JPS61131454A - マイクロ波プラズマ処理方法と装置 - Google Patents
マイクロ波プラズマ処理方法と装置Info
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- JPS61131454A JPS61131454A JP59252909A JP25290984A JPS61131454A JP S61131454 A JPS61131454 A JP S61131454A JP 59252909 A JP59252909 A JP 59252909A JP 25290984 A JP25290984 A JP 25290984A JP S61131454 A JPS61131454 A JP S61131454A
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- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、マイクロ波プラズマ処理方法と装置に関する
。
。
半導体集積回路素子製造においてドライエツチング技術
が多用される傾向にあり、その一つにマイクロ波プラズ
マエツチング方法がある。そのための装置は第２図に概
略断面図に示され、中央の放電室２）はマイクロ波を通
すために誘電体（石英またはアルミナ）の放電管２２で
真空封止され、放電室２）の下方には試料２３が電気的
に絶縁されて配置され、放電室２）か・ら試料２３にか
けてはソレノイドコイル２４と永久磁石２５によりミラ
ー磁場が印加され、放電室２）とエツチング室２６は高
真空に排気され、エツチングガスはガス導入管２７から
矢印方向に所定のガス圧力で導入され、マグネトロン２
８で発生した２、４５ＧＨ２のマイクロ波は、矩−形溝
波管２８、円形導波管２９を通って放電管２）に導入さ
れ、マイクロ波放電が発生する（菅野卓雄編著：半導体
プラズマプロセス技術、昭和５５年、産業図書。
が多用される傾向にあり、その一つにマイクロ波プラズ
マエツチング方法がある。そのための装置は第２図に概
略断面図に示され、中央の放電室２）はマイクロ波を通
すために誘電体（石英またはアルミナ）の放電管２２で
真空封止され、放電室２）の下方には試料２３が電気的
に絶縁されて配置され、放電室２）か・ら試料２３にか
けてはソレノイドコイル２４と永久磁石２５によりミラ
ー磁場が印加され、放電室２）とエツチング室２６は高
真空に排気され、エツチングガスはガス導入管２７から
矢印方向に所定のガス圧力で導入され、マグネトロン２
８で発生した２、４５ＧＨ２のマイクロ波は、矩−形溝
波管２８、円形導波管２９を通って放電管２）に導入さ
れ、マイクロ波放電が発生する（菅野卓雄編著：半導体
プラズマプロセス技術、昭和５５年、産業図書。
１３（ｉ頁）。なお同図において、インレッ）３０から
導入された空気（白抜き矢印で示す）は円形導波管２９
の端部分から白抜き矢印で示す如く外部に導かれ、エツ
チング室は排気口３１から排気される。
導入された空気（白抜き矢印で示す）は円形導波管２９
の端部分から白抜き矢印で示す如く外部に導かれ、エツ
チング室は排気口３１から排気される。
従来、真空容器（例えば−真空エツチング室）にマイク
ロ波を導入し、プラズマを発生させて被加工物（試料）
を処理する際には、マイクロ波の進行方向に垂直にマイ
クロ波透過窓を設けるのが一般的であり、その具体例は
、特公昭５３−２４７７９号公報、特公昭５３−３４４
６１号公報、特開昭５３−１１０３７８号公報などに見
られる。これらの装置においては、導波管が真空処理室
（真空容器）に横付けされ、石英またはセラミックの窓
材は真空封止をしつつマイクロ波を通すものである（以
下かかる方式は垂直入射方式という）。
ロ波を導入し、プラズマを発生させて被加工物（試料）
を処理する際には、マイクロ波の進行方向に垂直にマイ
クロ波透過窓を設けるのが一般的であり、その具体例は
、特公昭５３−２４７７９号公報、特公昭５３−３４４
６１号公報、特開昭５３−１１０３７８号公報などに見
られる。これらの装置においては、導波管が真空処理室
（真空容器）に横付けされ、石英またはセラミックの窓
材は真空封止をしつつマイクロ波を通すものである（以
下かかる方式は垂直入射方式という）。
前記に引用した垂直入射方式の装３′置においてマイク
ロ波を導入するときに、マイクロ波は、導波管側の大気
と窓材との界面、窓材と□真空容器内の真空もしくはプ
ラズマとの界面の２ケ所で反射している。しかも、真空
