JPH06290897A - Plasma generating device - Google Patents

Plasma generating device

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Publication number
JPH06290897A
JPH06290897A JP5074586A JP7458693A JPH06290897A JP H06290897 A JPH06290897 A JP H06290897A JP 5074586 A JP5074586 A JP 5074586A JP 7458693 A JP7458693 A JP 7458693A JP H06290897 A JPH06290897 A JP H06290897A
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JP
Japan
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magnetic
plasma
pole
magnetic poles
main
Prior art date
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Application number
JP5074586A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideki Mori
秀 樹 森
Masaru Kasai
西 優 葛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shibaura Mechatronics Corp
Original Assignee
Shibaura Engineering Works Co Ltd
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Publication date
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Priority to JP5074586A priority Critical patent/JPH06290897A/en
Publication of JPH06290897A publication Critical patent/JPH06290897A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To maintain the uniformity at a high etching rate while dispersion in the plasma distribution is lessened, and prevent the plasma generating device from being damaged, by installing a pair of main magnetic poles confronting in the direction perpendicular to the electric field on the outside of an etching chamber, and also installing a pair of aux. magnetic poles oppositely situated in the direction perpendicular to the first named direction of confronting. CONSTITUTION:In an etching chamber 1, a counter-electrode 5b is installed confronting an electrode 5a, and an electric field is applied perpendicularly to the plane of this description. In a plasma generating device, an iron core 11 and a plurality of coils 14,... wound on the core are arranged so that the main magnetic poles 12, 13 of a main electric magnet 10 are opposed while the chamber 1 is interposed. On both outer sides of this chamber 1, aux. magnets 15, 16 are arranged perpendicular to the confronting direction of the main magnetic poles 12, 13. The magnets 15, 16 are composed of iron cores 17, 18 having aux. magnetic poles 21, 22 and coils 19, 20 wound thereon. When current is fed to the coil 14 of the magnet 10 and coils 19, 20 of the magnets 15, 16, the magnetic poles 21, 22 become S-pole to the N-pole of the magnetic pole 12, to become N-pole apparently relative to the S-pole of the magnetic pole 13, and the line of magnetic force from the magnetic pole 12 enters to the magnetic pole 13 and the ones 21, 22, and also the lines of magnetic force from the magnetic poles 21, 22 enter to the magnetic pole 13. As a result, the lines of magnetic force are free from risk of widening and can well be controlled.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高真空中でプラズマを
発生させ、スパッタ又はこれと併用された化学反応によ
ってドライエッチングを行う際のプラズマ発生装置に関
し、特に、磁力線を利用したプラズマ発生装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma generator for generating plasma in a high vacuum and performing dry etching by sputtering or a chemical reaction used together therewith, and more particularly to a plasma generator utilizing magnetic lines of force. Regarding

【0002】[0002]

【従来の技術】高真空中でプラズマを発生させ、スパッ
タ又はこれと併用された化学反応によってドライエッチ
ングを行うエッチング装置には、高真空下で磁力線によ
りプラズマを高密度化して、高エッチングレートでのエ
ッチングを可能にしたものがある。
2. Description of the Related Art An etching apparatus for generating plasma in a high vacuum and performing dry etching by sputtering or a chemical reaction used in combination with the plasma, densifies the plasma with magnetic lines of force under a high vacuum to obtain a high etching rate. There is a thing that enables the etching of.

【0003】具体的な平行平板形プラズマエッチング装
置では、図10に示すように、エッチング室1の外側で
互いに対向するようにして、一対の電磁石(又は永久磁
石)2,3が配置され、図の左側の電磁石2がN極、図
の右側の電磁石3がS極として、電磁石2から電磁石3
に磁力線が図10に実線で示すようにかけられる。ま
た、紙面に垂直な方向に電界がかけられる。これによ
り、エッチング室1内で発生されているプラズマの電界
中の電子は、図10破線で示すように、電界に垂直で磁
力線に垂直な方向に進行する。その結果、図10の上方
の方ではプラズマの密度が密になり、図10の下方の方
では疎となる。そのため、エッチング時に、電極5a
(ウェハ4)の上では、図10の符号aで示す部分の方
が符号bで示す部分よりエッチングレートが高くなり、
ウェハ4を回転することにより又は磁界の方向を反転す
ることにより、ウェハ4全体としては、高エッチングレ
ートでのエッチングが可能になっている。
In a concrete parallel plate type plasma etching apparatus, as shown in FIG. 10, a pair of electromagnets (or permanent magnets) 2 and 3 are arranged so as to face each other outside the etching chamber 1. The electromagnet 2 on the left side of the figure is the N pole, and the electromagnet 3 on the right side of the figure is the S pole.
The magnetic lines of force are applied to the magnetic field as shown by the solid line in FIG. In addition, an electric field is applied in the direction perpendicular to the paper surface. As a result, the electrons in the electric field of the plasma generated in the etching chamber 1 travel in a direction perpendicular to the electric field and perpendicular to the lines of magnetic force, as shown by the broken line in FIG. As a result, the plasma density becomes dense in the upper part of FIG. 10, and becomes sparse in the lower part of FIG. Therefore, during etching, the electrode 5a
On the (wafer 4), the portion indicated by the symbol a in FIG. 10 has a higher etching rate than the portion indicated by the symbol b,
By rotating the wafer 4 or reversing the direction of the magnetic field, the wafer 4 as a whole can be etched at a high etching rate.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図10
に示すように、電極5a(ウェハ4)の面上では、磁力
線が広がりをもっているため、プラズマの電界中の電子
は、磁力線に垂直な方向に進行しようとすることから、
破線c及び破線dで示すように、左右にわかれるように
進行し、結果的に、電界中の電子の進行方向は、2通り
できてしまう。その結果、プラズマは、電極5a(ウェ
ハ4)の面上で種々の分布をもち、プラズマ分布にバラ
ツキが生じてしまう。即ち、プラズマの密度が局所的に
異なる部分が現れる。そのため、エッチングレートの均
一性が悪化することがあるという問題がある。
However, as shown in FIG.
As shown in, since the magnetic field lines are spread on the surface of the electrode 5a (wafer 4), the electrons in the electric field of the plasma try to travel in the direction perpendicular to the magnetic field lines.
As shown by the broken lines c and d, the light travels in a lateral direction, and as a result, there are two electron traveling directions in the electric field. As a result, the plasma has various distributions on the surface of the electrode 5a (wafer 4), and the plasma distribution varies. That is, there appears a locally different plasma density. Therefore, there is a problem that the uniformity of the etching rate may deteriorate.

【0005】また、従来における、プラズマに磁界をか
けるための装置自体としては、種々のものがあるが、装
置自体の重量が重い、発散磁場が大きい、装置の構造が
複雑で装置化が困難であるといった問題もあった。
Further, there are various conventional devices for applying a magnetic field to plasma, but the weight of the device itself is large, the divergent magnetic field is large, and the structure of the device is complicated, which makes it difficult to realize the device. There was also the problem of being there.

【0006】本発明の目的は、上述したような事情に鑑
みてなされたものであって、プラズマ分布のバラツキを
少なくして高レートでのエッチングレートの均一性を維
持できると共に、ディバイスのダメージを少なくして、
装置自体の重量が軽く、発散磁場が少なく、装置の構造
が簡易であるプラズマ発生装置を提供することにある。
The object of the present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and it is possible to reduce the variation of the plasma distribution to maintain the uniformity of the etching rate at a high rate and to prevent the damage of the device. Less,
An object of the present invention is to provide a plasma generator in which the weight of the device itself is small, the divergent magnetic field is small, and the structure of the device is simple.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明の請求項1は、高真空中でプラズマを発生さ
せてスパッタ又は化学反応によってドライエッチングを
行う際、磁力線によってプラズマを高密度化するプラズ
マ発生装置において、エッチング室の外側で電界に垂直
な方向で互いに対向して配置された一対の主磁極を有す
る主磁石と、これら一対の主磁石の対向方向にほぼ垂直
な方向に対向するようにエッチング室の外側に配置され
た一対の補助磁極を有する磁石と、を具備することを特
徴としている。
In order to achieve this object, the first aspect of the present invention is that, when plasma is generated in a high vacuum and dry etching is performed by sputtering or a chemical reaction, the plasma has a high density due to magnetic lines of force. In a plasma generating device, the main magnet having a pair of main magnetic poles arranged outside the etching chamber in a direction perpendicular to the electric field and facing each other in a direction substantially perpendicular to the facing direction of the pair of main magnets. And a magnet having a pair of auxiliary magnetic poles arranged outside the etching chamber.

【0008】また、本発明の請求項2は、一方の主磁石
が他方の主磁石及び一対の補助磁石から磁力線を受ける
場合と、他方の主磁石が一方の主磁石及び一対の補助磁
石から磁力線を受ける場合とを切換えるように、これら
主磁石及び補助磁石を制御する制御手段をさらに具備す
ることを特徴としている。
According to claim 2 of the present invention, one main magnet receives a magnetic force line from the other main magnet and a pair of auxiliary magnets, and the other main magnet receives a magnetic force line from the one main magnet and a pair of auxiliary magnets. It is characterized by further comprising control means for controlling the main magnet and the auxiliary magnet so as to switch between the case of receiving and the case of receiving.

【0009】さらに、本発明の請求項3は、高真空中で
プラズマを発生させてスパッタ又は化学反応によってド
ライエッチングを行う際、磁力線によってプラズマを高
密度化するプラズマ発生装置において、エッチング室の
外周囲を取り囲むように配置されたループ状鉄心と、エ
ッチング室の外側で電界に垂直な方向で相互に対向して
配置され、このループ状鉄心に形成された第1乃至第4
の磁極と、これら第1乃至第4の磁極の各々の間でルー
プ状鉄心に巻回された第1乃至第4のコイルと、を具備
することを特徴としている。
Further, according to a third aspect of the present invention, in a plasma generator for densifying plasma by magnetic lines of force when plasma is generated in a high vacuum to perform dry etching by sputtering or chemical reaction, outside the etching chamber. A loop-shaped iron core arranged so as to surround the circumference and first to fourth loop-shaped iron cores which are arranged outside the etching chamber so as to face each other in a direction perpendicular to the electric field and are formed in the loop-shaped iron core.
Magnetic poles and first to fourth coils wound around a loop-shaped iron core between each of the first to fourth magnetic poles.

【0010】さらに、本発明の請求項4は、第1乃至第
4の磁極のうち、いずれか1つの磁極が残りの3つの磁
極から磁力線を受けるように第1乃至第4の磁極を順次
切り換える第1乃至第4のコイルの制御手段をさらに具
備することを特徴としている。
Further, according to a fourth aspect of the present invention, among the first to fourth magnetic poles, the first to fourth magnetic poles are sequentially switched so that any one of the magnetic poles receives a magnetic force line from the remaining three magnetic poles. It is characterized in that it further comprises control means for the first to fourth coils.

