JPH0722195A - 高密度プラズマ処理装置 - Google Patents
高密度プラズマ処理装置Info
- Publication number
- JPH0722195A JPH0722195A JP5002831A JP283193A JPH0722195A JP H0722195 A JPH0722195 A JP H0722195A JP 5002831 A JP5002831 A JP 5002831A JP 283193 A JP283193 A JP 283193A JP H0722195 A JPH0722195 A JP H0722195A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plasma
- plasma processing
- magnetic field
- processing chamber
- chamber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 110
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 20
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 claims description 11
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 5
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 description 188
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 24
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 17
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 14
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 4
- 238000012358 sourcing Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000010849 ion bombardment Methods 0.000 description 3
- 230000005596 ionic collisions Effects 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 230000005405 multipole Effects 0.000 description 3
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 3
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32458—Vessel
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32623—Mechanical discharge control means
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/3266—Magnetic control means
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
- H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
- H01J2237/334—Etching
- H01J2237/3343—Problems associated with etching
- H01J2237/3345—Problems associated with etching anisotropy
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 閉じた処理チャンバ構造を有する高密度プラ
ズマ処理装置を提供する。 【構成】 プラズマ処理装置３００は、閉じ込められた
磁界線３０８を作るトロイダル磁界をプラズマ放電３１
０に与える。これにより、磁界線に沿って通る磁化プラ
ズマ電子が、チャンバ壁または隣接磁界線へ拡散するの
を防止する。プラズマ処理装置は、複数のトロイダル・
ソレノイド・コイル３０４内に設けられ、複数のプラズ
マ源領域３０６を有する構造を形成するプラズマ処理チ
ャンバ３０２を備える。
ズマ処理装置を提供する。 【構成】 プラズマ処理装置３００は、閉じ込められた
磁界線３０８を作るトロイダル磁界をプラズマ放電３１
０に与える。これにより、磁界線に沿って通る磁化プラ
ズマ電子が、チャンバ壁または隣接磁界線へ拡散するの
を防止する。プラズマ処理装置は、複数のトロイダル・
ソレノイド・コイル３０４内に設けられ、複数のプラズ
マ源領域３０６を有する構造を形成するプラズマ処理チ
ャンバ３０２を備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般にはプラズマ処理
反応装置に関し、特に半導体デバイスの製造に関する。
反応装置に関し、特に半導体デバイスの製造に関する。
【０００２】
【従来の技術】プラズマ放電は、マイクロエレクトロニ
クス・デバイスの製造に広く利用されている。これらの
応用では、プラズマ放電は、処理のためにプラズマ処理
チャンバ内に入れられた選択ガスから形成される。この
チャンバ内では、選択ガスは、正，負のイオンおよびラ
ジカルに分離される。このようなプラズマ放電は、マイ
クロエレクトロニクス・デバイスの製造に利用される。
クス・デバイスの製造に広く利用されている。これらの
応用では、プラズマ放電は、処理のためにプラズマ処理
チャンバ内に入れられた選択ガスから形成される。この
チャンバ内では、選択ガスは、正，負のイオンおよびラ
ジカルに分離される。このようなプラズマ放電は、マイ
クロエレクトロニクス・デバイスの製造に利用される。
【０００３】マイクロエレクトロニクス・デバイスの製
造に一般に用いられるプラズマを採用する２つの方法
は、異方性エッチングおよびプラズマ励起ＣＶＤ（ＰＥ
ＣＶＤ）である。異方性エッチングでは、プラズマ放電
は、基板材料にパターンをエッチングするのに利用され
る。反応種は、基板上に設けられた材料の保護されてい
ない領域に接触し、材料の選択部を基板から除去する。
ＰＥＣＶＤでは、適切な前駆ガス内でのプラズマ放電
は、堆積基板上に固体の形成を誘発するために利用され
ている。
造に一般に用いられるプラズマを採用する２つの方法
は、異方性エッチングおよびプラズマ励起ＣＶＤ（ＰＥ
ＣＶＤ）である。異方性エッチングでは、プラズマ放電
は、基板材料にパターンをエッチングするのに利用され
る。反応種は、基板上に設けられた材料の保護されてい
ない領域に接触し、材料の選択部を基板から除去する。
ＰＥＣＶＤでは、適切な前駆ガス内でのプラズマ放電
は、堆積基板上に固体の形成を誘発するために利用され
ている。
【０００４】マイクロエレクトロニクス製造において
は、大型ウェハおよび単一ウェハ処理への傾向が続いて
いるので、より厳しい要求がプロセス・スループットに
課される。特に、異方性を犠牲にすることなく、高いエ
ッチング速度が得られるエッチング・プロセスが要求さ
れている。異方性エッチング速度は、使用されるプラズ
マの密度の関数であるので、これら要求は、高密度プラ
ズマ処理の領域における研究を高めさせてきた。一般
に、研究は磁場による閉じ込め方式に集中している。
は、大型ウェハおよび単一ウェハ処理への傾向が続いて
いるので、より厳しい要求がプロセス・スループットに
課される。特に、異方性を犠牲にすることなく、高いエ
