JPH05335279A - 真空反応装置 - Google Patents

真空反応装置

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JPH05335279A
JPH05335279A JP16423592A JP16423592A JPH05335279A JP H05335279 A JPH05335279 A JP H05335279A JP 16423592 A JP16423592 A JP 16423592A JP 16423592 A JP16423592 A JP 16423592A JP H05335279 A JPH05335279 A JP H05335279A
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discharge chamber
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 放電チャンバの内壁近傍で生ずる電子密度の
低下を防止でき、プラズマを安定に保つことができる真
空反応装置を得る。 【構成】 放電チャンバ1の内壁に対して一定の間隔を
空けて、高周波用電源9から高周波電力が与えられる高
周波用電極8を設け、該高周波用電極8と放電チャンバ
1の内壁との間でグロー放電を生じさせて、この間にプ
ラズマを発生させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、その内部でドライエ
ッチング或いは化学気相堆積等が行われる真空反応装置
に関し、特に、装置内で生成するプラズマ密度分布を均
一化できる真空反応装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3は、例えば、特公平3−43774
号公報等に示された従来のドライエッチングまたは化学
気相堆積に使用される真空処理装置を示す断面図であ
り、図において、1は放電チャンバ、2は放電チャンバ
1にマイクロ波電力を供給するマイクロ波導波管、3は
放電チャンバ1内で、マイクロ波導波管2から供給され
たマイクロ波電力に電子サイクロトロン共鳴を生じさせ
るための磁場を作るソレノイドコイル、4は放電チャン
バー1中へのガス導入孔、5は放電チャンバー1内で生
じたイオンがその内部に拡散する反応チャンバ、6は反
応チャンバ5中に設置され、通常、電気的に完全に絶縁
され、フローティングポテンシャルにある試料台、7は
試料台6上に設置されたウェハである。そして、放電チ
ャンバ1及び反応チャンバ5内は、図示しない真空排気
系によって一定の真空度に保たれている。
【0003】次に動作について説明する。図示しない真
空排気系によって放電チャンバ1と反応チャンバ5を一
定の真空度に保持し、放電チャンバ1内のガス導入孔4
からドライエッチング又は化学気相堆積に用いる反応性
ガスを導入し、放電チャンバ1内が所定の圧力値となる
ように図示しない真空排気系による排気量を調節する。
そして、放電チャンバ1内の圧力が所定の値になったと
ころで、図示しないマイクロ波電力発生電源に接続され
たマイクロ波導波管2により、マイクロ波電力を放電チ
ャンバ1内に供給する。続いて、ソレノイドコイル3に
よって放電チャンバ1内にマイクロ波と電子サイクロト
ロン共鳴を起こすに必要な磁界を形成し、ここで上記導
入した反応ガスを放電させ、電子サイクロトロン共鳴プ
ラズマを生成させる。この放電チャンバー1内で発生し
たプラズマは、磁力線に沿って拡散し、該プラズマによ
り、反応チャンバ5内に設置された試料台6上の試料7
にドライエッチング又は化学気相堆積等(以下、単にド
ライ処理と呼ぶ。)が施される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のドライ処理に使
用される真空反応装置は、以上のように構成されてお
り、放電チャンバ1内で発生したプラズマ中の電子が放
電チャンバ1内の壁の方向に向かって拡散しやすく、こ
の壁で電子が消滅するために、放電チャンバ1の壁付近
における電子密度が低下し、電子密度分布は放電チャン
バ1の中心付近が高く、壁に近づくにつれて低下するよ
うな分布になる。このため、本来、電子とイオン(正イ
オン)の濃度(密度)が等しくあるべきプラズマが不安
定な状態になり、イオンが加熱されてイオン温度が上昇
し、放電チャンバー1から拡散するイオンの方向性が不
安定になり、その結果、ウエハ7の上面に対して垂直に
入るべきイオンの数が低下し、ウエハ7の上面における
エッチング性が不均一になり、、また、異方性エッチン
グが行えなくなるという問題点があった。
