JPH0678587B2 - 乾式薄膜加工装置 - Google Patents
乾式薄膜加工装置Info
- Publication number
- JPH0678587B2 JPH0678587B2 JP22154188A JP22154188A JPH0678587B2 JP H0678587 B2 JPH0678587 B2 JP H0678587B2 JP 22154188 A JP22154188 A JP 22154188A JP 22154188 A JP22154188 A JP 22154188A JP H0678587 B2 JPH0678587 B2 JP H0678587B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- microwave
- thin film
- plasma
- resonator
- opening
- 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.)
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- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、LSI製造装置に代表される半導体製造装置
のなかでとくに低温愁成膜を必要とする超LSI成膜工程
に用いるECR方式の乾式薄膜加工装置に係り、装置の構
成として、マイクロ波発振器と、マイクロ波導波管と、
片側にマイクロ波の導入口を備え該導入口と対面する他
側にマイクロ波を外方へ散逸させる開口を備えた通過形
共振器とからなるマイクロ波立体回路を有し、この通過
形共振器の内部において磁場とマイクロ波の交番電界と
の相互作用によってプラズマを生成し、このプラズマを
用いて基板に膜形成あるいはエッチンングなどの薄膜加
工を行う乾式薄膜加工装置に関する。
のなかでとくに低温愁成膜を必要とする超LSI成膜工程
に用いるECR方式の乾式薄膜加工装置に係り、装置の構
成として、マイクロ波発振器と、マイクロ波導波管と、
片側にマイクロ波の導入口を備え該導入口と対面する他
側にマイクロ波を外方へ散逸させる開口を備えた通過形
共振器とからなるマイクロ波立体回路を有し、この通過
形共振器の内部において磁場とマイクロ波の交番電界と
の相互作用によってプラズマを生成し、このプラズマを
用いて基板に膜形成あるいはエッチンングなどの薄膜加
工を行う乾式薄膜加工装置に関する。
低温成膜における膜質の向上を目的としてマイクロ波と
磁場との共鳴効果を用いたECR（電子サイクロトロン共
鳴）プラズマを用いたCVD、エッチンング装置が研究さ
れている。第７図に示した装置はその一例で、マイクロ
波共振器兼プラズマ生成室３と処理室９とを真空排気し
ておき、プラズマ生成室３へ目的に応じてN2,O2,Ar等の
キャリアガス（プラズマ原料ガス）を流したところへマ
イクロ波を導波管1,マイクロ波導入窓２を介して送り込
む。プラズマ生成室３の外部には励磁ソレノイド６が配
置されプラズマ生成室３内部にECR条件を満たす磁場が
発生しているとECRプラズマが発生する。このプラズマ
が処理室９内に押し出されウェーハ台10へ向かう空間内
にシランガスを送りこんでこのガスを上記プラズマによ
り活性化すると、発生した活性種の作用により基板11の
表面にシリコン系薄膜が形成される。
磁場との共鳴効果を用いたECR（電子サイクロトロン共
鳴）プラズマを用いたCVD、エッチンング装置が研究さ
れている。第７図に示した装置はその一例で、マイクロ
波共振器兼プラズマ生成室３と処理室９とを真空排気し
ておき、プラズマ生成室３へ目的に応じてN2,O2,Ar等の
キャリアガス（プラズマ原料ガス）を流したところへマ
イクロ波を導波管1,マイクロ波導入窓２を介して送り込
む。プラズマ生成室３の外部には励磁ソレノイド６が配
置されプラズマ生成室３内部にECR条件を満たす磁場が
発生しているとECRプラズマが発生する。このプラズマ
が処理室９内に押し出されウェーハ台10へ向かう空間内
にシランガスを送りこんでこのガスを上記プラズマによ
り活性化すると、発生した活性種の作用により基板11の
表面にシリコン系薄膜が形成される。
このようなECRタイプの乾式薄膜加工装置において、一
般に、プラズマ生成室はそれ自体がマイクロ波発振器
（以下、共振器と記す）を構成し、この共振器にマイク
ロ波を注入しかつ共振器内の真空引きを可能にするため
の手段として第２図に示すマイクロ波導入窓（以下、窓
材とも記す）２を用い、これをＯリング13で真空封止し
た構成のものが一般に用いられている。
般に、プラズマ生成室はそれ自体がマイクロ波発振器
（以下、共振器と記す）を構成し、この共振器にマイク
ロ波を注入しかつ共振器内の真空引きを可能にするため
の手段として第２図に示すマイクロ波導入窓（以下、窓
材とも記す）２を用い、これをＯリング13で真空封止し
た構成のものが一般に用いられている。
この構成は、第３図，第４図に示す矩形導波管１と円筒
形共振器21との結合を念頭において採用されているもの
であり、その点では合理的であるが、実際の装置構成に
おいては円筒形共振器21の内部が真空引きでなければな
らず、そのためにマイクロ波導入窓２を採用した結果、
その物理構成は第５図，第６図に示すごとくなってい
る。すなわち、導波管１と円筒形共振器21との間に窓材
ハウジング22およびギヤツプ23（円筒形共振器の肉厚に
帰因する）が存在する。窓材ハウジング22はそれをどの
ような形状に設計しようとも低次元のモードの共振器と
することは実際的には難しく、しかも、窓材の介在はモ
ードを一層複雑なものとする。その結果ギヤツプ23の内
部には高次元のマルチモードの解析不可能な電界が存在
する。これは円筒形共振器21の内部に不可避的に悪影響
を与え、円筒形共振器21の内部の電界分布はその直径を
長さとから理論的に求まる電界分布（例えば本願出願人
が先に提案した特願昭62−123454号参照）とは非常に異
なった分布となってしまう。ECRプラズマはよく知られ
ているとうり、電界と磁界との相互作用による電子の加
速を原理としているため、電界分布に生じる異常はその
ままプラズマ密度分布の異常となって現れ、それがプラ
ズマ流の下流におけるウェーハとの反応プロセスの分
布、具体的には成膜装置の場合では膜厚分布の不均一と
なって現れる。これはECRタイプのプラズマ装置の実用
上の障害となる。
形共振器21との結合を念頭において採用されているもの
であり、その点では合理的であるが、実際の装置構成に
おいては円筒形共振器21の内部が真空引きでなければな
らず、そのためにマイクロ波導入窓２を採用した結果、
その物理構成は第５図，第６図に示すごとくなってい
る。すなわち、導波管１と円筒形共振器21との間に窓材
ハウジング22およびギヤツプ23（円筒形共振器の肉厚に
帰因する）が存在する。窓材ハウジング22はそれをどの
ような形状に設計しようとも低次元のモードの共振器と
することは実際的には難しく、しかも、窓材の介在はモ
ードを一層複雑なものとする。その結果ギヤツプ23の内
部には高次元のマルチモードの解析不可能な電界が存在
する。これは円筒形共振器21の内部に不可避的に悪影響
を与え、円筒形共振器21の内部の電界分布はその直径を
長さとから理論的に求まる電界分布（例えば本願出願人
が先に提案した特願昭62−123454号参照）とは非常に異
なった分布となってしまう。ECRプラズマはよく知られ
ているとうり、電界と磁界との相互作用による電子の加
速を原理としているため、電界分布に生じる異常はその
ままプラズマ密度分布の異常となって現れ、それがプラ
ズマ流の下流におけるウェーハとの反応プロセスの分
布、具体的には成膜装置の場合では膜厚分布の不均一と
なって現れる。これはECRタイプのプラズマ装置の実用
上の障害となる。
この発明の目的は、共振器の寸法から理論的に求まる共
振モードを乱すことのない、従って、分布の良いプラズ
マが得られ、基板上のプロセス速度分布が均一となる乾
式薄膜加工装置を提供することである。
振モードを乱すことのない、従って、分布の良いプラズ
マが得られ、基板上のプロセス速度分布が均一となる乾
式薄膜加工装置を提供することである。
上記課題を解決するために、この発明によれば、マイク
ロ波発振器と、マイクロ波導波管と、片側にマイクロ波
の導入口を備え該導入口と対面する他側にマイクロ波を
外方へ散逸させる開口を備えた通過形共振器とからなる
マイクロ波立体回路を有し、この通過形共振器の内部に
おいて磁場とマイクロ波の交番電界との相互作用によっ
てプラズマを生成し、このプラズマを用いて基板に膜形
成あるいはエッチンングなどの薄膜加工を行う乾式薄膜
加工装置において、前記通過形共振器内に、マイクロ波
が通過しうる材料からなる隔壁を、前記通過形共振器内
を２つの部分に区分しその１つはマイクロ波導入口を含
み他の１つはマイクロ波を外方へ散逸させる開口を含む
ようにかつ区分された２つの部分の間を気密に保って開
口を含む部分の側を真空排気しうるように配置するもの
とする。
ロ波発振器と、マイクロ波導波管と、片側にマイクロ波
の導入口を備え該導入口と対面する他側にマイクロ波を
外方へ散逸させる開口を備えた通過形共振器とからなる
マイクロ波立体回路を有し、この通過形共振器の内部に
おいて磁場とマイクロ波の交番電界との相互作用によっ
てプラズマを生成し、このプラズマを用いて基板に膜形
成あるいはエッチンングなどの薄膜加工を行う乾式薄膜
加工装置において、前記通過形共振器内に、マイクロ波
が通過しうる材料からなる隔壁を、前記通過形共振器内
を２つの部分に区分しその１つはマイクロ波導入口を含
み他の１つはマイクロ波を外方へ散逸させる開口を含む
ようにかつ区分された２つの部分の間を気密に保って開
口を含む部分の側を真空排気しうるように配置するもの
とする。
乾式薄膜加工装置をこのように構成し、従来のようにマ
イクロ波導入窓を介することなく、マイクロ波を直接共
振器内に導入して乱れのないマイクロ波の共振モードを
形成し、２つの区分された共振器の真空側の部分に送り
込まれたキヤリアガスを乱れにないマイクロ波電界中で
プラズマ化するようにしたので、プラズマ密度の分布が
均一化され、基板上に均一なプロセス速度分布を得るこ
とができる。
イクロ波導入窓を介することなく、マイクロ波を直接共
振器内に導入して乱れのないマイクロ波の共振モードを
形成し、２つの区分された共振器の真空側の部分に送り
込まれたキヤリアガスを乱れにないマイクロ波電界中で
プラズマ化するようにしたので、プラズマ密度の分布が
均一化され、基板上に均一なプロセス速度分布を得るこ
とができる。
第１図に、本発明による乾式薄膜加工装置構成の一実施
例を示す。図中、第７図および第２図と同一の部材には
同一符号を付し、説明を省略する。
例を示す。図中、第７図および第２図と同一の部材には
同一符号を付し、説明を省略する。
被処理基板が配される処理室（第７図参照）の天井板9a
に形成された開口７を上方から被うように無機質誘電材
たとえば石英，酸化アルミニウムなどからなるベルジヤ
ー16とかぶせ、下端外周縁のフランジ16aでＯリング14
を変形させつつ天井板9aに気密に固定した後、天井面に
マイクロ波導入口15aが形成され下方が開放された円筒1
5をベルジヤー16を外側から被うようにかぶせて処理室
の天井板9aに取り付け、円筒15と，マイクロ波導入口15
aと，開口７とで円筒状の通過形共振器25を形成してい
る。この共振器はその直径と長さとにより共振モードを
TE11 ｎとし、また導波管１はTE10として両者間に単純な
接合を実施する。
に形成された開口７を上方から被うように無機質誘電材
たとえば石英，酸化アルミニウムなどからなるベルジヤ
ー16とかぶせ、下端外周縁のフランジ16aでＯリング14
を変形させつつ天井板9aに気密に固定した後、天井面に
マイクロ波導入口15aが形成され下方が開放された円筒1
5をベルジヤー16を外側から被うようにかぶせて処理室
の天井板9aに取り付け、円筒15と，マイクロ波導入口15
aと，開口７とで円筒状の通過形共振器25を形成してい
る。この共振器はその直径と長さとにより共振モードを
TE11 ｎとし、また導波管１はTE10として両者間に単純な
接合を実施する。
このようにして、円筒状の通過形共振器25内は、隔壁の
役をなすベルジヤー16により２つの部分に区分され、マ
イクロ波導入口15a側の部分は大気圧に保たれ、開口７
側の部分は真空に引かれてプラズマ生成室を形成する。
このプラズマ生成室すなわちベルジヤー16内空間へのプ
ラズマ原料ガスの供給は、例えば開口７の近傍にガスシ
ャワー装置17を形成し、ガス供給手段４を介して導入さ
れたガスをベルジヤー内へ向けて吹き出させることによ
り行われる。
役をなすベルジヤー16により２つの部分に区分され、マ
イクロ波導入口15a側の部分は大気圧に保たれ、開口７
側の部分は真空に引かれてプラズマ生成室を形成する。
このプラズマ生成室すなわちベルジヤー16内空間へのプ
ラズマ原料ガスの供給は、例えば開口７の近傍にガスシ
ャワー装置17を形成し、ガス供給手段４を介して導入さ
れたガスをベルジヤー内へ向けて吹き出させることによ
り行われる。
以上に述べたように、本発明によれば、マイクロ波発振
器と、マイクロ波導波管と、片側にマイクロ波の導入口
を備え該導入口と対面する他側にマイクロ波を外方へ散
逸させる開口を備えた通過形共振器とからなるマイクロ
波立体回路を有し、この通過形共振器の内部において磁
場とマイクロ波の交番電界との相互作用によってプラズ
マを生成し、このプラズマを用いて基板に膜形成あるい
はエッチンングなどの薄膜加工を行う乾式薄膜加工装置
において、前記通過形共振器内に、マイクロ波が通過し
うる材料からなる隔壁を、前記通過形共振器内を２つの
部分に区分しその１つはマイクロ波導入口を含み他の１
つはマイクロ波を外方へ散逸させる開口を含むようにか
つ区分された２つの部分の間を気密に保って開口を含む
部分に側を真空排気しうるように配置したので、従来の
ようにマイクロ波導入窓を介することなくマイクロ波が
直接共振器内に導入され、共振器内に乱れのないマイク
ロ波の共振モードが合形成されるから、同一共振器内の
真空側の部分に送り込まれたキヤリアガスを乱れのない
マイクロ波電界中でプラズマ化することができ、これに
よりプラズマ密度の分布が均一化されるため、基板上に
均一なプロセス速度分布が得られ、より高品質に加工さ
れた基板を提供しうる効果が得られる。
器と、マイクロ波導波管と、片側にマイクロ波の導入口
を備え該導入口と対面する他側にマイクロ波を外方へ散
逸させる開口を備えた通過形共振器とからなるマイクロ
波立体回路を有し、この通過形共振器の内部において磁
場とマイクロ波の交番電界との相互作用によってプラズ
マを生成し、このプラズマを用いて基板に膜形成あるい
はエッチンングなどの薄膜加工を行う乾式薄膜加工装置
において、前記通過形共振器内に、マイクロ波が通過し
うる材料からなる隔壁を、前記通過形共振器内を２つの
部分に区分しその１つはマイクロ波導入口を含み他の１
つはマイクロ波を外方へ散逸させる開口を含むようにか
つ区分された２つの部分の間を気密に保って開口を含む
部分に側を真空排気しうるように配置したので、従来の
ようにマイクロ波導入窓を介することなくマイクロ波が
直接共振器内に導入され、共振器内に乱れのないマイク
ロ波の共振モードが合形成されるから、同一共振器内の
真空側の部分に送り込まれたキヤリアガスを乱れのない
マイクロ波電界中でプラズマ化することができ、これに
よりプラズマ密度の分布が均一化されるため、基板上に
均一なプロセス速度分布が得られ、より高品質に加工さ
れた基板を提供しうる効果が得られる。
第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は従
来例によるマイクロ波発振器まわりの構成を示す縦断面
図、第３図および第４図は本発明におけるマイクロ波導
波管とマイクロ波共振器との結合構造を示す立体回路の
原理図であってそれぞれ斜視図と正面図、第５図および
第６図は従来装置におけるマイクロ波導波管とマイクロ
波共振器との結合構造例を示す立体回路の原理図であっ
てそれぞれ斜視図と正面図、第７図は従来例による乾式
薄膜加工装置の全体断面図である。 １……導波管（マイクロ波導波管）、３……プラズマ生
成室、5,15……円筒、5a,15a……マイクロ波導入口、６
……励磁ソレノイド、７……開口、11……基板、14……
Ｏリング、16……ベルジヤー（隔壁）、20,25……通過
形共振器。
来例によるマイクロ波発振器まわりの構成を示す縦断面
図、第３図および第４図は本発明におけるマイクロ波導
波管とマイクロ波共振器との結合構造を示す立体回路の
原理図であってそれぞれ斜視図と正面図、第５図および
第６図は従来装置におけるマイクロ波導波管とマイクロ
波共振器との結合構造例を示す立体回路の原理図であっ
てそれぞれ斜視図と正面図、第７図は従来例による乾式
薄膜加工装置の全体断面図である。 １……導波管（マイクロ波導波管）、３……プラズマ生
成室、5,15……円筒、5a,15a……マイクロ波導入口、６
……励磁ソレノイド、７……開口、11……基板、14……
Ｏリング、16……ベルジヤー（隔壁）、20,25……通過
形共振器。
Claims (1)
- 【請求項１】マイクロ波発振器と、マイクロ波導波管
と、片側にマイクロ波の導入口を備え該導入口と対面す
る他側にマイクロ波を外方へ散逸させる開口を備えた通
過形共振器とからなるマイクロ波立体回路を有し、この
通過形共振器の内部において磁場とマイクロ波の交番電
界との相互作用によってプラズマを生成し、このプラズ
マを用いて基板に膜形成あるいはエッチングなどの薄膜
加工を行う乾式薄膜加工装置において、前記通過形共振
器内に、マイクロ波が通過しうる材料からなる隔壁を、
前記通過形共振器内を２つの部分に区分しその１つはマ
イクロ波導入口を含み他の１つはマイクロ波を外方へ散
逸させる開口を含むようにかつ区分された２つの部分の
間を気密に保って開口を含む部分の側を真空排気しうる
ように配置したことを特徴とする乾式薄膜加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22154188A JPH0678587B2 (ja) | 1988-09-05 | 1988-09-05 | 乾式薄膜加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22154188A JPH0678587B2 (ja) | 1988-09-05 | 1988-09-05 | 乾式薄膜加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0270065A JPH0270065A (ja) | 1990-03-08 |
| JPH0678587B2 true JPH0678587B2 (ja) | 1994-10-05 |
Family
ID=16768337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22154188A Expired - Lifetime JPH0678587B2 (ja) | 1988-09-05 | 1988-09-05 | 乾式薄膜加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0678587B2 (ja) |
-
1988
- 1988-09-05 JP JP22154188A patent/JPH0678587B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0270065A (ja) | 1990-03-08 |
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