JP2996162B2 - プラズマ装置、薄膜形成方法及びエッチング方法 - Google Patents
プラズマ装置、薄膜形成方法及びエッチング方法Info
- Publication number
- JP2996162B2 JP2996162B2 JP7336474A JP33647495A JP2996162B2 JP 2996162 B2 JP2996162 B2 JP 2996162B2 JP 7336474 A JP7336474 A JP 7336474A JP 33647495 A JP33647495 A JP 33647495A JP 2996162 B2 JP2996162 B2 JP 2996162B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- vacuum chamber
- dielectric plate
- dielectric
- electrodes
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高周波に基づくプ
ラズマを用いた装置と、そのプラズマ装置を用いた薄膜
形成方法及びエッチング方法に関するものである。
ラズマを用いた装置と、そのプラズマ装置を用いた薄膜
形成方法及びエッチング方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】プラズマCVDやプラズマドライエッチ
ングは、半導体プロセスなどの薄膜プロセスにおける重
要な基幹技術の一つであり、現在基板の大口径化やパタ
ーンの高アスペクト化の要求のために、高密度プラズマ
の研究が盛んに行われ、また一方では、プラズマの制御
が高められている。従来の技術としては、例えば、ジャ
パン ジャーナル オブ アプライド フィジックス
第16巻第1979頁(Japan Journal
of Applied Physics , 16,
p.1979(1977))に記載された、電子サイク
ロトロン共鳴(ECR)プラズマによるドライエッチン
グ装置が挙げられる。
ングは、半導体プロセスなどの薄膜プロセスにおける重
要な基幹技術の一つであり、現在基板の大口径化やパタ
ーンの高アスペクト化の要求のために、高密度プラズマ
の研究が盛んに行われ、また一方では、プラズマの制御
が高められている。従来の技術としては、例えば、ジャ
パン ジャーナル オブ アプライド フィジックス
第16巻第1979頁(Japan Journal
of Applied Physics , 16,
p.1979(1977))に記載された、電子サイク
ロトロン共鳴(ECR)プラズマによるドライエッチン
グ装置が挙げられる。
【0003】そこで、以下では従来のECRプラズマド
ライエッチング装置について図面を参照しながら説明す
る。図9は、従来のECRプラズマドライエッチング装
置の概略を示す断面図である。基本構成としては、マグ
ネトロン(表示せず)によって発生させたマイクロ波を
伝送するマイクロ波導波管21とECRプラズマを発生
させて試料3をエッチングする放電室20からなる。そ
して、2.45GHzのマイクロ波はマイクロ波導波管
21から石英ガラス22を通して放電室20に導入され
る。また電磁石23および永久磁石18によって電子サ
イクロトロン共鳴条件を満たす0.0875T以上の磁
場強度を印加することによって、放電室20内にECR
プラズマを発生させる。発生した高密度、高励起のEC
Rプラズマを試料3まで輸送し、ECRプラズマに含ま
れるイオン等によって良好なエッチングが行われるとい
うものである。
ライエッチング装置について図面を参照しながら説明す
る。図9は、従来のECRプラズマドライエッチング装
置の概略を示す断面図である。基本構成としては、マグ
ネトロン(表示せず)によって発生させたマイクロ波を
伝送するマイクロ波導波管21とECRプラズマを発生
させて試料3をエッチングする放電室20からなる。そ
して、2.45GHzのマイクロ波はマイクロ波導波管
21から石英ガラス22を通して放電室20に導入され
る。また電磁石23および永久磁石18によって電子サ
イクロトロン共鳴条件を満たす0.0875T以上の磁
場強度を印加することによって、放電室20内にECR
プラズマを発生させる。発生した高密度、高励起のEC
Rプラズマを試料3まで輸送し、ECRプラズマに含ま
れるイオン等によって良好なエッチングが行われるとい
うものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】薄膜形成やエッチング
では、基板や試料全面において成膜速度やエッチング速
度が均一でかつ高速に処理することが重要である。この
要求のために、高密度、高励起なプラズマが必要とされ
ている。
では、基板や試料全面において成膜速度やエッチング速
度が均一でかつ高速に処理することが重要である。この
要求のために、高密度、高励起なプラズマが必要とされ
ている。
【0005】しかしながら、従来のプラズマ装置及び薄
膜形成方法、エッチング方法においては、次のような課
題があった。
膜形成方法、エッチング方法においては、次のような課
題があった。
【0006】まず、高密度、高励起のプラズマとしてE
CRプラズマを用いているために、高周波のマイクロ波
を必要とする。とくに、数GHzのマイクロ波の場合そ
の波長が10cm程度であり、薄膜形成やエッチングに
使用される真空槽の大きさは1桁程度大きいので、真空
槽内にマイクロ波のモードが起ってしまう。このため
に、放電が起きると、マイクロ波のモードにそってプラ
ズマ密度の分布ができ、膜厚分布やエッチング斑ができ
てしまう。また、ECRプラズマを発生させるために
は、電磁石や永久磁石等による磁場を印加する必要があ
るため、磁場分布の不均一性による膜厚の不均一性及び
エッチング斑ができてしまう。とくにイオン等は磁場分
布によって進行方向が変えられるので、磁場分布は、膜
厚分布やエッチング状態に大きな影響を与える。さら
に、基板の大口径化に伴って、真空槽や磁場の発生装置
は大型化してしまう。
CRプラズマを用いているために、高周波のマイクロ波
を必要とする。とくに、数GHzのマイクロ波の場合そ
の波長が10cm程度であり、薄膜形成やエッチングに
使用される真空槽の大きさは1桁程度大きいので、真空
槽内にマイクロ波のモードが起ってしまう。このため
に、放電が起きると、マイクロ波のモードにそってプラ
ズマ密度の分布ができ、膜厚分布やエッチング斑ができ
てしまう。また、ECRプラズマを発生させるために
は、電磁石や永久磁石等による磁場を印加する必要があ
るため、磁場分布の不均一性による膜厚の不均一性及び
エッチング斑ができてしまう。とくにイオン等は磁場分
布によって進行方向が変えられるので、磁場分布は、膜
厚分布やエッチング状態に大きな影響を与える。さら
に、基板の大口径化に伴って、真空槽や磁場の発生装置
は大型化してしまう。
【0007】本発明は、係る課題に鑑みてなされたもの
であり、均一でかつ高密度、高励起プラズマを発生し、
かつ大口径化できるプラズマ装置を提供することを目的
とするものである。また本発明は、上記のプラズマ装置
を用いた薄膜形成方法とエッチング方法を提供すること
を目的とする。
であり、均一でかつ高密度、高励起プラズマを発生し、
かつ大口径化できるプラズマ装置を提供することを目的
とするものである。また本発明は、上記のプラズマ装置
を用いた薄膜形成方法とエッチング方法を提供すること
を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明のプラズマ装置、薄膜形成方法及びエッチン
グ方法は、真空槽内に基板と誘電体板を対向するように
配置し、誘電体板上に形成された3つ以上の同心環状の
電極からなる高周波電力導入部を設けた真空槽に、成膜
用ガスまたはエッチングガスを導入し、高周波電力導入
部から放射されて発生したプラズマによって成膜用ガス
またはエッチングガスを励起またはイオン化し、この励
起またはイオン化された粒子を基板上に堆積させ、また
は試料をエッチングする構成となっている。
め、本発明のプラズマ装置、薄膜形成方法及びエッチン
グ方法は、真空槽内に基板と誘電体板を対向するように
配置し、誘電体板上に形成された3つ以上の同心環状の
電極からなる高周波電力導入部を設けた真空槽に、成膜
用ガスまたはエッチングガスを導入し、高周波電力導入
部から放射されて発生したプラズマによって成膜用ガス
またはエッチングガスを励起またはイオン化し、この励
起またはイオン化された粒子を基板上に堆積させ、また
は試料をエッチングする構成となっている。
【0009】前記本発明のプラズマ装置、薄膜形成方法
及びエッチング方法においては、同心環状電極の電極間
隔を高周波の波長の半分以下にすることが好ましい。
及びエッチング方法においては、同心環状電極の電極間
隔を高周波の波長の半分以下にすることが好ましい。
【0010】また、本発明のプラズマ装置、薄膜形成方
法及びエッチング方法は、真空槽内に基板と誘電体板を
対向するように配置し、誘電体板上に形成された複数個
の円板状電極と、円板状電極を囲みかつ間隔を有する外
周電極からなる高周波電力導入部を設けた真空槽に、成
膜用ガスまたはエッチングガスを導入し、高周波電力導
入部から放射されて発生したプラズマによって成膜用ガ
スまたはエッチングガスを励起またはイオン化し、この
励起またはイオン化された粒子を基板上に堆積させ、ま
たは試料をエッチングする構成となっている。
法及びエッチング方法は、真空槽内に基板と誘電体板を
対向するように配置し、誘電体板上に形成された複数個
の円板状電極と、円板状電極を囲みかつ間隔を有する外
周電極からなる高周波電力導入部を設けた真空槽に、成
膜用ガスまたはエッチングガスを導入し、高周波電力導
入部から放射されて発生したプラズマによって成膜用ガ
スまたはエッチングガスを励起またはイオン化し、この
励起またはイオン化された粒子を基板上に堆積させ、ま
たは試料をエッチングする構成となっている。
【0011】前記本発明のプラズマ装置、薄膜形成方法
及びエッチング方法においては、円板状電極と円板状電
極を囲む外周電極との電極間隔を高周波の波長の半分以
下にすることが好ましい。
及びエッチング方法においては、円板状電極と円板状電
極を囲む外周電極との電極間隔を高周波の波長の半分以
下にすることが好ましい。
【0012】さらに、本発明のプラズマ装置、薄膜形成
方法及びエッチング方法は、真空槽内に基板と第1誘電
体板を対向するように配置し、第1誘電体板上に形成し
た複数個の電極、電極を含む第1誘電体板上の第1誘電
体板の誘電率より大きな第2誘電体、さらに第1誘電体
の背面の導体によって構成される高周波電力導入部を設
けた真空槽において、高周波電力導入部の基板側から放
射されて発生したプラズマによって成膜用ガスまたはエ
ッチングガスを励起またはイオン化し、この励起または
イオン化された粒子を基板上に堆積させ、または試料を
エッチングする構成となっている。
方法及びエッチング方法は、真空槽内に基板と第1誘電
体板を対向するように配置し、第1誘電体板上に形成し
た複数個の電極、電極を含む第1誘電体板上の第1誘電
体板の誘電率より大きな第2誘電体、さらに第1誘電体
の背面の導体によって構成される高周波電力導入部を設
けた真空槽において、高周波電力導入部の基板側から放
射されて発生したプラズマによって成膜用ガスまたはエ
ッチングガスを励起またはイオン化し、この励起または
イオン化された粒子を基板上に堆積させ、または試料を
エッチングする構成となっている。
【0013】前記本発明のプラズマ装置、薄膜形成方法
及びエッチング方法においては、複数個の電極として、
同心環状電極または、円板状電極と円板状電極を囲む外
周電極にすることが好ましい。
及びエッチング方法においては、複数個の電極として、
同心環状電極または、円板状電極と円板状電極を囲む外
周電極にすることが好ましい。
【0014】前記本発明のプラズマ装置、薄膜形成方法
及びエッチング方法においては、第1誘電体板の背面と
導体の間でかつ電極間の位置に複数個の永久磁石を配置
し、さらに磁石の極性を第1誘電体板の中心から交互に
変え、電極間の位置の磁界強度を印加高周波の周波数で
決まる電子サイクロトロン共鳴条件以上の強度にするこ
とが好ましい。
及びエッチング方法においては、第1誘電体板の背面と
導体の間でかつ電極間の位置に複数個の永久磁石を配置
し、さらに磁石の極性を第1誘電体板の中心から交互に
変え、電極間の位置の磁界強度を印加高周波の周波数で
決まる電子サイクロトロン共鳴条件以上の強度にするこ
とが好ましい。
【0015】上記した構成により、本発明のプラズマ装
置、薄膜形成方法及びエッチング方法は、誘電体板を対
向するように配置し、誘電体板上に形成された3つ以上
の同心環状の電極からなる高周波電力導入部から高周波
電力を放射してプラズマ領域を形成したので、円周方向
のプラズマ密度が均一であり、薄膜形成及びエッチング
の均一性がよい。また、3つ以上の同心環状の電極を設
けて高周波電力を真空槽に導入したので、電極付近にお
いてプラズマ領域が形成され、真空槽内の寸法で決まる
高周波のモードが形成されないので、モードによる膜厚
分布やエッチング斑が起こらない。
置、薄膜形成方法及びエッチング方法は、誘電体板を対
向するように配置し、誘電体板上に形成された3つ以上
の同心環状の電極からなる高周波電力導入部から高周波
電力を放射してプラズマ領域を形成したので、円周方向
のプラズマ密度が均一であり、薄膜形成及びエッチング
の均一性がよい。また、3つ以上の同心環状の電極を設
けて高周波電力を真空槽に導入したので、電極付近にお
いてプラズマ領域が形成され、真空槽内の寸法で決まる
高周波のモードが形成されないので、モードによる膜厚
分布やエッチング斑が起こらない。
【0016】また、本発明のプラズマ装置、薄膜形成方
法及びエッチング方法は、真空槽内に基板と誘電体板を
対向するように配置し、誘電体板上に形成された複数個
の円板状電極と、円板状電極を囲みかつ間隔を有する外
周電極からなる高周波電力導入部から高周波電力を放射
してプラズマ領域を形成したので、大口径のプラズマを
形成でき、膜形成及びエッチングの領域の大口径化がで
きる。また複数個のプラズマを形成するので、真空槽全
体としてプラズマ密度の均一化が図れることができる。
法及びエッチング方法は、真空槽内に基板と誘電体板を
対向するように配置し、誘電体板上に形成された複数個
の円板状電極と、円板状電極を囲みかつ間隔を有する外
周電極からなる高周波電力導入部から高周波電力を放射
してプラズマ領域を形成したので、大口径のプラズマを
形成でき、膜形成及びエッチングの領域の大口径化がで
きる。また複数個のプラズマを形成するので、真空槽全
体としてプラズマ密度の均一化が図れることができる。
【0017】前記本発明のプラズマ装置、薄膜形成方法
及びエッチング方法においては、同心環状電極の電極間
隔、または円板状電極と円板状電極を囲む外周電極との
電極間隔を高周波の波長の半分以下にする好ましい態様
にすることにより、定在波が形成されないので、真空槽
内に高周波のモードの形成がなく、プラズマが均一にで
き膜厚分布やエッチング斑の少なくなる。
及びエッチング方法においては、同心環状電極の電極間
隔、または円板状電極と円板状電極を囲む外周電極との
電極間隔を高周波の波長の半分以下にする好ましい態様
にすることにより、定在波が形成されないので、真空槽
内に高周波のモードの形成がなく、プラズマが均一にで
き膜厚分布やエッチング斑の少なくなる。
【0018】さらに、本発明のプラズマ装置、薄膜形成
方法及びエッチング方法は、真空槽内に基板と第1誘電
体板を対向するように配置し、第1誘電体板上の複数個
の電極、電極を含む第1誘電体板上の第1誘電体板の誘
電率より大きな第2誘電体を配置したので、高周波の電
界は第2誘電体側に集中し、基板や試料側に高密度のプ
ラズマを形成できる。また、第1誘電体の背面の導体を
設けたので、第1誘電体側に放射される高周波電力を第
2誘電体側に反射でき効率よく高周波電力を真空槽内に
導入できる。
方法及びエッチング方法は、真空槽内に基板と第1誘電
体板を対向するように配置し、第1誘電体板上の複数個
の電極、電極を含む第1誘電体板上の第1誘電体板の誘
電率より大きな第2誘電体を配置したので、高周波の電
界は第2誘電体側に集中し、基板や試料側に高密度のプ
ラズマを形成できる。また、第1誘電体の背面の導体を
設けたので、第1誘電体側に放射される高周波電力を第
2誘電体側に反射でき効率よく高周波電力を真空槽内に
導入できる。
【0019】前記本発明のプラズマ装置、薄膜形成方法
及びエッチング方法においては、複数個の電極として、
同心環状電極または、円板状電極と円板状電極を囲む外
周電極にする好ましい様態により、均一なプラズマが形
成できる。
及びエッチング方法においては、複数個の電極として、
同心環状電極または、円板状電極と円板状電極を囲む外
周電極にする好ましい様態により、均一なプラズマが形
成できる。
【0020】前記本発明のプラズマ装置、薄膜形成方法
及びエッチング方法においては、第1誘電体板の背面と
導体の間でかつ電極間の位置に複数個の永久磁石を配置
し、さらに磁石の極性を第1誘電体板の中心から交互に
変える好ましい様態したので、電極間にできる電界方向
と、磁力線とが直交するので効率よく放電することがで
きる。さらに電極間の位置の磁界強度として印加高周波
の周波数で決まる電子サイクロトロン共鳴条件以上の強
度にする好ましい様態したので、高励起、高密度のEC
Rプラズマを形成できる。
及びエッチング方法においては、第1誘電体板の背面と
導体の間でかつ電極間の位置に複数個の永久磁石を配置
し、さらに磁石の極性を第1誘電体板の中心から交互に
変える好ましい様態したので、電極間にできる電界方向
と、磁力線とが直交するので効率よく放電することがで
きる。さらに電極間の位置の磁界強度として印加高周波
の周波数で決まる電子サイクロトロン共鳴条件以上の強
度にする好ましい様態したので、高励起、高密度のEC
Rプラズマを形成できる。
【0021】
【発明の実施の形態】本発明の高周波の周波数として
は、薄膜形成およびエッチングする材料によって好適な
