JPH05315096A - プラズマ発生装置 - Google Patents
プラズマ発生装置Info
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- JPH05315096A JPH05315096A JP4143307A JP14330792A JPH05315096A JP H05315096 A JPH05315096 A JP H05315096A JP 4143307 A JP4143307 A JP 4143307A JP 14330792 A JP14330792 A JP 14330792A JP H05315096 A JPH05315096 A JP H05315096A
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Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】プラズマの均一性と高密度化を保証し、被処理
物のダメージを軽減する。 【構成】陰電極１１、陽電極１２を同心状に配設し、両
電極間に高周波電源８を接続すると共に前記電極の周囲
に軸心方向の磁場を発生させる主磁場コイル１３を設
け、前記両電極の一端側に被処理物１６を配設し、発生
する磁場と電界を直角とし、電界、磁束密度の相乗で電
子を駆動し、低気圧で高密なプラズマを発生させる。又
被処理物は発生したプラズマの外に位置し、直接プラズ
マに晒さない。
物のダメージを軽減する。 【構成】陰電極１１、陽電極１２を同心状に配設し、両
電極間に高周波電源８を接続すると共に前記電極の周囲
に軸心方向の磁場を発生させる主磁場コイル１３を設
け、前記両電極の一端側に被処理物１６を配設し、発生
する磁場と電界を直角とし、電界、磁束密度の相乗で電
子を駆動し、低気圧で高密なプラズマを発生させる。又
被処理物は発生したプラズマの外に位置し、直接プラズ
マに晒さない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体製造装置、例えば
ドライエッチング装置等、プラズマを発生させてウェー
ハを処理する装置に具備されるプラズマ発生装置に関す
るものである。
ドライエッチング装置等、プラズマを発生させてウェー
ハを処理する装置に具備されるプラズマ発生装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】現在ドライエッチング装置に一般的に用
いられているプラズマ発生装置は、平行平板型プラズマ
発生装置であり、該プラズマ発生装置は相対峙して配設
された平行平板電極に高周波電力を印加してプラズマを
発生させている。
いられているプラズマ発生装置は、平行平板型プラズマ
発生装置であり、該プラズマ発生装置は相対峙して配設
された平行平板電極に高周波電力を印加してプラズマを
発生させている。
【０００３】又、他のプラズマ発生装置として所謂マグ
ネトロン放電方式のプラズマ発生装置がある。該マグネ
トロン放電方式のプラズマ発生装置は図４、図５で示す
様に、陰極１の裏面に磁石２を配設し、該陰極１表面に
陰極１と前記磁石２によって形成される磁界とで電子封
込め用のトンネル３を形成し、該トンネル３に電子を封
込め、電子をこのトンネル３で回転させ、電離によりプ
ラズマを発生させるものである。
ネトロン放電方式のプラズマ発生装置がある。該マグネ
トロン放電方式のプラズマ発生装置は図４、図５で示す
様に、陰極１の裏面に磁石２を配設し、該陰極１表面に
陰極１と前記磁石２によって形成される磁界とで電子封
込め用のトンネル３を形成し、該トンネル３に電子を封
込め、電子をこのトンネル３で回転させ、電離によりプ
ラズマを発生させるものである。
【０００４】更に、他のプラズマ発生装置として回転磁
界マグネトロン型プラズマ発生装置がある。該回転磁界
マグネトロン型プラズマ発生装置について図６により略
述する。
界マグネトロン型プラズマ発生装置がある。該回転磁界
マグネトロン型プラズマ発生装置について図６により略
述する。
【０００５】図中、５，６はプラズマ発生容器４に対峙
して配設された電極であり、前記プラズマ発生容器４の
周囲に回転可能な磁石７を設け、前記磁石７をゆっくり
回転させて回転磁界を発生させ、前記両電極５，６間に
高周波電源８により発生させたプラズマを磁界の回転と
共に回転させるものである。
して配設された電極であり、前記プラズマ発生容器４の
周囲に回転可能な磁石７を設け、前記磁石７をゆっくり
回転させて回転磁界を発生させ、前記両電極５，６間に
高周波電源８により発生させたプラズマを磁界の回転と
共に回転させるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前記平行平板型プラズ
マ発生装置に於いて、プラズマ密度を上昇させてエッチ
ング速度を増す為、入力電力（例えば１３．５６ＭHz）
を増加させると、セルフバイアスも増加し、被処理物で
あるウェーハへのダメージも増加する。一方、プラズマ
発生雰囲気のガス圧力を上げてエッチング速度を増加さ
せると、非等方性が失われるという不具合がある。
マ発生装置に於いて、プラズマ密度を上昇させてエッチ
ング速度を増す為、入力電力（例えば１３．５６ＭHz）
を増加させると、セルフバイアスも増加し、被処理物で
あるウェーハへのダメージも増加する。一方、プラズマ
発生雰囲気のガス圧力を上げてエッチング速度を増加さ
せると、非等方性が失われるという不具合がある。
【０００７】又、前記マグネトロン放電方式のプラズマ
発生装置に於いては、前記ドーナッツ状のトンネル３内
を電子が回転してプラズマが発生するので、プラズマの
密度分布がドーナッツ状となり、均等性に欠ける。
発生装置に於いては、前記ドーナッツ状のトンネル３内
を電子が回転してプラズマが発生するので、プラズマの
密度分布がドーナッツ状となり、均等性に欠ける。
【０００８】更に、回転磁界マグネトロン型プラズマ発
生装置に於いて、回転磁界に封込められたプラズマは磁
力線を横切る方向にプラズマ密度が分布し、両極性拡散
型の電位分布が生じる。この為、ウェーハ表面層の絶縁
破壊を生じやすい。従って、絶縁被膜が薄く、或は絶縁
耐力が低い場合には不向きであるという問題がある。
生装置に於いて、回転磁界に封込められたプラズマは磁
力線を横切る方向にプラズマ密度が分布し、両極性拡散
型の電位分布が生じる。この為、ウェーハ表面層の絶縁
破壊を生じやすい。従って、絶縁被膜が薄く、或は絶縁
耐力が低い場合には不向きであるという問題がある。
【０００９】本発明は上記した種々の不具合を解消すべ
くなしたものである。
くなしたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、陰電極、陽電
極を同心状に配設し、両電極間に高周波電源を接続する
と共に前記電極の周囲に軸心方向の磁場を発生させる主
磁場コイルを設け、前記両電極の一端側に被処理物を配
設する様構成し、又副磁場コイルを設け、該副磁場コイ
ルによって発生する磁場を主磁場コイルによって発生す
る磁場に重畳させ、合成磁場分布を周辺部で強く中心部
で弱くなる様構成したものである。
極を同心状に配設し、両電極間に高周波電源を接続する
と共に前記電極の周囲に軸心方向の磁場を発生させる主
磁場コイルを設け、前記両電極の一端側に被処理物を配
設する様構成し、又副磁場コイルを設け、該副磁場コイ
ルによって発生する磁場を主磁場コイルによって発生す
る磁場に重畳させ、合成磁場分布を周辺部で強く中心部
で弱くなる様構成したものである。
【００１１】
【作用】磁場と電界が直角となり、電界、磁束密度の相
乗で電子が駆動される結果、両電極間にトラップされ、
低気圧で高密度のプラズマが発生する。又被処理物は発
生したプラズマの外に位置し、直接プラズマに晒されな
い。
乗で電子が駆動される結果、両電極間にトラップされ、
低気圧で高密度のプラズマが発生する。又被処理物は発
生したプラズマの外に位置し、直接プラズマに晒されな
い。
【００１２】
【実施例】以下、図面を参照しつつ本発明の一実施例を
説明する。
説明する。
【００１３】気密な反応容器９の中央に円筒状の陰電極
１１を配設し、該陰電極１１の中心に陽電極１２を設
け、両電極間に高周波電源８を接続する。前記陰電極１
１の下方、陰電極１１の下端から若干離れた位置にウェ
ーハ置台１０を設ける。前記反応容器９の周囲、上部、
下部にそれぞれ主磁場コイル１３，副磁場コイル１４，
１５を配設する。
１１を配設し、該陰電極１１の中心に陽電極１２を設
け、両電極間に高周波電源８を接続する。前記陰電極１
１の下方、陰電極１１の下端から若干離れた位置にウェ
ーハ置台１０を設ける。前記反応容器９の周囲、上部、
下部にそれぞれ主磁場コイル１３，副磁場コイル１４，
１５を配設する。
【００１４】本構成では、容量結合型高周波グロー放電
方式である。
方式である。
【００１５】前記ウェーハ置台１０にウェーハ１６を載
置し、前記両電極１１，１２間に高周波電力を印加しプ
ラズマを発生させる。前記磁場コイル１３，１４，１５
に直流電流を通電し、磁場を発生させる。
置し、前記両電極１１，１２間に高周波電力を印加しプ
ラズマを発生させる。前記磁場コイル１３，１４，１５
に直流電流を通電し、磁場を発生させる。
【００１６】前記主磁場コイル１３によって軸心方向の
磁場が発生する。又、前記副磁場コイル１４、及び副磁
場コイル１５は前記反応容器９の中心部にのみ磁場を発
生させる様配置してあり、該副磁場コイル１４、及び副
磁場コイル１５への通電によって中心部の磁場が打消さ
れる。従って、前記磁場コイル１３，１４，１５による
合成磁場は、中心部で弱く、周辺部で強い磁場分布とな
る。
磁場が発生する。又、前記副磁場コイル１４、及び副磁
場コイル１５は前記反応容器９の中心部にのみ磁場を発
生させる様配置してあり、該副磁場コイル１４、及び副
磁場コイル１５への通電によって中心部の磁場が打消さ
れる。従って、前記磁場コイル１３，１４，１５による
合成磁場は、中心部で弱く、周辺部で強い磁場分布とな
る。
【００１７】上記構成の如く、磁場を電界と直角に発生
させる構成であるので、電子はＥ×Ｂドリフト（Ｅ：電
界，Ｂ：磁束密度）によって駆動される。而して、プラ
ズマを低気圧（１０-3〜１０-1Ｔｏｒｒ）で高密度に発
生させることができる。
させる構成であるので、電子はＥ×Ｂドリフト（Ｅ：電
界，Ｂ：磁束密度）によって駆動される。而して、プラ
ズマを低気圧（１０-3〜１０-1Ｔｏｒｒ）で高密度に発
生させることができる。
【００１８】又、前記ウェーハ１６はプラズマの発生域
から外れた位置となり、プラズマには直接晒されること
がない。
から外れた位置となり、プラズマには直接晒されること
がない。
【００１９】図２、図３は他の実施例を示す。
【００２０】反応容器９、陰電極１１、陽電極１２、ウ
ェーハ１６、主磁場コイル１３の配置構成は同一である
が、該主磁場コイル１３によって発生する磁場をコント
ロールする為の磁場発生機構が異なる。
ェーハ１６、主磁場コイル１３の配置構成は同一である
が、該主磁場コイル１３によって発生する磁場をコント
ロールする為の磁場発生機構が異なる。
【００２１】前記反応容器９の周囲に、放射状にコの字
状の磁性体材料からなる心材１７を所要角度で配設し、
各心材１７には副磁場励起コイル１８を設ける。
状の磁性体材料からなる心材１７を所要角度で配設し、
各心材１７には副磁場励起コイル１８を設ける。
【００２２】該実施例では、前記副磁場励起コイル１８
によって周辺部、前記陰電極１１に沿って磁場が惹起さ
れる。この惹起された磁場が前記主磁場コイル１３によ
って発生される磁場に加重され、周辺部の磁場が中心部
の磁場に比べて強くなる。而して、中心部と周辺部の磁
場の強さの分布状態を勘案すると、該実施例と前記実施
例と同等の作用を奏する。
によって周辺部、前記陰電極１１に沿って磁場が惹起さ
れる。この惹起された磁場が前記主磁場コイル１３によ
って発生される磁場に加重され、周辺部の磁場が中心部
の磁場に比べて強くなる。而して、中心部と周辺部の磁
場の強さの分布状態を勘案すると、該実施例と前記実施
例と同等の作用を奏する。
【００２３】次に、図４〜図７に於いて、電極形状の変
更例を説明する。尚、図４〜図７中、図１中で示したも
のと同一のものには同符号を付してあり、又反応容器
９、ウェーハ置台１０等は省略して示してある。
更例を説明する。尚、図４〜図７中、図１中で示したも
のと同一のものには同符号を付してあり、又反応容器
９、ウェーハ置台１０等は省略して示してある。
【００２４】図４に示すものは、円筒状の陰電極１１に
対して、中心に配設された陽電極２０の形状を、回転体
形状とし、且上部の直径を大きくし下方に向かって漸次
小さくし、前記陰電極１１と陽電極２０との間隙を、下
方に向かって漸次大きくなる様にする。
対して、中心に配設された陽電極２０の形状を、回転体
形状とし、且上部の直径を大きくし下方に向かって漸次
小さくし、前記陰電極１１と陽電極２０との間隙を、下
方に向かって漸次大きくなる様にする。
【００２５】前記陰電極１１と陽電極２０との間に高周
波電力を高周波電源８によって印加し、プラズマを発生
させる。陰電極１１と陽電極２０に高周波電力を印加す
ると、両電極１１，２０の間隙の狭い部分に電流が集中
する。その結果、電流密度は電極の上部から下方に向っ
て漸次減少し、発生するプラズマの径方向の密度は均一
化される。
波電力を高周波電源８によって印加し、プラズマを発生
させる。陰電極１１と陽電極２０に高周波電力を印加す
ると、両電極１１，２０の間隙の狭い部分に電流が集中
する。その結果、電流密度は電極の上部から下方に向っ
て漸次減少し、発生するプラズマの径方向の密度は均一
化される。
【００２６】図５は陽電極の他の形状を示すもので、図
５に示す陽電極２１は、階段状に形成したもので、図４
に示すものと同様上部から下方に向かって陽電極２１と
陰電極１１との間隙を漸次増大させたものである。
５に示す陽電極２１は、階段状に形成したもので、図４
に示すものと同様上部から下方に向かって陽電極２１と
陰電極１１との間隙を漸次増大させたものである。
【００２７】図６に示す陽電極２２は、径の異なる短円
柱２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄを集合させて階段状
とし、且各短円柱２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄを電
気的に絶縁し、更に各短円柱２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，
２２ｄに高周波電源８を電力調整装置２４を介して接続
し、各短円柱２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄに印加す
る電力を独立して調整可能とし、プラズマ密度の均一性
の向上、プラズマ密度の制御を可能としたものである。
柱２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄを集合させて階段状
とし、且各短円柱２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄを電
気的に絶縁し、更に各短円柱２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，
２２ｄに高周波電源８を電力調整装置２４を介して接続
し、各短円柱２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄに印加す
る電力を独立して調整可能とし、プラズマ密度の均一性
の向上、プラズマ密度の制御を可能としたものである。
【００２８】図７に示す陽電極２３は同径の短円柱２３
ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄを組合せ、図６に示したも
のと同様、各短円柱２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに
印加する電力を独立して調整可能としたものであり、該
実施例では各短円柱２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに
印加する電力調整によってプラズマ密度の均一化、プラ
ズマ密度の制御を行う様にしたものである。
ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄを組合せ、図６に示したも
のと同様、各短円柱２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに
印加する電力を独立して調整可能としたものであり、該
実施例では各短円柱２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに
印加する電力調整によってプラズマ密度の均一化、プラ
ズマ密度の制御を行う様にしたものである。
【００２９】尚、図６，図７で示す陽電極は４段構成と
したが３段或は５段等適宜な段数を選択し得ることは勿
論であり、陽電極の形状も上記実施例に限定されるもの
ではない。更に、陽電極を円柱状とし陰電極の内径を下
方に向って漸次増大させてもよく、或は陽電極、陰電極
の双方の外径、内径を変化させてもよい等種々変更が可
能であることも言う迄もない。
したが３段或は５段等適宜な段数を選択し得ることは勿
論であり、陽電極の形状も上記実施例に限定されるもの
ではない。更に、陽電極を円柱状とし陰電極の内径を下
方に向って漸次増大させてもよく、或は陽電極、陰電極
の双方の外径、内径を変化させてもよい等種々変更が可
能であることも言う迄もない。
【００３０】
【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、下記の
優れた効果を発揮する。
優れた効果を発揮する。
【００３１】 磁場を電界と直角に発生させ、Ｅ×Ｂ
ドリフト（Ｅ：電界，Ｂ：磁束密度）によって電子を駆
動するので、低気圧で高密度プラズマを発生させること
ができる。
ドリフト（Ｅ：電界，Ｂ：磁束密度）によって電子を駆
動するので、低気圧で高密度プラズマを発生させること
ができる。
【００３２】 ウェーハは発生するプラズマの外に配
置される構成であるので、ウェーハは活性なプラズマに
晒されることがなく、高エネルギ電子、イオン衝突、及
び光照射によるダメージが少なくなる。
置される構成であるので、ウェーハは活性なプラズマに
晒されることがなく、高エネルギ電子、イオン衝突、及
び光照射によるダメージが少なくなる。
【００３３】 プラズマ源内に於けるイオン分布を均
等化して、イオンを引出すので、ウェーハ上でも均等な
分布を得られる。
等化して、イオンを引出すので、ウェーハ上でも均等な
分布を得られる。
【００３４】 低気圧で動作させ、而もイオンを磁力
線に沿って引出すことになるので、［イオンの熱エネル
ギ／イオンの運動エネルギ］の比を小さくでき、エッチ
ング速度を増加させた場合でも、非等方性が失われるこ
とがない。
線に沿って引出すことになるので、［イオンの熱エネル
ギ／イオンの運動エネルギ］の比を小さくでき、エッチ
ング速度を増加させた場合でも、非等方性が失われるこ
とがない。
【００３５】 ウェーハを浮遊状態で配置できるの
で、イオン衝突によるダメージが少なくなる。
で、イオン衝突によるダメージが少なくなる。
【図１】本発明の一実施例を示す原理図である。
【図２】他の実施例を示す原理図である。
【図３】該他の実施例を示す原理図の平面図である。
【図４】本発明の電極形状の一例を示す説明図である。
【図５】本発明の電極形状の他の例を示す説明図であ
る。
る。
【図６】本発明の更に他の実施例を示す説明図である。
【図７】本発明の更に他の実施例を示す説明図である。
【図８】従来例の斜視説明図である。
【図９】同前従来例の断面図である。
【図１０】他の従来例の説明図である。
８ 高周波電源 １１ 陰電極 １２ 陽電極 １３ 主磁場コイル １４ 副磁場コイル １５ 副磁場コイル １７ 心材 １８ 副磁場励起コイル
Claims (7)
- 【請求項１】 陰電極、陽電極を同心状に配設し、両電
極間に高周波電源を接続すると共に前記電極の周囲に軸
心方向の磁場を発生させる主磁場コイルを設け、前記両
電極の一端側に被処理物を配設する様構成したことを特
徴とするプラズマ発生装置。 - 【請求項２】 副磁場コイルを設け、該副磁場コイルに
よって発生する磁場を主磁場コイルによって発生する磁
場に重畳させ、合成磁場分布を周辺部で強く中心部で弱
くなる様構成したプラズマ発生装置。 - 【請求項３】 陰電極、陽電極の両端部に副磁場コイル
を配設し、両電極中心部に主磁場コイルによって発生す
る磁場と干渉する磁場を発生させる様構成したプラズマ
発生装置。 - 【請求項４】 陰電極、陽電極の周囲にコの字状の心材
を放射状に配設し、該心材に副磁場コイルを設け、両電
極周辺部に主磁場コイルによって発生する磁場に加重す
る磁場を発生させる様構成したプラズマ発生装置。 - 【請求項５】 陰電極と陽電極との間隙を上部から下方
に向って漸次増大させた請求項１のプラズマ発生装置。 - 【請求項６】 陽電極を下方に向って漸次細くした請求
項５のプラズマ発生装置。 - 【請求項７】 陽電極を軸心と直交する面で複数に分割
し、分割した各分体にそれぞれに独立して高周波電力を
印加可能とした請求項１のプラズマ発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4143307A JPH05315096A (ja) | 1992-05-08 | 1992-05-08 | プラズマ発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4143307A JPH05315096A (ja) | 1992-05-08 | 1992-05-08 | プラズマ発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05315096A true JPH05315096A (ja) | 1993-11-26 |
Family
ID=15335723
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4143307A Pending JPH05315096A (ja) | 1992-05-08 | 1992-05-08 | プラズマ発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05315096A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102425713B1 (ko) * | 2021-11-11 | 2022-07-27 | 강호림 | 고전압과 자력을 이용한 대기압 상태에서의 플라즈마 커튼 발생 장치 |
| WO2023085861A1 (ko) * | 2021-11-11 | 2023-05-19 | 강호림 | 고전압과 자력을 이용한 대기압 상태에서의 플라즈마 커튼 발생 장치 및 이를 활용한 중·저준위 방사성 폐기물 처리 저진공 소각시설 |
-
1992
- 1992-05-08 JP JP4143307A patent/JPH05315096A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102425713B1 (ko) * | 2021-11-11 | 2022-07-27 | 강호림 | 고전압과 자력을 이용한 대기압 상태에서의 플라즈마 커튼 발생 장치 |
| WO2023085861A1 (ko) * | 2021-11-11 | 2023-05-19 | 강호림 | 고전압과 자력을 이용한 대기압 상태에서의 플라즈마 커튼 발생 장치 및 이를 활용한 중·저준위 방사성 폐기물 처리 저진공 소각시설 |
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