JPH0758694B2 - プラズマ成膜装置 - Google Patents

プラズマ成膜装置

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JPH0758694B2
JPH0758694B2 JP63156163A JP15616388A JPH0758694B2 JP H0758694 B2 JPH0758694 B2 JP H0758694B2 JP 63156163 A JP63156163 A JP 63156163A JP 15616388 A JP15616388 A JP 15616388A JP H0758694 B2 JPH0758694 B2 JP H0758694B2
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康浩 鈴木
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日電アネルバ株式会社
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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、半導体、金属、絶縁体等の被成膜試料(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)プラズマを用いて膜堆積を施すプラズ
マ成膜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成膜装置は半導体デバ
イスの製造に広く活用されるようになってきた。
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プ型反転磁界を備
え、プラズマ中の荷電粒子をこのカスプ型磁界によって
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。
荷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。
この種の装置の概略を第3図(装置はガス導入系および
排気系を除けば、軸30につき回転対称系である)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11と
11′の両者を通して真空容器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1″内に導かれる。放電管部1″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によって設定されているため、ここにECR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に沿って輸送されるが、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1″の間にはカスプ型磁界15が形
成されておりプラズマ中の荷電粒子はここで閉じ込めら
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る。
膜堆積を専らこの中性活性種で行えば、試料8は荷電粒
子の衝撃損傷を逃れることができる。
(発明が解決しようとする問題点) しかし、中性活性種だけで膜堆積を行うための不具合も
生ずる。
即ち、中性活性種のみによる膜堆積の場合、電界の設定
により粒子を方向性よく効率的に試料に照射することが
困難であるため、高速に且つ異方性よく、精度よく、試
料表面に薄膜を形成することが困難である。
(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、高速にかつ異方性よく、精度よく、
試料表面に薄膜を形成することを可能にしたプラズマ成
膜装置を提供することを目的とする。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、成膜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、被成膜試料
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
方向が等しく磁性が反対の磁界が設けられた成膜室を備
え、該プラズマ室で生じたプラズマの活性種を用いて、
該被成膜試料の表面に所定の薄膜を作成するプラズマ成
膜装置において、前記被成膜試料の表面に対して、該成
膜の内容で決まる所定波長の光を部分的に照射して成膜
の異方性を実現する装置を備えるプラズマ成膜装置によ
って前記目的を達成したものである。
被成膜試料を、その被成膜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きは、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) 成膜の内容で決まる所定波長の光を照射することで、成
膜の速度を高め、膜堆積に方向性を与えることができ、
異方性の成膜が実現する。また、試料を回転させること
で、成膜の均一性を高めたり、もしくは選択成膜機構を
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図は本発明の第1実施例のプラズマ成膜装置の概略
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1と、試料8を載置する試料台7を設けた
成膜室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の背後に設置された電磁コ
イル6はそれぞれ強磁性体10で覆われており、カスプ型
磁界15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、カスプ型磁界を作る
ために、従来と同様に電磁コイル5の作る磁界とは方向
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てある。試
料8は中性活性種領域20内に置かれている。なお、図示
しない回転駆動機構によって、成膜中試料台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が設けられて、光源17から発せ
られた光線16が導入窓18を通して試料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。
光源17としては、水銀ランプ、レーザーなど各種のもの
が目的とする成膜の内容に従って選択使用され、必要に
応じて、レンズ系やフィルター系が光源17と窓18の間に
介在させられる。
この構成の本実施例の装置では、プラズマはカスプ型磁
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、試料表面で光源17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、SiO2膜を作成する場合、ガス導入口11よりO2
ガス導入口11′よりSiH4をそれぞれ導入し、光源として
波長250〜400nm付近で光強度の高いHg-Xeランプを用い
ると、カスプ型磁界で荷電粒子SiH4+,Si+,O+,O2
等が除去された中性活性種Si*,O2*等のみが試料表面
で反応し成膜する。
従ってこの構成の装置は、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修復する場合に特
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
概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の表面に垂直に光源16を照射するよ
うになっている。
また、カスプ型磁界に閉じ込められた荷電粒子が成膜室
により侵入しないように、成膜室の前にメッシュ状のマ
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、パターンの微細化、異方性
の向上、が達成される。即ち、第2図aに示すように、
フォトレジスト27によて覆われた試料表面のうち、部分
的にフォトレジスト27に覆われていない面26にのみ光線
16を垂直に入射させれば、面26上に微細なパターンの膜
を異方性よく形成することができる。
第1図の実施例の場合と同様に、試料8が回転すること
により、試料表面の全面にわたる均一な成膜が可能であ
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、SiO2膜以外の所望する薄
膜の形成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、Si3N4の薄膜の形成では、反応ガスとしてSiH4
とN2を用いて、前に述べた波長250〜400nmの光強度の高
いHg-Xeランプの光を照射するようにする。また参考例
として、本発明の構成は、表面改質処理の一例である酸
化処理に応用することが可能である。即ち、O2ガスを導
入して酸素の活性種を発生させ、波長130〜400nmの重水
素ランプの光を照射すれば、表面酸化処理が達成でき
る。
尚、特許請求の範囲にいう「部分的に照射して」の意味
であるが、これは、第1図aのように段差部の壁面25を
部分的に照射したり、第2図aのようにフォトレジスト
27の開口部である面26のみを部分的に照射したりすると
いう意味である。
(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
種を使用し荷電粒子による試料の照射損傷を十分に抑制
しながら、高速にかつ異方性よく、精度よく、試料表面
に薄膜を形成することを可能にした新規なプラズマ成膜
装置を提供する効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例のプラズマ成膜装置の概略
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図は第2実施例のプラズマ成膜装置の概略の正面断
面図である。 第2図aは膜堆積を説明する図。 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…成膜室、3…マイクロ波導入管、
4…導波管、5,6…電磁コイル、7…試料台、8…試
料、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…カスプ型磁
界、16…光線、17…光源、18…窓、19…磁力線、20…中
性活性種領域、21…メッシュ状マイクロ波反射板。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】成膜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、被成膜試
    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
    は方向が等しく磁性が反対の磁界が設けられた成膜室を
    備え、該プラズマ室で生じたプラズマの活性種を用い
    て、該被成膜試料の表面に所定の薄膜を作成するプラズ
    マ成膜装置において、前記被成膜試料の表面に対して、
    該成膜の内容で決まる所定波長の光を部分的に照射して
    成膜の異方性を実現する装置を備えたことを特徴とする
    プラズマ成膜装置。
  2. 【請求項2】前記被成膜試料を、その被成膜表面に垂直
    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項記載のプラズマ成膜装
    置。
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