JPS62136573A - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置Info
- Publication number
- JPS62136573A JPS62136573A JP27675885A JP27675885A JPS62136573A JP S62136573 A JPS62136573 A JP S62136573A JP 27675885 A JP27675885 A JP 27675885A JP 27675885 A JP27675885 A JP 27675885A JP S62136573 A JPS62136573 A JP S62136573A
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- JP
- Japan
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- reaction chamber
- gas
- excited species
- plasma
- metastable excited
- Prior art date
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- Pending
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- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は半導体プロセスなどに利用されるプラズマ被膜
形成やプラズマエツチングを行うプラズマ処理装置に関
する。
形成やプラズマエツチングを行うプラズマ処理装置に関
する。
半導体装置等の製造工程がドライ化の方向に進みプラズ
マを利用した被膜形成やエツチング方法が多用されてい
る。このようなプラズマ処理装置における処理効率を高
める手段として２つのプラズマ発生室を設ける方法が考
案され、公開特許公報昭５９−１４５５３０号、同町５
９−１４８３２６号、同町５９−１９１３２４号公報等
で公知化されている。このような公知例に於ては、反応
ガスはまず第１の放電室（予備室）で予備分解を受け、
しかる後に第２の放電室である反応室に導かれている。
マを利用した被膜形成やエツチング方法が多用されてい
る。このようなプラズマ処理装置における処理効率を高
める手段として２つのプラズマ発生室を設ける方法が考
案され、公開特許公報昭５９−１４５５３０号、同町５
９−１４８３２６号、同町５９−１９１３２４号公報等
で公知化されている。このような公知例に於ては、反応
ガスはまず第１の放電室（予備室）で予備分解を受け、
しかる後に第２の放電室である反応室に導かれている。
その結果、反応室（第２の放電室）内のプラズマ密度は
従来法に較べて遥かに高くなり、膜形成やエツチングの
処理速度が向上するとされている。
従来法に較べて遥かに高くなり、膜形成やエツチングの
処理速度が向上するとされている。
このように第１の放電室（予備室）で反応ガスを予備分
解する方法は、反応室（第２の放電室）内での活性種を
増大させる手段として効果的ではあるが、一方第１の放
電室で生成した多くのラジカルや分解生成物は反応室（
第２の放電室）に入る前に再結合などによって不活化す
るという問題点があった。また、第１の放電室と反応室
（第２の放電室）とを連結する管の内壁に反応生成物の
被膜が多量付着するなどの問題点もあった。
解する方法は、反応室（第２の放電室）内での活性種を
増大させる手段として効果的ではあるが、一方第１の放
電室で生成した多くのラジカルや分解生成物は反応室（
第２の放電室）に入る前に再結合などによって不活化す
るという問題点があった。また、第１の放電室と反応室
（第２の放電室）とを連結する管の内壁に反応生成物の
被膜が多量付着するなどの問題点もあった。
本発明の目的は上記の問題点を解決し、反応室（第２の
放電室）内での反応性ガスの活性化効率を高めるプラズ
マ処理装置を提供することにある。
放電室）内での反応性ガスの活性化効率を高めるプラズ
マ処理装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、第１の放電室と反応室（第２の放
電室）とを連結する管の内壁に反応生成物による被膜が
ほとんど付着しないプラズマ処理装置を提供することに
ある。
電室）とを連結する管の内壁に反応生成物による被膜が
ほとんど付着しないプラズマ処理装置を提供することに
ある。
上記の目的を達成するために、本発明に於ては第１の放
電室で長寿命の準安定励起原子・分子を発生させ、しか
るのちに反応室（第２の放電室）に該準安定励起種を導
くと共に反応ガスを第１の放電室を経由せず直接反応室
（第２の放電室）に導くようにしたことを特徴としてい
る。
電室で長寿命の準安定励起原子・分子を発生させ、しか
るのちに反応室（第２の放電室）に該準安定励起種を導
くと共に反応ガスを第１の放電室を経由せず直接反応室
（第２の放電室）に導くようにしたことを特徴としてい
る。
したがって本発明は、被処理基板を収容する反応室、準
安定励起種を発生する第１のプラズマ発生手段、該準安
定励起種を前記反応室に導く手段、前記反応室に反応性
ガスを導入する手段、該反応室に導入した反応性ガスを
活性化する第２のプラズマ発生手段を有することを特徴
としている。
安定励起種を発生する第１のプラズマ発生手段、該準安
定励起種を前記反応室に導く手段、前記反応室に反応性
ガスを導入する手段、該反応室に導入した反応性ガスを
活性化する第２のプラズマ発生手段を有することを特徴
としている。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。図に
於て１は反応室、２は被処理基板であり電極１２上に設
置されている６３は準安定励起原子・分子発生の為のガ
ス源で、ガス源３から出たガスは弁４を経て第１のプラ
ズマ発生手段により準安定励起種に変換される。図に於
て６はマイクロ波電源、５は準安定励起種発生部である
キャビティーを表わし、５と６が第１のプラズマ発生手
段に相当する。３のガス源に貯蔵されろガスが例えは窒
素ガスの場合、前記第１のプラズマ発生手段によって５
で発生した準安定励起窒素分子Ｎ２（Ａ ３Σいは６．
１７ｅＶの励起エネルギーをもち長時間励起状態（寿命
は２．１秒）に留まっている。
於て１は反応室、２は被処理基板であり電極１２上に設
置されている６３は準安定励起原子・分子発生の為のガ
ス源で、ガス源３から出たガスは弁４を経て第１のプラ
ズマ発生手段により準安定励起種に変換される。図に於
て６はマイクロ波電源、５は準安定励起種発生部である
キャビティーを表わし、５と６が第１のプラズマ発生手
段に相当する。３のガス源に貯蔵されろガスが例えは窒
素ガスの場合、前記第１のプラズマ発生手段によって５
で発生した準安定励起窒素分子Ｎ２（Ａ ３Σいは６．
１７ｅＶの励起エネルギーをもち長時間励起状態（寿命
は２．１秒）に留まっている。
そのため、準安定励起発生部５（キャビティー）＋
内で発生したＮＺ（ＡδΣＵ）は、該発生部５から離れ
た位置に移動した段階に於ても励起状態に留まっている
。このような長寿命を有する準安定励起種は７を経て反
応室１に導入される。一方、８は反応性ガスの貯蔵部で
あり、該ガス弁９．管１０を通して反応室１に導かれる
。反応室１には、ＲＦ電源１１とつながった電極１２が
設置され、１１と１２からなる第２のプラズマ発生手段
によって前記の如く導入された反応性ガスが分解もしく
は活性化され、前記電極１２上に設置された被処理基板
２のエツチングや該基板２上への被膜形成が行われる。
た位置に移動した段階に於ても励起状態に留まっている
。このような長寿命を有する準安定励起種は７を経て反
応室１に導入される。一方、８は反応性ガスの貯蔵部で
あり、該ガス弁９．管１０を通して反応室１に導かれる
。反応室１には、ＲＦ電源１１とつながった電極１２が
設置され、１１と１２からなる第２のプラズマ発生手段
によって前記の如く導入された反応性ガスが分解もしく
は活性化され、前記電極１２上に設置された被処理基板
２のエツチングや該基板２上への被膜形成が行われる。
尚、１３は排気管である。
このようにガス貯蔵部８から出た反応性ガスは主として
第２のプラズマ発生手段によって分Ｍ、もしくは活性化
されるが、同時に第１のプラズマ発生手段により生成し
、反応室１に導入されろ準安定励起種からもエネルギー
が伝達されろことがら、反応室１内における反応性ガス
の分解もしくは活性化の反応は促進されることになる。
第２のプラズマ発生手段によって分Ｍ、もしくは活性化
されるが、同時に第１のプラズマ発生手段により生成し
、反応室１に導入されろ準安定励起種からもエネルギー
が伝達されろことがら、反応室１内における反応性ガス
の分解もしくは活性化の反応は促進されることになる。
第１図に於て５および６からなる第１のプラズマ発生手
段を取り除くと、既存の平行平板型のプラズマ処理装置
の構成となる。従来からの平行平板型の処理装置では、
被処理基板を均一にプラズマ処理することができるとい
う長所はあるが、他のプラズマ処理方法と較べて処理能
力が小さいという欠点があった。しかしながら前記の第
１のプラズマ発生手段を具備することにより゛、高周波
電源１１の出力を高めることなく、したがって被処理基
板２の損傷を増大させることなく処理能力の欠点をカバ
ーできるようになっている。
段を取り除くと、既存の平行平板型のプラズマ処理装置
の構成となる。従来からの平行平板型の処理装置では、
被処理基板を均一にプラズマ処理することができるとい
う長所はあるが、他のプラズマ処理方法と較べて処理能
力が小さいという欠点があった。しかしながら前記の第
１のプラズマ発生手段を具備することにより゛、高周波
電源１１の出力を高めることなく、したがって被処理基
板２の損傷を増大させることなく処理能力の欠点をカバ
ーできるようになっている。
上にのべたように、長寿命の準安定励起種を生成する特
定のガスのみをガス貯蔵部３に貯蔵し該ガス貯蔵部から
のガスを選択的に第１のプラズマ発生手段で活性化し、
他の反応性ガスは直接反応室１に導入する形態をとるこ
とから、第１のプラズマ発生手段により発生した準安定
励起種が反応室１に入る前に他の反応ガスと衝突して不
活化する確率は低減される。したがって準安定励起種発
生部５と反応室１を連結する管の内壁に反応生成物が付
着するという不都合も改善される。第１図の実施例によ
り窒化膜を形成する際の具体例を次に示す。図のガス貯
蔵部３に窒素を貯蔵し、第１のプラズマ発生手段によっ
て窒素の準安定励起種＋ 子Ｎ２（ＡδΣＵ）を発生させて反応室１に導くと共に
反応性ガスの貯蔵部８にモノシランガスを貯蔵して、該
反応性ガスをリークしてｔ１１極１２間で高周波放電を
行わせると、被処理基板２上に５ｉａＮａ膜が効率よく
生成する。
定のガスのみをガス貯蔵部３に貯蔵し該ガス貯蔵部から
のガスを選択的に第１のプラズマ発生手段で活性化し、
他の反応性ガスは直接反応室１に導入する形態をとるこ
とから、第１のプラズマ発生手段により発生した準安定
励起種が反応室１に入る前に他の反応ガスと衝突して不
活化する確率は低減される。したがって準安定励起種発
生部５と反応室１を連結する管の内壁に反応生成物が付
着するという不都合も改善される。第１図の実施例によ
り窒化膜を形成する際の具体例を次に示す。図のガス貯
蔵部３に窒素を貯蔵し、第１のプラズマ発生手段によっ
て窒素の準安定励起種＋ 子Ｎ２（ＡδΣＵ）を発生させて反応室１に導くと共に
反応性ガスの貯蔵部８にモノシランガスを貯蔵して、該
反応性ガスをリークしてｔ１１極１２間で高周波放電を
行わせると、被処理基板２上に５ｉａＮａ膜が効率よく
生成する。
第２図は本発明の第２の実施例であり、第１図の実施例
の装置構成に加えて１反応室１内に光エネルギーを照射
する機能を付加したものである。
の装置構成に加えて１反応室１内に光エネルギーを照射
する機能を付加したものである。
図に於て１４は光源、１５はレンズ、１６は反応室１に
設けられた光透過窓であり、その他は第１図の構成と同
じである。第２図の実施例では、第１及び第２のプラズ
マ発生手段の他に光ｉｄＲ反応を利用して反応性ガスを
分解もしくは活性化できることから、処理効率を更に高
めることができる。
設けられた光透過窓であり、その他は第１図の構成と同
じである。第２図の実施例では、第１及び第２のプラズ
マ発生手段の他に光ｉｄＲ反応を利用して反応性ガスを
分解もしくは活性化できることから、処理効率を更に高
めることができる。
光源１４には１反応性ガスを分解もしくは活性化するに
適した紫外線光ｍ（エキシマレーザ−など）や炭酸ガス
レーザー等を利用することができる。
適した紫外線光ｍ（エキシマレーザ−など）や炭酸ガス
レーザー等を利用することができる。
尚上記実施例の説明では、準安定励起種発生用のガスと
して窒素を引用したが、その他酸素、希ガスなどの準安
定励起種を有効利用できる。但しプラズマ処理装置とし
ての効率を高める為には。
して窒素を引用したが、その他酸素、希ガスなどの準安
定励起種を有効利用できる。但しプラズマ処理装置とし
ての効率を高める為には。
準安定励起状態の寿命が１０ｍｓ以上ある励起種を利用
することが望ましい。さらに、基板上での反応の均一性
を得るためには、より長い寿命を有する励起種を必要と
じ１００ ｍ ｓ以上であることが望ましい。このよう
な長寿命の準安定励起種を生成するガスを選択すると共
に、反応室に導入する準安定励起種を均一に分布させる
ことが重要な課題となってくる。そのような手段として
は、被処理基板を取り囲むごとく環状管を設置すると共
に該環状管を準安定励起種の導入管（第１図及び第２図
の７に相当）と接続し、更に該環状管にほぼ等間隔に前
記準安定励起種の噴出口を設ける方法が有効である。
することが望ましい。さらに、基板上での反応の均一性
を得るためには、より長い寿命を有する励起種を必要と
じ１００ ｍ ｓ以上であることが望ましい。このよう
な長寿命の準安定励起種を生成するガスを選択すると共
に、反応室に導入する準安定励起種を均一に分布させる
ことが重要な課題となってくる。そのような手段として
は、被処理基板を取り囲むごとく環状管を設置すると共
に該環状管を準安定励起種の導入管（第１図及び第２図
の７に相当）と接続し、更に該環状管にほぼ等間隔に前
記準安定励起種の噴出口を設ける方法が有効である。
反応性ガスとしては、モノシランの例を引用したが、プ
ラズマ処理装置の利用形態に応じて所望のガスを利用す
ることができる。たとえば本発明を被膜形成の手段とし
ては利用する場合は、モノシラン、ジシラン、アルシン
、ホスフィン、ジボランなどの水素化物、トリメチルガ
リウム、トリメチルアルミニウムなどの有機金属化合物
、更には各種金属カルボニルなどを利用することができ
