JPH05315097A - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置Info
- Publication number
- JPH05315097A JPH05315097A JP4144797A JP14479792A JPH05315097A JP H05315097 A JPH05315097 A JP H05315097A JP 4144797 A JP4144797 A JP 4144797A JP 14479792 A JP14479792 A JP 14479792A JP H05315097 A JPH05315097 A JP H05315097A
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- coil
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- plasma generating
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 プラズマ処理性能の向上を目的とした処理
方式や装置構成の変化などに対し、柔軟な対応性を持っ
て安定して均一なプラズマ処理を行う。 【構成】 プラズマ発生部周囲の電磁コイルを径方向
に多重構造とし、なおかつ各電磁コイルを同心軸上で軸
方向に関して独立に位置可変とする。 【効果】 径方向に関して均一に近いプラズマを生成
することが可能になり、処理方式や装置構成などの変化
に対し柔軟な対応性を持って安定して均一なプラズマ処
理を行うことができる。
方式や装置構成の変化などに対し、柔軟な対応性を持っ
て安定して均一なプラズマ処理を行う。 【構成】 プラズマ発生部周囲の電磁コイルを径方向
に多重構造とし、なおかつ各電磁コイルを同心軸上で軸
方向に関して独立に位置可変とする。 【効果】 径方向に関して均一に近いプラズマを生成
することが可能になり、処理方式や装置構成などの変化
に対し柔軟な対応性を持って安定して均一なプラズマ処
理を行うことができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子サイクロトロン共
鳴（ＥＣＲ）現象を用いてプラズマを発生させ、試料基
板にスパッタリング、ＣＶＤ、エッチング、イオン注入
などのプラズマ処理を施すための装置に関するものであ
り、特に基板に照射されるプラズマ中のイオン密度を均
一化にすることにより適切な基板処理を行う新規なプラ
ズマ処理装置に関するものである。
鳴（ＥＣＲ）現象を用いてプラズマを発生させ、試料基
板にスパッタリング、ＣＶＤ、エッチング、イオン注入
などのプラズマ処理を施すための装置に関するものであ
り、特に基板に照射されるプラズマ中のイオン密度を均
一化にすることにより適切な基板処理を行う新規なプラ
ズマ処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の電子サイクロトロン共鳴を使った
プラズマ処理装置としては、例えば特願平２−２５１８
９１号明細書に記載されているように、プラズマ発生部
の周囲に配置された電磁コイルを、互いに逆方向の電流
を通電できるように径方向に対して多重構造とし、磁束
密度の径方向分布を均一化することによって、プラズマ
中のイオン密度を均一化するものがある。
プラズマ処理装置としては、例えば特願平２−２５１８
９１号明細書に記載されているように、プラズマ発生部
の周囲に配置された電磁コイルを、互いに逆方向の電流
を通電できるように径方向に対して多重構造とし、磁束
密度の径方向分布を均一化することによって、プラズマ
中のイオン密度を均一化するものがある。
【０００３】上記した従来の技術の一実施例を図４及び
図５について説明する。
図５について説明する。
【０００４】ＥＣＲプラズマの生成は、プラズマ発生部
（ＥＣＲチャンバ）１内での導入マイクロ波とソレノイ
ドコイル６ａ及び６ｂによる直流磁界とによる電子サイ
クロトロン共鳴によって行われる。ＥＣＲプラズマが生
成されるための電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）現象
は、基本的には２．４５ＧＨｚマイクロ波導入に対して
は、プラズマ発生部１内の８７５Ｇａｕｓｓの磁束密度
の面で発生する。尚、符号２ａは処理基板、２ｂは基板
台、３は真空処理室、４ａ、４ｂはガス導入管、５は冷
却水配管、７は石英マイクロ波導入窓、８は導波管、９
はプラズマ流、１０は導体、１１は導体内冷却水水路で
ある。
（ＥＣＲチャンバ）１内での導入マイクロ波とソレノイ
ドコイル６ａ及び６ｂによる直流磁界とによる電子サイ
クロトロン共鳴によって行われる。ＥＣＲプラズマが生
成されるための電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）現象
は、基本的には２．４５ＧＨｚマイクロ波導入に対して
は、プラズマ発生部１内の８７５Ｇａｕｓｓの磁束密度
の面で発生する。尚、符号２ａは処理基板、２ｂは基板
台、３は真空処理室、４ａ、４ｂはガス導入管、５は冷
却水配管、７は石英マイクロ波導入窓、８は導波管、９
はプラズマ流、１０は導体、１１は導体内冷却水水路で
ある。
【０００５】従って、径方向に関して均一なプラズマ及
びプラズマ流を得るためには、プラズマ発生部１内及び
プラズマ発生部１から処理基板２ａまでの間の磁束密度
分布、特に８７５ＧａｕｓｓのＥＣＲ発生ポイント面が
径方向に関してフラットに近いことが極めて有効な手段
となる。
びプラズマ流を得るためには、プラズマ発生部１内及び
プラズマ発生部１から処理基板２ａまでの間の磁束密度
分布、特に８７５ＧａｕｓｓのＥＣＲ発生ポイント面が
径方向に関してフラットに近いことが極めて有効な手段
となる。
【０００６】図４は、従来技術によるプラズマ処理装置
の断面図であり、プラズマ発生部１周囲には径方向に２
分割されたソレノイドコイル６ａ及び６ｂが配置されて
いる。コイル６ａに処理室３側から見て時計回りに、ま
た処理室３側から見て反時計回りにそれぞれ直流電流を
所要の組み合わせで通電することにより、プラズマ発生
部１及び処理室３内に径方向に関して均一に近い磁束密
度分布をもつ直流磁界が発生する。
の断面図であり、プラズマ発生部１周囲には径方向に２
分割されたソレノイドコイル６ａ及び６ｂが配置されて
いる。コイル６ａに処理室３側から見て時計回りに、ま
た処理室３側から見て反時計回りにそれぞれ直流電流を
所要の組み合わせで通電することにより、プラズマ発生
部１及び処理室３内に径方向に関して均一に近い磁束密
度分布をもつ直流磁界が発生する。
【０００７】図５は、コイル６ａ、６ｂの拡大図及びコ
イル６ａに処理室３側から見て時計回りに、コイル６ｂ
に反時計回りにそれぞれ２００Ａの直流電流を通電した
場合のコイル中心面における磁束密度の径方向分布の傾
向を示すグラフである。このとき、コイル６ａは内径２
００ｍｍφ、外径２４０ｍｍφ、長さ１００ｍｍ、半径
方向巻数３×長さ方向巻数１３の３９ターンで、導体は
中空銅管を使った直接水冷式としている。また、コイル
６ｂは内径２５０ｍｍφ、外径４５０ｍｍφ、長さ１０
０ｍｍ、半径方向巻数１４×長さ方向巻数１３の１８２
ターンで、導体は同様に中空銅管を使った直接水冷式と
している。
イル６ａに処理室３側から見て時計回りに、コイル６ｂ
に反時計回りにそれぞれ２００Ａの直流電流を通電した
場合のコイル中心面における磁束密度の径方向分布の傾
向を示すグラフである。このとき、コイル６ａは内径２
００ｍｍφ、外径２４０ｍｍφ、長さ１００ｍｍ、半径
方向巻数３×長さ方向巻数１３の３９ターンで、導体は
中空銅管を使った直接水冷式としている。また、コイル
６ｂは内径２５０ｍｍφ、外径４５０ｍｍφ、長さ１０
０ｍｍ、半径方向巻数１４×長さ方向巻数１３の１８２
ターンで、導体は同様に中空銅管を使った直接水冷式と
している。
【０００８】図６に導体の断面図を示す。プラズマ発生
部１及び処理室３内に発生する磁界は、コイル６ａへの
通電による磁界とコイル６ｂへの通電による磁界の重ね
合わせにより与えられる。この結果、各点における磁界
は互いに逆向きになり、結局各点での磁界はその差によ
って与えられる磁束密度を成分として持つことになる。
従って、コイル６ａにより生成される磁界及びコイル６
ｂにより生成される磁界の各々の径方向に関する分布の
不均一性は互いの相殺効果により打ち消され、合成磁界
としては径方向に関する分布の均一性が向上する。
部１及び処理室３内に発生する磁界は、コイル６ａへの
通電による磁界とコイル６ｂへの通電による磁界の重ね
合わせにより与えられる。この結果、各点における磁界
は互いに逆向きになり、結局各点での磁界はその差によ
って与えられる磁束密度を成分として持つことになる。
従って、コイル６ａにより生成される磁界及びコイル６
ｂにより生成される磁界の各々の径方向に関する分布の
不均一性は互いの相殺効果により打ち消され、合成磁界
としては径方向に関する分布の均一性が向上する。
【０００９】ＥＣＲ条件である８７５Ｇａｕｓｓ程度を
コイル中心部で実現する場合を例にとると、従来の単一
コイル（内径２００ｍｍφ、外径３００ｍｍφ、長さ１
００ｍｍ、半径方向巻数７×長さ方向巻数１３の９１タ
ーン）に所定の直流電流を通電した場合は、コイル中心
部と中心から半径８０ｍｍの点の比較で約３０％の増加
があるのに対し、コイル６ａに１に対しコイル６ｂに逆
向きに約０．６の比率で直流電流を通電した場合の合成
磁界の磁束密度は、コイル中心部と中心から半径８０ｍ
ｍの点の比較で約１０％の増加に抑えることができる。
コイル中心部で実現する場合を例にとると、従来の単一
コイル（内径２００ｍｍφ、外径３００ｍｍφ、長さ１
００ｍｍ、半径方向巻数７×長さ方向巻数１３の９１タ
ーン）に所定の直流電流を通電した場合は、コイル中心
部と中心から半径８０ｍｍの点の比較で約３０％の増加
があるのに対し、コイル６ａに１に対しコイル６ｂに逆
向きに約０．６の比率で直流電流を通電した場合の合成
磁界の磁束密度は、コイル中心部と中心から半径８０ｍ
ｍの点の比較で約１０％の増加に抑えることができる。
【００１０】尚、上記従来技術例はあくまで一例であ
り、コイル寸法及びターン数あるいは通電電流値の変更
により更に径方向均一性を向上させることが可能であ
る。従って、プラズマ発生部１内に発生する磁界は単一
コイルによった場合に比べ大いに径方向の均一性が向上
され、その結果マイクロ波との相互作用による電子サイ
クロトロン共鳴によって生成されるプラズマも径方向の
均一性に優れたものとなる。
り、コイル寸法及びターン数あるいは通電電流値の変更
により更に径方向均一性を向上させることが可能であ
る。従って、プラズマ発生部１内に発生する磁界は単一
コイルによった場合に比べ大いに径方向の均一性が向上
され、その結果マイクロ波との相互作用による電子サイ
クロトロン共鳴によって生成されるプラズマも径方向の
均一性に優れたものとなる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】従来の電子サイクロト
ロン共鳴を使ったプラズマ処理装置は、以上のように均
一プラズマ処理のために、互いに逆方向の電流を通電で
きるように電磁コイルを径方向に対し多重構造としてい
るが、各コイルの軸方向が固定されているため、磁束密
度の径方向分布の均一化に関して限界があり、そのため
均一なプラズマ処理を行うについても限界があるという
問題があった。
ロン共鳴を使ったプラズマ処理装置は、以上のように均
一プラズマ処理のために、互いに逆方向の電流を通電で
きるように電磁コイルを径方向に対し多重構造としてい
るが、各コイルの軸方向が固定されているため、磁束密
度の径方向分布の均一化に関して限界があり、そのため
均一なプラズマ処理を行うについても限界があるという
問題があった。
【００１２】本発明は上記した従来技術の問題点を解消
するためになされたものである。
するためになされたものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上述した従来技術の問題
点を解決するために、本発明によれば、プラズマ発生部
と該プラズマ発生部に結合される処理室とを備えた真空
チャンバと、前記プラズマ発生部の周囲に配置され、か
つ互いに逆方向の電流を通電できるように径方向に対し
て多重構造をなす電磁コイルと、マイクロ波導入窓を通
してプラズマ発生部に結合された導波管とを備えたプラ
ズマ処理装置に於て、前記多重構造電磁コイルの各々を
同心軸上で軸方向に関して独立して位置可変としたこと
を特徴とするプラズマ処理装置を提供する。
点を解決するために、本発明によれば、プラズマ発生部
と該プラズマ発生部に結合される処理室とを備えた真空
チャンバと、前記プラズマ発生部の周囲に配置され、か
つ互いに逆方向の電流を通電できるように径方向に対し
て多重構造をなす電磁コイルと、マイクロ波導入窓を通
してプラズマ発生部に結合された導波管とを備えたプラ
ズマ処理装置に於て、前記多重構造電磁コイルの各々を
同心軸上で軸方向に関して独立して位置可変としたこと
を特徴とするプラズマ処理装置を提供する。
【００１３】
【作用】この発明に於けるプラズマ発生部の周囲に配置
する径方向に対して多重構造の電磁コイルは、コイル軸
方向の適当なコイル位置関係に於て、各コイルに適当な
組み合わせの同方向あるいは逆方向の直流電流を流すこ
とにより、プラズマ発生室内及び処理室内に、径方向に
関して可及的に均一に近い磁束密度分布を持つ磁界を生
成する。
する径方向に対して多重構造の電磁コイルは、コイル軸
方向の適当なコイル位置関係に於て、各コイルに適当な
組み合わせの同方向あるいは逆方向の直流電流を流すこ
とにより、プラズマ発生室内及び処理室内に、径方向に
関して可及的に均一に近い磁束密度分布を持つ磁界を生
成する。
【００１４】
【実施例】以下、この発明の一実施例を電磁コイルに関
する位置関係を中心軸に沿って変化させた場合の磁場分
布について説明する。
する位置関係を中心軸に沿って変化させた場合の磁場分
布について説明する。
【００１５】図１に、位置関係を変化させた場合のプラ
ズマ処理装置の断面図を示す。コイル６ａとコイル６ｂ
は図２に示すように中心軸方向に５０ｍｍずれた位置関
係にある。このとき、コイル６ａに処理室３側から見て
時計回りに、コイル６ｂに反時計回りにそれぞれ所要の
直流電流を流した場合、プラズマ発生部１及び処理室３
内に発生する磁界は、コイル６ａへの通電による磁界と
コイル６ｂへの通電による磁界の重ね合わせにより与え
られる。
ズマ処理装置の断面図を示す。コイル６ａとコイル６ｂ
は図２に示すように中心軸方向に５０ｍｍずれた位置関
係にある。このとき、コイル６ａに処理室３側から見て
時計回りに、コイル６ｂに反時計回りにそれぞれ所要の
直流電流を流した場合、プラズマ発生部１及び処理室３
内に発生する磁界は、コイル６ａへの通電による磁界と
コイル６ｂへの通電による磁界の重ね合わせにより与え
られる。
【００１６】磁束密度の半径８０ｍｍに亘る径方向の均
一性は、図３に示すように中心部での磁束密度Ｂ０に対
する半径８０ｍｍ部での磁束密度Ｂ１の変化率として （Ｂ１−Ｂ０）／Ｂ０ で表される。
一性は、図３に示すように中心部での磁束密度Ｂ０に対
する半径８０ｍｍ部での磁束密度Ｂ１の変化率として （Ｂ１−Ｂ０）／Ｂ０ で表される。
【００１７】ＥＣＲ条件である８７５Ｇａｕｓｓ程度
を、コイル６ａ及び６ｂの中心軸上で実現する場合を例
にとると、図２に示すように内側のコイル６ａの中心面
に於て、前述の固定２重コイルでは中心部と中心から半
径８０ｍｍの点で約１０％の磁束密度の増加があったの
に対し、本実施例の位置可変２重コイルによれば、中心
部と中心から半径８０ｍｍの点で約５％の増加に抑える
ことができる。
を、コイル６ａ及び６ｂの中心軸上で実現する場合を例
にとると、図２に示すように内側のコイル６ａの中心面
に於て、前述の固定２重コイルでは中心部と中心から半
径８０ｍｍの点で約１０％の磁束密度の増加があったの
に対し、本実施例の位置可変２重コイルによれば、中心
部と中心から半径８０ｍｍの点で約５％の増加に抑える
ことができる。
【００１８】従って、プラズマ発生部１内に発生する磁
界は、従来技術の固定２重コイルの場合に比べて、径方
向の均一性が更に向上され、その結果マイクロ波との相
互作用による電子サイクロトロン共鳴によって生成され
るプラズマも更に径方向の均一性に優れたものとなる。
界は、従来技術の固定２重コイルの場合に比べて、径方
向の均一性が更に向上され、その結果マイクロ波との相
互作用による電子サイクロトロン共鳴によって生成され
るプラズマも更に径方向の均一性に優れたものとなる。
【００１９】尚、本実施例はあくまで一例であり、コイ
ル寸法及びターン数あるいは通電電流値、コイル位置関
係の変更などにより更に径方向均一性を向上させること
が可能である。例えば、図３に示すように、コイル中心
軸をＺ軸とし、外側コイルであるコイル６ｂの上端部を
Ｚ＝０、下端部に向かって正方向として、計測位置をＺ
＝０ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍｍ、１５０ｍｍとした場
合、それぞれ均一性は１４％、１９％、５％、４％とな
っており、電磁コイルの配置で均一性を制御できること
を示すことができる。
ル寸法及びターン数あるいは通電電流値、コイル位置関
係の変更などにより更に径方向均一性を向上させること
が可能である。例えば、図３に示すように、コイル中心
軸をＺ軸とし、外側コイルであるコイル６ｂの上端部を
Ｚ＝０、下端部に向かって正方向として、計測位置をＺ
＝０ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍｍ、１５０ｍｍとした場
合、それぞれ均一性は１４％、１９％、５％、４％とな
っており、電磁コイルの配置で均一性を制御できること
を示すことができる。
【００２０】以上の動作は、プラズマ発生部１で生成さ
れた均一性の高いプラズマによって、処理基板２ａに対
し均一なプラズマ処理を行うことを可能とする。
れた均一性の高いプラズマによって、処理基板２ａに対
し均一なプラズマ処理を行うことを可能とする。
【００２１】
【発明の効果】本発明のプラズマ処理装置によれば、プ
ラズマ発生部の周囲に配置する電磁コイルを径方向に多
重構造とし、かつ軸方向に位置可変として、各コイルに
所要の直流電流を逆方向あるいは同方向に流すことによ
り、径方向に関して均一に近いプラズマを生成すること
が可能になり、処理方式や装置構成、特に基板の処理位
置などの変化に対し、柔軟な対応性を持って安定して均
一なプラズマ処理を行うことができる効果がある。
ラズマ発生部の周囲に配置する電磁コイルを径方向に多
重構造とし、かつ軸方向に位置可変として、各コイルに
所要の直流電流を逆方向あるいは同方向に流すことによ
り、径方向に関して均一に近いプラズマを生成すること
が可能になり、処理方式や装置構成、特に基板の処理位
置などの変化に対し、柔軟な対応性を持って安定して均
一なプラズマ処理を行うことができる効果がある。
【図１】本発明の位置可変２重コイル方式の一実施例に
よるプラズマ処理装置を示す断面図である。
よるプラズマ処理装置を示す断面図である。
【図２】位置可変２重コイル方式の本実施例に於けるコ
イルの拡大図と、その磁束密度の径方向分布を示すグラ
フである。
イルの拡大図と、その磁束密度の径方向分布を示すグラ
フである。
【図３】位置可変２重コイル方式の本実施例に於けるコ
イルの拡大図と、その磁束密度の径方向分布を示すグラ
フである。
イルの拡大図と、その磁束密度の径方向分布を示すグラ
フである。
【図４】従来の固定２重コイル方式の一実施例によるプ
ラズマ処理装置を示す断面図である。
ラズマ処理装置を示す断面図である。
【図５】図４のコイルの拡大図と、その磁束密度の径方
向分布を示すグラフである。
向分布を示すグラフである。
【図６】コイルの導体の断面図である。
１ プラズマ発生部 ２ａ 処理基板 ２ｂ 基板台 ３ 真空処理室 ４ａ、４ｂ ガス導入管 ５ 冷却水配管 ６、６ａ、６ｂ 電磁コイル ７ 石英マイクロ波導入窓 ８ 導波管 ９ プラズマ流 １０ 導体 １１ 導体内冷却水水路
Claims (1)
- 【請求項１】 プラズマ発生部と該プラズマ発生部に
結合される処理室とを備えた真空チャンバと、前記プラ
ズマ発生部の周囲に配置され、かつ互いに逆方向の電流
を通電できるように径方向に対して多重構造をなす電磁
コイルと、マイクロ波導入窓を通してプラズマ発生部に
結合された導波管とを備えたプラズマ処理装置に於て、 前記多重構造電磁コイルの各々を同心軸上で軸方向に関
して独立して位置可変とし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 |
|---|---|---|---|
| JP4144797A JPH05315097A (ja) | 1992-05-11 | 1992-05-11 | プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4144797A JPH05315097A (ja) | 1992-05-11 | 1992-05-11 | プラズマ処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05315097A true JPH05315097A (ja) | 1993-11-26 |
Family
ID=15370687
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4144797A Withdrawn JPH05315097A (ja) | 1992-05-11 | 1992-05-11 | プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05315097A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6333269B2 (en) | 1997-09-16 | 2001-12-25 | Tokyo Electron Limited | Plasma treatment system and method |
| WO2010058930A3 (ko) * | 2008-11-20 | 2010-08-05 | 한국기초과학지원연구원 | 전자 맴돌이 공명 이온원 장치 및 그의 제조방법 |
-
1992
- 1992-05-11 JP JP4144797A patent/JPH05315097A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6333269B2 (en) | 1997-09-16 | 2001-12-25 | Tokyo Electron Limited | Plasma treatment system and method |
| WO2010058930A3 (ko) * | 2008-11-20 | 2010-08-05 | 한국기초과학지원연구원 | 전자 맴돌이 공명 이온원 장치 및 그의 제조방법 |
| US8461763B2 (en) | 2008-11-20 | 2013-06-11 | Korea Basic Science Institute | Electron cyclotron ion source and manufacturing method thereof |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990803 |