JPH0794479A - プラズマ処理方法 - Google Patents
プラズマ処理方法Info
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- JPH0794479A JPH0794479A JP23803193A JP23803193A JPH0794479A JP H0794479 A JPH0794479 A JP H0794479A JP 23803193 A JP23803193 A JP 23803193A JP 23803193 A JP23803193 A JP 23803193A JP H0794479 A JPH0794479 A JP H0794479A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- magnetic field
- plasma
- processed
- magnetic
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- Pending
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 プラズマ生成部においてプラズマを生成し、
生成したプラズマを被処理基板上まで磁場によって輸送
し、前記被処理基板に前記プラズマによる処理を施すプ
ラズマ処理方法において、前記被処理基板上の磁場強度
の最小値が50ガウス以上、前記被処理基板に入射する
磁場の方向と前記被処理基板の法線とのなす角度の最大
値が30度以下になるように磁場を形成して処理を施す
プラズマ処理方法。 【効果】 プラズマによる化学処理を効率良く行うこと
ができるとともに、前記被処理基板の表面近傍に形成さ
れるイオンと電子の面内分布のずれを抑制することがで
き、チャージアップ分布による基板内の半導体素子の劣
化を防止することができる。
生成したプラズマを被処理基板上まで磁場によって輸送
し、前記被処理基板に前記プラズマによる処理を施すプ
ラズマ処理方法において、前記被処理基板上の磁場強度
の最小値が50ガウス以上、前記被処理基板に入射する
磁場の方向と前記被処理基板の法線とのなす角度の最大
値が30度以下になるように磁場を形成して処理を施す
プラズマ処理方法。 【効果】 プラズマによる化学処理を効率良く行うこと
ができるとともに、前記被処理基板の表面近傍に形成さ
れるイオンと電子の面内分布のずれを抑制することがで
き、チャージアップ分布による基板内の半導体素子の劣
化を防止することができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はプラズマ処理方法に関
し、より詳細には半導体素子を製造するためのプラズマ
処理方法に関する。
し、より詳細には半導体素子を製造するためのプラズマ
処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】減圧又は低ガス圧下にある真空容器内に
マイクロ波を導入することによりガス放電を起こしてプ
ラズマを発生させ、該プラズマを基板表面に導いてエッ
チングやレジスト除去等の処理を施す、又はCVD等に
よる薄膜形成を行うためのプラズマ処理装置は、高集積
半導体素子等の製造において欠くことができないものと
なってきている。
マイクロ波を導入することによりガス放電を起こしてプ
ラズマを発生させ、該プラズマを基板表面に導いてエッ
チングやレジスト除去等の処理を施す、又はCVD等に
よる薄膜形成を行うためのプラズマ処理装置は、高集積
半導体素子等の製造において欠くことができないものと
なってきている。
【0003】前記プラズマ処理装置の中には、磁場形成
装置を備え、プラズマ処理装置内に一定の磁場を形成す
ることにより、発生したプラズマを閉じ込め、あるいは
プラズマを輸送する有磁場プラズマ処理装置がある。
装置を備え、プラズマ処理装置内に一定の磁場を形成す
ることにより、発生したプラズマを閉じ込め、あるいは
プラズマを輸送する有磁場プラズマ処理装置がある。
【0004】例えば特開昭64−2322号公報には、
磁界発生装置(磁気コイル)を備えたプラズマエッチン
グ装置が開示されている。図14はマイクロ波発生装置
及び磁気コイルを備えたこの種のプラズマエッチング装
置の一例を模式的に示した断面図であり、図中、40は
エッチング室を示している。
磁界発生装置(磁気コイル)を備えたプラズマエッチン
グ装置が開示されている。図14はマイクロ波発生装置
及び磁気コイルを備えたこの種のプラズマエッチング装
置の一例を模式的に示した断面図であり、図中、40は
エッチング室を示している。
【0005】エッチング室40はその上下左右に凸部を
有し、そのためにエッチング室40の断面形状は十字形
状をなしている。またこのエッチング室40の室壁41
は内壁41aと外壁41bの2重構造となっており、内
壁41aは石英より構成されている。エッチング室40
の下側凸部にはウエハ42を載置する試料台43が配設
され、エッチング室40の上側凸部の上部壁には、他端
がマグネトロン44に接続された導波管45の一端が接
続されている。
有し、そのためにエッチング室40の断面形状は十字形
状をなしている。またこのエッチング室40の室壁41
は内壁41aと外壁41bの2重構造となっており、内
壁41aは石英より構成されている。エッチング室40
の下側凸部にはウエハ42を載置する試料台43が配設
され、エッチング室40の上側凸部の上部壁には、他端
がマグネトロン44に接続された導波管45の一端が接
続されている。
【0006】また上側及び下側凸部の側面のほぼ全域に
亘り、その周囲を囲繞する態様で同心状に磁気コイル4
6、47が配設されている。そして、この磁気コイル4
6、47に電流を流すと磁界が発生するが、両方の磁気
コイル46、47に同方向の電流を流すと、いわゆるミ
ラー磁界が発生し、その磁力線は一点鎖線Aで示したよ
うな曲線となる。一方磁気コイル46、47にそれぞれ
逆方向の電流を流すと、いわゆるカスプ磁界が発生し、
その磁力線は二点鎖線Bで示したような曲線となる。こ
のように磁気コイル46、47に流す電流方向が異なる
と磁界の発生の仕方が異なるが、発生する磁界がミラー
磁界であっても、カスプ磁界であっても、これらの磁界
は封じ込め用磁界として機能し、発生したプラズマをエ
ッチング室40の特定領域に閉じ込めることができる。
亘り、その周囲を囲繞する態様で同心状に磁気コイル4
6、47が配設されている。そして、この磁気コイル4
6、47に電流を流すと磁界が発生するが、両方の磁気
コイル46、47に同方向の電流を流すと、いわゆるミ
ラー磁界が発生し、その磁力線は一点鎖線Aで示したよ
うな曲線となる。一方磁気コイル46、47にそれぞれ
逆方向の電流を流すと、いわゆるカスプ磁界が発生し、
その磁力線は二点鎖線Bで示したような曲線となる。こ
のように磁気コイル46、47に流す電流方向が異なる
と磁界の発生の仕方が異なるが、発生する磁界がミラー
磁界であっても、カスプ磁界であっても、これらの磁界
は封じ込め用磁界として機能し、発生したプラズマをエ
ッチング室40の特定領域に閉じ込めることができる。
【0007】上記構成のプラズマエッチング装置を用い
てウエハ42にエッチング処理を施す場合、エッチング
室40の内部を所定の真空度に設定した後、図示してい
ないガス導入管よりエッチングガスを導入し、図示して
いない排気管より排気し、エッチング室40内を所定圧
力のガス雰囲気に保つ。一方、磁気コイル46、47に
電流を流して磁界を発生させると共に、マグネトロン4
4によりマイクロ波を発生させ、エッチングガスに磁界
と高周波電界を作用させてプラズマを発生させる。発生
したプラズマは、磁気コイル46、47により形成され
たミラー磁界又はカスプ磁界によりエッチング室40内
の試料台43近傍に封じ込められ、このプラズマにより
ウエハ42の表面がエッチングされる。
てウエハ42にエッチング処理を施す場合、エッチング
室40の内部を所定の真空度に設定した後、図示してい
ないガス導入管よりエッチングガスを導入し、図示して
いない排気管より排気し、エッチング室40内を所定圧
力のガス雰囲気に保つ。一方、磁気コイル46、47に
電流を流して磁界を発生させると共に、マグネトロン4
4によりマイクロ波を発生させ、エッチングガスに磁界
と高周波電界を作用させてプラズマを発生させる。発生
したプラズマは、磁気コイル46、47により形成され
たミラー磁界又はカスプ磁界によりエッチング室40内
の試料台43近傍に封じ込められ、このプラズマにより
ウエハ42の表面がエッチングされる。
【0008】図15は同じく特開昭64−2322号公
報に記載されているマイクロ波発生装置及び磁気コイル
を備えたプラズマエッチング装置の他の一例を模式的に
示した断面図である。
報に記載されているマイクロ波発生装置及び磁気コイル
を備えたプラズマエッチング装置の他の一例を模式的に
示した断面図である。
【0009】マグネトロン44a及び導波管45aが配
設されている位置が異なる他、上記プラズマエッチング
装置と基本的な構成は同様であるので、ここでは詳しい
説明は省略する。図15に示したように、エッチング室
40の左側の凸部にマグネトロン44a及び導波管45
aが接続されていても、側面から印加されるマイクロ波
によりエッチングガスが励起され、プラズマが発生す
る。また、磁気コイル46、47により形成される磁界
により、発生したプラズマを閉じ込めることができる。
設されている位置が異なる他、上記プラズマエッチング
装置と基本的な構成は同様であるので、ここでは詳しい
説明は省略する。図15に示したように、エッチング室
40の左側の凸部にマグネトロン44a及び導波管45
aが接続されていても、側面から印加されるマイクロ波
によりエッチングガスが励起され、プラズマが発生す
る。また、磁気コイル46、47により形成される磁界
により、発生したプラズマを閉じ込めることができる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来より
プラズマエッチング装置等のプラズマ処理装置において
は、プラズマを閉じ込めたり、プラズマを輸送するため
の手段として磁場(磁界)が用いられてきているが、形
成された磁場が基板に与えるチャージアップ状態の変化
については、殆ど考慮されていなかった。
プラズマエッチング装置等のプラズマ処理装置において
は、プラズマを閉じ込めたり、プラズマを輸送するため
の手段として磁場(磁界)が用いられてきているが、形
成された磁場が基板に与えるチャージアップ状態の変化
については、殆ど考慮されていなかった。
【0011】しかし本発明者らは、基板表面に発生する
チャージアップについて検討を進めていくに従い、基板
に入射する磁力線の角度が基板表面の場所により異な
り、各場所における磁力線の入射角度の差に基づいて基
板にチャージアップ分布が発生し、半導体素子が劣化す
るという事実があることを突き止めた。以下、その内容
を簡単に説明する。
チャージアップについて検討を進めていくに従い、基板
に入射する磁力線の角度が基板表面の場所により異な
り、各場所における磁力線の入射角度の差に基づいて基
板にチャージアップ分布が発生し、半導体素子が劣化す
るという事実があることを突き止めた。以下、その内容
を簡単に説明する。
【0012】基板上での薄膜形成やエッチング等の処理
を均一に且つ高速で行うには、プラズマ中のイオン密度
が高く、イオンの基板面内分布の均一性の良さが要求さ
れる。しかしながら、プラズマ源から試料台までのイオ
ンの軌跡は磁場が電子分布に影響を与えることにより形
成される電場の影響は受けるものの、磁場の方向にはほ
とんど影響されないのに対し、プラズマ中の電子は磁場
によって大きく束縛され、その軌跡は概ね磁力線に沿う
と考えられ、この磁場の両者に対する影響の違いにより
チャージアップの分布が発生する。
を均一に且つ高速で行うには、プラズマ中のイオン密度
が高く、イオンの基板面内分布の均一性の良さが要求さ
れる。しかしながら、プラズマ源から試料台までのイオ
ンの軌跡は磁場が電子分布に影響を与えることにより形
成される電場の影響は受けるものの、磁場の方向にはほ
とんど影響されないのに対し、プラズマ中の電子は磁場
によって大きく束縛され、その軌跡は概ね磁力線に沿う
と考えられ、この磁場の両者に対する影響の違いにより
チャージアップの分布が発生する。
【0013】図16は磁力線の基板への入射角度を変化
させた場合に、アルゴンプラズマ中のアルゴンイオン及
び電子がそれぞれ単独で、この磁力線の基板への入射角
度にどの程度影響されるかを計算した結果を示したグラ
フであり、横軸は磁場の基板への入射角度、縦軸はアル
ゴンイオン又は電子の移動度の比(水平方向/垂直方
向)である。ここで磁力線の基板への入射角度θは、基
板表面と入射する磁力線とのなす角度を示している。
させた場合に、アルゴンプラズマ中のアルゴンイオン及
び電子がそれぞれ単独で、この磁力線の基板への入射角
度にどの程度影響されるかを計算した結果を示したグラ
フであり、横軸は磁場の基板への入射角度、縦軸はアル
ゴンイオン又は電子の移動度の比(水平方向/垂直方
向)である。ここで磁力線の基板への入射角度θは、基
板表面と入射する磁力線とのなす角度を示している。
【0014】図16よりわかるように、アルゴンイオン
の移動度は磁力線の入射角度によらず等方的であるが、
電子の移動度は磁力線の入射角度に大きく依存する。実
際のアルゴンプラズマ中では、磁場により電子の移動度
が変化し、それにより電子密度に分布が生じて電場が形
成され、形成された電場にアルゴンイオンの移動度が影
響されるので、間接的に磁場の方向によりイオンの移動
度等が影響される。しかし、電子が直接磁場の方向に影
響されるのに対して、イオンの磁場による影響は間接的
であり、電子と比較するとその影響は比較的小さいとい
うことがいえる。
の移動度は磁力線の入射角度によらず等方的であるが、
電子の移動度は磁力線の入射角度に大きく依存する。実
際のアルゴンプラズマ中では、磁場により電子の移動度
が変化し、それにより電子密度に分布が生じて電場が形
成され、形成された電場にアルゴンイオンの移動度が影
響されるので、間接的に磁場の方向によりイオンの移動
度等が影響される。しかし、電子が直接磁場の方向に影
響されるのに対して、イオンの磁場による影響は間接的
であり、電子と比較するとその影響は比較的小さいとい
うことがいえる。
【0015】このため、上記したように磁場の強度や磁
力線と基板とのなす角度によっては、イオンと電子の面
内分布にずれ(チャージの分離)が生じ、基板上にチャ
ージアップ分布が生じるため、半導体素子が劣化するこ
とになる。
力線と基板とのなす角度によっては、イオンと電子の面
内分布にずれ(チャージの分離)が生じ、基板上にチャ
ージアップ分布が生じるため、半導体素子が劣化するこ
とになる。
【0016】本発明はこのような課題に鑑みてなされた
ものであり、プラズマを発生させ、これに磁場を作用さ
せてプラズマの輸送等を行い、半導体基板等にプラズマ
エッチング処理等を行うプラズマ処理方法において、前
記半導体基板等の表面に形成されるイオンと電子の面内
分布のずれを抑え、チャージアップによる基板内の半導
体素子の劣化を防ぐことができるプラズマ処理方法を提
供することを目的としている。
ものであり、プラズマを発生させ、これに磁場を作用さ
せてプラズマの輸送等を行い、半導体基板等にプラズマ
エッチング処理等を行うプラズマ処理方法において、前
記半導体基板等の表面に形成されるイオンと電子の面内
分布のずれを抑え、チャージアップによる基板内の半導
体素子の劣化を防ぐことができるプラズマ処理方法を提
供することを目的としている。
【0017】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係るプラズマ処理方法は、プラズマ生成部に
おいてプラズマを生成し、生成したプラズマを被処理基
板上まで磁場によって輸送し、前記被処理基板に前記プ
ラズマによる処理を施すプラズマ処理方法において、前
記被処理基板上の磁場強度の最小値が50ガウス以上、
前記被処理基板に入射する磁場の方向と前記被処理基板
の法線とのなす角度の最大値が30度以下になるように
磁場を形成して処理を施すことを特徴としている。
に本発明に係るプラズマ処理方法は、プラズマ生成部に
おいてプラズマを生成し、生成したプラズマを被処理基
板上まで磁場によって輸送し、前記被処理基板に前記プ
ラズマによる処理を施すプラズマ処理方法において、前
記被処理基板上の磁場強度の最小値が50ガウス以上、
前記被処理基板に入射する磁場の方向と前記被処理基板
の法線とのなす角度の最大値が30度以下になるように
磁場を形成して処理を施すことを特徴としている。
【0018】本発明に係るプラズマ処理方法に用いられ
る装置は、プラズマを生成するための手段及び磁場を形
成すための手段を備えた装置であれば特に限定されない
が、その具体例としては、例えば有磁場マイクロ波プラ
ズマ装置やECR(ElectronCycrotron Resonance) 励
起によりプラズマを発生させる装置等が挙げられる。ま
た、プラズマによる処理も特に限定されないが、例えば
半導体基板等のエッチング処理、アッシング処理等が挙
げられる。
る装置は、プラズマを生成するための手段及び磁場を形
成すための手段を備えた装置であれば特に限定されない
が、その具体例としては、例えば有磁場マイクロ波プラ
ズマ装置やECR(ElectronCycrotron Resonance) 励
起によりプラズマを発生させる装置等が挙げられる。ま
た、プラズマによる処理も特に限定されないが、例えば
半導体基板等のエッチング処理、アッシング処理等が挙
げられる。
【0019】
【作用】上述したようにプラズマの輸送に磁場を用い、
被処理基板にプラズマによる処理を施す場合、プラズマ
中のイオンの運動は直接磁場の方向には大きく影響され
ず、磁場が電子に作用して形成される電場により間接的
に影響される。しかし、その影響は、それほど磁場の方
向に対して敏感でなく、他方電子の運動は磁場の方向に
大きく影響され、またその度合いは磁場強度が強いほど
大きくなる。従って、プラズマの輸送に磁場を用いた場
合、基板上での電子密度分布はイオン密度分布と比較し
てより大きく磁場の方向を反映したものとなる。
被処理基板にプラズマによる処理を施す場合、プラズマ
中のイオンの運動は直接磁場の方向には大きく影響され
ず、磁場が電子に作用して形成される電場により間接的
に影響される。しかし、その影響は、それほど磁場の方
向に対して敏感でなく、他方電子の運動は磁場の方向に
大きく影響され、またその度合いは磁場強度が強いほど
大きくなる。従って、プラズマの輸送に磁場を用いた場
合、基板上での電子密度分布はイオン密度分布と比較し
てより大きく磁場の方向を反映したものとなる。
【0020】本発明に係るプラズマ処理方法では、前記
被処理基板上の磁場強度の最小値を50ガウス以上とし
ているが、これは磁場の強度が50ガウスより小さくな
ると、被処理基板近傍での磁場の電子に対する束縛力が
弱くなり、結果的にプラズマ密度が下がって、例えばエ
ッチング処理等においてはその速度が小さくなるためで
ある。
被処理基板上の磁場強度の最小値を50ガウス以上とし
ているが、これは磁場の強度が50ガウスより小さくな
ると、被処理基板近傍での磁場の電子に対する束縛力が
弱くなり、結果的にプラズマ密度が下がって、例えばエ
ッチング処理等においてはその速度が小さくなるためで
ある。
【0021】図1は被処理基板近傍での磁場強度と規格
化エッチング速度との関係を示したグラフであり、規格
化エッチング速度は、マイクロ波電力:1.3kW、ガ
ス流量C4 F8 :25sccm、O2 :13sccm、
圧力:1mTorr、被処理基板に印加した高周波電
力:300W(400kHz)の条件下で磁場の強度を
変えて測定し、磁場の強度が100ガウスのときを1と
した。
化エッチング速度との関係を示したグラフであり、規格
化エッチング速度は、マイクロ波電力:1.3kW、ガ
ス流量C4 F8 :25sccm、O2 :13sccm、
圧力:1mTorr、被処理基板に印加した高周波電
力:300W(400kHz)の条件下で磁場の強度を
変えて測定し、磁場の強度が100ガウスのときを1と
した。
【0022】図1からも明らかなように、磁場の強度が
50ガウスを変曲点としてエッチング速度が大きく変化
しており、磁場の強度が50ガウスより小さくなるとエ
ッチング速度が急激に低下している。
50ガウスを変曲点としてエッチング速度が大きく変化
しており、磁場の強度が50ガウスより小さくなるとエ
ッチング速度が急激に低下している。
【0023】また、本発明に係るプラズマ処理方法で
は、前記被処理基板上の磁場強度の最小値が50ガウス
以上で、前記被処理基板に入射する磁場の方向と前記被
処理基板の法線とのなす角度の最大値が30度以下にな
るように磁場を形成しており、これは、以下のような理
由による。
は、前記被処理基板上の磁場強度の最小値が50ガウス
以上で、前記被処理基板に入射する磁場の方向と前記被
処理基板の法線とのなす角度の最大値が30度以下にな
るように磁場を形成しており、これは、以下のような理
由による。
【0024】すなわち、プラズマを輸送するための磁場
は、通常磁気コイルを用いて形成されるが、前記被処理
基板に効率良く、かつ均一な処理を施すために、被処理
基板の中心が磁場の中心にくるように磁場を形成するの
が最も一般的な方法である。この場合、被処理基板近傍
での磁場の強度が電子に対する束縛力が強い50ガウス
以上で、しかも前記被処理基板へ入射する磁場の方向の
前記被処理基板の法線からの傾き(以下、単に入射磁場
の傾斜角度と記す)の最大値が30度より大きくなる
と、前記被処理基板上では各場所により入射磁場の傾斜
角度が大きく変化し、このために被処理基板上へ到達し
た電子の捕捉のされ方が大きく異なることになり、前記
被処理基板上の電子の分布にばらつきが生じる。この結
果、前記被処理基板の表面と内部に大きな電位差が発生
し、半導体素子が劣化することになる。
は、通常磁気コイルを用いて形成されるが、前記被処理
基板に効率良く、かつ均一な処理を施すために、被処理
基板の中心が磁場の中心にくるように磁場を形成するの
が最も一般的な方法である。この場合、被処理基板近傍
での磁場の強度が電子に対する束縛力が強い50ガウス
以上で、しかも前記被処理基板へ入射する磁場の方向の
前記被処理基板の法線からの傾き(以下、単に入射磁場
の傾斜角度と記す)の最大値が30度より大きくなる
と、前記被処理基板上では各場所により入射磁場の傾斜
角度が大きく変化し、このために被処理基板上へ到達し
た電子の捕捉のされ方が大きく異なることになり、前記
被処理基板上の電子の分布にばらつきが生じる。この結
果、前記被処理基板の表面と内部に大きな電位差が発生
し、半導体素子が劣化することになる。
【0025】一方、入射磁場の傾斜角度を30度以下に
抑えると、被処理基板に電子が捕捉される割合がほぼ同
一になるため、前記被処理基板の表面近傍に形成される
イオンと電子の面内分布のずれが抑制され、チャージア
ップによる基板内の半導体素子の劣化が防止される。
抑えると、被処理基板に電子が捕捉される割合がほぼ同
一になるため、前記被処理基板の表面近傍に形成される
イオンと電子の面内分布のずれが抑制され、チャージア
ップによる基板内の半導体素子の劣化が防止される。
【0026】
【実施例】以下、本発明に係るプラズマ処理方法の実施
例を図面に基づいて説明する。
例を図面に基づいて説明する。
【0027】図2は実施例に係るプラズマ処理方法を実
施するための用いられたドライエッチング用プラズマ処
理装置を模式的に示した断面図である。
施するための用いられたドライエッチング用プラズマ処
理装置を模式的に示した断面図である。
【0028】前記ドライエッチング用プラズマ処理装置
はマイクロ波を用い、ECR励起を利用するプラズマ処
理装置であり、図中、11はプラズマ生成室を示してい
る。プラズマ生成室11周壁は2重構造に構成されてお
り、その内部には冷却水流通室11aが形成され、また
上部壁中央には石英ガラス板11bにより封止されたマ
イクロ波導入口11cが形成され、さらに下部壁中央に
はマイクロ波導入口11cと対向する場所にプラズマ引
き出し窓11dが形成されている。マイクロ波導入口1
1cには他端が図示しないマイクロ波発振器に接続され
た導波管12の一端が接続され、またプラズマ引き出し
窓11dに臨ませて試料室13が配設されている。さら
にプラズマ生成室11及びこれに接続された導波管12
の一端部にわたってこれらを囲繞する態様でこれらと同
心状に主磁気コイル14が配設されている。
はマイクロ波を用い、ECR励起を利用するプラズマ処
理装置であり、図中、11はプラズマ生成室を示してい
る。プラズマ生成室11周壁は2重構造に構成されてお
り、その内部には冷却水流通室11aが形成され、また
上部壁中央には石英ガラス板11bにより封止されたマ
イクロ波導入口11cが形成され、さらに下部壁中央に
はマイクロ波導入口11cと対向する場所にプラズマ引
き出し窓11dが形成されている。マイクロ波導入口1
1cには他端が図示しないマイクロ波発振器に接続され
た導波管12の一端が接続され、またプラズマ引き出し
窓11dに臨ませて試料室13が配設されている。さら
にプラズマ生成室11及びこれに接続された導波管12
の一端部にわたってこれらを囲繞する態様でこれらと同
心状に主磁気コイル14が配設されている。
【0029】一方試料室13内にはプラズマ引き出し窓
11dと対向する場所に試料台15が配設され、試料台
15上にはウエハ等の被処理基板Sが載置されている。
また試料台15の下方には、補助磁気発生装置16が配
設されているが、この補助磁気発生装置16は二重構造
の円筒形状を呈しており、外側には外磁気コイル17が
配設され、内側には内磁気コイル18がヨーク19によ
り支持された形態で配設されている。この補助磁気発生
装置16は、主磁気コイル14により形成された磁場に
対し、ミラー磁場又はカスプ磁場をその強度を変えて印
加することができるようになっている。さらに試料室1
3の下部壁には、図示しない排気装置に接続される排気
口13aが形成されている。
11dと対向する場所に試料台15が配設され、試料台
15上にはウエハ等の被処理基板Sが載置されている。
また試料台15の下方には、補助磁気発生装置16が配
設されているが、この補助磁気発生装置16は二重構造
の円筒形状を呈しており、外側には外磁気コイル17が
配設され、内側には内磁気コイル18がヨーク19によ
り支持された形態で配設されている。この補助磁気発生
装置16は、主磁気コイル14により形成された磁場に
対し、ミラー磁場又はカスプ磁場をその強度を変えて印
加することができるようになっている。さらに試料室1
3の下部壁には、図示しない排気装置に接続される排気
口13aが形成されている。
【0030】なお、図中、11gはプラズマ生成室11
に連なる反応ガス供給系を示しており、13gは試料室
13に連なる反応ガス導入口を示しており、11h、1
1iは冷却水の供給系、排出系を示している。
に連なる反応ガス供給系を示しており、13gは試料室
13に連なる反応ガス導入口を示しており、11h、1
1iは冷却水の供給系、排出系を示している。
【0031】このように構成されたドライエッチング用
プラズマ処理装置にあっては、プラズマ生成室11及び
試料室13内を所定の真空度に設定した後、プラズマ生
成室11内に反応ガス供給系11gを通じて所要のガス
圧力が得られるようにガスを供給し、主磁気コイル14
及び補助磁気発生装置16により所定の磁場を形成しつ
つマイクロ波導入口11cを通じてプラズマ生成室11
内にマイクロ波を導入し、プラズマ生成室11を空洞共
振器としてガスを共鳴励起し、プラズマを生成させる。
生成したプラズマは、この主磁気コイル14及び補助磁
気発生装置16により形成された磁場により被処理基板
S上へ輸送される。
プラズマ処理装置にあっては、プラズマ生成室11及び
試料室13内を所定の真空度に設定した後、プラズマ生
成室11内に反応ガス供給系11gを通じて所要のガス
圧力が得られるようにガスを供給し、主磁気コイル14
及び補助磁気発生装置16により所定の磁場を形成しつ
つマイクロ波導入口11cを通じてプラズマ生成室11
内にマイクロ波を導入し、プラズマ生成室11を空洞共
振器としてガスを共鳴励起し、プラズマを生成させる。
生成したプラズマは、この主磁気コイル14及び補助磁
気発生装置16により形成された磁場により被処理基板
S上へ輸送される。
【0032】上記構成のドライエッチング用プラズマ処
理装置を用い、主磁気コイル14及び補助磁気発生装置
16の駆動条件を変化させて被処理基板S上でのチャー
ジアップ状況を調べた。プラズマ処理前後で被処理基板
Sのチャージアップの状態がどのように異なるかを調べ
るために、被処理基板SとしてMNOSが形成された基
板を用いた。
理装置を用い、主磁気コイル14及び補助磁気発生装置
16の駆動条件を変化させて被処理基板S上でのチャー
ジアップ状況を調べた。プラズマ処理前後で被処理基板
Sのチャージアップの状態がどのように異なるかを調べ
るために、被処理基板SとしてMNOSが形成された基
板を用いた。
【0033】図3はMNOSが形成された被処理基板S
の構成を模式的に示した断面図であり、Si基板21上
にSiO2 膜22及びシリコン窒化膜23の層が形成さ
れ、さらにその上に所定パターンのポリシリコン電極2
4が形成されている。
の構成を模式的に示した断面図であり、Si基板21上
にSiO2 膜22及びシリコン窒化膜23の層が形成さ
れ、さらにその上に所定パターンのポリシリコン電極2
4が形成されている。
【0034】このような構成の被処理基板SのSi基板
21とポリシリコン電極24間に電圧をかけ、その容量
−電圧特性をプラズマ処理の前後で比較することによ
り、Si基板21に対してポリシリコン電極24がどの
程度チャージアップを起こしたかを評価することができ
る。
21とポリシリコン電極24間に電圧をかけ、その容量
−電圧特性をプラズマ処理の前後で比較することによ
り、Si基板21に対してポリシリコン電極24がどの
程度チャージアップを起こしたかを評価することができ
る。
【0035】まず、試料台15上にチャージアップ評価
のためのMNOSが形成された被処理基板Sを載置し、
反応ガス供給系11gを通じてアルゴンガスを25sc
cmの流量でプラズマ生成室11に導入し、排気口13
aから一定の速度で排気することにより、装置内の圧力
を0.6mTorrに保った。次に、導波管12を通し
てマイクロ波電力1.3kWでマイクロ波を印加し、ア
ルゴンプラズマを生成させ、試料台15上の被処理基板
Sに3分間プラズマを照射した。
のためのMNOSが形成された被処理基板Sを載置し、
反応ガス供給系11gを通じてアルゴンガスを25sc
cmの流量でプラズマ生成室11に導入し、排気口13
aから一定の速度で排気することにより、装置内の圧力
を0.6mTorrに保った。次に、導波管12を通し
てマイクロ波電力1.3kWでマイクロ波を印加し、ア
ルゴンプラズマを生成させ、試料台15上の被処理基板
Sに3分間プラズマを照射した。
【0036】図4〜8は補助磁気発生装置16を調整す
ることによりMNOSが形成された被処理基板S上の磁
場を変化させた際のMNOSが形成された被処理基板S
上の各位置での入射磁場の傾斜角度を示したグラフであ
り、図9〜13は、MNOSが形成された被処理基板S
に図4〜8に示した状態の磁場を形成した際のMNOS
が形成された被処理基板S表面近傍のチャージアップ分
布を示したグラフである。なお、入射磁場の傾斜角度は
絶対値で示されており、実際にはMNOSが形成された
被処理基板Sの中心から左側と右側では、正負が逆の関
係となる。また、各図面におけるMNOSが形成された
被処理基板S上に形成した磁場とそれに対するMNOS
が形成された被処理基板S表面のチャージアップ分布と
の対応関係については、図9は図4に示した磁場の状態
に対応するMNOSが形成された被処理基板Sのチャー
ジアップ分布を示したものであり、以下順次、図10が
図5に、図11が図6に、図12が図7に、図13が図
8にそれぞれ対応している。
ることによりMNOSが形成された被処理基板S上の磁
場を変化させた際のMNOSが形成された被処理基板S
上の各位置での入射磁場の傾斜角度を示したグラフであ
り、図9〜13は、MNOSが形成された被処理基板S
に図4〜8に示した状態の磁場を形成した際のMNOS
が形成された被処理基板S表面近傍のチャージアップ分
布を示したグラフである。なお、入射磁場の傾斜角度は
絶対値で示されており、実際にはMNOSが形成された
被処理基板Sの中心から左側と右側では、正負が逆の関
係となる。また、各図面におけるMNOSが形成された
被処理基板S上に形成した磁場とそれに対するMNOS
が形成された被処理基板S表面のチャージアップ分布と
の対応関係については、図9は図4に示した磁場の状態
に対応するMNOSが形成された被処理基板Sのチャー
ジアップ分布を示したものであり、以下順次、図10が
図5に、図11が図6に、図12が図7に、図13が図
8にそれぞれ対応している。
【0037】図9と図4、及び図10と図5に示した入
射磁場の傾斜角度とチャージアップ分布との関係からわ
かるように、入射磁場の傾斜角度の最大値が30度以下
の場合においては、チャージアップ電圧はMNOSが形
成された被処理基板S全体に亘って均一であるのに対
し、入射磁場の傾斜角度の最大値が30度を超えると次
第に中央部分のチャージアップ電圧が正に変化してお
り、チャージアップ電圧のばらつきが大きくなると同時
のその電圧の大きさも増加している。
射磁場の傾斜角度とチャージアップ分布との関係からわ
かるように、入射磁場の傾斜角度の最大値が30度以下
の場合においては、チャージアップ電圧はMNOSが形
成された被処理基板S全体に亘って均一であるのに対
し、入射磁場の傾斜角度の最大値が30度を超えると次
第に中央部分のチャージアップ電圧が正に変化してお
り、チャージアップ電圧のばらつきが大きくなると同時
のその電圧の大きさも増加している。
【0038】これは電子が入射磁場の傾斜角度に敏感な
ため、MNOSが形成された被処理基板S中央より外周
部方向へ磁場の入射角度に従って電子が多く輸送され、
中央部では相対的に正イオンが多くなったためであると
考えられる。なおこの実施例において、生成したプラズ
マのMNOSが形成された被処理基板S上でのイオン密
度はほぼ同じであることをラングミュアプローブを用い
たプラズマ計測により確認した。
ため、MNOSが形成された被処理基板S中央より外周
部方向へ磁場の入射角度に従って電子が多く輸送され、
中央部では相対的に正イオンが多くなったためであると
考えられる。なおこの実施例において、生成したプラズ
マのMNOSが形成された被処理基板S上でのイオン密
度はほぼ同じであることをラングミュアプローブを用い
たプラズマ計測により確認した。
【0039】以上の実施例よりわかるように、ECR励
起によりプラズマを発生させるドライエッチング用プラ
ズマ処理装置を用いて、MNOSが形成された被処理基
板S上の磁場強度の最小値が50ガウス以上、MNOS
が形成された被処理基板Sへの入射磁場の傾斜角度の最
大値が30度以下になるように磁場を形成してArプラ
ズマをMNOSが形成された被処理基板Sに照射した場
合、MNOSが形成された被処理基板Sの表面近傍に形
成されるイオンと電子の面内分布のずれを抑制すること
ができ、MNOSが形成された被処理基板上の各場所に
よる電圧をほぼ一定値に保つことができる。
起によりプラズマを発生させるドライエッチング用プラ
ズマ処理装置を用いて、MNOSが形成された被処理基
板S上の磁場強度の最小値が50ガウス以上、MNOS
が形成された被処理基板Sへの入射磁場の傾斜角度の最
大値が30度以下になるように磁場を形成してArプラ
ズマをMNOSが形成された被処理基板Sに照射した場
合、MNOSが形成された被処理基板Sの表面近傍に形
成されるイオンと電子の面内分布のずれを抑制すること
ができ、MNOSが形成された被処理基板上の各場所に
よる電圧をほぼ一定値に保つことができる。
【0040】被処理基板Sとして他の種類の半導体基板
を用い、プラズマを生成させるガスとして他の種類のガ
スを使用した場合にも、イオンと電子の動きに関しては
基本的に上記実施例と異なるところはないので、上記実
施例で示された効果と同様の効果が得られる。
を用い、プラズマを生成させるガスとして他の種類のガ
スを使用した場合にも、イオンと電子の動きに関しては
基本的に上記実施例と異なるところはないので、上記実
施例で示された効果と同様の効果が得られる。
【0041】
【発明の効果】以上詳述したように本発明に係るプラズ
マ処理方法にあっては、プラズマ生成部においてプラズ
マを生成し、生成したプラズマを被処理基板上まで磁場
によって輸送し、前記被処理基板に前記プラズマによる
処理を施すプラズマ処理方法において、前記被処理基板
上の磁場強度の最小値が50ガウス以上、前記被処理基
板に入射する磁場の方向と前記被処理基板の法線とのな
す角度の最大値が30度以下になるように磁場を形成し
て処理を施すので、プラズマによる処理を効率良く行う
ことができるとともに、前記被処理基板の表面近傍に形
成されるイオンと電子の面内分布のずれを抑制すること
ができ、チャージアップ分布による基板内の半導体素子
の劣化を防止することができる。
マ処理方法にあっては、プラズマ生成部においてプラズ
マを生成し、生成したプラズマを被処理基板上まで磁場
によって輸送し、前記被処理基板に前記プラズマによる
処理を施すプラズマ処理方法において、前記被処理基板
上の磁場強度の最小値が50ガウス以上、前記被処理基
板に入射する磁場の方向と前記被処理基板の法線とのな
す角度の最大値が30度以下になるように磁場を形成し
て処理を施すので、プラズマによる処理を効率良く行う
ことができるとともに、前記被処理基板の表面近傍に形
成されるイオンと電子の面内分布のずれを抑制すること
ができ、チャージアップ分布による基板内の半導体素子
の劣化を防止することができる。
【図1】被処理基板近傍での磁場強度と規格化エッチン
グ速度との関係を示したグラフである。
グ速度との関係を示したグラフである。
【図2】実施例に係るプラズマ処理方法を実施するため
に用いられたドライエッチング用プラズマ処理装置を模
式的に示した断面図である。
に用いられたドライエッチング用プラズマ処理装置を模
式的に示した断面図である。
【図3】MNOSが形成された被処理基板の構成を模式
的に示した断面図である。
的に示した断面図である。
【図4】補助磁気発生装置を調整することによりMNO
Sが形成された被処理基板上の磁場の方向を変化させた
際のMNOSが形成された被処理基板上の各位置での入
射磁場の傾斜角度を示したグラフである。
Sが形成された被処理基板上の磁場の方向を変化させた
際のMNOSが形成された被処理基板上の各位置での入
射磁場の傾斜角度を示したグラフである。
【図5】補助磁気発生装置を調整することによりMNO
Sが形成された被処理基板上の磁場を変化させた際のM
NOSが形成された被処理基板上の各位置での入射磁場
の傾斜角度を示したグラフである。
Sが形成された被処理基板上の磁場を変化させた際のM
NOSが形成された被処理基板上の各位置での入射磁場
の傾斜角度を示したグラフである。
【図6】補助磁気発生装置を調整することによりMNO
Sが形成された被処理基板上の磁場を変化させた際のM
NOSが形成された被処理基板上の各位置での入射磁場
の傾斜角度を示したグラフである。
Sが形成された被処理基板上の磁場を変化させた際のM
NOSが形成された被処理基板上の各位置での入射磁場
の傾斜角度を示したグラフである。
【図7】補助磁気発生装置を調整することによりMNO
Sが形成された被処理基板上の磁場を変化させた際のM
NOSが形成された被処理基板上の各位置での入射磁場
の傾斜角度を示したグラフである。
Sが形成された被処理基板上の磁場を変化させた際のM
NOSが形成された被処理基板上の各位置での入射磁場
の傾斜角度を示したグラフである。
【図8】補助磁気発生装置を調整することによりMNO
Sが形成された被処理基板上の磁場を変化させた際のM
NOSが形成された被処理基板上の各位置での入射磁場
の傾斜角度を示したグラフである。
Sが形成された被処理基板上の磁場を変化させた際のM
NOSが形成された被処理基板上の各位置での入射磁場
の傾斜角度を示したグラフである。
【図9】MNOSが形成された被処理基板に図4に示し
た状態の磁場を形成した際のMNOSが形成された被処
理基板表面のチャージアップ分布を示したグラフであ
る。
た状態の磁場を形成した際のMNOSが形成された被処
理基板表面のチャージアップ分布を示したグラフであ
る。
【図10】MNOSが形成された被処理基板に図5に示
した状態の磁場を形成した際のMNOSが形成された被
処理基板表面のチャージアップ分布を示したグラフであ
る。
した状態の磁場を形成した際のMNOSが形成された被
処理基板表面のチャージアップ分布を示したグラフであ
る。
【図11】MNOSが形成された被処理基板に図6に示
した状態の磁場を形成した際のMNOSが形成された被
処理基板表面のチャージアップ分布を示したグラフであ
る。
した状態の磁場を形成した際のMNOSが形成された被
処理基板表面のチャージアップ分布を示したグラフであ
る。
【図12】MNOSが形成された被処理基板に図7に示
した状態の磁場を形成した際のMNOSが形成された被
処理基板表面のチャージアップ分布を示したグラフであ
る。
した状態の磁場を形成した際のMNOSが形成された被
処理基板表面のチャージアップ分布を示したグラフであ
る。
【図13】MNOSが形成された被処理基板に図8に示
した状態の磁場を形成した際のMNOSが形成された被
処理基板表面のチャージアップ分布を示したグラフであ
る。
した状態の磁場を形成した際のMNOSが形成された被
処理基板表面のチャージアップ分布を示したグラフであ
る。
【図14】マイクロ波発生装置及び磁気コイルを備えた
プラズマエッチング装置の一例を模式的に示した断面図
である。
プラズマエッチング装置の一例を模式的に示した断面図
である。
【図15】マイクロ波発生装置及び磁気コイルを備えた
プラズマエッチング装置の他の一例を模式的に示した断
面図である。
プラズマエッチング装置の他の一例を模式的に示した断
面図である。
【図16】磁力線の基板への入射角度を変化させた場合
に、アルゴンプラズマ中のアルゴンイオン及び電子がそ
れぞれ単独で、この磁力線の基板への入射角度にどの程
度影響されるかを計算した結果を示したグラフである。
に、アルゴンプラズマ中のアルゴンイオン及び電子がそ
れぞれ単独で、この磁力線の基板への入射角度にどの程
度影響されるかを計算した結果を示したグラフである。
11 プラズマ生成室 14 主磁気コイル 16 補助磁気発生装置 S 被処理基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C23F 4/00 G 8417−4K H01L 21/205
Claims (1)
- 【請求項1】 プラズマ生成部においてプラズマを生成
し、生成したプラズマを被処理基板上まで磁場によって
輸送し、前記被処理基板に前記プラズマによる処理を施
すプラズマ処理方法において、前記被処理基板上の磁場
強度の最小値が50ガウス以上、前記被処理基板に入射
する磁場の方向と前記被処理基板の法線とのなす角度の
最大値が30度以下になるように磁場を形成して処理を
施すことを特徴とするプラズマ処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23803193A JPH0794479A (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | プラズマ処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23803193A JPH0794479A (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | プラズマ処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0794479A true JPH0794479A (ja) | 1995-04-07 |
Family
ID=17024145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23803193A Pending JPH0794479A (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | プラズマ処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0794479A (ja) |
-
1993
- 1993-09-24 JP JP23803193A patent/JPH0794479A/ja active Pending
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