JP3085143B2

JP3085143B2 - プラズマ処理方法および装置

Info

Publication number: JP3085143B2
Application number: JP07133090A
Authority: JP
Inventors: 克生片山; 等和田
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1995-05-31
Filing date: 1995-05-31
Publication date: 2000-09-04
Anticipated expiration: 2015-09-04
Also published as: JPH08330097A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波の供給によ
りプラズマを生成して半導体素子基板等の試料にエッチ
ングまたは薄膜形成等のプラズマ処理を施すプラズマ処
理方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】減圧下にある真空容器内にマイクロ波を
導入しプラズマを生成させ、このプラズマを試料基板の
表面に照射してエッチングや薄膜形成等の処理を施すマ
イクロ波プラズマ装置は、高集積半導体素子等の製造に
欠かせないものとなっている。

【０００３】なかでも有磁場マイクロ波プラズマ装置お
よび電子サイクロトロン共鳴（Ｅlectron Ｃyclotron
Ｒesonance：ＥＣＲ）励起によりプラズマを発生させる
装置は、低圧力領域で活性度の高いプラズマを生成でき
るという利点を有している。

【０００４】図１１は、従来のＥＣＲ励起を利用するプ
ラズマ処理装置の模式的断面図である。真空容器１０は
円筒状のプラズマ室１１および直方体状の反応室１２か
らなっている。磁界発生コイル１はプラズマ室１１の周
囲にこれを囲む態様でこれと同心円状に配設してある。
磁界発生コイル１はＥＣＲ励起に必要な磁界をプラズマ
室１１内に形成し、また反応室１２に向かうに従い磁束
密度が低下する発散磁界を形成する。

【０００５】プラズマ処理は以下のようにして試料Ｓに
施される。プラズマ室１１および反応室１２内を排気す
る。プラズマ室１１および反応室１２内にガス供給系１
９およびガス供給系２０を通じてガスを供給して、所要
の圧力にする。磁界発生コイル１にてＥＣＲ励起に必要
な磁界をプラズマ室１１内に形成する。ＥＣＲ励起に必
要な磁界（ＥＣＲ磁界）は、マイクロ波の周波数が２．
４５ＧＨｚの場合、８７５Ｇａｕｓｓである。円形導波
管１３を通じてプラズマ室１１内に円形ＴＥ₁₁モードの
マイクロ波を導入する、もしくは矩形導波管１３を通じ
てプラズマ室１１内に矩形ＴＥ₁₀モードのマイクロ波を
導入する。矩形ＴＥ₁₀モードのマイクロ波を導入する場
合も、プラズマ室１１の断面が円形であれば、プラズマ
室１１内においては円形ＴＥ₁₁モードが主モードとな
る。導入されたマイクロ波はプラズマ室１１内を伝搬
し、ＥＣＲ磁界を満たす位置（ＥＣＲ面）において、Ｅ
ＣＲ励起によりプラズマを生成させる。生成したプラズ
マは磁界発生コイル１にて形成される試料Ｓに向かって
徐々に磁界が減少する発散磁界によってプラズマ引出口
１６を通って反応室１２内の試料Ｓ周辺に輸送され（引
き出され）る。このようにして、反応室１２内の試料Ｓ
表面にプラズマ処理が施される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】マイクロ波を用いるプ
ラズマ処理装置にあっては、プラズマ室中のマイクロ波
のモードとして、プラズマ室の断面形状に合わせて基本
モードである円形ＴＥ₁₁モードまたは矩形ＴＥ₁₀モード
が通常用いられる。それぞれの断面形状で最も伝搬しや
すいモードのためである。

【０００７】図１２は円形ＴＥ₁₁モードのマイクロ波の
電界分布を示す図で、（ａ）は電界Ｅおよび磁界Ｈを示
す図であり、（ｂ）はＥ面方向（ｕ方向）の電界強度の
分布を示す図であり、（ｃ）はＨ面方向（ｖ方向）の電
界強度の分布を示す図である。図１２から明かなよう
に、ｕ方向とｖ方向で電界強度の分布が異なる。すなわ
ちｖ方向の方が均一性が悪い。この円形断面内で電界強
度の等しい点を結んだ等電界強度線を描くと、ｕ方向が
長軸でありｖ方向が短軸の楕円になる。

