JPH0361387A - Microwave plasma treating device - Google Patents
Microwave plasma treating deviceInfo
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Abstract
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、基板表面のエツチング、基板への
薄膜形成等の表面処理を行う製造プロセスに使用される
マイクロ波プラズマ処理装置に関する。
【従来の技術】
従来、この種の装置としては第２図に示す特開昭５６−
１５５５３５号公報記載のものが知られている。
ここに示されたマイクロ波プラズマ処理技術は、空洞共
振器に構成されたプラズマ発生室１内に、マイクロ波電
源６からのマイクロ波８を導波管５を介して導入して電
子サイクロトロン共鳴現象を起こし、これにより発生し
たエネルギーでプラズマ発生室内のガスをプラズマ化し
、プラズマ流を発散磁界によってプラズマ引き出し板１
３を通して基板処理室２ｂ内に引き出し、そのイオン衝
撃効果によって基板ホルダｌＯ上に載置した基板１２を
エツチングするものである。一般にこの装置におけるマ
イクロ波導入窓４の径は、プラズマ発生室１の径１７０
＋ｗａφに対して、１００ｍｍφ程度である。また、図
中、３は空芯ソレノイドコイル、９は電子サイクロトロ
ン共鳴点、！■は高周波バイアス電源である。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、上述した従来の技術においては、プラズマ発生
室１内のイオン電流密度の分布が±５０％以上と極めて
悪い。そこで、発散磁界を用いてこのプラズマを引き出
すことで、±２０％位まで改善されるが、まだ不十分で
あるという欠点がある。
また、プラズマを引き出すことで数々の欠点があられれ
てくる。１つはプラズマが発散磁界により広がるため、
イオンが斜めに入射し、そのため、基板上のエツチング
形状を観察すると、第３図（ａ）。
（ロ）、（Ｃ）に示すように、基板１２中央上のマスク
１４を使ったエツチングパターン＋５ （第３図（ａ）
と、周辺のもの第３図（ロ）、 （ｃ）とでは形状が異
なり、周辺では、斜め形状となる。さらに、長くイオン
を引き出すことで、イオンの散乱が起こり、サイドエツ
チングも大きくなり、イオン電流密度も小さい。
以上のことから、従来の方式では基板表面の全面におい
て、均一なエツチング形状が得られないこと、サイドエ
ツチングが入りやすいこと、イオン電流密度が小さいな
ど種々の問題があった。
本発明の目的は前記課題を解決したマイクロ波プラズマ
処理装置を提供することにある。
［発明の従来技術に対する相違点］
上述した従来の電子サイクロトロン共鳴エツチング装置
に対し、本発明は高イオン電流密度、異方性エツチング
を大口径ウェハーに対して均一に実現するという相違点
を有する。
［課題を解決するための手段］
前記目的を達成するため、本発明に係るマイクロ波プラ
ズマ処理装置は、マイクロ波空洞共振器の条件に構成さ
れたプラズマ発生室内でマイクロ波により発生する電場
と、該電場に直交する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、
該プラズマを発散磁界を用いて基板側に引き出し照射し
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、マイクロ波を導入する窓の面積を、処理する基板の
面積よりも大きく設定し、さらに前記プラズマ発生室内
に基板を設置するものである。
〔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図は本発明の一実施例を示す断面図である。
図において、本装置は、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発生室ｌと、基板搬送室
２ａとが互いに隣接するように構成されている。このプ
ラズマ発生室１はマイクロ波の電界強度を高め、放電の
効率を高めるため、マイクロ波空洞共振器の条件に構成
されている。そして、プラズマ発生室ｌの外周には空芯
ソレノイドコイル３が周設されている。また、このプラ
ズマ発生室ｌには、プラズマを生成するためのガスを導
入するガス導入ロアを備えるとともに、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
けられている。この導入窓４は、例えば８”φの基板１
２まで対応されるために、２２０閑φの径になっている
。そして、該導入窓４を介してマイクロ波電源６から導
波管５を通じて送られてきたマイクロ波８がプラズマ発
生室ｌ内に導入されるようにしている。９は電子サイク
ロトロン共鳴点である。また、上記プラズマ発生室ｌ内
には、基板ホルダｌＯが設置されている。そして、処理
されるべき基板１２は図示し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、基板ホルダ１０上に
セットされる。また、基板ホルダｌＯに高周波バイアス
電源１１により高周波を印加できる構成になっている。
本発明はプラズマ発生室１内に導入されるマイクロ波８
は処理されるウェハー径よりも大きい径の窓４を通して
行われる。また、処理される基板１２はプラズマ発生室
ｌ内に設置される。
この構成により、まず、電子サイクロトロン共鳴により
生成するプラズマの広がりはマイクロ波の導入径により
決まるので、基板１２に対して均一に密度の高いプラズ
マが生成され、かつ、垂直な磁力線のもとで処理するの
で、イオンの入射角度もほぼ垂直となり、高速な異方性
エツチングが極めて均一よく実現できる。
［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、マイクロ波導入窓径を処理する基板より大
きくし、また、プラズマ発生室内で基板を処理すること
により、高速、異方性エツチングを均一に実現できる効
果がある。Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to a manufacturing process in which surface treatment such as etching the surface of a substrate or forming a thin film on the substrate is performed using plasma generated using the electron cyclotron resonance phenomenon. The present invention relates to a microwave plasma processing apparatus used for. [Prior Art] Conventionally, this type of device has been disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 1983-1980 as shown in FIG.
