JPH0621010A - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置Info
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- JPH0621010A JPH0621010A JP4197781A JP19778192A JPH0621010A JP H0621010 A JPH0621010 A JP H0621010A JP 4197781 A JP4197781 A JP 4197781A JP 19778192 A JP19778192 A JP 19778192A JP H0621010 A JPH0621010 A JP H0621010A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体ウエハの表面に均質なプラズマを接触
させて半導体ウエハを均一且つ高速にプラズマ処理す
る。 【構成】 プラズマの発生に必要な真空空間を形成する
反応容器１と、反応容器１内の上方に配設された上部電
極２と、上部電極２の下方でこれに対向させて並設され
且つ上部電極２との間で真空放電によるプラズマを発生
させる、半導体ウエハ３の載置部を兼ねた下部電極４
と、これらの両電極間の電界に対して直交する磁界Ｂを
印加する電磁石５とを備え、電磁石５によって印加され
た磁界Ｂと各電極間２、４に形成された電界とで上部電
極２を下面から上面に亘って取り囲むリング状のプラズ
マを形成すると共に、このプラズマを下部電極４上の半
導体ウエハ３に接触させるようにした。
させて半導体ウエハを均一且つ高速にプラズマ処理す
る。 【構成】 プラズマの発生に必要な真空空間を形成する
反応容器１と、反応容器１内の上方に配設された上部電
極２と、上部電極２の下方でこれに対向させて並設され
且つ上部電極２との間で真空放電によるプラズマを発生
させる、半導体ウエハ３の載置部を兼ねた下部電極４
と、これらの両電極間の電界に対して直交する磁界Ｂを
印加する電磁石５とを備え、電磁石５によって印加され
た磁界Ｂと各電極間２、４に形成された電界とで上部電
極２を下面から上面に亘って取り囲むリング状のプラズ
マを形成すると共に、このプラズマを下部電極４上の半
導体ウエハ３に接触させるようにした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマ処理装置に関
する。
する。
【０００２】
【従来の技術】プラズマ処理装置は、処理用ガスの存在
する処理容器内で真空放電させてプラズマを発生させ、
このプラズマを利用して被処理体に所定の処理を施す装
置であり、例えば、従来から半導体製造工程における、
スパッタリング工程、アッシング工程、ＣＶＤ工程、あ
るいはエッチング工程などで用いられている。一方、近
年の半導体の高集積化に伴って配線構造が益々多層化及
び微細化し、更には被処理体である半導体ウエハが大口
径化してきているため、均一且つ例えば、３０ｍTorrと
いう低圧下でのプラズマ処理が益々重要な課題となって
きている。
する処理容器内で真空放電させてプラズマを発生させ、
このプラズマを利用して被処理体に所定の処理を施す装
置であり、例えば、従来から半導体製造工程における、
スパッタリング工程、アッシング工程、ＣＶＤ工程、あ
るいはエッチング工程などで用いられている。一方、近
年の半導体の高集積化に伴って配線構造が益々多層化及
び微細化し、更には被処理体である半導体ウエハが大口
径化してきているため、均一且つ例えば、３０ｍTorrと
いう低圧下でのプラズマ処理が益々重要な課題となって
きている。
【０００３】そこで、従来のプラズマ処理装置では、低
圧下でプラズマを安定して発生させるために、磁界を利
用して電極周辺にプラズマを閉じ込めてその周辺におい
てプラズマを高密度化して均一にプラズマ処理をする方
策が採られている。そして、このような従来の技術とし
ては、例えば、特開昭５９−１４０３７５号公報及び特
開昭６１−８６９４２号公報に記載されたものがある。
前者は、特殊構造のマグネトロン電極上にウエハを載
せ、その周囲にプラズマを閉じ込めるようにしたもので
あり、後者は、電極の表面に沿って回転磁界を発生させ
ると共に電極周辺の電子の挙動を制限して均一にプラズ
マ処理を行なうようにしたものである。
圧下でプラズマを安定して発生させるために、磁界を利
用して電極周辺にプラズマを閉じ込めてその周辺におい
てプラズマを高密度化して均一にプラズマ処理をする方
策が採られている。そして、このような従来の技術とし
ては、例えば、特開昭５９−１４０３７５号公報及び特
開昭６１−８６９４２号公報に記載されたものがある。
前者は、特殊構造のマグネトロン電極上にウエハを載
せ、その周囲にプラズマを閉じ込めるようにしたもので
あり、後者は、電極の表面に沿って回転磁界を発生させ
ると共に電極周辺の電子の挙動を制限して均一にプラズ