【0011】[0011]

【作用】先ず、請求項1では、一対の主磁極が互いに対
向して配置されていると共に、一対の補助磁極が一対の
主磁極の対向方向にほぼ垂直な方向に対向するように配
置されている。そのため、一方の主磁極が他方の主磁極
及び一対の補助磁極から磁力線を受ける場合には、電界
内(平行平板電極内)では、従来のように、磁力線が広
がりをもつことがなく、磁力線を任意に制御できる。そ
のため、プラズマの電界中の電子は、被処理物上では、
1つの方向に進むようになり、従来のように2つの方向
に分けられることがない。その結果、プラズマは、電界
中の電子の進行方向に緩やかな傾斜をもって密に集めら
れているが、プラズマ分布にバラツキが少なくなる。即
ち、プラズマの密度が局所的に異なるといったことを有
効に防止できる。これにより、被処理物でのエッチング
レートを均一にすることができる。また、プラズマの分
布がなだらかなため、被処理物のダメージ低減にも有効
である。
According to the first aspect of the present invention, the pair of main magnetic poles are arranged to face each other, and the pair of auxiliary magnetic poles are arranged to face each other in a direction substantially perpendicular to the facing direction of the pair of main magnetic poles. There is. Therefore, when one main magnetic pole receives a magnetic force line from the other main magnetic pole and a pair of auxiliary magnetic poles, the magnetic force line does not spread in the electric field (in the parallel plate electrode) as in the conventional case, and the magnetic force line does not spread. It can be controlled arbitrarily. Therefore, the electrons in the electric field of the plasma are
Since the vehicle travels in one direction, it cannot be divided into two directions as in the conventional case. As a result, the plasma is densely collected with a gentle inclination in the traveling direction of the electrons in the electric field, but the variation in the plasma distribution is reduced. That is, it is possible to effectively prevent the plasma density from being locally different. As a result, the etching rate on the object to be processed can be made uniform. Further, since the plasma distribution is gentle, it is also effective in reducing damage to the object to be processed.

【0012】また、請求項2では、磁界方向が2通りに
切換えられている。これにより、電界中の電子の進行方
向が切り換えられ、電界中の電子の進行方向に密に集め
られるプラズマは、被処理物上で均一に分布することが
できる。エッチングレートの均一性はより一層向上す
る。
In the second aspect, the magnetic field directions are switched in two ways. Thereby, the traveling direction of the electrons in the electric field is switched, and the plasma densely collected in the traveling direction of the electrons in the electric field can be uniformly distributed on the object to be processed. The uniformity of the etching rate is further improved.

【0013】さらに、請求項3では、エッチング室の外
周囲を取り囲むように配置されたループ状鉄心に、エッ
チング室の外側で相互に対向して配置された第1乃至第
4の磁極が形成されており、ループ状鉄心の所定箇所に
第1乃至第4のコイルが巻回されている。そのため、プ
ラズマ分布にバラツキを少なくし、即ち、プラズマの密
度が局所的に異なることを有効に防止しながら、つま
り、被処理物でのエッチングレートを均一にしながら、
装置自体の重量を軽く、発散磁場を少なく、装置の構造
を簡易にすることができる。
Further, according to a third aspect of the present invention, the loop-shaped iron core arranged so as to surround the outer periphery of the etching chamber is provided with the first to fourth magnetic poles arranged to face each other outside the etching chamber. The first to fourth coils are wound around the loop-shaped iron core at predetermined positions. Therefore, the variation in the plasma distribution is reduced, that is, while effectively preventing the plasma density from being locally different, that is, while making the etching rate of the object to be processed uniform,
The weight of the device itself is light, the divergent magnetic field is small, and the structure of the device can be simplified.

【0014】さらに、請求項4では、磁界方向が4通り
に切換えられている。これにより、請求項2の場合に比
べて被処理物上でのプラズマの分布をより一層均一にす
ることができる。
Further, in claim 4, the magnetic field direction is switched to four ways. As a result, the distribution of plasma on the object to be processed can be made more uniform than in the case of claim 2.

【0015】[0015]

【実施例】以下、本発明の実施例に係るプラズマ発生装
置を図面を参照しつつ説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A plasma generator according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0016】先ず、図1乃至図4を参照して、本発明の
第1の実施例に係るプラズマ発生装置を説明する。図1
は、本発明の第1の実施例にプラズマ発生装置の模式的
平面断面図であり、図2は、図1に示すプラズマ発生装
置の模式的正面断面図であり、図3は、図1に示すプラ
ズマ発生装置の模式的側面図である。なお、従来と同じ
部材については、同じ符号を付してある。
First, a plasma generator according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Figure 1
1 is a schematic plan sectional view of a plasma generator according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic front sectional view of the plasma generator shown in FIG. 1, and FIG. It is a typical side view of the plasma generator shown. The same members as those of the related art are designated by the same reference numerals.

