JPH036021A - マイクロ波プラズマ処理方法及び装置 - 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、マイクロ波プラズマ処理方法及び装置に関す
るものである。

〔従来の技術〕

少なくともマイクロ波電場により発生したプラズマを利
用して半導体素子基板等の試料を、例えば、エザチング
処理、我膜処理等処理する技術としては、例えば、特開
昭６３−２７３３２０号公報、特開昭６３−２８３０１
８号公報、特開昭６３−２７６２３１号公報、特開昭６
３−２７８２２１号公報特に記載のようなものが知られ
ている。

このような従来技術においては、マイクロ波の投入初期
においてプラズマが存在していないために、投入された
マイクロ波のほとんどは反射される・このため、マイク
ロ波投入からプラズマ発生までに時間遅れが生じる。二
のような時間遅れによりプラズマが不均一となり易く、
このため％試料を均一にプラズマ処理する上で問題を任
している。

また、例えば、特開昭６３−９６２８２号公報に記載の
ような技術が提案されている。該技術は、プラズマ発生
室から反射されたマイクロ波を用いた補正プラズマ発生
！ＪＷを設けたマイクロ波プラズマ発生装置を用い、補
正プラズマ発生装置でプラズマを発生させ、該プラズマ
を種に主プラズマ発生室内にプラズマを発生させるよう
にしたものである。

〔発明が解決しようとするａ題〕

上記、例えば、特開昭６３−９６２８２号公報に記載の
技術では、プラズマ発生室から反射されたマイクロ波を
用いて種になるプラズマを発生させるようになっている
ため、マイクロ波投入からプラズマ発生までに生じる時
間遅れた無（すことはできない。従って、未だ、プラズ
マの不均一これによる試料のプラズマ処理の不均一とい
った問題は解決されない。

また、該従来技術では、プラズマ発生条件によっては、
投入マイクロ波パワーに対して反射されたマイクロ波が
わずかになる場合があり、上記櫨になるプラズマが発生
され難くなるといった問題を有している。

本発明の主な目的は、マイクロ波投入からプラズマ発生
までの時間遅れを無くすことで、プラズマを均−ｆヒさ
せて試料を均一にプラズマ処理できるマイクロ波プラズ
マ処理方法及び装置を提供すること令こある。

〔課題を解決するための手段〕

上記上な目的は、マイクロ波プラズマ処理方法を、マイ
クロ波源からのマイクロ波昏こよる電場により処理ガス
を励起する工程と、該励起された処理ガスを少な（とも
前記マイクロ波電場によりプラズマ化する工程と、該プ
ラズマを利用して試料を処理する工程とを有する方法と
し、マイクロ波プラズマ処理装置を、マイクロ波源と、
該マイクロ波源からのマイクロ波による電場により処理
ガスを励起する手段と、該励起された処理ガスを少なく
とも前記マイクロ波電場によりプラズマ「ヒする手段と
、前記プラズマを利用して処理される試料を保持する手
段とを具備したものとすることにより、達成される。

〔作　　　　用、〕

マイクロ波源からマイクロ波が発振される。処理ガス励
起手段では、上記マイクロ波による電場により処理ガス
が励起される。処理ガスプラズマ化手段では、少なくと
も上記マイクロ波による電場により上記励起された処理
ガスがプラズマ「ヒされる。試料保持手段に保持された
試料は、上記プラズマを利用して処理、例えば、エツチ
ングガス。

ｌｆｆ１Ｍ処理等処理される。

このように、反射マイクロ波によらず、マイクロ波源か
ら発振されたマイクロ波による電場により処理ガスを励
起し、該励起処理ガスを少なくともマイクロ波電場によ
りプラズマ発生するので、処理ガスをプラズマ発生する
箸こ要するマイクロ波投入からプラズマ発生までの時間
遅れを無（すことができ、プラズマを均一１ヒさせるこ
とができる。

〔実　施　例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。

第１図は、本発明による有磁場型のマイクロ波プラズマ
エプチング装置の構成図である。

第１図で、容器１０の頂！ｉ！ｉこは開口Ｕが形成され
、底壁には排気口ｎが形成されている。放電雷銀の形状
は、この場合、略半球形である。放電雷銀の開放端の大
きさは、開口１１と略同じである。放電管美は、その開
放端で開口１１に略一致させ容器１０の頂壁に構設され
ている。容器ｌＯおよび放電管ｍ内で空間（支）が形成
されている。放電管回の外側には、導波管切が設けられ
ている。マイクロ波源父と導波管荀とは、導波管４Ｉで
連結されている。導波管切の外側には、磁場発生手段、
この場合、ソレノイドコイルωが環装されている。空間
Ｉに上部を突出し、下部を容器１０外に突出して試料台
軸７０が容器１０の底壁に気密に挿設されている。試料
台軸７０の上端部には、試料台ｎが略水平に設けられて
いる。試料台ｎは、その表面に試料設置面を有している
。試料台ｎの形状は、略円形であり、その大きさは、関
口１１のそれより小さい。この場合、バイアス電源、例
えば、高周波電源（資）が、設置されている。試料台軸
７０の下端は、高周波電源間に接続されている。高周波
電源（資）は、接地されている。また、容器１０の底壁
と試料台軸７０とは、電気的に絶縁されている。アース
電極（図示省略）は、例えば、試料台７１の側面に対応
した位置で空間間に設けられている。排気口１１と真空
ポンプ美とは、排気管９１で連結されている。排気管９
１には、可変抵抗弁霧が設けられている。導波管Ｃは、
導波管４１の途中で分岐され容器１００に連結されてい
る。導波管４２の分岐部には、マイクロ波分波器ｌ１０
が設けられている。処理ガス併給装Ｒ１２０と容器１０
０とは、導管１２１で連結されている。導管１２１には
、開閉弁１２２が設けられている。容器１０の頂ＭＩＩ
こは、導路１３０が形成されている。容器ＬＯＧと導管
１３０　とは、導管１４０で連結されている。容器１０
０の排気口（図示省略）と真空ポンプ１５０　とは、排
気管１５１　で連結されている。排気管１５１には、可
変抵抗弁１５２が設けられている。

第１図で、マイクロ波源（資）から発振されたマイクロ
波は、マイクロ波分波器１１０で分波される。

例えば、分波された約８０％のマイクロ波は、導波管４
１．４０を伝播して空間（資）に投入される。一方、分
波された残りのマイクロ波は、容Ｈｔｏｏに投入される
。これにより容器１００内には、マイクロ波電場が生成
される。開閉弁１２２が開弁され、処理ガス供給１ｔ１
２０から導管１２１を介して容器１００内に導入されて
いるエツチングガスは、マイクロ波電場により励起され
る。該励起されたエツチングガスは、導管１４０．導管
１３０を介して空間加に導入される。空間（９）では、
空間園に投入されているマイクロ波により電場が生成さ
れ、ソレノイドコイルωにより磁場が形成される。空間
間にある励起されたエツチングガスは、このようなマイ
クロ波電場と磁場との相乗作用により、瞬時にしてプラ
ズマ（ヒされる。試料台７１の試料設置面に被エツチン
グ面上向姿勢で設置されて空間間に保持されている試料
１６０の被エツチング面は、該プラズマを利用してエツ
チング処理される。なお、この場合、エツチング処理中
の試料１６０には、高周波電源（資）よりバイアス電圧
が印加される。

本実施例では、次のような効果が得られる。

（１）　　この場合、マイクロ波投入からプラズマ発生
までの時間遅れは、０．１秒以下であり、実用上、問題
ない程度にマイクロ波投入からプラズマ発生までに生じ
る時間遅れを無くすことができる。従って、プラズマを
均一化させて試料の被エツチング面を均一にエツチング
することができる。

（２）プラズマ発生条件によってエツチングガス励起用
のマイクロ波が不足しエツチングガスが励起されないと
いった問題を解消できる。従って、プラズマ発生条件に
よらず、エツチングガスな瞬時にプラズマ化できる。

（３）　　マイクロ波投入後にバイアス電圧を印加する
シーケンスを採用するものにおいては、マイクロ波投入
からプラズマ発生までの時間遅れにより、デバイス製作
上、不都合であるバイアス電圧が先に印加される場合が
生じる。しかし、この場合、上記（１）に記載したよう
に、マイクロ波投入からプラズマ発生までの時間遅れを
実用上、問題ない程度に無くすことができるので、この
ようなバイアス電圧が先に印加されるといった不都合を
防止することができ、デバイスを良好に製作することが
できる。

第２図は、本発明の第２の実施例を示す有磁場型のマイ
クロ波プラズマエツチング装置の構成図で、本発明の一
実施例を示す第１図と異なる点は、マイクロ波４５０の
他にマイクロ波ｉ＃５１が設けられ、該マイクロ波源５
１と容器１００とが、導波管４２で連結されている点で
ある。従って、この場合、導波管収は、導波管４１から
分岐されてはおらず、マイクロ波分波器は不用である。

なお、ｇＪ２図で、その他第１図と同一装置２部品等は
同一符号で示し説明を省略する。

第２図で、マイクロ波源間から発振されたマイクロ波は
、導波管４１．４０を伝播して空間Ｉに投入される。一
方、マイクロ波源５１から発振されたマイクロ波は、導
波管４２を伝播して容器１００内に投入される。マイク
ロ波＠５１は、容器１００内にあるエツチングガスを励
起するの−こ要する必要最少限のパワーのマイクロ波を
発振する機能を有する。

なお、その他の作用は、上記−実施例での作用と同様で
あり説明を省略する。

本実施例では、上記一実施例での効果と同様の効果が得
られる。

なお、上記各実施例では、励起状態のエツチングガスな
プラズマ１ヒするために、マイクロ波電場と磁場との相
乗作用を用いているが、マイクロ波電場の作用により、
励起状態のエツチングガスなプラズマ（ヒするように構
成されても良い。このような場合、磁場生成手段は、不
用である。また、上記各実施例でのプラズマ処理装置は
、エツチング処理をするための装置であるが、本発明は
、この他の処理、例えば、成膜処理等するための方法お
よび装置においても同様に適用し得る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、マイクロ波投入からプラズマ発生まで
の時間遅れを無くすことができるので、プラズマを均一
（ヒさせて試料を均一にプラズマ処理できる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の有磁場型のマイクロ波プ
ラズマエツチング装置の構成図、第２図は、本発明の第
２の実施例の有磁場型のマイクロ波プラズマエツチング
装置の構成図である。 １０・・・・・・容器、迦・・・・・・放電管、（９）
・・・・・・空間、駒ないし４２・・・・・・導波管、
５０．５１・・・・・・マイクロ波源、ω・・−・・ソ
レノイドコイル、７１・・・・・・ｌＫ料台、　９０．
　　ｔｓ。 ・・−・・真空ポンプ、１００・・・・・・容器、１１
０・・・・・・マイクロ波分波器、１２０・・・・・・
処理ガス供給装置、１３０・・・導管、１４０・・・・
・・導管 イ Ｚ 同

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．マイクロ波源からのマイクロ波による電場により処
   理ガスを励起する工程と、該励起された処理ガスを少な
   くとも前記マイクロ波電場によりプラズマ化する工程と
   、該プラズマを利用して試料を処理する工程とを有する
   ことを特徴とするマイクロ波プラズマ処理方法。
2. ２．前記マイクロ波源からのマイクロ波を二分配し、該
   分配された一方のマイクロ波による電場により前記処理
   ガスを励起し、少なくとも前記分配された他方のマイク
   ロ波による電場により前記励起された処理ガスをプラズ
   マ化する第１請求項に記載のマイクロ波プラズマ処理方
   法。
3. ３．前記マイクロ波源を２台用い、該一方のマイクロ波
   源からのマイクロ波による電場により前記処理ガスを励
   起し、少なくとも前記他方のマイクロ波源からのマイク
   ロ波による電場により前記励起された処理ガスをプラズ
   マ化する第１請求項に記載のマイクロ波プラズマ処理方
   法。
4. ４．前記マイクロ波電場と磁場との相乗作用により前記
   励起された処理ガスをプラズマ化する第１請求項ないし
   第３請求項に記載のマイクロ波プラズマ処理方法。
5. ５．減圧空間に処理ガスを導入する工程と、マイクロ波
   源からのマイクロ波による電場を前記減圧空間に発生さ
   せる工程と、前記減圧空間から他の減圧空間に励起状態
   の前記処理ガスを導入する工程と、少なくとも前記マイ
   クロ波による電場を前記他の減圧空間に発生させる工程
   と、試料を前記他の減圧空間に保持する工程とを有する
   ことを特徴とするマイクロ波プラズマ処理方法。
6. ６．マイクロ波源と、該マイクロ波源からのマイクロ波
   による電場により処理ガスを励起する手段と、該励起さ
   れた処理ガスを少なくとも前記マイクロ波電場によりプ
   ラズマ化する手段と、前記プラズマを利用して処理され
   る試料を保持する手段とを具備したことを特徴とするマ
   イクロ波プラズマ処理装置。
7. ７．減圧空間を形成する容器と、前記減圧空間に処理ガ
   スを導入する手段と、前記減圧空間にマイクロ波電場を
   発生させる手段と、他の減圧空間を形成する容器と、前
   記減圧空間と他の減圧空間とを連絡する手段と、前記他
   の減圧空間に少なくともマイクロ波電場を発生させる手
   段と、試料を前記他の減圧空間で保持する手段とを具備
   したことを特徴とするマイクロ波プラズマ処理装置。
8. ８．前記マイクロ波を発振するマイクロ波源として１台
   のマイクロ波源を用いた第７請求項に記載のマイクロ波
   プラズマ処理装置。
9. ９．前記マイクロ波を発振するマイクロ波源とし別個の
   マイクロ波源を用いた第７請求項に記載のマイクロ波プ
   ラズマ処理装置。
10. １０．減圧空間を形成する容器と、他の減圧空間を形成
    する他の容器と、マイクロ波源と、該マイクロ波源から
    発振されるマイクロ波を分波する手段と、該分波された
    一方のマイクロ波を前記容器に伝播し投入する手段と、
    前記分波された他方のマイクロ波を前記他の容器に伝播
    し投入する手段と、前記減圧空間に処理ガスを導入する
    手段と、前記減圧空間と前記他の減圧空間とを連絡する
    手段と、少なくとも前記他方のマイクロ波電場によるプ
    ラズマを利用して処理される試料を前記他の減圧空間で
    保持する手段とを具備したことを特徴とするマイクロ波
    プラズマ処理装置。