マ処理を行なうようにしたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
プラズマ処理装置では、低圧下で被処理体に対して均一
なプラズマ処理を行なうために、上述のように電極周辺
に高密度のプラズマを形成する種々の工夫が採られてい
るが、このようなプラズマ処理装置であっても半導体の
高集積化及び被処理体の大口径化の傾向に対処するには
均一処理の面で未だ十分なものではないという課題があ
った。
プラズマ処理装置では、低圧下で被処理体に対して均一
なプラズマ処理を行なうために、上述のように電極周辺
に高密度のプラズマを形成する種々の工夫が採られてい
るが、このようなプラズマ処理装置であっても半導体の
高集積化及び被処理体の大口径化の傾向に対処するには
均一処理の面で未だ十分なものではないという課題があ
った。
【０００５】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、低圧下で被処理体の表面に均質なプラズマ
を接触させて被処理体を均一にプラズマ処理することが
できるプラズマ処理装置を提供することを目的としてい
る。
れたもので、低圧下で被処理体の表面に均質なプラズマ
を接触させて被処理体を均一にプラズマ処理することが
できるプラズマ処理装置を提供することを目的としてい
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
のプラズマ処理装置は、プラズマの発生に必要な真空空
間を形成する処理容器と、この処理容器内の上方に配設
された上部電極と、この上部電極の下方でこれに対向さ
せて並設され且つ上記上部電極との間で真空放電による
プラズマを発生させる、被処理体の載置部を兼ねた下部
電極と、これらの両電極間の電界に対して直交する磁界
を印加する磁界印加手段とを備え、上記磁界印加手段に
よって印加された磁界と上記各電極間に印加された電界
とで上記上部電極を下面から上面に亘って取り囲むリン
グ状のプラズマを形成すると共に、このプラズマを上記
下部電極上の被処理体に接触させるように構成したもの
である。
のプラズマ処理装置は、プラズマの発生に必要な真空空
間を形成する処理容器と、この処理容器内の上方に配設
された上部電極と、この上部電極の下方でこれに対向さ
せて並設され且つ上記上部電極との間で真空放電による
プラズマを発生させる、被処理体の載置部を兼ねた下部
電極と、これらの両電極間の電界に対して直交する磁界
を印加する磁界印加手段とを備え、上記磁界印加手段に
よって印加された磁界と上記各電極間に印加された電界
とで上記上部電極を下面から上面に亘って取り囲むリン
グ状のプラズマを形成すると共に、このプラズマを上記
下部電極上の被処理体に接触させるように構成したもの
である。
【０００７】また、本発明の請求項２に記載のプラズマ
処理装置は、請求項１に記載の発明における、上記磁界
印加手段を制御して磁界方向を間欠的に反転させるよう
に構成したものである。
処理装置は、請求項１に記載の発明における、上記磁界
印加手段を制御して磁界方向を間欠的に反転させるよう
に構成したものである。
【０００８】また、本発明の請求項３に記載のプラズマ
処理装置は、請求項１または請求項２に記載の発明にお
ける、上記上部電極を昇降させる昇降機構を設けて構成
したものである。
処理装置は、請求項１または請求項２に記載の発明にお
ける、上記上部電極を昇降させる昇降機構を設けて構成
したものである。
【０００９】また、本発明の請求項４に記載のプラズマ
処理装置は、請求項１ないし請求項３に記載の発明にお
ける、上記下部電極に電源を接続すると共に、この電源
電圧の大きさを可変に構成したものである。
処理装置は、請求項１ないし請求項３に記載の発明にお
ける、上記下部電極に電源を接続すると共に、この電源
電圧の大きさを可変に構成したものである。
【００１０】また、本発明の請求項５に記載のプラズマ
処理装置は、請求項１ないし請求項２に記載の発明にお
ける、上記処理容器内に処理用ガスを供給するガス供給
管をこの処理容器上面の側方に偏倚させ且つ上記上部電
極の側方から処理用ガスを供給するように構成したもの
である。
処理装置は、請求項１ないし請求項２に記載の発明にお
ける、上記処理容器内に処理用ガスを供給するガス供給
管をこの処理容器上面の側方に偏倚させ且つ上記上部電
極の側方から処理用ガスを供給するように構成したもの
である。
【００１１】
【作用】本発明の請求項１に記載の発明によれば、処理
容器内の下部電極に被処理体を載置した状態で処理容器
内に処理用ガスを供給して所定の真空度を保持し、この
ような状態下で上部電極と下部電極との間で真空放電さ
せると、この真空放電によって両電極間にプラズマが発
生すると共に、磁界印加手段によって印加された磁界が
上下部電極間の電界と直交し、この直交電磁界がプラズ
マに作用して上部電極を下面から上面に亘って周回して
リング状のプラズマを形成して上部電極を周回するプラ
ズマが下部電極上の被処理体に均一に接触して被処理体
を均一にプラズマ処理することができる。
容器内の下部電極に被処理体を載置した状態で処理容器
内に処理用ガスを供給して所定の真空度を保持し、この
ような状態下で上部電極と下部電極との間で真空放電さ
せると、この真空放電によって両電極間にプラズマが発
生すると共に、磁界印加手段によって印加された磁界が
上下部電極間の電界と直交し、この直交電磁界がプラズ
マに作用して上部電極を下面から上面に亘って周回して
リング状のプラズマを形成して上部電極を周回するプラ
ズマが下部電極上の被処理体に均一に接触して被処理体
を均一にプラズマ処理することができる。
【００１２】また、本発明の請求項２に記載の発明によ
れば、上記磁界印加手段の磁極を間欠的に反転させ、こ
れによって上部電極を周回するプラズマの周回方向を間
欠的に反転させて被処理体に接触するプラズマを均質化
することができる。
れば、上記磁界印加手段の磁極を間欠的に反転させ、こ
れによって上部電極を周回するプラズマの周回方向を間
欠的に反転させて被処理体に接触するプラズマを均質化
することができる。
【００１３】また、本発明の請求項３に記載の発明によ
れば、上記上部電極を昇降機構によって昇降させて上部
電極と下部電極との距離をプラズマ処理内容に応じて適
宜設定することができる。
れば、上記上部電極を昇降機構によって昇降させて上部
電極と下部電極との距離をプラズマ処理内容に応じて適
宜設定することができる。
【００１４】また、本発明の請求項４に記載の発明によ
れば、上記被処理体の種類によって電源による電極の印
加電圧を適宜変更して被処理体に最適なプラズマ処理を
行なうことができる。
れば、上記被処理体の種類によって電源による電極の印
加電圧を適宜変更して被処理体に最適なプラズマ処理を
行なうことができる。
【００１５】また、本発明の請求項５に記載の発明によ
れば、上記ガス供給管が処理容器上面の側方に偏倚し、
上記上部電極の側方から処理用ガスを供給することによ
ってプラズマを上記上部電極を下面から上面に亘って均
一に周回させることができる。
れば、上記ガス供給管が処理容器上面の側方に偏倚し、
上記上部電極の側方から処理用ガスを供給することによ
ってプラズマを上記上部電極を下面から上面に亘って均
一に周回させることができる。
【００１６】
【実施例】以下、図１〜図４に示す実施例の基づいて本
発明を説明する。
発明を説明する。
【００１７】本実施例のプラズマ処理装置は、図１に示
すように、プラズマの発生に必要な真空空間を形成す
る、例えば、アルミニウムの表面をアルマイト処理した
処理容器としての反応容器１の内部はプラズマ発生の接
地電極１Ａとして動作するように構成されている。そし
て、このプラズマ処理装置は、上記反応容器１内の上方
に配設された上部電極２と、この上部電極２の下方これ
とに対向させて平行に配設され且つ上記上部電極２との
間で真空放電によるプラズマを発生させ、被処理体、例
えば、半導体ウエハ３を水平に保持する載置部を兼ねた
下部電極４と、これら両電極２、４間の電界Ｅに対して
直交する磁界Ｂを上記下部電極４の上方で印加する磁界
印加手段としての電磁石５とを備えて構成されている。
また、このプラズマ処理装置は、上記電磁石５によって
印加された磁界Ｂと上記両電極２、４間に印加された電
界Ｅとで上記上部電極２を下面から上面に亘って取り囲
むリング状のプラズマを形成すると共に、このプラズマ
を上記下部電極４上の半導体ウエハ３に接触させるよう
に構成されている。
すように、プラズマの発生に必要な真空空間を形成す
る、例えば、アルミニウムの表面をアルマイト処理した
処理容器としての反応容器１の内部はプラズマ発生の接
地電極１Ａとして動作するように構成されている。そし
て、このプラズマ処理装置は、上記反応容器１内の上方
に配設された上部電極２と、この上部電極２の下方これ
とに対向させて平行に配設され且つ上記上部電極２との
間で真空放電によるプラズマを発生させ、被処理体、例
えば、半導体ウエハ３を水平に保持する載置部を兼ねた
下部電極４と、これら両電極２、４間の電界Ｅに対して
直交する磁界Ｂを上記下部電極４の上方で印加する磁界
印加手段としての電磁石５とを備えて構成されている。
また、このプラズマ処理装置は、上記電磁石５によって
印加された磁界Ｂと上記両電極２、４間に印加された電
界Ｅとで上記上部電極２を下面から上面に亘って取り囲
むリング状のプラズマを形成すると共に、このプラズマ
を上記下部電極４上の半導体ウエハ３に接触させるよう
に構成されている。
【００１８】そこで、上記プラズマ処理装置を更に詳述
すると、上記反応容器１上面の左右側縁部には、真空引
きされた反応容器１内に処理用ガス（例えば、塩素等の
塩素系ガス、トリフルオロメタン等のフッ素系ガスな
ど）とアルゴン等の不活性ガスをそれぞれ単独であるい
は混合して供給する際に用いられる複数のガス供給管６
が例えば左右対称にそれぞれ貫通し、これらのガス供給
