JPH09161993A - 2重コイルを用いた多段コイルを有するプラズマ処理装置及び方法 - Google Patents

2重コイルを用いた多段コイルを有するプラズマ処理装置及び方法

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JPH09161993A
JPH09161993A JP7322723A JP32272395A JPH09161993A JP H09161993 A JPH09161993 A JP H09161993A JP 7322723 A JP7322723 A JP 7322723A JP 32272395 A JP32272395 A JP 32272395A JP H09161993 A JPH09161993 A JP H09161993A
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JP
Japan
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coil
magnetic field
coils
plasma
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JP7322723A
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Inventor
Seiichi Watanabe
成一 渡辺
Muneo Furuse
宗雄 古瀬
Hitoshi Tamura
仁 田村
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】磁場プロファイル(すなわち、磁力線分布、等
磁場強度面分布等)の広範囲の制御性について配慮され
ていなかった。多段コイルの各々のコイルは、一重のコ
イルで構成されていたため、磁場プロファイルを広範囲
に制御することができず、高密度プラズマの生成および
高均一のプラズマの生成が容易でないという課題があっ
た。 【解決手段】磁場を利用したプラズマ処理装置におい
て、磁場発生用の多段コイルの各段のコイルのうち、少
なくとも1段のコイルに、2重コイルを使用するように
構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁場を利用したプ
ラズマ処理装置に係り、特に半導体素子基板等の試料を
プラズマを利用してエッチング処理、成膜処理等するの
に好適なプラズマ処理装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の磁場を用いた装置は、例えば、特
開平7−235394号公報に記載のように、多段コイ
ルの各々のコイルは、一重のコイル(すなわち、一つの
電源に接続され、一つの電流値で磁場強度を制御する)
で構成されていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、磁場
プロファイル(すなわち、磁力線分布、等磁場強度面分
布等)の広範囲の制御性について配慮されていなかっ
た。多段コイルの各々のコイルは、一重のコイルで構成
されていたため、磁場プロファイルを広範囲に制御する
ことができず、高密度プラズマの生成および高均一のプ
ラズマの生成が容易でないという課題があった。本発明
は、プラズマをより均一に、またより高密度に生成する
ことが可能なプラズマ処理装置を提供することを目的と
する。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、磁場発生用の多段コイルの各々のコイルのうち、少
なくとも1つのコイルに、2重コイルを設けたプラズマ
処理装置に特徴がある。また、磁場を利用してプラズマ
を発生させ、被処理物を有する処理室を減圧にし、該処
理室にガスを供給するプラズマ処理方法において、少な
くとも1つの2重コイルを用いた多段コイルを該被処理
物の周りに設けて磁力線分布を制御するプラズマ処理方
法に特徴がある。
【0005】上記2重コイルは、1つのコイルの外周部
にもう1つのコイルを設け、各々のコイルに独立した2
つの電源を接続し、2つの電流値で磁場強度を制御する
ようにしたものである。多段コイルのうち、少なくとも
1つのコイルに2重コイルを使用し、コイル電流値を適
当に設定することにより、磁力線分布、等磁場面分布等
の磁場プロファイルを広範囲に制御することができる。
磁場プロファイルを最適化することにより、プラズマを
より均一に、またより高密度に生成することが可能であ
る。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図1に
より説明する。図1は、本発明の一実施例である有磁場
マイクロ波ドライエッチング装置を示す。容器1a、放
電管1b及び石英窓2で区画された処理室1の内部を真
空排気装置(図示省略)により減圧した後、ガス供給装
置(図示省略)によりエッチングガスを処理室1内に導
入し、所望の圧力に調整する。また処理室1は、コイル
3により生成される磁場領域内にある。マグネトロン4
より発した、この場合、2.45GHzのマイクロ波
は、導波管5a、5b内を伝播し、共振器6内に導入さ
れる。共振器6の底面にはスロットアンテナ7が設けら
れている。スロットアンテナ7より放射されたマイクロ
波は、石英窓2を透過して処理室1内に入射される。こ
のマイクロ波によって生成されたプラズマにより、試料
台9に載置された被処理物10がエッチング処理され
る。また被処理物10のエッチング形状を制御するた
め、試料台9には、整合器11を介して高周波電源12
が接続され、高周波電圧が印加されている。
【0007】本実施例の場合、コイル3は2段で構成さ
れている。上段コイルは、2重コイルで構成されてい
る。つまり、内側のコイル3aの外周部に外側のコイル
3bが設けられ、各々のコイルには独立した電源が接続
され、各々のコイルに流す電流値を調整できるように構
成されている。上段のコイル3aの内径は、下段コイル
3cの内径よりも小さく構成している。また上段の2重
コイル3a、3bのと下段コイル3cとの間には空間を
設けるよう構成している。このように構成することによ
り、上段コイルの内側に収束した磁力線を、上段コイル
と下段コイルの空間部で拡大し、再度下段コイルの部分
で収束させることができる。つまり上段コイルの内側に
収束した磁力線を、下段コイルの部分で垂直となるよう
に拡大することができる。プラズマ中の電子、イオン等
の荷電粒子は磁力線に束縛されて移動するため、上記の
ように磁力線を拡大することにより、大口径で均一なプ
ラズマを生成し、輸送することができるという効果があ
る。また上段コイルおよび下段コイルの外周部に磁性
体、たとえば鉄で構成されたヨークを設けることによ
り、磁力線をコイル内に閉じこめることができる。この
ことにより、コイル内部の磁場強度を大きくすることが
でき、またコイル外部への磁場の影響を軽減できるとい
う効果がある。
【0008】以下、図1に示すコイル配置において、各
コイル電流値を変更することにより生成できる代表的な
6組の磁力線分布、等磁場面分布、中心軸上の磁場強度
分布を図2〜図13に示す。
【0009】コイル3a、3b、3cの各々に30Aの
電流を流した時の磁力線分布と等磁場面分布を図2に、
中心軸上の磁場強度分布を図3に示す。このコイル電流
の組合せの場合、上段コイルから出た磁力線が、上段コ
イルと下段コイルの間の空間で拡大され、再び下段コイ
ルで収束されており、垂直に近い磁力線分布となってい
る。コイル3a、3b、3cに各々30A、30A、0
Aの電流を流した時の磁力線分布と等磁場面分布を図4
に、中心軸上の磁場強度分布を図5に示す。このコイル
電流の組合せの場合には、発散型の磁力線分布が得られ
ている。コイル3a、3b、3cに各々30A、0A、
30Aの電流を流した時の磁力線分布と等磁場面分布を
図6に、中心軸上の磁場強度分布を図7に示す。このコ
イル電流の組合せの場合には、小さな磁場勾配の分布を
得ることができる。2.45GHzのマイクロ波を使用
した場合875Gaussの磁場強度のところで電子サ
イクロトロン共鳴が生じ、電子がマイクロ波電界により
連続的に加速されるため、効率的にガス分子が電離し、
プラズマが生成される。したがって、875Gauss
近傍で磁場勾配を小さくすると電子サイクロトロン共鳴
を生じる領域が大きくなるため、高密度プラズマを生成
することが容易になる。このコイル構成で、適当な電流
値を設定し、875Gauss近傍で磁場勾配を小さく
することは容易にできる。コイル3a、3b、3cに各
々0A、30A、30Aの電流を流した時の磁力線分布
と等磁場面分布を図8に、中心軸上の磁場強度分布を図
9に示す。このコイル電流の組合せの場合には、中心軸
上で一定の磁場勾配を有する磁場分布を得ることが容易
にできる。コイル3a、3b、3cに各々−20A、3
0A、30Aの電流を流した時の磁力線分布と等磁場面
分布を図10に、中心軸上の磁場強度分布を図11に示
す。このコイル電流の組合せの場合には、外周部に近い
ほど、磁場強度が大きくなるような磁場分布を得ること
ができる。コイル3a、3b、3cに各々30A、−2
0A、30Aの電流を流した時の磁力線分布と等磁場面
分布を図12に、中心軸上の磁場強度分布を図13に示
す。このコイル電流の組合せの場合には、急峻な磁場勾
配を生成し、被処理物10を設置する試料台9の位置で
は磁場強度を小さくすることができる。上述のように、
各々のコイル電流値を種々の組合せにすることにより、
広範囲に磁場プロファイルを変更することができる。プ
ラズマの生成とその輸送は、磁場プロファイルに大きく
依存しているため、広範囲に磁場プロファイルを変更す
ることにより、エッチングプロセスに最適なプラズマ条
件を見い出すことができるという効果がある。
【0010】また上記各実施例では、有磁場マイクロ波
ドライエッチング装置について述べたが、その他の磁場
を利用したドライエッチング装置、プラズマCVD装
置、アッシング装置等のプラズマ処理装置についても、
同様の作用効果が得られる。
【0011】
【発明の効果】本発明によれば、磁場発生用の多段コイ
ルの各々のコイルのうち、少なくとも1段のコイルに2
重コイルを使用することにより、広範囲に磁場プロファ