【0005】特に、試料7が大口径のものほど、プラズ
マの電子密度分布の不均一化の程度は大きくなり、上記
のような問題点はより顕著に現れていた。
【0006】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、放電チャンバの内壁付近で生ず
る電子密度の低下を防止でき、均一且つ一様な電子密度
分布を有するプラズマを反応チャンバ内に生成すること
ができる真空反応装置を得ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる真空反
応装置は、電子サイクロトロン共鳴プラズマが行われる
放電チャンバの内壁近傍に、該放電チャンバの内壁との
間で高周波放電を生じさせる放電電極を設けたものであ
る。
【0008】更に、この発明にかかる真空反応装置は、
電子サイクロトロン共鳴プラズマが行われる放電チャン
バの内壁近傍に、該放電チャンバの内壁に対して熱電子
を供給する熱電子供給手段を設けたものである。
【0009】
【作用】この発明においては、放電チャンバの壁付近に
おいて高周波放電を生じさせるようにしたから、この高
周波放電によるプラズマによって発生する電子により、
放電チャンバの内壁付近の電子密度が増加し、電子サイ
クロクトン共鳴プラズマ中の電子の壁方向への拡散によ
る放電チャンバの内壁付近の電子密度の低下が抑制され
て、電子サイクロトロン共鳴プラズマの径方向の電子密
度分布が均一になり、その結果、プラズマが安定状態に
保たれ、イオンを均一にかつ低温のままでウエハ上に拡
散させることができる。
【0010】この発明においては、放電チャンバの壁付
近の電子密度の低下が、熱電子放出手段から発生する熱
電子によって補償されるため、電子サイクロトロン共鳴
プラズマの径方向の電子密度分布が均一になり、これに
より、プラズマを安定にし、イオンを均一にかつ低温の
ままで試料上に拡散させることができる。
【0011】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図1は、この発明の第1の実施例による真空反応
装置の構成を示す断面模式図であり、図において、図3
と同一符号は同一または相当する部分を示し、8は放電
チャンバ1の内壁に対して一定間隔を空けて該内壁面と
並行になるように配設された高周波放電用電極、9は高
周波放電用電極8に接続されている高周波電源である。
そして、この真空反応装置は図3に示した従来の反応装
置と同様に、放電チャンバ1,反応チャンバ5内は、図
示しない真空排気系によって引かれ、真空に保たれてい
る。
【0012】以下、動作について説明する。基本的な動
作は、図3に示した従来の反応装置と同じであり、放電
チャンバ1内のガス導入孔4からドライエッチング又は
化学気相堆積に用いる反応性ガスを導入され、放電チャ
ンバ1の内壁面に沿って配設された高周波放電用電極8
に高周波電源9から高周波電力を供給することにより、
該高周波放電用電極8と放電チャンバ1との間でグロー
放電が生じ、この間にプラズマが発生する。そして、こ
のプラズマの発生により、放電チャンバ1内のマイクロ
波電力と磁界とによる電子サイクロトロン共鳴で発生し
た高密度プラズマ中の電子が、放電チャンバ1の壁に向
けて拡散して、壁で消滅しても、壁付近の電子密度は低
下せず、放電チャンバ1内の径方向における電子密度分
布は均一に保たれる。
【0013】このような本実施例の真空反応装置では、
放電チャンバ1の内壁面に沿って配設された高周波放電
用電極8と放電チャンバ1の内壁面との間のグロー放電
によって、この間の電子密度を高くできるので、従来の
反応装置で発生していた放電チャンバ1の内壁面の近傍
における電子密度の低下が抑制されて、上記反応性ガス
から生成したプラズマを安定状態に保つことができ、該
プラズマ中のイオン温度の上昇を防止することができ
る。その結果、反応チャンバ5内に大口径ウェハが試料
として試料台6に載置されても、放電チャンバ1内のプ
ラズマから拡散するイオンの異方性が向上し、且つ、イ
オンのウェハの上面に対して垂直入射する方向のイオン
の加速も強くなり、これにより、ウェハ面内におけるエ
ッチング性が均一化し、エッチング形状の異方性も向上
することができる。また、プラズマの安定化により、プ
ラズマ密度自体も増加して、エッチング速度も向上す
る。また、従来の反応装置では、高異方性を得ようとす
ると、試料台6に高周波電力を印加し、該試料台6を負
のポテンシャルに保って、イオンの拡散を加速させてエ
ッチングして、エッチング試料7に照射損傷を与えてい
たが、この反応装置では、イオンを加速させることな
く、上述したように高異方性のエッチングを行うことが
でき、照射損傷も軽減することができる。
【0014】図2は、この発明の第2の実施例による真
空反応装置の構成を示す断面模式図であり、この真空反
応装置は、上記第1の実施例の真空反応装置における高
周波放電用電極8に代えて、熱電子放出するフィラメン
ト10を放電チャンバ1の内壁との間に一定間隔を空け
て配設したものである。
【0015】このような本実施例の真空反応装置では、
フィラメント10から熱電子が放電チャンバ1の内壁に
向けて放出されるので、放電チャンバ1の内壁の近傍は
電子密度が高く、電子サイクロトロン共鳴によって形成
されたプラズマ中の電子の放電チャンバー11の内壁へ
の拡散による電子密度の低下が抑制され、生成したプラ
ズマを安定に保つことができ、上記第1の実施例と同様
の効果を得ることができる。
【0016】尚、上記第1の実施例では、エッチングガ
ス導入孔4から放電チャンバ1に導入した反応ガスを放
電用電極8と放電チャンバー1の内壁との間で放電する
ような構造になっているが、放電用電極8と放電チャン
バ1の内壁との間から、希ガス(例えば、He)が導入
される構造にしてもよく、この場合は、この放電用電極
8と放電チャンバ1の内壁との間に希ガスによるプラズ
マが生成することから、放電チャンバ1の内壁に堆積物
が付着するのを防止することができ、更に、低分子量の
ガスを導入することによって生成するプラズマをより一
層安定にすることができる。
【0017】また、上記第2の実施例ではフィラメント
のような直熱型の熱電子放出要素を設けたが、フィラメ
ントに限らず傍熱型の熱電子放出要素を設けてもよく、
この場合も上記実施例と同様の効果を得ることができ
る。また、上記何れの実施例も、エッチング処理につい
て説明したが、化学気相堆積等の反応処理を行う際も、
高異方性で、且つ、ウエハの上面に対する反応均一性に
優れた反応が行えることは言うまでもない。
【0018】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、放電
チャンバの内壁付近に電子密度の高い領域を生成するこ
とができるよう、該放電チャンバの内壁近傍に電子発生
手段を設けたので、放電チャンバの内壁近傍における電
子密度の低下が抑制されて、電子サイクロトロン共鳴プ
ラズマのプラズマ安定性を保つことができ、その結果、
該プラズマから拡散するイオンの方向性が向上して、高
異方性、高均一性,高スループット及び低損傷にてドラ
イ処理を行うことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例による真空反応装置の
構成を示す断面模式図である。
【図2】この発明の第2の実施例による真空反応装置の
構成を示す断面模式図である。
【図3】従来の真空反応装置の構成を示す断面側面図で
ある。
【符号の説明】
1 電子サイクロトロン共鳴による放電チャンバ 2 マイクロ波導波管 3 ソレノイドコイル 4 ガス導入孔 5 反応チャンバ 6 試料台 7 ウエハ 8 高周波放電用電極 9 高周波電源 10 熱電子放出用フィラメント

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 真空状態でマイクロ波電力とソレノイド
    コイルが作る磁界とによって電子サイクロトロン共鳴を
    生じさせる放電チャンバーと、 上記真空放電チャンバーで生じせしめられたプラズマが
    その内部に拡散し、その内部の上記真空放電チャンバー
    から離れた位置に配置された試料に対してドライエッチ
    ングまたは化学気相堆積を施す反応チャンバーとを有す
    る真空反応装置において、 上記放電チャンバーの内壁の近傍に、この領域の電子密
    度を高くする電子発生手段を設けたことを特徴とする真
    空反応装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の真空反応装置におい
    て、 上記放電チャンバーの内壁に対して一定の間隔を以て並
    行に配設され、該放電チャンバーの内壁との間でグロー
    放電を生じさせる放電電極を設けたことを特徴とする真
    空反応装置。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載の真空反応装置におい
    て、 上記放電チャンバーの内壁に対して一定の間隔を以て並
    行に配設され、該放電チャンバーの内壁近傍に熱電子を
    放出する熱電子放出手段を設けたことを特徴とする真空
    反応装置。
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