JPS61124133A - プラズマ処理装置 - Google Patents

プラズマ処理装置

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Publication number
JPS61124133A
JPS61124133A JP59244417A JP24441784A JPS61124133A JP S61124133 A JPS61124133 A JP S61124133A JP 59244417 A JP59244417 A JP 59244417A JP 24441784 A JP24441784 A JP 24441784A JP S61124133 A JPS61124133 A JP S61124133A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wafer
magnet
plasma
treated
electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP59244417A
Other languages
English (en)
Inventor
Yutaka Kakehi
掛樋 豊
Norio Nakazato
仲里 則男
Takeshi Harada
武 原田
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP59244417A priority Critical patent/JPS61124133A/ja
Priority to KR1019850006846A priority patent/KR900005347B1/ko
Priority to US06/777,725 priority patent/US4631106A/en
Publication of JPS61124133A publication Critical patent/JPS61124133A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/32623Mechanical discharge control means
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/3266Magnetic control means

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、プラズマ処理装置に係り、特に真空下のガス
を電界と磁界の作用のもとでプラズマ化させ、該プラズ
マ中のイオン或は活性種によって試料、特に半導体ウェ
ハを処理するのに好適なプラズマ処理装置に関するもの
である。
〔発明の背景〕
真空下のガスをグロー放電によってプラズマ化して、プ
ラズマ中のイオン或は活性種によって試料を処理するプ
ラズマ処理装置は材料表面の改質および加工、さらに材
料表面への物質の堆積と種々の分野で使用されている。
電界によるグロー放電に、磁界を作用させると電気的な
り−ロン力と電磁気によるローレンツ力が作用し、特に
電界と磁界が直交するように構成すると荷電粒子がサイ
クロイド運動をなすことによって粒子ないし分子間の衝
突頻度が増し、イオン或は活性種の密度が増加すること
が知られており、処理速度の向上を目的にこの技術を応
用したプラズマ処理装置も実用に供されている。
電界、磁界の併用のプラズマの処理装置はシリコン半導
体および化合物半導体のウェハな処理するスパッタリン
グ装置tl ドライエツチング装置。
気相成長装置へ利用が特に効果的であ1ハ例えばスパッ
タリング装置では特公昭54−32638号公報、ドラ
イエツチング装Uでは特開昭58−16078号公報等
がある。
例えば、特開昭58−16078号公報に記載されたプ
ラズマ処理装置は第7図、第8図に示すごと(、ウェハ
111を載置せる下部電極112の下に、N極113と
5tfi114で構成される磁石要素115を配置した
。この電磁界によるプラズマはN極−8極間で増強され
、このプラズマにさらされたウェハの該当領域のエツチ
ング速度が特に速くなる。この場合、ウェハ111に均
一エツチングを施すため磁石要素を駆動系116によっ
て直進的に走査し、強いプラズマ領域をウニ/% 11
1に対して相対的に移動させている。このようにエツチ
ングの均一化を図るためには磁石要素115を第8図の
ウェハ111の一端の位置Aから他端の位置Bまで移動
させる必要があり、電極下部の空間は磁石要素115の
移動距離に応じた大きさとなすことが不可欠で、このた
めプラズマ処理装置が必然的に火花 形lし装置の設置占有床面積が増大するといった不都合
を生じる。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、磁石要素の移動に要する空間の増大を
抑制することで、装置を小形化でき装置の設置占有床面
積の増大を抑制できると共に、試料の処理の均一化を図
ることができるプラズマ処理装置な提供することにある
〔発明の概要〕
本発明は、真空下のガスを電界との作用のもとでプラズ
マ化させる磁界を作る磁石要素を磁石固定板と磁石とで
構成し、磁石固定板の中心を回りつつ周縁部に向って広
がるように、かつ、1回転した時の磁束密度分布の平均
が半径方向の各位置で均一となるように磁石を磁石固定
板に配設し、該磁石要素を電界と直角な面内で回転可能
に設けたことを特徴とするもので、磁石要素を回転させ
ることで、磁石要素の移動に要する空間の増大を抑制す
ると共に、試料の被処理面の中心を回り周縁部に広がる
プラズマ領域を形成し該プラズマ領域を試料の被処理面
に対して回転させることで、試料の被処理面が全面に亘
り均一なプラズマにさらされるようにしたものである。
〔発明の実施例〕
プラズマ処理装置として、平行平板型ドライエツチング
装置を例にとり、本発明の一実施例を第1図〜第4図に
より説明する。
第1図で、処理室10の側壁には、試料である半導体ウ
ェハ(以下、ウェハと略)20の搬入出孔11と排気孔
12とが形成されている。搬入出孔11には、例えば、
副真空室(図示省略)が、ゲートバルブ(図示省略)を
介して兵役されている。ゲートバルブを介して副真空室
と処理室10との間でウェハ頷を搬送する公知の搬送手
段(図示省略)が設けられている。排気孔12は、排気
管(図示省略)を介し真空排気手段(図示省略)に連結
されている。
処理室10の頂壁には、ガス供給孔13が形成されてい
る。ガス供給孔13は、ガス流量制御手段(図示省略)
が設けられた供給管(図示省略)を介しガス源(図示省
略)に連結されている。処理室10の底部蚤こは、ウェ
ハ設置面を上面として電[!(資)が絶縁材14を介し
処理室10の一部を構成して略水平に設けられている。
電極間は、処理室10外に設けら84 。
れた電源、例えば高周波電源(図示省略)に接続されて
いる。処理室10内で電極(資)のウェハ設置面の上方
位置には放電空間荀を有し対向電極間が処理室10と絶
縁材15で絶縁されて略水平に設けられている。対向型
[50は接地されている。ウェハ加に対応した位置、こ
の場合は、試料電極(資)のウェハ設置面と反対面に対
応した位置には、磁石要素ωが、電界と直角な面内で回
転可能に設けられている。磁石要素ωは、試料型!30
のウェハ設置面の中心を、例えば、中心として回転軸7
0の上端に設けられている。回転軸70は、磁石要素ω
の中心を軸心とするもので、その下端には、歯車71が
設   ゛けられている。歯車71には、歯車72が噛
合されており、歯車72は、モータ73に連結されてい
る。
第2図〜第4図で、磁石要素60aは、磁石固定板61
と磁石・であるN極62 a 、  S 極63 aと
で構成されている。ヨーク61の中心付近から中心を回
りつつ周縁部に向って広がるように、この場合は、連続
螺旋形状にヨーク61上に対をなしてN極62a。
S極63aは配設されている。また、磁石要素60aの
回転中心は、第4図に示すように、N極62a。
S極63 aである4木の等間隔螺旋の中心Oと一致し
ている。したがって、中心Oから任意の半径Rの位置に
おいて、半径方向の磁束密度BrはN極62a、S極6
3 a上となって小さい範囲(第4図中の合計180度
)とN極62 aとS極63 a間となって大きい範囲
(やはり、第4図中の合計180度)となり、磁石要素
60 aが1回転した時の平均の磁束密度Elrmがど
の位置でも均一となっている。更に、第4図で、中心0
を中心とする正方形0□〜o4の各頂点を基準点として
x、y座標で区切られた四つの象現な円弧で結びN極6
2a、S極63 aを構成している。ここで、01は、
第1象現な円弧で結ぶ基準点、0□〜04は、それぞれ
第2〜第4象現な円弧で結ぶ基準点となっている。この
ような磁石要素60aは、N極62 a 、  S [
! 63 aを上面として第1図に示すようにウェハ加
に対応した位置に電界と直角な面内で回転可能に設けら
れている。
第1図〜第4図で、例えば、真空の状態で、副真空室か
らはウェハ加が、ゲートバルブ、搬入出゛7 ゛ 孔11を介し搬送手段により処理室10に、例えば、1
枚搬入され試料電極(資)のウェハ設置面に被処理され
る。その後、ウェハ加のエツチングに必要なガスがガス
源からガス流量制御手段で流量を所定流量に制御され供
給管、ガス供給孔13を経て処理室10に供給され、か
つ排気孔12から真空排気手段の作動により排気される
。それと共に、高周波電源から試料電極間に電力が印加
されると放電空間40でグロー放電が生じプラズマが得
られる。このとき、磁石要素60aのN極62 aとS
極63 aとは、その磁界方向が試料電極(資)と対向
型fi50とが作る電界と直交するように配設されてい
るため、N極62 a −N極63a間に該当するウェ
ハ加の被処理面の上方の位置で強いプラズマが得られる
。この強いプラズマは、N極62 aとS [i 63
 aとの配置に従うので、ウェハ加の被処理面の中心付
近からその中心を回り周縁部に広がるように形成される
。更に、磁石要素60aは、回転されるので、強いプラ
ズマ領域はウェハ加の被処理面に対して回転させられる
。これにより、ウェハ加の被処理面は全面に亘って均一
で強いプラズマにさらされ、その結果、ウェハ加の被処
理面は、高速で、かつ、均一にエツチングされる。なお
、エツチングが完了したウェハ加は試料電極間から搬送
手段に渡された後に、搬送手段により処理室10から搬
入出孔11゜ゲートバルブを介して副真空室に搬送され
る。その後、上記した操作が再び実施されて別のウェハ
の被処理面が、高速で、かつ、均一にエツチングされる
本実施例では、次のような効果を得ることができる。
(1)磁石要素なウェハの被処理面に対応する位置で回
転させているので、磁石要素の移動に要する空間の増大
を抑制できドライエツチング装置を小形化できる。した
がって、装置の占有床面積の増大を抑制できる。これと
共に、強いプラズマなウェハの被処理面の中心付近から
その中部、 心を回り周縁部に広がるように形成し、該杉いプラズマ
領域なウェハの被処理面に対して回転させているので、
ウェハの被処理面が全面に亘り均一なプラズマにさらさ
れウェハの被処理面のエツチングの均一化を図ることが
できる。
(2)  磁石要素の大きさは、強いプラズマ領域が最
大限ウェハの被処理面の全面を覆う大きさで良いので、
磁石要素の設置に要する空間を小さくでき、この分、ド
ライエツチング装置を更に小形化できる。
第5図は、本発明の第2の実施例を示すもので、本発明
の一実施例を示す第2図、第4図と異なる点は、磁石要
素60 bにおいて、ヨーク61の中心付近から中心を
回りつつ周縁部へ向って広がるように、かつ、1回転し
た時の磁束密度分布の平均が半径方向の各位置で均一と
なるように、多角形状、この場合は、四角形にヨーク6
1上に対をなしてN極62b並びにS極63 bが配設
されている点である。
本実施例では、上記した本発明の一実施例で得られた効
果の他に次のような効果を更に得ることができる。
(1)棒若しくは板状の磁石を使用できるので、磁石要
素の構成が更に簡単になる。
第6図は、本発明の第3図の実施例を示すもので、本発
明の一実施例を示す第3図と異なる点は、磁石要素60
cにおいて、ヨーク61上に強磁性材料6を設け、着磁
法によって強磁性材料例をN % 62c、SF#86
3cおよび着磁しない領域6となし、平板状の磁石要素
60Cが得られるようにした点である。
本実施例では、上記した本発明の一実施例で得られた効
果の他に次のような効果を更に得ることができる。
(1)磁石要素が平板状であるので、必要により施され
る磁石要素の外表面保護材、保護膜の施行が容易になる
以上、本発明の実施例をドライエツチング装置の場合を
対象に説明したが、ここで次の変化かあっても本発明の
効果に本質的な相違は無4、したの がりで、当然本発明の範囲内に包含されるもνである。
(1)放電電極に印加する電力が低周波の場合、直流の
場合 (2)上記電力が対向電極に印加される場合(3)試料
が設置される電極が処理室の内部に独立した電極として
構成された場合 (4)処理室に供給されるガスが不活性ガスの場合、活
性ガスの場合、両者の混合ガスの場合(5)プラズマに
よる処理目的がスパッタリングの場合、気相成長の場合 (6)ガスが対向電極の下面から供給される場合、試料
が設置される電極の上面かつ試料の下方の周縁部から供
給される場合 (7)試料が設置される電極、対向電極が温度制御され
る場合、制御されない場合 (8)試料が処理中に温度制御される場合、されない場
合 また、磁石要素の電界と直角な面内での回転には、交互
回転も勿論含まれる。
〔発明の効果〕
本発明は、以上説明したように、電界と直交す・11 
・ る磁界を作る磁石要素を磁石固定板と磁石とで構成し、
磁石固定板の中心を回I〕っつ周縁部に向って広がるよ
うに、かつ、1回転した時の磁束密度分布の平均が半径
方向の各位置で均一となるように磁石固定板に磁石を配
設し、該磁石要素と電界と直角な面内で回動可能に設け
たことで、磁石要素の移動に要する空間を抑制できると
共に、試料の被処理面が全面に亘り均一なプラズマにさ
らされるので、装置を小形化でき装置の設置占有床面積
の増大を抑制できると共に、試料の処理の均一化を図る
ことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明によるプラズマ処理装置の一実施例を
示す平行平板型ドライエツチング装置の処理室部の縦断
面図、第2図は、第1図の磁石要素の平面図、第3図は
、第2図のA−A視断面図、第4図は、第2図の拡大図
、第5図は、本発明によるプラズマ処理装置の第2の実
施例を示す磁石要素の平面図、第6図は、本発明による
プラズマ処理装置の第3の実施例を示す磁石要素の第3
図・12 ・ と同一部分での断面図、第7図は、従来のプラズマ処理
装置例を示す処理室部の縦断面図、第8図は、第7図の
磁石要素の平面図である。 60.60aないし60c・・・・・・磁石要素、61
・・・・・・ヨーク、62 aないし62 c・・・・
・・Nli、63 aないし62 c・・・S極 才5図 オ6図 \6θC橘石外

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、真空下のガスを電界と磁界との作用のもとでプラズ
    マ化し、該プラズマ中のイオン或は活性種によって試料
    を処理する装置において、前記磁界を作る磁石要素を磁
    石固定板と磁石とで構成し、磁石固定板の中心を回りつ
    つ周縁部へ向って広がるように、かつ、1回転した時の
    磁束密度分布の平均が半径方向の各位置で均一となるよ
    うに磁石を磁石固定板に配設し、該磁石要素を前記電界
    と直角な面内で回転可能に設けたことを特徴とするプラ
    ズマ処理装置。
JP59244417A 1984-09-19 1984-11-21 プラズマ処理装置 Pending JPS61124133A (ja)

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JP59244417A JPS61124133A (ja) 1984-11-21 1984-11-21 プラズマ処理装置
KR1019850006846A KR900005347B1 (ko) 1984-09-19 1985-09-19 플라즈마 처리장치
US06/777,725 US4631106A (en) 1984-09-19 1985-09-19 Plasma processor

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JP59244417A JPS61124133A (ja) 1984-11-21 1984-11-21 プラズマ処理装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6448420A (en) * 1987-08-19 1989-02-22 Hitachi Ltd Plasma treater and decision method of end point of plasma treatment
JPH07207471A (ja) * 1994-12-05 1995-08-08 Hitachi Ltd プラズマエッチング装置
EP3627531A1 (en) * 2018-09-18 2020-03-25 SPTS Technologies Limited Apparatus and method for controlling thickness variation in a material layer formed via pulsed dc physical vapour deposition

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