JPH04236428A - プラズマ処理装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子サイクロトロン共
鳴（ＥＣＲ）　励起により生成したプラズマを利用して
成膜，　エッチング等の処理を行うプラズマ処理装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ＥＣＲ　を利用したプラズマ装置は低ガ
ス圧で活性度の高いプラズマを生成でき、また比較的大
口径のプラズマ流を引き出せることから成膜，　エッチ
ング処理等に適用し得るものとしてその研究、開発が進
められている。図３は成膜装置として構成した従来（特
開昭５７−１３３６３６　号公報）　のプラズマ処理装
置を示す縦断面図である。プラズマ生成室３１は円筒状
に形成され、その上部壁中央に石英ガラス板３１ａ　に
て封止したマイクロ波導入口３１ｂ　を、また下部壁中
央にプラズマ引出窓３１ｃ　を備えている。マイクロ波
導入口３１ｂ　にはマイクロ波導波管３２が接続され、
またプラズマ引出窓３１ｃ　に臨ませて試料室３３が配
設され、更にプラズマ生成室３１及び導波管３２を囲む
よう同心円状に励磁コイル３４を配設してある。試料室
の下部壁には排気口３３ａ　が開口され、また試料室３
３内の試料台３５上に試料Ｓが載置されている。

【０００３】３６はプラズマ生成室３１に連なるガス供
給系、３７ａ，３７ｂ　は冷却水の給水系、排水系であ
る。而してこのようなプラズマ処理装置ではプラズマ生
成室３１、試料室３３内を所定の真空度に設定した後、
プラズマ生成室３１内に励磁コイル３４にて磁界を形成
し、またマイクロ波導入口３１ｂ　を通じてプラズマ生
成室３１内にマイクロ波を導入しつつガス供給系３６を
通じてガスを供給してプラズマ生成室３１内にプラズマ
を生成させる。生成したプラズマは励磁コイル３４にて
形成される発散磁界により試料Ｓ周辺に投射せしめられ
、試料Ｓ表面でプラズマ流中のイオン、ラジカル粒子に
よる表面反応を生起させて成膜処理を施すようになって
いる。

【０００４】ところでこのような従来装置では、プラズ
マ引出窓３１ｃ　を通じて試料室３３に引出されるプラ
ズマの密度は中心部が大きく、周辺部が小さいという特
性のため、試料（ウェーハ）Ｓが大口径化すると均一な
処理を施すことが困難であった。この対策としてマイク
ロ波を用いて大面積にプラズマを発生させる図４に示す
如きプラズマ処理装置が提案されている（特開昭６２−
５６００　号公報）　。このプラズマ処理装置は金属製
容器５１内を誘電損失の小さい耐熱性板５２にて上下に
仕切り、上部室５３の天井壁内面にマイクロ波導波路を
形成すべく誘電体層５５を設けて誘電体線路を形成し、
その一端部を導波管５６を介してマイクロ波発振器５７
に連結する。また下部室５４にはその周壁にガス導入管
５８、排気管５９を連結すると共に、底部に試料Ｓを載
置するようにしてある。６０は試料Ｓの温度調節用ヒー
タである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところでＬＳＩ　の微
細化のため、マイクロローディング効果を押えた異方性
エッチングを行なおうとする場合、低圧（１ｍＴｏｒｒ
　以下）　処理することが必要になるが、上記した従来
装置では１ｍＴｏｒｒ　以下の圧力で活性度の高いプラ
ズマを生成することが難しいという難点があった。本発
明はかかる事情に鑑みなされたものであって、その目的
とするところは低圧力のもとでＥＣＲ　励起によりプラ
ズマを大面積にわたって均一に発生させ得るプラズマ処
理装置を提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るプラズマ処
理装置は、処理すべき試料を配置する金属製容器内に誘
電体線路にてマイクロ波を、また磁場発生手段にて磁場
を形成し、電子サイクロトロン共鳴励起により金属製容
器内にプラズマを生成させるようにしたプラズマ処理装
置において、前記磁場発生手段は、複数の磁石を金属製
容器の周囲に一方の磁極を金属製容器側に向け、且つ周
方向に相隣する磁極は互いに異磁極となるよう配設して
構成したことを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明はこれによって金属製容器内の周辺部に
沿って強い磁場が環状に形成され、金属製容器内周辺部
寄りのプラズマ密度が高められ、全体としてのプラズマ
密度の均一化が図れる。

【０００８】

【実施例】図１は本発明に係るプラズマ処理装置の模式
的正面断面図である。図中１は中空円筒形の反応器であ
って上部壁を除く全体が金属製であり、特に周囲壁は二
重構造であって内部に冷却水用の通水室１１を備えてい
る。反応器１の上部壁はマイクロ波の透過が可能であっ
て、しかも誘電損失が小さな耐熱性板１２、例えば石英
ガラス、Ａｌ２　Ｏ３　板等にて気密状態に封止されて
いる。反応器１の内部には試料Ｓが図示しないホルダ等
を用いて配設されるようにしてあり、また上部周壁には
これを貫通してガス供給管１３が、更に底壁には排気管
１４が夫々連結されている。

【０００９】耐熱性板１２の上方には、耐熱性板１２と
の間に所要の空間を隔てて反応器１の上面を覆い得る大
きさの導電性板１７、例えばＡｌ板と、その下面に貼付
された誘電損失の小さい、例えばフッ素樹脂製の誘電体
層１８とを積層した状態で配置して誘電体線路１６が形
成さている。 誘電体線路１６の側部には導波管１９を介してマイクロ
波発振器２０が連結されており、マイクロ波発振器２０
から発振されたマイクロ波は導波管１９、誘電体線路１
６を経て伝送され、反応器１の内部に電界を形成するよ
うになっている。

【００１０】そして本発明装置にあっては反応器１の上
部周壁の外側に沿って磁場発生手段２を構成する複数の
永久磁石２１を配設してある。図２は永久磁石２１の配
設態様を示す説明図であり、永久磁石２１は夫々その一
方の磁極を反応器１側に向け、他方の磁極を外方に向け
た放射状であって、しかも周方向において隣り合う永久
磁石２１の磁極は互いにに異磁極となるよう配設されて
おり、これによって反応器１内に環状の磁場２１ａ　が
形成されるようになっている。

【００１１】永久磁石２１の個数については特に限定す
るもではないが、周方向において相隣する磁極が異磁極
となるためには偶数個となり、しかも２個では十分な磁
場が形成出来ないため、少なくとも４個以上とするのが
望ましい。

【００１２】而してこのような本発明装置にあっては誘
電体線路１６を通じて反応器１内に電場を、また磁場発
生手段にて磁場を形成し、更にガス供給管１３を通じて
ガスを供給する。

【００１３】これによって図２に示す如き磁場２１ａ　
周辺で広範囲にプラズマが発生し、大面積にわたって均
一なプラズマを発生させることができる。しかも永久磁
石２１を用いて磁場を発生させているので、励磁コイル
を用いる場合に比べて非常に小型化できる。勿論小型化
が特に必要とされない場合には永久磁石に代えて励磁コ
イルを用いてよいことは言うまでもない。更に誘電体線
路１６を用いているので、プラズマによるマイクロ波へ
の影響が小さく、伝搬特性が安定する。

【００１４】〔試験例〕 図１に示すプラズマ処理装置を用いてＳｉウェーハ上に
ＳｉＮを成膜する試験を行った。誘電体線路１６にはフ
ッ素樹脂製の誘電体層を用いた。直径８インチのＳｉウ
ェーハを反応器１内にセットし、所定圧力下で反応器１
内にＮ２　，ＳｉＨ４　ガスを導入し、プラズマを発生
させてウェーハ表面にＳｉＮ膜を形成した。形成された
ＳｉＮ膜は均一で、かつ均質であることが確認された。

【００１５】

【発明の効果】本発明装置にあっては広い面積にわたっ
て均一で活性度の高いプラズマが得られ、装置全体の構
成が簡略化され、その上優れた膜質の成膜、或いはエッ
チングが可能となるなど本発明は優れた効果を奏するも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の模式的縦断面図である。

【図２】本発明装置における磁場発生手段における永久
磁石器の配置態様を示す模式図である。

【図３】従来装置の模式的縦断面図である。

【図４】他の従来装置の模式的縦断面図である。

【符号の説明】

１　　　　反応器 １１　　　　通水室 １２　　　　耐熱性板 １３　　　　ガス供給管 １４　　　　排気管 １６　　　　誘電体線路 １７　　　　導電性板 １８　　　　誘電体層 １９　　　　導波管 ２０　　　　マイクロ波発振器 Ｓ　　　　試料

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　処理すべき試料を配置する金属製容器
   内に誘電体線路にてマイクロ波を、また磁場発生手段に
   て磁場を形成し、電子サイクロトロン共鳴励起により前
   記金属製容器内にプラズマを生成させるようにしたプラ
   ズマ処理装置において、前記磁場発生手段は、複数の磁
   石を金属製容器の周囲に一方の磁極を金属製容器側に向
   け、且つ周方向に相隣する磁極は互いに異磁極となるよ
   う配設して構成したことを特徴とするプラズマ処理装置
   。