JPS63241190A - 枚葉式プラズマ処理装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、基板にエツチング処理及び薄膜形成を行なう
枚葉式プラズマ処理装置に係り、特に、均一に処理する
に好適なプラズマ処理装置に関する。

〔従来の技術〕

半導体装置の製造において、薄膜形成やエツチングに平
行平板ＷＬ他極形プラズマ処理装置が便われている。近
年、スループット向上のため、直径１５０■や２００ｍ
の大面ａｔ基板が使われる頗向にあり、大面積に均一性
良く処理する技術が求められている。

従来、均一性を制御するのに、ガス圧力、高周波電力、
ガス流室、電極間隔を変化させて最適条件を見つけてい
た。更に、ガスの流れを制御するため、ガス吹出口や排
気孔の形状を工夫していた。

しかし、大面積基板に均一に処理する目的に対しては、
上記要因を７１Ｆ＋制御するだけでは、十分な均一性？
：得ることが困難であった。

そのため、プラズマ中に磁場を印加することにより、均
一性を制御する提案（特公昭５９−２７２１２号）がな
されている。この提案はコイルに流す電流を制御するこ
とにより、基板と平行な磁場強健を制御し、均一性を制
御するものであるが、そこで発生する磁場が軸対称でな
いため、軸対称のプラズマ処理でなく、荷電粒子に働く
ローレンツ力によってプラズマ密１ｆＫ不均一が生じる
ため、処理量が軸対称にならず、基板と磁場とを相対的
に移動させる工夫が不可避である。

また、基板周囲に２個のコイルを設置し、各コイルに逆
向きのＩＩＥ流を流してカスブ磁場を形成させ、それに
よって処理速度を向上できるが、中心部でプラズマＶＩ
！！ｔが大きくなるため、均一性向上に対しては不向き
である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、基板あるいは磁場発生手段の移動機構
を心安とせずに均一性良く大面積基板を処理する装置を
提供することにある。

〔問題点を解決するだめの手段〕

上記目的は、基板と平行な磁力＃ｊＩをもつ磁場を基板
と軸対称に構成することによって４成される６上記磁場
は、＝５１方向が基板の径方向であって、磁石の極が内
外同一方回を向く永久磁石を基板の周囲に配置すること
により、形成できる。更ζ永久磁石を軸方向に位ｆｌａ
ｌｌ整可能な構造にすることによって、均一処理の制御
性を艮（することができる。

〔作用〕

本発明は、基板と軸対称なＩｉ８場Ａ成であるため、プ
ラズマの状態を軸対称圧制御することができる。

そのため、基板のプラズマ処理を制御性良く、均一に行
なうことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図〜第６図により説明する
。

Ｎ１図は、本発明の一実施例を示す模式断面図である。

真叩谷器１内の真空室２は、真空ポンプ３によって排気
され、真空に維持されている。基板４は真空室２内の電
極板５に載置されており、この電極板５に高周波電源６
からマツチングボックス７を介して高周波電力が供給さ
れる。電極板５と向き合う位置にアースに接続された電
極板８が設けられてあり、パイプ９を通ってプラズマ処
理用ガスが供給され、電極板８の基板４に面した面の多
数の孔から真空室に吹出す。電極板５．８と真空容器１
とは絶縁ピース１０で電気的に絶縁されてあり、高周波
電力を印加する側の電極板５の周囲はアースシールド１
１で囲まれている。基板４の周囲には永久磁石１２が基
板と同軸に設置されている。′ａ２図は基板４と永久磁
石１２の位置関係を示す平面図である。永久磁石の基板
に近い面がＮ極面であり、基板から遠い面がすべてＳ極
面であるように配置しである。この永久磁石アッセンブ
リを用いて形成される磁場ベクトルをＮ３図に示す。基
板近傍に基板４と平何な磁場が形成されており、軸対称
の磁場である。また、上記永久磁石アッセンブリは保持
具１３に保持されており、保持具１３は真空容器１内面
の固定具１４に上下方向にスライド可能に取付けられて
いる。保持具１３を上下方向に位置を移動させて固定す
ることにより、第５図の磁場と基板との相対位置関係を
変化させることができる。

この実施例装置を用いて、基板４にプラズマ処理を施す
には、真壁室１を真空ポンプ３で例えばｔｆ”ｌ’ｎｒ
ｒ以下まで排気する。次にパイプ９からプラズマ処理用
ガスを導入し、処理圧力、例えば０．１〜ＩＴｏｒｒに
保つ。次に、高周波Ｗ！Ｌ源を作動させて電極板５．８
の間にプラズマを発生させる。

