JP2588172B2 - 表面処理装置 - Google Patents
表面処理装置Info
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- JP2588172B2 JP2588172B2 JP61133659A JP13365986A JP2588172B2 JP 2588172 B2 JP2588172 B2 JP 2588172B2 JP 61133659 A JP61133659 A JP 61133659A JP 13365986 A JP13365986 A JP 13365986A JP 2588172 B2 JP2588172 B2 JP 2588172B2
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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、表面処理装置に係り、特に表面への電荷蓄
積による薄い絶縁膜の静電破壊や耐圧劣化の生じない処
理をする表面処理装置に関する。
積による薄い絶縁膜の静電破壊や耐圧劣化の生じない処
理をする表面処理装置に関する。
近年、ドライエッチング、プラズマCVD（Chemical Va
por Deposition法）等グロー放電プラズマを用いたエツ
チング方法や膜堆積技術が集積回路等の製造工程に用い
られている。これらの方法の問題点として、試料表面を
プラズマにさらすためのプラズマ中の荷電粒子が試料表
面に入射する結果、絶縁物表面には一般に電荷が蓄積す
る。このため絶縁膜が薄い場合には、絶縁破壊や耐圧劣
化が生じることがある。また、荷電粒子が絶縁膜内に取
り込まれて、膜中に電荷が残留する場合もある。これら
を防ぐため、試料表面を荷電粒子にさらさない表面処理
方法として、光CVD法、光エツチング法などが検討され
ている。これらの方法については、例えば応用物理第52
巻第７号（1983）第560頁から第566頁に論じられてい
る。
por Deposition法）等グロー放電プラズマを用いたエツ
チング方法や膜堆積技術が集積回路等の製造工程に用い
られている。これらの方法の問題点として、試料表面を
プラズマにさらすためのプラズマ中の荷電粒子が試料表
面に入射する結果、絶縁物表面には一般に電荷が蓄積す
る。このため絶縁膜が薄い場合には、絶縁破壊や耐圧劣
化が生じることがある。また、荷電粒子が絶縁膜内に取
り込まれて、膜中に電荷が残留する場合もある。これら
を防ぐため、試料表面を荷電粒子にさらさない表面処理
方法として、光CVD法、光エツチング法などが検討され
ている。これらの方法については、例えば応用物理第52
巻第７号（1983）第560頁から第566頁に論じられてい
る。
これらの光プロセスは、光エネルギーにより化学反応
を生じさせ、種々の原子分子の解離結合を通じて、固体
表面のエツチングや膜堆積を行うものであり、比較的低
温で表面処理できるほか、高エネルギーのイオン入射な
どによる表面ダメージが殆んどない等の特長を有する。
しかし、特定の波長の光を用いる場合には、光照射によ
つてSiO2中のミクロな構造が変化することによると考え
られるダメージが例えば、第２回プラズマプロセシング
研究会資料（1985）第101頁から第106頁に論じられてい
る。また光照射のもとでは、光イオン化や光電効果が起
りうるため、固体表面をつねに電荷が蓄積しない状態に
置けるとは限らない。
を生じさせ、種々の原子分子の解離結合を通じて、固体
表面のエツチングや膜堆積を行うものであり、比較的低
温で表面処理できるほか、高エネルギーのイオン入射な
どによる表面ダメージが殆んどない等の特長を有する。
しかし、特定の波長の光を用いる場合には、光照射によ
つてSiO2中のミクロな構造が変化することによると考え
られるダメージが例えば、第２回プラズマプロセシング
研究会資料（1985）第101頁から第106頁に論じられてい
る。また光照射のもとでは、光イオン化や光電効果が起
りうるため、固体表面をつねに電荷が蓄積しない状態に
置けるとは限らない。
また、荷電粒子を使わない表面処理の別の方法とし
て、任意のエネルギーに加速したイオンを気体原子もし
くは分子との電荷交換等の方法により中性高速粒子とし
て試料表面に入射させる方法があり、その１例がヴアキ
ユアム34（1984年）第259頁から第261頁（Vacuum,34（1
984）pp259−261）に論じられている。しかし、この場
合、中性化する前のイオンを形成するため、一般にグロ
ー放電等のプラズマを発生させるが、この際、同時に紫
外線が多量に発生し、通常、イオン引出し口を通じてこ
の紫外線が被処理試料に入射する。このため、依然とし
てこの方法でも光電効果が光イオン化により固体表面が
帯電することがある。
て、任意のエネルギーに加速したイオンを気体原子もし
くは分子との電荷交換等の方法により中性高速粒子とし
て試料表面に入射させる方法があり、その１例がヴアキ
ユアム34（1984年）第259頁から第261頁（Vacuum,34（1
984）pp259−261）に論じられている。しかし、この場
合、中性化する前のイオンを形成するため、一般にグロ
ー放電等のプラズマを発生させるが、この際、同時に紫
外線が多量に発生し、通常、イオン引出し口を通じてこ
の紫外線が被処理試料に入射する。このため、依然とし
てこの方法でも光電効果が光イオン化により固体表面が
帯電することがある。
上記のように従来の表面処理技術では、試料表面の帯
電が完全には防止できず、絶縁耐圧の小さい薄い絶縁膜
の上で表面処理をする際に絶縁膜の破壊や耐圧劣化が生
じる可能性があつた。
電が完全には防止できず、絶縁耐圧の小さい薄い絶縁膜
の上で表面処理をする際に絶縁膜の破壊や耐圧劣化が生
じる可能性があつた。
本発明の目的は、絶縁膜の劣化を生じさせないよう荷
電粒子が試料表面に入射したり、表面から離脱して試料
表面が帯電することの極めて少ない表面処理装置を提供
することにある。
電粒子が試料表面に入射したり、表面から離脱して試料
表面が帯電することの極めて少ない表面処理装置を提供
することにある。
上記目的を達成するためには試料表面に電気的に中性
な粒子のみを供給し、荷電粒子や光が入射しないように
する必要がある。本発明では固体表面に加速イオンを中
性化した中性高速粒子を入射させ、荷電粒子すなわち電
子やイオンを入射させず、かつ紫外線などの光も入射さ
せない中性高速粒子照射装置を提供する。この装置で試
料表面に中性高速粒子を照射するのは、粒子の運動エネ
ルギーを表面での化学反応に寄与させるためであり、他
に化学反応に必要な低エネルギー（熱エネルギー程度）
の気体を供給することもできる。本発明になる装置は、
グロー放電やアーク放電等によるプラズマイオン源とプ
ラズマからイオンを加速して引き出す電極と引き出した
イオンビームを磁場または電場により偏向させる第１の
偏向部とイオンビームを中性高速ビームに転換する電荷
交換槽と電荷交換されずに残つた残留イオンが被処理試
料に入射しないように電場もしくは磁場により偏向させ
る第２の偏向部とからなる。
な粒子のみを供給し、荷電粒子や光が入射しないように
する必要がある。本発明では固体表面に加速イオンを中
性化した中性高速粒子を入射させ、荷電粒子すなわち電
子やイオンを入射させず、かつ紫外線などの光も入射さ
せない中性高速粒子照射装置を提供する。この装置で試
料表面に中性高速粒子を照射するのは、粒子の運動エネ
ルギーを表面での化学反応に寄与させるためであり、他
に化学反応に必要な低エネルギー（熱エネルギー程度）
の気体を供給することもできる。本発明になる装置は、
グロー放電やアーク放電等によるプラズマイオン源とプ
ラズマからイオンを加速して引き出す電極と引き出した
イオンビームを磁場または電場により偏向させる第１の
偏向部とイオンビームを中性高速ビームに転換する電荷
交換槽と電荷交換されずに残つた残留イオンが被処理試
料に入射しないように電場もしくは磁場により偏向させ
る第２の偏向部とからなる。
プラズマイオン源はカウフマン型イオン源等のDC放
電、RFグロー放電、マイクロ波無極放電などのプラズマ
によりイオンを生成する。イオン引き出し電極はプラズ
マから正イオンもしくは負イオンを所望のエネルギーに
加速して引き出してイオンビームを形成する。なお、イ
オンビームの加速エネルギーは1KeV以下とするのが望ま
しい。第１のイオンビーム偏向部はイオンビームを偏向
させて試料の方向に導き、プラズマイオン源で発生する
紫外線等の光は直進して装置の内壁に向うようにする。
光が壁で反射して試料に到達するのを防ぐため、光が照
射される装置の内壁にはグラフアイト板等を設置して光
を吸収させることが望ましい。電荷交換槽は槽内に導か
れたイオンビームがイオンと気体分子との電荷交換反応
によつて中性化され、大部分のイオンは運動量は殆んど
維持したまま、中性高速粒子となる。この槽内には10-4
Torr前後の圧力に気体が導入される。電荷交換槽の背後
に配置される第２の偏向部は電荷交換されずにビーム中
に残留している高速イオンを偏向して試料表面に入射し
ないようにする。
電、RFグロー放電、マイクロ波無極放電などのプラズマ
によりイオンを生成する。イオン引き出し電極はプラズ
マから正イオンもしくは負イオンを所望のエネルギーに
加速して引き出してイオンビームを形成する。なお、イ
オンビームの加速エネルギーは1KeV以下とするのが望ま
しい。第１のイオンビーム偏向部はイオンビームを偏向
させて試料の方向に導き、プラズマイオン源で発生する
紫外線等の光は直進して装置の内壁に向うようにする。
光が壁で反射して試料に到達するのを防ぐため、光が照
射される装置の内壁にはグラフアイト板等を設置して光
を吸収させることが望ましい。電荷交換槽は槽内に導か
れたイオンビームがイオンと気体分子との電荷交換反応
によつて中性化され、大部分のイオンは運動量は殆んど
維持したまま、中性高速粒子となる。この槽内には10-4
Torr前後の圧力に気体が導入される。電荷交換槽の背後
に配置される第２の偏向部は電荷交換されずにビーム中
に残留している高速イオンを偏向して試料表面に入射し
ないようにする。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。
マイクロ波導波管１で石英等の絶縁物からなる放電管
２にマイクロ波を導き、放電管２内に10-3〜10-4Torr程
度の圧力で導入した気体をプラズマ化する。電磁石３は
プラズマ中の電子の平均自由行程を大きくしてプラズマ
密度を高める。イオン引き出し電極４はメツシユ状もし
くは多くの小孔をあけた板状であり、金属不純物がプラ
ズマ内に混入するのを防ぐためグラフアイトからなるこ
とが望ましい。引き出し電極４によつて所望の運動エネ
ルギー（100eV〜1000eV）のイオンとして引き出された
イオンビームは偏向電極５による電界によつて偏向さ
れ、電荷交換槽６に導かれる。電荷交換槽内は適当な気
体流入と排気によつて10-4Torr程度の圧力に維持され、
導かれたイオンは中性原子もしくは分子との電荷交換反
応によつて中性化され、中性高速粒子ビームが形成され
る。電荷交換槽６を出たビーは偏向電極７の間を通過
し、ビーム中に残留しているイオンおよび電子は偏向さ
れ、中性高速粒子ビームのみが試料８の表面に入射す
る。試料８の表面でのエツチング、膜堆積酸化，窒化等
の反応を生じさせるため、ハロゲン，ハロゲン化物，水
素，水素化物，酸素，窒素等の気体を試料８近傍に導入
してもよい。また、表面反応を促進するため、これらの
気体をあらかじめグロー放電によりプラズマ化して、解
離した成分やラジカルを試料８近傍に導入すると有効で
ある。
２にマイクロ波を導き、放電管２内に10-3〜10-4Torr程
度の圧力で導入した気体をプラズマ化する。電磁石３は
プラズマ中の電子の平均自由行程を大きくしてプラズマ
密度を高める。イオン引き出し電極４はメツシユ状もし
くは多くの小孔をあけた板状であり、金属不純物がプラ
ズマ内に混入するのを防ぐためグラフアイトからなるこ
とが望ましい。引き出し電極４によつて所望の運動エネ
ルギー（100eV〜1000eV）のイオンとして引き出された
イオンビームは偏向電極５による電界によつて偏向さ
れ、電荷交換槽６に導かれる。電荷交換槽内は適当な気
体流入と排気によつて10-4Torr程度の圧力に維持され、
導かれたイオンは中性原子もしくは分子との電荷交換反
応によつて中性化され、中性高速粒子ビームが形成され
る。電荷交換槽６を出たビーは偏向電極７の間を通過
し、ビーム中に残留しているイオンおよび電子は偏向さ
れ、中性高速粒子ビームのみが試料８の表面に入射す
る。試料８の表面でのエツチング、膜堆積酸化，窒化等
の反応を生じさせるため、ハロゲン，ハロゲン化物，水
素，水素化物，酸素，窒素等の気体を試料８近傍に導入
してもよい。また、表面反応を促進するため、これらの
気体をあらかじめグロー放電によりプラズマ化して、解
離した成分やラジカルを試料８近傍に導入すると有効で
ある。
なお、実施例ではマイクロ波励起プラズマをイオン源
として用いたが、カウフマン型イオン源その他の任意の
イオン源を用いても同様の効果が得られる。また、第１
図の偏向電極5,7の代りにビーム方向に垂直な磁場を作
用させる磁場偏向を用いることもできる。
として用いたが、カウフマン型イオン源その他の任意の
イオン源を用いても同様の効果が得られる。また、第１
図の偏向電極5,7の代りにビーム方向に垂直な磁場を作
用させる磁場偏向を用いることもできる。
本発明によれば、イオン源から引出したイオンを中性
化して電気的に中性なビームのみを試料表面に入射で
き、かつイオン源で発生する紫外線などの光はビーム行
路を偏向させてあるため試料に入射せず、光電効果によ
る光電子の放出もなく試料表面の帯電の殆んどない表面
処理が可能である。なお、中性高速粒子ビームが試料表
面に入射すると２次電子や２次イオンが表面から離脱す
る可能性があるが、中性高速粒子の運動エネルギーが十
分低ければ、これらは十分小さな値に抑えることができ
る。この意味で、中性化される前のイオンの加速エネル
ギーは1KeV以下とするのが望ましい。
化して電気的に中性なビームのみを試料表面に入射で
き、かつイオン源で発生する紫外線などの光はビーム行
路を偏向させてあるため試料に入射せず、光電効果によ
る光電子の放出もなく試料表面の帯電の殆んどない表面
処理が可能である。なお、中性高速粒子ビームが試料表
面に入射すると２次電子や２次イオンが表面から離脱す
る可能性があるが、中性高速粒子の運動エネルギーが十
分低ければ、これらは十分小さな値に抑えることができ
る。この意味で、中性化される前のイオンの加速エネル
ギーは1KeV以下とするのが望ましい。
また、通常のドライエツチングやプラズマCVD等の方
法では試料を直接プラズマにさらすために、表面に生じ
た電荷がそのまま膜中に取り込まれて膜中電荷になるこ
ともあるが、本発明の方法では膜中電荷は非常に少なく
できる。
法では試料を直接プラズマにさらすために、表面に生じ
た電荷がそのまま膜中に取り込まれて膜中電荷になるこ
ともあるが、本発明の方法では膜中電荷は非常に少なく
できる。
第１図は本発明の一実施例の装置構成図である。 １……マイクロ波導波管、２……石英製放電管、３……
磁石、４……イオン引き出し電極、５……偏向電極、６
……電荷交換槽、７……偏向電極、８……試料。
磁石、４……イオン引き出し電極、５……偏向電極、６
……電荷交換槽、７……偏向電極、８……試料。
Claims (5)
- 【請求項１】プラズマイオン源と、該プラズマイオン源
からイオンを引き出して加速イオンビームを形成するイ
オンビーム形成手段と、この加速イオンビームを表面処
理されるべき試料に指向する方向に偏向させる第１のイ
オンビーム偏向手段と、この偏向された加速イオンビー
ムを中性高速粒子ビームに変換せしめるイオンビーム中
性化手段と、この中性高速粒子ビーム中に残存している
加速イオンビームを偏向させて上記中性高速粒子ビーム
中から除去する第２のイオンビーム偏向手段とを具備し
てなることを特徴とする表面処理装置。 - 【請求項２】上記の加速イオンビームの加速エネルギー
を1KeV以下としたことを特徴とする特許請求の範囲第１
項に記載の表面処理装置。 - 【請求項３】上記プラズマイオン源は、マイクロ波励起
プラズマイオン源であることを特徴とする特許請求の範
囲第１項または第２項に記載の表面処理装置。 - 【請求項４】上記のイオンビーム中性化手段は、電荷交
換作用によつて加速イオンビームを中性高速粒子ビーム
に変換せしめるものであることを特徴とする特許請求の
範囲第１項から第３項までのいずれかに記載の表面処理
装置。 - 【請求項５】プラズマイオン源と、該プラズマイオン源
からイオンを引き出して加速イオンビームを形成するイ
オンビーム形成手段と、上記加速イオンビームを中性高
速粒子ビームに変換せしめるイオンビーム中性化手段
と、上記中性高速粒子ビームを表面処理されるべき試料
に照射する手段と、上記試料の表面と反応するガスをプ
ラズマ化して前記試料の近傍に供給する手段とを具備し
てなることを特徴とする表面処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61133659A JP2588172B2 (ja) | 1986-06-11 | 1986-06-11 | 表面処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61133659A JP2588172B2 (ja) | 1986-06-11 | 1986-06-11 | 表面処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62291032A JPS62291032A (ja) | 1987-12-17 |
| JP2588172B2 true JP2588172B2 (ja) | 1997-03-05 |
Family
ID=15109936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61133659A Expired - Fee Related JP2588172B2 (ja) | 1986-06-11 | 1986-06-11 | 表面処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2588172B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0236527A (ja) * | 1988-07-27 | 1990-02-06 | Hitachi Ltd | プラズマ処理装置 |
| US5145554A (en) * | 1989-02-23 | 1992-09-08 | Seiko Epson Corporation | Method of anisotropic dry etching of thin film semiconductors |
| JP2570090B2 (ja) * | 1992-10-08 | 1997-01-08 | 日本電気株式会社 | ドライエッチング装置 |
| KR100669828B1 (ko) * | 2005-03-22 | 2007-01-16 | 성균관대학교산학협력단 | 중성빔을 이용한 원자층 증착장치 및 이 장치를 이용한원자층 증착방법 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5761114Y2 (ja) * | 1980-05-30 | 1982-12-27 | ||
| FR2537768A1 (fr) * | 1982-12-08 | 1984-06-15 | Commissariat Energie Atomique | Procede et dispositif d'obtention de faisceaux de particules de densite spatialement modulee, application a la gravure et a l'implantation ioniques |
-
1986
- 1986-06-11 JP JP61133659A patent/JP2588172B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62291032A (ja) | 1987-12-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |