JPH0312924A - プラズマ加工装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、プラズマ加工装置に関し、さらに詳しくは
、特に、半導体装置の製造に際して、半導体基板、もし
くは基板面に形成される層構成などに対し、エツチング
とか成膜などの加工を施すために使用されるプラズマ加
工装置に係るものである。

〔従来の技術〕

第３図は、例えば、特開昭８３−１６９０３１号公報に
開示された従来のプラズマドライエツチング装置の概要
を模式的に示す断面構成図である。

すなわち、この第３図に示す従来例構成において、符号
１は真空室であり、２は石英製の反応チャンバー、３は
この反応チャンバー２内に配置された試料台を示し、４
は導波管、５はこの導波管４を通してマイクロ波を出力
するマグネトロン、６は磁界発生用の電磁コイル、７は
前記真空室１内に反応ガスを供給するガス導入管、８は
高周波電源、９は真空室ｌ内を排気するための排気「１
．１０は前記試料台３上に載置される被加工対象物とし
ての半導体基板である。

そして、この従来例による装置構成の場合にあって、真
空室１内は、排気［１９を経て排気されると共に、ガス
導入管７からは反応ガスが供給されて、その内部圧力が
１Ｏ−２Ｔｏｒｒないし１Ｏ−３Ｔｏｒｒ程度に維持さ
れており、また、この状態で電磁コイル６によって反応
チャンバー２内に静磁界が形成され、かつ同様に、マグ
ネトロン５により導波管４を介して反応チャンバー２内
にマイクロ波が印加される。

従って、これらの磁界とマイクロ波とによる相乗効果に
よって、反応チャンバー２内に供給されている反応ガス
がプラズマ化し、試料台３に載置された被加工対象物と
しての半導体基板１０を、このガスプラズマにより、所
期通りに加工することができる。

しかして、この場合、前記磁界による電子の回転角周波
数ω。は、次式によって表わされる。すなわち。

ω。＝　ｅ　Ｂ　／　ｍ 但し、ｅ：電子の電荷の絶対値 Ｂ：ｉＨ束密度 ｍ：電子の質量 である。

また、一方、マイクロ波の角周波数をωとすると、ω＝
ω。なる条件が成立すれば、いわゆる。

電子サイクロトロン共鳴現象が発生し、マイクロ波のエ
ネルギーが電子に効率よく吸収されて高エネルギーの電
子となり、この結果、高密度のプラズマが得られること
になる。

こきて、前記マイクロ波には、通常、２．４５ＧＨｚの
ものが使用され、このときの電子サイクロトロン共鳴条
件は、Ｂ＝８７５ガウスとなる。イ乃って、この場合、
前記電磁コイル６による磁界が、反応チャンバー２内で
Ｂ＝８７５ガウスとなるように、そのコイル電流が設定
されるのである。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のプラズマ加工装置は、以上のように構成されてお
り、反応チャンバー内での電子サイクロトロン共鳴現象
領域が固定されているために、こＳでのプラズマ放電方
式が木来有している利点を充分には活用しきっていない
と云う問題点があった。

この発明は、従来のこのような問題点を解消するために
なされたもので、その目的とするところは、反応チャン
バー内における反応ガスの電離度を向上させて、こＳで
のプラズマ放電方式による利点を充分に活用し得るよう
に１ノだ、この種のプラズマ加工装置を提供することで
ある。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するために、この発明に係るプラズマ加
工装置は、静磁界発生のための電磁コイルに流す電流を
、直流に交流を重畳させた脈流とし、反応チャンバー内
での電子サイクロトロン共鳴現象領域を連続的に変化さ
せるようにしたものである。

すなわち、この発明は、反応チャンバー内での低圧下の
反応ガスに、電磁コイルによって磁界を印加させ、反応
ガス中の電子に所要の角周波数のサイクロトロン運動を
与えると共に、マグネトロンから導波管を介して前記サ
イクロトロン運動と同じ角周波数のマイクロ波を印加さ
せ、電子サイクロトロン共鳴現象により高密度プラズマ
を発生させて、半導体基板などの被加工対象物にエツチ
ング、または成膜などの加工を施すプラズマ加工装置に
おいて、前記磁界発生用の電磁コイルに流す電流を、直
流に交流を重畳させた脈流とし、電子サイクロトロン共
鳴現象の発生領域を前記反応チャンバー内で連続的に変
化させるようにしたことを特徴とするプラズマ加工装置
である。

〔作　　　用〕

従って、この発明においては、反応チャンバー内に形成
されるサイクロトロン共鳴現象の発生領域を連続的に変
化させるようにしたので、時間平均的にみた場合９反応
チャンバー内のより広い領域内でサイクロトロン共鳴現
象が発生することになって、その分だけプラズマ密度が
高められ、被加工対象物である半導体基板などに対する
エツチング、または成膜などの加工速度を効果的に向上
させ得るのである。

〔実　施　例〕

以下、この発明に係るプラズマ加工装置の一実施例につ
き、第１図および第２図を参照して詳細に説明する。

第１図はこの実施例を適用したプラズマ加工装置の概要
を模式的に示す断面構成図であり、この第１図実施例構
成において、前記した第３図従来例構成と同一符号は同
一または相当部分を示している。

すなわち、この第１図に示す実施例構成においても、符
号１は真空室であり、２は石英製の反応チャンバー、３
はこの反応チャンバー２内に配置された試料台を示し、
４は図示省略したマグネトロンからのマイクロ波出力を
前記反応チャンバー２内に導入する導波管、６は磁界発
生用の電磁コイル、７は前記真空室１内に反応ガスを供
給するガス導入管、９は真空室１内を排気するための排
気口、ＩＯは前記試料台３上に載置される被加工対象物
としての半導体基板である。また、Ｉｌａ、＋２ａおよ
びＩｌｂ、１２ｂはサイクロトロン共鳴現象の発生領域
区分である。

この実施例による装置構成の場合にあっても、真空室１
内は、排気口９を経て排気され、かつガス導入管７から
所定量の反応ガスが導入されて、１Ｏ−２Ｔｏｒｒない
し１Ｏ−３Ｔｏｒｒ程度の減圧下に保持されており、ま
た、電磁コイル６に通電することで、反応チャンバー２
内には、第１図の」一部から下部に向う発散磁界が発生
する。

これによって、石英製の反応チャンバー２内の電子は、
磁束の回りを回転するところの、いわゆるサイクロトロ
ン運動をなし、また、導波管４を介して２．４５ＧＨｚ
のマイクロ波が、同様に、図の上部から下部の方向に導
入され、前記の電子は、マイクロ波の電界波に振られて
エネルギーを吸収する。

こｙて、前記したように、磁束密度が８７５ガウスの領
域においては、いわゆる電子サイクロトロン共鳴現象が
発生し、マイクロ波のエネルギーが電子に効率よく吸収
されて高エネルギーとなり、かつこの電子が中性分子に
衝突することで、イオンとかラジカルを発生してガスプ
ラズマが形成され、試料台３上に載置された被加工対象
物としての半導体基板１０に、これらのイオンとかラジ
カルが到達して、所期通りのエツチング、または成膜な
どの加工を施し得るのである。

またこ＼で、この場合９前記磁界発生用の電磁コイルに
通電する電流を、第２図に示されているように、直流分
に交流分を重畳させた脈流にすると、前記した電子サイ
クロトロン共鳴現象の発生領域が変化することになる。

すなわち、この脈流電流が第２図のＭＩＮ　、のときの
電子サイクロトロン共鳴領域、つまり磁束密度８７５ガ
ウスの領域は、点鎖線で示す区分線＋１ａ、ｌｌｂを含
む面となり、また、脈流電流が同ＭＡＸ、のときの磁束
密度８７５ガウスの領域は、−点鎖線で示す区分線１２
ａ、１２ｂを含む面となる。

従って、電子サイクロトロン共鳴現象の発生領域は、区
分線１１ａ、Ｉｌｂを含む面と区分線１２ａ、１２ｂを
含む面とにより囲まれる空間内で連続的に変化すること
になり、このように電子サイクロトロン共鳴現象の発生
領域が面領域から空間領域に拡大されるために、プラズ
マのマイクロ波エネルギー吸収効率が格段に高められ、
前記加工効率をより層内上し得るのである。

なお、前記実施例構成においては、被加工対象物とｌノ
での半導体基板にＲＦバイアスを印加しないプラズマ加
工装置について述べたが、半導体基板の周囲にイオンシ
ースを形成することにより、半導体基板に負のバイアス
を印加してイオンを引込むようにしたＲＦバイアス付き
のプラズマ加工装置に対しても適用でき、同様な作用、
効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、この発明によれば、反応チャンバ
ー内での低圧下の反応ガスに、電磁コイルにより磁界を
印加させて、反応ガス中の電子に所要の角周波数のサイ
クロトロン運動を与えると共に、マグネトロンから導波
管を介して前記サイクロトロン運動と同じ角周波数のマ
イクロ波を印加させて、電子サイクロトロン共鳴現象に
より高密度プラズマを発生させ、半導体基板などの液加
　０ 工対象物にエツチング、または成膜などの加工を施すプ
ラズマ加工装置において、磁界発生用の電磁コイルに流
す電流を、直流に交流を重畳させた脈流とし、かつ電子
サイクロトロン共鳴現象の発生領域を前記反応チャンバ
ー内で連続的に変化させるようにしたので、反応チャン
バー内に形成されるサイクロトロン共鳴現象の発生領域
を、面領域から空間領域にまで拡大させることができ、
これによってプラズマのマイクロ波エネルギー吸収効率
が格段に向上され、プラズマ密度を高め得るもので、こ
の結果、被加工対象物である半導体基板などに対するエ
ツチング、または成膜などの加工速度を効果的に向上さ
せ得るのであり、また、装置構成上も比較的簡単で容易
に実施できるなどの優れた特長を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を適用したプラズマ加工装
置の概要を模式的に示す断面構成図、第２図は同上プラ
ズマ加工装置の磁界発生用電磁コイルに流す電流波形を
示す説明図であり、また、１ 第３図は従来例による同上プラズマ加工装置の概要を模
式的に示す断面構成図である。 １・・・・真空室、２・・・・石英製反応チャンバー３
・・・・試料台、４・・・・導波管、６・・・・磁界発
生用電磁コイル、７・・・・ガス導入管、９・・・・排
気口、１０・・・・半導体基板（被加工対象物）　、ｌ
ｌａ、１２ａおよびｌｌｂ、１２ｂ・・・・サイクロト
ロン共鳴現象の発生領域区分。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 反応チャンバー内での低圧下の反応ガスに、電磁コイル
   によつて磁界を印加させ、反応ガス中の電子に所要の角
   周波数のサイクロトロン運動を与えると共に、マグネト
   ロンから導波管を介して前記サイクロトロン運動と同じ
   角周波数のマイクロ波を印加させ、電子サイクロトロン
   共鳴現象により高密度プラズマを発生させて、半導体基
   板などの被加工対象物にエッチング、または成膜などの
   加工を施すプラズマ加工装置において、前記磁界発生用
   の電磁コイルに流す電流を、直流に交流を重畳させた脈
   流とし、電子サイクロトロン共鳴現象の発生領域を前記
   反応チャンバー内で連続的に変化させるようにしたこと
   を特徴とするプラズマ加工装置。