JPH0461228A - プラズマ反応装置 - 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〕 この発明はプラズマ反応装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図は、従来の平行平板型のプラズマ反応装置の断面
図である。図において、ｌは反応室、２は該反応室１内
に設けられたカソード電極で、半導体ウェハ８を設置す
る載置台にもなっている。

またこのカソード１ｔｉ２は、インピーダンス整合器６
を介して高周波電源７に接続されている。９はＪ、記反
応室１内に設けられたアノード電極で、（の内部ムこガ
ス流路９ａが形成し５てあり、その−端が反応性ガス供
給口４に接続されている。なお９ｂはガス噴出「」、５
は排気「−」である。

次に動作に・ついて説明′する。

従来のプラズマ反応装置、例えば平行平板型のドライエ
ツチング装置におけるエツチングは、まず反応室１内を
真空排気する。続いて、排気を行いながらガス導入口４
より反応ガスを流入して所定の圧力に設定する。このと
き反応性ガスはγノード電極９内の流路９ａにより拡散
し、アノード電極９表面に設けられた噴出口９ｂより均
　に反応室１内に流れ込む。

そして圧力設定後、インピーダンス整合器６を介してカ
ソード電極２に接続されたＲＦｉｉｔ＃７よりＲＦｉ力
を供給し、カソード電極２とアノード電極９の間にガス
プラズマを発生させる。このブラズマにより半導体ウェ
ハ８を１ツヂングする。

［発明が解決しよ・うとする課Ｂ］ ところが、従来のプラズマ反応装置では、反応性ガスは
反応室１内のプラズマ領域で活性化されているので、処
理速度を高めるためには、処理圧力を高めて活性な反応
種の密度を高めるとい・）手法を用いねばならなかった
。

一方、ｔ、ｓｉ型製造ためには、微細パターンの異方性
エツチングが必須であるが、この目的のためには圧力を
極力低圧化して、基板に垂直に入側するイオンが中性粒
子により散乱されないようにする必要があり、上記十分
な処理速度と高異方性とを両立することができないとい
う問題点があった。

この発明は、上４記のような問題点を解決４′るために
なされたもので、低圧力条件下で処理速度の高いプラズ
マ反応装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るプラズマ反応装置は、反応性ガスを反応
室内のプラズマからの発光光により励Ｅするガス励起機
構を設け、該励起し７た反応例ガスをプラズマ化するよ
うにしたものである。

〔作用〕

この発明においては、反応性ガスを反応室内のプラズマ
からの発光光により励起するガス励起機構巻設けたから
、供給される反応性ガスはプラズマ発光により光励起し
２活性した後、さらにプラズマ化されることとなり、こ
のため反応性ガスを容易に高プラズマ密度化することが
できる。またプラズマ密度が高いので、処理速度をあま
り低ドさせることなく処理圧力を低圧化でき、これによ
りプラズマ発光が高エネルギー化することとなり、光励
起効率が高まる。したがって高異方性ごか°つ高速なエ
ツチングを行うことができる。

〔実施例〕

以下この発明の一実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の一実施例によるプラズマ反応装置を
示す。図において、１〜２および４〜８は第３図と同一
部分を示す。３は光学的に透明な石英製のアノード電極
であり、その表面が透明導電性物質でコーティングされ
ている。ここでは、透明導電性物質とじて１ｎ２０．を
使用シ２′７いる。

また］−記アノード電極３の内部は中空にな−、ており
、微小なガス噴出口３ａを介し、て反応室ｌと通してい
る。

次に作用効果について説明する。

ガス供給口４より供給された反応性ガスはアノード電極
３内で反応室１のプラズマ領域からの光エネルギーによ
り励起され、その後ガス噴出［１３ａを這って反応室１
内に流入する。イシ、°ζここでさらに高周波電力によ
りプラズマ化されるが、アノード電極９内でずでに励起
されているため容易にプラズマ化する。

つまり、従来ではプラズマ生成が田麩であった低圧力下
でも容易に高プラズマ密度が得られる。

第２図はＣ１２ガスを用いてＳｉをエツチングした時の
エツチング速度の圧力依存性を示している。

従来法では、圧力の低下とともに急激にＳｉエッチレー
トが低下するが、本実施例では、異方性エツチングが可
能な１００ｍＴｏｕｒ以上の圧力でも２０００人／ｓｉ
ｎ以上の高速エンチングが可能であ、った。

このよ・うに本実施例では、反応性ガスを反応室１内に
導入するアノード１ｉ極９を、光学的に透明な石英から
なり内部が中空の構造とし７たので、供給される反応性
ガスは上記電極９内でプラズマ発光により光励起され活
性した後、さらに反応室１内でプラズマ化されることと
なり、反応性ガスを容易に高プラズマ密度化することが
できる。

また、低圧力下でも容易に高プラズマ密度が得られるの
で、この場合プラズマ発光は高エネルギー化することと
なり、光励起効率を高めることができる。したがって高
異方性でかつ高速なエツチングを行うことができる。

また、本実施例では低ＲＦｔ力でもプラズマ生成が可能
であるため、自己バイアス電圧が小さく、したがって低
イオンエネルギーでエツチングできる。このため、単導
体ウェハが受ける損傷を小さくできるという効果もある
。

なお上記実施例では、アノード電極、つまり反応室内に
ガスを供給するガス導入部の全部が透明かつ導電性とな
るよう構成したが、これはガス導入部分の一部のみこの
ような構成としてもよい。

また１記実施例では、透明導電性物質と！、−ζＩｎ２
Ｏ，単体を用いたが、これはＺｒｘＯ単体、ＳｎＯ，単
体や、これらの複合物質でもよい。

さらに上記実施例ではプラズマ処理がエツチング処理で
ある場合について説明したが、これは薄膜形成であって
もよく、この場合良好な成膜を高速で行うことができる
。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明に係るプラズマ反応装置によれば
、反応性ガスをプラズマ発光により励起するガス励起機
構を設け、反応性ガスを励起しまた後プラズマ化するよ
うにしたので、高異方性のエツチング処理等を高速で行
うことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるプラズマ反応装置の
断面構造を示す図、第２図はこの発明の詳細な説明づる
ための図、４第３図は従来のブ［′７ズマ反応装置の断
面構造を小す図である。 図においＣ１１は反応室１．２はカソード電極、３は“
）′ノー・・ド電極、４はガス供給ｌ−］、５は排気１
］’１１１１１．６はインピーダンス整合器、７はＲＦ
”ｉ４源、８は半導体ウェハである。 なお図中間〜省号は同一・又は相当部分を小ず。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板を収容する反応室を有し、反応性ガス
   を該反応室内に導入してプラズマ化し、プラズマ化した
   反応性ガスにより半導体基板表面のエッチングあるいは
   薄膜形成を行う装置において、上記反応性ガスを反応室
   内のプラズマからの発光光により励起するガス励起機構
   を設け、 該励起した反応性ガスをプラズマ化するようにしたこと
   を特徴とするプラズマ反応装置。