【0017】図1乃至図3に示すように、エッチング室
1内では、被処理物4及び電極5aが配置されており、
電極5aに対向して、対向電極5bが配置されている。
これにより、紙面に垂直に電界がかけられている。プラ
ズマ発生装置には、エッチング室1を跨ぐように配置さ
れた主電磁石10が配置されている。この主電磁石10
は、エッチング室1の上方を跨ぐように配置され且つエ
ッチング室1の両側に主磁極12,13が位置するよう
に延ばされた鉄心11と、この鉄心11に巻回された複
数のコイル14,14…とからなっている。主磁極1
2,13は互いに対向して配置されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, in the etching chamber 1, an object to be processed 4 and an electrode 5a are arranged.
A counter electrode 5b is arranged so as to face the electrode 5a.
As a result, an electric field is applied perpendicularly to the paper surface. A main electromagnet 10 is arranged in the plasma generator so as to straddle the etching chamber 1. This main electromagnet 10
Is an iron core 11 extending over the etching chamber 1 and extended so that the main magnetic poles 12 and 13 are located on both sides of the etching chamber 1, and a plurality of coils 14 wound around the iron core 11. , 14 ... Main pole 1
2 and 13 are arranged to face each other.

【0018】さらに、本実施例では、エッチング室1の
両外側で互いに対向するように、一対の補助電磁石1
5,16が配置されている。これらの補助電磁石15,
16は、各々、補助磁極21,22を有する鉄心17,
18と、これに巻回されたコイル19,20とからなっ
ている。
Further, in this embodiment, the pair of auxiliary electromagnets 1 are arranged so as to face each other on both outer sides of the etching chamber 1.
5, 16 are arranged. These auxiliary electromagnets 15,
16 is an iron core 17 having auxiliary magnetic poles 21 and 22, respectively.
18 and coils 19 and 20 wound around this.

【0019】このように構成された主電磁石10及び補
助電磁石15,16は、図示しない制御手段によって、
これらにかけられる電流を制御されるように構成されて
いる。
The main electromagnet 10 and the auxiliary electromagnets 15 and 16 thus constructed are controlled by a control means (not shown).
It is configured to control the current applied to them.

【0020】先ず、各磁極が図1に示すようになってい
る場合について説明する。主磁極12及び主磁極13
は、各々、主電磁石10のコイル14に電流が流される
ことにより、N極及びS極を取る。一方、補助磁石1
5,16のコイル19,20に電流が流され、この電流
の強さが調整されることにより、補助磁極21,22
は、主磁極12のN極に対してはS極をとるが、主磁極
13のS極に対しては見かけ上のN極をとっている。こ
れにより、図1に実線で示すように、主磁極12からの
磁力線は、主磁極13、補助磁極21,22に受けいれ
られ、補助磁石21,22からの磁力線も主磁極13に
受け入れられる。その結果、電界内では、従来のよう
に、磁力線が広がりをもつことがなく、磁力線を任意に
制御できる。そのため、プラズマの電界中の電子は、図
1に破線で示すように、電界内では、1つの方向に進む
ようになり、従来のように2つの方向に分けられること
がない。その結果、プラズマは、電界中の電子の進行方
向に緩やかな傾斜をもって密に集められている(即ち、
図1の上方にプラズマが集められる)が、プラズマ分布
にバラツキが少なくなる。即ち、プラズマの密度が局所
的に異なるといったことを有効に防止できる。したがっ
て、電界内でのエッチングレートを均一にすることがで
きる。また、プラズマの分布がなだらかなため、ウェハ
4のダメージ低減にも有効である。
First, the case where each magnetic pole is as shown in FIG. 1 will be described. Main pole 12 and main pole 13
Each have an N pole and an S pole when a current is passed through the coil 14 of the main electromagnet 10. On the other hand, the auxiliary magnet 1
A current is caused to flow through the coils 19 and 20 of the coils 5 and 16, and the intensity of the current is adjusted, whereby the auxiliary magnetic poles 21 and 22 are
Has an S pole with respect to the N pole of the main magnetic pole 12, but has an apparent N pole with respect to the S pole of the main magnetic pole 13. As a result, as shown by the solid line in FIG. 1, the magnetic force lines from the main magnetic pole 12 are received by the main magnetic pole 13 and the auxiliary magnetic poles 21 and 22, and the magnetic force lines from the auxiliary magnets 21 and 22 are also received by the main magnetic pole 13. As a result, the lines of magnetic force do not spread in the electric field as in the conventional case, and the lines of magnetic force can be controlled arbitrarily. Therefore, the electrons in the electric field of plasma proceed in one direction in the electric field as shown by the broken line in FIG. 1, and are not divided into two directions as in the conventional case. As a result, the plasma is densely gathered with a gentle slope in the traveling direction of the electrons in the electric field (ie,
Plasma is collected in the upper part of FIG. 1), but there is less variation in plasma distribution. That is, it is possible to effectively prevent the plasma density from being locally different. Therefore, the etching rate in the electric field can be made uniform. Further, since the plasma distribution is gentle, it is also effective in reducing damage to the wafer 4.

【0021】次に、主電磁石10への電流の方向を切換
えて、各磁極が図4に示すようになっている場合につい
て説明する。この場合には、主磁極13がN極を取り、
主磁極12がS極を取り、補助磁石15,16のコイル
19,20への電流を調整して、補助磁極21,22
は、主磁極13のN極に対してはS極をとるが、主磁極
12のS極に対しては見かけ上のN極をとっている。こ
の場合にも、図4に実線で示すように、主磁極13から
の磁力線は、主磁極12、補助磁極21,22に受けい
れられ、補助磁石21,22からの磁力線も主磁極12
に受け入れられる。その結果、電界内では、磁力線が密
に集められ、プラズマの電界中の電子は、図4に破線で
示すように、電界内では、1つの方向に進み、その結
果、プラズマは、電界中の電子の進行方向に緩やかな傾
斜をもって密に集められている(即ち、図4の下方にプ
ラズマが集められる)が、プラズマ分布にバラツキが少
なくなり、したがって、ウェハ4でのエッチングレート
を均一にすることができる。
Next, the case where the direction of the current to the main electromagnet 10 is switched and each magnetic pole is as shown in FIG. 4 will be described. In this case, the main magnetic pole 13 takes the N pole,
The main pole 12 takes the S pole, and the currents to the coils 19 and 20 of the auxiliary magnets 15 and 16 are adjusted to adjust the auxiliary poles 21 and 22.
Has an S pole with respect to the N pole of the main magnetic pole 13, but has an apparent N pole with respect to the S pole of the main magnetic pole 12. Also in this case, as shown by the solid line in FIG. 4, the magnetic force lines from the main magnetic pole 13 are received by the main magnetic pole 12 and the auxiliary magnetic poles 21 and 22, and the magnetic force lines from the auxiliary magnets 21 and 22 are also received.
Accepted by. As a result, in the electric field, the magnetic force lines are densely gathered, and the electrons in the electric field of the plasma travel in one direction in the electric field, as shown by the broken line in FIG. Although the electrons are densely collected with a gentle inclination in the traveling direction of the electrons (that is, the plasma is collected in the lower part of FIG. 4), the variation in the plasma distribution is small, and therefore the etching rate on the wafer 4 is made uniform. be able to.

【0022】また、このように、図1の場合と図4の場
合とに2通りに切換えることにより、プラズマが密に集
められる箇所が上方(図1の場合)から下方(図4の場
合)に切換えることができ、これにより、プラズマは、
電界内で均一に分布することができ、エッチングレート
の均一性をより一層向上させることができる。
Further, as described above, by switching between the case of FIG. 1 and the case of FIG. 4 in two ways, the place where the plasma is densely gathered is from above (in the case of FIG. 1) to below (in the case of FIG. 4). The plasma can be switched to
It can be uniformly distributed in the electric field, and the uniformity of the etching rate can be further improved.

【0023】なお、補助電磁石15,16は、永久磁石
であってもよい。また、補助電磁石15,16の補助磁
極21,22は、N極、S極のいずれに固定してもよ
く、主電磁石10の切換え時に、同時に、補助磁極2
1,22が反転されてもよい。
The auxiliary electromagnets 15 and 16 may be permanent magnets. Further, the auxiliary magnetic poles 21 and 22 of the auxiliary electromagnets 15 and 16 may be fixed to either the N pole or the S pole.
1, 22 may be inverted.

【0024】次に、図5乃至図9を参照して、本発明の
第2の実施例に係るプラズマ発生装置について説明す
る。図5は、本発明の第2の実施例に係るプラズマ発生
装置の模式的平面断面図であり、図6は、図5に示すプ
ラズマ発生装置の模式的側面断面図である。
Next, a plasma generator according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 is a schematic plan sectional view of a plasma generator according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a schematic side sectional view of the plasma generator shown in FIG.

【0025】エッチング室1内では、被処理物4及び電
極5aが配置されており、電極5aに対向して、対向電
極5bが配置されている。これにより、紙面に垂直に電
界がかけられている。本実施例では、エッチング室1の
四方側面を取り囲むように配置されたループ状鉄心30
が設けられている。このループ状鉄心30から、エッチ
ング室1の各側面に対向するように、第1乃至第4の磁
極31,32,33,34が突出されている。これら第
1乃至第4の磁極31,32,33,34の各々の間
で、ループ状鉄心に30のコーナー部には、第1乃至第
4のコイル35,36,37,38が巻回されている。
これらの第1乃至第4のコイル35,36,37,38
は、おのおの独立しており、個々に電流の方向、大きさ
が調整されることができ、これらコイルにより形成され
る磁力線は、第1の実施例と同等のものである。
In the etching chamber 1, an object 4 to be processed and an electrode 5a are arranged, and a counter electrode 5b is arranged so as to face the electrode 5a. As a result, an electric field is applied perpendicularly to the paper surface. In the present embodiment, the loop-shaped iron core 30 is arranged so as to surround the four side surfaces of the etching chamber 1.
Is provided. From the loop-shaped iron core 30, first to fourth magnetic poles 31, 32, 33, 34 are projected so as to face each side surface of the etching chamber 1. First to fourth coils 35, 36, 37, 38 are wound around the corners of the loop core 30 between the first to fourth magnetic poles 31, 32, 33, 34. ing.
These first to fourth coils 35, 36, 37, 38
Are independent of each other, and the direction and magnitude of the current can be adjusted individually, and the magnetic field lines formed by these coils are the same as those in the first embodiment.

【0026】次に、作用を説明する。Next, the operation will be described.

【0027】第1乃至第4のコイル35,36,37,
38に流す電流として、第1のコイル35と第4のコイ
ル38とを同じ電流方向に、第2のコイル36と第3の
コイル37とを同じ電流方向に設定し、電流の強さとし
て、第1のコイル35と第2のコイル36とを同じ電流
の強さとし、第3のコイル37と第4のコイル38とを
同じ電流の強さとし、さらに、第1のコイル35の電流
の強さを第4のコイル37の電流の強さより小さく設定
する。
The first to fourth coils 35, 36, 37,
As the current to be passed through 38, the first coil 35 and the fourth coil 38 are set in the same current direction, and the second coil 36 and the third coil 37 are set in the same current direction. The first coil 35 and the second coil 36 have the same current strength, the third coil 37 and the fourth coil 38 have the same current strength, and further, the current strength of the first coil 35 is the same. Is set to be smaller than the current intensity of the fourth coil 37.

【0028】これにより、第3の磁極33は、見かけ上
N極を取り、第2及び第4の磁極32,34は、第3の
磁極に対してはS極となるが、見かけ上N極を取り、第
1の磁極31は、S極を取る。したがって、エッチング
室1内では、図5に実線で示すように、第3の磁極33
からの磁力線は、第1、第2、及び第4の磁極31,3
2,34に受け入れられ、第2及び第4の磁極32,3
4からの磁力線は、第1の磁極31に受け入れられる。
その結果、電界内では、従来のように、磁力線が広がり
をもつことがなく、磁力線が密に集められている。その
ため、プラズマの電界中の電子は、図5に破線で示すよ
うに、電界内では、1つの方向に進むようになり、プラ
ズマは、電界中の電子の進行方向に緩やかな傾斜をもっ
て密に集められている(即ち、図5の右上方にプラズマ
が集められる)が、プラズマ分布にバラツキが少なくな
り、したがって、ウェハ4でのエッチングレートを均一
にすることができる。また、プラズマの分布がなだらか
なため、ウェハ4のダメージ低減にも有効である。
As a result, the third magnetic pole 33 apparently takes the N pole, and the second and fourth magnetic poles 32 and 34 become the S pole with respect to the third magnetic pole, but the apparent N pole. And the first magnetic pole 31 has an S pole. Therefore, in the etching chamber 1, as shown by the solid line in FIG.
From the first, second, and fourth magnetic poles 31, 3
2, 34, and second and fourth magnetic poles 32, 3
The magnetic field lines from No. 4 are received by the first magnetic pole 31.
As a result, in the electric field, the magnetic force lines do not spread as in the conventional case, and the magnetic force lines are densely gathered. Therefore, the electrons in the electric field of the plasma move in one direction in the electric field as shown by the broken line in FIG. 5, and the plasma is densely collected with a gentle inclination in the traveling direction of the electrons in the electric field. Although the plasma is collected (that is, the plasma is collected in the upper right part of FIG. 5), the variation in the plasma distribution is reduced, so that the etching rate on the wafer 4 can be made uniform. Further, since the plasma distribution is gentle, it is also effective in reducing damage to the wafer 4.

【0029】次に、第1乃至第4のコイル35,36,
37,38に流す電流の強さ及び方向を切換えて、第1
乃至第4の磁極31,32,33,34が図7に示すよ
うなN,S極を取るようにする。この場合には、第4の
磁極34がS極となっており、この第4の磁極34に磁
力線が集まるため、プラズマは、図7の左上方に密に集
められると共に、プラズマ分布にバラツキが少なくな
り、ウェハ4でのエッチングレートを均一にすることが
できる。
Next, the first to fourth coils 35, 36,
By switching the strength and direction of the current flowing to 37 and 38,
The fourth magnetic poles 31, 32, 33, and 34 have N and S poles as shown in FIG. In this case, the fourth magnetic pole 34 is an S pole, and the magnetic force lines are collected on the fourth magnetic pole 34, so that the plasma is densely collected in the upper left part of FIG. 7 and the plasma distribution has variations. The number of wafers is reduced, and the etching rate on the wafer 4 can be made uniform.

【0030】同様に、第1乃至第4のコイル35,3
6,37,38に流す電流の強さ及び方向を切換えて、
第1乃至第4の磁極31,32,33,34が図8に示
すようなN,S極を取るようにする。この場合には、第
3の磁極33がS極となっており、この第3の磁極33
に磁力線が集まるため、プラズマは、図8の左下方に密
に集められると共に、プラズマ分布にバラツキが少なく
なり、ウェハ4でのエッチングレートを均一にすること
ができる。
Similarly, the first to fourth coils 35, 3
Switching the strength and direction of the current flowing through 6, 37, 38,
The first to fourth magnetic poles 31, 32, 33, and 34 have N and S poles as shown in FIG. In this case, the third magnetic pole 33 is an S pole, and the third magnetic pole 33 is
Since the magnetic lines of force are concentrated on the lower part of FIG. 8, the plasma is densely concentrated on the lower left side of FIG. 8 and the variation in the plasma distribution is reduced, so that the etching rate on the wafer 4 can be made uniform.

【0031】さらに、同様に、第1乃至第4のコイル3
5,36,37,38に流す電流の強さ及び方向を切換
えて、第1乃至第4の磁極31,32,33,34が図
9に示すようなN,S極を取るようにする。この場合に
は、第2の磁極32がS極となっており、この第2の磁
極32に磁力線が集まるため、プラズマは、図9の右下
方に密に集められると共に、プラズマ分布にバラツキが
少なくなり、ウェハ4でのエッチングレートを均一にす
ることができる。
Further, similarly, the first to fourth coils 3
The strengths and directions of the currents to be passed through 5, 36, 37 and 38 are switched so that the first to fourth magnetic poles 31, 32, 33 and 34 have N and S poles as shown in FIG. In this case, the second magnetic pole 32 is the S pole, and the magnetic force lines are collected on the second magnetic pole 32, so that the plasma is densely collected in the lower right part of FIG. 9 and the plasma distribution has a variation. The number of wafers is reduced, and the etching rate on the wafer 4 can be made uniform.

【0032】このように、磁界の方向が4通りに切換え
ることにより、プラズマが密に集められる箇所が右上方
(図5の場合)、左上方(図7の場合)、左下方(図8
の場合)、右下方(図9の場合)に切換えることがで
き、これにより、プラズマは、電界内トータルとして均
一に分布することができ、エッチングレートの均一性を
より一層向上させることができる。
As described above, by switching the magnetic field directions in four ways, the places where plasma is densely collected are located in the upper right (in the case of FIG. 5), the upper left (in the case of FIG. 7), and the lower left (in the case of FIG. 8).
In this case), the lower right side (in the case of FIG. 9) can be switched, whereby the plasma can be uniformly distributed as a total in the electric field, and the uniformity of the etching rate can be further improved.

【0033】さらに、本実施例のプラズマ発生装置は、
鉄心30がループ状であるため、第1の実施例の場合に
比べて、鉄心の総重量を軽減することができ、その形状
もコンパクトになり、装置化が容易になっている。さら
に、鉄心30がループ状になっていることと、第1乃至
第4のコイル35,36,37,38が分散巻きになっ
ていることとにより、外部への発散磁場を少なくするこ
とができる。
Further, the plasma generator of this embodiment is
Since the iron core 30 has a loop shape, the total weight of the iron core can be reduced as compared with the case of the first embodiment, the shape thereof is compact, and the device can be easily made. Further, since the iron core 30 has a loop shape and the first to fourth coils 35, 36, 37, 38 are distributed winding, the divergent magnetic field to the outside can be reduced. .

【0034】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れないのは勿論であり、種々変形可能である。
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and can be variously modified.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上述べたように、本発明の請求項1で
は、磁力線が広がりをもつことがなく、磁力線を任意に
制御できる。そのため、プラズマの電界中の電子は、電
界内で相対的に1つの方向に進むようになり、その結
果、プラズマは、電界中の電子の進行方向に緩やかな傾
斜をもって密に集められている。即ち、プラズマの密度
が局所的に異なるといったことを有効に防止できる。こ
れにより、被処理物でのエッチングレートを均一にする
ことができる。また、プラズマの分布がなだらかなた
め、被処理物のダメージ低減にも有効である。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the magnetic force lines do not have a spread, and the magnetic force lines can be arbitrarily controlled. Therefore, the electrons in the electric field of the plasma relatively move in one direction in the electric field, and as a result, the plasma is densely gathered with a gentle inclination in the traveling direction of the electrons in the electric field. That is, it is possible to effectively prevent the plasma density from being locally different. As a result, the etching rate on the object to be processed can be made uniform. Further, since the plasma distribution is gentle, it is also effective in reducing damage to the object to be processed.

【0036】また、請求項2では、磁界方向が2通りに
切換えられている。これにより、電界中の電子の進行方
向が切り換えられ、電界中の電子の進行方向に密に集め
られるプラズマは、結果的に電界内で均一に分布するこ
とができる。エッチングレートの均一性はより一層向上
する。
In the second aspect, the magnetic field directions are switched in two ways. As a result, the traveling direction of the electrons in the electric field is switched, and the plasma densely gathered in the traveling direction of the electrons in the electric field can consequently be uniformly distributed in the electric field. The uniformity of the etching rate is further improved.

【0037】さらに、請求項3では、エッチング室の外
周囲を取り囲むように配置されたループ状鉄心に、エッ
チング室の外側で相互に対向して配置された第1乃至第
4の磁極が形成されており、ループ状鉄心の所定箇所に
第1乃至第4のコイルが巻回されている。そのため、プ
ラズマ分布にバラツキを少なくし、即ち、プラズマの密
度が局所的に異なることを有効に防止しながら、つま
り、被処理物でのエッチングレートを均一にしながら、
装置自体の重量を軽く、発散磁場を少なく、装置の構造
を簡易にすることができる。
Further, in claim 3, the loop-shaped iron core arranged so as to surround the outer periphery of the etching chamber is formed with the first to fourth magnetic poles arranged to face each other outside the etching chamber. The first to fourth coils are wound around the loop-shaped iron core at predetermined positions. Therefore, the variation in the plasma distribution is reduced, that is, while effectively preventing the plasma density from being locally different, that is, while making the etching rate of the object to be processed uniform,
The weight of the device itself is light, the divergent magnetic field is small, and the structure of the device can be simplified.

【0038】さらに、請求項4では、磁界方向が4通り
に切換えられている。これにより、請求項2の場合に比
べて被処理物上でのプラズマの分布をより一層均一にす
ることができる。
Further, in claim 4, the magnetic field direction is switched to four ways. As a result, the distribution of plasma on the object to be processed can be made more uniform than in the case of claim 2.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例にプラズマ発生装置の模
式的平面断面図。
FIG. 1 is a schematic plan sectional view of a plasma generator according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示すプラズマ発生装置の模式的正面断面
図。
FIG. 2 is a schematic front sectional view of the plasma generator shown in FIG.

【図3】図1に示すプラズマ発生装置の模式的側面図。FIG. 3 is a schematic side view of the plasma generator shown in FIG.

【図4】図1に示すプラズマ発生装置の模式的平面断面
図であって、コイルへの電流が切換えられた場合を示す
図。
FIG. 4 is a schematic plan sectional view of the plasma generator shown in FIG. 1, showing a case where a current to a coil is switched.

【図5】本発明の第2の実施例に係るプラズマ発生装置
の模式的平面断面図。
FIG. 5 is a schematic plan sectional view of a plasma generator according to a second embodiment of the present invention.

【図6】図5に示すプラズマ発生装置の模式的側面断面
図。
6 is a schematic side sectional view of the plasma generator shown in FIG.

【図7】図5に示すプラズマ発生装置の模式的平面断面
図であって、コイルへの電流が切換えられた場合を示す
図。
7 is a schematic plan cross-sectional view of the plasma generator shown in FIG. 5, showing a case where the current to the coil is switched.

【図8】図5に示すプラズマ発生装置の模式的平面断面
図であって、コイルへの電流が切換えられた場合を示す
図。
8 is a schematic plan cross-sectional view of the plasma generator shown in FIG. 5, showing a case where the current to the coil is switched.

【図9】図5に示すプラズマ発生装置の模式的平面断面
図であって、コイルへの電流が切換えられた場合を示す
図。
9 is a schematic plan sectional view of the plasma generator shown in FIG. 5, showing a case where the current to the coil is switched.

【図10】従来に係るプラズマ発生装置の模式的平面断
面図。
FIG. 10 is a schematic plan sectional view of a conventional plasma generator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 エッチング室 10 主電磁石(主磁石) 12 主磁極 13 主磁極 15 補助電磁石(補助磁石) 16 補助電磁石(補助磁石) 21 補助磁極 22 補助磁極 30 ループ状鉄心 31 第1の磁極 32 第2の磁極 33 第3の磁極 34 第4の磁極 35 第1のコイル 36 第2のコイル 37 第3のコイル 38 第4のコイル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 etching chamber 10 main electromagnet (main magnet) 12 main magnetic pole 13 main magnetic pole 15 auxiliary electromagnet (auxiliary magnet) 16 auxiliary electromagnet (auxiliary magnet) 21 auxiliary magnetic pole 22 auxiliary magnetic pole 30 looped core 31 first magnetic pole 32 second magnetic pole 33 3rd magnetic pole 34 4th magnetic pole 35 1st coil 36 2nd coil 37 3rd coil 38 4th coil

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】高真空中でプラズマを発生させてスパッタ
又は化学反応によってドライエッチングを行う際、磁力
線によってプラズマを高密度化するプラズマ発生装置に
おいて、 エッチング室の外側で電界に垂直な方向で互いに対向し
て配置された一対の主磁極を有する主磁石と、 これら一対の主磁石の対向方向にほぼ垂直な方向に対向
するようにエッチング室の外側に配置された一対の補助
磁極を有する磁石と、を具備することを特徴とするプラ
ズマ発生装置。
1. A plasma generator that densifies plasma by magnetic lines when plasma is generated in a high vacuum and dry etching is performed by sputtering or chemical reaction. A main magnet having a pair of main magnetic poles arranged to face each other, and a magnet having a pair of auxiliary magnetic poles arranged outside the etching chamber so as to face each other in a direction substantially perpendicular to the facing direction of the pair of main magnets. A plasma generator comprising:
【請求項2】一方の主磁石が他方の主磁石及び一対の補
助磁石から磁力線を受ける場合と、他方の主磁石が一方
の主磁石及び一対の補助磁石から磁力線を受ける場合と
を切換えるように、これら主磁石及び補助磁石を制御す
る制御手段をさらに具備することを特徴とする請求項1
に記載のプラズマ発生装置。
2. A method for switching between a case where one main magnet receives a magnetic force line from the other main magnet and a pair of auxiliary magnets and a case where the other main magnet receives a magnetic force line from one main magnet and a pair of auxiliary magnets. The control means for controlling the main magnet and the auxiliary magnet is further provided.
The plasma generator described in 1.
【請求項3】高真空中でプラズマを発生させてスパッタ
又は化学反応によってドライエッチングを行う際、磁力
線によってプラズマを高密度化するプラズマ発生装置に
おいて、 エッチング室の外周囲を取り囲むように配置されたルー
プ状鉄心と、 エッチング室の外側で電界に垂直な方向で相互に対向し
て配置され、このループ状鉄心に形成された第1乃至第
4の磁極と、 これら第1乃至第4の磁極の各々の間でループ状鉄心に
巻回された第1乃至第4のコイルと、を具備することを
特徴とするプラズマ発生装置。
3. A plasma generator that densifies plasma by magnetic lines when plasma is generated in a high vacuum and dry etching is performed by sputtering or chemical reaction, and is arranged so as to surround the outer periphery of the etching chamber. A loop-shaped iron core, first to fourth magnetic poles formed on the loop-shaped iron core, which are arranged to face each other outside the etching chamber in a direction perpendicular to the electric field, and the first to fourth magnetic poles. And a first to a fourth coil wound around a loop-shaped iron core between the respective plasma generators.
【請求項4】第1乃至第4の磁極のうち、いずれか1つ
の磁極が残りの3つの磁極から磁力線を受けるように第
1乃至第4の磁極を順次切り換える第1乃至第4のコイ
ルの制御手段をさらに具備することを特徴とする請求項
3に記載のプラズマ発生装置。
4. A first to a fourth coil for sequentially switching the first to fourth magnetic poles so that any one of the first to fourth magnetic poles receives a magnetic force line from the remaining three magnetic poles. The plasma generator according to claim 3, further comprising control means.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013511812A (en) * 2009-11-18 2013-04-04 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド Plasma source design
JP2014132570A (en) * 2013-01-04 2014-07-17 Psk Inc Plasma chamber and substrate processing apparatus

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