JP3642773B2 - Plasma processing method and plasma processing apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハ、液晶表示基板等の被処理体に電子サイクロトロン共鳴プラズマを用いて所定の処理を施すプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体装置、液晶表示装置等の電子デバイスの製造工程において、プラズマを用いた処理が広く用いられている。このようなプラズマ処理は、プロセスガスあるいはキャリアガスのプラズマを生成し、プロセスガス活性種、あるいは、キャリアガス活性種と接触して励起されたプロセスガスによって半導体ウェハ等の被処理体の表面に化学的あるいは物理的処理を施す。
【0003】
近年、被処理体に信頼性の高いプラズマ処理を施すため、電子温度の低いプラズマが求められている。例えば、プラズマの電子温度が高い場合、被処理体のダメージ、チャンバ部材のスパッタリングに基づく被処理体の金属汚染等が問題となる。
【0004】
電子温度の低いプラズマを生成する方法として、マイクロ波を用いて、比較的高い真空圧力でプラズマを生成する方法が開発されている。このような低電子温度プラズマは、例えば、下記特許文献1に記載されるように、ラジアルラインスロットアンテナ(Radial Line Slot Antenna:RLSA)を用いて生成することができる。
【0005】
【特許文献1】
特開2000−294550号公報
【0006】
上記方法によれば低電子温度のプラズマにより被処理体のダメージ等を回避した処理が可能である。しかし、反面、ガス圧力が高いことはガス中の物質濃度が高いことを意味し、異方性の高いエッチングが行いづらいなど、品質の高い処理が行えない場合がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
この点、電子サイクロトロン共鳴(Electron Cyclotron Resonance:ECR)プラズマは、比較的低圧で生成可能であり、異方性等の高品質の処理が可能である。しかし、反面、ECRプラズマは、プラズマ中の電子エネルギー(電子温度)分布のばらつきが、上記RLSAプラズマ等と比較して大きい。このため、ECRプラズマを用いた場合には、上記高圧プラズマを用いた場合と比べ、処理の安定性が低い。
【0008】
このように、従来の、ECRプラズマを用いた処理方法は、比較的低圧でプラズマを生成可能であり品質の高い処理が可能であるものの、プラズマの電子温度のばらつきが比較的大きく、処理の安定性が得られにくい。それ故、安定性の高い処理を実現するため、ECRプラズマの電子温度を高精度に制御する方法が必要とされていたが、このような方法は従来無かった。
【0009】
上記事情を鑑みて、本発明は、ECRプラズマを用いた、品質および安定性の高い処理が可能なプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、ECRプラズマの電子温度を高精度に制御可能なプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の第1の観点に係るプラズマ処理方法は、
磁場とマイクロ波電場との相互作用により、電子サイクロトロン共鳴に基づいて生成するプラズマを利用して、被処理体に所定の処理を施すプラズマ処理方法であって、
電子サイクロトロン共鳴が生じる領域およびその近傍領域において、マイクロ波の進行方向に対して所定の勾配を有する磁場を形成する磁場形成工程と、
所定の電子温度のプラズマが生成するように、前記磁場形成工程で形成された磁場に導入するマイクロ波のパワーを制御するマイクロ波制御工程と、
を含む。
【0011】
上記方法において、前記マイクロ波制御工程では、所定の電磁波のパワー吸収分布が生じるようにマイクロ波パワーを制御してもよい。
【0012】
上記方法において、前記磁場形成工程では、マイクロ波のパワーが、電子サイクロトロン共鳴が生じる領域およびその近傍領域で、面内でほぼ均一に吸収されるよう、所定の勾配を有する磁場を形成するようにしてもよい。
【0013】
上記方法において、前記マイクロ波制御工程では、生成するプラズマの電子密度を一定に保持しつつ、電子温度が変化するようにマイクロ波パワーを制御してもよい。
【0014】
上記方法は、処理の施された被処理体の処理状態を示す情報を取得する情報取得工程をさらに備えてもよく、
前記マイクロ波制御工程では、前記情報取得工程で取得した情報に基づいて、マイクロ波のパワーを制御してもよい。
【0015】
上記目的を達成するため、本発明の第2の観点に係るプラズマ処理装置は、
磁場とマイクロ波電場との相互作用により、電子サイクロトロン共鳴に基づいて生成するプラズマを利用して、被処理体に所定の処理を施すプラズマ処理装置であって、
電子サイクロトロン共鳴が生じる領域において、マイクロ波の進行方向に対して所定の勾配を有する磁場を形成する磁場形成手段と、
所定の電子温度のプラズマが生成するように、前記磁場形成手段が形成した磁場に導入するマイクロ波のパワーを制御するマイクロ波制御手段と、
を備える。
【0016】
上記装置において、前記マイクロ波制御手段は、所定の電磁波のパワー吸収分布が生じるようにマイクロ波パワーを制御してもよい。
【0017】
上記装置において、前記磁場形成工程では、マイクロ波のパワーが、電子サイクロトロン共鳴が生じる領域およびその近傍領域で、面内でほぼ均一に吸収されるよう、所定の勾配を有する磁場を形成するようにしてもよい。
【0018】
上記装置において、前記マイクロ波制御手段は、生成するプラズマの電子密度を一定に保持しつつ、電子温度が変化するようにマイクロ波パワーを制御してもよい。
【0019】
上記装置は、処理の施された被処理体の処理状態を示す情報を取得する情報取得手段をさらに備えてもよく、
前記マイクロ波制御手段は、前記情報取得手段が取得した情報に基づいて、マイクロ波のパワーを制御してもよい。
【0020】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態にかかるプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置について、以下図面を参照して説明する。
本実施の形態では、電子サイクロトロン共鳴(Electron Cyclotron Resonance:ECR)プラズマ処理装置を例として説明する。このECRプラズマ処理装置は、CVD(Chemical Vapor Deposition)により、被処理体としての半導体ウェハの表面にシリコン窒化膜を形成する。
【0021】
図1に、本実施の形態に係るプラズマ処理装置11の構成を示す。
図1に示すように、プラズマ処理装置11は、コントローラ12と、カセットチャンバ13と、搬送室14と、プロセスチャンバ15と、測定チャンバ16と、を備える。
