JPH0250429A - 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、プラズマを利用して基板にシリコン等の薄膜
を形成し、あるいは基板のエツチングを行うプラズマ処
理装置に関する。

（従来の技術） 近年、半導体製造部門では、基板を加熱することなく低
温で薄膜を形成し、あるいはエツチング等を行う要求が
極めて高くなっている。

そのような要求に対処する方法として、マイクロ波を用
いる電子サイクロトロン共鳴（以下、ＥＣＲと略す）に
よりプラズマを発生させ、発散磁界を用いて基板上にプ
ラズマを引出し、その適度のエネルギにより成膜を行う
方法がある（例えば、特開昭５６−１５５５３５号公報
参照）。

第３図は、そのようなＥＣＲによるプラズマＣＶＤを、
ＳＬ、Ｎ、膜の形成を例に説明する装置の断面図である
。

図において、１はプラズマ発生源で、空洞共振器として
形成され、その外周には磁気コイル２が配置されている
０図示しないマグネトロンにより発生させた周波数が、
約２．４５ＧＨｚのマイクロ波を導波管３から石英ガラ
ス円板４を介してプラズマ発生源１に導入する。ガス導
入管５からＮ２ガスを導入したプラズマ発生源１におい
て、電子は磁気コイル２により発生した磁界中で旋回運
動し、その時の電子の回転周波数が入力したマイクロ波
の周波数に一致する時に、ＥＣＲの条件が成立して共鳴
吸収現象を生じ、それにより電子の運動エネルギ、電離
効率が増加し、高密度のプラズマが得られる。

６は基板７を配置する減圧状態の基板処理室で、プラズ
マ導入口８を介してプラズマ発生源１に隣接接続されて
いる。磁気コイル２の磁界は、基板７に近づくに従い弱
くなる発散磁界を形成しており、その発散磁界に沿って
基板７の方向にＮ０プラズマが輸送される。基板７の近
傍にガス導入管９からＳｉＨ４ガスを導入すると、　Ｓ
ｉＨ４ガスは活性なＮ０プラズマに触れて分解し、Ｓｉ
、Ｎ、膜が基板７上に形成される。

このようなプラズマ処理装置により、例えばプラズマ導
入口８のプラズマ口径がφ１６０ｍのプラズマ発生源１
では、φ１３０■の基板に±５％以内の均一な膜厚で成
膜することができる。

（発明が解決しようとする課題） 従来のプラズマ処理装置では、上述のようにφ１３０ｍ
程度の基板には均一に成膜が可能であるが、それ以上の
大きい径の基板になると、基板外周部の膜厚が他に比べ
て薄くなる。

すなわち、従来の発散磁界を利用するプラズマＣＶＤ法
では、大口径の基板には均一な膜厚の成膜は困難であり
、それを解決するには、プラズマ口径がより大きなＥＣ
Ｒプラズマ発生源を使用する必要があった。

本発明は上述に鑑み、ＥＣＲプラズマ発生源の規模を変
更することなく、より大径の基板に対する均一な成膜ま
たはエツチングを可能とするプラズマ処理装置の提供を
目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は上記の目的を、プラズマ発生手段と。

カスプ磁場の形成手段と１発生したプラズマを上記カス
プ磁場内に導入する手段とを備え、上記カスプ磁場の中
央に位置する磁束密度がほぼゼロの部位に基板を配置し
て、これに成膜あるいはエツチング等のプラズマ処理を
行うようにして達成する。

（作　用） 以上のように構成する本発明によれば、発生したプラズ
マをカスプ磁場によって特定の広い範囲に分布させ、最
も広いプラズマ分布の位置に基板を配置するから、プラ
ズマ発生源の規模を大きくすることなく、より大きな径
の基板に対し均一な成膜あるいはエツチングを行うこと
が可能になる。

（実施例） 以下１本発明を実施例により図面を用いて詳細に説明す
る。

第１図は本発明の一実施例のプラズマ処理装置を示す断
面図、第２図は本発明の動作原理を説明する断面図で、
何れも第３図と同一符号によって示し、ＥＣＲを利用し
たプラズマ発生源をプラズマ発生手段としたものである
。

第２図（ａ）において、ｌＯは磁気コイルで、磁気コイ
ル２とともにカスプ磁場を形成し、それらの磁界の様子
がプラズマ発生源１と基板処理室６において模式的に示
されている。破線で示す磁力線１４は、従来の磁気コイ
ル２のみによる発散磁界の磁力線であり、これに対し、
カスプ磁場を形成するため、磁気コイル２とは反対方向
の磁力線を発生する上記他の磁気コイル１０が、磁気コ
イル２と同一中心ｉｌｌを共有して下方に配置されてい
る・それにより、磁気コイル２の磁力線１５は実線のよ
うに中央部で大きく広げられる状態となり、カスプ磁場
が得られる。

第２図（ｂ）は、（ａ）図に対応して中心線１１上にお
ける磁束密度Ｂの分布を示したものである。

（ｂ）図において、磁力線が最も広げられた部位では、
磁束密度が０点を横切っている。すなわち、プラズマは
磁力線に沿って導かれるため、中心線１１上で磁束密度
がＯになる部位１２を含み、中心線１１に垂直な平面１
３において最も広い分布のプラズマが得られることにな
る。従って、この平面１３上あるいはその近傍に基板を
配置すれば、より大きな径の基板に対しても均一に成膜
またはエツチングを行うことが可能になり１本発明はそ
れを利用する。

第１図は、一実施例としてＥＣＲプラズマＣｖＤ法によ
ってｓｉ、　Ｎ４　ａを形成する場合を説明する図で、
第３図の従来例と異なるのは、磁気コイル２に対して基
板７を挟む形で対応する磁気コイル１０を中心線１１を
共有させて対向設置した点、および基板７を中心線１１
に垂直になるように配置させた点である。

磁気コイル２からは下向きの磁力線、磁気コイル１０か
らは上向きの磁力線が発生しており、基板７を含む平面
１３で磁力が最も広げられる。

プラズマ発生源１において、活性化すべきＮ８ガスをガ
ス導入管５から導入し、磁気コイル２からの磁界と導波
管３から導入されるマイクロ波とを。

サイクロトロン共鳴させて高密度のＮ０プラズマを発生
させる０発生したＮ０プラズマは、磁気コイル２による
発散磁界によってカスプ磁場内に導入され、基板７を配
置した平面１３で最も広げられ、均一なプラズマが広範
囲に得られる。このＮ０プラズマはガス導入管９から導
入するＳｉＨ４と結合して。

基板７上に広い範囲でＳｉ□Ｎ４膜を形成させる。

この装置で前述した従来例のプラズマ導入口８のプラズ
マ口径がφ１６０■のＥＣＲプラズマ発生源１を使用し
た場合、本発明によればφ２００■の基板７に±５％以
内の均一な膜厚分布で成膜される。つまり、プラズマ導
入口８のプラズマ口径を変更することなく、大きな径の
基板のプラズマ処理が可能になる。

この実施例は、ＥＣＲプラズマ発生源の磁界を供給する
磁気コイル２は、カスプ磁場を形成するための磁気コイ
ルの一つに兼用可能であるから極めて経済的である。な
お、プラズマの発生手段としてＥＣＲプラズマ発生源を
用いたが、これに限ることなく、ＲＦ（高周波）放電等
、他の方式によるプラズマ発生源を用いてもよい、さら
に、プラズマをカスブ磁場内に導く手段として発散磁界
による場合を説明したが、これはプラズマ発生源とカス
プ磁場形成領域との圧力差等を利用して導入してもよい
。

以上、一実施例として薄膜形成について説明したが１本
発明は、基板７としてＧａＡｓを用い、ガス導入管５か
らＣＣ１１４ガスを導入してＧａＡｓ基板７と反応させ
てエツチングする場合についても適用することが可能で
ある。また、基板７にＳＬを用いてガス導入管５から０
□ガスを導入して、上記Ｓｉ基板７の表面にその酸化膜
、　Ｓｉｎ、層を形成する化学反応処理についても適用
できる。

（発明の効果） 以上、詳細に説明して明らかなように、本発明によれば
、発生したプラズマをカスブ磁場内に導くことで、特定
の広い範囲にプラズマを分布させることができ、その最
も広いプラズマ分布の位置に基板を配置して、より大き
な基板に対して均一な成膜あるいはエツチングを行うも
のであるから。

工業的価値が極めて高〈実施して大きな効果が得られる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は本発明の
詳細な説明する断面図、第３図は従来のプラズマ処理装
置の断面図である。 １・・・プラズマ発生源、　２，１０・・・磁気コイル
、　３・・・導波管、　４・・・石英ガラス円板、５．
９・・・ガス導入管、　６・・・基板処理室。 ７・・・基板、　８・・・プラズマ導入口、　　１１・
・・中心線、１２・・・磁束密度がＯになる部位、１３
・・・（中心線に垂直な）平面、　　１４．１５・・・
磁力線。 特許出願人　松下電器産業株式会社 −，！−’ 第 屋 図 第 囚 １４、１５・・・鷺力謀

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. プラズマ発生手段と、カスプ磁場の形成手段と、発生し
   たプラズマを上記カスプ磁場内に導入する手段とを備え
   、上記カスプ磁場の中央に位置する磁束密度がほぼゼロ
   の部位に基板を配置して、これに成膜あるいはエッチン
   グ等のプラズマ処理を行うことを特徴とするプラズマ処
   理装置。