JP3438785B2 - プラズマ処理装置及び方法 - Google Patents

プラズマ処理装置及び方法

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Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明はプラズマによりエッチン
グしたりＣＶＤにより薄膜を形成する方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】プラズマにより反応ガスを活性化し、こ
れによりエッチングやＣＶＤ（化学蒸着）を行なうよう
にしたプラズマ処理装置として、磁場とマイクロ波によ
る電子のサイクロトロン運動により、高真空下条件で高
密度プラズマを発生させ、高精度に効率良くエッチング
等を行なう装置（ＥＣＲ装置）が知られている。このＥ
ＣＲ装置は一般に、導波管に接続される容器内に反応チ
ャンバーを配置するとともに、チャンバーの外側に磁場
形成用のコイルを配置した構造になっている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】図３はプラズマに対す
る磁場の影響を示す図であり、この図からも明らかなよ
うにプラズマは磁束密度が大きい部分を避ける傾向があ
るので、コイル１１の内側部分においてプラズマは絞ら
れて高密度になる。しかしながら、コイル１１の部分を
過ぎると磁束密度は弱くなるので、テーブル１３上に載
置されているウェハＷに到達するまでにプラズマは不均
一になってしまう。このため、ウェハＷの周縁部におい
てはサイドエッチが生じたり、ウェハＷの表面において
エッチングレートが不均一になったりする。 【０００４】また、図４に示すように反応チャンバーの
軸方向に沿って上下２段のコイル１１，１２を配置し、
更にプラズマを絞るようにした装置も知られている。し
かしながら、この装置によってもプラズマの不均一化現
象は完全に防止することができない。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
発明は、反応チャンバー外側に配置した上下２段の磁場
形成コイルにて反応チャンバー内に磁場を形成するとと
もに、反応チャンバー内にマイクロ波を導くことでプラ
ズマを発生せしめるようにしたプラズマ処理方法におい
て、前記上下２段の磁場形成コイルには互いに反対方向
の磁場を形成するように通電させ磁束密度がゼロとなる
領域よりも下方かつ下方のコイルよりも更に下方で磁束
密度がゼロとなる領域に位置するウェハ載置テーブルに
バイアス電流を印加するようにした。 【０００６】 【作用】上下２段の磁場形成コイルに互いに反対方向の
磁場を形成するように通電すると、上下のコイルの境界
部においてそれぞれの磁界が打ち消し合って磁束密度が
一旦ゼロとなり、これ以降はテーブルに印加したバイア
ス電圧によってプラズマは真下に引かれる。 【０００７】 【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。ここで、図１は本発明に係るプラズマ処理装
置の全体図であり、プラズマ装置は反応チャンバー１を
容器２内に収納し、この容器２を弁３を介して真空ポン
プ４に接続し、また容器２は導波管５を介して２．４５
ＧＨzのマイクロ波発振器６に接続している。 【０００８】また、容器２の外側には磁場形成コイル
７，８を上下に配置している。下方の磁場形成コイル８
は上方の磁場形成コイル７よりも扁平形状で、更に反応
チャンバー１内で下方の磁場形成コイル８よりも更に下
方で磁束密度がゼロとなる領域にウェハＷの載置テーブ
ル９を配置している。この載置テーブル９には１３．５
６ＭＨzの高周波（バイアス電圧）を印加するようにし
ている。尚、この高周波の印加はマイクロ波の印加とは
独立して行なえるようにしている。 【０００９】以上において、真空ポンプ４を駆動して反
応チャンバー１内を減圧するとともに反応チャンバー１
内に反応ガスを導入し、磁場形成コイル７，８に通電す
るとともに反応チャンバー１内に導波管５を介して２．
４５ＧＨzのマイクロ波を導いてプラズマを発生せし
め、このプラズマによって反応ガスを活性化してエッチ
ング或いはＣＶＤ処理を行なう。 【００１０】この時、磁場形成コイル７，８の通電方向
を逆にする。すると、磁場形成コイル７，８の境界部に
おいて、それぞれの磁界が打ち消し合って磁束密度が一
旦ゼロとなる。その結果図２に示すようにプラズマはそ
の方向性を一旦失うが、この磁束密度ゼロの位置よりも
下方は載置テーブル９に印加したバイアス電圧によって
外方に広がらずに真下に引かれる。 【００１１】尚、上記したように本発明によればプラズ
マの不均一化現象を抑制することができるのであるが、
更に載置テーブルの周囲にリングを設けてプラズマの不
均一化現象を防止してもよい。 【００１２】 【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
反応チャンバー外側に配置した上下２段の磁場形成コイ
ルにて反応チャンバー内に磁場を形成するとともに、反
応チャンバー内にマイクロ波を導くことでプラズマを発
生せしめるようにしたプラズマ処理方法において、前記
上下２段の磁場形成コイルには互いに反対方向の磁場を
形成するように通電させ磁束密度がゼロとなる領域より
も下方かつ下方のコイルよりも更に下方で磁束密度がゼ
ロとなる領域に位置するウェハ載置テーブルにバイアス
電流を印加するようにしたので、上下のコイルの境界部
においてそれぞれの磁界が打ち消し合って磁束密度が一
旦ゼロとなる。したがって磁束密度がゼロとなった以降
はテーブルに印加したバイアス電圧によってプラズマは
真下に均一に引かれる。その結果、エッチングをする場
合にはエッチングレートがウェハ表面で均一になり、且
つ異方性のエッチングができ、またＣＶＤで膜を形成す
る場合には膜厚を均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】 【図１】本発明に係るプラズマ処理装置の全体図 【図２】本発明に係るプラズマ処理装置のプラズマに対
する磁場の影響を示す図 【図３】従来装置によるプラズマに対する磁場の影響を
示す図 【図４】従来装置によるプラズマに対する磁場の影響を
示す図 【符号の説明】 １…反応チャンバー、２…容器、５…導波管、７，８…
磁場形成コイル、９…載置テーブル、Ｗ…ウェハ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 湊 光朗 神奈川県川崎市中原区中丸子150番地 東京応化工業株式会社内 (72)発明者 植原 晃 神奈川県川崎市中原区中丸子150番地 東京応化工業株式会社内 (72)発明者 藤澤 一俊 神奈川県川崎市中原区中丸子150番地 東京応化工業株式会社内 (72)発明者 高尾 和久 神奈川県川崎市中原区中丸子150番地 東京応化工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−104889（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−310920（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−294491（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−287623（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−2322（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−238020（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 反応チャンバー外側に配置した上下２段
    の磁場形成コイルにて反応チャンバー内に磁場を形成す
    るとともに、反応チャンバー内にマイクロ波を導くこと
    でプラズマを発生せしめるようにしたプラズマ処理方法
    において、前記上下２段の磁場形成コイルには互いに反
    対方向の磁場を形成するように通電させ磁束密度がゼロ
    となる領域よりも下方かつ下方のコイルよりも更に下方
    で磁束密度がゼロとなる領域に位置するウェハ載置テー
    ブルにバイアス電流を印加することを特徴とするプラズ
    マ処理方法。
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