この磁場構成では、永久磁石に近い部分、つまり磁場強
度の大きな領域で濃いプラズマが発生する。そのため、
基板の中心部よりも基板周辺で大きな処理速度を得るこ
とができる。そのため、基板中心で処理速度が大きい、
中高の分布の特性をもつプラズマ処理装置に、本実施例
を適用することにより、基板周辺部の処理速度を大きく
することができ、均一な処理が可能である。ａ場の作用
の程度は、永久−石の位置を上下に調節するか、磁場ｓ
度の弱いあるいは強い磁石に変換することで制御できる
。

本実施例のその他の効果として、基板に入射するイオン
のエネルギを低減できる点がある。イオンエネルギは、
電極板５の電位つまり、自己バイアス電圧にほぼ等しい
と近似できる。処理ガスとしてＡｒ　Ｙ用い、処理圧力
２ｍＴｏｒｒで実験した結果、第３図に示す基板と平行
な磁力巌が基板とプラズマの間のシース内に位置するよ
うに永久磁石を配置することにより、出湯のない場合の
自己バイアスミ圧２ｋｖに対し、１／２の１ｋｖに低減
することができた。これにより、基板へのプラズマイオ
ンの衝突によるダメージを低減できる効果がある。

本実施例では内側にＮ極、外側にＳ極を配置したが、内
側に８極、外側にＮ極としても同様の効果がある。

第４図は、リング状の単体の磁石１６を用いた他の実施
例である。内面にへ極、外面に８極が着磁されている。

この磁石を用いても前述の実施例と同様の効果が得られ
る。

第５図は、第１図に示した実施例の電極板５゜８の周囲
に１石英の円筒１７？：設置した例である。

円筒１７と電極板５，８とのすきまは１■に設定してあ
り、プラズマは、電極板５．８と円筒１７０間の空間の
みに発生する。円筒１７を用いてプラズマ発生空間を限
定することにより、真空室内のプラズマ励起によって発
生した不純物の基板への混入を防ぐ効果がある。永久磁
石１２を用いずに、円筒１７を設置して、プラズマ処理
を行なうと、円筒１７の影響で基板周辺部の電界が乱さ
れるため、中高の処理速度分布になる。永久磁石１２を
用いることにより、基板周囲の処理速度を高め、均一に
処理することができる。

今まで述べた実施例は、基板側の電極に高周波電力を印
加するカソードカップリング方式であるが、アノードカ
ップリング方式でも同様の効果が得られる。また、基板
に対向する電極が、真空容器の壁であっても同様である
。

更Ｋ、他の実施例を２Ａ６図に示す。同図において１８
はマグネトロン、１９は導波管、２０は放ＭＥ　′＆　
。

２１はソレノイドコイルである。基板４は真全ポンプ３
で排気される真空容器１内の基板載置手段２３上に載置
されている。ガス導入口２２から処理用カスが導入され
、処理圧力に維持される。マグネトロン１８で発生した
マイクロ波は、導波管１９を通りて放電管２０内の処理
ガスを励起し、プラズマを発生させる。基板４の周囲に
前述した永久磁石が載置されている。効果は前述の処理
装置と同様である。基板載置手段２３ＫＬ）Ｃまたは交
流電圧を印加する手段２４を設けた場合も同様である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、基板と平行で、かつ基板と軸対称な磁
力騙をもつ磁場発生手段を有するため、プラズマの状態
を軸対象に制御することが可能であるため、プラズマ処
理速度の基板内分布を容易に制御でき、基板の均一な処
理ができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の模式断面図、第２図は第１
図の要部平面図、＠３図は第１図の実施例の出湯ベクト
ル分布図、ｍ４図は本発明の他の実施例を示す要部平面
図、第５図は本発明の他の実施例の模式断面図、第６図
はさらに他の実施例の構成図である。 ２・・・真空室、４・・・基板、５．８・・・電極板、
１２・・・永久磁石、１７・・・円筒。 代理人弁理士　小　川　勝　男１、・、ッ・“吊　１　
圀 ２・・・巽ｔｔ ４−・・基板 ５８・・・電ｐＩＸ仄 ／２・・永久・弧ｈ 躬　２　口 第　３圀 第　４０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、真空室内の電極板に基板を設け、これと向き合う電
   極板あるいは真空室壁との間に、高周波電力を供給し、
   真空室に導入したガスのプラズマによって、基板表面を
   処理する枚葉式プラズマ処理装置において、基板と平行
   でかつ、基板と軸対称な磁力線をもつ磁場発生手段を有
   することを特徴とする枚葉式プラズマ処理装置。