JPS59207631A - 光化学を用いたドライプロセス装置 - Google Patents

光化学を用いたドライプロセス装置

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JPS59207631A JP58082368A JP8236883A JPS59207631A JP S59207631 A JPS59207631 A JP S59207631A JP 58082368 A JP58082368 A JP 58082368A JP 8236883 A JP8236883 A JP 8236883A JP S59207631 A JPS59207631 A JP S59207631A
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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】 本発明は、半導体デバイス及て）曹１４導体集積回路の
ｌｌｌ造にお（′Ｊる光化学を用いたドライプロセス方
法に関Ｊる。
従来、ドライプロレスどじでの二［ツチング及びデポジ
ションにＪ−ｉいては、粒子の活１１化に放電を用いた
ものが、主である。この場合、被エツチング物、堆積さ
せる基板等は、ｆ）ダミ領（成因に設置されるか、ｂｔ
、＜は、放電領域外に被処理体を向く方法もあるが、こ
の場合にし、７ｉり電−２− 領域の近傍の放電領域と同程度のガス圧力の範囲の領域
に被処理体を置（方法である。いずれの場合も放電領域
で生成された粒子を被処理体に供給するものである。放
電を行い粒子の活性化を行う場合、電子、イオン等の荷
電粒子が生成され、この荷電粒子が放電を行うためのＮ
磁稈等からエネルギーを供給され、大きな運動エネルギ
ーを持つ。また、この大きな運動エネルギーを持った粒
子と仙の粒子との衝突により、中性の粒子でも大きな運
動エネルギーを持つものも生じる。この」；うイ１高運
動エネルギーを持った粒子を反応の方向性を持たせるた
めに故意に被処理体に黒用Ｊる場合等もある３、上）ホ
のような高運動エネルギーを持つ粒子の被処理体への入
射は被処理体にダメージを与える。この被処理体に与え
られたダメージは、素子の特１１に悪影響を及ぼづ。放
電を用いたドライプロセスにおいては、高運動エネルギ
ーを持つ粒子の存在による被処理体へのダメージの発生
を避けがたいという欠点を有する。また、放電を用いた
−　　３　− 粒子の励起においては、ｈ交電領域の一■ネルギーが高
く、広い範囲のエネルギーを有するために、励起する校
了の選択性に乏しい。このため放電領域に被処理体を設
置Ｊるドライプロレスにおいて等では、望ましくない反
応を伴う場合などがある。例えば、エッヂレグプロセス
時にデポジションが同時に生じる揚台なとである。ｈ々
電領領域生成される種々の励起粒子のうち特定の粒子だ
【ノを選択的に取り出Ｊ方法しあるが、装置が人がかり
で高（ｌｌＴｉなものに＜ｒるという欠点がある。また
、この場合は、高い効率で１２１定粒子を取り出すのは
困難である。
光化学を用いた方法−しいくつか提案され（いるが、ガ
ス励起領域に基板を置くもの、Ｊ”たは、ｈ交電領域へ
の先入用である。ガス励起領域での反応は、反応の方向
性に乏しく、被処理体表面の反応生成物による汚染など
も問題と４１６゜また、放電領域への光の入ｑ］はガス
の圧力を高くＪ−ることがでさり゛、＊☆子励起の効率
が悪く、なおかつ、高エネルギー粒子によるダメージを
−１− 生じるという欠点を右づる。
本発明の目的は、抜上の従来の欠点を除去し、光を用い
て粒子を効率に＜励起し、被処理体へのダメージがな（
、排気を速やかに行うことにより清浄なドライプロセス
が行える光化学を用いたドライプロセス方法を提供する
ことにある。
以下図面を参照して本発明の詳細な説明する本発明の光
化学を用いたドライブ［コセス方法は、光を照射するこ
とにより粒子を励起するものであり、励起された粒子、
または、他の粒子も大きな運動エネルギーを持たない。
光を照射して粒子を励起する領域のガス圧力は被処理体
を設置する領域のガス圧力に比し高くなっている。光に
より励起された粒子は、ガスの圧力差による流れにより
輸送され、被処理体へ供給される。被処理体へ供給され
た粒子は、エツチング、デポジション等の反応を行い、
反応の後、生成された廃ガス粒子゛は、低ガス圧力領域
の粒−５− 子の平均自由行程が長いことから容易に被処理体表面７
９口う除去される。
本発明の方法においては、まず校了を光で励起するため
に大きな運動エネルギーを持つ粒子は生成されない。ま
た、高ガス圧力領域に光を照射Ｊ゛ることになるために
粒子の励起の効率が良い。次に、生成された励起粒子は
ガスの流れ方向に揃つｌζ方向性を持つために方向性の
ある反応を行うことができる。か゛つ、高エネルギー粒
子は生成されず、またガスの流れに」；る輸送の過程に
おいても高運動］エネルギーを与えられないために、被
処理体への高運動エネルギー粒子の入射はなく、本発明
の方法においては被処理体へダメージを生じさせること
はない。また、被処理体は比較的ガス圧力の低いｆｎ　
ｌ１ｉｌ！に設置されることから、その部分での粒子の
平均自由行程が長く、反応が終わった廃ガス和子等は、
被処理体表面から拡散により、速やかに除去されること
になる。従って被処理体表面では、廃ガス粒子は速やか
に除去され、常に新しい励起−〇　　− 粒子が供給されることになり、反応生成物等による被処
理体表面の汚染が極めて少ない。づなわち本発明の方法
にＪ：るプロレスは極めて清浄なプロセスである。
光照０，１によるＮｅｆ子のしく）起においては、光子
とガス粒子の相互作用により、光子のエネルギーがガス
粒子に伝達される。この場合、光子の運動エネルギーは
無視してよいほどに小さく、かつ光子の１ネルギーは−
しつばら粒子の電子的な準位、振動準位、回転準位など
の内部］−ネルギーに変操されるために、粒子の運動エ
ネルギーの増加は殆んどない。従って、励起後のガス粒
子の運動エネルギーは、励起前に持っていたマックスウ
Ｔルーポル”／？ン（Ｍ　ａｘｗｅｌｌ　−Ｂ　ｏｌｔ
ｚｍａｎｎ）分布則に従う運動エネルギー分布から大き
くずれることはない。また、粒子はガス圧力の差から生
じる流れどじで、流れ方向に揃った集団運動を行う５．
高ガス圧力粘性流領域から低ガス圧力分子流領域に口径
の小ざなノズルを通してガス粒子が噴出するにうな場合
には粒子の＝　　７　− 流れは方向性の揃った噴流となるが、この場合でも、粒
子（よマックスウェル−ボルツマン分布則から人さく【
；ｊずれた運動エネルギーを持ち１！１ない。平均的に
は、その運動エネルギーは高々数１０＋ｎｔ＞Ｖ程度で
ある。この程度の運動エネルギーを持つ粒子の被処理１
本表面への入射によるダメージの発生は殆んどない。
第１図は、本発明の光化学を用いたドライプロセス方法
を説明Ｊるための一装置例である。
１は、粒子の励起を行う光の光源、２はプロセスが行わ
れるヂャンバである。チャンバ２内は什切り板３で、ガ
スを励起する高ガス圧力領域４ど低ガス圧力領１′ｆｉ
５に分割される。高ガス圧）Ｊ領域４ど低ガス圧力流域
５は、それぞれ独立した排気系６．７を持つ１．また、
高ガス圧力領域４には、ガス導入系８が接続される。９
は光源１からの光であり、１０は光９を透過ざゼる窓で
ある。光９は窓１０を透過し、高ガス圧力領域４に入射
し、イこで、ガス粒子を励起Ｊる。１１は仕切り板３に
股（プられた粒子の噴出−８− ［］であり、高ガス圧力領域４で生成された励起粒子は
この噴出口１１から低ガス圧力領域５へ噴出される。１
２は該噴出［１１１から噴出した噴流を示ず。１３は低
ガス圧力領域に置かれた被処理体であり、１４は被処理
体を支持する台である。
光源としては、水銀ランプ、キセノンランプ等のように
広い波長領域にスペクトルを持つような光源でも、吸収
を生じる波長の光を選択的に出す光源でもよい。特定の
粒子の吸収ラインに合った単色光（レーザ等）を用いた
場合には反応を選択的に生じさせることができる。また
、何種類かの光源からの光を同時に入用させることによ
り、１種類以上の粒子を励起ざゼることを行ってもよい
。
高ガス圧ノコ領域のガスの圧力調整は排気系６とガス導
入系８で行うが、この場合、ｒ）ｌ−気系６は、到達真
空度の良いものでなくとも良い。例えば、ロータリポン
プ程度で得られる到達真空度があれば良い。高ガス圧力
領域の圧力はガス−９− 粒子の平均自由行程が、装置用法オーダよりも短い粘性
流領域にあれば良く、生じさｌ↓る励起粒子の種類によ
っても異なるが、大気圧、もしくは、それ以上の圧力で
ある場合もある。大気圧以上のガス圧力で動作ざＵる場
合には、排気系どして特にポンプ等を用いないで良い場
合もある。圧力調整、排気速ｔｉ　ｉ＋ｑ整用どしてポ
ンプを使ってもさしつかえない１゜ 噴流中の粒子の分布は、１ｌｒ）出［］１１の形状に大
きく依存覆る。ここでは−例として噴出口が円形の場合
について説明Ｊる。第２図１よ、噴出口が円形の場合の
断面形状と低圧力側へ噴出した粒子数の分布を示づ一図
である。粒子数の方向分布は、ｌ−、ｄの値、ガスの圧
力、ガス粒子の種類で決る。一般に、圧力勾配が人ぎく
、Ｌ７・′ｄが大きいほど粒子の方向分布（１前方（Ｚ
方向）しこしぼられることになる。
大面積の基板等を処理する場合には、粒子の噴出口が１
つでは基板面内での反応の分イ１１が生じてしまう。
−１０− この場合には噴出口を複数にして噴出粒子の基板面内で
の分布を一様にしてやれば良い。また、噴出口は円形の
みでなく、角形、スリツＩ〜状のものでもよく、低圧ノ
〕側に粒子数の方向性のある噴流を生じさせるものであ
ればとの」；うな形状でも良い。
第１図で説明した例は、高ガス圧力領域と低ガス圧力領
域を独立して排気しているものであったが、ガス圧力差
は、装置においてガスの流れ方向にほぼ垂直な方向の断
面積の異なる側法領域を設りて作ることもでさる。第３
図は、本発明を説明するための他の装置例である。この
例における装置の場合、ガスの流れ方向にほぼ垂直な方
向の断面積の小さな領域から断面積が大ぎく低ガス圧力
領域５へのガスの流れを利用したものであり、光っけ高
ガス圧力領域４の部分に流れに添って入射させている。
ガス圧力差は、高ガス圧力領域４、低ガス圧力領域５の
ガスの流れ方向に垂直な方向の径の比率、ポンプの排気
速痩、導入ガス圧力等により決る。また−　　１１　− １被処理体表面に入口Ｊ′？Ｉる粒子数は、噴１１日」
１１と被処理体との距離により変化する。被処理体に入
射１８粒子の流れ方向の分布も、被処理体、噴出口１１
の位置関係により決るために、反応の均一１！１を得る
ためには、装置の一＼」法、条件で決る最適値を求める
必要がある。
この他に、ガスの流れを作る方法として高ガス圧力領域
４、低ガス圧力領域５を結ぶ、ガスの流れの通路が比較
的長く、通路内でガス圧力差が大きいような場合でも良
い。この場合は、低ガス圧力領域５に被処理体を設置し
ても良いが、通路内に被処理体を設置しても良く、この
方が反応の方向性が良くなる場合もある。
低ガス圧力領域５の排気系は、到ｊ室真空＋（ｉが良い
ものを使う必要がある。ガス粒子の平均自由行程は、ガ
ス圧力により決るが、低ガス圧力領域にａ５【）る真空
度は、粒子の平均自由行程が系の寸法オーダよりも大き
くなる分子流領域に入っていることが望ましい。
光照射による励起はガス粒子のみでなく、被−１２− 処理体表面を励起することがある。例えば、半導体表面
に光を照射した場合に、半導体表面での化学反応が促進
される場合、また半導体表面に膜を堆積させる場合に光
照射を行うことにより膜質が良くなる場合等である。光
照射をガス粒子のみの励起でなく、被処理体表面をも活
性化する方法と同時に用いることに」：す、より効果的
なプロセスとすることもできる。第１図の装置例の場合
には、仕切り板３を透明な材質で作ることにより実現で
きる。この場合粒子を励起する波長と被処理体表面を活
性化する光の波長が異なる場合には、二つの光源を用い
ても良いし、２種類の単色光を用いても良い。
以上説明したように、本発明の光化学を用いたドライプ
ロセス方法は、高ガス圧力領域に光を照射し、効率良く
粒子を励起し、生成された粒子をガス圧力差によるガス
の流れにより輸送して低ガス圧力にある被処理体へ供給
するもので、ダメージのない、清浄なプロセスを行うこ
とができる。また、励起粒子に方向性を持たせ−１３− ることができ、方向性のある反応を生じさせることがで
き、ダメージのない異方性のドライエツチング方法が実
現できるなど数多くの利点を有し、工業的に大ぎな価値
を有している。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の光化学を用いたドライプロセス方法を
実現するための装置例、第２図は圧力差によるガス粒子
の噴流にお（プる低ガス圧力領域での粒子の分布を説明
するための図、第３図は本発明の光化学を用いたドライ
プロセス方法を実現するための他の装置例である。 特許出願人 −１４−

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）高ガス圧力領域に光を照射りることによリガス粒
    子を励起し、このガス体を高ガス圧力領域、もしくは、
    低ガス圧力領域の少な（とも１つの流れ方向に対し、は
    ぼ垂直方向に測った実効面積より狭くせられたる部分を
    通過させることにより、低ガス圧力領域にある被処理体
    に圧力差ににり輸送、供給し被処理体の処理を行わしめ
    ることを特徴どした光化学を用いたドライプロセス方法
    。
  2. （２）高ガス圧力領域もしくは低ガス圧力領域の少なく
    とも１つの流れ方向にほぼ垂直な方向の断面積が比較的
    小さくなっている、高ガス圧力領ｉ或と低ガス圧力領域
    を結ぶガスの流れの通路部分に被処理体を置き、被処理
    体の処理を行わしめること特徴とした−　　１　− 前６Ｃ特許請求の範囲第１項記載の光化学を用いたドラ
    イプロセス方法。
  3. （３）低ガス圧力領域へガス体を導入する、ガスの流れ
    方向にほぼ垂心な方向の断面の面積が小さな通路を設（
    ）、該通路部分へ光を照射し粒子を励起し、被処理体を
    、低ガス作力ｌ？ｒｉ域の該通路のガス体の出］１近（
    名に設置し、被処理体の処理を行ね（〕めることを特徴
    どした６ζ１記特許請求の範囲第’ｌ　Ｊｎ記稈の光化
    学を用いたドライプロセス方法５゜
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