JPH025523A - プラズマ成膜装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体、金属、絶縁体等の被処理試料（以下
単に試料と呼ぶ）の表面に対し、電子サイクロトロン共
鳴（以下、ＥＣＲ）プラズマを泪いて、エツチング、膜
堆積、表面クリーニング等の処理を施すプラズマ処理装
置の改良に関するものである。

（従来の技術） ＥＣＲプラズマを利用するプラズマ処理装置は半導体デ
バイスの製造に広く活用されるようになってぎた。

特開昭６１−１３６３４号公報には、ＥＣＲプラズマ発
生源と被処理物との間に、少なくとも一つのカスブ型反
転磁界を備え、プラズマ中の荷電粒子をこのカスブ型磁
界によフて特定の領域に閉じ込めることで、被処理物を
活性種だけによって処理するプラズマ処理装置が開示さ
れている。電電粒子の衝撃によって受ける被処理物のダ
メージを回避したものである。

この種装置の概略を第３図（装置はガス導入系および排
気系を除けば、軸３０につき回転対称形である）を用い
て説明すると、処理用ガスはガス導入口１１あるいは１
１と１１”の両者を通１ノで真空容器１゛内に導入され
、マイクロ波は導波管４を通して、この真空容器の一部
である放電管部１１１内に導かれる。放電管部！２′の
内部には、あらかじめ、ＥＣＲ共鳴条件を満たすような
磁界が電磁コイル５によって：へ定されているため、こ
こにｉＥ　ＣＲプラズマが発生する。

ＥＣＲプラズマ中の荷電粒子は電磁コイル５によって形
成される磁力線１８に沿フて輸送されるが、試料台７お
よびその上の試料８の背後には電磁コイル６が設置され
ていて、この電磁コイル６はさきの電磁コイル５とは方
向が等しく向きが反対な磁界を作るように励磁されてい
るため、試料８と放電管部Ｉ　ＩＴの間にはカスブ型磁
界１５が形成されておりプラズマ中の荷電粒子はここに
閉じ込められる。

従って、試料８の表面には、プラズマ中から荷電粒子を
取り去った中性活性種２０だけが照射されることになり
、エツチング、膜堆積等の処理は専らこの中性活性種で
行なわれ１、試料８は荷電粒子の衡撃損傷を逃れること
ができる。

（発明が解決１）ようとする問題点） しか［八　中性活性種だけが表面処理に関与するための
不具合も生ずる。

それは例えば、Ｐｏ１ｙ−Ｓｉのエツチング処理にこの
装置を使用する場合で説明ずろと、この装置の場合のエ
ツチング特性は、ケミカルドライエツチング装置（Ｙ、
Ｈｏｒｉｉｋｅ　ｅｔ　ａｌ；Ｊａｎ、Ｊ、ＡｐｐｌＰ
ｈｙｓ、　５ｕｐｐ１．１５（１９７６）　１．３）で
得られるのと全く同様の等方性エツチングであって、等
方性エツチングの長所とともに欠点をそのまま引き継い
でいる。且つまた、その処理速度は極めて遅いものとな
っている。

（発明の目的） 本発明は、従来の装置における上記の問題を解決し、従
来と同じようにＥＣＲプラズマ中の中性活性種を使用し
たものでありながら、試料の表面処理を高速にかつ異方
性よく、精度よく、処理することを可能にしたプラズマ
処理装置を提供することを目的とする。

（問題を解決するための手段） 本発明は、処理ｉガスを電子サイクロトロン共鳴によっ
てプラズマイヒさせるプラズマ室に隣接して、被処理試
料を載置する試料台を設けかつ前記プラズマ室の磁界と
は方向が等しく極性が反対の磁界の設けられた処理室を
備えて、プラズマ室で生じたプラズマの活性種を用いて
被処理試料の表面に所定の処理を施すプラズマ処理装置
において、前記被処理試料の表面に、その処理の内容で
決まる所定波長の光を照射する装置を備えるプラズマ処
理装置によフて前記目的を達成したものである。

被処理試料を、その被処理表面に垂直な方向を回転軸と
して回転させる機構を備えるとぎは、本発明の機能を一
層充実したものにすることができる。

（作用） 処理の内容で決まる所定波長の光を照射することで、処
理の速度を高め、処理に方向性を与えることができ、異
方性の処理が実現する。また、試料を回転させることで
、処理の均一性を高めたり、もしくは処理に選択処理機
能を付与することができる。

（実施例） 次にこの発明の実施例を図を用いて詳細に説明する。

第１図は本発明の実施例のプラズマ処理装置の概略の正
面断面図である。装置の概要は第３図の従来のプラズマ
処理装置と同様であるが、ＥＣＲプラズマを発生させる
プラズマ室ｌと、試料８を載置する試料台７を設けた処
理室２との間にプラズマ引出し窓１４が設けられて、プ
ラズマの発生を容易にしている。

また電磁コイル５と、試料８の背後に設置され電磁コイ
ル６はそれぞれ強磁性体１０で覆って、カスブ型磁界Ｉ
５が一層効果的に作られるようにしている。

電磁コイル６に投入される電流は、カスブ型磁界を作る
ために、従来と同様に電磁コイル５の作る磁＃とは方向
が等しく向きが反対の磁界を試料部に作るようになって
いるが、中性活性種の領域２０を大きくする目的で電磁
コイル５の作る磁界よりもやや大きいものにしである。

試料８は中性活性種領域２０内に置かれている。なお、
図示ｌノない回転駆動機構によって、処理中試料台７は
軸３０の回りに回転するようになっている。

第１図の装置が従来の装置と著しく異なる点は、新しく
、光源１７と光導入窓１８が設ζすられて、光源１７か
ら発せられた光線１６が導入窓１８を通（）て試料８の
表面に所定波長の光を照射するようになっていることで
ある。

光ｆｆ１７としては、水銀ランプ、レーザーなど各種の
ものが目的とする処理の内容に従って選択使用され、必
要に応じて、１ノンズ系やフィルター系を光Ｒ１７と窓
１．８の間に介在させられる。

この構成の本発明の装置では、例えば、この装置で薄膜
形成を行なう場合で説明すると、プラズマはカスブ型磁
界に荷電粒子が閉じ込められ除去され、中性活性種だけ
になって試料８に達するが、試料表面で光Ｒ１７からの
所定波長の光線１６の照射を受けるとき、この照射表面
で特に反応が高速となる。

例えば、５ｉ０２１ｊ％を成膜する場合、ガス導入口１
１より０２、ガス導入口１１１よりＳｉＨ４をそれぞれ
導入し、光源として波長２５０へ一４００ｎｍ付近で光
強度の高いＩ（ｇ−Ｘｅランプを用いると、カスブ型磁
界で荷電粒子Ｓ　ｉＨ４＋、Ｓ　ｉ（、Ｏ＋、０２＋等
が除去された中性活性種ｓｉｔ、ｏ２：を等のみが試料
表面で反応し成１廃する。

従ってこの構成のｉＡＷは、例えば、第１図ａの段差部
の壁面２５のステップカバレッジの不良を１１）復する
場合に特に有利である。膜の堆積が光の照射された壁面
だけで強く進行するためである。

試料８の回転は、膜の堆積を段差の壁面２５の全面にま
んべんなく行なうのに効果がある。

第２図は、本発明の第２の実施例のプラズマ処理装置の
ａ略の正面断面図である。

この装置の場合は、試料８を載置する試料台７が、プラ
ズマ引出し窓１４の平面に対して垂直に配置されていて
、光源１７からは試料８の表面に垂直に光線１６を照射
するようになっている。

また、カスブ型磁界に閉じ込められた荷電粒子が処理室
により侵入しないように、処理室の前にメツシュ状のマ
イクロ波反射板２１を設けている。

この第２の実施例の装置では、試料８の表面に垂直に光
線１６が照射されているので、例えば、エツチングの場
合にはパターンの微細化、異方性の向上、が達成される
。

一例としてＰ　ｏ　１　ｙ−Ｓ　ｉをエツチングする場
合を挙げると、ガス導入口１１よりＣ０７２ガスを導入
すれば、Ｃα＋、電子等の荷電粒子はカスブ型磁界によ
って除去され、中性活性種Ｃ１本等だけが試料表面に達
する。その試着表面では例えば第２図ａに示すように波
長１９３　ｒ、ｌｒｎの、ＡｒＦレーザーあるいはＳＯ
Ｒ光等の光線１６が照射されている而２６のみ（それ以
外のＰｏ１ｙ−５ｉ１８の面はフォトレジスト２７で覆
われている）が迅速にエツチングされるため、異方性の
よいエツチングが可能である。

第１の実施例の場合と同様Ｃｉ１、試Ｎ８が回転するこ
とにより、試料表面の全面にわたる均一の処理が可能で
ある。

上記第１、第２実施例において、中性活性種の種類を変
えること、即ち導入するガス種を変えること、および照
射する光の波長を選ぶことで、５ｉ０２ｆｆＸやＰｏ１
ｙ−Ｓｉ膜膜外外ものに対しても工・ツチング、薄膜形
成または表面酸化、クリ一二ング等の所望する処理を選
択して行なうことが可能であることはいうまでもない、 例えば、Ｓｉ、Ｎ、の薄膜の形成では、反応ガスとして
ＳｉＨ，とＮ２を用いて、前に述べた波長２５０〜４０
０ｎｔｎの光強度の高いＨｇ−Ｘｅランプの光を照射し
、表面改質処理の酸化では、０２ガスを導入１ノで酸累
の活性種な発生させ、波長１３０〜４００ｎｒｎの重水
素ランプの光を照射すればよい。

（発明の効果） 本発明は、従来と同じようにＥＣＲプラズマ中の中性活
性種を使用しＵ主粒子にょる試料の照射損傷を十分に抑
制御ノながら、試料の表面処理を高速にかつ異方性よく
、精度よく、処理することを可能にした新規なプラズマ
処理装置を提供する効果がある。

概略の正面断面図である。

第１図ａは膜堆積を説明する図。

第２図は別の実施例のプラズマ処理装置の概略の正面断
面図である。

第２図ａは膜のエツチング処理を説明する図。

第３図は従来のプラズマ処理装置の概略の正面断面図で
ある。

１・・・プラズマ室、２・・−処理室、３・・・マイク
ロ波導入管、４・・・導波管、５，６・・・電磁コイル
、７・・・試）′ｌ１台、８・・・試Ｈ０，９・・・プ
ラズマ室側壁、１０・・・強磁性材料、１１，１１’・
・・ガス導入口、１４・・・プラズマ引出し窓、１５・
・・カスブ型磁界、１６・・・光線、１７・・・光源、
１８・・・窓、１９・・−磁力線、２０・・・中性活性
種領域、２１・−・メツシュ状マイクロ波反射板。

【図面の簡単な説明】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）処理用ガスを電子サイクロトロン共鳴によってプ
   ラズマ化させるプラズマ室に隣接して、被処理試料を載
   置する試料台を設けかつ前記プラズマ室の磁界とは方向
   が等しく極性が反対の磁界の設けられた処理室を備え、
   該プラズマ室で生じたプラズマの活性種を用いて、該被
   処理試料の表面に所定の処理を施すプラズマ処理装置に
   おいて、前記被処理試料の表面に対して、該処理の内容
   で決まる所定波長の光を照射する装置を備えたことを特
   徴とするプラズマ処理装置。
2. （２）前記被処理試料を、その被処理表面に垂直な方向
   を回転軸として回転させる機構を備えたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のプラズマ処理装置。