JPH0957092A - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置Info
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- JPH0957092A JPH0957092A JP7217417A JP21741795A JPH0957092A JP H0957092 A JPH0957092 A JP H0957092A JP 7217417 A JP7217417 A JP 7217417A JP 21741795 A JP21741795 A JP 21741795A JP H0957092 A JPH0957092 A JP H0957092A
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- processing apparatus
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- plasma processing
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】所望の指向性および均一性の良いプラズマ処理
を再現性良く試料に施すことができるプラズマ処理装置
を提供する。 【解決手段】真空容器20と、この真空容器内に高周波
電力を供給する手段(導波管23等)と、この真空容器
20内に磁場を形成する磁場発生手段27と、この真空
容器20内に反応ガスを導入する手段(ガス導入系2
8、29)と、この真空容器20内に試料を保持する試
料台11とを設けたプラズマ処理装置において、前記試
料台11の内部に高透磁率板1を設けたプラズマ処理装
置。
を再現性良く試料に施すことができるプラズマ処理装置
を提供する。 【解決手段】真空容器20と、この真空容器内に高周波
電力を供給する手段(導波管23等)と、この真空容器
20内に磁場を形成する磁場発生手段27と、この真空
容器20内に反応ガスを導入する手段(ガス導入系2
8、29)と、この真空容器20内に試料を保持する試
料台11とを設けたプラズマ処理装置において、前記試
料台11の内部に高透磁率板1を設けたプラズマ処理装
置。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子基板等
の試料にプラズマを利用してエッチング、CVD、PV
Dおよびアッシング等の処理を施すプラズマ処理装置に
関する。
の試料にプラズマを利用してエッチング、CVD、PV
Dおよびアッシング等の処理を施すプラズマ処理装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】近年、LSIの微細化に伴い、ECRプ
ラズマ、ヘリコン波プラズマ等の磁場を用いた高密度プ
ラズマ源が注目されている。これらのプラズマ源を用い
たプラズマ処理装置においては、磁場を利用してプラズ
マを試料に導いている。
ラズマ、ヘリコン波プラズマ等の磁場を用いた高密度プ
ラズマ源が注目されている。これらのプラズマ源を用い
たプラズマ処理装置においては、磁場を利用してプラズ
マを試料に導いている。
【0003】しかしながら、単純な発散磁場を利用して
プラズマを試料に導いた場合、試料の中心では処理速度
が大きく試料の周辺では処理速度が小さい、あるいはエ
ッチングにおいては試料の周辺のエッチング形状が斜め
となる等の問題が生じる。
プラズマを試料に導いた場合、試料の中心では処理速度
が大きく試料の周辺では処理速度が小さい、あるいはエ
ッチングにおいては試料の周辺のエッチング形状が斜め
となる等の問題が生じる。
【0004】これは、プラズマは磁力線に従って試料に
導かれるので、試料の中心に比べ試料の周辺に到達する
プラズマの方が大きく広げられ、また試料の周辺では磁
力線は試料に斜めに入射するためである。
導かれるので、試料の中心に比べ試料の周辺に到達する
プラズマの方が大きく広げられ、また試料の周辺では磁
力線は試料に斜めに入射するためである。
【0005】このようなプラズマ処理装置におけるプラ
ズマ処理の指向性と均一性を制御する方法して、プラズ
マ生成用の磁場による発散磁場に、他の磁場を組み合わ
せる方法が提案されている。
ズマ処理の指向性と均一性を制御する方法して、プラズ
マ生成用の磁場による発散磁場に、他の磁場を組み合わ
せる方法が提案されている。
【0006】例えば、ECRプラズマを用いたプラズマ
処理装置においては、反応室の周囲にプラズマ整形用の
磁場発生コイルを設けることにより、プラズマを試料に
均一に照射させる方法が提案されている(特開昭57−
79621号公報)。
処理装置においては、反応室の周囲にプラズマ整形用の
磁場発生コイルを設けることにより、プラズマを試料に
均一に照射させる方法が提案されている(特開昭57−
79621号公報)。
【0007】しかし、この方法には、プラズマ流整形用
の磁場発生手段を設けることにより装置が大型化する問
題や、磁場発生コイルのみの組み合わせでは、磁場の方
向と強度が同時に変化するため、所望の磁場の方向と強
度を同時に実現することが難しいという問題があった。
の磁場発生手段を設けることにより装置が大型化する問
題や、磁場発生コイルのみの組み合わせでは、磁場の方
向と強度が同時に変化するため、所望の磁場の方向と強
度を同時に実現することが難しいという問題があった。
【0008】このような問題を解決するものとして、試
料台上に高透磁率板を設ける方法が提案されている(特
開昭61−181534号公報)。
料台上に高透磁率板を設ける方法が提案されている(特
開昭61−181534号公報)。
【0009】図8は、試料台上に高透磁率板を設けたプ
ラズマ処理装置の説明図である。この図において、試料
台11上には軟鉄等の高透磁率材料で形成された高透磁
率板1が搭載され、その上面に石英板等の誘電体で形成
された遮蔽板33を介して試料Sが載置されている。
ラズマ処理装置の説明図である。この図において、試料
台11上には軟鉄等の高透磁率材料で形成された高透磁
率板1が搭載され、その上面に石英板等の誘電体で形成
された遮蔽板33を介して試料Sが載置されている。
【0010】試料Sは高透磁率板1上に載置されている
ので、磁場発生コイル27によって真空容器20内に発
生する磁力線は、試料Sの表面に略均一にかつ略垂直な
形状で入射する。これによって、試料Sの表面のプラズ
マ処理の指向性と均一性を向上させことができる。
ので、磁場発生コイル27によって真空容器20内に発
生する磁力線は、試料Sの表面に略均一にかつ略垂直な
形状で入射する。これによって、試料Sの表面のプラズ
マ処理の指向性と均一性を向上させことができる。
【0011】図10は、高透磁率材料を磁場内に置いた
ときの磁力線の変化を示す図であって、(a)は平行磁
場、(b)は平行磁場に高透磁率材料の球を置いたとき
の磁場、(c)は発散磁場、および(d)は発散磁場に
高透磁率材料の板を置いたときの磁場である。
ときの磁力線の変化を示す図であって、(a)は平行磁
場、(b)は平行磁場に高透磁率材料の球を置いたとき
の磁場、(c)は発散磁場、および(d)は発散磁場に
高透磁率材料の板を置いたときの磁場である。
【0012】磁場の存在する真空や大気等の媒質中に、
媒質の透磁率μ0 に比べて大きい透磁率μ(μ>>μ0
)を持つ高透磁率材料を設置した場合、前記磁場は前
記高透磁率材料表面にほぼ垂直に入射する。上述の試料
台上に高透磁率板を設けたプラズマ処理装置は、この特
性を利用するものである。
媒質の透磁率μ0 に比べて大きい透磁率μ(μ>>μ0
)を持つ高透磁率材料を設置した場合、前記磁場は前
記高透磁率材料表面にほぼ垂直に入射する。上述の試料
台上に高透磁率板を設けたプラズマ処理装置は、この特
性を利用するものである。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、試料台
上に高透磁率板を設けたプラズマ処理装置には下記の
〜のような問題があった。
上に高透磁率板を設けたプラズマ処理装置には下記の
〜のような問題があった。
【0014】試料台上に高透磁率板を設けるため、プ
ラズマ加熱により、高透磁率板が加熱され、磁気特性が
変化してしまう。一般にパーマロイ(登録商標)等の高
透磁率材料は、ある温度(キュリー点)を超えると磁気
特性が急激に変化する。また、高透磁率材料は焼きなま
し処理にて作製されるので、高温に加熱されると、やは
り特性が変化してしまう。したがって、プラズマ処理を
続ける場合、高透磁率材料の磁気特性の変化が生じ、所
望のプラズマ処理の指向性および均一性が得られない、
さらに再現性が悪くなる。
ラズマ加熱により、高透磁率板が加熱され、磁気特性が
変化してしまう。一般にパーマロイ(登録商標)等の高
透磁率材料は、ある温度(キュリー点)を超えると磁気
特性が急激に変化する。また、高透磁率材料は焼きなま
し処理にて作製されるので、高温に加熱されると、やは
り特性が変化してしまう。したがって、プラズマ処理を
続ける場合、高透磁率材料の磁気特性の変化が生じ、所
望のプラズマ処理の指向性および均一性が得られない、
さらに再現性が悪くなる。
【0015】高温に加熱された場合、高透磁率材料の
磁気特性が変化するため、Cuの高温エッチングや、T
iNのCVDなどの高温プロセスへの適用が困難であ
る。
磁気特性が変化するため、Cuの高温エッチングや、T
iNのCVDなどの高温プロセスへの適用が困難であ
る。
【0016】高透磁率材料には交流印加時に異常渦電
流損が大きいものが多い。このため、試料台上に高透磁
率板を設けた場合、高周波電力の印加が困難であった
り、仮に印加できたとしても損失が大きく、試料に高周
波電力を印加するプロセスへの適用もまた困難である。
流損が大きいものが多い。このため、試料台上に高透磁
率板を設けた場合、高周波電力の印加が困難であった
り、仮に印加できたとしても損失が大きく、試料に高周
波電力を印加するプロセスへの適用もまた困難である。
【0017】本発明はこのような課題を解決するために
なされたものであり、所望の指向性および均一性の良い
プラズマ処理を再現性良く試料に施すことができるプラ
ズマ処理装置を提供することを目的としている。
なされたものであり、所望の指向性および均一性の良い
プラズマ処理を再現性良く試料に施すことができるプラ
ズマ処理装置を提供することを目的としている。
【0018】さらに、高温プロセスや試料に高周波電力
を印加するプロセスにおいても、上記のような好適なプ
ラズマ処理が可能なプラズマ処理装置を提供することを
目的としている。
を印加するプロセスにおいても、上記のような好適なプ
ラズマ処理が可能なプラズマ処理装置を提供することを
目的としている。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明者は次の3点に着
目して本発明を完成させた。
目して本発明を完成させた。
【0020】(1)高透磁率板の磁気特性を一定にする
ことにより、所望の指向性および均一性の良いプラズマ
処理を再現性良く試料に施すことができる。
ことにより、所望の指向性および均一性の良いプラズマ
処理を再現性良く試料に施すことができる。
【0021】(2)高透磁率板の温度を所定の温度(例
えばキュリー点)以下に抑えることにより、さらに一定
に制御することにより、高透磁率板の磁気特性を一定に
できる。
えばキュリー点)以下に抑えることにより、さらに一定
に制御することにより、高透磁率板の磁気特性を一定に
できる。
【0022】(3)高透磁率板の面積が十分大きけれ
ば、高透磁率板を試料から少し離したとしても、試料に
磁力線をほぼ垂直に入射させることができる。
ば、高透磁率板を試料から少し離したとしても、試料に
磁力線をほぼ垂直に入射させることができる。
【0023】本発明の装置では、高透磁率板を試料台の
内部に設ける。こうすることにより、高透磁率板のプラ
ズマ加熱を抑えることができるので、高透磁率板の温度
変化、特にキュリー点を超える温度変化、による磁気特
性の変化を抑えることができる。
内部に設ける。こうすることにより、高透磁率板のプラ
ズマ加熱を抑えることができるので、高透磁率板の温度
変化、特にキュリー点を超える温度変化、による磁気特
性の変化を抑えることができる。
【0024】上記の高透磁率板を断熱材で熱的に隔離す
ることにより、試料台からの熱伝導を抑えることができ
るので、高透磁率板の磁気特性の変化をさらに抑えるこ
とができる。
ることにより、試料台からの熱伝導を抑えることができ
るので、高透磁率板の磁気特性の変化をさらに抑えるこ
とができる。
【0025】また、高透磁率板を強制的に冷却すること
により、高透磁率板の温度を所定の温度に制御でき、高
透磁率板の磁気特性を一定に保持することができる。
により、高透磁率板の温度を所定の温度に制御でき、高
透磁率板の磁気特性を一定に保持することができる。
【0026】本発明の装置において、高透磁率板より試
料側に試料の加熱手段を設けることにより、高透磁率板
を加熱せずに試料のみを加熱することができるので、C
uの高温エッチングやTiNのCVDなどの高温プロセ
スへの適用が可能になる。
料側に試料の加熱手段を設けることにより、高透磁率板
を加熱せずに試料のみを加熱することができるので、C
uの高温エッチングやTiNのCVDなどの高温プロセ
スへの適用が可能になる。
【0027】本発明の装置において、高周波電力が印加
される試料台であれば、その電極部分の内部に高透磁率
板を設けることにより、試料台に高周波を印加しても、
高透磁率板には高周波は印加されない。こうすることに
より、異常渦電流損の問題を抑えることができるので、
試料に高周波電力を印加するプロセスへも適用可能にな
る。
される試料台であれば、その電極部分の内部に高透磁率
板を設けることにより、試料台に高周波を印加しても、
高透磁率板には高周波は印加されない。こうすることに
より、異常渦電流損の問題を抑えることができるので、
試料に高周波電力を印加するプロセスへも適用可能にな
る。
【0028】また、高周波電力が印加される試料台の電
極部分から見て試料と反対側に高透磁率板を設けること
により、高透磁率板への高周波の印加を抑え、試料台の
みに高周波を効果的に印加できる。こうして、試料台の
電極部分の内部に高透磁率板を設ける場合と同様、異常
渦電流損の問題を抑え、試料に高周波電力を印加するプ
ロセスへも適用可能になる。
極部分から見て試料と反対側に高透磁率板を設けること
により、高透磁率板への高周波の印加を抑え、試料台の
みに高周波を効果的に印加できる。こうして、試料台の
電極部分の内部に高透磁率板を設ける場合と同様、異常
渦電流損の問題を抑え、試料に高周波電力を印加するプ
ロセスへも適用可能になる。
【0029】
【発明の実施の形態】図1は、本発明のプラズマ処理装
置の試料台の第1の例の模式的断面図である。試料台1
1の内部に円盤状の高透磁率板1が試料Sに平行に埋設
されている。
置の試料台の第1の例の模式的断面図である。試料台1
1の内部に円盤状の高透磁率板1が試料Sに平行に埋設
されている。
【0030】この高透磁率板1の材料としては、パーマ
ロイ、スーパーマロイ(登録商標)、ヒステリシスパー
マロイ(登録商標)、ケイ素鋼、方向性ケイ素鋼、セン
ダスト(登録商標)、アルパーム(登録商標)、パーメ
ンジューム(登録商標)、フェライト等を用いることが
できる。
ロイ、スーパーマロイ(登録商標)、ヒステリシスパー
マロイ(登録商標)、ケイ素鋼、方向性ケイ素鋼、セン
ダスト(登録商標)、アルパーム(登録商標)、パーメ
ンジューム(登録商標)、フェライト等を用いることが
できる。
【0031】この高透磁率板1の形状は、所望の磁場形
状(方向及び強度分布)に応じて、円盤状、リング状、
球状、中心部が厚いレンズ状、中心部が薄いレンズ状、
それらの表面に凹凸をつけたもの等とすれば良い。
状(方向及び強度分布)に応じて、円盤状、リング状、
球状、中心部が厚いレンズ状、中心部が薄いレンズ状、
それらの表面に凹凸をつけたもの等とすれば良い。
【0032】この高透磁率板1の大きさは試料よりも直
径が2cm程度大きいものにすれば良い。この高透磁率
板1の厚みは、所望の磁場形状に応じた厚みにすればよ
い。
径が2cm程度大きいものにすれば良い。この高透磁率
板1の厚みは、所望の磁場形状に応じた厚みにすればよ
い。
【0033】図2は、本発明のプラズマ処理装置の試料
台の第2の例の模式的断面図である。試料台11の内部
に円盤状の高透磁率板1が断熱材2に覆われて試料Sに
平行に埋設されている。
台の第2の例の模式的断面図である。試料台11の内部
に円盤状の高透磁率板1が断熱材2に覆われて試料Sに
平行に埋設されている。
【0034】断熱材2として、ガラスウール(Si
O2 )、アルミナ(Al2 O3 )、ガラス(Si
O2 )、マグネシウム(Mg)粉末等を用いることがで
きる。
O2 )、アルミナ(Al2 O3 )、ガラス(Si
O2 )、マグネシウム(Mg)粉末等を用いることがで
きる。
【0035】図3は、本発明のプラズマ処理装置の試料
台の第3の例の模式的断面図である。試料台11の内部
に円盤状の高透磁率板1が試料Sに平行に埋設され、そ
の高透磁率板1の冷却手段3が設けられている。冷却手
段3としては、例えば高透磁率板の裏面に銅パイプ等を
設け冷却水を通流させれば良い。
台の第3の例の模式的断面図である。試料台11の内部
に円盤状の高透磁率板1が試料Sに平行に埋設され、そ
の高透磁率板1の冷却手段3が設けられている。冷却手
段3としては、例えば高透磁率板の裏面に銅パイプ等を
設け冷却水を通流させれば良い。
【0036】図4は、本発明のプラズマ処理装置の試料
台の第4の例の模式的断面図である。試料台11の内部
に円盤状の高透磁率板1が試料Sに平行に埋設されてい
る。
台の第4の例の模式的断面図である。試料台11の内部
に円盤状の高透磁率板1が試料Sに平行に埋設されてい
る。
【0037】加熱手段であるヒータ4が、高透磁率板1
に対して試料S側に配置される。
に対して試料S側に配置される。
【0038】図5は、本発明のプラズマ処理装置の試料
台の第5の例の模式的断面図である。試料台11の内部
に円盤状の高透磁率板1が試料Sに平行に埋設されてい
る。
台の第5の例の模式的断面図である。試料台11の内部
に円盤状の高透磁率板1が試料Sに平行に埋設されてい
る。
【0039】試料台11自身が金属であり高周波の電極
を兼ねており、高透磁率板1は高周波の電極の内部にあ
るため、試料台11に高周波を印加しても高透磁率板1
には高周波は印加されない。試料台11の高周波の電極
は一体物である必要がないことは言うまでもない。
を兼ねており、高透磁率板1は高周波の電極の内部にあ
るため、試料台11に高周波を印加しても高透磁率板1
には高周波は印加されない。試料台11の高周波の電極
は一体物である必要がないことは言うまでもない。
【0040】図6は、本発明のプラズマ処理装置の試料
台の第6の例の模式的断面図である。試料台11の内部
に円盤状の高透磁率板1が試料Sに平行に埋設されてい
る。
台の第6の例の模式的断面図である。試料台11の内部
に円盤状の高透磁率板1が試料Sに平行に埋設されてい
る。
【0041】高透磁率板1の裏面には冷却手段3が設け
られており、さらにそれらを覆うように断熱材2が設け
られている。こうすることにより、試料台11の温度に
関わらず、高透磁率板1の温度を制御できる。試料の加
熱手段であるヒータ4が高透磁率板より試料に近い方に
配置されている。
られており、さらにそれらを覆うように断熱材2が設け
られている。こうすることにより、試料台11の温度に
関わらず、高透磁率板1の温度を制御できる。試料の加
熱手段であるヒータ4が高透磁率板より試料に近い方に
配置されている。
【0042】本発明のプラズマ処理装置の一例について
説明する。
説明する。
【0043】図7は、本発明のプラズマ処理装置の一例
の模式的断面図である。
の模式的断面図である。
【0044】プラズマ室21の上部壁中央には円形のマ
イクロ波導入口24が開口されており、このマイクロ波
導入口24はマイクロ波導入窓25にて気密に封止され
ている。このマイクロ波導入口24には導波管23を介
してマイクロ波発振器(図示せず)が接続されている。
磁場発生コイル27はプラズマ室21の周囲にこれを囲
む態様で配設してある。
イクロ波導入口24が開口されており、このマイクロ波
導入口24はマイクロ波導入窓25にて気密に封止され
ている。このマイクロ波導入口24には導波管23を介
してマイクロ波発振器(図示せず)が接続されている。
磁場発生コイル27はプラズマ室21の周囲にこれを囲
む態様で配設してある。
【0045】反応室22はプラズマ引出口26に臨ませ
て配設されている。反応室22内にはプラズマ引出口2
6と対向する位置に試料台11が配設されている。28
はプラズマ室21に連なるガス供給系、29は反応室2
2に連なるガス供給系、30は排気装置(図示せず)に
接続される排気口である。
て配設されている。反応室22内にはプラズマ引出口2
6と対向する位置に試料台11が配設されている。28
はプラズマ室21に連なるガス供給系、29は反応室2
2に連なるガス供給系、30は排気装置(図示せず)に
接続される排気口である。
【0046】試料台11には、図1から図6に示したよ
うな内部に高透磁率板を備えた試料台が用いられる。試
料台11は、高周波が印加される場合は反応室22と絶
縁されており、高周波が印加される場合は通常接地され
る。
うな内部に高透磁率板を備えた試料台が用いられる。試
料台11は、高周波が印加される場合は反応室22と絶
縁されており、高周波が印加される場合は通常接地され
る。
【0047】試料Sにプラズマ処理を施す方法について
説明する。プラズマ室21および反応室22内を排気す
る。プラズマ室21および反応室22内にガス供給系2
8およびガス供給系29を通じてガスを供給して、所要
の圧力にする。磁場発生コイル27にてECR磁場をプ
ラズマ室21内に形成する。導波管23を介してプラズ
マ室21内にマイクロ波を導入する。マイクロ波はプラ
ズマ室21内を伝搬し、ECR面でガスをECR励起
し、プラズマを生成させる。生成したプラズマは磁場発
生コイル27にて形成される発散磁場によって、プラズ
マ引出口26を通って反応室22内の試料S周辺に輸送
され(引き出され)る。そして、試料S表面にプラズマ
処理が施される。このとき、試料台11の内部には高透
磁率板が埋設されているので、プラズマを試料Sの表面
に指向性と均一性良く照射でき、指向性と均一性の良い
プラズマ処理を施すことができる。
説明する。プラズマ室21および反応室22内を排気す
る。プラズマ室21および反応室22内にガス供給系2
8およびガス供給系29を通じてガスを供給して、所要
の圧力にする。磁場発生コイル27にてECR磁場をプ
ラズマ室21内に形成する。導波管23を介してプラズ
マ室21内にマイクロ波を導入する。マイクロ波はプラ
ズマ室21内を伝搬し、ECR面でガスをECR励起
し、プラズマを生成させる。生成したプラズマは磁場発
生コイル27にて形成される発散磁場によって、プラズ
マ引出口26を通って反応室22内の試料S周辺に輸送
され(引き出され)る。そして、試料S表面にプラズマ
処理が施される。このとき、試料台11の内部には高透
磁率板が埋設されているので、プラズマを試料Sの表面
に指向性と均一性良く照射でき、指向性と均一性の良い
プラズマ処理を施すことができる。
【0048】このプラズマ処理装置は、TiNの成膜、
高温CuエッチングおよびSiO2のエッチングなどに
適用できる。
高温CuエッチングおよびSiO2のエッチングなどに
適用できる。
【0049】また、ヘリコン波プラズマ、ICP(Indu
ctively Coupled Plasma)等、磁場を用いたプラズマ源
であれば適用可能であり、エッチング、CVD、PV
D、アッシング等のプラズマ処理に適用できる。
ctively Coupled Plasma)等、磁場を用いたプラズマ源
であれば適用可能であり、エッチング、CVD、PV
D、アッシング等のプラズマ処理に適用できる。
【0050】
【実施例】図7に示したプラズマ処理装置において、図
4および図6に示した試料台を用いて、ホール形状への
TiNの成膜を行った。
4および図6に示した試料台を用いて、ホール形状への
TiNの成膜を行った。
【0051】本実施例の図4に示した試料台について具
体的に説明する。試料台11はインコネル(登録商標)
にて作製した。高透磁率板1の材料はスーパーマロイ
(Ni:79%、Mo:5%、Fe:16%)とし、そ
の形状は直径が25cm、厚みが1cmの円盤とした。
このスーパーマロイの比透磁率は100000、キュリ
ー点は410℃である。ヒータ4はシースヒータとし
た。また、高透磁率板1から試料台表面までの距離は2
cmとした。
体的に説明する。試料台11はインコネル(登録商標)
にて作製した。高透磁率板1の材料はスーパーマロイ
(Ni:79%、Mo:5%、Fe:16%)とし、そ
の形状は直径が25cm、厚みが1cmの円盤とした。
このスーパーマロイの比透磁率は100000、キュリ
ー点は410℃である。ヒータ4はシースヒータとし
た。また、高透磁率板1から試料台表面までの距離は2
cmとした。
【0052】本実施例の図6に示した試料台について具
体的に説明する。試料台11は同じくインコネルにて作
製した。高透磁率板1も同じく、スーパーマロイ(N
i:79%、Mo:5%、Fe:16%)とし、その形
状も直径が25cm、厚みが1cmの円盤とした。冷却
手段3として銅パイプを高透磁率板の裏面に設け、これ
に恒温流体循環装置により20℃の冷却水を循環させ
た。断熱材2としてガラスウールを用いた。ヒータ4も
同じくシースヒータとした。高透磁率板1から試料台表
面までの距離は2.5cmとした。
体的に説明する。試料台11は同じくインコネルにて作
製した。高透磁率板1も同じく、スーパーマロイ(N
i:79%、Mo:5%、Fe:16%)とし、その形
状も直径が25cm、厚みが1cmの円盤とした。冷却
手段3として銅パイプを高透磁率板の裏面に設け、これ
に恒温流体循環装置により20℃の冷却水を循環させ
た。断熱材2としてガラスウールを用いた。ヒータ4も
同じくシースヒータとした。高透磁率板1から試料台表
面までの距離は2.5cmとした。
【0053】比較例として、図9に示した試料台を用い
て、同様の試験を行うこととした。
て、同様の試験を行うこととした。
【0054】図9は、従来のプラズマ処理装置の試料台
の模式的断面図である。試料台11の上に円盤状の高透
磁率板1が試料Sに平行に配設されている。この高透磁
率板1は遮蔽板33によって表面を保護されている。試
料台11の内部には加熱手段であるヒータ4が配置され
ている。試料台には高周波を印加できる構成である。
の模式的断面図である。試料台11の上に円盤状の高透
磁率板1が試料Sに平行に配設されている。この高透磁
率板1は遮蔽板33によって表面を保護されている。試
料台11の内部には加熱手段であるヒータ4が配置され
ている。試料台には高周波を印加できる構成である。
【0055】試料台11はインコネル(登録商標)にて
作製した。高透磁率板1の材料はスーパーマロイ(N
i:79%、Mo:5%、Fe:16%)とし、その形
状は直径が25cm、厚みが1cmの円盤とした。遮蔽
板33の材料は石英とし、その形状は直径が30cm、
厚みが2cmの円盤とした。ヒータ4はシースヒータと
した。なお、TiNの成膜に関しては、試料台に高周波
は印加していない。
作製した。高透磁率板1の材料はスーパーマロイ(N
i:79%、Mo:5%、Fe:16%)とし、その形
状は直径が25cm、厚みが1cmの円盤とした。遮蔽
板33の材料は石英とし、その形状は直径が30cm、
厚みが2cmの円盤とした。ヒータ4はシースヒータと
した。なお、TiNの成膜に関しては、試料台に高周波
は印加していない。
【0056】TiNの成膜の内容は、8インチシリコン
ウエハ上にSiO2 を1μm成膜し、0.5ミクロン径
のホール形状を形成した試料に成膜するものとした。
ウエハ上にSiO2 を1μm成膜し、0.5ミクロン径
のホール形状を形成した試料に成膜するものとした。
【0057】TiNの成膜の条件は、以下の通りであ
る。TiCl4 :10sccm、H2 :100sccm、N2 :
10sccm、Ar:100sccm、圧力:0.5 mTorr、マ
イクロ波の周波数:2.45GHz、マイクロ波電力:
3kWとした。試料台温度は200℃、400℃、60
0℃、700℃と変化させた。試料台の温度は試料台に
埋め込んだ熱電対によって測定した。
る。TiCl4 :10sccm、H2 :100sccm、N2 :
10sccm、Ar:100sccm、圧力:0.5 mTorr、マ
イクロ波の周波数:2.45GHz、マイクロ波電力:
3kWとした。試料台温度は200℃、400℃、60
0℃、700℃と変化させた。試料台の温度は試料台に
埋め込んだ熱電対によって測定した。
【0058】図11は、試料台の加熱温度を変化させて
成膜したときのホール底部での成膜の傾きθの測定結果
を示すグラフである。このとき試料Sの端部10mmの
位置でのホール底部での成膜の傾きθを調べた。ただ
し、傾きθは図12のように定義した。
成膜したときのホール底部での成膜の傾きθの測定結果
を示すグラフである。このとき試料Sの端部10mmの
位置でのホール底部での成膜の傾きθを調べた。ただ
し、傾きθは図12のように定義した。
【0059】比較例である図9に示した試料台を用いた
場合、200℃程度から傾きθの悪化が見られた。これ
に対して、図4に示した試料台を用いた場合、400℃
まで傾きθの変化が見られなかった。また、図6に示し
た試料台を用いた場合、700℃まで傾きθはほとんど
0であった。
場合、200℃程度から傾きθの悪化が見られた。これ
に対して、図4に示した試料台を用いた場合、400℃
まで傾きθの変化が見られなかった。また、図6に示し
た試料台を用いた場合、700℃まで傾きθはほとんど
0であった。
【0060】図7に示したプラズマ処理装置において、
図6に示した試料台を用いて、バイアスECRCVD法
によりSiO2 の成膜を行い、試料の断面形状を調べ
た。比較例として、図9に示した試料台を用いて、同様
の成膜を行い、試料の断面形状を調べた。
図6に示した試料台を用いて、バイアスECRCVD法
によりSiO2 の成膜を行い、試料の断面形状を調べ
た。比較例として、図9に示した試料台を用いて、同様
の成膜を行い、試料の断面形状を調べた。
【0061】SiO2 の成膜の内容は、高さ1μm幅1
μmのラインアンドスペースが形成された8インチシリ
コンウエハ上に成膜することとした。
μmのラインアンドスペースが形成された8インチシリ
コンウエハ上に成膜することとした。
【0062】SiO2 の成膜の条件は、以下の通りであ
る。SiH4 :50sccm、O2 :80sccm、Ar:70
sccm、圧力:1mTorr 、マイクロ波の周波数:2.45
GHz、マイクロ波電力:2kW、高周波の周波数:1
3.56MHz、高周波電力:1.4kW。
る。SiH4 :50sccm、O2 :80sccm、Ar:70
sccm、圧力:1mTorr 、マイクロ波の周波数:2.45
GHz、マイクロ波電力:2kW、高周波の周波数:1
3.56MHz、高周波電力:1.4kW。
【0063】図13は、ウエハの断面形状の図であっ
て、(a)は図6に示した試料台のものであり、(b)
は図9に示した試料台のものである。(a)の図6に示
した試料台を用いた方が、角部がスパッタされており、
高周波が有効にウエハに印加されていた。
て、(a)は図6に示した試料台のものであり、(b)
は図9に示した試料台のものである。(a)の図6に示
した試料台を用いた方が、角部がスパッタされており、
高周波が有効にウエハに印加されていた。
【0064】
【発明の効果】以上説明したように、本発明装置によれ
ば、高透磁率板の温度を所定の温度(例えばキュリー
点)以下に抑え、さらに一定に制御することにより、高
透磁率板の磁気特性を一定にできる。この結果、所望の
指向性を有し均一性に優れたプラズマ処理を再現性良く
試料に施すことができる。
ば、高透磁率板の温度を所定の温度(例えばキュリー
点)以下に抑え、さらに一定に制御することにより、高
透磁率板の磁気特性を一定にできる。この結果、所望の
指向性を有し均一性に優れたプラズマ処理を再現性良く
試料に施すことができる。
【0065】また、高温プロセスや試料に高周波電力を
印加するプロセスにおいても、上記の好適なプラズマ処
理を試料に施すことができる。
印加するプロセスにおいても、上記の好適なプラズマ処
理を試料に施すことができる。
【図1】本発明のプラズマ処理装置の試料台の第1の例
の模式的断面図である。
の模式的断面図である。
【図2】本発明のプラズマ処理装置の試料台の第2の例
の模式的断面図である。
の模式的断面図である。
【図3】本発明のプラズマ処理装置の試料台の第3の例
の模式的断面図である。
の模式的断面図である。
【図4】本発明のプラズマ処理装置の試料台の第4の例
の模式的断面図である。
の模式的断面図である。
【図5】本発明のプラズマ処理装置の試料台の第5の例
の模式的断面図である。
の模式的断面図である。
【図6】本発明のプラズマ処理装置の試料台の第6の例
の模式的断面図である。
の模式的断面図である。
【図7】本発明のプラズマ処理装置の一例の模式的断面
図である。
図である。
【図8】従来の試料台上に高透磁率板を設けたプラズマ
処理装置の説明図である。
処理装置の説明図である。
【図9】従来のプラズマ処理装置の試料台の模式的断面
図である。
図である。
【図10】高透磁率材料を磁場内に置いたときの磁力線
の変化を示す図であって、(a)は平行磁場、(b)は
平行磁場に高透磁率材料の球を置いたときの磁場、
(c)は発散磁場、および(d)は発散磁場に高透磁率
材料の板を置いたときの磁場である。
の変化を示す図であって、(a)は平行磁場、(b)は
平行磁場に高透磁率材料の球を置いたときの磁場、
(c)は発散磁場、および(d)は発散磁場に高透磁率
材料の板を置いたときの磁場である。
【図11】試料台の加熱温度を変化させて成膜したとき
のホール底部での成膜の傾きθの測定結果を示すグラフ
である。
のホール底部での成膜の傾きθの測定結果を示すグラフ
である。
【図12】成膜したときのホール底部での成膜の傾きθ
の定義を示す図である。
の定義を示す図である。
【図13】ウエハの断面形状の図であって、(a)は図
6に示した試料台のものであり、(b)は図9に示した
試料台のものである。
6に示した試料台のものであり、(b)は図9に示した
試料台のものである。
1 高透磁率板 2 断熱材 3 冷却手段 4 ヒータ 6 高周波電源 11 試料台 20 真空容器 21 プラズマ室 22 反応室 23 導波管 24 マイクロ波導入口 25 マイクロ波導入窓 26 プラズマ引出口 27 磁場発生コイル 28、29 ガス供給系 30 排気口 31 放電管 32 マイクロ波発振器 33 遮蔽板 35 磁力線 36 高透磁率材料の球 37 高透磁率材料の板 41 シリコン基板 42 SiO2 43 ホール 44 TiN E ECR面 P プラズマ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/31 H05H 1/46 C H05H 1/46 H01L 21/302 B
Claims (5)
- 【請求項1】真空容器と、この真空容器内に磁場を形成
する磁場発生手段と、この真空容器内に反応ガスを導入
する手段と、この真空容器内において試料を保持する試
料台とを備えたプラズマ処理装置において、前記試料台
の内部に高透磁率板を設けたことを特徴とするプラズマ
処理装置。 - 【請求項2】高透磁率板が断熱材によって試料台から熱
的に隔離されていることを特徴とする請求項1記載のプ
ラズマ処理装置。 - 【請求項3】高透磁率板の冷却手段を備えたことを特徴
とする請求項1記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項4】高透磁率板より試料側の位置に試料の加熱
手段を備えたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか
に記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項5】試料台に高周波電力を印加する手段を備
え、その高周波電力が印加される試料台の電極部分の内
部または電極部分から見て試料と反対側に高透磁率板が
設けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれ
かに記載のプラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7217417A JPH0957092A (ja) | 1995-08-25 | 1995-08-25 | プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7217417A JPH0957092A (ja) | 1995-08-25 | 1995-08-25 | プラズマ処理装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0957092A true JPH0957092A (ja) | 1997-03-04 |
Family
ID=16703889
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7217417A Pending JPH0957092A (ja) | 1995-08-25 | 1995-08-25 | プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0957092A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010061938A (ja) * | 2008-09-03 | 2010-03-18 | Akitoshi Okino | プラズマ温度制御装置及びプラズマ温度制御方法 |
-
1995
- 1995-08-25 JP JP7217417A patent/JPH0957092A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010061938A (ja) * | 2008-09-03 | 2010-03-18 | Akitoshi Okino | プラズマ温度制御装置及びプラズマ温度制御方法 |
JP4611409B2 (ja) * | 2008-09-03 | 2011-01-12 | 晃俊 沖野 | プラズマ温度制御装置 |
US8866389B2 (en) | 2008-09-03 | 2014-10-21 | Akitoshi Okino | Plasma temperature control apparatus and plasma temperature control method |
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