イル(磁力線分布、等磁場面分布等)を変更できるの
で、エッチングプロセスに好適なプラズマ生成条件を見
い出すことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の有磁場マイクロ波ドラ
イエッチング装置の処理室部の縦断面図。
【図2】コイル3a、3b、3cの各々に30A、30
A、30Aの電流を流した時の磁力線分布と等磁場面分
布を示す図。
【図3】コイル3a、3b、3cの各々に30A、30
A、30Aの電流を流した時の中心軸上の磁場強度分布
を示す図。
【図4】コイル3a、3b、3cの各々に30A、30
A、0Aの電流を流した時の中磁力線分布と等磁場面分
布を示す図。
【図5】コイル3a、3b、3cの各々に30A、30
A、0Aの電流を流した時の中心軸上の磁場強度分布を
示す図。
【図6】コイル3a、3b、3cの各々に30A、0
A、30Aの電流を流した時の中磁力線分布と等磁場面
分布を示す図。
【図7】コイル3a、3b、3cの各々に30A、0
A、30Aの電流を流した時の中心軸上の磁場強度分布
を示す図。
【図8】コイル3a、3b、3cの各々に0A、30
A、30Aの電流を流した時の中磁力線分布と等磁場面
分布を示す図。
【図9】コイル3a、3b、3cの各々に0A、30
A、30Aの電流を流した時の中心軸上の磁場強度分布
を示す図。
【図10】コイル3a、3b、3cの各々に−20A、
30A、30Aの電流を流した時の磁力線分布と等磁場
面分布を示す図。
【図11】コイル3a、3b、3cの各々に−20A、
30A、30Aの電流を流した時の中心軸上の磁場強度
分布を示す図。
【図12】コイル3a、3b、3cの各々に30A、−
20A、30Aの電流を流した時の磁力線分布と等磁場
面分布を示す図。
【図13】コイル3a、3b、3cの各々に30A、−
20A、30Aの電流を流した時の中心軸上の磁場強度
分布を示す図。
【符号の説明】
1…処理室、1a…容器、1b…放電管、2…石英窓、
3…コイル、3a,3b,3c…コイル、3d…ヨー
ク、4…マグネトロン、5a,5b…導波管、6…共振
器、7…スロットアンテナ、8…導波管、9…試料台、
10…被処理物、11…整合器、12…高周波電源。
───────────────────────────────────────────────────── 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 H01L 21/302 B

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】磁場を利用したプラズマ発生装置と減圧可
    能な処理室とガス供給装置と真空排気装置より成るプラ
    ズマ処理装置において、少なくとも1つの2重コイルを
    用いた多段コイルを有することを特徴とするプラズマ処
    理装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載の多段コイルにおいて、2重
    コイルの内径が他のコイルの内径よりも小さいことを特
    徴とするプラズマ処理装置。
  3. 【請求項3】請求項2記載の多段コイルにおいて、2重
    コイルと他のコイルとの間に、磁力線を拡大させる空間
    を設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。
  4. 【請求項4】請求項3記載の多段コイルにおいて、コイ
    ルの外周部にヨークを設けたことを特徴とするプラズマ
    処理装置。
  5. 【請求項5】磁場を利用してプラズマを発生させ、被処
    理物を有する処理室を減圧にし、該処理室にガスを供給
    するプラズマ処理方法において、少なくとも1つの2重
    コイルを用いた多段コイルを該被処理物の周りに設けて
    磁力線分布を制御することを特徴とするプラズマ処理方
    法。
JP7322723A 1995-12-12 1995-12-12 2重コイルを用いた多段コイルを有するプラズマ処理装置及び方法 Pending JPH09161993A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003525519A (ja) * 2000-03-01 2003-08-26 東京エレクトロン株式会社 高密度プラズマ源内での電気的に制御可能なプラズマ均一性
JP2012023098A (ja) * 2010-07-12 2012-02-02 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理装置
CN112585726A (zh) * 2019-07-29 2021-03-30 株式会社日立高新技术 等离子处理装置
CN113133175A (zh) * 2019-12-31 2021-07-16 中微半导体设备(上海)股份有限公司 等离子体电感线圈结构、等离子体处理设备以及处理方法

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