JPH05243186A - マイクロ波プラズマ処理方法 - Google Patents
マイクロ波プラズマ処理方法Info
- Publication number
- JPH05243186A JPH05243186A JP4029820A JP2982092A JPH05243186A JP H05243186 A JPH05243186 A JP H05243186A JP 4029820 A JP4029820 A JP 4029820A JP 2982092 A JP2982092 A JP 2982092A JP H05243186 A JPH05243186 A JP H05243186A
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- JP
- Japan
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- microwave
- magnetic field
- plasma
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Abstract
(57)【要約】
【目的】ＥＣＲによるプラズマ発生をより高密度にし、
イオン電流密度の向上を図り処理速度レートを上げる。 【構成】マイクロ波の帯域幅を拡げ、帯域幅中に含まれ
る周波数に対応するＥＣＲを引き起す広範囲の磁場を印
加してプラズマ発生密度を図り、さらに印加する磁場に
おける磁場勾配を大きくても１０Ｇ／ｃｍ程度にし、Δ
Ｘ2 をより大きくし、イオン電流密度を向上させている
ことを特徴としている。
イオン電流密度の向上を図り処理速度レートを上げる。 【構成】マイクロ波の帯域幅を拡げ、帯域幅中に含まれ
る周波数に対応するＥＣＲを引き起す広範囲の磁場を印
加してプラズマ発生密度を図り、さらに印加する磁場に
おける磁場勾配を大きくても１０Ｇ／ｃｍ程度にし、Δ
Ｘ2 をより大きくし、イオン電流密度を向上させている
ことを特徴としている。
Description
【０００１】
【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（以下単にＥＣＲと呼ぶ）を利用して主成したプ
ラズマを用いて、被処理基板表面のエッチング及び薄膜
形成等の処理を行なうマイクロ波プラズマ処理方法に関
する。
鳴現象（以下単にＥＣＲと呼ぶ）を利用して主成したプ
ラズマを用いて、被処理基板表面のエッチング及び薄膜
形成等の処理を行なうマイクロ波プラズマ処理方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種の図３及び図４はマイクロ
波プラズマ処理装置の例を示す模式断面図である。マイ
クロ波プラズマ処理方法を適用する代表的な装置として
２つの例が知られている。第１の例は、特開昭５６−１
５５５３５号公報に開示されたものである。ここに記載
されているマイクロ波プラズマ処理装置は、図４に示す
ように、プラズマ発生室１内で発生したプラズマを空芯
コイル３による磁場のつくる発散磁界を利用して、基板
処理室であるエッチング室２に引き出し、そのイオンの
衝撃によって基板ホルダ１０上に載置した基板１５をエ
ッチングするものである。
波プラズマ処理装置の例を示す模式断面図である。マイ
クロ波プラズマ処理方法を適用する代表的な装置として
２つの例が知られている。第１の例は、特開昭５６−１
５５５３５号公報に開示されたものである。ここに記載
されているマイクロ波プラズマ処理装置は、図４に示す
ように、プラズマ発生室１内で発生したプラズマを空芯
コイル３による磁場のつくる発散磁界を利用して、基板
処理室であるエッチング室２に引き出し、そのイオンの
衝撃によって基板ホルダ１０上に載置した基板１５をエ
ッチングするものである。
【０００３】そして、この装置は、２．４５ＧＨｚのマ
イクロ波を発生するマグネトロン６と、このマグネトロ
ン６からのマイクロ波を導波管５を通してマイクロ波導
入窓４からマイクロ波を入れるプラズマ発生室１と、マ
イクロ波の磁場に直交する磁場を印加する空芯コイル３
と、基板１５を保持する基板ホルダ１０と、基板ホルダ
１０を収納し、ガス導入口７よりガスを導入し、排気口
よりガスを排気し所定の圧力に維持されるエッチング室
２とで構成されていた。また基板ホルダ１０にはコンデ
ンサを介してＲＦ電源１１が接続され、イオンに対して
バイアスとして作用するものであった。
イクロ波を発生するマグネトロン６と、このマグネトロ
ン６からのマイクロ波を導波管５を通してマイクロ波導
入窓４からマイクロ波を入れるプラズマ発生室１と、マ
イクロ波の磁場に直交する磁場を印加する空芯コイル３
と、基板１５を保持する基板ホルダ１０と、基板ホルダ
１０を収納し、ガス導入口７よりガスを導入し、排気口
よりガスを排気し所定の圧力に維持されるエッチング室
２とで構成されていた。また基板ホルダ１０にはコンデ
ンサを介してＲＦ電源１１が接続され、イオンに対して
バイアスとして作用するものであった。
【０００４】また、他の例として特開昭６０−１３４２
５号公報に記載されており、このマイクロ波プラズマ処
理装置は、図５に示すように、発生室１３と、マイクロ
波の磁場に直交する磁場を印加する空芯コイル３と、Ｅ
ＣＲ領域９と所定の距離に離間して配置される基板１５
を保持する基板ホルダ１０とで構成されている。この装
置ではプラズマ中に局所的に電子とイオンが分離し、発
生した静電界によりイオンも軸方向に力の速され、ガス
よりイオンを引き出し、基板１５に照射し、エッチング
等の処理を行っていた。
５号公報に記載されており、このマイクロ波プラズマ処
理装置は、図５に示すように、発生室１３と、マイクロ
波の磁場に直交する磁場を印加する空芯コイル３と、Ｅ
ＣＲ領域９と所定の距離に離間して配置される基板１５
を保持する基板ホルダ１０とで構成されている。この装
置ではプラズマ中に局所的に電子とイオンが分離し、発
生した静電界によりイオンも軸方向に力の速され、ガス
よりイオンを引き出し、基板１５に照射し、エッチング
等の処理を行っていた。
【０００５】図５は図３及び図４のマイクロ波プラズマ
処理装置におけるマイクロ波発振周波数を示す図、図６
は印加する磁場勾配を示す図である。ここで、前述の装
置におけるマイクロ波の中心周波数は２．４５ＧＨｚで
あって、その周波数帯域幅は、図５に示すように±１Ｍ
Ｈｚと非常に狭いものであった。また、このマイクロ波
に印加する磁場勾配は、図７に示すように、図４の装置
における基板１５上か２ｃｍにあるＥＣＲ領域９の磁場
勾配は４０Ｇ／ｃｍ程度であった。
処理装置におけるマイクロ波発振周波数を示す図、図６
は印加する磁場勾配を示す図である。ここで、前述の装
置におけるマイクロ波の中心周波数は２．４５ＧＨｚで
あって、その周波数帯域幅は、図５に示すように±１Ｍ
Ｈｚと非常に狭いものであった。また、このマイクロ波
に印加する磁場勾配は、図７に示すように、図４の装置
における基板１５上か２ｃｍにあるＥＣＲ領域９の磁場
勾配は４０Ｇ／ｃｍ程度であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の技術においては、導入したマイクロ波のプラズマへの
吸収効率が悪く、高密度なプラズマが生成しにくいとい
う問題があった。
の技術においては、導入したマイクロ波のプラズマへの
吸収効率が悪く、高密度なプラズマが生成しにくいとい
う問題があった。
【０００７】すなわち、プラズマ密度が低いため発生す
るイオン電流が小さく、エッチング速度がおそくなり、
実用的ないという欠点があった。
るイオン電流が小さく、エッチング速度がおそくなり、
実用的ないという欠点があった。
【０００８】本発明の目的は、より高密度のプラズマを
生成しイオン電流を増加させることによって高処理速度
のマイクロ波プラズマ処理方法を提供することである。
生成しイオン電流を増加させることによって高処理速度
のマイクロ波プラズマ処理方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の第１のマイクロ
波プラズマ処理方法は、所定の帯域幅をもつマイクロ波
を発生し、このマイクロ波による磁場と直交するととも
に前記帯域幅に含む周波数に対応し電子サイクロトロン
共鳴現象を引き起す範囲の磁場を印加し、導入されるガ
スをプラズマ化して生ずるイオンを被処理基板に照射し
て処理することを特徴としている。
波プラズマ処理方法は、所定の帯域幅をもつマイクロ波
を発生し、このマイクロ波による磁場と直交するととも
に前記帯域幅に含む周波数に対応し電子サイクロトロン
共鳴現象を引き起す範囲の磁場を印加し、導入されるガ
スをプラズマ化して生ずるイオンを被処理基板に照射し
て処理することを特徴としている。
【００１０】また、第２のマイクロ波プラズマ処理方法
は、第１の方法に加えて印加する前記磁場勾配が大きく
ても１０Ｇ／ｃｍであることを特徴としている。
は、第１の方法に加えて印加する前記磁場勾配が大きく
ても１０Ｇ／ｃｍであることを特徴としている。
【００１１】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【００１２】図１は本発明のマイクロ波プラズマ処理方
