JPH0629249A - プラズマエッチング装置 - Google Patents

プラズマエッチング装置

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Publication number
JPH0629249A
JPH0629249A JP28915091A JP28915091A JPH0629249A JP H0629249 A JPH0629249 A JP H0629249A JP 28915091 A JP28915091 A JP 28915091A JP 28915091 A JP28915091 A JP 28915091A JP H0629249 A JPH0629249 A JP H0629249A
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JP
Japan
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substrate
magnetic field
electromagnets
pair
parallel plate
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Pending
Application number
JP28915091A
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English (en)
Inventor
Hideki Fujimoto
秀樹 藤本
Akio Matsuda
彰夫 松田
Masabumi Tanabe
正文 田辺
Takeshi Sunada
砂田  剛
Toshio Hayashi
俊雄 林
Hiroshi Hougen
寛 法元
Toshiyuki Orita
敏幸 折田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Ulvac Inc
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
Ulvac Inc
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Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd, Ulvac Inc filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】プラズマ中の荷電粒子のチャージアップによる
絶縁膜の絶縁耐性を劣化を起こさせることなく、均一な
エッチングを行うことを目的とする。 【構成】少なくとも一対の電磁石の上部を真空処理槽側
に倒して傾斜させ、少なくとも一対の電磁石によって形
成される平行平板電極間の磁場を基板側に凸状に湾曲さ
せると共に、磁場の凸状に湾曲した頂点と基板の中心と
をずらし、更に、磁場および基板の少なくとも一方を回
転させたことを特徴とするものである。また、少なくと
も一対の電磁石の中心線が平行平板電極間以外のところ
に存在するように一対の電磁石を配置したものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、プラズマエッチング
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のプラズマエッチング装置は図7お
よび図8に示されており、これらの図において、真空処
理槽1内には平行平板電極2、3が上下に対向して配置
されているが、上方の平板電極2は接地され、下方の平
板電極3は高周波電源4に接続されている。下方の平板
電極3には基板5が載置されている。真空処理槽1外の
左右両側には電磁石6a、6bが配置され、また、前後
両側には電磁石6c、6dが配置されている。電磁石6
a、6bによって形成される磁場と、電磁石6c、6d
によって形成される磁場とは平行平板電極2、3間でこ
れらと平行になっている。
【0003】このようなプラズマエッチング装置におい
ては、上方の平板電極2がアノードとなり、また、下方
の平板電極3がカソードとなり、これらの電極2、3間
に生じる電場によって、プラズマが発生するようになる
が、電場と、電磁石6a、6b、6c、6dによって形
成される磁場とにより、電子がサイクロイド運動を行う
ため、そのプラズマは高密度になる。そして、このよう
にして高密度になったプラズマ中のイオンが基板5に作
