JPH0687440B2 - Microwave plasma generation method - Google Patents
Microwave plasma generation methodInfo
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- JPH0687440B2 JPH0687440B2 JP62114137A JP11413787A JPH0687440B2 JP H0687440 B2 JPH0687440 B2 JP H0687440B2 JP 62114137 A JP62114137 A JP 62114137A JP 11413787 A JP11413787 A JP 11413787A JP H0687440 B2 JPH0687440 B2 JP H0687440B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体工業におけるエッチング，膜の堆積等
に利用できるマイクロ波プラズマ発生方法に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a microwave plasma generation method that can be used for etching, film deposition and the like in the semiconductor industry.
従来の技術 近年、マイクロ波プラズマ処理装置は、エッチング，膜
の堆積等に応用されている。2. Description of the Related Art In recent years, microwave plasma processing apparatuses have been applied to etching, film deposition and the like.
以下図面を参照しながら、上述したマイクロ波プラズマ
処理装置の一例について説明する。An example of the microwave plasma processing apparatus described above will be described below with reference to the drawings.
第４図は従来のマイクロ波プラズマ処理装置の断面図を
示すものである。FIG. 4 shows a sectional view of a conventional microwave plasma processing apparatus.
真空室１は、ガス導入口２とマイクロ波導入口３とを有
しており、真空室１の周りには軸方向に均一な磁界を得
るためのマグネットコイル４が設置されている。５はマ
イクロ波を伝送するための導波管であり、６はＯリング
を使って真空室１を真空に保つため及びマイクロ波を導
入するための石英ガラス板である。７は処理基板８を載
置するための試料台、９は真空排気口である。The vacuum chamber 1 has a gas inlet 2 and a microwave inlet 3, and a magnet coil 4 for obtaining a uniform magnetic field in the axial direction is installed around the vacuum chamber 1. Reference numeral 5 is a waveguide for transmitting microwaves, and 6 is a quartz glass plate for keeping the vacuum chamber 1 in vacuum by using an O-ring and for introducing microwaves. Reference numeral 7 is a sample table on which the processing substrate 8 is placed, and 9 is a vacuum exhaust port.
以上のように構成されたマイクロ波プラズマ処理装置に
ついて以下説明する。The microwave plasma processing apparatus configured as above will be described below.
真空室１は、ガス導入口２かガスを流した状態で、約10
-3〜10-4Torrに保たれる。ガス導入口２から導入された
アルゴンガスは、マイクロ波導入口３から導入されたマ
イクロ波とマグネットコイル４による軸方向の板界（約
900ガウス）によって、電子サイクロトロン共鳴が起こ
り、10-4Torrの低圧下でも放電が生じ高密度プラズマが
生成される。この放電で生じたイオンは、両極性拡散に
よって処理基板８上に到達し、処理基板８を処理する。The vacuum chamber 1 is about 10
It is kept at -3 to 10 -4 Torr. The argon gas introduced from the gas introduction port 2 is subjected to the microwave introduced from the microwave introduction port 3 and the axial plate boundary (about
900 Gauss) causes electron cyclotron resonance, which causes a discharge even under a low pressure of 10 -4 Torr to generate a high density plasma. The ions generated by this discharge reach the processing substrate 8 by ambipolar diffusion and process the processing substrate 8.
発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、処理基板８が大口
径化した場合、真空室１の内径も大きくしなければなら
ず、そのためマグネットコイル４も大きくしなければな
らない。真空室１内で電子サイクロトン共鳴を生じさせ
るためには、軸方向の磁界が約875ガウス必要であるた
め、マグネットコイル４の内径を大きくした場合、外径
もそれ以上大きくしなければならず、大きさが非常に大
きくなり、さらに電源の容量も非常に大きいものが必要
となる。また、マグネットコイル４の代わりに永久磁石
を使用する方法も考えられるが、真空室内に約875ガウ
スの磁場が発生するように永久磁石を設計しても真空度
によっては放電が生じないときがあり、また875ガウス
以下ではさらにそれが顕著となり、不安定性を伴ったも
のとなるという問題がある。Problems to be Solved by the Invention However, in the above-described configuration, when the diameter of the processing substrate 8 is increased, the inner diameter of the vacuum chamber 1 must be increased and therefore the magnet coil 4 must be increased. In order to generate electron cycloton resonance in the vacuum chamber 1, an axial magnetic field of about 875 Gauss is required. Therefore, when the inner diameter of the magnet coil 4 is increased, the outer diameter must be further increased. , The size is very large, and the capacity of the power supply is also very large. Although a method of using a permanent magnet instead of the magnet coil 4 may be considered, even if the permanent magnet is designed so that a magnetic field of about 875 Gauss is generated in the vacuum chamber, discharge may not occur depending on the degree of vacuum. Also, there is a problem that it becomes more remarkable below 875 Gauss and becomes accompanied by instability.
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明のマイクロプラズ
マ方法は、ガス導入口とマイクロ波導入口を有する真空
室と、前記真空室内にマイクロ波の導入方向に磁界を印
加する磁界印加手段と、前記磁界印加手段とは別に875
ガウス以上の磁界が前記真空室内に生じるように前記真
空室のマイクロ波の導入方向と平行な方向に、対向する
磁極が異なるように真空室の外側に配置された複数の永
久磁石とを用いたマイクロ波プラズマ発生方法であっ
て、磁界印加手段で磁界を印加させ、プラズマが発生し
た時点で、磁界印加手段で印加させた磁界を切ることを
特徴とするものである。Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the microplasma method of the present invention provides a vacuum chamber having a gas introduction port and a microwave introduction port, and a magnetic field in the microwave introduction direction in the vacuum chamber. Separated from the magnetic field applying means for applying and the magnetic field applying means 875
Using a plurality of permanent magnets arranged outside the vacuum chamber so that magnetic poles facing each other are different from each other in a direction parallel to the microwave introduction direction of the vacuum chamber so that a magnetic field of Gauss or more is generated in the vacuum chamber. The microwave plasma generating method is characterized in that a magnetic field is applied by the magnetic field applying means, and when the plasma is generated, the magnetic field applied by the magnetic field applying means is cut off.
本発明は上記した方法によって安定した放電を生じさせ
ることができる。第１図により詳しく説明する。第１図
は第４図の従来のマイクロ波プラズマ処理装置を使っ
て、試料台７の代わりにファラデーカップ（図示せず）
を置きアルゴンのイオン電流を測定したものである。マ
イクロ波の入力は500W,真空度は８×10-4Torrである。
横軸はマグネットコイル４によって生じる真空室１内の
中心軸における磁界であり、縦軸は、アルゴンイオン電
流である。図から明らかなように、磁界を０から大きく
した場合に放電を開始する磁界と、逆に放電した状態か
ら磁界を少なくした場合の放電が生じなくなる磁界とは
値が異なる。すなわち、いったん放電が生じた場合、少
し磁界を低くしても放電を維持することができるという
ことがわかる。以上のことを考慮すると、放電が可能と
なる磁界を発生する永久磁石と、マグネットコイルの両
方を備えることにより次のような利点がある。すなわ
ち、十分放電が生ずる磁界に一度マグネットコイルを印
加し、放電が生じた時点でマグネットコイルの磁界を切
るという方法で安定した放電を得ることができる。さら
に、マグネットコイルの大きさを大きくする必要もなく
また電源の容量も大きくする必要もなく、低消費電力の
装置を得ることができる。The present invention can generate a stable discharge by the above method. This will be described in detail with reference to FIG. FIG. 1 shows a conventional microwave plasma processing apparatus shown in FIG. 4 in which a Faraday cup (not shown) is used instead of the sample stage 7.
Is placed and the ion current of argon is measured. Microwave input is 500W and vacuum degree is 8 × 10 -4 Torr.
The horizontal axis is the magnetic field in the central axis of the vacuum chamber 1 generated by the magnet coil 4, and the vertical axis is the argon ion current. As is apparent from the figure, the value of the magnetic field that starts discharge when the magnetic field is increased from 0 is different from the value of the magnetic field where discharge is not generated when the magnetic field is decreased from the discharged state. That is, it can be seen that once the discharge is generated, the discharge can be maintained even if the magnetic field is slightly lowered. Considering the above, the following advantages can be obtained by including both a permanent magnet that generates a magnetic field that enables discharge and a magnet coil. That is, a stable discharge can be obtained by applying the magnet coil once to a magnetic field in which sufficient discharge occurs and then cutting off the magnetic field of the magnet coil when the discharge occurs. Furthermore, it is not necessary to increase the size of the magnet coil and the capacity of the power supply, and a device with low power consumption can be obtained.
実施例 以下本発明の一実施例のマイクロ波プラズマ発生方法に
ついて図面を参照しながら説明する。Embodiment A microwave plasma generating method according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第２図は本発明の第１の実施例におけるマイクロ波プラ
ズマ処理装置の断面図を示すものである。FIG. 2 shows a sectional view of the microwave plasma processing apparatus in the first embodiment of the present invention.
第２図において、真空室10は、ガス導入口11とマイクロ
波導入口12とを有しており、真空室10の周りには軸方向
に均一な磁界を得るためのマグネットコイル13が設置さ
れている。14はマイクロ波を伝送するための導波管であ
り、15はＯリングを介して真空室10を真空に保つため及
びマイクロ波を導入するための石英ガラス板である。16
は処理基板17を載置するための試料台である。18は複数
個のリング状のコバルトサマリウムからなる永久磁石で
あり、真空室のマイクロ波導入方向と平行な方向に、対
向する磁極が異なるように真空室の外側に配置され、か
つ真空室10内に約875ガウスの磁界を発生するように設
計されている。19は真空排気口である。In FIG. 2, the vacuum chamber 10 has a gas introduction port 11 and a microwave introduction port 12, and a magnet coil 13 for obtaining a uniform magnetic field in the axial direction is installed around the vacuum chamber 10. There is. Reference numeral 14 is a waveguide for transmitting microwaves, and 15 is a quartz glass plate for keeping the vacuum chamber 10 in vacuum via an O-ring and for introducing microwaves. 16
Is a sample table on which the processing substrate 17 is placed. Reference numeral 18 denotes a permanent magnet composed of a plurality of ring-shaped cobalt samariums, which is arranged outside the vacuum chamber so that the magnetic poles facing each other are different from each other in a direction parallel to the microwave introduction direction of the vacuum chamber and inside the vacuum chamber 10. It is designed to generate a magnetic field of about 875 Gauss. Reference numeral 19 is a vacuum exhaust port.
以上のように構成されたマイクロ波プラズマ処理装置に
おいて、真空室10は、ガス導入口11からアルゴンガスを
流した状態で約５×10-4Torrの真空に維持される。ガス
導入口11から導入されたガスは、マイクロ波導入口12か
ら導入されたマイクロ波と真空室内に約875ガウスの磁
界を発生する永久磁石18及びマグネットコイル13による
軸方向磁界によって放電する。放電が生じた時点でマグ
ネットコイル13による磁界を切る。磁界を切っても、放
電は永久磁石18の磁界及びマイクロ波によって維持さ
れ、この放電で生じたイオンが、電子とイオンの両極性
拡散によって処理基板17の方向に移動し、処理基板17を
処理する。In the microwave plasma processing apparatus configured as described above, the vacuum chamber 10 is maintained at a vacuum of about 5 × 10 −4 Torr with the argon gas flowing from the gas inlet 11. The gas introduced through the gas inlet 11 is discharged by the microwave introduced through the microwave inlet 12 and the axial magnetic field generated by the permanent magnet 18 and the magnet coil 13 that generate a magnetic field of about 875 Gauss in the vacuum chamber. When the electric discharge occurs, the magnetic field generated by the magnet coil 13 is cut off. Even if the magnetic field is cut off, the discharge is maintained by the magnetic field of the permanent magnet 18 and the microwave, and the ions generated by this discharge move toward the processing substrate 17 due to the ambipolar diffusion of electrons and ions to process the processing substrate 17. To do.
以上のように、本実施例によれば、磁界の印加手段とし
て、永久磁石18とマグネットコイル13を用い、放電が生
じた時点でマグネットコイル13による磁界を切るという
方法により、安定した放電を得ることができる。さらに
永久磁石18を使用しているのでマグネットコイル13に印
加する電源の容量も大きくする必要もなく、マグネット
コイル13に印加するのも放電するまでであるので、低消
費電力の装置が可能となる。As described above, according to the present embodiment, the permanent magnet 18 and the magnet coil 13 are used as the magnetic field applying means, and the magnetic field is cut off by the magnet coil 13 at the time when the discharge is generated, thereby obtaining a stable discharge. be able to. Further, since the permanent magnet 18 is used, it is not necessary to increase the capacity of the power supply applied to the magnet coil 13, and the application to the magnet coil 13 is performed until discharging, so that a device with low power consumption is possible. .
次に、本発明の第２の実施例について第３図を参照しな
がら説明する。第２図の構成と違うところは、マイクロ
波を導入するための石英ガラス板15がなく、そのかわり
に石英ベルジャー20と、マイクロ波の放射手段として、
導波管14の側壁に設けた結合部材21を用いてアンテナ22
を固定した点である。真空はＯリングを介して石英ベル
ジャー20によって保たれる。その他の構成は第２図と全
く同じである。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The difference from the configuration in FIG. 2 is that there is no quartz glass plate 15 for introducing microwaves, instead, a quartz bell jar 20 and microwave radiating means are used.
The antenna 22 is formed by using the coupling member 21 provided on the side wall of the waveguide 14.
Is a fixed point. The vacuum is maintained by the quartz bell jar 20 through the O-ring. Other configurations are exactly the same as those in FIG.
以上のように構成されたマイクロ波プラズマ処理装置に
おいて、第２図と同じように、真空室10はガス導入口11
からアルゴンガスを流した状態で約５×10-4Torrの真空
に維持され、ガス導入口11から導入されたガスは、アン
テナ22から放射されたマイクロ波と真空室10内のアンテ
ナ22近傍約875ガウスの磁界を発生する永久磁石18及び
マグネットコイル13による軸方向磁界によって放電す
る。放電が生じた時点でマグネットコイル13による磁界
を切る。マグネットコイル13による磁界を切っても永久
磁石18の磁界によって放電は維持され、この放電で生じ
たイオンが、電子とイオンの両極性拡散によって処理基
板17の方向に移動し、処理基板17を処理する。In the microwave plasma processing apparatus configured as described above, the vacuum chamber 10 has the gas inlet 11 as in the case of FIG.
The gas introduced from the gas introduction port 11 is maintained in a vacuum of about 5 × 10 −4 Torr in a state where argon gas is supplied from the antenna 22 and the microwave radiated from the antenna 22 and the vicinity of the antenna 22 in the vacuum chamber 10 The permanent magnet 18 and the magnet coil 13 that generate a magnetic field of 875 Gauss discharge the magnetic field in the axial direction. When the electric discharge occurs, the magnetic field generated by the magnet coil 13 is cut off. Even if the magnetic field by the magnet coil 13 is cut off, the discharge is maintained by the magnetic field of the permanent magnet 18, and the ions generated by this discharge move toward the processing substrate 17 due to the ambipolar diffusion of electrons and ions to process the processing substrate 17. To do.
以上のように本実施例によれば、磁界の印加手段とし
て、永久磁石18とマグネットコイル13を用い、放電が生
じた時点でマグネットコイル13による磁界を切るという
方法により、安定した放電を得ることができる。さらに
永久磁石18を用いているので、マグネットコイル13に印
加する電源の容量も大きくする必要もなく、またマグネ
ットコイル13に印加するのも放電するまでであるので、
低消費電力の装置が可能となる。As described above, according to this embodiment, the permanent magnet 18 and the magnet coil 13 are used as the magnetic field applying means, and the magnetic field is cut off by the magnet coil 13 at the time when the discharge is generated, thereby obtaining a stable discharge. You can Furthermore, since the permanent magnet 18 is used, it is not necessary to increase the capacity of the power supply applied to the magnet coil 13, and the application to the magnet coil 13 is until discharge.
A device with low power consumption is possible.
なお、第１と第２の実施例において、放電維持ガスとし
てアルゴンとしたが、CVD（気相成長）用ガス，エッチ
ング用ガスでもよい。Although argon is used as the discharge maintaining gas in the first and second embodiments, a CVD (vapor phase growth) gas or an etching gas may be used.
発明の効果 以上のように本発明は、磁界の印加手段として、永久磁
石とマグネットコイルを用い、放電した時点でマグネッ
トコイルの磁界を切るという方法により、毎回安定した
放電を得ることができる。さらにマグネットコイルは放
電を生じさせるための補助的な役目だけであるので処理
基板が大口径化しても電源の容量は大きくする必要もな
く、低消費電力の装置が可能となる。EFFECTS OF THE INVENTION As described above, according to the present invention, the permanent magnet and the magnet coil are used as the magnetic field applying means, and the magnetic field of the magnet coil is cut off at the time of discharging, so that stable discharge can be obtained every time. Further, since the magnet coil has only an auxiliary role to generate electric discharge, it is not necessary to increase the capacity of the power source even if the diameter of the processing substrate is increased, and a low power consumption device can be realized.
第１図は磁界とイオン電流の関係を示した特性図、第２
図は本発明の第１の実施例におけるマイクロ波プラズマ
処理方法を実施する装置の断面図、第３図は本発明の第
２の実施例におけるマイクロ波プラズマ処理方法を実施
する装置の断面図、第４図は従来のマイクロ波プラズマ
処理装置の断面図である。 10……真空室、11……ガス導入口、12……マイクロ波導
入口、13……マグネットコイル、18……永久磁石、20…
…石英ベルジャー、22……アンテナ。FIG. 1 is a characteristic diagram showing the relationship between the magnetic field and the ion current.
FIG. 3 is a sectional view of an apparatus for carrying out the microwave plasma processing method according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a sectional view of an apparatus for carrying out the microwave plasma processing method according to the second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a sectional view of a conventional microwave plasma processing apparatus. 10 ... Vacuum chamber, 11 ... Gas inlet, 12 ... Microwave inlet, 13 ... Magnet coil, 18 ... Permanent magnet, 20 ...
… Quartz bell jar, 22… Antenna.
Claims (2)
空室と、前記真空室内にマイクロ波の導入方向に磁界を
印加する磁界印加手段と、前記磁界印加手段とは別に87
5ガウス以上の磁界が前記真空室内に生じるように前記
真空室のマイクロ波の導入方向と平行な方向に、対向す
る磁極が異なるように真空室の外側に配置された複数の
永久磁石とを用いたマイクロ波プラズマ発生方法であっ
て、磁界印加手段で磁界を印加させ、プラズマが発生し
た時点で、磁界印加手段で印加させた磁界を切ることを
特徴とするマイクロ波プラズマ発生方法。1. A vacuum chamber having a gas inlet and a microwave inlet, magnetic field applying means for applying a magnetic field to the microwave chamber in the direction of introduction of microwaves, and 87 separately from the magnetic field applying means.
In order to generate a magnetic field of 5 Gauss or more in the vacuum chamber, a plurality of permanent magnets arranged outside the vacuum chamber so that magnetic poles facing each other are different from each other in a direction parallel to the microwave introduction direction of the vacuum chamber. The microwave plasma generation method as described above, wherein a magnetic field is applied by the magnetic field applying means, and when the plasma is generated, the magnetic field applied by the magnetic field applying means is cut off.
いる特許請求の範囲第１項記載のマイクロ波プラズマ発
生方法。2. The microwave plasma generation method according to claim 1, wherein an antenna is used as the microwave radiation means.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62114137A JPH0687440B2 (en) | 1987-05-11 | 1987-05-11 | Microwave plasma generation method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62114137A JPH0687440B2 (en) | 1987-05-11 | 1987-05-11 | Microwave plasma generation method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63279599A JPS63279599A (en) | 1988-11-16 |
| JPH0687440B2 true JPH0687440B2 (en) | 1994-11-02 |
Family
ID=14630063
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62114137A Expired - Lifetime JPH0687440B2 (en) | 1987-05-11 | 1987-05-11 | Microwave plasma generation method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0687440B2 (en) |
Families Citing this family (6)
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|---|---|---|---|---|
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| JPH04129133A (en) * | 1990-09-20 | 1992-04-30 | Hitachi Ltd | Ion source and plasma device |
| JP3020580B2 (en) * | 1990-09-28 | 2000-03-15 | 株式会社日立製作所 | Microwave plasma processing equipment |
| JPH0821476B2 (en) * | 1993-09-20 | 1996-03-04 | ニチメン電子工研株式会社 | ECR plasma generator |
| JP2787006B2 (en) * | 1995-05-10 | 1998-08-13 | 株式会社日立製作所 | Processing method and processing apparatus and plasma light source |
| US7183514B2 (en) * | 2003-01-30 | 2007-02-27 | Axcelis Technologies, Inc. | Helix coupled remote plasma source |
-
1987
- 1987-05-11 JP JP62114137A patent/JPH0687440B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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| JPS63279599A (en) | 1988-11-16 |
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