JPH01304724A - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置Info
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- JPH01304724A JPH01304724A JP13615488A JP13615488A JPH01304724A JP H01304724 A JPH01304724 A JP H01304724A JP 13615488 A JP13615488 A JP 13615488A JP 13615488 A JP13615488 A JP 13615488A JP H01304724 A JPH01304724 A JP H01304724A
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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。
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〕
この発明は、半導体加工装置であるプラズマ処理装置に
係り、特に電子サイクロトロン共鳴を用いてプラズマを
発生させ広い領域にわたって基板に均一でかつ高速なプ
ラズマ処理を行なうプラズマ処理装置に関するものであ
る０ 〔従来の技術〕 第４図は、例えば特開昭５７−７９６２１号公報に記載
される従来のプラズマ処理装置を示す断面構成図であり
、図において、１はプラズマ発生部、２はステージ、３
は基板、４は導波管、５はマグネトロン、６は駆動電源
、７はソレノイドコイル、８はプラズマ反応部、９はガ
ス供給管、１０は排気管、１１はプラズマ発生用ガラス
管、１２は直流電源、１３はプラズマ流である。
係り、特に電子サイクロトロン共鳴を用いてプラズマを
発生させ広い領域にわたって基板に均一でかつ高速なプ
ラズマ処理を行なうプラズマ処理装置に関するものであ
る０ 〔従来の技術〕 第４図は、例えば特開昭５７−７９６２１号公報に記載
される従来のプラズマ処理装置を示す断面構成図であり
、図において、１はプラズマ発生部、２はステージ、３
は基板、４は導波管、５はマグネトロン、６は駆動電源
、７はソレノイドコイル、８はプラズマ反応部、９はガ
ス供給管、１０は排気管、１１はプラズマ発生用ガラス
管、１２は直流電源、１３はプラズマ流である。
次に動作について説明する。
プラズマ発生部１゛は、軸方向に不均一な静磁場を発生
させるソレノイドコイルＴと、軸方向に垂直な高周波電
場を導入する高周波導波管４と、プラズマ発生用ガラス
管１１とを有しており、高周波導波管４への高周波電力
の供給はマグネトロン５により行なわれ、プラズマ発生
用ガラス管１１へのガスの供給はガス供給管９を通して
行なわれるようになっている。
させるソレノイドコイルＴと、軸方向に垂直な高周波電
場を導入する高周波導波管４と、プラズマ発生用ガラス
管１１とを有しており、高周波導波管４への高周波電力
の供給はマグネトロン５により行なわれ、プラズマ発生
用ガラス管１１へのガスの供給はガス供給管９を通して
行なわれるようになっている。
プラズマの形成は電子サイクロトロン共鳴により行なわ
れるが、次に電子サイクロトロン共鳴について説明する
。
れるが、次に電子サイクロトロン共鳴について説明する
。
今、軸方向（２方向とする）の不均一な静磁場の強度を
Ｂ （ｚ）とする。マグネトロン５により高周波導波管
４内に供給される高周波は、その高周波の周波数に応じ
て共振するように作られた形状のプラズマ発生部１内に
不均一な高周波電場Ｅｒｆ（ｚ）を形成する。
Ｂ （ｚ）とする。マグネトロン５により高周波導波管
４内に供給される高周波は、その高周波の周波数に応じ
て共振するように作られた形状のプラズマ発生部１内に
不均一な高周波電場Ｅｒｆ（ｚ）を形成する。
電子は静磁場Ｂ中ではよく知られたサイクロトロン運動
をし、サイクロトロン角周波ωＣはωＣ＝ｅＢ／ｍで表
わされる。（ただし、ｍは電子の質量である。）プラズ
マ発生部１内の高周波電場Ｅｒ ｆ （ｚ）の角周波数
をωとし、ω＝ωＣのサイクロトロン共鳴条件が成立す
れば、高周波のエネルギーは電子に連続的に供給されて
電子のエネルギーが増大する。
をし、サイクロトロン角周波ωＣはωＣ＝ｅＢ／ｍで表
わされる。（ただし、ｍは電子の質量である。）プラズ
マ発生部１内の高周波電場Ｅｒ ｆ （ｚ）の角周波数
をωとし、ω＝ωＣのサイクロトロン共鳴条件が成立す
れば、高周波のエネルギーは電子に連続的に供給されて