用して、基板5をエッチングするようになる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のプラズマエッチ
ング装置は、上記のように電場と、電磁石6a、6b、
6c、6dによって形成される磁場とにより、電子をサ
イクロイド運動させることにより、高密度のプラズマを
発生させて、基板5をエッチングするようにしている
が、磁場が平行平板電極2、3と平行に形成されている
場合には、真空処理槽1の電極外では壁面の効果や電場
の消失によって電子のサイクロイド運動が制限され、プ
ラズマの分布に不均一性が生じる。そのため、基板5周
囲を図9に示すようにA、B、C、Dとすると、基板5
におけるエッチング分布図10に示されるようになり、
エッチングに大きな不均一性が生じる問題が起きた。
【0005】そこで、この不均一なエッチングをなくす
るために、電磁石に印加する電流の位相をずらし、基板
全面にわたって回転磁界を発生させ、時間平均で均一な
プラズマを得る試みがなされ、図11に示されるような
均一なエッチングが行なわれてきた。
【0006】しかしながら、基板全面に沿って回転磁界
を発生させて、時間平均で均一なプラズマを起こし、均
一なエッチングが行なっても、プラズマ中の荷電粒子に
よるチャージアップが発生し、MOSトランジスタ構造
のゲート電極下の絶縁膜の絶縁耐性を劣化する問題が起
きた。
【0007】プラズマ中の荷電粒子によるチャージアッ
プの測定には、Si基板に二酸化珪素膜、窒化珪素膜、
金属膜を形成したいわゆるMNOSダイオードが用いら
れるので、このMNOSダイオードを用いたチャージア
ップの測定例を図12および図13に示すが、これらの
図において、縦軸はダイオードのフラットバンド電圧で
ある。
【0008】この発明の目的は、従来の上記問題を解決
して、プラズマ中の荷電粒子のチャージアップによる絶
縁膜の絶縁耐性を劣化を起こさせることなく、均一なエ
ッチングを行うプラズマエッチング装置を提供すること
にある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の第1番目は、真空処理槽内に平行平板電
極を対向して上下に配置すると共に、その平行平板電極
の一方の電極上に基板を載置し、更に、真空処理槽外の
両側にそれぞれ電磁石を配置して、基板をエッチングす
るプラズマエッチング装置において、上記少なくとも一
対の電磁石の上部を真空処理槽に倒して一対の電磁石を
傾斜させ、少なくとも一対の電磁石によって形成される
上記平行平板電極間の磁場を上記基板側に凸状に湾曲さ
せると共に、上記磁場の湾曲した頂点と上記基板の中心
とをずらし、更に、上記磁場および上記基板の少なくと
も一方を回転させたことを特徴とするものである。
【0010】次に、この発明の第2番目は、真空処理槽
内に平行平板電極を対向して上下に配置すると共に、そ
の平行平板電極の一方の電極上に基板を載置し、更に、
真空処理槽外に少なくとも一対の電磁石を配置して、一
対の電磁石の中間に真空処理槽を位置させ、基板をエッ
チングするプラズマエッチング装置において、少なくと
も一対の電磁石の中心線が平行平板電極間以外のところ
に存在するように一対の電磁石を配置して、少なくとも
一対の電磁石によって形成される上記平行平板電極間の
磁場を上記基板側に凸状に湾曲させると共に、上記磁場
の湾曲した頂点と上記基板の中心とをずらし、更に、上
記磁場および上記基板の少なくとも一方を回転させたこ
とを特徴とするものである。
【0011】
【作用】この発明の第1番目および第2番目おいては、
平行平板電極間の電場によりプラズマが発生するように
なるが、その電場と電磁石による磁場とにより、プラズ
マは高密度になり、そして、基板をエッチングするよう
になる。その場合、磁場の回転が停止状態であれば、プ
ラズマ中の電子は、垂直成分がない磁場領域でサイクロ
イド運動を運動をするが、垂直成分がある磁場領域では
磁力線に沿った方向へ移動してゆく。その結果、例え
ば、MNOSダイオードの基板でのフラットバンド電圧
を調べると、基板の周縁部では電子の枯渇が生じ、反対
に、基板の中央部では電子の集中から負にチャージアッ
プするようになる。次に、この状態から磁場および基板
の少なくとも一方を回転すると、時間平均で正負のチャ
ージが互いに補足しあい基板のチャージアップが消滅す
るようになる。そのとき、特に、磁場の湾曲した頂点と
基板の中心とをずらして、回転させているので、基板全
域においてチャージアップのない状態で、エッチングが
可能になる。
【0012】
【実施例】以下、この発明の実施例について図面を参照
しながら説明する。この発明の第1実施例のプラズマエ
ッチング装置は図1および図2に示されており、これら
の図において、真空処理槽1内には平行平板電極2、3
が上下に対向して配置されているが、上方の平板電極2
は接地され、下方の平板電極3は高周波電源4に接続さ
れている。下方の平板電極3には基板5が載置されてい
る。真空処理槽1外の左右両側には電磁石6a、6bが
その上部を真空処理槽1側に倒され傾斜して配置されて
いる。また、真空処理槽1外の前後両側にも電磁石6
c、6dがその上部を真空処理槽1側に倒され傾斜して
配置されている。そのため、電磁石6a、6bによって
形成される平行平板電極2、3間の磁場と、電磁石6
c、6dによって形成される平行平板電極2、3間の磁
場とは、基板5側に凸状に湾曲をし、基板5の中央部で
は磁場の垂直成分がゼロで、水平成分だけになるのに対
して、基板5の周縁部では磁場の垂直成分と水平成分と
が存在するようになる。また、磁場の湾曲形状の頂点と
基板5の中心とはずらされている。電磁石6a、6b
と、電磁石6c、6dとは90度だけ位相をずらした交
流電圧が印加され、その磁場が基板5上で回転させられ
ている。なお、電磁石6a、6b、6c、6dの傾斜
は、磁場強度、電磁石間距離、電磁石の大きさによって
変化するものである。
【0013】このような第1実施例においては、平行平
板電極間2、3の電場によりプラズマが発生するように
なるが、その電場と電磁石6a、6b、6c、6dによ
る磁場とにより、プラズマが高密度になって、基板5を
エッチングするようになる。その場合、磁場の回転が停
止状態であれば、プラズマ中の電子は、垂直成分がない
磁場領域でサイクロイド運動を運動をするが、垂直成分
がある磁場領域では磁力線に沿った方向へ移動してゆ
く。このような状態におけるMNOSダイオードの基板
でのフラットバンド電圧を図3に示している。同図によ
れば、基板の周縁部では電子の枯渇が生じ、反対に、基
板の中央部では電子の集中から負にチャージアップする
ようになる。次に、この状態から電磁石6a、6bと、
電磁石6c、6dとに90度だけ位相をずらした交流電
圧を印加して、磁場を回転させると、時間平均で正負の
チャージが互いに補足しあい、図4に示されるように基
板5のチャージアップが消滅するようになる。特に、磁
場の湾曲した頂点と基板5の中心とをずらして、回転さ
せているので、基板4の全域においてチャージアップの
ない状態で、エッチングが可能になる。
【0014】次に、この発明の第2実施例のプラズマエ
ッチング装置は図5および図6に示されている。これら
の図において、真空処理槽1外の左右両側の電磁石6
a、6bと、前後両側の電磁石6c、6dとは中心線が
平行平板電極2、3間以外のところに存在するように配
置され、電磁石6a、6bによって形成される平行平板
電極2、3間の磁場と、電磁石6c、6dの磁場とが基
板5側に凸状に湾曲すると共に、磁場の湾曲した頂点と
基板5の中心とがずれ、磁場を回転基板5上で回転させ
られている。その他は第1実施例と同様につきその説明
を省略する。
【0015】ところで、上記各実施例は磁場を回転する
ようにしているが、その代わりに、基板5を回転しても
よく、また、磁場と基板5とを回転してもよい。更に、
各電磁石6a、6b、6c、6dは空心コイルを使用し
ているが、その代わりに、磁性体を芯材に使用したもの
等のいかなる構成の電磁石であってもよい。更にその
上、上記各実施例はプラズマエッチング装置に限らず、
プラズマCVD装置、スパッタ装置等に使用してもよ
い。
【0016】
【発明の効果】この発明は、上記のように各電磁石によ
って形成される平行平板電極間の磁場が基板側に凸状に
湾曲させると共に、磁場の湾曲した頂点と基板の中心と
をずらし、更に、磁場および基板の少なくとも一方を回
転させているので、基板全域においてチャージアップの
ない状態でのエッチングが可能になり、プラズマ中の荷
電粒子のチャージアップによる絶縁膜の絶縁耐性を劣化
を起こさせることなく、均一なエッチングを行うことが
可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1実施例を示す正面図
【図2】この発明の第1実施例を示す平面図
【図3】磁場の回転前のMNOSダイオードの基板での
フラットバンド電圧を示す説明図
【図4】磁場の回転後のMNOSダイオードの基板での
フラットバンド電圧を示す説明図
【図5】この発明の第2実施例を示す正面図
【図6】この発明の第2実施例を示す平面図
【図7】従来のプラズマエッチング装置を示す正面図
【図8】従来のプラズマエッチング装置を示す平面図
【図9】従来のプラズマエッチング装置に用いる基板の
平面図
【図10】従来のプラズマエッチング装置によるエッチ
ング速度分布図
【図11】従来のプラズマエッチング装置によるエッチ
ング速度分布図
【図12】従来のプラズマエッチング装置によるMNO
Sダイオードのチャージアップの測定例
【図13】従来のプラズマエッチング装置によるMNO
Sダイオードのチャージアップの測定例 1・・・・・・・真空処理槽 2・・・・・・・平板電極 3・・・・・・・平板電極 4・・・・・・・高周波電源 5・・・・・・・基板 6a、6b、6c、6d・・・・電磁石
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田辺 正文 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地日本真空技 術株式会社内 (72)発明者 砂田 剛 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地日本真空技 術株式会社内 (72)発明者 林 俊雄 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地日本真空技 術株式会社内 (72)発明者 法元 寛 東京都港区虎の門1丁目7番12号沖電気工 業株式会社内 (72)発明者 折田 敏幸 東京都港区虎の門1丁目7番12号沖電気工 業株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】真空処理槽内に平行平板電極を対向して上
    下に配置すると共に、その平行平板電極の一方の電極上
    に基板を載置し、更に、真空処理槽外に少なくとも一対
    の電磁石を配置して、一対の電磁石の中間に真空処理槽
    を位置させ、基板をエッチングするプラズマエッチング
    装置において、少なくとも一対の電磁石の上部を真空処
    理槽に倒して一対の電磁石を傾斜させ、少なくとも一対
    の電磁石によって形成される上記平行平板電極間の磁場
    を上記基板側に凸状に湾曲させると共に、上記磁場の湾
    曲した頂点と上記基板の中心とをずらし、更に、上記磁
    場および上記基板の少なくとも一方を回転させたことを
    特徴とするプラズマエッチング装置。
  2. 【請求項2】真空処理槽内に平行平板電極を対向して上
    下に配置すると共に、その平行平板電極の一方の電極上
    に基板を載置し、更に、真空処理槽外に少なくとも一対
    の電磁石を配置して、一対の電磁石の中間に真空処理槽
    を位置させ、基板をエッチングするプラズマエッチング
    装置において、少なくとも一対の電磁石の中心線が平行
    平板電極間以外のところに存在するように一対の電磁石
    を配置して、少なくとも一対の電磁石によって形成され
    る上記平行平板電極間の磁場を上記基板側に凸状に湾曲
    させると共に、上記磁場の湾曲した頂点と上記基板の中
    心とをずらし、更に、上記磁場および上記基板の少なく
    とも一方を回転させたことを特徴とするプラズマエッチ
    ング装置。
JP28915091A 1991-10-08 1991-10-08 プラズマエッチング装置 Pending JPH0629249A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970070242A (ko) * 1996-04-22 1997-11-07 모치즈키 아키히로 플라즈마 에칭 전극
JP2006508242A (ja) * 2002-11-29 2006-03-09 ユナキス・バルツェルス・アクチェンゲゼルシャフト 真空中の表面のプラズマ処理方法およびそのための装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970070242A (ko) * 1996-04-22 1997-11-07 모치즈키 아키히로 플라즈마 에칭 전극
JP2006508242A (ja) * 2002-11-29 2006-03-09 ユナキス・バルツェルス・アクチェンゲゼルシャフト 真空中の表面のプラズマ処理方法およびそのための装置

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