JPH06140189A - 有磁場プラズマ処理装置 - Google Patents
有磁場プラズマ処理装置Info
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- JPH06140189A JPH06140189A JP4316391A JP31639192A JPH06140189A JP H06140189 A JPH06140189 A JP H06140189A JP 4316391 A JP4316391 A JP 4316391A JP 31639192 A JP31639192 A JP 31639192A JP H06140189 A JPH06140189 A JP H06140189A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 マイクロ波導入窓への堆積物の発生を抑制し
て長時間安定にプラズマ処理を行うことができる有磁場
プラズマ処理装置を提供すること。 【構成】 プラズマ生成室１は、その上部壁中央にここ
を封止する石英ガラス板のマイクロ波導入窓1aを、また
下部壁中央にプラズマ引出窓1bを備えており、マイクロ
波導入窓1aには他端を図示しない高周波振器に接続した
導波管２の一端が接続され、またプラズマ引出窓1bに臨
ませて試料室３が配設されている。試料室３内には試料
Ｓが載置された載置台６が配設されている。プラズマ生
成室１の周囲及びこれに接続した導波管２の一端部にわ
たってこの方向に励磁コイル5a，5b…5xが周設されてお
り、プラズマ生成室１からマイクロ波導入窓1aに向かう
につれて低下する10Gauss ／cm以上20Gauss ／cm以下の
磁場勾配及び３cm以下のECR 点間距離の磁場が形成され
るようになしてある。
て長時間安定にプラズマ処理を行うことができる有磁場
プラズマ処理装置を提供すること。 【構成】 プラズマ生成室１は、その上部壁中央にここ
を封止する石英ガラス板のマイクロ波導入窓1aを、また
下部壁中央にプラズマ引出窓1bを備えており、マイクロ
波導入窓1aには他端を図示しない高周波振器に接続した
導波管２の一端が接続され、またプラズマ引出窓1bに臨
ませて試料室３が配設されている。試料室３内には試料
Ｓが載置された載置台６が配設されている。プラズマ生
成室１の周囲及びこれに接続した導波管２の一端部にわ
たってこの方向に励磁コイル5a，5b…5xが周設されてお
り、プラズマ生成室１からマイクロ波導入窓1aに向かう
につれて低下する10Gauss ／cm以上20Gauss ／cm以下の
磁場勾配及び３cm以下のECR 点間距離の磁場が形成され
るようになしてある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波及び磁界を
用いて生成したプラズマを利用して試料に成膜処理また
はエッチング処理を施す有磁場プラズマ処理装置に関す
る。
用いて生成したプラズマを利用して試料に成膜処理また
はエッチング処理を施す有磁場プラズマ処理装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】電子サイクロトロン共鳴（以下ＥＣＲと
いう）励起によりプラズマを発生させる装置は、低いガ
ス圧で活性度が高いプラズマを生成させることができ、
イオンエネルギの広範な選択が可能であり、また大きな
イオン電流が得られ、イオン流の指向性及び均一性に優
れる等の利点を有している。このため高集積半導体素子
の製造における薄膜形成またはエッチング等のプロセス
には欠かせないものとして、盛んに研究が進められてい
る。
いう）励起によりプラズマを発生させる装置は、低いガ
ス圧で活性度が高いプラズマを生成させることができ、
イオンエネルギの広範な選択が可能であり、また大きな
イオン電流が得られ、イオン流の指向性及び均一性に優
れる等の利点を有している。このため高集積半導体素子
の製造における薄膜形成またはエッチング等のプロセス
には欠かせないものとして、盛んに研究が進められてい
る。
【０００３】図９は特開昭57─133636号公報に記載され
ている従来のプラズマ処理装置を示した模式的断面図で
あり、図中１はプラズマ生成室である。プラズマ生成室
１は、その上部壁中央にここを封止する石英ガラス板の
マイクロ波導入窓1aを、また下部壁中央に前記マイクロ
波導入窓1aと対向する位置に円形のプラズマ引出窓1bを
それぞれ備えている。プラズマ生成室１の側壁はその内
部に冷却水を通流するための通流室４が形成された二重
構造なっており、通流室４には通流管4c及び排出管4dが
それぞれ配設されている。またプラズマ生成室１の上部
壁には、反応ガスを供給するガス供給管1cが配設されて
いる。
ている従来のプラズマ処理装置を示した模式的断面図で
あり、図中１はプラズマ生成室である。プラズマ生成室
１は、その上部壁中央にここを封止する石英ガラス板の
マイクロ波導入窓1aを、また下部壁中央に前記マイクロ
波導入窓1aと対向する位置に円形のプラズマ引出窓1bを
それぞれ備えている。プラズマ生成室１の側壁はその内
部に冷却水を通流するための通流室４が形成された二重
構造なっており、通流室４には通流管4c及び排出管4dが
それぞれ配設されている。またプラズマ生成室１の上部
壁には、反応ガスを供給するガス供給管1cが配設されて
いる。
【０００４】そして前記マイクロ波導入窓1aには他端を
図示しない高周波発振器に接続した導波管２の一端が接
続されており、またプラズマ引出窓1bに臨ませて試料室
３が配設されている。プラズマ生成室１の周囲及びこれ
に接続した導波管２の一端部にわたってこれらを取り囲
むようにこれらと同心状に励磁コイル15を配設してあ
る。一方試料室３内には載置台６が配設されており、そ
の上には円板状のウェハ等の試料Ｓがそのまま、又は静
電吸着等の手段にて着脱可能に載置されている。また試
料室３には側壁を貫通して反応ガス導入管3cが配設され
ており、下部壁には前記載置台６と対向して排気口3aが
開口されている。
図示しない高周波発振器に接続した導波管２の一端が接
続されており、またプラズマ引出窓1bに臨ませて試料室
３が配設されている。プラズマ生成室１の周囲及びこれ
に接続した導波管２の一端部にわたってこれらを取り囲
むようにこれらと同心状に励磁コイル15を配設してあ
る。一方試料室３内には載置台６が配設されており、そ
の上には円板状のウェハ等の試料Ｓがそのまま、又は静
電吸着等の手段にて着脱可能に載置されている。また試
料室３には側壁を貫通して反応ガス導入管3cが配設され
ており、下部壁には前記載置台６と対向して排気口3aが
開口されている。
【０００５】このような装置にてプラズマ処理を行う場
合、所要の真空度に設定したプラズマ生成室１，試料室
３内に所要のガス圧力が得られるように反応ガスを供給
し、励磁コイル15にて磁界を形成しつつ、プラズマ生成
室１内にマイクロ波を導入して、プラズマ生成室１を空
洞共振器として供給した反応ガスをECR 励起してプラズ
マを生成させ、生成したプラズマを、励磁コイル15にて
形成される試料室３に向かうに従い磁束密度が低下する
発散磁界によって試料室３内の載置台６と上の試料Ｓ周
辺に導きこれを処理する。
合、所要の真空度に設定したプラズマ生成室１，試料室
３内に所要のガス圧力が得られるように反応ガスを供給
し、励磁コイル15にて磁界を形成しつつ、プラズマ生成
室１内にマイクロ波を導入して、プラズマ生成室１を空
洞共振器として供給した反応ガスをECR 励起してプラズ
マを生成させ、生成したプラズマを、励磁コイル15にて
形成される試料室３に向かうに従い磁束密度が低下する
発散磁界によって試料室３内の載置台６と上の試料Ｓ周
辺に導きこれを処理する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところでこのような従
来装置において、前記発散磁界の磁束密度の低下による
磁場勾配は、マイクロ波導入窓から試料室方向にのみ形
成される。図10は従来装置によって形成される磁場分布
を示すグラフであり、マイクロ波導入窓からの距離を横
軸に、またプラズマ生成室の中心軸における磁束密度を
縦軸にとっている。図10から明らかな如く励磁コイルに
より形成される磁界の磁束密度は、マイクロ波導入窓か
ら試料室方向へ単調に減少している。
来装置において、前記発散磁界の磁束密度の低下による
磁場勾配は、マイクロ波導入窓から試料室方向にのみ形
成される。図10は従来装置によって形成される磁場分布
を示すグラフであり、マイクロ波導入窓からの距離を横
軸に、またプラズマ生成室の中心軸における磁束密度を
縦軸にとっている。図10から明らかな如く励磁コイルに
より形成される磁界の磁束密度は、マイクロ波導入窓か
ら試料室方向へ単調に減少している。
【０００７】このような磁場勾配を形成する従来装置に
て、ECR プラズマCVD （Chemical Vapor Deposition ）
またはECR プラズマエッチングを行うと、プラズマ中の
反応ガス分子の解離によってラジカルが生じるが、この
ラジカルは電気的に中性であり指向性がないため拡散に