ッチング速度が得られるエッチング・プロセスが要求さ
れている。異方性エッチング速度は、使用されるプラズ
マの密度の関数であるので、これら要求は、高密度プラ
ズマ処理の領域における研究を高めさせてきた。一般
に、研究は磁場による閉じ込め方式に集中している。
【０００５】所望のプラズマ放電を得るために、高密度
プラズマ処理に種々のソーシング（ｓｏｕｒｃｉｎｇ）
技術が用いられてきた。高密度プラズマ処理チャンバに
一般的に用いられる１つのソーシング技術は、高周波誘
導（ＲＦＩ）である。この技術によれば、チャンバに巻
かれたＲＦコイルによって発生される磁界を発振させる
ことによって、誘導結合プラズマ源が生成される。米国
特許第４，３６８，０９２号明細書は、この技術を、プ
ラズマ処理ストレート・チャンバにヘリカル・コイルを
巻いて実施させた場合について説明している。他のソー
シング技術は、図１に示す磁界ガイド・チャンバ内に用
いられる電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）である。こ
の技術は、磁界の共鳴領域内でプラズマを生成させるの
に用いられるマイクロ波発生源を含んでいる。ＥＣＲ
は、この技術分野では普通に用いられ、既知である。例
えば、ＥＣＲ実施の例として、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
ｔｈｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｏｃ
ｉｅｔｙ １２６，１０２４（１９７９）を参照された
い。
プラズマ処理に種々のソーシング（ｓｏｕｒｃｉｎｇ）
技術が用いられてきた。高密度プラズマ処理チャンバに
一般的に用いられる１つのソーシング技術は、高周波誘
導（ＲＦＩ）である。この技術によれば、チャンバに巻
かれたＲＦコイルによって発生される磁界を発振させる
ことによって、誘導結合プラズマ源が生成される。米国
特許第４，３６８，０９２号明細書は、この技術を、プ
ラズマ処理ストレート・チャンバにヘリカル・コイルを
巻いて実施させた場合について説明している。他のソー
シング技術は、図１に示す磁界ガイド・チャンバ内に用
いられる電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）である。こ
の技術は、磁界の共鳴領域内でプラズマを生成させるの
に用いられるマイクロ波発生源を含んでいる。ＥＣＲ
は、この技術分野では普通に用いられ、既知である。例
えば、ＥＣＲ実施の例として、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
ｔｈｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｏｃ
ｉｅｔｙ １２６，１０２４（１９７９）を参照された
い。
【０００６】異なる閉じ込め方式を用いるプラズマ反応
装置は、これら種々のソーシング方法により発生された
プラズマ放電を処理して、好適な特性を有するプラズマ
を形成する。この技術分野で通常用いられる２種類のプ
ラズマ閉じ込め方式は、ガイド磁界チャンバと多磁極チ
ャンバである。
装置は、これら種々のソーシング方法により発生された
プラズマ放電を処理して、好適な特性を有するプラズマ
を形成する。この技術分野で通常用いられる２種類のプ
ラズマ閉じ込め方式は、ガイド磁界チャンバと多磁極チ
ャンバである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】図１は、ガイド磁界プ
ラズマ装置１００を示す。プラズマ・チャンバ１０２
は、チャンバの上部にプラズマ源１０６を有している。
プラズマを励起させるにはマイクロ波装置１１２が用い
られる。ＥＣＲ源ソレノイド１０４の共振領域に、プラ
ズマは発生され、プラズマ放電１０８が生成される。こ
の構造は、磁界線１１０に沿って基板１１４に直接にプ
ラズマ放電１０８を案内することによって、ガイド磁界
処理チャンバ１０２内でのプラズマ放電１０８の発散を
防止する。磁界線１１０は、ガイド磁界ソレノイド１１
６によって発生される。このガイド磁界処理装置は、基
板１１０と接触するプラズマ放電１０８の密度の増大を
達成させる。しかし、この装置は、プラズマ電子が軸方
向に拡散する速度を制御することができない。むしろ、
この装置は、磁界線１１０を利用して、残留プラズマ放
電１０８を集中させることによって、これらの損失を補
償している。また、プラズマ密度は、各磁界線に沿って
同じでなく、したがって基板にわたって一様ではない。
このことは、基板上に不均一性を生じさせる。
ラズマ装置１００を示す。プラズマ・チャンバ１０２
は、チャンバの上部にプラズマ源１０６を有している。
プラズマを励起させるにはマイクロ波装置１１２が用い
られる。ＥＣＲ源ソレノイド１０４の共振領域に、プラ
ズマは発生され、プラズマ放電１０８が生成される。こ
の構造は、磁界線１１０に沿って基板１１４に直接にプ
ラズマ放電１０８を案内することによって、ガイド磁界
処理チャンバ１０２内でのプラズマ放電１０８の発散を
防止する。磁界線１１０は、ガイド磁界ソレノイド１１
６によって発生される。このガイド磁界処理装置は、基
板１１０と接触するプラズマ放電１０８の密度の増大を
達成させる。しかし、この装置は、プラズマ電子が軸方
向に拡散する速度を制御することができない。むしろ、
この装置は、磁界線１１０を利用して、残留プラズマ放
電１０８を集中させることによって、これらの損失を補
償している。また、プラズマ密度は、各磁界線に沿って
同じでなく、したがって基板にわたって一様ではない。
このことは、基板上に不均一性を生じさせる。
【０００８】図２は、多磁極チャンバ２００の上面図で
ある。この構造では、永久磁石２０４が、チャンバ２０
０の周りに磁界線２０６を形成する。プラズマ放電電子
２１０が、チャンバ２０２の壁に近づくと、電子はロー
レンツの加速を受ける。ローレンツの加速は、電子を電
子通路２１２に従ってプラズマの方へ戻す。この閉じ込
み方式は、図１に示したガイド磁界技術よりも、今日一
般的に用いられている。しかし、磁石２０４の付近の磁
界線の先端２０６で、高い電子拡散が生じ、これがプラ
ズマ密度を減少させる。
ある。この構造では、永久磁石２０４が、チャンバ２０
０の周りに磁界線２０６を形成する。プラズマ放電電子
２１０が、チャンバ２０２の壁に近づくと、電子はロー
レンツの加速を受ける。ローレンツの加速は、電子を電
子通路２１２に従ってプラズマの方へ戻す。この閉じ込
み方式は、図１に示したガイド磁界技術よりも、今日一
般的に用いられている。しかし、磁石２０４の付近の磁
界線の先端２０６で、高い電子拡散が生じ、これがプラ
ズマ密度を減少させる。
【０００９】必要なのは、高異方性エッチング速度を達
成することのできる高密度・均一プラズマを発生するプ
ラズマ処理反応装置である。
成することのできる高密度・均一プラズマを発生するプ
ラズマ処理反応装置である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、磁界線および
チャンバ壁によって定められる内部流路を持つプラズマ
処理チャンバを有する高密度プラズマ処理装置を備えて
いる。プラズマ処理チャンバは、自身を閉じ込める構造
を有している。高密度プラズマ処理装置は、さらに、プ
ラズマ処理チャンバ内に、トロイダル磁界を発生させる
手段と、プラズマ処理チャンバに連結され、プラズマ処
理チャンバを真空に保つポンプ手段と、プラズマ処理チ
ャンバ内に含まれるプラズマ放電源を発生させる手段と
を備えている。
チャンバ壁によって定められる内部流路を持つプラズマ
処理チャンバを有する高密度プラズマ処理装置を備えて
いる。プラズマ処理チャンバは、自身を閉じ込める構造
を有している。高密度プラズマ処理装置は、さらに、プ
ラズマ処理チャンバ内に、トロイダル磁界を発生させる
