JP2569019B2 - エッチング方法及びその装置 - Google Patents
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
- C23C16/517—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using a combination of discharges covered by two or more of groups C23C16/503 - C23C16/515
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は低温プラズマを用いた半導体素子の製造に係
り、特にエッチング処理を、高速に、かつ、均一に行う
のに適したエッチング方法及びその装置に関する。
り、特にエッチング処理を、高速に、かつ、均一に行う
のに適したエッチング方法及びその装置に関する。
低温プラズマを用いた装置を大別すれば、真空中で平
行平板の電極の一方に10KHz〜30MHz程度の高周波電圧を
印加して、プラズマを発生させる技術を用いるもの（半
導体研究18;P121〜P170,半導体研究19;P225〜P267）
と、2.45GHzのマイクロ波を真空室へ導入してプラズマ
を発生させる技術を用いるものがある。従来、これらの
内で平行平板電極による技術が主として用いられてき
た。
行平板の電極の一方に10KHz〜30MHz程度の高周波電圧を
印加して、プラズマを発生させる技術を用いるもの（半
導体研究18;P121〜P170,半導体研究19;P225〜P267）
と、2.45GHzのマイクロ波を真空室へ導入してプラズマ
を発生させる技術を用いるものがある。従来、これらの
内で平行平板電極による技術が主として用いられてき
た。
一方、半導体素子の微細化に伴い、プラズマ処理時に
発生するイオンの衝撃により素子特性が影響を受けるこ
とが問題になってきた。更に、処理能力の向上のために
処理速度を上げることが要請されている。
発生するイオンの衝撃により素子特性が影響を受けるこ
とが問題になってきた。更に、処理能力の向上のために
処理速度を上げることが要請されている。
処理速度を高める場合、単にプラズマの密度あるいは
ラジカル（イオン化直前の活性粒子）濃度を高めるだけ
では不十分である。プラズマ処理によるドライエッチン
グや、プラズマCVDではイオンのエネルギーが重要な役
割をはたしている。ドライエッチングの場合、イオンの
エネルギーが大きすぎると、下地の膜が削られたり結晶
構造に影響を与え、素子特性が劣化する。また小さすぎ
るとエッチング面に形成されるポリマーの除去が十分行
われず、エッチング速度が低下する。または逆にポリマ
ーによる保護膜が形成されず、パターンの側面がエッチ
ングされ、パターンの寸法精度が悪くなるといった問題
が発生する。
ラジカル（イオン化直前の活性粒子）濃度を高めるだけ
では不十分である。プラズマ処理によるドライエッチン
グや、プラズマCVDではイオンのエネルギーが重要な役
割をはたしている。ドライエッチングの場合、イオンの
エネルギーが大きすぎると、下地の膜が削られたり結晶
構造に影響を与え、素子特性が劣化する。また小さすぎ
るとエッチング面に形成されるポリマーの除去が十分行
われず、エッチング速度が低下する。または逆にポリマ
ーによる保護膜が形成されず、パターンの側面がエッチ
ングされ、パターンの寸法精度が悪くなるといった問題
が発生する。
プラズマCVDでもイオンのエネルギーが弱いと膜組成
が粗となり、エネルギーが強いと密になるというように
イオンエネルギーが成膜に影響する。
が粗となり、エネルギーが強いと密になるというように
イオンエネルギーが成膜に影響する。
したがってプラズマの高密度化と、イオンエネルギー
を適正に制御することが、今後のプラズマ処理に不可欠
である。公知例として特開昭56-13480,特開昭56-96841
に示されるようなマイクロ波を用いた方式が提案されて
いる。
を適正に制御することが、今後のプラズマ処理に不可欠
である。公知例として特開昭56-13480,特開昭56-96841
に示されるようなマイクロ波を用いた方式が提案されて
いる。
マイクロ波によるプラズマを発生させる場合、マグネ
トロンにより発生したマイクロ波を低圧にしたプラズマ
処理装室に放射しても、マイクロ波の電界強度が十分で
ないため電子に十分なエネルギーが供給されず、プラズ
マを発生させることは困難である。したがってマイクロ
波によりプラズマを発生させるためには、電子が磁場と
垂直な平面を回転させるサイクロトロン周波数とマイク
ロ波の周波数を合致させ共鳴状態にして電子にエネルギ
ーを供給する方法と、マイクロ波を空胴共振器に放射し
てマイクロ波の振幅を大きくし、電界強度を強めて電子
にエネルギーを供給する方法の２つがある。前者が特開
昭56-13480に示されたもので有磁場マイクロ波、あるい
はECR（Electron Cyclotron Resonance）法とよばれて
いる。後者は特開昭56-96841に示されたものである。
トロンにより発生したマイクロ波を低圧にしたプラズマ
処理装室に放射しても、マイクロ波の電界強度が十分で
ないため電子に十分なエネルギーが供給されず、プラズ
マを発生させることは困難である。したがってマイクロ
波によりプラズマを発生させるためには、電子が磁場と
垂直な平面を回転させるサイクロトロン周波数とマイク
ロ波の周波数を合致させ共鳴状態にして電子にエネルギ
ーを供給する方法と、マイクロ波を空胴共振器に放射し
てマイクロ波の振幅を大きくし、電界強度を強めて電子
にエネルギーを供給する方法の２つがある。前者が特開
昭56-13480に示されたもので有磁場マイクロ波、あるい
はECR（Electron Cyclotron Resonance）法とよばれて
いる。後者は特開昭56-96841に示されたものである。
マイクロ波により発生したプラズマはマイクロ波より
電子へ直接エネルギーを供給されるために、プラズマと
基板との間に形成されるシース間電圧はほとんど変化し
ない。したがって基板を載せる電極に高周波電圧を印加
し、シース間電圧を任意にコントロールすることによ
り、高速化に必要な高いプラズマ密度と適正なイオンエ
ネルギーに制御できる。
電子へ直接エネルギーを供給されるために、プラズマと
基板との間に形成されるシース間電圧はほとんど変化し
ない。したがって基板を載せる電極に高周波電圧を印加
し、シース間電圧を任意にコントロールすることによ
り、高速化に必要な高いプラズマ密度と適正なイオンエ
ネルギーに制御できる。
エッチングなどのプラズマ処理ではイオンのエネルギ
ーが重要な役割をはたすことをさきに述べた。
ーが重要な役割をはたすことをさきに述べた。
従来技術の中でECR方式では、特開昭56-13480に示さ
れるように、基板を載せた電極に高周波電圧を印加する
と、この電極の対向する側にはアース電極がないため、
高周波電流は周囲処理室との間に流れ、基板上でのイオ
ンエネルギーの効果が基板周囲で強く中心部で弱くな
り、基板全体を均一な条件で処理できないという問題が
あった。
れるように、基板を載せた電極に高周波電圧を印加する
と、この電極の対向する側にはアース電極がないため、
高周波電流は周囲処理室との間に流れ、基板上でのイオ
ンエネルギーの効果が基板周囲で強く中心部で弱くな
り、基板全体を均一な条件で処理できないという問題が
あった。
また空胴共振器を使った方式では、共振器の中でプラ
ズマを発生させる構造のため、プラズマが発生すると、
マイクロ波の波長がプラズマの密度により変化するた
め、共振条件が満たされず、プラズマが不安定になると
いう問題があった。即ち、プラズマが発生するまでは共
振条件が満されているためマイクロ波の電界強度が強く
なりプラズマが発生する。しかしプラズマが発生しプラ
ズマ密度が高くなると、マイクロ波の波長が変わり共振
条件が満たされなくなって電界強度が小さくなる。そし
て電子へのエネルギーの供給が低下しプラズマ密度が低
下する。プラズマ密度が低下すると共振条件が満たさ
れ、ふたたびプラズマ密度が高まる。このような現象の
ためプラズマを安定に発生させることは困難であった。
ズマを発生させる構造のため、プラズマが発生すると、
マイクロ波の波長がプラズマの密度により変化するた
め、共振条件が満たされず、プラズマが不安定になると
いう問題があった。即ち、プラズマが発生するまでは共
振条件が満されているためマイクロ波の電界強度が強く
なりプラズマが発生する。しかしプラズマが発生しプラ
ズマ密度が高くなると、マイクロ波の波長が変わり共振
条件が満たされなくなって電界強度が小さくなる。そし
て電子へのエネルギーの供給が低下しプラズマ密度が低
下する。プラズマ密度が低下すると共振条件が満たさ
れ、ふたたびプラズマ密度が高まる。このような現象の
ためプラズマを安定に発生させることは困難であった。
また、これらのプラズマから基板に入射するイオンの
エネルギーを制御するため、高周波電圧印加電極を空胴
共振器内に設けると、マイクロ波の反射等が発生し、プ
ラズマがさらに不安定になるという問題があった。
エネルギーを制御するため、高周波電圧印加電極を空胴
共振器内に設けると、マイクロ波の反射等が発生し、プ
ラズマがさらに不安定になるという問題があった。
本発明の目的は、安定で高密度なプラズマを発生させ
るとともに、基板に入射するイオンのエネルギーが、基
板全体で均一にできるようにすることである。
るとともに、基板に入射するイオンのエネルギーが、基
板全体で均一にできるようにすることである。
一般に、導波管あるいは導波管の一種と考えられる空
胴共振器内をマイクロ波が進行する場合、導波管の表面
には、電場，磁場に対応した電流が流れる。
胴共振器内をマイクロ波が進行する場合、導波管の表面
には、電場，磁場に対応した電流が流れる。
したがってこの電流を横切るように導波管の一部にス
リットを設けると、スリットの両端に電荷がたまり、こ
れがマイクロ波の進行に伴って変化することからスリッ
ト両端間の電界が変化し導波管の外部にマイクロ波が放
射される。
リットを設けると、スリットの両端に電荷がたまり、こ
れがマイクロ波の進行に伴って変化することからスリッ
ト両端間の電界が変化し導波管の外部にマイクロ波が放
射される。
前記目的はこの原理により導波管に設けたスリットよ
りマイクロ波をプラズマ処理室に供給する構成とするこ
と、または導波管を空胴共振器に接続し、この空胴共振
器にマイクロ波を放射するスリットを設け、プラズマ処
理室にマイクロ波を供給する構成とすることで達成され
る。
りマイクロ波をプラズマ処理室に供給する構成とするこ
と、または導波管を空胴共振器に接続し、この空胴共振
器にマイクロ波を放射するスリットを設け、プラズマ処
理室にマイクロ波を供給する構成とすることで達成され
る。
従来のECR方式では導波管の開口部より直接マイクロ
波をプラズマ処理室に放射する構成となっている。この
ためプラズマ処理室と導波管の開口部の間にアース電極
を設置すると、マイクロ波がアーム電極で反射され、プ
ラズマ処理室に供給できない。
波をプラズマ処理室に放射する構成となっている。この
ためプラズマ処理室と導波管の開口部の間にアース電極
を設置すると、マイクロ波がアーム電極で反射され、プ
ラズマ処理室に供給できない。
本発明では導波管の端面を閉じた構造とし、この端面
にマイクロ波を放射するスリットを設けた。そして必要
に応じて、この導波管の端面をアース電位になるように
した。
にマイクロ波を放射するスリットを設けた。そして必要
に応じて、この導波管の端面をアース電位になるように
した。
スリットの開口面積は導波管の端面全体の1/3程にす
ることができる。したがって基板を載せた電極に高周波
電圧を印加した場合、高周波電流は導波管の端面と電極
間に均等に流れ、イオンの効果を基板全面に対し均等に
発生させることができる。またスリットを通して十分な
量のマイクロ波を供給でき、高密度のプラズマを発生さ
せることができる。
ることができる。したがって基板を載せた電極に高周波
電圧を印加した場合、高周波電流は導波管の端面と電極
間に均等に流れ、イオンの効果を基板全面に対し均等に
発生させることができる。またスリットを通して十分な
量のマイクロ波を供給でき、高密度のプラズマを発生さ
せることができる。
一方、導波管に空胴共振器を接続した場合には空胴共
振器内で共振により振幅を大きくしたマイクロ波がスリ
ットを通してプラズマ処理室に放射される。そのためプ
ラズマ処理室を従来のように空胴共振器構造にしなくと
も、高密度のプラズマを発生させることができる。
振器内で共振により振幅を大きくしたマイクロ波がスリ
ットを通してプラズマ処理室に放射される。そのためプ
ラズマ処理室を従来のように空胴共振器構造にしなくと
も、高密度のプラズマを発生させることができる。
このため本発明に係る電極構造は従来のように空胴共
振器との関連による制約を受けない。また空胴共振器内
ではプラズマが発生しないため、共振状態の変化がな
く、プラズマを安定に発生させることができる。さらに
空胴共振器をアース電位に接続することで、ECR方式の
場合と同様に、電極に平行な対向電極とすることがで
き、イオンの効果も基板全体に均一に発生させることが
できる。
振器との関連による制約を受けない。また空胴共振器内
ではプラズマが発生しないため、共振状態の変化がな
く、プラズマを安定に発生させることができる。さらに
空胴共振器をアース電位に接続することで、ECR方式の
場合と同様に、電極に平行な対向電極とすることがで
き、イオンの効果も基板全体に均一に発生させることが
できる。
以下本発明によるエッチング方法及びその装置の第１
の実施例を第１図により説明する。
の実施例を第１図により説明する。
空胴共振器１はＥ01モードの円形空胴共振器であり、
導波管２を通してマグネトロン３からマイクロ波が供給
される。導波管２の取付けはＥ01モードとの結合をよく
するため、円形空胴共振器１に対し偏心して取り付けら
れている。円形空胴共振器１のもう一方の側にはセラミ
ックス板４とスリット板５が固定してある。その下には
プラズマ処理室６が接続してある。尚、セラミックス板
４により真空に封止した構造となっている。
導波管２を通してマグネトロン３からマイクロ波が供給
される。導波管２の取付けはＥ01モードとの結合をよく
するため、円形空胴共振器１に対し偏心して取り付けら
れている。円形空胴共振器１のもう一方の側にはセラミ
ックス板４とスリット板５が固定してある。その下には
プラズマ処理室６が接続してある。尚、セラミックス板
４により真空に封止した構造となっている。
スリット板５の平面構造は第２図5bに示すようＥ01モ
ードの電界に対し、直角方向にリング状のスリット開口
部がある。各スリット5cの長さは2.45GHzのマイクロ波
を用いた場合、スリットからのマイクロ波の放射をよく
するため、マイクロ波の1/2波長に当る60mm以上の寸法
としている。
ードの電界に対し、直角方向にリング状のスリット開口
部がある。各スリット5cの長さは2.45GHzのマイクロ波
を用いた場合、スリットからのマイクロ波の放射をよく
するため、マイクロ波の1/2波長に当る60mm以上の寸法
としている。
プラズマ処理室６（第１図）には電極7,ガス供給管9,
ガス排気管10が設けてある。電極７は絶縁材８を介して
プラズマ処理室６に固定されており、さらに高周波電源
11が接続してある。
ガス排気管10が設けてある。電極７は絶縁材８を介して
プラズマ処理室６に固定されており、さらに高周波電源
11が接続してある。
ガス供給管９には図示しないガス源からプラズマ処理
用ガスが設定流量だけ供給できるようになっている。
用ガスが設定流量だけ供給できるようになっている。
ガス排気管10には図示しない真空排気ポンプが接続し
てあり、プラズマ処理室内を１〜10-3Torrの圧力にコン
トロールできるようになっている。
てあり、プラズマ処理室内を１〜10-3Torrの圧力にコン
トロールできるようになっている。
マグネトロン３を動作させマイクロ波を発振させ、導
波管２により空胴共振器１に供給する。空胴共振器内で
振幅を大きくしたマイクロ波のエネルギーはスリット板
５のスリットよりプラズマ処理室に放射される。プラズ
マ発生室に放射されたマイクロ波の振幅は空胴共振器１
で大きくなっているため、プラズマ処理室６が空胴共振
器構造でなくともプラズマが点灯し、維持される。
波管２により空胴共振器１に供給する。空胴共振器内で
振幅を大きくしたマイクロ波のエネルギーはスリット板
５のスリットよりプラズマ処理室に放射される。プラズ
マ発生室に放射されたマイクロ波の振幅は空胴共振器１
で大きくなっているため、プラズマ処理室６が空胴共振
器構造でなくともプラズマが点灯し、維持される。
上記装置を用いてエッチング処理を行う場合について
説明する。ガス供給管９よりエッチングガスを供給し、
ガス排気管10より排気し一定圧力として、マイクロ波を
供給して、スリット板５と電極７の間にマイクロ波によ
るプラズマを発生させる。マイクロ波はプラズマ中の電
子に直接作用するため、このプラズマと電極７の間の電
位差は20〜30Vのレベルである。電極７上に処理ウエハ1
2を置き、高周波電源11より電極７に高周波電圧を印加
する。電極７とスリット板５は平行に設置されており、
高周波電流は電極７とスリット５の間に均等に流れる。
そのため電極とプラズマ間に発生する電界は均等にな
り、ウエハ12には全面均一なエネルギーのエッチングガ
スのイオンが高周波電圧印加により制御され、入射す
る。
説明する。ガス供給管９よりエッチングガスを供給し、
ガス排気管10より排気し一定圧力として、マイクロ波を
供給して、スリット板５と電極７の間にマイクロ波によ
るプラズマを発生させる。マイクロ波はプラズマ中の電
子に直接作用するため、このプラズマと電極７の間の電
位差は20〜30Vのレベルである。電極７上に処理ウエハ1
2を置き、高周波電源11より電極７に高周波電圧を印加
する。電極７とスリット板５は平行に設置されており、
高周波電流は電極７とスリット５の間に均等に流れる。
そのため電極とプラズマ間に発生する電界は均等にな
り、ウエハ12には全面均一なエネルギーのエッチングガ
スのイオンが高周波電圧印加により制御され、入射す
る。
これらエッチングガスのイオンやプラズマ中で励起さ
れたエッチングガスの活性種（ラジカル）とウエハ12上
の被処理膜が反応しエッチングが進行する。
れたエッチングガスの活性種（ラジカル）とウエハ12上
の被処理膜が反応しエッチングが進行する。
この時入射するイオンのエネルギーが均等であるた
め、ウエハ全面で均一なエッチングができる。
め、ウエハ全面で均一なエッチングができる。
次に、本発明の原理を説明するために、本装置をプラ
ズマCVDに適用した場合について説明する。SiH4および
Ｎ2,N2Ｏの混合ガスをガス供給管９より供給し、プラズ
マによりＮ2O,SiH4を分解しSiO4を生成し、ウエハ12上
に成膜する。さらにプラズマからのイオンの入射により
膜質が制御される。この時イオンの入射エネルギーが均
等化できるため、ウエハ全面に均質な成膜が行える。
ズマCVDに適用した場合について説明する。SiH4および
Ｎ2,N2Ｏの混合ガスをガス供給管９より供給し、プラズ
マによりＮ2O,SiH4を分解しSiO4を生成し、ウエハ12上
に成膜する。さらにプラズマからのイオンの入射により
膜質が制御される。この時イオンの入射エネルギーが均
等化できるため、ウエハ全面に均質な成膜が行える。
上記した第１の実施例及び本発明の原理説明では円形
導波管内のマイクロ波モードがＥ01モードである場合に
ついて説明したが、本発生はこれに限定されるものでは
ない。ただしスリットが空胴共振器の表面に流れる電流
に対し直角方向であるとマイクロ波放射の効率がよいた
め、Ｈ01モードの場合は第３図に示す構造となり、Ｈ11
モードの場合は第４図に示す構造となる。
導波管内のマイクロ波モードがＥ01モードである場合に
ついて説明したが、本発生はこれに限定されるものでは
ない。ただしスリットが空胴共振器の表面に流れる電流
に対し直角方向であるとマイクロ波放射の効率がよいた
め、Ｈ01モードの場合は第３図に示す構造となり、Ｈ11
モードの場合は第４図に示す構造となる。
このように本発明によればプラズマ処理に不可欠なイ
オンの効果が均等化でき、かつ安定なプラズマを発生さ
せることができる効果がある。
オンの効果が均等化でき、かつ安定なプラズマを発生さ
せることができる効果がある。
次に、本発明を用いてプラズマ密度を更に向上させる
方法の原理を説明する。
方法の原理を説明する。
第１図に示す実施例ではプラズマ処理質にマイクロ波
を放射するだけであるため、発生するプラズマ密度が10
11cm-3以上になるとマイクロ波が反射され、それ以上プ
ラズマ密度を高めることはできない。プラズマ密度が10
11cm-3以上必要な場合は第５図に示すようにコイル13,
コイル14により、マイクロ波の放射方向と平行な磁場15
を設ける。
を放射するだけであるため、発生するプラズマ密度が10
11cm-3以上になるとマイクロ波が反射され、それ以上プ
ラズマ密度を高めることはできない。プラズマ密度が10
11cm-3以上必要な場合は第５図に示すようにコイル13,
コイル14により、マイクロ波の放射方向と平行な磁場15
を設ける。
上記本発明の原理で説明したような場合、マイクロ波
の振幅は空胴共振器１により高められているため、電子
サイクロトロンレゾナンスの状態にする必要はなく、必
要なプラズマ密度により磁場強度を選択することができ
る。またマイクロ波の振幅が従来のレゾナンス方式より
大きくなるため、より真空度の高い領域で安定な放電を
立てられる効果もある。
の振幅は空胴共振器１により高められているため、電子
サイクロトロンレゾナンスの状態にする必要はなく、必
要なプラズマ密度により磁場強度を選択することができ
る。またマイクロ波の振幅が従来のレゾナンス方式より
大きくなるため、より真空度の高い領域で安定な放電を
立てられる効果もある。
第６図において、更に本発明の原理を説明するため
に、アッシング処理に適用した場合について説明する。
に、アッシング処理に適用した場合について説明する。
本原理説明では第１図に示すものと同一番号の部分は
同じであるため、異なる部分のみ説明する。
同じであるため、異なる部分のみ説明する。
プラズマ処理室６の内部にはメッシュ板20がありウエ
ハ12はテーブル21の上に置かれている。
ハ12はテーブル21の上に置かれている。
ガス供給管９より酸素ガスを供給し、マグネトロン３
を動作させ、マイクロ波を供給し、スリット板５とメッ
シュ板20の間にプラズマを発生させる。
を動作させ、マイクロ波を供給し、スリット板５とメッ
シュ板20の間にプラズマを発生させる。
メッシュ板20はマイクロ波が透過しない寸法となって
いるため、プラズマはメッシュ板５とスリットの間にと
じ込められる。酸素ガスはプラズマによりラジカル状態
となり、メッシュ板20を通してウエハ12上に供給され
る。この酸素ラジカルにより、ウエハ上のレジスト膜が
アッシング処理される。
いるため、プラズマはメッシュ板５とスリットの間にと
じ込められる。酸素ガスはプラズマによりラジカル状態
となり、メッシュ板20を通してウエハ12上に供給され
る。この酸素ラジカルにより、ウエハ上のレジスト膜が
アッシング処理される。
以上説明した実施例及び原理説明では円形空胴共振器
とスリット板を組合せたものについて説明してきたが、
本発明はこれに限定されるものではない。
とスリット板を組合せたものについて説明してきたが、
本発明はこれに限定されるものではない。
第７図に本発明の原理を更に説明するために、スパッ
タ装置に応用した場合について説明する。
タ装置に応用した場合について説明する。
処理室33はセラミックス製であり図示しないガス供給
口，ガス排気口により処理室内を10-4Torr〜10-2Torrの
圧力に制御できるようになっている。
口，ガス排気口により処理室内を10-4Torr〜10-2Torrの
圧力に制御できるようになっている。
処理室33内にはターゲット34とウエハテーブル36があ
る。ターゲットには高周波電源35が接続されており、ウ
エハテーブル36はアースに接続されている。処理室33の
外側にはシールド室40と矩形リング状の共振器31aが設
けられている。
る。ターゲットには高周波電源35が接続されており、ウ
エハテーブル36はアースに接続されている。処理室33の
外側にはシールド室40と矩形リング状の共振器31aが設
けられている。
リング状共振器は矩形導波管をリングにしたもので、
リングの周長を管内波長の1/2の整数倍にしている。リ
ング状導波管の一部には終端壁を設け、共振するマイク
ロ波の位相がずれないようにしている。
リングの周長を管内波長の1/2の整数倍にしている。リ
ング状導波管の一部には終端壁を設け、共振するマイク
ロ波の位相がずれないようにしている。
リング状共振器31aの平面構造を第８図に示す。共振
器31にはマグネトロン32,導波管30よりマイクロ波が供
給される。シールド室40（第７図）の外側にはコイル3
7,コイル38があり、カプス磁場42を発生する。シールド
室はアルミまたはステンレス製でありマイクロ波を外に
出さないが、磁場は通す材料を用いている。
器31にはマグネトロン32,導波管30よりマイクロ波が供
給される。シールド室40（第７図）の外側にはコイル3
7,コイル38があり、カプス磁場42を発生する。シールド
室はアルミまたはステンレス製でありマイクロ波を外に
出さないが、磁場は通す材料を用いている。
リング状共振器の内側には全周スリット43が設けられ
ている。マイクロ波をリング状共振器に供給すると、共
振器内でマイクロ波の振幅が増幅され、振幅の大きいマ
イクロ波がスリット43より処理室33内に放射される。
ている。マイクロ波をリング状共振器に供給すると、共
振器内でマイクロ波の振幅が増幅され、振幅の大きいマ
イクロ波がスリット43より処理室33内に放射される。
処理室33内にアルゴンガスを導入し10-3Torrレベルに
保つと、カプス磁場42にとじ込められたプラズマがター
ゲット34とウエハテーブル36の間に発生する。次に高周
波電源35より高周波電圧を印加しアルゴンガスのイオン
をターゲットに入射させ、ターゲット材をスパッタして
ウエハ39上に成膜する。本方式では第５図に示す実施例
でも述べたように振幅の大きなマイクロ波により、より
真空度の高い条件でも安定したプラズマを発生すること
ができ、膜質をよくできる効果がある。
保つと、カプス磁場42にとじ込められたプラズマがター
ゲット34とウエハテーブル36の間に発生する。次に高周
波電源35より高周波電圧を印加しアルゴンガスのイオン
をターゲットに入射させ、ターゲット材をスパッタして
ウエハ39上に成膜する。本方式では第５図に示す実施例
でも述べたように振幅の大きなマイクロ波により、より
真空度の高い条件でも安定したプラズマを発生すること
ができ、膜質をよくできる効果がある。
このリング状共振器とスリットを組合せた方式はスパ
ッタリングのみならず、エッチング，プラズマCVDにも
用いることができる。
ッタリングのみならず、エッチング，プラズマCVDにも
用いることができる。
第９図に本発明によるエッチング方法及びその装置の
第２の実施例を示す。基本構成は本発明の原理説明にお
ける第７図のスパッタリング装置と同じであるため、異
なる点のみ説明する。
第２の実施例を示す。基本構成は本発明の原理説明にお
ける第７図のスパッタリング装置と同じであるため、異
なる点のみ説明する。
処理室33内には下部電極46,上部電極45があり下部電
極は絶縁物41を介して処理室に固定され、高周波電源47
より高周波電圧が印加できるようになっている。上部電
極45はアースに接続されている。
極は絶縁物41を介して処理室に固定され、高周波電源47
より高周波電圧が印加できるようになっている。上部電
極45はアースに接続されている。
エッチングガスを導入し、処理室33内を10-2Torrレベ
ルの圧力に保ち、マイクロ波をリング状共振器31に供給
する。マイクロ波の振幅は増幅されスリット43より処理
室内に放射され、上部電極45と下部電極46の間にマイク
ロ波によるプラズマが発生する。
ルの圧力に保ち、マイクロ波をリング状共振器31に供給
する。マイクロ波の振幅は増幅されスリット43より処理
室内に放射され、上部電極45と下部電極46の間にマイク
ロ波によるプラズマが発生する。
下部電極46に高周波電圧を印加すると、平行な電極間
に高周波電流が均等に流れ、ウエハ39に入射するイオン
は均等なシース間電位差で加速されウエハ全面で均一な
エッチング処理特性を得ることができる。
に高周波電流が均等に流れ、ウエハ39に入射するイオン
は均等なシース間電位差で加速されウエハ全面で均一な
エッチング処理特性を得ることができる。
以上述べたように本発明によれば、マイクロ波を用い
てプラズマを発生させる際に、ウエハを処理する電極と
対向する面にも電極を設置することができる。このため
均一なプラズマ処理が可能となる。更に、プラズマ処理
室を空胴共振器の構造にする必要がないため、電極構
造，プラズマ処理室の構造に制約がなくなる効果があ
る。
てプラズマを発生させる際に、ウエハを処理する電極と
対向する面にも電極を設置することができる。このため
均一なプラズマ処理が可能となる。更に、プラズマ処理
室を空胴共振器の構造にする必要がないため、電極構
造，プラズマ処理室の構造に制約がなくなる効果があ
る。
本発明によりマイクロ波を用いたプラズマの発生が安
定する効果がある。
定する効果がある。
本発明によれば空胴共振器との関連による装置構成上
の制約を受けない効果がある。従って空胴共振器をアー
ス電位に接続することで処理対象を載置した電極に平行
な対向電極を構成できる。この結果、対向電極に設けら
れたスリットを通してマイクロ波のエネルギーを伝播で
きるので、このエネルギーにより生じるイオンやラジカ
ルの効果を均一に処理対象に与えることができる。
の制約を受けない効果がある。従って空胴共振器をアー
ス電位に接続することで処理対象を載置した電極に平行
な対向電極を構成できる。この結果、対向電極に設けら
れたスリットを通してマイクロ波のエネルギーを伝播で
きるので、このエネルギーにより生じるイオンやラジカ
ルの効果を均一に処理対象に与えることができる。
またイオンやラジカルの影響を均一に発生させること
ができる。この結果、高速で最適なイオンエネルギーに
よるプラズマ処理ができる。更に、半導体ウエハの微細
パターンを高精度、高速にかつ低損傷で形成できる。
ができる。この結果、高速で最適なイオンエネルギーに
よるプラズマ処理ができる。更に、半導体ウエハの微細
パターンを高精度、高速にかつ低損傷で形成できる。
第１図は本発明の第１の実施例の斜視図、第２図は第１
図の実施例で用いられるスリットの平面図、第３図は第
２図のスリットの別の実施例の平面図、第４図は第２図
のスリットの第３の実施例の平面図、第５図は本発明の
原理を説明する図、第６図は更に本発明の原理を説明す
るためにアッシング装置に応用したときの原理を説明す
るアッシング装置の断面図、第７図は本発明の原理を説
明するための本発明の原理をスパッタ装置に応用したと
きの原理を説明するスパッタ装置の断面図、第８図は第
７図のスパッタ装置で用いられた共振器の平面図、第９
図は本発明によるエッチング装置の第２の実施例を示す
断面図である。 １……空胴共振器、５……スリット板、６……プラズマ
処理室、７……電極、11……高周波電源、31……リング
状共振器、33……処理室、34……ターゲット、36……ウ
エハテーブル、35……高周波電源。
図の実施例で用いられるスリットの平面図、第３図は第
２図のスリットの別の実施例の平面図、第４図は第２図
のスリットの第３の実施例の平面図、第５図は本発明の
原理を説明する図、第６図は更に本発明の原理を説明す
るためにアッシング装置に応用したときの原理を説明す
るアッシング装置の断面図、第７図は本発明の原理を説
明するための本発明の原理をスパッタ装置に応用したと
きの原理を説明するスパッタ装置の断面図、第８図は第
７図のスパッタ装置で用いられた共振器の平面図、第９
図は本発明によるエッチング装置の第２の実施例を示す
断面図である。 １……空胴共振器、５……スリット板、６……プラズマ
処理室、７……電極、11……高周波電源、31……リング
状共振器、33……処理室、34……ターゲット、36……ウ
エハテーブル、35……高周波電源。
Claims (6)
- 【請求項１】マイクロ波発生源と、該マイクロ波発生源
から供給されたマイクロ波を共振させる空洞共振器と、
該空洞共振器内のマイクロ波を放射するスリット手段
と、内部に基板をも受け所定の圧力に維持された状態で
前記スリット手段から放射されたマイクロ波を導入して
プラズマを発生させ前記基板を処理するプラズマ処理室
と、該プラズマ処理室と前記空洞共振器とを分離する分
離手段と、前記プラズマ処理室内の前記基板に高周波電
力を印加する高周波電力印加手段とを備え、前記基板上
で磁場を設けない状態で前記基板をエッチング処理する
ことを特徴とするエッチング装置。 - 【請求項２】前記プラズマ処理室内で、前記基板は前記
スリット手段と対向して設置されていることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載のエッチング装置。 - 【請求項３】前記分離手段は、前記マイクロ波を透過す
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のエッチ
ング装置。 - 【請求項４】前記空洞共振器は円筒状であり、該円筒状
の底部に前記スリット手段が設けられていることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載のエッチング装置。 - 【請求項５】マイクロ波発生源で発生させて空洞共振器
内で共振させたマイクロ波を前記空洞共振器のスリット
から基板を設置し所定の圧力に維持されたプラズマ処理
室に放射してプラズマを発生させて前記基板に高周波電
力を印加することにより、前記基板上で磁場を設けない
状態で前記基板をエッチング処理することを特徴とする
エッチング方法。 - 【請求項６】前記エッチング処理において、前記プラズ
マ処理室の所定の圧力を10-2Torr台に設定することを特
徴とする特許請求の範囲第５項記載のエッチング方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24741286A JP2569019B2 (ja) | 1986-10-20 | 1986-10-20 | エッチング方法及びその装置 |
| EP87115349A EP0264913B1 (en) | 1986-10-20 | 1987-10-20 | Plasma processing apparatus |
| US07/110,368 US4776918A (en) | 1986-10-20 | 1987-10-20 | Plasma processing apparatus |
| DE3750115T DE3750115T2 (de) | 1986-10-20 | 1987-10-20 | Plasmabearbeitungsgerät. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24741286A JP2569019B2 (ja) | 1986-10-20 | 1986-10-20 | エッチング方法及びその装置 |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5257994A Division JP2666697B2 (ja) | 1993-10-15 | 1993-10-15 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
| JP5257993A Division JP2738810B2 (ja) | 1993-10-15 | 1993-10-15 | プラズマ処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63103088A JPS63103088A (ja) | 1988-05-07 |
| JP2569019B2 true JP2569019B2 (ja) | 1997-01-08 |
Family
ID=17163049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24741286A Expired - Fee Related JP2569019B2 (ja) | 1986-10-20 | 1986-10-20 | エッチング方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2569019B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5134965A (en) * | 1989-06-16 | 1992-08-04 | Hitachi, Ltd. | Processing apparatus and method for plasma processing |
| JPH03122273A (ja) * | 1989-10-06 | 1991-05-24 | Hitachi Ltd | マイクロ波を用いた成膜装置 |
| JP2945420B2 (ja) * | 1989-10-27 | 1999-09-06 | 株式会社日立製作所 | プラズマ処理装置 |
| JP2709162B2 (ja) * | 1989-11-15 | 1998-02-04 | 株式会社日立製作所 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
| JPH08171998A (ja) * | 1994-12-16 | 1996-07-02 | Hitachi Ltd | マイクロ波プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 |
| EP0880164B1 (en) | 1997-05-22 | 2002-08-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Plasma processing apparatus provided with microwave applicator having annular waveguide and processing method |
| CN106505022A (zh) * | 2017-01-03 | 2017-03-15 | 江西比太科技有限公司 | 载板及使用该载板的太阳能电池生产设备 |
-
1986
- 1986-10-20 JP JP24741286A patent/JP2569019B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63103088A (ja) | 1988-05-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |