JPH0473287B2 - - Google Patents
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- JPH0473287B2 JPH0473287B2 JP58157826A JP15782683A JPH0473287B2 JP H0473287 B2 JPH0473287 B2 JP H0473287B2 JP 58157826 A JP58157826 A JP 58157826A JP 15782683 A JP15782683 A JP 15782683A JP H0473287 B2 JPH0473287 B2 JP H0473287B2
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- plasma
- gas
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- vacuum chamber
- pressure
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- 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
- C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
- C23C16/4404—Coatings or surface treatment on the inside of the reaction chamber or on parts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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- 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
- C23C16/511—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 microwave discharges
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- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
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- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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- H10P14/60—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials
- H10P14/69—Inorganic materials
- H10P14/694—Inorganic materials composed of nitrides
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- H10P14/69433—Inorganic materials composed of nitrides containing silicon the material being a silicon nitride not containing oxygen, e.g. SixNy or SixByNz
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- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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- H10P50/20—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching
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- H10P50/242—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of semiconductor materials of Group IV materials
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明はプラズマを用いた表面処理方法および
その装置に係り、特に半導体集積回路用のプラズ
マエツチングや、プラズマデポジシヨン（プラズ
マCVD（Chemical Vapour Deposition））装置
に関する。
その装置に係り、特に半導体集積回路用のプラズ
マエツチングや、プラズマデポジシヨン（プラズ
マCVD（Chemical Vapour Deposition））装置
に関する。
プラズマを用いた表面処理技術が工業的に活発
に用いられている。このプラズマ表面処理装置は
真空室、真空室を排気する手段、真空室にガスを
導入する手段、真空室内またはその一部にプラズ
マを発生する手段、および試料と試料を保持する
手段から構成される。プラズマ表面処理の特性
は、プラズマ発生用ガス（放電ガス）の種類、組
成、濃度によつて極端に変化する。表面処理の目
的によつては、放電ガスの種類、組成、濃度を処
理期間の途中で一定時間（周期的に）変化させ、
特定の処理特性を強調することが必要となる場合
が有る。しかし、従来装置ではガス導入手段にガ
スの種類、組成、濃度を変化させる機能はなく、
処理期間全搬に渡つて一定の特性の処理しか行う
ことができなかつた。
に用いられている。このプラズマ表面処理装置は
真空室、真空室を排気する手段、真空室にガスを
導入する手段、真空室内またはその一部にプラズ
マを発生する手段、および試料と試料を保持する
手段から構成される。プラズマ表面処理の特性
は、プラズマ発生用ガス（放電ガス）の種類、組
成、濃度によつて極端に変化する。表面処理の目
的によつては、放電ガスの種類、組成、濃度を処
理期間の途中で一定時間（周期的に）変化させ、
特定の処理特性を強調することが必要となる場合
が有る。しかし、従来装置ではガス導入手段にガ
スの種類、組成、濃度を変化させる機能はなく、
処理期間全搬に渡つて一定の特性の処理しか行う
ことができなかつた。
第１図と第２図に従来のプラズマを用いたエツ
チング装置（プラズマエツチング装置）の構成例
を示してある（管野卓雄編「半導体プラズマプロ
セス技術」、産業図書株式会社、1980、pp101〜
164）。第１図は有磁場マイクロ波放電を用いた装
置であり、第２図はRF放電を用いた方法である。
有磁場マイクロ波放電を発生させる手段は、マイ
クロ波発振器１（通常マグネトロン）、マイクロ
発振器用電源２、導波管３、放電管４、電磁石
５、永久磁石１２により構成される。場合によつ
ては電磁石５と永久磁石１２の両方は必要でな
く、どちらか片方だけで良い。RF放電を発生さ
せる手段は、RF電源１５、コンデンサー１６、
およびRF上下電極１３，１４より構成される。
第２図ではRF電極１５は真空室６内にあるが、
場合によつてはRF電極１３，１４を真空外に設
置する場合も有る。
チング装置（プラズマエツチング装置）の構成例
を示してある（管野卓雄編「半導体プラズマプロ
セス技術」、産業図書株式会社、1980、pp101〜
164）。第１図は有磁場マイクロ波放電を用いた装
置であり、第２図はRF放電を用いた方法である。
有磁場マイクロ波放電を発生させる手段は、マイ
クロ波発振器１（通常マグネトロン）、マイクロ
発振器用電源２、導波管３、放電管４、電磁石
５、永久磁石１２により構成される。場合によつ
ては電磁石５と永久磁石１２の両方は必要でな
く、どちらか片方だけで良い。RF放電を発生さ
せる手段は、RF電源１５、コンデンサー１６、
およびRF上下電極１３，１４より構成される。
第２図ではRF電極１５は真空室６内にあるが、
場合によつてはRF電極１３，１４を真空外に設
置する場合も有る。
プラズマエツチング装置を半導体素子製造プロ
セスに適用するためには次のことが重要な課題と
なる。
セスに適用するためには次のことが重要な課題と
なる。
(1) エツチング速さが大きいこと。
(2) 第３ａ図に示す被エツチング物質２４をマス
ク２５を用いて、第３ｃ図のようにアンダーカ
ツトのない垂直エツチング（マスク通りのエツ
チング）が可能なこと。即ち、微細加工性が良
いこと。
ク２５を用いて、第３ｃ図のようにアンダーカ
ツトのない垂直エツチング（マスク通りのエツ
チング）が可能なこと。即ち、微細加工性が良
いこと。
エツチング速さを大きくするためには、例えば
被エツチング物質２４がSi（またはpoly−Si）で
ある場合にはSF6またはF2を放電ガスとして用い
ると良い。しかし、この放電ガスは第３ｂ図のよ
うにアンダーカツト２６が大きく条件(2)が満足さ
れない。後に示すごとく本発明を用いて放電ガス
の組成を周期的に変化させることによつて、上記
(1)，(2)の条件を同時に満足させることが可能とな
る。
被エツチング物質２４がSi（またはpoly−Si）で
ある場合にはSF6またはF2を放電ガスとして用い
ると良い。しかし、この放電ガスは第３ｂ図のよ
うにアンダーカツト２６が大きく条件(2)が満足さ
れない。後に示すごとく本発明を用いて放電ガス
の組成を周期的に変化させることによつて、上記
(1)，(2)の条件を同時に満足させることが可能とな
る。
第１図，第２図の装置は、放電ガスの種類を変
えることによつてプラズマデポジシヨン装置（プ
ラズマCVD（Chemical Vapour Deposition）装
置）として使うこともできる。たとえば、第１，
２図の装置で放電ガスとしてSiH4とNH3の混合
ガスを用いると試料表面にSiとＮの混合膜（窒化
シリコン（Si−Ｎ）膜）が形成され、半導体素子
の保護膜として用いることができる。しかし、こ
の窒化シリコン膜中には多量（原子密度比で10％
以上）の水素が混入し素子特性を劣下させる
（R.B.Fair et al.；IEEE，ED−28，83−94
（1981））。また、第１図の装置で放電ガスとして
SiF4とN2の混合ガスを用いると同様に窒化シリ
コン膜を形成することができる。しかし、この場
合では膜中に混入する弗素が問題となる。本発明
による放電ガスの組成を周期的に変化させること
によつて上記の水素または弗素の混入量を極めて
微量にすることが可能となる。
えることによつてプラズマデポジシヨン装置（プ
ラズマCVD（Chemical Vapour Deposition）装
置）として使うこともできる。たとえば、第１，
２図の装置で放電ガスとしてSiH4とNH3の混合
ガスを用いると試料表面にSiとＮの混合膜（窒化
シリコン（Si−Ｎ）膜）が形成され、半導体素子
の保護膜として用いることができる。しかし、こ
の窒化シリコン膜中には多量（原子密度比で10％
以上）の水素が混入し素子特性を劣下させる
（R.B.Fair et al.；IEEE，ED−28，83−94
（1981））。また、第１図の装置で放電ガスとして
SiF4とN2の混合ガスを用いると同様に窒化シリ
コン膜を形成することができる。しかし、この場
合では膜中に混入する弗素が問題となる。本発明
による放電ガスの組成を周期的に変化させること
によつて上記の水素または弗素の混入量を極めて
微量にすることが可能となる。
本発明の目的は、放電ガスの種類、組成、濃度
を処理途中で、１回のみ、または複数回、または
周期的に変化させる手段を設けることによつて、
従来のプラズマ表面処理装置では不可能であつた
特性を実現することにある。
を処理途中で、１回のみ、または複数回、または
周期的に変化させる手段を設けることによつて、
従来のプラズマ表面処理装置では不可能であつた
特性を実現することにある。
放電ガスの種類、組成、濃度はプラズマ表面処
理特性を最も有効に変化させるパラメータであ
る。したがつて、放電ガスの種類、組成、濃度を
処理途中で変化させることによつて、特定の表面
処理特性を強調することが可能となる。
理特性を最も有効に変化させるパラメータであ
る。したがつて、放電ガスの種類、組成、濃度を
処理途中で変化させることによつて、特定の表面
処理特性を強調することが可能となる。
以下、本発明の実施例を説明する。第４図は本
発明を用いたプラズマエツチング装置の一構成例
である。プラズマ発生手段としては有磁場マイク
ロ波放電を用い、被エツチング物質としてはSi
（またはpoly−Si）の例を示してある。ガス供給
手段以外は第１図の装置と同じである。ガス供給
手段はSF6，N2，He，H2の４種類のガス源９
ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄと、各ガス源につけられた
ガス流量調整用ニードルバルブ８ａ，８ｂ，８
ｃ，８ｄ、およびガス配管７から構成される。た
だし、SF6のニードルバルブ９ａによるガス供給
量がコントローラ１８によつて電気的に制御され
るようになつていることが本発明の特徴である。
本実施例では、まず真空室６を高真空（約１×
10-6Torr）に排気し、次に放電ガスを所定量供
給する。例えば真空室６内の分圧でSF6が５×
10-4Torr、N2が５×10-5Torr、Heが５×
10-5Torr、H2が2.5×10-5Torrが一例である。し
かし、各分圧を広範囲（１×10-5Torr〜５×
10-3Torr程度）に変えても本発明の効果は変わ
らない。次に電磁石５により放電管４部に磁場を
形成し、マグネトロンによるマイクロ波（周波数
＝１〜10GHz、通常は周波数＝2.45GHz）を放電
管４内に導入すると有磁場マイクロ波放電が発生
する。すると、放電中で発生した活性な粒子（例
えば、F+イオンやＦラジカル）とSi表面との物
理・化学反応によりエツチングが進行する。本実
施例の特徴は、エツチング中のSF6ガスの流量を
第５図に示すごとく変化させることである。ガス
流量の変化は、コントローラとニードルバルブに
より自動的に行う。SF6ガスの真空室への供給
は、τ1の時間はQ1のガス流量で行われ、次いでτ2
の時間だけQ2のガス流量で行われる。Q1，Q2の
値は任意であるが、一例としてはQ1は５×
10-4Torrの分圧を与えるに必要なガス流量（通
常の排気系を用いる場合はQ1＝１〜10SCC／
min）でありQ2＝０とすることができる。τ1，τ2
を決定する条件は後に述べるが、一例としてτ1＝
25sec、τ2＝5secを選ぶことができる。このよう
にすることにより、SF6ガスによる高速エツチン
グ（エツチング速さ＞200nm／min）がアンダー
カツトなく実現される。このような、高速、垂直
エツチングが本発明により初めて可能となつたこ
とを以下に述べる。
発明を用いたプラズマエツチング装置の一構成例
である。プラズマ発生手段としては有磁場マイク
ロ波放電を用い、被エツチング物質としてはSi
（またはpoly−Si）の例を示してある。ガス供給
手段以外は第１図の装置と同じである。ガス供給
手段はSF6，N2，He，H2の４種類のガス源９
ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄと、各ガス源につけられた
ガス流量調整用ニードルバルブ８ａ，８ｂ，８
ｃ，８ｄ、およびガス配管７から構成される。た
だし、SF6のニードルバルブ９ａによるガス供給
量がコントローラ１８によつて電気的に制御され
るようになつていることが本発明の特徴である。
本実施例では、まず真空室６を高真空（約１×
10-6Torr）に排気し、次に放電ガスを所定量供
給する。例えば真空室６内の分圧でSF6が５×
10-4Torr、N2が５×10-5Torr、Heが５×
10-5Torr、H2が2.5×10-5Torrが一例である。し
かし、各分圧を広範囲（１×10-5Torr〜５×
10-3Torr程度）に変えても本発明の効果は変わ
らない。次に電磁石５により放電管４部に磁場を
形成し、マグネトロンによるマイクロ波（周波数
＝１〜10GHz、通常は周波数＝2.45GHz）を放電
管４内に導入すると有磁場マイクロ波放電が発生
する。すると、放電中で発生した活性な粒子（例
えば、F+イオンやＦラジカル）とSi表面との物
理・化学反応によりエツチングが進行する。本実
施例の特徴は、エツチング中のSF6ガスの流量を
第５図に示すごとく変化させることである。ガス
流量の変化は、コントローラとニードルバルブに
より自動的に行う。SF6ガスの真空室への供給
は、τ1の時間はQ1のガス流量で行われ、次いでτ2
の時間だけQ2のガス流量で行われる。Q1，Q2の
値は任意であるが、一例としてはQ1は５×
10-4Torrの分圧を与えるに必要なガス流量（通
常の排気系を用いる場合はQ1＝１〜10SCC／
min）でありQ2＝０とすることができる。τ1，τ2
を決定する条件は後に述べるが、一例としてτ1＝
25sec、τ2＝5secを選ぶことができる。このよう
にすることにより、SF6ガスによる高速エツチン
グ（エツチング速さ＞200nm／min）がアンダー
カツトなく実現される。このような、高速、垂直
エツチングが本発明により初めて可能となつたこ
とを以下に述べる。
エツチング開始後最初のτ1の期間ではプラズマ
中に多量の活性な粒子（例えばF+イオンとＦラ
ジカル）が発生してエツチングが進行する。試料
はプラズマに対して負の浮遊電位Ｖ（Ｖ＝約−
20V）になつており、F+イオンは試料表面に垂直
に入射する。したがつてF+イオンによるエツチ
ングは試料表面に垂直となりアンダーカツトを発
生しない。一方、Ｆラジカルは電気的に中性であ
るため試料表面に等方的に入射してアンダーカツ
トを発生させる。ところが、SF6ガスによるエツ
チングでは、F+イオンによる効果よりＦラジカ
ルによる効果の方が大きくエツチング形状は第６
ａ図に示すごとく等方的となる。即ちτ1の間に表
面に垂直にd1深さだけエツチングされると横方向
にも約d1のアンダーカツトが発生している。次い
でSF6ガスの供給を停止するとプラズマ中のF+イ
オンやＦラジカルは排気されてなくなり、N2と
He、H2のみの放電となる。この放電中で発生し
たN+イオンやＮラジカルによつて第６ｂ図に示
すようにSi表面（水平面と側面の両方）が窒化さ
れる（表面に窒化シリコン膜が形成される）。
SF6ガスの供給をストツプしたのは、F+イオンや
Ｆラジカルが存在していてエツチングが進行して
いると強固な（緻密な）窒化シリコン膜が形成さ
れないからである。Heガスを混入しているのは、
以下の理由による。即ち、SF6ガス供給を停止す
ると、N2の分圧（５×10-5Torr）のみでは安定
な放電が維持されない。化学的に不活性なHeを
混入して放電ガス圧（全圧）を大きくすることに
よつて放電を安定化させることができるからであ
る。したがつて、HeをNe，Ar，Kr，Xe等の他
の希ガスに置き替えても同様の効果が得られる。
また、H2ガスを混入しているのはSF6ガス供給時
でのＦラジカル濃度を適当に減少させるためであ
る。さて、次に再びSF6ガスを供給すると試料表
面にF+イオン、Ｆラジカルが入射してくる。し
かし、Ｆラジカルだけでは窒化シリコン膜はほと
んどエツチングされないため、窒化シリコン膜で
覆われた側面のエツチングは行われず、垂直方向
のエツチングと新たに現われた側面のエツチング
が行なわれる。この時のアンダーカツトの大きさ
はやはりd1である。即ち、第６ｃ図のようにな
る。これをくり返すことによつて第６ｄ図のよう
な断面形状をしたエツチングが行なわれる。τ0＝
τ1＋τ2を１周期として、SF6ガス供給の断続をｎ
回くり返したとすると、全エツチング時間t〓は t〓＝nτ0 …… であり、垂直方向のエツチング深さdp、および水
平方向のエツチング量（アンダーカツト量）dVは dP＝nd1 …… dV＝d1 …… である。垂直エツチングとしては一般にdP／dV＞
10が必要であるから ｎ＞10 …… が必要である。ただし、SF6ガスが低ガス圧力で
あり、アンダーカツト量の少ないエツチングが可
能な場合には、ｎの値は小さくてもよい。また、
SF6ガス供給を停止して残りのF+イオンやＦラジ
カルが排気されるに要する時間をτrとすると τ2≫τr …… であることが必要である。τrは真空室内に存在す
るガス分子、原子の滞在時間であり、真空室の体
積をＶ（）とし、排気系の排気速さをＳ（／
sec）とするとτr＝Ｖ／Ｓである。通常の装置で
はＶ＝約20、Ｓ＝約1000／secであるため、
τr≒0.02sec＝20ｍsecである。したがつてより τ2≫20ｍsec …… である必要がある。また実験によれば、τ1の間に
エツチングされる垂直方向のエツチング深さは
200nm以下であることが必要であつた。これ以上
τ1を大きくすると一旦形成された側壁の窒化シリ
コン膜がエツチングされてアンダーカツトが大き
くなるからである。即ち最終的な垂直方向のエツ
チング速さがε（nm／min）とすると τ1＜（200／ε）×60 …… である必要がある。例えばε＝200nm／minとす
るとτ1＜60secが必要である。また、τ2の間では
エツチングが行なわれないからτ2≪τ1も実用的に
は必要となる。以上の条件により、前述では、τ1
＝25sec、τ2＝5secの結果を述べたが、τ1＝５〜
60secでτ2＝（１／５〜１／50）×τ1としても同様の
効果 （即ち、Siのエツチング速さε≒200nm／minで、
アンダーカツトがほとんどないエツチング）が得
られることを実験的に確認している。
中に多量の活性な粒子（例えばF+イオンとＦラ
ジカル）が発生してエツチングが進行する。試料
はプラズマに対して負の浮遊電位Ｖ（Ｖ＝約−
20V）になつており、F+イオンは試料表面に垂直
に入射する。したがつてF+イオンによるエツチ
ングは試料表面に垂直となりアンダーカツトを発
生しない。一方、Ｆラジカルは電気的に中性であ
るため試料表面に等方的に入射してアンダーカツ
トを発生させる。ところが、SF6ガスによるエツ
チングでは、F+イオンによる効果よりＦラジカ
ルによる効果の方が大きくエツチング形状は第６
ａ図に示すごとく等方的となる。即ちτ1の間に表
面に垂直にd1深さだけエツチングされると横方向
にも約d1のアンダーカツトが発生している。次い
でSF6ガスの供給を停止するとプラズマ中のF+イ
オンやＦラジカルは排気されてなくなり、N2と
He、H2のみの放電となる。この放電中で発生し
たN+イオンやＮラジカルによつて第６ｂ図に示
すようにSi表面（水平面と側面の両方）が窒化さ
れる（表面に窒化シリコン膜が形成される）。
SF6ガスの供給をストツプしたのは、F+イオンや
Ｆラジカルが存在していてエツチングが進行して
いると強固な（緻密な）窒化シリコン膜が形成さ
れないからである。Heガスを混入しているのは、
以下の理由による。即ち、SF6ガス供給を停止す
ると、N2の分圧（５×10-5Torr）のみでは安定
な放電が維持されない。化学的に不活性なHeを
混入して放電ガス圧（全圧）を大きくすることに
よつて放電を安定化させることができるからであ
る。したがつて、HeをNe，Ar，Kr，Xe等の他
の希ガスに置き替えても同様の効果が得られる。
また、H2ガスを混入しているのはSF6ガス供給時
でのＦラジカル濃度を適当に減少させるためであ
る。さて、次に再びSF6ガスを供給すると試料表
面にF+イオン、Ｆラジカルが入射してくる。し
かし、Ｆラジカルだけでは窒化シリコン膜はほと
んどエツチングされないため、窒化シリコン膜で
覆われた側面のエツチングは行われず、垂直方向
のエツチングと新たに現われた側面のエツチング
が行なわれる。この時のアンダーカツトの大きさ
はやはりd1である。即ち、第６ｃ図のようにな
る。これをくり返すことによつて第６ｄ図のよう
な断面形状をしたエツチングが行なわれる。τ0＝
τ1＋τ2を１周期として、SF6ガス供給の断続をｎ
回くり返したとすると、全エツチング時間t〓は t〓＝nτ0 …… であり、垂直方向のエツチング深さdp、および水
平方向のエツチング量（アンダーカツト量）dVは dP＝nd1 …… dV＝d1 …… である。垂直エツチングとしては一般にdP／dV＞
10が必要であるから ｎ＞10 …… が必要である。ただし、SF6ガスが低ガス圧力で
あり、アンダーカツト量の少ないエツチングが可
能な場合には、ｎの値は小さくてもよい。また、
SF6ガス供給を停止して残りのF+イオンやＦラジ
カルが排気されるに要する時間をτrとすると τ2≫τr …… であることが必要である。τrは真空室内に存在す
るガス分子、原子の滞在時間であり、真空室の体
積をＶ（）とし、排気系の排気速さをＳ（／
sec）とするとτr＝Ｖ／Ｓである。通常の装置で
はＶ＝約20、Ｓ＝約1000／secであるため、
τr≒0.02sec＝20ｍsecである。したがつてより τ2≫20ｍsec …… である必要がある。また実験によれば、τ1の間に
エツチングされる垂直方向のエツチング深さは
200nm以下であることが必要であつた。これ以上
τ1を大きくすると一旦形成された側壁の窒化シリ
コン膜がエツチングされてアンダーカツトが大き
くなるからである。即ち最終的な垂直方向のエツ
チング速さがε（nm／min）とすると τ1＜（200／ε）×60 …… である必要がある。例えばε＝200nm／minとす
るとτ1＜60secが必要である。また、τ2の間では
エツチングが行なわれないからτ2≪τ1も実用的に
は必要となる。以上の条件により、前述では、τ1
＝25sec、τ2＝5secの結果を述べたが、τ1＝５〜
60secでτ2＝（１／５〜１／50）×τ1としても同様の
効果 （即ち、Siのエツチング速さε≒200nm／minで、
アンダーカツトがほとんどないエツチング）が得
られることを実験的に確認している。
第４図の実施例では有磁場マイクロ波放電を用
いた装置について述べているが、RF放電を用い
たプラズマエツチング装置に本発明を適用しても
同様の効果が得られる。また、第４図の実施例で
は、SF6＋N2＋He＋H2の混合ガスについて示し
たが、SF6のかわりにF2さらには他のハロゲン元
素を含むガス（例えば、CoFn（CF4，C2F6、
C3F8，C4F8，C4F10等）ガス、NF3，Cl2ガス、
CoCln（CCl4、C2Cl6等）ガス、CoFnClk（ｎ，ｍ，
ｋ；整数）ガス、CoFnClkHi（ｎ，ｍ，ｋ，ｉ；
整数）ガス、BCl3、その他、BrやＩを含むガス
等）を用いても効果は同様である。また、N2の
かわりにO2やＣ−Ｈ系化合物ガスさらには、Ｎ，
Ｏ，Ｃのうちいずれか一つ、又は複数の元素を含
むガスを用いても効果は同様である（なぜなら、
酸化シリコンやSiC膜は窒化シリコン膜と同様に
Ｆラジカルではエツチングされないからである）。
ただし、O2を用いると、マスク材として用いる
光レジストがエツチングされやすいという問題が
発生する。また、SF6ガス分圧が適当な時にはH2
混入をやめても、本発明の効果はかわらない。ま
た、本実施例では被エツチング物質としてSi（ま
たはpoly−Si）の場合について示したが、被エツ
チング物質が、Mo，Ｗ，Alまたはこれらのシリ
サイドであつても効果は同じである。また、第４
図の実施例では、試料台および試料が放電管の下
部に位置しているが、これらを放電管内に設置し
ても良い。こうすることによつて試料表面に入射
するF+イオン、Ｆラジカルが増大してエツチン
グ速さを増大させることができる。
いた装置について述べているが、RF放電を用い
たプラズマエツチング装置に本発明を適用しても
同様の効果が得られる。また、第４図の実施例で
は、SF6＋N2＋He＋H2の混合ガスについて示し
たが、SF6のかわりにF2さらには他のハロゲン元
素を含むガス（例えば、CoFn（CF4，C2F6、
C3F8，C4F8，C4F10等）ガス、NF3，Cl2ガス、
CoCln（CCl4、C2Cl6等）ガス、CoFnClk（ｎ，ｍ，
ｋ；整数）ガス、CoFnClkHi（ｎ，ｍ，ｋ，ｉ；
整数）ガス、BCl3、その他、BrやＩを含むガス
等）を用いても効果は同様である。また、N2の
かわりにO2やＣ−Ｈ系化合物ガスさらには、Ｎ，
Ｏ，Ｃのうちいずれか一つ、又は複数の元素を含
むガスを用いても効果は同様である（なぜなら、
酸化シリコンやSiC膜は窒化シリコン膜と同様に
Ｆラジカルではエツチングされないからである）。
ただし、O2を用いると、マスク材として用いる
光レジストがエツチングされやすいという問題が
発生する。また、SF6ガス分圧が適当な時にはH2
混入をやめても、本発明の効果はかわらない。ま
た、本実施例では被エツチング物質としてSi（ま
たはpoly−Si）の場合について示したが、被エツ
チング物質が、Mo，Ｗ，Alまたはこれらのシリ
サイドであつても効果は同じである。また、第４
図の実施例では、試料台および試料が放電管の下
部に位置しているが、これらを放電管内に設置し
ても良い。こうすることによつて試料表面に入射
するF+イオン、Ｆラジカルが増大してエツチン
グ速さを増大させることができる。
第７図に別の実施例が示してある。第４図の実
施例と異なる点は、以下の通りである。
施例と異なる点は、以下の通りである。
(1) 試料台１１および試料１０に外部電圧１５を
印加する手段を設けてある。外部電圧としては
直流、交流のいずれでも良いが、試料１０表面
に電気的に絶縁性の薄膜が存在する場合は交流
電圧（高周波電圧（RF電圧））の方が絶縁薄膜
表面での帯電を防止するために優れている。実
験的では、高周波の周波数は100〜1000KHz、
高周波電圧の振幅は０〜200Vが適当であつた。
印加する手段を設けてある。外部電圧としては
直流、交流のいずれでも良いが、試料１０表面
に電気的に絶縁性の薄膜が存在する場合は交流
電圧（高周波電圧（RF電圧））の方が絶縁薄膜
表面での帯電を防止するために優れている。実
験的では、高周波の周波数は100〜1000KHz、
高周波電圧の振幅は０〜200Vが適当であつた。
(2) 試料台１１を冷却する機能が設けられてい
る。
る。
(3) N2とHe、H2ガス（場合によつては、N2と
He、H2のどちらか一つ）が、試料台１１内
部、試料台１１と試料１０との間隙を通つて真
空室６内に導入される。
He、H2のどちらか一つ）が、試料台１１内
部、試料台１１と試料１０との間隙を通つて真
空室６内に導入される。
(2)と(3)の機能によつてエツチング中での試料１
０温度上昇を防ぐことができる。これは、マスク
材の光レジストの変質防止に有効である。(1)の機
能によつて試料に入射するイオンを上り加速でき
るため、エツチング速さの増大、およびアンダー
カツトの減少に有効である。高周波電圧（外部電
圧）は、エツチング中（表面処理中）常時印加し
ていても構わない。しかし、高周波電圧印加によ
つてマスク材の変質消耗が加速されるため、SF6
ガスの供給を停止する期間（即ち第５図のτ2の期
間）高周波電圧印加を停止することはマスク材の
変質、消耗防止に有効である。本実施例の効果
は、 (1) 被エツチング物質をSi、poly−Si以外の物質
（Mo，Ｗ，Alおよびこれらのシリサイド等）
にかえても、 (2) SF6ガスを他のハロゲン元素を含むガス（第
４図の実施例の説明参照）にかえても、 (3) Heを他の希ガスにしても、 (4) H2ガスを除いても、 同様に有効である。
０温度上昇を防ぐことができる。これは、マスク
材の光レジストの変質防止に有効である。(1)の機
能によつて試料に入射するイオンを上り加速でき
るため、エツチング速さの増大、およびアンダー
カツトの減少に有効である。高周波電圧（外部電
圧）は、エツチング中（表面処理中）常時印加し
ていても構わない。しかし、高周波電圧印加によ
つてマスク材の変質消耗が加速されるため、SF6
ガスの供給を停止する期間（即ち第５図のτ2の期
間）高周波電圧印加を停止することはマスク材の
変質、消耗防止に有効である。本実施例の効果
は、 (1) 被エツチング物質をSi、poly−Si以外の物質
（Mo，Ｗ，Alおよびこれらのシリサイド等）
にかえても、 (2) SF6ガスを他のハロゲン元素を含むガス（第
４図の実施例の説明参照）にかえても、 (3) Heを他の希ガスにしても、 (4) H2ガスを除いても、 同様に有効である。
また試料台冷却と試料台を通してのガス導入の
方法は、本発明を適用した他のプラズマエツチン
グ装置やプラズマ表面処理装置全搬に有効であ
る。また、高周波（RF）電圧印加の方法は本発
明を用いたプラズマ表面処理装置全搬に有効であ
る。
方法は、本発明を適用した他のプラズマエツチン
グ装置やプラズマ表面処理装置全搬に有効であ
る。また、高周波（RF）電圧印加の方法は本発
明を用いたプラズマ表面処理装置全搬に有効であ
る。
第８図に別の実施例を示してある。本実施例の
特徴は、SF6ガスのガス流量のみでなく、N2ガス
のガス流量と高周波電源１５の駆動、停止がコン
トローラ１８からの電気的信号によつて制御され
ていることである。また、HeとH2ガスを使用し
ていない。第９ａ図にSF6とN2のガス流量と高周
波電圧の制御の一例が示してある。τ1，τ2，τ0は
第４図の実施例で説明した値が適当である。例え
ばτ1＝27.5sec、τ0＝2.5secとすることができる。
ガス流量Q1，Q2，Q1′，Q2′は自由であるが、例
えばQ1＝Q1′，Q2＝Q2′＝０とすることができる。
Q1，Q1′の値としては、例えば真空室内のガス圧
力が５×10-4Torrとなるようにとることができ
る。また、V1，V2は自由であるが、例えばV1＝
100V、V2＝0Vとすることができる。高周波電圧
振幅を変化させる理由は第７図の実施例で述べた
のと同じである。本実施例では（第４図の実施例
と異なつて）、SF6ガスの供給を停止すると同時
にN2のガス供給を増大することによつて次の利
点が生ずる。
特徴は、SF6ガスのガス流量のみでなく、N2ガス
のガス流量と高周波電源１５の駆動、停止がコン
トローラ１８からの電気的信号によつて制御され
ていることである。また、HeとH2ガスを使用し
ていない。第９ａ図にSF6とN2のガス流量と高周
波電圧の制御の一例が示してある。τ1，τ2，τ0は
第４図の実施例で説明した値が適当である。例え
ばτ1＝27.5sec、τ0＝2.5secとすることができる。
ガス流量Q1，Q2，Q1′，Q2′は自由であるが、例
えばQ1＝Q1′，Q2＝Q2′＝０とすることができる。
Q1，Q1′の値としては、例えば真空室内のガス圧
力が５×10-4Torrとなるようにとることができ
る。また、V1，V2は自由であるが、例えばV1＝
100V、V2＝0Vとすることができる。高周波電圧
振幅を変化させる理由は第７図の実施例で述べた
のと同じである。本実施例では（第４図の実施例
と異なつて）、SF6ガスの供給を停止すると同時
にN2のガス供給を増大することによつて次の利
点が生ずる。
(1) 真空室内のガス圧力が、常に放電維持に十分
な高ガス圧力（一般に１×10-4Torr以上）に
なつているために、第４図の実施例のように放
電補助ガス（He等の希ガス）の導入を必要と
しない。
な高ガス圧力（一般に１×10-4Torr以上）に
なつているために、第４図の実施例のように放
電補助ガス（He等の希ガス）の導入を必要と
しない。
(2) τ2の期間中でのN2の分圧が高くなるので、
短いτ2時間で緻密な窒化シリコン保護膜を形成
できる。
短いτ2時間で緻密な窒化シリコン保護膜を形成
できる。
本実施例の方法で、シリコンのエツチング速さ
が250nm／minのときアンダーカツトのないエツ
チングが実現した。使用するガスの種類を変えれ
ば、本実施例の方法が他の被エツチング物質のエ
ツチングや、プラズマ表面処理装置全般に適用可
能なことは当然である。
が250nm／minのときアンダーカツトのないエツ
チングが実現した。使用するガスの種類を変えれ
ば、本実施例の方法が他の被エツチング物質のエ
ツチングや、プラズマ表面処理装置全般に適用可
能なことは当然である。
本実施例の方法では、SF6やN2ガスの供給量を
変えたり、高周波印加電圧を変えるタイミングが
同時になつているが、これらのタイミングを互い
にずらしてもかまわない（第９ｂ図参照）。τa，
τbは互いの位相のずれを表わす。例えば、高周波
電圧を印加する時間τ1をτ1より小さくし、必要最
小限にすることによつて、高周波印加による素子
特性の劣化を最小にすることができる。
変えたり、高周波印加電圧を変えるタイミングが
同時になつているが、これらのタイミングを互い
にずらしてもかまわない（第９ｂ図参照）。τa，
τbは互いの位相のずれを表わす。例えば、高周波
電圧を印加する時間τ1をτ1より小さくし、必要最
小限にすることによつて、高周波印加による素子
特性の劣化を最小にすることができる。
第１０図は、第８図で説明した方法をRF放電
を用いたエツチング装置に適用した実施例を示し
ている。
を用いたエツチング装置に適用した実施例を示し
ている。
第１１図は、公転（自公転）板２０を用いて複
数枚の試料１０を同時にエツチングする装置に本
発明を適用した例を示している。試料表面にはプ
ラズマが間歇的に照射されてエツチングが進行す
る。プラズマ発生手段としては有磁場マイクロ波
放電を用いている。試料台に高周波電圧が印加可
能なことと、ガス流量と高周波電圧印加がコント
ローラ１８で制御されることは第８図の実施例と
同じである。本実施例で注意しなければならない
ことは、試料１０間のエツチング進行のバラつき
（誤差）をなくすためには、公転板２０の回転と
ガス流量および高周波電圧印加の制御とを連動さ
せて行う必要があることである。したがつて図に
示した如く、コントローラ１８からの電気信号に
従つて公転板駆動機構２１を働かせる（または、
その逆）ことが望ましい。一般的には公転板２０
の周期（１回転に要する時間）をτrとすると、第
９図に示したコントローラ１８の周期τ0はτr／τ0
≒整数、またはτ0／τr≒整数の関係を持つことが
望ましい。本実施例はガス種を変えればプラズマ
CVD装置にも適用可能である。
数枚の試料１０を同時にエツチングする装置に本
発明を適用した例を示している。試料表面にはプ
ラズマが間歇的に照射されてエツチングが進行す
る。プラズマ発生手段としては有磁場マイクロ波
放電を用いている。試料台に高周波電圧が印加可
能なことと、ガス流量と高周波電圧印加がコント
ローラ１８で制御されることは第８図の実施例と
同じである。本実施例で注意しなければならない
ことは、試料１０間のエツチング進行のバラつき
（誤差）をなくすためには、公転板２０の回転と
ガス流量および高周波電圧印加の制御とを連動さ
せて行う必要があることである。したがつて図に
示した如く、コントローラ１８からの電気信号に
従つて公転板駆動機構２１を働かせる（または、
その逆）ことが望ましい。一般的には公転板２０
の周期（１回転に要する時間）をτrとすると、第
９図に示したコントローラ１８の周期τ0はτr／τ0
≒整数、またはτ0／τr≒整数の関係を持つことが
望ましい。本実施例はガス種を変えればプラズマ
CVD装置にも適用可能である。
第１２図に、終点検知機構２２を有したエツチ
ング装置に本発明を適用した例を示してある。プ
ラズマ発生方法としては有磁場マイクロ波放電を
用いた例について示してある。一般に終点検知
は、被エツチング物質がなくなつた時のプラズマ
の状態の変化を捉えて行う。一方、供給ガスの種
類、組成、濃度を変えるとプラズマの状態が大き
く変化するため、プラズマからの終点検知の信号
を取り入れる時期をガス流量および高周波電圧印
加の制御と連動させる必要がある。したがつて、
本実施例では終点検知機構２２がコントローラ１
８からの信号を受けて動作するようになつてい
る。本実施例の方法が、他のプラズマエツチング
装置や、他の放電ガスによるエツチングにも適用
可能なことは第４図，第８図の実施例の場合と同
様である。
ング装置に本発明を適用した例を示してある。プ
ラズマ発生方法としては有磁場マイクロ波放電を
用いた例について示してある。一般に終点検知
は、被エツチング物質がなくなつた時のプラズマ
の状態の変化を捉えて行う。一方、供給ガスの種
類、組成、濃度を変えるとプラズマの状態が大き
く変化するため、プラズマからの終点検知の信号
を取り入れる時期をガス流量および高周波電圧印
加の制御と連動させる必要がある。したがつて、
本実施例では終点検知機構２２がコントローラ１
８からの信号を受けて動作するようになつてい
る。本実施例の方法が、他のプラズマエツチング
装置や、他の放電ガスによるエツチングにも適用
可能なことは第４図，第８図の実施例の場合と同
様である。
エツチングの断面形状としては必ずしも垂直エ
ツチングによる矩形ばかりでなく、若干のアンダ
ーカツトによる台形や逆台形（素子間のアイソレ
ーシヨン用エツチングやオーバーハング除去のエ
ツチングに有効）が望まれる場合がある。このよ
うな要望は、第９図のτ1，τ2，τ0，Q1，Q2，Q1′，
Q2′，V1，V2をエツチング処理の途中で適当に変
えることによつて実現できる。
ツチングによる矩形ばかりでなく、若干のアンダ
ーカツトによる台形や逆台形（素子間のアイソレ
ーシヨン用エツチングやオーバーハング除去のエ
ツチングに有効）が望まれる場合がある。このよ
うな要望は、第９図のτ1，τ2，τ0，Q1，Q2，Q1′，
Q2′，V1，V2をエツチング処理の途中で適当に変
えることによつて実現できる。
第１３図は、プラズマCVD装置に本発明を適
用した例を示している。プラズマ発生手段とし
て、有磁場マイクロ波放電を用いている。一例と
してSiF4とN2ガスによつて窒化シリコン膜（Si
−Ｎ膜）を形成する例を示してある。構造として
は第８図と同じであるが、SF6ガスがSiF4ガスに
替わつている。ガス流量の調整、高周波電圧印加
の制御の一例が第１４図に示してある。τ1，τ2，
τ0の条件は後に説明するが、例えばτ1＝３秒、τ2
＝３秒、τ0＝τ1＋τ2＝６秒とすることができる。
Q1，Q2，Q1′，Q2′も自由であるが、例えばQ1，
Q1′としては真空室内のSiF4とN2ガス圧力がそれ
ぞれ４×10-4Torrと８×10-4Torrになるように
選ぶことができる。また、Q2＝０，Q2′＝1/2
Q1′とするのが適当である。また、V1，V2も自由
であるが、例えばV1＝100V、V2＝50Vが一例で
ある。本実施例を用いることによつて、Ｆ元素の
混入の少ないSi−Ｎ膜を形成できる。その理由は
以下の通りである。即ち、τ1の時間に（SiF4＋
N2）の放電によつて試料表面にSi−Ｎ膜が形成
されるが、この時に膜内にＦ元素が混入する。
用した例を示している。プラズマ発生手段とし
て、有磁場マイクロ波放電を用いている。一例と
してSiF4とN2ガスによつて窒化シリコン膜（Si
−Ｎ膜）を形成する例を示してある。構造として
は第８図と同じであるが、SF6ガスがSiF4ガスに
替わつている。ガス流量の調整、高周波電圧印加
の制御の一例が第１４図に示してある。τ1，τ2，
τ0の条件は後に説明するが、例えばτ1＝３秒、τ2
＝３秒、τ0＝τ1＋τ2＝６秒とすることができる。
Q1，Q2，Q1′，Q2′も自由であるが、例えばQ1，
Q1′としては真空室内のSiF4とN2ガス圧力がそれ
ぞれ４×10-4Torrと８×10-4Torrになるように
選ぶことができる。また、Q2＝０，Q2′＝1/2
Q1′とするのが適当である。また、V1，V2も自由
であるが、例えばV1＝100V、V2＝50Vが一例で
ある。本実施例を用いることによつて、Ｆ元素の
混入の少ないSi−Ｎ膜を形成できる。その理由は
以下の通りである。即ち、τ1の時間に（SiF4＋
N2）の放電によつて試料表面にSi−Ｎ膜が形成
されるが、この時に膜内にＦ元素が混入する。
次に、SiF4ガス供給が停止され、N2ガス供給
量が増大される（τ2の期間）と、N2放電で形成
されるＮラジカルがSi−Ｎ膜表面に入射して ２（Si−Ｆ）＋2N→２（Si−Ｎ）＋F2↑ の反応によつてＦ元素を膜中から遊離蒸発させ
る。これをくり返すことによつてＦ元素混入の少
ないSi−Ｎ膜が形成される。第４図の実施例と同
様に、τ2は真空室６中のガス分子、原子の滞在時
間τrより十分大きいことが必要である。即ち、 τ2≫τr≒20ｍsec …… が必要である。また、実験によればτ2の期間中に
Ｆ元素を十分に除去するためには、τ1の期間中に
形成される膜厚が10nm以下である必要がある。
即ち、τ2＝0secとして連続に膜形成した時の膜形
成速さをＤ（nm／min）とするとτ1は τ1＜（10／Ｄ）×60 …… である必要がある。通常Ｄ≒100nm／minである
から τ1＜6sec …… が必要である。本実施例と同様の方法は、RF放
電を用いた他のプラズマCVD装置に適用可能で
ある。またガス種をかえれば、Si−Ｎ膜以外のプ
ラズマCVD装置にも適用可能である。
量が増大される（τ2の期間）と、N2放電で形成
されるＮラジカルがSi−Ｎ膜表面に入射して ２（Si−Ｆ）＋2N→２（Si−Ｎ）＋F2↑ の反応によつてＦ元素を膜中から遊離蒸発させ
る。これをくり返すことによつてＦ元素混入の少
ないSi−Ｎ膜が形成される。第４図の実施例と同
様に、τ2は真空室６中のガス分子、原子の滞在時
間τrより十分大きいことが必要である。即ち、 τ2≫τr≒20ｍsec …… が必要である。また、実験によればτ2の期間中に
Ｆ元素を十分に除去するためには、τ1の期間中に
形成される膜厚が10nm以下である必要がある。
即ち、τ2＝0secとして連続に膜形成した時の膜形
成速さをＤ（nm／min）とするとτ1は τ1＜（10／Ｄ）×60 …… である必要がある。通常Ｄ≒100nm／minである
から τ1＜6sec …… が必要である。本実施例と同様の方法は、RF放
電を用いた他のプラズマCVD装置に適用可能で
ある。またガス種をかえれば、Si−Ｎ膜以外のプ
ラズマCVD装置にも適用可能である。
第１５図は開閉バルブを用いてガス流量を制御
する方法を示すものであり、本発明の実施例すべ
てに適用可能である。本実施例は、各ガス種（例
えばガスＡ）に対して、ニードルバルブと２つの
開閉弁２３ａ，２３a′およびこれらを継なぐ配管
系から構成されている。２つの開閉弁２３ａ，２
３a′はコントローラ１８からの信号によつて開閉
を制御される。ボンベ９ａ，９ｂから出たガスは
ニードルバルブ８ａ，８ｂによつて常に一定量が
流れるように調整されている。開閉バルブ２３ａ
を開け２３a′を閉じればガスを真空室内に導入で
きる。また、バルブ２３ａを閉じれば真空室への
ガス導入は停止されるが、このままではバルブ２
３ａとニードルバルブ８ａの間にガスがたまつて
しまい、次に２３ａを開けた時にガスが真空室へ
突出してしまう。これを防ぐためにバルブ２３ａ
を閉じると同時に２３a′を開き、バルブ２３ａと
ニードルバルブ８ａの間にたまるガスを排気する
ようになつている。次に再び真空室へガスを導入
するには、バルブ２３a′を閉じ２３ａを開ければ
良い。この方法の特徴は、ニードルバルブの開口
度を直接制御するよりも、流量制御の再現性、制
御性が良いことである。２つの開閉バルブ２３
ａ，２３a′は、一つの三方バルブに置き替え可能
である。第１５図のガス種は必要に応じて増やす
ことが可能である。
する方法を示すものであり、本発明の実施例すべ
てに適用可能である。本実施例は、各ガス種（例
えばガスＡ）に対して、ニードルバルブと２つの
開閉弁２３ａ，２３a′およびこれらを継なぐ配管
系から構成されている。２つの開閉弁２３ａ，２
３a′はコントローラ１８からの信号によつて開閉
を制御される。ボンベ９ａ，９ｂから出たガスは
ニードルバルブ８ａ，８ｂによつて常に一定量が
流れるように調整されている。開閉バルブ２３ａ
を開け２３a′を閉じればガスを真空室内に導入で
きる。また、バルブ２３ａを閉じれば真空室への
ガス導入は停止されるが、このままではバルブ２
３ａとニードルバルブ８ａの間にガスがたまつて
しまい、次に２３ａを開けた時にガスが真空室へ
突出してしまう。これを防ぐためにバルブ２３ａ
を閉じると同時に２３a′を開き、バルブ２３ａと
ニードルバルブ８ａの間にたまるガスを排気する
ようになつている。次に再び真空室へガスを導入
するには、バルブ２３a′を閉じ２３ａを開ければ
良い。この方法の特徴は、ニードルバルブの開口
度を直接制御するよりも、流量制御の再現性、制
御性が良いことである。２つの開閉バルブ２３
ａ，２３a′は、一つの三方バルブに置き替え可能
である。第１５図のガス種は必要に応じて増やす
ことが可能である。
本発明によつてプラズマ表面処理装置の放電ガ
ス種、組成、濃度を処理途中で変化させれば、表
面処理の特性を時系列的に変化させることができ
特定の処理特性を一定期間強調することが可能と
なる。この結果、従来装置では不可能であつた表
面処理特性を実現することが可能となる。
ス種、組成、濃度を処理途中で変化させれば、表
面処理の特性を時系列的に変化させることができ
特定の処理特性を一定期間強調することが可能と
なる。この結果、従来装置では不可能であつた表
面処理特性を実現することが可能となる。
第１図および第２図は、従来のプラズマ表面処
理装置を示す図、第３図は、垂直エツチングと非
垂直エツチングの説明図、第４図は本発明の一実
施例を示す図、第５図は第４図におけるSF6ガス
流量の制御例を示す図、第６図はエツチングの進
行説明図、第７図は本発明の別の実施例を示す
図、第８図は本発明のさらに別の実施例を示す
図、第９図は第８図の実施例におけるガス流量と
高周波電圧付加の制御例を示す図、第１０図ない
し第１３図はさらに別の実施例を示す図、第１４
図は第１３図に示す実施例でのガス流量と高周波
電圧付加の制御例を示す図、第１５図は導入ガス
流量の制御機構例を示す図である。 １…マイクロ波発振器、２…マイクロ波発振器
用電源、３…導波管、４…放電管、５…電磁石、
６…真空室、７…配管、８…ニードルバルブ、９
…ボンベ、１０…試料、１１…試料保持手段（試
料台）、１２…永久磁石、１３…上側電極、１４
…下側電極、１５…高周波（RF）電源、１６…
コンデンサー、１７…絶縁物、１８…コントロー
ラ、１９…試料台冷却機構、２０…公転板（又は
自公転板）、２１…公転板（自公転板）駆動機構、
２２…終点検知機構、２３…開閉バルブ、２４…
被エツチング物質、２５…マスク。
理装置を示す図、第３図は、垂直エツチングと非
垂直エツチングの説明図、第４図は本発明の一実
施例を示す図、第５図は第４図におけるSF6ガス
流量の制御例を示す図、第６図はエツチングの進
行説明図、第７図は本発明の別の実施例を示す
図、第８図は本発明のさらに別の実施例を示す
図、第９図は第８図の実施例におけるガス流量と
高周波電圧付加の制御例を示す図、第１０図ない
し第１３図はさらに別の実施例を示す図、第１４
図は第１３図に示す実施例でのガス流量と高周波
電圧付加の制御例を示す図、第１５図は導入ガス
流量の制御機構例を示す図である。 １…マイクロ波発振器、２…マイクロ波発振器
用電源、３…導波管、４…放電管、５…電磁石、
６…真空室、７…配管、８…ニードルバルブ、９
…ボンベ、１０…試料、１１…試料保持手段（試
料台）、１２…永久磁石、１３…上側電極、１４
…下側電極、１５…高周波（RF）電源、１６…
コンデンサー、１７…絶縁物、１８…コントロー
ラ、１９…試料台冷却機構、２０…公転板（又は
自公転板）、２１…公転板（自公転板）駆動機構、
２２…終点検知機構、２３…開閉バルブ、２４…
被エツチング物質、２５…マスク。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 真空室内を排気した後、該真空室内に単種ま
たは複数種のガスを導入し、該真空室内にプラズ
マを発生させ、該プラズマにより試料の表面を処
理する方法において、上記プラズマによる試料表
面処理の途中において上記真空室内に導入するガ
スの種類、組成、圧力または分圧を複数回にわた
つて周期的に変化させることを特徴とするプラズ
マ表面処理方法。 ２ 前記真空室内に導入するガスの種類、組成、
圧力または分圧の変化は、予め定められたプログ
ラムに従つて行なわれるものであることを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載のプラズマ表面
処理方法。 ３ 前記真空室内に導入するガスの種類、組成、
圧力または分圧の変化は、表面処理の進行状況に
応じて行なわれるものであることを特徴とする特
許請求の範囲第１項に記載のプラズマ表面処理方
法。 ４ 真空室、該真空室内を排気する手段、前記真
空室内にガスを導入する手段、および前記真空室
内にプラズマを発生させる手段を有し、この発生
プラズマにより試料の表面処理を行なうプラズマ
表面処理装置において、上記試料の表面処理の途
中において、上記真空室内に導入するガスの種
類、組成、圧力または分圧を複数回にわたつて周
期的に変化させる機構を付設してなることを特徴
とするプラズマ表面処理装置。 ５ 前記導入ガスの種類、組成、圧力または分圧
を複数回にわたつて周期的に変化させる機構は、
コントローラを介して上記導入ガスの種類、組
成、圧力または分圧を自動的に複数回にわたつて
周期的に変化させるものであることを特徴とする
特許請求の範囲第４項に記載のプラズマ表面処理
装置。 ６ 前記導入ガスの種類、組成、圧力または分圧
を複数回にわたつて周期的に変化させる機構は、
前もつて定められたプログラムに従つて、上記導
入ガスの種類、組成、圧力または分圧を自動的に
複数回にわたつて周期的に変化させる機能を有す
るものであることを特徴とする特許請求の範囲第
４項に記載のプラズマ表面処理装置。 ７ 前記導入ガスの種類、組成、圧力または分圧
を複数回にわたつて周期的に変化させる周期が、
前記真空室内における上記導入ガスの分子又は原
子の滞在時間よりも長いことを特徴とする特許請
求の範囲第５または６項に記載のプラズマ表面処
理装置。 ８ 前記導入ガスの種類、組成、圧力または分圧
を複数回にわたつて周期的に変化させる機構は、
試料の表面処理の進行状況を測定し、該測定結果
をフイードバツクさせるプログラムに従つて、上
記導入ガスの種類、組成、圧力または分圧を変化
させるものであることを特徴とする特許請求の範
囲第４項に記載のプラズマ表面処理装置。 ９ 真空室、該真空室内を排気する手段、前記真
空室内にガスを導入する手段、前記真空室内にプ
ラズマを発生させる手段、および該発生プラズマ
により表面処理されるべき試料に外部電圧を印加
する手段を有するプラズマ表面処理装置におい
て、上記試料の表面処理の途中において、上記導
入ガスの種類、組成、圧力または分圧を複数回に
わたつて周期的に変化させる機構を付設してなる
ことを特徴とするプラズマ表面処理装置。 １０ 前記の外部電圧印加手段により試料に印加
する外部電圧が高周波電圧であることを特徴とす
る特許請求の範囲第９項に記載のプラズマ表面処
理装置。 １１ 前記の外部電圧印加手段は、上記導入ガス
の種類、組成、圧力または分圧の変化に応じて、
試料に印加する外部電圧を変化させる機能を有す
るものであることを特徴とする特許請求の範囲第
９項または１０項に記載のプラズマ表面処理装
置。 １２ 真空室、該真空室内を排気する手段、前記
真空室内にガスを導入する手段、および前記真空
室内にプラズマを発生させる手段を有し、該発生
プラズマを試料表面に照射することにより、該試
料表面の表面処理を行なわせるプラズマ表面処理
装置において、上記試料の表面処理の途中におい
て、上記導入ガスの種類、組成、圧力または分圧
を複数回にわたつて周期的に変化させる手段と、
該導入ガスの種類、組成、圧力または分圧の変化
に応じて上記試料表面へのプラズマの照射状態を
周期的に変化させる手段とを付設してなることを
特徴とするプラズマ表面処理装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58157826A JPS6050923A (ja) | 1983-08-31 | 1983-08-31 | プラズマ表面処理方法 |
| US06/642,801 US4579623A (en) | 1983-08-31 | 1984-08-21 | Method and apparatus for surface treatment by plasma |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58157826A JPS6050923A (ja) | 1983-08-31 | 1983-08-31 | プラズマ表面処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6050923A JPS6050923A (ja) | 1985-03-22 |
| JPH0473287B2 true JPH0473287B2 (ja) | 1992-11-20 |
Family
ID=15658159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58157826A Granted JPS6050923A (ja) | 1983-08-31 | 1983-08-31 | プラズマ表面処理方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4579623A (ja) |
| JP (1) | JPS6050923A (ja) |
Families Citing this family (505)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US4417947A (en) * | 1982-07-16 | 1983-11-29 | Signetics Corporation | Edge profile control during patterning of silicon by dry etching with CCl4 -O2 mixtures |
| US4426246A (en) * | 1982-07-26 | 1984-01-17 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Plasma pretreatment with BCl3 to remove passivation formed by fluorine-etch |
-
1983
- 1983-08-31 JP JP58157826A patent/JPS6050923A/ja active Granted
-
1984
- 1984-08-21 US US06/642,801 patent/US4579623A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6050923A (ja) | 1985-03-22 |
| US4579623A (en) | 1986-04-01 |
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