JPH04308088A - プラズマ処理装置の運転方法 - Google Patents
プラズマ処理装置の運転方法Info
- Publication number
- JPH04308088A JPH04308088A JP7069691A JP7069691A JPH04308088A JP H04308088 A JPH04308088 A JP H04308088A JP 7069691 A JP7069691 A JP 7069691A JP 7069691 A JP7069691 A JP 7069691A JP H04308088 A JPH04308088 A JP H04308088A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plasma
- generation chamber
- solenoid
- plasma generation
- magnetic flux
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 62
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 43
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 20
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 11
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 230000004323 axial length Effects 0.000 claims description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims 2
- 239000010408 film Substances 0.000 abstract description 36
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 7
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 6
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 6
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 4
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 241001364096 Pachycephalidae Species 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000011017 operating method Methods 0.000 description 2
- 238000005513 bias potential Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体集積回路，特
にＬＳＩ等の微細加工によるＤＲＡＭの製造装置であっ
て、筒状に形成された両端面にそれぞれマイクロ波が透
過するマイクロ波窓とプラズマ引出し口とを備えたプラ
ズマ生成室と、プラズマ生成室と同軸に配されプラズマ
生成室内のマイクロ波窓近傍に電子サイクロトロン共鳴
（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎ
ａｎｃｅ，以下ＥＣＲとも記す）条件を満たす磁場領域
を形成する円筒状のソレノイドと、プラズマ生成室のプ
ラズマ引出し口を通してプラズマ生成室と連通し内部に
被処理基板が載置される，高周波電圧が印加可能に形成
された基板台が配される反応室とを備えてなるＥＣＲ型
プラズマ処理装置とその運転方法とに関する。
にＬＳＩ等の微細加工によるＤＲＡＭの製造装置であっ
て、筒状に形成された両端面にそれぞれマイクロ波が透
過するマイクロ波窓とプラズマ引出し口とを備えたプラ
ズマ生成室と、プラズマ生成室と同軸に配されプラズマ
生成室内のマイクロ波窓近傍に電子サイクロトロン共鳴
（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎ
ａｎｃｅ，以下ＥＣＲとも記す）条件を満たす磁場領域
を形成する円筒状のソレノイドと、プラズマ生成室のプ
ラズマ引出し口を通してプラズマ生成室と連通し内部に
被処理基板が載置される，高周波電圧が印加可能に形成
された基板台が配される反応室とを備えてなるＥＣＲ型
プラズマ処理装置とその運転方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】この種ＥＣＲ型プラズマ処理装置の従来
の構成と、その運転方法とを、図３を用いて説明する。
の構成と、その運転方法とを、図３を用いて説明する。
【０００３】装置は、マイクロ波発生装置４と、マイク
ロ波の伝送路を形成する導波管３と、マイクロ波が透過
するマイクロ波窓２とプラズマ引出し口７とをそれぞれ
両端面に備えたプラズマ生成室１と、プラズマ生成室１
と同軸に配されるソレノイド５と、プラズマ引出し口７
を通してプラズマ生成室１と連通する反応室８とを主要
構成要素として形成されている。反応室８内には被処理
基板１０が載置される基板台９が、ここには図示してい
ないが、気密状態を保って軸方向移動可能に配され、ま
た、基板台９には、装置の運用目的により、高周波電源
（以下ＲＦ電源とも記す）１１が接続される。
ロ波の伝送路を形成する導波管３と、マイクロ波が透過
するマイクロ波窓２とプラズマ引出し口７とをそれぞれ
両端面に備えたプラズマ生成室１と、プラズマ生成室１
と同軸に配されるソレノイド５と、プラズマ引出し口７
を通してプラズマ生成室１と連通する反応室８とを主要
構成要素として形成されている。反応室８内には被処理
基板１０が載置される基板台９が、ここには図示してい
ないが、気密状態を保って軸方向移動可能に配され、ま
た、基板台９には、装置の運用目的により、高周波電源
（以下ＲＦ電源とも記す）１１が接続される。
【０００４】基板１０の表面に絶縁膜，例えばＳｉＯ２
膜を形成する場合には、ソレノイド５に流す電流を調
整してプラズマ生成室１内のマイクロ波窓２の近傍にＥ
ＣＲ条件を満たす磁場領域を形成するとともに、マイク
ロ波発生装置４からマイクロ波を導波管３を通しマイク
ロ波窓２を透過させてプラズマ生成室１内に導入した後
、Ｏ２ ガスをプラズマ生成室１内に導入すると、Ｏ２
ガスはＥＣＲ磁場領域でマイクロ波電力を効率よく吸
収してプラズマ化され、このプラズマがソレノイド５の
発散磁場の磁力線に沿ってプラズマ引出し口から反応室
８内へ移動し、反応室８内に導入されれたＳｉＨ４ ガ
スを分解，活性化するとともに、プラズマ中のＯ＋によ
り基板表面を反応活性化して、基板表面に膜質の良好な
ＳｉＯ２ 膜が形成される。
膜を形成する場合には、ソレノイド５に流す電流を調
整してプラズマ生成室１内のマイクロ波窓２の近傍にＥ
ＣＲ条件を満たす磁場領域を形成するとともに、マイク
ロ波発生装置４からマイクロ波を導波管３を通しマイク
ロ波窓２を透過させてプラズマ生成室１内に導入した後
、Ｏ２ ガスをプラズマ生成室１内に導入すると、Ｏ２
ガスはＥＣＲ磁場領域でマイクロ波電力を効率よく吸
収してプラズマ化され、このプラズマがソレノイド５の
発散磁場の磁力線に沿ってプラズマ引出し口から反応室
８内へ移動し、反応室８内に導入されれたＳｉＨ４ ガ
スを分解，活性化するとともに、プラズマ中のＯ＋によ
り基板表面を反応活性化して、基板表面に膜質の良好な
ＳｉＯ２ 膜が形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来、この種のプラズ
マ処理装置において成膜を行う場合、生成されるプラズ
マに、大きく分けて２つのモードが存在することが知ら
れていた。その１つはガス中の電子が完全なＥＣＲ条件
の下で磁力線まわりを回転駆動されて生じるＥＣＲ本来
のプラズマであり、マイクロ波が注入されるプラズマ境
界近傍の磁束密度が約０．０９Ｔ（Ｔはテスラ，１００
００ガウス）で生じる。一方、この磁束密度より大きい
磁束密度領域では、マイクロ波が、このマイクロ波中の
右まわり円偏光成分のみがプラズマ中に注入，伝播され
る，いわゆるホイスラーモードで注入，伝播されるプラ
ズマが生じる。これら２つの磁束密度領域の間の遷移領
域の幅は極めて小さく、マイクロ波窓近傍に形成する磁
場の磁束密度を０．０８Ｔから０．１ Ｔへと変えて行
くと、プラズマのモードが途中で急激に変化する。そこ
で、ここでは、便宜上、上記遷移領域を含む両磁束密度
領域を「ＥＣＲ条件を満たす磁束密度範囲」と定義し、
本来のＥＣＲプラズマが生じる磁束密度領域をこの範囲
内の低磁束密度領域、ホイスラーモードでマイクロ波が
注入されるプラズマが生じる磁束密度領域をこの範囲内
の高磁束密度領域と称することとする。ＥＣＲ条件を満
たす磁束密度範囲内の低磁束密度領域では、生成される
プラズマ密度が５×１０１０ｃｍ−３以上の高密度とな
るのに対し、高磁束密度領域では、生成されるプラズマ
密度が低磁束密度領域の１／５程度に小さくなり、高プ
ラズマ密度のプラズマを生成して成膜した場合には、膜
質（例えば膜の緻密さ）が良好で、しかも成膜速度が非
常に大きいという特長を持つ反面、膜厚分布が大きいと
いう欠点があった。一方、低プラズマ密度のプラズマを
生成して成膜した場合には、膜厚分布は良いが、成膜速
度が小さく、膜質も良くないという欠点があった。
マ処理装置において成膜を行う場合、生成されるプラズ
マに、大きく分けて２つのモードが存在することが知ら
れていた。その１つはガス中の電子が完全なＥＣＲ条件
の下で磁力線まわりを回転駆動されて生じるＥＣＲ本来
のプラズマであり、マイクロ波が注入されるプラズマ境
界近傍の磁束密度が約０．０９Ｔ（Ｔはテスラ，１００
００ガウス）で生じる。一方、この磁束密度より大きい
磁束密度領域では、マイクロ波が、このマイクロ波中の
右まわり円偏光成分のみがプラズマ中に注入，伝播され
る，いわゆるホイスラーモードで注入，伝播されるプラ
ズマが生じる。これら２つの磁束密度領域の間の遷移領
域の幅は極めて小さく、マイクロ波窓近傍に形成する磁
場の磁束密度を０．０８Ｔから０．１ Ｔへと変えて行
くと、プラズマのモードが途中で急激に変化する。そこ
で、ここでは、便宜上、上記遷移領域を含む両磁束密度
領域を「ＥＣＲ条件を満たす磁束密度範囲」と定義し、
本来のＥＣＲプラズマが生じる磁束密度領域をこの範囲
内の低磁束密度領域、ホイスラーモードでマイクロ波が
注入されるプラズマが生じる磁束密度領域をこの範囲内
の高磁束密度領域と称することとする。ＥＣＲ条件を満
たす磁束密度範囲内の低磁束密度領域では、生成される
プラズマ密度が５×１０１０ｃｍ−３以上の高密度とな
るのに対し、高磁束密度領域では、生成されるプラズマ
密度が低磁束密度領域の１／５程度に小さくなり、高プ
ラズマ密度のプラズマを生成して成膜した場合には、膜
質（例えば膜の緻密さ）が良好で、しかも成膜速度が非
常に大きいという特長を持つ反面、膜厚分布が大きいと
いう欠点があった。一方、低プラズマ密度のプラズマを
生成して成膜した場合には、膜厚分布は良いが、成膜速
度が小さく、膜質も良くないという欠点があった。
【０００６】この発明の目的は、両プラズマモードの持
つ長所のみを引き出すことのできるＥＣＲ型プラズマ処
理装置と、その運転方法とを提供することである。
つ長所のみを引き出すことのできるＥＣＲ型プラズマ処
理装置と、その運転方法とを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明においては、筒状に形成され両端面にそれ
ぞれマイクロ波が透過するマイクロ波窓とプラズマ引出
し口とを備えたプラズマ生成室と、プラズマ生成室と同
軸に配されプラズマ生成室内のマイクロ波窓近傍に電子
サイクロトロン共鳴条件を満たす磁場領域を形成する円
筒状のソレノイドと、プラズマ生成室のプラズマ引出し
口を通してプラズマ生成室と連通し内部に被処理基板が
載置される，高周波電圧が印加可能に形成された基板台
が配される反応室とを備えてなるプラズマ処理装置を、
前記円筒状ソレノイドの巻線の巻数密度をソレノイドの
軸方向長さ１ｍ当り１０００回以下とした装置とするか
、前記円筒状ソレノイドが、電子サイクロトロン共鳴磁
場領域の磁束密度を０．０９Ｔ±１０％の範囲内で１％
以上の精度で設定可能となる精度で電流が供給される装
置とするものとする。
に、この発明においては、筒状に形成され両端面にそれ
ぞれマイクロ波が透過するマイクロ波窓とプラズマ引出
し口とを備えたプラズマ生成室と、プラズマ生成室と同
軸に配されプラズマ生成室内のマイクロ波窓近傍に電子
サイクロトロン共鳴条件を満たす磁場領域を形成する円
筒状のソレノイドと、プラズマ生成室のプラズマ引出し
口を通してプラズマ生成室と連通し内部に被処理基板が
載置される，高周波電圧が印加可能に形成された基板台
が配される反応室とを備えてなるプラズマ処理装置を、
前記円筒状ソレノイドの巻線の巻数密度をソレノイドの
軸方向長さ１ｍ当り１０００回以下とした装置とするか
、前記円筒状ソレノイドが、電子サイクロトロン共鳴磁
場領域の磁束密度を０．０９Ｔ±１０％の範囲内で１％
以上の精度で設定可能となる精度で電流が供給される装
置とするものとする。
【０００８】そして、基板表面への成膜時の装置の運転
方法を、装置の運転目的により、被処理基板の背面側に
基板と同軸に補助ソレノイドを配して反応室内にカスプ
磁場を形成するとともに、プラズマ生成室内のマイクロ
波窓近傍に形成される，電子サイクロトロン共鳴条件を
満たす磁場領域が、電子サイクロトロン共鳴条件を満た
す磁束密度範囲内の低密度領域高密度側端部の磁束密度
の磁束で形成されるようにソレノイド電流を調整する方
法とするか、基板台に高周波電源を接続するとともに、
プラズマ生成室内のマイクロ波窓近傍に形成される，電
子サイクロトロン共鳴条件を満たす磁場領域が、電子サ
イクロトロン共鳴条件を満たす磁束密度範囲内の高密度
領域低密度側端部の磁束密度の磁束で形成されるように
ソレノイド電流を調整する方法とするかするものとする
。
方法を、装置の運転目的により、被処理基板の背面側に
基板と同軸に補助ソレノイドを配して反応室内にカスプ
磁場を形成するとともに、プラズマ生成室内のマイクロ
波窓近傍に形成される，電子サイクロトロン共鳴条件を
満たす磁場領域が、電子サイクロトロン共鳴条件を満た
す磁束密度範囲内の低密度領域高密度側端部の磁束密度
の磁束で形成されるようにソレノイド電流を調整する方
法とするか、基板台に高周波電源を接続するとともに、
プラズマ生成室内のマイクロ波窓近傍に形成される，電
子サイクロトロン共鳴条件を満たす磁場領域が、電子サ
イクロトロン共鳴条件を満たす磁束密度範囲内の高密度
領域低密度側端部の磁束密度の磁束で形成されるように
ソレノイド電流を調整する方法とするかするものとする
。
【０００９】
【作用】ＥＣＲ条件を満たす磁束密度範囲内で磁束密度
を変化させた場合のプラズマ密度の変化を図２に示す。 図の横軸にとったソレノイド電流が大きいほど、プラズ
マ発生場所の磁束密度が大きくなる。図にみられるよう
にソレノイド電流が小さく、磁束密度の小さい領域では
プラズマ密度が高く、また、ソレノイド電流が大きく、
磁束密度の大きい領域ではプラズマ密度が約１／５と１
桁近く小さくなる。いま、密度の高いプラズマ（プラズ
マＡとする）のモードをモードＩとし、密度の低いプラ
ズマ（プラズマＢとする）モードをモードＩＩとすると
、モードＩとモードＩＩとの間に遷移領域が存在し、こ
の領域幅内ではプラズマが不安定となる。しかもこの領
域幅は、この領域のソレノイド電流の１０％未満と非常
に小さい。
を変化させた場合のプラズマ密度の変化を図２に示す。 図の横軸にとったソレノイド電流が大きいほど、プラズ
マ発生場所の磁束密度が大きくなる。図にみられるよう
にソレノイド電流が小さく、磁束密度の小さい領域では
プラズマ密度が高く、また、ソレノイド電流が大きく、
磁束密度の大きい領域ではプラズマ密度が約１／５と１
桁近く小さくなる。いま、密度の高いプラズマ（プラズ
マＡとする）のモードをモードＩとし、密度の低いプラ
ズマ（プラズマＢとする）モードをモードＩＩとすると
、モードＩとモードＩＩとの間に遷移領域が存在し、こ
の領域幅内ではプラズマが不安定となる。しかもこの領
域幅は、この領域のソレノイド電流の１０％未満と非常
に小さい。
【００１０】一方、モードＩの領域内で磁束密度を徐々
にあげて行き、プラズマが不安定になる直前の限界領域
１〜２％では、マイクロ波導入インピーダンスすなわち
プラズマをマイクロ波伝播路のインピーダンスとみた場
合のインピーダンスが、磁束密度０．０８Ｔに近い領域
での高電離度に基づく、金属に近いインピーダンスから
、電子運動が高磁束密度に追随できず、電離度が低下し
て、プラズマが抵抗体のインピーダンスとして作用し、
マイクロ波がホイスラーモードで注入，伝播される低密
度プラズマＢのマイクロ波導入インピーダンスに等しく
なり、この限界領域のプラズマは、モードＩＩのプラズ
マ状態の影響を受けたプラズマＡとなり、成膜特性はプ
ラズマＡの特長に加えて膜厚分布がプラズマＢの性質を
もつ。この場合の膜厚分布は１５〜３０％であり、限界
領域より手前のプラズマＡによる膜厚分布約５０％と明
らかに異なる。そして、基板の後方に補助ソレノイドを
基板と同軸に配して反応室内にカスプ磁場を形成するこ
とにより分布をさらに改善することが可能であり、２〜
５％まで改善が可能である。
にあげて行き、プラズマが不安定になる直前の限界領域
１〜２％では、マイクロ波導入インピーダンスすなわち
プラズマをマイクロ波伝播路のインピーダンスとみた場
合のインピーダンスが、磁束密度０．０８Ｔに近い領域
での高電離度に基づく、金属に近いインピーダンスから
、電子運動が高磁束密度に追随できず、電離度が低下し
て、プラズマが抵抗体のインピーダンスとして作用し、
マイクロ波がホイスラーモードで注入，伝播される低密
度プラズマＢのマイクロ波導入インピーダンスに等しく
なり、この限界領域のプラズマは、モードＩＩのプラズ
マ状態の影響を受けたプラズマＡとなり、成膜特性はプ
ラズマＡの特長に加えて膜厚分布がプラズマＢの性質を
もつ。この場合の膜厚分布は１５〜３０％であり、限界
領域より手前のプラズマＡによる膜厚分布約５０％と明
らかに異なる。そして、基板の後方に補助ソレノイドを
基板と同軸に配して反応室内にカスプ磁場を形成するこ
とにより分布をさらに改善することが可能であり、２〜
５％まで改善が可能である。
【００１１】一方、モードＩＩのプラズマでは、磁束密
度を下げて行き、プラズマが不安定となる直前の限界領
域２〜３％では、基板台を介して基板にＲＦ電圧を印加
した場合、ＲＦ電圧に対するプラズマの入力インピーダ
ンスが、プラズマＡのインピーダンスと等しく、ＲＦに
関する性質はモードＩのプラズマＡの特長を受け継ぎ、
ＲＦ電圧印加により現れる基板表面の負電位に基づくプ
ラズマ中イオンのスパッタ効果が大きい特長を持つので
、ＳｉＯ２ 膜成膜時の段差部側壁の膜成長が可能であ
る。
度を下げて行き、プラズマが不安定となる直前の限界領
域２〜３％では、基板台を介して基板にＲＦ電圧を印加
した場合、ＲＦ電圧に対するプラズマの入力インピーダ
ンスが、プラズマＡのインピーダンスと等しく、ＲＦに
関する性質はモードＩのプラズマＡの特長を受け継ぎ、
ＲＦ電圧印加により現れる基板表面の負電位に基づくプ
ラズマ中イオンのスパッタ効果が大きい特長を持つので
、ＳｉＯ２ 膜成膜時の段差部側壁の膜成長が可能であ
る。
【００１２】しかし、遷移領域の前後１〜２％あるいは
２〜３％の限界領域を正確に捉えるには、磁束密度を高
精度で変化させうる装置でなければならない。本発明で
は、巻線の巻数密度が、ソレノイドの軸方向長さ１ｍ当
り１０００回以下のソレノイドを用い、ソレノイドに大
電流を流してＥＣＲ磁場領域を形成するようにしたので
、遷移領域の前後１〜２％あるいは２〜３％に対応する
電流幅が大きくなり、通常の電源回路構成により、精度
よく磁束密度を変化させて遷移領域前後の狭い限界領域
内の所望密度位置に正確に磁束密度を位置させることが
できる。
２〜３％の限界領域を正確に捉えるには、磁束密度を高
精度で変化させうる装置でなければならない。本発明で
は、巻線の巻数密度が、ソレノイドの軸方向長さ１ｍ当
り１０００回以下のソレノイドを用い、ソレノイドに大
電流を流してＥＣＲ磁場領域を形成するようにしたので
、遷移領域の前後１〜２％あるいは２〜３％に対応する
電流幅が大きくなり、通常の電源回路構成により、精度
よく磁束密度を変化させて遷移領域前後の狭い限界領域
内の所望密度位置に正確に磁束密度を位置させることが
できる。
【００１３】また、従来のように、巻数密度の高いソレ
ノイドを用いる場合には、０．０９Ｔ±１０％の範囲内
で１％以上の精度で所望の磁束密度が設定可能となる精
度でソレノイドに電流を流すようにしたので、巻数密度
の小さいソレノイドを用いる場合と同様に精度よく遷移
領域前後の狭い限界領域内の所望密度位置に正確に磁束
密度を位置させることができる。高精度の電流供給は高
精度の電流検出手段を用いることにより可能となり、種
々の手段が可能であるが、例えば、標準電圧電源と摺動
抵抗とからなる電位差計を用いる場合には、ソレノイド
に抵抗を介して電流を供給するとともに、抵抗の両端子
を電位差計の摺動子と摺動抵抗の一方の端子とに接続し
、摺動子から電位差計外へ流れる電流が零となる摺動子
位置から、上記抵抗の端子電圧を０．０１〜０．０２％
の精度で検出することができる。従って抵抗値の測定精
度と合わせても、１％以上の精度で電流を供給すること
は十分可能である。
ノイドを用いる場合には、０．０９Ｔ±１０％の範囲内
で１％以上の精度で所望の磁束密度が設定可能となる精
度でソレノイドに電流を流すようにしたので、巻数密度
の小さいソレノイドを用いる場合と同様に精度よく遷移
領域前後の狭い限界領域内の所望密度位置に正確に磁束
密度を位置させることができる。高精度の電流供給は高
精度の電流検出手段を用いることにより可能となり、種
々の手段が可能であるが、例えば、標準電圧電源と摺動
抵抗とからなる電位差計を用いる場合には、ソレノイド
に抵抗を介して電流を供給するとともに、抵抗の両端子
を電位差計の摺動子と摺動抵抗の一方の端子とに接続し
、摺動子から電位差計外へ流れる電流が零となる摺動子
位置から、上記抵抗の端子電圧を０．０１〜０．０２％
の精度で検出することができる。従って抵抗値の測定精
度と合わせても、１％以上の精度で電流を供給すること
は十分可能である。
【００１４】以上のように巻数密度の小さいソレノイド
を装備し、あるいは高精度でソレノイド電流が供給され
るプラズマ処理装置を用いて基板の表面に薄膜を形成す
る場合、被処理基板の背面側に基板と同軸に補助ソレノ
イドを配して反応室内にカスプ磁場を形成するとともに
、プラズマ生成室内のマイクロ波窓近傍に形成される，
電子サイクロトロン共鳴条件を満たす磁場領域が、電子
サイクロトロン共鳴条件を満たす磁束密度範囲内の低密
度領域高密度側端部の磁束密度の磁束で形成されるよう
にソレノイド電流を調整すれば、基板表面に現れる負の
バイアス電位により、基板位置でのプラズマ密度がさら
に均一化され、形成される薄膜の膜厚分布が小さくなる
。実験によれば、この方法によりＳｉＯ２ 膜を成膜し
た場合、膜厚分布が２〜５％まで低減されることが確認
された。
を装備し、あるいは高精度でソレノイド電流が供給され
るプラズマ処理装置を用いて基板の表面に薄膜を形成す
る場合、被処理基板の背面側に基板と同軸に補助ソレノ
イドを配して反応室内にカスプ磁場を形成するとともに
、プラズマ生成室内のマイクロ波窓近傍に形成される，
電子サイクロトロン共鳴条件を満たす磁場領域が、電子
サイクロトロン共鳴条件を満たす磁束密度範囲内の低密
度領域高密度側端部の磁束密度の磁束で形成されるよう
にソレノイド電流を調整すれば、基板表面に現れる負の
バイアス電位により、基板位置でのプラズマ密度がさら
に均一化され、形成される薄膜の膜厚分布が小さくなる
。実験によれば、この方法によりＳｉＯ２ 膜を成膜し
た場合、膜厚分布が２〜５％まで低減されることが確認
された。
【００１５】また、本装置による成膜時に、基板台に高
周波電源を接続するとともに、プラズマ生成室内のマイ
クロ波窓近傍に形成される，電子サイクロトロン共鳴条
件を満たす磁場領域が、電子サイクロトロン共鳴条件を
満たす磁束密度範囲内の高密度領域低密度側端部の磁束
密度の磁束で形成されるようにソレノイド電流を調整す
れば、前述のプラズマＡと同様のスパッタ効果が現れ、
高効率で基板表面配線などの段差部側壁への，膜厚が段
差部底面方向へ厚みを増す順テーパ状の成膜が可能とな
る。
周波電源を接続するとともに、プラズマ生成室内のマイ
クロ波窓近傍に形成される，電子サイクロトロン共鳴条
件を満たす磁場領域が、電子サイクロトロン共鳴条件を
満たす磁束密度範囲内の高密度領域低密度側端部の磁束
密度の磁束で形成されるようにソレノイド電流を調整す
れば、前述のプラズマＡと同様のスパッタ効果が現れ、
高効率で基板表面配線などの段差部側壁への，膜厚が段
差部底面方向へ厚みを増す順テーパ状の成膜が可能とな
る。
【００１６】
【実施例】図１に本発明の一実施例を示す。図３の装置
と異なる所は、ソレノイド５として、内径３００ ｍｍ
，高さ３００ ｍｍ，巻線の巻線密度７００ 回／ｍの
低巻数密度のソレノイドを用いていること、および基板
１０の後方に補助ソレノイド１２が配されている点であ
る。
と異なる所は、ソレノイド５として、内径３００ ｍｍ
，高さ３００ ｍｍ，巻線の巻線密度７００ 回／ｍの
低巻数密度のソレノイドを用いていること、および基板
１０の後方に補助ソレノイド１２が配されている点であ
る。
【００１７】図１の装置を用いて基板表面にＳｉＯ２
膜を形成したときの装置の運転方法の一実施例を以下に
説明する。
膜を形成したときの装置の運転方法の一実施例を以下に
説明する。
【００１８】マイクロ波発生装置４から、周波数２．４
５ＧＨｚ ，電力４００ Ｗのマイクロ波を、導波管３
とマイクロ波窓２とを通してプラズマ生成室１に導入す
るとともに、プラズマ生成室１内のマイクロ波窓２近傍
に約０．０９Ｔの磁束密度領域を形成し、ガス供給手段
からＯ２ ガスとＳｉＨ４ ガスとをそれぞれ２０ｃｃ
／ｍｉｎ ，１８ｃｃ／ｍｉｎ の流量でプラズマ生成
室１と反応室８とに供給した。半導体基板１０には周波
数４００ＫＨｚのＲＦ電源１１から基板台９を介して電
力６００ ＷでＲＦバイアスを印加した。この結果、基
板表面に配列形成された配線の全側壁に側壁の上部から
下部方向へ厚みがテーパ状に増すＳｉＯ２ 膜を形成す
ることができた。ここで重要な成果は、Ｏ２ ガスとＳ
ｉＨ４ ガスの流量比を、平坦な面への厚さの均一な薄
膜形成の場合と等しくして、Ｏ＋ のスパッタ効率を上
げることが可能となったことである。
５ＧＨｚ ，電力４００ Ｗのマイクロ波を、導波管３
とマイクロ波窓２とを通してプラズマ生成室１に導入す
るとともに、プラズマ生成室１内のマイクロ波窓２近傍
に約０．０９Ｔの磁束密度領域を形成し、ガス供給手段
からＯ２ ガスとＳｉＨ４ ガスとをそれぞれ２０ｃｃ
／ｍｉｎ ，１８ｃｃ／ｍｉｎ の流量でプラズマ生成
室１と反応室８とに供給した。半導体基板１０には周波
数４００ＫＨｚのＲＦ電源１１から基板台９を介して電
力６００ ＷでＲＦバイアスを印加した。この結果、基
板表面に配列形成された配線の全側壁に側壁の上部から
下部方向へ厚みがテーパ状に増すＳｉＯ２ 膜を形成す
ることができた。ここで重要な成果は、Ｏ２ ガスとＳ
ｉＨ４ ガスの流量比を、平坦な面への厚さの均一な薄
膜形成の場合と等しくして、Ｏ＋ のスパッタ効率を上
げることが可能となったことである。
【００１９】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明では、ＥＣ
Ｒ型プラズマ処理装置を、ＥＣＲ磁場発生用の円筒状ソ
レノイドとして、巻線の巻数密度がソレノイドの軸方向
長さ１ｍ当たり１０００回以下の低巻数密度のソレノイ
ドを用いて構成し、あるいは、ソレノイドが、マイクロ
波近傍の磁場領域の磁束密度を０．０９Ｔ±１０％の範
囲内で１％以上の精度で設定可能となる精度で電流が供
給される装置としたので、２つのプラズマモードの間の
遷移領域前後の狭い限界領域内に、各プラズマモードに
対応した磁束密度を正確に位置させることができる。こ
れにより、ＥＣＲ条件を満たす磁束密度範囲内の低磁束
密度領域内高磁束密度領域側限界領域でＥＣＲ磁場領域
を形成した場合には高磁束密度領域プラズマモードの性
質が現れ、膜質が良好で成膜速度が大きい低磁束密度領
域プラズマモードの特長が保たれたまま、膜厚分布の小
さい成膜が安定に可能となる。従って、成膜時にカスプ
磁界を併用することにより、膜厚分布がさらに改善され
、実験により、分布が２〜５％まで可能であることが確
認された。
Ｒ型プラズマ処理装置を、ＥＣＲ磁場発生用の円筒状ソ
レノイドとして、巻線の巻数密度がソレノイドの軸方向
長さ１ｍ当たり１０００回以下の低巻数密度のソレノイ
ドを用いて構成し、あるいは、ソレノイドが、マイクロ
波近傍の磁場領域の磁束密度を０．０９Ｔ±１０％の範
囲内で１％以上の精度で設定可能となる精度で電流が供
給される装置としたので、２つのプラズマモードの間の
遷移領域前後の狭い限界領域内に、各プラズマモードに
対応した磁束密度を正確に位置させることができる。こ
れにより、ＥＣＲ条件を満たす磁束密度範囲内の低磁束
密度領域内高磁束密度領域側限界領域でＥＣＲ磁場領域
を形成した場合には高磁束密度領域プラズマモードの性
質が現れ、膜質が良好で成膜速度が大きい低磁束密度領
域プラズマモードの特長が保たれたまま、膜厚分布の小
さい成膜が安定に可能となる。従って、成膜時にカスプ
磁界を併用することにより、膜厚分布がさらに改善され
、実験により、分布が２〜５％まで可能であることが確
認された。
【００２０】また、ＥＣＲ条件を満たす磁束密度範囲内
の高磁束密度領域内低磁束密度領域側限界領域でＥＣＲ
磁場領域を形成した場合には、低磁束密度領域プラズマ
のもつスパッタリング効果が現れ、基板にＲＦ電力を供
給することにより、基板表面への段差部側壁への膜成長
が高効率で可能となり、段差被覆性が改善されることを
確認した。
の高磁束密度領域内低磁束密度領域側限界領域でＥＣＲ
磁場領域を形成した場合には、低磁束密度領域プラズマ
のもつスパッタリング効果が現れ、基板にＲＦ電力を供
給することにより、基板表面への段差部側壁への膜成長
が高効率で可能となり、段差被覆性が改善されることを
確認した。
【００２１】このように、本発明によれば、従来知られ
ていた２つのプラズマモードのもつ特長のみを引き出す
ことが安定して可能となり、従来装置と比べ、より広い
範囲の処理が可能になる。
ていた２つのプラズマモードのもつ特長のみを引き出す
ことが安定して可能となり、従来装置と比べ、より広い
範囲の処理が可能になる。
【図１】本発明によるソレノイドを装備したプラズマ処
理装置の成膜時の構成の一実施例を示す装置構成図
理装置の成膜時の構成の一実施例を示す装置構成図
【図
２】ＥＣＲ条件を満たす磁束密度範囲内で磁束密度を変
化させるときのプラズマ密度の変化の様子を示す図
２】ＥＣＲ条件を満たす磁束密度範囲内で磁束密度を変
化させるときのプラズマ密度の変化の様子を示す図
【図
３】従来のＥＣＲ型プラズマ処理装置の構成例を示す装
置構成図
３】従来のＥＣＲ型プラズマ処理装置の構成例を示す装
置構成図
１ プラズマ生成室
２ マイクロ波窓
５ ソレノイド
６ 直流電源
７ プラズマ引出し口
８ 反応室
９ 基板台
１０ 基板（被処理基板）
１１ ＲＦ電源（高周波電源）
１２ 補助ソレノイド
Claims (4)
- 【請求項１】筒状に形成され両端面にそれぞれマイクロ
波が透過するマイクロ波窓とプラズマ引出し口とを備え
たプラズマ生成室と、プラズマ生成室と同軸に配されプ
ラズマ生成室内のマイクロ波窓近傍に電子サイクロトロ
ン共鳴条件を満たす磁場領域を形成する円筒状のソレノ
イドと、プラズマ生成室のプラズマ引出し口を通してプ
ラズマ生成室と連通し内部に被処理基板が載置される，
高周波電圧が印加可能に形成された基板台が配される反
応室とを備えてなり、プラズマ生成室内に導入されたマ
イクロ波と前記ソレノイドが形成する磁場とにより、該
プラズマ生成室に導入されたガスをプラズマ化し、この
プラズマを被処理基板表面への薄膜形成あるいはエッチ
ングなどの処理に用いるプラズマ処理装置において、前
記円筒状ソレノイドの巻線の巻数密度をソレノイドの軸
方向長さ１ｍ当り１０００回以下としたことを特徴とす
るプラズマ処理装置。 - 【請求項２】筒状に形成され両端面にそれぞれマイクロ
波が透過するマイクロ波窓とプラズマ引出し口とを備え
たプラズマ生成室と、プラズマ生成室と同軸に配されプ
ラズマ生成室内のマイクロ波窓近傍に電子サイクロトロ
ン共鳴条件を満たす磁場領域を形成する円筒状のソレノ
イドと、プラズマ生成室のプラズマ引出し口を通してプ
ラズマ生成室と連通し内部に被処理基板が載置される，
高周波電圧が印加可能に形成された基板台が配される反
応室とを備えてなり、プラズマ生成室内に導入されたマ
イクロ波と前記ソレノイドが形成する磁場とにより、該
プラズマ生成室に導入されたガスをプラズマ化し、この
プラズマを被処理基板表面への薄膜形成あるいはエッチ
ングなどの処理に用いるプラズマ処理装置において、プ
ラズマ生成室内のマイクロ波窓近傍に電子サイクロトロ
ン共鳴条件を満たす磁場領域を形成する円筒状のソレノ
イドは、該磁場領域の磁束密度を０．０９Ｔ±１０％の
範囲内で１％以上の精度で設定可能となる精度で電流が
供給されることを特徴とするとするプラズマ処理装置。 - 【請求項３】請求項第１項または第２項に記載のプラズ
マ処理装置を用いて被処理基板の表面に薄膜を形成する
際の装置の運転方法であって、被処理基板の背面側に基
板と同軸に補助ソレノイドを配して反応室内にカスプ磁
場を形成するとともに、プラズマ生成室内のマイクロ波
窓近傍に形成される，電子サイクロトロン共鳴条件を満
たす磁場領域が、電子サイクロトロン共鳴条件を満たす
磁束密度範囲内の低密度領域高密度側端部の磁束密度の
磁束で形成されるようにソレノイド電流を調整すること
を特徴とするプラズマ処理装置の運転方法。 - 【請求項４】請求項第１記載または第２項に記載のプラ
ズマ処理装置を用いて被処理基板の表面に薄膜を形成す
る際の装置の運転方法であって、基板台に高周波電源を
接続するとともに、プラズマ生成室内のマイクロ波窓近
傍に形成される，電子サイクロトロン共鳴条件を満たす
磁場領域が、電子サイクロトロン共鳴条件を満たす磁束
密度範囲内の高密度領域低密度側端部の磁束密度の磁束
で形成されるようにソレノイド電流を調整することを特
徴とするプラズマ処理装置の運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03070696A JP3132574B2 (ja) | 1991-04-03 | 1991-04-03 | プラズマ処理装置の運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03070696A JP3132574B2 (ja) | 1991-04-03 | 1991-04-03 | プラズマ処理装置の運転方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04308088A true JPH04308088A (ja) | 1992-10-30 |
| JP3132574B2 JP3132574B2 (ja) | 2001-02-05 |
Family
ID=13439052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03070696A Expired - Fee Related JP3132574B2 (ja) | 1991-04-03 | 1991-04-03 | プラズマ処理装置の運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3132574B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0658073A1 (en) * | 1993-12-08 | 1995-06-14 | Fujitsu Limited | Plasma generating apparatus and method |
-
1991
- 1991-04-03 JP JP03070696A patent/JP3132574B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0658073A1 (en) * | 1993-12-08 | 1995-06-14 | Fujitsu Limited | Plasma generating apparatus and method |
| US5513765A (en) * | 1993-12-08 | 1996-05-07 | Fujitsu Limited | Plasma generating apparatus and method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3132574B2 (ja) | 2001-02-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5111111A (en) | Method and apparatus for coupling a microwave source in an electron cyclotron resonance system | |
| US5272417A (en) | Device for plasma process | |
| US20050155711A1 (en) | Plasma processing apparatus and method with controlled biasing functions | |
| EP0871199A2 (en) | Processes depending on plasma generation | |
| JPH04287318A (ja) | プラズマ処理の方法および装置 | |
| JPH0888190A (ja) | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 | |
| JPH0271516A (ja) | ガス反応加工方法 | |
| JP4046207B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
| TW494485B (en) | Apparatus and method for plasma treatment | |
| JPH03171623A (ja) | 半導体ウェーハ製造用プラズマ処理方法 | |
| US6573190B1 (en) | Dry etching device and dry etching method | |
| Fukasawa et al. | RF self-bias characteristics in inductively coupled plasma | |
| JPH04308088A (ja) | プラズマ処理装置の運転方法 | |
| JPH04343420A (ja) | プラズマ反応装置とそれを用いた基板の処理方法 | |
| JP2000124204A (ja) | プラズマ中の負イオンの測定方法、プラズマ処理方法及びその装置 | |
| JPH0697087A (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JPH08279493A (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JP2001160553A (ja) | プラズマ装置 | |
| Schneider et al. | Langmuir probe studies of a helicon plasma system | |
| JP3205542B2 (ja) | プラズマ装置 | |
| Kanoh et al. | Measurement of electron density of reactive plasma using a plasma oscillation method | |
| JP4527833B2 (ja) | プラズマ処理装置および方法 | |
| JP4523566B2 (ja) | ドライエッチング装置 | |
| JP2001338797A (ja) | 磁気中性線放電プラズマ発生装置 | |
| JPH04217321A (ja) | プラズマ処理装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |