JPS63213344A - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置Info
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- JPS63213344A JPS63213344A JP62045259A JP4525987A JPS63213344A JP S63213344 A JPS63213344 A JP S63213344A JP 62045259 A JP62045259 A JP 62045259A JP 4525987 A JP4525987 A JP 4525987A JP S63213344 A JPS63213344 A JP S63213344A
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Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
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〕
本発明はプラズマ処理装置に係り、特に、マイクロ波放
電により生成したプラズマを利用し、試料表面に薄膜生
成、又はエツチング、スパッタリング、プラズマ酸化等
を行うに好適なプラズマ処理装置に関する。
電により生成したプラズマを利用し、試料表面に薄膜生
成、又はエツチング、スパッタリング、プラズマ酸化等
を行うに好適なプラズマ処理装置に関する。
通常、磁場中のマイクロ波放電によるプラズマを利用し
たプラズマ処理装置は、放電空間の一部である放電管内
に、前記磁場とマイクロ波により発生する電子サイクロ
トロン共鳴発生位置を有し、かつ、その電子サイクロト
ロン共鳴点から試料室内に設けられた試料台方向に急激
に減少する磁束密度分布となっている。このため、共鳴
点近傍にて生成されたプラズマは、前記放電管から試料
台まで輸送される間に、その密度が1〜2桁以上減少し
、効率的なプラズマ処理ができなかった。
たプラズマ処理装置は、放電空間の一部である放電管内
に、前記磁場とマイクロ波により発生する電子サイクロ
トロン共鳴発生位置を有し、かつ、その電子サイクロト
ロン共鳴点から試料室内に設けられた試料台方向に急激
に減少する磁束密度分布となっている。このため、共鳴
点近傍にて生成されたプラズマは、前記放電管から試料
台まで輸送される間に、その密度が1〜2桁以上減少し
、効率的なプラズマ処理ができなかった。
又、試料室内に上記共鳴位置を配置した従来例はあるが
、放電管内にも共鳴位置を有したミラー磁場配位のため
、大部分のマイクロ波が放電管内の共鳴位置で吸収され
、試料室内の共鳴位置でのプラズマ生成量が制約され・
た。また、仮に、試料室内にある共鳴位置にてプラズマ
生成ができたとしても、その付近の磁場勾配が試料室か
ら放電管方向を向いているため、大部分のプラズマは放
電管方向に戻され、全体として試料台方向へ向かうプラ
ズマ流量は少なくなり、効率的なプラズマ処理できない
。
、放電管内にも共鳴位置を有したミラー磁場配位のため
、大部分のマイクロ波が放電管内の共鳴位置で吸収され
、試料室内の共鳴位置でのプラズマ生成量が制約され・
た。また、仮に、試料室内にある共鳴位置にてプラズマ
生成ができたとしても、その付近の磁場勾配が試料室か
ら放電管方向を向いているため、大部分のプラズマは放
電管方向に戻され、全体として試料台方向へ向かうプラ
ズマ流量は少なくなり、効率的なプラズマ処理できない
。
以下、図を用いて説明する。
第5図は、昭和61年12月3,4日行なわれた第31
回半導体集積回路技術シンポジウムの予稿集P49〜5
4 rECSプラズマを用いたCVDJ(以下従来例A
とする)を示したもので、磁場コイル1を外側に備えた
放電管2に導波管3を通してマイクロ波4が入射窓5か
ら入射され、前記磁場コイル1による磁場中の電子サイ
クロトロン運動と前記マイクロ波4が共鳴位置にて共鳴
することにより、プラズマ用ガス6を共鳴電子が衝突電
離してプラズマを生成する。そして、前記放電管2と連
結され、試料7を保持する試料台8を備えた試料室9方
向に磁場勾配を利用して生成プラズマを押し出す、この
プラズマにより、又は、新たに試料室9に導入された材
料ガス10をプラズマにより励起、又は電離し、試料7
表面をプラズマ処理する装置である。第6図は、第5図
のマイクロ波入射窓5から試料台8に至る間の磁束密度
分布を示したもので、縦軸が放電管2と試料室9の境界
を0とした軸方向距離、横軸が磁束密度である。この従
来例Aの場合、入射マイクロ波4の周波数(2,45G
Hz)に相当する電子サイクロトロン共鳴を起こす磁束
密度はBe (875Gauss)どあり、第6図では
、この位置がマイクロ波入射窓5から軸方向に約3国の
ところにある。このため、プラズマ中のマイクロ波の伝
播特性とマイクロ波エネルギーの共鳴吸収条件からプラ
ズマ生成に有効なのは、3amの領域のみとなり、この
約3国の領域にて生成されたプラズマが、約35amの
間を磁場勾配の力を受け、両極性拡散により試料台8方
向に輸送される。この時、輸送距離が長いことと、磁場
が急激に・減少するため、前記電子サイクロトロン共鳴
を起こす共鳴位置付近のプラズマ密度に対し、試料7表
面に輸送されるプラズマの密度は、前記輸送中の損失に
より低下する傾向があった。
回半導体集積回路技術シンポジウムの予稿集P49〜5
4 rECSプラズマを用いたCVDJ(以下従来例A
とする)を示したもので、磁場コイル1を外側に備えた
放電管2に導波管3を通してマイクロ波4が入射窓5か
ら入射され、前記磁場コイル1による磁場中の電子サイ
クロトロン運動と前記マイクロ波4が共鳴位置にて共鳴
することにより、プラズマ用ガス6を共鳴電子が衝突電
離してプラズマを生成する。そして、前記放電管2と連
結され、試料7を保持する試料台8を備えた試料室9方
向に磁場勾配を利用して生成プラズマを押し出す、この
プラズマにより、又は、新たに試料室9に導入された材
料ガス10をプラズマにより励起、又は電離し、試料7
表面をプラズマ処理する装置である。第6図は、第5図
のマイクロ波入射窓5から試料台8に至る間の磁束密度
分布を示したもので、縦軸が放電管2と試料室9の境界
を0とした軸方向距離、横軸が磁束密度である。この従
来例Aの場合、入射マイクロ波4の周波数(2,45G
Hz)に相当する電子サイクロトロン共鳴を起こす磁束
密度はBe (875Gauss)どあり、第6図では
、この位置がマイクロ波入射窓5から軸方向に約3国の
ところにある。このため、プラズマ中のマイクロ波の伝
播特性とマイクロ波エネルギーの共鳴吸収条件からプラ
ズマ生成に有効なのは、3amの領域のみとなり、この
約3国の領域にて生成されたプラズマが、約35amの
間を磁場勾配の力を受け、両極性拡散により試料台8方
向に輸送される。この時、輸送距離が長いことと、磁場
が急激に・減少するため、前記電子サイクロトロン共鳴
を起こす共鳴位置付近のプラズマ密度に対し、試料7表
面に輸送されるプラズマの密度は、前記輸送中の損失に
より低下する傾向があった。
第7図は昭和61年12月3,4日行なわれた第31回
半導体集積回路技術シンポジウムの予稿集P61〜66
rECRプラズ7CVD法によるa−5i:H膜」
(以下従来例Bとする)を、第8図はその磁束密度分布
を示したもので、従来例Aとの差異は、磁束密度分布が
全体的に大きいことである。しかも、前記共鳴位置相当
の磁束密度の位置はまだ放電管2内にあり、また、それ
以上の磁束密度がありマイクロ波の共鳴吸収に有効な領
域は、最大で放電管2の2i3程度である。更に、試料
台8方向に急激に磁束密度が減少しているため、従来例
Aと同様に前記共鳴位置近傍にて生成されたプラズマの
密度は、試料7表面に拡散していく間に損失により低下
する傾向があった。
半導体集積回路技術シンポジウムの予稿集P61〜66
rECRプラズ7CVD法によるa−5i:H膜」
(以下従来例Bとする)を、第8図はその磁束密度分布
を示したもので、従来例Aとの差異は、磁束密度分布が
全体的に大きいことである。しかも、前記共鳴位置相当
の磁束密度の位置はまだ放電管2内にあり、また、それ
以上の磁束密度がありマイクロ波の共鳴吸収に有効な領
域は、最大で放電管2の2i3程度である。更に、試料
台8方向に急激に磁束密度が減少しているため、従来例
Aと同様に前記共鳴位置近傍にて生成されたプラズマの
密度は、試料7表面に拡散していく間に損失により低下
する傾向があった。
第9図は特開昭59−3018号公報(以下、従来例C
とする)を示し、第10図はその磁束密度分布である8
該図に示す従来例Cは、プラズマ密度を上げる目的でプ
ラズマ閉じ込め方式として良く用いられるミラー磁場配
位としたもので、試料室9の試料7表面近くの礁体密度
を上げるために補助永久磁石13を備えている。この従
来例Cでは、入射したマイクロ波4は、前記共鳴位置よ
りも大きい磁束密度領域(第10図中(1)領域)を伝
播しながら第1の共鳴位置(第10図中■)近傍でプラ
ズマ中に共鳴吸収される。しかし、さらに前記共鳴位置
を過ぎ、それよりも小さい磁束密度領域(第10図中(
n)領域)を伝搬しようとすると、プラズマにより伝播
しにくくなり、伝播したとしても試料7近傍の第2共鳴
位置(第10図中@)で生成されたプラズマは、磁場勾
配により放電管方向へ力を受け、結果的には試料7へ入
射するプラズマ密度は、前記第1の共鳴位置近傍におけ
るプラズマ密度に比較して、前記従来例A、B同様低下
する傾向があった。
とする)を示し、第10図はその磁束密度分布である8
該図に示す従来例Cは、プラズマ密度を上げる目的でプ
ラズマ閉じ込め方式として良く用いられるミラー磁場配
位としたもので、試料室9の試料7表面近くの礁体密度
を上げるために補助永久磁石13を備えている。この従
来例Cでは、入射したマイクロ波4は、前記共鳴位置よ
りも大きい磁束密度領域(第10図中(1)領域)を伝
播しながら第1の共鳴位置(第10図中■)近傍でプラ
ズマ中に共鳴吸収される。しかし、さらに前記共鳴位置
を過ぎ、それよりも小さい磁束密度領域(第10図中(
n)領域)を伝搬しようとすると、プラズマにより伝播
しにくくなり、伝播したとしても試料7近傍の第2共鳴
位置(第10図中@)で生成されたプラズマは、磁場勾
配により放電管方向へ力を受け、結果的には試料7へ入
射するプラズマ密度は、前記第1の共鳴位置近傍におけ
るプラズマ密度に比較して、前記従来例A、B同様低下
する傾向があった。
以上の様に上記従来方式では、マイクロ波と磁場中の電
子サイクロトロン共鳴により生成されるプラズマの密度
が、試料表面まで輸送されてくる間に損失により低下す
る位置について配慮されていなかった。
子サイクロトロン共鳴により生成されるプラズマの密度
が、試料表面まで輸送されてくる間に損失により低下す
る位置について配慮されていなかった。
上記従来技術は、放電管から試料台方向のプラズマ密度
分布と磁束密度分布の関係が考慮されておらず、電子サ
イクロトロン共鳴発生位置近傍から試料表面へ輸送され
るプラズマの密度が低下する傾向にあるため、プラズマ
の利用効率が低く良質の膜が得られず、しかも処理速度
が遅く効率的なプラズマ処理ができないという問題があ
った。
分布と磁束密度分布の関係が考慮されておらず、電子サ
イクロトロン共鳴発生位置近傍から試料表面へ輸送され
るプラズマの密度が低下する傾向にあるため、プラズマ
の利用効率が低く良質の膜が得られず、しかも処理速度
が遅く効率的なプラズマ処理ができないという問題があ
った。
本発明は上述の点に鑑み成されたもので、その目的とす
るところは、生成プラズマの利用効率を大幅に改善する
ことにより処理膜質を改善するとともに、処理速度を早
くし得るプラズマ処理装置を提供するにある。
るところは、生成プラズマの利用効率を大幅に改善する
ことにより処理膜質を改善するとともに、処理速度を早
くし得るプラズマ処理装置を提供するにある。
上記目的は、放電管から試料台方向の磁束密度分布形状
をほぼ単調減少形状とし、かつ、プラズマ生成確率が高
い電子サイクロトロン共鳴磁場発生位置を少なくとも一
部試料室内に位置させ高密度プラズマ生成位置と試料表
面間距離を近づけることにより達成することができる。
をほぼ単調減少形状とし、かつ、プラズマ生成確率が高
い電子サイクロトロン共鳴磁場発生位置を少なくとも一
部試料室内に位置させ高密度プラズマ生成位置と試料表
面間距離を近づけることにより達成することができる。
一般に、プラズマ中を伝播し、電子サイクロトロン共鳴
を起こすマイクロ波は、右回り円偏波波であり、この波
は、前記電子サイクロトロン共鳴を起こすに必要な磁束
密度より小さい磁束密度のプラズマ中では、カットオフ
となり伝播できない。
を起こすマイクロ波は、右回り円偏波波であり、この波
は、前記電子サイクロトロン共鳴を起こすに必要な磁束
密度より小さい磁束密度のプラズマ中では、カットオフ
となり伝播できない。
このため、本発明では、放電管のマイクロ波入射端の磁
束密度を電子サイクロトロン共鳴位置の磁束密度より大
きくし、放電管から試料台方向に除徐に減少する磁束密
度分布形状とし、かつ、試料室内に前記マイクロ波と電
子サイクロトロン共鳴を起こす磁場位置を設けることに
より、該共鳴磁束密度よりも高磁束密度領域で高密度プ
ラズマが発生する領域を試料室まで拡張することができ
、かつ、磁場勾配によりプラズマが押し出され試料台ま
で輸送される距離を0まで小さくすることができる。こ
れにより、該共鳴磁束密度より小さい磁束密度側で急激
に減少するプラズマ密度に対して、該共鳴位置と試料台
間の距離を十分小さくできるため、試料表面に高密度プ
ラズマを輸送することが可能となる。
束密度を電子サイクロトロン共鳴位置の磁束密度より大
きくし、放電管から試料台方向に除徐に減少する磁束密
度分布形状とし、かつ、試料室内に前記マイクロ波と電
子サイクロトロン共鳴を起こす磁場位置を設けることに
より、該共鳴磁束密度よりも高磁束密度領域で高密度プ
ラズマが発生する領域を試料室まで拡張することができ
、かつ、磁場勾配によりプラズマが押し出され試料台ま
で輸送される距離を0まで小さくすることができる。こ
れにより、該共鳴磁束密度より小さい磁束密度側で急激
に減少するプラズマ密度に対して、該共鳴位置と試料台
間の距離を十分小さくできるため、試料表面に高密度プ
ラズマを輸送することが可能となる。
以下、本発明のプラズマ処理装置の一実施例を第1図、
第2図、第3図及び第4図を用いて説明する。
第2図、第3図及び第4図を用いて説明する。
第1図及び第2図は、有磁場マイクロ波放電により試料
表面処理(成膜)を行うプラズマ処理装置に本発明を適
用した例である。第1図は構成を示し、磁場コイル1を
外側に備えた放電管2に導波管3を通してマイクロ波4
が導入され、前記放電管2内に導入されたプラズマ用ガ
ス6を、前記磁場コイル1にて発生する磁場中の電子サ
イクロトロン運動と前記マイクロ波4による電子サイク
ロトロン共鳴により励起、または電離することによりプ
ラズマを生成する。そして、前記放電管2と連結され、
処理される試料7を保持する試料台8を備える試料室9
方向に前記磁場コイル1にて発生する磁場の勾配により
前記プラズマを押し出し、新たに前記試料室9内の試料
7前面に導入された材料ガス10を前記プラズマ流によ
り励起、または電離しながら試料7表面に輸送すること
により、試料7表面に前記プラズマ用ガス6、及び前記
材料ガス10による組成の薄膜を生成するプラズマ処理
装置である。
表面処理(成膜)を行うプラズマ処理装置に本発明を適
用した例である。第1図は構成を示し、磁場コイル1を
外側に備えた放電管2に導波管3を通してマイクロ波4
が導入され、前記放電管2内に導入されたプラズマ用ガ
ス6を、前記磁場コイル1にて発生する磁場中の電子サ
イクロトロン運動と前記マイクロ波4による電子サイク
ロトロン共鳴により励起、または電離することによりプ
ラズマを生成する。そして、前記放電管2と連結され、
処理される試料7を保持する試料台8を備える試料室9
方向に前記磁場コイル1にて発生する磁場の勾配により
前記プラズマを押し出し、新たに前記試料室9内の試料
7前面に導入された材料ガス10を前記プラズマ流によ
り励起、または電離しながら試料7表面に輸送すること
により、試料7表面に前記プラズマ用ガス6、及び前記
材料ガス10による組成の薄膜を生成するプラズマ処理
装置である。
