JP3319971B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、プラズマ処理装
置に関し、より特定的には、プラズマを利用して被処理
物の表面に薄膜を形成したり、被処理物の表面をエッチ
ングするプラズマ処理装置に関する。
置に関し、より特定的には、プラズマを利用して被処理
物の表面に薄膜を形成したり、被処理物の表面をエッチ
ングするプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６は、たとえば特開平２−９４５２号
公報に記載された従来のプラズマ処理装置を示す概略断
面構成図である。図において、真空容器１０１、被エッ
チング被処理物１０２が載置された第１の電極１０３、
およびこの第１の電極１０３に対向配置された第２の電
極１０４を備えている。
公報に記載された従来のプラズマ処理装置を示す概略断
面構成図である。図において、真空容器１０１、被エッ
チング被処理物１０２が載置された第１の電極１０３、
およびこの第１の電極１０３に対向配置された第２の電
極１０４を備えている。
【０００３】真空容器１内には、ガス導入口１０５から
エッチングガスが導入され、排気口１０６から排気され
る。第１の電極１０３にはマッチング回路１０８を介在
して高周波電源１０７が接続されている。また、第２の
電極１０４の大気側には永久磁石１０９が配置されてい
る。さらに、図６において、第１の電極１０３には、冷
却機構１１０が連結されている。なお、図６中におい
て、Ｅは電界を示し、Ｂは磁石１０９により誘起される
磁界の第１の電極１０３に平行な成分である。
エッチングガスが導入され、排気口１０６から排気され
る。第１の電極１０３にはマッチング回路１０８を介在
して高周波電源１０７が接続されている。また、第２の
電極１０４の大気側には永久磁石１０９が配置されてい
る。さらに、図６において、第１の電極１０３には、冷
却機構１１０が連結されている。なお、図６中におい
て、Ｅは電界を示し、Ｂは磁石１０９により誘起される
磁界の第１の電極１０３に平行な成分である。
【０００４】次に、上記構成よりなるプラズマ処理装置
の動作について説明する。ガス導入口１０５から真空容
器１０１のプラズマ室内にエッチングガスが導入される
と、第１の電極１０３に印加された高周波電力により、
第１の電極１０３と第２の電極１０４との間にプラズマ
が生成される。
の動作について説明する。ガス導入口１０５から真空容
器１０１のプラズマ室内にエッチングガスが導入される
と、第１の電極１０３に印加された高周波電力により、
第１の電極１０３と第２の電極１０４との間にプラズマ
が生成される。
【０００５】この図６に示す装置は、マグネトロン放電
により低圧力でも高い電子密度を得ることを狙ったもの
で、第１の電極１０３表面の磁束密度が２００Ｇ程度に
なるように設定されている。
により低圧力でも高い電子密度を得ることを狙ったもの
で、第１の電極１０３表面の磁束密度が２００Ｇ程度に
なるように設定されている。
【０００６】このとき、シース領域（プラズマが第１の
電極１０３に接するところ）では、荷電粒子（電子とイ
オン）はシース電場と磁場の影響でサイクロイド運動を
しながらＥ×Ｂの方向にドリフトしていく。
電極１０３に接するところ）では、荷電粒子（電子とイ
オン）はシース電場と磁場の影響でサイクロイド運動を
しながらＥ×Ｂの方向にドリフトしていく。
【０００７】この結果、電子と中性粒子（原子、分子）
との衝突確率が増加し、電離が促進されるため低圧力で
も高密度のプラズマが生成され、高いエッチング速度が
得られる。また、この場合、永久磁石１０９による磁界
により、プラズマの損失が低減されるため、高密度プラ
ズマが維持され、被処理物１０２がエッチングされる。
との衝突確率が増加し、電離が促進されるため低圧力で
も高密度のプラズマが生成され、高いエッチング速度が
得られる。また、この場合、永久磁石１０９による磁界
により、プラズマの損失が低減されるため、高密度プラ
ズマが維持され、被処理物１０２がエッチングされる。
【０００８】一方、近年の８インチ、１０インチサイズ
の大口径被処理物を処理するには、大面積に均一なプラ
ズマを生成する必要がある。しかし、上述したプラズマ
処理装置は、永久磁石単体の配置であるため、第２の電
極１０４表面での横（電極間に平行）方向の磁束密度
は、図７に示すように、中心が小さく外に向かって一様
に増大する不均一なものとなり、被処理物近傍に均一な
強度の磁界を形成することが難しい。
の大口径被処理物を処理するには、大面積に均一なプラ
ズマを生成する必要がある。しかし、上述したプラズマ
処理装置は、永久磁石単体の配置であるため、第２の電
極１０４表面での横（電極間に平行）方向の磁束密度
は、図７に示すように、中心が小さく外に向かって一様
に増大する不均一なものとなり、被処理物近傍に均一な
強度の磁界を形成することが難しい。
【０００９】そのため、プラズマの拡散による均一化作
用があるものの、均一なプラズマを生成することが困難
である。なお、図７は、直径２００ｍｍ、高さ５０ｍｍ
で、表面磁束密度が３ｋＧですべて一様な永久磁石を配
設した場合の、磁石から３５ｍｍ離れた第２の電極１０
４表面での横方向の磁場分布を示すグラフである。縦軸
は横方向の磁場強度：Ｂ⊥（Ｇ）、横軸は中心からの距
離：ｒ（ｍｍ）を表わしている。
用があるものの、均一なプラズマを生成することが困難
である。なお、図７は、直径２００ｍｍ、高さ５０ｍｍ
で、表面磁束密度が３ｋＧですべて一様な永久磁石を配
設した場合の、磁石から３５ｍｍ離れた第２の電極１０
４表面での横方向の磁場分布を示すグラフである。縦軸
は横方向の磁場強度：Ｂ⊥（Ｇ）、横軸は中心からの距
離：ｒ（ｍｍ）を表わしている。
【００１０】また、第１の電極１０３上に置かれた被処
理物表面の磁場分布も不均一となる。荷電粒子の運動は
磁場分布に大きく影響されるため、磁場分布の不均一を
反映して被処理物表面に入射する荷電粒子のフラックス
も不均一となる。この結果、被処理物表面の電荷密度の
分布が現れ、加工したデバイスに損傷を与えるという問
題点があった。
理物表面の磁場分布も不均一となる。荷電粒子の運動は
磁場分布に大きく影響されるため、磁場分布の不均一を
反映して被処理物表面に入射する荷電粒子のフラックス
も不均一となる。この結果、被処理物表面の電荷密度の
分布が現れ、加工したデバイスに損傷を与えるという問
題点があった。
【００１１】複数の永久磁石を使用しても隣り合う磁石
の極性が同じになるように配置した場合は、磁場分布は
上記のような単一の磁石を配設した場合と同様に不均一
になるため、プラズマの拡散による均一化作用を参酌し
ても、プラズマの均一性は不十分であった。
の極性が同じになるように配置した場合は、磁場分布は
上記のような単一の磁石を配設した場合と同様に不均一
になるため、プラズマの拡散による均一化作用を参酌し
ても、プラズマの均一性は不十分であった。
【００１２】さらに、特開平２−９４５２号公報には、
図８の概略断面構成図に示すように、棒状の永久磁石を
複数個、隣り合う磁石の極性を逆にして配置することが
開示されている。磁性を交互に変化させた場合、第２の
電極１０４表面での横方向磁束密度Ｂ⊥の径方向分布は
図９に示すように波形になる。
図８の概略断面構成図に示すように、棒状の永久磁石を
複数個、隣り合う磁石の極性を逆にして配置することが
開示されている。磁性を交互に変化させた場合、第２の
電極１０４表面での横方向磁束密度Ｂ⊥の径方向分布は
図９に示すように波形になる。
【００１３】図９からわかるように、Ｂ⊥は径方向に均
一ではないが、ピークの位置は磁石間隔等を変更するこ
とによって制御できる。この磁場配位でプラズマを生成
すると、磁場の弱い部分へも拡散によってプラズマが広
がるため均一化することができ、磁石のない場合に比べ
て損失が低減できるため、高密度で均一なプラズマがで
きる。
一ではないが、ピークの位置は磁石間隔等を変更するこ
とによって制御できる。この磁場配位でプラズマを生成
すると、磁場の弱い部分へも拡散によってプラズマが広
がるため均一化することができ、磁石のない場合に比べ
て損失が低減できるため、高密度で均一なプラズマがで
きる。
【００１４】しかしながら、たとえば、図８に示すよう
に棒状の永久磁石を複数個平行配置した場合、Ｂ1 ，Ｂ
2 の磁界が形成される。そのため、被処理物近傍の
（Ａ）の領域では、電界Ｅと磁界Ｂ1 によるＥ×Ｂドリ
フトにより紙面を貫く方向に、（Ｂ）の領域では電界Ｅ
と磁界Ｂ2 により逆の方向にプラズマがドリフトして偏
在することになる。
に棒状の永久磁石を複数個平行配置した場合、Ｂ1 ，Ｂ
2 の磁界が形成される。そのため、被処理物近傍の
（Ａ）の領域では、電界Ｅと磁界Ｂ1 によるＥ×Ｂドリ
フトにより紙面を貫く方向に、（Ｂ）の領域では電界Ｅ
と磁界Ｂ2 により逆の方向にプラズマがドリフトして偏
在することになる。
【００１５】また、第２の電極１０４表面のシース部で
の荷電粒子の動きを考えると、図１０の説明図に示すよ
うに、Ｅ×Ｂドリフトによって隣り合う磁石間ごとにド
リフト方向（図中矢印で示す）が異なり、ドリフト方向
にプラズマ密度の高い部分ができるために、傾斜部で表
わされる場所が高密度となる。このように、平行配置で
はプラズマ密度に不均一が生じやすく、したがってエッ
チング速度の均一性も悪くなる。このことは平行配置の
根本的な問題である。
の荷電粒子の動きを考えると、図１０の説明図に示すよ
うに、Ｅ×Ｂドリフトによって隣り合う磁石間ごとにド
リフト方向（図中矢印で示す）が異なり、ドリフト方向
にプラズマ密度の高い部分ができるために、傾斜部で表
わされる場所が高密度となる。このように、平行配置で
はプラズマ密度に不均一が生じやすく、したがってエッ
チング速度の均一性も悪くなる。このことは平行配置の
根本的な問題である。
【００１６】一方、図１１は、たとえば特開昭５１−８
８１８２号公報に開示されたプラズマ発生室と処理室と
が別になった従来のプラズマ処理装置を示す概略構成図
である。図において、処理室１２１は、主バルブ１３１
を介在して拡散ポンプ１３２と補助の回転ポンプ１３３
により真空排気される。処理室１２１の上方にはプラズ
マ発生室１２２が設けられている。プラズマ発生室１２
２には対向電極１１８、１１９が接地されており、処理
室１２１との間は複数個の孔２０を有する対向電極１１
９を隔壁として分離されている。ガス導入管１１５には
原料ガスボンベ１３４が接続されている。
８１８２号公報に開示されたプラズマ発生室と処理室と
が別になった従来のプラズマ処理装置を示す概略構成図
である。図において、処理室１２１は、主バルブ１３１
を介在して拡散ポンプ１３２と補助の回転ポンプ１３３
により真空排気される。処理室１２１の上方にはプラズ
マ発生室１２２が設けられている。プラズマ発生室１２
２には対向電極１１８、１１９が接地されており、処理
室１２１との間は複数個の孔２０を有する対向電極１１
９を隔壁として分離されている。ガス導入管１１５には
原料ガスボンベ１３４が接続されている。
【００１７】次に、上記構造よりなるプラズマ処理装置
の動作について説明する。ガス導入管１１５からプラズ
マ発生室１２２にエッチングガスを導入すると、ガスは
プラズマ発生室１２２から処理室１２２を通って真空ポ
ンプにより排気される。このときプラズマ発生室１２２
と処理室１２１との間に設けられた孔２０のコンダクタ
ンスにより、プラズマ発生室１２２と処理室１２１とに
圧力差が生じる。
の動作について説明する。ガス導入管１１５からプラズ
マ発生室１２２にエッチングガスを導入すると、ガスは
プラズマ発生室１２２から処理室１２２を通って真空ポ
ンプにより排気される。このときプラズマ発生室１２２
と処理室１２１との間に設けられた孔２０のコンダクタ
ンスにより、プラズマ発生室１２２と処理室１２１とに
圧力差が生じる。
【００１８】従来例に示されている具体的数値によれ
ば、孔の直径０．１〜０．８ｍｍ、孔数７個、排気系の
実効排気速度１０００Ｌ／ｓｅｃ、原料ガス流量５０〜
１００ｃｃ／ｍｉｎの条件で、プラズマ発生室１２２の
圧力が１〜５×１０-1Ｔｏｒｒで、処理室圧力が１×１
０-3Ｔｏｒｒ以下に保たれる。
ば、孔の直径０．１〜０．８ｍｍ、孔数７個、排気系の
実効排気速度１０００Ｌ／ｓｅｃ、原料ガス流量５０〜
１００ｃｃ／ｍｉｎの条件で、プラズマ発生室１２２の
圧力が１〜５×１０-1Ｔｏｒｒで、処理室圧力が１×１
０-3Ｔｏｒｒ以下に保たれる。
【００１９】次に、対向電極１１８、１１９に高周波電
源１１７より高周波電力を供給すると、プラズマ発生室
１２２内にプラズマが発生する。プラズマは孔１２０を
通過して処理室１２１内に設置されたテーブル１２６に
載置される被処理物１０２をエッチングする。
源１１７より高周波電力を供給すると、プラズマ発生室
１２２内にプラズマが発生する。プラズマは孔１２０を
通過して処理室１２１内に設置されたテーブル１２６に
載置される被処理物１０２をエッチングする。
【００２０】このように構成されたプラズマ処理装置に
おいては、平行平板高周波放電によりプラズマ発生室１
２２で生成されるプラズマ密度は精々５×１０8 （個／
ｃｍ 3 ）から５×１０9 （個／ｃｍ3 ）であった。一
方、被処理物１０２の処理速度は被処理物１０２に入射
するプラズマ密度にある程度比例する。そのため、生成
されるプラズマ密度に限りがあると、高密度プラズマを
処理室１２１に導くことができず、高速で被処理物を処
理することが不可能であった。また、平行平板型の高周
波放電が維持される、プラズマ発生室１２２の圧力は、
０．１Ｔｏｒｒ程度であるので、より高真空の雰囲気で
被処理物の処理ができないという問題点があった。
おいては、平行平板高周波放電によりプラズマ発生室１
２２で生成されるプラズマ密度は精々５×１０8 （個／
ｃｍ 3 ）から５×１０9 （個／ｃｍ3 ）であった。一
方、被処理物１０２の処理速度は被処理物１０２に入射
するプラズマ密度にある程度比例する。そのため、生成
されるプラズマ密度に限りがあると、高密度プラズマを
処理室１２１に導くことができず、高速で被処理物を処
理することが不可能であった。また、平行平板型の高周
波放電が維持される、プラズマ発生室１２２の圧力は、
０．１Ｔｏｒｒ程度であるので、より高真空の雰囲気で
被処理物の処理ができないという問題点があった。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】従来のプラズマ処理装
置は、以上のように構成されており、たとえば図６のよ
うに単一の磁石を配設した場合は磁束密度は中心から外
方に一様に増加し、均一な磁場分布を形成することがで
きないため、プラズマ密度に不均一が生じてしまう。
置は、以上のように構成されており、たとえば図６のよ
うに単一の磁石を配設した場合は磁束密度は中心から外
方に一様に増加し、均一な磁場分布を形成することがで
きないため、プラズマ密度に不均一が生じてしまう。
【００２２】また、図８のように、複数の磁石を極性を
交互に変化させ平行に配設した場合は、隣り合う磁石間
ごとにドリフト方向が異なり、ドリフト方向にプラズマ
密度の高い部分ができ、プラズマ密度に不均一が生じ
る。そのため、大面積の被処理物を均一にエッチングで
きないという問題があった。
交互に変化させ平行に配設した場合は、隣り合う磁石間
ごとにドリフト方向が異なり、ドリフト方向にプラズマ
密度の高い部分ができ、プラズマ密度に不均一が生じ
る。そのため、大面積の被処理物を均一にエッチングで
きないという問題があった。
【００２３】さらに、図１１に示すように構成されたプ
ラズマ発生室と処理室とが分離されたプラズマ処理装置
においては、プラズマ発生室で生成されるプラズマ密度
が低く、処理室に高密度プラズマを導くことができず、
高速で処理ができない。また、プラズマ密度を高めよう
とすると高真空の雰囲気で被処理物の処理ができないと
いう問題点がある。
ラズマ発生室と処理室とが分離されたプラズマ処理装置
においては、プラズマ発生室で生成されるプラズマ密度
が低く、処理室に高密度プラズマを導くことができず、
高速で処理ができない。また、プラズマ密度を高めよう
とすると高真空の雰囲気で被処理物の処理ができないと
いう問題点がある。
【００２４】したがって、この発明は、上記問題点を解
