JPH05267228A - 有磁場マイクロ波プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、高密度プラズマを生成し、プラズマ
処理速度を増加させることができる有磁場マイクロ波プ
ラズマ処理装置を提供しようとするものである。 【構成】マイクロ波の電界のうち、磁場に垂直な成分の
みが、プラズマの生成に関与する電子サイクロトロン共
鳴に寄与するため、石英等の凸型レンズ１０、あるいは
プラズマを媒質とする凹型レンズにより処理室１内を伝
播するマイクロ波の電界の方向が、磁場の方向に対して
垂直となるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、有磁場マイクロ波プラ
ズマ処理装置に係り、特に半導体素子基板等の試料をプ
ラズマを利用してエッチング処理や成膜処理等するのに
好適な有磁場マイクロ波プラズマ処理装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来の有磁場マイクロ波プラズマ処理装
置は、例えば特開昭５３−３４４６１号公報に記載のよ
うに、プラズマを発生する処理室内を伝播するマイクロ
波の電界が、磁場の方向に対して垂直になるように、特
に配慮されていなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術は、マ
イクロ波の電界の方向について配慮がされておらず、高
密度プラズマを生成することが難しいという問題があっ
た。

【０００４】本発明は、高密度プラズマを生成し、プラ
ズマ処理速度を増加させることができる有磁場マイクロ
波プラズマ処理装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、プラズマを発生する処理室内を伝播するマイクロ波
の電界が、磁場の方向に対して垂直となるようにしたも
のである。

【０００６】

【作用】処理室内を真空排気装置により減圧排気した
後、ガスを導入し、所定の圧力に調節する。磁場領域内
にある処理室にマイクロ波を導入し、磁場とマイクロ波
による電子サイクロトロン共鳴によりプラズマを生成す
る。この場合、電子サイクロトロン共鳴に寄与するマイ
クロ波の電界は、磁場に垂直な方向の成分のみである。
したがって、プラズマを発生する処理室内を伝播するマ
イクロ波の電界の方向が、磁場の方向に対して垂直とな
るようにし、それにより、高密度プラズマが生成され、
プラズマ処理速度を増加させることができる。

【０００７】

【実施例】図１は、本発明の第１の実施例である有磁場
マイクロ波プラズマエッチング装置を示す。容器１ａ，
容器１ｂおよび石英窓２で区画された処理室１の内部を
真空排気装置（図示省略）により減圧した後、ガス供給
装置（図示省略）によりエッチングガスを処理室１内に
導入し、所望の圧力に調整する。また、処理室１は、コ
イル３により生成される軸対称の磁場領域内にある。マ
グネトロン４より発した、例えば、２．４５ＧＨｚのＴ
Ｅモードのマイクロ波は、導波管５ａ、５ｂ内を伝播
し、石英窓２を透過して処理室１内に入射される。この
マイクロ波によって生成されたプラズマにより、ウエハ
載置用電極６に載置された被処理材であるウエハ７がエ
ッチング処理される。また、ウエハ７のエッチング形状
を制御するため、ウエハ載置用電極５には高周波電源８
が整合器９を介して接続され、高周波電圧が印加されて
いる。

【０００８】マグネトロン４より発したマイクロ波は、
テーパ型の導波管５ｂを通過する際に、磁場と平行な方
向の電界成分を有するようになるが、導波管５ｂの出口
に設けられた誘電体から成る凸型レンズ１０により、マ
イクロ波の電界の向きが磁場の方向と垂直となるように
変換され、処理室１内に入射される。処理室１内では、
磁場とマイクロ波の相互作用からなる電子サイクロトロ
ン共鳴により、プラズマが生成されるが、この場合、電
子サイクロトロン共鳴に寄与するマイクロ波の電界は、
磁場に垂直な方向の成分のみである。本実施例では、凸
型レンズ１０により、プラズマを発生する処理室１を伝
播するマイクロ波の電界の方向を、磁場の方向に対して
垂直にすることができるので、処理室１内に高密度プラ
ズマが生成され、プラズマ処理速度を増加させることが
できる。

【０００９】通常、凸型レンズ１０は石英により作成す
るが、アルミナセラミックス等の誘電体を用いて作成し
てもよい。屈折率をｎ、比誘電率をεｒとすると、両者
は下記のような関係を有する。

【００１０】

【数１】

【００１１】上記の関係に基づき、通常の光学機器の場
合と同様に、凸型レンズ１０を設計することができる。
つまり、光路が磁場の方向に対して平行になるように凸
型レンズ１０の曲率を設計することにより、処理室１内
を伝播するマイクロ波の電界の方向を磁場の方向に対し
て垂直にすることができる。

【００１２】本実施例によれば、凸型レンズ１０によ
り、処理室１内を伝播するマイクロ波の電界の方向を磁
場の方向に対して垂直にすることができるので、処理室
１内に高密度プラズマが生成され、プラズマ処理速度を
増加させることができるという効果がある。

【００１３】図２は、本発明の第２の実施例である有磁
場マイクロ波プラズマエッチング装置を示す。本実施例
の場合、処理室１の一部を構成する石英窓１１を凸型と
し、凸型レンズの役割を兼ねさせる構造とした。

【００１４】本実施例によれば、第１の実施例の効果に
加えて、構造が簡略となるという効果がある。

【００１５】図３は、本発明の第３の実施例である有磁
場マイクロ波プラズマエッチング装置を示す。本実施例
の場合、処理室１の一部を構成する石英窓１２をドーム
型とし、処理室１を凹型とした。これにより、処理室１
内にプラズマが生成した場合、プラズマを媒質とする凹
型レンズが構成される。プラズマの比誘電率εｒは、プ
ラズマ密度により異なるが、石英やアルミナセラミック
ス等の固体の誘電体とは異なり、１以下である。しか
し、プラズマを媒質とする凹型レンズは、比誘電率が１
以上である石英、アルミナセラミックス等の固体の誘電
体から成る凸型レンズと同様の作用がある。

【００１６】したがって、本実施例によれば、第１の実
施例と同様の効果がある。

【００１７】図４は、本発明の第４の実施例である有磁
場マイクロ波プラズマエッチング装置を示す。本実施例
の場合、処理室１の一部を構成する石英窓１３を処理室
１内に向けた凸型とし、処理室１内にプラズマが生成し
た場合、プラズマを媒質とする凹型レンズが構成される
ようにした。

【００１８】本実施例によれば、第１の実施例の効果に
加えて、石英による凸型レンズとプラズマによる凹型レ
ンズの効果を合わせ持つことになり、レンズの曲率を大
きくすることができ、石英窓１３の加工が容易になると
いう効果がある。

【００１９】以上の各実施例は、有磁場マイクロ波プラ
ズマエッチング装置について述べたが、有磁場マイクロ
波プラズマＣＶＤ装置等の有磁場マイクロ波プラズマを
イオン源あるいはラジカル源として用いる装置について
も、先の実施例と同様の効果が得られる。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、処理室内を伝播するマ
イクロ波の電界の方向を、磁場の方向に対して垂直とな
るようにすることにより、高密度プラズマを生成できる
ので、プラズマ処理速度が増加するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の有磁場マイクロ波プラ
ズマエッチング装置の縦断面図である。

【図２】本発明の第２の実施例の有磁場マイクロ波プラ
ズマエッチング装置の縦断面図である。

【図３】本発明の第３の実施例の有磁場マイクロ波プラ
ズマエッチング装置の縦断面図である。

【図４】本発明の第４の実施例の有磁場マイクロ波プラ
ズマエッチング装置の縦断面図である。

【符号の説明】

１…処理室、２…石英窓、３…コイル、４…マグネトロ
ン、５…導波管、６…ウエハ載置用電極、７…ウエハ、
８…高周波電源、９…整合器、１０…凸型レンズ、１１
…石英窓、１２…石英窓、１３…石英窓。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マイクロ波および磁場を利用したプラズマ
   発生装置と減圧可能な処理室とガス供給装置と真空排気
   装置よりなるプラズマ処理装置において、処理室内を伝
   播するマイクロ波の電界が磁場の方向に対して垂直にな
   るように処理室の窓部を構成したことを特徴とする有磁
   場マイクロ波プラズマ処理装置。
2. 【請求項２】前記窓部は、導波管の内部に誘電体で構成
   された凸型レンズを、磁場の方向に対して垂直に設けた
   ことを特徴とする請求項１記載の有磁場マイクロ波プラ
   ズマ処理装置。
3. 【請求項３】前記窓部は、処理室を満たすプラズマで構
   成された凹レンズを、磁場の方向に対して垂直に設けた
   ことを特徴とする請求項１記載の有磁場マイクロ波プラ
   ズマ処理装置。