JPH07192893A - プラズマ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】プラズマ生成室１と、試料処理室２を設け、プ
ラズマ生成室１の内径を試料処理室２の内径以上にする
ことにより、プラズマ生成室１で生成する中性ラジカル
を被加工物である試料に対し充分均一に発生させ、試料
処理室２に永久磁石のカスプ磁界でプラズマを均一に閉
じ込めることで、均一なプラズマを試料に照射できるよ
うにした。 【効果】直径２５０mmの大きなウェハに対しても、±５
％以下の変動の均一な加工ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラズマを用いて薄膜
を生成，加工するプラズマ装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】微細加工を行う従来の装置は、例えば、
特開昭63−96839 号公報に開示があるように、プラズマ
生成室でプラズマを発生させ、発生したプラズマをプラ
ズマ拡張室に導き、試料の微細加工や成膜を行ってい
た。これは、均一なプラズマを得る目的に対しては、一
定の効果が得られたが、プラズマの生成に伴って作られ
る中性のラジカル粒子に対しては、永久磁石のカスプ磁
界によるプラズマ閉じ込めの効果がなく、従って、中性
ラジカル粒子を利用した微細加工や成膜では、大面積ウ
ェハの均一な処理の点で、考慮されていなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】したがって、従来技術
では、大面積の試料を、均一な中性ラジカルで成膜ある
いは微細加工処理できない問題があった。

【０００４】本発明の目的は、大面積の試料を均一な中
性ラジカルで処理できるプラズマ装置を提供することに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明はプラズマ装置を、プラズマ生成室と試料処
理室で構成し、試料処理室以上の内径を持つプラズマ生
成室により、充分に広い面積のプラズマを生成させ、従
って、プラズマ生成に伴って生成する中性ラジカルも、
試料処理室に対し、充分に広い面積で生成させる。

【０００６】

【作用】プラズマ生成室は、高周波やマイクロ波等の交
流によりプラズマを加熱，維持し、中性ラジカルを生成
する。

【０００７】試料処理室は、プラズマ生成室で生成した
プラズマ及び中性ラジカルを導入する。この時、プラズ
マ生成室内径に対し、試料処理室内径を同等以下にする
ことで、試料処理室に設けた試料処理台上の試料を中性
ラジカルで均一に加工できる。また、試料処理室の壁面
に永久磁石のカスプ磁界を設けることにより、試料処理
室壁面でのプラズマの損耗を低減し、試料処理室内での
プラズマ密度を均一にし、試料台上の試料を均一に加工
できる。

【０００８】更に、試料台にコンデンサを介して高周波
電流を流すことにより、試料台に正イオンを加速するバ
イアス電圧を発生させ、正イオンを加速することによる
微細加工時のエッチング速度の向上や、成膜時の膜質の
向上を行う。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１により説明す
る。

【００１０】図１(Ａ)はプラズマ装置の縦断面図であ
る。プラズマ生成室１は、内径４００mm，高さ５００mm
の石英ガラス製ベルジャーであり、外周にチターンの高
周波コイル２が巻回してあり、１３.５６ＭＨｚ の高周
波電力により、プラズマ生成室１にプラズマを発生，維
持させる。プラズマ生成室１の下端は試料処理室３の上
端の中央部分に連結されている。試料処理室３は、内径
３５０mm，長さ３５０mmのステンレス製の円筒容器４
で、外周上に、長さ３００mm，幅８mm，高さ２５mmのコ
バルトサマリウム製の永久磁石５を図１（Ｂ）に示すよ
うに、Ｎ極，Ｓ極が交互になるように、２４個設けてい
る。円筒容器４の永久磁石５の設置部分の肉厚を４mm以
下にすることで、内面の磁極部分の磁場の強さを１００
０ガウス以上としている。試料台６は、正イオンを試料
方向に加速するバイアス電圧を作るためブロッキングコ
ンデンサを介して、４００ｋＨｚの高周波電源７に接続
され、かつ、必要な冷却や加温を行う温度調節器に接続
されている。試料台６は、直径２５０mmのウェハ試料ま
で保持できるように、直径２５０mmの回転ステージでで
きており、周方向の加工の均一性を改良している。試料
台６の部分での磁場は５ガウス以下である。

【００１１】本実施例によれば、試料台６の近傍での磁
場を５ガウス以下にできるので、磁性膜を使用している
薄膜のエッチングや成膜に、磁場による特性の劣化を与
えない。

【００１２】図２は、他の実施例を示したもので、２.
４５ＧＨｚ のマイクロ波導波管２０と電子サイクロト
ロン共鳴磁場の８７５ガウスの磁場発生用のコイル２１
で、図１と同一のベルジャーにプラズマを作っている。

【００１３】本実施例によれば、イオンの加速に基づく
エネルギが１３.５６ＭＨｚ の高周波に比較して小さ
く、イオンエネルギによる半導体試料等のダメージが小
さい。

【００１４】

【発明の効果】本発明によれば、交流の高周波によるプ
ラズマを作るので、プラズマにより生成する絶縁物によ
る放電の不安定がなく長時間安定した放電が維持でき、
プラズマ生成室と試料処理室に分離し、プラズマ生成室
で充分に広い面積のプラズマを発生させ、附随して発生
する中性ラジカル粒子を試料の直径に対し充分に広い面
積で発生させ、また、試料処理室にプラズマを導入し、
永久磁石のカスプ磁界で電子を閉じ込めることによって
プラズマの損失を低減し、試料直径に対し、プラズマ密
度も充分に均一に保つことにより、中性ラジカル及びプ
ラズマを利用したエッチングあるいは成膜を試料に対
し、均一に行う効果がある。

【００１５】これにより、試料直径が２００mm(８吋）
〜２５０mm(１０吋）のウェハに対しても、本発明によ
り、±５％以内の変動で均一な加工及び成膜を行う。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の縦断面図。

【図２】本発明の他の実施例の縦断面図。

【符号の説明】

１…プラズマ生成室、２…高周波コイル、３…試料処理
室、４…円筒容器、５…永久磁石、６…試料台、７…高
周波電源、２０…導波管、２１…磁場発生用のコイル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/3065 Ｈ０５Ｈ 1/11 9014−2Ｇ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プラズマ生成室と、試料処理室と、試料台
   を備えたプラズマ装置において、前記プラズマ生成室に
   は高周波によるプラズマ発生手段を設け、前記試料処理
   室の内径は、前記プラズマ生成室の内径以下にし、交互
   に極性の異なる複数の永久磁石を、磁極が前記試料処理
   室の壁面に対向するように設け、前記試料台を前記試料
   処理室に設け、前記試料台にバイアス印加用の高周波電
   源を接続したことを特徴とするプラズマ装置。