管６によって上記反応容器１の内部に処理用ガスを供給
して上記半導体ウエハ２をプラズマ処理するように構成
されている。また、この反応容器１の側面にはプラズマ
処理後の生成ガスを排出する排出口１１が形成されてい
る。
すると、上記反応容器１上面の左右側縁部には、真空引
きされた反応容器１内に処理用ガス（例えば、塩素等の
塩素系ガス、トリフルオロメタン等のフッ素系ガスな
ど）とアルゴン等の不活性ガスをそれぞれ単独であるい
は混合して供給する際に用いられる複数のガス供給管６
が例えば左右対称にそれぞれ貫通し、これらのガス供給
管６によって上記反応容器１の内部に処理用ガスを供給
して上記半導体ウエハ２をプラズマ処理するように構成
されている。また、この反応容器１の側面にはプラズマ
処理後の生成ガスを排出する排出口１１が形成されてい
る。
【００１９】また、上記反応容器１内に配設された上部
電極２は、アルミニウム等の電極材料によって扁平な矩
形筐体状に形成され且つ配線２１を介してブロッキング
コンデンサ２２及び高周波電源２３に接続されている。
そして、この上部電極２の左右両側面には、上記反応容
器１をその外部からから内部へ貫通する上記ガス供給管
６がそのフランジ部６Ａで例えばアルミナ等のセラミッ
クスの絶縁材２４を介してボルト２５等の締結部材によ
ってそれぞれ連結されている（図２参照）。また、この
上部電極２の下面には多数の孔２Ａが形成され、上記ガ
ス供給管６によって上部電極２の両側面から導入された
処理用ガスを上記多数の孔２Ａから下方に向けて均等に
噴出させて上記反応容器１内で広範囲に分散するように
構成されている。更に、この電極２は、例えば図２に示
すように、上記ガス供給管６を介してモータ７１を備え
た昇降機構７に連結され、この昇降機構７のモータ７１
の駆動によって上記反応容器１内で同図矢示方向に昇降
して上記下部電極４との間の距離をプラズマ処理内容に
応じて適宜設定できるように構成されている。
電極２は、アルミニウム等の電極材料によって扁平な矩
形筐体状に形成され且つ配線２１を介してブロッキング
コンデンサ２２及び高周波電源２３に接続されている。
そして、この上部電極２の左右両側面には、上記反応容
器１をその外部からから内部へ貫通する上記ガス供給管
６がそのフランジ部６Ａで例えばアルミナ等のセラミッ
クスの絶縁材２４を介してボルト２５等の締結部材によ
ってそれぞれ連結されている（図２参照）。また、この
上部電極２の下面には多数の孔２Ａが形成され、上記ガ
ス供給管６によって上部電極２の両側面から導入された
処理用ガスを上記多数の孔２Ａから下方に向けて均等に
噴出させて上記反応容器１内で広範囲に分散するように
構成されている。更に、この電極２は、例えば図２に示
すように、上記ガス供給管６を介してモータ７１を備え
た昇降機構７に連結され、この昇降機構７のモータ７１
の駆動によって上記反応容器１内で同図矢示方向に昇降
して上記下部電極４との間の距離をプラズマ処理内容に
応じて適宜設定できるように構成されている。
【００２０】一方、上記上部電極２の下方に配設された
下部電極４は、アルミニウム等の電極材料によって形成
され、その下面に液化窒素等の冷媒が循環する冷却手段
（図示せず）が一体化されている。また、上記電極４に
は配線４１を介してブロッキングコンデンサ４２及び高
周波電源４３に接続され、しかも上記電極４に印加する
電圧を半導体ウエハ３の処理内容に応じて電圧制御装置
（図示せず）によって適宜可変制御できるように構成さ
れている。そして、上記電極４は、高周波電圧が印加さ
れた状態でプラズマ発生時にブロッキングコンデンサ４
２によって負に自己バイアスされるようになっている。
尚、図示してないが上記電極４にはマッチング回路が接
続され、このマッチング回路によって上記下部電極４の
印加電圧を安定化している。
下部電極４は、アルミニウム等の電極材料によって形成
され、その下面に液化窒素等の冷媒が循環する冷却手段
（図示せず）が一体化されている。また、上記電極４に
は配線４１を介してブロッキングコンデンサ４２及び高
周波電源４３に接続され、しかも上記電極４に印加する
電圧を半導体ウエハ３の処理内容に応じて電圧制御装置
（図示せず）によって適宜可変制御できるように構成さ
れている。そして、上記電極４は、高周波電圧が印加さ
れた状態でプラズマ発生時にブロッキングコンデンサ４
２によって負に自己バイアスされるようになっている。
尚、図示してないが上記電極４にはマッチング回路が接
続され、このマッチング回路によって上記下部電極４の
印加電圧を安定化している。
【００２１】また、上記反応容器１の外部に配設された
電磁石５は、図１に示すように、継鉄等の磁性材料から
なる門型のヨーク５１と、このヨーク５１の両端に取り
付けられたコイル５２、５３とを有すると共にコイル５
２でＮ極を、コイル５３でＳ極を形成している。そし
て、この電磁石５は、そのヨーク５１が上記反応容器１
上方でその奥行方向の中央を左右に横切ってＮ極が上記
反応容器１の左方に位置し、Ｓ極が上記反応容器１の右
方に位置している。従って、この電磁石５は、付勢され
て上記反応容器１の内部でその左方から右方へ水平に向
かう磁界Ｂ、つまり、上記各電極２、４の各面に対して
平行な磁界Ｂを印加できるように構成されている。更
に、この電磁石５は、図示しない制御装置によって電流
の流れる方向を切り替えてそれぞれの極性を間欠的に反
転させて磁界Ｂの向きを間欠的に反転するように構成さ
れている。
電磁石５は、図１に示すように、継鉄等の磁性材料から
なる門型のヨーク５１と、このヨーク５１の両端に取り
付けられたコイル５２、５３とを有すると共にコイル５
２でＮ極を、コイル５３でＳ極を形成している。そし
て、この電磁石５は、そのヨーク５１が上記反応容器１
上方でその奥行方向の中央を左右に横切ってＮ極が上記
反応容器１の左方に位置し、Ｓ極が上記反応容器１の右
方に位置している。従って、この電磁石５は、付勢され
て上記反応容器１の内部でその左方から右方へ水平に向
かう磁界Ｂ、つまり、上記各電極２、４の各面に対して
平行な磁界Ｂを印加できるように構成されている。更
に、この電磁石５は、図示しない制御装置によって電流
の流れる方向を切り替えてそれぞれの極性を間欠的に反
転させて磁界Ｂの向きを間欠的に反転するように構成さ
れている。
【００２２】斯くして、上記磁界Ｂは、上記上下部の両
電極２、４にそれぞれ高周波電圧を印加した時に各電極
２、４間に印加される電界Ｅと直交し、この直交電磁界
によってこれらの両電極２、４間に発生したプラズマ中
の電子及びイオン粒子にＥ×Ｂドリフト運動を誘起して
プラズマを図３で示す矢印方向へ周回させて上部電極２
をその下面から上面に亘ってリング状に取り囲み、上部
電極２の下面側で下部電極４に接触するプラズマを発生
させる。また、上記上部電極２の上面は多数の孔２Ａが
形成された下面より面積が格段に大きいため、この上面
と反応容器１間に高密度で強いプラズマが形成される。
そして、この磁界Ｂは、上述のように間欠的に反転して
プラズマ中の電子及びイオン粒子の移動方向を間欠的に
反転させ、これによって電子及びイオン粒子のプラズマ
中での分布状態を均質化することができる。
電極２、４にそれぞれ高周波電圧を印加した時に各電極
２、４間に印加される電界Ｅと直交し、この直交電磁界
によってこれらの両電極２、４間に発生したプラズマ中
の電子及びイオン粒子にＥ×Ｂドリフト運動を誘起して
プラズマを図３で示す矢印方向へ周回させて上部電極２
をその下面から上面に亘ってリング状に取り囲み、上部
電極２の下面側で下部電極４に接触するプラズマを発生
させる。また、上記上部電極２の上面は多数の孔２Ａが
形成された下面より面積が格段に大きいため、この上面
と反応容器１間に高密度で強いプラズマが形成される。
そして、この磁界Ｂは、上述のように間欠的に反転して
プラズマ中の電子及びイオン粒子の移動方向を間欠的に
反転させ、これによって電子及びイオン粒子のプラズマ
中での分布状態を均質化することができる。
【００２３】更に、上記上部電極２の左右の両側面に
は、これらに対向させて例えばアルミナ等のセラミック
スの絶縁材料によって形成されたプラズマシールド板
８、８が隙間を介してそれぞれ配設され、これら両プラ
ズマシールド板８、８によってプラズマが上記各電極
２、４の左右へ拡散させないように構成されている。
尚、このプラズマシールド板８には、上記上部電極２が
昇降する際に上記ガス供給管６が通過する縦長形状の切
欠部（図示せず）が形成されている。
は、これらに対向させて例えばアルミナ等のセラミック
スの絶縁材料によって形成されたプラズマシールド板
８、８が隙間を介してそれぞれ配設され、これら両プラ
ズマシールド板８、８によってプラズマが上記各電極
２、４の左右へ拡散させないように構成されている。
尚、このプラズマシールド板８には、上記上部電極２が
昇降する際に上記ガス供給管６が通過する縦長形状の切
欠部（図示せず）が形成されている。
【００２４】次に、上記プラズマ処理装置を用いたエッ
チングの動作について説明する。まず、反応容器１の図
示しない開閉機構を開放して真空予備室から図示しない
搬送機構を用いて半導体ウエハ３を搬入する。然る後、
この半導体ウエハ３を電極４の上面に載置する。その
後、開閉機構を作動させて反応容器１を密閉して内部を
気密状態にして内部を所定の真空状態にする。
チングの動作について説明する。まず、反応容器１の図
示しない開閉機構を開放して真空予備室から図示しない
搬送機構を用いて半導体ウエハ３を搬入する。然る後、
この半導体ウエハ３を電極４の上面に載置する。その
後、開閉機構を作動させて反応容器１を密閉して内部を
気密状態にして内部を所定の真空状態にする。
【００２５】然る後、上部電極２を昇降機構７によって
下降させ、この上部電極２の下面と下部電極４との隙間
を例えば１０ｍｍ程度に設定し、反応容器１のガス供給
管６からエッチングガスとして例えば塩素ガスを供給
し、そのガス圧を例えば１０-2Torrに調整する。これと