決するためになされたもので、大面積にわたって均一な
プラズマを形成でき、大口径の被処理物を均一に処理で
きるプラズマ処理装置を提供することを目的とする。ま
た、さらに他の目的は、プラズマ発生室で生成されるプ
ラズマ密度を高め、高真空雰囲気で高速処理ができるプ
ラズマ処理装置を提供することを目的とする。さらに、
第３の目的は、大面積にわたって均一で高密度なプラズ
マを生成し、高真空雰囲気で大口径被処理物の均一高速
処理ができるプラズマ処理装置を提供することにある。
決するためになされたもので、大面積にわたって均一な
プラズマを形成でき、大口径の被処理物を均一に処理で
きるプラズマ処理装置を提供することを目的とする。ま
た、さらに他の目的は、プラズマ発生室で生成されるプ
ラズマ密度を高め、高真空雰囲気で高速処理ができるプ
ラズマ処理装置を提供することを目的とする。さらに、
第３の目的は、大面積にわたって均一で高密度なプラズ
マを生成し、高真空雰囲気で大口径被処理物の均一高速
処理ができるプラズマ処理装置を提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】この発明に基づいたプラ
ズマ処理装置においては、真空容器内において、被処理
物が載置される第１の電極が配置される処理室と、上記
真空容器内において上記第１の電極に対向配置する第２
の電極を有するプラズマ発生室と、上記処理室と上記プ
ラズマ発生室との間に設けられ、上記プラズマ発生室か
ら処理室に連通する孔を有する隔壁板とを備え、さら
に、上記隔壁板に対向する上記真空容器の内壁におい
て、上記プラズマ発生室の容量を維持したまま、上記第
２の電極が取付けられる部分の上記真空容器の内壁が、
上記第２の電極が取付けられていない部分の上記真空容
器の内壁よりも上記隔壁板に近接するように設けられて
いる。また、好ましくは、上記第２の電極と上記隔壁板
との間隔が３０〜５０ｍｍに設定される。
ズマ処理装置においては、真空容器内において、被処理
物が載置される第１の電極が配置される処理室と、上記
真空容器内において上記第１の電極に対向配置する第２
の電極を有するプラズマ発生室と、上記処理室と上記プ
ラズマ発生室との間に設けられ、上記プラズマ発生室か
ら処理室に連通する孔を有する隔壁板とを備え、さら
に、上記隔壁板に対向する上記真空容器の内壁におい
て、上記プラズマ発生室の容量を維持したまま、上記第
２の電極が取付けられる部分の上記真空容器の内壁が、
上記第２の電極が取付けられていない部分の上記真空容
器の内壁よりも上記隔壁板に近接するように設けられて
いる。また、好ましくは、上記第２の電極と上記隔壁板
との間隔が３０〜５０ｍｍに設定される。
【００２６】このように、第２の電極が取付けられる部
分の真空容器の内壁を隔壁板に近接するように設けるこ
とによって、第２の電極を隔壁板に近接した状態でプラ
ズマ発生室の容量を所定の値に確保することが可能とな
る。したがって、プラズマ発生室で発生したプラズマを
高密度の状態で処理室へ導くことができ、また、プラズ
マ発生室の容量も所定の値に確保されているため、エッ
チングガスの排気に影響を与えることがない。その結
果、微細パターンに対しても、信頼性の高い表面処理を
行なうことが可能となる。
分の真空容器の内壁を隔壁板に近接するように設けるこ
とによって、第２の電極を隔壁板に近接した状態でプラ
ズマ発生室の容量を所定の値に確保することが可能とな
る。したがって、プラズマ発生室で発生したプラズマを
高密度の状態で処理室へ導くことができ、また、プラズ
マ発生室の容量も所定の値に確保されているため、エッ
チングガスの排気に影響を与えることがない。その結
果、微細パターンに対しても、信頼性の高い表面処理を
行なうことが可能となる。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、この発明のプラズマ処理装
置の実施の形態について、エッチング装置を例に図に基
づいて説明する。
置の実施の形態について、エッチング装置を例に図に基
づいて説明する。
【００２８】［実施の形態１］図１は、この発明の実施
の形態１におけるプラズマドライエッチング装置の概略
構成を示す断面構成図である。真空容器１内に、処理室
２１が設けられている。この処理室２１内には、被処理
物２を載置した第１の電極を構成するステージ２６が設
けられている。また、ステージ２６には、高周波電源２
８により高周波電力が供給されている。さらに、真空容
器１内には、処理室２１に対して隔壁板２４を介在して
プラズマ発生室２２が設けられている。隔壁板２４に
は、複数の孔２４ａが設けられている。
の形態１におけるプラズマドライエッチング装置の概略
構成を示す断面構成図である。真空容器１内に、処理室
２１が設けられている。この処理室２１内には、被処理
物２を載置した第１の電極を構成するステージ２６が設
けられている。また、ステージ２６には、高周波電源２
８により高周波電力が供給されている。さらに、真空容
器１内には、処理室２１に対して隔壁板２４を介在して
プラズマ発生室２２が設けられている。隔壁板２４に
は、複数の孔２４ａが設けられている。
【００２９】エッチングガスは、ガス導入管１５からプ
ラズマ発生室２２に供給される。プラズマ発生室２２に
供給されたエッチングガスは、隔壁板２４に設けられた
孔２４ａを通過して処理室２１に導かれる。その後、排
気口１６から外部へ排出されることになる。このエッチ
ングガスの外部への排出には、図示しない真空ポンプに
より処理室２１から真空排気される。処理室２１はプラ
ズマ発生室２２より高真空に保たれている。
ラズマ発生室２２に供給される。プラズマ発生室２２に
供給されたエッチングガスは、隔壁板２４に設けられた
孔２４ａを通過して処理室２１に導かれる。その後、排
気口１６から外部へ排出されることになる。このエッチ
ングガスの外部への排出には、図示しない真空ポンプに
より処理室２１から真空排気される。処理室２１はプラ
ズマ発生室２２より高真空に保たれている。
【００３０】プラズマ発生室２２には、隔壁板２４と対
向する位置に第２の電極２５が取付けられており、この
第２の電極２５には、高周波電源２７により高周波電力
が供給されている。また、第２の電極２５の大気側に
は、リング状の永久磁石１１が配設されている。
向する位置に第２の電極２５が取付けられており、この
第２の電極２５には、高周波電源２７により高周波電力
が供給されている。また、第２の電極２５の大気側に
は、リング状の永久磁石１１が配設されている。
【００３１】次に、上記構成よりなるプラズマドライエ
ッチング装置において、プラズマ発生室２２に導入され
たエッチングガスは、隔壁板２４の孔２４ａから処理室
２１を経て、排気口１６より排気される。
ッチング装置において、プラズマ発生室２２に導入され
たエッチングガスは、隔壁板２４の孔２４ａから処理室
２１を経て、排気口１６より排気される。
【００３２】このとき、プラズマ発生室２２の第２の電
極２５に高周波電力が印加されると、第２の電極２５近
傍に配置した永久磁石１１が作る磁界と電界によるＥ×
Ｂドリフトにより電離が促進され高密度プラズマが生成
される。プラズマ発生室２２で生成されたプラズマは、
隔壁板２４の孔２４ａから処理室２１に輸送され、ステ
ージ２６に載置された被処理物２をエッチングする。
極２５に高周波電力が印加されると、第２の電極２５近
傍に配置した永久磁石１１が作る磁界と電界によるＥ×
Ｂドリフトにより電離が促進され高密度プラズマが生成
される。プラズマ発生室２２で生成されたプラズマは、
隔壁板２４の孔２４ａから処理室２１に輸送され、ステ
ージ２６に載置された被処理物２をエッチングする。
【００３３】以下、大口径の被処理物に対応したエッチ
ングを行なう場合について、その装置構成を具体的な数
値を用いて説明する。プラズマ発生室２２の第２の電極
２５の大気側には、リング状の永久磁石１１が３個同心
円上に配置されている。これにより、第２の電極２５近
傍では、電極２５近傍に形成される電界と磁場によるＥ
×Ｂドリフトが生じるが、プラズマの偏在は生じない。
これは、永久磁石をリング状に配設しているためであ
る。第２の電極２５近傍に形成される磁場のうち、第２
の電極２５の円周方向の磁場成分が０のためである。し
たがって、大面積に均一なプラズマ生成が可能となる。
ングを行なう場合について、その装置構成を具体的な数
値を用いて説明する。プラズマ発生室２２の第２の電極
２５の大気側には、リング状の永久磁石１１が３個同心
円上に配置されている。これにより、第２の電極２５近
傍では、電極２５近傍に形成される電界と磁場によるＥ
×Ｂドリフトが生じるが、プラズマの偏在は生じない。
これは、永久磁石をリング状に配設しているためであ
る。第２の電極２５近傍に形成される磁場のうち、第２
の電極２５の円周方向の磁場成分が０のためである。し
たがって、大面積に均一なプラズマ生成が可能となる。
【００３４】次に、リング状の永久磁石１１の表面磁場
強度を３０００ガウス、リング状の永久磁石１１の各々
の間隔を５０ｍｍ、リング状の永久磁石１１から第２の
電極２５までの距離４０ｍｍ、電極２５と隔壁板２４と
の間の距離を８０ｍｍに設定する。
強度を３０００ガウス、リング状の永久磁石１１の各々
の間隔を５０ｍｍ、リング状の永久磁石１１から第２の
電極２５までの距離４０ｍｍ、電極２５と隔壁板２４と
の間の距離を８０ｍｍに設定する。
【００３５】また、プラズマ発生室２２の体積は１０リ
ットル、処理室２１の体積は５０リットル、実効真空排
気速度は１００リットル／秒、隔壁板２４の孔２４ａの
総面積は約７．０ｃｍ2 に構成する。エッチングガスと
してＣｌ2 ガスを用い、プラズマ発生室の圧力を５ｍＴ
ｏｒｒに設定すると、処理室２１の圧力は約１ｍＴｏｒ
ｒの雰囲気になる。この状態で放電を行なうとプラズマ
発生室２２のプラズマ密度は、５×１０9 （個／ｃ
ｍ3 ）から５×１０10（個／ｃｍ3 ）程度と磁場がない
ものと比べ１桁程度高密度のものが得られる。また、処
理室２１は高真空に保たれており、微細パターンが形成
できる。
ットル、処理室２１の体積は５０リットル、実効真空排
気速度は１００リットル／秒、隔壁板２４の孔２４ａの
総面積は約７．０ｃｍ2 に構成する。エッチングガスと
してＣｌ2 ガスを用い、プラズマ発生室の圧力を５ｍＴ
ｏｒｒに設定すると、処理室２１の圧力は約１ｍＴｏｒ
ｒの雰囲気になる。この状態で放電を行なうとプラズマ
発生室２２のプラズマ密度は、５×１０9 （個／ｃ
ｍ3 ）から５×１０10（個／ｃｍ3 ）程度と磁場がない
ものと比べ１桁程度高密度のものが得られる。また、処
理室２１は高真空に保たれており、微細パターンが形成
できる。
【００３６】以上のように構成したプラズマドライエッ
チング装置を用いて、半導体製造におけるゲート回路の
ポリシリコン材料のエッチングを行なったところ、６イ
ンチの大きさの被処理物２をエッチング速度１００ｎｍ
