JP3071450B2 - 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
- JP3071450B2 JP3071450B2 JP2220191A JP22019190A JP3071450B2 JP 3071450 B2 JP3071450 B2 JP 3071450B2 JP 2220191 A JP2220191 A JP 2220191A JP 22019190 A JP22019190 A JP 22019190A JP 3071450 B2 JP3071450 B2 JP 3071450B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- plasma
- microwave
- plasma processing
- electron cyclotron
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子サイクロトロン共鳴現象を利用して、
生成したプラズマを利用して生成したプラズマを用いて
基板表面のエッチングを行う半導体デバイス等の製造プ
ロセスに使用されるマイクロ波プラズマ処理装置に関す
る。
生成したプラズマを利用して生成したプラズマを用いて
基板表面のエッチングを行う半導体デバイス等の製造プ
ロセスに使用されるマイクロ波プラズマ処理装置に関す
る。
従来のこの種の装置として、２つの例が知られてい
る。第１の例は、第４図に示す特開昭56−155535号公報
所載の発明である。ここで示されたマイクロ波プラズマ
処理技術は、コイルを用いて所定の強さの磁場が印加さ
れたプラズマ発生室内にマイクロ波の発生器により導波
管，マイクロ波導入窓を経由してマイクロ波を導入し電
子サイクロトロン共鳴現象を起こし、これにより発生し
たエネルギーでガス導入系から導入されたプラズマ発生
室内のガスをプラズマ化し、プラズマ引き出し窓からプ
ラズマ流を前記磁場の作る発散磁界を利用して基板処理
室内に引き出し、そのイオン衝撃によって、基板ホルダ
ー上に載置した基板をエッチングするものである。
る。第１の例は、第４図に示す特開昭56−155535号公報
所載の発明である。ここで示されたマイクロ波プラズマ
処理技術は、コイルを用いて所定の強さの磁場が印加さ
れたプラズマ発生室内にマイクロ波の発生器により導波
管，マイクロ波導入窓を経由してマイクロ波を導入し電
子サイクロトロン共鳴現象を起こし、これにより発生し
たエネルギーでガス導入系から導入されたプラズマ発生
室内のガスをプラズマ化し、プラズマ引き出し窓からプ
ラズマ流を前記磁場の作る発散磁界を利用して基板処理
室内に引き出し、そのイオン衝撃によって、基板ホルダ
ー上に載置した基板をエッチングするものである。
第２の例は、第５図に示す特開昭60−13423号公報所
載の発明である。ここに示されたマイクロ波処理技術
は、導波管，取り入れ窓を経由し石英ベルジャーを通し
てマイクロ波が導入される方式である。このチャンバ内
のプラズマ発生室はマイクロ波空洞共振器の条件に適合
するようには構成されておらず、基板ホルダーはプラズ
マ発生室内に設置され、プラズマ発生室は処理室を兼ね
るという特徴をもつ。
載の発明である。ここに示されたマイクロ波処理技術
は、導波管，取り入れ窓を経由し石英ベルジャーを通し
てマイクロ波が導入される方式である。このチャンバ内
のプラズマ発生室はマイクロ波空洞共振器の条件に適合
するようには構成されておらず、基板ホルダーはプラズ
マ発生室内に設置され、プラズマ発生室は処理室を兼ね
るという特徴をもつ。
しかし、上述した従来の技術においては、電子サイク
ロトロン共鳴点から十分に離れた場所に基板が設置され
ているため、該共鳴点で生成されたイオンが発散磁場に
よって引き出されるためにイオン密度が減少し、またイ
オンの散乱などがおこる。そのため、エッチング速度が
低く、またサイドエッチングも大きいという問題があ
る。また、基板設置電極に印加する高周波バイアスを1M
Hz〜13.56MHzを使用するため、基板設置電極周辺の接地
されている部分と局所的に放電しやすいため、さらにエ
ッチング速度が不均一になるという問題があった。
ロトロン共鳴点から十分に離れた場所に基板が設置され
ているため、該共鳴点で生成されたイオンが発散磁場に
よって引き出されるためにイオン密度が減少し、またイ
オンの散乱などがおこる。そのため、エッチング速度が
低く、またサイドエッチングも大きいという問題があ
る。また、基板設置電極に印加する高周波バイアスを1M
Hz〜13.56MHzを使用するため、基板設置電極周辺の接地
されている部分と局所的に放電しやすいため、さらにエ
ッチング速度が不均一になるという問題があった。
本発明は、上記目的を達成するために、次の様に構成
されている。即ち、プラズマ発生室内でマイクロ波によ
り発生する電場と、該電場に直交する磁場によって起こ
る電子サイクロトロン共鳴現象を利用して処理ガスをプ
ラズマ化し、このプラズマ中の電子サイクロトロン共鳴
点の極く近傍、磁場強度で±100ガウスの範囲の部分に
基板を設置してこれを処理する。この構成をとることに
よって、基板表面に垂直な磁力線のもとで基板を処理で
きるため、イオンの入射角度がほぼ垂直となり、イオン
電流密度も大きく、イオン温度も低い位置で高速，低ダ
メージの異方性エッチングが実現できる。さらにまた、
イオンエネルギーを高くし、エッチング速度を上昇させ
るために、基板設置電極に印加する高周波の周波数を60
0KHz以下にすることで、電子サイクロトロン共鳴を用い
て生成されたプラズマに対して、均一に、プラズマを乱
すことなくイオンエネルギーを大きくできる。
されている。即ち、プラズマ発生室内でマイクロ波によ
り発生する電場と、該電場に直交する磁場によって起こ
る電子サイクロトロン共鳴現象を利用して処理ガスをプ
ラズマ化し、このプラズマ中の電子サイクロトロン共鳴
点の極く近傍、磁場強度で±100ガウスの範囲の部分に
基板を設置してこれを処理する。この構成をとることに
よって、基板表面に垂直な磁力線のもとで基板を処理で
きるため、イオンの入射角度がほぼ垂直となり、イオン
電流密度も大きく、イオン温度も低い位置で高速，低ダ
メージの異方性エッチングが実現できる。さらにまた、
イオンエネルギーを高くし、エッチング速度を上昇させ
るために、基板設置電極に印加する高周波の周波数を60
0KHz以下にすることで、電子サイクロトロン共鳴を用い
て生成されたプラズマに対して、均一に、プラズマを乱
すことなくイオンエネルギーを大きくできる。
次に本発明について図面を参照して説明する。
第１図は本発明のを実施した装置の断面図である。本
装置は、電子サイクロトロン共鳴によってプラズマを生
成するプラズマ発生室と、基板搬送室とが互いに隣接す
る様に構成されている。このプラズマ室はマイクロ波の
電界強度を高め、放電の効率を高めるため、マイクロ波
空洞共振器の条件に適合する形状に構成されている。そ
して、プラズマ発生室には、プラズマを生成するための
ガスを導入するガス導入系を備えるとともに、石英ガラ
ス，セラミックス等の絶縁膜からなる導入窓が設けられ
ている。そして、該導入窓を介してマイクロ波電源から
導波管を通じて送られてきたマイクロ波がプラズマ発生
室内に導入されるようになっている。また上記プラズマ
発生室内にはマイクロ波周波数が2.45GHzの場合は、磁
場強度が875ガウスの位置にECR共鳴点が位置し、ここに
基板ホルダーが設置されている。処理されるべき基板
は、基板ホルダー上に設置される。この基板ホルダーに
は、13.56MHz以下のRF電圧を印加できる様な構成になっ
ている。図２に、上記装置を用いてRF周波数を2MHzから
200KHzまで可変させたときのSiO2エッチング速度面内分
布を示す。この結果から明らかな様に、700KHz以上の周
波数のRFを基板ホルダーに印加した場合、基板周辺のエ
ッチング速度が中央に比べて速くなり、ホルダー周辺と
の放電が大きくなってきていることを示す。いっぽう60
0KHz以下の周波数においては、基板面内の均一性は良好
であり、ホルダー周辺との局所放電はみられない。図３
にPoly−Siをエッチングした場の例を示す。この場合も
同様に、13.56MHzの高周波においては、基板周辺との局
所放電が見られるが、400KHz程度の周波数においては、
局所放電は見られず、均一にエッチング速度を増加させ
ることができる。
装置は、電子サイクロトロン共鳴によってプラズマを生
成するプラズマ発生室と、基板搬送室とが互いに隣接す
る様に構成されている。このプラズマ室はマイクロ波の
電界強度を高め、放電の効率を高めるため、マイクロ波
空洞共振器の条件に適合する形状に構成されている。そ
して、プラズマ発生室には、プラズマを生成するための
ガスを導入するガス導入系を備えるとともに、石英ガラ
ス，セラミックス等の絶縁膜からなる導入窓が設けられ
ている。そして、該導入窓を介してマイクロ波電源から
導波管を通じて送られてきたマイクロ波がプラズマ発生
室内に導入されるようになっている。また上記プラズマ
発生室内にはマイクロ波周波数が2.45GHzの場合は、磁
場強度が875ガウスの位置にECR共鳴点が位置し、ここに
基板ホルダーが設置されている。処理されるべき基板
は、基板ホルダー上に設置される。この基板ホルダーに
は、13.56MHz以下のRF電圧を印加できる様な構成になっ
ている。図２に、上記装置を用いてRF周波数を2MHzから
200KHzまで可変させたときのSiO2エッチング速度面内分
布を示す。この結果から明らかな様に、700KHz以上の周
波数のRFを基板ホルダーに印加した場合、基板周辺のエ
ッチング速度が中央に比べて速くなり、ホルダー周辺と
の放電が大きくなってきていることを示す。いっぽう60
0KHz以下の周波数においては、基板面内の均一性は良好
であり、ホルダー周辺との局所放電はみられない。図３
にPoly−Siをエッチングした場の例を示す。この場合も
同様に、13.56MHzの高周波においては、基板周辺との局
所放電が見られるが、400KHz程度の周波数においては、
局所放電は見られず、均一にエッチング速度を増加させ
ることができる。
以上説明した様に、本発明はマイクロ波プラズマ処理
装置において、基板の処理を電子サイクロトロン共鳴点
で行なうことにより、高速，低損傷，異方性エッチング
を実現できる効果があり、さらに基板ホルダーに600KHz
以下のRFバイアスを印加することで、均一にイオンエネ
ルギーをコントロールすることができるという効果を有
する。
装置において、基板の処理を電子サイクロトロン共鳴点
で行なうことにより、高速，低損傷，異方性エッチング
を実現できる効果があり、さらに基板ホルダーに600KHz
以下のRFバイアスを印加することで、均一にイオンエネ
ルギーをコントロールすることができるという効果を有
する。
第１図は本発明を実施するマイクロ波プラズマエッチン
グ装置の正面断面図、第２図は本発明をSiO2エッチング
に適用した例、第３図は本発明をPoly−Siエッチングに
適用した例、第４図は従来の装置の第１の例、第５図は
従来の装置の第２の例図である。 １……プラズマ発生室、２……基板搬送室、３……空芯
ソレノイドコイル、４……マイクロ波導入窓、５……導
波管、６……マイクロ波電源、７……ガス導入、８……
マイクロ波、９……電子サイクロトロン共鳴点、10……
基板ホルダー、11……高周波バイアス電源、14……プラ
ズマ引き出し窓、15……基板。
グ装置の正面断面図、第２図は本発明をSiO2エッチング
に適用した例、第３図は本発明をPoly−Siエッチングに
適用した例、第４図は従来の装置の第１の例、第５図は
従来の装置の第２の例図である。 １……プラズマ発生室、２……基板搬送室、３……空芯
ソレノイドコイル、４……マイクロ波導入窓、５……導
波管、６……マイクロ波電源、７……ガス導入、８……
マイクロ波、９……電子サイクロトロン共鳴点、10……
基板ホルダー、11……高周波バイアス電源、14……プラ
ズマ引き出し窓、15……基板。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−94628（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−217620（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−283359（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−13480（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−276231（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−72082（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23F 4/00 H01L 21/302
Claims (1)
- 【請求項１】マイクロ波の空洞共振器を構成するプラズ
マ発生室で、該マイクロ波により発生する電場と、該電
場に直交する磁場とによって起こる電子サイクロトロン
共鳴現象を利用して処理ガスをプラズマ化し、該プラズ
マを基板設置電極上に設置された基板に照射するマイク
ロ波プラズマ処理装置において、基板の処理を電子サイ
クロトロン共鳴点の極く近傍で行い、かつ該基板設置電
極に200KHz〜600KHzの高周波電圧を印加して該基板周辺
部での放電を抑制する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 |
|---|---|---|---|
| JP2220191A JP3071450B2 (ja) | 1990-08-22 | 1990-08-22 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2220191A JP3071450B2 (ja) | 1990-08-22 | 1990-08-22 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04103783A JPH04103783A (ja) | 1992-04-06 |
| JP3071450B2 true JP3071450B2 (ja) | 2000-07-31 |
Family
ID=16747311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2220191A Expired - Lifetime JP3071450B2 (ja) | 1990-08-22 | 1990-08-22 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3071450B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2845163B2 (ja) * | 1994-10-27 | 1999-01-13 | 日本電気株式会社 | プラズマ処理方法及びその装置 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5613480A (en) * | 1979-07-13 | 1981-02-09 | Hitachi Ltd | Dry etching apparatus |
| JPS63217620A (ja) * | 1987-03-06 | 1988-09-09 | Hitachi Ltd | プラズマ処理装置 |
| JPH01283359A (ja) * | 1988-05-09 | 1989-11-14 | Hitachi Ltd | プラズマ処理装置 |
| JPH0294628A (ja) * | 1988-09-30 | 1990-04-05 | Toshiba Corp | プラズマ発生装置 |
-
1990
- 1990-08-22 JP JP2220191A patent/JP3071450B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04103783A (ja) | 1992-04-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0300447B1 (en) | Method and apparatus for treating material by using plasma | |
| JP3020580B2 (ja) | マイクロ波プラズマ処理装置 | |
| US4101411A (en) | Plasma etching apparatus | |
| EP0591975B1 (en) | Two parallel plate electrode type dry etching apparatus | |
| JPH06224154A (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JP3499104B2 (ja) | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 | |
| KR930005012B1 (ko) | 마이크로파 플라스마 에칭방법 및 장치 | |
| US20040119006A1 (en) | Neutral particle beam processing apparatus | |
| KR100325404B1 (ko) | 플라스마 처리 장치 | |
| JP3071450B2 (ja) | マイクロ波プラズマ処理装置 | |
| JPH0516172B2 (ja) | ||
| JP3186689B2 (ja) | プラズマ処理方法およびその装置 | |
| JP2003077904A (ja) | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 | |
| JP2709162B2 (ja) | マイクロ波プラズマ処理装置 | |
| JPH1167725A (ja) | プラズマエッチング装置 | |
| JPH01187824A (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JPH0770510B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JP2727747B2 (ja) | マイクロ波プラズマ発生装置 | |
| JP2634910B2 (ja) | マイクロ波プラズマ処理装置 | |
| JP3077144B2 (ja) | 試料保持装置 | |
| JPH0234427B2 (ja) | ||
| JPH0653170A (ja) | Ｅｃｒプラズマエッチング装置 | |
| JPH0252855B2 (ja) | ||
| JPH0831443B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JP2909992B2 (ja) | マイクロ波放電反応装置 |