性はＳ極となり、逆に、電磁石３１０がＳ極
であるときは電磁石３１１はＮ極となる。
の位相により、電磁石３１０，３１１の極性が周期的に
反転する。例えば、電磁石３１０の極性（円筒状電磁石
３０４に対向する側の極性）がＮ極であるときは電磁石
３１１の極性はＳ極となり、逆に、電磁石３１０がＳ極
であるときは電磁石３１１はＮ極となる。
【００３７】そして、電磁石３１０の極性が円筒状電磁
石３０４の極性と順方向であるときは、円筒状電磁石３
０４が発した磁力線は電磁石３１０に達する。これによ
り、処理室３０１内に導入された電子ビームは電磁石３
１０側に偏向され、プラズマの分布３１３を得る。ま
た、電磁石３１０，３１１の極性がそれぞれ反転して、
電磁石３１１の極性が円筒状電磁石３０４の極性と順方
向となると、円筒状電磁石３０４が発した磁力線が変化
して磁石３１１に達するようになるので、電子ビームも
電磁石３１１側に偏向され、プラズマの分布３１４を得
る。このように、電子ビームの経路を走査することによ
りプラズマの分布も変化するので、均一なプラズマの分
布を得ることができ、したがって、ウエハ３０９に対す
る均一な処理が可能となる。
石３０４の極性と順方向であるときは、円筒状電磁石３
０４が発した磁力線は電磁石３１０に達する。これによ
り、処理室３０１内に導入された電子ビームは電磁石３
１０側に偏向され、プラズマの分布３１３を得る。ま
た、電磁石３１０，３１１の極性がそれぞれ反転して、
電磁石３１１の極性が円筒状電磁石３０４の極性と順方
向となると、円筒状電磁石３０４が発した磁力線が変化
して磁石３１１に達するようになるので、電子ビームも
電磁石３１１側に偏向され、プラズマの分布３１４を得
る。このように、電子ビームの経路を走査することによ
りプラズマの分布も変化するので、均一なプラズマの分
布を得ることができ、したがって、ウエハ３０９に対す
る均一な処理が可能となる。
【００３８】ここで、磁力線の偏向の幅は、電磁石３１
０，３１１の間隔Ｌを変化させることで制御することが
できる。
０，３１１の間隔Ｌを変化させることで制御することが
できる。
【００３９】本実施例のプラズマ装置によっても、上述
の実施例１の場合と同様、均一なエッチングを行うこと
ができるとともに、エッチング速度を向上させることが
できた（図２参照）。
の実施例１の場合と同様、均一なエッチングを行うこと
ができるとともに、エッチング速度を向上させることが
できた（図２参照）。
【００４０】なお、本実施例では、磁力線を偏向させる
ための電磁石（第２の発明の第２の磁石および第３の磁
石に該当する磁石）をそれぞれ１個ずつとしたが（電磁
石３１０，３１１）、それぞれについて２個以上の電磁
石を用いてもよいことはもちろんである。
ための電磁石（第２の発明の第２の磁石および第３の磁
石に該当する磁石）をそれぞれ１個ずつとしたが（電磁
石３１０，３１１）、それぞれについて２個以上の電磁
石を用いてもよいことはもちろんである。
【００４１】また、本実施例では電磁石３１０，３１１
を処理室１０１の外部に設置したが、処理室１０１内に
設置することとしてもよい。
を処理室１０１の外部に設置したが、処理室１０１内に
設置することとしてもよい。
【００４２】さらに、本実施例では、電磁石３１０，３
１１の極性を周期的に反転させる手段（第２の発明の制
御手段）として交流の定電流３１２を用いたが、この手
段は、複数の電磁石の励磁を時間的に切り換えることが
できるものであれば、特に限定されるものではない。
１１の極性を周期的に反転させる手段（第２の発明の制
御手段）として交流の定電流３１２を用いたが、この手
段は、複数の電磁石の励磁を時間的に切り換えることが
できるものであれば、特に限定されるものではない。
【００４３】（実施例３） 次に、本発明の第３の実施例について、図４を用いて説
明する。本実施例は、本発明の第２の態様を具体的に実
施した他の例である。
明する。本実施例は、本発明の第２の態様を具体的に実
施した他の例である。
【００４４】図４は本実施例に係わるプラズマ装置の主
要部の構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は
側面図である。なお、同図においても、処理室１０１の
内部以外の機構は、図５に示した従来のプラズマ装置と
同様であるので、省略してある。
要部の構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は
側面図である。なお、同図においても、処理室１０１の
内部以外の機構は、図５に示した従来のプラズマ装置と
同様であるので、省略してある。
【００４５】図４に示したように、処理室４０１の一方
の側面には、電子導入口４０２が設けられ、この電子導
入口４０２の内側には電子ビームを加速するための電極
４０３が設けられている。
の側面には、電子導入口４０２が設けられ、この電子導
入口４０２の内側には電子ビームを加速するための電極
４０３が設けられている。
【００４６】さらに、この電極４０３に背後には空間電
荷効果による電子ビームの発散を抑制するための円筒状
電磁石４０４（第１の磁石に該当する）が設けられてい
る。
荷効果による電子ビームの発散を抑制するための円筒状
電磁石４０４（第１の磁石に該当する）が設けられてい
る。
【００４７】また、処理室４０１には、ガス導入口４０
６と排気口４０７が備えられており、反応性ガスが一定
流量で導入される。さらに、処理室４０１内には、電子
ビームの入射方向と平行にウエハ４０９を載置するため
の試料台４０８が設けられている。そして、この試料台
４０８には、図示しない電源によってバイアス電圧が印
加される。
６と排気口４０７が備えられており、反応性ガスが一定
流量で導入される。さらに、処理室４０１内には、電子
ビームの入射方向と平行にウエハ４０９を載置するため
の試料台４０８が設けられている。そして、この試料台
４０８には、図示しない電源によってバイアス電圧が印
加される。
【００４８】処理室４０１の側壁と円筒状電磁石４０４
との間には、２個の電磁石４１０，４１１（第２の電磁
石および第３の電磁石に該当する）が設けられている。
これらの電磁石４１０，４１１は、その磁石方向がウエ
ハ４０９の被処理面と平行になるように、配設されてい
る。また、各電磁石４１０，４１１のコイルは、両者の
極性が常に逆となるような巻き方で巻かれている。そし
て、これらの電磁石４１０，４１１は、交流の定電流電
源４１２が接続されて偏向手段を構成している。
との間には、２個の電磁石４１０，４１１（第２の電磁
石および第３の電磁石に該当する）が設けられている。
これらの電磁石４１０，４１１は、その磁石方向がウエ
ハ４０９の被処理面と平行になるように、配設されてい
る。また、各電磁石４１０，４１１のコイルは、両者の
極性が常に逆となるような巻き方で巻かれている。そし
て、これらの電磁石４１０，４１１は、交流の定電流電
源４１２が接続されて偏向手段を構成している。
【００４９】本実施例のプラズマ装置でも、上述の実施
例２の場合と同様、電源４１２の位相により、電磁石４
１０，４１１の極性が周期的に反転する。例えば、電磁
石４１０の極性（電子導入口４０２側の極性）がＮ極で
あるときは電磁石４１１の極性はＳ極となり、逆に、電
磁石４１０がＳ極であるときは電磁石４１１はＮ極とな
る。
例２の場合と同様、電源４１２の位相により、電磁石４
１０，４１１の極性が周期的に反転する。例えば、電磁
石４１０の極性（電子導入口４０２側の極性）がＮ極で
あるときは電磁石４１１の極性はＳ極となり、逆に、電
磁石４１０がＳ極であるときは電磁石４１１はＮ極とな
る。
【００５０】そして、電磁石４１０の極性がＳ極で電磁
石４１１の極性がＮ極であるときは、円筒状電磁石４０
４が発する軸対称の磁界が２個の電磁石４１０，４１１
で歪められ、処理室４０１内に導入された電子ビームは
電磁石４１０側に偏向され、プラズマの分布４１２を得
る。また、電磁石４１０，４１１の極性がそれぞれ反転
して、電磁石４１０の極性がＮ極で電磁石４１１の極性
がＳ極となると、処理室４０１内に導入された電子ビー
ムは電磁石４１１側に偏向され、プラズマの分布４１３
を得る。このようにして電子ビームの経路が変化するこ
とによりプラズマの分布も変化するので、均一なプラズ
マの分布を得ることができ、したがって、ウエハ４０９
に対する均一な処理が可能となる。
石４１１の極性がＮ極であるときは、円筒状電磁石４０
４が発する軸対称の磁界が２個の電磁石４１０，４１１
で歪められ、処理室４０１内に導入された電子ビームは
電磁石４１０側に偏向され、プラズマの分布４１２を得
る。また、電磁石４１０，４１１の極性がそれぞれ反転
して、電磁石４１０の極性がＮ極で電磁石４１１の極性
がＳ極となると、処理室４０１内に導入された電子ビー
ムは電磁石４１１側に偏向され、プラズマの分布４１３
を得る。このようにして電子ビームの経路が変化するこ
とによりプラズマの分布も変化するので、均一なプラズ
マの分布を得ることができ、したがって、ウエハ４０９
に対する均一な処理が可能となる。
【００５１】本実施例のプラズマ装置によっても、上述
の実施例１や実施例２の場合と同様、均一なエッチング
を行うことができるとともに、エッチング速度を向上さ
せることができた（図２参照）。
の実施例１や実施例２の場合と同様、均一なエッチング
を行うことができるとともに、エッチング速度を向上さ
せることができた（図２参照）。
【００５２】なお、本実施例においては、電子ビームの
偏向の幅の制御は、電磁石４１０と電磁石４１１との間
の磁界強度を変化させることによって行う。すなわち、
電磁石４１０，４１１に流れる励磁電流の振幅によって
偏向幅の制御を行うことができるので、制御が容易とな
る。
偏向の幅の制御は、電磁石４１０と電磁石４１１との間
の磁界強度を変化させることによって行う。すなわち、
電磁石４１０，４１１に流れる励磁電流の振幅によって
偏向幅の制御を行うことができるので、制御が容易とな
る。
【００５３】また、本実施例では、円筒状電磁石４０４
が発する軸対称の磁界を２個の電磁石４１０，４１１で
歪めるだけなので、上述の実施例１や実施例２と比較し
て電磁石４１０，４１１の磁界強度が小さくてすみ、装
置の構成を簡単化することができる。
が発する軸対称の磁界を２個の電磁石４１０，４１１で
歪めるだけなので、上述の実施例１や実施例２と比較し
て電磁石４１０，４１１の磁界強度が小さくてすみ、装
置の構成を簡単化することができる。
【００５４】本実施例のプラズマ装置でも、磁力線を偏
向させるための電磁石（第２の電磁石および第３の電磁
石に該当する）をそれぞれ１個ずつとしたが（電磁石４
１０，４１１）、それぞれについて、２個以上の電磁石
を用いてもよいことはもちろんである。
向させるための電磁石（第２の電磁石および第３の電磁
石に該当する）をそれぞれ１個ずつとしたが（電磁石４
１０，４１１）、それぞれについて、２個以上の電磁石
を用いてもよいことはもちろんである。
【００５５】以上説明した各実施例においては、本発明
をスパッタエッチングに適用した場合を例にとって説明
したが、他のプラズマ装置に適用した場合も同様の効果
を得られることはもちろんである。
をスパッタエッチングに適用した場合を例にとって説明
したが、他のプラズマ装置に適用した場合も同様の効果
を得られることはもちろんである。
【００５６】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
わるプラズマ装置によれば、被処理物に対する均一な処
理を行うことができ、且つ、処理速度を向上させること
ができる。
わるプラズマ装置によれば、被処理物に対する均一な処
理を行うことができ、且つ、処理速度を向上させること
ができる。
【図１】本発明の第１の実施例に係わるプラズマ装置の
主要部の構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）
は側面図である。
主要部の構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）
は側面図である。
【図２】図１に示したプラズマ装置を用いたエッチング
の処理速度の均一性を説明するためのグラフである。
の処理速度の均一性を説明するためのグラフである。
【図３】本発明の第２の実施例に係わるプラズマ装置の
主要部の構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）
は側面図である。
主要部の構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）
は側面図である。
【図４】本発明の第３の実施例に係わるプラズマ装置の
主要部の構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）
は側面図である。
主要部の構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）
は側面図である。
【図５】従来のプラズマ装置の一構成例を示す断面図で
ある。
ある。
１０１，２０１，３０１ 処理室 １０２，２０２，３０２ 電子導入口 １０３，２０３，３０３ 電極 １０４，２０４，３０４ 円筒形電磁石 １０６，２０６，３０６ ガス導入口 １０７，２０７，３０７ 排気口 １０８，２０８，３０８ 試料台 １０９，２０９，３０９ ウエハ １１０，１１１ 希土類磁石 ２１０，２１１，３１０，３１１ 電磁石
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−179325（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−257625（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−181727（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/3065 C23F 4/00 H05H 1/24
Claims (4)
- 【請求項１】反応性ガスが充満された処理室内に電子ビ
ームを導入し、この電子ビームを前記反応性ガスに照射
してプラズマを生成し、このプラズマにより被処理体で
ある基板に所望の処理を行うプラズマ装置において、 前記処理室内に導入される前記電子ビームの進行方向に
対して前記基板の被処理面が垂直を除く角度をなすよう
に、前記基板を載置する試料台と、 前記処理室内において前記電子ビームが導入される導入
口の近傍に設けられ、前記電子ビームの発散を抑制する
少なくとも１個の第１の磁石と、 互いに所定の距離だけ離隔し、前記基板に関して前記第
１の磁石と対向するように配設され、前記プラズマに含
まれるイオンの電流密度分布が前記基板上で均一となる
ように、発散が抑制された前記電子ビームの電流密度分
布を制御する、少なくとも第２および第３の磁石と、を
備え、前記電子ビームの導入口は、前記基板の被処理面を含む
平面に対して上方に配置され、 前記第２および第３の磁石は、前記基板の被処理面を含
む平面の上方であってこの平面に対してほぼ平行な面内
において前記基板に対して前記電子ビームの導入口に対
向する位置に配置されて前記第１の磁石からの磁力線を
複数に分岐させる ことを特徴とするプラズマ装置。 - 【請求項２】反応性ガスが充満された処理室内に電子ビ
ームを導入し、この電子ビームを前記反応性ガスに照射
してプラズマを生成し、このプラズマにより被処理体で
ある基板に所望の処理を行うプラズマ装置において、 前記処理室内に導入される前記電子ビームの進行方向に
対して前記基板の被処理面が垂直を除く角度をなすよう
に、前記基板を載置する試料台と、 前記処理室内に導入される前記電子ビームの発散を抑制
する少なくとも１個の第１の磁石と、 互いに所定の距離だけ離隔して設けられ、前記プラズマ
に含まれるイオンの電流分布が前記基板上で均一となる
ように、発散が抑制された前記電子ビームの電流密度分
布を制御する、少なくとも第１および第２の電磁石と、 前記第１の磁石からの磁力線の出射方向と前記第１の電
磁石からの磁力線の出射方向とが同一であるときは、前
記第１および第２の電磁石の極性を互いに反転させるこ
とにより、発散が抑制された前記電子ビームを前記第１
の電磁石の方向へ偏向させ、前記第１の磁石からの磁力
線の出射方向と前記第２の電磁石からの磁力線の出射方
向とが同一であるときは、前記第１および第２の電磁石
の極性を互いに反転させることにより、発散が抑制され
た前記電子ビームを前記第２の電磁石の方向へ偏向させ
る偏向手段と、を備えるプラズマ装置。 - 【請求項３】前記第１および第２の電磁石は、前記基板
に関して前記第１の磁石と対向するように配設されるこ
とを特徴とする請求項２に記載のプラズマ装置。 - 【請求項４】前記第１および第２の電磁石は、前記基板
に関して前記第１の磁石と同じ側に配設されることを特
徴とする請求項３に記載のプラズマ装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12900293A JP3246800B2 (ja) | 1993-05-31 | 1993-05-31 | プラズマ装置 |
| US08/552,673 US5639308A (en) | 1993-05-31 | 1995-11-03 | Plasma apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12900293A JP3246800B2 (ja) | 1993-05-31 | 1993-05-31 | プラズマ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06338481A JPH06338481A (ja) | 1994-12-06 |
| JP3246800B2 true JP3246800B2 (ja) | 2002-01-15 |
Family
ID=14998723
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12900293A Expired - Fee Related JP3246800B2 (ja) | 1993-05-31 | 1993-05-31 | プラズマ装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5639308A (ja) |
| JP (1) | JP3246800B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5874807A (en) * | 1997-08-27 | 1999-02-23 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Large area plasma processing system (LAPPS) |
| USH2212H1 (en) * | 2003-09-26 | 2008-04-01 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Method and apparatus for producing an ion-ion plasma continuous in time |
| US7262555B2 (en) * | 2005-03-17 | 2007-08-28 | Micron Technology, Inc. | Method and system for discretely controllable plasma processing |
| WO2006132421A1 (ja) * | 2005-06-07 | 2006-12-14 | Sodick Co., Ltd. | 電子ビームによってワークの表面を改質する方法及び装置 |
| US20070243713A1 (en) * | 2006-04-12 | 2007-10-18 | Lam Research Corporation | Apparatus and method for generating activated hydrogen for plasma stripping |
| US8651158B2 (en) * | 2009-11-17 | 2014-02-18 | The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy | Processing microtitre plates for covalent immobilization chemistries |
| US20130098553A1 (en) * | 2011-10-20 | 2013-04-25 | Applied Materials, Inc. | Electron beam plasma source with profiled chamber wall for uniform plasma generation |
| US9443700B2 (en) | 2013-03-12 | 2016-09-13 | Applied Materials, Inc. | Electron beam plasma source with segmented suppression electrode for uniform plasma generation |
| KR20210042694A (ko) | 2019-10-10 | 2021-04-20 | 삼성전자주식회사 | 전자 빔 발생기, 이를 갖는 플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 플라즈마 처리 방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US4657619A (en) * | 1985-11-29 | 1987-04-14 | Donnell Kevin P O | Diverter magnet arrangement for plasma processing system |
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| JPH07122142B2 (ja) * | 1990-12-25 | 1995-12-25 | 中外炉工業株式会社 | シートプラズマｃｖｄ装置 |
| JPH05275345A (ja) * | 1992-03-30 | 1993-10-22 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | プラズマｃｖｄ方法およびその装置 |
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1995
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5639308A (en) | 1997-06-17 |
| JPH06338481A (ja) | 1994-12-06 |
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