JPS62152127A - プラズマ装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置等の製造のためのプラズマＣＶＤ（
Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ
）装置、エツチング装置、スパッタリング装置として用
いられるプラズマ装置に関するものである。

〔従来技術〕

電子サイクロトロン共鳴を利用したプラズマ装置は低ガ
ス圧で活性度の高いプラズマを生成出来、イオンエネル
ギの広範囲な選択が可能であり、また大きなイオン電流
がとれ、イオン流の指向性、均一性に優れるなどの利点
があり、高集積半導体装置の製造に欠かせないものとし
てその研究、開発が進められている。

第４図はプラズマエツチング装置として構成した従来の
電子サイクロトロン共鳴を利用したプラズマ装置の縮断
面図であり、３１は中空円筒状プラズマ生成室を示して
いる。プラズマ生成室３１は周囲壁を２重構造にして冷
却水の通流室を備え、また−側壁中央にはマイクロ波導
入口３１ｃを、更に他側壁中央には前記マイクロ波導入
口３１ｃと対向する位置に円形のプラズマ引出口３１ｄ
を夫々備えており、前記マイクロ波導入口３１ｃには導
波管３２の一端が接続され、またプラズマ引出口３１ｄ
に臨ませて中空直方体形のエツチング室３３を配設し、
更に周囲にはプラズマ生成室３１及びこれに接続した導
波管３２の一端部にわたってこれらを囲繞する態様でこ
れらと同心状に円環状の励磁コイル３４を配設しである
。

導波管３２の他端部は図示しないマグネドローンに接続
されており、またエツチング室３３内におけるプラズマ
引出口３１ｄと対向する位置にはｆ！五台３８が設置さ
れ、この載置台３８表面に半導体ウェーハ等である試料
Ｓを載置するようになっている。

而してこのようなプラズマエツチング装置にあっては、
プラズマ生成室３１内にプラズマを生成させ、生成させ
たプラズマを励磁コイル３４にて形成される、プラズマ
引出口３１ｄ前方のエツチング室３３側に向かうに従っ
て磁束密度が低下する発散磁界によってエツチング室３
３内の試料Ｓ上に投射せしめて、試料Ｓ表面をエツチン
グするようになっている（特開昭６０−５１５３７号）
。

〔発明が解決しようとする問題点〕 ところで上述した如き従来装置にあってはプラズマ生成
室３１、プラズマ引出口３１ｄはいずれも円筒形、又は
円形に形成され従ってまた励磁コイル３４もこれに合わ
せて円筒形に形成されていた。

このような構成はたしかに円板形をなす半導体ウェー八
等の試料Ｓに対する成膜、エツチング処理等に際しては
プラズマの均一な投射を行い得る利点はあるが、反面、
サーマルヘッド等大型の矩形をなす試料を対象とした場
合には円筒形をなすプラズマ生成室１内でプラズマを生
成させ、また矩形のプラズマ引出口３１ｄから投射する
と、載置台３８上の円形領域にプラズマが投射される結
果、矩形をなす試料Ｓの周囲にプラズマの無駄な投射が
行われることとなって投射効率が低く、そのうえ試料Ｓ
の表面各部に対するイオン密度のばらつきが大きくなり
、処理の均一化が難しいという問題があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、その
目的とするところはプラズマ生成室の内面、並びにプラ
ズマをエツチング室等の試料室に導入するプラズマ引出
口及び励磁コイルを夫々角筒、矩形、周環形に形成する
ことによって、矩形の試料に対しても均一なプラズマの
分布を図り得るようにしたプラズマ装置を提供するにあ
る。

本発明に係るプラズマ装置は、電子サイクロトロン共鳴
を利用してプラズマを生成させるプラズマ生成室と、該
プラズマ生成室で生成させたプラズマを試料に投射する
試料室と、前記プラズマ生成室の周囲に配設した励磁コ
イルとを備えたプラズマ装置において、前記プラズマ生
成室は角筒形に形成し、またプラズマを前記プラズマ生
成室から試料室に導くプラズマ引出口は矩形に形成し、
更に励磁コイルは角環状に形成したことを特徴とする。

〔実施例〕

以下本発明をプラズマエツチング装置に適用した実施例
を示す図面に基づき具体的に説明する。

第１図は、本発明に係るプラズマ装置（以下本発明装置
という）の説明図、第２図は第１図の■−■線による縦
断面図であり、図中１はプラズマ生成室、２は導波管、
３は試料室を構成するエツチング室、４は励磁コイルを
示している。

プラズマ生成室ｌはステンレス鋼製で角筒形、厳密には
中空直方体形に形成され、周囲壁は二重構造に構成され
て冷却水の通流室１ａを備え、上部側壁の中央には石英
ガラス板１ｂにて封止された平面視で矩形をなすマイク
ロ波導入口１ｃを備え、またこれと対向する下部壁の中
央には平面視で矩形をなすプラズマの引出口１ｄが開口
せしめられている。前記マイクロ波導入口１ｃには四角
筒形をなす導波管２の一端部が接続せしめられ、またプ
ラズマ引出口１ｄに臨ませて中空直方体形のエツチング
室３が配設され、そしてプラズマ生成室１とこれに接続
した導波管２の端部にわたって、四角環形状の励磁コイ
ル４が周設され、更にこの励磁コイル４とエツチング室
３との間にはエツチング室３に外嵌する態様で磁束密度
を均一化するための四角筒状のヨーク５が配設されてい
る。

導波管２の他端部は図示しないマグネトロンに接続され
ており、このマグネトロンで発生したマイクロ波を導波
管２を通じてプラズマ生成室１に導入するようになって
いる。また、励磁コイル４は図示しない定電流電源に接
続されるようになっており、電流の通流によってプラズ
マ生成室ｌ内へのマイクロ波の導入によりプラズマが生
成するよう磁界を形成すると共に、イオンをエツチング
室側に向けて投射すべくエツチング室３側に向けて磁束
密度が低下する発散磁界を形成するよう構成されている
。

一方エソチング室３は、プラズマ引出口１ｄと対向する
下側壁に排気系３ａに連なる排気口３ｂが設けられ、ま
たプラズマ引出口１ｄと対向する中央には載置台６が設
置され、この載置台６表面に試料Ｓを静電吸着によって
着脱可能に固定し得るようにしである。

第３図はヨークの拡大斜視図であり、ヨーク５は強磁性
材料、例えば鉄にてプラズマ生成室１と略相似形であっ
て、且つこれよりも若干大きい四角筒形に形成されてお
り、その短辺の上端縁は相対向する向き、即ち四角筒形
の中央側に向けて若干延在させ、張出片５ａ、５ｂを形
成してあり、プラズマ生成室１の外囲にこれと同心状に
外嵌配置されている。

張出片５ａ、５ｂの大きさ、形状等については特に限定
するものではなく、四角筒形をなすプラズマ生成室１内
に均一な磁界を生しせしめ、また、このプラズマ生成室
ｌからエツチング室３側にむけて磁束密度が低下し、且
つプラズマ引出口１ｄと平行な平面内における磁束密度
分布が均一な発散磁界を形成し得るものであればよい。

なお実施例のヨーク５は張出片５ａ、　５ｂを四角箇の
上端部における短辺側にのみ設ける構成を示したが、下
端部の短辺側にも同様の張出片を設けてもよいことは勿
論である。

その地図中１ｅ、Ｉｆは冷却水の給水系、排水系、Ｉｇ
、３ｇはガス供給系を夫々示している。

而して本発明装置にあっては図示しないロードロック室
を通じて、エツチング室３内の載置台６上に試料Ｓを載
置しエツチングを開始する。即ち、ガス供給系１ｇを通
じてプラズマ生成室ｌ内にガスを供給し、また励磁コイ
ル４に電流を通流させると共に、導波管２を通じてマイ
クロ波を導入してプラズマを発生させ、励磁コイル４に
て形成されるエツチング室３側に向かう発散磁界によっ
てプラズマを試料Ｓ周縁に向けて投射させる。

プラズマはガス供給系３ｇから供給されたエツチングガ
スであるｃ２Ｆ６等をプラズマ分解し、試料Ｓ表面の５
＋０２等の膜をエツチングする。

プラズマ生成室１．プラズマ引出口１ｄ、励磁コイル４
はいずれも角筒形、矩形、周環形等に形成されているた
め、プラズマ生成室１内におけるプラズマの発生は勿論
、エツチング室３内へのプラズマの導入過程においても
プラズマイオン密度は角筒形又は矩形領域内において均
一に設定され、プラズマを矩形の試料Ｓに対し均一な密
度で投射せしめることが出来て、加工精度の高いエツチ
ングを行い得ることとなる。

特にプラズマ生成室工を中空直方体形にしたことによっ
て理論的には短辺近傍は長辺近傍よりも相対的に磁束密
度が低くなるが、本発明装置にあっては、プラズマ生成
室ｌの周囲にヨーク５を設けると共に、ヨーク自体の短
辺の上端縁には張出片５ａ、５ｂを設けることによって
磁束密度のばらつきが解消され一層プラズマ密度の均一
化が図れることとなる。

なお、上述の実施例は本発明をエツチング装置として通
用した構成につき説明したが、何らこれに限るものでは
なく、例えばプラズマＣＶＤ装置、スパッタリング装置
等としても通用し得ることは勿論である。

またプラズマ生成室ｌは中空直方体形に形成し、プラズ
マ引出口１ｄは長方形状に形成し、更に励磁コイル４は
四角環状に形成した場合につき説明したが、この形状に
ついては特にこれのみに限るものではなく、例えばプラ
ズマ生成室１、励磁コイル４は中空立方体形、正四角環
形に、またプラズマ引出口１ｄは正方形に、或いはまた
他の角形、楕円形等に形成してもよいことば勿論である
。

〔効果〕

以上の如く本発明装置にあってはプラズマ生成室は角筒
形に、またプラズマ引出口は矩形に、更に励磁コイルも
プラズマ生成室、プラズマ引出口に合わせた角形環状に
形成したから、矩形の試料に対するプラズマ密度の均一
化が容易に達成出来て試料に対する成膜、或いはエツチ
ング等の処理をより高精度に行い得、しかもプラズマ投
射に無駄がなく効率が高いなど本発明は優れた効果を奏
するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の説明図、第２図は第１図の■−■
線による縦断面図、第３図はヨークの拡大斜視図、第４
図は従来装置の説明図である。 ■・・・プラズマ生成室　１ｄ・・・プラズマ引出口２
・・・導波管　３・・・エツチング室　４・・・励磁コ
イル５・・・ヨーク　５ａ、５ｂ・・・張出片　７・・
・載置台Ｓ・・・一式料 特　許　出願人　　住友金属工業株式会社代理人　弁理
士　　河　　野　　登　　夫第　１　図 葛　２　図 算　３Ｉ２１ 算　４−　園

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、電子サイクロトロン共鳴を利用してプラズマを生成
   させるプラズマ生成室と、該プラズマ生成室で生成させ
   たプラズマを試料に投射する試料室と、前記プラズマ生
   成室の周囲に配設した励磁コイルとを備えたプラズマ装
   置において、前記プラズマ生成室は角筒形に形成し、ま
   たプラズマを前記プラズマ生成室から試料室に導くプラ
   ズマ引出口は矩形に形成し、更に励磁コイルは角環状に
   形成したことを特徴とするプラズマ装置。