JP2515833B2 - マイクロ波プラズマ処理方法 - Google Patents
マイクロ波プラズマ処理方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、マイクロ波プラズマ処理方法およびその装
置に係り、特に、強異方性エツチング、高効率のスパツ
タエツチングや平坦化成膜、あるいはプラズマドーピン
グを行なうのに好適な、マイクロ波プラズマ処理方法と
その装置に関する。
置に係り、特に、強異方性エツチング、高効率のスパツ
タエツチングや平坦化成膜、あるいはプラズマドーピン
グを行なうのに好適な、マイクロ波プラズマ処理方法と
その装置に関する。
従来の有磁場マイクロ波プラズマ処理方法及び装置で
は、特開昭54−141729,特開昭56−13480号、および特開
昭57−164986号に記載のように、基板へ到達させるイオ
ンの速度や量は、基板前方のグリツドか、基板に交周波
あるいは、直流電位を印加することにより制御してい
た。
は、特開昭54−141729,特開昭56−13480号、および特開
昭57−164986号に記載のように、基板へ到達させるイオ
ンの速度や量は、基板前方のグリツドか、基板に交周波
あるいは、直流電位を印加することにより制御してい
た。
上記従来技術では、電界を利用して、基板に到達させ
るイオンの速度や量については考慮されていたが、磁界
を利用して、活性度の高いイオンの基板へ到達する速度
や量を増加させる点については配慮されていなかつた。
特開昭55−141729号に記載の方法のように、基板前方
に、イオンの引き出し用のグリツドを設置した方法で
は、１つのグリツド格子の中央を通つたイオンは、その
まま基板に垂直に入射する確率が高いものの、他のイオ
ンはグリツドの片側の格子辺からの引力を強く受けるた
め、その進行方向は基板方向からずれ、全体的なイオン
の基板への到達量は少なく、また、基板の垂直に到達す
るイオン量はさらに少ない。また、イオンの速度は、グ
リツド通過後のイオンは逆方向の力がかかるため、基板
へ到達するイオンの速度は大きくならず、エチツンギや
スパツタ，ドーピング効率は高くなかつた。また、特開
昭56−13480号に記載された方法のように、基板に高周
波あるいは直流電位を印加し、イオンの垂直到達速度や
量の増加を図つた方法では、基板とプラズマ生成上であ
るECR点が離れているため、基板上に薄く形成されるイ
オンシース内に入るイオンの励起度は失なわれている割
合が大きく、エツチングやスパツタ、ドーピング効率は
高くなかつた。尚、イオンシース内に入つたイオンによ
る処理効率を高めるため基板に印加する電位値を増加さ
せると真空容器内壁と基板との間に局所的な大放電を誘
発し、基板が著しく損傷され、かつ、容器内も飛散した
物質により著しく汚染される問題があり、基板にバイア
ス電位を印加することにより該エツチングやスパツタ，
ドーピング効率を高めることには限界があつた。
るイオンの速度や量については考慮されていたが、磁界
を利用して、活性度の高いイオンの基板へ到達する速度
や量を増加させる点については配慮されていなかつた。
特開昭55−141729号に記載の方法のように、基板前方
に、イオンの引き出し用のグリツドを設置した方法で
は、１つのグリツド格子の中央を通つたイオンは、その
まま基板に垂直に入射する確率が高いものの、他のイオ
ンはグリツドの片側の格子辺からの引力を強く受けるた
め、その進行方向は基板方向からずれ、全体的なイオン
の基板への到達量は少なく、また、基板の垂直に到達す
るイオン量はさらに少ない。また、イオンの速度は、グ
リツド通過後のイオンは逆方向の力がかかるため、基板
へ到達するイオンの速度は大きくならず、エチツンギや
スパツタ，ドーピング効率は高くなかつた。また、特開
昭56−13480号に記載された方法のように、基板に高周
波あるいは直流電位を印加し、イオンの垂直到達速度や
量の増加を図つた方法では、基板とプラズマ生成上であ
るECR点が離れているため、基板上に薄く形成されるイ
オンシース内に入るイオンの励起度は失なわれている割
合が大きく、エツチングやスパツタ、ドーピング効率は
高くなかつた。尚、イオンシース内に入つたイオンによ
る処理効率を高めるため基板に印加する電位値を増加さ
せると真空容器内壁と基板との間に局所的な大放電を誘
発し、基板が著しく損傷され、かつ、容器内も飛散した
物質により著しく汚染される問題があり、基板にバイア
ス電位を印加することにより該エツチングやスパツタ，
ドーピング効率を高めることには限界があつた。
本発明の課題は、高励起されたイオンの基板への到達
速度や量を磁界で適切に制御することにより、上記不都
合を改善し、エツチングやスパツタ，ドーピング効率の
向上を図り、あわせて、平坦化成膜速度の向上を図るマ
イクロ波プラズマ処理方法、及びその装置を提供するこ
とである。
速度や量を磁界で適切に制御することにより、上記不都
合を改善し、エツチングやスパツタ，ドーピング効率の
向上を図り、あわせて、平坦化成膜速度の向上を図るマ
イクロ波プラズマ処理方法、及びその装置を提供するこ
とである。
上記課題は、電子サイクロトロン共鳴（ECR）を利用
したマイクロ波プラズマ処理方法において、マイクロ波
導入窓から基板方向（言いかえれば、マイクロ波の入射
方向Ｚ方向）の装置中心軸上で、ECR位置となる座標で
の磁界密度の勾配を急にして処理する方法、あるいはそ
のような装置を用いることにより達成される。
したマイクロ波プラズマ処理方法において、マイクロ波
導入窓から基板方向（言いかえれば、マイクロ波の入射
方向Ｚ方向）の装置中心軸上で、ECR位置となる座標で
の磁界密度の勾配を急にして処理する方法、あるいはそ
のような装置を用いることにより達成される。
言いかえれば、本発明はECRは生じる位置における磁
束密度の勾配を、基板の処理に寄与するイオン種の電子
エネルギーの半減期内にイオン種が基板に到達する速度
が得るような磁界密度の勾配とすることに特徴がある。
束密度の勾配を、基板の処理に寄与するイオン種の電子
エネルギーの半減期内にイオン種が基板に到達する速度
が得るような磁界密度の勾配とすることに特徴がある。
さらに、言いかえると、本発明は、磁界密度の勾配−
dBz/dZの絶対値を100〔Gauss/cm〕以上より望ましく
は、150〔Gauss/cm〕以上とすることに特徴がある。
dBz/dZの絶対値を100〔Gauss/cm〕以上より望ましく
は、150〔Gauss/cm〕以上とすることに特徴がある。
高励起状態のイオンは、ECR位置により生成される。
そのイオンは、ECR位置となる磁力線方向の座標Ｚ（磁
力線方向を正とする）における磁束密度Bzの勾配−dBz/
dZの値に比例する運動量を与えられる。従つて、マイク
ロ波導入窓から基板方向にかけて、磁束密度がほぼ単調
に減少するような磁束密度分布を有した有磁場のマイク
ロ波プラズマ処理装置においては、基板に到達するイオ
ン速度は該勾配の大きさにより決められる。また、該EC
R位置と基板間距離が一定ならば、勾配が大きい程寿命
内に基板に到達する励起度の高いイオン量は多くなる。
従つて、勾配を大きくすることによつて、エツチングや
スパツタ，ドーピング速度、及び、エツチングやスパツ
タを重畳させた成膜する平坦化成膜速度の向上が図れ
る。すなわち、処理に寄与するイオン種の電子エネルギ
ーの半減期内にイオン種が基板に到達するようにするこ
とが重要である。また、電界を利用していないため、基
板と真空容器内壁との間に誘発される局所的な大放電に
よる基板の損傷や容器内の汚染は発生せず、従つて、理
論的に、ほぼ無限大に、イオン速度の増加が図れる効果
がある。
そのイオンは、ECR位置となる磁力線方向の座標Ｚ（磁
力線方向を正とする）における磁束密度Bzの勾配−dBz/
dZの値に比例する運動量を与えられる。従つて、マイク
ロ波導入窓から基板方向にかけて、磁束密度がほぼ単調
に減少するような磁束密度分布を有した有磁場のマイク
ロ波プラズマ処理装置においては、基板に到達するイオ
ン速度は該勾配の大きさにより決められる。また、該EC
R位置と基板間距離が一定ならば、勾配が大きい程寿命
内に基板に到達する励起度の高いイオン量は多くなる。
従つて、勾配を大きくすることによつて、エツチングや
スパツタ，ドーピング速度、及び、エツチングやスパツ
タを重畳させた成膜する平坦化成膜速度の向上が図れ
る。すなわち、処理に寄与するイオン種の電子エネルギ
ーの半減期内にイオン種が基板に到達するようにするこ
とが重要である。また、電界を利用していないため、基
板と真空容器内壁との間に誘発される局所的な大放電に
よる基板の損傷や容器内の汚染は発生せず、従つて、理
論的に、ほぼ無限大に、イオン速度の増加が図れる効果
がある。
尚、ECR位置で基板間距離が短い程、高励起のイオン
の到達量は多くなるため、該効率は高くなる。
の到達量は多くなるため、該効率は高くなる。
以下、本発明の実施例を図面を用いて、詳細に説明す
る。第１図は本発明の実施例のマイクロ波プラズマ処理
装置の主要部の模式図である。本装置はプラズマ生成室
４、マイクロ波導波管７、（マイクロ波６の発振機は図
中では省略。）、ECR用磁界コイル９及び付加磁界コイ
ル13,14、処理室２、排気口12（排気口12は接続される
排気ポンプ等の排気系中を有している。）、リング形状
の反応ガス供給ノズル５及び11（各ノズルへの反応ガス
供給のためにポンプバルブ等が接続されている。）、基
板支持台３、より成る。プラズマ生成室４は直径370〔m
m〕φ、長さ200〔mm〕の透明石英製で、円錐形状の頂部
がマイクロ波導入窓８となっている。ECR用磁界コイル
９はプラズマ生成室の周囲に設置され、プラズマ生成室
の最大磁束密度は2.6〔KGauss〕であり、それぞれ分割
（９は３個に分割）されたコイルを個別に調整すること
により磁束密度を制御できそれによりプラズマ流10の制
御ができる。処理室２は直径、370〔nm〕φのステンレ
ス鋼製である。処理室２の中に設置された基板支持台３
は直径120〔mm〕のアルミナ製であり、プラズマ流方向
にその位置を可変できる。処理室２の周囲には、付加磁
界コイル13および14が設置されている。第２図はマイク
ロ波進行方向の磁束密度を分布を示す。ECR磁界コイル
９及び付加磁界コイル13,14の電流値や電流方向を調整
することにより、第２図に示すA,Bのような分布を作る
ことができる。さらに、基板支持台３の位置を調整する
ことにより、基板とECR位置15との距離を制御できる。
る。第１図は本発明の実施例のマイクロ波プラズマ処理
装置の主要部の模式図である。本装置はプラズマ生成室
４、マイクロ波導波管７、（マイクロ波６の発振機は図
中では省略。）、ECR用磁界コイル９及び付加磁界コイ
ル13,14、処理室２、排気口12（排気口12は接続される
排気ポンプ等の排気系中を有している。）、リング形状
の反応ガス供給ノズル５及び11（各ノズルへの反応ガス
供給のためにポンプバルブ等が接続されている。）、基
板支持台３、より成る。プラズマ生成室４は直径370〔m
m〕φ、長さ200〔mm〕の透明石英製で、円錐形状の頂部
がマイクロ波導入窓８となっている。ECR用磁界コイル
９はプラズマ生成室の周囲に設置され、プラズマ生成室
の最大磁束密度は2.6〔KGauss〕であり、それぞれ分割
（９は３個に分割）されたコイルを個別に調整すること
により磁束密度を制御できそれによりプラズマ流10の制
御ができる。処理室２は直径、370〔nm〕φのステンレ
ス鋼製である。処理室２の中に設置された基板支持台３
は直径120〔mm〕のアルミナ製であり、プラズマ流方向
にその位置を可変できる。処理室２の周囲には、付加磁
界コイル13および14が設置されている。第２図はマイク
ロ波進行方向の磁束密度を分布を示す。ECR磁界コイル
９及び付加磁界コイル13,14の電流値や電流方向を調整
することにより、第２図に示すA,Bのような分布を作る
ことができる。さらに、基板支持台３の位置を調整する
ことにより、基板とECR位置15との距離を制御できる。
ECR位置は、第１図では反応ガス供給ノズル11の近傍
に、点線で示している。
に、点線で示している。
実施例１ 被処理基板１として、シリコンウエハ（直径100〔m
m〕φ）上に厚さ100〔nm〕の熱酸化膜を形成した後に多
結晶シリコンを500〔nm〕堆積させ、その上にレジスト
でパターニングしたものを用い、この多結晶シリコンの
エツチングを行なつた。プラズマ生成室内のマイクロ波
導入窓８近傍の反応ガス供給ノズル５を通して、SF6を3
0〔ml/min〕導入し、2.45〔GHz〕のマイクロ波６を導波
管７により伝播させてマイクロ波導入窓８を通してプラ
ズマ生成室４に導入し、かつ、プラズマ生成室４および
処理室２の周囲に設置された同軸型のECR磁界発生コイ
ル９及び付加磁界コイル13により磁界強度875〔Gauss〕
以上の磁界を発生させ、かつ、該付加磁界発生コイル14
に、ECR磁界発生コイル９および付加磁界コイル13に流
れる電流の反対方向の電流を流し、それらとは反対方向
の磁力線を発生させることにより、プラズマ生成室４お
よび処理室２中での磁束密度分布のECR位置における勾
配を変化させ、エツチングした。反応ガス供給ノズル11
からはO2が供給される。処理室２内の圧力は排気系によ
り２〔mTorr〕にした。第３図（ａ），（ｂ）は、多結
晶シリコンの基板に対して垂直方向のエツチング速度vp
と、基板に対して水平方向のエツチング速度vhの、ECR
位置15における磁束密度の勾配（dBz/dZ〔Gauss/cm〕の
依存性を示した図である。被処理基板１はECR位置から1
0〔cm〕離した。垂直方向のエツチング速度vpは、ECR位
置における磁束密度分布の勾配値dBz/dZが−100〔Gauss
/cm〕以下になると増大しており、反対に、水平方向の
エツチング速度は、勾配値dBz/dZがほぼ−100〔Gauss/c
m〕以下から減少している。このことから、勾配を急
（勾配値dBz/dZ＜−100〔Gauss/cm〕）にすると、エツ
チングの異方性が強くなることがわかる。第４図
（ａ），（ｂ）は、同様に多結晶シリコンを、勾配値dB
Z/dZを約−100〔Gauss/cm〕にして、基板１とECR領域と
の距離を異ならせてエツチングした時の、この距離に対
するvpとvhの依存性を示したものであるから、２〔mTor
r〕時のO2イオンの平均自由行程距離である15〔cm〕以
内にECR点が基板に近づくと、エツチングの異方性が強
まつていることがわかる。これらの結果から、ECR点上
での磁束密度分布の勾配を急にし、そのECR点を、プラ
ズマ種の平均自由行程距離内に基板に近づけて位置させ
ると異方性エツチングが効率良く達成されることがわか
つた。さらに、勾配値dBz/dZは−150〔Gauss/cm〕以下
であることが望ましい。
m〕φ）上に厚さ100〔nm〕の熱酸化膜を形成した後に多
結晶シリコンを500〔nm〕堆積させ、その上にレジスト
でパターニングしたものを用い、この多結晶シリコンの
エツチングを行なつた。プラズマ生成室内のマイクロ波
導入窓８近傍の反応ガス供給ノズル５を通して、SF6を3
0〔ml/min〕導入し、2.45〔GHz〕のマイクロ波６を導波
管７により伝播させてマイクロ波導入窓８を通してプラ
ズマ生成室４に導入し、かつ、プラズマ生成室４および
処理室２の周囲に設置された同軸型のECR磁界発生コイ
ル９及び付加磁界コイル13により磁界強度875〔Gauss〕
以上の磁界を発生させ、かつ、該付加磁界発生コイル14
に、ECR磁界発生コイル９および付加磁界コイル13に流
れる電流の反対方向の電流を流し、それらとは反対方向
の磁力線を発生させることにより、プラズマ生成室４お
よび処理室２中での磁束密度分布のECR位置における勾
配を変化させ、エツチングした。反応ガス供給ノズル11
からはO2が供給される。処理室２内の圧力は排気系によ
り２〔mTorr〕にした。第３図（ａ），（ｂ）は、多結
晶シリコンの基板に対して垂直方向のエツチング速度vp
と、基板に対して水平方向のエツチング速度vhの、ECR
位置15における磁束密度の勾配（dBz/dZ〔Gauss/cm〕の
依存性を示した図である。被処理基板１はECR位置から1
0〔cm〕離した。垂直方向のエツチング速度vpは、ECR位
置における磁束密度分布の勾配値dBz/dZが−100〔Gauss
/cm〕以下になると増大しており、反対に、水平方向の
エツチング速度は、勾配値dBz/dZがほぼ−100〔Gauss/c
m〕以下から減少している。このことから、勾配を急
（勾配値dBz/dZ＜−100〔Gauss/cm〕）にすると、エツ
チングの異方性が強くなることがわかる。第４図
（ａ），（ｂ）は、同様に多結晶シリコンを、勾配値dB
Z/dZを約−100〔Gauss/cm〕にして、基板１とECR領域と
の距離を異ならせてエツチングした時の、この距離に対
するvpとvhの依存性を示したものであるから、２〔mTor
r〕時のO2イオンの平均自由行程距離である15〔cm〕以
内にECR点が基板に近づくと、エツチングの異方性が強
まつていることがわかる。これらの結果から、ECR点上
での磁束密度分布の勾配を急にし、そのECR点を、プラ
ズマ種の平均自由行程距離内に基板に近づけて位置させ
ると異方性エツチングが効率良く達成されることがわか
つた。さらに、勾配値dBz/dZは−150〔Gauss/cm〕以下
であることが望ましい。
実施例２ 本実施例では被処理基板１として、シリコンウエハ上
に、レジストでパターニングしたものを用いる。そして
このシリコンウエハの単結晶シリコンのエツチングを行
なつた。基板１とECR位置との距離は10〔cm〕とし、プ
ラズマ生成室４内に第１のガス導入管５を通して、CCl4
を40〔ml/min〕導入し、圧力１〔mTorr〕で実験した。
他の条件は実施例１と同じである。第５図（ａ），
（ｂ）は、基板１に垂直方向のエツチング速度vpと、電
子顕微鏡を用いて、測定した基板垂直方向に対する溝部
の角度θの磁束密度の勾配値に対する依存性を示した図
である。ここで述べた溝部は、第10図に示すように、シ
リコン基板１上に堆積された多結晶シリコン膜パターン
102およびレジストパターン101にはさまれた部分103で
あり、角度θは、同図のシリコン膜パターン102の側壁
とシリコン基板１との法線がなす角度である。エツチン
グ速度vpはdBz/dZが−100〔Gauss/cm〕から小さくなる
と増加しており、角度θは、同様にdBz/dZが−100から
小さくなると低下していることがわかる。これらの結果
から、磁束密度分布の勾配値dBz/dZを−100よりも小さ
くする（勾配を急にする）と、エツチングの異方性が強
くなり、アスペクト比が大きな溝でも良好にエツチング
が出来ることがわかつた。
に、レジストでパターニングしたものを用いる。そして
このシリコンウエハの単結晶シリコンのエツチングを行
なつた。基板１とECR位置との距離は10〔cm〕とし、プ
ラズマ生成室４内に第１のガス導入管５を通して、CCl4
を40〔ml/min〕導入し、圧力１〔mTorr〕で実験した。
他の条件は実施例１と同じである。第５図（ａ），
（ｂ）は、基板１に垂直方向のエツチング速度vpと、電
子顕微鏡を用いて、測定した基板垂直方向に対する溝部
の角度θの磁束密度の勾配値に対する依存性を示した図
である。ここで述べた溝部は、第10図に示すように、シ
リコン基板１上に堆積された多結晶シリコン膜パターン
102およびレジストパターン101にはさまれた部分103で
あり、角度θは、同図のシリコン膜パターン102の側壁
とシリコン基板１との法線がなす角度である。エツチン
グ速度vpはdBz/dZが−100〔Gauss/cm〕から小さくなる
と増加しており、角度θは、同様にdBz/dZが−100から
小さくなると低下していることがわかる。これらの結果
から、磁束密度分布の勾配値dBz/dZを−100よりも小さ
くする（勾配を急にする）と、エツチングの異方性が強
くなり、アスペクト比が大きな溝でも良好にエツチング
が出来ることがわかつた。
実施例３ 被処理基板１として、シリコンウエハ上に酸化膜を膜
厚1000〔nm〕堆積させて、その上にレジストでパターニ
ングし、これを、RFプラズマエツチングにより異方性エ
ツチングして、酸化膜の段差を形成した基板を用いて、
スパツタエツチングを行なつた。プラズマ生成室内に第
１のガス導入管５を通して、Arを40〔ml/min〕導入し
た。他の条件は、実施例２と同じである。第６図
（ａ），（ｂ）は、基板垂直方向のスパツタリング速度
vpと、基板に対して水平方向のスパツタリング速度vhの
磁束密度勾配に対する依存性を示した図である。基板垂
直方向及び水平方向の速度は、磁束密度の勾配値dBz/dZ
が−100より小さくなると、この両者vpおよびvhとも速
度は増加しており、この時に、スパツタ効率が高くなる
ことがわかつた。
厚1000〔nm〕堆積させて、その上にレジストでパターニ
ングし、これを、RFプラズマエツチングにより異方性エ
ツチングして、酸化膜の段差を形成した基板を用いて、
スパツタエツチングを行なつた。プラズマ生成室内に第
１のガス導入管５を通して、Arを40〔ml/min〕導入し
た。他の条件は、実施例２と同じである。第６図
（ａ），（ｂ）は、基板垂直方向のスパツタリング速度
vpと、基板に対して水平方向のスパツタリング速度vhの
磁束密度勾配に対する依存性を示した図である。基板垂
直方向及び水平方向の速度は、磁束密度の勾配値dBz/dZ
が−100より小さくなると、この両者vpおよびvhとも速
度は増加しており、この時に、スパツタ効率が高くなる
ことがわかつた。
実施例４ 被処理基板１として、ｎ型（シート抵抗値12〔Ω/c
m2〕）のシリコンウエハ上にレジストでパターニングし
た基板を用いて、第１のガス導入管５を通して、B2H6を
40〔ml/min〕導入した圧力0.5〔mTorr〕で、プラズマド
ーピングを30分間行なつた。他の条件は実施例２と同じ
である。第７図（ａ），（ｂ）は、基板垂直方向のドー
ピング種であるホウ素Ｂの濃度が半分となる深さでの濃
度Gpと基板水平方向のＢの濃度が半値位置となる横方向
の距離でのCHの磁界強度分布勾配値に対する依存性を示
した図である。これらの結果より、磁束密度の勾配を急
にする（dBz/dZの絶対値を大きくする）と、特に基板垂
直方向のドーピング量が多くなることがわかる。
m2〕）のシリコンウエハ上にレジストでパターニングし
た基板を用いて、第１のガス導入管５を通して、B2H6を
40〔ml/min〕導入した圧力0.5〔mTorr〕で、プラズマド
ーピングを30分間行なつた。他の条件は実施例２と同じ
である。第７図（ａ），（ｂ）は、基板垂直方向のドー
ピング種であるホウ素Ｂの濃度が半分となる深さでの濃
度Gpと基板水平方向のＢの濃度が半値位置となる横方向
の距離でのCHの磁界強度分布勾配値に対する依存性を示
した図である。これらの結果より、磁束密度の勾配を急
にする（dBz/dZの絶対値を大きくする）と、特に基板垂
直方向のドーピング量が多くなることがわかる。
実施例５ 被処理基板１として、シリコンウエハ上にAlを堆積さ
せ、レジストでパターニングした後に、RFプラズマによ
りAlをエツチングし、レジストを除去した基板を用い
て、スパツタリング方法を重畳させたCVD方法により、
