JPH05259120A - 磁界増加型プラズマ処理チャンバ - Google Patents
磁界増加型プラズマ処理チャンバInfo
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- JPH05259120A JPH05259120A JP4275864A JP27586492A JPH05259120A JP H05259120 A JPH05259120 A JP H05259120A JP 4275864 A JP4275864 A JP 4275864A JP 27586492 A JP27586492 A JP 27586492A JP H05259120 A JPH05259120 A JP H05259120A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 エレクトロン損失及び非均一性を減少するこ
と、基板領域における磁場を減少する。自動またはロボ
ット的なチャンバへのアクセスを改善し、スル−プット
を増加する。 【構成】 処理チャンバ１０２内のプラズマから磁力線
が取り除かれるように磁気的に方向付けられた大きな永
久マグネット１３０、１３２と、上記チャンバ１０２の
壁１５０の周囲に一連の磁気カスプを形成してプラズマ
エレクトロンが上記チャンバ１０２の壁１５０に衝突す
ることを禁止するように上記チャンバ１０２の周囲に取
り付けられた２以上のマグネットリング１２０、１２
２、１２４、１２６を有する。基板挿入口１２８は上記
マグネットリング１２０、１２６の間に備え付けること
ができ、最も効率良く、上記基板を自動的に出し入れす
ることができる。
と、基板領域における磁場を減少する。自動またはロボ
ット的なチャンバへのアクセスを改善し、スル−プット
を増加する。 【構成】 処理チャンバ１０２内のプラズマから磁力線
が取り除かれるように磁気的に方向付けられた大きな永
久マグネット１３０、１３２と、上記チャンバ１０２の
壁１５０の周囲に一連の磁気カスプを形成してプラズマ
エレクトロンが上記チャンバ１０２の壁１５０に衝突す
ることを禁止するように上記チャンバ１０２の周囲に取
り付けられた２以上のマグネットリング１２０、１２
２、１２４、１２６を有する。基板挿入口１２８は上記
マグネットリング１２０、１２６の間に備え付けること
ができ、最も効率良く、上記基板を自動的に出し入れす
ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、基板上に集積回路又は
他の電子装置を形成するプラズマリアクタに関し、特
に、処理の均一性の向上が図れるプラズマエッチリアク
タに関する。
他の電子装置を形成するプラズマリアクタに関し、特
に、処理の均一性の向上が図れるプラズマエッチリアク
タに関する。
【０００２】
【従来の技術】磁界強化式反応性イオン型（ＲＩＥ）プ
ラズマエッチングシステム自体は公知である。プラズマ
の発生効率及びエッチングの均一性を改善する為、反応
性イオンエッチングは磁界を印加した状態で行われてき
た。ＲＩＥ源の中で生成されたエレクトロンは、磁界中
で長い中間界磁路（longer mean field path）を有す
る。その結果、反応性エッチガスにおけるより多数の中
性化学種（neutral species ）の衝突、多数イオンの発
生が生じる。この改善されたイオンの生成には、より大
きなＲＦ出力を必要としない。
ラズマエッチングシステム自体は公知である。プラズマ
の発生効率及びエッチングの均一性を改善する為、反応
性イオンエッチングは磁界を印加した状態で行われてき
た。ＲＩＥ源の中で生成されたエレクトロンは、磁界中
で長い中間界磁路（longer mean field path）を有す
る。その結果、反応性エッチガスにおけるより多数の中
性化学種（neutral species ）の衝突、多数イオンの発
生が生じる。この改善されたイオンの生成には、より大
きなＲＦ出力を必要としない。
【０００３】典型的な従来システムが、図１に示されて
いる。反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）モ−ドのエッ
チリアクタ４０は、エッチされるべき基板の台（mount
）として作用するカソ−ド組立体４２を収納する円筒
状真空チャンバ４１を備えている。13.6 MHZの高周波電
源及び負荷整合回路網（load matching network ）など
の電源システム４６が、カソ−ドに接続されている。真
空チャンバの壁４７は、アノ−ドとして作用する。反応
性ガスは、ガス供給システム４９から真空チャンバ４１
の内部のシャワ−ヘッド（showerhead）５１に向かう吸
気孔４８を通じて、真空チャンバに供給される。消費さ
れたガスおよび副産物は、排気システム５０を通じて取
り除かれる。
いる。反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）モ−ドのエッ
チリアクタ４０は、エッチされるべき基板の台（mount
）として作用するカソ−ド組立体４２を収納する円筒
状真空チャンバ４１を備えている。13.6 MHZの高周波電