手段と、プラズマ処理チャンバに連結され、プラズマ処
理チャンバを真空に保つポンプ手段と、プラズマ処理チ
ャンバ内に含まれるプラズマ放電源を発生させる手段と
を備えている。
【００１１】プラズマ放電源領域は、高周波誘導（ＲＦ
Ｉ）および電子サイクロトロン共振（ＥＣＲ）を有す
る、この技術分野では既知のいかなるプラズマ放電源領
域とすることもでき、複数のこれらプラズマ放電源領域
を、プラズマ処理チャンバ内に設けることができる。
Ｉ）および電子サイクロトロン共振（ＥＣＲ）を有す
る、この技術分野では既知のいかなるプラズマ放電源領
域とすることもでき、複数のこれらプラズマ放電源領域
を、プラズマ処理チャンバ内に設けることができる。
【００１２】トロイダル磁界を発生させる手段は、プラ
ズマ処理チャンバの周りに設けられた複数のソレノイド
・コイルを有している。トロイダル磁界は、プラズマ処
理チャンバの内部流路に閉じ込められる磁界線を有して
いる。
ズマ処理チャンバの周りに設けられた複数のソレノイド
・コイルを有している。トロイダル磁界は、プラズマ処
理チャンバの内部流路に閉じ込められる磁界線を有して
いる。
【００１３】高密度プラズマ処理反応装置は、半導体ウ
ェハのようなマイクロエレクトロニクス・デバイスを、
プラズマの内部流路に平行に挿入できるように構成され
ている。プラズマ放電は、材料の異方性除去を誘発さ
せ、または基板上に堆積を誘発させることができる。
ェハのようなマイクロエレクトロニクス・デバイスを、
プラズマの内部流路に平行に挿入できるように構成され
ている。プラズマ放電は、材料の異方性除去を誘発さ
せ、または基板上に堆積を誘発させることができる。
【００１４】プラズマ処理装置は、プラズマ・イオン
が、マイクロエレクトロニクス・デバイスをエッチング
するのに充分なエネルギを持つように、マイクロエレク
トロニクス・デバイスにＲ．Ｆ．またはＤＣバイアス電
圧を供給するバイアス電源手段をさらに有している。
が、マイクロエレクトロニクス・デバイスをエッチング
するのに充分なエネルギを持つように、マイクロエレク
トロニクス・デバイスにＲ．Ｆ．またはＤＣバイアス電
圧を供給するバイアス電源手段をさらに有している。
【００１５】プラズマ処理装置は、マイクロエレクトロ
ニクス・デバイスの位置、プラズマ安定性およびプラズ
マ均一性が最大となるような断面形状を有している。プ
ラズマ処理チャンバは、プラズマから壁へ電子の拡散が
最少となるような形状を有している。
ニクス・デバイスの位置、プラズマ安定性およびプラズ
マ均一性が最大となるような断面形状を有している。プ
ラズマ処理チャンバは、プラズマから壁へ電子の拡散が
最少となるような形状を有している。
【００１６】本発明の特徴は、高密度プラズマ電子が磁
界線に閉じ込められ、この磁界線は自らを閉じ込めてお
り、これにより交差磁界拡散および他の損失メカニズム
による電子損失を軽減できることである。その結果、電
子の寿命は、従来の閉じ込め方式における寿命よりもか
なり長くなり、プラズマの密度を増大させる。
界線に閉じ込められ、この磁界線は自らを閉じ込めてお
り、これにより交差磁界拡散および他の損失メカニズム
による電子損失を軽減できることである。その結果、電
子の寿命は、従来の閉じ込め方式における寿命よりもか
なり長くなり、プラズマの密度を増大させる。
【００１７】本発明の他の特徴は、高プラズマ密度の故
に、この技術分野では既知のイオン・バイアス法で、マ
イクロエレクトロニクス・デバイスのイオン・ボンバー
ドメントに対しより一層の制御を行うことができること
である。
に、この技術分野では既知のイオン・バイアス法で、マ
イクロエレクトロニクス・デバイスのイオン・ボンバー
ドメントに対しより一層の制御を行うことができること
である。
【００１８】本発明のさらに他の特徴は、プラズマを方
位磁界に閉じ込めることが、方位（トロイダル）方向に
おけるプラズマの均一性を促進することである。このこ
とは、また、クロス・ウェハの均一性を増大させる。
位磁界に閉じ込めることが、方位（トロイダル）方向に
おけるプラズマの均一性を促進することである。このこ
とは、また、クロス・ウェハの均一性を増大させる。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面に基づい
て説明する。なお、図において、同一の要素には同一の
参照番号を付して示す。
て説明する。なお、図において、同一の要素には同一の
参照番号を付して示す。
【００２０】トロイダル高密度プラズマ処理装置を、図
３および図４に示す。図３は斜視図、図４は上面図であ
る。装置３００は、複数のトロイダル磁界コイル３０４
内に設けられ、複数のプラズマ源領域３０６を有するプ
ラズマ処理チャンバ３０２を備えている。
３および図４に示す。図３は斜視図、図４は上面図であ
る。装置３００は、複数のトロイダル磁界コイル３０４
内に設けられ、複数のプラズマ源領域３０６を有するプ
ラズマ処理チャンバ３０２を備えている。
【００２１】トロイダル磁界コイル３０４は、チャンバ
３０２内に、強い定常状態トロイダル磁界を発生する。
磁界は、磁界線３０８によって示されている。トロイダ
ル磁界は、それらの最小磁束漏洩（外部磁界）に対し
て、この技術分野では知られている。トロイダル磁界の
磁界線３０８は、互いに平行であり、かつ連続してい
る。すなわち、トロイダル磁界は、自らを閉じ込めてい
る。
３０２内に、強い定常状態トロイダル磁界を発生する。
磁界は、磁界線３０８によって示されている。トロイダ
ル磁界は、それらの最小磁束漏洩（外部磁界）に対し
て、この技術分野では知られている。トロイダル磁界の
磁界線３０８は、互いに平行であり、かつ連続してい
る。すなわち、トロイダル磁界は、自らを閉じ込めてい
る。
【００２２】プラズマは、プラズマ・チャンバ３０２に
導入されたガスから発生する。ガスは処理されて、プラ
ズマ３１０に変えられる。プラズマは、トロイダル磁界
の影響下で、プラズマ処理チャンバ３０２を流れる。
導入されたガスから発生する。ガスは処理されて、プラ
ズマ３１０に変えられる。プラズマは、トロイダル磁界
の影響下で、プラズマ処理チャンバ３０２を流れる。
【００２３】本発明の他の実施例を、図５および図６に
示す。プラズマ処理装置４００の形状は、レーストラッ
ク形状である。レーストラック形状は、対向する平行直
線部４０２（ａ）および４０２（ｂ）と、これらを結ぶ
対向半周部４０２（ｃ）および４０２（ｄ）とを有して
いる。プラズマ処理装置４００は、トロイダル磁界コイ
ル４０４内に設けられ、プラズマ源領域４０６を有する
プラズマ処理チャンバ４０２を備えている。レーストラ
ック形状の利点は、磁界線４０８が、チャンバの直線ト
ラック部で磁界湾曲効果を受けないことである。チャン
バ４０２の直線部の他の利点は、直線部が、基板を磁界
線４０８に平行に配置することを容易にするからであ
る。
示す。プラズマ処理装置４００の形状は、レーストラッ
ク形状である。レーストラック形状は、対向する平行直
線部４０２（ａ）および４０２（ｂ）と、これらを結ぶ
対向半周部４０２（ｃ）および４０２（ｄ）とを有して
いる。プラズマ処理装置４００は、トロイダル磁界コイ
ル４０４内に設けられ、プラズマ源領域４０６を有する
プラズマ処理チャンバ４０２を備えている。レーストラ
ック形状の利点は、磁界線４０８が、チャンバの直線ト
ラック部で磁界湾曲効果を受けないことである。チャン
バ４０２の直線部の他の利点は、直線部が、基板を磁界
線４０８に平行に配置することを容易にするからであ
る。
【００２４】図７は、プラズマ処理チャンバ５０２の断
面図である。多磁極基板５０８が、チャンバ５０２の外
側壁５０２（ａ）上に設けられている。しかし、基板５
０８は、４つの内壁（外側５０２（ａ），内側５０２
（ｂ），上側５０２（ｃ），下側５０２（ｄ））のいず
れにも設けることができる。プラズマは、処理チャンバ
５０２を通るので、プラズマは、チャンバ壁５０２（ａ
