JPH0927397A - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置Info
- Publication number
- JPH0927397A JPH0927397A JP7175304A JP17530495A JPH0927397A JP H0927397 A JPH0927397 A JP H0927397A JP 7175304 A JP7175304 A JP 7175304A JP 17530495 A JP17530495 A JP 17530495A JP H0927397 A JPH0927397 A JP H0927397A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic field
- lower electrode
- electrode
- sample
- plasma
- 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.)
- Withdrawn
Links
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 title abstract 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 abstract description 29
- 230000005684 electric field Effects 0.000 abstract description 9
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 abstract description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 19
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 プラズマ密度の均一化を図り、被処理試料の
プラズマ処理中のチャージアップを防止することができ
るプラズマ処理装置を提供する。 【構成】 エッチング反応室２１とそれを真空排気する
排気系２２、エッチングガスをエッチング反応室２１に
導入するガス導入系２３、被エッチング試料２８を載置
する下部電極２４と、その上方に設置された上部電極２
５、下部電極２４に高周波電力を印加する電源２６およ
び下部電極２４近傍で下部電極２４に平行な磁界を形成
するための一対の励磁コイル２７により構成される。こ
こで、下部電極２４は、磁界（Ｂ）３１に対して交差す
るように傾けることができる構造となっている。
プラズマ処理中のチャージアップを防止することができ
るプラズマ処理装置を提供する。 【構成】 エッチング反応室２１とそれを真空排気する
排気系２２、エッチングガスをエッチング反応室２１に
導入するガス導入系２３、被エッチング試料２８を載置
する下部電極２４と、その上方に設置された上部電極２
５、下部電極２４に高周波電力を印加する電源２６およ
び下部電極２４近傍で下部電極２４に平行な磁界を形成
するための一対の励磁コイル２７により構成される。こ
こで、下部電極２４は、磁界（Ｂ）３１に対して交差す
るように傾けることができる構造となっている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体材料加工に用い
るプラズマ処理装置に関するものである。
るプラズマ処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、半導体材料のエッチング工程
やデポジション工程において、低温プラズマ法が用いら
れている。このプラズマ処理装置の一例として、以下に
示すようなものがあった。図２はかかる従来のプラズマ
処理装置（マグネトロンエッチング装置）の構成図であ
る。
やデポジション工程において、低温プラズマ法が用いら
れている。このプラズマ処理装置の一例として、以下に
示すようなものがあった。図２はかかる従来のプラズマ
処理装置（マグネトロンエッチング装置）の構成図であ
る。
【０００３】この装置は、エッチング反応室１と、それ
を真空排気する排気系２、エッチングガスをエッチング
反応室１に導入するガス導入系３、被エッチング試料８
を載置する下部電極４と、それに平行に設置された上部
電極５、下部電極４に高周波電力を印加する電源６及び
下部電極４近傍で電極４に平行な磁界を形成するための
一対の励磁コイル７を設置している。
を真空排気する排気系２、エッチングガスをエッチング
反応室１に導入するガス導入系３、被エッチング試料８
を載置する下部電極４と、それに平行に設置された上部
電極５、下部電極４に高周波電力を印加する電源６及び
下部電極４近傍で電極４に平行な磁界を形成するための
一対の励磁コイル７を設置している。
【０００４】エッチング反応室１を真空排気した後、エ
ッチングガスを導入し、下部電極４に高周波電力を印加
し、下部電極４と上部電極５の間でプラズマを発生させ
る。このとき、下部電極４近傍のイオンシース９内に
は、被エッチング試料８の表面に対し、垂直な電界
（Ｅ）１０が形成される。さらに、一対の励磁コイル７
に電流を流し、下部電極４近傍で下部電極４に平行な磁
界（Ｂ）１１を形成する。ここでは、磁界（Ｂ）１１は
紙面奥から手前側に向かっているものとしている。これ
らの直交する電磁界により、電子が下部電極４近傍でト
ラップされ、気体分子との衝突確率が増加するため、高
密度プラズマ領域１２が形成される。プラズマ１２中に
生じた化学活性種やイオンがエッチング反応に寄与する
〔文献（１）特公昭５９−２７２１２号公報参照〕。
ッチングガスを導入し、下部電極４に高周波電力を印加
し、下部電極４と上部電極５の間でプラズマを発生させ
る。このとき、下部電極４近傍のイオンシース９内に
は、被エッチング試料８の表面に対し、垂直な電界
（Ｅ）１０が形成される。さらに、一対の励磁コイル７
に電流を流し、下部電極４近傍で下部電極４に平行な磁
界（Ｂ）１１を形成する。ここでは、磁界（Ｂ）１１は
紙面奥から手前側に向かっているものとしている。これ
らの直交する電磁界により、電子が下部電極４近傍でト
ラップされ、気体分子との衝突確率が増加するため、高
密度プラズマ領域１２が形成される。プラズマ１２中に
生じた化学活性種やイオンがエッチング反応に寄与する
〔文献（１）特公昭５９−２７２１２号公報参照〕。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のプラズマ処理装置では、高密度プラズマ領域が
局所的に形成されるため、例えば金属−酸化膜−半導体
（ＭＯＳ）のゲート電極のエッチングの際、ゲート電極
がチャージアップし、絶縁膜中に電荷が蓄積してフラッ
トバンド電圧（Ｖｆｂ）をシフトさせたり、絶縁破壊を
起こすことがあった。
た従来のプラズマ処理装置では、高密度プラズマ領域が
局所的に形成されるため、例えば金属−酸化膜−半導体
（ＭＯＳ）のゲート電極のエッチングの際、ゲート電極
がチャージアップし、絶縁膜中に電荷が蓄積してフラッ
トバンド電圧（Ｖｆｂ）をシフトさせたり、絶縁破壊を
起こすことがあった。
【０００６】このような問題については、文献（２）
『Ｓｐａｔｉａｌ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ ｏｆ
Ｔｈｉｎ Ｏｘｉｄｅ Ｃｈａｒｇｉｎｇ ｉｎ Ｒ
ｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｅｒ ａｎｄ ＭＥ
ＲＩＥ Ｅｔｃｈｅｒ』 ＩＥＥＥ ＥＬＥＣＴＲＯＮ
ＤＥＶＩＣＥ ＬＥＴＴＥＲＳ，Ｖｏｌ．１４，Ｎ
ｏ．２，Ｐ８８〜Ｐ９０（１９９３）に、その一例が示
されている。
『Ｓｐａｔｉａｌ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ ｏｆ
Ｔｈｉｎ Ｏｘｉｄｅ Ｃｈａｒｇｉｎｇ ｉｎ Ｒ
ｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｅｒ ａｎｄ ＭＥ
ＲＩＥ Ｅｔｃｈｅｒ』 ＩＥＥＥ ＥＬＥＣＴＲＯＮ
ＤＥＶＩＣＥ ＬＥＴＴＥＲＳ，Ｖｏｌ．１４，Ｎ
ｏ．２，Ｐ８８〜Ｐ９０（１９９３）に、その一例が示
されている。
【０００７】図２においては、一対のコイルによって下
部電極に平行な磁界を形成したとき、この磁界と下部電
極に垂直に形成される電界により、電子がサイクロイド
運動する。その結果、電子が磁場の向きに対して右側に
ドリフトし、気体分子との衝突確率が増加するため、こ
の領域に高密度プラズマ領域１２が形成される。ウエハ
内のこの領域でＭＯＳキャパシタのフラットバンド電圧
（Ｖｆｂ）が正にシフトし、反対側で負にシフトしてい
る。
部電極に平行な磁界を形成したとき、この磁界と下部電
極に垂直に形成される電界により、電子がサイクロイド
運動する。その結果、電子が磁場の向きに対して右側に
ドリフトし、気体分子との衝突確率が増加するため、こ
の領域に高密度プラズマ領域１２が形成される。ウエハ
内のこの領域でＭＯＳキャパシタのフラットバンド電圧
（Ｖｆｂ）が正にシフトし、反対側で負にシフトしてい
る。
【０００８】このプラズマ処理装置では、磁界が電極に
対して平行に形成されているため、荷電粒子の電極方向
への移動度が小さくなる。磁界による荷電粒子の移動度
の変化は、質量の大きなイオンより軽い電子の方が影響
を受けやすい。平行磁界によって高密度プラズマ領域で
生成されたイオンや電子の電流の均衡が崩れ、電子の入
射量が減少した結果、試料表面で正電荷が蓄積されたも
のと考えられる。
対して平行に形成されているため、荷電粒子の電極方向
への移動度が小さくなる。磁界による荷電粒子の移動度
の変化は、質量の大きなイオンより軽い電子の方が影響
を受けやすい。平行磁界によって高密度プラズマ領域で
生成されたイオンや電子の電流の均衡が崩れ、電子の入
射量が減少した結果、試料表面で正電荷が蓄積されたも
のと考えられる。
【０００９】プラズマ電流はゲート酸化膜を介してウエ
ハ基板に流れ、基板の電位を変化させるため、その他の
領域では反対にゲート電極が負にバイアスされたものと
考えられる。このように、従来のマグネトロンエッチン
グ装置は、プラズマ密度の不均一によってチャージアッ
プが生じるという問題があった。また、文献（３）『Ｃ
ｈａｒｇｅ Ｂｕｉｌｄ−Ｕｐ ｉｎ Ｍａｇｎｅｔｒ
ｏｎ−Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ
Ｅｔｃｈｉｎｇ』、Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．３
０，Ｎｏ．１１Ｂ，Ｐ．３１６９〜３１７３には、上部
電極の上に永久磁石を設置し、下部電極近傍で下に凸の
湾曲した磁場を形成している。
ハ基板に流れ、基板の電位を変化させるため、その他の
領域では反対にゲート電極が負にバイアスされたものと
考えられる。このように、従来のマグネトロンエッチン
