JPH0320468A - 有磁場マイクロ波処理装置 - Google Patents
有磁場マイクロ波処理装置Info
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- JPH0320468A JPH0320468A JP15290989A JP15290989A JPH0320468A JP H0320468 A JPH0320468 A JP H0320468A JP 15290989 A JP15290989 A JP 15290989A JP 15290989 A JP15290989 A JP 15290989A JP H0320468 A JPH0320468 A JP H0320468A
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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】
「発明の利用分野」
本発明は、有磁場マイクロ波処理装置に関わるもので、
ＣＶＤ装置またはエッチング装置として用いるものであ
る． 「従来の技術」 従来、マイクロ波処理装置としては、松尾誠太郎氏によ
るイオンシャワー装ｉｆ （特開［５７−１３３６３６
，特開昭５５−１４１７２９）が知られている。これは
発散磁場を用いるＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）処
理装置として知られる。これは第２図にその１例を示し
ているが、マイクロ波エネルギを導波管（３４）でプラ
ズマ生威室（ｌ９）に導きここに磁場（１７）を加えた
ものである．このプラズマはオリフィス（３１）で閉じ
られ、その中央部にプラズマ引出し窓（３２）を有する
。ここから２０〜３０ｃｍもの離れたところに磁場を発
散（２９）させこの発散させた磁場に対抗してホルダ（
１３）上に基板（１）を配設したものである。即ち、プ
ラズマ発生室より離れた位置の反応室（３３）に処理を
有する基板を配設し、気体の平均自由距離の長い０．０
０３ｔｏｒｒまたはそれ以下の低い圧力下にて、プラズ
マ引き出し窓より放出されたプラズマを磁界（２９〉の
誘導で基板上に導き所定の処理を行わんとするものであ
る。即ちプラズマ発生室（１９〉をマイクロ波エネルギ
および反応性気体にとって開空間として扱うものであっ
た。 また有磁場マイクロ波Ｃｖロ装置として、本出願
人により多くのＣｖロ装置が提案されている。しかしこ
のマイクロ波出力′はたかだか０．５ＫＷまでであり、
２〜ＩＯＫ−と強いエネルギを基板に供給し、プラズマ
処理をするため、マイクロ波エネルギにとって実質的な
閉空間を積極的に具現し、反応性気体にとっては間空間
を具備する方式の技術提案はなかった。
ＣＶＤ装置またはエッチング装置として用いるものであ
る． 「従来の技術」 従来、マイクロ波処理装置としては、松尾誠太郎氏によ
るイオンシャワー装ｉｆ （特開［５７−１３３６３６
，特開昭５５−１４１７２９）が知られている。これは
発散磁場を用いるＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）処
理装置として知られる。これは第２図にその１例を示し
ているが、マイクロ波エネルギを導波管（３４）でプラ
ズマ生威室（ｌ９）に導きここに磁場（１７）を加えた
ものである．このプラズマはオリフィス（３１）で閉じ
られ、その中央部にプラズマ引出し窓（３２）を有する
。ここから２０〜３０ｃｍもの離れたところに磁場を発
散（２９）させこの発散させた磁場に対抗してホルダ（
１３）上に基板（１）を配設したものである。即ち、プ
ラズマ発生室より離れた位置の反応室（３３）に処理を
有する基板を配設し、気体の平均自由距離の長い０．０
０３ｔｏｒｒまたはそれ以下の低い圧力下にて、プラズ
マ引き出し窓より放出されたプラズマを磁界（２９〉の
誘導で基板上に導き所定の処理を行わんとするものであ
る。即ちプラズマ発生室（１９〉をマイクロ波エネルギ
および反応性気体にとって開空間として扱うものであっ
た。 また有磁場マイクロ波Ｃｖロ装置として、本出願
