JPH02205021A - 均一加工方法及び装置 - 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ＬＳＩの製造等を目的とした超微細加工を行う
エツチングや、薄膜をつけるデポジションを行う加工方
法に関する。

（従来の技術） 従来、上述の加工を行う方法としては、ｌ）ある範囲に
流出せしめるイオン流の中心線と少しずれた位置に中心
が来るように試料を配置し、この試料をその中心上で回
転せしめる方法。

２）試料を乗せた試料台の中央部に配置したコイルによ
り、イオン流に発散磁場を与える主コイルと逆方向の磁
場を発生せしめイオン流を広範囲に分散せしめる方法。

３）試料の下に高透磁率の材料を置き、発散磁場を分散
せしめてイオン流を広範囲に分散せしめる方法。

等が試みられている。

（発明が達成しようとする課題） しかし上述の従来方法で、 １）の方法は機構上複雑になるばかりでなく、加工中に
回転部より発生する微細なゴミが試料に付着して不良発
生の原因となり易い。

２）の方法は磁場及び試料が移動しないので、イオン流
の分散むらがそのままリング状の不均一部分として残っ
てしまう。

３）の方法は単純でない加工速度分布に合わせた形状を
作ることが困難で、必ずしも均一性は得られない。

等の欠点がある。

本発明は上述の問題を解決して、良好な加工方法及び装
置を提供することを課題とする。

（課題を達成するための手段） 上述の課題を達成するために、真空室に希薄状態で導入
されたガスをマイクロ波と主コイルの磁場作用による電
子サイクロトロン共鳴を利用してプラズマ化し、発生し
たイオンを前記真空室に印加した発散磁場により流出せ
しめ、このイオン流を試料に当ててエツチング若しくは
デポジション等の表面加工を行う加工方法において、発
生したプラズマの維持条件を与えるためと前記発散磁場
を発生せしめるために真空室の中心線と同軸状態に設け
られた主コイル８の□端部にあって、前記マイクロ波導
入と反対側に前記主コイル８の磁力線と実質的に直角方
向で、かつ主コイル８の中心線に向く磁力線を発生せし
める補助コイル９若しくは９゛を３個以上の複数個環状
に配置し、この補助コ・イル９若しくは９゛群による磁
力線の方向と強さを制御装置１６により変化させること
により、前記主コイル８による発散磁場により流出する
イオン流１０の流出方向を移動させるものである。

（作用） イオン化室にガス導入口より導入されたガスは導波管よ
り導入されるマイクロ波と主コイルによる磁場の作用に
よりプラズマ化され、このプラズマは主コイルによって
形成される発散磁場によって維持されると共に、発生し
たイオンはイオン流となって発散流出し、試料に到達し
てエツチングし、若しくはデポジションさせる。

この場合、補助コイルは主コイルの下方側即ちイオン化
室のイオン流出口側にこのイオン流出口を取巻くように
均等に３個以上の複数個が配置されているので、これら
の補助コイルに両次通電することにより、この補助コイ
ルが発生する磁場でイオン流は湾曲して試料上を移動す
る。

更に、上記補助コイルの励磁電流を蓮宜調節することに
より上記イオン流の中心点を試料上の全面にわたって渦
巻き状に移動させることが出来る。

（実施例） 第１図は本発′明の加工方法を実施する装置の基本とな
る加工装置の断面図である。先ず、この装置から説明す
る。

加工室１の上側の中央部にイオン化室２が設けられてお
り、更にイオン化室２の上側に導波管３が接続されてい
る。この導波管３の他端は図示しないマイクロ波発生装
置に接続され□ている。

上記イオン化室２の外周には、イオン化室２と同軸状態
に主コイル８が設けられて・いる。

上記加工室１の上面にはイオン化室２との間にイオン流
出口１３カー穿設されている。イオン化室２の上面には
マイクロ波導入口２゛が穿設されていて、石英ガラス４
で真空封止されている。又、イオン化室２の上面若しく
は側面にはガス導入口５が穿設されており、図示しない
ガス供給装置に接続されている。

一方、加工室１には上記イオン流出口１３の真下の底部
に試料台６が設けられており、この試料台６の上面に試
料７が載置されるようになっている。

更に、側面には排気口１４が設けられており、図示しな
い真空ポンプに接続されている。

実施例１ 第１図に示す上述の装置に本発明の方法を実施するため
に、第２図に示すようにイオン化室２の外周と主コイル
８の内周との間にあって、上記イオン流出口１３側の端
部に第３図に示すように４個の補助コイル９　（９−１
，９−２，９−３，９−４）がイオン化室２を取巻くよ
うに環状に配置されている。

この補助コイル９群の発生するそれぞれの磁力線方向は
イオン化室２の中心線方向で、これと直交する向きに設
けられている。即ち、主コイル８の磁力線と直交する向
きである。

次にこの装置の動作について説明する。

先ず、図示しない真空ポンプで排気口１４を通して加工
室１及びイオン化室２の内部を真空状態とし、その後に
必要なガスを所要圧力まで図示しないガス供給装置から
ガス導入口５を通して導入しておく。

この後に図示しないマイクロ波発生装置から導波管３を
通してマイクロ波（例えば周波数２．４５Ｇ　ＩＩ　ｚ
　）を導入すると共に、主コイル８に通電して励磁する
。このようにすると、導入されているガスはプラズマ化
して主コイル８で発生している発散磁場（マイクロ波２
．４５ＧＨｚの場合８７５Ｇｓ）により維持され、プラ
ズマ化に伴って発生するイオンは前記発散磁場によりイ
オン流出口１３から第１図示のイオン流１０（中心線を
１点鎖線、外側を破線で表示しである。以下同じ）のよ
うに加工室１内に流出する。

この場合、各補助コイル９−１．９−２．９−３．９４
に順次励磁電流を流して励磁すると、この補助コイル９
の磁力線方向は主コイル８の磁力線方向と直交している
ので、第１図のイオン流１０は補助コイル９部分で曲げ
られて第２図のイオン流１０゛のようになる。即ち、第
１図のイオン流１０の中心線はイオン流出口１３の直下
の試料７に垂直に入射するが、第２図のイオン流１０゛
　は補助コイル９で曲げられ、中心線は同図の１点鎖線
で示すようにイオン流出口１３部分で湾曲した形状で試
料７の中心を反れた位置に入射する。

このような状態で上述のように各補助コイル９１〜９−
４の励磁電流を制御装置１６により順次に切り換えて行
くと、これにより回転磁場が発生し湾曲されたイオン流
１０°は試料７上で円形に移動する。この時、各補助コ
イル９−１〜９−４の各励磁電流を逐次減少して行くと
、イオン流１０’　の湾曲の程度も逐次減少して直線に
近づき、１点鎖線で示したイオン流１０゛　の中心線の
入射点Ｐの軌跡１５は第４図に示すように渦巻き状とな
る。

この結果、イオン流１０’　のイオン電流密度の高い中
心部（Ｐ点付近）とイオン電流密度の低い周辺部（破線
付近）とが渦巻き状に移動して、所定時間経過後には試
料７の全面には合計してほぼ−様な強度のイオン照射を
行うことが可能となる。

この状態を示す図が第５図及び第６図である。

第５図は第１図の装置によるイオン電流密度を示してい
る。最大密度のイオン流１０の中心線の入射点Ｐを中心
とし、試料７の全幅にわたって左右対称に周辺部に行く
に従ってイオン電流密度が低（なっている。従って、こ
の状態では試料７の全面に−様な密度のイオンで照射す
ることは不可能である。

第６図は補助コイル９で湾曲せしめたイオン流１０゛　
によるイオン電流密度を示したものである。

このように試料７の一端はＰ点でイオン電流密度が高（
、他端は低いが、このイオン流１０゛　は補助コイル９
による回転磁場により第４図示のようにＰ点の軌跡１５
は渦巻き状になっているので、全体としてイオン電流密
度は平均化されてしまう。

実施例２ この実施例は上記実施例１の場合に比べて補助コイル９
′の設置位置が異なっているものである。

即ち、第７図に示すように加工室１′の上面の主コイル
８部分が環状に下がっており、この部分に主コイル８の
真下に位置するように補助コイル９゜が配置されている
。補助コイル９゛そのものは上記実施例１の補助コイル
９と同様な構成である。

その他の部分は実施例１と同様であるので、説明は省略
する。

文、この実施例の場合の動作も実施例１と同様であるの
で、説明は省略する。

なお、補助コイル９゛を偶数個とし、対向した補助コイ
ル９゛、９”をそれぞれ１組として、各組の内の一方の
補助コイル９′はイオン化室２の中心方向に磁ｉを与え
、他方の補助コイル９”はイオン化室２の外向きに磁場
を与えることにより、イオン流１０゛　を曲げる力を強
めることが出来るようにしても良いことは勿論である。

（発明の効果） 上述のように、マイクロ波と磁場の作用による電子サイ
クロトロン共鳴を利用して発生したプラズマから発散磁
場に乗せてイオンを引き出す方法はイオンエネルギーが
小さく、超ＬＳＩ加工等において基板に与えるダメージ
がほとんど無い優れたものであるが、主コイルによる磁
場分布の特性から中央部のイオン電流密度が高く、均一
な範囲（通常±５％以内程度）が狭いため、大口径ウェ
ハ等の試料の均一加工は困難であった。

しかし、本発明により発散磁場によるイオン引き出しの
基本特性はそのまま残し、大口径（１５０鶴以上）の試
料に対しても均一な加工が可能となり、小型の装置でも
大口径の試料の加工が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の加工方法を実施する装置の基本となる
加工装置の断面図、第２図は実施例１の場合の装置の断
面図、第３図は補助コイルの配置図、第４図は本発明の
場合のイオン流の中心線の入射点の軌跡、第５図は第１
図の場合の試料面上のイオン電流密度の分布図、第６図
は同じく本発明の場合のイオン電流密度の分布図、第７
図は実施例２の場合の装置の断面図である。 ８：主コイル、　９．９’：補助コイル、１０°：イオ
ン流、　１６：制御装置。 ヌさ１ シー ”Ｊ−（ 偽１ ■。 事件の表示 平成１年　特　許　願　第２５３９９号２゜ ３゜ ４゜ 発明の名称 均一加工方法、及び装装置 １： 補正をする者 事件との関係　　特許出願人 ４２１　株式会社日本製゛鋼所 代理□、人 住　崩　ａｉ′４ｓ東京都大１ｉｌｌＢ区山王、２丁目
１番日号図　　面 ６、補正の内容

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）真空室に希薄状態で導入されたガスをマイクロ波と
   磁場の作用による電子サイクロトロン共鳴を利用してプ
   ラズマ化し、発生したイオンを前記真空室に印加した発
   散磁場により流出せしめ、このイオン流を試料に当てて
   エッチング若しくはデポジション等の表面加工を行う加
   工方法において、発生したプラズマの維持条件を与える
   ためと前記発散磁場を発生せしめるために真空室の中心
   線と同軸状態に設けられた主コイルの端部にあって、前
   記マイクロ波導入と反対側に前記主コイルの磁力線と実
   質的に直角方向で、かつ主コイルの中心線に向く磁力線
   を発生せしめる補助コイルを３個以上の複数個環状に配
   置し、この補助コイル群による磁力線の方向と強さを変
   化させることにより、前記主コイルによる発散磁場によ
   り流出するイオン流の流出方向を移動させることを特徴
   とする均一加工方法。 ２）真空室に希薄状態で導入されたガスをマイクロ波と
   磁場の作用による電子サイクロトロン共鳴を利用してプ
   ラズマ化し、発生したイオンを前記真空室に印加した発
   散磁場により流出せしめ、このイオン流を試料に当てて
   エッチング若しくはデポジション等の表面加工を行う加
   工装置において、イオン化室のイオン流出口の近傍に前
   記マイクロ波発生用の磁場を与える主コイルの中心線と
   実質的に直角方向になるような磁力線を発生し、かつ環
   状に３個以上配置された補助コイルと、この補助コイル
   群の磁力線の発生方向と強さを予め設定された時間に従
   って変化させる制御装置とを設けたことを特徴とする均
   一加工装置。 ３）前記補助コイルが前記主コイルの内側と前記イオン
   化室の外側の間に配置されたものである第２項記載の均
   一加工装置。 ４）前記補助コイルが前記主コイルの下側に配置された
   ものである第２項記載の均一加工装置。