並行して高周波電源２３、４３によって上部電極２及び
下部電極４に高周波電圧を印加すると共に電磁石５を付
勢して反応容器１内でまずその左方から右方に向かう磁
界Ｂを印加する。
下降させ、この上部電極２の下面と下部電極４との隙間
を例えば１０ｍｍ程度に設定し、反応容器１のガス供給
管６からエッチングガスとして例えば塩素ガスを供給
し、そのガス圧を例えば１０-2Torrに調整する。これと
並行して高周波電源２３、４３によって上部電極２及び
下部電極４に高周波電圧を印加すると共に電磁石５を付
勢して反応容器１内でまずその左方から右方に向かう磁
界Ｂを印加する。
【００２６】上述の動作の結果、上下部の両電極２、４
間ではグロー放電が発生し、これによって両電極２、４
間で塩素ガスのプラズマが発生すると共に、これら両者
２、４間の電界Ｅとこれを直交する磁界Ｂとでプラズマ
領域に直交電磁界が形成され、この電磁界によってプラ
ズマ中の電子及びイオン粒子にＥ×Ｂドリフト運動を誘
起し、上部電極２の周辺を取り囲むように図３の矢印方
向へトロコイド運動を行なって特に電子の塩素分子との
非弾性衝突を促進してプラズマ中の電子及びイオンを増
大させ、上部電極２の周辺をプラズマでリング状に取り
囲み、下部電極４及び半導体ウエハ３に接触する高密度
なプラズマを形成する。更に、このプラズマの流れ方向
は、電磁石５の間欠的な極性の反転によって図３の矢印
とは逆方向へ反転してプラズマを均質化する。この際、
上記上部電極２の上下両面にはガス供給管等がないた
め、電子及びイオン粒子のＥ×Ｂドリフト運動を阻害す
ることなくプラズマを円滑に均質化することができる。
間ではグロー放電が発生し、これによって両電極２、４
間で塩素ガスのプラズマが発生すると共に、これら両者
２、４間の電界Ｅとこれを直交する磁界Ｂとでプラズマ
領域に直交電磁界が形成され、この電磁界によってプラ
ズマ中の電子及びイオン粒子にＥ×Ｂドリフト運動を誘
起し、上部電極２の周辺を取り囲むように図３の矢印方
向へトロコイド運動を行なって特に電子の塩素分子との
非弾性衝突を促進してプラズマ中の電子及びイオンを増
大させ、上部電極２の周辺をプラズマでリング状に取り
囲み、下部電極４及び半導体ウエハ３に接触する高密度
なプラズマを形成する。更に、このプラズマの流れ方向
は、電磁石５の間欠的な極性の反転によって図３の矢印
とは逆方向へ反転してプラズマを均質化する。この際、
上記上部電極２の上下両面にはガス供給管等がないた
め、電子及びイオン粒子のＥ×Ｂドリフト運動を阻害す
ることなくプラズマを円滑に均質化することができる。
【００２７】そして、均質化したプラズマが上部電極２
の下方において半導体ウエハ３の表面に接触し、プラズ
マ領域と半導体ウエハ３の表面間にイオンシースが形成
される。このイオンシースをプラズマ中の電子がイオン
粒子に優先して半導体ウエハ３の表面に達して帯電して
負に自己バイアスされ、プラズマ電圧と半導体ウエハ３
の自己バイアス電圧との間に大きな電位差が生じる。こ
の電位差よってプラズマ中のイオンが高速度でイオンシ
ースを飛翔して半導体ウエハ３の表面に垂直に衝突し、
半導体ウエハ３のうち例えば露呈したシリコンのパター
ンに従って異方性のある反応性イオンエッチングを行な
う。この時、プラズマ中のイオンは半導体ウエハ３の全
表面に亘って均一に分布しているため、イオンによって
半導体ウエハ３の表面を均一にエッチングして四塩化珪
素ガスを生成する。このエッチングの結果生じた生成ガ
スは排出口１２から外部へ排出される。
の下方において半導体ウエハ３の表面に接触し、プラズ
マ領域と半導体ウエハ３の表面間にイオンシースが形成
される。このイオンシースをプラズマ中の電子がイオン
粒子に優先して半導体ウエハ３の表面に達して帯電して
負に自己バイアスされ、プラズマ電圧と半導体ウエハ３
の自己バイアス電圧との間に大きな電位差が生じる。こ
の電位差よってプラズマ中のイオンが高速度でイオンシ
ースを飛翔して半導体ウエハ３の表面に垂直に衝突し、
半導体ウエハ３のうち例えば露呈したシリコンのパター
ンに従って異方性のある反応性イオンエッチングを行な
う。この時、プラズマ中のイオンは半導体ウエハ３の全
表面に亘って均一に分布しているため、イオンによって
半導体ウエハ３の表面を均一にエッチングして四塩化珪
素ガスを生成する。このエッチングの結果生じた生成ガ
スは排出口１２から外部へ排出される。
【００２８】以上説明したように本実施例によれば、上
部電極３と下部電極４との間でプラズマが発生すると、
これら両者２、４間の電界Ｅに電磁石５による磁界Ｂが
垂直に作用し、この直交電磁界によって上部電極２を下
面から上面に亘って周回するリング状のプラズマを形成
してプラズマを高密度化すると共に、間欠的な磁界Ｂの
向きの変化によってプラズマの周回方向を反転させてプ
ラズマを均質化し、均質化したプラズマを半導体ウエハ
３に接触させて半導体ウエハ３の全面に亘って異方性エ
ッチングを均一に行なうことができる。
部電極３と下部電極４との間でプラズマが発生すると、
これら両者２、４間の電界Ｅに電磁石５による磁界Ｂが
垂直に作用し、この直交電磁界によって上部電極２を下
面から上面に亘って周回するリング状のプラズマを形成
してプラズマを高密度化すると共に、間欠的な磁界Ｂの
向きの変化によってプラズマの周回方向を反転させてプ
ラズマを均質化し、均質化したプラズマを半導体ウエハ
３に接触させて半導体ウエハ３の全面に亘って異方性エ
ッチングを均一に行なうことができる。
【００２９】また、図４は本発明の他の実施例を示す図
で、本実施例では、上部電極２０及び下部電極（図示せ
ず）を平面形状が円形になるように形成すると共に、こ
れら両者２、４間で発生したプラズマの拡散を防止する
プラズマシールド板８０を上記各電極２、４の形状に即
した円弧状に形成した以外は、上記実施例に準じて構成
されている。従って、本実施例においても上記実施例と
同様の作用効果を期することができる。
で、本実施例では、上部電極２０及び下部電極（図示せ
ず）を平面形状が円形になるように形成すると共に、こ
れら両者２、４間で発生したプラズマの拡散を防止する
プラズマシールド板８０を上記各電極２、４の形状に即
した円弧状に形成した以外は、上記実施例に準じて構成
されている。従って、本実施例においても上記実施例と
同様の作用効果を期することができる。
【００３０】尚、上記実施例では、電磁石５の極性を間
欠的に反転させるものについて説明したが、各極性が反
転しないものであってもよい。
欠的に反転させるものについて説明したが、各極性が反
転しないものであってもよい。
【００３１】また、上記実施例では、上部電極２を昇降
機構７によって昇降させるものについて説明したが、下
部電極４を昇降させるようにしてもよい。
機構７によって昇降させるものについて説明したが、下
部電極４を昇降させるようにしてもよい。
【００３２】また、上記実施例では下部電極４に電圧を
印加する高周波電源４３を有する場合について説明した
が、この高周波電源４３はなくてもよく、この場合でも
下部電極４はプラズマ中の電子の衝突を受けて自己バイ
アスされて上述と同様の異方性エッチングを行なうこと
ができる。
印加する高周波電源４３を有する場合について説明した
が、この高周波電源４３はなくてもよく、この場合でも
下部電極４はプラズマ中の電子の衝突を受けて自己バイ
アスされて上述と同様の異方性エッチングを行なうこと
ができる。
【００３３】また、上記実施例では、反応性イオンエッ
チングに用いられるプラズマ処理装置についてのみ説明
したが、本発明のプラズマ処理装置は、その他、アッシ
ング、ＣＶＤ、スパッタリング等のプラズマ処理装置に
ついても同様に適用することができる。
チングに用いられるプラズマ処理装置についてのみ説明
したが、本発明のプラズマ処理装置は、その他、アッシ
ング、ＣＶＤ、スパッタリング等のプラズマ処理装置に
ついても同様に適用することができる。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１〜
５に記載された発明によれば、被処理体の表面に均質な
プラズマを接触させて被処理体を均一にプラズマ処理す
ることができるプラズマ処理装置を提供することができ
る。
５に記載された発明によれば、被処理体の表面に均質な
プラズマを接触させて被処理体を均一にプラズマ処理す
ることができるプラズマ処理装置を提供することができ
る。
【図１】本発明のプラズマ処理装置の一実施例の要部の
構成を示す断面斜視図である。
構成を示す断面斜視図である。
【図２】図１に示すプラズマ処理装置のガス供給管と上
部電極の昇降機構との関係を示す断面図である。
部電極の昇降機構との関係を示す断面図である。
【図３】図１に示すプラズマ処理装置の反応容器内にお
けるプラズマの挙動を説明するための説明図である。
けるプラズマの挙動を説明するための説明図である。
【図４】本発明のプラズマ処理装置の他の実施例を示す
図１相当図である。
図１相当図である。
１ 反応容器（処理容器） ２ 上部電極 ３ 半導体ウエハ（被処理体） ４ 下部電極 ５ 電磁石（磁界印加手段） ７ 昇降機構
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０５Ｈ 1/34 9014−2Ｇ 1/46 9014−2Ｇ
Claims (5)
- 【請求項１】 プラズマの発生に必要な真空空間を形成
する処理容器と、この処理容器内の上方に配設された上
部電極と、この上部電極の下方でこれに対向させて並設
され且つ上記上部電極との間で真空放電によるプラズマ
を発生させる、被処理体の載置部を兼ねた下部電極と、
これらの両電極間の電界に対して直交する磁界を印加す
る磁界印加手段とを備え、上記磁界印加手段によって印
加された磁界と上記各電極間に印加された電界とで上記
上部電極を下面から上面に亘って取り囲むリング状のプ
ラズマを形成すると共に、このプラズマを上記下部電極
