JPH07263191A - プラズマ処理装置 - Google Patents

プラズマ処理装置

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Publication number
JPH07263191A
JPH07263191A JP6046820A JP4682094A JPH07263191A JP H07263191 A JPH07263191 A JP H07263191A JP 6046820 A JP6046820 A JP 6046820A JP 4682094 A JP4682094 A JP 4682094A JP H07263191 A JPH07263191 A JP H07263191A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plasma
coil
processing apparatus
outer peripheral
peripheral portion
Prior art date
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Pending
Application number
JP6046820A
Other languages
English (en)
Inventor
Seiichi Watanabe
成一 渡辺
Muneo Furuse
宗雄 古瀬
Shigeru Shirayone
茂 白米
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】プラズマ処理装置において、多極磁場と高周波
電圧を印加できるコイル3を、処理室1外周部あるいは
放電室外周部に設けるよう構成した。 【効果】壁面でのプラズマ損失が低減するため、より高
密度のプラズマが生成でき、また、より低圧力領域でも
容易にプラズマを生成することが可能であるという効果
がある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマ処理装置に係
り、特に半導体素子基板等の試料をプラズマを利用して
エッチング処理及び成膜処理するために好適なプラズマ
処理装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の装置は、例えば、Technical Proc
eedings SEMICON/JAPAN 1993 P422〜P427 Introduction
of a new high density plasma reactor concept for
highaspect ratio oxide etching, J.Marks, K.Collin
s, C.L.Yang, D.Groechel,P.Kesuick, P.Arleoに記載の
ように、処理室外周部に高周波電圧を印加できるコイル
を設けるよう構成されていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、処理
室壁面でのプラズマの消失の点について配慮がされてい
なかった。処理室外周にコイルを設け、該コイルに高周
波電圧を印加することによりプラズマを生成する場合、
処理室壁面近くでプラズマが生成される。特にヘリカル
コイルを用いた場合は顕著である。一方、処理室壁面で
はプラズマが壁面と接触し、その結果プラズマが消失す
る。したがって、全体として高密度プラズマが生成しに
くく、かつ低圧力条件でプラズマが生成しにくいという
問題点があった。
【0004】本発明は、より高密度のプラズマを生成
し、低圧力条件でも容易にプラズマを生成することが可
能なプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、多極磁場と高周波電圧を印加できるコイルを、処理
室外周部あるいは放電室外周部に設けたものである。
【0006】
【作用】処理室外周部あるいは放電室外周部に設けたコ
イルに高周波電圧を印加することにより、壁面近くによ
り密度の高いプラズマが生成される。一方、該コイルの
近くに多極磁場を設けることにより、生成されたプラズ
マは壁面と接触する部分が減少し、その結果壁面でのプ
ラズマの消失が減少するため、全体としてプラズマ密度
が増加する。また、前述の壁面でのプラズマ損失の低減
及び多極磁場による電子(プラズマの着火源となる)の
抱束のため、低圧力領域でも容易にプラズマを生成する
ことが可能である。
【0007】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1により説明す
る。図1は、本発明のプラズマ処理装置の一実施例であ
るエッチング処理装置の縦断面図である。容器1a及び
石英製容器2で区画された処理室1の内部を真空排気装
置(図示省略)により減圧した後、ガス供給装置(図示
省略)によりエッチングガスを処理室1内に導入し、所
望の圧力に調整する。石英あるいはアルミナセラミック
ス等の誘電体製の容器、本実施例の場合には石英製容器
2の外周にコイル3と多極磁場が設けられている。本実
施例の場合、コイル3はヘリカルコイルとし、多極磁場
は、リング状に永久磁石4のN極及びS極を交互に配置
することにより生成している。また、永久磁石4の間に
コイル3を配置している。コイル3は整合器(図示省
略)を介して高周波電源5に接続され、高周波電圧が供
給される。高周波電源5としては、例えば、周波数2M
Hzまたは13.56MHz等の高周波電源を用いれば
よく、これ以外では約500M〜約100kHzの周波
数域での高周波電源を使用することができる。
【0008】処理室1の外周部に設けたコイル3に高周
波電圧を供給することにより、処理室1の壁面近くに密
度の高いプラズマが生成される。一方、コイル3の近く
に多極磁場を設けることにより、生成されたプラズマは
