JPH02211625A - プラズマ処理装置 - 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１ 本発明は、プラズマ処理方法及び装置に係り、特に半導
体素子基板（以下、基板と略）等の試料をプラズマ処理
するのに好適なプラズマ処理方法及び装置に関する。

［従来の技術］ 減圧下で電界と磁界との作用により放電を発生させ、該
放電により処理ガスをプラズマ化し、該プラズマを利用
して基板等の試料を処理する技術としては、例えば、特
開昭６１−３７９８２号公報、特開昭６１−２０７８８
１号公報等に記載のような、アノード電極のカソード電
極と対向する面とは反対面側に配置された磁石要素によ
りアノード電極からカソード電極に向って発生させられ
た磁界と両電極間の電界との作用により放電を発生させ
、該放電により処理ガスをプラズマ化し、該プラズマを
利用して基板等の試料を処理するものや、例えば、特公
昭５９−１５９８２号公報等に記載のような、カソード
電極のアノード電極と対向する面とは反対面側に配置さ
れた磁石要素によりカソード電極からアノード電極に向
って発生させられた磁界と両電極間の電界との作用によ
り放電を発生させ、該放電により処理ガスをプラズマ化
し、該プラズマを利用して基板等の試料を処理するもの
等が知られている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術では、試料の被処理面に垂直方向での磁束
が著しく強い部分で放電が発生して電子密度が高くなり
、このため、試料に部分的な電子の帯電を起こすといっ
た問題がある。

本発明の主な目的は、減圧下で電界と磁界との作用によ
り生成されるプラズマを利用して処理される試料への部
分的な帯電を防止できるプラズマ処理方法及び装置を提
供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的は、プラズマ処理方法を、減圧下で電界と磁界
との作用により放電を発生させる工程と、該放電により
処理ガスをプラズマ化する工程と、該プラズマを利用し
て試料を処理する工程と、前記磁界の前記試料の被処理
面に垂直方向での磁束密度分布を前記被処理面に対応し
略等しく調整する工程とを有する方法とし、プラズマ処
理装置を、真空容器と、該真空容器内を減圧排気する手
段と、前記真空容器内に処理ガスを導入する手段と、前
記真空容器内で電界と磁界との作用により放電を発生さ
せ前記真空容器内に導入された処理ガスをプラズマ化す
る手段と、前記磁界のプラズマを利用して処理される試
料の被処理面に垂直方向での磁束密度分布を前記被処理
面に対応し略等分布に調整する手段とを具備したものと
することにより、達成される。

［作　　　用］ 真空容器内は、減圧排気手段により所定圧力に減圧排気
される。一方、真空容器内には、処理ガス導入手段によ
り処理ガスが導入される。真空容器内でプラズマ化手段
での電界と磁界との作用により放電が発生させられ、該
放電により真空容器内の処理ガスはプラズマ化される。

該プラズマを利用して真空容器内では試料が処理される
。上記磁界の上記試料の被処理面に略垂直方向での磁束
密度分布が、磁束密度分布調整手段により、上記試料の
被処理面に対応し略等分布に調整される。

これにより、上記試料の被処理面に略垂直方向での磁束
密度が大きい空間での放電が阻止され、電子密度が著し
く高い部分がなくなる。このため、上記プラズマを利用
して処理される試料に部分的な電子の帯電を起こすこと
がなくなる。

［実　施　例］ 以下、本発明の一実施例を第１図〜第３図により説明す
る。

第１図は、本発明を適用したプラズマエツチング装置で
、真空容器１０は、この場合、対向する電極２０．２１
を有する。真空容器ｌＯは、この場合、電極２０．２１
と胴体状の側壁１１と支持部材１２とで構成されている
。電極２０は、真空容器１０の頂壁となり側壁１１の上
端部に気密に構設されている。支持部材１２の中央部に
は開口が形成されており、該開口を気密に閉止して電極
２１が支持部材１２に設けられている。電極２１及び支
持部材１２は、真空容器１０の底壁となり側壁１１の下
端部に気密に構設されている。この場合、側壁１１、電
極２０．２１は、ステンレス鋼で形成され、支持部材１
２は、電気絶縁材で形成されている。この場合、電極２
０．２１は、真空容器１０の構成部材となっているが、
特にこれに限定される必要はない。例えば、真空容器内
に電極を対向して配設するようにしても良い。また、電
極２０．２１の対向方向も、この場合のように上下方向
のみならず、例えば、水平方向であっても何等支障はな
い。処理ガス源（図示省略）は、真空容器１０外に設置
されている。ガス導管３０の一端は、処理ガス源に連結
され、そして、他端は、真空容器１０内に開口して側壁
１１に連結されている。ガス導管３０の途中には、流量
制御器（図示省略）が設けられ、また、その後流側には
、開閉弁（図示省略）が設けられる。真空ポンプ（図示
省略）は、真空容器ｌＯ外に設置されている。排気管４
０の一端は、真空容器１０内に開口して側壁１１に連結
され、そして、他端は、真空ポンプの吸気口に連結され
ている。排気管４０の途中には、可変抵抗弁（図示省略
）が設けられる。電極２０は、この場合、接地されてい
る。

電極２１は、カップリングキャパシタ５０、マツチング
ボックス５１を介して高周波電源５２に電気的に接続さ
れている。カップリングキャパシタ５０、マツチングボ
ックス５１、高周波電源５２は、真空容器１０外にそれ
ぞれ設置され、高周波電源５２は、接地されている。尚
、上記と逆に電極２０が高周波電源５２に接続され、電
極２］が接地されても良い。磁界発生手段６０は、この
場合、円板形の永久磁石６１とリング状の永久磁石６２
とヨーク６３とで構成されている。永久磁石６２及びヨ
ーク６３の外径寸法は、エツチング処理される試料、例
えば、半導体素子基板（以下、基板と略）７０の外径寸
法と略等しく設定されている。永久磁石６１は、永久磁
石６２にはまり合う寸法を有している。永久磁石６２は
、ヨーク６３の片面に設けられ、この状態で、永久磁石
６１が永久磁石６２にはまり合ってヨーク６３に同様に
設けられている。この場合、永久磁石６１がＮ極であり
、永久磁石６２がＳ極である。磁界発生手段６０は、こ
の場合、電極２０の電極２１との対向面と反対面側に配
置されている。永久磁石６１．６２は、その磁極面を電
極２０に向けられている。

第１図で、磁界発生手段６０により発生させられる磁界
の基板７０の被エツチング面に垂直方向での磁束密度分
布を基板７０の被エツチング面に対応し略等しく調整す
る手段は、この場合、突起物８０である。突起物８０は
、この場合、電極２０の電極２１と対向する面に設けら
れている。（突起物８０を磁界発生手段６０に設けても
良い）この場合、突起物８０の材質は非磁性材であるス
テンレス鋼であり電極２０と一体に形成されている。突
起物８０の形状は、磁界発生手段６０により発生させら
れる磁界の基板７０の被エツチング面に垂直方向での磁
束密度分布を基板７０の被エツチング面に対応し略等し
く調整可能な形状となっている。突起物８０の形状は、
この場合、略円錐台形状である。突起物８０は、小円面
側を電極２１に対向させて電極２０に設けられている。

この場合、電極２０の内面、電極２１の試料設置面、（
電極２０が試料設置面を有していても良い。）磁界発生
手段６０及び突起８０のそれぞれの中心軸は略一致され
られている。

本実施例の効果をシリコン基板上に形成されたシリコン
酸化膜をエツチング処理する場合について説明する。

第２図に示すように、電極２０表面での基板の被エツチ
ング面に垂直方向の磁束密度（Ｂ１）は、突起物８０を
設けない場合のそれ（Ｂ２）に比べ平均化される。

処理ガスであるエツチングガスとしてＣＨＦ３ガスがガ
ス導管３０を介して真空容器１０内に５０ｃｃ／ｍｉｎ
で導入され、排気管４０を介して排気することによって
真空容器１０内は０．．６７Ｐ２の圧力雰囲に調節され
て保持される。高周波電源５２を作動させることで、電
極２１には高周波電圧が印加される。これによって、電
極２０．２１間で放電させられる。該放電により真空容
器１０内にあるＣＨＦ３ガスはプラズマ化され、該プラ
ズマによりシリコン基板上に形成されたシリコン酸化膜
がエツチング処理される。電極２０に突起物８０を設け
ない場合、第２図に示す磁束密度分布により第３図（ａ
）に示すような放電状態となり、基板７０の被エツチン
グ面の中心部に対応して電子密度の高い部分が形成され
る。これに対して、電極２０に突起物８０を設けた場合
、第２図に示す磁束密度分布により第３図（ｂ）に示す
ような放電状態となり、電子密度は平均化される。

