JPH01220445A - プラズマ処理装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 し発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はプラズマ処理装置に関する。

（従来の技術） 従来より、プラズマ処理装置はエツチング装置やＣＶＤ
装闇などに幅広く用いられており、特に半導体の製造工
程に広く用いられている。

従来のプラズマ処理装置は、第４図に示すように、被処
理体１０が載置されたサセプタ１２と、このサセプタ１
２が内部に設けられた真空容器１４とを有し、サセプタ
１２と、プラズマ領域１００を介してこのサセプタ１２
と対向する真空容器１４の対向面１４ａとがほぼ平行と
なるように形成されている。

そして、サセプタ１２と対向面１４ａとの間に、直流電
源１６および１３．５６８１１ンのＲＦ発振器１８を用
いて電圧を印加することにより交番電界Ｅを発生させる
。これにより、プラズマ領域１００内に電子の振動を発
生させてイオンを生起し、プラズマを発生させる。

しかし、ＲＦ発振器１８を用いた高周波の電圧を印加し
ただけでは、プラズマ領域１００内の電界Ｅを強くし、
強いプラズマを発生することができないため、被処理体
１０の処理速度を上げることはできない。

このため、このプラズマ処理装置には、プラズマ領域１
００内において交番電界Ｅと直交する方向に磁界Ｂを発
生ずることができるよう、真空容器１４の上方にリンク
状の磁場コイル２０が設けられている。そして、このコ
イル２０に交流電流を通電することにより、交番電界Ｅ
と交差するようプラズマ領域１００内に交番磁界Ｂを発
生させ、これらＥおよびＢと直交する方向へ電子、イオ
ンを運動させることができる。

このようなプラズマ処理装置は、マグネトロン方式とよ
ばれ、電子、イオンが大きなｆ＆囲を運動することから
、プラズマ領域１００内に発生ずるプラズマ自体を強く
することができる。

（発明が解決しようとする課題） しかし、従来のプラズマ処理装置は、第４図に示すよう
に、プラズマ領域１００内に均一な電界Ｅを発生さぜる
ことができる反面、プラズマ領域１００の中心部分にお
いて磁界Ｂが電界Ｅと直交ぜず、このため、プラズマ領
域１００内に発生ずるプラズマが弱く、しかもプラズマ
の密度分布が不均一なものとなってしまうという問題が
あった。

特に、このように密度分布が不均一なプラズマを用いて
被処理体１０の処理を行うと、その表面処理自体も不均
一なものとなってしｔうという問題があった。

このように、従来のマグネトロン方式のプラズマ処理装
置は、プラズマ領域内に弱く、しかも不均一なプラズマ
しか発生しないため、原理的には優れているものの実用
化が難しく、その有効な対策が望まれていた。

そこで、本発明の目的とするところは、前述した従来の
問題点を解決し、プラズマ領域に均一でしかも強いプラ
ズマを発生することができるマグネトロン方式のプラズ
マ処理装置を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 前記目的を達成するため、本発明は、 被処理体が設置されるサセプタが内部に設けられた気密
容器内のプラズマ領域に、磁界および電界を印加しプラ
ズマを発生させることにより被処理体の処理を行うプラ
ズマ処理装置において、前記電界および磁界を、プラズ
マ領域内に発生ずるプラズマ密度か均一化になるよう制
御することを特徴とする。

（作用） 次に本発明の詳細な説明する。

本発明のプラズマ処理装置は、プラズマ領域において形
成される磁界と電界を、プラズマ密度が均一になるごと
く調整する。

たとえば、磁界の強いところでは弱い電界を発生させ、
磁界の弱いところでは強い電界を発生させている。

従って、本発明によれば、プラズマ領域内に均一でしか
も強いプラズマを発生させることができ、被処理体の処
理を迅速にしかも良好に行うことができる。

特に、本発明によれば、プラズマを均一に発生させるこ
とができるため、従来原理的に優れているにもかかわら
ず、実用化が蛯しかったマグネトロン方式のプラズマ処
理装置を、例えばエツチング装置やＣＶＤ装置などに対
し実際に用いることが可能となる。

（実施例） 次に本発明の好適な実施例を図面に基づき説明する。な
お、前記第４図に示す従来装置と対応する部材には同一
符号を付しその説明は省略する。

まず、本発明のプラズマ処理装置をエツチング装置に適
用した場合の好適な一例を第１図を参照して説明する。

本実施例の特徴は、プラズマ領ＶＡｌｏｏ内の交番電界
Ｅを、磁界Ｂの強いところでは弱く、磁界Ｂの弱いとこ
ろでは強く発生させるよう、真空容器１４を形成したこ
とにある。勿論、磁界、電界は、逆でもよい、要するに
磁界と電界が相対的に？ｉｆｔ償し合うように形成する
。

このため、実施例において、プラズマ領域１００と対向
する気密容器、例えば真空容器１４の対向面１．４　ａ
には、外部へ向は突出した中空の凸部３０が形成されて
おり、この凸部３０の周囲にリング状のコイル２０が設
けられている。

また、実施例の真空容器１４には、凸部３０の下端から
プラズマ領ｊｊ！Ｊ１００へ向は突出するリング状のス
カート３２が延設されている。

そして、この凸部３０およびスカート３２は例えばアル
ミニウムなどの非磁性導電材料を用いて真空容器１４と
一体的に形成されている。

従って、サセプタ１２とこれら凸部３０およびスカート
３２の内面との間に、ＲＦ発振器１８により高周波電圧
を印加すれば、交番電界Ｅが第３図に示すように発生ず
る。

すなわち、実施例のように真空容器１４に凸部３０およ
びスカート３２を形成することにより、プラズマ領域１
００内において、交番磁界Ｂの弱いところには強い交番
電界Ｅが発生し、または交番磁界Ｂの強いところでは弱
い交番電界Ｅが発生し、プラズマ領域１００内に、全体
として均一でしかも充分な強さを持ったプラズマを発生
させることができる。

また、本実施例の真空容器１４は、凸部３０およびスカ
ート３２の内面を除いて、その内表面が石英セラミック
等の絶縁体３６を用いて被覆されており、またサセプタ
１２は被処理体１０の設置面を除いて、その表面が同様
に絶縁体３８を用いて被覆されている。

このようにすることにより、サセプタ１２の被処理体設
置面と、真空容器１４の凸部３０およびスカート３２の
内面との間にのみ交番電界が発生するため、プラズマを
より効率良く発生させることができる。

本実施例は以上の構成からなり、次にその作用を説明す
る。

真空容器１４内にプラズマを発生させる場合には、まず
図示しない排気ポンプにより気密容器１４内を１０−６
Ｔｏｒｒ程度の高真空状態にする。

次に、図示しないガス供給源からＳＦ６を気密容器１４
に流し込み、その内部を１０−４〜１Ｏ−２Ｔｏｒｒに
する。

次に、コイル２０に電流を流し、真空容器１４内に磁界
、例えば第２図に示すような交番磁界Ｂを発生させる０
本実施例においては、コイル２０の中心に約２００ガス
程度の磁界が発生ずるよう電流が通電される。なお、本
実施例の凸部３０およびスカート３２は、例えばアルミ
ニウムなどの男磁性材を用いて形成されているため、気
密容器１４にこのような凸部３０およびスカート３２を
設けても交番磁場Ｂはほとんど影響を受けることはない
。

次に、サセプタ１２に第１図に示すように直流′電源１
６およびＲＦ発振器１８を接続し、ＲＦパワーを印加す
る。これにより、凸部３０およびスカート３２とサセプ
タ１２との間には第３図に示すような交番電界Ｅが発生
する。

このようにして発生した交番電界Ｅは、前記交番磁界Ｂ
と交差するため、この電界Ｅと磁界Ｂの直交作用により
、電子にサイクロイド運動が生起され、分子と多数回衝
突することにより多くのイオンやラジカルが生成され、
プラズマ領域１００内にプラズマが発生ずることとなる
。

本実施例では、真空容器１４に凸部３０およびスカート
３２を形成することにより、磁界Ｂの強いところでは電
界Ｅを弱く、磁界Ｂの弱いところでは電界Ｅを強く発生
させているため、真空容器１００のプラズマ容器１００
内に均一でしかも充分な強さを持ったプラズマが発生し
、被処理体１０のエツチングを均一にしかも効率良く行
うことができる。

特に、本実施例において、真空容器１４に設けられたス
カート３２は、発生する電界Ｅと磁界Ｂの強度を調整す
るのに重要な働きがあり、スカート３０の丈を長くした
ほうが発生ずるプラズマの均一性が良くなる。ただし、
スカート３０の丈を長くすると、被処理体１０が凸部３
０から遠ざかるため、磁界が弱く発生するプラズマも弱
くなり、被処理体１０に対する処理速度が低下する。

従って、スカート３０の丈は、必要とするプラズマの均
一性と被処理体１０に対する処理時間とのバランスを考
慮して設定する必要がある。

なお、本発明は前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各種の変形実施が可能である。

例えば、前記実施例においては真空容器１４に凸部３０
およびスカート３２の双方を設けた場合を例にとり説明
したが、本発明はこれに限らず、真空容器１４にスカー
ト３２のみを形成しても良く、このようにすれば、プラ
ズマ領域１００内に発生するプラズマの均一性は幾分低
下するが、従来装置に比べ充分な均一性と強度を持った
プラズマを発生させることができる。

」−記実施例において電界は交番電界に限らず、直流電
界でもよいし、マイクロ波を伝播させてもよいし、電子
ビームを照射するなど何れでもよい。

また、前記実施例においては、プラズマ処理装；りをエ
ツチング装置に適用した場合を例に取り説明したが、本
発明はこれに限らず、例えばＣＶＤ装置、イオン注入装
置等に対しても適用することが可能である。

また、前記実施例においては、交番磁界を用いる場合を
例にとり説明したが、本発明はこれに限らず、固定磁界
を用いてもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、プラズマ領域内
に発生ずるプラズマを均一でしかも充分な強さを持った
ものとすることができ、従来原理的に優れているにもか
かわらず実用化されていなかったマグネトロン方式のプ
ラズマ処理装置を、各種用途、特にエツチング装置やＣ
ＶＤ装置などに対し実用化することができるという優れ
た効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るプラズマ処理装置の好適な一例を
示す説明図、 第２図は第１図に示す装置の磁界発生機構の説明図、 第３図は第１図に示す装置の電界発生機構の説明図、 第４図は従来のプラズマ処理装置の説明図である。 １０　・・・　被処理体 １２　・・・　サセプタ １４　・・・　真空容器 ２０　・・・　コイル ３０　・・・　凸部 ３２　・・・　スカート １００　　・・・　プラズマ領域

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被処理体が設置されるサセプタが内部に設けられ
   た気密容器内のプラズマ領域に、磁界および電界を印加
   しプラズマを発生させることにより被処理体の処理を行
   うプラズマ処理装置において、 前記電界および磁界を、プラズマ領域内に発生するプラ
   ズマ密度が均一化になるよう制御することを特徴とする
   プラズマ処理装置。