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JP2581386B2 - 高周波磁場励起処理装置 - Google Patents

高周波磁場励起処理装置

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JP2581386B2
JP2581386B2 JP4344666A JP34466692A JP2581386B2 JP 2581386 B2 JP2581386 B2 JP 2581386B2 JP 4344666 A JP4344666 A JP 4344666A JP 34466692 A JP34466692 A JP 34466692A JP 2581386 B2 JP2581386 B2 JP 2581386B2
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Japan
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plasma
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frequency magnetic
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義裕 柿本
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Nippon Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高周波磁場励起、特に
半導体製造工程に用いる、プラズマエッチング装置或い
はプラズマCVD装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のプラズマエッチング装置は、被エ
ッチング材をエッチングする方法として、同軸電極上に
高周波を印加する方法や、対向電極上に高周波を印加す
る方法すなわち、容量型誘導結合方式によるプラズマ発
生方式を用いていた。
【0003】しかし、近年では、例えば256M−DR
AMなどにより集積度の進んだ素子においては、そのゲ
ート酸化膜が非常に薄くなっており、従来のエッチング
装置では、プラズマ照射による被エッチング材のダメー
ジが無視できなくなってきた。
【0004】そこで近年では、マイクロ波を用いてガス
気体を電離・励起させる方法やマイクロ波によってガス
気体を電離し、常磁界を用い、電子共鳴をさせ、電磁波
エネルギを電子に吸収させ、それによってプラズマ密度
を上げる方法が用いられている(例えば特開昭60−1
34423号、特開昭63−17529号等)。
【0005】また別の方法としては、上述した従来技術
に光電効果を付加した光励起方式、また電磁石や永久磁
石によって常磁界を発生させ、容量型電極に高周波を印
加する磁場アシスト励起方式などがある(例えば、特開
昭63−305516号、特開昭56−155535号
等)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】この従来のプラズマエ
ッチング装置の一つである容量型誘導結合方式では、電
極間に発生する電界によってプラズマを発生するため、
加速イオンの発生は大きく、これによって被エッチング
材に衝突エネルギを受けることになり、結晶転位等のダ
メージが大きいという問題があった。
【0007】また、マイクロ波を用いた方式では、被エ
ッチング材の受けるプラズマ照射ダメージは小さいが、
高密度のプラズマを被エッチング材近傍で発生させるこ
とが比較的難しく、被エッチング材料のエッチング速度
が比較的高くならない。
【0008】更に、エッチング速度を高く維持するため
に、マイスロ波とは別に被エッチング材料に高周波を印
加する方法がとられているが、これらは、装置を複雑に
し、かつエッチング制御性を難しくし、高価になるとい
う問題があった。
【0009】本発明の目的は、ウェーハ表面上に発生す
るプラズマ照射ダメージによる結晶転位等のダメージを
防止した高周波磁場励起処理装置を提供することにあ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る高周波磁場励起処理装置は、プラズマ
処理部と、高周波印加コイル部とを有し、高周波磁場内
を通過してプラズマ化された反応ガスを被処理物に接触
させて、該被処理物の処理を行なう高周波磁場励起処理
装置であって、プラズマ処理部は、反応ガスの導入口か
ら被処理物に向かって拡径した形状をなす空間であり、
高周波印加コイル部は、前記プラズマ処理部の反応ガス
導入口側から被処理物側に向かう周面形状に倣い、その
周面全体に渡って高周波が印加されるコイルを均一な巻
き密度をもって巻き付けたものである。
【0011】また本発明に係る高周波磁場励起処理装置
はプラズマ処理部と、高周波印加コイル部とを有し、高
周波磁場内を通過してプラズマ化された反応ガスを被処
理物に接触させて、該被処理物の処理を行なう高周波磁
場励起処理装置であって、 プラズマ処理部は、反応ガス
の導入口側と被処理物側とが同一径をもつ形状の空間で
あり、 高周波印加コイル部は、前記プラズマ処理部の周
面形状に倣い、その周面全体に渡って高周波が印加され
るコイルを被処理物側の巻き密度を減少させて巻き付け
たものである。
【0012】
【0013】
【作用】磁場密度が被エッチング材側に向けて減少する
高周波磁場を形成することにより、無電極のプラズマ放
電を行う。
【0014】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
【0015】(実施例1)図1は、本発明の実施例1に
係るプラズマエッチング装置を示す模式図である。
【0016】図1において、本発明に係るプラズマエッ
チング装置は、プラズマ発生部とエッチング部とを有し
ている。
【0017】プラズマ発生部は、次のように構成されて
いる。すなわち、プラズマ発生室9は、内部が中空の円
錐台形状の外壁1で取囲まれて形成されており、外壁1
の錐状周面には、冷却配管を兼ねたパイプ状の高周波印
加コイル3が均一な巻き密度により巻付けてある。ま
た、プラズマ発生室9の頂部には、エッチングガス導入
管2が設けられている。
【0018】高周波印加コイル3には、両管端に高周波
伝導管4,5が接続している。コイル3と伝導管4,5
とは、管内が連通しており、その管内に冷却媒体が流動
するようになっている。さらにコイル3と伝導管4,5
とは、管壁を通して電気的に導通し、高周波電力が印加
されるようになっている。また、出口側の高周波伝導管
5の管壁はコンデンサ17を介して接地されている。
【0019】一方、エッチング部は、エッチング室15
とウェーハホルダー11とを有している。
【0020】エッチング室15は、外壁14により取囲
まれてプラズマ発生室9の下部に設けられている。
【0021】エッチングガス導入管2よりプラズマ発生
室9内にエッチングガス16が導入される。一方、高周
波電源6により発生した高周波を、冷却配管を兼用する
高周波伝導管4を通し、高周波印加コイル3に印加す
る。高周波印加コイル3への通電により、印加した高周
波とは、位相のある高周波磁場10が発生する。この高
周波磁場10は、被エッチング材の方向に向って発散減
衰する特性を有している。エッチングガス導入管2から
供給されるエッチングガス16の分子を構成する原子の
最外殻電子は、高周波磁場エネルギを吸収し、電離・励
起し、電離によって発生した電子は、高周波磁場エネル
ギを吸収し加速する。やがて、高周波磁場10中で複雑
な運動をする電子は、エッチングガス16の分子に衝突
する。衝突すると、その分子を電離し、1個の電子が2
個になる。2個の電子は、それぞれまた他の分子に衝突
して、これを電離する。このようにして、電子はねずみ
算式に増加する、いわゆる電子なだれ現象により、グロ
ー放電を発生する。
【0022】また発生した電子の運動を説明すると、ロ
ーレンツ力を受けることによって電子は、磁力線方向と
は垂直方向に回転する。この回転半径は、磁場の強さに
ほぼ反比例し、回転方向は、磁力線方向が交番するごと
に方向は変わる。更に、電子の回転面に対して法線方向
に磁場密度が変化しているので、電子の回転は、磁場密
度の減少する方向に歪みを発生する。すなわち、電子は
回転しながら、磁場密度の低い方向へ運動する。この結
果、プラズマ発生室9内のプラズマは引き出されたよう
になり、被エッチング材12に達しエッチングを行う。
【0023】また、高周波伝導管4内を通して冷却媒体
7が高周波印加コイル3内に流れ込み、冷却媒体8が高
周波伝導管5より排出される。一方、エッチング室14
内は真空排気13される。
【0024】(実施例2)図2は、本発明の実施例2を
示す図である。本実施例では、プラズマ発生室9の形状
を円筒形とし、高周波印加コイル3の巻き密度を、被エ
ッチング材12の方向へ向って減少させたものである。
プラズマの発生メカニズムに関しては、前述の実施例1
と同等の原理となる。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、高周波印
加コイルをプラズマ発生室の外周に取り付け、磁場密度
が被エッチング材の方向に減少する高周波磁場を形成す
ることにより、無電極のプラズマ放電を行うことができ
る。プラズマは、主にプラズマ発生室内にて発生し、時
にラジカル分子の大多数が発生する。このラジカル分子
は、近接する被エッチング材の表面に降下し、エッチン
グの促進に効果をなす。無電極であることから、加速イ
オンの量が少ないのにもかかわらず、十分なエッチング
速度を得ることができる。又、被エッチング材の面内の
エッチング速度の分布においても、適切なる磁場の広が
り、すなわちプラズマの広がりが得られることから、分
布の最適化を行うことができる。
【0026】従って、構造的には安価に構成でき、プラ
ズマ照射ダメージを抑制しながらもエッチング速度が高
く、そのエッチング速度分布の制御を行うことができ
る。
【0027】また、エッチングガスの代わりにデポジシ
ョンガスを用いることにより、プラズマCVDに応用で
き、プラズマ照射ダメージを抑制できるという効果を有
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1を示す模式図である。
【図2】本発明の実施例2を示す模式図である。
【符号の説明】
1 プラズマ発生室用外壁 2 エッチングガス導入室 3 高周波印加コイル 4,5 冷却配管を兼ねた高周波伝導管 6 高周波電源 7,8 冷却水 9 プラズマ発生室 10 高周波磁場 11 ウェーハホルダー 12 ウェーハ 13 真空排気 14 エッチング室用外壁 15 エッチング室 16 ガス 17 コンデンサ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プラズマ処理部と、高周波印加コイル部
    とを有し、高周波磁場内を通過してプラズマ化された反
    応ガスを被処理物に接触させて、該被処理物の処理を行
    なう高周波磁場励起処理装置であって、プラズマ処理部は、反応ガスの導入口から被処理物に向
    かって拡径した形状をなす空間であり、 高周波印加コイル部は、前記プラズマ処理部の反応ガス
    導入口側から被処理物側に向かう周面形状に倣い、その
    周面全体に渡って高周波が印加されるコイルを均一な巻
    き密度をもって巻き付けたものである ことを特徴とする
    高周波磁場励起処理装置。
  2. 【請求項2】 プラズマ処理部と、高周波印加コイル部
    とを有し、高周波磁場内を通過してプラズマ化された反
    応ガスを被処理物に接触させて、該被処理物の処理を行
    なう高周波磁場励起処理装置であって、 プラズマ処理部は、反応ガスの導入口側と被処理物側と
    が同一径をもつ形状の空間であり、 高周波印加コイル部は、前記プラズマ処理部の周面形状
    に倣い、その周面全体に渡って高周波が印加されるコイ
    ルを被処理物側の巻き密度を減少させて巻き付けたもの
    である ことを特徴とする高周波磁場励起処理装置。
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