JPS60154620A - マイクロ波プラズマ処理方法及び装置 - Google Patents
マイクロ波プラズマ処理方法及び装置Info
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- JPS60154620A JPS60154620A JP1008384A JP1008384A JPS60154620A JP S60154620 A JPS60154620 A JP S60154620A JP 1008384 A JP1008384 A JP 1008384A JP 1008384 A JP1008384 A JP 1008384A JP S60154620 A JPS60154620 A JP S60154620A
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- plasma
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- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、マイクロ波プラズマ処理方法に関するもので
ある。
ある。
卸
１３、５６ ＭＨｚといった、いかゆる高周波を利用し
た反応性スパッタエツチング技術に代って、近年２．４
５０Ｈｚというマイクロ波を利用したマイクロ波プラズ
マエツチング技術が注目されるようになった。
た反応性スパッタエツチング技術に代って、近年２．４
５０Ｈｚというマイクロ波を利用したマイクロ波プラズ
マエツチング技術が注目されるようになった。
このマイクロ波プラズマエツチング技術は、マイクロ波
によって発生する電場と、該電場にｌｉｆ文する磁場と
によって分子のサイクロトロン運動を引起こし、このエ
ネルギでエツチングガスをプラズマ化するため、反応性
スパッタエツチング技術に比べてイオン化率が高（、化
学反応主体で基板のエツチングが進行する。このため、
−り゛イドエッチの少ない極めて高精度なエツチングガ
スが可能となる。
によって発生する電場と、該電場にｌｉｆ文する磁場と
によって分子のサイクロトロン運動を引起こし、このエ
ネルギでエツチングガスをプラズマ化するため、反応性
スパッタエツチング技術に比べてイオン化率が高（、化
学反応主体で基板のエツチングが進行する。このため、
−り゛イドエッチの少ない極めて高精度なエツチングガ
スが可能となる。
しかしながら、このようなマイクロ波プラズマエツチン
グ技術では、基板の被処理面に対し平行方向のプラズマ
の密度分布（以下、プラズマ密度分布と略）が不均一分
布となるため、基板の被処理面のエツチング処理の均一
性が低下するといった欠点があった。また、このような
欠点は、マイクロ波プラズマにより基板に薄膜を形成す
るマイクロ波プラズマ成膜技術でも同様に生じている。
グ技術では、基板の被処理面に対し平行方向のプラズマ
の密度分布（以下、プラズマ密度分布と略）が不均一分
布となるため、基板の被処理面のエツチング処理の均一
性が低下するといった欠点があった。また、このような
欠点は、マイクロ波プラズマにより基板に薄膜を形成す
るマイクロ波プラズマ成膜技術でも同様に生じている。
本発明の目的は、プラズマ密度分布を実質的に均−分布
化させることで、処理の均一性を向上できるマイクロ波
プラズマ処理方法を提供することにある。
化させることで、処理の均一性を向上できるマイクロ波
プラズマ処理方法を提供することにある。
−トさせることを特徴とするもので、プラズマ密度分布
の最大域を基板の被処理面の中心部と周辺部との間でオ
ブシレートさせることで、プラズマ密度分布を実質的に
均−分布化させようとするものである。
の最大域を基板の被処理面の中心部と周辺部との間でオ
ブシレートさせることで、プラズマ密度分布を実質的に
均−分布化させようとするものである。
例えば、直径が６インチの基板をマイクロ波プラズマエ
ツチングした場合、エツチング処理の均一性は、被エツ
チング材がシリコン（Ｓｌ）で３〜５チ、酸化シリコン
（８ｉ ０２ ）で５〜１０％となり、８ｉの場合はと
もかくとしてＳｉＯ□の場合のエツチング処理の均一性
は実用に供し得ない。
ツチングした場合、エツチング処理の均一性は、被エツ
チング材がシリコン（Ｓｌ）で３〜５チ、酸化シリコン
（８ｉ ０２ ）で５〜１０％となり、８ｉの場合はと
もかくとしてＳｉＯ□の場合のエツチング処理の均一性
は実用に供し得ない。
この対策の一つとして、マイクロ波プラズマ処理装置を
構成する放電管の内径を大きくすることが考えられるが