電子のエネルギーが増大する。
このようなサイクロトロン共鳴条件下で、ガス供給管ｓ
内に適当なガス圧のガスを導入すると、予備放電状態で
発生した電子は、高周波から連続的にエネルギーを供給
されて高いエネルギー状態になり、衝突過程を通してプ
ラズマが発生し、この発生したプラズマにさらに共鳴条
件のもとて高周波電力が注入される。
内に適当なガス圧のガスを導入すると、予備放電状態で
発生した電子は、高周波から連続的にエネルギーを供給
されて高いエネルギー状態になり、衝突過程を通してプ
ラズマが発生し、この発生したプラズマにさらに共鳴条
件のもとて高周波電力が注入される。
従って、例えばガス供給管９に導入するガスをＳ １ｌ
（４とすると、ガスの圧力以外に高周波の電力を適当に
調整することにより、８１ 、ＳＩＨ。
（４とすると、ガスの圧力以外に高周波の電力を適当に
調整することにより、８１ 、ＳＩＨ。
Ｓ凰）Ｉｓ 、 ５ｔＩ（ｓ などのイオンおよび
それぞれのイオンの種類、濃度あるいはそのエネルギー
を制御できる走間時に’ｓ 、 ５ＩＨＸ などのラジ
カルの種類、濃度あるいはそのエネルギーを制御できる
。
それぞれのイオンの種類、濃度あるいはそのエネルギー
を制御できる走間時に’ｓ 、 ５ＩＨＸ などのラジ
カルの種類、濃度あるいはそのエネルギーを制御できる
。
一方、不均一な静磁場Ｂ（ｚ）と不均一な電場Ｅｒｆ（
ｚ）の間では、電子には次式で与えられるような軸方向
の力Ｆｚが作用し、電子は軸方向に加速される。
ｚ）の間では、電子には次式で与えられるような軸方向
の力Ｆｚが作用し、電子は軸方向に加速される。
Ｂ
ただし、μは磁気モーメント、ω０は電子の円運動のエ
ネルギー、Ｂｏはプラズマ発生部での磁束密度、Ｍはイ
オンの質量である。
ネルギー、Ｂｏはプラズマ発生部での磁束密度、Ｍはイ
オンの質量である。
従って、第４図のプラズマ発生部１で発生したプラズマ
中の電子がプラズマ反応部８に向は軸方向に加速され、
このためにプラズマ中にはイオンを加速する静電場Ｅｏ
（ｚ）が軸方向に形成される。
中の電子がプラズマ反応部８に向は軸方向に加速され、
このためにプラズマ中にはイオンを加速する静電場Ｅｏ
（ｚ）が軸方向に形成される。
この静電場Ｅ ｏ （ｚ）によってプラズマは全体とし
て軸方向に加速されることになり、プラズマ反応部８に
軸方向に沿うプラズマ流１３が発生する。ソレノイドコ
イル７によってつくられた磁力線が、プラズマ反応部８
ではｒ方向成分をもつようになるので、プラズマ流１３
は磁力線に沿って拡がってゆく。
て軸方向に加速されることになり、プラズマ反応部８に
軸方向に沿うプラズマ流１３が発生する。ソレノイドコ
イル７によってつくられた磁力線が、プラズマ反応部８
ではｒ方向成分をもつようになるので、プラズマ流１３
は磁力線に沿って拡がってゆく。
このようなプラズマ処理装置は、プラズマエツチング、
プラズマＣＶＤ 、プラズマ酸化をはじめとする各種表
面処理に応用でき、これらの処理を効果的に行なうこと
ができる。
プラズマＣＶＤ 、プラズマ酸化をはじめとする各種表
面処理に応用でき、これらの処理を効果的に行なうこと
ができる。
従来の電子サイクロトロン共鳴を使ったプラズマ処理装
置は、以上のように構成されているので、基板付近の磁
束密度の軸方向成分は第５図（ａ）に示されるように径
方向で不均一である。プラズマ流は磁力線に沿って拡が
るので、径方向で不均一となり、プラズマＣＶＤによる
薄膜形成を例にとれば第５図（ロ）に示すようにその膜
厚分布が不均一になるなど一般にプラズマ処理の均一性
が得られにくい。また、磁力線が発散しているため、反
応部側壁等でのプラズマの損失が大きく、プラズマの処
理効率が悪かった。
置は、以上のように構成されているので、基板付近の磁
束密度の軸方向成分は第５図（ａ）に示されるように径
方向で不均一である。プラズマ流は磁力線に沿って拡が
るので、径方向で不均一となり、プラズマＣＶＤによる
薄膜形成を例にとれば第５図（ロ）に示すようにその膜
厚分布が不均一になるなど一般にプラズマ処理の均一性
が得られにくい。また、磁力線が発散しているため、反
応部側壁等でのプラズマの損失が大きく、プラズマの処
理効率が悪かった。
本発明は、上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、大口径の基板にプラズマ処理が均一でかつ高
速に行なえるプラズマ処理装置を得ることを目的とする
。
たもので、大口径の基板にプラズマ処理が均一でかつ高
速に行なえるプラズマ処理装置を得ることを目的とする
。
本発明に係るプラズマ処理装置は、プラズマ発生部の周
囲に第１ソレノイドコイルを配置すると共にプラズマ反
応部の周囲にその各中心軸が互いに一致しない複数個の
第２ソレノイドコイルを配置し、複数個の第２ソレノイ
ドコイルに位相の異なる電流を順次流すようにしたもの
である。
囲に第１ソレノイドコイルを配置すると共にプラズマ反
応部の周囲にその各中心軸が互いに一致しない複数個の
第２ソレノイドコイルを配置し、複数個の第２ソレノイ
ドコイルに位相の異なる電流を順次流すようにしたもの
である。
本発明におけるプラズマ処理装置においては、複数個の
第２ソレノイドコイルに位相の異なる電流を順次流すこ
とにより、軸方向の磁場が運動する磁場を形成でき、プ
ラズマ流は運動磁場と共に直線運動または回転運動して
プラズマを広い領域に引き出すことができる。また、プ
ラズマ発生部の周囲に配置された第１ソレノイドコイル
と複数個の第２ソレノイドコイルとによって形成される
ミラー磁場により、プラズマは閉じ込められ、高密度々
プラズマが得られる。従って、プラズマ反応部では、広
い領域に均一でかつ高速にプラズマ処理が行なえる。
第２ソレノイドコイルに位相の異なる電流を順次流すこ
とにより、軸方向の磁場が運動する磁場を形成でき、プ
ラズマ流は運動磁場と共に直線運動または回転運動して
プラズマを広い領域に引き出すことができる。また、プ
ラズマ発生部の周囲に配置された第１ソレノイドコイル
と複数個の第２ソレノイドコイルとによって形成される
ミラー磁場により、プラズマは閉じ込められ、高密度々
プラズマが得られる。従って、プラズマ反応部では、広
い領域に均一でかつ高速にプラズマ処理が行なえる。
以下、本発明の一実施例を図について説明する。
第１図は、本発明の一実施例によるプラズマ処理装置を
示す断面構成図であり、前述の図と同一部分には同一符
号を付しである。同図において、１４ａ、１４ｂ、１４
ｃ、１４ｄ（総称するときは１４）はプラズマ反応部８
の周囲にその各中心軸が互いに一致しないように配置さ
れた複数個の第２ソレノイドコイルである。１５は複数
個の第２ンレノイドコイル１４に位相の異なる電流を順
次流す電源である。
示す断面構成図であり、前述の図と同一部分には同一符
号を付しである。同図において、１４ａ、１４ｂ、１４
ｃ、１４ｄ（総称するときは１４）はプラズマ反応部８
の周囲にその各中心軸が互いに一致しないように配置さ
れた複数個の第２ソレノイドコイルである。１５は複数
個の第２ンレノイドコイル１４に位相の異なる電流を順
次流す電源である。
次に動作について説明する。
従来と同様にプラズマ発生部１で発生したプラズマは、
プラズマ反応部８に引き出されるが、プラズマ反応部８
では、プラズマ流１３は第２ソレノイドコイル１４ａ、
１４ｂ、１４Ｃ，１４ｄで形成される磁場の影響を受け
、第１図に示したようにプラズマ流１３の中心は第１ソ
レノイドコイルＴの中心軸から逸脱する。第２ソレノイ
ドコイル１４ａ。
プラズマ反応部８に引き出されるが、プラズマ反応部８
では、プラズマ流１３は第２ソレノイドコイル１４ａ、
１４ｂ、１４Ｃ，１４ｄで形成される磁場の影響を受け
、第１図に示したようにプラズマ流１３の中心は第１ソ
レノイドコイルＴの中心軸から逸脱する。第２ソレノイ
ドコイル１４ａ。
１４ｂ 、 １４ｃ 、 １４ｄにより形成される磁場
は回転するので、プラズマ流１３も磁場の回転と共に２
軸を中心に回転を行なう。従ってプラズマ流１３はプラ
ズマ反応部８で広い範囲にわたって引き出されることに
なる。また、第１ソレノイドコイル７ち第２ソレノイド
コイル１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄとにより弱いミ
ージー形磁場が形成されるため、プラズマ反応部８で発
散しようとするプラズマ流は絞られ、プラズマ反応部側
壁等でのプラズマの損失が少なくなる。さらにプラズマ
の閉じ込めにより高密度・なプラズマが得られる。
は回転するので、プラズマ流１３も磁場の回転と共に２
軸を中心に回転を行なう。従ってプラズマ流１３はプラ
ズマ反応部８で広い範囲にわたって引き出されることに
なる。また、第１ソレノイドコイル７ち第２ソレノイド
コイル１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄとにより弱いミ
ージー形磁場が形成されるため、プラズマ反応部８で発
散しようとするプラズマ流は絞られ、プラズマ反応部側
壁等でのプラズマの損失が少なくなる。さらにプラズマ
の閉じ込めにより高密度・なプラズマが得られる。
従って、プラズマ反応部８では広い領域に均一でかつ高
速にプラズマ処理が行なえる。例えばガス供給管９に導
入するガスを５ｉａ４とすると、電子サイクロトロン共
鳴によりＳｒ 、 ＳｔＨ、５ｉＨｓ 。
速にプラズマ処理が行なえる。例えばガス供給管９に導
入するガスを５ｉａ４とすると、電子サイクロトロン共
鳴によりＳｒ 、 ＳｔＨ、５ｉＨｓ 。
・ ＋
５ＩＨ８などのイオンおよび８１，５ＩＨＸ などのラ
ジカルがプラズマ発生部１で生じ、プラズマ反応部８に
引き出される。とのとき、回転磁場によりプラズマ流１
３は回転し、プラズマは閉じ込められるので、プラズマ
反応部８では大口径な基板３の上に均一な膜厚分布をも
ったアモルファスシリコン膜が高速で形成される。
ジカルがプラズマ発生部１で生じ、プラズマ反応部８に
引き出される。とのとき、回転磁場によりプラズマ流１
３は回転し、プラズマは閉じ込められるので、プラズマ
反応部８では大口径な基板３の上に均一な膜厚分布をも
ったアモルファスシリコン膜が高速で形成される。
第１図実施例によるプラズマ処理装置は、プラズマエツ
チング、プラズマＣＶＤ、プラズマ酸化をはじめとする
各稲麦面処理に応用でき、広範囲に均一な処理を高速で
行なうことができる。
チング、プラズマＣＶＤ、プラズマ酸化をはじめとする
各稲麦面処理に応用でき、広範囲に均一な処理を高速で
行なうことができる。
なお、上記実施例では回転磁場を発生させるのに４個の
第２ソレノイドコイ＋１４ａ、１４ｂ、１４ｃ。
第２ソレノイドコイ＋１４ａ、１４ｂ、１４ｃ。
１４ｄに第３図に示した電流ｉを流した例を示したが、
第２ンレノイドコイルの個数は複数であればよく、（た
だし、２個の場合は軸方向の磁場は直線運動をし、３個
以上の時、回転運動をする）電流波形も第３図に示した
台形の電流波形以外に交流半波や三角波、パルス波の電
流波形を複数個の第２ソレノイドコイルに順次流しても
同様の効果を奏する。
第２ンレノイドコイルの個数は複数であればよく、（た
だし、２個の場合は軸方向の磁場は直線運動をし、３個
以上の時、回転運動をする）電流波形も第３図に示した
台形の電流波形以外に交流半波や三角波、パルス波の電
流波形を複数個の第２ソレノイドコイルに順次流しても
同様の効果を奏する。
以上のように本発明によれば、プラズマ発生部の周囲に
第１ソレノイドコイルを配置すると共にプラズマ反応部
の周囲にその各中心軸が互いに一致しない複数個の第２
ソレノイドコイルを配置し複数個の第２ソレノイドコイ
ルに位相の異なる電流を順次流すようにしたので、プラ
ズマ流を直線又は回転運動させることができかつプラズ
マを閉じ込めることができるので、大口径の基板にも均
一なプラズマ処理を高速に行なえる効果がある０
第１ソレノイドコイルを配置すると共にプラズマ反応部
の周囲にその各中心軸が互いに一致しない複数個の第２
ソレノイドコイルを配置し複数個の第２ソレノイドコイ
ルに位相の異なる電流を順次流すようにしたので、プラ
ズマ流を直線又は回転運動させることができかつプラズ
マを閉じ込めることができるので、大口径の基板にも均
一なプラズマ処理を高速に行なえる効果がある０
第１図は本発明の一実施例によるプラズマ処理装置を示
す断面構成図、第２図は本発明の一実施例に係る第２ソ
レノイドコイルの配置を示す平面構成図、第３図は本発
明の一実施例に係る第２ソレノイドコイルに流す電流を
示す波形図、第４図は従来のプラズマ処理装置を示す断
面構成図、第５図は従来のプラズマ処理装置における磁
束密度分布図と膜厚分布図である。 １・・・・プラズマ発生部、２・・・・ステージ、３・
・Φ・基板、４・・・・導波管、５・・・・マグネトロ
ン、６・・・・駆動電源、７・・・・第１ソレノイドコ
イル、８・・・・プラズマ反応部、９・・・・ガス供給
管、１０・・・・排気管、１１・・・・プラズマ発生用
ガラス管、１２・・・・直流電源、１３・・・・プラズ
マ流、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ａ ＠ １１６１
１第２ソレノイドコイル、１５・・・・電源。
す断面構成図、第２図は本発明の一実施例に係る第２ソ
レノイドコイルの配置を示す平面構成図、第３図は本発
明の一実施例に係る第２ソレノイドコイルに流す電流を
示す波形図、第４図は従来のプラズマ処理装置を示す断
面構成図、第５図は従来のプラズマ処理装置における磁
束密度分布図と膜厚分布図である。 １・・・・プラズマ発生部、２・・・・ステージ、３・
・Φ・基板、４・・・・導波管、５・・・・マグネトロ
ン、６・・・・駆動電源、７・・・・第１ソレノイドコ
イル、８・・・・プラズマ反応部、９・・・・ガス供給
管、１０・・・・排気管、１１・・・・プラズマ発生用
ガラス管、１２・・・・直流電源、１３・・・・プラズ
マ流、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ａ ＠ １１６１
１第２ソレノイドコイル、１５・・・・電源。
Claims (1)
- サイクロトロン共鳴を用いてプラズマを発生させ、基
板をプラズマ処理するプラズマ処理装置において、前記
プラズマを発生させるプラズマ発生部の周囲に第１ソレ
ノイドコイルを配置し、前記プラズマが反応するプラズ
マ反応部の周囲にその各中心軸が互いに一致しない複数
個の第２ソレノイドコイルを配置し、該複数個の第２ソ
レノイドコイルに位相の異なる電流を順次流すようにし
たことを特徴とするプラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13615488A JPH01304724A (ja) | 1988-06-01 | 1988-06-01 | プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13615488A JPH01304724A (ja) | 1988-06-01 | 1988-06-01 | プラズマ処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01304724A true JPH01304724A (ja) | 1989-12-08 |
Family
ID=15168577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13615488A Pending JPH01304724A (ja) | 1988-06-01 | 1988-06-01 | プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01304724A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992015714A1 (en) * | 1991-02-27 | 1992-09-17 | Avny Industries Corporation Spólka Z O.O. | Methods and chemo-thermal reactor apparatus for extracting mineral values from particulate materials |
| WO1992015715A1 (en) * | 1991-02-27 | 1992-09-17 | Avny Industries Corporation Spólka Z O.O. | Methods and apparatus for extracting mineral values from particulate materials |
| JPH0547710A (ja) * | 1991-08-08 | 1993-02-26 | Nec Corp | Ｅｃｒプラズマエツチング装置 |
-
1988
- 1988-06-01 JP JP13615488A patent/JPH01304724A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992015714A1 (en) * | 1991-02-27 | 1992-09-17 | Avny Industries Corporation Spólka Z O.O. | Methods and chemo-thermal reactor apparatus for extracting mineral values from particulate materials |
| WO1992015715A1 (en) * | 1991-02-27 | 1992-09-17 | Avny Industries Corporation Spólka Z O.O. | Methods and apparatus for extracting mineral values from particulate materials |
| JPH0547710A (ja) * | 1991-08-08 | 1993-02-26 | Nec Corp | Ｅｃｒプラズマエツチング装置 |
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