JPH0252855B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0252855B2 JPH0252855B2 JP59122491A JP12249184A JPH0252855B2 JP H0252855 B2 JPH0252855 B2 JP H0252855B2 JP 59122491 A JP59122491 A JP 59122491A JP 12249184 A JP12249184 A JP 12249184A JP H0252855 B2 JPH0252855 B2 JP H0252855B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plasma
- magnetic field
- torus
- vacuum vessel
- circuit manufacturing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32623—Mechanical discharge control means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は半導体回路製造装置に関し、特にプラ
ズマエツチング，プラズマCVP，プラズマ灰化，
プラズマ直接窒化膜形成などのプラズマを利用し
たプラズマプロセス装置に関するものである。
ズマエツチング，プラズマCVP，プラズマ灰化，
プラズマ直接窒化膜形成などのプラズマを利用し
たプラズマプロセス装置に関するものである。
従来のこの装置におけるプラズマとしては、主
に磁界を印加しない非磁化プラズマが用いられて
いる。また磁界を印加するものとしては、直線形
磁界中の電子サイクロトロン共鳴（以下ECRと
略す）プラズマがある。
に磁界を印加しない非磁化プラズマが用いられて
いる。また磁界を印加するものとしては、直線形
磁界中の電子サイクロトロン共鳴（以下ECRと
略す）プラズマがある。
従来のプラズマ発生方法は、外部より磁界を印
加しない真空容器を真空ポンプにより減圧し、プ
ラズマ発生用ガスを適当な圧力，流量において容
器内に導入し、次いで、容器の内部もしくは外部
に設置されたコイル，平行平板電極などのアンテ
ナに高周波電力を印加することによりプラズマを
発生させるというものである。そしてこのプラズ
マにより発生した電荷粒子，フリーラジカルなど
が、容器内に置かれた半導体基板表面と物理的お
よび／もしくは化学的に反応することにより、所
期の効果を得るものである。
加しない真空容器を真空ポンプにより減圧し、プ
ラズマ発生用ガスを適当な圧力，流量において容
器内に導入し、次いで、容器の内部もしくは外部
に設置されたコイル，平行平板電極などのアンテ
ナに高周波電力を印加することによりプラズマを
発生させるというものである。そしてこのプラズ
マにより発生した電荷粒子，フリーラジカルなど
が、容器内に置かれた半導体基板表面と物理的お
よび／もしくは化学的に反応することにより、所
期の効果を得るものである。
またプラズマの他の発生方法としては、直流放
電によるもの、ECR放電によるものなどがある。
また、荷電粒子の基板表面との反応を除去するた
め、金属メツシユなどにより、プラズマを遮断
し、荷電粒子の反応領域への流入を阻止するもの
もある。
電によるもの、ECR放電によるものなどがある。
また、荷電粒子の基板表面との反応を除去するた
め、金属メツシユなどにより、プラズマを遮断
し、荷電粒子の反応領域への流入を阻止するもの
もある。
従来のプラズマプロセス装置は以上のようなも
のであり、プラズマの制御が容易でなく、反応粒
子（例えば、陽イオン、フリーラジカル）を選択
的に半導体基板と反応させることが出来ない。ま
た、半導体基板表面のプラズマに対する電位の制
御が難しい。このため、荷粒電子の衝突による基
板の損傷，絶縁膜形成時のチヤージアツプによる
絶縁破壊などの欠点があつた。
のであり、プラズマの制御が容易でなく、反応粒
子（例えば、陽イオン、フリーラジカル）を選択
的に半導体基板と反応させることが出来ない。ま
た、半導体基板表面のプラズマに対する電位の制
御が難しい。このため、荷粒電子の衝突による基
板の損傷，絶縁膜形成時のチヤージアツプによる
絶縁破壊などの欠点があつた。
本発明は上記のような従来のものの欠点を除去
するためになされたもので、単純トーラス形磁界
中のプラズマを利用することにより、プラズマの
制御が容易となり、半導体基板表面のチヤージア
ツプを防止でき、かつ正イオン，もしくは負イオ
ン及び電子，もしくはフリーラジカル等の中性粒
子を選択的に半導体基板と反応させることのでき
る半導体回路製造装置を提供することを目的とし
ている。
するためになされたもので、単純トーラス形磁界
中のプラズマを利用することにより、プラズマの
制御が容易となり、半導体基板表面のチヤージア
ツプを防止でき、かつ正イオン，もしくは負イオ
ン及び電子，もしくはフリーラジカル等の中性粒
子を選択的に半導体基板と反応させることのでき
る半導体回路製造装置を提供することを目的とし
ている。
以下、この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を示し、図におい
て、１はトーラス形真空容器であり、該容器１よ
り上，下及び外向きに出てい角ダクト１ａは、該
容器１に半導体基板などを導入するポートであ
り、該ポート１ａは容器１にプラズマを生成する
ためのマイクロ波電力を供給するマイクロ波供給
手段ともなつている。２はトロイダル磁界を発生
するトロイダルコイル、３はトーラスを含む面に
垂直方向の垂直磁界を発生する垂直磁場コイル、
４はトーラス１に沿う交流電界を電磁誘導により
発生し、該電界をプラズマに印加するトランスの
コア、５はトランスの一次巻線、６は半導体基板
を保持するマニピユレータ、７は半導体基板、８
はプラズマである。
る。第１図は本発明の一実施例を示し、図におい
て、１はトーラス形真空容器であり、該容器１よ
り上，下及び外向きに出てい角ダクト１ａは、該
容器１に半導体基板などを導入するポートであ
り、該ポート１ａは容器１にプラズマを生成する
ためのマイクロ波電力を供給するマイクロ波供給
手段ともなつている。２はトロイダル磁界を発生
するトロイダルコイル、３はトーラスを含む面に
垂直方向の垂直磁界を発生する垂直磁場コイル、
４はトーラス１に沿う交流電界を電磁誘導により
発生し、該電界をプラズマに印加するトランスの
コア、５はトランスの一次巻線、６は半導体基板
を保持するマニピユレータ、７は半導体基板、８
はプラズマである。
次に動作について説明する。トーラス形真空容
器１はプラズマの純度を高めるため高真空（約
10-8Torr）に排気する。さらに、水素のグロー
放電により表面の酸素，炭素などを除去し、清浄
化する。また、真空容器１の内面はプラズマによ
るスパツター、反応などを防ぐため、チタン窒化
物などの耐スパツター、耐反応物で被覆されてい
る。次にプラズマ発生用のガスを真空容器１に導
入する。続いて、トロイダルコイル２に電流を流
し、トロイダル磁界を発生する。次に、高電力マ
グネトロンなどにより生成されたマイクロ波をい
ずれかのポートより真空容器１に入射する。入射
マイクロ波の周波数が、トロイダル磁場による電
子サイクロトロン共鳴（ECR）周波数と一致す
ると、トーラス形真空容器１内にプラズマ８が発
生する。このプラズマの密度、電子温度は入射マ
イクロ波電力，ガス圧力により制御される。また
プラズマの径はトーラス形真空容器１の内壁もし
くは容器１内に設けるオリフイスにより制御され
る。半導体基板７はロードロツクなどを用い、容
器１全体を大気圧にすることなしに、真空容器１
のポートに導入され、マニピユレーター６により
保持される。
器１はプラズマの純度を高めるため高真空（約
10-8Torr）に排気する。さらに、水素のグロー
放電により表面の酸素，炭素などを除去し、清浄
化する。また、真空容器１の内面はプラズマによ
るスパツター、反応などを防ぐため、チタン窒化
物などの耐スパツター、耐反応物で被覆されてい
る。次にプラズマ発生用のガスを真空容器１に導
入する。続いて、トロイダルコイル２に電流を流
し、トロイダル磁界を発生する。次に、高電力マ
グネトロンなどにより生成されたマイクロ波をい
ずれかのポートより真空容器１に入射する。入射
マイクロ波の周波数が、トロイダル磁場による電
子サイクロトロン共鳴（ECR）周波数と一致す
ると、トーラス形真空容器１内にプラズマ８が発
生する。このプラズマの密度、電子温度は入射マ
イクロ波電力，ガス圧力により制御される。また
プラズマの径はトーラス形真空容器１の内壁もし
くは容器１内に設けるオリフイスにより制御され
る。半導体基板７はロードロツクなどを用い、容
器１全体を大気圧にすることなしに、真空容器１
のポートに導入され、マニピユレーター６により
保持される。
本発明の特徴は、単純トーラス形磁界配位にお
ける、プラズマ粒子のドリフト運動を利用するこ
とにある。この磁界配位では、磁力線の曲がり、
及び磁界強度の傾きの効果により、第２図に示す
ように、荷電粒子はいわゆるトロイダルドリフト
する。このドリフトは粒子の電荷の符号によりそ
のドリフト方向が逆になるため、プラズマは上下
に分極し、これにより上下方向の電界が発生す
る。この電界とトロイダル磁界によるいわゆるＥ→
×Ｂ→ドリフトにより、荷電粒子は電荷の符号，質
量などによらず、同じ速度でトーラスの外側へド
リフトする。このように正に荷電した粒子１０と
負に荷電した粒子９が同じ速度をもつてトーラス
の外側の壁に入射するので、従来のプラズマ発生
法では必然的に生じていた、いわゆるシースがほ
とんど生じない。これにより、シースの電界で加
速された粒子による基板の損傷，また、一方に荷
電した粒子が集まることによるチヤージアツプが
防止される。またチヤージアツプを無視できる工
程においてはトーラス容器の上下に半導体基板を
設置することにより負に荷電した粒子もしくは正
に荷電した粒子の一方を選択的に半導体基板と反
応させることが可能である。
ける、プラズマ粒子のドリフト運動を利用するこ
とにある。この磁界配位では、磁力線の曲がり、
及び磁界強度の傾きの効果により、第２図に示す
ように、荷電粒子はいわゆるトロイダルドリフト
する。このドリフトは粒子の電荷の符号によりそ
のドリフト方向が逆になるため、プラズマは上下
に分極し、これにより上下方向の電界が発生す
る。この電界とトロイダル磁界によるいわゆるＥ→
×Ｂ→ドリフトにより、荷電粒子は電荷の符号，質
量などによらず、同じ速度でトーラスの外側へド
リフトする。このように正に荷電した粒子１０と
負に荷電した粒子９が同じ速度をもつてトーラス
の外側の壁に入射するので、従来のプラズマ発生
法では必然的に生じていた、いわゆるシースがほ
とんど生じない。これにより、シースの電界で加
速された粒子による基板の損傷，また、一方に荷
電した粒子が集まることによるチヤージアツプが
防止される。またチヤージアツプを無視できる工
程においてはトーラス容器の上下に半導体基板を
設置することにより負に荷電した粒子もしくは正
に荷電した粒子の一方を選択的に半導体基板と反
応させることが可能である。
また、垂直磁界コイル３によりプラズマに垂直
磁界を印加することにより分極した電荷が磁力線
に沿う電子流により短絡され、上下方向の電界が
減少し、これにより径方向のプラズマ流が減少す
ることが知られている。この現象を利用すること
により半導体基板表面へのプラズマ流量の制御が
可能になる。また、トランス４，５を用い、プラ
ズマに交流電界を印加することにより、プラズマ
密度の上昇が可能となる。更にマイクロ波電力の
増減と交流電界とを併用することによりプラズマ
諸量の制御が容易になり、各種の半導体回路製造
工程に適合させることが容易となる。
磁界を印加することにより分極した電荷が磁力線
に沿う電子流により短絡され、上下方向の電界が
減少し、これにより径方向のプラズマ流が減少す
ることが知られている。この現象を利用すること
により半導体基板表面へのプラズマ流量の制御が
可能になる。また、トランス４，５を用い、プラ
ズマに交流電界を印加することにより、プラズマ
密度の上昇が可能となる。更にマイクロ波電力の
増減と交流電界とを併用することによりプラズマ
諸量の制御が容易になり、各種の半導体回路製造
工程に適合させることが容易となる。
このように本実施例装置では、トーラス形真空
容器の外側に設置した半導体基板に対してはチヤ
ージアツプの防止が可能であり、真空容器の上下
に設置した半導体基板に対しては、荷電粒子をそ
の電荷により選択的に反応させることが可能であ
る。またプラズマの制御も容易になる。
容器の外側に設置した半導体基板に対してはチヤ
ージアツプの防止が可能であり、真空容器の上下
に設置した半導体基板に対しては、荷電粒子をそ
の電荷により選択的に反応させることが可能であ
る。またプラズマの制御も容易になる。
なお、上記実施例ではトーラスにおけるプラズ
マの発生をECF法により行なつた場合を説明し
たが、RF放電，CD放電を用いてもよく、上記実
施例と同様の効果を奏する。
マの発生をECF法により行なつた場合を説明し
たが、RF放電，CD放電を用いてもよく、上記実
施例と同様の効果を奏する。
以上のように、この発明に係る半導体回路製造
装置によれば、単純トーラス磁界中で生成したプ
ラズマを利用するようにしたので、トーラス形真
空容器の外側に設置した半導体基板に対してはチ
ヤージアツプの防止が可能であり、上下に設置し
た半導体基板に対しては、荷電粒子をその電荷に
より選択的に反応させることが可能であり、また
プラズマの制御も容易になるという効果が得られ
る。
装置によれば、単純トーラス磁界中で生成したプ
ラズマを利用するようにしたので、トーラス形真
空容器の外側に設置した半導体基板に対してはチ
ヤージアツプの防止が可能であり、上下に設置し
た半導体基板に対しては、荷電粒子をその電荷に
より選択的に反応させることが可能であり、また