〜ｄ）上に設けられた基板５０８と相互に影響しあう。
基板５０８のプラズマへの暴露の程度を制御するために
は、本発明では、この技術分野では既知の基板バイアス
法で行っている。図７において、バイアス源５０４は、
基板にＤＣおよび／またはＲＦ電圧を与えて、デバイス
５０８上のイオン衝撃エネルギを制御する。好適な実施
例では、トロイダル・ソレノイドの電力制御と、バイア
ス源の電源とは、分離されている。このことは、プラズ
マ・パラメータの大半の制御を可能にする。
面図である。多磁極基板５０８が、チャンバ５０２の外
側壁５０２（ａ）上に設けられている。しかし、基板５
０８は、４つの内壁（外側５０２（ａ），内側５０２
（ｂ），上側５０２（ｃ），下側５０２（ｄ））のいず
れにも設けることができる。プラズマは、処理チャンバ
５０２を通るので、プラズマは、チャンバ壁５０２（ａ
〜ｄ）上に設けられた基板５０８と相互に影響しあう。
基板５０８のプラズマへの暴露の程度を制御するために
は、本発明では、この技術分野では既知の基板バイアス
法で行っている。図７において、バイアス源５０４は、
基板にＤＣおよび／またはＲＦ電圧を与えて、デバイス
５０８上のイオン衝撃エネルギを制御する。好適な実施
例では、トロイダル・ソレノイドの電力制御と、バイア
ス源の電源とは、分離されている。このことは、プラズ
マ・パラメータの大半の制御を可能にする。
【００２５】プラズマ源領域３０６および４０６を、こ
の技術分野で既知のいずれかのプラズマ源領域とするこ
とができる。選ばれたプラズマ源領域の種類および数
は、特定のプロセスに要求されるプラズマ・パラメータ
に依存する。本発明において実施されるＥＣＲ源領域に
ついて、図８を参照して説明する。本発明におけるＥＣ
Ｒ源領域の実施は、“Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ
Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔ
ｙ”１２６，１０２４（１９７９）において述べられて
いる方法のいずれかとすることができる。図８におい
て、マイクロ波が導波管６０２から放射される。導波管
６０２は、水晶窓６０４によって、プラズマ・チャンバ
３０２から分離されている。プラズマ放電は、トロイダ
ル磁界の共振領域内で発生する。マイクロ波とプラズマ
との間の正確な結合は、使用するアンテナおよび導波管
の特定構造に依存する。使用されるＥＣＲ源領域の数
は、チャンバ内で利用できる空間と、必要とされるプラ
ズマの密度とに依存する。図９は、この技術分野では既
知の高周波誘導（ＲＦＩ）を用いた好適な実施例を示し
ている。誘導コイル６１０は、プラズマ・チャンバ３０
２の周りに設けられている。電源６１２のＲＦ源は、ト
ロイダル磁界内でプラズマ放電を発生させるのに必要な
ＲＦ信号を供給する。
の技術分野で既知のいずれかのプラズマ源領域とするこ
とができる。選ばれたプラズマ源領域の種類および数
は、特定のプロセスに要求されるプラズマ・パラメータ
に依存する。本発明において実施されるＥＣＲ源領域に
ついて、図８を参照して説明する。本発明におけるＥＣ
Ｒ源領域の実施は、“Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ
Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔ
ｙ”１２６，１０２４（１９７９）において述べられて
いる方法のいずれかとすることができる。図８におい
て、マイクロ波が導波管６０２から放射される。導波管
６０２は、水晶窓６０４によって、プラズマ・チャンバ
３０２から分離されている。プラズマ放電は、トロイダ
ル磁界の共振領域内で発生する。マイクロ波とプラズマ
との間の正確な結合は、使用するアンテナおよび導波管
の特定構造に依存する。使用されるＥＣＲ源領域の数
は、チャンバ内で利用できる空間と、必要とされるプラ
ズマの密度とに依存する。図９は、この技術分野では既
知の高周波誘導（ＲＦＩ）を用いた好適な実施例を示し
ている。誘導コイル６１０は、プラズマ・チャンバ３０
２の周りに設けられている。電源６１２のＲＦ源は、ト
ロイダル磁界内でプラズマ放電を発生させるのに必要な
ＲＦ信号を供給する。
【００２６】トロイダル磁界コイルのための冷却システ
ム、ガス・フィーダ、プラズマ処理装置内を高真空に保
つのに必要な真空ポンプ・ポートは、この技術分野では
既知であり、図３〜図６には示していない。しかし、真
空ポンプ・ポートおよびガス・フィーダは、トロイダル
方向におけるプラズマの均一性を最大にするように配置
される。例えば、真空ポンプ・ポートは、一箇所での１
つの大型ポートよりはむしろ、プラズマ処理チャンバの
周りに対称に配置して、チャンバ内に定常状態真空効果
を保つようにする。
ム、ガス・フィーダ、プラズマ処理装置内を高真空に保
つのに必要な真空ポンプ・ポートは、この技術分野では
既知であり、図３〜図６には示していない。しかし、真
空ポンプ・ポートおよびガス・フィーダは、トロイダル
方向におけるプラズマの均一性を最大にするように配置
される。例えば、真空ポンプ・ポートは、一箇所での１
つの大型ポートよりはむしろ、プラズマ処理チャンバの
周りに対称に配置して、チャンバ内に定常状態真空効果
を保つようにする。
【００２７】次に、異方性エッチングを発生させるため
に、プラズマ処理装置を用いる方法について、図１０を
参照して説明する。
に、プラズマ処理装置を用いる方法について、図１０を
参照して説明する。
【００２８】選択ガスを、プラズマ源領域３０６に導入
する。プラズマ源領域では、プラズマ電子，プラズマ・
イオン，ラジカルを含むプラズマ放電を生成する処理が
なされる。ソレノイド３０４によって発生されたトロイ
ダル磁界の影響下で、プラズマ放電は、プラズマ・チャ
ンバ３０２内をトロイダル方向へと伝搬する。プラズマ
電子は、プラズマ・イオンよりも高い拡散係数を有して
いる。このことは、イオンよりも早い速度で、プラズマ
・チャンバ３０２の壁に電子を拡散させる。電子がプラ
ズマを離れるのを防止するためには、プラズマと処理チ
ャンバ壁との間の境界で電荷分離を自然に発生させる。
この電荷分離は、電子の拡散を弱め、イオンが処理チャ
ンバ壁に拡散するのを強める。このメカニズムは、アン
ビポーラ拡散として知られている。
する。プラズマ源領域では、プラズマ電子，プラズマ・
イオン，ラジカルを含むプラズマ放電を生成する処理が
なされる。ソレノイド３０４によって発生されたトロイ
ダル磁界の影響下で、プラズマ放電は、プラズマ・チャ
ンバ３０２内をトロイダル方向へと伝搬する。プラズマ
電子は、プラズマ・イオンよりも高い拡散係数を有して
いる。このことは、イオンよりも早い速度で、プラズマ
・チャンバ３０２の壁に電子を拡散させる。電子がプラ
ズマを離れるのを防止するためには、プラズマと処理チ
ャンバ壁との間の境界で電荷分離を自然に発生させる。
この電荷分離は、電子の拡散を弱め、イオンが処理チャ
ンバ壁に拡散するのを強める。このメカニズムは、アン
ビポーラ拡散として知られている。
【００２９】磁界にさらされると、電子およびイオン
は、周期的ジャイロ軌道内を通る。トロイダル磁界の強
度は、プラズマ電子７１２が磁化され、プラズマ・イオ
ンが磁化されないような強度である。これは、約５００
〜１０００Ｇの磁界で達成される。磁化された電子７１
２は、磁界線３０８を中心とする軌道内を伝搬する。軌
道は、図示のようにヘリカル軌道７１０となる。イオン
は、磁化されず、電子の軌道よりもかなり大きく、トロ
イド自体である軌道を有している。その結果、イオン損
失は、アンビポーラ拡散によって制限される。
は、周期的ジャイロ軌道内を通る。トロイダル磁界の強
度は、プラズマ電子７１２が磁化され、プラズマ・イオ
ンが磁化されないような強度である。これは、約５００
〜１０００Ｇの磁界で達成される。磁化された電子７１
２は、磁界線３０８を中心とする軌道内を伝搬する。軌
道は、図示のようにヘリカル軌道７１０となる。イオン
は、磁化されず、電子の軌道よりもかなり大きく、トロ
イド自体である軌道を有している。その結果、イオン損
失は、アンビポーラ拡散によって制限される。
【００３０】電子の小さなジャイロ半径の故に、電子
は、一方の磁界線から他方の磁界線への最小量の交差磁
界拡散を受ける。磁界線は、連続であり、チャンバ壁で
はなく自身によって閉じ込められているので、電子損失
は、交差磁界拡散によってのみ生じる。この磁界閉じ込
めおよび減少係数の結果、プラズマから離れる電子は少
なくなる。
は、一方の磁界線から他方の磁界線への最小量の交差磁
界拡散を受ける。磁界線は、連続であり、チャンバ壁で
はなく自身によって閉じ込められているので、電子損失
は、交差磁界拡散によってのみ生じる。この磁界閉じ込
めおよび減少係数の結果、プラズマから離れる電子は少
なくなる。
【００３１】トロイダル磁界線に電子を閉じ込める結
果、電子の寿命は、現在の技術における電子の寿命に比
べてかなり長くなる。このような電子の長寿命は、高密
度プラズマを生成する。プラズマの密度が高くなればな
るほど、エッチングまたは堆積に利用できるイオンは多
くなる。さらに、イオンの数が多くなればなるほど、図
７のバイアス手段５０４の実施によってイオン衝撃への
一層の制御が可能となる。
果、電子の寿命は、現在の技術における電子の寿命に比
べてかなり長くなる。このような電子の長寿命は、高密
度プラズマを生成する。プラズマの密度が高くなればな
るほど、エッチングまたは堆積に利用できるイオンは多
くなる。さらに、イオンの数が多くなればなるほど、図
７のバイアス手段５０４の実施によってイオン衝撃への
一層の制御が可能となる。
【００３２】トロイダル磁界コイル３０４の寸法と数、
および隣接コイル間の距離は、要求される磁界の強度、
トロイダル方向において許容される磁界リップルの量、
ウェハを設置するためにチャンバへのアクセス容易性、
冷却条件などによって、定められる。
および隣接コイル間の距離は、要求される磁界の強度、
トロイダル方向において許容される磁界リップルの量、
ウェハを設置するためにチャンバへのアクセス容易性、
冷却条件などによって、定められる。
【００３３】次に、本発明の好適な実施例における電子
の寿命を見積もってみよう。電子の寿命は、電子がプラ
ズマ内に閉じ込められる時間である。本実施例の高密度
プラズマ処理装置は、図３および図４に示される円形構
造をなしており、半径は０．５ｍであり、および１０ｃ
ｍの半径を有する円形断面を有している。プラズマ源領
域にアルゴン放電プラズマを用いると、本実施例の高密
度チャンバは、表１に示されるパラメータを生じるよう
な温度および圧力に保たれる。これらパラメータは、従
来のプラズマ処理装置において一般的である。
の寿命を見積もってみよう。電子の寿命は、電子がプラ
ズマ内に閉じ込められる時間である。本実施例の高密度
プラズマ処理装置は、図３および図４に示される円形構
造をなしており、半径は０．５ｍであり、および１０ｃ
ｍの半径を有する円形断面を有している。プラズマ源領
域にアルゴン放電プラズマを用いると、本実施例の高密
度チャンバは、表１に示されるパラメータを生じるよう
な温度および圧力に保たれる。これらパラメータは、従
来のプラズマ処理装置において一般的である。
【００３４】
【表１】
【００３５】以下に用いる関係式のより詳細な展開につ
いては、Ｐｈｙｓｉｃｓ ｏｆ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃ
ｔｏｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ（２ ｅｄ．，Ｊｏｈｎ Ｗｉ
ｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ １９８１）を参照されたい。
いては、Ｐｈｙｓｉｃｓ ｏｆ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃ
ｔｏｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ（２ ｅｄ．，Ｊｏｈｎ Ｗｉ
ｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ １９８１）を参照されたい。
【００３６】電子衝突周波数およびイオン衝突周波数
は、次式により与えられる。
は、次式により与えられる。
【００３７】
【数１】
【００３８】電子平均自由行程およびイオン平均自由行
程は、次式により与えられる。
程は、次式により与えられる。
【００３９】
【数２】
【００４０】電子移動度およびイオン移動度は、次式に
より与えられる。
より与えられる。
【００４１】
【数３】
【００４２】好適な実施例では、１ｋＧのトロイダル磁
界で、電子に対するジャイロ半径ρe ＝０．０７５ｍ
ｍ、およびイオンに対するジャイロ半径ρi ＝０．６５
ｃｍを生じる。
界で、電子に対するジャイロ半径ρe ＝０．０７５ｍ
ｍ、およびイオンに対するジャイロ半径ρi ＝０．６５
ｃｍを生じる。
【００４３】プラズマ電子が１つの完全なジャイロ（周
期的）軌道を通る、１秒あたりの回数は、電子サイクロ
トロン周波数ωce＝１．８×１０10ｓｅｃ-1で与えられ
る。イオン・サイクロトロン周波数は、ωi ＝２．４×
１０5 ｓｅｃ-1である。この周波数差は、イオンが通る
軌道の寸法に対して、電子が通る軌道の寸法が異なるこ
とに依る。
期的）軌道を通る、１秒あたりの回数は、電子サイクロ
トロン周波数ωce＝１．８×１０10ｓｅｃ-1で与えられ
る。イオン・サイクロトロン周波数は、ωi ＝２．４×
１０5 ｓｅｃ-1である。この周波数差は、イオンが通る
軌道の寸法に対して、電子が通る軌道の寸法が異なるこ
とに依る。
【００４４】電子およびイオン衝突の平均回数は、衝突
の間の時間である。電子およびイオン衝突の回数は、衝
突周波数の逆数、すなわち、τe ＝νe -1およびτi ＝
νi-1で簡単に与えられる。衝突回数が与えられると、
電子またはイオンが、衝突前に、完全な軌道を通る回数
は、ωceτe ＝１．０×１０4 およびωciτi ＝１１で
与えられる。
の間の時間である。電子およびイオン衝突の回数は、衝
突周波数の逆数、すなわち、τe ＝νe -1およびτi ＝
νi-1で簡単に与えられる。衝突回数が与えられると、
電子またはイオンが、衝突前に、完全な軌道を通る回数
は、ωceτe ＝１．０×１０4 およびωciτi ＝１１で
与えられる。
【００４５】磁界線３０８は、トロイダル方向に閉じて
いるので、磁界線に沿った平行拡散による電子損失、お
よびプラズマ・チャンバ壁との相互作用のような他の損
失メカニズムによる損失は、無視できる。したがって、
交差磁界拡散は、アンビポーラであり、その拡散係数
は、次式で与えられる。
いるので、磁界線に沿った平行拡散による電子損失、お
よびプラズマ・チャンバ壁との相互作用のような他の損
失メカニズムによる損失は、無視できる。したがって、
交差磁界拡散は、アンビポーラであり、その拡散係数
は、次式で与えられる。
【００４６】
【数４】
【００４７】ここに、電子およびイオン拡散係数は、次
のアインシュタインの関係式によって与えられる。
のアインシュタインの関係式によって与えられる。
【００４８】
【数５】
【００４９】アンビポーラ磁界による、電子およびイオ
ンの交差磁界拡散速度は、次式で与えられる。
ンの交差磁界拡散速度は、次式で与えられる。
【００５０】
【数６】
【００５１】ここに、ｒn ＝密度こう配スケール長さ≒
０．１ｍ（プラズマ・チャンバ断面の半径、チャンバの
中心からチャンバ壁までの距離）である。
０．１ｍ（プラズマ・チャンバ断面の半径、チャンバの
中心からチャンバ壁までの距離）である。
