JPH03215673A - マイクロ波プラズマ処理装置 - Google Patents
マイクロ波プラズマ処理装置Info
- Publication number
- JPH03215673A JPH03215673A JP942490A JP942490A JPH03215673A JP H03215673 A JPH03215673 A JP H03215673A JP 942490 A JP942490 A JP 942490A JP 942490 A JP942490 A JP 942490A JP H03215673 A JPH03215673 A JP H03215673A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- plasma
- microwaves
- microwave
- generation chamber
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- Pending
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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、電子サイクロトロン共鳴現象を利用して生成
したプラズマを用いて、基板表面のエッチング、基板表
面への薄膜形成等の処理を行なう、半導体デバイスの製
造プロセス等に使用されるマイクロ波プラズマ処理装置
に関する。
したプラズマを用いて、基板表面のエッチング、基板表
面への薄膜形成等の処理を行なう、半導体デバイスの製
造プロセス等に使用されるマイクロ波プラズマ処理装置
に関する。
（従来の技術）
従来のこの種の装置としては、例えば、特開昭５Ｅｉ−
１ ５５５３５号公報所載の発明が知られている。
１ ５５５３５号公報所載の発明が知られている。
この公報に示されたマイクロ波プラズマ処理装置は、第
２図にて明らかなように、空洞共振器に構成されたプラ
ズマ生成室１内にガス導入系７から処理ガスを導入する
とともに、マイクロ波電源６で発生したマイクロ波を導
波管５、導入窓４を経由して導入してプラズマ生成室内
に電子サイクロトロン共鳴現象９を起こし、そのエネル
ギーで処理ガスをプラズマ化する。そして、発散磁界に
よってそのプラズマをプラズマ引き出し窓１３から基板
処理室２内に引き出し、プラズマ流１９のイオン衝撃効
果によって基板ホルダー１０上に載置された基板１２の
表面に所定の処理（例えば、エッチング）を施すもので
ある。
２図にて明らかなように、空洞共振器に構成されたプラ
ズマ生成室１内にガス導入系７から処理ガスを導入する
とともに、マイクロ波電源６で発生したマイクロ波を導
波管５、導入窓４を経由して導入してプラズマ生成室内
に電子サイクロトロン共鳴現象９を起こし、そのエネル
ギーで処理ガスをプラズマ化する。そして、発散磁界に
よってそのプラズマをプラズマ引き出し窓１３から基板
処理室２内に引き出し、プラズマ流１９のイオン衝撃効
果によって基板ホルダー１０上に載置された基板１２の
表面に所定の処理（例えば、エッチング）を施すもので
ある。
このほか、基板１２をプラズマ生成室１内に置いて処理
を行なうものもある。
を行なうものもある。
従来のこの種の装置では、マイクロ波の導入窓４の開口
径は一般にかなり小さいものが用いられ、例えば、プラ
ズマ生成室１の径１７０ｍｍφ、基板１２の径８′″
（規格寸法は２ ０ ０ ｍｍ）φに対して、１００ｍ
ｍφ以下程度の開口径のものが使用されている。
径は一般にかなり小さいものが用いられ、例えば、プラ
ズマ生成室１の径１７０ｍｍφ、基板１２の径８′″
（規格寸法は２ ０ ０ ｍｍ）φに対して、１００ｍ
ｍφ以下程度の開口径のものが使用されている。
（発明が解決しようとする問題点）
しかし、上述した従来の装置においては、プラズマ生成
室１内のイオン電流密度の分布が極めて悪く、平均値±
３５％以上というものであって、第２図の装置のように
発散磁界を用いて一旦このプラズマをプラズマ生成室１
に隣接する処理室２内に引き出し、基板１２を処理室２
内に置いて処理室２内で処理を行なうようにしているが
、それでも基板表面におけるイオン電流密度分布は平均
値±２０％位にまで改善するのが限度である。
室１内のイオン電流密度の分布が極めて悪く、平均値±
３５％以上というものであって、第２図の装置のように
発散磁界を用いて一旦このプラズマをプラズマ生成室１
に隣接する処理室２内に引き出し、基板１２を処理室２
内に置いて処理室２内で処理を行なうようにしているが
、それでも基板表面におけるイオン電流密度分布は平均
値±２０％位にまで改善するのが限度である。