【０００８】このため、円形ＴＥ₁₁モードを用いてプラ
ズマを生成すると、プラズマ室内に発生するプラズマの
プラズマ密度の等しい点を結んだ等プラズマ密度線分布
も、マイクロ波の電界強度の分布を反映して、楕円状と
なる傾向がある。

【０００９】図１３はプラズマが従来の発散磁界により
試料に輸送される状態を示す模式図で、（ａ）はｕ方向
の断面図であり、（ｂ）はｖ方向の断面図である。同心
円状に形成された磁界発生コイルの発散磁界のため、ｕ
方向およびｖ方向の区別なく、プラズマが拡げられて試
料に輸送されている。このため、この楕円状の不均一な
密度分布を有するプラズマがそのまま試料に照射され、
プラズマ処理が不均一になるという問題があった。

【００１０】本発明は、このような課題に鑑みてなされ
たものであって、試料位置において均一な密度分布を有
するようにプラズマを輸送することができるプラズマ処
理方法および装置を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、図１に示すよ
うに、マイクロ波をその断面形状が円形または矩形のプ
ラズマ生成部（プラズマ室１１）に導入してプラズマを
生成させ、生成したプラズマを発散磁界により試料台１
８が配設される反応部（反応室１２）へ引き出し、試料
台１８上に載置される試料Ｓにプラズマ処理を施すプラ
ズマ処理方法において、プラズマ生成部（プラズマ室１
１）におけるマイクロ波の電界のＥ面方向（ｕ方向）に
比べＨ面方向（ｖ方向）の発散の度合いが大きい発散磁
界により前記生成したプラズマを引き出すプラズマ処理
方法を要旨とする。

【００１２】また、同じく図１に示すように、プラズマ
を生成するプラズマ生成部（プラズマ室１１）および試
料台１８が配設される反応部（反応室１２）を有する真
空容器１０と、前記プラズマ生成部（プラズマ室１１）
にマイクロ波を供給する手段（導波管１３に接続された
図示しないマイクロ波発振器）と、前記プラズマ生成部
（プラズマ室１１）から前記反応部（反応室１２）へプ
ラズマを輸送するための発散磁界を形成する磁界発生手
段（磁界発生コイル１）とを備え、前記プラズマ生成部
（プラズマ室１１）の断面形状が円形または矩形であ
り、前記磁界発生手段（磁界発生コイル１）が発散の度
合いが直交する２方向において異なる発散磁界を形成す
る磁界発生手段（例えば、異方磁界コイル６１）を有す
るプラズマ処理装置を要旨とする。

【００１３】また、上記のプラズマ処理装置において、
さらにプラズマ生成部（プラズマ室１１）から反応部
（反応室１２）へのプラズマ輸送の中心軸（軸Ｏ−
Ｏ’）に対して、前記発散の度合いが直交する２方向で
異なる発散磁界を形成する磁界発生手段（例えば、異方
磁界コイル６１）を回転させる機構（回転ステージ７）
を備えるプラズマ処理装置を要旨とする。

【００１４】なお、ここでいう発散の度合いとはプラズ
マの生成点から試料台までの間での磁力線の広がりの度
合い、すなわち磁界強度の減少の度合いをいう。

【００１５】また、ここでいう円形断面形状には楕円も
含まれる。

【００１６】

【作用】［発明が解決しようとする課題］の欄で説明し
たように、マイクロ波の電界分布はＥ面方向（ｕ方向）
とＨ面方向（ｖ方向）とで異なることから、プラズマ室
内で発生するプラズマの密度分布もそれぞれに対し異な
る。円形ＴＥ₁₁モードおよび矩形ＴＥ₁₀モードのマイク
ロ波では、等電界強度線分布がｕ方向が長軸でありｖ方
向が短軸の楕円であるため、等プラズマ密度線分布もこ
れを反映し楕円状となる。

【００１７】例えば、ＥＣＲ励起を利用するプラズマ処
理装置の場合には、ＥＣＲ面において、この楕円状の等
プラズマ密度線分布を有するプラズマが形成される。Ｅ
ＣＲ面においてプラズマが主に生成するためである。

【００１８】図１０（ａ）は、プラズマ室におけるＥＣ
Ｒ面でのプラズマ密度の分布を模式的に示す図である。
５５は等プラズマ密度線である。等プラズマ密度線は楕
円状となる。

