JPS62271431A - 半導体製造装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 ［産業上の利用分野］ この発明は半導体製造装置に関し、待に、半導体素子製
造工程におけるプラズマを使用して微細加工または薄膜
形成などの表面１１！ｌ理を行なうような半導体製造装
置に関する。

［従来の技術］ 半導体集積回路は、益々高Ｉ！８！Ｉ化の要求が厳しく
なってきており、パターンの微細化およびゲート絶縁膜
などの膜形成時の’ａｍ化が進んでいる。

現在では、これらの要求に対応するために、微細加工で
は反応性イオンをビーム状にして、試料に照射させるこ
とによりエツチングする方法、いわゆる反応性イオンビ
ームエツチング（以下、ＲＩＢＥと称する）が検討され
ている。

第２図および第３図は従来のＲＩＢＥ法で用いられる半
導体製造装置の構成例を示す図である。

第２図において、マイクロ波が供給されるイオン源４の
周囲には、第１および第２の磁気コイル１．２が巻回さ
れていて、試料台６には試料５が配置されている。そし
て、第１および第２の磁気コイル１．２によって発散磁
場が構成され、イオン源４から生じた高速電子が試料５
に照射されて、所定の処理が施される。

なお、試料台６の後方に第３の磁気コイル３を巻回する
ことにより、ミラー磁場を形成することもできる。また
、電子サイクロトロン共鳴く以下、ＥＣＲと称する）現
象を利用したイオン源を用いたＲＩＢＥ装置の場合は、
イオン加速用グリッドを設けなくとも比較的大電流が得
られ、微細パターンの加工だけではなく、薄膜形成など
においてもＥＣＲイオン源を利用した装置による方法が
注目されている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、従来のプラズマ半導体製造装置では、第２図お
よび第３図に示したように、磁場構成を発散磁場あるい
はミラー磁場にしており、このような状態では、多量の
高速電子が試料５に衝突し、試料５自体の温度上昇およ
び試料５の損傷が発生するなどの問題点があった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、試料への電子ま
たはイオンのＩＩ撃が少なくかつ低温でプラズマ処理が
可能な半導体製造装置を提供することである。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る半導体製造装置は、イオン源の周囲に磁
気コイルを配置し、イオン源に電磁波を供給してプラズ
マ流を生じさせ、プラズマ流を試料に照射して試料表面
の処理を行なうものにおいて、プラズマ流を試料表面に
導くために、正電位の印加された電極を試料近傍の壁面
に設けるようにしたものである。

［作用］ この発明の半導体製造装置は、試料近傍の表面に正電位
の印加された電極を配置することにより、電場および磁
場構成を！に適化でき、試料への高速電子またはイオン
の入射を減少させることができ、試料温度の上昇および
試料の損傷を防いだ状態で安定したプラズマ処理が可能
になる。

［発明の実施例］ 第１図はこの発明の一実施例の半導体製造装置の概要を
示す図である。この第１図に示した半導体製造装置は、
以下の点を除いて前述の第２図および第３図と同じであ
る。すなわち、試料５の近傍の壁面には、１ｏないし４
０Ｖ程度の正電位に印加された電極７が配置され、試料
台６には、直流バイアスまたは高周波バイアスの電源８
から−コないし一５０Ｖ程度の負電位が印加されている
。

なお、試料台６の後方に設けられた第３の磁気コイル３
は前述の第３図に示した磁気コイル３とは電流の流れが
逆方向となるようにされている。

上述のごとく構成された半導体製造装置において、イオ
ン′ｆｌＡ４はマイクロ波により電子を発生する。発生
された電子は磁力線によって試料５の方向へ急速に加速
される。しかし、電子は試料５の近くまで到達すると、
形成されている電場および磁場によって大部分が磁力線
に沿って試料５の外側に逸れてしまい、試料５に入射す
る電子が受金となる。それによって、電子衝撃の少ない
かつ低温でのプラズマ処理が可能となる。

ここで、上述の半導体製造装置を使用して、多結晶シリ
コンの微細パターンをエツチング加工する場合の作用効
果について説明する。

まず、反応性ガスとして６フツ化硫黄（ＳＦ、）をイオ
ン源４に導入し、２．４５ＧＨｚのマイクロ波をイオン
源４に供給するとともに、磁気コイル１．２によって８
７５Ｇの磁場を形成することにより、ＥＣＲ現象を生じ
させ、高密度プラズマを発生して試料台６上の試料５を
エツチング加工した。この場合、第１の磁気コイル１に
流れる電流を１８０Ａ、第２の磁気コイル２に流れる？
ｌｌ流を１８０Ａおよび第３の磁気コイル３に流れる電
流を一１８ＯＡとすることにより、試料表面近傍の磁場
をほぼＯとするカスプ磁場を形成することができた。そ
して、マイクロ波電力を６５０Ｗ。

ガス圧力を６．４×１Ｏ−２ｐａ、試料台６の電位を接
地状態にし、試料台６に流れるサセプタ電流密度を１．
２５　ｆｆ１Ａ／Ｃｆｆ１２とし、試料５の温度を６０
℃以下という低温状態に置いて、多結晶シリコンを毎分
２００ｎｅ以上の高速度にてエツチング加工することが
可能となった。

他の条件は同じで、第３の磁気コイル３に流れるＮ流を
ＯＡ（発散磁場）にした場合は、サセプタ電流密度は約
０．４　　ｍＡ／ｃ１であり、試料温度は約６５℃であ
った。また、第３の磁気コイル３に流れる電流を９０Ａ
（ミラー磁場）にした場合は、サセプタ電流密度は−０
，２ｍＡ／ｃ１となり、試料温度は７３℃まで上昇し、
高速電子が多量に入射で°きるようになった。

上述のごとく、試料近傍での電場形成および磁場形成を
カスプ磁場とすることによって、電子またはイオン衝撃
が少なく、低温状態においてデバイス損傷の少ない安定
したプラズマ処理を行なうことが可能となった。

なお、上述の説明では、ＥＣＲ型イオン源を使用し、エ
ツチング加工する例について説明したが、これに限るこ
となく、プラズマ流を用いて薄膜形成または試料表面の
酸化、窒化などの表面処理などのすべてのプラズマ処理
装置に適用可能である。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、プラズマ流を試料表
面に導くために、正電位の印加された電極を試料近傍の
壁面に設けるようにしたので、安定したプラズマ処理が
可能となる。また、イオンが周辺へ発散するのを防ぐこ
ともできるため、均一性の良い高速処理が可能となる。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の一実施例の構成を示す図である。第
２図および第３図は従来の半導体製造装置の構成を示す
図である。 図において、１は第１の磁気コイル、２は第２の磁気コ
イル、３は第３の磁気コイル、４はイオン源、５は試料
、６は試料台、７はＮ極、８は電源を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）イオン源の周囲に磁気コイルを配置し、前記イオ
   ン源に電磁波を供給してプラズマ流を生じさせ、このプ
   ラズマ流を試料に照射して前記試料表面の処理を行なう
   半導体製造装置において、前記試料近傍の壁面には、前
   記プラズマ流を前記試料表面に導くために、正電位の印
   加された電極が設けられることを特徴とする、半導体製
   造装置。 （２）前記試料は試料台によつて保持され、前記試料台
   には、前記電極に対して負電位にするための負電圧印加
   手段が設けられる、特許請求の範囲第１項記載の半導体
   製造装置。（３）前記試料台の後方には、カスプ磁場を
   形成するための磁気コイルが設けられる、特許請求の範
   囲第１項または第２項記載の半導体製造装置。 （４）前記試料は低温状態で処理される、特許請求の範
   囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の半導体製造装
   置。 （５）前記試料は電子またはイオン衝撃の少ない状態で
   処理される、特許請求の範囲第１項ないし第４項のいず
   れかに記載の半導体製造装置。 （６）前記試料はエッチング処理される、特許請求の範
   囲第１項ないし第５項のいずれかに記載の半導体製造装
   置。 （７）前記試料は薄膜形成処理される、特許請求の範囲
   第１項ないし第５項のいずれかに記載の半導体製造装置
   。 （８）前記試料は酸化、窒化などの表面変質処理を行な
   うものである、特許請求の範囲第１項ないし第５項のい
   ずれかに記載の半導体製造装置。 （９）前記イオン源は電子サイクロトロン共鳴現象を利
   用したイオン源である、特許請求の範囲第１項ないし第
   ８項のいずれかに記載の半導体製造装置。