よってマイクロ波導入窓に付着堆積する。図11は従来装
置によって反応ガスをECR 励起した場合の載置台のイオ
ン電流密度を経時的に測定した結果を示すグラフであ
る。反応ガスにはタングステンシリサイド膜を形成する
ＷＦ6 ／SiＨ4 混合ガスまたはSiＯ2 膜のエッチングに
用いるＣ4 Ｆ8 ガスを用いた。図11より明らかな如くＷ
Ｆ6 ／SiＨ4 混合ガスまたはＣ4 Ｆ8 ガスからのラジカ
ルがマイクロ波導入窓に堆積しマイクロ波の導入が妨げ
られるため、時間の経過と共に載置台上のイオン電流密
度が減少している。このため成膜速度またはエッチング
速度が減少するといった問題があった。
て、ECR プラズマCVD （Chemical Vapor Deposition ）
またはECR プラズマエッチングを行うと、プラズマ中の
反応ガス分子の解離によってラジカルが生じるが、この
ラジカルは電気的に中性であり指向性がないため拡散に
よってマイクロ波導入窓に付着堆積する。図11は従来装
置によって反応ガスをECR 励起した場合の載置台のイオ
ン電流密度を経時的に測定した結果を示すグラフであ
る。反応ガスにはタングステンシリサイド膜を形成する
ＷＦ6 ／SiＨ4 混合ガスまたはSiＯ2 膜のエッチングに
用いるＣ4 Ｆ8 ガスを用いた。図11より明らかな如くＷ
Ｆ6 ／SiＨ4 混合ガスまたはＣ4 Ｆ8 ガスからのラジカ
ルがマイクロ波導入窓に堆積しマイクロ波の導入が妨げ
られるため、時間の経過と共に載置台上のイオン電流密
度が減少している。このため成膜速度またはエッチング
速度が減少するといった問題があった。
【０００８】この問題を解決するため特開平２−93072
号公報では、マイクロ波導入窓にRF高周波を印加するこ
とによるスパッタ効果によって、マイクロ波導入窓への
前記ラジカルの堆積を防止し、また既に堆積されている
場合は該堆積物を除去してECR プラズマCVD による成膜
を行う装置が提案されている。また特開平３−31481 号
公報では、プラズマ生成室に上下可動の励磁コイルを周
設し、これをプラズマ処理を行う場合は試料室側へ移動
させ、またマイクロ波導入窓の堆積物の除去を行う場合
はマイクロ波導入窓側へ移動させる装置が、更にプラズ
マ生成室の外側に試料室側へ向かう磁界を発生する第１
励磁コイルを、また試料室の外側にプラズマ生成室側へ
向かう磁界を発生する第２励磁コイルをそれぞれ配設
し、プラズマ処理を行う場合は第１励磁コイルにて磁界
を発生させ、またマイクロ波導入窓の堆積物の除去を行
う場合は第２励磁コイルにて磁界を発生させる装置が提
案されている。
号公報では、マイクロ波導入窓にRF高周波を印加するこ
とによるスパッタ効果によって、マイクロ波導入窓への
前記ラジカルの堆積を防止し、また既に堆積されている
場合は該堆積物を除去してECR プラズマCVD による成膜
を行う装置が提案されている。また特開平３−31481 号
公報では、プラズマ生成室に上下可動の励磁コイルを周
設し、これをプラズマ処理を行う場合は試料室側へ移動
させ、またマイクロ波導入窓の堆積物の除去を行う場合
はマイクロ波導入窓側へ移動させる装置が、更にプラズ
マ生成室の外側に試料室側へ向かう磁界を発生する第１
励磁コイルを、また試料室の外側にプラズマ生成室側へ
向かう磁界を発生する第２励磁コイルをそれぞれ配設
し、プラズマ処理を行う場合は第１励磁コイルにて磁界
を発生させ、またマイクロ波導入窓の堆積物の除去を行
う場合は第２励磁コイルにて磁界を発生させる装置が提
案されている。
【０００９】しかし特開平２−93072 号公報に提案され
ている装置では、高周波を印加するための特別な装置が
必要であり、また特開平３−31481 号公報に提案されて
いる装置では、プラズマ処理と平行してマイクロ波導入
窓の堆積物の除去を行うことができないため、前記堆積
物発生を抑制することができず、経時的に成膜速度また
はエッチング速度が減少することなくプラズマ処理を行
うという課題は解決されていない。本発明はかかる事情
に鑑みてなされたものであって、その目的とするところ
はマイクロ波導入窓への堆積物の発生を抑制して長時間
安定にプラズマ処理を行うことができる有磁場プラズマ
処理装置を提供することにある。
ている装置では、高周波を印加するための特別な装置が
必要であり、また特開平３−31481 号公報に提案されて
いる装置では、プラズマ処理と平行してマイクロ波導入
窓の堆積物の除去を行うことができないため、前記堆積
物発生を抑制することができず、経時的に成膜速度また