上の被処理体に接触させるように構成したことを特徴と
するプラズマ処理装置。 - 【請求項２】 上記磁界印加手段を制御して上記磁界方
向を間欠的に反転させることを特徴とする請求項１に記
載のプラズマ処理装置。 - 【請求項３】 上記上部電極を昇降させる昇降機構を設
けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の
プラズマ処理装置。 - 【請求項４】 上記下部電極に電源を接続すると共に、
この電源による上記電極に対する印加電圧を可変にした
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一
つに記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項５】 上記処理容器内に処理用ガスを供給する
ガス供給管をこの処理容器上面の側方に偏倚させ且つ上
記上部電極の側方から処理用ガスを供給するように構成
したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記
載のプラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4197781A JPH0621010A (ja) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4197781A JPH0621010A (ja) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | プラズマ処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0621010A true JPH0621010A (ja) | 1994-01-28 |
Family
ID=16380247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4197781A Pending JPH0621010A (ja) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0621010A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5632868A (en) * | 1994-08-24 | 1997-05-27 | Ebara Corporation | Method and apparatus for generating ozone and methods of its use |
| US5794114A (en) * | 1994-08-24 | 1998-08-11 | Ebara Corporation | Ozonizer |
| US6902683B1 (en) * | 1996-03-01 | 2005-06-07 | Hitachi, Ltd. | Plasma processing apparatus and plasma processing method |
| JP2023119343A (ja) * | 2022-02-16 | 2023-08-28 | 株式会社金星 | プラズマトーチ、プラズマ溶射装置、およびプラズマトーチの制御方法 |
-
1992
- 1992-06-30 JP JP4197781A patent/JPH0621010A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5632868A (en) * | 1994-08-24 | 1997-05-27 | Ebara Corporation | Method and apparatus for generating ozone and methods of its use |
| US5792326A (en) * | 1994-08-24 | 1998-08-11 | Harada; Minoru | Method and apparatus for generating ozone and methods of its use |
| US5794114A (en) * | 1994-08-24 | 1998-08-11 | Ebara Corporation | Ozonizer |
| US6902683B1 (en) * | 1996-03-01 | 2005-06-07 | Hitachi, Ltd. | Plasma processing apparatus and plasma processing method |
| JP2023119343A (ja) * | 2022-02-16 | 2023-08-28 | 株式会社金星 | プラズマトーチ、プラズマ溶射装置、およびプラズマトーチの制御方法 |
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