【００１９】図１０（ｂ）は、試料面での好ましいプラ
ズマ密度の分布を模式的に示す図である。５５は等プラ
ズマ密度線である。真円状の等プラズマ密度線により直
交するｕ方向およびｖ方向に対して同一の均一な分布で
あることが表されている。

【００２０】本発明のプラズマ処理装置においては、発
散磁界の発散の度合いが直交する２方向であるｕ方向お
よびｖ方向について異なる磁界を発生させる。こうする
ことにより、ＥＣＲ面において図１０（ａ）に示される
楕円状の等プラズマ密度線を有する不均一なプラズマ
を、試料面においては図１０（ｂ）に示される真円状の
等プラズマ密度線を有する均一なものとなるように輸送
する（引き出す）ことが可能になる。

【００２１】図３はプラズマがｕ方向およびｖ方向につ
いて異なる発散磁界により試料に輸送される状態を示す
模式図で、（ａ）はｕ方向の断面図であり、（ｂ）はｖ
方向の断面図である。プラズマ密度分布の均一性の良い
ｕ方向に比べプラズマ密度分布の均一性の悪いｖ方向を
拡げて引き出すことにより、試料面において均一性の良
い真円状のプラズマ密度分布にすることができる。

【００２２】このｕ方向およびｖ方向について異なる発
散磁界は、ｕ方向には従来の磁界発生手段による磁界と
比較して発散度合いを弱め、ｖ方向には従来の磁界発生
手段による磁界と比較して発散度合いを強めて形成して
も良い。また、ｕ方向には従来の磁界発生手段による磁
界と比較して発散度合いを非常に弱め、ｖ方向には従来
の磁界発生手段による磁界と比較して発散度合いをやや
弱めて形成しても良い。逆に、ｕ方向には従来の磁界発
生手段による磁界と比較して発散度合いをやや強めて、
ｖ方向には従来の磁界発生手段による磁界と比較して発
散度合いを非常に強めてすることでも実現される。

【００２３】このｕ方向には従来の磁界と比較して発散
度合いを弱め、ｖ方向には従来の磁界と比較して発散度
合いを強める等の発散磁界を調整することにより、プラ
ズマの利用効率も高めることができる。

【００２４】断面形状が円形のプラズマ室の場合、この
プラズマ密度の楕円状の等プラズマ密度線の長軸および
短軸は必ずしも導波管内でのマイクロ波の楕円状の等電
界強度線の長軸および短軸とは一致せず、ある角度だけ
回転した分布となることがある。これは、マイクロ波の
主な吸収点に至るまで、マイクロ波がプラズマ室内のプ
ラズマ中を伝搬するとき、マイクロ波の右回り円偏波と
左回り円偏波で特性が異なり、マイクロ波のＥ面−Ｈ面
が回転するためである。ＥＣＲ励起を利用する場合、Ｅ
ＣＲ面がマイクロ波の主な吸収点すなわちプラズマ生成
点であり、このＥＣＲ面におけるマイクロ波のＥ面（ｕ
方向）およびＨ面（ｖ方向）が楕円状の等プラズマ密度
線の長軸および短軸となる。このため、この楕円状の等
プラズマ密度線の長軸および短軸はプラズマ生成条件に
より変化する。したがって、逆に磁界発生手段の発散磁
界の発散の度合いが異なる直交する２方向にマイクロ波
の主な吸収点におけるｕ方向およびｖ方向が適合するよ
うにプラズマ生成条件を最適化する必要がある。

【００２５】この点に関して、さらにプラズマ生成部か
ら反応部へのプラズマ輸送の中心軸に対して、発散の度
合いが異なる直交する２方向おいて異なる磁界発生手段
を回転させる機構を備えることにより、プラズマ生成条
件を最適化しなくても良い。

【００２６】すなわち、この磁界発生手段を回転させる
ことにより、マイクロ波の主な吸収点におけるＥ面（ｕ
方向）およびＨ面（ｖ方向）に発散磁界の発散の度合い
が異なる直交する２方向を適合させることができる。

【００２７】この回転機構は発散の度合いが異なる直交
する２方向おいて異なる磁界発生手段のみでなく磁界発
生手段の全てを回転させても良く、また逆にその一部の
みを回転させても良い。

【００２８】

【実施例】本発明をその実施例を示す図面に基づき具体
的に説明する。図１は本発明の一実施例であるＥＣＲ励
起を利用するプラズマ処理装置の模式的断面図で、
（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）は側断面図である。真
空容器１０は円筒状のプラズマ室１１と直方体状の反応
室１２とから構成される。ここでは、便宜的に（ａ）縦
断面図はｕ方向、（ｂ）側断面図はｖ方向に一致させて
いる。

【００２９】プラズマ室１１の上部壁中央には円形のマ
イクロ波導入口１４が開口されており、このマイクロ波
導入口１４はマイクロ波導入窓１５にて気密に封止され
ている。このマイクロ波導入窓１５の材料として石英ガ
ラス等の誘電体もしくは絶縁体材料が用いられる。本実
施例では石英ガラスを用いた。プラズマ室１１の下部壁
中央にはマイクロ波導入窓１５と対向する位置にプラズ
マ引出口１６が設けられている。

【００３０】マイクロ波導入口１４には円形導波管１３
が接続され、この円形導波管１３は矩形−円形導波管変
換器（図示せず）、矩形導波管（図示せず）を介してマ
イクロ波発振器に接続されている。

【００３１】矩形ＴＥ₁₀モードのマイクロ波がマイクロ
波発振器において発振され、矩形導波管中を伝搬し、矩
形−円形導波管変換器において円形ＴＥ₁₁モードに変換
される。この円形ＴＥ₁₁モードのマイクロ波が円形導波
管１３中を伝搬し、マイクロ波導入窓１５を透過して円
筒状のプラズマ室１１に導入される。

【００３２】反応室１２はプラズマ引出口１６に臨ませ
て配設されている。反応室１２内にはプラズマ引出口１
６と対向する位置に試料台１８が配設されている。反応
室１２の下部壁には排気口２１が開口されており排気装
置（図示せず）に接続されている。１９はプラズマ室１
１に連なるガス供給系、２０は反応室１２に連なるガス
供給系である。反応室１２内に試料Ｓを搬入、搬出する
ゲートは図示していない。

【００３３】試料台１８にはウエハ等の試料Ｓが静電吸
着の手段にて着脱可能に載置される。さらに試料台１８
には高周波電源（図示せず）が接続されており、試料Ｓ
にバイアス電位が印加できるようになっている。

【００３４】磁界発生コイル１はプラズマ室１１の周囲
にこれを囲む態様で配設してある。

【００３５】磁界発生コイル１は上部コイル２、中部コ
イル３および下部コイルである異方磁界コイル６１から
なっている。ＥＣＲ励起に主に関係する上部コイル２お
よび中部コイル３は従来と同じく同心円状のコイルであ
る。これに対して、発散磁界に主に関係する下部コイル
の異方磁界コイル６１は同心ではあるが楕円形状であ
り、直交する２方向に発散の度合いが異なる発散磁界を
形成することができる。

【００３６】図２は図１の模式的なＡ−Ａ’断面図であ
る。下部コイル４はプラズマ室を囲みｕ方向に短軸をｖ
方向に長軸を有する楕円形状をしている。なお、下部コ
イル４の径は短軸の径は従来のコイルの径より短く、ま
た長軸の径は従来のコイルの径より長くした。こうする
ことにより、ｕ方向については従来より発散の度合いを
小さく、またｖ方向については従来より発散の度合いを
大きくした。これらのコイルは樹脂で被覆された銅コイ
ルを巻いて作製されたコイル本体をコイルボックスの中
に気密に封入し、その空隙に冷却水を通流して冷却でき
るよう作製されている。異方磁界コイル６１は回転ステ
ージ７上に載置されており、プラズマ輸送の軸であるＯ
−Ｏ’を中心軸として回転可能に構成されている。

【００３７】図１に基づいて、試料Ｓにプラズマ処理を
施す方法について説明する。プラズマ室１１および反応
室１２内を排気する。プラズマ室１１および反応室１２
内にガス供給系１９およびガス供給系２０を通じてガス
を供給して、所要の圧力にする。磁界発生コイル１にて
ＥＣＲ磁界をプラズマ室１１内に形成する。円形導波管
１３を通じてプラズマ室１１内に円形ＴＥ₁₁モードのマ
イクロ波を導入する。

【００３８】円形ＴＥ₁₁モードのマイクロ波はプラズマ
室１１内を伝搬し、ＥＣＲ面でガスをＥＣＲ励起し、プ
ラズマを生成させる。生成したプラズマは磁界発生コイ
ル１にて形成される直交する２方向に発散の度合いが異
なる発散磁界によって、プラズマ引出口１６を通って反
応室１２内の試料Ｓ周辺に均一化されて輸送され（引き
出され）る。そして、反応室１２内の試料Ｓ表面にプラ
ズマ処理が施される。