【００５２】次に、電子閉じ込め時間τe (c) を、交差
磁界拡散速度に基づいて計算する。電子は、次式によっ
て与えられる期間、プラズマ内に留まると予想される。
磁界拡散速度に基づいて計算する。電子は、次式によっ
て与えられる期間、プラズマ内に留まると予想される。
【００５３】
【数７】
【００５４】この期間中、電子７１２が磁界線３０８に
沿って通る距離は、次式によって与えられる。
沿って通る距離は、次式によって与えられる。
【００５５】
【数８】
【００５６】好適な実施例の半径の測定値が与えられる
と、電子は、拡散する前にトロイド３０２を約２．６×
１０3 回通過する。
と、電子は、拡散する前にトロイド３０２を約２．６×
１０3 回通過する。
【００５７】以上、本発明を好適な実施例に基づいて説
明したが、当業者であれば、本発明の範囲内で種々の変
形，変更が可能なことは明らかである。
明したが、当業者であれば、本発明の範囲内で種々の変
形，変更が可能なことは明らかである。
【００５８】以下、本発明の実施態様を示す。 （１）チャンバ壁によって定められる内部流路を有し、
自らを閉じ込めているプラズマ処理チャンバと、前記プ
ラズマ処理チャンバ内に、トロイダル磁界を発生させる
手段と、前記プラズマ処理チャンバに連結され、前記プ
ラズマ処理チャンバを所定の速度で真空にするポンプ手
段と、前記プラズマ処理チャンバ内に含まれるプラズマ
放電源を発生させる手段と、を備えることを特徴とする
高密度プラズマ処理装置。 （２）プラズマ放電源を発生させる前記手段は、前記プ
ラズマ処理チャンバ内に、複数のプラズマ放電源領域を
有し、前記プラズマ放電源領域は、連続的に流れるガス
のガス源に連結された入口を有することを特徴とする
（１）記載の高密度プラズマ処理装置。 （３）プラズマ放電源を発生させる前記手段は、前記ガ
スをプラズマ放電に変えるのに充分な、高周波誘導（Ｒ
ＦＩ）手段をさらに有することを特徴とする（２）記載
の高密度プラズマ処理装置。 （４）プラズマ放電源を発生させる前記手段は、前記ガ
スをプラズマ放電に変えるのに充分な、電子サイクロト
ロン共振（ＥＣＲ）手段をさらに有することを特徴とす
る（２）記載の高密度プラズマ処理装置。 （５）トロイダル磁界を発生させる前記手段は、前記プ
ラズマ処理チャンバの周りに設けられた複数のソレノイ
ド・コイルを有することを特徴とする（２）記載の高密
度プラズマ処理装置。 （６）前記ソレノイド・コイルは、前記プラズマ処理チ
ャンバ内にトロイダル磁界を発生させ、前記トロイダル
磁界は、前記内部流路に閉じ込められる磁界線を有する
ことを特徴とする（５）記載の高密度プラズマ処理装
置。 （７）前記プラズマ処理チャンバは、前記内部流路に平
行な複数の基板を挿入できるように構成されていること
を特徴とする（６）記載の高密度プラズマ処理装置。 （８）前記プラズマ放電は、前記基板から材料の異方性
除去を誘発させる要素を有することを特徴とする（７）
記載の高密度プラズマ処理装置。 （９）前記プラズマ放電は、前記基板上への堆積を誘発
させる要素を有することを特徴とする（７）記載の高密
度プラズマ処理装置。 （１０）前記プラズマ処理装置は、前記プラズマのイオ
ンが、前記基板をエッチングするのに充分なエネルギを
持つように、前記基板にＲ．Ｆ．またはＤＣバイアス電
圧を供給するバイアス電源手段をさらに有することを特
徴とする（８）記載の高密度プラズマ処理装置。 （１１）前記プラズマ処理チャンバが、プラズマ安定性
およびプラズマ均一性が最大となり、かつ、前記基板の
配置を容易にするような断面形状を有することを特徴と
する（７）記載の高密度プラズマ処理装置。 （１２）前記プラズマ処理チャンバは、環状断面を有す
ることを特徴とする（１１）記載の高密度プラズマ処理
装置。 （１３）前記プラズマ処理チャンバは、矩形状断面を有
することを特徴とする（１１）記載の高密度プラズマ処
理装置。 （１４）前記プラズマ処理チャンバは、前記プラズマか
らの電子の拡散が最少となるような形状を有することを
特徴とする（１１）記載の高密度プラズマ処理装置。 （１５）前記プラズマ処理チャンバは、レーストラック
の形状を有することを特徴とする（１４）記載の高密度
プラズマ処理装置。 （１６）前記プラズマ処理チャンバは、円形状を有する
ことを特徴とする（１４）記載の高密度プラズマ処理装
置。 （１７）自閉処理チャンバを備える高密度プラズマ処理
装置内で、マイクロエレクトロニクス・デバイスを製造
する方法において、前記処理チャンバを真空に保つ工程
と、前記処理チャンバ内の複数のプラズマ源にガスを導
入する工程と、前記ガスをプラズマ放電に変える工程
と、トロイダル磁界で前記プラズマ放電に影響を及ぼす
工程と、を含む方法。
自らを閉じ込めているプラズマ処理チャンバと、前記プ
ラズマ処理チャンバ内に、トロイダル磁界を発生させる
手段と、前記プラズマ処理チャンバに連結され、前記プ
ラズマ処理チャンバを所定の速度で真空にするポンプ手
段と、前記プラズマ処理チャンバ内に含まれるプラズマ
放電源を発生させる手段と、を備えることを特徴とする
高密度プラズマ処理装置。 （２）プラズマ放電源を発生させる前記手段は、前記プ
ラズマ処理チャンバ内に、複数のプラズマ放電源領域を
有し、前記プラズマ放電源領域は、連続的に流れるガス
のガス源に連結された入口を有することを特徴とする
（１）記載の高密度プラズマ処理装置。 （３）プラズマ放電源を発生させる前記手段は、前記ガ
スをプラズマ放電に変えるのに充分な、高周波誘導（Ｒ
ＦＩ）手段をさらに有することを特徴とする（２）記載
の高密度プラズマ処理装置。 （４）プラズマ放電源を発生させる前記手段は、前記ガ
スをプラズマ放電に変えるのに充分な、電子サイクロト
ロン共振（ＥＣＲ）手段をさらに有することを特徴とす
る（２）記載の高密度プラズマ処理装置。 （５）トロイダル磁界を発生させる前記手段は、前記プ
ラズマ処理チャンバの周りに設けられた複数のソレノイ
ド・コイルを有することを特徴とする（２）記載の高密
度プラズマ処理装置。 （６）前記ソレノイド・コイルは、前記プラズマ処理チ
ャンバ内にトロイダル磁界を発生させ、前記トロイダル
磁界は、前記内部流路に閉じ込められる磁界線を有する
ことを特徴とする（５）記載の高密度プラズマ処理装
置。 （７）前記プラズマ処理チャンバは、前記内部流路に平
行な複数の基板を挿入できるように構成されていること
を特徴とする（６）記載の高密度プラズマ処理装置。 （８）前記プラズマ放電は、前記基板から材料の異方性
除去を誘発させる要素を有することを特徴とする（７）
記載の高密度プラズマ処理装置。 （９）前記プラズマ放電は、前記基板上への堆積を誘発
させる要素を有することを特徴とする（７）記載の高密
度プラズマ処理装置。 （１０）前記プラズマ処理装置は、前記プラズマのイオ
ンが、前記基板をエッチングするのに充分なエネルギを
持つように、前記基板にＲ．Ｆ．またはＤＣバイアス電
圧を供給するバイアス電源手段をさらに有することを特
徴とする（８）記載の高密度プラズマ処理装置。 （１１）前記プラズマ処理チャンバが、プラズマ安定性
およびプラズマ均一性が最大となり、かつ、前記基板の
配置を容易にするような断面形状を有することを特徴と
する（７）記載の高密度プラズマ処理装置。 （１２）前記プラズマ処理チャンバは、環状断面を有す
ることを特徴とする（１１）記載の高密度プラズマ処理
装置。 （１３）前記プラズマ処理チャンバは、矩形状断面を有
することを特徴とする（１１）記載の高密度プラズマ処
理装置。 （１４）前記プラズマ処理チャンバは、前記プラズマか
らの電子の拡散が最少となるような形状を有することを
特徴とする（１１）記載の高密度プラズマ処理装置。 （１５）前記プラズマ処理チャンバは、レーストラック
の形状を有することを特徴とする（１４）記載の高密度
プラズマ処理装置。 （１６）前記プラズマ処理チャンバは、円形状を有する
ことを特徴とする（１４）記載の高密度プラズマ処理装
