JPS6389683A - プラズマ装置 - 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〕 本発明はプラズマ装置に係り、半導体回路素子や薄膜磁
気ヘッドなどの薄膜素子製造装置の如く。

特に、サブミクロン領域のＬＳＩのドライエツチングに
好適なプラズマ装置に関する。

〔従来の技術〕

近年、ＬＳＩ製造プロセスでは、加工寸法の微細化に伴
ない、溶液を用いた湿式のプロセスからプラズマを用い
た乾式のプロセスへと移ってきている。最近良く用いら
れる様になってきたマイクロ波を使ったプラズマ装置は
、特開昭５６−１５２９６９号公報に示されるような構
成となっている。すなわち、従来例は第３図に示す様に
、真空容器５内に基板７を保持する基板ホルダー６が設
けられ、この基板ホルダー６に対向してプラズマ室１が
設けられている。プラズマ室１はその外周に励磁ソレノ
イド２が設けられ、この励磁ソレノイド２と同軸状に導
波管３が設けられ、その端部には図示してないマイクロ
波発振器が接続されて構成されている。８は真空容器を
高真空に排気する排気管、９はプラズマ室１にガスを導
入するガス導入口である。始めに、真空容器５、並びに
プラズマ室１内は排気管８を介して排気装置により超高
真空に排気される。然る後にガス導入口９からＣＦ４等
のエツチングガスを所定の圧力まで導入する０次にマイ
クロ波発振器を動作させ、例えば２．４５ＧＩ（ｚのマ
イクロ波を導波管３を介してイオン源に供給する。一方
、イオン源の中心部には２．４５ＧＨｚのマイクロ波に
よって電子がサイクロトロン共鳴をする８７５ガウスの
磁界が励磁ソレノイド２によって印加されている。これ
により、プラズマ室１では電子サイクロトロン共鳴が発
生してガス分子の電離が活発に行なわれ、濃いプラズマ
が発生する。そして、引出し電極４により、プラズマか
らイオンがビームとなって引出され、基板７」 ツノ 一１照射する。これによって基板７のエツチングが行な
われる。

また、特開昭５７−１７７９７５号公報には、プラズマ
室の寸法を、マイクロ波空胴共振器の条件を満足する形
状寸法とし、マイクロ波電力をプラズマに効率良く吸収
させる方法が示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術では、マイクロ波の波長がプラズマの有る
場合（プラズマ生成後）と無い場合（プラズマ生成前）
とで変わる点について配慮がされていなかった。つまり
、プラズマ室の内のり寸法を、プラズマが無い状態でマ
イクロ波の空胴共振器となる条件を満足する様に設計し
た場合には、プラズマが有る状態では共振器として動作
せず、マイクロ波電力のプラズマへの吸収効率が悪くな
るという問題があった。

本発明は上述の点に鷲み成されたもので、その目的とす
るところは、プラズマの有無に係らずプラズマ室をマイ
クロ波の共振条件とすることができ、マイクロ波を効率
良くプラズマに吸収させることができるプラズマ装置を
提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、内部にガスが供給されると共に。

外周の磁気的手段により磁場を生じさせ、かつ、マイク
ロ波を導入してプラズマが生成されるプラズマ室の内の
り寸法が可変となるように構成し、該プラズマ室の内の
り寸法をプラズマ発生に伴なって変え、プラズマが有る
状態でプラズマ室の内のり寸法がマイクロ波の共振器と
なる条件を満たす様にすることにより達成される。

〔作用〕

従来は固定されていたプラズマ室の内のり寸法を１本発
明では可変となるよう構成することにより、プラズマの
有る状態でプラズマ室がマイクロ波の共振条件を満足す
るために、マイクロ波電力のプラズマへの吸収効率が高
くなり、効率良くプラズマを発生できる。

〔実施例〕

以下、図示した実施例に基づき本発明の詳細な説明する
。尚、符号は従来と同一のものは同符号を使用する。

第１図に本発明のプラズマ装置の一実施例を示す。

該図の如く、本実施例のプラズマ装置は、真空排気装置
１４が排気管８を介して連通されている真空容器５内に
、基板７を保持する基板ホルダー６が設けられ、基板ホ
ルダー６に対向してプラズマ室１が設けられている。こ
のプラズマ室１の外側には励磁ソレノイド２が置かれて
いる。また、プラズマ室１の一方の端板にはマイクロ波
透過窓１２が設けてあり、これに合致して導波管３が取
付けられている。導波管３は、電気的接触を保ちながら
摺動する導波管３′に接続されており、図示を省略した
整合器、マイクロ波電力計、アイソレータ等を経てマイ
クロ波源に接続されている。

一方、プラズマ室１の他端は、互いに同じ位置に多数の
穴が開けた引出し電極４が設けられている。

引出し電極４には直流電源から適切な電位が与えられる
。そして、本実施例ではプラズマ室１の側壁を、外周が
ベローズ１０で形成されて気密が保たれ、内壁を二分割
し、この内壁１１．１１’の分割端部を重ね合せ電気的
接触を保ちつつ摺動するようにして、プラズマ室１の軸
方向寸法を可変できるようにしている。結局、この内壁
１１゜１１′、及び引出し電極４．端板１５により、直
径り、深さＱの円筒形のプラズマ室１を形成する。

今、プラズマ室１内をＨ１ｌモードで伝播するマイクロ
波を使うと、このとき管内波長λぎは、λｃ＝１．７０
６ＸＤ λ０は自由空間波長 で現わされる。プラズマの無い状態では、深さΩを−λ
ｇの整数倍となる様プラズマ１室の深さＱを選べば、空
胴共振条件となり、プラズマが容易に点弧する。プラズ
マが点弧した状態では、プラズマの密度に応じてマイク
ロ波の波長が変わるので、共振条件もずれてくる。この
変化に従って内壁１１．１１’　の重なり具合を調節し
、プラズマ室の深さ０を調節すれば、プラズマの有る状
態でプラズマ室の寸法をマイクロ波の共振条件をほぼ満
すことができる。このとき、マイクロ波のプラズマへの
吸収効率が高くなるので、例えば、マイクロ波電力計で
マイクロ波の進行波電力と反射波電力をモニターしてい
れば、反射波電力が最小となる様にプラズマ室の深さΩ
を調整してもよい。

第２図に本発明の他の実施例を示す、該図に示す実施例
では、プラズマ室１の導波管３′側の内径を引出し電極
４側の内径より小となるように形成し、このプラズマ室
１の内部に、一端が内径小のプラズマ室側壁３６と電気
的接触を保ちつつ摺動し、他端が内径大のプラズマ室側
壁３４と電気的接触を保ちつつ摺動する断面り字状の移
動壁３５を設置している。そして、移動壁３５の内径大
のプラズマ室側壁３４と接触する端板３１の途中に操作
ロッド３３の一端を接続すると共に、他端をプラズマ室
１外に導出し、この操作ロッド３３で移動壁３５を駆動
することにより、結果的にプラズマ室１の内のり寸法を
可変となるようにしている。尚、操作ロッド３３はベロ
ーズ３２によって気密が保持されている。

このような構成としても、その効果は上述した実施例と
全く同様であり、しかも、本実施例ではベローズ３２の
径は操作ロッド３３の径によって決まり、プラズマ室１
の径に制限を受けないので。

大口径のイオン源としたとき、小径のベローズで済み、
経済的である。

第４図に本発明のプラズマ装置の更に他の実施例を示す
。

該図に示す実施例は、プラズマ室１の側壁２０と導波管
３を摺動自在にしてプラズマ室１を形成し、かつ、側壁
２０の摺動部に０リング２２を設けて真空封止している
。そして、導波管３を移動させることにより、プラズマ
室１の軸方向寸法を可変できるようにしている。尚、２
１は導波管３の先端部に電気的接触を良好にするために
設けられているばねである。

このような構成であっても、その効果は上述した各実施
例と同様である。

尚、上述の構成ではプラズマ室１の側壁の一部を導波管
３と一体に形成したが、÷イクロ波透過窓１２近傍で分
割して別体構造としてもよいことは勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明のプラズマ装置によれば、内部にガ
スが供給されると共に、外周の磁気的手段により磁場を
生じさせ、かつ、マイクロ波を導入してプラズマが生成
されるプラズマ室の内のり寸法が可変となるように構成
したものであるから、上記プラズマ室の内のり寸法をプ
ラズマ発生に伴なって変え、プラズマが有る状態でプラ
ズマ室の内のり寸法がマイクロ波の共振器となる条件を
満たすことができるため、マイクロ波を効率良くプラズ
マに吸収させることができ、此種プラズマ装置には非常
に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のプラズマ装置の一実施例を示す断面図
、第２図は本発明の他の実施例を示す断面図、第３図は
従来のプラズマ装置を示す断面図、第４図は本発明の更
に他の実施例を示す断面図である。 １・・・プラズマ室、２・・・励磁ソレノイド、３・・
・導波管、４・・・引き出し電極、５・・・真空容器、
６・・・基板ホルダー、７・・・基板、９・・・ガス導
入０．１０・・・ベローズ、１１．１１’・・・内壁、
１２・・・マイクロ波透過窓、１４・・・排気装置、３
３・・・操作ロッド、／　７°ラスマ皇

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内部にガスが供給されると共に、外周の磁気的手段
   により磁場を生じさせ、かつ、マイクロ波を導入してプ
   ラズマが生成されるプラズマ室と、該プラズマ室からイ
   オンビームを引き出すビーム引き出し手段と、該ビーム
   引き出し手段により引き出されたイオンビームにより加
   工される被加工物が設置されていると共に、内部を真空
   排気する排気装置と連通している真空容器とを備えたプ
   ラズマ装置において、前記プラズマ室は、その内のり寸
   法が可変となるように構成されていることを特徴とする
   プラズマ装置。 ２、前記プラズマ室と、該プラズマ室にマイクロ波を導
   入する導波管との境界部にマイクロ波通過窓が設けられ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のプ
   ラズマ装置。 ３、内部にガスが供給されると共に、外周の磁気的手段
   により磁場を生じさせ、かつ、マイクロ波を導入してプ
   ラズマが生成されるプラズマ室と、該プラズマ室からイ
   オンビームを引き出すビーム引き出し手段と、該ビーム
   引き出し手段により引き出されたイオンビームにより加
   工される被加工物が設置されていると共に、内部を真空
   排気する排気装置と連通している真空容器とを備えたプ
   ラズマ装置において、前記プラズマ室の側壁を電気的接
   触を保ちつつ摺動自在に形成すると共に、内部を気密保
   持するシール部材を備えていることを特徴とするプラズ
   マ装置。 ４、前記プラズマ室の側壁を二重構造とし、その外壁を
   ベローズで伸縮自在にし、かつ、内壁を二分割し、該分
   割端部を重ね合せて摺動自在に形成したことを特徴とす
   る特許請求の範囲第３項記載のプラズマ装置。 ５、内部にガスが供給されると共に、外周の磁気的手段
   により磁場を生じさせ、かつ、マイクロ波を導入してプ
   ラズマが生成されるプラズマ室と、該プラズマ室からイ
   オンビームを引き出すビーム引き出し手段と、該ビーム
   引き出し手段により引き出されたイオンビームにより加
   工される被加工物が設置されていると共に、内部を真空
   排気する排気装置と連通している真空容器とを備えたプ
   ラズマ装置において、前記プラズマ室は、前記マイクロ
   波導入側の内径をビーム引き出し手段側の内径より小と
   なるように形成し、該プラズマ室の内部に、一端が内径
   小のプラズマ室側壁と電気的接触を保ちつつ摺動し、他
   端が内径大のプラズマ室側壁と電気的接触を保ちつつ摺
   動する断面Ｌ字状の移動壁を設置したことを特徴とする
   プラズマ装置。 ６、前記移動壁の内径大のプラズマ室側壁と接触する側
   の途中に操作ロッドの一端を接続すると共に、該操作ロ
   ッドの他端をプラズマ室外に導出し、該操作ロッドで前
   記移動壁を駆動することを特徴とする特許請求の範囲第
   ５項記載のプラズマ装置。