JPH02139924A - プラズマ反応装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、プラズマ反応装置に関するものであり、特
に半導体装置を製造する際にエツチング工程などで使用
されるプラズマ反応装置に関するものである。

「従来の技術」 第４図は、電子サイクロトロン共鳴（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ　Ｒｅ５ｏｎａｎｃｅ、　ＥＣＲ）
を利用したこの種の従来のプラズマ反応装置を示す断面
図である。図において、（１）は高密度のガスプラズマ
を発生するプラズマ発生室、（２）はこのプラズマ発生
室（１）の周囲に設けられて、後述のＥＣＲを惹起させ
る不均一磁界を発生する磁気コイル、（３）はプラズマ
発生室（１）の上部に設けられ、高密度ガスプラズマの
原料ガスを導入するガス導入口、（４）はプラズマ発生
室（１）の上部に設けられ、磁気コイル（２）によって
発生された不均一磁界と相互作用し、ＥＣＲの原理に従
って螺旋運動する電子をプラズマ発生室（１）内に惹起
するマイクロ波を導入するマイクロ波導入口、（５）は
プラズマ発生室（１）内でＥＣＲにより発生した螺旋運
動電子などの衝突により発生した高密度ガスプラズマを
上述の不均一磁場に従って導入し、後述のエツチング加
工を行わせる反応室、（６）はこの反応室（５）の下部
に設けられ、プラズマ発主室（１）に導入された原料ガ
スを所定のガス圧力に保持するため原料ガスを適切に排
気する排気口、（７）は反応室（６）内に設置され、被
加工試料（８）を保持する試料保持台、そして（９）は
不均一磁界を示す磁力線である。

第５図は第４図に示した従来のプラズマ反応装置による
試料（８）の加工形状を示す拡大断面図であり、図にお
いて、（８ａ）は半導体基板、（８ｂ）はこの半導体基
板（８ａ）上の被加工薄膜である。

従来のプラズマ反応装置は上述したように構成され、そ
の動作は次のようになる。

ガス導入口（３）からプラズマ発生室（１）内に反応性
の原料ガスを導入する。また、排気口（６）から排気を
行い、プラズマ発生室（１）内を所定のガス圧力に保持
する。次に、マイクロ波導入口（４）から例えば２．４
５ＧＩｌｚのマイクロ波を導入する。ここで、磁気コイ
ル（２）を励磁して不均一磁界を発生させ、マイクロ波
との相互作用により原料ガスにＥＣＲを惹起させ、これ
によりプラズマ発生室（１）内に生じた螺旋運動電子な
どのプラズマ成分同士の衝突により、高密度のガスプラ
ズマが生成される。このガスプラズマは不均一磁界の磁
力線（９）に沿って反応室（５）に導かれ、ここで試料
（８）の表面に形成された被加工薄膜（８ｂ）をエツチ
ング処理する。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のプラズマ反応装置は、プラズマ発生室（１）から
試料（８）の方向に向けて磁力線（９）が発散するよう
になっており、いわゆる発散磁場によりプラズマを試料
（８）の表面に輸送するように構成されている。このた
め、試料（８）の表面に達する反応性イオンの入射角お
よびエネルギーは試料（８）の表面位置により異なるこ
とになる。

この結果、試料（８）の周辺部においてエツチングの形
状が垂直性を失い、第５図に示したように非対称に加工
されるという問題点があった。

この発明は、このような問題点を解決するためになされ
たもので、試料面内におけるエツチングの均一性および
加工形状を向上させることのできるプラズマ反応装置を
提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係るプラズマ反応装置は、プラズマ発生室の
周囲に設けられた磁気コイルが発生する不均一磁界の磁
力線を走査する他の磁気コイルを反応室の内部または外
部に設けたものである。

［作　用］ この発明においては、磁気コイルの発生する不均一磁界
の磁力線を他の磁気コイルが走査して変化させるように
したので、試料表面に入射衝突する高密度プラズマ粒子
の入射角度を変化させて被加工試料の加工形状を垂直に
することができる。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例を示す断面図、第２図は他
の実施例を示す断面図、そして第３図は各実施例により
エツチングした試料の加工形状を示す拡大断面図である
。第１図のプラズマ反応装置が第４図のプラズマ反応装
置と異なる唯一の点は、プラズマ発生室（１）から発散
する不均一磁界を走査する他の磁気コイル（２＾）を反
応室（６）内に設けたことである。

第２図のプラズマ反応装置は、第１図の実施例に、更に
試料（８）面上に他の磁気コイル（２Ａ）の走査と同期
するじゃへいｔｌｉ　（１０）を設けたものである。

上述したように構成されたプラズマ反応装置は次のよう
に動作する。

第１図に示したように、プラズマ発生室（１）と反応室
（５）の内部と排気口（４）を通して十分排気する。そ
の後、ガス導入口（３）から反応性の原料ガスを導入し
、所定のガス圧力に保持する。次に、マイクロ波導入口
（４）から例えば２．４５Ｇｌｌｚのマイクロ波を導入
する。磁気コイル（２）によって発生された不均一磁界
とマイクロ波との相互作用によりプラズマ発生室（１）
にＥＣＲの原理に従って高密度ＥＣＲプラズマが発生す
る。このＥＣＲプラズマは、反応室（５）内の発散する
不均一磁界の一部の磁力線（９）により、これに沿って
輸送され、反応室（５）に導入される。反応室（５）で
は、磁力線（９）が磁気コイル（２人）によって走査さ
れているので、入射したＥＣＲプラズマは試料（８）面
の位置に応じてそれに対する入射角が連続的に変化しな
がら試料（８）面に達してエツチングを進行させる。こ
の結果、第３図に示したように、垂直に近いエツチング
形状の被加工薄膜（８ｂ）が得られる。

なお、第２図の他の実施例に示したじゃへい板（１０）
を設けることにより更に垂直成分の多いプラズマを試料
（８）表面に到達させることができる。

また、上述した実施例では、反応室（５）内の磁力線（
９）を走査するために、反応室（５）内部に他の磁気コ
イル（２人）を設けたが、これを反応室（５）外に設け
ても同様の効果が得られる。更に、磁気コイル（２Ａ）
は１個でなく、複数個設けても同様の効果が得られる。

更に、プラズマの生成はＥＣＲ放電によりなされたが、
この発明はこれに限定されることなく、高周波放電、マ
グネトロン放電、ＰＩＢ放電などの他の放電形式であっ
ても上記実施例と同様の効果を得ることができる。

［発明の効果］ この発明は、以上説明したとおり、プラズマ発生室の周
囲に設けられた磁気コイルが発生する不均一磁界の磁力
線を走査する他の磁気コイルを反応室の内部または外部
に設けたことにより、試料表面に入射衝突するプラズマ
の角度を可変にでき、従ってエツチング形状の非対称性
を解消し、加工形状の垂直性および面内均一性を向上さ
せ得る効果を奏す。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図、第２図は他
の実施例を示す断面図、そして第３図はこの発明のプラ
ズマ反応装置によって得られた試料の加工形状を示す拡
大断面図、第４図は従来のプラズマ反応装置を示す断面
図、第５図は従来のプラズマ反応装置によって得られた
試料の加工形状を示す拡大断面図である。 図において、（１）はプラズマ発生室、（２）は磁気コ
イル、（２人）は他の磁気コイル、（５）は反応室、（
８）は試料、（９）は磁力線である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 児１図 蔦２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 プラズマを発生するプラズマ発生室と、このプラズマを
   発生室と連通しており、前記プラズマに試 よつて処理される試料を収容する反応室と、前記プラズ
   マ発生室の周囲に設けられ、前記プラズマ発生室に導入
   されたマイクロ波と相互作用して前記プラズマを発生さ
   せる不均一磁界を発生する磁気コイルとを備えたプラズ
   マ反応装置において、前記不均一磁界の磁力線を走査す
   る他の磁気コイルを前記反応室の内部または外部に設け
   たことを特徴とするプラズマ反応装置。