平坦化成膜を行なつた。プラズマ生成室４内には、第１
のガス導入管５を通して、O2を40〔ml/min〕とArを40
〔ml/min〕導入し、処理室２には、ガス導入管11によつ
てSiH4を６〔ml/min〕導入した、他の条件は実施例２と
同じである。第８図（ａ）は、この時の平坦化成膜状況
を模式的に示した図で、第８図（ｂ）は、２μｍ幅のAl
パターン段差部の深さhiに対する段差部上での突起の高
さh2との比の磁束密度勾配に対する依存性を示した図で
ある。反応時間は20分である。この結果から、磁束密度
の勾配を急にする（dBz/dZの絶対値を大きくする）と、
スパツタ重畳による平坦化成膜の効率が高くなることが
わかる。
せ、レジストでパターニングした後に、RFプラズマによ
りAlをエツチングし、レジストを除去した基板を用い
て、スパツタリング方法を重畳させたCVD方法により、
平坦化成膜を行なつた。プラズマ生成室４内には、第１
のガス導入管５を通して、O2を40〔ml/min〕とArを40
〔ml/min〕導入し、処理室２には、ガス導入管11によつ
てSiH4を６〔ml/min〕導入した、他の条件は実施例２と
同じである。第８図（ａ）は、この時の平坦化成膜状況
を模式的に示した図で、第８図（ｂ）は、２μｍ幅のAl
パターン段差部の深さhiに対する段差部上での突起の高
さh2との比の磁束密度勾配に対する依存性を示した図で
ある。反応時間は20分である。この結果から、磁束密度
の勾配を急にする（dBz/dZの絶対値を大きくする）と、
スパツタ重畳による平坦化成膜の効率が高くなることが
わかる。
実施例６ 被処理基板１として、実施例５で用いたと同じものを
用い、第１のガス導入管５からは、Arの代りに、CHF3を
６〔ml/min〕導入して、他の条件は実施例５と同じくし
て、平坦化成膜を行なつた。第９図（ａ）はこの時の状
況を模式的に示した図である。第９図（ｂ）は２μｍ幅
のAlパターン段差部の深さhiに対する段差部上の高さh2
の比を示した図である。反応時間は20分である。この結
果から、磁束密度の勾配を急にすると、異方性エツチン
グで重畳させた方法による平坦化成膜の効率が高くなる
ことがわかつた。
用い、第１のガス導入管５からは、Arの代りに、CHF3を
６〔ml/min〕導入して、他の条件は実施例５と同じくし
て、平坦化成膜を行なつた。第９図（ａ）はこの時の状
況を模式的に示した図である。第９図（ｂ）は２μｍ幅
のAlパターン段差部の深さhiに対する段差部上の高さh2
の比を示した図である。反応時間は20分である。この結
果から、磁束密度の勾配を急にすると、異方性エツチン
グで重畳させた方法による平坦化成膜の効率が高くなる
ことがわかつた。
このように本実施例によれば、マイクロ波プラズマ処
理方法及び装置において、ECRを起こす位置での磁束密
度分布の勾配を、dBz/dZ＜−100〔Gauss/cm〕となるよ
うにすると、基板に到達する励起状態の高いイオン種の
速度及びイオン量を増加させることが出来るため、エツ
チングの強異方性化、スパツタ効率の向上やドーピング
効率の向上が図れ、さらに、プラズマCVDに対してエツ
チングやスパツタを重畳させた成膜工程において、その
平坦化成膜の効率が高められる効果があることがわかつ
た。
理方法及び装置において、ECRを起こす位置での磁束密
度分布の勾配を、dBz/dZ＜−100〔Gauss/cm〕となるよ
うにすると、基板に到達する励起状態の高いイオン種の
速度及びイオン量を増加させることが出来るため、エツ
チングの強異方性化、スパツタ効率の向上やドーピング
効率の向上が図れ、さらに、プラズマCVDに対してエツ
チングやスパツタを重畳させた成膜工程において、その
平坦化成膜の効率が高められる効果があることがわかつ
た。
尚、平坦化成膜においては、エツチングやスパツタを
重畳する方法でなく、成膜を該エツチングやスパツタを
交互に行なう方法でも効果はある。
重畳する方法でなく、成膜を該エツチングやスパツタを
交互に行なう方法でも効果はある。
本発明によれば、マイクロ波プラズマ処理において、
その処理効率が向上するため、スループツトが向上する
効果がある。また、そのプラズマ処理は、被処理基板を
加熱する必要がないので、エレクトロニクスデバイス製
造工程の広領域の分野で、使用できる。
その処理効率が向上するため、スループツトが向上する
効果がある。また、そのプラズマ処理は、被処理基板を
加熱する必要がないので、エレクトロニクスデバイス製
造工程の広領域の分野で、使用できる。
第１図は本発明の一実施例のマイクロ波プラズマ処理装
置の断面図、第２図は、磁束密度勾配を異ならせた時の
時束密度分布の例を示した図、第３図（ａ），（ｂ）、
第４図（ａ），（ｂ）は、それぞれ、反応性イオンエツ
チングを行なつた時の、基板垂直方向のエツチング速度
vpと水平方向の速度vhの磁束密度勾配依存性とECR点−
基板間距離依存性を示した図、第５図は、反応性イオン
エツチングにより溝形成した時の、基板垂直方向のエツ
チング速度と垂直方向に対するエツチング面の傾きθの
磁束密度勾配依存性を示した図、第６図（ａ），（ｂ）
はスパツタエツチングの、磁束密度勾配に対するスパツ
タ速度vpとvhの依存性を示した図である。第７図
（ａ），（ｂ）は、プラズマドーピング時の磁束密度勾
配に対するドーピング効率cp,chを示した図である。第
８図（ａ），（ｂ）及び第９図（ａ），（ｂ）は、スパ
ツタあるいは異方性エツチングを重畳させた時の平坦化
状況の模式図と、平坦化効率を示した図である。第10図
は、エツチング面の傾きθを説明するための模式図であ
る。 １……被処理基板、２……処理室、４……プラズマ生成
室、６……マイクロ波、８……マイクロ波導入窓、９…
…ECR用磁界発生コイル、13,14……付加磁界発生コイ
ル、15……ECR位置。
置の断面図、第２図は、磁束密度勾配を異ならせた時の
時束密度分布の例を示した図、第３図（ａ），（ｂ）、
第４図（ａ），（ｂ）は、それぞれ、反応性イオンエツ
チングを行なつた時の、基板垂直方向のエツチング速度
vpと水平方向の速度vhの磁束密度勾配依存性とECR点−
基板間距離依存性を示した図、第５図は、反応性イオン
エツチングにより溝形成した時の、基板垂直方向のエツ
チング速度と垂直方向に対するエツチング面の傾きθの
磁束密度勾配依存性を示した図、第６図（ａ），（ｂ）
はスパツタエツチングの、磁束密度勾配に対するスパツ
タ速度vpとvhの依存性を示した図である。第７図
（ａ），（ｂ）は、プラズマドーピング時の磁束密度勾
配に対するドーピング効率cp,chを示した図である。第
８図（ａ），（ｂ）及び第９図（ａ），（ｂ）は、スパ
ツタあるいは異方性エツチングを重畳させた時の平坦化
状況の模式図と、平坦化効率を示した図である。第10図
は、エツチング面の傾きθを説明するための模式図であ
る。 １……被処理基板、２……処理室、４……プラズマ生成
室、６……マイクロ波、８……マイクロ波導入窓、９…
…ECR用磁界発生コイル、13,14……付加磁界発生コイ
ル、15……ECR位置。
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｈ０１Ｌ 21/265 Ｈ０１Ｌ 21/265 Ｆ (72)発明者 園部 正 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式 会社日立製作所日立工場内 (56)参考文献 特開 昭62−219927（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−92443（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−205627（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−261125（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】マイクロ波による電子サイクロトロン共鳴
によって発生したプラズマによって、所定基板の処理を
行うマイクロ波プラズマ処理方法において、 上記電子サイクロトロン共鳴の生じる位置における磁界
強度の勾配値の絶対値を100Gauss/cm以上とし、 上記電子サイクロトロン共鳴の生じる位置と上記基板と
の距離は、上記プラズマのイオン種の平均自由行程距離
以内であることを特徴とするマイクロ波プラズマ処理方
法。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載のマイクロ波プ
ラズマ処理方法において、 上記電子サイクロトロン共鳴の生じる位置における磁界
強度の勾配値の絶対値を150Gauss/cm以上とすることを
特徴とするマイクロ波プラズマ処理方法。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項記載のマイクロ波プ
ラズマ処理方法において、 上記プラズマのイオン種は、電子サイクロトロン共鳴の
生ずる位置にハロゲン原子を含んだ分子からなるガス、
酸化性ガスおよび希ガスの少なくとも一種のガスを導入
することによって作られるマイクロ波プラズマ処理方
法。 - 【請求項４】特許請求の範囲第３項記載のマイクロ波プ
ラズマ処理方法において、 上記一種のガスは、SF6,CCl4,Ar,O2およびCHF3のいずれ
かを含むガスであることを特徴とするマイクロ波プラズ
マ処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63000390A JP2515833B2 (ja) | 1988-01-06 | 1988-01-06 | マイクロ波プラズマ処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63000390A JP2515833B2 (ja) | 1988-01-06 | 1988-01-06 | マイクロ波プラズマ処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01179324A JPH01179324A (ja) | 1989-07-17 |
| JP2515833B2 true JP2515833B2 (ja) | 1996-07-10 |
Family
ID=11472477
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63000390A Expired - Lifetime JP2515833B2 (ja) | 1988-01-06 | 1988-01-06 | マイクロ波プラズマ処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2515833B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7854648B2 (en) | 2006-12-15 | 2010-12-21 | Ricoh Company, Ltd. | Cleaning medium and dry cleaning apparatus using the same |
| US8545637B2 (en) | 2008-02-27 | 2013-10-01 | Ricoh Company, Ltd. | Cleaning device and cleaning method |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2837556B2 (ja) * | 1991-05-21 | 1998-12-16 | 三菱電機株式会社 | プラズマ反応装置とそれを用いた基板の処理方法 |
| JP4847671B2 (ja) * | 2000-10-19 | 2011-12-28 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 誘導結合プラズマを用いて基板をエッチングする装置および方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0740553B2 (ja) * | 1985-10-18 | 1995-05-01 | 松下電器産業株式会社 | 薄膜形成方法及びエッチング方法 |
| JPS62205627A (ja) * | 1986-03-05 | 1987-09-10 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体製造装置 |
| JPS62219927A (ja) * | 1986-03-20 | 1987-09-28 | Fuji Electric Co Ltd | 乾式薄膜加工装置 |
| JPS62261125A (ja) * | 1986-05-08 | 1987-11-13 | Fuji Electric Co Ltd | 乾式薄膜加工装置 |
-
1988
- 1988-01-06 JP JP63000390A patent/JP2515833B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7854648B2 (en) | 2006-12-15 | 2010-12-21 | Ricoh Company, Ltd. | Cleaning medium and dry cleaning apparatus using the same |
| US8545637B2 (en) | 2008-02-27 | 2013-10-01 | Ricoh Company, Ltd. | Cleaning device and cleaning method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01179324A (ja) | 1989-07-17 |
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