る。また本発明をドライエツチングの手段として使用す
る場合は、ＣＱｚ、 Ｓ Ｆｅ、 ＣＦ４１ ＣＣＩ２
４などハロゲンガスやハロゲン元素含有ガスを利用する
ことができる。
ラズマ処理装置の利用形態に応じて所望のガスを利用す
ることができる。たとえば本発明を被膜形成の手段とし
ては利用する場合は、モノシラン、ジシラン、アルシン
、ホスフィン、ジボランなどの水素化物、トリメチルガ
リウム、トリメチルアルミニウムなどの有機金属化合物
、更には各種金属カルボニルなどを利用することができ
る。また本発明をドライエツチングの手段として使用す
る場合は、ＣＱｚ、 Ｓ Ｆｅ、 ＣＦ４１ ＣＣＩ２
４などハロゲンガスやハロゲン元素含有ガスを利用する
ことができる。
第１図の実施例の説明の所で窒化膜を形成する際の具体
例をのべた。この事例の場合は、第１のプラズマ発生手
段により生成した準安定励起種＋ （Ｎｚ；Ａ”ΣＵ）が窒化膜形成反応を誘起させると共
に該窒化膜を構成する元素ともなっている。このように
準安定励起種が膜の構成元素になることもあるが、単に
ガス源８から流出する反応ガスを分解もしくは活性化す
ることのみに利用されることもある。その場合、第１の
プラズマ発生手段により生成した準安定励起種は単なる
エネルギー伝達を司るエネルギーキャリヤーの役目を果
す。例えば希ガスの準安定励起種を利用するプラズマ処
理方法はそのような例といえる。
例をのべた。この事例の場合は、第１のプラズマ発生手
段により生成した準安定励起種＋ （Ｎｚ；Ａ”ΣＵ）が窒化膜形成反応を誘起させると共
に該窒化膜を構成する元素ともなっている。このように
準安定励起種が膜の構成元素になることもあるが、単に
ガス源８から流出する反応ガスを分解もしくは活性化す
ることのみに利用されることもある。その場合、第１の
プラズマ発生手段により生成した準安定励起種は単なる
エネルギー伝達を司るエネルギーキャリヤーの役目を果
す。例えば希ガスの準安定励起種を利用するプラズマ処
理方法はそのような例といえる。
尚窒素などの準安定励起種は高いエネルギーを有する為
、前記の公知例でのべられているような実施形態つまり
反応性ガスをすべて第１のプラズマ発生部を通したのち
第２のプラズマ発生部（反応処理室）に導く方式では効
率よく準安定励起種を形成することは難しい。
、前記の公知例でのべられているような実施形態つまり
反応性ガスをすべて第１のプラズマ発生部を通したのち
第２のプラズマ発生部（反応処理室）に導く方式では効
率よく準安定励起種を形成することは難しい。
本発明では、長寿命の準安定励起種を形成するガスのみ
を選別して第１のプラズマ発生手段を経由させる為、効
率よく準安定励起種を形成でき、かつ該励起種をプラズ
マ処理に有効利用できるという長所がある。
を選別して第１のプラズマ発生手段を経由させる為、効
率よく準安定励起種を形成でき、かつ該励起種をプラズ
マ処理に有効利用できるという長所がある。
本発明によれば、第１の放電室（予備室）で生成したラ
ジカルや分解生成物が反応室に入る前に再結合などによ
って不活化するという問題点や第１の放電室と反応室と
を連結する管の内壁に反応生成物の被膜が付着するなど
の問題点を改善できるという効果がある。
ジカルや分解生成物が反応室に入る前に再結合などによ
って不活化するという問題点や第１の放電室と反応室と
を連結する管の内壁に反応生成物の被膜が付着するなど
の問題点を改善できるという効果がある。
第１図は本発明の第１の実施例を示す装置の概略構成図
、第２図は本発明の第２実施例を示す装置の概略構成図
である。 １・・・反応室、２・・・被処理基板、３，８・・・ガ
ス貯蔵部、５・・・準安定励起種発生部、６．１１・・
・ｆｌｔ源、１２・・・電極、１３・・・排気管、１４
・・・光源、１６・・・光透過窓。
、第２図は本発明の第２実施例を示す装置の概略構成図
である。 １・・・反応室、２・・・被処理基板、３，８・・・ガ
ス貯蔵部、５・・・準安定励起種発生部、６．１１・・
・ｆｌｔ源、１２・・・電極、１３・・・排気管、１４
・・・光源、１６・・・光透過窓。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、被処理基板を収容する反応室と、準安定励起種を発
生する第１のプラズマ発生手段と、該準安定励起種を前
記反応室に導く手段と、前記反応室に反応性ガスを導入
する手段と、前記反応室に導入した反応性ガスを活性化
する第２のプラズマ発生手段とを有することを特徴とす
るプラズマ処理装置。 ２、前記準安定励起種の寿命が１０ｍｓより長寿命を有
するものからなることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載のプラズマ処理装置。 ３、前記準安定励起種発生用のガスとして希ガス、窒素
又は酸素のうちの少なくとも１種を利用することを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載のプラズマ処理装置。 ４、前記準安定励起種を反応室に導入する手段ととして
、前記被処理基板を取り囲むごとく設置した環状管に設
けられたガス噴出口より該準安定励起種を導入すること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のプラズマ処理
装置。 ５、前記反応室に導入された反応性ガスの光誘起反応を
進行せしめるための光源を付加したことを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載のプラズマ処理装置。 ６、前記第２のプラズマが平行平板型放電により形成す
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のプラズ
マ処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27675885A JPS62136573A (ja) | 1985-12-11 | 1985-12-11 | プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27675885A JPS62136573A (ja) | 1985-12-11 | 1985-12-11 | プラズマ処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62136573A true JPS62136573A (ja) | 1987-06-19 |
Family
ID=17573935
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27675885A Pending JPS62136573A (ja) | 1985-12-11 | 1985-12-11 | プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62136573A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01152629A (ja) * | 1987-07-16 | 1989-06-15 | Texas Instr Inc <Ti> | 処理装置 |
| JPH01220830A (ja) * | 1987-07-16 | 1989-09-04 | Texas Instr Inc <Ti> | 処理装置及び方法 |
| JPH02146744A (ja) * | 1987-07-17 | 1990-06-05 | Texas Instr Inc <Ti> | 処理装置及び方法 |
| JPH02183525A (ja) * | 1989-01-10 | 1990-07-18 | Ulvac Corp | プラズマアッシング装置 |
| WO2004086451A3 (en) * | 2003-03-21 | 2005-06-02 | Zond Inc | Plasma generation using multi-step ionization |
| WO2004102610A3 (en) * | 2003-05-06 | 2005-11-17 | Zond Inc | Generation of uniformly-distributed plasma |
-
1985
- 1985-12-11 JP JP27675885A patent/JPS62136573A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01152629A (ja) * | 1987-07-16 | 1989-06-15 | Texas Instr Inc <Ti> | 処理装置 |
| JPH01220830A (ja) * | 1987-07-16 | 1989-09-04 | Texas Instr Inc <Ti> | 処理装置及び方法 |
| JPH02146744A (ja) * | 1987-07-17 | 1990-06-05 | Texas Instr Inc <Ti> | 処理装置及び方法 |
| JPH02183525A (ja) * | 1989-01-10 | 1990-07-18 | Ulvac Corp | プラズマアッシング装置 |
| WO2004086451A3 (en) * | 2003-03-21 | 2005-06-02 | Zond Inc | Plasma generation using multi-step ionization |
| WO2004102610A3 (en) * | 2003-05-06 | 2005-11-17 | Zond Inc | Generation of uniformly-distributed plasma |
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