従って、これにより基板７０に部分的な電子の帯電が生
じるのを抑止できる。

尚、本実施例では、磁束密度分布調整手段として突起物
８０を用いているが、該手段としては、いずれにしても
放電を電界との作用により発生させる磁界の試料の被処
理面に略垂直方向での磁束密度分布を試料の被処理面に
対応して略等分布に調整するものであれば採用し得る。

例えば、磁束密度が弱い部分に対応する電極２０の部分
に凹部を設けても良い。また、例えば、上記一実施例で
の突起物８０に替えて、その場所に対応した位置で磁界
発生手段のＮ磁極面に磁性材を設けても良い。また、例
えば、試料が設置される電極を非磁性材と磁性材とで形
成し、磁性材で形成された部分を試料設置部とし、その
外囲りに非磁性材で形成された部分を配設したものを用
いても良い。更に、例えば、磁界強度が強い部分に対応
した磁石を平均化可能な形状としても良い。

また、上記一実施例の他に電界と磁界との作用により発
生する放電で処理ガスをプラズマ化し、該プラズマを利
用して試料を処理する、例えばＣＶＤ成膜処理する場合
においても同様の作用、効果を得ることができる。

［発明の効果］ 本発明によれば、電子密度が著しく高い部分を無くすこ
とができるので、プラズマを利用して処理される試料へ
の部分的な電子の帯電を防止できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例のプラズマエツチング装置
の真空容器部の縦断面図、第２図は、磁束密度分布図、
第３図は、放電状態を示す模式図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、減圧下で電界と磁界との作用により放電を発生させ
   る工程と、該放電により処理ガスをプラズマ化する工程
   と、該プラズマを利用して試料を処理する工程と、前記
   磁界の前記試料の被処理面に垂直方向での磁束密度分布
   を前記被処理面に対応し略等しく調整する工程とを有す
   ることを特徴とするプラズマ処理方法。 ２、減圧下で対向する電極間に電界を発生させる工程と
   、前記電極の一方の側の電極から他方の側の電極に向っ
   て磁界を発生させる工程と、前記電極間に処理ガスを導
   入する工程と、前記他方の側の電極の前記一方の側の電
   極と対向する面に試料を設置する工程と、前記磁界の前
   記試料の被処理面に垂直方向での磁束密度分布を前記被
   処理面に対応し略等しく調整する工程とを有する第１請
   求項に記載のプラズマ処理方法。 ３、前記一方の側の電極を接地し、前記他方の側の電極
   に電圧を印加する第２請求項に記載のプラズマ処理方法
   。 ４、真空容器と、該真空容器内を減圧排気する手段と、
   前記真空容器内に処理ガスを導入する手段と、前記真空
   容器内で電界と磁界との作用により放電を発生させ前記
   真空容器内に導入された処理ガスをプラズマ化する手段
   と、前記磁界のプラズマを利用して処理される試料の被
   処理面に垂直方向での磁束密度分布を前記被処理面に対
   応し略等しく調整する手段とを具備したことを特徴とす
   るプラズマ処理方法。 ５、対向する電極を有する真空容器と、該真空容器内を
   減圧排気する手段と、前記真空容器内に処理ガスを導入
   する手段と、前記電極に電圧を印加する手段と、前記電
   極の試料が設置されない一方の側の電極から前記試料が
   設置される他方の側の電極に向って磁界を発生させる手
   段と、前記磁界の前記試料の被処理面に垂直方向での磁
   束密度分布を前記被処理面に対応し略等しく調整する手
   段とを具備した第４請求項に記載のプラズマ処理装置。 ６、接地された一方の側の電極と電圧印加手段が接続さ
   れた他方の側の電極とを対向し有する真空容器と、該真
   空容器内を減圧排気する手段と、前記真空容器内に処理
   ガスを導入する手段と、前記一方の側の電極から試料が
   設置される前記他方の側の電極に向って磁界を発生させ
   る手段と、前記磁界の前記試料の被処理面に垂直方向で
   の磁束密度分布を前記被処理面に対応し略等しく調整す
   る手段とを具備した第５請求項に記載のプラズマ処理装