処理室1の壁面と接続する部分が減少し、その結果壁面
でのプラズマの消失が減少するため、全体としてプラズ
マ密度が増加する。また、前述の壁面でのプラズマの損
失が低減し、プラズマの着火源となる電子が多極磁場に
より抱束されるため、低圧力領域でも容易にプラズマを
生成することが可能である。このように生成されたプラ
ズマにより、試料台6に載置された被処理材7がエッチ
ング処理される。また、被処理材7のエッチング形状を
制御するため、試料台6には整合器(図示省略)を介し
て高周波電源8が接続され、高周波電圧が印加されてい
る。
【0009】本発明の第1の実施例によれば、多極磁場
とコイル3を処理室1の外周部に設けているので、処理
室1の壁面でのプラズマ損失が低減するため、より高密
度のプラズマが生成でき、また、より低圧力領域でも容
易にプラズマを生成することが可能であるという効果が
ある。
【0010】本発明の第2の実施例を図2により説明す
る。本実施例は、第1の実施例で述べたプラズマ生成方
法と有磁場マイクロ波放電によるプラズマ生成方法とを
組み合わせたものである。マグネトロン9から発振され
た、この場合2.45GHzのマイクロ波は導波管10
内を伝播し、石英窓11を通過して放電管1b内に入射
される。放電管1bは、コイル12により生成される磁
場領域内にある。電子サイクロトロン共鳴(以下ECR
と略記する)により放電管1b内に生成されたプラズマ
は、発散磁場により処理室1である石英製容器2b内に
導かれるが、プラズマ密度の分布は中央部が外周部より
大きくなっている。本実施例の場合、石英製容器2bの
外周部にコイル3が設けられている。このコイル3によ
り、処理室1の外周である側壁においてもプラズマを生
成したり、あるいはプラズマを追加熱することにより、
処理室1内の全体としてより均一なプラズマ分布を得る
ことができる。本実施例によれば、より均一なプラズマ
を生成することができるという効果がある。
【0011】本発明の第3の実施例を図3及び図4によ
り説明する。本実施例は、スロットアンテナを用いた有
磁場マイクロ波放電と上記第1の実施例に示すプラズマ
生成方法とを組み合わせたものである。マグネトロン9
から発振されたマイクロ波は導波管10内を伝播し、円
筒形の円形TE01共振器13に導入される。共振器13
の底面には図4に示すような中心より外部に向かって放
射状のスロットアンテナ14が複数設けられている。ま
た、スロットアンテナ14と石英窓11との間には空間
が設けられており、スロットアンテナ14より放射され
たマイクロ波は、前述の空間を伝播した後、全体として
円形TE01モードのマイクロ波を形成し、石英窓11を
通過し、放電管1b内に入射され、プラズマが生成され
る。
【0012】プラズマは、第2の実施例の場合と同様に
発散磁場により処理室1である石英製容器2b内に導か
れるが、本実施例の場合には、処理室1の下部外周にコ
イル12により発生する磁場とは逆向きの磁場をコイル
15により発生させている。本実施例によると第2の実
施例と同様に、コイル3による処理室1の側壁でのプラ
ズマ生成により、全体としてプラズマ均一性を改善する
ことができるが、逆磁場を発生させるコイル15によ
り、処理室1内に生成されている磁場の磁力線を制御す
ることによってもプラズマの均一性を改善することがで
きるという効果がある。
【0013】本発明の第4の実施例を図5により説明す
る。本実施例では、第3の実施例において、コイル3の
外周に永久磁石4を設けたものである。本実施例によれ
ば、第3の実施例と同様の効果以外に、コイル3をより
密に設けることができるので、低圧力領域でもプラズマ
を生成することがより容易であるという効果がある。
【0014】本発明の第5の実施例を図6により説明す
る。本実施例では、第3の実施例における軸方向磁場を
生成するコイル12、15を除去したものである。本実
施例によれば、第3の実施例の効果に加えて、軸方向磁
場がないので均一なプラズマがより生成し易いという効
果がある。また本実施例の場合、さらに永久磁石4を除
去し、無磁場の状態でプラズマを生成してもよい。その
場合には、さらに均一なプラズマが生成し易いという効
果が加わる。
【0015】本発明の第6の実施例を図7により説明す
る。本実施例では第3の実施例における拡散領域をなく
し、放電領域の外周部にコイル3を設けたものである。
コイル3により石英製容器2bの内壁面近くで密度が大
きいプラズマが生成されるので、全体として均一なプラ
ズマを容易に生成できるという効果がある。
【0016】本発明の第7の実施例を図8により説明す
る。本実施例では、ヘリコン波放電と本発明の第1の実
施例に示すプラズマ生成方法とを組み合わせたものであ
る。コイル12により生成した磁場領域中におかれた石
英製放電管16の外周にヘリコン波励起用のアンテナ1
7を設け、該アンテナ17に整合器(図示省略)を介
し、高周波電源18を接続し、ヘリコン波放電によるプ
ラズマ生成を行っている。本実施例によれば、第3の実
施例と同様に、より均一なプラズマを生成することがで
きるという効果がある。
【0017】本発明の第8の実施例を図9により説明す
る。本実施例では、トランスファーカップルドプラズマ
放電(以下、TCP放電と略記)TCP放電と本発明の
第1の実施例に示すプラズマ生成方法とを組み合わせた
ものである。石英板19上に設けられたうず巻き状のコ
イル20に整合器(図示省略)を介し、高周波電源18
を接続し、TCP放電によるプラズマ生成を行ってい
る。本実施例によれば、第3の実施例と同様に、より均
一なプラズマを生成することができるという効果であ
る。
【0018】本発明の第9の実施例を図10により説明
する。本実施例では、容積結合型プラズマ放電(以下、
CCP放電と略記)CCP放電いわゆる平行平板型装置
による放電と本発明の第1の実施例に示すプラズマ生成
方法とを組み合わせたものである。整合器(図示省略)
を介して高周波電源8を接続した試料台6に対向して接
地した電極21を設け、CCP放電を行っている。本実
施例によれば、第3の実施例と同様に、より均一なプラ
ズマを生成することができるという効果がある。
【0019】本発明の第10の実施例を図11により説
明する。本実施例では、マグネトロン放電と本発明の第
1の実施例に示すプラズマ生成方法とを組み合わせたも
のである。整合器(図示省略)を介して高周波電源8を
接続した試料台6に対向して設けた電極21上に永久磁
石22を配置し、マグネトロン放電を行っている。本実
施例によれば、第3の実施例と同様に、より均一なプラ
ズマを生成することができるという効果がある。
【0020】また、上記各実施例ではドライエッチング
装置について述べたが、プラズマCVD装置、アッシン
グ装置等のプラズマ処理装置についても、同様の作用効
果が得られる。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、多極磁場と高周波電圧
を印加できるコイルを、処理室外周部あるいは放電室外
周部に設けるよう構成したので、壁面でのプラズマ損失
が低減するため、より高密度のプラズマが生成でき、ま
た、より低圧力領域でも容易にプラズマを生成すること
が可能であるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例のエッチング処理装置の
処理室部の縦断面図である。
【図2】本発明の第2の実施例のエッチング処理装置の
処理室部の縦断面図である。
【図3】本発明の第3の実施例のエッチング処理装置の
処理室部の縦断面図である。
【図4】図3におけるスロットアンテナを上部より見た
図である。
【図5】本発明の第4の実施例のエッチング処理装置の
処理室部の縦断面図である。
【図6】本発明の第5の実施例のエッチング処理装置の
処理室部の縦断面図である。
【図7】本発明の第6の実施例のエッチング処理装置の
処理室部の縦断面図である。
【図8】本発明の第7の実施例のエッチング処理装置の
処理室部の縦断面図である。
【図9】本発明の第8の実施例のエッチング処理装置の
処理室部の縦断面図である。
【図10】本発明の第9の実施例のエッチング処理装置
の処理室部の縦断面図である。
【図11】本発明の第10の実施例のエッチング処理装
置の処理室部の縦断面図である。
【符号の説明】
1…処理室、1a…容器、1b…放電管、2、2b…石
英製容器、3…コイル、4…永久磁石、5…高周波電
源、6…試料台、7…被処理材、8…高周波電源、9…
マグネトロン、10、10b…導波管、11…石英窓、
12…コイル、13…共振器、14…スロットアンテ
ナ、15…コイル、16…石英製放電管、17…アンテ
ナ、18…高周波電源、19…石英板、20…コイル、
21…電極、22…永久磁石。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/3065 21/31

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プラズマ発生装置と減圧可能な処理室とガ
    ス供給装置と真空排気装置より成るプラズマ処理装置に
    おいて、多極磁場と高周波電圧を印加できるコイルを、
    処理室外周部あるいは放電室外周部に設けたことを特徴
    とするプラズマ処理装置。
  2. 【請求項2】前記多極磁場が、永久磁石のS極とN極を
    交互に配置することにより生成されていることを特徴と
    する請求項1記載のプラズマ処理装置。
  3. 【請求項3】前記コイルがヘリカルコイルであることを
    特徴とする請求項1記載のプラズマ処理装置。
  4. 【請求項4】前記多極磁場を生成するために設けた永久
    磁石の間にヘリカルコイルを設けたことを特徴とする請
    求項1記載のプラズマ処理装置。
  5. 【請求項5】マイクロ波プラズマ発生装置あるいはヘリ
    コン波プラズマ放電発生装置あるいはトランファーカッ
    プルドプラズマ放電発生装置あるいは、容量結合型プラ
    ズマ放電発生装置に加えて、前記多極磁場と前記高周波
    電圧を印加できるコイルを、処理室外周部あるいは放電
    室外周部に設けたことを特徴とする請求項1記載のプラ
    ズマ処理装置。
  6. 【請求項6】マイクロ波プラズマ発生装置あるいはヘリ
    コン波プラズマ放電発生装置あるいはトランスファーカ
    ップルドプラズマ放電発生装置に加えて、前記高周波電
    圧を印加できるコイルを、処理室外周部あるいは放電室
    外周部に設けたことを特徴とする請求項1記載のプラズ
    マ処理装置。
JP6046820A 1994-03-17 1994-03-17 プラズマ処理装置 Pending JPH07263191A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002533950A (ja) * 1998-12-30 2002-10-08 ラム リサーチ コーポレーション プラズマ処理リアクタ内でプラズマを点火するための方法
JP2003525519A (ja) * 2000-03-01 2003-08-26 東京エレクトロン株式会社 高密度プラズマ源内での電気的に制御可能なプラズマ均一性

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JP2002533950A (ja) * 1998-12-30 2002-10-08 ラム リサーチ コーポレーション プラズマ処理リアクタ内でプラズマを点火するための方法
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