The one described in Publication No. 155535 is known. The microwave plasma processing technology shown here introduces microwaves 8 from a microwave power source 6 through a waveguide 5 into a plasma generation chamber 1 configured as a cavity resonator to generate an electron cyclotron resonance phenomenon. The energy generated thereby turns the gas in the plasma generation chamber into plasma, and the plasma flow is applied to the plasma extraction plate 1 by the dispersing magnetic field.
3 into the substrate processing chamber 2b, and the ion bombardment effect etches the substrate 12 placed on the substrate holder IO. Generally, the diameter of the microwave introduction window 4 in this device is 170 mm in diameter of the plasma generation chamber 1.
+waφ is approximately 100 mmφ. Also, in the figure, 3 is an air-core solenoid coil, 9 is an electron cyclotron resonance point,! ■ is a high frequency bias power supply. [Problems to be Solved by the Invention] However, in the above-described conventional technology, the distribution of ion current density within the plasma generation chamber 1 is extremely poor at ±50% or more. Therefore, by drawing out this plasma using a divergent magnetic field, the problem can be improved to about ±20%, but there is a drawback that it is still insufficient. Also, drawing out plasma exposes a number of drawbacks. One is that the plasma spreads due to the divergent magnetic field.
When the ions are obliquely incident, the etched shape on the substrate is observed, as shown in FIG. 3(a). As shown in (B) and (C), the etching pattern +5 using the mask 14 on the center of the substrate 12 (Fig. 3 (a)
The shape is different from that of the surrounding area in FIGS. 3(b) and 3(c), and the surrounding area has a diagonal shape. Furthermore, by extracting ions for a long time, ion scattering occurs, side etching increases, and ion current density decreases. From the above, the conventional method has various problems such as not being able to obtain a uniform etched shape over the entire surface of the substrate, easy side etching, and low ion current density. An object of the present invention is to provide a microwave plasma processing apparatus that solves the above problems. [Differences between the Invention and the Prior Art] The present invention differs from the conventional electron cyclotron resonance etching apparatus described above in that it uniformly achieves high ion current density and anisotropic etching on large diameter wafers. [Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, a microwave plasma processing apparatus according to the present invention includes an electric field generated by microwaves in a plasma generation chamber configured under the conditions of a microwave cavity resonator; Converting the processing gas into plasma using an electron cyclotron resonance phenomenon caused by a magnetic field perpendicular to the electric field,
In a microwave plasma processing apparatus that processes the substrate by extracting the plasma toward the substrate using a divergent magnetic field and irradiating the substrate, the area of the window through which the microwave is introduced is set larger than the area of the substrate to be processed, and the The substrate is installed inside the plasma generation chamber. [Example] Next, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of the present invention. In the figure, the present apparatus is configured such that a plasma generation chamber 1 that generates plasma by electron cyclotron resonance and a substrate transfer chamber 2a are adjacent to each other. This plasma generation chamber 1 is configured under the conditions of a microwave cavity resonator in order to increase the electric field strength of microwaves and increase the efficiency of discharge. An air-core solenoid coil 3 is disposed around the outer periphery of the plasma generation chamber 1. The plasma generation chamber 1 is also provided with a gas introduction lower for introducing gas for generating plasma, and a microwave introduction window 4 made of an insulator such as quartz glass or ceramics. This introduction window 4 is, for example, a substrate 1 having a diameter of 8”.
In order to accommodate up to 2, the diameter is 220 mm. The microwave 8 sent from the microwave power source 6 through the waveguide 5 is introduced into the plasma generation chamber 1 through the introduction window 4. 9 is the electron cyclotron resonance point. Further, a substrate holder lO is installed in the plasma generation chamber l. Then, the substrate 12 to be processed is carried into the substrate transfer chamber 2 from the outside by a transfer mechanism (not shown) and set on the substrate holder 10. Further, the configuration is such that a high frequency can be applied to the substrate holder lO by a high frequency bias power supply 11. The present invention provides microwaves 8 introduced into the plasma generation chamber 1.
The processing is performed through a window 4 having a diameter larger than the diameter of the wafer being processed. Further, the substrate 12 to be processed is placed in the plasma generation chamber l. With this configuration, first, the spread of plasma generated by electron cyclotron resonance is determined by the introduction diameter of the microwave, so that plasma with high density is generated uniformly on the substrate 12, and the plasma is processed under perpendicular magnetic lines of force. Therefore, the incident angle of the ions becomes almost vertical, and high-speed anisotropic etching can be achieved with extremely uniformity. [Effects of the Invention] As explained above, the present invention provides a microwave plasma processing apparatus in which the diameter of the microwave introduction window is made larger than that of the substrate to be processed, and the substrate is processed in the plasma generation chamber, thereby achieving high-speed, anisotropic processing. It has the effect of achieving uniform sexual etching.
第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は従来
装置を示す断面図、第３図（ａ）、（ロ）、 （ｃ）は
従来装置によるエツチング形状を示す断面図である。
ｌ・・・プラズマ発生室 ２ａ・・・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（２，４５ＧＨｚ）９・・・電子サイクロト
ロン共鳴点Fig. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a sectional view showing a conventional device, and Fig. 3 (a), (b), and (c) are sectional views showing etching shapes by the conventional device. It is. l...Plasma generation chamber 2a...Substrate transfer chamber 3
...Air core solenoid coil 4...Microwave introduction window 5...Waveguide 6...
・Microwave power supply 7...Gas inlet 8...
Microwave (2.45GHz) 9...Electron cyclotron resonance point
Claims (1)
マ発生室内でマイクロ波により発生する電場と、該電場
に直交する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
を発散磁界を用いて基板側に引き出し照射して該基板を
処理するマイクロ波プラズマ処理装置において、マイク
ロ波を導入する窓の面積を、処理する基板の面積よりも
大きく設定し、さらに前記プラズマ発生室内に基板を設
置することを特徴とするマイクロ波プラズマ処理装置。(1) The processing gas is turned into plasma by using the electron cyclotron resonance phenomenon caused by an electric field generated by microwaves and a magnetic field perpendicular to the electric field in a plasma generation chamber configured under the conditions of a microwave cavity resonator. In a microwave plasma processing apparatus that processes a substrate by drawing plasma toward the substrate using a divergent magnetic field and irradiating the substrate, the area of the window through which microwaves are introduced is set to be larger than the area of the substrate to be processed, and the plasma A microwave plasma processing apparatus characterized in that a substrate is installed in a generation chamber.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1196154A JP2634910B2 (en) | 1989-07-28 | 1989-07-28 | Microwave plasma processing equipment |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP1196154A JP2634910B2 (en) | 1989-07-28 | 1989-07-28 | Microwave plasma processing equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0361387A true JPH0361387A (en) | 1991-03-18 |
| JP2634910B2 JP2634910B2 (en) | 1997-07-30 |
Family
ID=16353106
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1196154A Expired - Fee Related JP2634910B2 (en) | 1989-07-28 | 1989-07-28 | Microwave plasma processing equipment |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2634910B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03215673A (en) * | 1990-01-18 | 1991-09-20 | Anelva Corp | Microwave plasma treating device |
| WO2009123243A1 (en) * | 2008-03-31 | 2009-10-08 | 国立大学法人琉球大学 | Plasma generating device and method |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60134423A (en) * | 1983-12-23 | 1985-07-17 | Hitachi Ltd | Microwave plasma etching device |
-
1989
- 1989-07-28 JP JP1196154A patent/JP2634910B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60134423A (en) * | 1983-12-23 | 1985-07-17 | Hitachi Ltd | Microwave plasma etching device |
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|---|---|---|---|---|
| JPH03215673A (en) * | 1990-01-18 | 1991-09-20 | Anelva Corp | Microwave plasma treating device |
| WO2009123243A1 (en) * | 2008-03-31 | 2009-10-08 | 国立大学法人琉球大学 | Plasma generating device and method |
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| JP2634910B2 (en) | 1997-07-30 |
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