【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】
本発明は、半導体装置等の製造のための、エツチング装
置、プラズマＣＶ Ｄ （Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏ
ｒＤｅｐｏｓ ｉｔ １ｏｎ）装置、アッシング装置、
スパッタリング装置等を含むプラズマ処理装置に関する
。
〔従来の技術〕
磁場を用いたプラズマ処理装置は、磁場のマグネトロン
放電の効果や電子サイクロトロン共鳴の効果によって高
密度プラズマを発生できるため、磁場を用いないプラズ
マ処理装置に比べ処理スピードを向上させることができ
る０例えばマグネトロンエツチング装置の場合、従来の
反応性イオンエツチング（ＲＩ Ｅ）装置に比べ、５ｉ
ｆｔのエツチング速度は１０〜２０倍向上している。
また磁場を印加することにより、試料に入射するイオン
のエネルギーを軽減できるため、ダメージの少ない処理
が可能である。
［発明が解決しようとしている課題〕
しかしながら上記従来例では、プラズマ中の荷電粒子は
磁場に沿って真空容器の壁まで運ばれ、壁と衝突し、壁
から真空容器を構成している物質（例えば半導体薄膜の
性能を著しく劣化させるＦｅ、 Ｃｒ、Ｎｉ等の重金属
）を、スパッターし、プラズマ中に混入させる欠点があ
った。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、真空容器内のプラズマが接する面を超伝導体
で覆うことによって、超伝導体のマイスナー効果によっ
て磁力線が該壁に入ることを防ぎ、それによって荷電粒
子が壁と衝突することを軽減したものである。即ち、本
発明は、真空容器と、該容器内に磁石とを備え、該磁石
による磁場を利用してプラズマを発生させ、該プラズマ
によって試料を処理するプラズマ処理装置において、該
真空容器の内壁の該プラズマが接する面（例えば磁石に
よる磁場の生ずる空間を取り囲む面の一部または全体や
、当該面の隣接面、または近接面が超伝導物質で覆われ
ていることを特徴とするプラズマ処理装置である、。
〔実施例〕
第１図は本発明の一実施例を表わす模式図であり、同図
において１は処理ガスを適当な圧力で閉じ込めるための
真空容器、２は処理ガスを該真空容器に供給するための
ガス導入口、３は接地された電極、４は超伝導物質、５
は被処理試料、６はこの試料を保持し、また電極どして
も作用する試料ホルダー、７は処理プラズマが存在する
プラズマ室、８は磁場発生のための磁石、９は該磁石が
発生する磁力線、ｌＯは、超伝導物質冷却用液体ｌｅｅ
が入った槽、ＩＩはＨｅの冷却を補助する液体Ｎ２が入
った槽である。
かかる装置で所望の処理を実施するには、まずガス導入
口２より、その処理を行うためのガス、例えば、５ｉｆ
ｔのエツチングではＣＦ４、アモルファスシリコンのＣ
ＶＤではＳｉＨ４、レジストのアッシングでは０□、金
属のスパッタリングではＡｒガスを真空容器１内に供給
し、真空排気によって所定圧力（ｌｏ−６〜Ｏ，１ｔｏ
ｒｒ）にする。プラズマ室７には、磁石８によって磁力
線９を持つ磁場が発生する。
この磁力線はプラズマ室を囲む面を覆った超伝導物質の
マイスナー効果によってこの面に入ることはない。ここ
で超伝導物質としてＮｂ、ＡＩ、Ｎｂ５Ｇｅ等を用い、
周囲の液体Ｈｅによって、臨界温度（２０Ｋ）以下に冷
却する。
一方、高周波電力（通常は１３．５６ＭＨｚ ）は高周
波電源よりマツチングボックス、コンデンサーを通して
試料ホルダー６に供給され、電極３との間に試料ホルダ
ー面と垂直方向に高周波電場を発生する。この高周波電
場とプラズマ室７内に発生している磁場とが直交するた
め、マグネトロン放電が発生し、磁場がないときに比べ
濃いプラズマが得られる。このプラズマによって試料５
の所望の処理を行う。
プラズマ室７の荷電粒子は磁力線に沿って拡散し、磁力
線は超伝導物質で覆われた面に入ることがないため、不
要なスパッタリングは起こらず、真空容器１、電極３か
らの重金属（Ｆｅ、 Ｃｒ、 Ｃｕ等）による汚染が生
じない。この汚染防止効果は非常に有益である。
しかしプラズマ中では荷電粒子間や、荷電粒子と中性粒
子間で衝突が起るため、ときには、磁力線からそれて超
伝導物質４に衝突し、超伝導物質による汚染が生じるこ
とがある。これを防ぐためには、この超伝導物質の表面
を、更に汚染源とならない物質（例えばＳｉｎ、のエツ
チングでは石英）で覆えばよい。
第２図は、本発明を適用したマイクロ波プラズマ処理装
置の一実施例を示す模式図である。同図において、１０
１は真空容器、＋０２は第１の実施例のガス導入口２と
同じ目的のガス導入口、１０３は供給されるマイクロ波
を透過し、真空を封止するマイクロ波窓、１０４は被処
理試料１０５を入れる試料室、１０６は該試料を保持す
る試料ホルダー１０７はプラズマ発生室、１０８はプラ
ズマ発生室内に磁場を発生させるための電磁石、＋０９
は超伝導物質、１１０は、超伝導物質を冷却する液体Ｈ
ｅが入った槽、Ｉｌｌは液体Ｈｅによる冷却を補助する
液体Ｎ２が入った槽である。
この装置で所望の処理を実施するには、まず第１の実施
例と同様に処理ガスを真空容器内に導入し、所定圧力（
１０−６〜Ｏ，Ｉ ｔｏｒｒ）にする。プラズマ発生室
１０７に電磁石１０８によって電子サイクロトロン共鳴
に必要な磁場、例えば通常用いられる２、 ４５ＧＨｚ
の場合８７５Ｇａｕｓｓを発生させる。マイクロ波はマ
イクロ波窓を通してプラズマ発生室１０７内に供給され
、マイクロ波の電場によって電子を加速し、中性粒子と
衝突させプラズマを発生させる。ここで、磁場が電子サ
イクロトロン共鳴を満たす領域は共鳴的に電子が加速さ
れ、濃いプラズマが発生する。プラズマ発生室１０７に
発生したブラズマは磁力線に沿って試料室１０４へ拡散
し、試料１０５に達し所望の処理を行う。
プラズマ中の荷電粒子は磁力線に沿って拡散し、磁力線
はマイスナー効果によって超伝導物質には侵入しないた
め、荷電粒子は内壁と衝突せず、側壁からのスパッタリ
ングによる金属の汚染を防ぐことができる。なおここで
超伝導物質は前例と同じものを用いる。また第１の実施
例と同じ理由で、超伝導物質の表面を、更に汚染となら
ない物質で覆っても良いつ
〔発明の効果〕
以上説明したように、プラズマ処理装置のプラズマと接
する面を超伝導物質で覆うことにより、該面からのスパ
ッタリングによる汚染を防ぐ効果がある。Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to an etching apparatus, a plasma CVD (Chemical Vapo
rDepos it 1on) device, ashing device,
The present invention relates to plasma processing equipment including sputtering equipment and the like. [Prior art] Plasma processing equipment that uses a magnetic field can generate high-density plasma through the effect of magnetron discharge of the magnetic field and the effect of electron cyclotron resonance, so it can improve processing speed compared to plasma processing equipment that does not use a magnetic field. For example, in the case of a magnetron etching device, the 5i
ft etching speed is improved by 10 to 20 times. Furthermore, by applying a magnetic field, the energy of ions incident on the sample can be reduced, making it possible to perform processing with less damage. [Problems to be Solved by the Invention] However, in the above conventional example, charged particles in the plasma are carried along the magnetic field to the wall of the vacuum container, collide with the wall, and are separated from the wall by the substances that make up the vacuum container (e.g. This method has the disadvantage that heavy metals such as Fe, Cr, and Ni, which significantly deteriorate the performance of semiconductor thin films, are sputtered and mixed into the plasma. [Means for Solving the Problems] The present invention covers the surface in contact with plasma in a vacuum container with a superconductor, thereby preventing magnetic field lines from entering the wall due to the Meissner effect of the superconductor, thereby reducing electrical charges. This reduces the possibility of particles colliding with walls. That is, the present invention provides a plasma processing apparatus that includes a vacuum container and a magnet in the container, generates plasma using the magnetic field of the magnet, and processes a sample with the plasma. A plasma processing apparatus characterized in that a surface in contact with the plasma (for example, a part or the entire surface surrounding a space where a magnetic field is generated by a magnet, a surface adjacent to the surface, or a nearby surface) is covered with a superconducting material. [Embodiment] Fig. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of the present invention, in which 1 is a vacuum vessel for confining the processing gas at an appropriate pressure, and 2 is a vacuum vessel for confining the processing gas at an appropriate pressure. 3 is a grounded electrode, 4 is a superconducting material, 5 is a gas inlet for supplying
is a sample to be processed, 6 is a sample holder that holds this sample and also acts as an electrode, 7 is a plasma chamber where processing plasma exists, 8 is a magnet for generating a magnetic field, and 9 is a magnet that generates a magnetic field. The magnetic field lines, lO, are the superconducting material cooling liquid lee
II is a tank containing liquid N2 to assist in cooling He. In order to carry out a desired process using such an apparatus, first, a gas for carrying out the process, for example, 5if
CF4 for T etching, C for amorphous silicon
For VD, SiH4, for resist ashing, 0 □, for metal sputtering, Ar gas is supplied into the vacuum chamber 1, and a predetermined pressure (lo-6 to O, 1 to
rr). A magnetic field having lines of magnetic force 9 is generated in the plasma chamber 7 by the magnet 8 . These magnetic field lines do not enter the plasma chamber due to the Meissner effect of the superconducting material covering the surface. Here, Nb, AI, Nb5Ge, etc. are used as superconducting materials,
It is cooled to below the critical temperature (20K) by the surrounding liquid He. On the other hand, high frequency power (usually 13.56 MHz) is supplied from the high frequency power supply to the sample holder 6 through the matching box and the capacitor, and generates a high frequency electric field between it and the electrode 3 in a direction perpendicular to the surface of the sample holder. Since this high-frequency electric field and the magnetic field generated in the plasma chamber 7 are perpendicular to each other, magnetron discharge occurs and a denser plasma is obtained than when there is no magnetic field. This plasma causes sample 5 to
perform the desired processing. The charged particles in the plasma chamber 7 diffuse along the magnetic field lines, and the magnetic field lines do not enter the surface covered with superconducting material, so unnecessary sputtering does not occur and heavy metals (Fe, Fe, Cr, Cu, etc.) contamination does not occur. This anti-fouling effect is very beneficial. However, since collisions occur between charged particles or between charged particles and neutral particles in plasma, sometimes the particles deviate from the magnetic field lines and collide with the superconducting material 4, resulting in contamination by the superconducting material. In order to prevent this, the surface of this superconducting material may be further covered with a material that does not become a source of contamination (for example, quartz for etching of Sin). FIG. 2 is a schematic diagram showing an embodiment of a microwave plasma processing apparatus to which the present invention is applied. In the same figure, 10
1 is a vacuum container, +02 is a gas inlet for the same purpose as gas inlet 2 in the first embodiment, 103 is a microwave window that transmits the supplied microwave and seals the vacuum, and 104 is a sample to be processed. 105 is a sample chamber for holding the sample, 106 is a sample holder 107 that holds the sample, is a plasma generation chamber, 108 is an electromagnet for generating a magnetic field in the plasma generation chamber, +09
is a superconducting material, and 110 is a liquid H that cools the superconducting material.
A tank containing e, and a tank Ill containing liquid N2 that assists cooling by liquid He. In order to carry out a desired process with this apparatus, first, a process gas is introduced into a vacuum container as in the first embodiment, and a predetermined pressure (
10-6~O, I torr). A magnetic field necessary for electron cyclotron resonance is applied to the plasma generation chamber 107 by an electromagnet 108, for example, a frequency of 2.45 GHz, which is commonly used.
In this case, 875 Gauss is generated. Microwaves are supplied into the plasma generation chamber 107 through a microwave window, and electrons are accelerated by the electric field of the microwaves and collide with neutral particles to generate plasma. Here, in a region where the magnetic field satisfies electron cyclotron resonance, electrons are resonantly accelerated and dense plasma is generated. Plasma generated in the plasma generation chamber 107 diffuses into the sample chamber 104 along magnetic lines of force, reaches the sample 105, and performs desired processing. Charged particles in the plasma diffuse along the magnetic field lines, and the magnetic field lines do not penetrate into the superconducting material due to the Meissner effect, so the charged particles do not collide with the inner walls and can prevent metal contamination due to sputtering from the side walls. Note that the same superconducting material as in the previous example is used here. Furthermore, for the same reason as in the first embodiment, the surface of the superconducting material may be further covered with a substance that does not cause contamination. Covering with a conductive material has the effect of preventing contamination due to sputtering from the surface.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
第１図は本発明を適用したプラズマ処理装置の一例を示
す図、第２図は本発明を適用したマイクロ波プラズマ処
理装置の一例を示す図である。
２はガス導入口、３は電極、４は超伝導物質、５は試料
、８は磁石、 １０２はガス導入口、１０４は試料室、
１０５は試料、・ｔＯａは電磁石、１０９は超伝導物質
である。FIG. 1 is a diagram showing an example of a plasma processing apparatus to which the present invention is applied, and FIG. 2 is a diagram showing an example of a microwave plasma processing apparatus to which the present invention is applied. 2 is a gas inlet, 3 is an electrode, 4 is a superconducting material, 5 is a sample, 8 is a magnet, 102 is a gas inlet, 104 is a sample chamber,
105 is a sample, tOa is an electromagnet, and 109 is a superconducting material.