   置。 ７、前記一方の側の電極のプラズマに露呈される面の形
   状を、前記磁界の前記試料の被処理面に垂直方向での磁
   束密度分布を前記被処理面に対応し略等しく調整可能な
   形状とした第６請求項に記載のプラズマ処理装置。 ８、前記一方の側の電極のプラズマに露呈される面を、
   前記磁界の前記試料の被処理面に垂直方向での磁束密度
   分布の強い分布部分に対応し突起させた第７請求項に記
   載のプラズマ処理装置。 ９、前記突起具を、非磁性材料で形成した第８請求項に
   記載のプラズマ処理装置。 １０、前記突起具を、磁性材料で形成した第８請求項に
   記載のプラズマ処理装置。 １１、前記一方の側の電極のプラズマに露呈される面を
   、前記磁界の前記試料の被処理面に垂直方向での磁束密
   度分布の弱い分布部分に対応し凹ませた第７請求項に記
   載のプラズマ処理装置。 １２、前記一方の側の電極のプラズマに露呈される面を
   、前記磁界の前記試料の被処理面に垂直方向での磁束密
   度分布の強い分布部分に対応して突起させ、かつ、弱い
   分布部分に対応して凹ませた第７請求項に記載のプラズ
   マ処理装置。 １３、前記一方の側の電極の前記磁界発生手段が設けら
   れた側の面と前記磁界発生手段との間に、前記磁界の前
   記試料の被処理面に垂直方向での磁束密度分布の強い分
   布部分に対応して非磁性材を配置した第６請求項に記載
   のプラズマ処理装置。 １４、前記一方の側の電極の前記磁界発生手段が設けら
   れた側の面に前記非磁性材を配置した第１３請求項に記
   載のプラズマ処理装置。 １５、前記磁界発生手段に前記非磁性材を配置した第１
   ３請求項に記載のプラズマ処理装置。 １６、前記磁界発生手段の形状を、前記磁界の前記試料
   の被処理面に垂直方向での磁束密度分布を前記被処理面
   に対応し略等しく調整可能な形状とした第６請求項に記
   載のプラズマ処理装置。 １７、前記他方の側の電極の前記試料が設置される面を
   、前記磁界の前記試料の被処理面に垂直方向での磁束密
   度分布を前記被処理面に対応し略等分布に調整可能に構
   成した第６請求項に記載のプラズマ処理装置。 １８、前記他方の側の電極の前記試料が設置される面で
   あって前記磁界の前記試料の被処理面に垂直方向での磁
   束密度分布の強い分布部分に対応する面を、非磁性材料
   で構成した第１７請求項に記載のプラズマ処理装置。 １９、前記他方の側の電極の前記試料が設置される面で
   あって前記磁界の前記試料の被処理面に垂直方向での磁
   束密度分布の弱い分布部分に対応する面を、磁性材料で
   構成した第１７請求項に記載のプラズマ処理装置。 ２０、前記他方の側の電極の前記試料が設置される面で
   あって前記磁界の前記試料の被処理面に垂直方向での磁
   束密度分布の強い分布部分に対応する面を非磁性材料で
   構成し、かつ、弱い分布部分に対応する面を磁性材料で
   構成した第１７請求項に記載のプラズマ処理装置。 ２１、対向する電極を有する真空容器と、該真空容器内
   を減圧排気する手段と、前記真空容器内にエッチングガ
   スを導入する手段と、前記真空容器内で電界と磁界との
   作用により放電を発生させ前記真空容器内に導入された
   エッチングガスをプラズマ化する手段と、前記磁界のプ
   ラズマを利用してエッチング処理される試料の被処理面
   に垂直方向での磁束密度分布を前記被処理面に対応し略
   等分布に調整する手段とを具備したことを特徴とするプ
   ラズマエッチング装置。 ２２、接地された一方の側の電極と高周波電源が接続さ
   れ試料が設置される他方の側の電極とを対向し有する真
   空容器と、該真空容器内を減圧排気する手段と、前記真
   空容器内にエッチングガスを導入する手段と、前記一方
   の側の電極の前記他方の側の電極と対向する面と反対面
   側に設けられ前記一方の側の電極から前記他方の側の電
   極に向って磁界を発生させる手段と、前記磁界の前記試
   料の被処理面に垂直方向での磁束密度分布を前記被処理
   面に対応して略等分布に調整する手段とを具備した第２
   １請求項に記載のプラズマエッチング装置。