源及び負荷整合回路網（load matching network ）など
の電源システム４６が、カソ−ドに接続されている。真
空チャンバの壁４７は、アノ−ドとして作用する。反応
性ガスは、ガス供給システム４９から真空チャンバ４１
の内部のシャワ−ヘッド（showerhead）５１に向かう吸
気孔４８を通じて、真空チャンバに供給される。消費さ
れたガスおよび副産物は、排気システム５０を通じて取
り除かれる。
【０００４】電磁石５４、５６は、真空チャンバ４１の
上部及び底部付近の円周上に配置されている。この電磁
石は、コイル電流を逆にすることによって反対になるＮ
極とＳ極を形成する。
上部及び底部付近の円周上に配置されている。この電磁
石は、コイル電流を逆にすることによって反対になるＮ
極とＳ極を形成する。
【０００５】これらのシステムは、エッチチャンバ（et
ch chamber）に比較的低圧を使用しても比較的高いエッ
チ率を提供する。そのため、プラズマからのイオンの選
択性および該イオンのエッチされる基板に対する方向性
を犠牲にすることなく、処理されるべき基板の高いスル
−プットを与えることができる。さらに、エッチされる
べき基板はエッチチャンバ内の表面において小さな部分
を構成するだけなので、チャンバ壁に平行な磁界は壁上
のエレクトロンの損失を抑制することができる。そのた
め、全圧力が比較的に低くてもプラズマ密度は維持され
る。この処理は、さらに、プラズマの均一性を改善する
ものである。
ch chamber）に比較的低圧を使用しても比較的高いエッ
チ率を提供する。そのため、プラズマからのイオンの選
択性および該イオンのエッチされる基板に対する方向性
を犠牲にすることなく、処理されるべき基板の高いスル
−プットを与えることができる。さらに、エッチされる
べき基板はエッチチャンバ内の表面において小さな部分
を構成するだけなので、チャンバ壁に平行な磁界は壁上
のエレクトロンの損失を抑制することができる。そのた
め、全圧力が比較的に低くてもプラズマ密度は維持され
る。この処理は、さらに、プラズマの均一性を改善する
ものである。
【０００６】しかし、チャンバ内の低圧は、プラズマに
おける確かな非均一性を導き、これにより非均一性エッ
チングになる。これらの非均一性は、半導体装置の特徴
サイズ（features sizes）が小さくなり、かつ、ウエハ
のサイズが大きくなるにつれて、より深刻な問題となっ
てくる。
おける確かな非均一性を導き、これにより非均一性エッ
チングになる。これらの非均一性は、半導体装置の特徴
サイズ（features sizes）が小さくなり、かつ、ウエハ
のサイズが大きくなるにつれて、より深刻な問題となっ
てくる。
【０００７】上記装置における改良点の公知例は、米国
特許第４、４８３、７３７に示されている。該米国特許
は、チャンバの中心に向かって内側に対面した互い違い
のＮ極及びＳ極であって、直線区分内に配置されたプロ
セスチャンバの外側の周りに置かれた永久磁石の平行ラ
インマルチカスプ配列を開示する。そのため、磁石はプ
ラズマが流れる方向に対し平行である。軸線カスプ配列
（axial line cusp arrangement ）により生成された磁
界は、プラズマが流れる方向に対し直角である。壁付近
の合成的内部磁界カスプは、プラズマを閉じ込め、チャ
ンバ壁に対するエレクトロン損失を減少させる。 プラ
ズマの均等性は増加するが、これにより所望のプラズマ
密度を得るのに必要な電力量は減少する。
特許第４、４８３、７３７に示されている。該米国特許
は、チャンバの中心に向かって内側に対面した互い違い
のＮ極及びＳ極であって、直線区分内に配置されたプロ
セスチャンバの外側の周りに置かれた永久磁石の平行ラ
インマルチカスプ配列を開示する。そのため、磁石はプ
ラズマが流れる方向に対し平行である。軸線カスプ配列
（axial line cusp arrangement ）により生成された磁
界は、プラズマが流れる方向に対し直角である。壁付近
の合成的内部磁界カスプは、プラズマを閉じ込め、チャ
ンバ壁に対するエレクトロン損失を減少させる。 プラ
ズマの均等性は増加するが、これにより所望のプラズマ
密度を得るのに必要な電力量は減少する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の公知の
改良型エッチ装置には、外側に磁石が配置されている
為、いくつかの欠点がある。磁力線を妨げることなく、
基板をエッチチャンバからエッチ位置と平行な場所に出
し入れすることができず、プラズマが非均一になるから
である。
改良型エッチ装置には、外側に磁石が配置されている
為、いくつかの欠点がある。磁力線を妨げることなく、
基板をエッチチャンバからエッチ位置と平行な場所に出
し入れすることができず、プラズマが非均一になるから
である。
【０００９】そのため、基板は一般的にカソ−ドの磁力
線より低い位置からチャンバに入れられる。そして、基
板はチャンバ内でエッチ位置まで上げられ、処理が終了
した後、再び、下げられなければならない。このため、
複雑な装置を必要とし、時間がかかり、装置のスル−プ
ットは減少する。
線より低い位置からチャンバに入れられる。そして、基
板はチャンバ内でエッチ位置まで上げられ、処理が終了
した後、再び、下げられなければならない。このため、
複雑な装置を必要とし、時間がかかり、装置のスル−プ
ットは減少する。
【００１０】さらに、エッチ処理の間、基板の近傍には
磁界が全く存在しないことが望ましいことから、エレク
トロン損失及び非均一性を減少すること、基板領域にお
ける磁場を減少すること、自動またはロボット的なチャ
ンバへのアクセスを改善し、スル−プットを増加するこ
と、という改良点を具備したＲＩＥエッチチャンバが非
常に望まれている。
磁界が全く存在しないことが望ましいことから、エレク
トロン損失及び非均一性を減少すること、基板領域にお
ける磁場を減少すること、自動またはロボット的なチャ
ンバへのアクセスを改善し、スル−プットを増加するこ
と、という改良点を具備したＲＩＥエッチチャンバが非
常に望まれている。
【００１１】
【課題を解決するための手段および作用】本発明に係る
磁場増加型エッチング装置は、互いに平行かつエッチさ
れるべき基板の平面に対し平行な一連のリング状に、エ
ッチングチャンバの外周に配置されたマグネットを有す
る。その結果、エッチの均一性および基板のスル−プッ
トに対する一連の改良が達成される。
磁場増加型エッチング装置は、互いに平行かつエッチさ
れるべき基板の平面に対し平行な一連のリング状に、エ
ッチングチャンバの外周に配置されたマグネットを有す
る。その結果、エッチの均一性および基板のスル−プッ
トに対する一連の改良が達成される。
【００１２】さらに、プラズマ源を強磁界に適合させる
為に、より大きなリング状マグネットがチャンバ上部に
配置され、これにより、エッチされるべき基板の周辺領
域内の磁界はさらに減少し、チャンバ内のプラズマエッ
チングの均一性は改善する。
為に、より大きなリング状マグネットがチャンバ上部に
配置され、これにより、エッチされるべき基板の周辺領
域内の磁界はさらに減少し、チャンバ内のプラズマエッ
チングの均一性は改善する。
【００１３】
【実施例】以下、発明は図面を参照して説明される。
【００１４】図２は、本発明に係るプラズマリアクタ１
０２の外部正面図である。エレクトロンサイクロトロン
共鳴（ＥＣＲ）プラズマ源などの円筒状プラズマ源１０
０は、円筒状プラズマ処理チャンバ１０２の上部に取り
付けられている。プラズマ源１００は、内部でプラズマ
が生成されるチャンバを内包するハウジング１０４を有
するＥＣＲプラズマ源であってもよい。上部コイル１０
６及び底部コイル１０８は、約８７５ガウスの強度の磁
界を生成する電流源（図示せず）に結合されている。こ
の磁界により、生成されたエレクトロンが約2.455 ＧＨ
ｚの周波数で回転している円周軌道を描く電子の経路が
生じる。これらの磁界強度及び周波数は、商業的に入手
可能な2.455 ＧＨｚの電源を使用して、回転するエレク
トロンにエネルギを注入（pump）できるように、選択さ
れる。 上部コイル１０６には１３５−１８０アンペア
の電流が供給され、底部コイル１０８には１００−１１
０アンペアの電流が供給される。上部コイルにより生成
される代表的な磁界は、約９００−１０００ガウスであ
る。
０２の外部正面図である。エレクトロンサイクロトロン
共鳴（ＥＣＲ）プラズマ源などの円筒状プラズマ源１０
０は、円筒状プラズマ処理チャンバ１０２の上部に取り
付けられている。プラズマ源１００は、内部でプラズマ
が生成されるチャンバを内包するハウジング１０４を有
するＥＣＲプラズマ源であってもよい。上部コイル１０
６及び底部コイル１０８は、約８７５ガウスの強度の磁
界を生成する電流源（図示せず）に結合されている。こ
の磁界により、生成されたエレクトロンが約2.455 ＧＨ
ｚの周波数で回転している円周軌道を描く電子の経路が
生じる。これらの磁界強度及び周波数は、商業的に入手
可能な2.455 ＧＨｚの電源を使用して、回転するエレク
トロンにエネルギを注入（pump）できるように、選択さ
れる。 上部コイル１０６には１３５−１８０アンペア
の電流が供給され、底部コイル１０８には１００−１１
０アンペアの電流が供給される。上部コイルにより生成
される代表的な磁界は、約９００−１０００ガウスであ
る。
【００１５】ガス源１１０は、代表的に約７０−５００
０sccmの流量でプラズマ処理ガスを供給する。排気ポン
プ１１２は、処理チャンバ１０２の内部圧力が概略0.5-
5 ミリト−ル（millitorr ）になる十分な比率で、処理
ガス及び反応副産物を回収する。
０sccmの流量でプラズマ処理ガスを供給する。排気ポン
プ１１２は、処理チャンバ１０２の内部圧力が概略0.5-
5 ミリト−ル（millitorr ）になる十分な比率で、処理
ガス及び反応副産物を回収する。
【００１６】プラズマ処理チャンバ１０２は、プラズマ
源から生成されたプラズマを入れる為の入口１１４、消
費されたガスや反応副産物を排気する為の排気口１１
６、および処理されるべき基板の為のカソ−ド台１１８
（図示せず）を備えている。
源から生成されたプラズマを入れる為の入口１１４、消
費されたガスや反応副産物を排気する為の排気口１１
６、および処理されるべき基板の為のカソ−ド台１１８
（図示せず）を備えている。
【００１７】一連の少なくとも２対のマルチカスプ永久
リングマグネット（multicusp permanent ring magnet
s）１２０、１２２、１２４、１２６は、基板平面に対
し平行で互いに平行になっているが、プラズマ源からの
プラズマ伝達方向と直交する方向でプラズマ処理チャン
バ１０２の外周囲に留められている。この配置により、
エッチングチャンバ１０２の内部にエレクトロンを閉じ
込めるリング状多双極子磁力が生成される。マグネット
対１２０、１２４の各々は、これらマグネットのＮ極が
プラズマリアクタ１０２の円筒軸に近付く方向に向けら
れるように分極されている。他のリングマグネット１２
２、１２６は、これらマグネットの各々のＮ極がプラズ
マリアクタ１０２の円筒軸から離れる方向に向けられる
ように分極されている。リングマグネットは、単一のマ
グネットリングで構成することができる。また、それら
はスチ−ルなどの適当な鉄バンドにより一体的に留めら
れて配列された一連の棒状磁石で構成してもよい。棒状
磁石は、高さが概略0.5 インチ（1.27ｃｍ）、幅が1 イ
ンチ（2.54ｃｍ）及び長さが1 インチ（2.54ｃｍ）の都
合のよい大きさにすることができる。このマグネット配
列は、リアクタ中心線について対称なリング状のカスプ
磁界を形成し、その結果、より一様なプラズマを生じる
ことにより、エッチングの均一性を増加する。処理チャ
ンバ内の磁界上にある、これらのリングマグネットの効
果は、さらに、図４について図解され、検討される。
リングマグネット（multicusp permanent ring magnet
s）１２０、１２２、１２４、１２６は、基板平面に対
し平行で互いに平行になっているが、プラズマ源からの
プラズマ伝達方向と直交する方向でプラズマ処理チャン
バ１０２の外周囲に留められている。この配置により、
エッチングチャンバ１０２の内部にエレクトロンを閉じ
込めるリング状多双極子磁力が生成される。マグネット
対１２０、１２４の各々は、これらマグネットのＮ極が
プラズマリアクタ１０２の円筒軸に近付く方向に向けら
れるように分極されている。他のリングマグネット１２
２、１２６は、これらマグネットの各々のＮ極がプラズ
マリアクタ１０２の円筒軸から離れる方向に向けられる
ように分極されている。リングマグネットは、単一のマ
グネットリングで構成することができる。また、それら
はスチ−ルなどの適当な鉄バンドにより一体的に留めら
れて配列された一連の棒状磁石で構成してもよい。棒状
磁石は、高さが概略0.5 インチ（1.27ｃｍ）、幅が1 イ
ンチ（2.54ｃｍ）及び長さが1 インチ（2.54ｃｍ）の都
合のよい大きさにすることができる。このマグネット配
列は、リアクタ中心線について対称なリング状のカスプ
磁界を形成し、その結果、より一様なプラズマを生じる
ことにより、エッチングの均一性を増加する。処理チャ
ンバ内の磁界上にある、これらのリングマグネットの効
果は、さらに、図４について図解され、検討される。
【００１８】このマグネット配列には、まだ他の効果が
ある。このリングマグネットの形状ないし配置のため、
処理すべき基板、通常は半導体ウエハでが、チャンバ１
０２の側方であってマグネット１２４、１２６の列間に
あるスリット形入口１２８を用いて、チャンバの中、カ
ソ−ド上へと通過することができる。これにより、入口
の設置によってチャンバ内壁の周囲に生成された磁界が
妨害されることはなく、したがって従来技術での入口設
置による磁界の妨害によって生じるプラズマの不均一性
という問題が生じない。さらに、簡素化され固定された
カソ−ド台をチャンバ内に備え付けることができる。ま
た、このシステムは処理されるべき基板のロボット的な
処理に対し、便利で簡単な接近方法（access）を提供す
ることができる。さらに、処理されるべき基板は、同一
平面上において真空チャンバからの受入れ、抜出しが可
能であり、増加された効率の為にスル−プットは最大に
なる。
ある。このリングマグネットの形状ないし配置のため、
処理すべき基板、通常は半導体ウエハでが、チャンバ１
０２の側方であってマグネット１２４、１２６の列間に
あるスリット形入口１２８を用いて、チャンバの中、カ
ソ−ド上へと通過することができる。これにより、入口
の設置によってチャンバ内壁の周囲に生成された磁界が
妨害されることはなく、したがって従来技術での入口設
置による磁界の妨害によって生じるプラズマの不均一性
という問題が生じない。さらに、簡素化され固定された
カソ−ド台をチャンバ内に備え付けることができる。ま
た、このシステムは処理されるべき基板のロボット的な
処理に対し、便利で簡単な接近方法（access）を提供す
ることができる。さらに、処理されるべき基板は、同一
平面上において真空チャンバからの受入れ、抜出しが可
能であり、増加された効率の為にスル−プットは最大に
なる。
【００１９】この発明の更なる重要な特徴は、反応チャ
ンバ１０２の上部に留められた、大きい一対の永久リン
グマグネット１３０、１３２である。これらのマグネッ
トは、リング状のカスプ領域にＥＣＲ源の強い磁界を加
える為の整合部（matching section）を備えている。こ
れらのマグネットは、プラズマ源を出る磁力線をずら
し、それらをエッチングチャンバに入る前あるいは入っ
たすぐ後に終了させることにより、プラズマ及びエッチ
ングの均一性をも改善する。磁気方向はチャンバの中心
軸に関し軸上にあり、その為、他のリングマグネット１
２０−１２６とは異なる。この特定のプラズマ源に対
し、このリングマグネットは１２０−１２６として図示
されているリングマグネットの概略３倍の幅を有する。
大きいリングマグネット１３０、１３２は、適合させる
べく、高さが約1.5 インチ（3.81ｃｍ）、幅が1 インチ
（2.54ｃｍ）にすることができる。処理チャンバ１０２
の内部磁界における、大きいリングマグネットの効果
は、図４を参照して、さらに検討される。
ンバ１０２の上部に留められた、大きい一対の永久リン
グマグネット１３０、１３２である。これらのマグネッ
トは、リング状のカスプ領域にＥＣＲ源の強い磁界を加
える為の整合部（matching section）を備えている。こ
れらのマグネットは、プラズマ源を出る磁力線をずら
し、それらをエッチングチャンバに入る前あるいは入っ
たすぐ後に終了させることにより、プラズマ及びエッチ
ングの均一性をも改善する。磁気方向はチャンバの中心
軸に関し軸上にあり、その為、他のリングマグネット１
２０−１２６とは異なる。この特定のプラズマ源に対
し、このリングマグネットは１２０−１２６として図示
されているリングマグネットの概略３倍の幅を有する。
大きいリングマグネット１３０、１３２は、適合させる
べく、高さが約1.5 インチ（3.81ｃｍ）、幅が1 インチ
（2.54ｃｍ）にすることができる。処理チャンバ１０２
の内部磁界における、大きいリングマグネットの効果
は、図４を参照して、さらに検討される。
【００２０】よく知られているように、例えば処理中の
チャンバ内で行われる反応をモニタすることが望まれる
場合、反応チャンバ１０２は随意に計器用ポ−ト（inst
rument ports）、覗き窓（view ports）など、他の装置
を備えることができる。
チャンバ内で行われる反応をモニタすることが望まれる
場合、反応チャンバ１０２は随意に計器用ポ−ト（inst
rument ports）、覗き窓（view ports）など、他の装置
を備えることができる。
【００２１】基板挿入口１２８は、高さが概略１インチ
（2.54ｃｍ）未満、幅が所望の基板を受け入れるのに十
分な広さを有するスロットタイプになっている。例え
ば、現状の技術によると、半導体ウエハは直径６−８イ
ンチ（15.24 −20.32 ｃｍ）である。この入口１２８
は、入口１２８をリングマグネット１２０−１２６に適
合させる為にある変更が要求される場合を除き、標準製
（standard manufacture）になっている。 スロットタ
イプ入口を用いる利点は、処理されるべき基板を方向付
けされた状態で、それらが処理されるチャンバ内の位置
に出し入れできる点である。これは、基板の出し入れを
大幅に簡略化させ、カソ−ド台の固定を可能にし、基板
を処理位置に上下動させる複雑な機構を不要にする。し
かし、基板周囲の基板処理領域内で基板位置を調節する
ことが望まれる場合には、調節可能な基板台を使用でき
ることはいうまでもない。
（2.54ｃｍ）未満、幅が所望の基板を受け入れるのに十
分な広さを有するスロットタイプになっている。例え
ば、現状の技術によると、半導体ウエハは直径６−８イ
ンチ（15.24 −20.32 ｃｍ）である。この入口１２８
は、入口１２８をリングマグネット１２０−１２６に適
合させる為にある変更が要求される場合を除き、標準製
（standard manufacture）になっている。 スロットタ
イプ入口を用いる利点は、処理されるべき基板を方向付
けされた状態で、それらが処理されるチャンバ内の位置
に出し入れできる点である。これは、基板の出し入れを
大幅に簡略化させ、カソ−ド台の固定を可能にし、基板
を処理位置に上下動させる複雑な機構を不要にする。し
かし、基板周囲の基板処理領域内で基板位置を調節する
ことが望まれる場合には、調節可能な基板台を使用でき
ることはいうまでもない。
【００２２】図３は、リングマグネット１２０、１２４
が棒状マグネットの円周状配列からなるチャンバ１０２
の断面図である。これらの棒状マグネットは、チャンバ
１０２の円筒軸に向かって直交する方向に配向されたＮ
極を有する。リングマグネット１２２、１２６では、棒
状マグネットの各々はチャンバ１０２の円筒軸に直交す
るが該軸からまっすぐに離れていく方向に配向されたＮ
極を有する。
が棒状マグネットの円周状配列からなるチャンバ１０２
の断面図である。これらの棒状マグネットは、チャンバ
１０２の円筒軸に向かって直交する方向に配向されたＮ
極を有する。リングマグネット１２２、１２６では、棒
状マグネットの各々はチャンバ１０２の円筒軸に直交す
るが該軸からまっすぐに離れていく方向に配向されたＮ
極を有する。
【００２３】図４は、さまざまな要素の配置関係および
リアクタ内で生成された磁力線の形状を示すプラズマリ
アクタ９８の縦断面図である。プラズマ源１００内の磁
力線１３４、１３６は主にコイル１０６、１０８により
生成される。プラズマ源１００内の磁力線の大きな振幅
により、この磁場は処理中の基板上面において基板処理
領域１３８における内部のイオン密度に非均一性を導く
であろう。磁力線１３４の大部分が領域１４０内で曲げ
られ、事実上、そのような磁力線に戻り経路を与えるよ
うに、大きなリングマグネット１３２はリアクタ９８の
円筒軸と平行に垂直上方へ向けられたＮ極で配置され配
向されている。リングマグネット１３０は、それに対
し、リアクタ１０２の円筒軸と直交する方向に円筒軸か
ら離れる方向に配向されたＮ極を有し、付加的な磁力線
を領域１４２内の基板処理領域１３８から遠くにそら
し、磁力線を基板表面で概略２０ガウス以下になるよう
に十分な程度まで減少する。そのため、プラズマ源１０
０から放出されている磁力線はチャンバ１０２の上部１
４４に向かって引っ張られる。これが、基板表面の近く
でプラズマに非均等性を与える基板近傍の磁界は大幅に
減少する。
リアクタ内で生成された磁力線の形状を示すプラズマリ
アクタ９８の縦断面図である。プラズマ源１００内の磁
力線１３４、１３６は主にコイル１０６、１０８により
生成される。プラズマ源１００内の磁力線の大きな振幅
により、この磁場は処理中の基板上面において基板処理
領域１３８における内部のイオン密度に非均一性を導く
であろう。磁力線１３４の大部分が領域１４０内で曲げ
られ、事実上、そのような磁力線に戻り経路を与えるよ
うに、大きなリングマグネット１３２はリアクタ９８の
円筒軸と平行に垂直上方へ向けられたＮ極で配置され配
向されている。リングマグネット１３０は、それに対
し、リアクタ１０２の円筒軸と直交する方向に円筒軸か
ら離れる方向に配向されたＮ極を有し、付加的な磁力線
を領域１４２内の基板処理領域１３８から遠くにそら
し、磁力線を基板表面で概略２０ガウス以下になるよう
に十分な程度まで減少する。そのため、プラズマ源１０
０から放出されている磁力線はチャンバ１０２の上部１
４４に向かって引っ張られる。これが、基板表面の近く
でプラズマに非均等性を与える基板近傍の磁界は大幅に
減少する。
【００２４】図４で見られるように、交互のマグネット
配向（alternating magnetic orientation）を有するリ
ングマグネットは、一連の曲げられた磁界１４６、１４
８を形成し、この磁界がプラズマ内のエレクトロンをそ
れらが消失するチャンバ１０２の壁１５０に接触するこ
とから妨げる。そのため、互い違いになっているリング
マグネットは、さらに、プラズマの効率を増大する。大
きいリングマグネット１３０、１３２が存在することに
より、リングマグネット１２０−１２６がリアクタ側壁
１５０の内部でリング状マルチカスプ型磁界を形成する
ことも助長される。
配向（alternating magnetic orientation）を有するリ
ングマグネットは、一連の曲げられた磁界１４６、１４
８を形成し、この磁界がプラズマ内のエレクトロンをそ
れらが消失するチャンバ１０２の壁１５０に接触するこ
とから妨げる。そのため、互い違いになっているリング
マグネットは、さらに、プラズマの効率を増大する。大
きいリングマグネット１３０、１３２が存在することに
より、リングマグネット１２０−１２６がリアクタ側壁
１５０の内部でリング状マルチカスプ型磁界を形成する
ことも助長される。
【００２５】１２０、１２２のようなマグネットリング
１対間の間隔およびこれらのマグネットにより生成され
る磁界の強さは、それらの磁力線が有意に（significan
tly）基板処理領域を通過しないように選択される。こ
れらの磁力線は、処理チャンバをこれらのリングマグネ
ットの間隔と同等な距離だけ貫くので、この間隔はウエ
ハの外側端部及び側壁１５０の内側端部の間隔と同等か
それより少なくなるように選択される。この間隔は、通
常、ガスに十分な流れを与えて排気ポンプ（図示せず）
に所望の処理圧力をリアクタ９８内で形成させる為、少
なくとも２インチ（5.08ｃｍ）になっている。そのた
め、マグネットリングは概略２インチ（5.08ｃｍ）間隔
で離れている。パラメ−タの選択は、基板処理領域を含
む、実質的に無磁界領域（field free region ）１３８
を形成する。実質的に無磁界とは、この領域の磁界が概
略２０ガウス未満であることを意味する。図４におい
て、それぞれ、２０、５０、１００、２００ガウスのよ
うにマ−クされた点線は、処理領域１３８が実質的に無
磁界であることを確かにするものである。
１対間の間隔およびこれらのマグネットにより生成され
る磁界の強さは、それらの磁力線が有意に（significan
tly）基板処理領域を通過しないように選択される。こ
れらの磁力線は、処理チャンバをこれらのリングマグネ
ットの間隔と同等な距離だけ貫くので、この間隔はウエ
ハの外側端部及び側壁１５０の内側端部の間隔と同等か
それより少なくなるように選択される。この間隔は、通
常、ガスに十分な流れを与えて排気ポンプ（図示せず）
に所望の処理圧力をリアクタ９８内で形成させる為、少
なくとも２インチ（5.08ｃｍ）になっている。そのた
め、マグネットリングは概略２インチ（5.08ｃｍ）間隔
で離れている。パラメ−タの選択は、基板処理領域を含
む、実質的に無磁界領域（field free region ）１３８
を形成する。実質的に無磁界とは、この領域の磁界が概
略２０ガウス未満であることを意味する。図４におい
て、それぞれ、２０、５０、１００、２００ガウスのよ
うにマ−クされた点線は、処理領域１３８が実質的に無
磁界であることを確かにするものである。
【００２６】本発明は特定の装置及び実施例に関し説明
されてきたが、当業者にとって明白であり、その中に含
まれる限り、当該発明から逸脱することなく、多種多様
の代用が可能である。真空チャンバの大きさは、チャン
バの周囲にあるマグネットバンド（大きな永久マグネッ
トのバンド及びマグネットリング対の両方を含む）のサ
イズ及び間隔を決定する。原磁界（source magnetic fi
eld ）の性質は、上述した実施例がマグネットリング１
３０、１３２から構成されている必要な調整部のサイズ
及び強度を決定する。本発明の範囲は、特許請求の範囲
の記載によってのみ限定される。
されてきたが、当業者にとって明白であり、その中に含
まれる限り、当該発明から逸脱することなく、多種多様
の代用が可能である。真空チャンバの大きさは、チャン
バの周囲にあるマグネットバンド（大きな永久マグネッ
トのバンド及びマグネットリング対の両方を含む）のサ
イズ及び間隔を決定する。原磁界（source magnetic fi
eld ）の性質は、上述した実施例がマグネットリング１
３０、１３２から構成されている必要な調整部のサイズ
及び強度を決定する。本発明の範囲は、特許請求の範囲
の記載によってのみ限定される。
【００２７】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、エレクトロンの損失及び非均一性を減少す
ることができる。また、基板領域における磁界を減少す
ることができる。さらに、自動的またはロボット的なチ
ャンバへのアクセスを改善し、スル−プットを増加する
ことができる。
ているので、エレクトロンの損失及び非均一性を減少す
ることができる。また、基板領域における磁界を減少す
ることができる。さらに、自動的またはロボット的なチ
ャンバへのアクセスを改善し、スル−プットを増加する
ことができる。
【図１】磁力的に増幅された従来のＲＩＥモ−ドプラズ
マエッチシステムの斜視図である。
マエッチシステムの斜視図である。
【図２】点線で示された円筒状基板チャックを内包する
円筒状プラズマエッチングチャンバの上部に取り付けら
れた円筒状プラズマ源を有するリアクタの外部正面図で
ある。
円筒状プラズマエッチングチャンバの上部に取り付けら
れた円筒状プラズマ源を有するリアクタの外部正面図で
ある。
【図３】チャンバの外壁に取り付けられた磁石リングに
より囲まれ、この中で処理されるべき基板を入れたり出
したりする出入口を示すプラズマエッチングチャンバの
断面図である。
より囲まれ、この中で処理されるべき基板を入れたり出
したりする出入口を示すプラズマエッチングチャンバの
断面図である。
【図４】さまざまな要素の間隔あき具合およびチャンバ
内の磁力線の形状を示す本発明に係るプラズマチャンバ
の縦断面図である。
内の磁力線の形状を示す本発明に係るプラズマチャンバ
の縦断面図である。
４０…エッチリアクタ、４１…真空チャンバ、４２…カ
ソ−ド組立体、４６…電源システム、４７…壁、４８…
吸気孔、４９…ガス供給システム、５０…排気システ
ム、５１…シャワ−ヘッド、５４、５６…電磁石、９８
…リアクタ、１００…プラズマ源、１０２…チャンバ、
１０４…ハウジング、１０６、１０８…コイル、１１０
…ガス源、１１２…排気ポンプ、１１４…入口、１１６
…排気口、１１８…カソ−ド台、１２０、１２２、１２
４、１２６…リングマグネット、１２８…基板挿入口、
１３０、１３２…リングマグネット、１３４、１３６…
磁力線、１３８…基板処理領域、１４０、１４２…領
域、１４４…上部、１４６、１４８…磁界、１５０…
壁。
ソ−ド組立体、４６…電源システム、４７…壁、４８…
吸気孔、４９…ガス供給システム、５０…排気システ
ム、５１…シャワ−ヘッド、５４、５６…電磁石、９８
…リアクタ、１００…プラズマ源、１０２…チャンバ、
１０４…ハウジング、１０６、１０８…コイル、１１０
…ガス源、１１２…排気ポンプ、１１４…入口、１１６
…排気口、１１８…カソ−ド台、１２０、１２２、１２
４、１２６…リングマグネット、１２８…基板挿入口、
１３０、１３２…リングマグネット、１３４、１３６…
磁力線、１３８…基板処理領域、１４０、１４２…領
域、１４４…上部、１４６、１４８…磁界、１５０…
壁。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン アール． トロウ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95054 サンタクララ ドライ ベッド コート 4287
Claims (12)
- 【請求項１】 基板をエッチングする真空チャンバを備
えたプラズマリアクタであって、 前記真空チャンバの内壁付近および前記基板処理領域の
周囲にリング状マルチカスプ磁界を生成するマグネット
手段を備えるプラズマリアクタ。 - 【請求項２】 前記マグネット手段は、リングマグネッ
トのマルチカスプ配列である請求項１記載のリアクタ。 - 【請求項３】 前記マグネット手段は、前記基板の平面
に平行で互いに平行な方向で、前記チャンバの外壁に保
持され交互に対をなすマグネットリングを備え、互いに
反対方向に磁気分極されるマグネットリングが互い違い
になっている請求項２記載のリアクタ。 - 【請求項４】 前記プラズマからの磁力線を取り除く為
に、永久マグネットリングがプラズマ源の近傍に位置す
る前記チャンバの上部に保持されており、前記永久マグ
ネットリングの磁気方向が前記チャンバの中心軸の軸上
にある請求項１記載のリアクタ。 - 【請求項５】 前記プラズマからの磁力線を移行させる
為に、永久マグネットリングがプラズマ源の近傍に位置
する前記チャンバの上部に保持されており、前記永久マ
グネットリングの磁気方向が前記チャンバの中心軸の軸
上にある請求項３記載のリアクタ。 - 【請求項６】 スロット形の基板挿入口が、前記マグネ
ット手段の間の前記チャンバに備えられている請求項
１、３又は５に記載のリアクタ。 - 【請求項７】 最大約２０ガウス以下の磁界強度が基板
処理領域内に存在する請求項１記載のリアクタ。 - 【請求項８】 真空チャンバ上に取り付けられたプラズ
マ源を備えるプラズマリアクタであって、 前記真空チャンバが、当該真空チャンバの内壁近傍およ
び基板処理領域の周辺にリング状のマルチカスプ磁界を
生成する為に、当該真空チャンバに保持された前記マグ
ネット手段を有するプラズマリアクタ。 - 【請求項９】 前記プラズマ源は、前記プラズマ中で磁
界を形成するＥＣＲ源である請求項８記載のプラズマリ
アクタ。 - 【請求項１０】 真空処理チャンバに取り付けられたプ
ラズマ源を備えるプラズマエッチリアクタであって、 前記真空処理チャンバは、ガス源、排気システム、およ
び処理されるべき基板用カソ−ド台を含むと共に、前記
チャンバへのプラズマの入口を囲む永久マグネットリン
グ、および前記基板処理領域を囲む前記チャンバに保持
された少なくとも２対のリングマグネットを有し、 前記チャンバのマグネットリングは前記チャンバの中心
軸に沿った磁気方向を有し、前記プラズマからの磁力線
を移行させる為に役立ち、 それぞれ対になったリングマグネットは反対方向に分極
され、プラズマエレクトロンが前記チャンバの壁に衝突
することを防止するのに役立つ一連の磁気カスプを形成
するプラズマエッチリアクタ。 - 【請求項１１】 前記対になったリングマグネットは、
互いに平行になっており、処理されるべき基板の平面に
対し平行である請求項１０記載のリアクタ。 - 【請求項１２】 前記基板処理領域は、約２０ガウスの
磁気強度を有する請求項１０記載のリアクタ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US78066791A | 1991-10-17 | 1991-10-17 | |
| US07/780667 | 1991-10-17 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05259120A true JPH05259120A (ja) | 1993-10-08 |
| JP2581494B2 JP2581494B2 (ja) | 1997-02-12 |
Family
ID=25120283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4275864A Expired - Lifetime JP2581494B2 (ja) | 1991-10-17 | 1992-10-14 | 磁界増加型プラズマ処理チャンバ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5346579A (ja) |
| EP (1) | EP0537950B1 (ja) |
| JP (1) | JP2581494B2 (ja) |
| KR (1) | KR930008976A (ja) |
| DE (1) | DE69218720T2 (ja) |
Families Citing this family (52)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5484485A (en) * | 1993-10-29 | 1996-01-16 | Chapman; Robert A. | Plasma reactor with magnet for protecting an electrostatic chuck from the plasma |
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| AU2012318242A1 (en) | 2011-11-11 | 2013-05-30 | Sio2 Medical Products, Inc. | Passivation, pH protective or lubricity coating for pharmaceutical package, coating process and apparatus |
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