JPH04136180A - 有磁場マイクロ波吸収プラズマ処理装置 - 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、方向の制御されたイオン流もしくはプラズマ
により発生したラジカルにより、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃ
ａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　）　、ｘッ
チング、スパッタリング等のプラズマ処理を行う有磁場
マイクロ波プラズマ処理装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の有磁場マイクロ波吸収プラズマ処理装置は、大別
して以下の３タイプに分けられる。

（１）有磁場マイクロ波吸収プラズマ中で被処理物を処
理するタイプ（特開昭５３−９６３９８号）。

この装置は、コイルにより作られた磁界により、磁力線
と直角な平面で一定の角周波数で円運動（サイクロトロ
ン運動）をしている電子の角周波数と同期した電磁波（
マイクロ波）を導入することにより、励起された電子に
より形成された有磁場マイクロ波吸収プラズマ（ＥＣＲ
プラズマ）中に被処理物を置くことを特徴とする。

（２）イオン引出しタイプ（特開昭５５−１４１７２９
号）。

この装置は、コイルにより作られた磁界とマイクロ波に
より形成された有磁場マイクロ波吸収プラズマ（ＥＣＲ
プラズマ）を、該コイルにより形成される発散磁界によ
って引き出すことを特徴とする。

（３）アンテナタイプ（特開昭５５−１４１７２９号）
。

この装置は、多極に配置された永久磁石により作られた
磁界に、該永久磁石と平行に設置されたアンテナにより
マイクロ波を導入し、ＥＣＲプラズマを得ることを特徴
とする。

〔発明か解決しようとする課題〕

集積回路の高集積化は、集積回路の単位素子の価格を低
下させ、高付加価値を獲得できるため、産業上重要な課
題となっている。また、高集積化を実現するためには、
素子の寸法を微細化し、かつ集積回路のＩチップ当たり
の面積を拡大することか課題となる。

しかしながら、１チツプ当たりの面積を拡大すると、１
枚のウェハより生産できる集積回路の数か減少し、同時
に１チツプの集積回路に発生する欠陥、処理の不均一性
による不良品の発生確率を上昇させ、歩留まりを低下さ
せてしまう。従って、高集積化を実現するためには、大
口径のウェハを均一に処理することが必至になるのであ
る。

また、素子の寸法を微細化するためには、例えばＭＯＳ
ｌ−ランジスタのゲート形成のエツチング処理のように
、最小加工幅を小さくする必要があり、異方性の高いエ
ツチング処理か要求される。

これは、異方性の低いエツチング（等方エツチング）の
場合には、フォトレジスト等のマスクの直下にアンダー
カットを生じ、アンダーカットの寸法より微細な加工が
できなくなるためである。

このことを、第１０図の模式図を用いて説明する。第１
Ｏ図ａは異方性の高い処理を行う場合の模式図で、第１
Ｏ図すは等方向な処理を行う場合の模式図である。これ
ら図において、ウェハＷのベースとなる酸化膜Ｆの上に
ポリソリコンＰが皮膜され、更に、その上にフォトレジ
ストＲが皮膜されており、必要部分をマスクしている。

このウェハＷにプラズマ中のイオンＥを上方がら照射す
ると、フォトレジストＲにて被覆されてない部分か浸食
されてエツチング処理か行われる。このイオンＥの照射
の方向性か揃っていると、第１０図ａに示すように、ポ
リシリコンＰが垂直にエツチングされるが、その照射の
方向性が揃っていないと、第１０図すに示すように、ポ
リシリコンＰをマスクするフォトレジストＲの直下にア
ンダーカット部Ｃを生じるのである。このアンダーカッ
トＣか生じることにより、レジストＲの幅をある程度以
下にすることができず、異方性を高くしないと微細な加
工ができなくなるのである。

逆に、例えばコンタクトホールのエツチングでは、コン
タクトホールの上部を等方性エツチング（ラウンドエツ
チング）することにより、後工程で成膜される金属配線
を埋め込み易くし、がっ、断面積を増やして配線抵抗を
下げ、信頼性を向上させることか要求される。