／ｍｉｎ、均一性５％で処理することができた。
チング装置を用いて、半導体製造におけるゲート回路の
ポリシリコン材料のエッチングを行なったところ、６イ
ンチの大きさの被処理物２をエッチング速度１００ｎｍ
／ｍｉｎ、均一性５％で処理することができた。
【００３７】なお、図示していないが、リング状の永久
磁石１１の同心円の中心に円柱状の永久磁石を配置する
ことにより、さらにエッチング速度の均一性を向上させ
ることができる。この場合、円柱状の永久磁石の表面磁
場強度は、リング状の永久磁石の表面磁場強度３００ガ
ウスより高く、あるいは低く設定することにより磁場の
均一性を調整することができる。その結果、均一なプラ
ズマがプラズマ発生室で生成されるので均一なエッチン
グが行なわれる。
磁石１１の同心円の中心に円柱状の永久磁石を配置する
ことにより、さらにエッチング速度の均一性を向上させ
ることができる。この場合、円柱状の永久磁石の表面磁
場強度は、リング状の永久磁石の表面磁場強度３００ガ
ウスより高く、あるいは低く設定することにより磁場の
均一性を調整することができる。その結果、均一なプラ
ズマがプラズマ発生室で生成されるので均一なエッチン
グが行なわれる。
【００３８】また、上記の装置サイズとリング状の永久
磁石１１の表面磁場強度を用いると、プラズマ発生室２
２で１００ガウス以上、処理室２１のステージ２６近傍
で２０ガウス以下の磁場強度が形成される。その結果、
プラズマ発生室２２の電極２５付近では、高磁場により
プラズマの生成が促進され高密度プラズマが維持され
て、加えて被処理物２付近は低磁場になり、高速かつエ
ッチングダメージが少ない高品質の処理が可能となる。
磁石１１の表面磁場強度を用いると、プラズマ発生室２
２で１００ガウス以上、処理室２１のステージ２６近傍
で２０ガウス以下の磁場強度が形成される。その結果、
プラズマ発生室２２の電極２５付近では、高磁場により
プラズマの生成が促進され高密度プラズマが維持され
て、加えて被処理物２付近は低磁場になり、高速かつエ
ッチングダメージが少ない高品質の処理が可能となる。
【００３９】［実施の形態２］次に、実施の形態２にお
けるプラズマ処理装置について説明する。この実施の形
態２においては、図１で説明したプラズマドライエッチ
ング装置において、プラズマ発生室２２で発生したプラ
ズマを高密度の状態で処理室２１へ導くため、第２電極
２５がより隔壁板２４に近接配置されるように、第２の
電極２５が取付けられる位置の真空容器１ａを第２の電
極２５が取付けられない位置の真空容器１ｂよりも隔壁
板２４に近接するように落とし込み３０を形成したもの
である。
けるプラズマ処理装置について説明する。この実施の形
態２においては、図１で説明したプラズマドライエッチ
ング装置において、プラズマ発生室２２で発生したプラ
ズマを高密度の状態で処理室２１へ導くため、第２電極
２５がより隔壁板２４に近接配置されるように、第２の
電極２５が取付けられる位置の真空容器１ａを第２の電
極２５が取付けられない位置の真空容器１ｂよりも隔壁
板２４に近接するように落とし込み３０を形成したもの
である。
【００４０】また、ガス導入管１５から導入されるエッ
チングガスの排気に影響を与えないようにするために、
プラズマ発生室２２の容量は実施の形態１で示すプラズ
マドライエッチング装置と同じ容量となるように形成し
ている。
チングガスの排気に影響を与えないようにするために、
プラズマ発生室２２の容量は実施の形態１で示すプラズ
マドライエッチング装置と同じ容量となるように形成し
ている。
【００４１】ここで、図２〜図４を参照して、真空容器
１の第２の電極２５を取付ける部分１ａの落とし込み量
について説明する。まず、図２および図４を参照して、
真空容器１において、プラズマ発生室半径をｒ1 とし、
第２の電極２５を取付けるための落とし込み部１ａの半
径をｒ2 とし、落とし込み３０の高さをｈ2 とし、プラ
ズマ発生室２２の高さをｈ1 とする。ここで、落とし込
み半径ｒ2 と落とし込み高さｈ2 を変化させた場合のプ
ラズマ発生室高さｈ1 の変化を表わしたものが図３に示
す図である。
１の第２の電極２５を取付ける部分１ａの落とし込み量
について説明する。まず、図２および図４を参照して、
真空容器１において、プラズマ発生室半径をｒ1 とし、
第２の電極２５を取付けるための落とし込み部１ａの半
径をｒ2 とし、落とし込み３０の高さをｈ2 とし、プラ
ズマ発生室２２の高さをｈ1 とする。ここで、落とし込
み半径ｒ2 と落とし込み高さｈ2 を変化させた場合のプ
ラズマ発生室高さｈ1 の変化を表わしたものが図３に示
す図である。
【００４２】本実施の形態においては、プラズマ発生室
２２の体積は２００００ｃｍ3 と一定であり、またプラ
ズマ発生室半径ｒ1 も１５ｃｍと一定である。したがっ
て、図３の数値から明らかなように、落とし込み半径ｒ
2 を大きくした場合また落とし込み高さｈ2 を大きくし
た場合は、プラズマ発生室高さｈ1 が高くなることがわ
かる。
２２の体積は２００００ｃｍ3 と一定であり、またプラ
ズマ発生室半径ｒ1 も１５ｃｍと一定である。したがっ
て、図３の数値から明らかなように、落とし込み半径ｒ
2 を大きくした場合また落とし込み高さｈ2 を大きくし
た場合は、プラズマ発生室高さｈ1 が高くなることがわ
かる。
【００４３】また、落とし込み高さｈ2 を高くした場合
つまり隔壁板２４から第２の電極２５までの間隔が短く
なれば、被処理物２のエッチング速度が速くなること
が、図５に示すグラフから明らかであり、好ましい間隔
としては、３０〜５０ｍｍが最適である。
つまり隔壁板２４から第２の電極２５までの間隔が短く
なれば、被処理物２のエッチング速度が速くなること
が、図５に示すグラフから明らかであり、好ましい間隔
としては、３０〜５０ｍｍが最適である。
【００４４】このように、プラズマ発生室の容量を維持
したまま第２の電極を隔壁板に近接させる構造を用いる
ことにより、プラズマ発生室で発生したプラズマを高密
度の状態で処理室へ導くことが可能となる。また、エッ
チングガスの排気に影響を与えることがない。その結
果、微細パターンに対しても、信頼性の高いエッチング
を行なうことが可能となる。
したまま第２の電極を隔壁板に近接させる構造を用いる
ことにより、プラズマ発生室で発生したプラズマを高密
度の状態で処理室へ導くことが可能となる。また、エッ
チングガスの排気に影響を与えることがない。その結
果、微細パターンに対しても、信頼性の高いエッチング
を行なうことが可能となる。
【００４５】なお、上述した実施の形態１および２にお
いて、プラズマを生成する形式として平行平板型プラズ
マ発生装置について述べたが、必ずしもこの形式に限ら
れることなく、たとえば誘導結合方式、ＩＰＣ方式、Ｅ
ＣＲ方式、マグネトロン方式等のプラズマ発生装置を用
いても同様の作用効果を得ることができる。
いて、プラズマを生成する形式として平行平板型プラズ
マ発生装置について述べたが、必ずしもこの形式に限ら
れることなく、たとえば誘導結合方式、ＩＰＣ方式、Ｅ
ＣＲ方式、マグネトロン方式等のプラズマ発生装置を用
いても同様の作用効果を得ることができる。
【００４６】したがって、今回開示した実施の形態はす
べての点で例示であって、制限的なものではないと考え
られるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではな
く、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と
均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれるこ
とが意図される。
べての点で例示であって、制限的なものではないと考え
られるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではな
く、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と
均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれるこ
とが意図される。
【００４７】
【発明の効果】この発明に基づいたプラズマ処理装置に
よれば、真空容器内において、被処理物が載置される第
１の電極が配置される処理室と、上記真空容器内におい
て上記第１の電極に対向配置する第２の電極を有するプ
ラズマ発生室と、上記処理室と上記プラズマ発生室との
間に設けられ、上記プラズマ発生室から処理室に連通す
る孔を有する隔壁板とを備え、さらに、上記隔壁板に対
向する上記真空容器の内壁において、上記第２の電極が
取付けられる部分の上記真空容器の内壁が、上記第２の
電極が取付けられていない部分の上記真空容器の内壁よ
りも上記隔壁板に近接するように設けられている。ま
た、好ましくは、第２の電極と上記隔壁板との間隔が３
０〜５０ｍｍに設定される。
よれば、真空容器内において、被処理物が載置される第
１の電極が配置される処理室と、上記真空容器内におい
て上記第１の電極に対向配置する第２の電極を有するプ
ラズマ発生室と、上記処理室と上記プラズマ発生室との
間に設けられ、上記プラズマ発生室から処理室に連通す
る孔を有する隔壁板とを備え、さらに、上記隔壁板に対
向する上記真空容器の内壁において、上記第２の電極が
取付けられる部分の上記真空容器の内壁が、上記第２の
電極が取付けられていない部分の上記真空容器の内壁よ
りも上記隔壁板に近接するように設けられている。ま
た、好ましくは、第２の電極と上記隔壁板との間隔が３
０〜５０ｍｍに設定される。
【００４８】このように、第２の電極が取付けられる部
分の真空容器の内壁を隔壁板に近接するように設けるこ
とによって、第２の電極を隔壁板に近接した状態でプラ
ズマ発生室の容量を所定の値に確保することが可能とな
る。したがって、プラズマ発生室で発生したプラズマを
高密度の状態で処理室へ導くことができ、また、プラズ
マ発生室の容量も所定の値に確保されているため、エッ
チングガスの排気に影響を与えることがない。その結
果、微細パターンに対しても、信頼性の高い表面処理を
行なうことが可能となる。
分の真空容器の内壁を隔壁板に近接するように設けるこ
とによって、第２の電極を隔壁板に近接した状態でプラ
ズマ発生室の容量を所定の値に確保することが可能とな
る。したがって、プラズマ発生室で発生したプラズマを
高密度の状態で処理室へ導くことができ、また、プラズ
マ発生室の容量も所定の値に確保されているため、エッ
チングガスの排気に影響を与えることがない。その結
果、微細パターンに対しても、信頼性の高い表面処理を
行なうことが可能となる。
【図１】 この発明の実施の形態１のプラズマドライエ
ッチング装置の概略を示す断面構成図である。
ッチング装置の概略を示す断面構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態２のプラズマドライエ
ッチング装置の概略を示す断面構成図である。
ッチング装置の概略を示す断面構成図である。
【図３】 この発明の実施の形態２のプラズマドライエ
ッチング装置の落とし込み部の寸法関係を示す図であ
る。
ッチング装置の落とし込み部の寸法関係を示す図であ
る。
【図４】 この発明の実施の形態２のプラズマドライエ
ッチング装置における落とし込み部の寸法位置を示す図
である。
ッチング装置における落とし込み部の寸法位置を示す図
である。
【図５】 この発明の実施の形態２のプラズマドライエ
ッチング装置を用いた場合の効果を説明するための図で
ある。
ッチング装置を用いた場合の効果を説明するための図で
ある。
【図６】 第１従来例のプラズマ処理装置を示す断面構
成図である。
成図である。
【図７】 図６に示すプラズマ処理装置のプラズマ密度
を示す図である。
を示す図である。
【図８】 従来例におけるプラズマのドリフト状態を示
す模式図である。
す模式図である。
【図９】 従来の技術におけるプラズマ処理装置の第２
の電極表面での横方向磁束密度Ｂ⊥の径方向分布を示す
図である。
の電極表面での横方向磁束密度Ｂ⊥の径方向分布を示す
図である。
【図１０】 他の従来例のプラズマ処理装置におけるプ
ラズマのドリフトを説明する説明図である。
ラズマのドリフトを説明する説明図である。
【図１１】 従来のプラズマ処理装置のドライエッチン
グ装置を示す概略構成図である。
グ装置を示す概略構成図である。
１ 真空容器、２ 被処理物、１１ 永久磁石、１５
ガス導入管、１６ 排気口、２１ 処理室、２２ プラ
ズマ発生室、２４ 隔壁板、２４ａ 孔、２５第２の電
極、２６ ステージ、２７，２８ 高周波電源、３０
落とし込み部。
ガス導入管、１６ 排気口、２１ 処理室、２２ プラ
ズマ発生室、２４ 隔壁板、２４ａ 孔、２５第２の電
極、２６ ステージ、２７，２８ 高周波電源、３０
落とし込み部。
フロントページの続き (72)発明者 新谷 賢治 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−263353（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−288096（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−245271（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/3065 C23C 16/509
Claims (2)
- 【請求項１】 真空容器内において被処理物が載置され
る第１の電極が配置される処理室と、 前記真空容器内において、前記第１の電極に対向配置さ
れる第２の電極を有するプラズマ発生室と、 前記処理室と前記プラズマ発生室との間に設けられ、前
記プラズマ発生室から処理室に連通する孔を有する隔壁
板と、 を備え、 前記隔壁板に対向する前記真空容器の内壁において、前
記プラズマ発生室の容量を維持したまま、前記第２の電
極が取付けられる部分の前記真空容器の内壁が、前記第
２の電極が取付けられていない部分の前記真空容器の内
壁よりも前記隔壁板に近接するように設けられることを
特徴とする、プラズマ処理装置。 - 【請求項２】 前記第２の電極と前記隔壁板との間隔が
３０〜５０ｍｍに設定される、請求項１に記載のプラズ
マ処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07603297A JP3319971B2 (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07603297A JP3319971B2 (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | プラズマ処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10270431A JPH10270431A (ja) | 1998-10-09 |
| JP3319971B2 true JP3319971B2 (ja) | 2002-09-03 |
Family
ID=13593492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07603297A Expired - Fee Related JP3319971B2 (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3319971B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2014199421A1 (ja) * | 2013-06-14 | 2017-02-23 | 国立大学法人東北大学 | プラズマ発生装置、プラズマ処理装置、プラズマ発生方法およびプラズマ処理方法 |
-
1997
- 1997-03-27 JP JP07603297A patent/JP3319971B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10270431A (ja) | 1998-10-09 |
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