グ装置は、プラズマ密度の不均一によってチャージアッ
プが生じるという問題があった。また、文献（３）『Ｃ
ｈａｒｇｅ Ｂｕｉｌｄ−Ｕｐ ｉｎ Ｍａｇｎｅｔｒ
ｏｎ−Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ
Ｅｔｃｈｉｎｇ』、Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．３
０，Ｎｏ．１１Ｂ，Ｐ．３１６９〜３１７３には、上部
電極の上に永久磁石を設置し、下部電極近傍で下に凸の
湾曲した磁場を形成している。
【００１０】この場合も、高密度プラズマ領域は、上記
文献（２）と同様に磁界に対し右側に形成される。この
場合、金属一窒化膜一酸化膜一半導体（ＭＮＯＳ）キャ
パシタのフラットバンド電圧（Ｖｆｂ）は、高密度プラ
ズマ領域では、磁界が下部電極に平行な磁石の中央の領
域では正にシフトし、磁界が下部電極に対して僅かに傾
く領域で大きく負にシフトしている。
文献（２）と同様に磁界に対し右側に形成される。この
場合、金属一窒化膜一酸化膜一半導体（ＭＮＯＳ）キャ
パシタのフラットバンド電圧（Ｖｆｂ）は、高密度プラ
ズマ領域では、磁界が下部電極に平行な磁石の中央の領
域では正にシフトし、磁界が下部電極に対して僅かに傾
く領域で大きく負にシフトしている。
【００１１】文献（２）及び（３）に示されたマグネト
ロンエッチング装置におけるゲート電極のチャージアッ
プの原因は、直交する電磁界の下でサイクロイド運動に
よって高密度プラズマ領域が形成され、荷電粒子の移動
度が磁界の方向によって異なるため、試料に入射するイ
オンと電子の電流の均衡が崩れたために生じたと考えら
れる。文献（２）と（３）とで高密度プラズマ領域にお
けるチャージアップの極性が異なるのは、磁界と下部電
極の交差する角度の違いによって、下部電極に入射する
電子電流が異なることによると考えられる。
ロンエッチング装置におけるゲート電極のチャージアッ
プの原因は、直交する電磁界の下でサイクロイド運動に
よって高密度プラズマ領域が形成され、荷電粒子の移動
度が磁界の方向によって異なるため、試料に入射するイ
オンと電子の電流の均衡が崩れたために生じたと考えら
れる。文献（２）と（３）とで高密度プラズマ領域にお
けるチャージアップの極性が異なるのは、磁界と下部電
極の交差する角度の違いによって、下部電極に入射する
電子電流が異なることによると考えられる。
【００１２】本発明は、上記問題点を除去し、プラズマ
密度の均一化を図り、被処理試料のプラズマ処理中のチ
ャージアップを防止することができるプラズマ処理装置
を提供することを目的とする。
密度の均一化を図り、被処理試料のプラズマ処理中のチ
ャージアップを防止することができるプラズマ処理装置
を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、 （１）真空反応室と、この真空反応室内を真空排気する
装置と、前記真空反応室内に放電ガスを導入する装置
と、被処理試料を載置する下部電極と、この下部電極に
高周波電力を印加する装置と、前記被処理試料近傍にお
いて作用する磁界を発生する装置を含むプラズマ処理装
置において、前記下部電極と前記磁界との交差する角度
を制御する角度制御手段を設けるようにしたものであ
る。
達成するために、 （１）真空反応室と、この真空反応室内を真空排気する
装置と、前記真空反応室内に放電ガスを導入する装置
と、被処理試料を載置する下部電極と、この下部電極に
高周波電力を印加する装置と、前記被処理試料近傍にお
いて作用する磁界を発生する装置を含むプラズマ処理装
置において、前記下部電極と前記磁界との交差する角度
を制御する角度制御手段を設けるようにしたものであ
る。
【００１４】（２）上記（１）記載のプラズマ処理装置
において、前記角度制御手段として、前記下部電極を傾
ける機構を備えるようにしたものである。 （３）上記（１）記載のプラズマ処理装置において、前
記角度制御手段として、前記真空反応室の外部に配置さ
れる励磁コイルを有し、前記下部電極に対して磁界を傾
ける機構を備えるようにしたものである。
において、前記角度制御手段として、前記下部電極を傾
ける機構を備えるようにしたものである。 （３）上記（１）記載のプラズマ処理装置において、前
記角度制御手段として、前記真空反応室の外部に配置さ
れる励磁コイルを有し、前記下部電極に対して磁界を傾
ける機構を備えるようにしたものである。
【００１５】（４）上記（１）記載のプラズマ処理装置
において、前記角度制御手段として、前記真空反応室の
外部に配置される励磁コイルを有し、前記下部電極に対
して平行な磁界を発生する装置と、前記下部電極に対し
て垂直な磁界を形成する装置とを備え、前記下部電極と
交差する合成磁界を形成する機構を備えるようにしたも
のである。
において、前記角度制御手段として、前記真空反応室の
外部に配置される励磁コイルを有し、前記下部電極に対
して平行な磁界を発生する装置と、前記下部電極に対し
て垂直な磁界を形成する装置とを備え、前記下部電極と
交差する合成磁界を形成する機構を備えるようにしたも
のである。
【００１６】
（１）請求項１記載のプラズマ処理装置によれば、下部
電極と被処理試料近傍において作用する磁界との交差す
る角度を制御する角度制御手段を設けるようにしたの
で、プラズマ密度の均一化を図り、被処理試料のプラズ
マ処理中のチャージアップを防止することができる。
電極と被処理試料近傍において作用する磁界との交差す
る角度を制御する角度制御手段を設けるようにしたの
で、プラズマ密度の均一化を図り、被処理試料のプラズ
マ処理中のチャージアップを防止することができる。
【００１７】（２）請求項２記載のプラズマ処理装置に
よれば、下部電極を傾け、磁界が電極と交差するように
した。磁界と下部電極との交差する角度を制御すること
により、被処理試料に入射する電子電流を制御し、被処
理試料に入射するイオン電流と電子電流を拮抗させ、ゲ
ート電極のチャージアップを防止することができる。 （３）請求項３記載のプラズマ処理装置によれば、前記
角度制御手段として、前記下部電極に対し、磁界を傾け
る機構を、従来のプラズマ処理装置の殆どの構造を変え
ることなく、真空反応室の外部に励磁コイルを配置する
だけで、プラズマ密度の均一化を図り、被処理試料のプ
ラズマ処理中のチャージアップを防止することができ
る。
よれば、下部電極を傾け、磁界が電極と交差するように
した。磁界と下部電極との交差する角度を制御すること
により、被処理試料に入射する電子電流を制御し、被処
理試料に入射するイオン電流と電子電流を拮抗させ、ゲ
ート電極のチャージアップを防止することができる。 （３）請求項３記載のプラズマ処理装置によれば、前記
角度制御手段として、前記下部電極に対し、磁界を傾け
る機構を、従来のプラズマ処理装置の殆どの構造を変え
ることなく、真空反応室の外部に励磁コイルを配置する
だけで、プラズマ密度の均一化を図り、被処理試料のプ
ラズマ処理中のチャージアップを防止することができ
る。
【００１８】（４）請求項４記載のプラズマ処理装置に
よれば、下部電極近傍に下部電極電極に対して水平な磁
界を形成する励磁コイルのほかに、垂直な磁界を形成す
る励磁コイルを設置したので、両者の励磁コイル電流を
制御することにより、下部電極と交差する一様な磁界を
形成することができる。その結果、被処理試料に入射す
るイオン電流と電子電流を拮抗させ、ゲート電極のチャ
ージアップを防止することができる。
よれば、下部電極近傍に下部電極電極に対して水平な磁
界を形成する励磁コイルのほかに、垂直な磁界を形成す
る励磁コイルを設置したので、両者の励磁コイル電流を
制御することにより、下部電極と交差する一様な磁界を
形成することができる。その結果、被処理試料に入射す
るイオン電流と電子電流を拮抗させ、ゲート電極のチャ
ージアップを防止することができる。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。図１は本発明の第１実施例を示すプラ
ズマ処理装置の構成図である。この図に示すように、こ
のプラズマ処理装置は、エッチング反応室２１と、それ
を真空排気する排気系２２、エッチングガスをエッチン
グ反応室２１に導入するガス導入系２３、被エッチング
試料２８を載置する下部電極２４と、その上方に設置さ
れた上部電極２５、下部電極２４に高周波電力を印加す
る電源２６および下部電極２４近傍で下部電極２４に平
行な磁界を形成するための一対の励磁コイル２７により
構成される。ここで、下部電極２４は、磁界（Ｂ）３１
に対して交差するように傾けることができる構造となっ
ている。
ながら説明する。図１は本発明の第１実施例を示すプラ
ズマ処理装置の構成図である。この図に示すように、こ
のプラズマ処理装置は、エッチング反応室２１と、それ
を真空排気する排気系２２、エッチングガスをエッチン
グ反応室２１に導入するガス導入系２３、被エッチング
試料２８を載置する下部電極２４と、その上方に設置さ
れた上部電極２５、下部電極２４に高周波電力を印加す
る電源２６および下部電極２４近傍で下部電極２４に平
行な磁界を形成するための一対の励磁コイル２７により
構成される。ここで、下部電極２４は、磁界（Ｂ）３１
に対して交差するように傾けることができる構造となっ
ている。
【００２０】以下、このプラズマ処理装置の動作につい
て説明する。まず、エッチング反応室２１を真空排気し
た後、エッチングガスを導入し、下部電極２４に電源２
６より高周波電力を印加し、下部電極２４と上部電極２
５の間でプラズマを発生させる。そこで、一対の励磁コ
イル２７に電流を流すと、下部電極２４近傍においてエ
ッチング反応室２１に対して平行な磁界（Ｂ）３１が形
成される。
て説明する。まず、エッチング反応室２１を真空排気し
た後、エッチングガスを導入し、下部電極２４に電源２
６より高周波電力を印加し、下部電極２４と上部電極２
５の間でプラズマを発生させる。そこで、一対の励磁コ
イル２７に電流を流すと、下部電極２４近傍においてエ
ッチング反応室２１に対して平行な磁界（Ｂ）３１が形
成される。
【００２１】下部電極２４近傍のイオンシース２９内に
は被エッチング試料２８表面に対して垂直な電界（Ｅ）
３４が形成される。これらの交差する電磁界により、電
子がサイクロイド運動をし、気体分子との衝突確率が増
加するため、磁界（Ｂ）３１の向きに対して右側（図１
の紙面に対して手前側）に高密度プラズマ領域３２が形
成される。
は被エッチング試料２８表面に対して垂直な電界（Ｅ）
３４が形成される。これらの交差する電磁界により、電
子がサイクロイド運動をし、気体分子との衝突確率が増
加するため、磁界（Ｂ）３１の向きに対して右側（図１
の紙面に対して手前側）に高密度プラズマ領域３２が形
成される。
【００２２】ここで、被エッチング試料２８を載置する
下部電極２４を傾けると、電界（Ｅ）３４の向きは下部
電極２４に垂直なままであるが、磁界（Ｂ）３１が下部
電極２４と交差するので、下部電極２４に流れるプラズ
マ電流が増加する。イオン電流はイオンの質量が電子に
比べて大きいため、磁界の傾きの変化の影響を受けにく
い。
下部電極２４を傾けると、電界（Ｅ）３４の向きは下部
電極２４に垂直なままであるが、磁界（Ｂ）３１が下部
電極２４と交差するので、下部電極２４に流れるプラズ
マ電流が増加する。イオン電流はイオンの質量が電子に
比べて大きいため、磁界の傾きの変化の影響を受けにく
い。
【００２３】従って、下部電極２４の傾きを増加させる
と、電子電流を増加させ、被エッチング試料２８に入射
するイオン電流と拮抗させることができる。上記したよ
うに、このプラズマ処理装置は、エッチング装置におい
て水平に形成される磁界に対し、下部電極を傾け、磁界
が電極と交差するようにした。磁界と電極との交差する
角度を制御することにより、被エッチング試料に入射す
る電子電流を制御し、試料に入射するイオン電流と電子
電流を拮抗させ、ゲート電極のチャージアップを防止す
ることができる。
と、電子電流を増加させ、被エッチング試料２８に入射
するイオン電流と拮抗させることができる。上記したよ
うに、このプラズマ処理装置は、エッチング装置におい
て水平に形成される磁界に対し、下部電極を傾け、磁界
が電極と交差するようにした。磁界と電極との交差する
角度を制御することにより、被エッチング試料に入射す
る電子電流を制御し、試料に入射するイオン電流と電子
電流を拮抗させ、ゲート電極のチャージアップを防止す
ることができる。
【００２４】通常のエッチング装置では、電子密度が１
×１０10ｃｍ-3以下、電子エネルギーが数ｅＶ、水平磁
界の磁束密度が数百ガウス程度であり、この場合、水平
磁界と垂直磁界の比が１０程度以上、即ち、下部電極と
合成磁界との交差角度が約６度以下の範囲で制御できれ
ば十分な効果が期待できる。次に、本発明の第２実施例
について説明する。
×１０10ｃｍ-3以下、電子エネルギーが数ｅＶ、水平磁
界の磁束密度が数百ガウス程度であり、この場合、水平
磁界と垂直磁界の比が１０程度以上、即ち、下部電極と
合成磁界との交差角度が約６度以下の範囲で制御できれ
ば十分な効果が期待できる。次に、本発明の第２実施例
について説明する。
【００２５】図３は本発明の第２実施例を示すプラズマ
処理装置の構成図である。なお、図１と同じ部分につい
ては同じ番号を付してそれらの説明は省略する。この実
施例においては、下部電極２４は平行に保ち、下部電極
２４に対する磁界（Ｂ）４３の角度を変化できるよう
に、励磁コイルの中心軸４１Ａを傾けることができる構
造の一対の励磁コイル４１を設置した。ここで、４２は
電界（Ｅ）、４４はイオンシース、４５は高密度プラズ
マ領域である。
処理装置の構成図である。なお、図１と同じ部分につい
ては同じ番号を付してそれらの説明は省略する。この実
施例においては、下部電極２４は平行に保ち、下部電極
２４に対する磁界（Ｂ）４３の角度を変化できるよう
に、励磁コイルの中心軸４１Ａを傾けることができる構
造の一対の励磁コイル４１を設置した。ここで、４２は
電界（Ｅ）、４４はイオンシース、４５は高密度プラズ
マ領域である。
【００２６】この構造のプラズマ処理装置においても、
一対の励磁コイル４１の傾きを制御することにより、下
部電極２４の近傍で下部電極２４と交差する磁界（Ｂ）
４３を形成することができる。従って、第１実施例と同
様に、被エッチング試料２８に入射する電子電流を増加
させてイオン電流と拮抗させ、ゲート電極のチャージア
ップを防止することができる。
一対の励磁コイル４１の傾きを制御することにより、下
部電極２４の近傍で下部電極２４と交差する磁界（Ｂ）
４３を形成することができる。従って、第１実施例と同
様に、被エッチング試料２８に入射する電子電流を増加
させてイオン電流と拮抗させ、ゲート電極のチャージア
ップを防止することができる。
【００２７】次に、本発明の第３実施例について説明す
る。図４は本発明の第３実施例を示すプラズマ処理装置
の構成図である。この実施例においては、エッチング反
応室２１とそれを真空する排気系２２、エッチングガス
をエッチング反応室２１に導入するガス導入系２３、被
エッチング試料２８を載置する下部電極２４と、それに
平行に設置された上部電極２５、下部電極２４に高周波
電力を印加する電源２６および下部電極２４近傍で下部
電極２４に平行な磁界を形成するための一対の励磁コイ
ル２７と下部電極２４に垂直な磁界を形成する一対の励
磁コイル５１により構成される。
る。図４は本発明の第３実施例を示すプラズマ処理装置
の構成図である。この実施例においては、エッチング反
応室２１とそれを真空する排気系２２、エッチングガス
をエッチング反応室２１に導入するガス導入系２３、被
エッチング試料２８を載置する下部電極２４と、それに
平行に設置された上部電極２５、下部電極２４に高周波
電力を印加する電源２６および下部電極２４近傍で下部
電極２４に平行な磁界を形成するための一対の励磁コイ
ル２７と下部電極２４に垂直な磁界を形成する一対の励
磁コイル５１により構成される。
【００２８】以下、このプラズマ処理装置の動作につい
て説明する。まず、エッチング反応室２１を真空排気し
た後、エッチングガスを導入し、下部電極２４に電源２
６より高周波電力を印加し、下部電極２４と上部電極２
５の間でプラズマを発生させる。このとき、下部電極２
４近傍のイオンシース２９内には、被エッチング試料２
８表面に対して垂直な電界（Ｅ）４２が形成される。
て説明する。まず、エッチング反応室２１を真空排気し
た後、エッチングガスを導入し、下部電極２４に電源２
６より高周波電力を印加し、下部電極２４と上部電極２
５の間でプラズマを発生させる。このとき、下部電極２
４近傍のイオンシース２９内には、被エッチング試料２
８表面に対して垂直な電界（Ｅ）４２が形成される。
【００２９】下部電極２４に対して平行磁界を形成する
一対の励磁コイル２７と、垂直磁界を形成する一対の励
磁コイル５１に電流を流すと、下部電極２４に対して斜
めに交差する一様な合成磁界（Ｂ）５２が形成される。
電界（Ｅ）４２と合成磁界（Ｂ）５２により、電子がサ
イクロイド運動をし、気体分子との衝突確率が増加する
ため、合成磁界（Ｂ）５２の向きに対して右側（図４の
紙面に対して手前側）に高密度プラズマ領域５３が形成
される。
一対の励磁コイル２７と、垂直磁界を形成する一対の励
磁コイル５１に電流を流すと、下部電極２４に対して斜
めに交差する一様な合成磁界（Ｂ）５２が形成される。
電界（Ｅ）４２と合成磁界（Ｂ）５２により、電子がサ
イクロイド運動をし、気体分子との衝突確率が増加する
ため、合成磁界（Ｂ）５２の向きに対して右側（図４の
紙面に対して手前側）に高密度プラズマ領域５３が形成
される。
【００３０】ここで、一対の励磁コイル５１の電流によ
って被エッチング試料２８近傍の垂直磁界強度を変化さ
せることにより、合成磁界（Ｂ）５２と下部電極２４と
の交差する角度を制御できる。その結果、高密度プラズ
マ領域５３において、被エッチング試料２８に入射する
イオン電流と電子電流を拮抗させ、ゲート電極のチャー
ジアップを防止することができる。
って被エッチング試料２８近傍の垂直磁界強度を変化さ
せることにより、合成磁界（Ｂ）５２と下部電極２４と
の交差する角度を制御できる。その結果、高密度プラズ
マ領域５３において、被エッチング試料２８に入射する
イオン電流と電子電流を拮抗させ、ゲート電極のチャー
ジアップを防止することができる。
【００３１】上記したように、この実施例によれば、下
部電極近傍に下部電極に対して水平な磁界を形成する一
対の励磁コイルのほかに、垂直な磁界を形成する一対の
励磁コイルを設置した。そして両者の励磁コイル電流を
制御することにより、下部電極と交差する一様な磁界を
形成することができる。その結果、被エッチング試料に
入射するイオン電流と電子電流を拮抗させ、ゲート電極
のチャージアップを防止することができる。
部電極近傍に下部電極に対して水平な磁界を形成する一
対の励磁コイルのほかに、垂直な磁界を形成する一対の
励磁コイルを設置した。そして両者の励磁コイル電流を
制御することにより、下部電極と交差する一様な磁界を
形成することができる。その結果、被エッチング試料に
入射するイオン電流と電子電流を拮抗させ、ゲート電極
のチャージアップを防止することができる。
【００３２】また、更に、下記のように実施例すること
ができる。上記第３実施例においては、一対の励磁コイ
ル５１の電流は、高密度プラズマ領域５３において被エ
ッチング試料２８に入射するプラズマ電流が零になるよ
うに設定し、プラズマ放電中は一定に保っておいたが、
プラズマ放電中に一対の励磁コイル５１の電流を周期的
に変化させることにより、プラズマ電流をより精密に制
御することが期待できる。
ができる。上記第３実施例においては、一対の励磁コイ
ル５１の電流は、高密度プラズマ領域５３において被エ
ッチング試料２８に入射するプラズマ電流が零になるよ
うに設定し、プラズマ放電中は一定に保っておいたが、
プラズマ放電中に一対の励磁コイル５１の電流を周期的
に変化させることにより、プラズマ電流をより精密に制
御することが期待できる。
【００３３】また、第３実施例においては、下部電極２
４近傍に垂直磁界を形成する手段として、一対の励磁コ
イル５１を用いたが、適切な磁界強度を有する永久磁石
をエッチング室側壁に設置することでも同様な効果が期
待できる。なお、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能で
あり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
４近傍に垂直磁界を形成する手段として、一対の励磁コ
イル５１を用いたが、適切な磁界強度を有する永久磁石
をエッチング室側壁に設置することでも同様な効果が期
待できる。なお、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能で
あり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
【００３４】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。 （１）請求項１記載の発明によれば、下部電極と被処理
試料近傍において作用する磁界との交差する角度を制御
する角度制御手段を設けるようにしたので、プラズマ密
度の均一化を図り、被処理試料のプラズマ処理中のチャ
ージアップを防止することができる。
よれば、以下のような効果を奏することができる。 （１）請求項１記載の発明によれば、下部電極と被処理
試料近傍において作用する磁界との交差する角度を制御
する角度制御手段を設けるようにしたので、プラズマ密
度の均一化を図り、被処理試料のプラズマ処理中のチャ
ージアップを防止することができる。
【００３５】（２）請求項２記載の発明によれば、前記
角度制御手段として、前記下部電極を傾ける機構を備え
るようにしたので、下部電極を傾けるだけで、プラズマ
密度の均一化を図り、被処理試料のプラズマ処理中のチ
ャージアップを防止することができる。 （３）請求項３記載の発明によれば、前記角度制御手段
として、前記下部電極に対し、磁界を傾ける機構を、従
来のプラズマ処理装置の殆どの構造を変えることなく、
真空反応室の外部に励磁コイルを配置するだけで、プラ
ズマ密度の均一化を図り、被処理試料のプラズマ処理中
のチャージアップを防止することができる。
角度制御手段として、前記下部電極を傾ける機構を備え
るようにしたので、下部電極を傾けるだけで、プラズマ
密度の均一化を図り、被処理試料のプラズマ処理中のチ
ャージアップを防止することができる。 （３）請求項３記載の発明によれば、前記角度制御手段
として、前記下部電極に対し、磁界を傾ける機構を、従
来のプラズマ処理装置の殆どの構造を変えることなく、
真空反応室の外部に励磁コイルを配置するだけで、プラ
ズマ密度の均一化を図り、被処理試料のプラズマ処理中
のチャージアップを防止することができる。
【００３６】（４）請求項４記載の発明によれば、前記
角度制御手段として、前記真空反応室の外部に配置され
る励磁コイルを有し、前記下部電極に対して平行な磁界
を発生する装置と、前記下部電極に対して垂直な磁界を
形成する装置とを備えるようにしたので、両者の励磁コ
イル電流を制御することにより、前記下部電極と交差す
る一様な磁界を形成することができる。その結果、被処
理試料に入射するイオン電流と電子電流を拮抗させ、ゲ
ート電極のチャージアップを防止することができる。
角度制御手段として、前記真空反応室の外部に配置され
る励磁コイルを有し、前記下部電極に対して平行な磁界
を発生する装置と、前記下部電極に対して垂直な磁界を
形成する装置とを備えるようにしたので、両者の励磁コ
イル電流を制御することにより、前記下部電極と交差す
る一様な磁界を形成することができる。その結果、被処
理試料に入射するイオン電流と電子電流を拮抗させ、ゲ
ート電極のチャージアップを防止することができる。
【図１】本発明の第１実施例を示すプラズマ処理装置の
構成図である。
構成図である。
【図２】従来のプラズマ処理装置（マグネトロンエッチ
ング装置）の構成図である。
ング装置）の構成図である。
【図３】本発明の第２実施例を示すプラズマ処理装置の
構成図である。
構成図である。
【図４】本発明の第３実施例を示すプラズマ処理装置の
構成図である。
構成図である。
２１ エッチング反応室 ２２ 真空排気する排気系 ２３ ガス導入系 ２４ 下部電極 ２５ 上部電極 ２６ 高周波電力を印加する電源 ２７，４１，５１ 一対の励磁コイル ２８ 被エッチング試料 ２９，４４ イオンシース ３１，４３ 磁界（Ｂ） ３２，４５，５３ 高密度プラズマ領域 ３４，４２ 電界（Ｅ） ４１Ａ 励磁コイルの中心軸 ５２ 合成磁界（Ｂ）
Claims (4)
- 【請求項１】 真空反応室と、該真空反応室内を真空排
気する装置と、前記真空反応室内に放電ガスを導入する
装置と、被処理試料を載置する下部電極と、該下部電極
に高周波電力を印加する装置と、前記被処理試料近傍に
おいて作用する磁界を発生する装置を含むプラズマ処理
装置において、 前記下部電極と前記磁界との交差する角度を制御する角
度制御手段を設けることを特徴とするプラズマ処理装
置。 - 【請求項２】 請求項１記載のプラズマ処理装置におい
て、前記角度制御手段は、前記下部電極を傾ける機構を
有することを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項３】 請求項１記載のプラズマ処理装置におい
て、前記角度制御手段は、前記真空反応室の外部に配置
される励磁コイルを有し、前記下部電極に対して磁界を
傾ける機構を有することを特徴とするプラズマ処理装
置。 - 【請求項４】 請求項１記載のプラズマ処理装置におい
て、前記角度制御手段は、前記真空反応室の外部に配置
される励磁コイルを有し、前記下部電極に対して平行な
磁界を発生する装置と、前記下部電極に対して垂直な磁
界を形成する装置とを備え、前記下部電極と交差する合
成磁界を形成する機構を有することを特徴とするプラズ
マ処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7175304A JPH0927397A (ja) | 1995-07-12 | 1995-07-12 | プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7175304A JPH0927397A (ja) | 1995-07-12 | 1995-07-12 | プラズマ処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0927397A true JPH0927397A (ja) | 1997-01-28 |
Family
ID=15993764
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7175304A Withdrawn JPH0927397A (ja) | 1995-07-12 | 1995-07-12 | プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0927397A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998033362A1 (en) * | 1997-01-29 | 1998-07-30 | Tadahiro Ohmi | Plasma device |
| JP2013216949A (ja) * | 2012-04-10 | 2013-10-24 | Kojima Press Industry Co Ltd | プラズマｃｖｄ装置 |
| CN119640243A (zh) * | 2025-02-13 | 2025-03-18 | 成都沃特塞恩电子技术有限公司 | 微波等离子体化学气相沉积设备及改善镀膜质量的方法 |
-
1995
- 1995-07-12 JP JP7175304A patent/JPH0927397A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998033362A1 (en) * | 1997-01-29 | 1998-07-30 | Tadahiro Ohmi | Plasma device |
| US6357385B1 (en) | 1997-01-29 | 2002-03-19 | Tadahiro Ohmi | Plasma device |
| US7312415B2 (en) | 1997-01-29 | 2007-12-25 | Foundation For Advancement Of International Science | Plasma method with high input power |
| JP2008277306A (ja) * | 1997-01-29 | 2008-11-13 | Foundation For Advancement Of International Science | プラズマ装置 |
| JP4356117B2 (ja) * | 1997-01-29 | 2009-11-04 | 財団法人国際科学振興財団 | プラズマ装置 |
| JP2013216949A (ja) * | 2012-04-10 | 2013-10-24 | Kojima Press Industry Co Ltd | プラズマｃｖｄ装置 |
| CN119640243A (zh) * | 2025-02-13 | 2025-03-18 | 成都沃特塞恩电子技术有限公司 | 微波等离子体化学气相沉积设备及改善镀膜质量的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4859908A (en) | Plasma processing apparatus for large area ion irradiation | |
| CA1195951A (en) | Shaped field magnetron electrode | |
| EP0271341B1 (en) | Method and apparatus for ion etching | |
| US6197151B1 (en) | Plasma processing apparatus and plasma processing method | |
| CA1196599A (en) | Magnetically enhanced plasma process and apparatus | |
| KR100646266B1 (ko) | 스퍼터링 증착용 플라스마 처리 장치 | |
| US20060144518A1 (en) | Plasma processing apparatus and plasma processing method | |
| US4657619A (en) | Diverter magnet arrangement for plasma processing system | |
| US20040084151A1 (en) | Magnetron plasma etching apparatus | |
| JP2005514762A (ja) | 加工物をプラズマ処理するための磁気フィルタを備える方法および装置 | |
| JPH10261498A (ja) | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 | |
| JPH0653177A (ja) | プラズマ生成装置、表面処理装置および表面処理方法 | |
| JP3238200B2 (ja) | 基体処理装置及び半導体素子製造方法 | |
| CA1252581A (en) | Electron beam-excited ion beam source | |
| JP3246800B2 (ja) | プラズマ装置 | |
| JP3663392B2 (ja) | プラズマエッチング処理装置 | |
| JPH07320894A (ja) | ヘリコン波プラズマ処理方法及び装置 | |
| JPH0927397A (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JP4084335B2 (ja) | プラズマエッチング処理装置 | |
| JP4388455B2 (ja) | プラズマエッチング処理装置 | |
| JP3037848B2 (ja) | プラズマ発生装置およびプラズマ発生方法 | |
| Lieberman et al. | Plasma generation for materials processing | |
| JP3039058B2 (ja) | イオン源 | |
| JP2003077903A (ja) | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 | |
| JP2003031555A (ja) | 表面処理装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021001 |