周波数は異なるが、基板及び試料の大きさが数10cm
角または直径であるため、高周波の周波数は10MHz
から10GHzが好ましい。
は、薄膜形成およびエッチングする材料によって好適な
周波数は異なるが、基板及び試料の大きさが数10cm
角または直径であるため、高周波の周波数は10MHz
から10GHzが好ましい。
【0022】本発明の同心環状電極および円板状電極の
電極間隔としては、印加高周波の周波数の半分以下の範
囲であればよく、また、複数個どうしの電極間隔も同じ
である必要もなく、プラズマ分布の均一性を微調整する
必要であれば、変化させてもよい。また電極の数も基板
等の大きさに合わせてプラズマの均一性を削ごわなけれ
ばいくつでもよい。
電極間隔としては、印加高周波の周波数の半分以下の範
囲であればよく、また、複数個どうしの電極間隔も同じ
である必要もなく、プラズマ分布の均一性を微調整する
必要であれば、変化させてもよい。また電極の数も基板
等の大きさに合わせてプラズマの均一性を削ごわなけれ
ばいくつでもよい。
【0023】本発明の薄膜形成およびエッチング時の圧
力範囲としては、薄膜の構成材料によって異なるので一
概に言いがたいが、通常10ー2Pa〜20Pa程度の圧
力範囲で適当な圧力を採用すればよい。高周波電力は、
用いる成膜ガスやエッチングガスの種類などによって異
なるので、一概に規定しがたいが、例えば、20〜10
00W程度である。
力範囲としては、薄膜の構成材料によって異なるので一
概に言いがたいが、通常10ー2Pa〜20Pa程度の圧
力範囲で適当な圧力を採用すればよい。高周波電力は、
用いる成膜ガスやエッチングガスの種類などによって異
なるので、一概に規定しがたいが、例えば、20〜10
00W程度である。
【0024】以下本発明の具体的発明の実施の形態につ
いて説明する。 (第1の発明の実施の形態)図1は本発明のプラズマ装
置の一つの発明の実施の形態の概略断面図を示したもの
である。基本構成としては、真空槽1の中に、設置台3
上に配置された基板2と基板2に対向させた高周波電力
導入部4を配置している。真空槽1の内径は400mm
であり、基板2と高周波電力導入部4との間の距離を5
00mmとしている。次に図2は高周波電力導入部4付
近の拡大図を示したものである。この高周波電力導入部
4は、誘電体板5上に形成された複数個の同心環状電極
6によって構成されており、誘電体板5として石英板を
用い、同心環状電極6は、誘電体板5上に、幅9mm、
厚さ50μmの銅製の環状電極6を同心円上に4個並べ
たものとなっている。高周波としては2.45GHzの
マイクロ波を用いた。2.45GHzのマイクロ波の波
長は12.24cmであり、電極間隔はその半分以下の
5cmとした。
いて説明する。 (第1の発明の実施の形態)図1は本発明のプラズマ装
置の一つの発明の実施の形態の概略断面図を示したもの
である。基本構成としては、真空槽1の中に、設置台3
上に配置された基板2と基板2に対向させた高周波電力
導入部4を配置している。真空槽1の内径は400mm
であり、基板2と高周波電力導入部4との間の距離を5
00mmとしている。次に図2は高周波電力導入部4付
近の拡大図を示したものである。この高周波電力導入部
4は、誘電体板5上に形成された複数個の同心環状電極
6によって構成されており、誘電体板5として石英板を
用い、同心環状電極6は、誘電体板5上に、幅9mm、
厚さ50μmの銅製の環状電極6を同心円上に4個並べ
たものとなっている。高周波としては2.45GHzの
マイクロ波を用いた。2.45GHzのマイクロ波の波
長は12.24cmであり、電極間隔はその半分以下の
5cmとした。
【0025】このようなプラズマ装置の性能を評価する
ために電子温度、電子密度の測定を以下のように行っ
た。
ために電子温度、電子密度の測定を以下のように行っ
た。
【0026】真空槽1内にアルゴンガスを導入し、ガス
圧を1Paにし、続いて同心環状電極6にマイクロ波源
7より2.45GHzのマイクロ波を印加した。この時
のマイクロ波電力は200Wにした。このような放電条
件において、電子密度が約1010cm-3、電子温度が約
3eVの高密度高励起のプラズマが真空槽内に一様に形
成できた。
圧を1Paにし、続いて同心環状電極6にマイクロ波源
7より2.45GHzのマイクロ波を印加した。この時
のマイクロ波電力は200Wにした。このような放電条
件において、電子密度が約1010cm-3、電子温度が約
3eVの高密度高励起のプラズマが真空槽内に一様に形
成できた。
【0027】このようなプラズマ装置の真空槽1内の圧
力を10-4Pa以下にした後、成膜ガスとして水素ガス
とトリメチルアルミニウム(TMA:Al(CH3)3)
とをそれぞれの供給口8、9より供給した。水素ガスと
TMAの流量はそれぞれ20sccm、10sccmと
し、全圧を1Paとした。マイクロ波電力は200W印
加し、基板温度は200℃とした。
力を10-4Pa以下にした後、成膜ガスとして水素ガス
とトリメチルアルミニウム(TMA:Al(CH3)3)
とをそれぞれの供給口8、9より供給した。水素ガスと
TMAの流量はそれぞれ20sccm、10sccmと
し、全圧を1Paとした。マイクロ波電力は200W印
加し、基板温度は200℃とした。
【0028】このような条件でプラズマを形成し、基板
上にアルミニウム膜を0.7μm/minの成膜速度で
形成した。3μΩ・cmの低い電気抵抗を示すアルミニ
ウム膜を形成することができた。
上にアルミニウム膜を0.7μm/minの成膜速度で
形成した。3μΩ・cmの低い電気抵抗を示すアルミニ
ウム膜を形成することができた。
【0029】なお、本発明の実施の形態ではアルミニウ
ムの原料としてトリメチルアルミニウムを用いたが、そ
の他のアルミニウムを含む気体を用いることは本発明の
薄膜形成方法に含まれる。また、銅、タングステン、タ
ンタル、チタニウム、モリブデン等の金属元素を含むガ
スを用いて本発明のプラズマ装置によって金属膜を形成
することも本発明の薄膜形成方法に含まれる。
ムの原料としてトリメチルアルミニウムを用いたが、そ
の他のアルミニウムを含む気体を用いることは本発明の
薄膜形成方法に含まれる。また、銅、タングステン、タ
ンタル、チタニウム、モリブデン等の金属元素を含むガ
スを用いて本発明のプラズマ装置によって金属膜を形成
することも本発明の薄膜形成方法に含まれる。
【0030】(第2の発明の実施の形態)以下本発明第
2の発明の実施の形態におけるエッチング方法について
説明する。
2の発明の実施の形態におけるエッチング方法について
説明する。
【0031】同心環状の電極によって構成される高周波
電力導入部を用いたエッチング装置は、上記の第1の発
明の実施の形態で示した薄膜形成装置とほぼ同じ構成で
あるため、相違した部分について詳述する。
電力導入部を用いたエッチング装置は、上記の第1の発
明の実施の形態で示した薄膜形成装置とほぼ同じ構成で
あるため、相違した部分について詳述する。
【0032】真空槽1内に、試料10、高周波電力導入
部4を配置し、高周波電力導入部4及び真空槽1の寸法
は、上記の第1の発明の実施の形態と同じである。試料
10をエッチングするためにエッチング用高周波電源1
1を設置台3に接続し、エッチング用高周波電源11の
周波数は13.56MHzを用いた。なお、試料10と
しては3−5族化合物半導体材料のGaAs基板を用い
た。
部4を配置し、高周波電力導入部4及び真空槽1の寸法
は、上記の第1の発明の実施の形態と同じである。試料
10をエッチングするためにエッチング用高周波電源1
1を設置台3に接続し、エッチング用高周波電源11の
周波数は13.56MHzを用いた。なお、試料10と
しては3−5族化合物半導体材料のGaAs基板を用い
た。
【0033】このようなプラズマ装置の真空槽1内の圧
力を10-4Pa以下にした後、エッチングガスとして水
素ガスとメタンガスの混合ガスを用いてエッチングガス
供給口14より真空槽1に導入し、それぞれの分圧を6
Pa、0.5Paとした。マイクロ波とエッチング用高
周波の電力をそれぞれ200W印加した。
力を10-4Pa以下にした後、エッチングガスとして水
素ガスとメタンガスの混合ガスを用いてエッチングガス
供給口14より真空槽1に導入し、それぞれの分圧を6
Pa、0.5Paとした。マイクロ波とエッチング用高
周波の電力をそれぞれ200W印加した。
【0034】このような条件でプラズマを形成し、試料
のエッチングを行なった。エッチング速度は0.2μm
/minと非常に高速であった。その後、低温フォトル
ミネッセンス測定の結果、エッチング前後においてのエ
ッチングによる損傷のないことを確認した。
のエッチングを行なった。エッチング速度は0.2μm
/minと非常に高速であった。その後、低温フォトル
ミネッセンス測定の結果、エッチング前後においてのエ
ッチングによる損傷のないことを確認した。
【0035】なお、本発明の実施の形態ではGaAs基
板のエッチングガスとしてメタンガスと水素ガスを用い
たが、その他の炭化水素ガス(CmHn;n=2m+
2、2m:mは自然数、または2m−2:mは2以上の
整数)でもよく、またメチルアルコールやエチルアルコ
ールなどのアルコール類でもよい。さらに、本発明の実
施の形態では、メタンガスと水素ガスを用いてエッチン
グを行ったが、水素ガスとメタンガスの混合ガスに希ガ
ス(ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトン)を混ぜ
てもよい。
板のエッチングガスとしてメタンガスと水素ガスを用い
たが、その他の炭化水素ガス(CmHn;n=2m+
2、2m:mは自然数、または2m−2:mは2以上の
整数)でもよく、またメチルアルコールやエチルアルコ
ールなどのアルコール類でもよい。さらに、本発明の実
施の形態では、メタンガスと水素ガスを用いてエッチン
グを行ったが、水素ガスとメタンガスの混合ガスに希ガ
ス(ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトン)を混ぜ
てもよい。
【0036】本発明の実施の形態においてはエッチング
用高周波電源の周波数として13.56MHzを用いた
が、数100kHzから1GHzまでの周波数領域の高
周波であればよい。
用高周波電源の周波数として13.56MHzを用いた
が、数100kHzから1GHzまでの周波数領域の高
周波であればよい。
【0037】また、本発明の実施の形態では3−5族化
合物半導体材料のGaAsのエッチングを行なったが、
エッチングを行う材料としては、他の3−5族化合物半
導体材料でもよく、たとえば、InP、AlN、Ga
P、GaN、GaxAl1-xAs(0<x<1)、Inx
Ga1-xN(0<x<1)、InxGa1-xAsyP
1-y(0<x<1,0<y<1)などでもよい。また、
これらの3−5族化合物半導体による量子井戸構造の薄
膜であってもよい。さらに、他のエッチング材料として
は、2−6化合物半導体材料でもよく、たとえばZn
S、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdT
e、ZnxMn1-xTe(0<x<1)、CdxMn1-xT
e(0<x<1)、ZnxCd1-xTe(0<x<1)、
ZnxCd1-xSe(0<x<1)、ZnSySe1-y(0
<y<1)、ZnxMg1-xSySe1-y(0<x<1,0
<y<1)などでもよい。また、これらの2−6族化合
物半導体材料の量井戸構造の薄膜であってもよい。たと
えば、ZnSe薄膜を本発明のプラズマ装置によって、
メタンガスと水素ガスの混合ガスを用いてエッチングを
行なった結果、40nm/minの高速のエッチングが
できた。また、低温フォトルミネッセンス測定の結果、
エッチングによる損傷がないことを確認した。
合物半導体材料のGaAsのエッチングを行なったが、
エッチングを行う材料としては、他の3−5族化合物半
導体材料でもよく、たとえば、InP、AlN、Ga
P、GaN、GaxAl1-xAs(0<x<1)、Inx
Ga1-xN(0<x<1)、InxGa1-xAsyP
1-y(0<x<1,0<y<1)などでもよい。また、
これらの3−5族化合物半導体による量子井戸構造の薄
膜であってもよい。さらに、他のエッチング材料として
は、2−6化合物半導体材料でもよく、たとえばZn
S、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdT
e、ZnxMn1-xTe(0<x<1)、CdxMn1-xT
e(0<x<1)、ZnxCd1-xTe(0<x<1)、
ZnxCd1-xSe(0<x<1)、ZnSySe1-y(0
<y<1)、ZnxMg1-xSySe1-y(0<x<1,0
<y<1)などでもよい。また、これらの2−6族化合
物半導体材料の量井戸構造の薄膜であってもよい。たと
えば、ZnSe薄膜を本発明のプラズマ装置によって、
メタンガスと水素ガスの混合ガスを用いてエッチングを
行なった結果、40nm/minの高速のエッチングが
できた。また、低温フォトルミネッセンス測定の結果、
エッチングによる損傷がないことを確認した。
【0038】(第3の発明の実施の形態)以下、本発明
第3の発明の実施の形態におけるエッチング方法につい
て説明する。
第3の発明の実施の形態におけるエッチング方法につい
て説明する。
【0039】図3は本発明のプラズマ装置の一つの発明
の実施の形態の概略断面図を示したものである。基本構
成としては、真空槽1の中に、設置台3上に配置された
試料10と試料10に対向させた高周波電力導入部4を
配置している。真空槽1の内径は400mmであり、試
料10と高周波電力導入部4の間の距離を300mmと
した。また図4は高周波電力導入部4付近の拡大概略図
を示したものである。
の実施の形態の概略断面図を示したものである。基本構
成としては、真空槽1の中に、設置台3上に配置された
試料10と試料10に対向させた高周波電力導入部4を
配置している。真空槽1の内径は400mmであり、試
料10と高周波電力導入部4の間の距離を300mmと
した。また図4は高周波電力導入部4付近の拡大概略図
を示したものである。
【0040】図3及び図4において、高周波電力導入部
4は、誘電体板5上に形成した複数個の円板状電極12
と、円板状電極12と間隔を有しかつ円板状電極12を
囲んだ外周電極13によって構成されている。誘電体板
5として石英板を用い、直径10mm、厚さ50μmの
銅製の円板状電極12を誘電体板5上に13個形成し
た。また、図4に示すように、厚さ50μmの銅製の外
周電極13は、円板状電極12との電極間隔を15mm
に保って各の円板状電極12を囲みながら、すべての円
板状電極12を含む大円を形成している。この大円の直
径は250mmとし、さらに、円板状電極どうしの距離
は約50mmにした。高周波としては2.45GHzの
マイクロ波を用いた。なお、2.45GHzのマイクロ
波の波長は12.24cmであり、電極間隔はその半分
以下の15mmとした。
4は、誘電体板5上に形成した複数個の円板状電極12
と、円板状電極12と間隔を有しかつ円板状電極12を
囲んだ外周電極13によって構成されている。誘電体板
5として石英板を用い、直径10mm、厚さ50μmの
銅製の円板状電極12を誘電体板5上に13個形成し
た。また、図4に示すように、厚さ50μmの銅製の外
周電極13は、円板状電極12との電極間隔を15mm
に保って各の円板状電極12を囲みながら、すべての円
板状電極12を含む大円を形成している。この大円の直
径は250mmとし、さらに、円板状電極どうしの距離
は約50mmにした。高周波としては2.45GHzの
マイクロ波を用いた。なお、2.45GHzのマイクロ
波の波長は12.24cmであり、電極間隔はその半分
以下の15mmとした。
【0041】このようなプラズマ装置の性能を評価する
ために電子温度、電子密度の測定を行った。真空槽1内
にアルゴンガスを導入し、ガス圧を1Paにした。マイ
クロ波を200W印加して、プラズマを発生させた。そ
の結果、電子密度が約2X1010cm-3、電子温度が約
3eVの高密度高励起のプラズマが、ほぼ高周波電力導
入部4全面に亘って形成できた。
ために電子温度、電子密度の測定を行った。真空槽1内
にアルゴンガスを導入し、ガス圧を1Paにした。マイ
クロ波を200W印加して、プラズマを発生させた。そ
の結果、電子密度が約2X1010cm-3、電子温度が約
3eVの高密度高励起のプラズマが、ほぼ高周波電力導
入部4全面に亘って形成できた。
【0042】また、試料10を支持する設置台3にエッ
チング用高周波電源11を接続した。このエッチング用
高周波電源11の周波数は2MHzとした。試料10は
Si基板上に形成したSiO2膜である。このようなプ
ラズマ装置の真空槽1内の圧力を10-4Pa以下にした
後、SiO2のエッチングガスとしてCF3、水素ガスを
用いてエッチングガス供給口14より真空槽1より供給
し、それぞれの分圧を2Pa、0.5Paとした。その
後に、マイクロ波とエッチング用高周波の電力をそれぞ
れ200W、100W印加した。
チング用高周波電源11を接続した。このエッチング用
高周波電源11の周波数は2MHzとした。試料10は
Si基板上に形成したSiO2膜である。このようなプ
ラズマ装置の真空槽1内の圧力を10-4Pa以下にした
後、SiO2のエッチングガスとしてCF3、水素ガスを
用いてエッチングガス供給口14より真空槽1より供給
し、それぞれの分圧を2Pa、0.5Paとした。その
後に、マイクロ波とエッチング用高周波の電力をそれぞ
れ200W、100W印加した。
【0043】このような条件でプラズマを形成し、試料
上のSiO2を0.5μm/minの高速のエッチング
速度でエッチングすることができた。
上のSiO2を0.5μm/minの高速のエッチング
速度でエッチングすることができた。
【0044】なお、本発明の実施の形態ではSiO2の
エッチングガスとしてCF3ガスと水素ガスの混合ガス
を用いたが、その他のエッチングガスとして、CH
F3、C2F 6、C3F8、C4F8等を用いてエッチングす
ることは本発明のエッチング方法に含まれる。さらに、
本発明の実施の形態では、CF3ガスと水素ガスの混合
ガスを用いてエッチングを行ったが、水素ガスとCF3
ガスの混合ガスにさらに希ガス(ヘリウム、アルゴン、
ネオン、クリプトン)を混ぜてもよい。
エッチングガスとしてCF3ガスと水素ガスの混合ガス
を用いたが、その他のエッチングガスとして、CH
F3、C2F 6、C3F8、C4F8等を用いてエッチングす
ることは本発明のエッチング方法に含まれる。さらに、
本発明の実施の形態では、CF3ガスと水素ガスの混合
ガスを用いてエッチングを行ったが、水素ガスとCF3
ガスの混合ガスにさらに希ガス(ヘリウム、アルゴン、
ネオン、クリプトン)を混ぜてもよい。
【0045】本発明の実施の形態においてはエッチング
用高周波電源11として2MHzの高周波を用いたが、
数100kHzから1GHzまでの周波数領域の高周波
であればよい。
用高周波電源11として2MHzの高周波を用いたが、
数100kHzから1GHzまでの周波数領域の高周波
であればよい。
【0046】(第4の発明の実施の形態)図5は本発明
のプラズマ装置の一つの発明の実施の形態の概略断面図
を示したものである。基本構成としては、真空槽1の中
に、設置台3上に配置された基板2と基板2に対向させ
た高周波電力導入部4を配置している。真空槽1の内径
は400mmであり、基板2と高周波電力導入部4の間
の距離は500mmとした。また図6は高周波電力導入
部4付近の拡大図を示したものである。
のプラズマ装置の一つの発明の実施の形態の概略断面図
を示したものである。基本構成としては、真空槽1の中
に、設置台3上に配置された基板2と基板2に対向させ
た高周波電力導入部4を配置している。真空槽1の内径
は400mmであり、基板2と高周波電力導入部4の間
の距離は500mmとした。また図6は高周波電力導入
部4付近の拡大図を示したものである。
【0047】図5及び図6において、高周波電力導入部
4は、第1誘電体板15上に形成された複数個の同心環
状電極6と、同心環状電極6上に形成した第1誘電体板
15の誘電率より大きな誘電率を有する第2誘電体膜1
6、および第1誘電体板15の背面全面に亘って形成し
た導体17によって構成されている。第1誘電体板5と
して石英板を用い、同心環状電極6は第1誘電体板5上
に、幅9mm、厚さ50μmの銅製の環状電極6を同心
円上に4個並べたものである。第2誘電体膜16として
アルミナ(Al2O3)を用い、同心環状電極6を形成し
たのちに、第1誘電体板5上にアルミナを形成した。な
お、厚さは100μmにした。さらに、第1誘電体板5
の背面全面に銅製の導体17を真空蒸着で形成し、厚さ
を10μmにした。高周波としては2.45GHzのマ
イクロ波を用いたが、この2.45GHzのマイクロ波
の波長は12.24cmであり、電極間隔はその半分以
下の5cmとした。
4は、第1誘電体板15上に形成された複数個の同心環
状電極6と、同心環状電極6上に形成した第1誘電体板
15の誘電率より大きな誘電率を有する第2誘電体膜1
6、および第1誘電体板15の背面全面に亘って形成し
た導体17によって構成されている。第1誘電体板5と
して石英板を用い、同心環状電極6は第1誘電体板5上
に、幅9mm、厚さ50μmの銅製の環状電極6を同心
円上に4個並べたものである。第2誘電体膜16として
アルミナ(Al2O3)を用い、同心環状電極6を形成し
たのちに、第1誘電体板5上にアルミナを形成した。な
お、厚さは100μmにした。さらに、第1誘電体板5
の背面全面に銅製の導体17を真空蒸着で形成し、厚さ
を10μmにした。高周波としては2.45GHzのマ
イクロ波を用いたが、この2.45GHzのマイクロ波
の波長は12.24cmであり、電極間隔はその半分以
下の5cmとした。
【0048】このようなプラズマ装置の性能を評価する
ために電子温度、電子密度の測定を行った。真空槽1内
にアルゴンガスを導入し、ガス圧を1Paにした。マイ
クロ波を同心環状電極6に200W印加した。その結
果、電子密度が約5X1010cm-3、電子温度が約4e
Vの高密度高励起のプラズマが一様に形成できた。
ために電子温度、電子密度の測定を行った。真空槽1内
にアルゴンガスを導入し、ガス圧を1Paにした。マイ
クロ波を同心環状電極6に200W印加した。その結
果、電子密度が約5X1010cm-3、電子温度が約4e
Vの高密度高励起のプラズマが一様に形成できた。
【0049】このようなプラズマ装置の真空槽1内の圧
力を10-6Pa以下にした後、成膜ガスとして窒素ガス
とトリメチルガリウム(TMG:Ga(CH3)3)とを
それぞれの供給口8、9より供給した。窒素ガスとTM
Gの流量はそれぞれ10sccm、0.5sccmであ
り、全圧は1Paにした。その後に、マイクロ波電力を
300W印加した。基板温度は600℃とし、基板2と
してサファイアc面基板を用いた。
力を10-6Pa以下にした後、成膜ガスとして窒素ガス
とトリメチルガリウム(TMG:Ga(CH3)3)とを
それぞれの供給口8、9より供給した。窒素ガスとTM
Gの流量はそれぞれ10sccm、0.5sccmであ
り、全圧は1Paにした。その後に、マイクロ波電力を
300W印加した。基板温度は600℃とし、基板2と
してサファイアc面基板を用いた。
【0050】このような条件でプラズマを形成し、基板
2上に窒化ガリウム膜を成長させた。X線回折法によっ
て結晶評価を行なうと、2θ=34.59°近傍に(0
02)面からの回折ピークが現れており、成長させたG
aN膜がc軸配向していることを示した。また反射高エ
ネルギー電子線回折(RHEED)法による評価では、
ストリーク状の回折パターンが得ることができ、成長さ
せたGaN膜が単結晶膜であり、また平滑性の良好な膜
であることを示した。電気的特性では高抵抗膜であり、
窒素空孔がない膜であると考えられる。さらに、低温フ
ォトルミネッセンス測定の結果より、不純物の混入の少
ない良質な膜であることを示した。
2上に窒化ガリウム膜を成長させた。X線回折法によっ
て結晶評価を行なうと、2θ=34.59°近傍に(0
02)面からの回折ピークが現れており、成長させたG
aN膜がc軸配向していることを示した。また反射高エ
ネルギー電子線回折(RHEED)法による評価では、
ストリーク状の回折パターンが得ることができ、成長さ
せたGaN膜が単結晶膜であり、また平滑性の良好な膜
であることを示した。電気的特性では高抵抗膜であり、
窒素空孔がない膜であると考えられる。さらに、低温フ
ォトルミネッセンス測定の結果より、不純物の混入の少
ない良質な膜であることを示した。
【0051】なお、本発明の実施の形態ではガリウムの
原料としてトリメチルガリウムを用いたが、その他のガ
リウムを含む気体用いることは本発明の薄膜形成方法に
含まれる。また、本発明の実施の形態では窒素ガスを用
いたが窒素を含むガスであればよく、たとえば、アンモ
ニアでもよい。さらに、インジウム、アルミニウム等の
3族元素を含むガスと窒素を含むガスを用い、本発明の
プラズマ装置によってInN,AlN,InxGa1-xN
(0<x<1),InxAl1ーxN(0<x<1)等の窒
化物の単結晶薄膜を形成することも本発明の薄膜形成方
法に含まれる。たとえば、アルミニウムを含むガスであ
るトリメチルアルミニウムを1sccm、窒素ガス10
sccmをプラズマ装置に供給し、基板温度を700
℃、マイクロ波電力を250W印加した作製条件におい
て、サファイアc面基板上にAlN膜を成長させた。X
線回折法により結晶評価を行なうと、2θ=36°近傍
に(002)面からの回折ピークが現れており、得られ
たAlN膜がc軸配向していることを示した。また低温
フォトルミネッセンス測定の結果より、不純物の少ない
良質な膜であることがわかった。
原料としてトリメチルガリウムを用いたが、その他のガ
リウムを含む気体用いることは本発明の薄膜形成方法に
含まれる。また、本発明の実施の形態では窒素ガスを用
いたが窒素を含むガスであればよく、たとえば、アンモ
ニアでもよい。さらに、インジウム、アルミニウム等の
3族元素を含むガスと窒素を含むガスを用い、本発明の
プラズマ装置によってInN,AlN,InxGa1-xN
(0<x<1),InxAl1ーxN(0<x<1)等の窒
化物の単結晶薄膜を形成することも本発明の薄膜形成方
法に含まれる。たとえば、アルミニウムを含むガスであ
るトリメチルアルミニウムを1sccm、窒素ガス10
sccmをプラズマ装置に供給し、基板温度を700
℃、マイクロ波電力を250W印加した作製条件におい
て、サファイアc面基板上にAlN膜を成長させた。X
線回折法により結晶評価を行なうと、2θ=36°近傍
に(002)面からの回折ピークが現れており、得られ
たAlN膜がc軸配向していることを示した。また低温
フォトルミネッセンス測定の結果より、不純物の少ない
良質な膜であることがわかった。
【0052】(第5の発明の実施の形態)図7は本発明
のプラズマ装置の一つの発明の実施の形態の概略断面図
を示したものである。基本構成としては、上記の第4の
発明の実施の形態における図5で示したプラズマ装置に
永久磁石18とエッチング用高周波電源11を付加した
ものである。
のプラズマ装置の一つの発明の実施の形態の概略断面図
を示したものである。基本構成としては、上記の第4の
発明の実施の形態における図5で示したプラズマ装置に
永久磁石18とエッチング用高周波電源11を付加した
ものである。
【0053】従って以下では、第4の発明の実施の形態
と相違した部分については詳述し、同一の部分について
は要約して説明する。
と相違した部分については詳述し、同一の部分について
は要約して説明する。
【0054】真空槽1の中には、設置台3、試料10、
高周波電力導入部4およびエッチング用高周波電源11
を配置している。真空槽1の内径は350mmであり、
試料10と高周波電力導入部4の間の距離は500mm
とした。図8は高周波電力導入部4付近の拡大図を示し
たものである。高周波電力導入部4は、第1誘電体板1
5、数個の同心環状電極6、第2誘電体膜16、第1誘
電体板15に形成した導体17および永久磁石18によ
って構成されている。第1誘電体板5、同心環状電極
6、第2誘電体膜16は第4の発明の実施の形態で示し
たものと同一である。永久磁石18は直径15mm、高
さ10mmのサマリウム・コバルトであり、この永久磁
石18を環状電極間に多数配置した。また、同心円の中
心から順次極性を反転させている。さらに第8図に示す
ように、各の永久磁石18は第1誘電体板5の背面側で
軟鉄の導体17によって結合されている。その結果、環
状電極間の第2誘電体膜上における磁場強度は、印加高
周波の電子サイクロトロン共鳴条件を満たすようになっ
た。高周波として2.45GHzのマイクロ波を用いた
場合、電子サイクロトロン共鳴条件の磁場強度は0.0
875Tである。また、永久磁石18は冷却水出入口1
9によって水冷できるようになっている。設置台3はエ
ッチング用高周波電源11に接続されている。高周波と
しては2.45GHzのマイクロ波を用い、エッチング
用の高周波源の周波数は13.56MHzを用いた。
高周波電力導入部4およびエッチング用高周波電源11
を配置している。真空槽1の内径は350mmであり、
試料10と高周波電力導入部4の間の距離は500mm
とした。図8は高周波電力導入部4付近の拡大図を示し
たものである。高周波電力導入部4は、第1誘電体板1
5、数個の同心環状電極6、第2誘電体膜16、第1誘
電体板15に形成した導体17および永久磁石18によ
って構成されている。第1誘電体板5、同心環状電極
6、第2誘電体膜16は第4の発明の実施の形態で示し
たものと同一である。永久磁石18は直径15mm、高
さ10mmのサマリウム・コバルトであり、この永久磁
石18を環状電極間に多数配置した。また、同心円の中
心から順次極性を反転させている。さらに第8図に示す
ように、各の永久磁石18は第1誘電体板5の背面側で
軟鉄の導体17によって結合されている。その結果、環
状電極間の第2誘電体膜上における磁場強度は、印加高
周波の電子サイクロトロン共鳴条件を満たすようになっ
た。高周波として2.45GHzのマイクロ波を用いた
場合、電子サイクロトロン共鳴条件の磁場強度は0.0
875Tである。また、永久磁石18は冷却水出入口1
9によって水冷できるようになっている。設置台3はエ
ッチング用高周波電源11に接続されている。高周波と
しては2.45GHzのマイクロ波を用い、エッチング
用の高周波源の周波数は13.56MHzを用いた。
【0055】このようなプラズマ装置の性能を評価する
ために電子温度、電子密度の測定を行った。真空槽1内
にアルゴンガスを導入し、ガス圧を0.1Paにした。
マイクロ波電力を200W印加した場合、電子密度が2
X1011cm-3、電子温度が約5eVの高密度高励起の
プラズマが一様に形成できた。
ために電子温度、電子密度の測定を行った。真空槽1内
にアルゴンガスを導入し、ガス圧を0.1Paにした。
マイクロ波電力を200W印加した場合、電子密度が2
X1011cm-3、電子温度が約5eVの高密度高励起の
プラズマが一様に形成できた。
【0056】このようなプラズマ装置の真空槽1内の圧
力を10-5Pa以下にした後、Siのエッチングガスと
してCl2を用いてエッチングガス供給口14より導入
し、流量を30sccm、圧力を0.13Paとした。
その後に、マイクロ波とエッチング用高周波の電力をそ
れぞれ300W、100Wと印加した。試料10として
は、ポリシリコンを堆積したSi基板を用い、ポリシリ
コン上にはレジストを塗布した。レジストのパターンと
しては、ラインアンドスペースは0.5μm、ライン幅
0.5μmのものを多数形成した。
力を10-5Pa以下にした後、Siのエッチングガスと
してCl2を用いてエッチングガス供給口14より導入
し、流量を30sccm、圧力を0.13Paとした。
その後に、マイクロ波とエッチング用高周波の電力をそ
れぞれ300W、100Wと印加した。試料10として
は、ポリシリコンを堆積したSi基板を用い、ポリシリ
コン上にはレジストを塗布した。レジストのパターンと
しては、ラインアンドスペースは0.5μm、ライン幅
0.5μmのものを多数形成した。
【0057】このような条件でプラズマを形成し、試料
上のSiを10nm/minの高速のエッチング速度で
エッチングすることができた。また、レジストパターン
を忠実に転写することができ、さらに、ノッチは観測さ
れなかった。
上のSiを10nm/minの高速のエッチング速度で
エッチングすることができた。また、レジストパターン
を忠実に転写することができ、さらに、ノッチは観測さ
れなかった。
【0058】なお、本発明の実施の形態ではSiのエッ
チングガスとしてCl2ガスを用いたが、その他のエッ
チングガスとして、CF4、SF6、NF3、CF3Br、
HBr等を用いてエッチングすることは本発明のエッチ
ング方法に含まれる。さらに、本発明の実施の形態で
は、CF3ガスのみを用いてエッチングを行ったが、C
F3ガスに酸素ガス、窒素ガスおよび希ガス(ヘリウ
ム、アルゴン、ネオン、クリプトン)を混合してよい。
チングガスとしてCl2ガスを用いたが、その他のエッ
チングガスとして、CF4、SF6、NF3、CF3Br、
HBr等を用いてエッチングすることは本発明のエッチ
ング方法に含まれる。さらに、本発明の実施の形態で
は、CF3ガスのみを用いてエッチングを行ったが、C
F3ガスに酸素ガス、窒素ガスおよび希ガス(ヘリウ
ム、アルゴン、ネオン、クリプトン)を混合してよい。
【0059】本発明の実施の形態においてはエッチング
用高周波電源として13.56MHzの高周波を用いた
が、数MHzから1GHzまでの周波数領域の高周波で
あればよい。
用高周波電源として13.56MHzの高周波を用いた
が、数MHzから1GHzまでの周波数領域の高周波で
あればよい。
【0060】
【発明の効果】以上説明したように本発明のプラズマ装
置、薄膜形成方法及びエッチング方法は、高周波電力導
入部の電極形状を上記した発明の実施の形態に示される
ような形状とすることにより、高密度、高励起のプラズ
マを均一に発生することができ、かつ大口径化が図れ
る。
置、薄膜形成方法及びエッチング方法は、高周波電力導
入部の電極形状を上記した発明の実施の形態に示される
ような形状とすることにより、高密度、高励起のプラズ
マを均一に発生することができ、かつ大口径化が図れ
る。
【0061】まず、誘電体板上に3つ以上の同心環状の
電極からなる高周波電力導入部を設けたので、半径方向
に均一なプラズマが形成でき、膜形成及びエッチングを
良好に行うことができる。
電極からなる高周波電力導入部を設けたので、半径方向
に均一なプラズマが形成でき、膜形成及びエッチングを
良好に行うことができる。
【0062】また、誘電体板上に複数個の円板状電極と
円板状電極と間隔を有し、かつ外周電極からなる高周波
電力導入部を設けたので、誘電体板上のどの点において
も同じ電界強度を発生することができる。すなわち、均
一なプラズマを発生することができ、膜形成及びエッチ
ングを良好に行うことができる。
円板状電極と間隔を有し、かつ外周電極からなる高周波
電力導入部を設けたので、誘電体板上のどの点において
も同じ電界強度を発生することができる。すなわち、均
一なプラズマを発生することができ、膜形成及びエッチ
ングを良好に行うことができる。
【0063】また、同心環状電極の電極間隔および円板
状電極と外周電極との電極間隔を高周波の波長の半分以
下にすることにより、電極間の電界強度を増大されるこ
とができるので、効率よくプラズマを発生できる。
状電極と外周電極との電極間隔を高周波の波長の半分以
下にすることにより、電極間の電界強度を増大されるこ
とができるので、効率よくプラズマを発生できる。
【0064】さらに、高周波電力導入部として、第1誘
電体板上に形成した複数個の電極、電極を含む第1誘電
体板上に第1誘電体板の誘電率より大きな第2誘電体、
及び第1誘電体の背面の導体によって構成されることに
よって、効率よく高周波電力を基板側に放射でき、高密
度、高励起のプラズマを発生できる。また、電極上に第
2誘電体があるので、不純物の混入を防ぐことができ
る。
電体板上に形成した複数個の電極、電極を含む第1誘電
体板上に第1誘電体板の誘電率より大きな第2誘電体、
及び第1誘電体の背面の導体によって構成されることに
よって、効率よく高周波電力を基板側に放射でき、高密
度、高励起のプラズマを発生できる。また、電極上に第
2誘電体があるので、不純物の混入を防ぐことができ
る。
【0065】また、複数個の電極として、同心環状電極
または、円板状電極と円板状電極を囲む外周電極にする
ことによって、均一なプラズマが発生でき、膜形成及び
エッチングを良好に行うことができる。
または、円板状電極と円板状電極を囲む外周電極にする
ことによって、均一なプラズマが発生でき、膜形成及び
エッチングを良好に行うことができる。
【0066】また、第1誘電体板の背面と導体の間でか
つ電極間の位置に複数個の永久磁石を配置し、さらに磁
石の極性を第1誘電体板の中心から交互に変え、電極間
の位置の磁界強度として印加高周波の周波数で決まる電
子サイクロトロン共鳴条件の強度以上にすることによっ
て、高密度、高励起のプラズマが発生でき、かつ大口径
化を図ることができる。
つ電極間の位置に複数個の永久磁石を配置し、さらに磁
石の極性を第1誘電体板の中心から交互に変え、電極間
の位置の磁界強度として印加高周波の周波数で決まる電
子サイクロトロン共鳴条件の強度以上にすることによっ
て、高密度、高励起のプラズマが発生でき、かつ大口径
化を図ることができる。
【図1】本発明の一発明の実施の形態の薄膜形成装置の
断面図
断面図
【図2】本発明の一発明の実施の形態の薄膜形成装置の
電極付近の拡大平面図
電極付近の拡大平面図
【図3】本発明の一発明の実施の形態のエッチング装置
の断面図
の断面図
【図4】本発明の一発明の実施の形態のエッチング装置
の電極付近の拡大平面図
の電極付近の拡大平面図
【図5】本発明の一発明の実施の形態の薄膜形成装置の
断面図
断面図
【図6】本発明の一発明の実施の形態の薄膜形成装置の
電極付近の拡大平面図
電極付近の拡大平面図
【図7】本発明の一発明の実施の形態のエッチング装置
の断面図
の断面図
【図8】本発明の一発明の実施の形態のエッチング装置
の電極付近の拡大平面図
の電極付近の拡大平面図
【図9】従来例のプラズマ装置の断面図
1 真空槽 2 基板 3 設置台 4 高周波電力導入部 5 誘電体板 6 同心環状電極 7 マイクロ波源 8 成膜ガス供給口 9 成膜ガス供給口 10 試料 11 エッチング用高周波電源 12 円板状電極 13 外周電極 14 エッチングガス供給口 15 第1誘電体板 16 第2誘電体膜 17 導体 18 永久磁石 19 冷却水出入口 20 放電室 21 マイクロ波導波管 22 石英ガラス 23 電磁石
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H05H 1/46 H05H 1/46 C (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/302 C23C 16/50 C23F 4/00 H01L 21/205 H01L 21/285 H05H 1/46
Claims (19)
- 【請求項1】真空槽と、前記真空槽内に対向して設置さ
れた基板設置台及び誘電体板と、前記誘電体板上の前記
基板設置台と対向する面に形成された複数個の同心環状
の電極と、前記電極に接続された高周波源とを有するプ
ラズマ装置。 - 【請求項2】真空槽と、前記真空槽内に対向して設置さ
れた基板設置台及び誘電体板と、前記誘電体板上の前記
基板設置台と対向する面に形成された複数個の円板状電
極と、前記誘電体上に形成されるとともに複数個の前記
円板状電極と一定距離離間して前記円板状電極を囲むよ
うに形成された外周電極と、前記円板状電極及び前記外
周電極に接続された高周波源とを有するプラズマ装置。 - 【請求項3】真空槽と、前記真空槽内に対向して設置さ
れた基板設置台及び台1の誘電体板と、前記第1の誘電
体板上の前記基板設置台と対向する面に形成された複数
個の電極と、前記電極の形成された前記第1の誘電体板
上に形成された前記第1誘電体板より大きな誘電率を有
する第2の誘電体板と、前記第1の誘電体の前記電極の
形成されていない面上に形成された導体と、前記電極に
接続された高周波源とを有するプラズマ装置。 - 【請求項4】電極が、同心環状電極または円板状電極な
らびに前記円板状電極と一定距離離間して前記円板状電
極を囲むように形成された外周電極であることを特徴と
する請求項3に記載のプラズマ装置。 - 【請求項5】第1の誘電体板と導体の間でかつ複数個の
電極間の位置に複数個の永久磁石を配置したことを特徴
とする請求項3または4に記載のプラズマ装置。 - 【請求項6】真空槽と、前記真空槽内に対向して設置さ
れた基板設置台及び誘電体板と、前記誘電体板上の前記
基板設置台と対向する面に形成された複数個の同心環状
の電極と、前記電極に接続された高周波源とを有するプ
ラズマ装置を用いた薄膜形成方法であって、前記電極か
らなる高周波電力導入部から高周波電力を放射して前記
真空槽内にプラズマ領域を形成する工程と、前記真空槽
内に成膜用ガスを導入するとともに前記プラズマ領域内
で前記成膜用ガスを励起またはイオン化し、前記励起ま
たはイオン化された粒子を前記基板設置台上に設置され
た基板上に堆積させる工程とを有することを特徴とする
薄膜形成方法。 - 【請求項7】同心環状電極の電極間隔を印加される高周
波の波長の半分以下にしたことを特徴とする請求項6に
記載の薄膜形成方法。 - 【請求項8】真空槽と、前記真空槽内に対向して設置さ
れた基板設置台及び誘電体板と、前記誘電体板上の前記
基板設置台と対向する面に形成された複数個の円板状電
極と、前記誘電体上に形成されるとともに複数個の前記
円板状電極と一定距離離間して前記円板状電極を囲むよ
うに形成された外周電極と、前記円板状電極及び前記外
周電極に接続された高周波源とを有するプラズマ装置を
用いた薄膜形成方法であって、前記円板状電極及び前記
外周電極からなる高周波電力導入部から高周波電力を放
射して前記真空槽内にプラズマ領域を形成する工程と、
前記真空槽内に成膜用ガスを導入するとともに前記プラ
ズマ領域内で前記成膜用ガスを励起またはイオン化し、
前記励起またはイオン化された粒子を前記基板設置台上
に設置された基板上に堆積させる工程とを有することを
特徴とする薄膜形成方法。 - 【請求項9】円板状電極と外周電極との電極間隔を印加
される高周波の波長の半分以下にしたことを特徴とする
請求項8に記載の薄膜形成方法。 - 【請求項10】真空槽と、前記真空槽内に対向して設置
された基板設置台及び台1の誘電体板と、前記第1の誘
電体板上の前記基板設置台と対向する面に形成された複
数個の電極と、前記電極の形成された前記第1の誘電体
板上に形成された前記第1誘電体板より大きな誘電率を
有する第2の誘電体板と、前記第1の誘電体の前記電極
の形成されていない面上に形成された導体と、前記電極
に接続された高周波源とを有するプラズマ装置を用いた
薄膜形成方法であって、前記電極からなる高周波電力導
入部から高周波電力を放射して前記真空槽内にプラズマ
領域を形成する工程と、前記真空槽内に成膜用ガスを導
入するとともに前記プラズマ領域内で前記成膜用ガスを
励起またはイオン化し、前記励起またはイオン化された
粒子を前記基板設置台上に設置された基板上に堆積させ
る工程とを有することを特徴とする薄膜形成方法。 - 【請求項11】電極が、同心環状電極または円板状電極
ならびに前記円板状電極と一定距離離間して前記円板状
電極を囲むように形成された外周電極であることを特徴
とする請求項10に記載の薄膜形成方法。 - 【請求項12】電極が同心環状電極であり、第1の誘電
体板と導体の間でかつ複数個の電極間の位置に複数個の
永久磁石を配置し、さらに前記磁石の極性を前記第1誘
電体板の中心から交互に変え、前記電極間の位置の磁界
強度として印加される高周波の周波数で決まる電子サイ
クロトロン共鳴条件以上の強度にしたことを特徴とする
請求項10に記載の薄膜形成方法。 - 【請求項13】真空槽と、前記真空槽内に対向して設置
された基板設置台及び誘電体板と、前記誘電体板上の前
記基板設置台と対向する面に形成された複数個の同心環
状の電極と、前記電極に接続された高周波源とを有する
プラズマ装置を用いたエッチング方法であって、前記電
極からなる高周波電力導入部から高周波電力を放射して
前記真空槽内にプラズマ領域を形成する工程と、前記真
空槽内にエッチング用ガスを導入するとともに前記プラ
ズマ領域内で前記エッチング用ガスを励起またはイオン
化し、前記励起またはイオン化された粒子を前記基板設
置台上に設置された基板上に照射させる工程とを有する
ことを特徴とするエッチング方法。 - 【請求項14】同心環状電極の電極間隔を印加される高
周波の波長の半分以下にしたことを特徴とする請求項1
3に記載のエッチング方法。 - 【請求項15】真空槽と、前記真空槽内に対向して設置
された基板設置台及び誘電体板と、前記誘電体板上の前
記基板設置台と対向する面に形成された複数個の円板状
電極と、前記誘電体上に形成されるとともに複数個の前
記円板状電極と一定距離離間して前記円板状電極を囲む
ように形成された外周電極と、前記円板状電極及び前記
外周電極に接続された高周波源とを有するプラズマ装置
を用いたエッチング方法であって、前記円板状電極及び
前記外周電極からなる高周波電力導入部から高周波電力
を放射して前記真空槽内にプラズマ領域を形成する工程
と、前記真空槽内にエッチング用ガスを導入するととも
に前記プラズマ領域内で前記エッチング用ガスを励起ま
たはイオン化し、前記励起またはイオン化された粒子を
前記基板設置台上に設置された基板上に照射させる工程
とを有することを特徴とするエッチング方法。 - 【請求項16】円板状電極と外周電極との電極間隔を印
加される高周波の波長の半分以下にしたことを特徴とす
る請求項15に記載のエッチング方法。 - 【請求項17】真空槽と、前記真空槽内に対向して設置
された基板設置台及び台1の誘電体板と、前記第1の誘
電体板上の前記基板設置台と対向する面に形成された複
数個の電極と、前記電極の形成された前記第1の誘電体
板上に形成された前記第1誘電体板より大きな誘電率を
有する第2の誘電体板と、前記第1の誘電体の前記電極
の形成されていない面上に形成された導体と、前記電極
に接続された高周波源とを有するプラズマ装置を用いた
エッチング方法であって、前記電極からなる高周波電力
導入部から高周波電力を放射して前記真空槽内にプラズ
マ領域を形成する工程と、前記真空槽内にエッチング用
ガスを導入するとともに前記プラズマ領域内で前記エッ
チング用ガスを励起またはイオン化し、前記励起または
イオン化された粒子を前記基板設置台上に設置された基
板上に照射させる工程とを有することを特徴とするエッ
チング方法。 - 【請求項18】電極が、同心環状電極または円板状電極
ならびに前記円板状電極と一定距離離間して前記円板状
電極を囲むように形成された外周電極であることを特徴
とする請求項17に記載のエッチング方法。 - 【請求項19】電極が同心環状電極であり、第1の誘電
体板と導体の間でかつ複数個の電極間の位置に複数個の
永久磁石を配置し、さらに前記磁石の極性を前記第1誘
電体板の中心から交互に変え、前記電極間の位置の磁界
強度として印加される高周波の周波数で決まる電子サイ
クロトロン共鳴条件以上の強度にしたことを特徴とする
請求項17に記載のエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7336474A JP2996162B2 (ja) | 1995-12-25 | 1995-12-25 | プラズマ装置、薄膜形成方法及びエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7336474A JP2996162B2 (ja) | 1995-12-25 | 1995-12-25 | プラズマ装置、薄膜形成方法及びエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09181048A JPH09181048A (ja) | 1997-07-11 |
| JP2996162B2 true JP2996162B2 (ja) | 1999-12-27 |
Family
ID=18299516
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7336474A Expired - Fee Related JP2996162B2 (ja) | 1995-12-25 | 1995-12-25 | プラズマ装置、薄膜形成方法及びエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2996162B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3668079B2 (ja) | 1999-05-31 | 2005-07-06 | 忠弘 大見 | プラズマプロセス装置 |
| JP2003282434A (ja) * | 2002-03-20 | 2003-10-03 | Ngk Insulators Ltd | ZnO系エピタキシャル成長基板、ZnO系エピタキシャル下地基板、及びZnO系膜の製造方法 |
| CN100577866C (zh) * | 2007-02-27 | 2010-01-06 | 中微半导体设备(上海)有限公司 | 应用于等离子体反应室中的气体喷头组件、其制造方法及其翻新再利用的方法 |
| KR101587054B1 (ko) * | 2009-11-23 | 2016-01-21 | 주성엔지니어링(주) | 기판처리장치 |
-
1995
- 1995-12-25 JP JP7336474A patent/JP2996162B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09181048A (ja) | 1997-07-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6497783B1 (en) | Plasma processing apparatus provided with microwave applicator having annular waveguide and processing method | |
| US6870123B2 (en) | Microwave applicator, plasma processing apparatus having same, and plasma processing method | |
| JP2925535B2 (ja) | 環状導波路を有するマイクロ波供給器及びそれを備えたプラズマ処理装置及び処理方法 | |
| US7125588B2 (en) | Pulsed plasma CVD method for forming a film | |
| US20010048981A1 (en) | Method of processing substrate | |
| US20060156984A1 (en) | Plasma processing apparatus and plasma processing method | |
| JPH0544041A (ja) | 被膜形成装置及び被膜形成方法 | |
| JP2996162B2 (ja) | プラズマ装置、薄膜形成方法及びエッチング方法 | |
| US5366586A (en) | Plasma formation using electron cyclotron resonance and method for processing substrate by using the same | |
| US20010017190A1 (en) | Apparatus of processing a sample surface and method thereof | |
| JP3075581B2 (ja) | 窒化物系化合物半導体膜の成長装置 | |
| JP4478352B2 (ja) | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法並びに構造体の製造方法 | |
| JPH09312271A (ja) | プラズマ装置、薄膜形成方法及びエッチング方法 | |
| JP2662219B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JP3530788B2 (ja) | マイクロ波供給器及びプラズマ処理装置並びに処理方法 | |
| JP3093718B2 (ja) | マイクロ波導入装置及び表面処理方法 | |
| EP0997927A2 (en) | Microwave applicator with annular waveguide, plasma processing apparatus having the same, and plasma processing method | |
| JPH0790591A (ja) | マイクロ波プラズマcvd装置及び堆積膜形成方法 | |
| JPH09263948A (ja) | プラズマを用いた薄膜形成方法、薄膜製造装置、エッチング方法、及びエッチング装置 | |
| JPH11329792A (ja) | マイクロ波供給器 | |
| JP3887605B2 (ja) | スパッタリング方法及びスパッタリング装置 | |
| JPH11193466A (ja) | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 | |
| JPH0331480A (ja) | マイクロ波プラズマ処理装置 | |
| JPH01104777A (ja) | 堆積膜の形成方法 | |
| JP2000138171A (ja) | 円弧状スロット付無終端環状導波管、及びそれを用いたプラズマ処理装置及び処理方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |