JP3203432B2 - プラズマ処理方法 - Google Patents
プラズマ処理方法Info
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- plasma
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水素を使用するプラズ
マ処理方法に関する。水素を含むガスをプラズマ化し、
これを被処理基板表面に接触させて表面処理する試みは
数多くなされている。半導体装置の製造工程の分野にお
いても、例えばイオン注入のマスクとして使用したレジ
ストの剥離（S. Fujimura, et al., Proc. of The Symp
osium on Dry Process, PV 88-7, The Electrochemical
Society, 1988, P.126-133)等に応用されている。ま
た、近年水素プラズマを使用して、低温下で、シリコン
表面に形成されている自然酸化膜を除去する試み（B. A
uthony, et al., J. Vac. Sci. Tech.,B7, 621, 1989)
が数多くなされている。
マ処理方法に関する。水素を含むガスをプラズマ化し、
これを被処理基板表面に接触させて表面処理する試みは
数多くなされている。半導体装置の製造工程の分野にお
いても、例えばイオン注入のマスクとして使用したレジ
ストの剥離（S. Fujimura, et al., Proc. of The Symp
osium on Dry Process, PV 88-7, The Electrochemical
Society, 1988, P.126-133)等に応用されている。ま
た、近年水素プラズマを使用して、低温下で、シリコン
表面に形成されている自然酸化膜を除去する試み（B. A
uthony, et al., J. Vac. Sci. Tech.,B7, 621, 1989)
が数多くなされている。
【０００２】
【従来の技術】例えば、マイクロ波プラズマ処理装置を
使用して表面処理する場合には、常温の反応室に水素ガ
スを供給し、反応室に設けられたアルミナ窓や石英窓を
介してマイクロ波を反応室に導入して水素ガスをプラズ
マ化し、これを被処理基板表面に接触させて表面処理を
実施している。
使用して表面処理する場合には、常温の反応室に水素ガ
スを供給し、反応室に設けられたアルミナ窓や石英窓を
介してマイクロ波を反応室に導入して水素ガスをプラズ
マ化し、これを被処理基板表面に接触させて表面処理を
実施している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】水素プラズマ処理は水
素ラジカル（水素原子：Ｈ）を利用して表面処理をする
ものであり、その処理速度は水素原子の濃度に影響され
る。水素プラズマ中の水素原子濃度は、水素分子の解離
による水素原子の増加量と反応室壁における再結合もし
くは化学反応による水素原子の減少量または消費量との
差として得られる。
素ラジカル（水素原子：Ｈ）を利用して表面処理をする
ものであり、その処理速度は水素原子の濃度に影響され
る。水素プラズマ中の水素原子濃度は、水素分子の解離
による水素原子の増加量と反応室壁における再結合もし
くは化学反応による水素原子の減少量または消費量との
差として得られる。
【０００４】一方、他のガスのプラズマを使用してなす
表面処理の場合と同様に、水素プラズマを使用する表面
処理の場合にも反応室全体あるいは一部にアルミナや石
英が使用されることが多い。詳細なメカニズムは不明で
あるが、このような反応室においてはアルミナや石英面
上における水素原子の再結合がプラズマ放電によるアル
ミナや石英の温度上昇にともない促進されるためか水素
原子濃度が減少する。その結果、処理開始時のアルミナ
や石英の温度のばらつきや処理中のプラズマ放電による
アルミナや石英の温度の上昇によって表面処理速度にば
らつきが発生する。
表面処理の場合と同様に、水素プラズマを使用する表面
処理の場合にも反応室全体あるいは一部にアルミナや石
英が使用されることが多い。詳細なメカニズムは不明で
あるが、このような反応室においてはアルミナや石英面
上における水素原子の再結合がプラズマ放電によるアル
ミナや石英の温度上昇にともない促進されるためか水素
原子濃度が減少する。その結果、処理開始時のアルミナ
や石英の温度のばらつきや処理中のプラズマ放電による
アルミナや石英の温度の上昇によって表面処理速度にば
らつきが発生する。
【０００５】本発明の目的は、この欠点を解消すること
にあり、プラズマ反応室内の水素原子濃度を安定化して
表面処理速度のばらつきの少ないプラズマ処理方法を提
供することにある。
にあり、プラズマ反応室内の水素原子濃度を安定化して
表面処理速度のばらつきの少ないプラズマ処理方法を提
供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、少なくと
も一部がアルミナや石英部材（４・41）をもって構成さ
れている反応室（１）を有するプラズマ処理装置を使用
して、前記の反応室（１）内で水素分子を主とするガス
を電離しプラズマ化して水素原子を発生させ、この水素
原子を含むプラズマを被処理基板に接触させて表面処理
をなすプラズマ処理方法において、前記の表面処理工程
の開始に先立ち、予め前記のアルミナや石英部材（４・
41）を加熱するプラズマ処理方法によって達成される。
も一部がアルミナや石英部材（４・41）をもって構成さ
れている反応室（１）を有するプラズマ処理装置を使用
して、前記の反応室（１）内で水素分子を主とするガス
を電離しプラズマ化して水素原子を発生させ、この水素
原子を含むプラズマを被処理基板に接触させて表面処理
をなすプラズマ処理方法において、前記の表面処理工程
の開始に先立ち、予め前記のアルミナや石英部材（４・
41）を加熱するプラズマ処理方法によって達成される。
【０００７】なお、前記の加熱を、プラズマ放電時に到
達する温度に到達するまで行うことが好ましい。この加
熱方法は、前記の水素を含む混合ガスを予め前記のプラ
ズマ放電時に到達する温度以上に加熱する工程を有し、
この加熱された混合ガスを前記の反応室内に導入して前
記のアルミナ部材（４）または石英部材（41）を加熱す
ることが有利である。
達する温度に到達するまで行うことが好ましい。この加
熱方法は、前記の水素を含む混合ガスを予め前記のプラ
ズマ放電時に到達する温度以上に加熱する工程を有し、
この加熱された混合ガスを前記の反応室内に導入して前
記のアルミナ部材（４）または石英部材（41）を加熱す
ることが有利である。
【０００８】前記のプラズマ処理装置には、平行平板型
プラズマ処理装置、特に反応性イオンエッチング装置を
使用すると有利である。また、前記のプラズマ処理装置
には、マイクロ波を使用してプラズマを発生させるマイ
クロ波プラズマ処理装置を使用してもよい。
プラズマ処理装置、特に反応性イオンエッチング装置を
使用すると有利である。また、前記のプラズマ処理装置
には、マイクロ波を使用してプラズマを発生させるマイ
クロ波プラズマ処理装置を使用してもよい。
【０００９】
【作用】プラズマ処理装置の反応室を構成するアルミナ
や石英部材を予めプラズマ放電時に到達する温度近傍の
温度に加熱してから表面処理を開始することによって、
表面処理中のアルミナや石英部材の温度変化が少なくな
って水素原子濃度の変動が少なくなり、安定した表面処
理速度が得られる。
や石英部材を予めプラズマ放電時に到達する温度近傍の
温度に加熱してから表面処理を開始することによって、
表面処理中のアルミナや石英部材の温度変化が少なくな
って水素原子濃度の変動が少なくなり、安定した表面処
理速度が得られる。
【００１０】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の二つの実施
例に係るプラズマ処理方法について説明する。
例に係るプラズマ処理方法について説明する。
【００１１】第１実施例（アルミナ窓を有するプラズマ
処理装置使用） 図１参照 図１はアルミナ窓を有するマイクロ波プラズマ処理装置
の構成図を示す。図において、１はプラズマ反応室であ
り、２は真空ポンプ（図示せず。）に接続される排気口
であり、３はガス供給口であり、４はアルミナ窓であ
り、５はマイクロ波導波路であり、６は水素原子濃度測
定に使用されるモノクロメータ接続口である。
処理装置使用） 図１参照 図１はアルミナ窓を有するマイクロ波プラズマ処理装置
の構成図を示す。図において、１はプラズマ反応室であ
り、２は真空ポンプ（図示せず。）に接続される排気口
であり、３はガス供給口であり、４はアルミナ窓であ
り、５はマイクロ波導波路であり、６は水素原子濃度測
定に使用されるモノクロメータ接続口である。
【００１２】ガス供給口３から水素ガス４５０cc／min
と水蒸気５０cc／min との混合ガスを反応室１に供給し
て反応室圧力を１Torrとする。マイクロ波導波路５とア
ルミナ窓４とを介して２．４５ＧHz、１．５ＫＷのマイ
クロ波を反応室１に導入して前記の混合ガスを励起して
プラズマ化し、プラズマ中の水素原子濃度の変化を測定
する。
と水蒸気５０cc／min との混合ガスを反応室１に供給し
て反応室圧力を１Torrとする。マイクロ波導波路５とア
ルミナ窓４とを介して２．４５ＧHz、１．５ＫＷのマイ
クロ波を反応室１に導入して前記の混合ガスを励起して
プラズマ化し、プラズマ中の水素原子濃度の変化を測定
する。
【００１３】プラズマ中の水素原子濃度の変化はＡｒＩ
（８１１５）に対するＨＩ（４８６１）のアクチノメト
リーによる水素原子相対濃度の変化として測定した。水
素原子相対濃度はプラズマ放電開始１５秒後は６．１８
であり、１分後は５．１８であり、２分後は４．３０で
あった。これを単位時間あたりの水素原子相対濃度の減
少量で表すと、プラズマ放電開始後１５秒から１分の間
の平均減少量は１．３３／min であるのに対し、放電開
始後１分から２分の間の平均減少量は０．８８／min で
ある。このことは、放電開始後１分間でアルミナ窓が加
熱されて水素原子相対濃度の減少速度が低下し、水素原
子濃度が安定してきたことを示している。この状態から
プラズマ処理を開始すれば安定した処理速度が得られ
る。
（８１１５）に対するＨＩ（４８６１）のアクチノメト
リーによる水素原子相対濃度の変化として測定した。水
素原子相対濃度はプラズマ放電開始１５秒後は６．１８
であり、１分後は５．１８であり、２分後は４．３０で
あった。これを単位時間あたりの水素原子相対濃度の減
少量で表すと、プラズマ放電開始後１５秒から１分の間
の平均減少量は１．３３／min であるのに対し、放電開
始後１分から２分の間の平均減少量は０．８８／min で
ある。このことは、放電開始後１分間でアルミナ窓が加
熱されて水素原子相対濃度の減少速度が低下し、水素原
子濃度が安定してきたことを示している。この状態から
プラズマ処理を開始すれば安定した処理速度が得られ
る。
【００１４】第２実施例（石英窓を有するプラズマ処理
装置使用） 図２参照 図２は石英窓を有するマイクロ波プラズマ処理装置の構
成図を示す。図において、１はプラズマ反応室であり、
２は真空ポンプ（図示せず。）に接続される排気口であ
り、３はガス供給口であり、41は石英窓であり、５はマ
イクロ波導波路であり、７は冷却用ファンであり、６は
水素原子濃度測定に使用されるモノクロメータ接続口で
ある。
装置使用） 図２参照 図２は石英窓を有するマイクロ波プラズマ処理装置の構
成図を示す。図において、１はプラズマ反応室であり、
２は真空ポンプ（図示せず。）に接続される排気口であ
り、３はガス供給口であり、41は石英窓であり、５はマ
イクロ波導波路であり、７は冷却用ファンであり、６は
水素原子濃度測定に使用されるモノクロメータ接続口で
ある。
【００１５】ガス供給口３から水素ガスを５００cc／mi
n の流量をもって反応室１に供給し、反応室１の圧力を
１Torrとする。マイクロ波導波路５と石英窓41とを介し
て、２．４５ＧHz、１．５ＫＷのマイクロ波を反応室１
に導入して水素ガスを励起してプラズマ化し、プラズマ
放電開始後の水素原子濃度の変化を測定する。水素原子
濃度の変化はＡｒＩ（８１１５）に対するＨＩ（４８６
１）のアクチノメトリーによる水素原子相対濃度の変化
として測定する。
n の流量をもって反応室１に供給し、反応室１の圧力を
１Torrとする。マイクロ波導波路５と石英窓41とを介し
て、２．４５ＧHz、１．５ＫＷのマイクロ波を反応室１
に導入して水素ガスを励起してプラズマ化し、プラズマ
放電開始後の水素原子濃度の変化を測定する。水素原子
濃度の変化はＡｒＩ（８１１５）に対するＨＩ（４８６
１）のアクチノメトリーによる水素原子相対濃度の変化
として測定する。
【００１６】図３参照 石英窓41を予め３００℃の温度に加熱した状態からプラ
ズマ放電を開始した場合の水素原子相対濃度の経時変化
を図３に実線をもって示す。水素原子相対濃度はプラズ
マ放電開始１５秒後には５．５６であったものが１０分
後には３．３５となってほゞ定常に達した。なお、石英
窓41の加熱はプラズマ放電中の石英窓の温度上昇によっ
た。具体的には、冷却用ファン７を停止した状態で１０
分間プラズマ放電し、その後放電を停止して１０分間放
置することによって３００℃に加熱した。
ズマ放電を開始した場合の水素原子相対濃度の経時変化
を図３に実線をもって示す。水素原子相対濃度はプラズ
マ放電開始１５秒後には５．５６であったものが１０分
後には３．３５となってほゞ定常に達した。なお、石英
窓41の加熱はプラズマ放電中の石英窓の温度上昇によっ
た。具体的には、冷却用ファン７を停止した状態で１０
分間プラズマ放電し、その後放電を停止して１０分間放
置することによって３００℃に加熱した。
【００１７】参考のために、石英窓の温度が２５℃の状
態からプラズマ放電を開始したときの水素原子相対濃度
の変化を図３に点線をもって示す。プラズマ放電を開始
して１５秒後には８．０７であったものが１０分後には
３．７７となってほゞ定常に達した。なお、プラズマ放
電後の石英窓41の温度は１０分後に１２０℃であった。
態からプラズマ放電を開始したときの水素原子相対濃度
の変化を図３に点線をもって示す。プラズマ放電を開始
して１５秒後には８．０７であったものが１０分後には
３．７７となってほゞ定常に達した。なお、プラズマ放
電後の石英窓41の温度は１０分後に１２０℃であった。
【００１８】プラズマ放電開始後１５秒から１０分まで
の間の水素原子相対濃度の変動量（低下量）を比較する
と、石英窓41の温度が２５℃のときからプラズマ放電を
開始した場合に比べて、３００℃の温度からプラズマ放
電を開始した場合には変動量が５１％減少した。また、
放電開始後１５秒から１分の間の単位時間当りの水素原
子相対濃度の減少速度を比較すると、２５℃の温度から
プラズマ放電を開始したときには４．０／min であった
のに対し、３００℃の温度から開始したときには１．２
／min に減少した。これらの結果から、石英窓を予め加
熱することによってプラズマ処理中の水素原子濃度が安
定化し、安定した処理速度が得られることが確認され
た。
の間の水素原子相対濃度の変動量（低下量）を比較する
と、石英窓41の温度が２５℃のときからプラズマ放電を
開始した場合に比べて、３００℃の温度からプラズマ放
電を開始した場合には変動量が５１％減少した。また、
放電開始後１５秒から１分の間の単位時間当りの水素原
子相対濃度の減少速度を比較すると、２５℃の温度から
プラズマ放電を開始したときには４．０／min であった
のに対し、３００℃の温度から開始したときには１．２
／min に減少した。これらの結果から、石英窓を予め加
熱することによってプラズマ処理中の水素原子濃度が安
定化し、安定した処理速度が得られることが確認され
た。
【００１９】以上が、本発明の一実施例であるが、他に
も例えば本発明の加熱方法を変更してもよい。ガス供給
口３から導入すべき混合ガスを予め予備加熱する手段を
別途用意する。この予備加熱手段は、例えば通常よく用
いられる抵抗ヒーターを外壁面に装着した管内をガスが
通るようにしておけばよい。
も例えば本発明の加熱方法を変更してもよい。ガス供給
口３から導入すべき混合ガスを予め予備加熱する手段を
別途用意する。この予備加熱手段は、例えば通常よく用
いられる抵抗ヒーターを外壁面に装着した管内をガスが
通るようにしておけばよい。
【００２０】このようにして、導入すべき混合ガスの温
度をプラズマ放電時に到達する温度以上に上げておき、
反応室内に導入するように構成する。さらに、この混合
ガスの熱でアルミナ窓４または石英窓41がプラズマ処理
前にプラズマ放電時に到達する温度以上に加熱される構
成であってもよい。
度をプラズマ放電時に到達する温度以上に上げておき、
反応室内に導入するように構成する。さらに、この混合
ガスの熱でアルミナ窓４または石英窓41がプラズマ処理
前にプラズマ放電時に到達する温度以上に加熱される構
成であってもよい。
【００２１】以上のように、予備加熱したガスを導入す
るという加熱方法であると、マイクロ波そのもので加熱
を行う場合に比較して温度制御性が良好なので、水素原
子濃度が安定し結果的により安定した表面処理速度が得
られるという特徴がある。
るという加熱方法であると、マイクロ波そのもので加熱
を行う場合に比較して温度制御性が良好なので、水素原
子濃度が安定し結果的により安定した表面処理速度が得
られるという特徴がある。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明に係るプラ
ズマ処理方法においては、プラズマ反応室の全部または
一部を構成するアルミナや石英部材を予め加熱すること
によって水素を主とするガスのプラズマ放電時の水素原
子濃度を安定化することができ、安定したプラズマ処理
速度が得られるようになった。
ズマ処理方法においては、プラズマ反応室の全部または
一部を構成するアルミナや石英部材を予め加熱すること
によって水素を主とするガスのプラズマ放電時の水素原
子濃度を安定化することができ、安定したプラズマ処理
速度が得られるようになった。
【図１】アルミナ窓を有するプラズマ処理装置の構成図
である。
である。
【図２】石英窓を有するプラズマ処理装置の構成図であ
る。
る。
【図３】プラズマ中の水素原子濃度の経時変化を示すグ
ラフである。
ラフである。
１ 反応室 ２ 排気口 ３ ガス供給口 ４ アルミナ窓 41 石英窓 ５ マイクロ波導波路 ６ モノクロメータ接続口 ７ 冷却用ファン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−21915（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−169929（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−151024（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−175740（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/3065 C23F 4/00
Claims (7)
- 【請求項１】 少なくとも一部がアルミナ部材（４）を
もって構成されてなる反応室（１）を有するプラズマ処
理装置を使用して、前記反応室（１）内で少なくとも水
素分子と該水素分子より少ない量の水蒸気とを含む混合
ガスを電離しプラズマ化して水素原子を発生させ、該水
素原子を含むプラズマを被処理基板に接触させて表面処
理をなすプラズマ処理方法において、 前記表面処理工程の開始に先立ち、予め前記アルミナ部
材（４）を加熱することを特徴とするプラズマ処理方
法。 - 【請求項２】 少なくとも一部が石英部材（41）をもっ
て構成されてなる反応室（１）を有するプラズマ処理装
置を使用して、前記反応室（１）内で水素分子を主とす
るガスを電離しプラズマ化して水素原子を発生させ、該
水素原子を含むプラズマを被処理基板に接触させて表面
処理をなすプラズマ処理方法において、 前記表面処理工程に先立ち、予め前記石英部材（41）を
加熱することを特徴とするプラズマ処理方法。 - 【請求項３】 前記加熱を、プラズマ放電時に到達する
温度に到達するまで行うことを特徴とする請求項１また
は２記載のプラズマ処理方法。 - 【請求項４】 前記水素を含む混合ガスを予め前記プラ
ズマ放電時に到達する温度以上に加熱する工程を有し、 該加熱された混合ガスを前記反応室内に導入して前記ア
ルミナ部材（４）または石英部材（41）を加熱すること
を特徴とする請求項３記載のプラズマ処理方法。 - 【請求項５】 前記プラズマ処理装置は平行平板型プラ
ズマ処理装置であることを特徴とする請求項１乃至４記
載のプラズマ処理方法。 - 【請求項６】 前記プラズマ処理装置は反応性イオンエ
ッチング装置であることを特徴とする請求項５記載のプ
ラズマ処理方法。 - 【請求項７】 前記プラズマ処理装置はマイクロ波を使
用してプラズマを発生させるマイクロ波プラズマ処理装
置であることを特徴とする請求項１乃至４記載のプラズ
マ処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06742792A JP3203432B2 (ja) | 1992-03-25 | 1992-03-25 | プラズマ処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06742792A JP3203432B2 (ja) | 1992-03-25 | 1992-03-25 | プラズマ処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05275390A JPH05275390A (ja) | 1993-10-22 |
| JP3203432B2 true JP3203432B2 (ja) | 2001-08-27 |
Family
ID=13344608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06742792A Expired - Lifetime JP3203432B2 (ja) | 1992-03-25 | 1992-03-25 | プラズマ処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3203432B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7739506B2 (en) | 2003-02-14 | 2010-06-15 | Sony Corporation | Authentication processing device and security processing method |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7381651B2 (en) * | 2006-03-22 | 2008-06-03 | Axcelis Technologies, Inc. | Processes for monitoring the levels of oxygen and/or nitrogen species in a substantially oxygen and nitrogen-free plasma ashing process |
-
1992
- 1992-03-25 JP JP06742792A patent/JP3203432B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7739506B2 (en) | 2003-02-14 | 2010-06-15 | Sony Corporation | Authentication processing device and security processing method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05275390A (ja) | 1993-10-22 |
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