置。 （１７）自閉処理チャンバを備える高密度プラズマ処理
装置内で、マイクロエレクトロニクス・デバイスを製造
する方法において、前記処理チャンバを真空に保つ工程
と、前記処理チャンバ内の複数のプラズマ源にガスを導
入する工程と、前記ガスをプラズマ放電に変える工程
と、トロイダル磁界で前記プラズマ放電に影響を及ぼす
工程と、を含む方法。
【００５９】
【発明の効果】本発明により、高異方性エッチング速度
を達成することのできる高密度・均一プラズマを発生す
るプラズマ処理反応装置が得られる。
を達成することのできる高密度・均一プラズマを発生す
るプラズマ処理反応装置が得られる。
【図１】磁界ガイド・エッチング・デバイスの側面図で
ある。
ある。
【図２】多磁性エッチング・デバイスの上面図である。
【図３】円形状を有するトロイダル高密度プラズマ処理
装置を示す斜視図である。
装置を示す斜視図である。
【図４】円形状を有するトロイダル高密度プラズマ処理
装置を示す上面図である。
装置を示す上面図である。
【図５】レーストラック形状を有するトロイダル高密度
プラズマ処理装置を示す斜視図である。
プラズマ処理装置を示す斜視図である。
【図６】レーストラック形状を有するトロイダル高密度
プラズマ処理装置を示す上面図である。
プラズマ処理装置を示す上面図である。
【図７】ウェハの設置を説明するための、高密度プラズ
マ処理装置の断面図である。
マ処理装置の断面図である。
【図８】高密度プラズマ処理装置に用いることのできる
プラズマ源の例を示す図である。
プラズマ源の例を示す図である。
【図９】高密度プラズマ処理装置に用いることのできる
プラズマ源の例を示す図である。
プラズマ源の例を示す図である。
【図１０】プラズマ粒子が磁界線に沿ったトロイドの周
りを通る通路を示す図である。
りを通る通路を示す図である。
３００ トロイダル装置 ３０２ プラズマ処理チャンバ ３０４ トロイダル・コイル ３０６ プラズマ源領域 ３０８ 磁界線 ３１０ プラズマ ４００ 高密度プラズマ処理装置 ５０２ プラズマ処理チャンバ ５０８ 基板 ６０２ 導波管 ６１０ 誘導コイル
───────────────────────────────────────────────────── 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 (72)発明者 サトシ・ハマグチ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 ホワイ ト プレインズ エイピーティー 711 マーティン アヴェニュー ４
Claims (10)
- 【請求項１】チャンバ壁によって定められる内部流路を
有し、自らを閉じ込めているプラズマ処理チャンバと、 前記プラズマ処理チャンバ内に、トロイダル磁界を発生
させる手段と、 前記プラズマ処理チャンバに連結され、前記プラズマ処
理チャンバを所定の速度で真空にするポンプ手段と、 前記プラズマ処理チャンバ内に含まれるプラズマ放電源
を発生させる手段と、を備えることを特徴とする高密度
プラズマ処理装置。 - 【請求項２】プラズマ放電源を発生させる前記手段は、
前記プラズマ処理チャンバ内に、複数のプラズマ放電源
領域を有し、前記プラズマ放電源領域は、連続的に流れ
るガスのガス源に連結された入口を有することを特徴と
する請求項１記載の高密度プラズマ処理装置。 - 【請求項３】プラズマ放電源を発生させる前記手段は、
前記ガスをプラズマ放電に変えるのに充分な、高周波誘
導（ＲＦＩ）手段をさらに有することを特徴とする請求
項２記載の高密度プラズマ処理装置。 - 【請求項４】プラズマ放電源を発生させる前記手段は、
前記ガスをプラズマ放電に変えるのに充分な、電子サイ
クロトロン共振（ＥＣＲ）手段をさらに有することを特
徴とする請求項２記載の高密度プラズマ処理装置。 - 【請求項５】トロイダル磁界を発生させる前記手段は、
前記プラズマ処理チャンバの周りに設けられた複数のソ
レノイド・コイルを有することを特徴とする請求項２記
載の高密度プラズマ処理装置。 - 【請求項６】前記ソレノイド・コイルは、前記プラズマ
処理チャンバ内にトロイダル磁界を発生させ、前記トロ
イダル磁界は、前記内部流路に閉じ込められる磁界線を
有することを特徴とする請求項５記載の高密度プラズマ
処理装置。 - 【請求項７】前記プラズマ処理チャンバは、前記内部流
路に平行な複数の基板を挿入できるように構成されてい
ることを特徴とする請求項６記載の高密度プラズマ処理
装置。 - 【請求項８】前記プラズマ放電は、前記基板から材料の
異方性除去を誘発させる要素を有することを特徴とする
請求項７記載の高密度プラズマ処理装置。 - 【請求項９】前記プラズマ放電は、前記基板上への堆積
を誘発させる要素を有することを特徴とする請求項７記
載の高密度プラズマ処理装置。 - 【請求項１０】自閉処理チャンバを備える高密度プラズ
マ処理装置内で、マイクロエレクトロニクス・デバイス
を製造する方法において、 前記処理チャンバを真空に保つ工程と、 前記処理チャンバ内の複数のプラズマ源にガスを導入す
る工程と、 前記ガスをプラズマ放電に変える工程と、 トロイダル磁界で前記プラズマ放電に影響を及ぼす工程
と、を含む方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US85336392A | 1992-03-18 | 1992-03-18 | |
| US853363 | 1992-03-18 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0722195A true JPH0722195A (ja) | 1995-01-24 |
| JP2524461B2 JP2524461B2 (ja) | 1996-08-14 |
Family
ID=25315828
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5002831A Expired - Lifetime JP2524461B2 (ja) | 1992-03-18 | 1993-01-11 | 高密度プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2524461B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6469340B2 (en) | 2000-05-23 | 2002-10-22 | Nec Corporation | Flash memory device with an inverted tapered floating gate |
| WO2005059986A1 (ja) * | 2003-12-18 | 2005-06-30 | Tokyo Electron Limited | 成膜方法およびプラズマ発生方法、基板処理装置 |
| US6919596B2 (en) | 2001-10-11 | 2005-07-19 | Nec Electronics Corporation | Structure of a capacitive element of a booster circuit included in a semiconductor device and method of manufacturing such a structure |
| CN104411082A (zh) * | 2014-11-12 | 2015-03-11 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 等离子源系统和等离子生成方法 |
| JP2015135883A (ja) * | 2014-01-17 | 2015-07-27 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | ドライエッチング装置及びプラズマスパッタリング装置 |