【００３９】ｕ方向およびｖ方向に発散磁界の発散の度
合いが異なる直交する２方向を一致させるには、異方磁
界コイル６１を回転ステージ７により回転させて、プラ
ズマ密度分布の等プラズマ密度線またはプラズマ処理速
度の等プラズマ処理速度線が真円状となるようにする。

【００４０】本実施例の装置についてプラズマ処理の均
一性の評価を行った。比較例として図１１に示した従来
のＥＣＲ励起を利用するプラズマ処理装置についても評
価した。試料として８インチサイズのシリコンウエハ上
にポリシリコン膜を０．４μｍ成膜したものを用い、こ
の試料をエッチングしたときのエッチング速度のウエハ
面内分布により評価を行った。エッチング条件は以下の
通りである。Ｃｌ₂／Ｏ₂流量：５０／１０ｓｃｃｍ、
圧力：５ｍＴｏｒｒ、マイクロ波パワー：１．５ｋＷ。

【００４１】図４はエッチング速度の分布図で、（ａ）
は本発明例の場合であり、（ｂ）は比較例の場合であ
る。数値の単位はｎｍである。図４から明らかなごと
く、比較例ではマイクロ波電界分布を反映した楕円状の
等エッチング速度線分布になっているのに対し、本実施
例ではほぼ真円状の等エッチング速度線分布になり、ウ
エハ面内均一性も±１１．９％から±８．３％に向上し
た。

【００４２】図５は本発明の別の実施例であるＥＣＲ励
起を利用するプラズマ処理装置の模式的断面図で、
（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）はＢ−Ｂ’断面図であ
る。

【００４３】この実施例では、上部コイル２、中部コイ
ル３および下部コイル４からなる従来の磁界発生コイル
１に加えて、試料台の下にｕ方向とｖ方向にそれぞれ一
対ずつ合計４個の異方磁界コイル６２ａｕ、６２ｂｕ、
６２ａｖ、６２ｂｖを備えている。磁界発生コイルの配
置位置は中心から８０ｍｍの位置である。この試料台の
下の磁界発生コイルによりｕ方向とｖ方向とで異なる発
散磁界が形成される。

【００４４】磁界発生コイルの一端を試料台１８の裏面
に接触するようにして配置した。これらの４個の磁界発
生コイルは回転ステージ７上に配設されており一体的に
中心軸の周りを回転可能に構成されている。

【００４５】異方磁界コイル６２ａｕは、鉄芯６２１ａ
ｕに樹脂で被覆された銅コイル６２２ａｕを巻いて作製
されたコイル本体をコイルボックスの中に気密に封入
し、その空隙に冷却水を通流して冷却できるよう作製さ
れている。異方磁界コイル６２ｂｕ、６２ａｖ、６２ｂ
ｖについても同様である。

【００４６】この実施例の装置についてプラズマ処理の
均一性の評価を行った。比較例として異方磁界コイル６
２ａｕ、６２ｂｕ、６２ａｖ、６２ｂｖに電流を流さな
い場合、すなわち図１１に示した従来のＥＣＲ励起を利
用するプラズマ処理装置と実質的に等しくなる場合につ
いて評価した。試料として８インチサイズのシリコンウ
エハ上にポリシリコン膜を０．４μｍ成膜したものを用
い、この試料をエッチングしたときのエッチング速度の
ウエハ面内分布により評価を行った。エッチング条件は
以下の通りである。Ｃｌ₂／Ｏ₂流量：５０／１０ｓｃ
ｃｍ、圧力：５ｍＴｏｒｒ、マイクロ波パワー：１．５
ｋＷ。

【００４７】異方磁界コイル６２ａｕ、６２ｂｕには磁
界発生コイル１の電流と同方向に電流を流しミラー磁場
（閉じ込め磁界）を形成し、異方磁界コイル６２ａｖ、
６２ｂｖには磁界発生コイル１の電流と逆方向に電流を
流しカスプ磁場（発散磁界）を形成した。

【００４８】図６はエッチング速度の分布図で、（ａ）
は本発明例の場合であり、（ｂ）は比較例の場合であ
る。数値の単位はｎｍである。図６から明らかなごと
く、比較例ではマイクロ波電界分布を反映した楕円状の
等エッチング速度線分布になっているのに対し、この実
施例ではほぼ真円状の等エッチング速度線分布になり、
ウエハ面内均一性も±１１．７％から±６．０％に向上
した。

【００４９】図７は本発明のさらに別の実施例であるＥ
ＣＲ励起を利用するプラズマ処理装置の模式的断面図
で、（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）はＣ−Ｃ’断面図
である。

【００５０】この実施例においては、図１１の下部コイ
ル４がｕ方向とｖ方向にそれぞれ一対ずつ合計４個の異
方磁界コイル６３ａｕ、６３ｂｕ、６３ａｖ、６３ｂｖ
の分割されたコイル群に置き換えられたものである。こ
れらの４個の磁界発生コイルは回転ステージ７上に配設
されており一体的に中心軸の周りを回転可能に構成され
ている。

【００５１】ｕ軸上に配置されているコイルとｖ軸上に
配置されているコイルとに異なる値あるいは方向の電流
を流すことにより発散磁界をｕ軸上とｖ軸上で異ならせ
ることができる。

【００５２】図８は本発明のさらに別の実施例であるＥ
ＣＲ励起を利用するプラズマ処理装置の模式的断面図
で、（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）はＤ−Ｄ’断面図
である。

【００５３】この実施例においては、反応室の周囲にｕ
方向とｖ方向にそれぞれ一対ずつ合計４個の異方磁界コ
イル６４ａｕ、６４ｂｕ、６４ａｖ、６４ｂｖの４個の
分割された磁界発生コイル群が設けられている。ｕ軸上
に配置されている磁界発生コイルとｖ軸上に配置されて
いる磁界発生コイルとに異なる値あるいは方向の電流を
流すことにより発散磁界をｕ軸上とｖ軸上で異ならせる
ことができる。

【００５４】図９は本発明のさらに別の実施例であるＥ
ＣＲ励起を利用するプラズマ処理装置の模式的断面図
で、（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）はＥ−Ｅ’断面図
である。

【００５５】この実施例においては、反応室の内部に試
料台を取り囲むようにｕ方向とｖ方向にそれぞれ一対ず
つ合計４個の永久磁石６５ａｕ、６５ｂｕ、６５ａｖ、
６５ｂｖの磁石群が設けられている。これらの４個の永
久磁石は回転ステージ７上に配設されており一体的に中
心軸の周りを回転可能に構成されているｕ軸上に配置さ
れている永久磁石とｖ軸上に配置されている永久磁石と
で磁界の強度および磁界方向を異ならせることにより、
発散磁界をｕ軸上とｖ軸上で異ならせることができる。

【００５６】上述したように、このｕ方向およびｖ方向
について異なる発散磁界を形成する磁界発生手段とし
て、楕円形状等の直交する２方向において異なる断面を
有する磁界発生コイル、強度の異なる磁界を発生する磁
界発生コイルをｕ方向およびｖ方向に１対ずつ対称的に
配設してなるもの、強度もしくは極性の異なる磁界を発
生する永久磁石をｕ方向およびｖ方向に１対ずつ対称的
に配設してなるもの等がある。これらの磁界発生コイル
および永久磁石を組み合わせて用いても良く、またそれ
らの配置についてはプラズマ室および反応室のいずれの
内部および外部のいずれに設けてもよい。

【００５７】

【発明の効果】以上詳述したように本発明のプラズマ処
理方法および装置にあっては、試料位置において均一な
密度分布を有するようにプラズマを輸送することがで
き、均一なプラズマ処理を施すことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるプラズマ処理装置の模
式的断面図で、（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）は側断
面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ’模式的断面図である。

【図３】プラズマがｕ方向およびｖ方向について異なる
発散磁界により試料に輸送される状態を示す模式図で、
（ａ）はｕ方向の断面図であり、（ｂ）はＨ面方向ｖ方
向の断面図である。

【図４】エッチング速度の分布図で、（ａ）は本発明例
の場合であり、（ｂ）は比較例の場合である。

【図５】本発明の別の実施例であるプラズマ処理装置の
模式的断面図で、（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）はＢ
−Ｂ’断面図である。

【図６】エッチング速度の分布図であり、（ａ）は本発
明例の場合で、（ｂ）は比較例の場合である。

【図７】本発明のさらに別の実施例であるプラズマ処理
装置の模式的断面図で、（ａ）は縦断面図であり、
（ｂ）はＣ−Ｃ’断面図である。

【図８】本発明のさらに別の実施例であるプラズマ処理
装置の模式的断面図で、（ａ）は縦断面図であり、
（ｂ）はＤ−Ｄ’断面図である。

【図９】本発明のさらに別の実施例であるプラズマ処理
装置の模式的断面図で、（ａ）は縦断面図であり、
（ｂ）はＥ−Ｅ’断面図である。

【図１０】（ａ）は、プラズマ室におけるＥＣＲ面での
プラズマ密度の分布を模式的に示す図であり、（ｂ）
は、試料面での好ましいプラズマ密度の分布を模式的に
示す図である。

【図１１】従来のプラズマ処理装置の模式的断面図であ
る。

【図１２】円形ＴＥ₁₁モードのマイクロ波の電界分布を
示す図で、（ａ）は電界Ｅおよび磁界Ｈの向きを示す図
であり、（ｂ）はＥ面方向（ｕ方向）の電界強度の分布
を示す図であり、（ｃ）はＨ面方向（ｖ方向）の電界強
度の分布を示す図である。

【図１３】プラズマが発散磁界により試料に輸送される
状態を示す模式図で、（ａ）はｕ方向の断面図と（ｂ）
はｖ方向の断面図である。

【符号の説明】

１磁界発生コイル２上部コイル３中部コイル４下部コイル７回転ステージ１０真空容器１１プラズマ室１２反応室１３導波管１４マイクロ波導入口１５マイクロ波導入窓１６プラズマ引出口１８試料台１９、２０ガス供給系５１高密度領域５２低密度領域５５等プラズマ密度線５６等エッチング速度線６１異方磁界コイル６２ａｕ、６２ｂｕ、６２ａｖ、６２ｂｖ異方磁界コ
イル６３ａｕ、６３ｂｕ、６３ａｖ、６３ｂｖ異方磁界コ
イル６４ａｕ、６４ｂｕ、６４ａｖ、６４ｂｖ異方磁界コ
イル６５ａｕ、６５ｂｕ、６５ａｖ、６５ｂｖ永久磁石６２１ａｕ、６２１ｂｕ、６２１ａｖ、６２１ｂｖ鉄
芯６２２ａｕ、６２２ｂｕ、６２２ａｖ、６２２ｂｖ銅
コイル６３１ａｕ、６３１ｂｕ、６３１ａｖ、６３１ｂｖ鉄
芯６３２ａｕ、６３２ｂｕ、６３２ａｖ、６３２ｂｖ銅
コイル６４１ａｕ、６４１ｂｕ、６４１ａｖ、６４１ｂｖ鉄
芯６４２ａｕ、６４２ｂｕ、６４２ａｖ、６４２ｂｖ銅
コイル７１電界Ｅ７２磁界ＨＳ試料ＥＥＣＲ面Ｐプラズマ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＨ０１Ｌ 21/3065 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｂ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05H 1/46 C23C 16/50 C23F 4/00 H01L 21/3065

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】マイクロ波をその断面形状が円形または矩
形のプラズマ生成部に導入してプラズマを生成させ、生
成したプラズマを発散磁界により試料台が配設される反
応部へ引き出し、試料台上に載置される試料にプラズマ
処理を施すプラズマ処理方法において、プラズマ生成部
におけるマイクロ波の電界のＥ面方向に比べＨ面方向の
発散の度合いが大きい発散磁界により前記生成したプラ
ズマを引き出すことを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項２】プラズマを生成するプラズマ生成部および
試料台が配設される反応部を有する真空容器と、前記プ
ラズマ生成部にマイクロ波を供給する手段と、前記プラ
ズマ生成部から前記反応部へプラズマを輸送するための
発散磁界を形成する磁界発生手段とを備え、前記プラズ
マ生成部の断面形状が円形または矩形であり、前記磁界
発生手段が発散の度合いが直交する２方向で異なる発散
磁界を形成する磁界発生手段を有することを特徴とする
プラズマ処理装置。
【請求項３】プラズマ生成部から反応部へのプラズマ輸
送の中心軸に対して、前記発散の度合いが直交する２方
向で異なる発散磁界を形成する磁界発生手段を回転させ
る機構を備えることを特徴とする請求項２記載のプラズ
マ処理装置。