JPH06333848A - プラズマ生成装置 - Google Patents
プラズマ生成装置Info
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- JPH06333848A JPH06333848A JP5125668A JP12566893A JPH06333848A JP H06333848 A JPH06333848 A JP H06333848A JP 5125668 A JP5125668 A JP 5125668A JP 12566893 A JP12566893 A JP 12566893A JP H06333848 A JPH06333848 A JP H06333848A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】プラズマ保持容器７，７ａの一部をマイクロ波
遮断壁１２で覆う。マイクロ波遮断壁と外部容器１０の
間がマイクロ波の通路になるように間隙１５を設け、マ
イクロ波発生源８で発生したマイクロ波をプラズマ保持
容器上面７とプラズマ保持容器側面７ａから入射させ
る。 【効果】プラズマ密度分布の制御と高密度化ができる。
遮断壁１２で覆う。マイクロ波遮断壁と外部容器１０の
間がマイクロ波の通路になるように間隙１５を設け、マ
イクロ波発生源８で発生したマイクロ波をプラズマ保持
容器上面７とプラズマ保持容器側面７ａから入射させ
る。 【効果】プラズマ密度分布の制御と高密度化ができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマ生成装置を備
えたプラズマ処理装置に係り、特に、半導体素子の微細
加工に好適なプラズマ処理装置に関する。
えたプラズマ処理装置に係り、特に、半導体素子の微細
加工に好適なプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】プラズマを用いたドライエッチング装置
や化学気相成膜（ＣＶＤ）装置では、均一で高密度なプ
ラズマを生成するために様々な発明がなされている。例
えば、特開平3−229859 号公報では回転磁場を与えてプ
ラズマを均一化し、特開平2−139924号公報ではやはり
磁場を変動させることによりプラズマの均一化を図って
いる。また、特開平3−79771号公報ではプラズマ中に電
極を差し込んでプラズマを均一化している。しかし、こ
れらはどれもマイクロ波がプラズマにどのように入射す
るかを制御しておらず、特に、従来のマイクロ波プラズ
マ装置はマイクロ波がＥＣＲ面の片面からのみ入射する
ものばかりである。
や化学気相成膜（ＣＶＤ）装置では、均一で高密度なプ
ラズマを生成するために様々な発明がなされている。例
えば、特開平3−229859 号公報では回転磁場を与えてプ
ラズマを均一化し、特開平2−139924号公報ではやはり
磁場を変動させることによりプラズマの均一化を図って
いる。また、特開平3−79771号公報ではプラズマ中に電
極を差し込んでプラズマを均一化している。しかし、こ
れらはどれもマイクロ波がプラズマにどのように入射す
るかを制御しておらず、特に、従来のマイクロ波プラズ
マ装置はマイクロ波がＥＣＲ面の片面からのみ入射する
ものばかりである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】現行のプラズマ生成装
置では、プラズマにできるだけマイクロ波を当てるため
に、プラズマへのマイクロ波の入射の状態を制御してい
ない。
置では、プラズマにできるだけマイクロ波を当てるため
に、プラズマへのマイクロ波の入射の状態を制御してい
ない。
【０００４】上記従来技術でも、プラズマ中の磁場分布
を変化させるなど、マイクロ波の吸収分布を制御するも
ので、プラズマへのマイクロ波の吸収機構が完全にわか
っていない現在では、プラズマを制御するには不十分で
ある。
を変化させるなど、マイクロ波の吸収分布を制御するも
ので、プラズマへのマイクロ波の吸収機構が完全にわか
っていない現在では、プラズマを制御するには不十分で
ある。
【０００５】本発明の目的は、プラズマへのマイクロ波
入射の状態を簡単な構造で制御し、プラズマの均一化を
実現することにある。
入射の状態を簡単な構造で制御し、プラズマの均一化を
実現することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、プラズマ発生源と、前記プラズマ発生源
で発生したプラズマを保持するプラズマ保持容器と、マ
イクロ波発生源と、前記プラズマ保持容器を囲み前記マ
イクロ波発生源で発生したマイクロ波を内部に封じ込め
る外部容器とを備えたプラズマ生成装置において、プラ
ズマ保持容器の一部をマイクロ波遮断壁で覆い、マイク
ロ波遮断壁の位置によりプラズマ容器内部のプラズマの
分布状態を制御する手段を提供する。
成するために、プラズマ発生源と、前記プラズマ発生源
で発生したプラズマを保持するプラズマ保持容器と、マ
イクロ波発生源と、前記プラズマ保持容器を囲み前記マ
イクロ波発生源で発生したマイクロ波を内部に封じ込め
る外部容器とを備えたプラズマ生成装置において、プラ
ズマ保持容器の一部をマイクロ波遮断壁で覆い、マイク
ロ波遮断壁の位置によりプラズマ容器内部のプラズマの
分布状態を制御する手段を提供する。
【０００７】
【作用】マイクロ波発生源で発生したマイクロ波は電磁
波を透過するプラズマ保持容器に入射する。プラズマ保
持容器の一部はマイクロ波遮断壁で被覆されているの
で、被覆部からはマイクロ波は入射しない。マイクロ波
遮断壁は固定されていなければ、その位置を変えること
により、プラズマ保持容器へのマイクロ波の入射の状態
を変えることができる。反射したマイクロ波はプラズマ
保持容器を囲む外部容器で反射し、再びプラズマ保持容
器へ入射する。
波を透過するプラズマ保持容器に入射する。プラズマ保
持容器の一部はマイクロ波遮断壁で被覆されているの
で、被覆部からはマイクロ波は入射しない。マイクロ波
遮断壁は固定されていなければ、その位置を変えること
により、プラズマ保持容器へのマイクロ波の入射の状態
を変えることができる。反射したマイクロ波はプラズマ
保持容器を囲む外部容器で反射し、再びプラズマ保持容
器へ入射する。
【０００８】さらに、電子サイクロトロン(ＥＣＲ)共鳴
を利用している場合、装置内部には磁束密度８７５ガウ
スの等磁束密度面である電子サイクロトロン共鳴面（Ｅ
ＣＲ面）がある。マイクロ波はプラズマ中ではＥＣＲ面
の近傍で吸収されるが、大気中ではＥＣＲ面を通過す
る。従って、マイクロ波発生源で発生したマイクロ波の
一部は直接プラズマ保持容器に入射しＥＣＲ面で吸収さ
せ、マイクロ波の一部はマイクロ波遮断壁と外部容器の
間を伝播させ大気中で、一旦、ＥＣＲ面を通過させ、そ
の後にプラズマ保持容器に入射し逆方向からＥＣＲ面に
マイクロ波を入れる。ＥＣＲ面の両側からマイクロ波を
当てることにより高密度なプラズマが得られ、マイクロ
波遮断壁の位置を調節することによりプラズマの密度の
分布を制御できる。
を利用している場合、装置内部には磁束密度８７５ガウ
スの等磁束密度面である電子サイクロトロン共鳴面（Ｅ
ＣＲ面）がある。マイクロ波はプラズマ中ではＥＣＲ面
の近傍で吸収されるが、大気中ではＥＣＲ面を通過す
る。従って、マイクロ波発生源で発生したマイクロ波の
一部は直接プラズマ保持容器に入射しＥＣＲ面で吸収さ
せ、マイクロ波の一部はマイクロ波遮断壁と外部容器の
間を伝播させ大気中で、一旦、ＥＣＲ面を通過させ、そ
の後にプラズマ保持容器に入射し逆方向からＥＣＲ面に
マイクロ波を入れる。ＥＣＲ面の両側からマイクロ波を
当てることにより高密度なプラズマが得られ、マイクロ
波遮断壁の位置を調節することによりプラズマの密度の
分布を制御できる。
【０００９】
【実施例】図１にプラズマ処理装置の一例として、マイ
クロ波プラズマエッチング装置を示す。
クロ波プラズマエッチング装置を示す。
【００１０】装置の中心部にはエッチングされる試料２
が試料台３の上に設置されている。試料台は電極を兼ね
ており、アース電極１１との間に高周波のバイアス電流
を加えることもある。試料と試料台は、例えば、石英で
作られた円筒型のプラズマ保持容器７の内部に設置され
る。プラズマ保持容器の形状は、半球型のものや、円筒
型のものを用いるなど様々である。プラズマ保持容器内
部の処理室１はガス導入部４とガス排出部５につながっ
ている。プラズマ保持容器はさらに外部容器１０に収納
されており、この外部容器の上部には導波管９を介し
て、マイクロ波発生源８が取り付けてある。外部容器の
外側にはコイル６が備え付けてあり、装置内部にＥＣＲ
面を形成している。
が試料台３の上に設置されている。試料台は電極を兼ね
ており、アース電極１１との間に高周波のバイアス電流
を加えることもある。試料と試料台は、例えば、石英で
作られた円筒型のプラズマ保持容器７の内部に設置され
る。プラズマ保持容器の形状は、半球型のものや、円筒
型のものを用いるなど様々である。プラズマ保持容器内
部の処理室１はガス導入部４とガス排出部５につながっ
ている。プラズマ保持容器はさらに外部容器１０に収納
されており、この外部容器の上部には導波管９を介し
て、マイクロ波発生源８が取り付けてある。外部容器の
外側にはコイル６が備え付けてあり、装置内部にＥＣＲ
面を形成している。
【００１１】マイクロ波発生源８で発生した、例えば、
２.４５ＧＨｚ のマイクロ波は、導波管９を伝播して外
部容器１０に入る。更にマイクロ波は電磁波を透過する
プラズマ保持容器７を通過し処理室に入射し、ＥＣＲ面
近傍でプラズマに吸収される。この吸収されたエネルギ
は処理室内部をガス導入部からガス排出部に向かって流
れるエッチングガスをプラズマ化し、生成されたプラズ
マはさらにエッチングガスを活性反応種にし、エッチン
グが行われる。
２.４５ＧＨｚ のマイクロ波は、導波管９を伝播して外
部容器１０に入る。更にマイクロ波は電磁波を透過する
プラズマ保持容器７を通過し処理室に入射し、ＥＣＲ面
近傍でプラズマに吸収される。この吸収されたエネルギ
は処理室内部をガス導入部からガス排出部に向かって流
れるエッチングガスをプラズマ化し、生成されたプラズ
マはさらにエッチングガスを活性反応種にし、エッチン
グが行われる。
【００１２】次に、図２により本発明の一実施例を説明
する。図２は、本発明を図１に示した半導体ウエハ加工
用のマイクロ波エッチング装置に適用した一実施例であ
り、装置の断面図を表す。装置の作用は基本的には図１
の装置とおなじである。
する。図２は、本発明を図１に示した半導体ウエハ加工
用のマイクロ波エッチング装置に適用した一実施例であ
り、装置の断面図を表す。装置の作用は基本的には図１
の装置とおなじである。
【００１３】図２の装置はプラズマ保持容器が円筒型に
なっており、その外周をマイクロ波遮断壁１２で覆って
ある。マイクロ波遮断壁は導体の筒であることもある
し、導体の網状の筒となっていてもよい。プラズマ保持
容器７と外部容器１０の間には間隙１５を広くとってあ
る。マイクロ波発生源８で発生したマイクロ波は導波管
９を伝って外部容器１０に入り、更に、電磁波を透過す
るプラズマ保持容器７に入射し、ＥＣＲ面１４でプラズ
マに吸入されプラズマを生成する。しかし、プラズマの
密度が高くなってくると、次第にマイクロ波は吸収され
る量よりも反射される量が多くなってくる。反射したマ
イクロ波は外部容器とマイクロ波遮断壁１２の間で反射
を繰り返しながら間隙１５を通る。間隙１５でマイクロ
波はECR面を通過しなければならないが、プラズマが無
いので容易に通過できる。間隙を通過したマイクロ波は
プラズマ保持容器の７ａの部分より再び入射し、プラズ
マ保持容器の７の部分から入射したマイクロ波とは反対
側からＥＣＲ面に当たり、吸収されたプラズマを生成す
る。マイクロ波はＥＣＲ面とマイクロ波入射側の近傍で
主に吸収されるので、マイクロ波がＥＣＲ面の両側から
入射することにより、マイクロ波の吸収領域が広がり高
いプラズマ密度がえられる。また、マイクロ波遮断壁１
２を上下に可変にしておくことにより、プラズマ保持容
器の上面７と側面７ａからの入射量の比を変えることが
できるので、プラズマ保持容器内のプラズマの密度分布
を制御できる。
なっており、その外周をマイクロ波遮断壁１２で覆って
ある。マイクロ波遮断壁は導体の筒であることもある
し、導体の網状の筒となっていてもよい。プラズマ保持
容器７と外部容器１０の間には間隙１５を広くとってあ
る。マイクロ波発生源８で発生したマイクロ波は導波管
９を伝って外部容器１０に入り、更に、電磁波を透過す
るプラズマ保持容器７に入射し、ＥＣＲ面１４でプラズ
マに吸入されプラズマを生成する。しかし、プラズマの
密度が高くなってくると、次第にマイクロ波は吸収され
る量よりも反射される量が多くなってくる。反射したマ
イクロ波は外部容器とマイクロ波遮断壁１２の間で反射
を繰り返しながら間隙１５を通る。間隙１５でマイクロ
波はECR面を通過しなければならないが、プラズマが無
いので容易に通過できる。間隙を通過したマイクロ波は
プラズマ保持容器の７ａの部分より再び入射し、プラズ
マ保持容器の７の部分から入射したマイクロ波とは反対
側からＥＣＲ面に当たり、吸収されたプラズマを生成す
る。マイクロ波はＥＣＲ面とマイクロ波入射側の近傍で
主に吸収されるので、マイクロ波がＥＣＲ面の両側から
入射することにより、マイクロ波の吸収領域が広がり高
いプラズマ密度がえられる。また、マイクロ波遮断壁１
２を上下に可変にしておくことにより、プラズマ保持容
器の上面７と側面７ａからの入射量の比を変えることが
できるので、プラズマ保持容器内のプラズマの密度分布
を制御できる。
【００１４】図３は、本発明をマイクロ波エッチング装
置に適用した、もう一つの実施例である。基本的な動作
原理は図２の実施例と同じで、マイクロ波遮断壁１２の
形状が図２の実施例と異なり、間隙１５の幅を変えるこ
とにより、間隙１５を通過するマイクロ波の量を調整で
きるのが特徴である。
置に適用した、もう一つの実施例である。基本的な動作
原理は図２の実施例と同じで、マイクロ波遮断壁１２の
形状が図２の実施例と異なり、間隙１５の幅を変えるこ
とにより、間隙１５を通過するマイクロ波の量を調整で
きるのが特徴である。
【００１５】図４は、本発明をマイクロ波エッチング装
置に適用した、もう一つの実施例である。基本的な動作
原理は図２の実施例と同じで、マイクロ波遮断壁１２の
形状が図２の実施例と異なり、ドーナツ型の円盤になっ
ており、マイクロ波遮断壁が非常に簡単にできるのが特
徴である。
置に適用した、もう一つの実施例である。基本的な動作
原理は図２の実施例と同じで、マイクロ波遮断壁１２の
形状が図２の実施例と異なり、ドーナツ型の円盤になっ
ており、マイクロ波遮断壁が非常に簡単にできるのが特
徴である。
【００１６】図５は、本発明をマイクロ波エッチング装
置に適用した、もう一つの実施例である。基本的な動作
原理は図２の実施例と同じであるが、本実施例では、プ
ラズマ保持容器の上部にもマイクロ波遮断壁１２ａを設
けてある。本実施例ではマイクロ波遮断壁１２ａは円錐
型で固定してあるが、非対称形であってもよいし、回転
するなど動いていてもよい。このマイクロ波遮断壁によ
り導波管９からプラズマ保持容器７へ直接入射するマイ
クロ波の一部を反射し、反射したマイクロ波を外部容器
１０とマイクロ波遮断壁１２の間の間隙１５を通してプ
ラズマ保持容器の７ａ部より入射させる。従って、マイ
クロ波遮断壁１２ａの形状によりＥＣＲ面１４の上と下
から入射するマイクロ波の量を調整でき、プラズマ保持
容器内のプラズマ分布を調節できる。
置に適用した、もう一つの実施例である。基本的な動作
原理は図２の実施例と同じであるが、本実施例では、プ
ラズマ保持容器の上部にもマイクロ波遮断壁１２ａを設
けてある。本実施例ではマイクロ波遮断壁１２ａは円錐
型で固定してあるが、非対称形であってもよいし、回転
するなど動いていてもよい。このマイクロ波遮断壁によ
り導波管９からプラズマ保持容器７へ直接入射するマイ
クロ波の一部を反射し、反射したマイクロ波を外部容器
１０とマイクロ波遮断壁１２の間の間隙１５を通してプ
ラズマ保持容器の７ａ部より入射させる。従って、マイ
クロ波遮断壁１２ａの形状によりＥＣＲ面１４の上と下
から入射するマイクロ波の量を調整でき、プラズマ保持
容器内のプラズマ分布を調節できる。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、簡単な構造でマイクロ
波のプラズマへの入射状態を調節できるので、均一かつ
高密度なプラズマを得ることができるため、高速で均一
性の高いプラズマ処理を行うことができる。
波のプラズマへの入射状態を調節できるので、均一かつ
高密度なプラズマを得ることができるため、高速で均一
性の高いプラズマ処理を行うことができる。
【図１】従来のマイクロ波プラズマエッチング装置の斜
視図。
視図。
【図２】本発明の一実施例の縦断面図。
【図３】本発明の他の実施例の縦断面図。
【図４】本発明の更に他の実施例の縦断面図。
【図５】本発明の更に他の実施例の縦断面図。
１…処理室、２…試料、３…試料台、６…コイル、７…
プラズマ保持容器、８…マイクロ波発生源、９…導波
管、１０…外部容器、１２…マイクロ波遮断壁、１３…
間隙、１４…ＥＣＲ面。
プラズマ保持容器、８…マイクロ波発生源、９…導波
管、１０…外部容器、１２…マイクロ波遮断壁、１３…
間隙、１４…ＥＣＲ面。
Claims (7)
- 【請求項１】プラズマ発生源と、前記プラズマ発生源で
発生したプラズマを保持するプラズマ保持容器と、マイ
クロ波発生源と、前記プラズマ保持容器を囲み前記マイ
クロ波発生源で発生したマイクロ波を内部に封じ込める
外部容器とを備えたプラズマ生成装置において、前記プ
ラズマ保持容器の一部をマイクロ波遮断壁で覆い、前記
マイクロ波遮断壁の位置により前記プラズマ保持容器の
内部のプラズマ分布状態を制御する手段を有することを
特徴とするプラズマ生成装置。 - 【請求項２】請求項１において、前記プラズマ保持容器
を石英ガラスとし、前記マイクロ波遮断壁を導体で構成
するプラズマ生成装置。 - 【請求項３】請求項１において、前記プラズマ保持容器
を円筒型とし、前記マイクロ波遮断壁を前記円筒型プラ
ズマ保持容器の側面に同心環状に配置するプラズマ生成
装置。 - 【請求項４】請求項２において、請求項３を合わせ持つ
プラズマ生成装置。 - 【請求項５】請求項１において、磁場発生源を備え、前
記磁場発生源が前記プラズマ保持容器の内部に８７５ガ
ウスの等磁束密度面であるＥＣＲ面を形成し、前記マイ
クロ波遮断壁が前記マイクロ波発生源で発生したマイク
ロ波をＥＣＲ面の両側から入射するように配置されるプ
ラズマ生成装置。 - 【請求項６】請求項５において、請求項２を合わせ持つ
プラズマ生成装置。 - 【請求項７】請求項６において、請求項３を合わせ持つ
プラズマ生成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5125668A JPH06333848A (ja) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | プラズマ生成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5125668A JPH06333848A (ja) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | プラズマ生成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06333848A true JPH06333848A (ja) | 1994-12-02 |
Family
ID=14915705
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5125668A Pending JPH06333848A (ja) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | プラズマ生成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06333848A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000208496A (ja) * | 1999-01-19 | 2000-07-28 | Hitachi Ltd | ドライエッチング装置および半導体装置の製造方法 |
| US6501173B2 (en) | 2000-03-03 | 2002-12-31 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device |
| EP1276356A1 (en) * | 2000-03-30 | 2003-01-15 | Tokyo Electron Limited | Apparatus for plasma processing |
| JP2003110315A (ja) * | 2001-09-27 | 2003-04-11 | Tokyo Electron Ltd | 電磁界供給装置およびプラズマ処理装置 |
| JP2003109797A (ja) * | 2001-09-28 | 2003-04-11 | Tokyo Electron Ltd | 電磁界供給装置およびプラズマ処理装置 |
| JP2006179477A (ja) * | 2000-03-30 | 2006-07-06 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理装置 |
-
1993
- 1993-05-27 JP JP5125668A patent/JPH06333848A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000208496A (ja) * | 1999-01-19 | 2000-07-28 | Hitachi Ltd | ドライエッチング装置および半導体装置の製造方法 |
| US6501173B2 (en) | 2000-03-03 | 2002-12-31 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device |
| EP1276356A1 (en) * | 2000-03-30 | 2003-01-15 | Tokyo Electron Limited | Apparatus for plasma processing |
| US6910440B2 (en) | 2000-03-30 | 2005-06-28 | Tokyo Electron Ltd. | Apparatus for plasma processing |
| EP1276356A4 (en) * | 2000-03-30 | 2006-01-04 | Tokyo Electron Ltd | DEVICE FOR PLASMA PROCESSING |
| JP2006179477A (ja) * | 2000-03-30 | 2006-07-06 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理装置 |
| JP4522356B2 (ja) * | 2000-03-30 | 2010-08-11 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置 |
| JP2003110315A (ja) * | 2001-09-27 | 2003-04-11 | Tokyo Electron Ltd | 電磁界供給装置およびプラズマ処理装置 |
| JP4499323B2 (ja) * | 2001-09-27 | 2010-07-07 | 東京エレクトロン株式会社 | 電磁界供給装置およびプラズマ処理装置 |
| JP2003109797A (ja) * | 2001-09-28 | 2003-04-11 | Tokyo Electron Ltd | 電磁界供給装置およびプラズマ処理装置 |
| JP4481538B2 (ja) * | 2001-09-28 | 2010-06-16 | 東京エレクトロン株式会社 | 電磁界供給装置およびプラズマ処理装置 |
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