、しかし、放電管の内径を大きくすれば、必要な磁束密
度を発生させる空心ソレノイドコイルの外径が増大しマ
イクロ波プラズマ処理装置が大型化する。装置の大型化
は、高価で、また、生産性に深く関与する設置床面積の
増大につながり得策ではない。
構成する放電管の内径を大きくすることが考えられるが
、しかし、放電管の内径を大きくすれば、必要な磁束密
度を発生させる空心ソレノイドコイルの外径が増大しマ
イクロ波プラズマ処理装置が大型化する。装置の大型化
は、高価で、また、生産性に深く関与する設置床面積の
増大につながり得策ではない。
このような装置の大型化を引起こさずに処理の均一性を
向上させる方策としては、プラズマ密度ノ＼ 分布の均一化が挙げられる。しｐし、プラズマ密度分布
を均一化させるためには、均一な磁場と均一な電場が必
要どされるが、このような場を作り出すことは、不可能
に近い。即ち、マイクロ波プラズマ処理装置を構成する
導波管が円形導波管の場合、基本波以外の種々な種類の
波が混在するため電場は均一でなく、また、磁場につい
ても空心ソレノイデコイルの両端では磁力線が半径方向
に拡がっていくため磁束密度が不均一となる。
向上させる方策としては、プラズマ密度ノ＼ 分布の均一化が挙げられる。しｐし、プラズマ密度分布
を均一化させるためには、均一な磁場と均一な電場が必
要どされるが、このような場を作り出すことは、不可能
に近い。即ち、マイクロ波プラズマ処理装置を構成する
導波管が円形導波管の場合、基本波以外の種々な種類の
波が混在するため電場は均一でなく、また、磁場につい
ても空心ソレノイデコイルの両端では磁力線が半径方向
に拡がっていくため磁束密度が不均一となる。
そこで、本発明者等は、これら不均一な電場並びに磁場
に注目し、電場並びに磁場のどちらかの場を意図的に変
化させてプラズマ密度分布を実質的に均一化ならしめる
ことにした。なお、電場については、導波管の形状２寸
法が決まれば固定されるため、空心ソレノイドコイルへ
の供給電流を変化させて基板の被処理面に対して直角方
向の磁沸 場の磁束密度分／の最大域を除々磁束密度を変化させ、
これによりプラズマ密度分布の最大域を基板の被処理面
の中心部と周辺部との間でオッシレートさせプラズマ密
度分布を実質的に均一化することにした。
に注目し、電場並びに磁場のどちらかの場を意図的に変
化させてプラズマ密度分布を実質的に均一化ならしめる
ことにした。なお、電場については、導波管の形状２寸
法が決まれば固定されるため、空心ソレノイドコイルへ
の供給電流を変化させて基板の被処理面に対して直角方
向の磁沸 場の磁束密度分／の最大域を除々磁束密度を変化させ、
これによりプラズマ密度分布の最大域を基板の被処理面
の中心部と周辺部との間でオッシレートさせプラズマ密
度分布を実質的に均一化することにした。
以下、本発明の一実施例を図面により説明する。
図面で、真空排気装置１０が連結されエツチングガス導
入用のノズル茄が設けられた、この場合、−Ｅ方が開放
した真空容器２１には、石英、アルミナ等の電気絶縁材
料で形成され一端、この場合は、下端が開放した放電管
（９）が真空容器２１と連通して気密に構設されている
。放電管加の外側には、導電性材料で形成された導波管
４ｏが、放電管間を含み同心状に配設されている。導波
管４ｏの長手方向、この場合＋ｉ、高さ方向には、独立
して操作される３個の空心ルーノイドコイル５０ａ〜５
０ ｃが、Ｇ 上段の空心ソレノイドコイル５０ａとそ
の下段の空心ルーノイドコイル５ｏｂとの同が放電管側
の他端部、この場合は、頂部と対応するような位置で配
設、この場合は、環装されている。導波管４ｏとマイク
ロ波発生装置６ｏとは、導波管、同軸ケーブル等のマイ
クロ波伝播手段７ｏで連結されている２、ノズル加には
、ガスノ阜管梱の一端が連結され、ガス導管８０の他端
は処理カス供給装置９ｏに連結されている。
入用のノズル茄が設けられた、この場合、−Ｅ方が開放
した真空容器２１には、石英、アルミナ等の電気絶縁材
料で形成され一端、この場合は、下端が開放した放電管
（９）が真空容器２１と連通して気密に構設されている
。放電管加の外側には、導電性材料で形成された導波管
４ｏが、放電管間を含み同心状に配設されている。導波
管４ｏの長手方向、この場合＋ｉ、高さ方向には、独立
して操作される３個の空心ルーノイドコイル５０ａ〜５
０ ｃが、Ｇ 上段の空心ソレノイドコイル５０ａとそ
の下段の空心ルーノイドコイル５ｏｂとの同が放電管側
の他端部、この場合は、頂部と対応するような位置で配
設、この場合は、環装されている。導波管４ｏとマイク
ロ波発生装置６ｏとは、導波管、同軸ケーブル等のマイ
クロ波伝播手段７ｏで連結されている２、ノズル加には
、ガスノ阜管梱の一端が連結され、ガス導管８０の他端
は処理カス供給装置９ｏに連結されている。
放電管（９）内の放電領域に列応して基板台＋００が設
けられ、また、イオン入射エネルギを増加させるための
高周波バイアスの確保用としてアース電極１１０が設け
られている。空心ルーノイドコイル５゜ａ ” ５０
ｃは、直流？を源５１ａ−５１（にそれぞれ接続され、
この場合、最下段の空心ソレノイドコイル５０ｃが接続
された直流電源５１ ｃは、空心ソレノイトコイル５０
ｃに供給される電流を処理時に所定振幅で変動させる機
能を具備している。
けられ、また、イオン入射エネルギを増加させるための
高周波バイアスの確保用としてアース電極１１０が設け
られている。空心ルーノイドコイル５゜ａ ” ５０
ｃは、直流？を源５１ａ−５１（にそれぞれ接続され、
この場合、最下段の空心ソレノイドコイル５０ｃが接続
された直流電源５１ ｃは、空心ソレノイトコイル５０
ｃに供給される電流を処理時に所定振幅で変動させる機
能を具備している。
図面で、基板１２０が外部より真空容器２１と放電管側
で形成される空間１３０に搬入され、被処理面を上面と
して基板台ｌＯＯに載置、保持される。その後、真空排
気装置１０を駆動することで、空間１３０は所定圧力ま
で減圧排気される。その後、処理ガス供給装置９０から
処理ガス、例えば、エツチングガスがガス導管（資）、
ノズル加を経て空間１３０に所定流量で導入されると共
に、空間１３０の圧力は、真・空排気装置１０により処
理圧力に調整され維持される。一方、マイクロ波発生装
置ωで発生した２４５ ＧＨｚのマイクロ波はマイクロ
波伝播手段７０を伝播して導波管４０に導入された後に
放電管間に吸収され電場が発生する。また、直流電源５
１ ａから空心ソレノイドコイル５０ａに、例えば、１
０〜２０Ａの電流が、直流電源５１ ｂから空心ソレノ
イドコイル５０ｂに、例えば、５〜ＩＯＡの電流が、直
流電源５１ ｃから空心ソレノイドコイル５０Ｃに、例
えば、３Ａの電流がそれぞれ供給され、これにより電場
と直交する磁場が発生する。これら電場と磁場とによっ
て分子のサイクロトロン運動を引起こし、このエネルギ
で空間１３０の放電管領に対応する部チ 分に存在しているエツチングガスはプラズマ化され、こ
のプラズマにより基板１２０はエツチング処理される。
で形成される空間１３０に搬入され、被処理面を上面と
して基板台ｌＯＯに載置、保持される。その後、真空排
気装置１０を駆動することで、空間１３０は所定圧力ま
で減圧排気される。その後、処理ガス供給装置９０から
処理ガス、例えば、エツチングガスがガス導管（資）、
ノズル加を経て空間１３０に所定流量で導入されると共
に、空間１３０の圧力は、真・空排気装置１０により処
理圧力に調整され維持される。一方、マイクロ波発生装
置ωで発生した２４５ ＧＨｚのマイクロ波はマイクロ
波伝播手段７０を伝播して導波管４０に導入された後に
放電管間に吸収され電場が発生する。また、直流電源５
１ ａから空心ソレノイドコイル５０ａに、例えば、１
０〜２０Ａの電流が、直流電源５１ ｂから空心ソレノ
イドコイル５０ｂに、例えば、５〜ＩＯＡの電流が、直
流電源５１ ｃから空心ソレノイドコイル５０Ｃに、例
えば、３Ａの電流がそれぞれ供給され、これにより電場
と直交する磁場が発生する。これら電場と磁場とによっ
て分子のサイクロトロン運動を引起こし、このエネルギ
で空間１３０の放電管領に対応する部チ 分に存在しているエツチングガスはプラズマ化され、こ
のプラズマにより基板１２０はエツチング処理される。
このような状態において基板１２０の被処理面に対し直
角方向の磁場の磁束密度は、空心ソレノイドコイル５０
ａに対応した位置で最大域となり、空心ソレノイドコ
イル５０ｂ更に空心ソレノイドコイル５０Ｃに対応した
位置になるに従って低下する分布を示し、プラズマ密度
分布は、基板１２０の被処理面の中心部で最大域となり
周辺部になるに従って低下する傾向となる。したがって
、このままの状態で基板１２０をエツチング処理すれば
、基板１２０の被処理面の中心部で最もエツチングされ
、その均一性が低下する。
角方向の磁場の磁束密度は、空心ソレノイドコイル５０
ａに対応した位置で最大域となり、空心ソレノイドコ
イル５０ｂ更に空心ソレノイドコイル５０Ｃに対応した
位置になるに従って低下する分布を示し、プラズマ密度
分布は、基板１２０の被処理面の中心部で最大域となり
周辺部になるに従って低下する傾向となる。したがって
、このままの状態で基板１２０をエツチング処理すれば
、基板１２０の被処理面の中心部で最もエツチングされ
、その均一性が低下する。
そこで、エツチング処理時に、この場合は、直流電源５
１ ｃから空心ソレノイドコイル５０ ｃに供給される
電流を、例えば、３人を基準として±２人の振幅で変動
させ、基板１２０の被処理面に対し直角方向の磁場の磁
束密度分布の最大域を除（磁束密度を変化させる。この
磁束密度の変化によりプラズマ密度分布の最大域は、基
板１２０の被処理面の中心部と周辺部との間でオンジレ
ートさせられ、プラズマ密度分布は実質的に均一化され
、これによりエツチング処理の均一性が向上する。例え
ば、直径が６インチ、被エツチング材がＳｉの基板を処
理圧力２ Ｘ １０−３Ｔｏｒｒ、エツチングガスＳＦ
、の条件でエツチング処理した場合、エツチング処理の
均一性は、２〜４チとなり、また、直径が６インチ。
１ ｃから空心ソレノイドコイル５０ ｃに供給される
電流を、例えば、３人を基準として±２人の振幅で変動
させ、基板１２０の被処理面に対し直角方向の磁場の磁
束密度分布の最大域を除（磁束密度を変化させる。この
磁束密度の変化によりプラズマ密度分布の最大域は、基
板１２０の被処理面の中心部と周辺部との間でオンジレ
ートさせられ、プラズマ密度分布は実質的に均一化され
、これによりエツチング処理の均一性が向上する。例え
ば、直径が６インチ、被エツチング材がＳｉの基板を処
理圧力２ Ｘ １０−３Ｔｏｒｒ、エツチングガスＳＦ
、の条件でエツチング処理した場合、エツチング処理の
均一性は、２〜４チとなり、また、直径が６インチ。
被エツチング材、が５ｉＯｚの基板を処理圧力２×Ｉ
Ｆ３Ｔ ｏｒｒ、エツチングガスＣ４ＦＲの条件でエツ
チング処理した場合、エツチング処理の均一性は３〜６
チと向上した。
Ｆ３Ｔ ｏｒｒ、エツチングガスＣ４ＦＲの条件でエツ
チング処理した場合、エツチング処理の均一性は３〜６
チと向上した。
本実施例のようなマイクロ波処理方法では、次のような
効果が得られる。
効果が得られる。
（１） エツチング処理時に、プラズマ密度分布を実質
的に均−分布化させるので、エツチング処理の均一性を
向上できる。
的に均−分布化させるので、エツチング処理の均一性を
向上できる。
（２） 装置の大型化を防＋）−でき、設置床面積の増
大を抑制できる。。
大を抑制できる。。
なお１本実施例では、基板のエツチング処理を例にとり
説明したが、この他に、基板の被処理面に薄膜を形成す
る成膜処理の場合にも良好に適用できる。更に、本実施
例の他に基板の被処理面に対し直角方向の磁場の磁束密
度分布の最大域に対応する空心ソレノイドコイルを除（
他の空心ソレノイドコイルに直流電源から供給される電
流を所定振幅で変動させて基板の被処理面に対し直角方
向の磁場の磁束密度分布の最大域を除く磁束密度を変化
させプラズマ密度分布の最大域を副ソシレートさせるよ
うにしても良い。
説明したが、この他に、基板の被処理面に薄膜を形成す
る成膜処理の場合にも良好に適用できる。更に、本実施
例の他に基板の被処理面に対し直角方向の磁場の磁束密
度分布の最大域に対応する空心ソレノイドコイルを除（
他の空心ソレノイドコイルに直流電源から供給される電
流を所定振幅で変動させて基板の被処理面に対し直角方
向の磁場の磁束密度分布の最大域を除く磁束密度を変化
させプラズマ密度分布の最大域を副ソシレートさせるよ
うにしても良い。
本発明は、以上説明したように、処理時にプラズマ密度
分布の最大域を基板の被処理面の中心部と周辺部との間
でオンジレートさせることで、プラズマ密度分布を実質
的に均−分布化させることができるので、処理の均一性
を向上できるという効果がある。
分布の最大域を基板の被処理面の中心部と周辺部との間
でオンジレートさせることで、プラズマ密度分布を実質
的に均−分布化させることができるので、処理の均一性
を向上できるという効果がある。
図面は、本発明を実施したマイクロ波プラズマ処理装置
の一例を示す構成図である。 １０・・・・・・真空排気装置、関・・・・・・放電管
、荀・・・・・・導波管、５０ａないし５０ｃ・・・・
・・空心ソレノイドコイル、５１ ａないし５１ ｃ・
・・・・・直流電源、ω・・・・・・マイクロ波発生装
置、７０・・・・・・マイクロ波伝播手段、匍・・・・
・・処理ガス供給装置、１．２０・・・・・・基板第１
頁の続き ０発 明 者 西 松 茂 国分寺市東恋央研究所内
の一例を示す構成図である。 １０・・・・・・真空排気装置、関・・・・・・放電管
、荀・・・・・・導波管、５０ａないし５０ｃ・・・・
・・空心ソレノイドコイル、５１ ａないし５１ ｃ・
・・・・・直流電源、ω・・・・・・マイクロ波発生装
置、７０・・・・・・マイクロ波伝播手段、匍・・・・
・・処理ガス供給装置、１．２０・・・・・・基板第１
頁の続き ０発 明 者 西 松 茂 国分寺市東恋央研究所内
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ マイクロ波により発生する電場と、該電場に直行す
る磁場とによるエネルギで処理ガスをプラズマ化し、該
プラズマで基板を処理する方法において、前記処理時に
前記基板の被処理面に対し平行方向の前記プラズマの密
度分布の最大域を基板の被処理面の中心部と周辺部との
間でオノシレートさせることを特徴とするマイクロ波プ
ラズマ処理方法。 ２ 前記基板の被処理面に対し直角方向の前記磁場の東
密度分布の最大域を除（磁束密度を変化させて前記プラ
ズマの密度分布の最大域をオノシレートさせる特許請求
の範囲第１項記載のマイクロ波プラズマ処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1008384A JPS60154620A (ja) | 1984-01-25 | 1984-01-25 | マイクロ波プラズマ処理方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1008384A JPS60154620A (ja) | 1984-01-25 | 1984-01-25 | マイクロ波プラズマ処理方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60154620A true JPS60154620A (ja) | 1985-08-14 |
| JPH0516172B2 JPH0516172B2 (ja) | 1993-03-03 |
Family
ID=11740450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1008384A Granted JPS60154620A (ja) | 1984-01-25 | 1984-01-25 | マイクロ波プラズマ処理方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60154620A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63148634A (ja) * | 1986-12-12 | 1988-06-21 | Hitachi Ltd | マイクロ波プラズマ処理装置 |
| JPS63207131A (ja) * | 1987-02-24 | 1988-08-26 | Japan Steel Works Ltd:The | プラズマ処理装置 |
| JPS6481225A (en) * | 1987-09-24 | 1989-03-27 | Hitachi Ltd | Plasma treating device |
| JPH01247575A (ja) * | 1988-03-30 | 1989-10-03 | Shimadzu Corp | プラズマ処理装置 |
| US5016564A (en) * | 1986-12-29 | 1991-05-21 | Sumitomo Metal Industries Ltd. | Plasma apparatus |
| JPH0567586A (ja) * | 1991-09-09 | 1993-03-19 | Nec Corp | Ｅｃｒプラズマエツチング装置 |
| JPH06196447A (ja) * | 1993-03-18 | 1994-07-15 | Hitachi Ltd | プラズマ処理装置 |
| EP0689227A2 (en) | 1994-06-20 | 1995-12-27 | Hitachi, Ltd. | Microwave plasma processing method |
| JPH08236510A (ja) * | 1995-12-13 | 1996-09-13 | Hitachi Ltd | マイクロ波プラズマ処理装置及び処理方法 |
-
1984
- 1984-01-25 JP JP1008384A patent/JPS60154620A/ja active Granted
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0516172B2 (ja) | 1993-03-03 |
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