JPH01187824A - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置Info
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- JPH01187824A JPH01187824A JP1089288A JP1089288A JPH01187824A JP H01187824 A JPH01187824 A JP H01187824A JP 1089288 A JP1089288 A JP 1089288A JP 1089288 A JP1089288 A JP 1089288A JP H01187824 A JPH01187824 A JP H01187824A
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- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 10
- 238000005530 etching Methods 0.000 abstract description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 230000004941 influx Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
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- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 1
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体素子の製造に使用されるプラズマ処理装
置に係り、とくに低圧力で高密度のプラズマを発生する
のに好適なプラズマ処理装置に関する。
置に係り、とくに低圧力で高密度のプラズマを発生する
のに好適なプラズマ処理装置に関する。
半導体素子の微細パターンは、ドライエツチングで形成
されている。これは、プラズマによりエンチングガスを
イオンやラジカルにし、このイオンやラジカルの複合作
用により被エツチング膜と反応させ、気体にて除去して
パターンを形成するものである。
されている。これは、プラズマによりエンチングガスを
イオンやラジカルにし、このイオンやラジカルの複合作
用により被エツチング膜と反応させ、気体にて除去して
パターンを形成するものである。
この場合、イオンは、プラズマと基板との間に形成され
るシース間の電位差により加速され、基板に対して垂直
な方向の運動エネルギをもって基板に入射する。
るシース間の電位差により加速され、基板に対して垂直
な方向の運動エネルギをもって基板に入射する。
これに対し、ラジカルは、電荷をもたないので、シース
で加速されず、ランダムの方向の運動エネルギをもって
基板に入射する。
で加速されず、ランダムの方向の運動エネルギをもって
基板に入射する。
そのため、イオンによる反応が主体の場合には、被エツ
チングＩりの表面に形成されたレジストパターンと同一
寸法のエツチングパターンを得ることができる。
チングＩりの表面に形成されたレジストパターンと同一
寸法のエツチングパターンを得ることができる。
しかるに、ラジカルによる反応が主体の場合には、ラジ
カルの運動に方向性がないため、レジストパターンの下
もエツチングされ、微細なパターンと高精度にエツチン
グすることができない。
カルの運動に方向性がないため、レジストパターンの下
もエツチングされ、微細なパターンと高精度にエツチン
グすることができない。
この場合、ラジカル量は圧力に比例するため、ラジカル
量を減らし、イオン主体のエツチングとするには、低い
圧力で高密度のプラズマを発生する必要がある。
量を減らし、イオン主体のエツチングとするには、低い
圧力で高密度のプラズマを発生する必要がある。
このような方法として、従来たとえば、特開昭５６〜１
３４８０号公報に記載されているように、２．４５Ｇ
Ｈｚのマイクロ波と磁場とを用いたものが提案されてい
る。
３４８０号公報に記載されているように、２．４５Ｇ
Ｈｚのマイクロ波と磁場とを用いたものが提案されてい
る。
上記のように、ラジカル量を減らし、イオン主体のエツ
チングとするには、低い圧力条件でプラズマ密度を高め
る必要があり、そのためにはプラズマ中の電子がプラズ
マ発生室内壁に入射することによる消滅の割合を減少す
る必要がある。
チングとするには、低い圧力条件でプラズマ密度を高め
る必要があり、そのためにはプラズマ中の電子がプラズ
マ発生室内壁に入射することによる消滅の割合を減少す
る必要がある。
これに対して、上記従来技術では、磁場発生コイルとに
よって形成される磁場の中で回転運動する電子のサイク
ロトロンの周波数と、マイクロ波の周波数とを一致させ
る方法すなわち、エレクトロン サイクロトロン レゾ
ナンス（Ｆ、 １ｅｃｔｒｏｎＣｙｃｌｏｔｒｏｎ
Ｒｅ５ｏｎａｎｃｅ） （以下ＥＣＲという）により
マイクロ波のエネルギをプラズマ中の電子のエネルギに
変換している。
よって形成される磁場の中で回転運動する電子のサイク
ロトロンの周波数と、マイクロ波の周波数とを一致させ
る方法すなわち、エレクトロン サイクロトロン レゾ
ナンス（Ｆ、 １ｅｃｔｒｏｎＣｙｃｌｏｔｒｏｎ
Ｒｅ５ｏｎａｎｃｅ） （以下ＥＣＲという）により
マイクロ波のエネルギをプラズマ中の電子のエネルギに
変換している。
そのため、磁場構成は、このＥＣＲ条件すなわち、電子
のサイクロトロンの周波数と、マイクロ波の周波数とを
一致させるため、マイクロ波のエネルギをプラズマ中の
電子のエネルギに変換するのに必要な磁束密度を満足し
うるようにしなければならない。
のサイクロトロンの周波数と、マイクロ波の周波数とを
一致させるため、マイクロ波のエネルギをプラズマ中の
電子のエネルギに変換するのに必要な磁束密度を満足し
うるようにしなければならない。
しかるに、上記従来技術においては、マイクロ波の供給
を導波管の端面から直接あるいはホーンを介して行なっ
ているので、磁場はマイクロ波の進行方向に対して平行
に形成されている。
を導波管の端面から直接あるいはホーンを介して行なっ
ているので、磁場はマイクロ波の進行方向に対して平行
に形成されている。
また、上記磁場の構成は、導波管の外周に設置されたリ
ング状の磁場発生コイルと下方中心位置に設置された永
久磁石とにより形成されている。
ング状の磁場発生コイルと下方中心位置に設置された永
久磁石とにより形成されている。
そのため、磁場発生コイルによる磁場の分布は、中心部
が強く、外周部に行くのに伴なって弱くなるため、中心
部でプラズマを発生させると、周囲の磁場が弱いので、
壁面への電子の流入を低減できず、高密度のプラズマを
維持できない問題があった。
が強く、外周部に行くのに伴なって弱くなるため、中心
部でプラズマを発生させると、周囲の磁場が弱いので、
壁面への電子の流入を低減できず、高密度のプラズマを
維持できない問題があった。
また磁場を発生させるために大形の磁場発生コイルを用
いる必要があるので、取扱い上のネックとなる問題があ
った。
いる必要があるので、取扱い上のネックとなる問題があ
った。
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、プラ
ズマ発生条件と電子の拡散を防止する最適条件の両立を
はかりかつ磁場を発生させる磁石の取扱いを容易可能と
するプラズマ処理装置を提供することにある。
ズマ発生条件と電子の拡散を防止する最適条件の両立を
はかりかつ磁場を発生させる磁石の取扱いを容易可能と
するプラズマ処理装置を提供することにある。
上記目的は、マイクロ波によるプラズマ発生手段と、処
理ガス供給手段と、排気手段とを有するプラズマ処理装
置において、上記プラズマ発生手段に、放電空間に磁場
を発生する手段と、空洞共振器とを設け、かつ上記空洞
共振器に上記磁場発生手段に向ってマイクロ波を放射す
るスリットを設けたことを特徴とするプラズマ処理装置
によって達成される。
理ガス供給手段と、排気手段とを有するプラズマ処理装
置において、上記プラズマ発生手段に、放電空間に磁場
を発生する手段と、空洞共振器とを設け、かつ上記空洞
共振器に上記磁場発生手段に向ってマイクロ波を放射す
るスリットを設けたことを特徴とするプラズマ処理装置
によって達成される。
本発明は、マイクロ波を導波管に接続する空洞共振器に
設けたスリットあるいは上記導波管に設けたスリットか
らプラズマ発生室内に供給するものであり、これによっ
て空洞共振器あるいは導波管の構成、共振モードを選択
して、プラズマ発生室の周囲に設けた壁面への電子の流
入を低減する効果の大きいカスプ磁場の磁場構成に合わ
せてマイクロ波を供給できるようにしたものである。
設けたスリットあるいは上記導波管に設けたスリットか
らプラズマ発生室内に供給するものであり、これによっ
て空洞共振器あるいは導波管の構成、共振モードを選択
して、プラズマ発生室の周囲に設けた壁面への電子の流
入を低減する効果の大きいカスプ磁場の磁場構成に合わ
せてマイクロ波を供給できるようにしたものである。
したがって、カスプ磁場によるプラズマの損失低減によ
りプラズマ密度を高めることができ、かつ永久磁石の使
用が可能になりコイル用電源ガスが不用になるなど取扱
いを容易化することができる。
りプラズマ密度を高めることができ、かつ永久磁石の使
用が可能になりコイル用電源ガスが不用になるなど取扱
いを容易化することができる。
以下、本発明の一実施例であるプラズマ処理装置を示す
第１図乃至第３図について説明する。
第１図乃至第３図について説明する。
第１図に示すように、下方の排気室９に開口するように
円筒形状をした処理室１は、石英などにて形成され、そ
の外壁の周囲には、゛第２図に示すように、円周方向に
間隔をおいて複数個の第１永久磁石２を設置し、これら
複数個の第１永久磁石２のＮ極とＳ極との向きを交互に
変化させ、これによって該処理室１の内壁面円周方向に
複数個のカスプ磁場３を形成している。また上記処理室
１はその外壁の周囲に上記複数個の第１永久磁石２を介
して同軸形空洞共振器４を設置している。この同軸形空
洞共振器４は、接地されかつマグネトロン５からのマイ
クロ波が導波管６を通って供給されるように形成されて
いる。さらに上記処理室１はその上面に複数個の第２永
久磁石７を設置し、これら複数個の第２永久磁石７によ
って上面にもカスプ磁場８を形成している。
円筒形状をした処理室１は、石英などにて形成され、そ
の外壁の周囲には、゛第２図に示すように、円周方向に
間隔をおいて複数個の第１永久磁石２を設置し、これら
複数個の第１永久磁石２のＮ極とＳ極との向きを交互に
変化させ、これによって該処理室１の内壁面円周方向に
複数個のカスプ磁場３を形成している。また上記処理室
１はその外壁の周囲に上記複数個の第１永久磁石２を介
して同軸形空洞共振器４を設置している。この同軸形空
洞共振器４は、接地されかつマグネトロン５からのマイ
クロ波が導波管６を通って供給されるように形成されて
いる。さらに上記処理室１はその上面に複数個の第２永
久磁石７を設置し、これら複数個の第２永久磁石７によ
って上面にもカスプ磁場８を形成している。
また上記処理室１はその下方開口部に接続する排気室９
を設置している。この排気室９は接地されかつ内部には
底壁の中心部を貫通支持された絶縁カバ１１と、この絶
縁カバ１１に嵌挿し、下端部を高周波電源１２に接続さ
れた下部電極１０とを設置している。
を設置している。この排気室９は接地されかつ内部には
底壁の中心部を貫通支持された絶縁カバ１１と、この絶
縁カバ１１に嵌挿し、下端部を高周波電源１２に接続さ
れた下部電極１０とを設置している。
なお、上記同軸形空洞共振器４の寸法は、その電界強度
分布１４が第３図に示すように互いに正逆の方向になる
ように形成され、その内面には空間の電界強度がピーク
になる点の中間位置に円周方向に複数個のスロット１３
を形成している。これら複数個のスロット１３は、第２
図に示すように上記複数個の第１永久磁石２の間に開口
するようにしている。
分布１４が第３図に示すように互いに正逆の方向になる
ように形成され、その内面には空間の電界強度がピーク
になる点の中間位置に円周方向に複数個のスロット１３
を形成している。これら複数個のスロット１３は、第２
図に示すように上記複数個の第１永久磁石２の間に開口
するようにしている。
本発明によるプラズマ処理装置は、上記のように構成さ
れているから、つぎにその動作について説明する。
れているから、つぎにその動作について説明する。
マグネトロン５からの２．４５Ｃ；Ｈｚのマイクロ波が
導波管６を通って同軸形空洞共振器４内に供給すると、
同軸形共振器４内では、第３図に示す曲線をなす電界強
度分布１４をもったモードで共振する。
導波管６を通って同軸形空洞共振器４内に供給すると、
同軸形共振器４内では、第３図に示す曲線をなす電界強
度分布１４をもったモードで共振する。
このとき、同軸形共振器４の内筒表面には、電界強度分
布１４のピークとピークとの間に表面電流１５が流れ、
この表面電流１５が最も流れる位置に、電流の流れの方
向に対して直角な方向にスロッ１１３が設置されている
ので、スロット１３の両端には上記表面電流１５により
電荷がたまって、この電荷による電界が発生する。この
電界は、マイクロ波の周波数によって変化するため、こ
の電界変化によりスロット１３からマイクロ波が放射さ
れる。
布１４のピークとピークとの間に表面電流１５が流れ、
この表面電流１５が最も流れる位置に、電流の流れの方
向に対して直角な方向にスロッ１１３が設置されている
ので、スロット１３の両端には上記表面電流１５により
電荷がたまって、この電荷による電界が発生する。この
電界は、マイクロ波の周波数によって変化するため、こ
の電界変化によりスロット１３からマイクロ波が放射さ
れる。
このとき、処理室１内は、あらかじめ図示しないガス供
給源よりエツチングガスを供給しながら、図示しない排
気装置により１０−′乃至１Ｏ−３Ｐａに排気して一定
圧力に保持されている。
給源よりエツチングガスを供給しながら、図示しない排
気装置により１０−′乃至１Ｏ−３Ｐａに排気して一定
圧力に保持されている。
またカスプ磁場３は、あらかじめ処理室１の内壁に近接
する位置で１ｏｏｏ乃至２０００ガウス、数十間離れた
位置で８７５ガウスになるように設定されている。
する位置で１ｏｏｏ乃至２０００ガウス、数十間離れた
位置で８７５ガウスになるように設定されている。
この状態で、スロット１３から放射される２、４５ＧＨ
ｚのマイクロ波の電界が処理室１の中心軸と平行でカス
プ磁場３と直交するので、磁束密度が８７５ガウスの部
分にＥＣＲ条件が成立し、エツチングガスのプラズマが
発生する。
ｚのマイクロ波の電界が処理室１の中心軸と平行でカス
プ磁場３と直交するので、磁束密度が８７５ガウスの部
分にＥＣＲ条件が成立し、エツチングガスのプラズマが
発生する。
上記のようにしてプラズマが発生した処理室１の内壁は
、すべてカスプ磁場３．８で覆われているので、プラズ
マから壁面への電子の拡散量は、磁場３．８のない場合
に比較して２桁以上低減でき、高密度のプラズマが１０
−を乃至１Ｏ−３Ｐａの圧力を維持することができる。
、すべてカスプ磁場３．８で覆われているので、プラズ
マから壁面への電子の拡散量は、磁場３．８のない場合
に比較して２桁以上低減でき、高密度のプラズマが１０
−を乃至１Ｏ−３Ｐａの圧力を維持することができる。
このような低い圧力では、イオン化率は、１０乃至３０
％に達し、イオンに対するラジカルの比率が低下する。
％に達し、イオンに対するラジカルの比率が低下する。
そこで、下部電極１０上に基板（図示せず）を戴置して
１３．５６ ＭＨｚの高周波電圧を印加すると、この電
界によりプラズマ中のイオンが加速され基板に入射する
。このときの加速割合は、印加する高周波電力によりコ
ントロールすることができる。
１３．５６ ＭＨｚの高周波電圧を印加すると、この電
界によりプラズマ中のイオンが加速され基板に入射する
。このときの加速割合は、印加する高周波電力によりコ
ントロールすることができる。
したがって、本発明によれば、低い圧力でラジカルの割
合が少ないプラズマを発生することができ、かつイオン
のエネルギも適宜コントロールすることができるので、
微細なパターンを高精度にエツチングすることができる
。
合が少ないプラズマを発生することができ、かつイオン
のエネルギも適宜コントロールすることができるので、
微細なパターンを高精度にエツチングすることができる
。
なお、上記の実施例は本発明をエツチングに実施した場
合であるが、これに限定されるものでなく、プラズマ酸
化、プラズマデポジションなどプラズマを用いた各種処
理に適用可能である。
合であるが、これに限定されるものでなく、プラズマ酸
化、プラズマデポジションなどプラズマを用いた各種処
理に適用可能である。
また、磁場構成も単に永久磁石に限定されるものでなく
、たとえば電磁石を用いることも可能である。
、たとえば電磁石を用いることも可能である。
本発明によれば、１０−１乃至１０−３Ｐａの低い圧力
で高密度のプラズマが発生できるので、レジストパター
ン通りのエツチングができる効果がある。
で高密度のプラズマが発生できるので、レジストパター
ン通りのエツチングができる効果がある。
また、磁場を永久磁石により形成することができるため
、コイル電源などが不用になって取扱いが容易になるな
どの効果がある。
、コイル電源などが不用になって取扱いが容易になるな
どの効果がある。
第１図は、本発明の一実施例であるプラズマ処理装置を
示す縦断面、第２図は、第１図のｎ−ｔｔ樅断面図、第
３図は第１図の同軸形空洞共振器を示す断面図である。 １・・・処理室、２・・・永久磁石、４・・・同軸形空
洞共振器、１０・・・下部電極、１２・・・高周波電源
１３・・・スロット。
示す縦断面、第２図は、第１図のｎ−ｔｔ樅断面図、第
３図は第１図の同軸形空洞共振器を示す断面図である。 １・・・処理室、２・・・永久磁石、４・・・同軸形空
洞共振器、１０・・・下部電極、１２・・・高周波電源
１３・・・スロット。
Claims (1)
- １、マイクロ波によるプラズマ発生手段と、処理ガス供
給手段と、排気手段とを有するプラズマ処理装置におい
て、上記プラズマ発生手段に、放電空間に磁場を発生す
る手段と、空洞共振器とを設け、かつ上記空洞共振器に
上記磁場発生手段に向ってマイクロ波を放射するスリッ
トを設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63010892A JP2567892B2 (ja) | 1988-01-22 | 1988-01-22 | プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63010892A JP2567892B2 (ja) | 1988-01-22 | 1988-01-22 | プラズマ処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01187824A true JPH01187824A (ja) | 1989-07-27 |
| JP2567892B2 JP2567892B2 (ja) | 1996-12-25 |
Family
ID=11762971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63010892A Expired - Fee Related JP2567892B2 (ja) | 1988-01-22 | 1988-01-22 | プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2567892B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0564359A1 (fr) * | 1992-04-03 | 1993-10-06 | Commissariat A L'energie Atomique | Dispositif d'application de micro-ondes et réacteur à plasma utilisant ce dispositif |
| US5304277A (en) * | 1990-09-28 | 1994-04-19 | Hitachi, Ltd. | Plasma processing apparatus using plasma produced by microwaves |
| EP0593931A1 (de) * | 1992-10-23 | 1994-04-27 | Engemann, Jürgen Prof. Dr.-Ing. | Vorrichtung zur Erzeugung von Mikrowellenplasmen |
| JP2006059798A (ja) * | 2004-06-22 | 2006-03-02 | Shibaura Mechatronics Corp | プラズマ発生装置及びプラズマ処理装置 |
| JP2012064589A (ja) * | 2004-06-22 | 2012-03-29 | Shibaura Mechatronics Corp | プラズマ発生装置及びプラズマ処理装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61241921A (ja) * | 1985-04-19 | 1986-10-28 | Hitachi Ltd | プラズマ処理装置 |
-
1988
- 1988-01-22 JP JP63010892A patent/JP2567892B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61241921A (ja) * | 1985-04-19 | 1986-10-28 | Hitachi Ltd | プラズマ処理装置 |
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| US5762814A (en) * | 1990-09-28 | 1998-06-09 | Hitachi, Ltd. | Plasma processing method and apparatus using plasma produced by microwaves |
| EP0564359A1 (fr) * | 1992-04-03 | 1993-10-06 | Commissariat A L'energie Atomique | Dispositif d'application de micro-ondes et réacteur à plasma utilisant ce dispositif |
| FR2689717A1 (fr) * | 1992-04-03 | 1993-10-08 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif d'application de micro-ondes et réacteur à plasma utilisant ce dispositif. |
| EP0593931A1 (de) * | 1992-10-23 | 1994-04-27 | Engemann, Jürgen Prof. Dr.-Ing. | Vorrichtung zur Erzeugung von Mikrowellenplasmen |
| US5517085A (en) * | 1992-10-23 | 1996-05-14 | Jurgen Engemann | Apparatus including ring-shaped resonators for producing microwave plasmas |
| JP2006059798A (ja) * | 2004-06-22 | 2006-03-02 | Shibaura Mechatronics Corp | プラズマ発生装置及びプラズマ処理装置 |
| JP2012064589A (ja) * | 2004-06-22 | 2012-03-29 | Shibaura Mechatronics Corp | プラズマ発生装置及びプラズマ処理装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2567892B2 (ja) | 1996-12-25 |
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