| JP2017515286A (ja) * | 2014-03-06 | 2017-06-08 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | ホール効果が促進された容量結合プラズマ源、軽減システム、および真空処理システム |
| CN109538432A (zh) * | 2019-01-24 | 2019-03-29 | 河南理工大学 | 一种无中和器的螺旋波等离子体推进装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS611024A (ja) * | 1984-06-12 | 1986-01-07 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体回路製造装置 |
| JPH02260399A (ja) * | 1989-03-31 | 1990-10-23 | Fuji Denpa Koki Kk | 高気圧プラズマアーク発生方法 |
-
1993
- 1993-01-11 JP JP5002831A patent/JP2524461B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS611024A (ja) * | 1984-06-12 | 1986-01-07 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体回路製造装置 |
| JPH02260399A (ja) * | 1989-03-31 | 1990-10-23 | Fuji Denpa Koki Kk | 高気圧プラズマアーク発生方法 |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6469340B2 (en) | 2000-05-23 | 2002-10-22 | Nec Corporation | Flash memory device with an inverted tapered floating gate |
| US6670243B2 (en) | 2000-05-23 | 2003-12-30 | Nec Electronics Corporation | Method of making a flash memory device with an inverted tapered floating gate |
| US6919596B2 (en) | 2001-10-11 | 2005-07-19 | Nec Electronics Corporation | Structure of a capacitive element of a booster circuit included in a semiconductor device and method of manufacturing such a structure |
| WO2005059986A1 (ja) * | 2003-12-18 | 2005-06-30 | Tokyo Electron Limited | 成膜方法およびプラズマ発生方法、基板処理装置 |
| JP2015135883A (ja) * | 2014-01-17 | 2015-07-27 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | ドライエッチング装置及びプラズマスパッタリング装置 |
| JP2017515286A (ja) * | 2014-03-06 | 2017-06-08 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | ホール効果が促進された容量結合プラズマ源、軽減システム、および真空処理システム |
| CN104411082A (zh) * | 2014-11-12 | 2015-03-11 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 等离子源系统和等离子生成方法 |
| CN109538432A (zh) * | 2019-01-24 | 2019-03-29 | 河南理工大学 | 一种无中和器的螺旋波等离子体推进装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2524461B2 (ja) | 1996-08-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5505780A (en) | High-density plasma-processing tool with toroidal magnetic field | |
| EP0300447B1 (en) | Method and apparatus for treating material by using plasma | |
| US5061838A (en) | Toroidal electron cyclotron resonance reactor | |
| JP3233575B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
| US20040219737A1 (en) | Method and apparatus for processing a workpiece with a plasma | |
| US5345145A (en) | Method and apparatus for generating highly dense uniform plasma in a high frequency electric field | |
| JP3311064B2 (ja) | プラズマ生成装置、表面処理装置および表面処理方法 | |
| JP3254069B2 (ja) | プラズマ装置 | |
| JP2524461B2 (ja) | 高密度プラズマ処理装置 | |
| US6225592B1 (en) | Method and apparatus for launching microwave energy into a plasma processing chamber | |
| JP2837556B2 (ja) | プラズマ反応装置とそれを用いた基板の処理方法 | |
| JP3294839B2 (ja) | プラズマ処理方法 | |
| JPH01187824A (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JP3205542B2 (ja) | プラズマ装置 | |
| JPH0680640B2 (ja) | プラズマ装置 | |
| JPH0250429A (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JP2969651B2 (ja) | Ｅｃｒプラズマｃｖｄ装置 | |
| JP2877398B2 (ja) | ドライエッチング装置 | |
| JP3328756B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JP2953222B2 (ja) | マイクロ波プラズマ処理装置 | |
| JPH04107919A (ja) | 有磁場マイクロ波吸収プラズマ処理装置 | |
| JPH0244720A (ja) | マイクロ波プラズマ処理装置 | |
| JP3016940B2 (ja) | 電子ビーム励起式プラズマ処理装置 | |
| JPH02254170A (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JPS63299338A (ja) | プラズマ処理装置 |