JP2776866B2 - 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
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- JP2776866B2 JP2776866B2 JP1023876A JP2387689A JP2776866B2 JP 2776866 B2 JP2776866 B2 JP 2776866B2 JP 1023876 A JP1023876 A JP 1023876A JP 2387689 A JP2387689 A JP 2387689A JP 2776866 B2 JP2776866 B2 JP 2776866B2
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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装置に係り、特に
有磁界型のマイクロ波プラズマ処理装置に関するもので
ある。
有磁界型のマイクロ波プラズマ処理装置に関するもので
ある。
従来のマイクロ波プラズマ処理装置として半導体素子
基板等の試料をエッチング処理する装置を第４図により
説明する。
基板等の試料をエッチング処理する装置を第４図により
説明する。
第４図で真空排気装置10が連結され、上方に開放端を
有する真空容器20には、一方に開放端を有する放電管30
がこの場合上下方向に気密に構成されている。放電管30
の外側には、放電管30を含み導波管40が配設され、導波
管40の外側には磁界発生手段、例えば環状コイル50が高
さ方向に２段環装されている。また環状コイルの外周に
は磁界シールド板45が配置される。
有する真空容器20には、一方に開放端を有する放電管30
がこの場合上下方向に気密に構成されている。放電管30
の外側には、放電管30を含み導波管40が配設され、導波
管40の外側には磁界発生手段、例えば環状コイル50が高
さ方向に２段環装されている。また環状コイルの外周に
は磁界シールド板45が配置される。
導波管40はマイクロ波導波管60を介してマイクロ波発
生手段70に連結されている。
生手段70に連結されている。
真空容器20には放電ガス導入用のノズル21が設けら
れ、ノズル21にはガス導管80を介して放電ガス供給装置
90に連結されている。真空容器20と放電管30とで形成さ
れた空間100には試料電極110が設けられている。試料電
極110には高周波電源120が接続され、一方アースされた
真空容器20にはアース電極130が設けられている。
れ、ノズル21にはガス導管80を介して放電ガス供給装置
90に連結されている。真空容器20と放電管30とで形成さ
れた空間100には試料電極110が設けられている。試料電
極110には高周波電源120が接続され、一方アースされた
真空容器20にはアース電極130が設けられている。
試料電極110には試料140が絶縁材製の試料押え150に
より圧着保持され、空間100は真空排気装置10により所
定圧力まで減圧排気される。その後空間100には放電ガ
ス供給装置90よりガス導管80,ノズル21を経て放電ガス
が所定流量で導入されるとともに空間100の圧力は真空
排気装置10により所定の処理圧力に適切に調節される。
より圧着保持され、空間100は真空排気装置10により所
定圧力まで減圧排気される。その後空間100には放電ガ
ス供給装置90よりガス導管80,ノズル21を経て放電ガス
が所定流量で導入されるとともに空間100の圧力は真空
排気装置10により所定の処理圧力に適切に調節される。
一方、空間100にはマイクロ波発生装置70で発生した
マイクロ波による電界と環状コイル50による磁界とが印
加され放電管30内の放電領域に存在する放電ガスがプラ
ズマ化されるとともに、試料電極110には高周波電源120
より高周波電力が印加され、これにより高周波バイアス
が発生する。試料140は高周波電力を適切に調整するこ
とによりイオンエネルギが制御され高精度にエッチング
処理される。
マイクロ波による電界と環状コイル50による磁界とが印
加され放電管30内の放電領域に存在する放電ガスがプラ
ズマ化されるとともに、試料電極110には高周波電源120
より高周波電力が印加され、これにより高周波バイアス
が発生する。試料140は高周波電力を適切に調整するこ
とによりイオンエネルギが制御され高精度にエッチング
処理される。
上記マイクロ波プラズマエッチング装置を用いて塩素
系ガスによるAl合金膜のエッチング処理を行い、その後
のAl残膜を除去する目的でいわゆるオーバーエッチング
を行う際の下地膜、例えば、SiO2膜のエッチング結果の
一例を第５図に示す。
系ガスによるAl合金膜のエッチング処理を行い、その後
のAl残膜を除去する目的でいわゆるオーバーエッチング
を行う際の下地膜、例えば、SiO2膜のエッチング結果の
一例を第５図に示す。
第５図中の数値は１分間当りのSiO2膜のエッチング速
度を示した数値であるが平均エッチング速度82mm/min,
エッチング均一性±12％程度が得られているが、エッチ
ング速度にかなりばらつきが生じている。またエッチン
グ速度の低い部分にはAl合金膜エッチング時のエッチン
グ残渣の発生が多く見られた。エッチング残渣や下地膜
エッチングの不均一はLSI素子の電気等性のばらつきや
不良の原因となり、素子製造上の問題点となっていた。
度を示した数値であるが平均エッチング速度82mm/min,
エッチング均一性±12％程度が得られているが、エッチ
ング速度にかなりばらつきが生じている。またエッチン
グ速度の低い部分にはAl合金膜エッチング時のエッチン
グ残渣の発生が多く見られた。エッチング残渣や下地膜
エッチングの不均一はLSI素子の電気等性のばらつきや
不良の原因となり、素子製造上の問題点となっていた。
なお、この種の装置として関連するものには、例え
ば、特開昭60−103618号，特開昭60−154620号、特開昭
60−158629号等が挙げられる。
ば、特開昭60−103618号，特開昭60−154620号、特開昭
60−158629号等が挙げられる。
上記従来技術では、磁界シールド板を改良して高磁界
を達成しプラズマをさらに高密度，均一化することにつ
いて配慮されておらず、このため、試料を高速，均一性
良くプラズマ処理する上で問題を有している。
を達成しプラズマをさらに高密度，均一化することにつ
いて配慮されておらず、このため、試料を高速，均一性
良くプラズマ処理する上で問題を有している。
本発明の目的は、試料を高速，均一性良くプラズマ処
理できるマイクロ波プラズマ処理装置を提供することに
ある。
理できるマイクロ波プラズマ処理装置を提供することに
ある。
上記目的は、真空容器の上部開口部に設けられ放電ガ
スが導入されるとともに所定の処理圧力に減圧排気され
る放電管と、放電管にマイクロ波発生手段からのマイク
ロ波を導入する導波管と、放電管を囲み複数のコイルで
多段に構成し前記放電管内に磁界を発生させる環状コイ
ルと、環状コイルの外周面に設けた第１の磁界シールド
板と、環状コイルの上面に設けられ導波管径に略等しい
開口径を有した第２の磁界シールド板と、環状コイルの
下面に設けられ放電管径に略等しい開口径を有した第３
の磁界シールド板と、放電管により形成される放電空間
に試料を配置する試料電極と、試料電極に接続された高
周波電源とを具備することにより、達成される。
スが導入されるとともに所定の処理圧力に減圧排気され
る放電管と、放電管にマイクロ波発生手段からのマイク
ロ波を導入する導波管と、放電管を囲み複数のコイルで
多段に構成し前記放電管内に磁界を発生させる環状コイ
ルと、環状コイルの外周面に設けた第１の磁界シールド
板と、環状コイルの上面に設けられ導波管径に略等しい
開口径を有した第２の磁界シールド板と、環状コイルの
下面に設けられ放電管径に略等しい開口径を有した第３
の磁界シールド板と、放電管により形成される放電空間
に試料を配置する試料電極と、試料電極に接続された高
周波電源とを具備することにより、達成される。
環状コイルの上下に設けた磁界シールド板によって、
磁力線通過面積を従来より小さくし、実行的にプラズマ
発生空間である放電空間に作用する磁界強度を増加させ
るとともに、多段に構成した環状コイルによってプラズ
マを均一化して、高密度で均一なプラズマを形成し、プ
ラズマ中のイオン量を増加させる。一方、放電空間に試
料を配置する試料電極に高周波電力を印加することによ
って発生する高周波バイアスにより、高密度で均一に形
成されたプラズマ中のイオンが試料に向けて入射エネル
ギを制御される。これにより、試料は高速で均一性良く
プラズマ処理される。
磁力線通過面積を従来より小さくし、実行的にプラズマ
発生空間である放電空間に作用する磁界強度を増加させ
るとともに、多段に構成した環状コイルによってプラズ
マを均一化して、高密度で均一なプラズマを形成し、プ
ラズマ中のイオン量を増加させる。一方、放電空間に試
料を配置する試料電極に高周波電力を印加することによ
って発生する高周波バイアスにより、高密度で均一に形
成されたプラズマ中のイオンが試料に向けて入射エネル
ギを制御される。これにより、試料は高速で均一性良く
プラズマ処理される。
本発明の一実施例を第１図，第２図および第３図によ
り説明する。なお、本実施例のようなマイクロ波プラズ
マエッチング装置における半導体素子基板等の試料の処
理操作は従来技術と同様であるため説明を省略する。ま
た第１図の装置構成で第４図に示した従来装置と同一部
材は同一符号で示し、説明を省略する。
り説明する。なお、本実施例のようなマイクロ波プラズ
マエッチング装置における半導体素子基板等の試料の処
理操作は従来技術と同様であるため説明を省略する。ま
た第１図の装置構成で第４図に示した従来装置と同一部
材は同一符号で示し、説明を省略する。
第１図で環状コイルにより発生する磁界の外部への発
散を防止するため磁場シールド板46,47を二つの環状コ
イル50の上，下面に挿入する。磁界シールド板46,47の
開口径をほぼマイクロ波導波管60および放電管30の開口
径と同程度とすることにより環状コイル上面，下面での
磁力線通過面積を従来より小さくでき、実効的にプラズ
マ発生領域に作用するコイル中心軸上の磁界強度を増加
することができる。
散を防止するため磁場シールド板46,47を二つの環状コ
イル50の上，下面に挿入する。磁界シールド板46,47の
開口径をほぼマイクロ波導波管60および放電管30の開口
径と同程度とすることにより環状コイル上面，下面での
磁力線通過面積を従来より小さくでき、実効的にプラズ
マ発生領域に作用するコイル中心軸上の磁界強度を増加
することができる。
第２図に環状コイル50の電流値を上コイル25A,下コイ
ル15Aとしたときのコイル中心軸上の垂直方向の磁界強
度分布ａを従来例での分布ｂとともに示す。本発明によ
ればプラズマ発生域に従来に比較して高い磁界強度が得
られるため従来よりさらに高密度プラズマを得ることが
できる。一方、プラズマの均一性は二つの環状コイルの
電流値を適切に設定することによって得られる。
ル15Aとしたときのコイル中心軸上の垂直方向の磁界強
度分布ａを従来例での分布ｂとともに示す。本発明によ
ればプラズマ発生域に従来に比較して高い磁界強度が得
られるため従来よりさらに高密度プラズマを得ることが
できる。一方、プラズマの均一性は二つの環状コイルの
電流値を適切に設定することによって得られる。
第３図に第１図で示した構成の装置を用いてAl合金膜
のエッチング処理を行い、その後Al残膜を除去する目的
でAlのオーバエッチングを行う際の下地SiO2膜のエッチ
ング速度分布を示す。結果として平均エッチング速度90
mm/min,エッチング均一性±６％程度が得られ、従来よ
り下地膜のエッチング均一性がはるかに向上した。
のエッチング処理を行い、その後Al残膜を除去する目的
でAlのオーバエッチングを行う際の下地SiO2膜のエッチ
ング速度分布を示す。結果として平均エッチング速度90
mm/min,エッチング均一性±６％程度が得られ、従来よ
り下地膜のエッチング均一性がはるかに向上した。
また高密度で均一なプラズマを形成することでプラズ
マ中のイオン量が増加し、従来たびたび発生し、問題と
なっていたAl合金膜中のCu成分に起因するエッチング残
渣も素子の電気特性上問題ないレベルまで十分に低減す
ることができた。
マ中のイオン量が増加し、従来たびたび発生し、問題と
なっていたAl合金膜中のCu成分に起因するエッチング残
渣も素子の電気特性上問題ないレベルまで十分に低減す
ることができた。
なお、下地膜のエッチング速度が増加するため、Al合
金膜とのエッチング速度比、いわゆる選択比（Al/Si
O2）の低下が懸念されるが、プラズマ密度の増加にとも
なってラジカル種も増大しAl合金膜のエッチング速度も
増加したため、従来と同等な値が得られた。
金膜とのエッチング速度比、いわゆる選択比（Al/Si
O2）の低下が懸念されるが、プラズマ密度の増加にとも
なってラジカル種も増大しAl合金膜のエッチング速度も
増加したため、従来と同等な値が得られた。
本実施例によればAl合金膜を残渣なく均一にエッチン
グできるのでLSI素子の電気特性の安定した製品がで
き、製品収率の高いエッチング装置が得られる。
グできるのでLSI素子の電気特性の安定した製品がで
き、製品収率の高いエッチング装置が得られる。
なお、本実施例ではAl合金膜のエッチングに適用した
場合を示したが、被エッチング材やエッチング条件を変
更することにより種々のエッチングに適用できることは
言うまでもない。
場合を示したが、被エッチング材やエッチング条件を変
更することにより種々のエッチングに適用できることは
言うまでもない。
また、例えば、試料をプラズマCVD処理等成膜処理す
る場合においても、その処理装置が、有磁界型のマイク
ロ波プラズマ処理装置であれば、有効に適用できる。
る場合においても、その処理装置が、有磁界型のマイク
ロ波プラズマ処理装置であれば、有効に適用できる。
本発明によれば高密度で均一なプラズマが得られるの
で、試料を高速，均一性良くプラズマ処理できる効果が
ある。
で、試料を高速，均一性良くプラズマ処理できる効果が
ある。
第１図は本発明の一実施例を示すマイクロ波プラズマエ
ッチング装置の縦断面図、第２図は第１図に示す装置を
用いた場合と従来例との効果の比較を示す磁界分布図、
第３図は第１図に示す装置を用いたSiO2膜のエッチング
速度分布図、第４図は従来例を示すマイクロ波プラズマ
エッチング装置の縦断面図、第５図は従来装置を用いて
SiO2膜をエッチングした場合のエッチング速度分布図で
ある。 20……真空容器、30……放電管、40……導波管、45,46,
47……磁界シールド板、50……外部磁界発生手段、60…
…マイクロ波導波管
ッチング装置の縦断面図、第２図は第１図に示す装置を
用いた場合と従来例との効果の比較を示す磁界分布図、
第３図は第１図に示す装置を用いたSiO2膜のエッチング
速度分布図、第４図は従来例を示すマイクロ波プラズマ
エッチング装置の縦断面図、第５図は従来装置を用いて
SiO2膜をエッチングした場合のエッチング速度分布図で
ある。 20……真空容器、30……放電管、40……導波管、45,46,
47……磁界シールド板、50……外部磁界発生手段、60…
…マイクロ波導波管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−273320（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−219128（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−82030（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/3065
Claims (1)
- 【請求項１】真空容器の上部開口部に設けられ放電ガス
が導入されるとともに所定の処理圧力に減圧排気される
放電管と、前記放電管にマイクロ波発生手段からのマイ
クロ波を導入する導波管と、前記放電管を囲み複数のコ
イルで多段に構成し前記放電管内に磁界を発生させる環
状コイルと、前記環状コイルの外周面に設けた第１の磁
界シールド板と、前記環状コイルの上面に設けられ前記
導波管径に略等しい開口径を有した第２の磁界シールド
板と、前記環状コイルの下面に設けられ前記放電管径に
略等しい開口径を有した第３の磁界シールド板と、前記
放電管により形成される放電空間に試料を配置する試料
電極と、前記試料電極に接続された高周波電源とを具備
したことを特徴とするマイクロ波プラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1023876A JP2776866B2 (ja) | 1989-02-03 | 1989-02-03 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1023876A JP2776866B2 (ja) | 1989-02-03 | 1989-02-03 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02205020A JPH02205020A (ja) | 1990-08-14 |
| JP2776866B2 true JP2776866B2 (ja) | 1998-07-16 |
Family
ID=12122652
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1023876A Expired - Fee Related JP2776866B2 (ja) | 1989-02-03 | 1989-02-03 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2776866B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63219128A (ja) * | 1987-03-06 | 1988-09-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 処理装置 |
| JPH07105383B2 (ja) * | 1987-05-01 | 1995-11-13 | 三菱電機株式会社 | プラズマ処理装置 |
| JPH0282030U (ja) * | 1988-12-15 | 1990-06-25 |
-
1989
- 1989-02-03 JP JP1023876A patent/JP2776866B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02205020A (ja) | 1990-08-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |