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発明の名称 プラズマ生成方法及び装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−104097
公開日 平成6年(1994)4月15日
出願番号 特願平4−249588
出願日 平成4年(1992)9月18日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】高田 幸彦
発明者 掛樋 豊 / 斉藤 裕 / 田村 直行 / 小川 芳文 / 渡辺 成一 / 古瀬 宗雄
要約 目的
半導体基板等の処理のエネルギ効率が高く、かつ均一処理が可能なプラズマ生成方法及び装置を提供すること。

構成
マイクロ波を磁界中に導入してプラズマを生成し、基板14を処理するプラズマ生成方法及び装置において、ECRの生じる位置を基板14でのマイクロ波の反射波による電界の強い部分に設置するようにしたプラズマ生成方法及び装置。
特許請求の範囲
【請求項1】マイクロ波を磁界中に導入してプラズマを生成し、基板を処理するプラズマ生成方法において、ECRの生じる位置を、前記基板でのマイクロ波の反射波による電界の強い部分に設定することを特徴とするプラズマ生成方法。
【請求項2】マイクロ波を磁界中に導入してプラズマを生成し、基板を処理するプラズマ生成装置において、マイクロ波を導入する導波管と前記基板との間で共振構造をなすようにマイクロ波導波部を構成し、前記基板での反射波の電界の強い部分にECRの生じる位置を設定できるように磁場を構成したことを特徴とするプラズマ生成装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波プラズマ生成方法及び装置に係り、半導体基板等の基板の処理のエネルギー効率を高めるに好適でかつ処理の均一化に秀れたマイクロ波プラズマ生成方法及び装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のマイクロ波生成技術は、例えば、半導体プラズマプロセス技術(菅野著、産業図書発行、p139)に記載のように、マイクロ波を伝播する導波管内に石英製の放電管を有し、外部磁場とマイクロ波電界の作用により放電管内でプラズマを生成させるようになっている。そして、該プラズマを利用して半導体ウェハは処理される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、マイクロ波パワーを上昇させてプラズマ密度を上昇させていく時に不安定領域があり、これを越えて安定領域に至るために多くのマイクロ波パワーを要し、効率的でないという問題点があった。本発明の目的はこのような高密度プラズマをより少ないマイクロ波パワーで生成する高効率なプラズマ生成方法及び装置を提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、ECRの生じる位置を基板でのマイクロ波の反射波による電界の強い部分に設定するようにしたものである。
【0005】
【作用】ECR点を定在波の共振々巾の大きな所に設定すると、低密度ではこの電界がプラズマ生成にも寄与しているので、マイクロ波パワーを増加させた時に反射が少ない状態に保ったまま、プラズマに吸収されて高密度プラズマに移行していく。従って、高効率に高密度プラズマを生成することができることになる。
【0006】
【実施例】本発明の一実施例を図1の有磁場型のマイクロ波プラズマ処理装置によって説明する。1はマグネトロンでありマイクロ波の発振源である。3〜6は、導波管である。ここで、3は、矩形導波管であり、4は円矩形導波管、5は円形導波管、6は円形拡大管である。放電室7は、例えば、純度の高いAl等で作られており、導波管の役目もしている。8は真空室である。9は放電室7にマイクロ波を供給するための石英板である。10、11はソレノイドコイルであり、放電室7内に磁場を与える。12は半導体素子基板(以下、ウェハと略)14を載置する試料台であり、バイアス用電源であるRF電源13が接続されている。15は放電室7内にエッチング、成膜等の処理を行うガスを供給するガス供給系である。16は放電室7内、真空室8内を減圧排気するための真空ポンプ系である。
【0007】ここで、円形導波管6、放電管7、試料台12(ウエハ14)は共振構造をなすマイクロ波導波部を構成している。このように構成されたエッチング装置において、マグネトロン1の出力パワーを変化させてプラズマの不安定域を調べ、ECR点の高さで整理した結果を図2に示す。その結果、ECR高さがある高さH付近にある場合は不安定域が少なく、そこからずれると大きくなり、不安定領域が大きい場合には図示しないが、反射波も大きくなっている。
【0008】図3は不安定領域の生じているECR高さに磁場を設定した場合におけるマイクロ波電界強度の軸方向中心軸上での分布を示したもので、実線はマイクロ波パワーが小さく、ECR点を越えて基板との間でマイクロ波電界がピークを持っている場合、一点鎖線はマイクロ波パワーが高く、ECR点を越えると基板との間のマイクロ波電界が著しく低下している場合を示している。図2、図3の結果より、不安定域はマイクロ波パワーを増加させていった時にECR点近傍で2つのモードの電界分布が生じることが一つの原因と考えられる。従ってECR高さを定在源の電界が大きな位置H付近にすると低密度から高密度にスムーズに移行し、不安定性も少ないし、効率良く高密度に移行することができる。
【0009】また、図2における不安定域の左の安定域、すなわち低マイクロ波パワーでの安定域ではプラズマが自己調整機能によって十分均一に広がった状態にある。従って、ECR高さをH付近にして効率良く高密度プラズマに移行すると高密度プラズマにおいても他のECR高さと比較するとより均一性の良いプラズマが得られ、処理の均一性も向上することがわかった。
【0010】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によればECR点を定在波の共振々巾の大きな所に設定することにより効率的に高密度に移行させることができ、かつ高密度プラズマの均一性にも秀れたプラズマ生成方法及び装置を提供できるという効果がある。




 

 


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