JPH02308530A - プラズマ処理方法およびその装置 - Google Patents
プラズマ処理方法およびその装置Info
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- JPH02308530A JPH02308530A JP12889389A JP12889389A JPH02308530A JP H02308530 A JPH02308530 A JP H02308530A JP 12889389 A JP12889389 A JP 12889389A JP 12889389 A JP12889389 A JP 12889389A JP H02308530 A JPH02308530 A JP H02308530A
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- plasma processing
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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。
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〕
本発明は半導体素子等の製造工程で行われるプラズマ処
理の方法とその装置にかかわり、特に。
理の方法とその装置にかかわり、特に。
大面積の被処理物で、高速な処理を行うとともに、均一
、特に表面形状の均一を得るのに好適なプラズマ処理方
法およびその装置に関する。
、特に表面形状の均一を得るのに好適なプラズマ処理方
法およびその装置に関する。
従来のプラズマ処理装置は、例えば麻蒔立男著「薄膜作
成の基礎」、日刊工業新聞社列、昭和52年なる文献の
第179頁に記載されているように、被処理物を載置し
た電極に対向して別の電極を配置し、両電極に直流ある
いは高周波電力を印加することで被処理物上にプラズマ
を発生させるものがあった(以下、平行平板型と記す)
。また、同じ文献の第141頁〜第142頁に記載され
ているように、前記装置において、電極の裏面に磁石を
設置することでプラズマを拘束し、プラズマ密度を高め
たものもあった(以下、マグネトロン型と記す)また、
マイクロ波を利用したプラズマ処理方法としては、特開
昭56−155535号公報に記載されているように、
マイクロ波の進行方向に対して強磁場(マイクロ波周波
数が2.45GI(zの場合、8.75 X1O−2T
以上)を発生させ、電子サイクロトロン周波数とマイク
ロ波の周波数を一致させてマイクロ波エネルギーを共鳴
的にプラズマに吸収させるE CR(Electron
Cyclotron Re5onance)法がある
。さらに、マイクロ波の真空への導入法として、前記発
明はマイクロ波のモードに対して配慮をしていないのに
比べ、マイクロ波を真空に導入する前に空胴共振器を設
け、特定のモードのマイクロ波をスロット(細隙)に使
うことが、特開昭62−13575号公報に記載されて
いる。
成の基礎」、日刊工業新聞社列、昭和52年なる文献の
第179頁に記載されているように、被処理物を載置し
た電極に対向して別の電極を配置し、両電極に直流ある
いは高周波電力を印加することで被処理物上にプラズマ
を発生させるものがあった(以下、平行平板型と記す)
。また、同じ文献の第141頁〜第142頁に記載され
ているように、前記装置において、電極の裏面に磁石を
設置することでプラズマを拘束し、プラズマ密度を高め
たものもあった(以下、マグネトロン型と記す)また、
マイクロ波を利用したプラズマ処理方法としては、特開
昭56−155535号公報に記載されているように、
マイクロ波の進行方向に対して強磁場(マイクロ波周波
数が2.45GI(zの場合、8.75 X1O−2T
以上)を発生させ、電子サイクロトロン周波数とマイク
ロ波の周波数を一致させてマイクロ波エネルギーを共鳴
的にプラズマに吸収させるE CR(Electron
Cyclotron Re5onance)法がある
。さらに、マイクロ波の真空への導入法として、前記発
明はマイクロ波のモードに対して配慮をしていないのに
比べ、マイクロ波を真空に導入する前に空胴共振器を設
け、特定のモードのマイクロ波をスロット(細隙)に使
うことが、特開昭62−13575号公報に記載されて
いる。
上記従来技術のうち、平行平板型の場合は、発生したプ
ラズマが拡散してしまい、プラズマ密度が増加しないの
で、高速処理には不適であった。
ラズマが拡散してしまい、プラズマ密度が増加しないの
で、高速処理には不適であった。
これに対し、プラズマ密度の増加のために、磁場によっ
てプラズマの拡散を防止したのが、前記マグネトロン型
である。しかし、この技術は、電極裏面に設置した磁石
から電極表面側に漏洩する閉じた磁場を利用するため、
プラズマ発生領域は小さく、またその位置も限定されて
しまうので、均一処理を確保するのが難しく、さらに゛
、プラズマ密度の増加のために被処理物を載置した電極
に印加する電力を大きくすると、プラズマと被処理物と
の間の電位差を増加させることになり、プラズマから被
処理物にとび込む荷電粒子のエネルギーが大きくなって
、被処理物の過熱あるいはダメージ誘起を生じさせる可
能性があった。
てプラズマの拡散を防止したのが、前記マグネトロン型
である。しかし、この技術は、電極裏面に設置した磁石
から電極表面側に漏洩する閉じた磁場を利用するため、
プラズマ発生領域は小さく、またその位置も限定されて
しまうので、均一処理を確保するのが難しく、さらに゛
、プラズマ密度の増加のために被処理物を載置した電極
に印加する電力を大きくすると、プラズマと被処理物と
の間の電位差を増加させることになり、プラズマから被
処理物にとび込む荷電粒子のエネルギーが大きくなって
、被処理物の過熱あるいはダメージ誘起を生じさせる可
能性があった。
一方、被処理物を電極とすることなく高密度プラズマを
発生させる方法としては、前記特開昭56−15553
5号公報に記載されたように、マイクロ波を利用したも
のがある。これは、被処理物を有する室と隣接したプラ
ズマ発生室の周囲に磁石を設置し、該磁石によりプラズ
マ発生室では、電子サイクロトロン共鳴(Electr
on CyclotronResonance、以下E
CRと記す)条件(マイクロ波の周波数が2.45GH
zのとき、8.75 X 10−” T以上)を満足さ
せることにより、低圧力で高密度プラズマを発生させる
ものである。
発生させる方法としては、前記特開昭56−15553
5号公報に記載されたように、マイクロ波を利用したも
のがある。これは、被処理物を有する室と隣接したプラ
ズマ発生室の周囲に磁石を設置し、該磁石によりプラズ
マ発生室では、電子サイクロトロン共鳴(Electr
on CyclotronResonance、以下E
CRと記す)条件(マイクロ波の周波数が2.45GH
zのとき、8.75 X 10−” T以上)を満足さ
せることにより、低圧力で高密度プラズマを発生させる
ものである。
しかし、上記技術では、被処理基板が大きくなると、該
被処理基板を均一にプラズマ処理するためには、前記プ
ラズマ発生室の拡大が必要となり、そのプラズマ発生室
全体でECR条件を得るためには磁石を大型にしなけれ
ばならず、装置の大型化、取り扱いの困難さが生じる。
被処理基板を均一にプラズマ処理するためには、前記プ
ラズマ発生室の拡大が必要となり、そのプラズマ発生室
全体でECR条件を得るためには磁石を大型にしなけれ
ばならず、装置の大型化、取り扱いの困難さが生じる。
さらに、プラズマ発生室が大きくなると、該プラズマ発
生室内の磁場は、中央が弱く周辺部が強いという不均一
性が拡大される。そのため、該プラズマ発生室内のプラ
ズマ密度も不均一となり、その結果、大面積の被処理物
への均一なプラズマ処理は非常に困難となる。また、上
記のECRを発生させる磁力線が被処理物と交差すると
、該磁力線と該被処理物との交わる角度が被処理基板上
の位置によって異なるため、例えば、イオンを表面加工
に利用するりアクティブイオンエツチング(React
ive IonEtching、以下RIEと記す)の
場合、被処理基板上の位置に依存した不均一な表面形状
しか得られない。
生室内の磁場は、中央が弱く周辺部が強いという不均一
性が拡大される。そのため、該プラズマ発生室内のプラ
ズマ密度も不均一となり、その結果、大面積の被処理物
への均一なプラズマ処理は非常に困難となる。また、上
記のECRを発生させる磁力線が被処理物と交差すると
、該磁力線と該被処理物との交わる角度が被処理基板上
の位置によって異なるため、例えば、イオンを表面加工
に利用するりアクティブイオンエツチング(React
ive IonEtching、以下RIEと記す)の
場合、被処理基板上の位置に依存した不均一な表面形状
しか得られない。
次に、従来技術のうち、特開昭62−13575号公報
に記載されているように、マイクロ波共振器のスロット
により真空中にプラズマを発生させる方式を考える。磁
場を用いる場合は上記と同様な問題があり、無磁場の場
合、マイクロ波プラズマはスロット位置に局在しやすい
。従って、反応ガスを効率よく励起するためには、該ス
ロット近傍に反応ガスを通過させるようにする必要があ
る。しかし、例えば、CV D (Chemical
Vapor Deposi−tion)の場合を考える
と、被処理物表面近傍のよどみに起因するオーバハング
の低減、気相中での析出反応の低減、という観点から、
成膜の低圧力化は今後不可欠であるが、そのため、前記
したような反応ガス導入方法では、低圧力では平均自由
行程が長くなることから、被処理物上以外へ流れる反応
ガスが増加し、反応ガスの利用効率および処理効率の低
下を招来することになる。
に記載されているように、マイクロ波共振器のスロット
により真空中にプラズマを発生させる方式を考える。磁
場を用いる場合は上記と同様な問題があり、無磁場の場
合、マイクロ波プラズマはスロット位置に局在しやすい
。従って、反応ガスを効率よく励起するためには、該ス
ロット近傍に反応ガスを通過させるようにする必要があ
る。しかし、例えば、CV D (Chemical
Vapor Deposi−tion)の場合を考える
と、被処理物表面近傍のよどみに起因するオーバハング
の低減、気相中での析出反応の低減、という観点から、
成膜の低圧力化は今後不可欠であるが、そのため、前記
したような反応ガス導入方法では、低圧力では平均自由
行程が長くなることから、被処理物上以外へ流れる反応
ガスが増加し、反応ガスの利用効率および処理効率の低
下を招来することになる。
本発明の目的は、大面積の被処理物を高速かつ均一に、
特に被処理物上の位置に依存することなく均一な表面形
状が得られるようなプラズマ処理方法と、該方法の実施
に供せられるプラズマ処理装置とを提供することにある
。
特に被処理物上の位置に依存することなく均一な表面形
状が得られるようなプラズマ処理方法と、該方法の実施
に供せられるプラズマ処理装置とを提供することにある
。
上記目的を達成するため、本発明は、プラズマによって
効率よく励起した高濃度の励起種を、低圧力の状態で、
被処理基板の全面にわたってほぼ垂直に均一速度、均一
濃度で供給するようにしたものである。
効率よく励起した高濃度の励起種を、低圧力の状態で、
被処理基板の全面にわたってほぼ垂直に均一速度、均一
濃度で供給するようにしたものである。
すなわち、被処理基板の面積を越える大面積にわたって
高密度のプラズマを発生させ、このプラズマによって所
定の反応ガスを励起する前あるいは後に、この反応ガス
を被処理基板に対して垂直にその方向をもたせて送り込
み、被処理基板に到達する前に極力衝突をしない条件の
下で、被処理基板の処理を行うものである。
高密度のプラズマを発生させ、このプラズマによって所
定の反応ガスを励起する前あるいは後に、この反応ガス
を被処理基板に対して垂直にその方向をもたせて送り込
み、被処理基板に到達する前に極力衝突をしない条件の
下で、被処理基板の処理を行うものである。
上記構成において、まず、プラズマの発生にはマイクロ
波を使用する。マイクロ波は、通常RFと呼ばれる高周
波(一般に1.3.56MI(zが使用される)に比べ
て約103倍も高い周波数を有するため、低圧力におい
ても、雰囲気中の分子、原子を効率よくイオン化し、高
密度のプラズマを得ることができる。通常は前記したE
CR条件を用いるため、コイル等で磁場を形成している
が、その場合は、コイル内側で均等な磁場強度をもたせ
ることは不可能であるから′、磁場強度に起因するプラ
ズマ不均一が残る。一方、無磁場の場合、プラズマ密度
は、ECR条件を満足する有磁場の場合と異なり、7X
101o/個とその最大値を制限されるが、この数値は
通常のプラズマ処理では十分な値であり、反応ガスを効
率よく励起できる。
波を使用する。マイクロ波は、通常RFと呼ばれる高周
波(一般に1.3.56MI(zが使用される)に比べ
て約103倍も高い周波数を有するため、低圧力におい
ても、雰囲気中の分子、原子を効率よくイオン化し、高
密度のプラズマを得ることができる。通常は前記したE
CR条件を用いるため、コイル等で磁場を形成している
が、その場合は、コイル内側で均等な磁場強度をもたせ
ることは不可能であるから′、磁場強度に起因するプラ
ズマ不均一が残る。一方、無磁場の場合、プラズマ密度
は、ECR条件を満足する有磁場の場合と異なり、7X
101o/個とその最大値を制限されるが、この数値は
通常のプラズマ処理では十分な値であり、反応ガスを効
率よく励起できる。
次に、上記プラズマを被処理物の大きさに合わせて大面
積に発生させるには、導波管に設けた細隙(スロット)
からのマイクロ波放出を利用したスロット方式を使用す
る。このスロットは、導波管の内壁を流れる表面電流に
直交するように設け。
積に発生させるには、導波管に設けた細隙(スロット)
からのマイクロ波放出を利用したスロット方式を使用す
る。このスロットは、導波管の内壁を流れる表面電流に
直交するように設け。
その長さをマイクロ波の半波長とすることにより、マイ
クロ波は共鳴的に空間に放出する。大面積に上記スロッ
トを設けるため、所定のモード以外のマイクロ波が発生
しないように、テーバ状に導波管寸法を広げるか、ある
いは、導波管を複数個並列に配置してもよい。
クロ波は共鳴的に空間に放出する。大面積に上記スロッ
トを設けるため、所定のモード以外のマイクロ波が発生
しないように、テーバ状に導波管寸法を広げるか、ある
いは、導波管を複数個並列に配置してもよい。
次に、反応ガスの導入については、反応ガスを被処理基
板とほぼ同面積を有するガスバッファに入れた後、被処
理基板に対して垂直に複数の細孔が設けられた一定の厚
みを有するガス吹き出し板を通して行うことで、被処理
基板全面にわたって均一濃度かつ均一速度で該被処理基
板に対してほぼ垂直にガス導入を行うことができる。
板とほぼ同面積を有するガスバッファに入れた後、被処
理基板に対して垂直に複数の細孔が設けられた一定の厚
みを有するガス吹き出し板を通して行うことで、被処理
基板全面にわたって均一濃度かつ均一速度で該被処理基
板に対してほぼ垂直にガス導入を行うことができる。
以上のようにして被処理基板上の位置に依存することな
く反応ガスを一定方向から導入できることにより、被処
理基板全面にわたって、シャドウィング効果等による段
差部の不均一処理が生じたり、あるいは高いアスペクト
比の段差部で底面に反応ガスがほとんど入らず処理が進
行しない、などの問題がなくなる。
く反応ガスを一定方向から導入できることにより、被処
理基板全面にわたって、シャドウィング効果等による段
差部の不均一処理が生じたり、あるいは高いアスペクト
比の段差部で底面に反応ガスがほとんど入らず処理が進
行しない、などの問題がなくなる。
以下、本発明の実施例を第1図ないし第9図により説明
する。
する。
第1図は本発明のプラズマ処理方法を実施するためのプ
ラズマ処理装置の第1の実施例の構成を示す縦断面図で
ある。
ラズマ処理装置の第1の実施例の構成を示す縦断面図で
ある。
本実施例の装置は、第1図に示すように、スロット1を
有するマイクロ波共振部2とプラズマ処理部3とを主要
部分として構成されている。
有するマイクロ波共振部2とプラズマ処理部3とを主要
部分として構成されている。
プラズマ処理部3のマイクロ波共振部2と対向する面に
は、被処理基板4を載置する基板ホルダ5が配置されて
いる。該基板ホルダ5は、温度制御機構6を介して電源
7と接続されており、また、プラズマ処理チャンバ8と
は絶縁物、9によって熱的、電気的に分離されている。
は、被処理基板4を載置する基板ホルダ5が配置されて
いる。該基板ホルダ5は、温度制御機構6を介して電源
7と接続されており、また、プラズマ処理チャンバ8と
は絶縁物、9によって熱的、電気的に分離されている。
また、該プラズマ処理チャンバ8の前記基板ホルダ5周
囲の部分には1図示しない真空系が接続される引き口1
0が配設されている。
囲の部分には1図示しない真空系が接続される引き口1
0が配設されている。
マイクロ波共振部2には、導入口11.導波管12を介
して、マイクロ波発振器、アイソレータ、チューナ、パ
ワーモニタを有するマイクロ波発振部13が接続されて
いる。該マイクロ波共振部2のプラズマ処理部3と反対
側の面には、ガス供給管14に接続されたガスバッファ
部15が配設されている。
して、マイクロ波発振器、アイソレータ、チューナ、パ
ワーモニタを有するマイクロ波発振部13が接続されて
いる。該マイクロ波共振部2のプラズマ処理部3と反対
側の面には、ガス供給管14に接続されたガスバッファ
部15が配設されている。
そして、該ガスバッファ部I5の内部と上記プラズマ処
理部3の内部とは細管16で結合するようになっており
、従って、マイクロ波共振部2の内部を満たしているマ
イクロ波透過材17(例えば石英)にも細管16が開け
られており、また、プラズマ処理部3側ではスロット1
の内部に細管16の一方の口を有する構造となっている
。
理部3の内部とは細管16で結合するようになっており
、従って、マイクロ波共振部2の内部を満たしているマ
イクロ波透過材17(例えば石英)にも細管16が開け
られており、また、プラズマ処理部3側ではスロット1
の内部に細管16の一方の口を有する構造となっている
。
次に、訪記プラズマ処理装置の動作に関連して本発明の
プラズマ処理方法の一例を説明する。
プラズマ処理方法の一例を説明する。
まず、基板ホルダ5の上面に、被処理基板4をa置する
。次に、引き口10を介して真空排気系(図示せず)に
より、プラズマ処理部3、細管16およびガスバッファ
部15の内部を所定の真空度まで真空排気する。その間
、基板ホルダ5内の温度制御機構6によって、被処理基
板4を設定温度に制御する。続いて1反応ガスを、ガス
供給管14からガスバッファ部15に導き、ここで均一
圧力にした後、細管16を通ってプラズマ処理部3へ導
入する。このとき、反応ガスは、細管16中の圧力勾配
により、細管16と平行方向に力を受けて加速される。
。次に、引き口10を介して真空排気系(図示せず)に
より、プラズマ処理部3、細管16およびガスバッファ
部15の内部を所定の真空度まで真空排気する。その間
、基板ホルダ5内の温度制御機構6によって、被処理基
板4を設定温度に制御する。続いて1反応ガスを、ガス
供給管14からガスバッファ部15に導き、ここで均一
圧力にした後、細管16を通ってプラズマ処理部3へ導
入する。このとき、反応ガスは、細管16中の圧力勾配
により、細管16と平行方向に力を受けて加速される。
次いで、マイクロ波発振部13によりマイクロ波を発生
させ、そのマイクロ波を導入管12.導入口11を通し
てマイクロ波共振部2へ送る。ここで、マイクロ波共振
部2はマイクロ波の空胴共振条件の寸法を満足するよう
になされており、これにより、マイクロ波共振部2内に
蓄えられるマイクロ波のエネルギーが増加し、これに応
じてマイクロ波共振部2の内壁を流れる表面電流も増加
する。
させ、そのマイクロ波を導入管12.導入口11を通し
てマイクロ波共振部2へ送る。ここで、マイクロ波共振
部2はマイクロ波の空胴共振条件の寸法を満足するよう
になされており、これにより、マイクロ波共振部2内に
蓄えられるマイクロ波のエネルギーが増加し、これに応
じてマイクロ波共振部2の内壁を流れる表面電流も増加
する。
一般に、マイクロ波発振部13から発振されるマイクロ
波のモードはTE、□モードであり、マイクロ波の進行
方向には電界成分をもっておらず(第9図のA面に平行
)、その表面電流分布は第9図のようになる。ただし、
第9図は、マイクロ波の進行方向には半波要分を閉じ込
めた場合を示している。
波のモードはTE、□モードであり、マイクロ波の進行
方向には電界成分をもっておらず(第9図のA面に平行
)、その表面電流分布は第9図のようになる。ただし、
第9図は、マイクロ波の進行方向には半波要分を閉じ込
めた場合を示している。
ここで、スロット1は、マイクロ波を効率よく放出する
ため、スロットにより遮断する表面電流密度を高める位
置に設ける。すなわち、第9図のA面では、電流方向が
常に一定で、スロット1bの向きではほとんど表面電流
が遮断できず、スロット1aの向きが最適となる。また
、B面をスロットを設ける面とする際は、表面電流の向
きがその位置によって異なり最適スロットの向きも変わ
ってくるが、第9図の表面電流はマイクロ波の半波長ご
とに繰り返されるため、B面の端部に沿ってスロットを
設けるのがよい。
ため、スロットにより遮断する表面電流密度を高める位
置に設ける。すなわち、第9図のA面では、電流方向が
常に一定で、スロット1bの向きではほとんど表面電流
が遮断できず、スロット1aの向きが最適となる。また
、B面をスロットを設ける面とする際は、表面電流の向
きがその位置によって異なり最適スロットの向きも変わ
ってくるが、第9図の表面電流はマイクロ波の半波長ご
とに繰り返されるため、B面の端部に沿ってスロットを
設けるのがよい。
マイクロ波共振部2については、マイクロ波進行方向に
対しては、共振マイクロ波の波長を増加することにより
、容易に該マイクロ波共振部2の寸法を拡大できる。ま
た、マイクロ波の進行方向と直角な方向に対しては、不
整合に起因する異なるモードの発生を防止するため、導
波管12をテーパ状にして徐々に広げていくか、複数の
それぞれ独立のマイクロ波共振部2を並列に配置するこ
とにより、マイクロ波共振部2の寸法を拡大する。
対しては、共振マイクロ波の波長を増加することにより
、容易に該マイクロ波共振部2の寸法を拡大できる。ま
た、マイクロ波の進行方向と直角な方向に対しては、不
整合に起因する異なるモードの発生を防止するため、導
波管12をテーパ状にして徐々に広げていくか、複数の
それぞれ独立のマイクロ波共振部2を並列に配置するこ
とにより、マイクロ波共振部2の寸法を拡大する。
上記マイクロ波共振部2のスロット1から放出されたマ
イクロ波は、所定の圧力になされたプラズマ処理部3内
でプラズマ18を発生する。
イクロ波は、所定の圧力になされたプラズマ処理部3内
でプラズマ18を発生する。
ここで、細管16内はプラズマ処理部3に比べて圧力が
高く、プラズマが維持しない条件で該細管16の径等を
決めるが、第9図のB面にスロット1を設けると、マイ
クロ波の電界は細管16に沿って生じるため、処理条件
(圧力、反応ガス流量等)を変えると、細管16中で電
子が十分なエネルギーをもちプラズマを発生させる可能
性もある。このときは、第9図のA面にスロット1を設
け、電界方向と細管16の向きを直交させればよい。
高く、プラズマが維持しない条件で該細管16の径等を
決めるが、第9図のB面にスロット1を設けると、マイ
クロ波の電界は細管16に沿って生じるため、処理条件
(圧力、反応ガス流量等)を変えると、細管16中で電
子が十分なエネルギーをもちプラズマを発生させる可能
性もある。このときは、第9図のA面にスロット1を設
け、電界方向と細管16の向きを直交させればよい。
細管16中を通過した反応ガスは、該細管16に沿った
方向に十分な速度をもち、前記プラズマ18中の電子か
らエネルギーを受は取り、励起(ラジカル化あるいはイ
オン化)する。ここで、マイクロ波共振部2のスロット
1を設けた面と被処理基板4との間隔を処理圧力の平均
自由行程以下にすると、励起した反応ガスは、被処理基
板4にほぼ垂直に入射し、反応する。なお、電源7は、
プラズマ18中のイオンを任意に引き込み、膜質の改善
や表面形状の制御を行う際に使用する。
方向に十分な速度をもち、前記プラズマ18中の電子か
らエネルギーを受は取り、励起(ラジカル化あるいはイ
オン化)する。ここで、マイクロ波共振部2のスロット
1を設けた面と被処理基板4との間隔を処理圧力の平均
自由行程以下にすると、励起した反応ガスは、被処理基
板4にほぼ垂直に入射し、反応する。なお、電源7は、
プラズマ18中のイオンを任意に引き込み、膜質の改善
や表面形状の制御を行う際に使用する。
従来のプラズマ処理の場合のように、励起反応ガスが無
作為の方向から被処理基板にくると、反応ガスが段差深
部に入りにくく表面近傍でのみ反応が進行してしまい、
CVDでは表面近傍にのみ膜が形成されて空胴が発生す
る可能性があり、また、被処理基板上の位置に対して励
起した反応ガスの供給方向が異なると、処理の進行度が
不均一となり、信頼性が低下する。これに対し、本実施
例は、大面積の被処理基板全面で均一な処理を高速で行
なえるので、信頼性、生産性の点で優れている。
作為の方向から被処理基板にくると、反応ガスが段差深
部に入りにくく表面近傍でのみ反応が進行してしまい、
CVDでは表面近傍にのみ膜が形成されて空胴が発生す
る可能性があり、また、被処理基板上の位置に対して励
起した反応ガスの供給方向が異なると、処理の進行度が
不均一となり、信頼性が低下する。これに対し、本実施
例は、大面積の被処理基板全面で均一な処理を高速で行
なえるので、信頼性、生産性の点で優れている。
第2図は本発明のプラズマ処理方法を実施するためのプ
ラズマ処理装置の第2の実施例の構成を示す縦断面図で
ある。本実施例の構成は、前記第1の実施例とほぼ同じ
であるが、プラズマ処理部3で発生させたプラズマ18
の周囲に磁石19を配置している点が異なっている。
ラズマ処理装置の第2の実施例の構成を示す縦断面図で
ある。本実施例の構成は、前記第1の実施例とほぼ同じ
であるが、プラズマ処理部3で発生させたプラズマ18
の周囲に磁石19を配置している点が異なっている。
低圧力になると、プラズマ18の拡散が大きくなり、プ
ラズマ周囲の密度は低くなるため1通常。
ラズマ周囲の密度は低くなるため1通常。
被処理基板4の面積に対してプラズマ発生面積を広くと
らないと被処理基板4の均一処理が難しくなる。そこで
、本実施例のように、プラズマ18の周囲にプラズマを
閉じ込める磁石19を配置して、プラズマの拡散を防止
すると、プラズマ発生領域を縮小でき、装置の小型化が
図れるとともに、プラズマの低圧力での安定発生および
高密度化にも効果がある。
らないと被処理基板4の均一処理が難しくなる。そこで
、本実施例のように、プラズマ18の周囲にプラズマを
閉じ込める磁石19を配置して、プラズマの拡散を防止
すると、プラズマ発生領域を縮小でき、装置の小型化が
図れるとともに、プラズマの低圧力での安定発生および
高密度化にも効果がある。
上記磁石19の構成を第3図に示す。すなわち、この磁
石19は、極性を異にする偶数個の小片を円周方向に交
互に配列して、リング形状に形成したもので、この磁石
19からは、図のごとく内側に凸形状の磁力線20を発
生する、ここに形成される磁場は、一般に多重力ブス磁
場と呼ばれているものである。
石19は、極性を異にする偶数個の小片を円周方向に交
互に配列して、リング形状に形成したもので、この磁石
19からは、図のごとく内側に凸形状の磁力線20を発
生する、ここに形成される磁場は、一般に多重力ブス磁
場と呼ばれているものである。
また、上記磁石の他の例として、第4図に示すように、
リング形状の両面を磁化した磁石21を用いることもで
きる。
リング形状の両面を磁化した磁石21を用いることもで
きる。
第5図は本発明のプラズマ処理方法を実施するためのプ
ラズマ処理装置の第3の実施例の構成を示す縦断面図で
ある。第5図は、非常に反応性のよい複数のガスを使っ
てプラズマ処理を行う場合の装置構成を示している。
ラズマ処理装置の第3の実施例の構成を示す縦断面図で
ある。第5図は、非常に反応性のよい複数のガスを使っ
てプラズマ処理を行う場合の装置構成を示している。
本実施例では、ガスバッファ部15に反応ガスを導入す
るためのガス供給管14aとは別にガス供給管14bが
設けられており、該ガス供給管14bから導入した反応
ガスを、マイクロ波共振部2のスロット1を有する面の
、スロットとスロットとの間から被処理基板4に向かっ
て供給する。例えば。
るためのガス供給管14aとは別にガス供給管14bが
設けられており、該ガス供給管14bから導入した反応
ガスを、マイクロ波共振部2のスロット1を有する面の
、スロットとスロットとの間から被処理基板4に向かっ
て供給する。例えば。
5in2のCVD膜を形成する際、使用するSiH4と
02とを混合すると容易に反応してしまうため、例えば
o2をガス供給管14aから、またSiH,をガス供給
管14bから、それぞれ供給すると、気相反応を生じる
ことなく被処理基板4表面でSin。
02とを混合すると容易に反応してしまうため、例えば
o2をガス供給管14aから、またSiH,をガス供給
管14bから、それぞれ供給すると、気相反応を生じる
ことなく被処理基板4表面でSin。
の成膜を行うことができる。
第6図は本発明のプラズマ処理方法を実施するためのプ
ラズマ処理装置の第4の実施例の構成を示す縦断面図で
ある。本実施例は、ガス供給管14からの反応ガスを、
マイクロ波共振部2のスロット1を有する面の、スロッ
トとスロットの間から被処理基板4に向かって供給する
ようにしたものである。本実施例では、反応ガスをマイ
クロ波共振部2内を通過させておらず、従って、スロッ
ト1の直下で発生したプラズマ18中には反応ガスを供
給できないために、反応ガスの励起の割合は減少するが
、装置として簡易小型化が図れるという利点がある。
ラズマ処理装置の第4の実施例の構成を示す縦断面図で
ある。本実施例は、ガス供給管14からの反応ガスを、
マイクロ波共振部2のスロット1を有する面の、スロッ
トとスロットの間から被処理基板4に向かって供給する
ようにしたものである。本実施例では、反応ガスをマイ
クロ波共振部2内を通過させておらず、従って、スロッ
ト1の直下で発生したプラズマ18中には反応ガスを供
給できないために、反応ガスの励起の割合は減少するが
、装置として簡易小型化が図れるという利点がある。
第7図は本発明のプラズマ処理方法を実施するためのプ
ラズマ処理装置の第5の実施例の構成を示す縦断面図で
ある。これまで述べた第1〜4の実施例は、被処理基板
4にプラズマ18中のイオンの効果を与えることを考慮
したものであるのに対し、本実施例は、ラジカルガスの
みで被処理基板4の処理を行うことを考慮したものであ
る。
ラズマ処理装置の第5の実施例の構成を示す縦断面図で
ある。これまで述べた第1〜4の実施例は、被処理基板
4にプラズマ18中のイオンの効果を与えることを考慮
したものであるのに対し、本実施例は、ラジカルガスの
みで被処理基板4の処理を行うことを考慮したものであ
る。
第7図において、マイクロ波共振部2のスロット1を有
する面に接してマイクロ波透過材17が設けられ、該マ
イクロ波透過材17の逆の面側にはプラズマ発生室22
が設置されている。プラズマ発生室22の周囲には、ガ
ス供給管14に接続されたガスバッファ部23が配置さ
れ、また、該プラズマ発生室22は複数の細管16を通
してプラズマ処理部3と空間的に結合している。
する面に接してマイクロ波透過材17が設けられ、該マ
イクロ波透過材17の逆の面側にはプラズマ発生室22
が設置されている。プラズマ発生室22の周囲には、ガ
ス供給管14に接続されたガスバッファ部23が配置さ
れ、また、該プラズマ発生室22は複数の細管16を通
してプラズマ処理部3と空間的に結合している。
上記装置において、共振状態のマイクロ波からスロット
1を通して放出されたマイクロ波によって、プラズマ発
生室22にプラズマ18が発生し、このプラズマ18性
反応ガスを励起する。細管16を通して流れる励起した
反応ガスのうち、寿命の短い励起種は消滅するが、特定
の励起種は、細管16にて細管方向に加速され、被処理
基板4にほぼ垂直に供給されて反応する。
1を通して放出されたマイクロ波によって、プラズマ発
生室22にプラズマ18が発生し、このプラズマ18性
反応ガスを励起する。細管16を通して流れる励起した
反応ガスのうち、寿命の短い励起種は消滅するが、特定
の励起種は、細管16にて細管方向に加速され、被処理
基板4にほぼ垂直に供給されて反応する。
第8図は本発明のプラズマ処理方法を実施するためのプ
ラズマ処理装置の第6の実施例の構成を示す縦断面図で
ある。本実施例の装置は、第7図に示した第5の実施例
の装置に、被処理基板4にプラズマで励起した反応ガス
を送り込む手段とは独立して、ガス供給器24を付加し
たものであり、反応性の高い複数のガスを利用するプラ
ズマ処理に使用し、励起エネルギーの低いガスを前記ガ
ス供給器24から被処理基板4上に導入するようにした
ものである。
ラズマ処理装置の第6の実施例の構成を示す縦断面図で
ある。本実施例の装置は、第7図に示した第5の実施例
の装置に、被処理基板4にプラズマで励起した反応ガス
を送り込む手段とは独立して、ガス供給器24を付加し
たものであり、反応性の高い複数のガスを利用するプラ
ズマ処理に使用し、励起エネルギーの低いガスを前記ガ
ス供給器24から被処理基板4上に導入するようにした
ものである。
本発明によれば、以下の効果がある。
(i)被処理基板の大面積化にかかわりなく、被処理基
板上の位置に依存せずに励起した反応ガスを該処理基板
に対してほぼ垂直に供給することができるので、(イ)
CVDにおける段差間での空胴部の発生、(ロ)エツチ
ングに際しての段差上部でのオーバエッチの発生、等が
ない処・理を行うことができる。
板上の位置に依存せずに励起した反応ガスを該処理基板
に対してほぼ垂直に供給することができるので、(イ)
CVDにおける段差間での空胴部の発生、(ロ)エツチ
ングに際しての段差上部でのオーバエッチの発生、等が
ない処・理を行うことができる。
(n)上記処理を行う励起反応ガスを高濃度で供給でき
ることから、本発明によるプラズマ処理方法は、生産性
、信頼性の点で特に優れている。
ることから、本発明によるプラズマ処理方法は、生産性
、信頼性の点で特に優れている。
(iii)奥の深い段差を有する被処理基板においても
、励起反応ガスを最奥部まで供給することが可能なため
、従来技術では対応できなかった基板に対しても処理が
可能となる。
、励起反応ガスを最奥部まで供給することが可能なため
、従来技術では対応できなかった基板に対しても処理が
可能となる。
第1図は本発明のプラズマ処理方法を実施するためのプ
ラズマ処理装置の第1の実施例の構成を示す縦断面図、
第2図は同じく第2の実施例の構成を示す縦断面図、第
3図は第2の実施例中の磁場発生手段としての磁石の一
例を示す平面図、第4図は同じく磁石の他の例を示す断
面図、第5図は本発明のプラズマ処理方法を実施するた
めのプラズマ処理装置の第3の実施例の構成を示す縦断
面図、第6図は同じく第4の実施例の構成を示す縦断面
図、第7図は同じく第5の実施例の構成を示す縦断面図
、第8図は同じく第6の実施例の構成を示す縦断面図、
第9図は本発明で用いるマイクロ波のモードとスロット
との関係を説明するための図である6 符号の説明 1・・・スロット 2・・・マイクロ波共振部
3・・・プラズマ処理部 4・・・被処理基板5・・
・基板ホルダ 6・・・温度制御機構7・・・電
源 8・・・プラズマ処理チャンバ 9・・・絶縁物 10・・・引き口11・・
・導入口 12・・・導波管13・・・マイ
クロ波発振部 14.14a、14b−・・ガス供給管15・・・ガス
バッファ部 16・・・細管17・・・マイクロ波透
過材 18・・・プラズマ19、21・・・磁石
20・・・磁力線22・・・プラズマ発生室 2
3・・・ガスバッファ部24・・・ガス供給器 代理人弁理士 中 村 純之助 8−−−−・アラス゛マ久1y里ティンバ+7−−−−
−マイクロラ皮遥■E才才9−−−−一象とa彩η
18−−−−−7’ラス・′マ第
15!J 第2図 第 3 図 2l−−−−−r一覧石14a、
14b−−−−J・スイπ給管第5図 13 +2 1+ 2第6
図 23−−−−一力゛°スバ7ファ杼 第7図 第8図
ラズマ処理装置の第1の実施例の構成を示す縦断面図、
第2図は同じく第2の実施例の構成を示す縦断面図、第
3図は第2の実施例中の磁場発生手段としての磁石の一
例を示す平面図、第4図は同じく磁石の他の例を示す断
面図、第5図は本発明のプラズマ処理方法を実施するた
めのプラズマ処理装置の第3の実施例の構成を示す縦断
面図、第6図は同じく第4の実施例の構成を示す縦断面
図、第7図は同じく第5の実施例の構成を示す縦断面図
、第8図は同じく第6の実施例の構成を示す縦断面図、
第9図は本発明で用いるマイクロ波のモードとスロット
との関係を説明するための図である6 符号の説明 1・・・スロット 2・・・マイクロ波共振部
3・・・プラズマ処理部 4・・・被処理基板5・・
・基板ホルダ 6・・・温度制御機構7・・・電
源 8・・・プラズマ処理チャンバ 9・・・絶縁物 10・・・引き口11・・
・導入口 12・・・導波管13・・・マイ
クロ波発振部 14.14a、14b−・・ガス供給管15・・・ガス
バッファ部 16・・・細管17・・・マイクロ波透
過材 18・・・プラズマ19、21・・・磁石
20・・・磁力線22・・・プラズマ発生室 2
3・・・ガスバッファ部24・・・ガス供給器 代理人弁理士 中 村 純之助 8−−−−・アラス゛マ久1y里ティンバ+7−−−−
−マイクロラ皮遥■E才才9−−−−一象とa彩η
18−−−−−7’ラス・′マ第
15!J 第2図 第 3 図 2l−−−−−r一覧石14a、
14b−−−−J・スイπ給管第5図 13 +2 1+ 2第6
図 23−−−−一力゛°スバ7ファ杼 第7図 第8図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、プラズマで励起した反応ガスにより、被処理基板表
面の処理を行うプラズマ処理方法において、励起した反
応ガスを、被処理基板の全面にわたって一定方向から供
給することを特徴とするプラズマ処理方法。 2、請求項1に記載のプラズマ処理方法において、反応
ガスの供給方向が、被処理基板表面に対し垂直であるこ
とを特徴とするプラズマ処理方法。 3、プラズマで励起した反応ガスにより、被処理基板表
面の処理を行うためのプラズマ処理装置であって、外部
との電磁的結合部となるスロットを少なくとも1個設け
たマイクロ波共振器を少なくとも1個有してなるプラズ
マ発生手段と、被処理基板に対向して該基板表面に対し
垂直に開けた複数の細孔を有する反応ガス供給手段とを
具備することを特徴とするプラズマ処理装置。 4、請求項3に記載のプラズマ処理装置において、反応
ガス供給手段の有する細孔を、プラズマ発生手段である
マイクロ波共振器のスロットの内側に設けたことを特徴
とするプラズマ処理装置。 5、請求項3に記載のプラズマ処理装置において、反応
ガス供給手段の有する細孔を、プラズマ発生手段である
マイクロ波共振器のスロットの周囲に設けたことを特徴
とするプラズマ処理装置。 6、請求項3ないし5のいずれか1項に記載のプラズマ
処理装置において、プラズマ発生手段であるマイクロ波
共振器に使用するマイクロ波モードが、矩形モードのT
E_0_1_n(n:整数)であることを特徴とするプ
ラズマ処理装置。 7、請求項6に記載のプラズマ処理装置において、プラ
ズマ発生手段に使用するマイクロ波の矩形モードのTE
_0_1_nのうちの電界に平行な面に、スロットを設
けることを特徴とするプラズマ処理装置。 8、請求項3ないし7のいずれか1項に記載のプラズマ
処理装置において、プラズマ発生手段により発生させる
プラズマの周囲に、該プラズマを閉じ込める磁場発生手
段を配置したことを特徴とするプラズマ処理装置。 9、請求項8に記載のプラズマ処理装置において、プラ
ズマを閉じ込める磁場発生手段が、極性の異なる偶数個
の小片を円周上に交互に配列して、リング形状に形成し
たものであることを特徴とするプラズマ処理装置。 10、請求項3ないし9のいずれか1項に記載のプラズ
マ処理装置において、プラズマ発生手段と被処理基板と
の間に、該被処理基板表面に対して垂直方向に複数の細
孔を有する平板を設けたことを特徴とするプラズマ処理
装置。 11、請求項3ないし10のいずれか1項に記載のプラ
ズマ処理装置において、反応ガス供給手段が、複数の反
応ガスをそれぞれ独立に供給できるものであることを特
徴とするプラズマ処理装置。 12、請求項11に記載のプラズマ処理装置において、
反応ガス供給手段として、スロットの内側とスロットの
周囲に、それぞれ独立に反応ガスを供給するための細孔
を設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。 13、請求項10ないし12のいずれか1項に記載のプ
ラズマ処理装置において、反応ガス供給手段として、細
孔を有する平板に、被処理基板に対向する側に反応ガス
を供給するための細孔を設けたことを特徴とするプラズ
マ処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12889389A JPH02308530A (ja) | 1989-05-24 | 1989-05-24 | プラズマ処理方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12889389A JPH02308530A (ja) | 1989-05-24 | 1989-05-24 | プラズマ処理方法およびその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02308530A true JPH02308530A (ja) | 1990-12-21 |
Family
ID=14995955
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12889389A Pending JPH02308530A (ja) | 1989-05-24 | 1989-05-24 | プラズマ処理方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02308530A (ja) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6050923A (ja) * | 1983-08-31 | 1985-03-22 | Hitachi Ltd | プラズマ表面処理方法 |
| JPS61214523A (ja) * | 1985-03-20 | 1986-09-24 | Hitachi Ltd | プラズマ反応処理装置 |
| JPS61258427A (ja) * | 1985-05-13 | 1986-11-15 | Fujitsu Ltd | プラズマ処理装置 |
| JPS6293834A (ja) * | 1985-10-18 | 1987-04-30 | Hitachi Ltd | イオン源 |
| JPS62235484A (ja) * | 1986-04-03 | 1987-10-15 | Hitachi Ltd | 薄膜装置 |
| JPS6313334A (ja) * | 1986-07-04 | 1988-01-20 | Hitachi Ltd | ドライエツチング方法 |
| JPS63192229A (ja) * | 1987-02-03 | 1988-08-09 | Sumitomo Metal Ind Ltd | プラズマプロセス装置 |
| JPS63263725A (ja) * | 1987-04-22 | 1988-10-31 | Hitachi Ltd | プラズマ処理装置 |
| JPS63263724A (ja) * | 1987-04-22 | 1988-10-31 | Hitachi Ltd | 真空処理装置 |
-
1989
- 1989-05-24 JP JP12889389A patent/JPH02308530A/ja active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6050923A (ja) * | 1983-08-31 | 1985-03-22 | Hitachi Ltd | プラズマ表面処理方法 |
| JPS61214523A (ja) * | 1985-03-20 | 1986-09-24 | Hitachi Ltd | プラズマ反応処理装置 |
| JPS61258427A (ja) * | 1985-05-13 | 1986-11-15 | Fujitsu Ltd | プラズマ処理装置 |
| JPS6293834A (ja) * | 1985-10-18 | 1987-04-30 | Hitachi Ltd | イオン源 |
| JPS62235484A (ja) * | 1986-04-03 | 1987-10-15 | Hitachi Ltd | 薄膜装置 |
| JPS6313334A (ja) * | 1986-07-04 | 1988-01-20 | Hitachi Ltd | ドライエツチング方法 |
| JPS63192229A (ja) * | 1987-02-03 | 1988-08-09 | Sumitomo Metal Ind Ltd | プラズマプロセス装置 |
| JPS63263725A (ja) * | 1987-04-22 | 1988-10-31 | Hitachi Ltd | プラズマ処理装置 |
| JPS63263724A (ja) * | 1987-04-22 | 1988-10-31 | Hitachi Ltd | 真空処理装置 |
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