【0022】
コントローラ12は、後述する成膜動作、測定動作等を含む、プラズマ処理装置11全体の動作を制御する。
【0023】
カセットチャンバ13は、カセットの搬入出ポートとして機能する。カセットチャンバ13は図示しないカセット台等を備え、内部に所定数のカセットを配置可能に構成されている。カセットには、所定枚数の半導体ウェハが収容されている。カセットチャンバ13は、図示しない排気装置等によりその内部雰囲気を真空引き可能に構成されている。
【0024】
搬送室14は、カセットチャンバ13と、プロセスチャンバ15と、測定チャンバ16と、にそれぞれ、ゲートバルブ17を介して接続されている。搬送室14には、搬送機構18が配置されており、搬送室14を介して、上記各チャンバとの間で被処理体の搬送が行われる。搬送室14は、その内部雰囲気を真空引き可能に構成されている。
【0025】
プロセスチャンバ15は、後述するように、ECRプラズマを用いて、半導体ウェハにプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)を施すために設けられている。
【0026】
測定チャンバ16は、処理後の半導体ウェハを測定して、形成された膜に関する情報を取得するために設けられている。測定チャンバ16において、成膜された膜の厚さおよびその質についての情報が取得される。
【0027】
測定は、分光学的方法によって行われ、例えば、可視光、赤外光等の光を膜の表面に入射させ、その反射光と入射光との干渉度を求めることによって行われる。測定により、例えば、半導体ウェハの表面全体に均一に形成されているかどうかを示す成膜均一性に関する情報が取得される。
後述するように、コントローラ12は、測定チャンバ16で得られた膜についての情報に基づいて、プロセスチャンバ15における成膜動作を制御する。
【0028】
図2に、プロセスチャンバ15の構成を示す。プロセスチャンバ15は、略円筒状の、アルミニウム等から構成されたチャンバ20を備え、このチャンバ20はGND電位に設定されている。チャンバ20は、例えば、その下部(底部)が上部よりも大径に構成されている。
チャンバ20の底部からは、例えば、アルミニウム等から構成された略円柱状の載置台21が起立している。
【0029】
載置台21の上面には、平板状の静電チャック22が設けられている。静電チャック22は、ポリイミド、セラミック等の絶縁体の内部に、銅等からなる円板状の電極板23が埋設されて構成されている。静電チャック22の一面上には、半導体ウェハWが載置される。
【0030】
電極板23には、直流電源24が接続され、また、これらと並列に、例えば、13.56MHzのバイアス用高周波電源25がマッチングボックス26を介して接続されている。直流電源24から直流電圧が静電チャック22に印加されて、半導体ウェハWと絶縁体との間に静電気力が発生し、これにより半導体ウェハWは静電チャック22に吸着保持される。
【0031】
また、高周波電源25から電極板23にバイアス電圧が印加されることにより、半導体ウェハWの表面へのイオンの引き込みが効率的に行われる。これにより、半導体ウェハWには、効率的な処理が施される。
【0032】
載置台21の内部には、載置台21上の半導体ウェハWを加熱するためのヒータ27が設けられている。ヒータ27は、例えば、抵抗体から構成されている。
また、載置台21の下部には、ステージとチャンバ20との接続部分等の過熱を防ぐための冷却ジャケット28が設けられている。冷却ジャケット28は、所定温度の冷媒が通流される流路を備えて構成される。
【0033】
チャンバ20の側壁には、ゲート29が開設されている。ゲート29は、ゲートバルブ17によって気密に開閉可能となっている。ゲート29およびゲートバルブ17を介して、搬送室14との間で、半導体ウェハWの搬送が行われる。
【0034】
チャンバ20の下方の側壁には、排気口30が設けられている。排気口30は、バタフライバルブ等を備えた流量コントローラ(APC)31を介して、ターボ分子ポンプ等の排気装置32に接続されている。排気装置32およびAPC31により、チャンバ20内は、所定の圧力雰囲気、例えば、1〜50mTorr程度の圧力に設定される。
【0035】
チャンバ20の上部の、例えば、後述する主コイル40よりも上には、ガスノズル33が設けられている。ガスノズル33は、チャンバ20の内部に窒素(N2)ガスを供給する。窒素ガスは、図示しないマスフローコントローラによって、所定の流量でチャンバ20上部に供給される。なお、図中、ガスノズル33は2つであるが、これに限らず、3本以上設けてもよい。また、窒素ガスを、アルゴン、ネオン等の不活性ガスとともに供給するようにしてもよい。
【0036】
チャンバ20の中央部の、例えば、後述する主コイル40と載置台21との間には、ガスリング34が設けられている。ガスリング34は、例えば、載置台21よりも少し大径に形成され、多数のガス孔34aを有する。ガスリング34のガス孔34aからは、シラン(SiH4)ガスが所定の流量に制御されて、載置台21上の半導体ウェハWの表面に供給される。
【0037】
チャンバ20の天井部分は開口され、開口部分にはマイクロ波導入窓35が設けられている。マイクロ波導入窓35は、マイクロ波を透過可能な材料、例えば、石英、SiO2系のガラス、Si3N4、NaCl、KCl、LiF、CaF2、BaF2、Al2O3、AlN、MgOなどの無機物、また、ポリエチレン、ポリエステル、ポリカーボネート、セルロースアセテート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミドなどの有機物のフィルム、シートから構成されている。マイクロ波導入窓35と開口部分との接続部分は、Oリング等の図示しないシール部材によって気密に封止されている。
【0038】
チャンバ20の天井部には、マイクロ波導入窓35を介して、円錐状のテーパ導波管36が接続されている。テーパ導波管36は、マイクロ波の振動モードを変換する変換導波管37を介して、断面矩形状の矩形導波管38に接続されている。矩形導波管38の端部は、マイクロ波発振器39に接続されている。マイクロ波発振器39が発振したマイクロ波は、所定モード、例えば、TM01モードに変換され、マイクロ波導入窓35を介してチャンバ20内に導入される。
マイクロ波の周波数としては、915MHzの工業用周波数が選択される。
【0039】
チャンバ20の外部側方には、これを取り囲むようにリング状の主コイル40が設けられている。また、チャンバ20の底部の外部下方には、同じくリング状の補助コイル41が配置されている。なおコイルに代えて永久磁石を用いてもよい。
【0040】
次に、以上のように構成されたプラズマ処理装置11の動作について説明する。
まず、搬送機構18が、カセットチャンバ13に配置されたカセットから未処理の半導体ウェハWを取り、搬送室14に搬入する。その後、カセットチャンバ13と搬送室14とを隔てるゲートバルブ17は閉鎖され、搬送室14内は、所定の圧力まで減圧される。なお、このとき、すべてのゲートバルブ17は閉鎖されている。
【0041】
次いで、搬送室14とプロセスチャンバ15とを隔てるゲートバルブ17が開放され、搬送機構18は半導体ウェハWをプロセスチャンバ15内に搬入する。搬送機構18は、半導体ウェハWを載置台21上に載置した後、プロセスチャンバ15から退出し、ゲートバルブ17は閉鎖される。
また、コントローラ12は、静電チャック22の電極板23に直流電圧(チャック電圧)を印加し、静電チャック22上に半導体ウェハWを静電気力によって固定する。
【0042】
続いて、コントローラ12は、排気装置32を駆動させてチャンバ20内を排気し、APC31により所定の真空度に設定する。次いで、コントローラ12は、ガスノズル33およびガスリング34から、それぞれ、窒素ガスおよびシランガスを所定の流量で導入する。
【0043】
また、コントローラ12は、電極板23に、例えば、13.56MHz、1.5kWのバイアス電圧を印加するとともに、ヒータ27により載置台21の表面温度をプロセス温度まで加熱する。
【0044】
一方で、コントローラ12は、主コイル40および補助コイル41に通電させて、チャンバ20の上部に磁場を形成させる。磁場は、筒状のチャンバの軸方向に、上方から下方に向かって形成される。
【0045】
また、コントローラ12は、マイクロ波発振器39から、915MHzのマイクロ波を発振させる。マイクロ波は、変換導波管37およびテーパ導波管36を通過することにより、所定モード、例えば、TM01モードに変換され、マイクロ波導入窓35を介してチャンバ20内に導入される。マイクロ波の導入により、チャンバ20内には、電場が形成される。後述するように、コントローラ12は、マイクロ波発振器39を制御して、所定の電子温度のプラズマが生成されるようなパワーでマイクロ波を発振させる。
【0046】
マイクロ波電場と磁場との相互作用により、チャンバ20上部の所定の領域において、電子サイクロトロン共鳴(Electron Cyclotron Resonance:ECR)が生じる。すなわち、マイクロ波電場と磁場とによって、磁場領域の電子はローレンツ力を受けて旋回運動(サイクロトロン運動)を行う。旋回運動の周期とマイクロ波の周波数がほぼ一致する磁場領域(以下、ECR領域という)では、電子が常に加速される状態となり、電子サイクロトロン共鳴が生じる。ここで、マイクロ波の周波数が915MHzの場合、電子サイクロトロン条件を満たす磁場強度は32.7mT(327G)程度である。
【0047】
ECR領域で加速された電子が、チャンバ20内に供給されたガス中の窒素分子と衝突することにより、プラズマが生成される。プラズマ状態のガスは下方に流れ、供給されているシランガスを活性化し、そのラジカル等を生成させる。このように活性化されたシランと窒素とが、バイアス電圧の印加された半導体ウェハWの表面に集まり、シリコン窒化膜を形成する。
【0048】
上記成膜工程において、チャンバ20内の磁場配位と、マイクロ波のパワーと、は、所定の電子温度のプラズマが生成されるように形成されている。後述するように、ECRプラズマの電子温度は、磁場配位と、マイクロ波パワーと、を制御することにより制御可能である事が判った。
【0049】
コントローラ12は、例えば、ECR領域における磁場勾配が比較的小さい値を有するように磁場を形成し、例えば、比較的低いマイクロ波パワーでマイクロ波を発振させる。このとき、チャンバ内には、比較的低い電子温度のプラズマが生成される。このように低電子温度のプラズマで処理することにより、膜のダメージ、チャンバ部材のスパッタリングによる汚染等は低く抑えられる。
【0050】
プロセスチャンバ15における上記成膜処理は、所定厚さのシリコン窒化膜が形成されるように行われる。コントローラ12は、処理が終了したと判別すると、マイクロ波の発振、主コイル40および補助コイル41への通電、シランガスの供給、バイアス電圧の印加、ヒータ27による加熱を停止する。所定時間窒素ガスでパージした後、窒素ガスの供給を停止する。
【0051】
その後、チャンバ20内の圧力は所定の圧力まで戻され、ゲートバルブ17が開放される。静電チャック22は解除され、半導体ウェハWは、搬送機構18により、プロセスチャンバ15から搬出される。半導体ウェハWの搬出後、ゲートバルブ17は閉鎖される。
【0052】
このとき、測定チャンバ16と搬送室14とを隔てるゲートバルブ17が開放され、搬送機構18は、半導体ウェハWを測定チャンバ16内に搬入する。半導体ウェハは、載置台21上に載置され、搬送機構18は測定チャンバ16から退出する。その後、ゲートバルブ17は閉鎖される。
【0053】
測定チャンバ16において、半導体ウェハWの表面に形成されたシリコン窒化膜の膜厚および膜質に関する情報が取得される。コントローラ12は、膜に関する情報に基づいて、処理動作を制御する。
【0054】
コントローラ12は、膜厚に関して、その値が所定範囲内にあるかどうかを判別する。所定範囲内にある場合には処理を継続し、無い場合には、プラズマ処理装置11が正常に動作していないと判別し、その旨警報を出して処理を中断等する。
【0055】
膜の測定が終了した後、ゲートバルブ17が開放され、半導体ウェハWは、搬送室14に搬出される。次いで、搬送室14内は所定の圧力雰囲気に設定された後、カセットチャンバ13に接続されたゲートバルブ17が開放される。搬送機構18は、半導体ウェハWをカセットチャンバ13のカセットに収容する。その後、搬送機構18は、新たな半導体ウェハWを搬送室14に搬入し、上記と同様の動作を行う。以上のようにして、プラズマ処理装置11は、多数枚の半導体ウェハWに対して連続的にプラズマ処理を施す。
【0056】
ここで、上記連続処理において、コントローラ12は、測定チャンバ16にて取得した膜質に関する情報をフィードバックして、プロセスチャンバ15におけるプラズマ処理を制御する。
【0057】
すなわち、コントローラ12は、膜質に関する情報から、プラズマの生成状態、特に、電子温度についての情報を取得する。例えば、コントローラ12は、取得した膜質情報、例えば、成膜均一性に関する情報に基づいて、予め実験等により求めた相関関係から、成膜時のプラズマの電子温度についての情報を得る。
【0058】
コントローラ12は、得られたプラズマの電子温度についての情報に基づいて、マイクロ波発振器39のマイクロ波パワーを制御する。後述するように、所定の磁場配位においてプラズマの電子温度はマイクロ波パワーに依存する。コントローラ12は所定の電子温度のプラズマが生成するように、マイクロ波パワーを制御する。
【0059】
コントローラ12は、例えば、電子温度の変化に応じて、マイクロ波パワーを制御して、電子温度をPID制御する。なお、電子温度の制御方法は、PID制御に限られず、所定の閾値との差分に応じて電子温度を制御するようにしてもよい。
【0060】
このように、形成された膜の状態に関する情報をフィードバックして制御することにより、電子温度のばらつきが比較的大きいECRプラズマを用いても、高品質の膜を、安定に成膜することができる。
【0061】
以下、ECRプラズマの電子温度の、磁場配位への依存性について検討した結果について説明する。図3に、実験に用いた装置50の構成を概略的に示す。なお、図3に示す装置50は、図2に示す構成とほぼ同様の構成であるので、簡略に説明する。
【0062】
図3に示す装置50は、アルミニウム等から構成された略円筒状の容器51を有する。容器51の底部には、排気ポート52が形成され、排気ポート52を介して容器51内は所定の真空状態まで排気される。
【0063】
容器51の上部には、その一端を封止するようにマイクロ波透過窓53が設けられている。マイクロ波透過窓53を介して、容器51内部に、その軸方向に平行にマイクロ波が入射される。マイクロ波は、915MHzの周波数を有し、TM01モードで入射される。
容器51の上部の周囲には、コイル54が設けられている。コイル54は、容器51の軸方向に磁場を形成する。
【0064】
容器51上部には、ガス供給ノズル55が設けられている。ガス供給ノズル55からは、窒素ガスが所定流量で容器51内に供給される。
【0065】
容器51の内部には、円盤状の基板ホルダ56が設けられている。基板ホルダ56は、昇降可能なシャフト57に支持されており、容器51内部をその軸方向に昇降可能となっている。
【0066】
シャフト57は中空に構成され、その内部には、ラングミュアプローブ58が挿通されている。ラングミュアプローブ58は、その先端が基板ホルダ56の中央から突出するように配置されている。
【0067】
ラングミュアプローブ58は、ラングミュアプローブ法を用いたプラズマの電子密度および電子温度の検出に用いられる。ラングミュアプローブ法は、プラズマ中に配置したプローブに可変の直流電圧を印加し、プラズマの状態に応じた電流の変化を検出し、直流電圧と電流との変化から、電子密度および電子温度を検出する方法である。
【0068】
なお、図中、zは、マイクロ波透過窓53からの容器51の軸方向における距離を示す。また、rは、容器51の軸を中心とした半径方向の距離を示す。
【0069】
所定の磁場勾配を有する磁場配位において、マイクロ波パワーを変化させたときの、生成するプラズマの電子温度および電子密度をラングミュア・プローブを用いて調べた。
実験では、図4に示すような、それぞれ、ECR領域における磁場勾配の異なる磁場配位Ba〜Bdについて検討した。磁場勾配の大きさは、Ba<Bb<Bc<Bdの順となっている。
【0070】
図4に示す磁場配位Bb、Bc、Bdを形成した場合の結果を図5に、また、磁場配位Baを形成した場合の結果を図6に示す。実験条件は、窒素ガス50〜76sccm、0.1〜1Pa(およそ1−10mTorr)、測定地点z=400mmとした。
【0071】
図5より、ECR領域における磁場勾配が比較的大きい磁場配位Bb、Bc、Bdにおいては、マイクロ波パワーが大きいほど、電子密度の高いプラズマが生成されることがわかる。一方で、電子温度は、マイクロ波パワーの大きさには依存せず、比較的高い値でほぼ一定であることがわかる。
【0072】
一方、図6より、ECR領域における磁場勾配が比較的小さい磁場配位Baにおいては、マイクロ波パワーが大きいほど、より電子温度の高いプラズマが生成されることがわかる。図6において、マイクロ波パワーを0.5kW程度から1.3kW程度まで変化させたとき、電子温度は2eV程度から7eV程度まで変化する。また一方で、電子密度は、マイクロ波パワーの大きさには依存せず、ほぼ一定であることがわかる。
【0073】
図5および図6に示す結果から、ECR領域およびその近傍領域における磁場勾配が、所定程度の大きさに、特に、比較的小さい値となるような磁場配位を形成することにより、生成されるプラズマの電子温度を、電子密度を一定に保ちつつ、マイクロ波パワーによって制御可能であることがわかる。
【0074】
上記のように電子温度がマイクロ波パワーに依存する理由として、マイクロ波パワーが比較的大きいとき電磁波動が発散し、また、マイクロ波パワーが比較的小さいとき電磁波動が集束することが挙げられる。以下では、その理論付けを行っている。
【0075】
図7(a)および(b)に、磁場配位Baにおいて、マイクロ波パワーを0.5kWおよび1.5kWとしたときの、半径r方向の電磁波動分布を計算した結果を示す。また、図8(a)および(b)には、同様にマイクロ波パワーを0.5kWおよび1.5kWとしたときの、半径r方向のパワー吸収分布を計算した結果を示す。
なお、計算には、ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス第72号(1992)2652頁(福山ら)に記載されたTASKを用いた。
【0076】
ここで、マイクロ波パワーを0.5kWとしたときの電子温度は2eV程度であり、マイクロ波パワーを1.5kWとしたときの電子温度は7eV程度であった。従って、マイクロ波パワーが0.5kWおよび1.5kWの結果は、電子温度が比較的低い場合と、高い場合と、をそれぞれ示す。
【0077】
まず、図7(a)より、マイクロ波パワーが小さい場合、すなわち、電子温度が低い場合、図中の矢印に示すように、電磁波動分布は半径方向の外側から中ほどにわたって比較的発散していることがわかる。一方で、図7(b)より、マイクロ波パワーが大きい場合、すなわち、電子温度が高い場合、電磁波動分布は比較的集束していることがわかる。
【0078】
また、図8(a)より、電子温度が比較的低いときには、パワー吸収分布は比較的広い領域に発散していることがわかる。一方、図8(b)より、電子温度が比較的高いときには、パワー吸収分布は半径方向外側の、窓53に近い領域に比較的集束していることがわかる。
【0079】
図9(a)および(b)に、図8(a)および(b)に示すパワー吸収分布を、その大きさとともに示す空間分布図を示す。図9(a)および(b)を比較して、電子温度が高いほど(マイクロ波パワーが大きいほど)、その最大値が大きいことがわかる。
【0080】
以上の結果から、マイクロ波パワーが大きい場合には、電磁波動が集束し、このとき、電磁波のパワー吸収が所定領域に集中することにより、電子温度が高くなることが推察される。一方で、マイクロ波パワーが小さい場合には、電磁波動が発散してパワー吸収も発散し、よって、電子温度は低いものとなる。
【0081】
このように、電磁波動のパワー吸収分布はマイクロ波パワーに依存して集束または発散する。従って、ECRプラズマの電子温度は、ECR領域およびその近傍における磁場勾配を所定値に設定し、マイクロ波パワーの大きさを制御することにより制御可能である。
【0082】
また、ECR領域における磁場勾配と、マイクロ波パワーと、の関係を調べた結果を、図11に示す。図11に示す結果は、図10に示す、ECR領域における磁場勾配の異なる複数の磁場配位B1〜B7について、マイクロ波パワーを変化させたときのプラズマ電子温度を示す。なお、測定は、上記測定と同様に、窒素ガスを用い、測定地点Z=400mm、マイクロ波パワーを750W、1kW、1.25kW、1.5kWとした場合について調べた。
【0083】
図10に示すように、磁場勾配の大きさは、B1<B2<…<B7となっている。図11よりわかるように、所定の磁場配位においてマイクロ波パワーを変化させることにより、プラズマの電子温度を変化させることができることがわかる。
【0084】
また、特に、磁場配位B2〜B6、望ましくは、磁場配位B2〜B5において、マイクロ波パワーが異なる場合においても、比較的低い電子温度(約3eV以下)が得られることがわかる。
【0085】
ECR領域近傍における磁場勾配は、例えば、z=200mmおよびz=300mmにおける磁場強度から曲線の傾きを算出することによって近似することができる。
【0086】
例えば、磁場配位B6に関して、z=200mmおよび300mmにおける磁場強度が37mT(3.7G)および28mT(2.8G)であり、その勾配は90mT/m(9G/m)である。また、磁場配位B2に関して、z=200mmおよび300mmにおける磁場強度は34mT(3.4G)および31mT(3.1G)であり、その勾配は30mT/m(3G/m)である。
【0087】
このことから、ECR領域およびその近傍における磁場勾配の値が、例えば、30〜90mT/m(3〜9G/m)、望ましくは、0.3〜0.5mT/cm(3〜5G/m)程度の範囲内にあるとき、電子温度を比較的低い値としつつ、マイクロ波パワーにより制御できる。
【0088】
以上説明したように、上記実施の形態によれば、所定の磁場配位、特に、ECR領域における所定の磁場勾配を形成することにより、電子温度を高精度に制御することができる。このため、比較的電子温度のばらつきが大きいECRプラズマを用い、高品質の膜を安定に形成することができる。
【0089】
また、所定の磁場勾配、特に、z方向に対して磁場勾配の比較的小さい磁場配位において、マイクロ波パワーを変化させることにより、生成するプラズマの電子温度を高精度に制御できる。
【0090】
さらに、上記実施の形態では、形成した膜の質に関する情報を取得し、これに基づいて処理時のプラズマの電子温度を推定する。連続処理において、推定した電子温度情報をフィードバックして、マイクロ波パワーを調節してプラズマの電子温度を制御する。このように、プラズマ生成をフィードバックして制御することにより、ECRプラズマでは比較的大きい電子温度のばらつきを抑え、高品質の膜を安定に形成することが可能となる。
【0091】
本発明は、上記実施の形態に限られず、種々の変形、応用が可能である。以下、本発明を適用可能な上記実施の形態の変形態様について、説明する。
【0092】
上記実施の形態では、915MHzのマイクロ波を用いるものとしたが、使用する周波数は、これに限られず、2.45GHz等いかなる周波数であってもよい。
【0093】
上記実施の形態では、枚葉式の装置に適用した例を示したが、本発明は、バッチ式の装置にも勿論適用可能である。
また、上記例では、プロセスチャンバ15と、測定チャンバ16と、を1つずつ設ける構成とした。しかし、各チャンバの数は、いくつであってもよい。
さらにまた、測定チャンバ16を設けず、膜厚および膜質の測定を搬送室14内で行うようにしてもよい。この場合、例えば、光学的測定ユニットを搬送室14の天井に設け、光透過窓を介して測定光を搬送機構18に保持された半導体ウェハWに照射するようにすればよい。
【0094】
上記実施の形態では、測定チャンバ16では、分光学的方法によって膜質を検査するものとした。しかし、測定方法はこれに限られず、絶縁膜に通電するなどの電気的方法を用いてもよい。
また、上記例では測定チャンバ16における検査は、処理ウェハに対して1枚づつ行うものとしたが、所定枚数ごとに検査するようにしてもよい。
【0095】
上記実施の形態では、シランガスと窒素ガスとを用いてCVDによりシリコン窒化膜を成膜する場合について説明した。しかし、使用するガスの種類および生成する膜種は、上記例に限られない。勿論、MOCVDなどの処理装置にも適用可能である。
また、CVDに限らず、PVD等のプラズマ処理を行う場合についても適用可能である。さらに、成膜処理に限らず、エッチング、表面改質、アッシング、アニール等の、ECRプラズマを用いるいかなるプラズマ処理にも適用可能である。
【0096】
上記実施の形態では、半導体ウェハを処理する場合について説明したが、液晶表示基板であってもよい。
【0097】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ECRプラズマを用いた、品質および安定性の高い処理が可能なプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置が提供される。
また、本発明によれば、ECRプラズマの電子温度を高精度に制御可能なプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置の構成を示す図である。
【図2】図1に示すプロセスチャンバの構成を示す図である。
【図3】実験装置の構成を示す図である。
【図4】磁場配位Ba〜Bdの形状を示す図である。
【図5】磁場配位Bb〜Bdと、電子温度および電子密度と、の関係を示す図である。
【図6】磁場配位Baと、電子温度および電子密度と、の関係を示す図である。
【図7】電子温度と電磁波動分布との関係を示す図である。
【図8】電子温度とパワー吸収分布との関係を示す図である。
【図9】図8に示すパワー吸収分布の空間分布を示す図である。
【図10】磁場配位B1〜B7の形状を示す図である。
【図11】磁場配位B1〜B7における、マイクロ波パワーと電子温度との関係を示す図である。
【符号の説明】
11 プラズマ処理装置
12 コントローラ
15 プロセスチャンバ
16 測定チャンバ
20 チャンバ
21 載置台
33 ガスノズル
34 ガスリング
35 マイクロ波導入窓
39 マイクロ波発振器
40 主コイル
41 補助コイル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a plasma processing method and a plasma processing apparatus for performing predetermined processing on an object to be processed such as a semiconductor wafer or a liquid crystal display substrate using electron cyclotron resonance plasma.
[0002]
[Prior art]
In the manufacturing process of electronic devices such as semiconductor devices and liquid crystal display devices, processing using plasma is widely used. Such plasma treatment generates a plasma of a process gas or a carrier gas, and chemically processes the surface of an object to be processed such as a semiconductor wafer with a process gas activated species or a process gas excited in contact with the carrier gas activated species. Apply physical or physical treatment.
[0003]
In recent years, plasma having a low electron temperature has been demanded in order to perform a highly reliable plasma treatment on an object to be processed. For example, when the electron temperature of the plasma is high, damage to the object to be processed, metal contamination of the object to be processed based on sputtering of the chamber member, and the like become problems.
[0004]
As a method of generating plasma having a low electron temperature, a method of generating plasma at a relatively high vacuum pressure using a microwave has been developed. Such a low electron temperature plasma can be generated using a radial line slot antenna (RLSA) as described in, for example, Patent Document 1 below.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2000-294550 A
[0006]
According to the above-described method, it is possible to perform processing while avoiding damage to the object to be processed by the low electron temperature plasma. However, a high gas pressure means that the concentration of the substance in the gas is high, and high-quality processing may not be performed, for example, it is difficult to perform highly anisotropic etching.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In this respect, electron cyclotron resonance (ECR) plasma can be generated at a relatively low pressure, and high quality processing such as anisotropy is possible. On the other hand, the ECR plasma has a large variation in electron energy (electron temperature) distribution in the plasma compared to the RLSA plasma. For this reason, when ECR plasma is used, the processing stability is lower than when the high-pressure plasma is used.
[0008]
As described above, the conventional processing method using ECR plasma can generate plasma at a relatively low pressure and can perform high-quality processing. However, the variation in plasma electron temperature is relatively large, and the processing is stable. It is difficult to obtain sex. Therefore, in order to realize highly stable processing, a method for controlling the electron temperature of ECR plasma with high accuracy has been required, but there has been no such method in the past.
[0009]
In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a plasma processing method and a plasma processing apparatus using ECR plasma capable of processing with high quality and stability.
It is another object of the present invention to provide a plasma processing method and a plasma processing apparatus capable of controlling the electron temperature of ECR plasma with high accuracy.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a plasma processing method according to the first aspect of the present invention comprises:
A plasma processing method for performing a predetermined process on an object to be processed using a plasma generated based on electron cyclotron resonance by an interaction between a magnetic field and a microwave electric field,
A magnetic field forming step of forming a magnetic field having a predetermined gradient with respect to the traveling direction of the microwave in a region where electron cyclotron resonance occurs and in the vicinity thereof; and
A microwave control step for controlling the power of the microwave introduced into the magnetic field formed in the magnetic field formation step so that plasma of a predetermined electron temperature is generated;
including.
[0011]
In the above method, in the microwave control step, the microwave power may be controlled so that a power absorption distribution of a predetermined electromagnetic wave is generated.
[0012]
In the above method, in the magnetic field forming step, a magnetic field having a predetermined gradient is formed so that the power of the microwave is absorbed almost uniformly in a plane in a region where electron cyclotron resonance occurs and in the vicinity thereof. May be.
[0013]
In the above method, in the microwave control step, the microwave power may be controlled so that the electron temperature changes while maintaining the electron density of the plasma to be generated constant.
[0014]
The method may further include an information acquisition step of acquiring information indicating a processing state of the object to be processed.
In the microwave control step, the power of the microwave may be controlled based on the information acquired in the information acquisition step.
[0015]
In order to achieve the above object, a plasma processing apparatus according to the second aspect of the present invention provides:
A plasma processing apparatus that performs a predetermined process on an object to be processed using plasma generated based on electron cyclotron resonance by the interaction between a magnetic field and a microwave electric field,
In a region where electron cyclotron resonance occurs, magnetic field forming means for forming a magnetic field having a predetermined gradient with respect to the traveling direction of the microwave,
Microwave control means for controlling the power of the microwave introduced into the magnetic field formed by the magnetic field forming means so that plasma of a predetermined electron temperature is generated;
Is provided.
[0016]
In the above apparatus, the microwave control means may control the microwave power so that a power absorption distribution of a predetermined electromagnetic wave is generated.
[0017]
In the above apparatus, in the magnetic field forming step, a magnetic field having a predetermined gradient is formed so that the power of the microwave is absorbed almost uniformly in a plane in a region where electron cyclotron resonance occurs and a region in the vicinity thereof. May be.
[0018]
In the above apparatus, the microwave control means may control the microwave power so that the electron temperature changes while keeping the electron density of the plasma to be generated constant.
[0019]
The apparatus may further include information acquisition means for acquiring information indicating a processing state of the object to be processed.
The microwave control unit may control the power of the microwave based on the information acquired by the information acquisition unit.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A plasma processing method and a plasma processing apparatus according to embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
In the present embodiment, an electron cyclotron resonance (ECR) plasma processing apparatus will be described as an example. This ECR plasma processing apparatus forms a silicon nitride film on the surface of a semiconductor wafer as an object to be processed by CVD (Chemical Vapor Deposition).
[0021]
FIG. 1 shows a configuration of a
As shown in FIG. 1, the
[0022]
The
[0023]
The
[0024]
The
[0025]
As will be described later, the
[0026]
The
[0027]
The measurement is performed by a spectroscopic method. For example, light such as visible light or infrared light is incident on the surface of the film, and the degree of interference between the reflected light and the incident light is obtained. By the measurement, for example, information on film formation uniformity indicating whether or not the film is uniformly formed on the entire surface of the semiconductor wafer is acquired.
As will be described later, the
[0028]
FIG. 2 shows the configuration of the
From the bottom of the
[0029]
A flat
[0030]
A
[0031]
Further, by applying a bias voltage from the high
[0032]
Inside the mounting table 21, a
Further, a cooling
[0033]
A
[0034]
An
[0035]
A
[0036]
A
[0037]
The ceiling portion of the
[0038]
A
An industrial frequency of 915 MHz is selected as the microwave frequency.
[0039]
A ring-shaped
[0040]
Next, the operation of the
First, the
[0041]
Next, the
Further, the
[0042]
Subsequently, the
[0043]
Further, the
[0044]
On the other hand, the
[0045]
Further, the
[0046]
Due to the interaction between the microwave electric field and the magnetic field, electron cyclotron resonance (ECR) occurs in a predetermined region on the upper portion of the
[0047]
The electrons accelerated in the ECR region collide with nitrogen molecules in the gas supplied into the
[0048]
In the film forming step, the magnetic field configuration in the
[0049]
For example, the
[0050]
The film formation process in the
[0051]
Thereafter, the pressure in the
[0052]
At this time, the
[0053]
In the
[0054]
The
[0055]
After the film measurement is completed, the
[0056]
Here, in the above-described continuous processing, the
[0057]
That is, the
[0058]
The
[0059]
For example, the
[0060]
As described above, by feeding back and controlling information on the state of the formed film, a high-quality film can be stably formed even when using ECR plasma with a relatively large variation in electron temperature. .
[0061]
Hereinafter, the result of examining the dependence of the electron temperature of ECR plasma on the magnetic field configuration will be described. FIG. 3 schematically shows the configuration of the
[0062]
The
[0063]
A
A
[0064]
A
[0065]
A disc-shaped
[0066]
The
[0067]
The
[0068]
In the figure, z indicates the distance in the axial direction of the
[0069]
In the magnetic field configuration having a predetermined magnetic field gradient, the electron temperature and the electron density of the generated plasma when the microwave power was changed were examined using a Langmuir probe.
In the experiment, as shown in FIG. 4, magnetic field configurations B having different magnetic field gradients in the ECR region, respectively. a ~ B d Was examined. The magnitude of the magnetic field gradient is B a <B b <B c <B d The order is
[0070]
Magnetic field configuration B shown in FIG. b , B c , B d FIG. 5 shows the result of forming the magnetic field B, and the magnetic field configuration B a The result when forming is shown in FIG. The experimental conditions were nitrogen gas 50-76 sccm, 0.1-1 Pa (approximately 1-10 mTorr), and measurement point z = 400 mm.
[0071]
FIG. 5 shows that the magnetic field configuration B has a relatively large magnetic field gradient in the ECR region. b , B c , B d It can be seen that plasma with higher electron density is generated as the microwave power increases. On the other hand, it can be seen that the electron temperature does not depend on the magnitude of the microwave power and is substantially constant at a relatively high value.
[0072]
On the other hand, FIG. 6 shows that the magnetic field configuration B has a relatively small magnetic field gradient in the ECR region. a It can be seen that plasma with higher electron temperature is generated as the microwave power increases. In FIG. 6, when the microwave power is changed from about 0.5 kW to about 1.3 kW, the electron temperature changes from about 2 eV to about 7 eV. On the other hand, it can be seen that the electron density is almost constant without depending on the magnitude of the microwave power.
[0073]
From the results shown in FIG. 5 and FIG. 6, the magnetic field gradient in the ECR region and the vicinity thereof is generated by forming a magnetic field configuration such that the magnetic field gradient has a predetermined magnitude, particularly a relatively small value. It can be seen that the electron temperature of the plasma can be controlled by the microwave power while keeping the electron density constant.
[0074]
As described above, the reason why the electron temperature depends on the microwave power is that the electromagnetic wave motion diverges when the microwave power is relatively high, and that the electromagnetic wave is focused when the microwave power is relatively low. In the following, the theory is given.
[0075]
7A and 7B show the magnetic field configuration B a Fig. 5 shows the result of calculating the electromagnetic wave distribution in the radius r direction when the microwave power is 0.5 kW and 1.5 kW. FIGS. 8A and 8B similarly show the results of calculating the power absorption distribution in the radius r direction when the microwave power is 0.5 kW and 1.5 kW.
For the calculation, TASK described in Journal of Applied Physics No. 72 (1992), page 2652 (Fukuyama et al.) Was used.
[0076]
Here, the electron temperature when the microwave power was 0.5 kW was about 2 eV, and the electron temperature when the microwave power was 1.5 kW was about 7 eV. Therefore, the results of the microwave powers of 0.5 kW and 1.5 kW indicate a case where the electron temperature is relatively low and a case where the electron temperature is high, respectively.
[0077]
First, from FIG. 7A, when the microwave power is small, that is, when the electron temperature is low, the electromagnetic wave distribution is relatively divergent from the outside in the radial direction to the middle as shown by the arrows in the figure. I understand that. On the other hand, FIG. 7B shows that the electromagnetic wave distribution is relatively focused when the microwave power is high, that is, when the electron temperature is high.
[0078]
Further, FIG. 8A shows that when the electron temperature is relatively low, the power absorption distribution diverges in a relatively wide region. On the other hand, FIG. 8B shows that when the electron temperature is relatively high, the power absorption distribution is relatively focused in a region near the
[0079]
FIGS. 9A and 9B are spatial distribution diagrams showing the power absorption distributions shown in FIGS. 8A and 8B together with their sizes. 9A and 9B are compared, it can be seen that the higher the electron temperature (the greater the microwave power), the greater the maximum value.
[0080]
From the above results, it is inferred that when the microwave power is large, the electromagnetic wave motion is focused, and at this time, the power absorption of the electromagnetic wave concentrates in a predetermined region, thereby increasing the electron temperature. On the other hand, when the microwave power is small, electromagnetic wave motion diverges and power absorption also diverges, so that the electron temperature is low.
[0081]
As described above, the power absorption distribution of electromagnetic wave motion is focused or diverged depending on the microwave power. Therefore, the electron temperature of the ECR plasma can be controlled by setting the magnetic field gradient in the ECR region and the vicinity thereof to a predetermined value and controlling the magnitude of the microwave power.
[0082]
In addition, FIG. 11 shows the result of examining the relationship between the magnetic field gradient in the ECR region and the microwave power. The result shown in FIG. 11 is that a plurality of magnetic field configurations B having different magnetic field gradients in the ECR region shown in FIG. 1 ~ B 7 Shows the plasma electron temperature when the microwave power is changed. The measurement was conducted in the same manner as in the above measurement using nitrogen gas, the measurement point Z = 400 mm, and the microwave power set to 750 W, 1 kW, 1.25 kW, and 1.5 kW.
[0083]
As shown in FIG. 10, the magnitude of the magnetic field gradient is B 1 <B 2 <... <B 7 It has become. As can be seen from FIG. 11, it is understood that the electron temperature of the plasma can be changed by changing the microwave power in a predetermined magnetic field configuration.
[0084]
In particular, the magnetic field configuration B 2 ~ B 6 Desirably, magnetic field configuration B 2 ~ B 5 It can be seen that a relatively low electron temperature (about 3 eV or less) can be obtained even when the microwave power is different.
[0085]
The magnetic field gradient in the vicinity of the ECR region can be approximated, for example, by calculating the slope of the curve from the magnetic field strength at z = 200 mm and z = 300 mm.
[0086]
For example, magnetic field configuration B 6 , The magnetic field strengths at z = 200 mm and 300 mm are 37 mT (3.7 G) and 28 mT (2.8 G), and the gradient is 90 mT / m (9 G / m). Magnetic field configuration B 2 For z = 200 mm and 300 mm, the magnetic field strength is 34 mT (3.4 G) and 31 mT (3.1 G), and the gradient is 30 mT / m (3 G / m).
[0087]
From this, the value of the magnetic field gradient in the ECR region and the vicinity thereof is, for example, 30 to 90 mT / m (3 to 9 G / m), preferably 0.3 to 0.5 mT / cm (3 to 5 G / m). When it is within the range, the electron temperature can be controlled by the microwave power while keeping the electron temperature relatively low.
[0088]
As described above, according to the above embodiment, the electron temperature can be controlled with high accuracy by forming a predetermined magnetic field configuration, in particular, a predetermined magnetic field gradient in the ECR region. For this reason, it is possible to stably form a high-quality film by using ECR plasma having a relatively large variation in electron temperature.
[0089]
Further, by changing the microwave power in a predetermined magnetic field gradient, in particular, a magnetic field configuration having a relatively small magnetic field gradient with respect to the z direction, the electron temperature of the generated plasma can be controlled with high accuracy.
[0090]
Furthermore, in the above embodiment, information on the quality of the formed film is acquired, and based on this, the electron temperature of plasma during processing is estimated. In continuous processing, the estimated electron temperature information is fed back and the microwave power is adjusted to control the electron temperature of the plasma. Thus, by controlling the plasma generation by feedback, it is possible to suppress a relatively large variation in electron temperature in ECR plasma and to stably form a high-quality film.
[0091]
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications and applications are possible. Hereinafter, modifications of the above-described embodiment to which the present invention is applicable will be described.
[0092]
In the above embodiment, the microwave of 915 MHz is used, but the frequency to be used is not limited to this, and may be any frequency such as 2.45 GHz.
[0093]
In the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to a single-wafer type apparatus has been described. However, the present invention is naturally applicable to a batch-type apparatus.
In the above example, one
Furthermore, the
[0094]
In the above embodiment, the film quality is inspected by the spectroscopic method in the
In the above example, the inspection in the
[0095]
In the above embodiment, the case where the silicon nitride film is formed by CVD using silane gas and nitrogen gas has been described. However, the type of gas used and the type of film to be generated are not limited to the above example. Of course, the present invention can also be applied to a processing apparatus such as MOCVD.
Moreover, it is applicable not only to CVD but also to the case of performing plasma processing such as PVD. Furthermore, the present invention is not limited to the film formation process, and can be applied to any plasma process using ECR plasma such as etching, surface modification, ashing, annealing, and the like.
[0096]
In the above embodiment, the case of processing a semiconductor wafer has been described, but a liquid crystal display substrate may be used.
[0097]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a plasma processing method and a plasma processing apparatus using ECR plasma capable of high quality and stable processing are provided.
The present invention also provides a plasma processing method and a plasma processing apparatus capable of controlling the electron temperature of ECR plasma with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing a configuration of a process chamber shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an experimental apparatus.
FIG. 4 Magnetic field configuration B a ~ B d FIG.
Fig. 5 Magnetic field configuration B b ~ B d It is a figure which shows the relationship between electron temperature and electron density.
FIG. 6: Magnetic field configuration B a It is a figure which shows the relationship between electron temperature and electron density.
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between electron temperature and electromagnetic wave motion distribution.
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between electron temperature and power absorption distribution.
9 is a diagram showing a spatial distribution of the power absorption distribution shown in FIG.
FIG. 10: Magnetic field configuration B 1 ~ B 7 FIG.
FIG. 11: Magnetic field configuration B 1 ~ B 7 It is a figure which shows the relationship between the microwave power and electron temperature in FIG.
[Explanation of symbols]
11 Plasma processing equipment
12 Controller
15 Process chamber
16 Measuring chamber
20 chambers
21 Mounting table
33 Gas nozzle
34 Gas ring
35 Microwave introduction window
39 Microwave Oscillator
40 Main coil
41 Auxiliary coil
Claims (10)
電子サイクロトロン共鳴が生じる領域およびその近傍領域において、マイクロ波の進行方向に対して所定の勾配を有する磁場を形成する磁場形成工程と、
所定の電子温度のプラズマが生成するように、前記磁場形成工程で形成された磁場に導入するマイクロ波のパワーを制御するマイクロ波制御工程と、
を含む、ことを特徴とするプラズマ処理方法。A plasma processing method for performing a predetermined process on an object to be processed using a plasma generated based on electron cyclotron resonance by an interaction between a magnetic field and a microwave electric field,
A magnetic field forming step of forming a magnetic field having a predetermined gradient with respect to the traveling direction of the microwave in a region where electron cyclotron resonance occurs and in the vicinity thereof; and
A microwave control step for controlling the power of the microwave introduced into the magnetic field formed in the magnetic field formation step so that plasma of a predetermined electron temperature is generated;
A plasma processing method comprising:
前記マイクロ波制御工程では、前記情報取得工程で取得した情報に基づいて、マイクロ波のパワーを制御する、ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のプラズマ処理方法。An information acquisition step of acquiring information indicating a processing state of the object to be processed;
5. The plasma processing method according to claim 1, wherein, in the microwave control step, the power of the microwave is controlled based on the information acquired in the information acquisition step.
電子サイクロトロン共鳴が生じる領域およびその近傍領域において、マイクロ波の進行方向に対して所定の勾配を有する磁場を形成する磁場形成手段と、
所定の電子温度のプラズマが生成するように、前記磁場形成手段が形成した磁場に導入するマイクロ波のパワーを制御するマイクロ波制御手段と、
を備える、ことを特徴とするプラズマ処理装置。A plasma processing apparatus that performs a predetermined process on an object to be processed using plasma generated based on electron cyclotron resonance by the interaction between a magnetic field and a microwave electric field,
A magnetic field forming means for forming a magnetic field having a predetermined gradient with respect to the traveling direction of the microwave in a region where electron cyclotron resonance occurs and a region in the vicinity thereof;
Microwave control means for controlling the power of the microwave introduced into the magnetic field formed by the magnetic field forming means so that plasma of a predetermined electron temperature is generated;
A plasma processing apparatus comprising:
前記マイクロ波制御手段は、前記情報取得手段が取得した情報に基づいて、マイクロ波のパワーを制御する、ことを特徴とする請求項6乃至9のいずれか1項に記載のプラズマ処理装置。It further comprises information acquisition means for acquiring information indicating the processing state of the object to be processed,
The plasma processing apparatus according to claim 6, wherein the microwave control unit controls the power of the microwave based on the information acquired by the information acquisition unit.
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