JPH0456774A - プラズマ反応装置 - Google Patents
プラズマ反応装置Info
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- JPH0456774A JPH0456774A JP17080790A JP17080790A JPH0456774A JP H0456774 A JPH0456774 A JP H0456774A JP 17080790 A JP17080790 A JP 17080790A JP 17080790 A JP17080790 A JP 17080790A JP H0456774 A JPH0456774 A JP H0456774A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、ガス放電によりプラズマを発生させ、発生
させたプラズマを利用して半導体基板表面のエツチング
や薄膜形成等の処理を行うプラズマ反応装置に関する。
させたプラズマを利用して半導体基板表面のエツチング
や薄膜形成等の処理を行うプラズマ反応装置に関する。
ＩＣなどの半導体装置の製造においては、半導体基板（
ウェハ）に薄膜形成、エツチング等の処理が行われるが
、このような半導体基板処理装置の一つとして、ガス放
電によるプラズマを利用したプラズマ反応装置がある。
ウェハ）に薄膜形成、エツチング等の処理が行われるが
、このような半導体基板処理装置の一つとして、ガス放
電によるプラズマを利用したプラズマ反応装置がある。
第５図はＲＩＥ（反応性イオンエツチング）等に用いら
れる従来のプラズマ反応装置の概略を示す断面図であり
、以下に説明する。
れる従来のプラズマ反応装置の概略を示す断面図であり
、以下に説明する。
第５図に示すように、例えば中空円柱状の反応容器１内
の底面に絶縁体２を介して一方の平板電極であるカソー
ド電極３が固定されると共に、反応容器１内の天面に、
接地された他方の平板電極であるアノード電極４が固定
され、画電極３．４が反応容器１内に対向して設けられ
、カソード電極３にウェハ５が装着、保持されている。
の底面に絶縁体２を介して一方の平板電極であるカソー
ド電極３が固定されると共に、反応容器１内の天面に、
接地された他方の平板電極であるアノード電極４が固定
され、画電極３．４が反応容器１内に対向して設けられ
、カソード電極３にウェハ５が装着、保持されている。
このとき、アノード電極４に複数のガス吹出口６ａ及び
ガス流路６ｂが形成され、反応容器１の天面に形成され
たガス導入ロアにガス流路か連通し、ガス導入ロア、ガ
ス流路６ｂ及び各ガス吹出口６ａを介して、反応容器１
内にガスが導入され、反応容器１の底面に形成された排
気口８からガスが排気される。
ガス流路６ｂが形成され、反応容器１の天面に形成され
たガス導入ロアにガス流路か連通し、ガス導入ロア、ガ
ス流路６ｂ及び各ガス吹出口６ａを介して、反応容器１
内にガスが導入され、反応容器１の底面に形成された排
気口８からガスが排気される。
また、高周波電源９の一端がインピーダンス整合器１０
を介してカソード電極３に接続されると共に、他端が接
地され、両電極３．４間に高周波電界が形成される。
を介してカソード電極３に接続されると共に、他端が接
地され、両電極３．４間に高周波電界が形成される。
さらに、反応容器１の外側には１組のミラー磁場発生用
コイルｌｌａ、ｌｌｂが対向位置に配設されると共に、
ミラー磁場を回転させるために、複数組のミラー磁場発
生用コイルが、反応容器１の中心軸を基準として一定角
度ごとに配設され、一定周期で各組のミラー磁場発生用
コイルに順次に切換通電することにより、一定の方向に
ミラー磁場を回転し、プラズマの偏在を防止している。
コイルｌｌａ、ｌｌｂが対向位置に配設されると共に、
ミラー磁場を回転させるために、複数組のミラー磁場発
生用コイルが、反応容器１の中心軸を基準として一定角
度ごとに配設され、一定周期で各組のミラー磁場発生用
コイルに順次に切換通電することにより、一定の方向に
ミラー磁場を回転し、プラズマの偏在を防止している。
そして、このような構成の装置によりウェハ５に薄膜形
成やエツチングを行う場合、排気口８より反応容器１内
の不要ガスか十分に排気されたのち、ガス導入ロア、ガ
ス流路６ｂ及び各ガス吹出口６ａを介して反応容器１内
に反応性ガスを導入しつつ、その一部が排気口８より排
気され、反応容器１の内部の圧力が所定の値に保たれる
。
成やエツチングを行う場合、排気口８より反応容器１内
の不要ガスか十分に排気されたのち、ガス導入ロア、ガ
ス流路６ｂ及び各ガス吹出口６ａを介して反応容器１内
に反応性ガスを導入しつつ、その一部が排気口８より排
気され、反応容器１の内部の圧力が所定の値に保たれる
。
つぎに、電源９により１３．５６ＭＨｚの高周波電力が
カソード電極３に与えられると共に、コイルｌｌａ、ｌ
ｌｂに通電されてミラー磁場か発生され、反応容器１内
において、両電極３．４間の高周波電界と、これに直交
する磁力線を持つミラー磁場とによるマグネトロン放電
が開始され、高密度のガスプラズマか発生され、この高
密度ガスプラズマの反応によって、ウェハ５の表面に薄
膜形成やエツチング等が行われる。
カソード電極３に与えられると共に、コイルｌｌａ、ｌ
ｌｂに通電されてミラー磁場か発生され、反応容器１内
において、両電極３．４間の高周波電界と、これに直交
する磁力線を持つミラー磁場とによるマグネトロン放電
が開始され、高密度のガスプラズマか発生され、この高
密度ガスプラズマの反応によって、ウェハ５の表面に薄
膜形成やエツチング等が行われる。
ここで用いられる反応性ガスの種類、圧力や高周波電源
８による電力等は、ウエノ＼の処理工程の種類に応じて
適宜選択される。
８による電力等は、ウエノ＼の処理工程の種類に応じて
適宜選択される。
ところで、このようなプラズマ反応装置の場合、前述し
たように、複数組（２〜３組）のミラー磁場発生用コイ
ルによってミラー磁場を回転することによって、ＥｘＢ
（Ｅは電界、Ｂは磁場）ドリフトによるプラズマの偏
在を防止し、プラズマ密度の均一化を図っているが、こ
の場合、プラズマ密度は時間的に均一化されるものの、
任意の時刻におけるプラズマ密度は不均一になり、プラ
ズマ中のウェハ５の電位及びウェハ５の表面電位の分布
は、例えば第６図に示すようになる。
たように、複数組（２〜３組）のミラー磁場発生用コイ
ルによってミラー磁場を回転することによって、ＥｘＢ
（Ｅは電界、Ｂは磁場）ドリフトによるプラズマの偏
在を防止し、プラズマ密度の均一化を図っているが、こ
の場合、プラズマ密度は時間的に均一化されるものの、
任意の時刻におけるプラズマ密度は不均一になり、プラ
ズマ中のウェハ５の電位及びウェハ５の表面電位の分布
は、例えば第６図に示すようになる。
たたし、第６図中の横軸は、ウェハ５の中心点を基準と
したときの距離であり、縦軸は電位■の絶対値であり、
１点鎖線はウェハ５の電位、実線はウェハ５の表面の局
所電位をそれぞれ表わし、Ｘ印は測定点を示す。
したときの距離であり、縦軸は電位■の絶対値であり、
１点鎖線はウェハ５の電位、実線はウェハ５の表面の局
所電位をそれぞれ表わし、Ｘ印は測定点を示す。
従来の場合、第６図に示すように任意の時刻におけるウ
ェハ５の電位及びウェハ５の表面の局所電位に差が生じ
、ウェハ５の中心から離れるに従って電位の差は大きく
なっており、ウェハ５の表面に形成されている半導体デ
バイスに電界が加わり、特に薄い絶縁膜の場合には破損
し、形成デバイスの損傷を招くという問題点があった。
ェハ５の電位及びウェハ５の表面の局所電位に差が生じ
、ウェハ５の中心から離れるに従って電位の差は大きく
なっており、ウェハ５の表面に形成されている半導体デ
バイスに電界が加わり、特に薄い絶縁膜の場合には破損
し、形成デバイスの損傷を招くという問題点があった。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、マグネトロン放電による高密度プラズマを
維持し、かつ均一性に優れ、形成デバイスに与える損傷
の少ないプラズマ反応装置が得られるようにすることを
目的とする。
れたもので、マグネトロン放電による高密度プラズマを
維持し、かつ均一性に優れ、形成デバイスに与える損傷
の少ないプラズマ反応装置が得られるようにすることを
目的とする。
この発明に係るプラズマ反応装置は、反応容器内に２個
の平板電極が平行に対向して設けられ、前記両電極間で
導入ガスの放電によるプラズマを発生するプラズマ反応
装置において、前記容器内の磁束密度が前記両電極間に
おいて極小となる極小磁場を発生する磁場発生手段を設
けたことを特徴としている。
の平板電極が平行に対向して設けられ、前記両電極間で
導入ガスの放電によるプラズマを発生するプラズマ反応
装置において、前記容器内の磁束密度が前記両電極間に
おいて極小となる極小磁場を発生する磁場発生手段を設
けたことを特徴としている。
この発明においては、磁場発生手段により両電極間にお
いて磁束密度が極小となる極小磁場を発生したため、反
応容器の内壁近傍では磁束密度が大きくなり、両電極間
で発生したプラズマの反応容器の内壁方向への拡散が抑
制され、両電極間に高密度のプラズマが安定に保持され
、しかも両電極間のプラズマの密度がほぼ均一で軸対称
になり、従来のようにウェハとウニ八表面との電位に差
が生じることがなく、ウェハに形成されるデバイスが損
傷を受けることが防止される。
いて磁束密度が極小となる極小磁場を発生したため、反
応容器の内壁近傍では磁束密度が大きくなり、両電極間
で発生したプラズマの反応容器の内壁方向への拡散が抑
制され、両電極間に高密度のプラズマが安定に保持され
、しかも両電極間のプラズマの密度がほぼ均一で軸対称
になり、従来のようにウェハとウニ八表面との電位に差
が生じることがなく、ウェハに形成されるデバイスが損
傷を受けることが防止される。
第１図はこの発明のプラズマ反応装置の−実施例の概略
図である。
図である。
第１図において、第５図と相違するのは、ミラー磁場発
生用コイルｌｌａ、ｌｌｂに代え、反応容器１内に極小
磁場を発生する磁場発生手段としての多重カスプ磁場発
生用コイル１２を、反応容器１の外側に設けたことであ
る。
生用コイルｌｌａ、ｌｌｂに代え、反応容器１内に極小
磁場を発生する磁場発生手段としての多重カスプ磁場発
生用コイル１２を、反応容器１の外側に設けたことであ
る。
このとき、多重カスプ磁場発生用コイル１２は、中空円
柱状の反応容器１の母船に平行な８個の電流路を備えて
おり、これらの電流路が反応容器１の中心軸を基準とし
て一定角度ごとに配置されている。
柱状の反応容器１の母船に平行な８個の電流路を備えて
おり、これらの電流路が反応容器１の中心軸を基準とし
て一定角度ごとに配置されている。
また、第１図には示されていないが、反応容器１内には
第５図に示す両電極３．４が配設されている。
第５図に示す両電極３．４が配設されている。
ところで、第３図は第１図中のｘ−ｘ’線における断面
の概略図であり、コイル１２に第１図中の矢印方向に電
流を通流することによって、反応容器１内に第３図中の
矢印に示すような磁力線が発生し、反応容器１のほぼ中
心において磁束密度が極小となる極小磁場が形成される
。
の概略図であり、コイル１２に第１図中の矢印方向に電
流を通流することによって、反応容器１内に第３図中の
矢印に示すような磁力線が発生し、反応容器１のほぼ中
心において磁束密度が極小となる極小磁場が形成される
。
このような極小磁場により、反応容器１内で発生したプ
ラズマは、第３図中の磁力線で囲まれた内側部分に閉じ
込められ、磁力線によって反応容器１の内壁方向へのプ
ラズマ拡散が抑制されるため、磁力線で囲まれた内側部
分におけるプラズマは高密度でかつ均一になる。
ラズマは、第３図中の磁力線で囲まれた内側部分に閉じ
込められ、磁力線によって反応容器１の内壁方向へのプ
ラズマ拡散が抑制されるため、磁力線で囲まれた内側部
分におけるプラズマは高密度でかつ均一になる。
従って、反応容器１の中央の磁束密度はほぼゼロとなり
、画電極３，４間のプラズマ発生領域における磁束密度
が極小で、反応容器１の内壁に近づくに連れて磁束密度
が大きくなるため、両電極間３．４で発生したプラズマ
の反応容器１の内壁方向への拡散を抑制することができ
、両電極３゜４間に高密度のプラズマを安定に保持する
ことができる。
、画電極３，４間のプラズマ発生領域における磁束密度
が極小で、反応容器１の内壁に近づくに連れて磁束密度
が大きくなるため、両電極間３．４で発生したプラズマ
の反応容器１の内壁方向への拡散を抑制することができ
、両電極３゜４間に高密度のプラズマを安定に保持する
ことができる。
さらに、両電極３．４間のプラズマの密度がほぼ均一で
軸対称になるため、第４図に示すように、カソード電極
３に固定されたウェハ５の電位とウェハ５の表面の電位
はほぼ等しくなり、従来のようにウェハ５の電位とウェ
ハ５の表面の局所電位に差が生じることがなく、ウェハ
５に形成されるデバイスの損傷を防止することができ、
検証によっても薄い絶縁膜の絶縁耐圧不良は全く検出さ
れなかった。
軸対称になるため、第４図に示すように、カソード電極
３に固定されたウェハ５の電位とウェハ５の表面の電位
はほぼ等しくなり、従来のようにウェハ５の電位とウェ
ハ５の表面の局所電位に差が生じることがなく、ウェハ
５に形成されるデバイスの損傷を防止することができ、
検証によっても薄い絶縁膜の絶縁耐圧不良は全く検出さ
れなかった。
ただし、第６図と同様に、第４図中の横軸はウェハ５の
中心点を基準としたときの距離であり、縦軸は電位Ｖの
絶対値であり、１点鎖線はウェハ５の電位であり、Ｘ印
はウェハ５の表面の電位測定点における電位である。
中心点を基準としたときの距離であり、縦軸は電位Ｖの
絶対値であり、１点鎖線はウェハ５の電位であり、Ｘ印
はウェハ５の表面の電位測定点における電位である。
なお、上記実施例では、極小磁場を発生する磁場発生手
段として、多重カスプ磁場発生用コイル１２を用いたが
、特にこれに限定されるものではなく、例えばベースボ
ールコイルや２個のベースボールコイルを９０″ずらし
て対向した引用コイルなどを用いてもよいのは言うまで
もない。
段として、多重カスプ磁場発生用コイル１２を用いたが
、特にこれに限定されるものではなく、例えばベースボ
ールコイルや２個のベースボールコイルを９０″ずらし
て対向した引用コイルなどを用いてもよいのは言うまで
もない。
以上のように、この発明のプラズマ反応装置によれば、
この発明においては、磁場発生手段により両電極間にお
いて磁束密度が極小となる極小磁場を発生したため、両
電極間で発生したプラズマの反応容器の内壁方向への拡
散を抑制することができ、両電極間に高密度のプラズマ
を安定に保持でき、しかも両電極間のプラズマの密度が
ほぼ均一で軸対称になり、従来のようにウェハとウェハ
表面との電位に差を生じることがなく、ウェハに形成さ
れるデバイスの損傷を防止することができ、ガス放電に
よるプラズマを利用したエツチングや薄膜形成において
極めて有利である。
この発明においては、磁場発生手段により両電極間にお
いて磁束密度が極小となる極小磁場を発生したため、両
電極間で発生したプラズマの反応容器の内壁方向への拡
散を抑制することができ、両電極間に高密度のプラズマ
を安定に保持でき、しかも両電極間のプラズマの密度が
ほぼ均一で軸対称になり、従来のようにウェハとウェハ
表面との電位に差を生じることがなく、ウェハに形成さ
れるデバイスの損傷を防止することができ、ガス放電に
よるプラズマを利用したエツチングや薄膜形成において
極めて有利である。
第１図はこの発明のプラズマ反応装置の一実施例の概略
図、第２図は第１図の一部の斜視図、第３図は第１図の
動作説明図、第４図は第１図の装置を用いたときのウェ
ハ電位及びウェハ表面の局所電位の分布図、第５図は従
来のプラズマ反応装置の概略図、第６図は第５図の装置
を用いたときのウェハ電位及びウェハ表面の局所電位の
分布図である。 図において、１は反応容器、３はカソード電極、４はア
ノード電極、１２は多重カスプ磁場発生用コイルである
。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
図、第２図は第１図の一部の斜視図、第３図は第１図の
動作説明図、第４図は第１図の装置を用いたときのウェ
ハ電位及びウェハ表面の局所電位の分布図、第５図は従
来のプラズマ反応装置の概略図、第６図は第５図の装置
を用いたときのウェハ電位及びウェハ表面の局所電位の
分布図である。 図において、１は反応容器、３はカソード電極、４はア
ノード電極、１２は多重カスプ磁場発生用コイルである
。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- （１）反応容器内に２個の平板電極が平行に対向して設
けられ、前記両電極間で導入ガスの放電によるプラズマ
を発生するプラズマ反応装置において、 前記容器内の磁束密度が前記両電極間において極小とな
る極小磁場を発生する磁場発生手段を設けたことを特徴
とするプラズマ反応装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17080790A JPH0456774A (ja) | 1990-06-25 | 1990-06-25 | プラズマ反応装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17080790A JPH0456774A (ja) | 1990-06-25 | 1990-06-25 | プラズマ反応装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0456774A true JPH0456774A (ja) | 1992-02-24 |
Family
ID=15911706
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17080790A Pending JPH0456774A (ja) | 1990-06-25 | 1990-06-25 | プラズマ反応装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0456774A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005197456A (ja) * | 2004-01-07 | 2005-07-21 | Komatsu Ltd | 光源装置及びそれを用いた露光装置 |
-
1990
- 1990-06-25 JP JP17080790A patent/JPH0456774A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005197456A (ja) * | 2004-01-07 | 2005-07-21 | Komatsu Ltd | 光源装置及びそれを用いた露光装置 |
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