JP2005285942A - プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 希ガスを用いて行う基板のプラズマ処理において、2種類以上の異なる希ガスを用い、希ガスの―つを安価なアルゴンガスとし、それ以外のガスがアルゴンガスより電子との衝突断面積が大きいクリプトン、キセノンのいずれか又は両方とする。
【選択図】 図1
Description
本発明の第1の実施の形態では、プラズマ処理がシリコンの直接酸化/窒化プロセスである場合の形態について説明する。
次に、本発明によるプラズマ処理を成膜に適用した例を示す。本例では、成膜としてCVD(Chemical Vapor Deposition)プロセスによるSiO2膜形成を行った。図8は本発明の第2の実施の形態に使用される二段シャワープレートマイクロ波励起プラズマ処理装置の概略断面図である。図8の装置は、図1に示したマイクロ波励起プラズマ処理装置の拡散プラズマ領域に下段シャワープレート22を設置した構造となっている。上段のシャワープレート21からはプラズマ励起用のKr(又はXe)およびArとO2ガスとを導入する。下段シャワープレート22からは成膜用の反応性ガスであるSiH4ガスを導入する。上段のシャワープレート21と下段シャワープレート22との間の空間で高密度プラズマが励起され、そのプラズマは下段シャワープレート22の格子状パイプ(反応性ガスを放出する多数の孔を有する)の間隙からシリコンウェハ4表面上に拡散し、そこに供給された反応性ガスによって被処理物4の表面にSiO2膜が形成される。
次に、本発明のプラズマ処理をエッチングプロセスに適用した場合の例を示す。図8を参照すると、上段のシャワープレート21からはプラズマ励起用のKr(又はXe)およびArガスを導入する。下段シャワープレート22からは反応性ガスであるCxHyガスを導入する。ここで、基板4にバイアス(RF)25を印加することにより、シリコンウェハ4側に負のDCバイアスが加わりシリコン基板4上にあるSiO2がエッチングされる。このときも、図2及び図6,7から明らかなように、Arに比べ、Kr、Xeガスは電子温度が低いところで電子との衝突断面積が小さくイオン化エネルギーも小さいためArとKr(あるいはXe)の混合ガスにマイクロ波が照射されると選択的にKr(Xe)がイオン化し、プラズマが形成されプラズマの電子温度はKr(Xe)で定義されエッチング中でのシリコン基板4表面およびシリコン基板上に形成されている膜へのダメージが抑制できるとともに高価なKr(Xe)ガスの使用を抑制できる。
2 絶縁体
3 シャワープレート
4 ウェハ
5 排気ポート
6 排気ダクト
7a,7b 小型ポンプ流入管(排気管)
10 チャンバー
13 ガス導入管
15 取り付け部材
19 ガスの流れ
21 上段シャワープレート
22 下段シャワープレート
25 RFバイアス電源
101 マイクロ波励起プラズマ処理装置
102 二段シャワープレートマイクロ波励起プラズマ処理装置
Claims (22)
- 希ガスを用いてプラズマを発生させ該プラズマを用いて被処理物の処理を行うプラズマ処理方法において、前記希ガスとして2種類以上の異なる希ガスを用いることを特徴とするプラズマ処理方法。
- 請求項1に記載のプラズマ処理方法において、前記異なる希ガスは電子との衝突断面積が互いに異なる希ガスであることを特徴とするプラズマ処理方法。
- 請求項1又は2に記載のプラズマ処理方法において、前記2種類以上の異なる希ガスのうちの―つとしてアルゴンガスを用い、それ以外のガスとしてアルゴンガスよりも電子との衝突断面積が大きいガスを用いることを特徴とするプラズマ処理方法。
- 請求項1乃至3の内のいずれか一つに記載のプラズマ処理方法において、前記2種類以上の異なる希ガスのうちの―つとしてアルゴンガスを用い、それ以外のガスとしてクリプトンおよびキセノンの一方または両方を用いることを特徴とするプラズマ処理方法。
- 請求項1乃至4の内のいずれか一つに記載のプラズマ処理方法において、マイクロ波励起によって前記プラズマを発生させることを特徴とするプラズマ処理方法。
- 請求項1乃至5の内のいずれか一つに記載のプラズマ処理方法において、前記処理は、前記被処理物表面の少なくとも一部の酸化、窒化もしくは酸窒化、前記被処理物表面の少なくとも一部への成膜、または前記被処理物表面の少なくとも一部のエッチングであることを特徴とするプラズマ処理方法。
- 請求項1乃至6の内のいずれか一つに記載のプラズマ処理方法において、前記プラズマを用いて前記被処理物表面の少なくとも一部を酸化、窒化または酸窒化するために、窒化性のガスまたは酸化性のガスを前記プラズマ中に導入することを特徴とするプラズマ処理方法。
- 請求項1乃至6の内のいずれか一つに記載のプラズマ処理方法において、前記被処理物表面の少なくとも一部に成膜を行うために、成膜に必要なガスを前記プラズマ中に導入することを特徴とするプラズマ処理方法。
- 請求項8に記載のプラズマ処理方法において、前記成膜が絶縁膜の形成であることを特徴とするプラズマ処理方法。
- 請求項1乃至6の内のいずれか一つに記載のプラズマ処理方法において、エッチングに必要なガスを前記プラズマ中に導入して前記被処理物表面の選択された部分または全面をエッチングすることを特徴とするプラズマ処理方法。
- 請求項2乃至10の内のいずれか一つに記載のプラズマ処理方法において、前記2種類以上の異なる希ガスのうちの電子との衝突断面積が大きい方のガスをプラズマ励起領域に導入し、衝突断面積が小さい方のガスをプラズマ励起領域の外に導入することを特徴とするプラズマ処理方法。
- 請求項1乃至11の内のいずれか一つに記載のプラズマ処理方法において、前記希ガスの一部又は全てを再利用のために回収することを特徴とするプラズマ処理方法。
- プラズマ処理室に2種類以上の異なる希ガスを供給する手段を設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。
- 請求項13に記載のプラズマ処理装置において、前記希ガスの一つがアルゴンガスでありそれ以外のガスがアルゴンガスより電子との衝突断面積が大きいガスであることを特徴とするプラズマ処理装置。
- 請求項14に記載のプラズマ処理装置において、前記それ以外のガスがクリプトンおよびキセノンの一方又は両方であることを特徴とするプラズマ処理装置。
- 請求項13乃至15の内のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置において、前記プラズマ処理室にプラズマを発生させるためのマイクロ波励起手段を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
- 請求項13乃至16の内のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置において、前記プラズマ室に窒化性のガスまたは酸化性のガスをさらに供給する手段を設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。
- 請求項13乃至16の内のいずれか一つに記載のプラズマの処理装置において、被処理物上に成膜を行うためのガスを前記プラズマ室にさらに供給する手段を設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。
- 請求項13乃至16の内のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置において、被処理物の少なくとも一部をエッチングするためのガスを前記プラズマ室にさらに供給する手段を設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。
- 請求項14乃至19の内のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置において、前記希ガスを供給する手段は、前記電子との衝突断面積が大きい方の希ガスをプラズマ励起領域に導入する手段と前記アルゴンガスをプラズマ励起領域の外に導入する手段とを含むことを特徴とするプラズマ処理装置。
- 請求項13乃至20の内のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置において、希ガス回収装置を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
- 請求項1乃至12の内のいずれか一つに記載のプラズマ処理方法によって被処理物を処理する工程を有することを特徴とする電子装置の製造方法。
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