第2図は、本実施例の前記放電管2がら試料台8方向の
軸方向の磁束密度分布を示したもので、横軸が軸方向距
離、縦軸が磁束密度を示す。本発明では、第2図の■及
び■の分布形状としたことを特徴とし、第2図■の曲線
が、前記放電管2と前記試料室9の境界点に前記電子サ
イクロトロン共鳴発生磁場位置がある場合の磁束密度分
布形状を示しており、第2図■は、従来公知例の磁束密
度分布例を示している。
軸方向の磁束密度分布を示したもので、横軸が軸方向距
離、縦軸が磁束密度を示す。本発明では、第2図の■及
び■の分布形状としたことを特徴とし、第2図■の曲線
が、前記放電管2と前記試料室9の境界点に前記電子サ
イクロトロン共鳴発生磁場位置がある場合の磁束密度分
布形状を示しており、第2図■は、従来公知例の磁束密
度分布例を示している。
第1図において、導波管3により放電管2内に導入され
たマイクロ波(2,45GH2)4は、第2図■の磁束
密度分布形状にて前記共鳴位置相当の磁束密度(Be=
875ガウス)の位置が前記試料室9内に位置している
ため(第1図■点)、放電管2内の上記共鳴位置相当の
磁束密度以上の磁束密度領域を伝播し、試料室9内に入
り前記共鳴位置に近づくにつれ、電子サイクロトロン共
鳴による電離及び励起が活発化し、それに比例してプラ
ズマ密度も増加し、共鳴位置でプラズマ生成確率は最大
値に達する。しかし、この領域を越え、前記共鳴位置相
当の磁束密度(本実施例では、875ガウス)よりも小
さい磁束密度のプラズマ中を前記マイクロ波が伝播しよ
うとすると、この電子サイクロトロン共鳴を起こす右回
り円偏波波の性質からカットオフとなり伝播できなくな
り、プラズマ中に共鳴吸収されなかったマイクロ波はこ
の共鳴位置で反射されることになる。このため前記共鳴
位置から試料台8側の低磁束密度領域ではプラズマ生成
がほとんど行なわれず、試料7表面へ達するプラズマは
、前記共鳴位置から試料台8方向へ徐々に減少する磁場
に添う両極性拡散によって輸送されたプラズマと、この
共鳴位置近傍に導入された材料ガス10が上記プラズマ
流により電離、励起された原子2分子となる。それ故、
前記共鳴位置から試料台8方向のプラズマ密度分布は急
激な減少を示す。しかし、本発明により、前記共鳴位置
から試料表面までの距離を0にまで小さくできるため、
プラズマ密度が急激に減少する手前に試料表面位置を配
置することが可能となり、試料7表面近傍の電子密度に
ほぼ比例する処理速度を落すことなく、膜生成時のち密
性に効果のあるイオン衝撃を与えるイオン密度も適切に
選定することができ、良質で処理速度の速い薄膜を生成
することができる。尚、本実施例における磁場コイル1
の磁束の大きさは、共鳴位置が試料室9内に位置するよ
うな大きさであることは勿論である。
たマイクロ波(2,45GH2)4は、第2図■の磁束
密度分布形状にて前記共鳴位置相当の磁束密度(Be=
875ガウス)の位置が前記試料室9内に位置している
ため(第1図■点)、放電管2内の上記共鳴位置相当の
磁束密度以上の磁束密度領域を伝播し、試料室9内に入
り前記共鳴位置に近づくにつれ、電子サイクロトロン共
鳴による電離及び励起が活発化し、それに比例してプラ
ズマ密度も増加し、共鳴位置でプラズマ生成確率は最大
値に達する。しかし、この領域を越え、前記共鳴位置相
当の磁束密度(本実施例では、875ガウス)よりも小
さい磁束密度のプラズマ中を前記マイクロ波が伝播しよ
うとすると、この電子サイクロトロン共鳴を起こす右回
り円偏波波の性質からカットオフとなり伝播できなくな
り、プラズマ中に共鳴吸収されなかったマイクロ波はこ
の共鳴位置で反射されることになる。このため前記共鳴
位置から試料台8側の低磁束密度領域ではプラズマ生成
がほとんど行なわれず、試料7表面へ達するプラズマは
、前記共鳴位置から試料台8方向へ徐々に減少する磁場
に添う両極性拡散によって輸送されたプラズマと、この
共鳴位置近傍に導入された材料ガス10が上記プラズマ
流により電離、励起された原子2分子となる。それ故、
前記共鳴位置から試料台8方向のプラズマ密度分布は急
激な減少を示す。しかし、本発明により、前記共鳴位置
から試料表面までの距離を0にまで小さくできるため、
プラズマ密度が急激に減少する手前に試料表面位置を配
置することが可能となり、試料7表面近傍の電子密度に
ほぼ比例する処理速度を落すことなく、膜生成時のち密
性に効果のあるイオン衝撃を与えるイオン密度も適切に
選定することができ、良質で処理速度の速い薄膜を生成
することができる。尚、本実施例における磁場コイル1
の磁束の大きさは、共鳴位置が試料室9内に位置するよ
うな大きさであることは勿論である。
第3図は、本実施例により試料表面に薄膜を生成した場
合の成膜速度を示したもので、膜組成が一定という条件
下で測定したものである。第3図の横軸下段が第2図に
示した磁束密度分布形状(■〜■)を、横軸上段が、そ
れに相当する試料表面上での電子密度を任意単位で示し
たもので(電子密度比)、縦軸が成膜速度を任意単位で
示している(成膜速度比)。この図からも明らかな様に
、前記共鳴位置を試料室9内に位置させ(第3図中■、
■)、かつ、試料7表面に近づけた方が、電子密度が増
加し、結果的に成膜速度が大幅に増加することがわかる
。
合の成膜速度を示したもので、膜組成が一定という条件
下で測定したものである。第3図の横軸下段が第2図に
示した磁束密度分布形状(■〜■)を、横軸上段が、そ
れに相当する試料表面上での電子密度を任意単位で示し
たもので(電子密度比)、縦軸が成膜速度を任意単位で
示している(成膜速度比)。この図からも明らかな様に
、前記共鳴位置を試料室9内に位置させ(第3図中■、
■)、かつ、試料7表面に近づけた方が、電子密度が増
加し、結果的に成膜速度が大幅に増加することがわかる
。
第4図は、本実施例により試料表面に生成した薄膜を、
そのち密性を示すエッチレート比を示したもので、横軸
下段が第2図に示した磁束密度分布形状(■〜■)を、
横軸上段が、それに相当する放電管2と試料室9の境界
点である放電管出口での磁束密度を前記共鳴位置の磁束
密度をBeとして示し、縦軸にエッチレート比を任意単
位で示している。この図から明らかなのは、前記共鳴位
置が試料室9内に引き出されている状態(第4図中■、
■)では、エッチレート比が小さく、ち密な膜が生成し
ていることを示し、試料表面近傍のプラズマ密度が高い
ため、膜生成時のイオンm撃効果が十分にきいているこ
とを示している。
そのち密性を示すエッチレート比を示したもので、横軸
下段が第2図に示した磁束密度分布形状(■〜■)を、
横軸上段が、それに相当する放電管2と試料室9の境界
点である放電管出口での磁束密度を前記共鳴位置の磁束
密度をBeとして示し、縦軸にエッチレート比を任意単
位で示している。この図から明らかなのは、前記共鳴位
置が試料室9内に引き出されている状態(第4図中■、
■)では、エッチレート比が小さく、ち密な膜が生成し
ていることを示し、試料表面近傍のプラズマ密度が高い
ため、膜生成時のイオンm撃効果が十分にきいているこ
とを示している。
このような本実施例のように、放電管から試料台方向の
磁束密度分布形状をほぼ単調減少形状とし、かつ、電子
サイクロトロン共鳴発生磁場位置を少なくとも一部試料
室内に位置させることにより、試料表面近傍に高密度プ
ラズマ生成を可能とし、ち密で成膜速度の早い薄膜を生
成することができる。
磁束密度分布形状をほぼ単調減少形状とし、かつ、電子
サイクロトロン共鳴発生磁場位置を少なくとも一部試料
室内に位置させることにより、試料表面近傍に高密度プ
ラズマ生成を可能とし、ち密で成膜速度の早い薄膜を生
成することができる。
第11図〜第18図に、本発明の他の実施例及び応用例
を示す。第11図は、前記電子サイクロトロン共鳴発生
磁場位置を試料室9内に位置させる手段として、試料室
9側に磁場をつくる補助磁場発生手段21を前記試料室
9外側に設けている。
を示す。第11図は、前記電子サイクロトロン共鳴発生
磁場位置を試料室9内に位置させる手段として、試料室
9側に磁場をつくる補助磁場発生手段21を前記試料室
9外側に設けている。
第12図は、第11図の実施例の軸方向の磁束密度分布
を示す。第12図中■の破線は、第11図の磁場コイル
1のみによる磁束密度分布曲線を示し、第12図中■の
破線は、第11図の補助磁場発生手段のみによる磁束密
度分布曲線を示す。これにより第12図中■の曲線が、
■及び■を重畳させたものとなり、共鳴発生磁場位置は
、第12図中、矢印で示した方向に引き出され、試料室
9内に位置する。この補助磁場発生手段21で共鳴発生
位置を試料室9内に位置させるには、その磁束密度は概
略50ガウス以上あればよい。このような本実施例では
、前記磁場コイル1を小さくでき、第1図〜第4図に示
す実施例と同じ効果があり、かつ前記補助磁場発生手段
21の調整により。
を示す。第12図中■の破線は、第11図の磁場コイル
1のみによる磁束密度分布曲線を示し、第12図中■の
破線は、第11図の補助磁場発生手段のみによる磁束密
度分布曲線を示す。これにより第12図中■の曲線が、
■及び■を重畳させたものとなり、共鳴発生磁場位置は
、第12図中、矢印で示した方向に引き出され、試料室
9内に位置する。この補助磁場発生手段21で共鳴発生
位置を試料室9内に位置させるには、その磁束密度は概
略50ガウス以上あればよい。このような本実施例では
、前記磁場コイル1を小さくでき、第1図〜第4図に示
す実施例と同じ効果があり、かつ前記補助磁場発生手段
21の調整により。
前記磁場;イル1による放電管2内の磁場分布にあまり
影響を与えずに前記共鳴発生磁場位置を移動調整するこ
とができる共に、この補助磁場発生手段21により引き
出されたプラズマの流径、密度等も制御できるという効
果がある。
影響を与えずに前記共鳴発生磁場位置を移動調整するこ
とができる共に、この補助磁場発生手段21により引き
出されたプラズマの流径、密度等も制御できるという効
果がある。
第13図は、前記第11図の実施例中の補助磁場発生手
段21を放電管2側と試料室9側のほぼ中間位置外側に
設けた例である。第14図は、この軸方向磁束密度分布
を示す1゜第13図の実施例においては、前記磁場コイ
ルによる磁場(第14図中■破線)と前記補助磁場発生
手段21による磁場(第14図中[相]破線)の重畳と
して第14図中■曲線の磁束密度分布が得られ、第11
図及び第12図の実施例と同様の効果がある。
段21を放電管2側と試料室9側のほぼ中間位置外側に
設けた例である。第14図は、この軸方向磁束密度分布
を示す1゜第13図の実施例においては、前記磁場コイ
ルによる磁場(第14図中■破線)と前記補助磁場発生
手段21による磁場(第14図中[相]破線)の重畳と
して第14図中■曲線の磁束密度分布が得られ、第11
図及び第12図の実施例と同様の効果がある。
第15図は、前記補助磁場発生手段21を試料室9内に
設けた例で、前記実施例と同様の効果がある。
設けた例で、前記実施例と同様の効果がある。
第16図は、前記補助磁場発生手段21を試料室9内の
試料台8裏側に設けた例で、これによっても前期実施例
と同様の効果がある。
試料台8裏側に設けた例で、これによっても前期実施例
と同様の効果がある。
第17図は、前記補助磁場発生手段21が試料室9内の
試料台8を兼ねた例で、補助磁場発生手段付試料台8a
としたことを特徴とする。このように構成しても前期実
施例と同様の効果がある。
試料台8を兼ねた例で、補助磁場発生手段付試料台8a
としたことを特徴とする。このように構成しても前期実
施例と同様の効果がある。
第18図は、本発明をエツチング装置に応用した例を示
し、プラズマ用ガス6がエツチングガスを兼ね、プラズ
マ発生確率の高い前記共鳴位置が前記補助磁場発生手段
21による磁場により試料室9内に位置するため(第1
8図中■〜■間に前記共鳴発生磁場位置を制御する)、
処理される試料7に適切なエツチング条件が得られると
いう効果がある。
し、プラズマ用ガス6がエツチングガスを兼ね、プラズ
マ発生確率の高い前記共鳴位置が前記補助磁場発生手段
21による磁場により試料室9内に位置するため(第1
8図中■〜■間に前記共鳴発生磁場位置を制御する)、
処理される試料7に適切なエツチング条件が得られると
いう効果がある。
尚、上述した各実施例では、磁場の磁束密度が、マイク
ロ波導入側の放電空間から試料台方向に向ってほぼ単調
減少する分布形状であるという表現をしたが、要は共鳴
発生位置が試料室内で一曲面となるような分布形状であ
ればよい。更に、試料と共鳴発生位置を試料室内で近づ
けるためには、試料台を移動させることによっても可能
である。
ロ波導入側の放電空間から試料台方向に向ってほぼ単調
減少する分布形状であるという表現をしたが、要は共鳴
発生位置が試料室内で一曲面となるような分布形状であ
ればよい。更に、試料と共鳴発生位置を試料室内で近づ
けるためには、試料台を移動させることによっても可能
である。
以上説明した本発明のプラズマ処理装置によれば、放電
管から試料台方向の磁束密度分布形状をほぼ単調減少形
状とし、かつ、プラズマ生成確率が高い電子サイクロト
ロン共鳴磁場発生位置を試料室内に位置させたものであ
るから、高密度プラズマ生成位置と試料表面間距離が近
づくため、試料表面に高密度プラズマを輸送することが
できるので、膜質の良い、しかも処理速度の早いプラズ
マ処理ができ、此種プラズマ処理装置には非常に有効で
ある。
管から試料台方向の磁束密度分布形状をほぼ単調減少形
状とし、かつ、プラズマ生成確率が高い電子サイクロト
ロン共鳴磁場発生位置を試料室内に位置させたものであ
るから、高密度プラズマ生成位置と試料表面間距離が近
づくため、試料表面に高密度プラズマを輸送することが
できるので、膜質の良い、しかも処理速度の早いプラズ
マ処理ができ、此種プラズマ処理装置には非常に有効で
ある。
第1図は本発明の一実施例を示す有磁場マイクロ波放電
プラズマ処理装置の断面図、第2図は第1図の装置にお
ける軸方向磁束密度分布図、第3図は、第1図の装置に
より成膜した場合の成膜速度°比と磁束密度分布形状、
及びそれに伴う電子密度比の関係を示す特性図、第4図
は第1図の装置により成膜した薄膜のエッチレート比と
磁束密度の関係を示す特性図、第5図は従来例■のプラ
ズマ処理装置を示す断面図、第6図は第5図の装置にお
ける軸方向磁束密度分布図、第7図は従来例■のプラズ
マ処理装置を示す断面図、第8図は第7図の装置におけ
る軸方向磁束密度分布図、第9図は従来例■のプラズマ
処理装置を示す断面図、第10図は第9図の装置におけ
る軸方向磁束密度分布図、第11図、第13図、第15
図、第16図、第17図、及び第18図は各々本発明の
他の実施例を示す断面図、第12図は第11図の装置、
第14図は第13図の装置における軸方向磁束密度分布
図である。 1・・・磁場コイル、2・・・放電管、3・・・導波管
、4・・・マイクロ波、S・・・入射窓、6・・・プラ
ズマ用ガス。
プラズマ処理装置の断面図、第2図は第1図の装置にお
ける軸方向磁束密度分布図、第3図は、第1図の装置に
より成膜した場合の成膜速度°比と磁束密度分布形状、
及びそれに伴う電子密度比の関係を示す特性図、第4図
は第1図の装置により成膜した薄膜のエッチレート比と
磁束密度の関係を示す特性図、第5図は従来例■のプラ
ズマ処理装置を示す断面図、第6図は第5図の装置にお
ける軸方向磁束密度分布図、第7図は従来例■のプラズ
マ処理装置を示す断面図、第8図は第7図の装置におけ
る軸方向磁束密度分布図、第9図は従来例■のプラズマ
処理装置を示す断面図、第10図は第9図の装置におけ
る軸方向磁束密度分布図、第11図、第13図、第15
図、第16図、第17図、及び第18図は各々本発明の
他の実施例を示す断面図、第12図は第11図の装置、
第14図は第13図の装置における軸方向磁束密度分布
図である。 1・・・磁場コイル、2・・・放電管、3・・・導波管
、4・・・マイクロ波、S・・・入射窓、6・・・プラ
ズマ用ガス。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、放電ガスが導入されると共に、放電空間の一部を形
成する放電管と、該放電管の放電空間内に磁場を発生す
る磁場発生手段と、前記放電管の放電空間内にマイクロ
波を導入する手段と、前記放電管に連結され、かつ、処
理されるべき試料を保持する試料台が配置される試料室
とを備えたプラズマ処理装置において、前記磁場の磁束
密度が前記マイクロ波導入側の放電空間から試料台方向
に向つてほぼ単調減少する分布形状を持ち、かつ、前記
磁場とマイクロ波により発生する電子サイクロトロン共
鳴の共鳴発生位置が少なくとも一部前記試料室内に位置
することを特徴とするプラズマ処理装置。 2、放電ガスが導入されると共に、放電空間の一部を形
成する放電管と、該放電管の放電空間内に磁場を発生す
る磁場発生手段と、前記放電管の放電空間内にマイクロ
波を導入する手段と、前記放電管に連結され、かつ、処
理されるべき試料を保持する試料台が配置される試料室
とを備えたプラズマ処理装置において、前記磁場の磁束
密度が前記磁場とマイクロ波により発生する電子サイク
ロトロン共鳴の共鳴発生位置が一曲面となるような分布
形状を持つと共に、その電子サイクロトロン共鳴の共鳴
発生位置が少なくとも一部前記試料室内に位置すること
を特徴とするプラズマ処理装置。 3、放電ガスが導入されると共に、放電空間の一部を形
成する放電管と、該放電管の放電空間内に磁場を発生す
る磁場発生手段と、前記放電管の放電空間内にマイクロ
波を導入する手段と、前記放電管に連結され、かつ、処
理されるべき試料を保持する試料台が配置される試料室
とを備えたプラズマ処理装置において、前記磁場とマイ
クロ波により発生する電子サイクロトロン共鳴の共鳴発
生位置を少なくとも一部前記試料室内に位置させる補助
磁場発生手段を備えていることを特徴とするプラズマ処
理装置。 4、前記補助磁場発生手段を、前記試料室の外側で、か
つ、前記試料台とほぼ平行な位置となるように設置した
ことを特徴とする特許請求の範囲第3項記載のプラズマ
処理装置。5、前記補助磁場発生手段を、前記試料室の
内側で、かつ、前記試料台とほぼ平行な位置となるよう
に設置したことを特徴とする特許請求の範囲第3項記載
のプラズマ処理装置。6、前記補助磁場発生手段を、前
記放電管と試料室とのほぼ中間に設置したことを特徴と
する特許請求の範囲第3項記載のプラズマ処理装置。 7、前記補助磁場発生手段を、前記試料台の裏側に設置
したことを特徴とする特許請求の範囲第3項記載のプラ
ズマ処理装置。 8、前記補助磁場発生手段を、前記試料台と兼用させた
ことを特徴とする特許請求の範囲第3項記載のプラズマ
処理装置。 9、放電ガスが導入されると共に、放電空間の一部を形
成する放電管と、該放電管の放電空間内に磁場を発生す
る磁場発生手段と、前記放電管の放電空間内にマイクロ
波を導入する手段と、前記放電管に連結され、かつ、処
理されるべき試料を保持する試料台が配置される試料室
とを備えたプラズマ処理装置において、前記磁場発生手
段における磁束は、前記磁場とマイクロ波により発生す
る電子サイクロトロン共鳴の共鳴発生位置を少なくとも
一部前記試料室内に位置させるような強さであることを
特徴とするプラズマ処理装置。 10、放電ガスが導入されると共に、放電空間の一部を
形成する放電管と、該放電管の放電空間内に磁場を発生
する磁場発生手段と、前記放電管の放電空間内にマイク
ロ波を導入する手段と、前記放電管に連結され、かつ、
処理されるべき試料を保持する試料台が配置される試料
室とを備えたプラズマ処理装置において、前記放電管内
の最大磁束密度が、前記磁場とマイクロ波により発生す
る電子サイクロトロン共鳴の共鳴発生位置における磁束
密度の約1.5倍以上であることを特徴とするプラズマ
処理装置。 11、放電ガスが導入されると共に、放電空間の一部を
形成する放電管と、該放電管の放電空間内に磁場を発生
する磁場発生手段と、前記放電管の放電空間内にマイク
ロ波を導入する手段と、前記放電管に連結され、かつ、
処理されるべき試料を保持する試料台が配置される試料
室とを備えたプラズマ処理装置において、前記試料室の
外側に、前記磁場とマイクロ波により発生する電子サイ
クロトロン共鳴の共鳴発生位置を少なくとも一部前記試
料室内に位置させる補助磁場発生手段を設け、該補助磁
場発生手段の磁束密度の大きさを50ガウス以上とした
ことを特徴とするプラズマ処理装置。 12、放電ガスが導入されると共に、放電空間の一部を
形成する放電管と、該放電管の放電空間内に磁場を発生
する磁場発生手段と、前記放電管の放電空間内にマイク
ロ波を導入する手段と、前記放電管に連結され、かつ、
処理されるべき試料を保持する試料台が配置される試料
室とを備えたプラズマ処理装置において、前記磁場の磁
束密度が前記マイクロ波導入側の放電空間から試料台方
向に向つてほぼ単調減少する分布形状を持ち、かつ、前
記磁場とマイクロ波により発生する電子サイクロトロン
共鳴の共鳴発生位置を少なくとも一部前記試料室内に位
置させると共に、前記試料室内に引き出されたプラズマ
の流径、密度等を制御する補助磁場発生手段を備えてい
ることを特徴とするプラズマ処理装置。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62045259A JP2544374B2 (ja) | 1987-03-02 | 1987-03-02 | プラズマ処理装置、及びその方法 |
EP88100672A EP0275965B1 (en) | 1987-01-19 | 1988-01-19 | Plasma operation apparatus |
KR1019880000369A KR960015609B1 (ko) | 1987-01-19 | 1988-01-19 | 플라즈마 처리장치 및 방법 |
US07/145,371 US4876983A (en) | 1987-01-19 | 1988-01-19 | Plasma operation apparatus |
DE3853890T DE3853890T2 (de) | 1987-01-19 | 1988-01-19 | Mit einem Plasma arbeitendes Gerät. |
US08/131,519 US5433788A (en) | 1987-01-19 | 1993-10-04 | Apparatus for plasma treatment using electron cyclotron resonance |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62045259A JP2544374B2 (ja) | 1987-03-02 | 1987-03-02 | プラズマ処理装置、及びその方法 |
Related Child Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5239366A Division JP2738809B2 (ja) | 1993-09-27 | 1993-09-27 | プラズマ処理方法 |
JP6163551A Division JP2749264B2 (ja) | 1994-07-15 | 1994-07-15 | プラズマ処理装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63213344A true JPS63213344A (ja) | 1988-09-06 |
JP2544374B2 JP2544374B2 (ja) | 1996-10-16 |
Family
ID=12714287
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62045259A Expired - Lifetime JP2544374B2 (ja) | 1987-01-19 | 1987-03-02 | プラズマ処理装置、及びその方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2544374B2 (ja) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JPH02310920A (ja) * | 1989-05-26 | 1990-12-26 | Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd | マイクロ波磁場エッチング処理装置 |
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JPH0567586A (ja) * | 1991-09-09 | 1993-03-19 | Nec Corp | Ecrプラズマエツチング装置 |
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JPH06140189A (ja) * | 1992-10-29 | 1994-05-20 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 有磁場プラズマ処理装置 |
US6066568A (en) * | 1997-05-14 | 2000-05-23 | Tokyo Electron Limited | Plasma treatment method and system |
WO2016186143A1 (ja) * | 2015-05-20 | 2016-11-24 | 国立大学法人東北大学 | プラズマ処理装置、プラズマ処理方法および半導体製造方法 |
JP2017084818A (ja) * | 2017-01-11 | 2017-05-18 | 住友重機械工業株式会社 | マイクロ波イオン源及びその起動方法 |
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JPS60134423A (ja) * | 1983-12-23 | 1985-07-17 | Hitachi Ltd | マイクロ波プラズマエツチング装置 |
-
1987
- 1987-03-02 JP JP62045259A patent/JP2544374B2/ja not_active Expired - Lifetime
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WO2016186143A1 (ja) * | 2015-05-20 | 2016-11-24 | 国立大学法人東北大学 | プラズマ処理装置、プラズマ処理方法および半導体製造方法 |
JPWO2016186143A1 (ja) * | 2015-05-20 | 2018-03-29 | 国立大学法人東北大学 | プラズマ処理装置、プラズマ処理方法および半導体製造方法 |
JP2017084818A (ja) * | 2017-01-11 | 2017-05-18 | 住友重機械工業株式会社 | マイクロ波イオン源及びその起動方法 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP2544374B2 (ja) | 1996-10-16 |
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