法の一実施例を説明するためのマイクロ波の帯域幅を示
す図である。このマイクロ波プラズマ処理方法は、従来
の狭い帯域幅のマイクロ波であると、ＥＣＲによるプラ
ズマ生成が不十分であるとの知見知具を得ていたので、
マイクロ波の帯域幅を図１に示すように、２．４５ＧＨ
ｚを中心に±１００ＭＨｚ程度の幅をもたせたことであ
る。そして、このマイクロ波の帯域幅に含む周波数に下
記の式からＥＣＲに対応する磁場を印加し、ＥＣＲ領域
の磁束密度を式Ｂ＝２πｎ／ｅ・ｆ［Ｇａｕｓｓ］
（Ｂ：磁束密度ｍ，ｅ：電子の質量 ｆ：周波数）によ
り８４０Ｇ〜９１０Ｇに範囲を拡げたことである。この
ことによりＥＣＲ領域が拡がりプラズマ発生が盛んにな
り、イオン電流密度が増大した。
法の一実施例を説明するためのマイクロ波の帯域幅を示
す図である。このマイクロ波プラズマ処理方法は、従来
の狭い帯域幅のマイクロ波であると、ＥＣＲによるプラ
ズマ生成が不十分であるとの知見知具を得ていたので、
マイクロ波の帯域幅を図１に示すように、２．４５ＧＨ
ｚを中心に±１００ＭＨｚ程度の幅をもたせたことであ
る。そして、このマイクロ波の帯域幅に含む周波数に下
記の式からＥＣＲに対応する磁場を印加し、ＥＣＲ領域
の磁束密度を式Ｂ＝２πｎ／ｅ・ｆ［Ｇａｕｓｓ］
（Ｂ：磁束密度ｍ，ｅ：電子の質量 ｆ：周波数）によ
り８４０Ｇ〜９１０Ｇに範囲を拡げたことである。この
ことによりＥＣＲ領域が拡がりプラズマ発生が盛んにな
り、イオン電流密度が増大した。
【００１３】図２は本発明のマイクロ波プラズマ処理方
法の他の実施例を説明するための図である。また、本発
明ではよりイオン電流密度を増大させるために実験を試
みたところ、図１（ａ）に示すように、磁場勾配が小さ
い方がＥＣＲ領域の面積（ΔＸ）が大きくなるという知
見を得た。このことは、マイクロ波吸収効率が良くな
り、主成するプラズマの密度も大きくなると云える。次
に、マイクロ波を図１に示す発振周波数の条件下で発振
させ、印加される磁場における磁場勾配と発生するイオ
ン電流密度の関係を求める実験を行ったところ、図１
（ｂ）に示すように、磁場勾配が小さくなるにつれて、
イオン電流密度が大きくなるという事象を得た。特に、
１０Ｇ／ｃｍ以下になることにより高密度プラズマ生成
され高イオン電流密度が得られることが判明した。
法の他の実施例を説明するための図である。また、本発
明ではよりイオン電流密度を増大させるために実験を試
みたところ、図１（ａ）に示すように、磁場勾配が小さ
い方がＥＣＲ領域の面積（ΔＸ）が大きくなるという知
見を得た。このことは、マイクロ波吸収効率が良くな
り、主成するプラズマの密度も大きくなると云える。次
に、マイクロ波を図１に示す発振周波数の条件下で発振
させ、印加される磁場における磁場勾配と発生するイオ
ン電流密度の関係を求める実験を行ったところ、図１
（ｂ）に示すように、磁場勾配が小さくなるにつれて、
イオン電流密度が大きくなるという事象を得た。特に、
１０Ｇ／ｃｍ以下になることにより高密度プラズマ生成
され高イオン電流密度が得られることが判明した。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、マイクロ
波プラズマ処理装置において導入するマイクロ波の周波
数帯域幅の中心周波数から、例えば、周波数の±５％以
上の幅をもたせ、それら周波数のマイクロ波にＥＣＲ対
応する磁場を印加し、さらに磁場勾配を１０Ｇ／ｃｍ以
下にすることにより、高密度なプラズマが生成し、高密
度のイオン電流を得ることが出来るので、より処理速度
の早いマイクロ波プラズマ処理装置が得られるという効
果がある。
波プラズマ処理装置において導入するマイクロ波の周波
数帯域幅の中心周波数から、例えば、周波数の±５％以
上の幅をもたせ、それら周波数のマイクロ波にＥＣＲ対
応する磁場を印加し、さらに磁場勾配を１０Ｇ／ｃｍ以
下にすることにより、高密度なプラズマが生成し、高密
度のイオン電流を得ることが出来るので、より処理速度
の早いマイクロ波プラズマ処理装置が得られるという効
果がある。
【図１】本発明のマイクロ波プラズマ処理方法の一実施
例を説明するためのマイクロ波の帯域幅を示す図であ
る。
例を説明するためのマイクロ波の帯域幅を示す図であ
る。
【図２】本発明のマイクロ波プラズマ処理方法の他の実
施例を説明するための図である。（ａ）はマイクロ波等
入窓からの距離と磁場との関係を示し、（ｂ）は磁場勾
配とイオン電流密度との関係を示す図である。
施例を説明するための図である。（ａ）はマイクロ波等
入窓からの距離と磁場との関係を示し、（ｂ）は磁場勾
配とイオン電流密度との関係を示す図である。
【図３】マイクロ波処理装置の一例を示す模式断面図で
ある。
ある。
【図４】マイクロ波処理装置の他の例を示す模式断面図
である。
である。
【図５】図３及び図４のマイクロ波プラズマ処理装置に
おけるマイクロ波の帯域幅を示す図である。
おけるマイクロ波の帯域幅を示す図である。
【図６】図３及び図４のマイクロ波プラズマ処理装置に
おける磁場勾配を示す図である。
おける磁場勾配を示す図である。
１ プラズマ発生室 ２ エッチング室 ３ 空芯コイル ４ マイクロ波導入窓 ５ 導波管 ６ マグネトロン ７ ガス導入口 ８ マイクロ波 ９ ＥＣＲ領域 １０ 基板ホルダ １１ ＲＦ電源 １２ 排気口 １３ 石英ベルジャ １４ プラズマ １５ 基板
Claims (2)
- 【請求項１】 所定の帯域幅をもつマイクロ波を発生
し、このマイクロ波による磁場と直交するとともに前記
帯域幅に含む周波数に対応し電子サイクロトロン共鳴現
象を引き起す範囲の磁場を印加し、導入されるガスをプ
ラズマ化して生ずるイオンを被処理基板に照射して処理
することを特徴とするマイクロ波プラズマ処理方法。 - 【請求項２】 印加する前記磁場勾配が大きくても１０
Ｇ／ｃｍであることを特徴とする特許請求範囲第１項記
載のマイクロ波プラズマ処理方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4029820A JP2827660B2 (ja) | 1992-02-18 | 1992-02-18 | マイクロ波プラズマ処理方法 |
| US08/012,933 US5366586A (en) | 1992-02-03 | 1993-02-03 | Plasma formation using electron cyclotron resonance and method for processing substrate by using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4029820A JP2827660B2 (ja) | 1992-02-18 | 1992-02-18 | マイクロ波プラズマ処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05243186A true JPH05243186A (ja) | 1993-09-21 |
| JP2827660B2 JP2827660B2 (ja) | 1998-11-25 |
Family
ID=12286665
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4029820A Expired - Fee Related JP2827660B2 (ja) | 1992-02-03 | 1992-02-18 | マイクロ波プラズマ処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2827660B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02174229A (ja) * | 1988-12-27 | 1990-07-05 | Sumitomo Metal Ind Ltd | プラズマ装置およびその使用方法 |
| JPH0362517A (ja) * | 1989-03-27 | 1991-03-18 | Anelva Corp | マイクロ波プラズマ処理装置 |
-
1992
- 1992-02-18 JP JP4029820A patent/JP2827660B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02174229A (ja) * | 1988-12-27 | 1990-07-05 | Sumitomo Metal Ind Ltd | プラズマ装置およびその使用方法 |
| JPH0362517A (ja) * | 1989-03-27 | 1991-03-18 | Anelva Corp | マイクロ波プラズマ処理装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2827660B2 (ja) | 1998-11-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19980818 |
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