JPH0640542B2 - マイクロ波プラズマ処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体工業におけるエッチング，気相成長法
等に利用できるマイクロ波プラズマ処理装置に関する。

従来の技術 近年、マイクロ波プラズマ処理装置は、エッチングや気
相成長に応用されている。

以下図面を参照しながら、上述したマイクロ波プラズマ
処理装置の一例について説明する。

第４図は従来のマイクロ波プラズマ処理装置の断面図を
示すものである。

真空室１は、ガス導入口２とマイクロ波導入口３とを有
しており、真空室１の周りには軸方向に均一な磁界を得
るためのマグネットコイル４が設置されている。５はマ
イクロ波を導入するための導波管であり、６はＯリング
を使って真空室１を真空に保つため及びマイクロ波を導
入するための石英ガラス板である。７は処理基板８を載
置するための試料台、９は真空排気口である。

以上のように構成されたマイクロ波プラズマ処理装置に
ついて、ポリシリコンのエッチングの場合について以下
その動作を説明する。

真空室１は、ガス導入口２からガスを流した状態で約１
０^-4Torrに保たれる。

ガス導入口２から導入されたエッチングガスとしてのＳ
Ｆ_６ガスは、マイクロ波導入口３から導入されたマイク
ロ波とマグネットコイル４による軸方向の磁界（８７５
ガウス）によって電子サイクロトロン共鳴が満足された
とき放電する。このプラズマ放電でできた電子，イオン
およびラジカルは、磁界の作用および拡散によって、試
料台７上の処理基板８に到達し、ポリシリコンをエッチ
ングする。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、中心部分から外側
に向かって、イオンおよびラジカルが発散するため、処
理基板上に到達するイオンおよびラジカル量は中心が多
く外側に向かうほど少なくなる。実際にエッチングした
場合、中央は外側に比べてエッチングレートは速くな
り、均一性が悪いという問題点を有していた。

本発明は上記問題点に鑑み、処理基板の加工の均一性を
良くするマイクロ波プラズマ処理装置を提供するもので
ある。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明のマイクロ波プラ
ズマ処理装置は、ガス導入口とマイクロ波導入口を有す
る真空室と、前記真空室内に軸方向に均一な磁界を印加
する磁界印加手段と、前記真空室内において表面処理を
行なう基板を載置する試料台とを備え、前記試料台の基
板を載置する面と反対側の面において前記基板の外周部
のみと対向する位置に高透磁率材料の板あるいは永久磁
石を設けたという構成を備えたものである。

作用 本発明は上記した構成によって、マイクロ波と磁界によ
って発生したプラズマが磁界方向に向かって輸送され
る。基板付近に到達した電子およびイオンは、さらにマ
グネットコイルによって磁化されたリング状の高透磁率
材料あるいは永久磁石によって、マグネットコイルの磁
界が基板付近でリング状の高透磁率材料あるいは永久磁
石の方向に集中し、その結果として基板表面に入射する
イオン量は、高透磁率材料あるいは永久磁石がない場合
に比べ、外側において増加することになり、基板表面全
体として均一性が向上する。

実施例 以下本発明の一実施例のマイクロ波プラズマ処理装置に
ついて、図面を参照しながら説明する。第１図は本発明
の第１の実施例におけるマイクロ波プラズマ処理装置の
断面図を示すものである。第１図において、真空室９
は、ガス導入口１０とマイクロ波導入口１１とを有して
おり、真空室９の周りには軸方向に均一な磁界を得るた
めのマグネットコイル１２が設置されている。１３はマ
イクロ波を導入するための導波管であり、１４はＯリン
グを介して真空室９を真空に保つため及びマイクロ波を
導入するための石英ガラス板である。１５は処理基板１
６を載置するための非磁性材料（例えばＳＵＳ３３１）
からなる試料台である。また１７は、高透磁率材料（た
とえばＳＵＳ４４０Ａ）からなるリング状の板である。
１８は真空排気口である。第２図は処理基板１６付近の
磁界の方向を表わす図である。

以上のように構成されたマイクロ波プラズマ処理装置に
ついて、以下第１図及び第２図を用いて、ポリシリコン
のエッチングの場合について説明する。真空室９は、ガ
ス導入口１０から５ＳＣＣＭのＳＦ_６ガスを流した状態
で約６×１０^-4Torrの真空に維持される。ガス導入口１
０から導入されたガスは、マイクロ波導入口１１から導
入されたマイクロ波とマグネットコイル１２による軸方
向磁界（８７５ガウス）によって電子サイクロトロン共
鳴が満足された時、放電する。このプラズマ放電ででき
た電子，イオンおよびラジカルは、磁界の作用あるいは
拡散によって、処理基板１６の方向に移動する。また処
理基板１６の方向に移動した電子およびイオンは、第２
図のごとく磁界の方向によって、処理基板１６の外周方
向に集中したような形となって処理基板１６をエッチン
グする。

以上のように本実施例によれば、試料台１５の下方に、
高透磁率材料からなるリング状の板１７を設けることに
より、イオンが処理基板１６の外周方向に集中し、リン
グ状の板１７がない場合に比べて、均一性が向上し外径
が５インチの処理基板１６に対して、バラツキが±８％
から±６％に向上した。

以下本発明の第２の実施例について図面を参照しながら
説明する。第１図の構成と違うところは、高透磁率のリ
ング状の板１７のかわりに、上方がＳ極であるリング状
の永久磁石１９からなる点であり、その他の構成は第１
図と全く同じである。第３図は、処理基板１６付近の磁
界の方向を表わす図である。この場合について説明する
と、第１図の場合と同様に、マグネットコイル１２とマ
イクロ波によって電子サイクロトロン共鳴が満足された
とき、ガス導入口１０から導入されたガスは放電する。
このプラズマ放電で生じた電子，イオンおよびラジカル
は、磁界の作用あるいは拡散によって、処理基板１６の
方向に移動する。処理基板１６の方向に移動した電子お
よびイオンは、第３図のごとく磁界の方向によって、処
理基板１６の外周方向に集中したような形となって処理
基板１６をエッチングする。

以上のように、試料台１５の下方に、上方がＳ極である
リング状の永久磁石１９を設けることにより、イオンが
処理基板１６の外周方向に集中し、リング状の永久磁石
１９がない場合に比べて、均一性が向上し、外径が５イ
ンチの処理基板１６に対して、バラツキが±８％から±
５％に向上した。

なお、第１の実施例において、リング状の板１７をＳＵ
Ｓ４４０Ａとしたが、高透磁率材料であればよい。

また、第２の実施例において、リング状の永久磁石１９
は上方がＳ極としたが、これはマグネットコイル１２の
磁界の方向が永久磁石１９の方向に向いた場合であり、
逆の場合は上方がＮ極とすればよい。

また、本実施例ではエッチング装置の場合について述べ
たが、気相成長（ＣＶＤ）装置にも同様に適用すること
ができる。

発明の効果 以上のように本発明は、試料台の基板を載置する面と反
対側に基板の外径と同程度以上の大きさのリング状の高
透磁率材料の板、あるいはリング状の永久磁石を前記試
料台下部に設けることにより、基板上に入射するイオン
量の均一性を向上することができ、その結果基板の加工
均一性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例におけるマイクロ波プラ
ズマ処理装置の断面図、第２図は第１図の処理基板付近
の磁界の方向を表わす図、第３図は第２の実施例におけ
る処理基板付近の磁界の方向を表わす図、第４図は従来
のマイクロ波プラズマ処理装置の図である。 ９……真空室、１０……ガス導入口、１１……マイクロ
波導入口、１２……マグネットコイル（磁界印加手
段）、１６……処理基板、１７……高透磁率材料からな
るリング状の板、１９……リング状の永久磁石。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガス導入口とマイクロ波導入口を有する真
   空室と、前記真空室内に軸方向に均一な磁界を印加する
   磁界印加手段と、前記真空室内において表面処理を行な
   う基板を載置する試料台とを備え、前記試料台の基板を
   載置する面と反対側の面において前記基板の外周部のみ
   と対向する位置に高透磁率材料の板あるいは永久磁石を
   設けたことを特徴とするマイクロ波プラズマ処理装置。