人により多くのＣｖロ装置が提案されている。しかしこ
のマイクロ波出力′はたかだか０．５ＫＷまでであり、
２〜ＩＯＫ−と強いエネルギを基板に供給し、プラズマ
処理をするため、マイクロ波エネルギにとって実質的な
閉空間を積極的に具現し、反応性気体にとっては間空間
を具備する方式の技術提案はなかった。
また有磁場マイクロ波エッチング法において、直流また
は高周波のバイアスを加えエッチングする方法が本出願
人によりなされている。（特公昭６３ − ４４８２７
昭和６０年１０月１４日出願）しかしこの発明において
も、本発明人が示す閉空間にマイクロ波を閉じこめ、こ
こで高密度のプラズマを発生させ、基板上面に異方性エ
ッチングを積極的に用いる方法は示されていない。
は高周波のバイアスを加えエッチングする方法が本出願
人によりなされている。（特公昭６３ − ４４８２７
昭和６０年１０月１４日出願）しかしこの発明において
も、本発明人が示す閉空間にマイクロ波を閉じこめ、こ
こで高密度のプラズマを発生させ、基板上面に異方性エ
ッチングを積極的に用いる方法は示されていない。
「従来技術の問題点」
電子装置として、高エネルギのプラズマ密度を必要とす
る有磁場マイクロ波エネルギを必要とする代表的なＣＶ
Ｄ膜の応用として、ダイヤモンド被膜を形或する例が知
られている。このダイヤモンド被膜を大面積に均一な厚
さを有しかつ均質に大きい戒長速度で形成することが必
要な条件である。
る有磁場マイクロ波エネルギを必要とする代表的なＣＶ
Ｄ膜の応用として、ダイヤモンド被膜を形或する例が知
られている。このダイヤモンド被膜を大面積に均一な厚
さを有しかつ均質に大きい戒長速度で形成することが必
要な条件である。
従来公知の方法としては、有磁場マイクロ波ＣＶＤ装置
を用いる方法がある。これにおいて、強いマイクロ波エ
ネルギを供給すると、円筒状の反応室に供給された反応
性気体がプラズマ化され、この反応性気体の多くが排気
系に放出されて、結果としてマイクロ波エネルギの損失
を促してしまった。このため、発散磁場を用いるＥＣＲ
方式においては、マイクロ波エネルギを閉空間に閉じ込
め、そこを反応室として強いマイクロ波エネルギを基板
上に供給しようとする技術思想がまったくなかった。
を用いる方法がある。これにおいて、強いマイクロ波エ
ネルギを供給すると、円筒状の反応室に供給された反応
性気体がプラズマ化され、この反応性気体の多くが排気
系に放出されて、結果としてマイクロ波エネルギの損失
を促してしまった。このため、発散磁場を用いるＥＣＲ
方式においては、マイクロ波エネルギを閉空間に閉じ込
め、そこを反応室として強いマイクロ波エネルギを基板
上に供給しようとする技術思想がまったくなかった。
またこの発ｒＰ１．磁場方式では、ＣｖＤ法においては
中央部と周辺部との戒膜の厚さが異なる。またエッチン
グを行うとすると、微細パターンの精度が周辺部で悪く
なり、垂直方向のエッチングが不可能であるという欠点
を有していた。
中央部と周辺部との戒膜の厚さが異なる。またエッチン
グを行うとすると、微細パターンの精度が周辺部で悪く
なり、垂直方向のエッチングが不可能であるという欠点
を有していた。
「発明の目的」
本発明は、かかる欠点を解消した有磁場マイクロ波処理
装置に関するものである。
装置に関するものである。
有磁場マイクロ波ＣＶＤ装置または有磁場マイクロ波エ
ッチング装置を用い、大面積に均一な厚さで高い威膜速
度で高品質の被膜を形威させ得るものである。
ッチング装置を用い、大面積に均一な厚さで高い威膜速
度で高品質の被膜を形威させ得るものである。
さらに１μｍ以下の巾の微細パターンのプラズマエッチ
ングにおいても、円形基板の周辺部および中央部でパタ
ーンの切れを均一にせしめんとしたものである。
ングにおいても、円形基板の周辺部および中央部でパタ
ーンの切れを均一にせしめんとしたものである。
その応用は単にダイヤモンドをＣＶＤ法で形成するのみ
でなく、高速度のサブミクロンの有磁場バイアスプラズ
マエッチング法に対しても有効となさしめたものである
。
でなく、高速度のサブミクロンの有磁場バイアスプラズ
マエッチング法に対しても有効となさしめたものである
。
「発明の構或」
本発明は、有磁場マイクロ波処理装置において、マイク
ロ波が導入される反応室を電磁エネルギとしては閉空間
または実質的に閉空間として、同時に反応性気体にとっ
ては間空間とするためのものである。
ロ波が導入される反応室を電磁エネルギとしては閉空間
または実質的に閉空間として、同時に反応性気体にとっ
ては間空間とするためのものである。
本発明の反応室は従来例におけるプラズマ生戒室と反応
室とを一体化した構成を有する。
室とを一体化した構成を有する。
そのため、反応空間の内径に対し、基板を保持するホル
ダを概略同一形状を有し、かつその寸法を若干小さめに
構威させた。その反応空間内壁とホルダとの距離はマイ
クロ波の波長の１７４またはそれ以下とした。
ダを概略同一形状を有し、かつその寸法を若干小さめに
構威させた。その反応空間内壁とホルダとの距離はマイ
クロ波の波長の１７４またはそれ以下とした。
本発明の応用としてＣＶＤ法においては、反応後の不要
気体を外部に放出しつつも、反応生成物は基板の処理面
上に周辺部も中心部も同じ厚さを有しかつ高品質に形戒
せんとしたものである。その代表例が有電磁場閉空間方
式のダイヤモンド戒膜装置である。
気体を外部に放出しつつも、反応生成物は基板の処理面
上に周辺部も中心部も同じ厚さを有しかつ高品質に形戒
せんとしたものである。その代表例が有電磁場閉空間方
式のダイヤモンド戒膜装置である。
有磁場エッチングの場合も、発散磁場を用いる従来のＥ
ＣＲ方式よりもｌ桁以上も高い圧力の０．０１〜１０ｔ
ｏｒｒとしてエッチング速度を５倍以上とし、かつサブ
某クロンのバターニングを可能とせしめたものである。
ＣＲ方式よりもｌ桁以上も高い圧力の０．０１〜１０ｔ
ｏｒｒとしてエッチング速度を５倍以上とし、かつサブ
某クロンのバターニングを可能とせしめたものである。
本発明において、反応空間は円筒状を有し、その筒の一
端部よりマイクロ波エネルギが供給され、またその他端
部に処理面を有するホルダを具備し、互いに向き合う（
対抗する）ように配設する。このホルダと反応室とは概
略同一形状を有し、かつ少し寸法を小さくし、その隙間
よりマイクロ波エネルギは外部（後方）に放出させず、
不要反応性気体はプラズマ状態を消滅させて中性気体と
して放出させている。その間隔をマイクロ波の波長の１
７４またはそれ以下とすることにより、気体を反応空間
で層流とした時の平均流速を５〜６００ｃｍ／秒、好ま
しくは２０〜２００ ｃｔａ／秒の範囲とし得、反応圧
力も０．０３〜１０ｔｏｒｒとして、反応性気体を有効
にプラズマ化するためのマイクロ波エネルギを供給でき
るようにした。
端部よりマイクロ波エネルギが供給され、またその他端
部に処理面を有するホルダを具備し、互いに向き合う（
対抗する）ように配設する。このホルダと反応室とは概
略同一形状を有し、かつ少し寸法を小さくし、その隙間
よりマイクロ波エネルギは外部（後方）に放出させず、
不要反応性気体はプラズマ状態を消滅させて中性気体と
して放出させている。その間隔をマイクロ波の波長の１
７４またはそれ以下とすることにより、気体を反応空間
で層流とした時の平均流速を５〜６００ｃｍ／秒、好ま
しくは２０〜２００ ｃｔａ／秒の範囲とし得、反応圧
力も０．０３〜１０ｔｏｒｒとして、反応性気体を有効
にプラズマ化するためのマイクロ波エネルギを供給でき
るようにした。
以下に本発明を実施例に従って記す。
「実施例ｌ」
本発明において、有磁場マイクロ波処理装置の概要を第
１図に示す。
１図に示す。
ホルダ（１３）上に配設された処理面を有する基板（１
）を有磁場マイクロ波プラズマＣＶＤ装置 （以下単に
プラズマＣＶＤ装置ともいう）内に配設した。
）を有磁場マイクロ波プラズマＣＶＤ装置 （以下単に
プラズマＣＶＤ装置ともいう）内に配設した。
このプラズマＣＶＯ装置は、１〜５ Ｇｌｌｚ例えば２
．４５Ｇｌｌｚの周波数（波長１２．２５ｃｍ）を用い
て、反応室（１９）は円筒状を有し、その内径は１７０
ｍｍを有している。
．４５Ｇｌｌｚの周波数（波長１２．２５ｃｍ）を用い
て、反応室（１９）は円筒状を有し、その内径は１７０
ｍｍを有している。
矢印の方向のガス流（２０）で平均流速は容器内が層流
と仮定し、全供給気体流量をこの内径面積で割った値と
して示している。このマイクロ波エネルギを最大１０κ
Ｗまで、マイクロ波発振Ｈ（１８），アテニュエイタ（
１６） ．石英窓（１５）より反応室（１９）に加える
ことができる。又、磁場（１７）， （１７’）でヘル
ムホルッコイルを用い、８７５ガウスの共鳴面を基板ま
たはその近傍に構或せしめるようにした。
と仮定し、全供給気体流量をこの内径面積で割った値と
して示している。このマイクロ波エネルギを最大１０κ
Ｗまで、マイクロ波発振Ｈ（１８），アテニュエイタ（
１６） ．石英窓（１５）より反応室（１９）に加える
ことができる。又、磁場（１７）， （１７’）でヘル
ムホルッコイルを用い、８７５ガウスの共鳴面を基板ま
たはその近傍に構或せしめるようにした。
反応室（１９）内部には、２〜６インチ、代表的には４
インチの円形の基板〈１）をホルダ（１３）に基板おさ
え（１４〉で押さえて配設させた。
インチの円形の基板〈１）をホルダ（１３）に基板おさ
え（１４〉で押さえて配設させた。
ホルダ（１３）の外径は（ここでは１４０ｍｍ）反応室
の内径に対して（２Ｂ−１）の如くに、波長（λ）の１
７４（３０．６ｍｍに相当）またはそれ以下の３〜３０
ＩＩＩｌ例えば１５ｍｍと近接させた。ホルダの厚さ（
２Ｂ−２）は１０〜５０ｍｍとした。それは石英窓〈Ｉ
５）より導入されたマイクロ波がこの隙間（２８−１）
より後方に漏洩し、反応に関与せずむだになることを防
ぐためである。
の内径に対して（２Ｂ−１）の如くに、波長（λ）の１
７４（３０．６ｍｍに相当）またはそれ以下の３〜３０
ＩＩＩｌ例えば１５ｍｍと近接させた。ホルダの厚さ（
２Ｂ−２）は１０〜５０ｍｍとした。それは石英窓〈Ｉ
５）より導入されたマイクロ波がこの隙間（２８−１）
より後方に漏洩し、反応に関与せずむだになることを防
ぐためである。
かくして反応室は円筒状を有し、かつ円筒状の基板ホル
ダによりマイクロ波にとっては実質的に閉じられた反応
空間（反応後、不要気体は内壁またはホルダと衝突し中
性化され、この隙間（２８−１）より後方の排気系に放
出される）を作り、導入されたマイクロ波の反応室（１
９）での共振を良好にとりやすくするとともに、反射を
５χ以下にすることができる。また反応室およびホルダ
゜が゜ともに同一形状かつ同心（中心が同じ）であるた
め、基板位置移動機構〈１２）で反応炉内での成膜に最
適な位置を調節させ得る。
ダによりマイクロ波にとっては実質的に閉じられた反応
空間（反応後、不要気体は内壁またはホルダと衝突し中
性化され、この隙間（２８−１）より後方の排気系に放
出される）を作り、導入されたマイクロ波の反応室（１
９）での共振を良好にとりやすくするとともに、反射を
５χ以下にすることができる。また反応室およびホルダ
゜が゜ともに同一形状かつ同心（中心が同じ）であるた
め、基板位置移動機構〈１２）で反応炉内での成膜に最
適な位置を調節させ得る。
排気系は、圧力調整バルブとストップバルブを兼ねたバ
ルブ（２５）、広域ターボ分子ボンブ（２６）、荒引ポ
ンプ（２７）よりなっている。ターボ分子ポンプを用い
るため、反応容器内の気体の流速を０．Ｉｔｏｒｒで６
０ｃｍ／秒と高くすることができた。圧力調整バルプ（
２５）を用いると、反応室（１９）内での流速（２０）
として５ 〜６００ｃａ＋／秒を得られ、特に２０〜２
００ｃｍ／秒が最適であった。
ルブ（２５）、広域ターボ分子ボンブ（２６）、荒引ポ
ンプ（２７）よりなっている。ターボ分子ポンプを用い
るため、反応容器内の気体の流速を０．Ｉｔｏｒｒで６
０ｃｍ／秒と高くすることができた。圧力調整バルプ（
２５）を用いると、反応室（１９）内での流速（２０）
として５ 〜６００ｃａ＋／秒を得られ、特に２０〜２
００ｃｍ／秒が最適であった。
さらに初期真空引きも１０−’〜１０−’ｔｏｒｒまで
広域ターボ分子ポンプを用いて行った。
広域ターボ分子ポンプを用いて行った。
この後これらに対し、ドーピング系（２１） ． （２
２） ，（２３） ． （２４）を用いて反応性気体、
キャリアガスを導入した。
２） ，（２３） ． （２４）を用いて反応性気体、
キャリアガスを導入した。
ホルダ（１３）の大きさを外径を１４０ｍｍ φより１
２０ｆｆｌｍφ、ｌｏｏ■ φ、８０ｍｍφと、取り替
えて実験した。
２０ｆｆｌｍφ、ｌｏｏ■ φ、８０ｍｍφと、取り替
えて実験した。
この時間隔（２Ｂ−１）は１５ｎ＋ｍ． ２５ｍｍ，
３５１ｍｍ， ４５ｍｍと大きくなる。しかしｌ／４
λ（３０．６ｍｍ）をこえたところから急にアテニュエ
イタの調整がとりにくく有効にマイクロ波出力が反応気
体に導入できなくなり、間隔が４５ｍｍのときはこの反
応室全体の空間を考慮して調整をしなければならず、別
のプロセス条件になってしまった。
３５１ｍｍ， ４５ｍｍと大きくなる。しかしｌ／４
λ（３０．６ｍｍ）をこえたところから急にアテニュエ
イタの調整がとりにくく有効にマイクロ波出力が反応気
体に導入できなくなり、間隔が４５ｍｍのときはこの反
応室全体の空間を考慮して調整をしなければならず、別
のプロセス条件になってしまった。
「実施例２」
この実施例は実施例１を用いてプラズマＣＶＤ法で被膜
を形成した場合である。即ち反応室内径ｌ７０ｎ＋ｍφ
、ホルダ外径１４０ｍｍφ、間隔１５ｌｌＩＩ＋とした
場合である。この被膜として高いマイクロ波エネルギを
供給し、高速戒膜が可能な有効なダイヤモンドを成膜さ
せた。ドーピング系からメチルアルコル（ＣＨユ０１１
）またはエチルアルコール（ＣＪｓＯＦｌ）等のアルコ
ール（２２）をＩＯＯＣＣ／分の濃度の水素（２１）で
４０〜２００体積！（１００体積χが水素と同量に対応
）に希釈して導入した。基板は４インチ珪素ウエハを用
いた． 成膜中の圧力は、０．０３〜３ ｔｏｒｒ、代表的には
０．１〜１ｔｏｒｒ例えばＱ．２５ｔｏｒｒとした。２
．２ＫＧ（キロガウス）の磁場を加え、基板の位置また
はその近傍が８７５ガウスとなるようにした。マイクロ
波は２．４５ＧＩＩｚの周波数を用い、そのマイクロ波
圧力として２〜ＩＯＫＷを加え、このマイクロ波の電磁
エネルギ自身で基板の温度を２００〜１０００゜Ｃ、例
えば８００゜Ｃとした。加熱不足の場合はホルダを補助
加熱して適温にするように調整した。するとこのマイク
ロ波エネルギで分解されプラズマ化したアルコル中の炭
素は、基板上に成長して、単結晶のダイヤモンド（ダイ
ヤモンドの自形而を有する）を威長させることができる
。同時にこのダイヤモンド以外にグラファイト或分も形
威されるが、これは活性気体中に存在する０１１基と反
応して、炭酸ガスまたはメタンガスとして再気化し、結
果として結晶化した炭素即ちダイヤモンドを０．５〜５
μｍ例えば平均厚さ１．３μｍ（威膜時間２時間）で従
来公知のＥＣＲ方法に比べて１０〜３０倍の速度で戒長
をさせることができた。
を形成した場合である。即ち反応室内径ｌ７０ｎ＋ｍφ
、ホルダ外径１４０ｍｍφ、間隔１５ｌｌＩＩ＋とした
場合である。この被膜として高いマイクロ波エネルギを
供給し、高速戒膜が可能な有効なダイヤモンドを成膜さ
せた。ドーピング系からメチルアルコル（ＣＨユ０１１
）またはエチルアルコール（ＣＪｓＯＦｌ）等のアルコ
ール（２２）をＩＯＯＣＣ／分の濃度の水素（２１）で
４０〜２００体積！（１００体積χが水素と同量に対応
）に希釈して導入した。基板は４インチ珪素ウエハを用
いた． 成膜中の圧力は、０．０３〜３ ｔｏｒｒ、代表的には
０．１〜１ｔｏｒｒ例えばＱ．２５ｔｏｒｒとした。２
．２ＫＧ（キロガウス）の磁場を加え、基板の位置また
はその近傍が８７５ガウスとなるようにした。マイクロ
波は２．４５ＧＩＩｚの周波数を用い、そのマイクロ波
圧力として２〜ＩＯＫＷを加え、このマイクロ波の電磁
エネルギ自身で基板の温度を２００〜１０００゜Ｃ、例
えば８００゜Ｃとした。加熱不足の場合はホルダを補助
加熱して適温にするように調整した。するとこのマイク
ロ波エネルギで分解されプラズマ化したアルコル中の炭
素は、基板上に成長して、単結晶のダイヤモンド（ダイ
ヤモンドの自形而を有する）を威長させることができる
。同時にこのダイヤモンド以外にグラファイト或分も形
威されるが、これは活性気体中に存在する０１１基と反
応して、炭酸ガスまたはメタンガスとして再気化し、結
果として結晶化した炭素即ちダイヤモンドを０．５〜５
μｍ例えば平均厚さ１．３μｍ（威膜時間２時間）で従
来公知のＥＣＲ方法に比べて１０〜３０倍の速度で戒長
をさせることができた。
その或膜したダイヤモンド或分、結晶性をレザラマン分
光で調べたところ、第３図に示す如く１３３６Ｃ５１−
’の波数の位置にするどいピークが観察され、グラフ
ァイト成分の１４９０ｃｍ−’の波数はほとんど検出さ
れなかった． きわめて高品質な（ＳＰ，結合のみという）ダイヤモン
ドを初めて形威させ得ることがわかった。ま，５４イン
チウエハ全体の膜厚も平均±５％以内に入り、特に均一
性に優れたものであった。
光で調べたところ、第３図に示す如く１３３６Ｃ５１−
’の波数の位置にするどいピークが観察され、グラフ
ァイト成分の１４９０ｃｍ−’の波数はほとんど検出さ
れなかった． きわめて高品質な（ＳＰ，結合のみという）ダイヤモン
ドを初めて形威させ得ることがわかった。ま，５４イン
チウエハ全体の膜厚も平均±５％以内に入り、特に均一
性に優れたものであった。
ｒ実施例３」
この実施例は有磁場マイクロ波プラズマエッチング装置
として第１図の装置を用いたものである．２．４５Ｇ｝
Ｉｚのマイクロ波（１８）より１ 〜８ＫＷのマイクロ
波を加えた。ドーピング系は窒素（２１）、ＳＦ６（２
２） ， ＣＩ３ｒＦ ３ （２３） ，ＣＢｒ ４
（２４）とした。例えば、ＣＢｒＦ３とＳＦ．を工：１
とし、それぞれ４０ｃｃ／分を供給した。圧力は０．
０５ｔｏｒｒとした。
として第１図の装置を用いたものである．２．４５Ｇ｝
Ｉｚのマイクロ波（１８）より１ 〜８ＫＷのマイクロ
波を加えた。ドーピング系は窒素（２１）、ＳＦ６（２
２） ， ＣＩ３ｒＦ ３ （２３） ，ＣＢｒ ４
（２４）とした。例えば、ＣＢｒＦ３とＳＦ．を工：１
とし、それぞれ４０ｃｃ／分を供給した。圧力は０．
０５ｔｏｒｒとした。
基板は４インチのシリコン基板とし、その上に０．３μ
ｍピッチのパターンをフォトレジストを用いて形威した
。基板の珪素に対し、直流または高周波のバイアス（８
）をマイクロ波エネルギと同時に加えた。基板を冷却す
るため、ホルダを冷却し０“Ｃまたはそれ以下とした。
ｍピッチのパターンをフォトレジストを用いて形威した
。基板の珪素に対し、直流または高周波のバイアス（８
）をマイクロ波エネルギと同時に加えた。基板を冷却す
るため、ホルダを冷却し０“Ｃまたはそれ以下とした。
するとこの高周波（１３．５６ＫＨｚ）バイアスに加え
て直流の自己バイアスが−ｔｏｏ 〜−２００Ｖ印加さ
れエッチング速度０．９μｍ／分を得た。
て直流の自己バイアスが−ｔｏｏ 〜−２００Ｖ印加さ
れエッチング速度０．９μｍ／分を得た。
また異方性精度＝（エッチングされた後の上端と下端の
水平距離）／（エッチング速度）として０．０５以下を
得ることができた。
水平距離）／（エッチング速度）として０．０５以下を
得ることができた。
かくして０．３μｍのピッチほどの小さいパターンのフ
ォトレジストをマスクとして、下地の珪素に鋭いトレン
チ構造用のエッチング凹部を得ることができた。
ォトレジストをマスクとして、下地の珪素に鋭いトレン
チ構造用のエッチング凹部を得ることができた。
圧力が０．１ｔｏｒｒで２ｕｍＩ分、ｌ ｔｏｒｒで１
０ ａ ｍ／分、５ ｔｏｒｒで２３μＩｌｌｌ分とき
わめて高いエッチング速度を得ることができた。かかる
高いエッチング速度が得られたにもかかわらず、異方性
精度は０．１，０．２，０．４とあまり向上はしなかっ
たが、シリコン基板の中央部も周辺部（周辺端部より５
ｆｆｌｆｆｌの位置）もそのパターンの切れ（エッチン
グ速度、異方性精度）はほとんど差がなかった。
０ ａ ｍ／分、５ ｔｏｒｒで２３μＩｌｌｌ分とき
わめて高いエッチング速度を得ることができた。かかる
高いエッチング速度が得られたにもかかわらず、異方性
精度は０．１，０．２，０．４とあまり向上はしなかっ
たが、シリコン基板の中央部も周辺部（周辺端部より５
ｆｆｌｆｆｌの位置）もそのパターンの切れ（エッチン
グ速度、異方性精度）はほとんど差がなかった。
ホルダの外径を小さくし、第１図の隙間（２８−１）を
４０ｍｍとし１／４ λよりも大きくすると、プラズ
マがホルダの後方に流出してしまうため、周辺部でのパ
ターンの切れが悪くなってしまった。
４０ｍｍとし１／４ λよりも大きくすると、プラズ
マがホルダの後方に流出してしまうため、周辺部でのパ
ターンの切れが悪くなってしまった。
「効果」
本発明の有磁場マイクロ波処理装置において、反応室を
閉空間または実質的に閉空間とし、ここに強いマイクロ
波エネルギを供給したため、反応空間でのプラズマ密度
をきわめて大とすることができる。その結果、ダイヤモ
ンドの如きＣＶＤ法できわめて扱いにくい材料でも、大
面積上に均一かつ均質に被膜として或膜することができ
た。
閉空間または実質的に閉空間とし、ここに強いマイクロ
波エネルギを供給したため、反応空間でのプラズマ密度
をきわめて大とすることができる。その結果、ダイヤモ
ンドの如きＣＶＤ法できわめて扱いにくい材料でも、大
面積上に均一かつ均質に被膜として或膜することができ
た。
この或膜はダイヤモンドではなく、ＢＮ，ＢＰ， Ｓ
ｉＪ４その他の材料であってもよい。
ｉＪ４その他の材料であってもよい。
またＣＶＤ法ではなく、プラズマエッチング装置を用い
る場合、他のエッチング気体、例えば高濃度のＣＢｒ．
のみで超電導材料、金属、半導体、絶縁膜に対し、高速
度エッチングに用いても、本発明装置は有効である．特
にサブミクロンの微細パターンを選択的にエッチングし
ようとしても、反応室の圧力が高くなり、かつバイアス
を加えて垂直入力を基板に対して行わなければならない
。
る場合、他のエッチング気体、例えば高濃度のＣＢｒ．
のみで超電導材料、金属、半導体、絶縁膜に対し、高速
度エッチングに用いても、本発明装置は有効である．特
にサブミクロンの微細パターンを選択的にエッチングし
ようとしても、反応室の圧力が高くなり、かつバイアス
を加えて垂直入力を基板に対して行わなければならない
。
そして反応性気体を有効に活性化するために、閉空間と
することが異方性度を高めつつエッチング速度を向上さ
せるために有効であった。
することが異方性度を高めつつエッチング速度を向上さ
せるために有効であった。
本発明において、反応室は円筒状とした。しかし矩形状
としても磁場との間で共鳴をとるように設計すればよい
ことはいうまでもない。その場合のホルダも同一形状の
矩形状とした。
としても磁場との間で共鳴をとるように設計すればよい
ことはいうまでもない。その場合のホルダも同一形状の
矩形状とした。
第１図は本発明の有磁場マイクロ波プラズマ処理装置の
概略を示す． 第２図は従来の装置を示す。 第３図は本発明により作られるダイヤモンドのレーザラ
マン分光データを示す。 １ ・ ・ ・ ８ ・ ・ ・ １７．１７’・ １８・ ・ ・ 工９・ ・ ・ ２０・ ・ ・ 基板 高周波バイアス用電源 外部磁界 マイクロ波電源 反応室 ガス流 １０．２１．２２．２３．２４ ２５・ ・ ・ ・ ・ ・ ２６・ ・ ・ ・ ・ ・ ２７・ ・ ・ ・ ・ ・ ２８−１・ ・ ・ ・ ・ ２９・ ・ ・ ・ ・ ・ ガス系 コンダクタンスバルブ ターボ分子ポンプ 荒引きポンプ 隙間 発散磁場
概略を示す． 第２図は従来の装置を示す。 第３図は本発明により作られるダイヤモンドのレーザラ
マン分光データを示す。 １ ・ ・ ・ ８ ・ ・ ・ １７．１７’・ １８・ ・ ・ 工９・ ・ ・ ２０・ ・ ・ 基板 高周波バイアス用電源 外部磁界 マイクロ波電源 反応室 ガス流 １０．２１．２２．２３．２４ ２５・ ・ ・ ・ ・ ・ ２６・ ・ ・ ・ ・ ・ ２７・ ・ ・ ・ ・ ・ ２８−１・ ・ ・ ・ ・ ２９・ ・ ・ ・ ・ ・ ガス系 コンダクタンスバルブ ターボ分子ポンプ 荒引きポンプ 隙間 発散磁場
Claims (2)
- １． 反応室にマイクロ波エネルギを供給する手段と、
共鳴領域を前記反応室に有せしめるため前記反応室に外
側より磁場を供給する手段と、前記反応室に反応性気体
を導入する手段と、前記マイクロ波エネルギを前記反応
室に供給する手段に対抗して処理面を有する基板を配設
するホルダとを具備し、前記ホルダの外形は前記反応室
の内径に対して概略同一形状を有し、かつ前記反応室の
内壁と前記ホルダの間に間隔を設けることにより、前記
反応室より前記マイクロ波エネルギを外部に放出するこ
とを防ぐ閉空間または実質的に閉空間とし、前記反応性
気体の不要物を前記ホルダと反応室の内壁との間隔より
排出する手段を具備することを特徴とする有磁場マイク
ロ波処理装置。 - ２． 特許請求の範囲第１項において、ホルダの外形と
反応室の内壁との距離はマイクロ波の波長の１／４また
はそれ以下であることを特徴とする有磁場マイクロ波処
理装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1152909A JP2769560B2 (ja) | 1989-06-15 | 1989-06-15 | 有磁場マイクロ波処理装置 |
| EP90111110A EP0402867B1 (en) | 1989-06-15 | 1990-06-12 | Apparatus for microwave processing in a magnetic field |
| DE69017271T DE69017271T2 (de) | 1989-06-15 | 1990-06-12 | Gerät zur Bearbeitung mittels Mikrowellen in einem magnetischen Feld. |
| US07/892,710 US5302226A (en) | 1989-06-15 | 1992-05-29 | Apparatus for microwave processing in a magnetic field |
| US08/194,571 US5609774A (en) | 1989-06-15 | 1994-02-10 | Apparatus for microwave processing in a magnetic field |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1152909A JP2769560B2 (ja) | 1989-06-15 | 1989-06-15 | 有磁場マイクロ波処理装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8150033A Division JP2987408B2 (ja) | 1996-05-20 | 1996-05-20 | プラズマ処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0320468A true JPH0320468A (ja) | 1991-01-29 |
| JP2769560B2 JP2769560B2 (ja) | 1998-06-25 |
Family
ID=15550794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1152909A Expired - Fee Related JP2769560B2 (ja) | 1989-06-15 | 1989-06-15 | 有磁場マイクロ波処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2769560B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62243774A (ja) * | 1986-04-15 | 1987-10-24 | Fuji Electric Co Ltd | マイクロ波プラズマ発生装置 |
-
1989
- 1989-06-15 JP JP1152909A patent/JP2769560B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62243774A (ja) * | 1986-04-15 | 1987-10-24 | Fuji Electric Co Ltd | マイクロ波プラズマ発生装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2769560B2 (ja) | 1998-06-25 |
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