同時に、イオンかウェハに衝突することにより発生する
基盤の損傷および衝突時に発生する二次電子やＸ線等に
よる損傷は、素子の欠陥を誘発し製品の歩留りを低下さ
せる原因になるので最小にとどめなければならない。そ
のためイオンの入射エネルギーを最小に割面する必要が
ある。

このように高集積化を実現するためには、最小限の入射
エネルギーで、目的の処理形状を大面積かつ均一に処理
する必要があるのである。

有磁場マイクロ波吸収プラズマ処理装置においては、磁
界と電界との相互作用により電離を行っているので、電
離の為のエネルギーか直接イオンを加速せず、イオンの
入射エネルギーを低くすることができる。従って、ウェ
ハを真空容器より電気的に絶縁した場合、電子とイオン
の移動速度の差によりウェハのイオンシース部に発生す
るイオンシース電圧のみにより加速された低エネルギー
（十数ｅＶ）のイオンを得ることかできる。またたとえ
ＲＦバイアスをウェハに印可したとしても、イオンの入
射エネルギーが揃った最小限の入射イオンエネルギーで
、下地に損傷を与える事なく処理を行うことができ、近
年注目されている。

一方、例えばＣＶＤ処理の場合は、高密度プラズマを大
面積にわたり均一に閉し込め、閉じ込められた高密度プ
ラズマ中のイオンまたはラジカルにより、下地を損傷さ
せることなく、目的の形状に成膜することか求められる
。

また、例えばスパッタリング処理の場合は、高密度プラ
ズマを大面積にわたり均一に閉じ込め、閉し込められた
高密度プラズマ中のイオンによりターゲットをスパッタ
し、ターゲットの材質を目的に応じてウェハに再付着さ
せてスパッタデポジションを均一に行うが、ウェハを高
密度プラズマ中に置きスパッタエツチングを均一に行う
ことが求められる。

また、例えばエツチング処理の場合は、高密度プラズマ
を大面積にわたり均一に閉じ込め、閉じ込められた高密
度プラズマ中の方向性が制純されたイオンもしくはプラ
ズマにより発生したラジカルにより、下地を損傷させる
ことなく、目的の形状に成膜することが求められる。一
般に、均一磁界中では、方向の制御されたイオン流によ
り異方性の高い処理を行うことができ、発散磁界中では
、イオンの方向が乱れ、プラズマにより発生したラジカ
ルか主体な反応により等方性の高い処理を行うことかで
き、またエツチング形状はウェハの位置により連続的に
変化できる。

これらの課題を解決するためには、高密度プラズマを大
面積にわたり均一に閉じ込め、閉じ込められた高密度プ
ラズマ中に被処理物を配置して、方向性の制御されたイ
オン流もしくはプラズマにより発生したラジカルにより
均一な処理を行う必要かある。また、その処理は、プラ
ズマ中の比較的寿命の短い荷電粒子であるイオンによる
反応が支配的な場合では、被処理物は、処理速度を向上
させるため、イオン密度か高いＥＣＲプラズマ中で処理
する必要かあり、等方向な処理を行う場合では、イオン
密度を低下させるために、ＥＣＲプラズマ領域の外で処
理することか要求される。

このように、大面積のウェハを高品位に処理しようとし
た場合には、高密度プラズマを大面積にわたり均一に閉
じ込め、閉じ込められた高密度プラズマ中に被処理物を
配置して、方向性の制御されたイオン流もしくはプラズ
マにより発生したラジカルにより均一な処理を行う必要
かある。

しかしながら、前記従来の有磁場マイクロ波吸収プラズ
マ中で被処理物を処理するタイプのものは、コイルによ
り比較的均一で平行な磁力線を得ることかできるが、高
密度プラズマを大面積にわたり均一に閉じ込めるために
は、大口径のコイルが必要となる。一般に、同一強度の
磁場を得る場合は、コイル径の２乗に比例したコイル電
流が必要となるので、コイル重量も等比級数的に増大し
、大口径化に伴い装置の構成が困難となる。

一方、前記イオン引出しタイプのものは、イオン流か拡
散して、大面積のウェハを処理できるが、根本的に発散
磁界を用いているために、均一な磁界による方向の揃っ
た処理か行えない。

同様に、前記アンテナタイプのものも、磁極とアンテナ
を増す事により大面積化に対応することはできるが、均
一な磁界か得られず方向の揃った処理か得られない。

しかも、これらタイプの有磁場マイクロ波吸収プラズマ
処理装置は、プラズマを効率良く閉じ込めることができ
ず、加速された電荷粒子が真空容器と衝突し、真空容器
の材料元素をウェハに混入させる恐れがある。

また、ラジカルが支配的な処理を行う場合には、イオン
を排除するための何らかの機構を必要とし、装置を大型
化する必要がある。

このように、従来技術では、高密度プラズマを大面積に
わたり効率良く閉じ込め、閉じ込められた高密度プラズ
マ中の方向の揃ったイオン流またはプラズマにより、等
方向、異方的な処理を任意に制御して処理することがで
きないが、できても装置を大型化する必要が生じて実用
的ではなくなるのである。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたもの
であって、高密度プラズマを大面積にわたり効率良く均
一に閉じ込め、閉じ込められた高密度プラズマ中の方向
の揃ったイオン流もしくはプラズマにより発生したラジ
カルによって、均一な処理を行うことができ、かつ等方
向、異方的な処理を任意に制御して行うことができ、し
かも、その処理を装置の大型化を伴うことなく達成する
ことのできる有磁場マイクロ波プラズマ吸収装置を提供
することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、処理ガスを導入すると共に試料を内部に収納
する真空容器と、該真空容器内に磁界を形成する磁界発
生手段と、真空容器内にマイクロ波を導入するマイクロ
波導入手段とを備えてなり、真空容器内に電子サイクロ
トン共鳴条件を成立させて、処理ガスをプラズマ化する
ことにより試料にエツチング、スパッタリング、’ＣＶ
Ｄ等のプラズマ処理を行う有磁場マイクロ波吸収プラズ
マ処理装置において、上記目的を達成すべく、下記の技
術的手段を採用したことを特徴とする。

すなわち、上記の磁界発生手段が、互いに異なる磁極を
対向させて平行に配置された対の平板状の永久磁石を備
えてなり、これら対の平板状の永久磁石の間に、永久磁
石の表面積より小さな表面積の試料を配置することを特
徴とする。

また、上記の磁界発生手段が、対向させて平行に配置さ
れた対の平面状の端面を有すると共に、その対の端面か
互いに異なる磁極を有するように磁化された磁性体を備
えてなるものとされても良い。

〔作用〕

ＥＣＲによるプラズマの発生は、磁界によりサイクロト
ロン運動をしている電子の角周波数に同期した電磁波（
マイクロ波）を与えることにより電子を励起し、この励
起された電子か中性粒子にエネルギーを与え、この中性
粒子が電離を起こしてプラズマ化するものである。

ここで、一般にＥＣＲ条件を形成するのに必要なマイク
ロ波のサイクロトロン周波数は下式で表される。

Ｗｅ　　＝　　−（ｅＸＢ）／ｍ （但し、Ｗｃはサイクロトロン角周波数、ｅは電子の電
荷、Ｂは磁束密度、ｍは電子の質量。）電子の質量ｍは
定数なので、この式から、通常工業的に利用されるマイ
クロ波電源（２，４５ＧＨｚ）を用いた場合の磁束密度
Ｂは、８７５Ｇａｕｓｓと計算される。

本発明においては、互いに異なる磁極を対向させて平行
に配置された対の平板状の永久磁石の間に、８７５Ｇａ
ｕｓｓの平行で均一な磁場を形成し、その磁場にマイク
ロ波を導入することによりＥＣＲ条件を得る。

対の平板状の永久磁石を、互いに異なる磁極を対向させ
て平行に配置した場合、対の永久磁石の間に形成される
空間の磁場は、その模式図である第８図に示すように、
おおむね永久磁石の大きさと等しく、磁力線の方向が揃
い、かつ永久磁石周辺部で磁力線が反転することが、境
界要素法による計算と実験により確認されている。

従って、試料より大きな対の永久磁石の間に形成される
空間に、マイクロ波を導入すればＥＣＲプラズマに代表
される有磁場マイクロ波吸収プラズマを得ることができ
る。

また、対の永久磁石間の空間の磁力線はミラー磁場を形
成しており、発生したプラズマは、このミラー磁場内に
閉じ込められる。

その上、対の永久磁石の大きさを同一にした場合、両永
久磁石の間に形成され、これら永久磁石からの距離が等
しい中間の平面に交差する磁力線は、全てこの平面に直
交し、磁力線がお互いに平行になることが境界要素法に
よる計算と実験により確認されている。また、境界要素
法による計算によると、磁力線は上記平面に直交するが
、この平面から離れるほど傾きか大きくなる。しかしな
から、試料を一般的機械精度の範囲内（±ｏ、ｔｍ）に
配置した場合には、その傾きが０．１度以内であり、実
用上充分に平行な磁力線を得られることが確認できた。

磁界の均一性については、両永久磁石間の間隔により、
該永久磁石に平行な方向の磁場強度のプロ’７フイルが
変化する。２．４５ＧＨｚ、　８７５ＧａｕｓｓのＥＣ
Ｒ条件てプラズマを発生し、かつ育効に閉じ込めるため
には、おおむね永久磁石の半径寸法に両永久磁石間の間
隔を設定すれば良いことか境界要素法による計算と実験
により確認された。

磁石間ギャップと磁場プロファイルの関係を例示する第
９図のグラフに示すように、−数的に磁石間の間隔か狭
い場合は周辺部に磁力線密度の上昇か認められ、逆に広
い場合は周辺部に行くほと磁力線密度か低下している。

従って、均一な磁界を得るためには、磁石間の間隔を該
磁石の半径寸法程度にすれば良い。なお、第９図のグラ
フは、直径３００ｍｍのサマリウムコバルト磁石（最大
磁気エネルギー積；ＢＸＨ＝３０１Ｇ・Ｏｅ）を対向配
置した例における磁石間ギャップと磁場プロファイルの
関係を示し、横軸を磁石のセンターからの距離、縦軸を
磁力線密度としたものである。

従って、本発明の装置構成では、対の永久磁石間のほぼ
中間の平面状の空間でＥＣＲによるプラズマか発生し、
両永久磁石が形成するミラー磁場によりプラズマが効率
よく閉じ込められ、閉じ込められた均一なプラズマ中の
イオンまたはラジカルによって、下地を損傷させること
なく、均一な処理を行うことができる。また、対の永久
磁石間の中間に形成されたＥＣＲプラズマ領域を外れる
と、磁力線に傾きが生じてイオンの方向が乱れると共に
、比較的に寿命の短い荷電粒子であるイオン密度か低下
するので、試料をＥＣＲプラズマ領域の外に配置するこ
とによって、ラジカルが強位な等方的な処理を行うこと
ができる。従って、本発明の装置構成では、対の永久磁
石間に配置する試料の位置の設定により、等方的、異方
的な処理を任意に制御して行うことかでき、しかも、そ
の処理を装置の大型化を伴うことなく達成できるのであ
る。

例えば、現在工業的に使われている６インチウェハ（直
径１５０ｍｍ）を処理するに、厚さ１５ｍｍ、直径３０
０ｍｍのサマリウムコバルト磁石（最大磁気エネルギー
積；　ＢｘＨ＝３０ＭＧ−Ｏｅ）を２枚、お互いに異な
る磁極を対向させ１５０ｍ＋ｎの間隔を隔てて平行に配
置した場合、両磁石間の該両磁石より等距離の平面上に
、８７５Ｇａｕｓｓで、傾きか０．１度以内の磁力線を
得た。また、一般に、ウェハ径の２倍の径を持つ永久磁
石をもってあたれば、均一処理に十分な磁場を形成でき
るので、大面積ウェハの処理に対応できる大口径処理装
置を、大型化を伴うことなく構成することかできるので
ある。

〔実施例〕

以下に、本発明の有磁場マイクロ波吸収プラズマ処理装
置の実施例を、その概略図である第１図〜第７図を用い
て説明する。

第１図において、（１）は真空容器であって、該真空容
器（１）は、円筒状の主体部（ｌａ）と該主体部（Ｉａ
）の上下開口部を閉塞する上下蓋（１ｂ）（ｌｃ）とか
らなり、その主体部（ｌａ）と上下蓋（１ｂＸｌｃ）と
の間には０−リング（１０ａ）と（１０ｂ）とか介設さ
れ、該真空容器（１）内の空間を外界から遮断している
。また、その主体部（ｌａ）には、処理ガスを該真空容
器（１）内に導入するガス導入口（３）と、該真空容器
（１）内を真空引きする真空排気口（４）とが設けられ
ている。

（２）と（２′）は対の永久磁石であって、これら対の
永久磁石（２１（２’）は、上下面に磁極をもつ円盤状
のもので、互いに異なる磁極を対向させて平行に、真空
容器（１）の上下蓋（１ｂＸ１ｃ）それぞれの外側面に
設けられた凸部に配置されている。

（５）はサセプタであって、該サセプタ（５）は、真空
容器（１）内の上下方向の略中夫に配置され、その上面
外周部に設けた複数のチャッキング爪（７）により、円
盤状のウェハ（６）を、真空容器（１）内における対の
永久磁石（２）（２’）それぞれから等距離の中間に位
置させて、密着保持するものとされている。また、該サ
セプタ（５）は、温度調節可能とされる一方、絶縁体（
９ａ）により真空容器（１）と電気的に絶縁されている
。なお、サセプタ（５）上に載置されるウニ／％（６）
は、永久磁石（２＋（２′）の磁極の表面積より小さな
表面積のものとされる。

（８）はアンテナであって、該アンテナ（８）は、サセ
プタ（５）上方に位置する真空容器＋１）内に配置され
て円盤状のウェハ（６）の外周を囲むリング部（８ａ）
と、その一端が該リング部（８ａ）に接続されると共に
他端が真空容器（１）の外部に配置された高周波電源ａ
１）に接続された引出し部（８ｂ）とからなり、真空容
器（１）内に高周波電源αυからのマイクロ波（２，４
５Ｇｌ（ｚ）を導入するものとされている。また、該ア
ンテナ（８）の引出し部（８ｂ）は、絶縁部材（９ｂ）
により真空容器（１）と電気的に絶縁されている。

本例の装置では、ウェハ（６）をサセプタ（５）上に載
置して真空容器（１）内に配置し、該真空容器（１）内
を真空排気口（４）を介して排気すると共に、ガス導入
口（３）から真空容器（１）内に処理ガスである塩素ガ
スを導入した後、高周波電源αυに接続されたアンテナ
（８）によりマイクロ波を真空容器（１）内に導入する
ことて電界を供給し、対の永久磁石＋２１（２’）によ
り付加された８７５Ｇａｕｓｓの磁界との相互作用によ
りウェハ（６）の直上にＥＣＲ条件を形成して処理ガス
をプラズマ化し、対の永久磁石（２１（２°）が形成す
るミラー磁場により閉じ込められた均一なプラズマ中の
、ウェハ（６）の面に直角な方向に揃ったイオンまたは
ラジカルによって、異方的な工・ソチングやＣＶＤ処理
を行うのである。

次に、第２図を用いて本発明の別の実施例を説明する。

なお、第１図と第２図とて同符号を付したものは実質的
に同一物なので説明を省略する。

第２図に示す実施例では、サセプタ（５）およびアンテ
ナ（８）を、真空容器（１）内の下方に位置して配置す
ることで、サセプタ（５）上に載置するウニ／’（６１
を、図中の一点鎖線で示すＥＣＲプラズマ領域への外に
位置させるものとされている。

本例の装置では、ＥＣＲプラズマ領域Ａから外れ、磁力
線に傾きか生じてイオンの方向が乱れると共に、比較的
に寿命の短い荷電粒子であるイオンか低下する領域で、
ラジカルが強位な等方向なエツチングやＣＶＤ処理を行
うのである。

次に、第３図を用いて本発明の別の実施例を説明する。

なお、第１図と第３図とで同符号を付したものは実質的
に同一物なので説明を省略する。

第３図に示す実施例では、アンテナ（８）をＥＣＲ条件
が得られる真空容器（１）内の上下方向の中央部に位置
して配置する一方、サセプタ（５）を該アンテナ（８）
から離れた真空容器（１）内の下方に配置すると共に、
真空容器（１）の外部の直流電源α３に接続されたター
ゲット■を、真空容器（１）内のアンテナ（８）直上に
配置している。

本例の装置では、アンテナ（８）にて導入されたマイク
ロ波より供給される電界と、対の永久磁石（２）（２゛
）により付加された磁界との相互作用により形成された
高密度のプラズマ中のイオン流を、ターゲット＠に衝突
させてスパッタし、該ターゲットα２の材質を、下方の
サセプタ（５）上に載置されたウェハ（６）上に再付着
させてスパッタデポジションを行うのである。

次に、第４図を用いて本発明の別の実施例を説明する。

なお、第１図と第４図とで同符号を付したものは実質的
に同一物なので説明を省略する。

第４図に示す実施例では、真空容器（１）内へのマイク
ロ波の導入を第１図で示した実施例におけるアンテナ（
８）の代わりに、真空容器（１）の主体部（ｌａ）に接
続された導波管α４により図中矢印方向に行うものであ
って、該導波管α４には、その中途に石英窓０Ｇが挟ま
れていると共に、その先端にはサセプタ（５）上に載置
されたウェハ（６）の外周を囲む中空ドーナツ状の導波
管（１４ａ）が接続されている。また、中空ドーナツ状
の導波管（１４ａ）の内周面には複数のスリットα９か
設けられており、該導波管α４により真空容器（１）内
に導入されたマイクロ波はスリットα９から漏洩してウ
ェハα９上部に供給される。

また、サセプタ（５）は、第１図に示した例と同様に、
真空容器（１）内の上下方向の略中央に配置され、その
上に載置されたウェハ（６）を、真空容器（１）内にお
ける対の永久磁石（２）（２’）それぞれから等距離の
中間に位置させて保持するものとされている。

本例の装置では、導波管α４によりウェハ（６）の上部
にマイクロ波を導入することて電界を供給し、対の永久
磁石＋２１（２’）により付加された磁界との相互作用
によりウェハ（６）の直上にＥＣＲ条件を形成して処理
ガスをプラズマ化し、対の永久磁石（２）（２゛）か形
成するミラー磁場により閉じ込められた均一なプラズマ
中の、ウェハ（６）の面に直角な方向に揃ったイオンま
たはラジカルによって、異方的なエツチングやＣＶＤ処
理を行うのである。

次に、第５図を用いて本発明の別の実施例を説明する。

なお、第４図と第５図とて同符号を付したものは実質的
に同一物なので説明を省略する。

第５図に示す実施例では、サセプタ（５）および導波管
α４を、真空容器（１）内の下方に位置して配置するこ
とで、サセプタ（５）上に載置するウェハ（６）を、図
中の一点鎖線で示すＥＣＲプラズマ領域領域外に位置さ
せるものとされている。

本例の装置では、ＥＣＲプラズマ領域領域外外れ、磁力
線に傾きか生じてイオンの方向か乱れると共に、比較的
に寿命の短い荷電粒子であるイオンか低下する領域で、
ラジカルか強位な等方的なエツチングやＣＶＤ処理を行
うのである。

上記の第１図〜第５図に示した例では、真空容器ｆｉｌ
内に磁界を付加するに、対の永久磁石（２＋（２’）を
配置したが、これは−例であって、例えば、本発明の別
の実施態様の説明図である第６図に示すように、対の永
久磁石（２＋（２’）を配置する代わりに、ヨーク状に
形成されて、平行に対向する対の平面状の端部を有し、
その対の端面か互いに異なる磁極を有するように電磁石
ないしは永久磁石を組み込んだ磁性体σ力を配置するこ
ともできる。

また、上記の第１図〜第５図に示した例では、真空容器
（１）内に磁界を付加する永久磁石（２＋（２’）を、
該真空容器（１）に対して固定的に配置し、被処理体で
あるウェハ（６）の配置位置を変えることで、等方的ま
たは異方的な処理を任意に制御するものとしたが、これ
は−例であって、例えば、本発明のまた別の実施態様の
説明図である第７図に示すように、真空容器（１）の上
下方向の寸法を比較的に小さくすると共に、対の永久磁
石（２）（２’）を、お互いの間の間隔および平行を維
持した状態にて、対をなして真空容器（１）に対して相
対的に上下動可能に配置することで、真空容器（１）に
対するウェハ（６）の上下方向の位置を変えることなく
、等方的または異方的な処理を任意に制御することかで
きる。

また、対の永久磁石は、必ずしも真空容器の外に配置さ
れなくても良く、これら永久磁石は、比較的に大きな内
容積をもって構成された真空容器の場合では、その内部
に固定的にないしは対をなして上下動可能に配置するこ
ともできる。

なお、本発明において、対の永久磁石ないしは対向する
平面状の端面を有する磁性体を用いる理由は、真空容器
の外周側に配されたコイルと異なり、その表面に対して
直角にして均一な磁界か得られるからである。

次に、本発明になる存磁場マイクロ波吸収プラズマ処理
装置を用いたプラズマ処理の具体例を説明する。

厚さ１５ｍｍ、直径３００ｍｍのサマリウムコバルト磁
石（最大磁気エネルギー積；　Ｂ　Ｘ　Ｈ＝　３０（Ｍ
ＧＭ　・Ｏｅ）を、第１図に示す構成の真空容器の上下
に配置すると共に、この対のサマリウムコバルト磁石そ
れぞれから等距離な中間位ｆｔ（ギャップ１５０ｍｍの
位置）に直径５０ｍｍのシリコンウェハを載置するよう
に水冷サセプタを配置した。このとき、磁力線の傾きは
ウェハに垂直な面に対して０．１度以内であった。サセ
プタにはウェハを十分に冷却できるようにウェハを密着
させる機構を設けた。マイクロ波は、ウェハの外周を囲
むアンテナにより供給した。真空容器の真空排気口は２
インチ配管を介して真空ポンプに接続した。供給ガスは
１７４インチ配管を介して供給し、供給ガスとしては、
例えばエツチングの場合は塩素ガスを導入した。また、
マイクロ波の導入はアンテナによりウェハ近傍で磁力線
に直交するような電界を発生させた。

この装置で、エツチング処理を行なったところ以下のデ
ータを得た。

〔ポリシリコンのエツチング〕

圧力　　　　　　　：　　５Ｘ１０−’Ｔｏｒｒガス　
　　　　　：　塩素（１００％）マイクロ波電力　：　
　１５０Ｗ エツチング速度　コ０．３ミクロン／ｌ１ｌＩｎバイア
ス　　　　：　無しくセルフバイアス）絢−性　　　　
　：　５％（６インチウェハ）また、本実施例により、
大面積にわたって均一なプラズマがウェハイオンシース
部分にのみ発生する事が確認された。

この例では、エツチング処理の場合を説明したが、前述
したように、本発明はＣＶＤやスパッタリング等の他の
プラズマ処理にも対処でき、これらの処理においても大
面積の試料に対して均一な処理を行うことかできる。

また、本発明に用いる永久磁石は、対をなして対向し、
試料に対して垂直な磁力線を発生させるものであればど
の様な形状でもよく、永久磁石には穴をあけてもよいが
、円板状のものが最も効率が良く、かつ磁力線密度分布
が均一である。また、大きさは、試料より大面積の平面
を表面とするものであれば良いのであるが、半導体製造
工程で使用するためには、その形状を円盤状とし、その
直径を試料の２倍以上にすることか望ましい。

また、真空系、ガス系は、目的のプロセスのための条件
を得られる様に任意に変更できる。すなわち、スパッタ
リングの場合にはアルゴンガスを導入し、ＣＶＤの場合
にはシランガス（ＳｉＨ４）やアンモニアガス（ＮＨ，
）等の堆積性のガスを導入すば良く、その処理に応じた
真空度により真空系、ガス系の機器選択をすれば良いの
である。

更にまた、ウェハにＲＦバイアスを印可してもよい。ウ
ェハにＲＦバイアスを印可すれば、イオンの衝突速度が
増すので処理能率を高めることができる。

（発明の効果） 以上に述べたように、本発明に係る有磁場マイクロ波プ
ラズマ吸収装置は、高密度プラズマを大面積にわたり効
率良く均一に閉じ込め、閉じ込められた高密度プラズマ
中方向の揃ったイオン流もしくはプラズマによって、均
一な処理を行うことができ、かつ、試料の配置位置を設
定により、等方向、異方的な処理を任意に制御して行う
ことができ、しかも、その処理を装置の大型化を伴うこ
となく達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図は本発明の詳細な説明する概略図、第８
図は本発明に関わる対の磁石により形成される磁力線の
形状を示す模式図、第９図は本発明に関わる磁石間ギャ
ップと磁場のプロファイルの関係を示すグラフ、第１０
図ａは異方性の高い処理を説明する模式図、第１０図す
は等方向な処理を説明する模式図である。 （１）−・真空容器、（２）　（２’　）・・−永久磁
石、（３）−ガス導入口、（４）−真空排気口、（５）
−サセプタ、（６）−ウェハ、（８１−アンテナ、αυ
−高周波電源、α２−ターゲット、αトー直流電源、α
４−等波管。 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）処理ガスを導入すると共に試料を内部に収納する
   真空容器と、該真空容器内に磁界を形成する磁界発生手
   段と、真空容器内にマイクロ波を導入するマイクロ波導
   入手段とを備えてなり、真空容器内に電子サイクロトン
   共鳴条件を成立させて、処理ガスをプラズマ化すること
   により試料にエッチング、スパッタリング、ＣＶＤ等の
   プラズマ処理を行う有磁場マイクロ波吸収プラズマ処理
   装置において、磁界発生手段が、互いに異なる磁極を対
   向させて平行に配置された対の平板状の永久磁石を備え
   てなり、これら対の平板状の永久磁石の間に、永久磁石
   の表面積より小さな表面積の試料を配置することを特徴
   とする有磁場マイクロ波吸収プラズマ処理装置。
2. （２）処理ガスを導入すると共に試料を内部に収納する
   真空容器と、該真空容器内に磁界を形成する磁界発生手
   段と、真空容器内にマイクロ波を導入するマイクロ波導
   入手段とを備えてなり、真空容器内に電子サイクロトン
   共鳴条件を成立させて、処理ガスをプラズマ化すること
   により試料にエッチング、スパッタリング、ＣＶＤ等の
   プラズマ処理を行う有磁場マイクロ波吸収プラズマ処理
   装置において、磁界発生手段が、対向させて平行に配置
   された対の平面状の端面を有すると共に、その対の端面
   が互いに異なる磁極を有するように磁化された磁性体を
   備えてなり、該磁性体の対の平面状の端面の間に、該端
   面の表面積より小さな表面積の試料を配置することを特
   徴とする有磁場マイクロ波吸収プラズマ処理装置。