また、プラズマを引き出すときはその操作のために数々
の欠点が現れて《る。その１つはプラズマ流ｌ９が発散
磁界で広がるため、基板１２の外周部ではイオンが基板
表面に対して斜めに入射することになり、そのため、基
板１２の表面の処理状況、例えばエッチングの場合のエ
ッチング形状を観察すると、第３図ａ（基板の中央部）
，ｂ（中間部），Ｃ（周辺部）に、エッチング処理後の
エッチングマスク１４、エッチングパターンと１５、基
板材料１２の断面形状を示すように、基板表面でその部
位によってエッチング形状が異なり、周辺部Ｃではかな
り斜めのエッチング形状となる。
の欠点が現れて《る。その１つはプラズマ流ｌ９が発散
磁界で広がるため、基板１２の外周部ではイオンが基板
表面に対して斜めに入射することになり、そのため、基
板１２の表面の処理状況、例えばエッチングの場合のエ
ッチング形状を観察すると、第３図ａ（基板の中央部）
，ｂ（中間部），Ｃ（周辺部）に、エッチング処理後の
エッチングマスク１４、エッチングパターンと１５、基
板材料１２の断面形状を示すように、基板表面でその部
位によってエッチング形状が異なり、周辺部Ｃではかな
り斜めのエッチング形状となる。
さらに、イオンの引き出しが長距離に渡るために、途中
でイオンの散乱が起こってサイドエッチングが激し《な
るという不具合も生じ、またイオン電流密度も自ずから
低下するという欠点がある。
でイオンの散乱が起こってサイドエッチングが激し《な
るという不具合も生じ、またイオン電流密度も自ずから
低下するという欠点がある。
（発明の従来技術に対する相違点）
上述した従来のマイクロ波プラズマ処理装置に対し、本
発明の処理装置は、高イオン電流密度、均一な処理、処
理がエッチングの場合では均一な異方性エッチング、を
大口径ウェハーに対して実現するという相違点を有する
。
発明の処理装置は、高イオン電流密度、均一な処理、処
理がエッチングの場合では均一な異方性エッチング、を
大口径ウェハーに対して実現するという相違点を有する
。
（問題点を解決するための手段）
本発明は次のように構成されている。即ち、処理される
ウェハー径よりも大きい開口径のマイクロ波導入窓を通
して、マイクロ波がプラズマ生成室内に導入されるよう
に構成されているものである。処理されるウェハーは、
第２図のようにプラズマ生成室外に別途設けられた処理
室内に設置される場合と、第１図のようにプラズマ生成
室内に設置される場合の二つの場合がある。
ウェハー径よりも大きい開口径のマイクロ波導入窓を通
して、マイクロ波がプラズマ生成室内に導入されるよう
に構成されているものである。処理されるウェハーは、
第２図のようにプラズマ生成室外に別途設けられた処理
室内に設置される場合と、第１図のようにプラズマ生成
室内に設置される場合の二つの場合がある。
（作用）
この構成によれば、電子サイクロトロン共鳴で生成する
プラズマの広がりはマイクロ波の導入窓の開口径により
決定されて充分に広いものとなり、プラズマ生成室内の
プラズマの電流密度は高度に均一化されて、基板がプラ
ズマ生成室の内、外いずれにある場合であっても、基板
表面の全体に対して均一に、密度の高いプラズマが照射
されることになる。処理がエッチングの場合は、特に基
板がプラズマ生成室内に設置されているときには、垂直
な磁力線のもとで処理が行なわれるためにイオンの入射
角度が基板表面のいずれの場所でもほぼ垂直となり、高
速な異方性エッチングが均一性よく実現できるようにな
る。
プラズマの広がりはマイクロ波の導入窓の開口径により
決定されて充分に広いものとなり、プラズマ生成室内の
プラズマの電流密度は高度に均一化されて、基板がプラ
ズマ生成室の内、外いずれにある場合であっても、基板
表面の全体に対して均一に、密度の高いプラズマが照射
されることになる。処理がエッチングの場合は、特に基
板がプラズマ生成室内に設置されているときには、垂直
な磁力線のもとで処理が行なわれるためにイオンの入射
角度が基板表面のいずれの場所でもほぼ垂直となり、高
速な異方性エッチングが均一性よく実現できるようにな
る。
（実施例）
次に本発明について図面を参照して説明する。
第１図は本願の発明の実施例のマイクロ波プラズマ処理
装置の断面図である。
装置の断面図である。
この第１図の装置の構成は、基板がプラズマ生成室内に
置かれていることを除けば従来の第２図の装置と同様で
ある。対応する部材には同一の符号を付して説明を省略
する。
置かれていることを除けば従来の第２図の装置と同様で
ある。対応する部材には同一の符号を付して説明を省略
する。
電子サイクロトロン共鳴によってプラズマを生成するプ
ラズマ生成室１と、基板搬送室２′とが互いに隣接する
ように構成されている。
ラズマ生成室１と、基板搬送室２′とが互いに隣接する
ように構成されている。
プラズマ生成室１は、前述のようにマイクロ波の電界強
度を高め放電の効率を高めるためにマイクロ波空洞共振
器の条件に適合する形状に構成されていて、プラズマ生
成室ｌの外周には空芯ソレノイド３が周設されている。
度を高め放電の効率を高めるためにマイクロ波空洞共振
器の条件に適合する形状に構成されていて、プラズマ生
成室ｌの外周には空芯ソレノイド３が周設されている。
このプラズマ生成室１には、石英ガラス、セラミックス
等の絶縁物からなるマイクロ波導入窓４が設けられてい
て、その導入窓４の開口径は、８”φの被処理基板に対
応するために、８″φよりも大きい２２０ｍｍφの径の
ものが用いられている。マイクロ波電源６から導波管５
を通して送られてきたマイクロ波は、この導入窓４を通
ってプラズマ生成室１内に導入される。
等の絶縁物からなるマイクロ波導入窓４が設けられてい
て、その導入窓４の開口径は、８”φの被処理基板に対
応するために、８″φよりも大きい２２０ｍｍφの径の
ものが用いられている。マイクロ波電源６から導波管５
を通して送られてきたマイクロ波は、この導入窓４を通
ってプラズマ生成室１内に導入される。
プラズマ生成室１内には、基板ホルダー１０が設置され
ており、処理される基板は図示されていない搬送機構に
より外部から基板搬送室２″内に搬入されて基板ホルダ
ー１０上に載せられ、基板ホルダー１０が上昇して図の
現状が得られるようになっている。基板ホルダー１０に
は高周波電源１１から高周波電力を印加できるようにな
っている。１００は絶縁物である。高周波電力を印加す
るときはイオンの衝撃力を変更できる。
ており、処理される基板は図示されていない搬送機構に
より外部から基板搬送室２″内に搬入されて基板ホルダ
ー１０上に載せられ、基板ホルダー１０が上昇して図の
現状が得られるようになっている。基板ホルダー１０に
は高周波電源１１から高周波電力を印加できるようにな
っている。１００は絶縁物である。高周波電力を印加す
るときはイオンの衝撃力を変更できる。
マイクロ波導入窓４の開口径を処理する基板１２の径よ
りも大きくしたことにより、第４図に示すような結果が
得られた。即ち、プラズマ生成室１内のイオン電流密度
の絶対値が、従来の第２図の装置では平均値で８ｍＡ／
ｃｍ２程度であったものが１８ｍＡ／ｃｍ２程度まで増
大した。かっその均一性も、基板１２の上方で測って、
平均値±３５％であったものが平均値±６％程度まで改
善されることがわかった。
りも大きくしたことにより、第４図に示すような結果が
得られた。即ち、プラズマ生成室１内のイオン電流密度
の絶対値が、従来の第２図の装置では平均値で８ｍＡ／
ｃｍ２程度であったものが１８ｍＡ／ｃｍ２程度まで増
大した。かっその均一性も、基板１２の上方で測って、
平均値±３５％であったものが平均値±６％程度まで改
善されることがわかった。
また、実際にプラズマ生成室内で基板を処理してみて、
高速に、しかも異方性エッチングを均一に実現できる効
果があることがわかった。
高速に、しかも異方性エッチングを均一に実現できる効
果があることがわかった。
基板を第２図のように、処理室２内に後退させる場合は
、プラズマ引き出し窓の開口径を適宜大きく構成するこ
とで、従来通り発散磁場によってプラズマ流を引き出し
基板を処理する方法で、前記同様の好成績が得られた。
、プラズマ引き出し窓の開口径を適宜大きく構成するこ
とで、従来通り発散磁場によってプラズマ流を引き出し
基板を処理する方法で、前記同様の好成績が得られた。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明は、マイクロ波プラズマ処
理装置において、プラズマの電流密度を高度に均一化し
、被処理基板に対して均一に、密度の高いプラズマが照
射して、均一な処理を行なう効果がある。処理がエッチ
ングの場合は、異方性エッチングが均一性よ《実現でき
る効果がある。
理装置において、プラズマの電流密度を高度に均一化し
、被処理基板に対して均一に、密度の高いプラズマが照
射して、均一な処理を行なう効果がある。処理がエッチ
ングの場合は、異方性エッチングが均一性よ《実現でき
る効果がある。
第１図は本発明の実施例を示すマイクロ波プラズマ処理
装置の概略の正面断面図。 第２図は従来の装置の同様の図。 第３図は従来の装置によって得られるエッチング形状を
示す。 第４図はイオン電流密度の分布を示す。 ｌ・・・プラズマ生成室、２・・・基板処理室又は基板
搬送室、３・・・空芯ソレノイドコイル、４・・・マイ
クロ波導入窓、５・・・導波管、６・・・マイクロ波電
源、７・・・ガス導入口、８・・・マイクロ波（２．４
５ＧＨｚ）、９・・・電子サイクロトロン共鳴、１０・
・・基板ホルダー ｌ１・・・高周波バイアス電源、１
２・・・基板、１３・・・プラズマ引き出し窓、１４・
・・マスク材、１５・・・エッチングパターン。
装置の概略の正面断面図。 第２図は従来の装置の同様の図。 第３図は従来の装置によって得られるエッチング形状を
示す。 第４図はイオン電流密度の分布を示す。 ｌ・・・プラズマ生成室、２・・・基板処理室又は基板
搬送室、３・・・空芯ソレノイドコイル、４・・・マイ
クロ波導入窓、５・・・導波管、６・・・マイクロ波電
源、７・・・ガス導入口、８・・・マイクロ波（２．４
５ＧＨｚ）、９・・・電子サイクロトロン共鳴、１０・
・・基板ホルダー ｌ１・・・高周波バイアス電源、１
２・・・基板、１３・・・プラズマ引き出し窓、１４・
・・マスク材、１５・・・エッチングパターン。
Claims (3)
- （１）マイクロ波空洞共振器の条件に構成されたプラズ
マ生成室内にマイクロ波を導入し、該マイクロ波により
発生する電場と、該電場に直交するように設定された磁
場とによって起こる電子サイクロトロン共鳴現象を利用
しで処理ガスをプラズマ化し、該プラズマを発散磁界を
用いて基板へ引き出し、基板ホルダー上に設置された基
板を照射して該基板を処理するマイクロ波プラズマ処理
装置において、マイクロ波を該プラズマ生成室に導入す
る窓の開口面積を、前記処理される基板の面積よりも大
きくしたことを特徴とするマイクロ波プラズマ処理装置
。 - （２）特許請求の範囲第１項記載のマイクロ波プラズマ
処理装置において、核基板ホルダーを通して該基板にに
高周波バイアス電圧を印加したことを特徴とするマイク
ロ波プラズマ処理装置。 - （３）マイクロ波空洞共振器の条件に構成されたプラズ
マ生成室内にマイクロ波を導入し、該マイクロ波により
発生する電場と、該電場に直交するように設定された磁
場とによって起こる電子サイクロトロン共鳴現象を利用
して処理ガスをプラズマ化し、該プラズマ生成室内に基
板を設置してその基板を処理するマイクロ波プラズマ処
理装置において、マイクロ波を該プラズマ生成室に導入
する窓の開口面積を、処理される前記基板の面積よりも
大きくしたことを特徴とするマイクロ波プラズマ処理装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP942490A JPH03215673A (ja) | 1990-01-18 | 1990-01-18 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP942490A JPH03215673A (ja) | 1990-01-18 | 1990-01-18 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03215673A true JPH03215673A (ja) | 1991-09-20 |
Family
ID=11719970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP942490A Pending JPH03215673A (ja) | 1990-01-18 | 1990-01-18 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03215673A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103926260A (zh) * | 2014-03-31 | 2014-07-16 | 北京工业大学 | 一种进行离子辐照实验的ecr-pecvd装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0361387A (ja) * | 1989-07-28 | 1991-03-18 | Nec Corp | マイクロ波プラズマ処理装置 |
-
1990
- 1990-01-18 JP JP942490A patent/JPH03215673A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0361387A (ja) * | 1989-07-28 | 1991-03-18 | Nec Corp | マイクロ波プラズマ処理装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103926260A (zh) * | 2014-03-31 | 2014-07-16 | 北京工业大学 | 一种进行离子辐照实验的ecr-pecvd装置 |
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