はエッチング速度が減少することなくプラズマ処理を行
うという課題は解決されていない。本発明はかかる事情
に鑑みてなされたものであって、その目的とするところ
はマイクロ波導入窓への堆積物の発生を抑制して長時間
安定にプラズマ処理を行うことができる有磁場プラズマ
処理装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】第１発明に係る有磁場プ
ラズマ処理装置は、マイクロ波をマイクロ波導入窓から
プラズマ生成室に導入し、励磁コイルが形成する磁場と
の電子サイクロトロン共鳴によってプラズマを生成して
試料を処理する有磁場プラズマ処理装置において、前記
励磁コイルは、プラズマ生成室内に極値を形成し、マイ
クロ波導入窓面において前記極値となる位置からマイク
ロ波導入窓に向かって10Gauss ／cm以上20Gauss ／cm以
下の磁場勾配で低下する磁場を形成すべくなしてあるこ
とを特徴とする。また第２発明に係る有磁場プラズマ処
理装置は、第１発明に加え更に前記励磁コイルは電子サ
イクロトロン共鳴点における磁場の強さを越える前記極
値を有し、かつ電子サイクロトロン共鳴点間の距離が３
cm以下の磁場を形成すべくなしてあることを特徴とす
る。
ラズマ処理装置は、マイクロ波をマイクロ波導入窓から
プラズマ生成室に導入し、励磁コイルが形成する磁場と
の電子サイクロトロン共鳴によってプラズマを生成して
試料を処理する有磁場プラズマ処理装置において、前記
励磁コイルは、プラズマ生成室内に極値を形成し、マイ
クロ波導入窓面において前記極値となる位置からマイク
ロ波導入窓に向かって10Gauss ／cm以上20Gauss ／cm以
下の磁場勾配で低下する磁場を形成すべくなしてあるこ
とを特徴とする。また第２発明に係る有磁場プラズマ処
理装置は、第１発明に加え更に前記励磁コイルは電子サ
イクロトロン共鳴点における磁場の強さを越える前記極
値を有し、かつ電子サイクロトロン共鳴点間の距離が３
cm以下の磁場を形成すべくなしてあることを特徴とす
る。
【００１１】
【作用】図１は第１発明による磁場分布の一例を示すグ
ラフであり、プラズマ生成室のマイクロ波導入窓からこ
れと対向する方向への距離を横軸に、またプラズマ生成
室の中心軸における磁束密度を縦軸にとっている。磁束
密度はマイクロ波導入窓面においてプラズマ生成室の極
大値Ｐからマイクロ波導入窓方向へ10〜20Gauss／cmの
磁場勾配で低下する一方、試料室方向へも略一定の勾配
で低下しているため、プラズマ生成室で生成されたプラ
ズマは両磁場勾配に沿ってマイクロ波導入窓及び試料室
へ導入される。
ラフであり、プラズマ生成室のマイクロ波導入窓からこ
れと対向する方向への距離を横軸に、またプラズマ生成
室の中心軸における磁束密度を縦軸にとっている。磁束
密度はマイクロ波導入窓面においてプラズマ生成室の極
大値Ｐからマイクロ波導入窓方向へ10〜20Gauss／cmの
磁場勾配で低下する一方、試料室方向へも略一定の勾配
で低下しているため、プラズマ生成室で生成されたプラ
ズマは両磁場勾配に沿ってマイクロ波導入窓及び試料室
へ導入される。
【００１２】図２はマイクロ波導入窓面におけるマイク
ロ波導入方向の磁場勾配の変化に対する載置台上のイオ
ン電流密度の変化を示すグラフであり、反応ガスにはＷ
Ｆ6／SiＨ4 及びＣ4 Ｆ8 を用いた。図２の如くどちら
の反応ガスに対しても第１発明の磁束密度がプラズマ生
成室内の極大値Ｐからマイクロ波導入窓に向かうに従い
低下する、マイクロ波導入窓面における磁場勾配が20Ga
uss ／cm以下では、載置台上のイオン電流密度に大きな
変化は無い。図３はプラズマの生成から20分後のマイク
ロ波導入窓面におけるマイクロ波導入方向への磁場勾配
の変化に対する載置台上のイオン電流密度の変化を示す
グラフであり、図２と同じ反応ガスを用いた。図３の如
くどちらの反応ガスに対しても第１発明の10Gauss ／cm
以上では、載置台上のイオン電流密度に大きな変化は無
い。従って磁束密度が前記極大値Ｐからマイクロ波導入
窓に向かうに向かうに従い低下する、マイクロ波導入窓
面における磁場勾配が10Gauss ／cm以上20Gauss ／cm以
下の場合、載置台上のイオン電流密度が減少しないた
め、載置台上の試料に対するプラズマ処理はその速度を
減じることなく安定している。
ロ波導入方向の磁場勾配の変化に対する載置台上のイオ
ン電流密度の変化を示すグラフであり、反応ガスにはＷ
Ｆ6／SiＨ4 及びＣ4 Ｆ8 を用いた。図２の如くどちら
の反応ガスに対しても第１発明の磁束密度がプラズマ生
成室内の極大値Ｐからマイクロ波導入窓に向かうに従い
低下する、マイクロ波導入窓面における磁場勾配が20Ga
uss ／cm以下では、載置台上のイオン電流密度に大きな
変化は無い。図３はプラズマの生成から20分後のマイク
ロ波導入窓面におけるマイクロ波導入方向への磁場勾配
の変化に対する載置台上のイオン電流密度の変化を示す
グラフであり、図２と同じ反応ガスを用いた。図３の如
くどちらの反応ガスに対しても第１発明の10Gauss ／cm
以上では、載置台上のイオン電流密度に大きな変化は無
い。従って磁束密度が前記極大値Ｐからマイクロ波導入
窓に向かうに向かうに従い低下する、マイクロ波導入窓
面における磁場勾配が10Gauss ／cm以上20Gauss ／cm以
下の場合、載置台上のイオン電流密度が減少しないた
め、載置台上の試料に対するプラズマ処理はその速度を
減じることなく安定している。
【００１３】図４は第２発明による磁場分布の他の例を
示すグラフであり、マイクロ波導入窓からの距離を横軸
に、またプラズマ生成室の中心軸における磁束密度を縦
軸にとっている。磁束密度はその間の距離Ｌが３cm以下
である２つのECR 点（875 Ｇ）の略中央に極大値Ｐを有
して、マイクロ波導入窓及び試料室方向へそれぞれ低下
している。またマイクロ波導入窓面におけるマイクロ波
導入方向への磁場勾配は10〜20Gauss ／cmである。図５
はマイクロ波導入窓面におけるマイクロ波導入方向の磁
場勾配を10〜20Gauss ／cmとして前記ECR 点間距離Ｌの
変化に対する載置台上のイオン電流密度の変化を示すグ
ラフであり、反応ガスにはＷＦ6 ／SiＨ4 及びＣ4 Ｆ8
を用いた。図５の如くどちらの反応ガスに対しても第２
発明のようにECR 点間距離Ｌが３cm以下では、載置台上
のイオン電流密度に大きな変化は無いため、載置台上の
試料に対するプラズマ処理速度はその処理速度を減じる
ことなく安定している。
示すグラフであり、マイクロ波導入窓からの距離を横軸
に、またプラズマ生成室の中心軸における磁束密度を縦
軸にとっている。磁束密度はその間の距離Ｌが３cm以下
である２つのECR 点（875 Ｇ）の略中央に極大値Ｐを有
して、マイクロ波導入窓及び試料室方向へそれぞれ低下
している。またマイクロ波導入窓面におけるマイクロ波
導入方向への磁場勾配は10〜20Gauss ／cmである。図５
はマイクロ波導入窓面におけるマイクロ波導入方向の磁
場勾配を10〜20Gauss ／cmとして前記ECR 点間距離Ｌの
変化に対する載置台上のイオン電流密度の変化を示すグ
ラフであり、反応ガスにはＷＦ6 ／SiＨ4 及びＣ4 Ｆ8
を用いた。図５の如くどちらの反応ガスに対しても第２
発明のようにECR 点間距離Ｌが３cm以下では、載置台上
のイオン電流密度に大きな変化は無いため、載置台上の
試料に対するプラズマ処理速度はその処理速度を減じる
ことなく安定している。
【００１４】
【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づい
て具体的に説明する。図６は本発明に係る有磁場プラズ
マ処理装置の一例を示す断面図であり図中１はプラズマ
生成室である。プラズマ生成室１は、その上部壁中央に
ここを封止する石英ガラス板のマイクロ波導入窓1aを、
また下部壁中央に前記マイクロ波導入窓1aと対向する位
置に円形のプラズマ引出窓1bをそれぞれ備えている。プ
ラズマ生成室１の側壁はその内部に冷却水を通流するた
めの通流室４が形成された二重構造なっており、通流室
４には通流管4c及び排出管4dがそれぞれ配設されてい
る。またプラズマ生成室１の上部壁には、プラズマを生
成させるためのガスを供給するガス供給管1cが配設され
ている。そして前記マイクロ波導入窓1aには他端を図示
しない高周波発振器に接続した導波管２の一端が接続さ
れており、またプラズマ引出窓1bに臨ませて試料室３が
配設されており、試料室３内には試料Ｓが載置された載
置台６が配設されている。また試料室３には側壁を貫通
して反応ガス導入管3cが配設されており、下部壁には載
置台６と対向して排気口3aが開口されている。
て具体的に説明する。図６は本発明に係る有磁場プラズ
マ処理装置の一例を示す断面図であり図中１はプラズマ
生成室である。プラズマ生成室１は、その上部壁中央に
ここを封止する石英ガラス板のマイクロ波導入窓1aを、
また下部壁中央に前記マイクロ波導入窓1aと対向する位
置に円形のプラズマ引出窓1bをそれぞれ備えている。プ
ラズマ生成室１の側壁はその内部に冷却水を通流するた
めの通流室４が形成された二重構造なっており、通流室
４には通流管4c及び排出管4dがそれぞれ配設されてい
る。またプラズマ生成室１の上部壁には、プラズマを生
成させるためのガスを供給するガス供給管1cが配設され
ている。そして前記マイクロ波導入窓1aには他端を図示
しない高周波発振器に接続した導波管２の一端が接続さ
れており、またプラズマ引出窓1bに臨ませて試料室３が
配設されており、試料室３内には試料Ｓが載置された載
置台６が配設されている。また試料室３には側壁を貫通
して反応ガス導入管3cが配設されており、下部壁には載
置台６と対向して排気口3aが開口されている。
【００１５】プラズマ生成室１の周囲及びこれに接続し
た導波管２の一端部にわたってこの方向に複数の励磁コ
イル5a,5b …5xが周設されており、該励磁コイル5a,5b
…5xはプラズマ生成室内にECR 点を越える極大値を有
し、該極大値から試料室に向かうにつれて低下する磁場
勾配，マイクロ波導入窓面において極大値からマイクロ
波導入窓に向かって10Gauss ／cm以上20Gauss ／cm以下
で低下する磁場勾配及び３cm以下のECR 点間距離である
磁場を形成すべくなしてある。これらの励磁コイル5a,5
b …5xはそれぞれ独立して給電されるようになされてお
り、前記磁場は各励磁コイル5a,5b …5xの巻数及びそれ
らに与える電流の大きさを組み合わせることによって実
現される。
た導波管２の一端部にわたってこの方向に複数の励磁コ
イル5a,5b …5xが周設されており、該励磁コイル5a,5b
…5xはプラズマ生成室内にECR 点を越える極大値を有
し、該極大値から試料室に向かうにつれて低下する磁場
勾配，マイクロ波導入窓面において極大値からマイクロ
波導入窓に向かって10Gauss ／cm以上20Gauss ／cm以下
で低下する磁場勾配及び３cm以下のECR 点間距離である
磁場を形成すべくなしてある。これらの励磁コイル5a,5
b …5xはそれぞれ独立して給電されるようになされてお
り、前記磁場は各励磁コイル5a,5b …5xの巻数及びそれ
らに与える電流の大きさを組み合わせることによって実
現される。
【００１６】このような装置にてプラズマ処理を行う方
法は以下のようである。プラズマ生成室１，試料室３内
を所要の真空度に設定し、これらに所要のガス圧力が得
られるように反応ガスを供給し、プラズマ生成室１内に
マイクロ波を導入して、プラズマ生成室１を空洞共振器
として供給した反応ガスをECR 励起してプラズマを生成
させる。生成したプラズマを、試料室３に向かう磁界に
よって試料室３内の載置台６上の試料Ｓ周辺に導きこれ
を処理すると共に、マイクロ波導入窓1aに向かう前記磁
界によってマイクロ波導入窓1aに導きこれに堆積物が発
生することを抑制する。
法は以下のようである。プラズマ生成室１，試料室３内
を所要の真空度に設定し、これらに所要のガス圧力が得
られるように反応ガスを供給し、プラズマ生成室１内に
マイクロ波を導入して、プラズマ生成室１を空洞共振器
として供給した反応ガスをECR 励起してプラズマを生成
させる。生成したプラズマを、試料室３に向かう磁界に
よって試料室３内の載置台６上の試料Ｓ周辺に導きこれ
を処理すると共に、マイクロ波導入窓1aに向かう前記磁
界によってマイクロ波導入窓1aに導きこれに堆積物が発
生することを抑制する。
【００１７】以下成膜処理及びエッチング処理を実施し
た場合の本発明例、従来例及び比較例を示す。図７はCV
D 法によりＷＦ6 ／SiＨ4 混合ガスを用いてタングステ
ンシリサイド膜を成膜した場合のウェハ処理数と成膜速
度との関係示すグラフである。マイクロ波導入窓面にお
けるマイクロ波導入方向の磁場勾配が０Gauss ／cmの従
来例では、マイクロ波導入窓への堆積物の発生によって
ウェハ処理数が増加するにつれて成膜速度が減少してい
る。また前記磁場勾配が0 Gauss ／cmより小さい比較例
では、更に成膜速度が減少している。これに対しマイク
ロ波導入窓面におけるマイクロ波導入方向の磁場勾配が
10Gauss ／cm及び20Gauss ／cmの本発明例では、ウェハ
処理数が増加しても成膜速度は減少せずに、高い速度値
を長時間維持している。しかし前記磁場勾配が20Gauss
／cmより大きい比較例では、ウェハ処理数に対する成膜
速度の減少は無いが、試料室へ導入されるイオンの割合
が減少するため成膜速度自体は遅い。
た場合の本発明例、従来例及び比較例を示す。図７はCV
D 法によりＷＦ6 ／SiＨ4 混合ガスを用いてタングステ
ンシリサイド膜を成膜した場合のウェハ処理数と成膜速
度との関係示すグラフである。マイクロ波導入窓面にお
けるマイクロ波導入方向の磁場勾配が０Gauss ／cmの従
来例では、マイクロ波導入窓への堆積物の発生によって
ウェハ処理数が増加するにつれて成膜速度が減少してい
る。また前記磁場勾配が0 Gauss ／cmより小さい比較例
では、更に成膜速度が減少している。これに対しマイク
ロ波導入窓面におけるマイクロ波導入方向の磁場勾配が
10Gauss ／cm及び20Gauss ／cmの本発明例では、ウェハ
処理数が増加しても成膜速度は減少せずに、高い速度値
を長時間維持している。しかし前記磁場勾配が20Gauss
／cmより大きい比較例では、ウェハ処理数に対する成膜
速度の減少は無いが、試料室へ導入されるイオンの割合
が減少するため成膜速度自体は遅い。
【００１８】図８はＣ4 Ｆ8 ガスを用いてSiＯ2 膜をエ
ッチングした場合のウェハ処理数とエッチング速度との
関係示すグラフである。マイクロ波導入窓面におけるマ
イクロ波導入方向の磁場勾配が０Gauss ／cmの従来例で
は、マイクロ波導入窓への堆積物の発生によってウェハ
処理数が増加するにつれてエッチング速度が減少してい
る。また前記磁場勾配が0 Gauss ／cmより小さい比較例
では、更にエッチング速度が減少している。これに対し
マイクロ波導入窓面におけるマイクロ波導入方向の磁場
勾配が10Gauss ／cm及び20Gauss ／cmの本発明例では、
ウェハ処理数が増加してもエッチング速度は減少せず
に、高い速度値を長時間維持している。しかし前記磁場
勾配が20Gauss ／cmより大きい比較例では、ウェハ処理
数に対するエッチング速度の減少は無いが、試料室へ導
入されるイオンの割合が減少するためエッチング速度自
体は遅い。
ッチングした場合のウェハ処理数とエッチング速度との
関係示すグラフである。マイクロ波導入窓面におけるマ
イクロ波導入方向の磁場勾配が０Gauss ／cmの従来例で
は、マイクロ波導入窓への堆積物の発生によってウェハ
処理数が増加するにつれてエッチング速度が減少してい
る。また前記磁場勾配が0 Gauss ／cmより小さい比較例
では、更にエッチング速度が減少している。これに対し
マイクロ波導入窓面におけるマイクロ波導入方向の磁場
勾配が10Gauss ／cm及び20Gauss ／cmの本発明例では、
ウェハ処理数が増加してもエッチング速度は減少せず
に、高い速度値を長時間維持している。しかし前記磁場
勾配が20Gauss ／cmより大きい比較例では、ウェハ処理
数に対するエッチング速度の減少は無いが、試料室へ導
入されるイオンの割合が減少するためエッチング速度自
体は遅い。
【００１９】
【発明の効果】以上詳述した如く本発明にあっては、プ
ラズマ処理を施す際にマイクロ波導入窓への堆積物の発
生を抑制するため、処理速度を減じることなく安定なる
プラズマ処理を長時間実施することができ、装置のメン
テナンスの間隔が延長され、またメンテナンスに要する
時間が短縮される等、本発明は優れた効果を奏する。
ラズマ処理を施す際にマイクロ波導入窓への堆積物の発
生を抑制するため、処理速度を減じることなく安定なる
プラズマ処理を長時間実施することができ、装置のメン
テナンスの間隔が延長され、またメンテナンスに要する
時間が短縮される等、本発明は優れた効果を奏する。
【図１】第１発明による磁場分布の一例を示すグラフで
ある。
ある。
【図２】マイクロ波導入窓面におけるマイクロ波導入方
向の磁場勾配の変化に対する載置台上のイオン電流密度
の変化を示すグラフである。
向の磁場勾配の変化に対する載置台上のイオン電流密度
の変化を示すグラフである。
【図３】プラズマの生成から20分後のマイクロ波導入窓
面におけるマイクロ波導入方向の磁場勾配の変化に対す
る載置台上のイオン電流密度の変化を示すグラフであ
る。
面におけるマイクロ波導入方向の磁場勾配の変化に対す
る載置台上のイオン電流密度の変化を示すグラフであ
る。
【図４】第２発明による磁場分布の他の例を示すグラフ
である。
である。
【図５】マイクロ波導入窓面におけるマイクロ波導入方
向の磁場勾配を10〜20Gauss ／cmとして前記ECR 点間距
離Ｌの変化に対する載置台上のイオン電流密度の変化を
示すグラフである。
向の磁場勾配を10〜20Gauss ／cmとして前記ECR 点間距
離Ｌの変化に対する載置台上のイオン電流密度の変化を
示すグラフである。
【図６】本発明に係る有磁場プラズマ処理装置を示す断
面図である。
面図である。
【図７】CVD 法によりＷＦ6 ／SiＨ4 混合ガスを用いて
タングステンシリサイド膜を成膜した場合のウェハ処理
数と成膜速度との関係示すグラフである。
タングステンシリサイド膜を成膜した場合のウェハ処理
数と成膜速度との関係示すグラフである。
【図８】Ｃ4 Ｆ8 ガスを用いてSiＯ2 膜をエッチングし
た場合のウェハ処理数とエッチング速度との関係示すグ
ラフである。
た場合のウェハ処理数とエッチング速度との関係示すグ
ラフである。
【図９】従来のプラズマ処理装置を示した模式的断面図
である。
である。
【図１０】従来装置によって形成される磁場分布を示す
グラフである。
グラフである。
【図１１】従来装置によって反応ガスをECR 励起した場
合の載置台のイオン電流密度を経時的に測定した結果を
示すグラフである。
合の載置台のイオン電流密度を経時的に測定した結果を
示すグラフである。
【符号の説明】 １ プラズマ生成室 １ａ マイクロ波導入窓 １ｂ マイクロ引出窓 ２ 導波管 ３ 試料室 ４ 通流室 ５ａ，５ｂ…５ｘ 励磁コイル ６ 載置台 Ｓ 試料
Claims (2)
- 【請求項１】 マイクロ波をマイクロ波導入窓からプラ
ズマ生成室に導入し、励磁コイルが形成する磁場との電
子サイクロトロン共鳴によってプラズマを生成して試料
を処理する有磁場プラズマ処理装置において、 前記励磁コイルは、プラズマ生成室内に極値を形成し、
マイクロ波導入窓面において前記極値となる位置からマ
イクロ波導入窓に向かって10Gauss ／cm以上20Gauss ／
cm以下の磁場勾配で低下する磁場を形成すべくなしてあ
ることを特徴とする有磁場プラズマ処理装置。 - 【請求項２】 前記励磁コイルは電子サイクロトロン共
鳴点における磁場の強さを越える前記極値を有し、かつ
電子サイクロトロン共鳴点間の距離が３cm以下の磁場を
形成すべくなしてあることを特徴とする請求項１記載の
有磁場プラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4316391A JP2956395B2 (ja) | 1992-10-29 | 1992-10-29 | 有磁場プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4316391A JP2956395B2 (ja) | 1992-10-29 | 1992-10-29 | 有磁場プラズマ処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06140189A true JPH06140189A (ja) | 1994-05-20 |
| JP2956395B2 JP2956395B2 (ja) | 1999-10-04 |
Family
ID=18076562
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4316391A Expired - Fee Related JP2956395B2 (ja) | 1992-10-29 | 1992-10-29 | 有磁場プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2956395B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63213344A (ja) * | 1987-03-02 | 1988-09-06 | Hitachi Ltd | プラズマ処理装置 |
| JPH0441674A (ja) * | 1990-06-04 | 1992-02-12 | Sumitomo Metal Ind Ltd | マイクロ波プラズマ装置 |
-
1992
- 1992-10-29 JP JP4316391A patent/JP2956395B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63213344A (ja) * | 1987-03-02 | 1988-09-06 | Hitachi Ltd | プラズマ処理装置 |
| JPH0441674A (ja) * | 1990-06-04 | 1992-02-12 | Sumitomo Metal Ind Ltd | マイクロ波プラズマ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2956395B2 (ja) | 1999-10-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |