JP2689126B2 - マイクロ波プラズマ処理装置 - Google Patents
マイクロ波プラズマ処理装置Info
- Publication number
- JP2689126B2 JP2689126B2 JP63048475A JP4847588A JP2689126B2 JP 2689126 B2 JP2689126 B2 JP 2689126B2 JP 63048475 A JP63048475 A JP 63048475A JP 4847588 A JP4847588 A JP 4847588A JP 2689126 B2 JP2689126 B2 JP 2689126B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic field
- substrate
- plasma
- generating means
- plasma processing
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体素子等の製造時の各種薄膜のデポジ
ションやエッチングに使用されるプラズマ処理装置に関
し、特に電子サイクロトロン共鳴（ECRと略す）を用い
たECRプラズマ装置に関するものである。
ションやエッチングに使用されるプラズマ処理装置に関
し、特に電子サイクロトロン共鳴（ECRと略す）を用い
たECRプラズマ装置に関するものである。
（従来の技術） 半導体素子の微細化、高集積化に伴って、浅い接合を
形成する必要が生じ、プロセスの低温化と微細加工化が
進められている。従来のCVD、あるいはプラズマCVD技術
に比べて、ECRプラズマを用いた薄膜形成法は、常温で
品質のより膜を形成できる微細加工に適した方法として
すでに定評があるが、基板にバイアスを印加することで
膜質をより改善できる点や、各層配線を行なうためのス
テップカバレージの改善が可能である点、さらには絶縁
膜を形成しながら平坦化を行なうことができる点が注目
されている。
形成する必要が生じ、プロセスの低温化と微細加工化が
進められている。従来のCVD、あるいはプラズマCVD技術
に比べて、ECRプラズマを用いた薄膜形成法は、常温で
品質のより膜を形成できる微細加工に適した方法として
すでに定評があるが、基板にバイアスを印加することで
膜質をより改善できる点や、各層配線を行なうためのス
テップカバレージの改善が可能である点、さらには絶縁
膜を形成しながら平坦化を行なうことができる点が注目
されている。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来のECRプラズマ処理装置には、プ
ラズマ室のプラズマの不均一性、磁場の非一様性のため
に、成膜速度やエッチング速度の均一性が悪く、大面積
の基板表面を均一に処理することが難しいという欠点が
あった。
ラズマ室のプラズマの不均一性、磁場の非一様性のため
に、成膜速度やエッチング速度の均一性が悪く、大面積
の基板表面を均一に処理することが難しいという欠点が
あった。
その理由は、プラズマがマイクロ波の吸収体であるた
め、マイクロ波投入電力を増すと、プラズマは高密度部
分程盛んにマイクロ波を吸収し、一層高密度となって不
均一を増大させるためである。
め、マイクロ波投入電力を増すと、プラズマは高密度部
分程盛んにマイクロ波を吸収し、一層高密度となって不
均一を増大させるためである。
またプラズマ室から引き出されたプラズマは、磁力線
に沿って運動するため、磁界発生手段が従来のプラズマ
室のプラズマ形式用に備えられた電磁石だけであるとき
は、プラズマの密度分布と方向を最適のものに制御でき
ないためである。
に沿って運動するため、磁界発生手段が従来のプラズマ
室のプラズマ形式用に備えられた電磁石だけであるとき
は、プラズマの密度分布と方向を最適のものに制御でき
ないためである。
（発明の目的） 本発明は、この問題を解決し大面積の基板に対して均
一なプラズマ処理を施すことのできるマイクロ波プラズ
マ処理装置を提供することを目的とする。
一なプラズマ処理を施すことのできるマイクロ波プラズ
マ処理装置を提供することを目的とする。
（発明の構成） 本発明は、上記目的達成のため、第１の磁界発生手段
の電磁石により発生した磁界とマイクロ波との相互作用
による電子サイクロトロン共鳴を用いてプラズマを発生
させるプラズマ室と、該プラズマ室より引き出されたプ
ラズマを用いてプラズマ処理する基板を載置する基板ホ
ルダーを内蔵する処理室と、を備えたマイクロ波プラズ
マ処理装置において、 該基板ホルダーの内部で基板の裏側にあたる部分に、
第２の磁界発生手段を備え且つこの第２の磁界発生手段
によって発生する磁界の少なくとも中心部分は、前記第
１の磁界発生手段によって設定された磁力線のうちの基
板中央部に達する磁力線を基板周辺部に達する磁力線に
比べて発散させて基板中央部での磁束密度を低減させる
ものであるという構成を有している。
の電磁石により発生した磁界とマイクロ波との相互作用
による電子サイクロトロン共鳴を用いてプラズマを発生
させるプラズマ室と、該プラズマ室より引き出されたプ
ラズマを用いてプラズマ処理する基板を載置する基板ホ
ルダーを内蔵する処理室と、を備えたマイクロ波プラズ
マ処理装置において、 該基板ホルダーの内部で基板の裏側にあたる部分に、
第２の磁界発生手段を備え且つこの第２の磁界発生手段
によって発生する磁界の少なくとも中心部分は、前記第
１の磁界発生手段によって設定された磁力線のうちの基
板中央部に達する磁力線を基板周辺部に達する磁力線に
比べて発散させて基板中央部での磁束密度を低減させる
ものであるという構成を有している。
（作用） かかる本発明の構成によれば、プラズマ密度が高くな
り易い基板中央部の磁力線が発散されているので、この
部分のプラズマ密度が相対的に低下し、この結果基板表
面全体のプラズマ密度の分布が均一化される。
り易い基板中央部の磁力線が発散されているので、この
部分のプラズマ密度が相対的に低下し、この結果基板表
面全体のプラズマ密度の分布が均一化される。
（実施例） 第１図に本発明の実施例の装置の概略図を示す。
１はプラズマ室４にECR用の磁場を発生させる第１の
磁界発生手段としての磁場コイル、２はマイクロ波源、
３は導波管、７はプラズマ室と処理室６を分離しプラズ
マを引き出す仕切り板、９は基板、10は基板ホルダー８
内に設けられた電磁石で構成された第２の磁界発生手
段、11は電磁コイルで構成された第３の磁界発生手段、
12は基板にバイアス電圧を印加するための高周波電源で
ある。
磁界発生手段としての磁場コイル、２はマイクロ波源、
３は導波管、７はプラズマ室と処理室６を分離しプラズ
マを引き出す仕切り板、９は基板、10は基板ホルダー８
内に設けられた電磁石で構成された第２の磁界発生手
段、11は電磁コイルで構成された第３の磁界発生手段、
12は基板にバイアス電圧を印加するための高周波電源で
ある。
第２図に、本発明の第２、第３の磁界発生手段を用い
ない従来の場合のプラズマの流れを示す。101はプラズ
マの流れる方向を示している。これはまた磁場コイル１
のみにより発生する磁力線の方向と一致している。
ない従来の場合のプラズマの流れを示す。101はプラズ
マの流れる方向を示している。これはまた磁場コイル１
のみにより発生する磁力線の方向と一致している。
第３図には、第１図の第２の磁界発生手段10を構成す
る電磁石に代えてこれと同様な磁界を発生させる永久磁
石10aを使用し、第３の磁界発生手段11を構成する電磁
コイルに代えてこれと同様な磁界を発生させる永久磁石
11aを使用した場合の磁界の方向（従って、プラズマの
流れ）が示されている。110aは第２の磁界発生手段とし
ての永久磁石10aにより発生する磁力線を示し、111aは
第３の磁界発生手段としての永久磁石11aにより発生す
る磁力線を示している。
る電磁石に代えてこれと同様な磁界を発生させる永久磁
石10aを使用し、第３の磁界発生手段11を構成する電磁
コイルに代えてこれと同様な磁界を発生させる永久磁石
11aを使用した場合の磁界の方向（従って、プラズマの
流れ）が示されている。110aは第２の磁界発生手段とし
ての永久磁石10aにより発生する磁力線を示し、111aは
第３の磁界発生手段としての永久磁石11aにより発生す
る磁力線を示している。
101aはこのときのプラズマの流れを示す。
この構成では、プラズマの流れ101aのうち、外周部の
プラズマの流れ102は永久磁石11aの発生する磁界111aの
ため内側へ収束させられ、一方中央部のプラズマ流103
は、永久磁石10aの発生する磁力線110aのため外周へ広
がって発散する。
プラズマの流れ102は永久磁石11aの発生する磁界111aの
ため内側へ収束させられ、一方中央部のプラズマ流103
は、永久磁石10aの発生する磁力線110aのため外周へ広
がって発散する。
第４図にはこの第１図または第３図に示す第１の実施
例の装置で基板上にSiO2を成膜したときの基板表面にお
ける成膜速度分布を示す。第４図の横軸は基板中心から
の基板表面に沿った距離、縦軸はその距離位置での成膜
速度である。
例の装置で基板上にSiO2を成膜したときの基板表面にお
ける成膜速度分布を示す。第４図の横軸は基板中心から
の基板表面に沿った距離、縦軸はその距離位置での成膜
速度である。
図４中の曲線Ａは、本発明を用いない時の成膜速度分
布である。曲線Ｂは、第３図の第３の磁界発生手段とし
ての永久磁石11aがなく、第２の磁界発生手段としての
永久磁石10aだけで磁界を調整して得られた成膜速度分
布である。永久磁石10aにより中央部のプラズマ流が抑
えられているのが分かる。曲線Ｃは、さらに永久磁石11
aを用い、両永久磁石10a、11aで磁界強度を調整して得
られた成膜速度分布である。この場合は基板外周部でも
成膜速度が増加している。
布である。曲線Ｂは、第３図の第３の磁界発生手段とし
ての永久磁石11aがなく、第２の磁界発生手段としての
永久磁石10aだけで磁界を調整して得られた成膜速度分
布である。永久磁石10aにより中央部のプラズマ流が抑
えられているのが分かる。曲線Ｃは、さらに永久磁石11
aを用い、両永久磁石10a、11aで磁界強度を調整して得
られた成膜速度分布である。この場合は基板外周部でも
成膜速度が増加している。
第５図に、第３図の永久磁石10aの強度を変化させて
得られた膜厚均一性、および、その際のバイアス電圧印
加の効果を示す。適当な磁界強度を選ぶときは、バイア
ス印加時の膜厚均一性も向上できる。
得られた膜厚均一性、および、その際のバイアス電圧印
加の効果を示す。適当な磁界強度を選ぶときは、バイア
ス印加時の膜厚均一性も向上できる。
これにより均一な成膜速度分布が得られることとなっ
た。
た。
第６図に本発明の第２の実施例を示す。
10bは第２の磁界発生手段としての永久磁石である
が、環状にしたものを設置している。110bはこれにより
発生する磁力線を示している。
が、環状にしたものを設置している。110bはこれにより
発生する磁力線を示している。
11bは第３の磁界発生手段としての永久磁石である
が、先の第１の実施例の永久磁石11aよりもプラズマ室
に近づけている。111bはこれにより発生する磁力線を示
している。101bはこのときのプラズマの流れを示してい
る。
が、先の第１の実施例の永久磁石11aよりもプラズマ室
に近づけている。111bはこれにより発生する磁力線を示
している。101bはこのときのプラズマの流れを示してい
る。
この様な構造になっているとき、プラズマ流101bは、
永久磁石11bにより外側へ広がって発散する。またプラ
ズマ流101bの中で外周部のプラズマ流104は、永久磁石1
0bの発生する磁界により、中央へ収束される。一方、中
央部のプラズマ流105は、永久磁石10bの発生する磁界に
より外周部へ広がって発散する。これにより基板に到達
するプラズマ密度の均一化およびプラズマ流方向の一様
化が達成できる。
永久磁石11bにより外側へ広がって発散する。またプラ
ズマ流101bの中で外周部のプラズマ流104は、永久磁石1
0bの発生する磁界により、中央へ収束される。一方、中
央部のプラズマ流105は、永久磁石10bの発生する磁界に
より外周部へ広がって発散する。これにより基板に到達
するプラズマ密度の均一化およびプラズマ流方向の一様
化が達成できる。
（発明の効果） 本発明によれば、基板に到達するプラズマの密度、方
向を最適制御することができるので、大口径の基板を均
一に処理できる。
向を最適制御することができるので、大口径の基板を均
一に処理できる。
第１図は本発明の実施例の装置の概略図を示す。 第２図は、本発明を用いないときのプラズマの流れを示
している。 第３図は、第２の磁界発生手段として永久磁石10aを使
用し、第３の磁界発生手段として永久磁石11aを使用し
た場合の磁界の方向（従って、プラズマの流れ）を示
す。 第４図は、本発明の第１の実施例の適用による成膜速度
の基板内分布の変化を示す。 第５図は、本発明の第１の実施例において磁界強度を変
化させて得られた膜厚均一性およびその際のバイアス電
圧印加の効果を示す。 第６図は、本発明の第２の実施例と、そのプラズマの流
れを示す。 １……第１の磁界発生手段、２……マイクロ波源、 ３……導波管、４……プラズマ室、６……処理室、 ７……仕切り板、８……基板ホルダー、９……基板、 10……第２の磁界発生手段、 11……第３の磁界発生手段。
している。 第３図は、第２の磁界発生手段として永久磁石10aを使
用し、第３の磁界発生手段として永久磁石11aを使用し
た場合の磁界の方向（従って、プラズマの流れ）を示
す。 第４図は、本発明の第１の実施例の適用による成膜速度
の基板内分布の変化を示す。 第５図は、本発明の第１の実施例において磁界強度を変
化させて得られた膜厚均一性およびその際のバイアス電
圧印加の効果を示す。 第６図は、本発明の第２の実施例と、そのプラズマの流
れを示す。 １……第１の磁界発生手段、２……マイクロ波源、 ３……導波管、４……プラズマ室、６……処理室、 ７……仕切り板、８……基板ホルダー、９……基板、 10……第２の磁界発生手段、 11……第３の磁界発生手段。
Claims (5)
- 【請求項１】第１の磁界発生手段の電磁石により発生し
た磁界とマイクロ波との相互作用による電子サイクロト
ロン共鳴を用いてプラズマを発生させるプラズマ室と、
該プラズマ室より引き出されたプラズマを用いてプラズ
マ処理する基板を載置する基板ホルダーを内蔵する処理
室と、を備えたマイクロ波プラズマ処理装置において、 該基板ホルダーの内部で基板の裏側にあたる部分、第２
の磁界発生手段を備え且つこの第２の磁界発生手段によ
って発生する磁界の少なくとも中心部分は、前記第１の
磁界発生手段によって設定された磁力線のうちの基板中
央部に達する磁力線を基板周辺部に達する磁力線に比べ
て発散させて基板中央部での磁束密度を低減させるもの
であることを特徴とするマイクロ波プラズマ処理装置。 - 【請求項２】前記第１の磁界発生手段と前記第２の磁界
発生手段の間に、第１の磁界発生手段によって設定され
た磁力線のうちの基板周辺部に達する磁力線を処理室の
中心軸の側に曲げて基板周辺部での磁束密度を増加させ
る第３の磁界発生手段を備えたことを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載のマイクロ波プラズマ処理装置。 - 【請求項３】前記基板ホルダーと前記プラズマ室との間
に、高周波などの交流電界または直流電界を印加する手
段を備えていることを特徴とする特許請求の範囲第１ま
たは２項記載のマイクロ波プラズマ処理装置。 - 【請求項４】前記第２の磁界発生手段に、磁界の形状お
よび磁界強度を調整できる永久磁石を用いたことを特徴
とする特許請求の範囲第1,2または３項記載のマイクロ
波プラズマ処理装置。 - 【請求項５】前記第３の磁界発生手段に、磁界の形状お
よび磁界強度を調整できる永久磁石を用いたことを特徴
とする特許請求の範囲第1,2,3または４項記載のマイク
ロ波プラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63048475A JP2689126B2 (ja) | 1988-03-01 | 1988-03-01 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63048475A JP2689126B2 (ja) | 1988-03-01 | 1988-03-01 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01222437A JPH01222437A (ja) | 1989-09-05 |
| JP2689126B2 true JP2689126B2 (ja) | 1997-12-10 |
Family
ID=12804410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63048475A Expired - Lifetime JP2689126B2 (ja) | 1988-03-01 | 1988-03-01 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2689126B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3042127B2 (ja) * | 1991-09-02 | 2000-05-15 | 富士電機株式会社 | 酸化シリコン膜の製造方法および製造装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62261125A (ja) * | 1986-05-08 | 1987-11-13 | Fuji Electric Co Ltd | 乾式薄膜加工装置 |
| JP2595002B2 (ja) * | 1988-01-13 | 1997-03-26 | 株式会社日立製作所 | マイクロ波プラズマ処理方法及び装置 |
-
1988
- 1988-03-01 JP JP63048475A patent/JP2689126B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01222437A (ja) | 1989-09-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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