容器内は真空からプラズマまでインピーダンスが大きく
変化し、どちらの場。
ロ波を導入するときに、マイクロ波は、導波管側の大気
と窓材との界面、窓材と□真空容器内の真空もしくはプ
ラズマとの界面の２ケ所で反射している。しかも、真空
容器内は真空からプラズマまでインピーダンスが大きく
変化し、どちらの場。
合にも整合がとれるような系を設計することは事実上不
可能である。
可能である。
真空容器内の誘電率（６３）はプラズマが発生していな
いときは真空であるので８３＝１、また大気の誘電率（
ε１）も１である。窓は、それが石英であるかセラミッ
クであるかによってその誘電率（Ｒ２）は３か９のオー
ダである。従って前記した２つの界面については、−Ｒ
３＜Ｒ２“＞８１の関係が成立する。ここで、窓材の大
気側と真空側において発生する反射をＲ１，Ｒ２とする
と、Ｒ１とＲ２とは位相が半波長ずれてＲ１−Ｒ２がλ
／４（２ｎ＋１）すな、わちλ／４の奇数倍であるよう
設定される（λは波長）。しかし、真空容器内にプラズ
マが発生したときの真空容器内の誘電率（８３”）は、
Ｒ３”＞Ｒ２となる。そのとき、窓材と真空容器との界
面からの反射はその界面で波長が１７２ずれ、往復で１
７２ずれて結果的に、１波長ずれるがとられないことに
なる。具体的には、従来の垂直入射方式によるときは、
酸＠ （０２）を用い、Ｉ Ｔｏｒｒの真空度でマツチ
ングのない場合には、７０％の反射が、マツチングをと
ったときでも３０％の反射が確認された。
いときは真空であるので８３＝１、また大気の誘電率（
ε１）も１である。窓は、それが石英であるかセラミッ
クであるかによってその誘電率（Ｒ２）は３か９のオー
ダである。従って前記した２つの界面については、−Ｒ
３＜Ｒ２“＞８１の関係が成立する。ここで、窓材の大
気側と真空側において発生する反射をＲ１，Ｒ２とする
と、Ｒ１とＲ２とは位相が半波長ずれてＲ１−Ｒ２がλ
／４（２ｎ＋１）すな、わちλ／４の奇数倍であるよう
設定される（λは波長）。しかし、真空容器内にプラズ
マが発生したときの真空容器内の誘電率（８３”）は、
Ｒ３”＞Ｒ２となる。そのとき、窓材と真空容器との界
面からの反射はその界面で波長が１７２ずれ、往復で１
７２ずれて結果的に、１波長ずれるがとられないことに
なる。具体的には、従来の垂直入射方式によるときは、
酸＠ （０２）を用い、Ｉ Ｔｏｒｒの真空度でマツチ
ングのない場合には、７０％の反射が、マツチングをと
ったときでも３０％の反射が確認された。
プラズマが発生しているとき、マイクロ波は窓から真空
容器の内部に向けて急速に減衰し、それに伴いプラズマ
の密度も低下する。従って、被加工物を均一にプラズマ
中で処理するためには、窓の近傍に窓に平行に被加工物
を置かなければならないが、被加工物が導電性であうた
り、被加工物を置くステージが金属性のものであると、
この面でマイクロ波の電場は最小（電場のフシ）になり
、窓からの距離によっては有効にプラズマを発生させる
ことが難しくなる。かくして、従来の垂直入射方式にお
いては、窓とステージ間の距離（１）は長くとらなけれ
ばならず、・λ／４〉ｌのときは電場のハラが来ないの
で効率よくプラズマが発生しなくなり、λ／４くＥと、
した・ときは、Ｉ Ｔｏｒｒ以上ではステージの近くで
プラズマ密度が著しく減衰する。具体的には、０２ラジ
カルは寿命が短いので、４ Ｔｏｒｒで４！ ＝ ２
ｃ＋ｗのときはレジストの灰化ができず、またｌ Ｔｏ
ｒｒで１＝４ｃｔａのとき、灰化は一応できるもののそ
れの速度が遅くなった。従来例では、被加工物を窓に近
付けないと０２で灰化はできない一方で、２が大でない
とマイクロ波が存在せず０２プラズマでの処理効率が悪
い、という互に矛盾した現象が認められた。
容器の内部に向けて急速に減衰し、それに伴いプラズマ
の密度も低下する。従って、被加工物を均一にプラズマ
中で処理するためには、窓の近傍に窓に平行に被加工物
を置かなければならないが、被加工物が導電性であうた
り、被加工物を置くステージが金属性のものであると、
この面でマイクロ波の電場は最小（電場のフシ）になり
、窓からの距離によっては有効にプラズマを発生させる
ことが難しくなる。かくして、従来の垂直入射方式にお
いては、窓とステージ間の距離（１）は長くとらなけれ
ばならず、・λ／４〉ｌのときは電場のハラが来ないの
で効率よくプラズマが発生しなくなり、λ／４くＥと、
した・ときは、Ｉ Ｔｏｒｒ以上ではステージの近くで
プラズマ密度が著しく減衰する。具体的には、０２ラジ
カルは寿命が短いので、４ Ｔｏｒｒで４！ ＝ ２
ｃ＋ｗのときはレジストの灰化ができず、またｌ Ｔｏ
ｒｒで１＝４ｃｔａのとき、灰化は一応できるもののそ
れの速度が遅くなった。従来例では、被加工物を窓に近
付けないと０２で灰化はできない一方で、２が大でない
とマイクロ波が存在せず０２プラズマでの処理効率が悪
い、という互に矛盾した現象が認められた。
本発明は、上記問題点を解決したマイクロ波プラズマ処
理方法と装置を提供するもので、その手段は、マイクロ
波導波管内を進行するマイクロ波の電場に対し垂直方向
に設けたマイクロ波透過窓を透過した該マイクロ、波に
よりプラズマ処理をなすことを特徴とするマイクロ波プ
ラズマ処理方法、およびマイクロ波導波管にマイクロ波
の電場に垂直方向に設けたマイクロ波透過窓、随意によ
って真空封止される真空容器、該真空容器は前記窓に対
向した被加工物を載置するステージからなり、前記真空
容器には排気口とガス導入口とが設けられたことを特徴
とするマイクロ波プラズマ処理装置によってなされる。
理方法と装置を提供するもので、その手段は、マイクロ
波導波管内を進行するマイクロ波の電場に対し垂直方向
に設けたマイクロ波透過窓を透過した該マイクロ、波に
よりプラズマ処理をなすことを特徴とするマイクロ波プ
ラズマ処理方法、およびマイクロ波導波管にマイクロ波
の電場に垂直方向に設けたマイクロ波透過窓、随意によ
って真空封止される真空容器、該真空容器は前記窓に対
向した被加工物を載置するステージからなり、前記真空
容器には排気口とガス導入口とが設けられたことを特徴
とするマイクロ波プラズマ処理装置によってなされる。
マイクロ波プラズマ処理方法は、マイクロ波の発生する
電場に垂直方向に絶縁物を置いても、マイクロ波のモー
ドが乱れることがなく、マイクロ−波が真空容器内に効
率よく吸収されることを利用するものである。
電場に垂直方向に絶縁物を置いても、マイクロ波のモー
ドが乱れることがなく、マイクロ−波が真空容器内に効
率よく吸収されることを利用するものである。
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。
。
第１図に本発明実施例が断面図で示され、図において、
１１は導波管、１２は従来の手段により発生され矢印方
向に進むマイクロ波、１３は石英またはセラミックで作
ったマイクロ波透過窓、１４は被加工物例えばウェハ、
１５はステージ、１６は図示しない公知の排気系に連結
された排気口、１７はガス導入口、をそれぞれ示す。
１１は導波管、１２は従来の手段により発生され矢印方
向に進むマイクロ波、１３は石英またはセラミックで作
ったマイクロ波透過窓、１４は被加工物例えばウェハ、
１５はステージ、１６は図示しない公知の排気系に連結
された排気口、１７はガス導入口、をそれぞれ示す。
第１図から理解される如く、マイクロ波透過窓はマイク
ロ波の電場に垂直方向に、すなわち、従来の電場が大気
と真空容器内の界面に平行な垂直入射方式の窓とは９０
°ずれた状態で設けられる。
ロ波の電場に垂直方向に、すなわち、従来の電場が大気
と真空容器内の界面に平行な垂直入射方式の窓とは９０
°ずれた状態で設けられる。
そして、このように電場に垂直方向にマイクロ波透過窓
（絶縁物）を配置しても、マイクロ波のモードは乱れる
ことなく、真空容器内に効率よく吸収されるので、マツ
チングを容易にとりうろことが確認されている。
（絶縁物）を配置しても、マイクロ波のモードは乱れる
ことなく、真空容器内に効率よく吸収されるので、マツ
チングを容易にとりうろことが確認されている。
一実ｊｌ＋ 例において、２．４５ＧＨｚのマイクロ波
を用いるとき、マイクロ波透過窓３．は１２ｍ−の厚さ
の石英で作り、ステージ５の表面と窓１３との間の距離
ｄは３１１１％ステージ表面と導波管の図に見て土壁と
の間の距離はＤは５０ｍｍに設定することによりマイク
ロ波プラズマ装置を小型化し、真空容器内に３００ｃｃ
の０２を入れ、０．３ Ｔｏｒｒの真空度、１．５に−
。
を用いるとき、マイクロ波透過窓３．は１２ｍ−の厚さ
の石英で作り、ステージ５の表面と窓１３との間の距離
ｄは３１１１％ステージ表面と導波管の図に見て土壁と
の間の距離はＤは５０ｍｍに設定することによりマイク
ロ波プラズマ装置を小型化し、真空容器内に３００ｃｃ
の０２を入れ、０．３ Ｔｏｒｒの真空度、１．５に−
。
のパワーでウェハ４上のレジストを剥離して従来例より
５倍程度のエツチングレートの良好な結果を得た。
５倍程度のエツチングレートの良好な結果を得た。
本発明者の実測によると、０２プラズマにおいて、ｌ
Ｔｏｒｒの真空度で、マツチングなしでマイクロ波の反
射は３０％（従来例は７０％）、マツチングをとって反
射は５％（従来例は３０％）であり、このよ−うに反射
が減少されることにより高速処理が可能になる。
Ｔｏｒｒの真空度で、マツチングなしでマイクロ波の反
射は３０％（従来例は７０％）、マツチングをとって反
射は５％（従来例は３０％）であり、このよ−うに反射
が減少されることにより高速処理が可能になる。
ステージ１４の下方は真空状態にないから、冷却装置を
容易に設置することができ、１００℃以下でプラズマ処
理が可能になる。なお、通常のプラズマ中でウェハは２
００℃を超える高温にまで加熱されるので、冷却装置を
容易に設置しうろことの利点は大である。
容易に設置することができ、１００℃以下でプラズマ処
理が可能になる。なお、通常のプラズマ中でウェハは２
００℃を超える高温にまで加熱されるので、冷却装置を
容易に設置しうろことの利点は大である。
以上説明したように本発明によれば、マイクロ波の反射
が減少するので被加工物の高速処理が可能に、なり、マ
イクロ波は効率よ（吸収されるのでマツチングをとるこ
とが簡単になり、装置が小型化され、ステージの冷却が
可能になる効果がある。
が減少するので被加工物の高速処理が可能に、なり、マ
イクロ波は効率よ（吸収されるのでマツチングをとるこ
とが簡単になり、装置が小型化され、ステージの冷却が
可能になる効果がある。
第１図は本発明実施例の断面図、第２図は従来例の断面
図である。 − 図中、１１は導波管、１２はマイクロ波、１３はマイク
ロ波透過窓、１４は被加工物、１５はステージ、Ｉ６は
排気口、１７はガス導入口、をそれぞれ示す。 第１図 １曹
図である。 − 図中、１１は導波管、１２はマイクロ波、１３はマイク
ロ波透過窓、１４は被加工物、１５はステージ、Ｉ６は
排気口、１７はガス導入口、をそれぞれ示す。 第１図 １曹
Claims (2)
- （１）マイクロ波導波管内を進行するマイクロ波の電場
に対し垂直方向に設けたマイクロ波透過窓を透過した該
マイクロ波によりプラズマ処理をなすことを特徴とする
マイクロ波プラズマ処理方法。 - （２）マイクロ波導波管にマイクロ波の電場に垂直方向
に設けたマイクロ波透過窓と該窓によって真空封止され
る真空容器とから成り、該真空容器には前記窓に対向し
た被加工物を載置するステージと排気口およびガス導入
口が設けられたことを特徴とするマイクロ波プラズマ処
理装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59252909A JPS61131454A (ja) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | マイクロ波プラズマ処理方法と装置 |
| EP85308698A EP0183561B1 (en) | 1984-11-30 | 1985-11-29 | Microwave plasma processing process and apparatus |
| DE8585308698T DE3581605D1 (de) | 1984-11-30 | 1985-11-29 | Bearbeitungsverfahren und -vorrichtung mittels mikrowellenplasma. |
| KR8508983A KR900000441B1 (en) | 1984-11-30 | 1985-11-30 | Microwave plasma process and device therefor |
| US08/054,609 US5364519A (en) | 1984-11-30 | 1993-04-30 | Microwave plasma processing process and apparatus |
| US08/749,654 USRE36224E (en) | 1984-11-30 | 1996-11-15 | Microwave plasma processing process and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59252909A JPS61131454A (ja) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | マイクロ波プラズマ処理方法と装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61131454A true JPS61131454A (ja) | 1986-06-19 |
| JPH053732B2 JPH053732B2 (ja) | 1993-01-18 |
Family
ID=17243852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59252909A Granted JPS61131454A (ja) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | マイクロ波プラズマ処理方法と装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | USRE36224E (ja) |
| EP (1) | EP0183561B1 (ja) |
| JP (1) | JPS61131454A (ja) |
| KR (1) | KR900000441B1 (ja) |
| DE (1) | DE3581605D1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62175048U (ja) * | 1986-04-23 | 1987-11-06 | ||
| JPH02138735A (ja) * | 1988-07-08 | 1990-05-28 | Hitachi Ltd | プラズマ処理装置及びその方法 |
| US5359177A (en) * | 1990-11-14 | 1994-10-25 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Microwave plasma apparatus for generating a uniform plasma |
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| JPS62213126A (ja) * | 1986-03-13 | 1987-09-19 | Fujitsu Ltd | マイクロ波プラズマ処理装置 |
| EP0264913B1 (en) * | 1986-10-20 | 1994-06-22 | Hitachi, Ltd. | Plasma processing apparatus |
| US4804431A (en) * | 1987-11-03 | 1989-02-14 | Aaron Ribner | Microwave plasma etching machine and method of etching |
| FR2631199B1 (fr) * | 1988-05-09 | 1991-03-15 | Centre Nat Rech Scient | Reacteur a plasma |
| EP0402867B1 (en) * | 1989-06-15 | 1995-03-01 | Sel Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Apparatus for microwave processing in a magnetic field |
| JPH03193880A (ja) * | 1989-08-03 | 1991-08-23 | Mikakutou Seimitsu Kogaku Kenkyusho:Kk | 高圧力下でのマイクロ波プラズマｃｖｄによる高速成膜方法及びその装置 |
| DE9013937U1 (ja) * | 1990-10-06 | 1992-02-06 | Roehm Gmbh, 6100 Darmstadt, De | |
| DE4037091C2 (de) * | 1990-11-22 | 1996-06-20 | Leybold Ag | Vorrichtung für die Erzeugung eines homogenen Mikrowellenfeldes |
| JP3158715B2 (ja) * | 1992-03-30 | 2001-04-23 | 株式会社ダイヘン | プラズマ処理装置 |
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| US6798711B2 (en) | 2002-03-19 | 2004-09-28 | Micron Technology, Inc. | Memory with address management |
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