プラズマの制御も容易になるという効果が得られ
る。
第１図はこの発明の一実施例による半導体回路
製造装置を示す斜視図、第２図は単純トロイダル
磁界中でのプラズマ粒子の運動を示す概念図であ
る。 １…トーラス形真空容器、１ａ…角ダクト（マ
イクロ波供給手段）、２…トロイダルコイル、３
…垂直磁界コイル、４…トランスのコア、５…ト
ランスの一次巻線、６…マニピユレーター、７…
半導体基板、８…プラズマ、９…負に荷電した粒
子、１０…正に荷電した粒子。なお図中同一符号
は同一又は相当部分を示す。
製造装置を示す斜視図、第２図は単純トロイダル
磁界中でのプラズマ粒子の運動を示す概念図であ
る。 １…トーラス形真空容器、１ａ…角ダクト（マ
イクロ波供給手段）、２…トロイダルコイル、３
…垂直磁界コイル、４…トランスのコア、５…ト
ランスの一次巻線、６…マニピユレーター、７…
半導体基板、８…プラズマ、９…負に荷電した粒
子、１０…正に荷電した粒子。なお図中同一符号
は同一又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ プラズマを利用する半導体回路製造装置にお
いて、単純トーラス形真空容器と、該真空容器内
に垂直直流磁界を形成するコイルと、上記真空容
器内にマイクロ波を供給しプラズマを生成するマ
イクロ波供給手段と、該生成されたプラズマに交
流電界を印加するトランスとを備えたことを特徴
とする半導体回路製造装置。 ２ 上記垂直直流磁界，マイクロ波または交流電
界の強度の制御によりプラズマの諸量を制御可能
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の半導体回路製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59122491A JPS611024A (ja) | 1984-06-12 | 1984-06-12 | 半導体回路製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59122491A JPS611024A (ja) | 1984-06-12 | 1984-06-12 | 半導体回路製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS611024A JPS611024A (ja) | 1986-01-07 |
| JPH0252855B2 true JPH0252855B2 (ja) | 1990-11-14 |
Family
ID=14837155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59122491A Granted JPS611024A (ja) | 1984-06-12 | 1984-06-12 | 半導体回路製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS611024A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2524461B2 (ja) * | 1992-03-18 | 1996-08-14 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション | 高密度プラズマ処理装置 |
| US5505780A (en) * | 1992-03-18 | 1996-04-09 | International Business Machines Corporation | High-density plasma-processing tool with toroidal magnetic field |
| US6150628A (en) * | 1997-06-26 | 2000-11-21 | Applied Science And Technology, Inc. | Toroidal low-field reactive gas source |
| KR101241049B1 (ko) * | 2011-08-01 | 2013-03-15 | 주식회사 플라즈마트 | 플라즈마 발생 장치 및 플라즈마 발생 방법 |
-
1984
- 1984-06-12 JP JP59122491A patent/JPS611024A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS611024A (ja) | 1986-01-07 |
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