JPH02156526A - マイクロ波プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
たプラズマを用いて基板表面のエツチング、基板への薄
膜形成等の表面処理を行う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。

〔従来の技術〕

従来、この種の装置として、例えば第４図に示す特開昭
５６−１５５５３５号公報掲載の発明が知られている。

図において、１１はマイクロ波電源、１２は導波管、１
３は導入窓、１４はガス導入管、１５はプラズマ引出板
、１６はプラズマ引出口、１７はウェハ処理室、　１ｇ
はコイルである。該マイクロ波プラズマ処理装置は、所
定の強さの磁場が印加されたプラズマ発生室１７ｂ内に
マイクロ波を導入して電子サイクロトロン共鳴運動を起
こし、これにより発生したエネルギーでプラズマ発生室
１７ｂ内のガスをプラズマ化し、プラズマ流を発散磁界
によってウェハ処理室１７ａ内に引き出し、そのイオン
の衝撃効果によってウェハ設置電極４上に載置した基板
（ウェハ）７をエツチングするものである。

この方式においては、発散磁界によりイオンを引き出す
ため、イオンの斜め入射があり、そのためウェハ７内の
エツチング均一性が悪くなり、またエツチング形状のバ
ラツキも大きい。

これらの問題を解決するため、第５図（ａ）、　（ｂ）
に示すような分散型マイクロ波エツチング装置が開発さ
れた。１は永久磁石、２はマイクロ波導入アンテナ、３
は磁力線、５はチャンバ、８は電子サイクロトロン共鳴
部分を示す。この方式は基板上に発散磁界が存在せず、
プラズマの拡散のみを使うので、均一性が良好である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来の装置によれば、基板上に到達する
イオン電流が極めて小さく、エツチング速度、デポジシ
ョン速度が遅くなるという欠点がある。さらに、イオン
電流が小さいことに起因して、イオンエネルギーが大き
くなるという欠点がある。

本発明の目的は前記課題を解決したマイクロ波プラズマ
処理装置を提供することにある。

〔発明の従来技術に対する相違点〕

上述した従来のマイクロ波プラズマエツチングに対し、
本発明は発散磁界を用いず、電子サイクロトロン共鳴点
の近傍でエツチングすることにより、均一性が良好で、
かつ大イオン電流を処理基板へ到達させるという相違点
を有する。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するため、本発明は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
化する装置において、マイクロ波の導入をチャンバ上部
に設置された複数のアンテナを用いて行い、さらにその
アンテナの近傍のチャンバ外側に磁石を！ｉ２置し、基
板の設置電極を電子サイクロトロン共鳴点の近傍に設置
したものである。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図により説明する。

（実施例１） 第１図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）は本発明の実施
例１を示す図である。

図において、本発明は真空チャンバ５内の設置電極４と
対向する位置にマイクロ波導入するアンテナ２を、該設
置電極４と平行に複数設置し、かつ磁石１を、該アンテ
ナ２と対向させ各アンテナに各１つづつチャンバ５の外
壁に設置する。さらに該設置電極４を、該アンテナ２の
周辺に発生する電子サイクロトロン共鳴部分８の位置に
設置したものである。３は磁力線、６は排気を示す。

マグネトロンで発生したマイクロ波はアンテナ２を通っ
てチャンバ５に導入される。

チャンバ５の上部壁に、アンテナ２に対向して永久磁石
１が各々Ｎ極とＳ極の向きを交互にして設置しである。

周波数ｆのマイクロ波と電子サイクロトロン共鳴を起こ
すための磁束密度Ｂｅｅは、Ｂ　ｅｃ　＝主玉畦＝　３
．５７　Ｘ　１０−’　ｆ　（Ｇａｕｓｓ）　、　ｍ　
：電子の質量、ｅ：電子の電荷で与えられる。例えば、
広く用いられている２、４５ＧＨｚのマイクロ波を用い
ると、Ｂｅｃ＝８７５Ｇａｕｓｓとなる。アンテナ２の
周辺で８７５Ｇａｕｓｓの磁場強度を得るためには、永
久磁石１が約１５０００ａｕｓｓ程の磁場強度が必要で
ある。

これらにより、アンテナ２の近傍で電子サイクロトロン
共鳴がおこり、高密度なプラズマを形成する。この高密
度プラズマから１〜２Ｃ１ｌのところにウェハ７を設置
電極４にて設置することにより、高密度プラズマを十分
に利用したエツチング、デポジションができる。このタ
イプで電子サイクロ１−ロン共鳴放電領域をアンテナ２
の周辺に作れるので、このアンテナ２を複数使用するこ
とにより、極めて均一な高密度プラズマを形成でき、か
つ電子サイクロ１−ロン共鳴領域の近傍２】以内でエツ
チングすることにより、極めて大イオン電流をウェハ７
へ到達させられるので、高エツチング速度あるいは高デ
ポジション速度が実現できる。

（実施例２） 第２図は本発明の実施例２を示す構成図である。

本実施例は、第１の実施例のものにＲＦ電源９によりｌ
ｔＦバイアスを印加するようにしたものである。

このＲＦバイアスは通常１３．５６ＭＨｚが使われる。

ＲＦバイアスを印加することで、イオンが垂直に引っば
られるので、特にエツチングの場合、異方性が強くなり
、微細なサブミクロンレベルのエツチングが実現できる
。またデポジションの場合には、段差を平坦化しなから
デポジションを行うものに適用できる。さらに、このｌ
＋Ｆバイアスを印加することで高速エツチングも実現で
きる。本発明の装置の方式を用いると、　ＲＦバイアス
を印加してもイオン電流密度が大きいので、イオンエネ
ルギーはあまり大きくならない。

（実施例３） 第３図は本発明の実施例３を示す構成図である。

本実施例はチャンバ５の側壁に電子のチャンバ壁への損
失を少なくするため、磁石１０を設置したものである。

このことにより、電子サイクロトロン共鳴による放電密
度も通常の１０”〜１０１１ａｎ−’から１０１２１１
へ１桁以上大きくなり、さらに高密度なプラズマが実現
できるという利点がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明はマイクロ波を複数のアンテ
ナを用いて導入し、電子サイクロトロン共鳴放電をウェ
ハ上に均一に発生させ、さらにその放電部分かあるいは
その近傍に処理基板を設置することにより、高密度なプ
ラズマで、均一なエツチング、デポジションが実現でき
、さらに高速エツチング、デポジションを実現でき、イ
オンエネルギーも低く抑えら°れるという効果がある６

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の実施例１を示す構成図、（ｂ）
は動作状態を示す図、（ｃ）はアンテナと磁石との関係
を示す図、第２図は本発明の実施例２を示す構成図、第
３図は本発明の実施例３を示す構成図、第４図、第５図
（ａ）、（ｂ）は従来例を示す図である。 １．１０・・・永久磁石 ２・・マイクロ波導入用アンテナ ３・・・磁力線　　　　　　４・・・設置電極５・・・
チャンバ　　　　　７・・・ウェハ８・・・電子サイク
ロトロン共鳴部分 ９・・・ＩＩＦ電源

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）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する装置において、マイク
   ロ波の導入をチャンバ上部に設置された複数のアンテナ
   を用いて行い、さらにそのアンテナの近傍のチャンバ外
   側に磁石を設置し、基板の設置電極を電子サイクロトロ
   ン共鳴点の近傍に設置したことを特徴とするマイクロ波
   プラズマ処理装置。