JP3222615B2 - 表面処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面処理装置に係り、
特にプラズマを利用した表面処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピューターや通信機器の重要
部分には、多数のトランジスタや抵抗等の基本素子を所
望の電気回路機能が得られるようにむすびつけ、これを
１チップ上に集積形成した大規模集積回路（ＬＳＩ）が
多用されている。このため、機器全体の性能は、ＬＳＩ
単体の性能と大きく結びついている。

【０００３】ＬＳＩ単体の性能向上は、集積度を高める
こと、つまり、素子の微細化により実現できる。このた
め、パターン寸法の高精度化の要求が高まっており、例
えば、エッチングの分野では、ウエットエッチングに比
べて加工精度の高いドライエッチングの重要性が高まっ
ている。

【０００４】ドライエッチング装置の一つとして、電子
ビームによって反応性ガスを励起し、プラズマを発生さ
せるタイプのもの（電子ビーム励起プラズマエッチング
装置）がある。この種の電子ビーム励起プラズマエッチ
ング装置では、図２５に示すように、電子ビーム生成部
８１で、例えば、グロー放電によりプラズマを発生さ
せ、このプラズマ中から電子を引き出し・加速して電子
ビーム８２を生成し、この電子ビーム８２によって反応
容器８３内の反応性ガスを励起し、プラズマを発生し、
このプラズマにより支持台８４に載置された被処理基体
８５のエッチングを行なう。

【０００５】しかしながら、この電子ビーム励起プラズ
マエッチング装置では、図２５に示すように、被処理基
体８５が電子ビーム８２に対して垂直に載置されている
ので、被処理基体８５は電子ビーム８２を直接受け、被
処理基体８５が発熱してしまう。発熱を防止するには、
被処理基体８５の温度を制御すれば良いが、被処理基体
８５の温度制御は困難なものであった。

【０００６】そこで、発熱の問題を解決するために、図
２６に示すように、被処理基体８５が電子ビーム８２に
対して平行に載置されるタイプの電子ビーム励起プラズ
マエッチング装置が提案されている。このような電子ビ
ーム励起プラズマエッチング装置であれば、被処理基体
８５の発熱を防止できるが、均一なエッチングが困難に
なるという問題があった。これは電子と反応性ガスとの
衝突等により、電子密度分布が電子ビームの進行方向に
沿って減少し、プラズマ密度分布が不均一になるからで
ある。

【０００７】ところで、素子の微細化が進むと、プラズ
マＣＶＤ法のようにプラズマを利用する成膜方法にあっ
ては、エネルギーが低く、低圧力のプラズマを生成する
必要がある。エネルギーを低くするのは、結晶のダメー
ジを小さくするためであり、圧力を低くするのは、イオ
ンの方向性を整えるためである。イオンの方向性が悪い
と、パターン寸法に対してエッチング速度が異なり、マ
イクロローディング効果による悪影響が大きくなる。

【０００８】低エネルギー、低圧力の目的のため、マグ
ネトロンプラズマやＥＣＲプラズマ等のプラズマ源が用
いられている。しかし、この種のプラズマ源の場合、被
処理基体に入射するイオンのエネルギーを制御すること
が困難であった。制御性良く、高真空中で低エネルギー
イオンを生成する方法として、電子ビーム励起プラズマ
法（真空；浦本上進 ２０巻（５）ｐ．１７０）があ
る。これは上述した電子ビーム励起プラズマエッチング
装置の場合のように、反応容器内の反応性ガスに低速電
子を入射させ、気相ガス粒子をイオン化するというもの
である。

【０００９】しかしながら、この方法により得られる低
圧プラズマ源を利用する表面処理装置にあっては、生成
されたイオンが表面処理装置の反応容器の内壁をスパッ
タし、被処理基体の表面が汚染されるという問題があっ
た。例えば、ステンレス製の反応容器を用いると、被処
理基体の表面にＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒ等の汚染物が極めて多
く付着する。また、被処理基体上にイオンや電子等を独
立して入射するのが困難であるという問題もあった。

【００１０】ところで、半導体素子製造技術における薄
膜の形成方法としては、スパッタ法、蒸着法、プラズマ
ＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法などがあり、薄膜の材料や用途に
応じて、上述の方法のうちいずれかが選択される。例え
ば、ゲート絶縁膜として用いられる酸化膜は、８００℃
以上の高温雰囲気下でのシリコン基板の熱酸化により形
成される。このような成膜方法を用いるのは、ゲート絶
縁膜は素子特性に直接影響を及ぼすので、良質な膜であ
る必要があり、その成膜過程で下地にダメージを与える
ことを避けるためである。

【００１１】また、成膜方法の選択は、膜質、ステップ
カバレッジ、低温成膜などの点も考慮される。特に、半
導体素子の集積度が進むと、表面に微細な凹凸がある金
属膜、絶縁膜を形成しなければならず、ステップカバレ
ッジを考慮する必要がある。例えば、図２７（ａ）に示
すように、表面に高アスペクト比（１以上）の溝が形成
された被処理基体９１の表面に、スパッタ法、蒸着法ま
たはプラズマＣＶＤ法などの方法により成膜を行なう
と、図２７（ｂ）に示すように、薄膜９２は、溝の開口
部上部で厚いものとなる。このため、溝を薄膜９２で埋
め込もうとしても、薄膜９２の膜厚がある一定以上にな
ると、開口部上部が薄膜９２でふさがれ、溝の中に空間
（ボイド）が形成されてしまう。これは気相からの堆積
粒子が気相を見込む立体角の大きな入口部に多く付着し
膜が形成されるためである。

【００１２】また、熱ＣＶＤ法のように成膜過程が表面
反応律速であるような系では、図２７（ｃ）に示すよう
に、薄膜９２ａの膜厚は溝部でも均一なる。しかし、溝
を薄膜９２ａで埋め込もうとすると、溝の中心に向かっ
て左右から成長してくる薄膜がぶつかり不連続な境界が
できるため、この場合も完全には溝を埋め込むことがで
きない。

【００１３】溝を完全に埋め込む方法として、選択ＣＶ
Ｄ法がある。この方法は、例えば、図２８（ａ）に示す
ように、まず、シリコン基板９１上にＳｉＯ₂ 膜９３を
形成し、このＳｉＯ₂ 膜９３の所望の領域をエッチング
して溝を形成する。次いで図２８（ｂ）に示すように、
例えば、ＷＦ₆ ／Ｈ₂ を用いて、シリコン基板９１上に
選択的にＷを堆積し、Ｗ膜９４により溝を埋め込む。し
かし、この方法の場合、形成できる膜はＷ膜，Ａｌ等な
どの金属に限定され、また、成膜条件も難しく、更に、
完全に選択性をもたせることも極めて難しいという問題
がある。

【００１４】金属膜，絶縁膜などの各種の膜に方向性を
持たせることができる成膜方法として、プラズマＣＶＤ
法において、平行平板型装置を用い、比較的低いガス圧
力で放電を生成したり、イオンの運動エネルギーを大き
くしたりして、入射堆積粒子の方向性をそろえて成膜を
行なう方法がある。この方法では、図２８（ｃ）に示す
ように、ステップカバレッジが溝の側壁部よりも平坦部
（底部や上面部）で膜厚が厚くなるという方向性のある
成膜が行なわれる。しかし、方向性があるといっても完
全ではなく、また、イオン照射の少ない側壁部で膜質が
悪くなるという問題がある。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来の電
子ビーム励起プラズマエッチング装置では、プラズマ密
度分布が電子ビームの進行方向に沿って減少するものと
なるため、被処理基体をを均一にエッチングするのが困
難であるという問題があった。

【００１６】また、従来の低圧プラズマ源を用いた表面
処理装置では、プラズマ中のイオンにより反応容器の内
壁がスパッタされ、被処理基体の表面が汚染されるとい
う問題があった。

【００１７】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その第１の目的は、プラズマ中のイオンによって
反応容器の内壁がスパッタされることによる被処理基体
の表面の汚染を防止し得るプラズマを利用した表面処理
装置を提供することにある。

【００１８】また、本発明の第２の目的は、被処理基体
を均一に表面処理できるプラズマを利用した表面処理装
置を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の表面処理装置（請求項１）は、プラズマ
源ガスが導入される表面処理室と、この表面処理室の電
位を制御する手段と、前記表面処理室内に設けられ、被
処理基体を載置する支持台と、この支持台の電位を制御
する手段と、電子を生成する電子生成手段と、前記電子
を加速し、この加速された電子を前記表面処理室内に導
き、前記プラズマ源ガスをプラズマ化する手段とを備え
たことを特徴とする。

【００２０】また、本発明の他の表面処理装置（請求項
２）は、プラズマ源ガスが導入される表面処理室と、電
子を生成する電子生成手段と、前記電子を加速し、この
加速された電子を前記表面処理室内に導き、前記プラズ
マ源ガスをプラズマ化する手段と、前記表面処理室内に
設けられ、この表面処理室に導入する電子の進行方向に
沿って支持面が形成された支持台と、この支持台の電位
を制御する手段と、前記電子生成手段側の前記支持面
に、被処理基体を偏在させて固定する手段とを備えたこ
とを特徴とする。

【００２１】

【作用】本発明の表面処理装置（請求項１）によれば、
表面処理室の電位を制御する手段と、支持台の電位を制
御する手段とにより、表面処理室の電位および支持台の
電位を各々独立に制御できる。このため、例えば、プラ
ズマ中のイオンが主として正イオンの場合、表面処理室
の電位を正、支持台の電位を負に制御すれば、表面処理
室と正イオンとは反発するので、正イオンによる表面処
理室の内壁のスパッタを防止できる。したがって、イオ
ンによる表面処理室の内壁のスパッタに起因する被処理
基体の汚染を防止できる。

【００２２】また、本発明者等の研究によれば、電子ビ
ームの下流方向に支持台を拡張すると、拡張しない場合
に比べて、被処理基体上のプラズマ分布密度の均一性が
高くなることが分かった。したがって、本発明の表面処
理装置（請求項２）によれば、表面処理室の導入する電
子の進行方向と反対側の支持台の端部に、被処理基体が
位置しているので、支持台の中央部に被処理基体が位置
する場合に比べて、被処理基体上のプラズマ分布密度の
均一性が改善され、被処理基体を均一に表面処理できる
ようになる。

【００２３】

【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。

【００２４】図１は、本発明の第１の実施例に係る表面
処理装置の概略構成を示す模式図である。この表面処理
装置は、大きく分けて、放電を起こし、プラズマを生成
するための第１の真空容器６と、この第１の真空容器６
で生成されたプラズマから電子を引き出して加速するた
めの第２の真空容器５と、この第２の真空容器５で加速
された電子の照射により反応性ガスを活性化し、プラズ
マを生成し、被処理基体２の表面を処理するための反応
容器１（表面処理室）とで構成されている。

【００２５】反応容器１はステンレスで形成されてお
り、この反応容器１は第２の直流電圧源２６（表面処理
室の電位を制御する手段）に接続され、正電圧が印加さ
れるようになっている。反応容器１の下部には真空排気
系に接続された排気口４が設けられ、一方、反応容器１
の上部には反応性ガス１９を導入するためのガス導入口
２０が設けられている。

【００２６】反応容器内には被処理基体２を載置するた
めの支持台３が設けられている。この支持台３は被処理
基体２の加熱および冷却を行なうための温度調整機構が
設けられている。また、支持台３は第１の直流電圧源２
５（支持台の電位を制御する手段）に接続された取り付
け部材３ａと一体的に形成され、この取り付け部材３ａ
は反応容器１の後壁部に装入されるとともに、絶縁部材
９により反応容器１と電気的に分離されている。すなわ
ち、支持台３は反応容器１とは独立に電位を制御できる
ようになっている。

【００２７】反応容器１は真空的に第２の真空容器５に
接続されているとともに、反応容器１と第２の真空容器
５とは絶縁部材９により電気的に分離されている。この
第２の真空容器５の下部には真空排気系に接続された排
気口７が設けられている。

【００２８】同様に、第２の真空容器５は真空的に第１
の真空容器６に接続されているとともに、第２の真空容
器５と第１の真空容器６とは絶縁部材９により電気的に
分離されている。この第１の真空容器６にも真空排気系
に接続された排気口８が設けられている。

【００２９】また、反応容器１と第２の真空容器５との
間には、絶縁部材９により反応容器１と第２の真空容器
５と電気的に分離され、中央部に電子ビームが通過する
穴が開いている円筒状の電極１０が設けられている。こ
の穴により反応容器１と第２の真空容器５とは真空的に
連結されている。なお、この穴はコンダクタンスが小さ
く、差圧が生じるように形成されている。また、電極１
０は第３の直流電圧源２７に接続され、正電圧が印加さ
れるようになっている。更に、この電極１０内には、電
子を収束させるための磁場Ｂ₂ を電子ビームが通過する
領域に発生させるためのコイル１５が、電極１０と絶縁
されて設置されている。

【００３０】同様に、第２の真空容器５と第１の真空容
器６との間にも、絶縁部材９により第２の真空容器５と
第１の真空容器５と電気的に分離され、中央部に穴が開
いた円筒状の電極１１が設けられている。この電極１１
内には、電子を収束させるための磁場Ｂ₁ を電子ビーム
が通過する領域に発生させるためのコイル１６が、電極
１１と絶縁されて設置されている。なお、電極１１はア
ースされている。

【００３１】第１の真空容器６には、絶縁部材９により
第１の真空容器６と電気的に分離され、Ａｒガス等の放
電用ガス１４を導入するためのガス導入口１３を中央部
分に備えた円筒状の電極１２が設けられている。この電
極１２は第４の直流電圧源２８に接続され、負電圧が印
加されるようになっている。

【００３２】なお、図中、１７は電極１０を通過した電
子が広がらないように、反応容器１の内部に磁場Ｂ₃ を
発生させるためのコイルを示している。また、電極１
０、１１の電子ビームが通過する穴に面した部分１８に
は特別の材料を用いられるようになっており、形成しよ
うとする薄膜によってその材料を選定できる。また、図
中、２１は熱電子放出材料を示している。

【００３３】次に上記の如きに構成された表面処理装置
を用いた薄膜の形成方法につてい説明する。

【００３４】まず、放電用ガス１４として、例えば、Ａ
ｒ等の不活性ガスをガス導入口１３から第１の真空容器
６の中に導入する。次いで第１の真空容器６内の圧力を
数Ｔｏｒｒ乃至１０^-2Ｔｏｒｒ程度の圧力にまで減圧す
るとともに、第４の直流電圧源２８により電極１１と電
極１２と間に直流電圧を印加して、直流放電を生起させ
る。

【００３５】ここで、放電を安定させ、且つ高い放電電
流を得るには、図１に示すように、電極１２に熱電子放
出材料２１を付加することが好ましい。熱電子放出材料
２１としては、例えば、ＬａＢ₆ のような材料を用い
る。Ｌa Ｂ₆ 等で形成された熱電子放出材料２１は、電
極１２に放電電流が流れることにより発生する熱によっ
て加熱され、熱電子を放出する。このような熱電子放出
材料２１を用いれば、代表的な直流放電（第４の直流電
圧源２８の電圧値が約５０Ｖ）の場合で、放電電流が６
〜７Ａ程度の直流放電が得られる。

【００３６】次に第１の真空容器６内に直流放電が生起
されている状態で、第２の真空容器５を真空排気し、第
２の真空容器５の内部の圧力を１０^-4Ｔｏｒｒ台に保持
するとともに、第３の直流電圧源２７により電極１０と
電極１１との間に直流電圧を印加して、電界を発生させ
ることにより、第１の真空容器６内に形成された直流放
電から電子を第１の真空容器５内に引き出す。

【００３７】この引き出された電子は電子ビームとな
り、第３の直流電圧源２７、若しくは第３の直流電圧源
２７および第４の直流電圧源２８の電圧値で決まる加速
エネルギーを持って反応容器１内へ導入される。このと
き、電極１０内に設置されたコイル１５および電極１１
内に設置されたコイル１６により電子は効率良く引き出
される。

【００３８】反応容器１内に導入された電子は、反応容
器１内に導入された反応性ガス１９を励起し、この結
果、反応容器１内には高密度の電離状態が形成される。
この場合、ガスの電離（イオン化）の効率は反応容器１
内に導入される電子（入射電子）の運動エネルギーの大
きさによって決まる。

【００３９】図２は、入射電子の運動エネルギー（電子
エネルギー）と気相中での正イオンの生成効率との関係
を示す特性図である。この図２から正イオンの生成効率
は、電子エネルギーが１５０ｅＶ程度の場合に最大とな
り、それ越えると急速に生成効率が悪くなることが分か
る。したがって、効率良くイオン化を行なうためには、
電子ビーム中の電子の運動エネルギーの分布も考えて、
電子エネルギーは３００ｅＶ程度以下に抑える必要があ
る。

【００４０】反応容器１内の正イオンは、第２の直流電
圧源２６により正電圧が反応容器１に印加されているた
め、反応容器１と反発する。このため、正イオンによる
反応容器１の内壁のスパッタに起因する被処理基体２の
汚染を防止できる。

【００４１】次に上記の如きに構成された表面処理装置
を用いたアモルファスシリコン膜の形成方法について、
図３の工程断面図を用いて説明する。

【００４２】まず、図３（ａ）に示すように、表面に幅
が約１μｍの溝が形成されたシリコン基板３１を用意
し、このシリコン基板３１を被処理基体として支持台３
に載置する。反応容器１の電位は電極１０のそれと同じ
になるように制御され、支持台３には第１の直流電圧源
２５により−５０Ｖの電圧が印加されている。

【００４３】次に反応性ガス１９として、シリコン化合
物ガス、例えば、ＳｉＨ₄ ガスを反応容器１内に導入す
るとともに、１００〜１５０ｅＶ程度の電子エネルギー
の電子ビームを反応容器１に導入することにより、シリ
コン基板３１上にアモルファスシリコン膜を形成する。
成膜速度は第１の直流電圧源２５により制御できる。す
なわち、正方向に電圧が高いほど成膜速度は低下し、１
００Ｖ以上で成膜速度はほとんど０となる。

【００４４】ここで、ガス圧力を２×１０^-3Ｔｏｒｒに
して成膜を行なうと、図３（ｂ）に示すように、アモル
ファスシリコン膜３２は、アモルファスシリコンの異方
的な堆積により形成されるが、方向性は完全ではない。

【００４５】しかし、ガス圧力を２×１０^-4Ｔｏｒｒに
して成膜を行なうと、図３（ｃ）に示すように、アモル
ファスシリコン膜３２ａは、アモルファスシリコンの完
全な方向性の堆積により形成される。このような堆積形
状のアモルファスシリコン膜３２ａは、ガス圧力が１×
１０^-3Ｔｏｒｒ以下の場合に実現できることを確認し
た。

【００４６】また、上記表面処理装置によりＳｉＯ₂ 膜
を形成するには、反応性ガス１９として、シリコン化合
物および酸素を含むガス、例えば、ＳｉＨ₄ ガスとＯ₂
ガスとの混合ガスを用い、ＳｉＨ₄ ／Ｏ₂ 流量比１以上
の条件で上記混合ガスを反応容器１内に導入するととも
に、アモルファスシリコン膜の場合と同様に、反応容器
１内に電子ビームを導入すれば良い。

【００４７】ここで、ガス圧力を１×１０^-3Ｔｏｒｒ以
下にして成膜を行なうと、アモルファスシリコン膜の場
合と同様に、完全な方向性成膜が行なえることを確認し
た。更に、被処理基体の温度を３００℃程度に加熱する
ことにより高品質なＳｉＯ₂膜を得ることができた。具
体的には、絶縁破壊テストにより膜評価したところ、絶
縁耐圧が８ＭＶ／ｃｍ以上のＳｉＯ₂ 膜が得られること
を確認できた。

【００４８】また、上記表面処理装置によりＳｉ_x Ｎ_y
膜を形成するには、反応性ガスとして、シリコン化合物
および窒素を含むガス、例えば、ＳｉＨ₄ ガスとＮ₂ ガ
スとの混合ガスを用い、反応容器１内に電子ビームを導
入すれば良い。ここで、組成比ｘ，ｙは、ＳｉＨ₄ とＮ
₂ との流量比を変えることにより制御できる。この場合
も、ＳｉＯ₂ 膜の場合と同様に、被処理基体の温度を上
げることにより良質のＳｉ_x Ｎ_y 膜を形成することがで
きた。

【００４９】上述したように、本実施例の表面処理装置
の反応容器１はステンレスで形成されている。このた
め、成膜時に第２の直流電圧源２６の電圧値を第１の直
流電圧源２５のそれよりも小さくし、反応容器１に負電
圧を印加すると、反応容器１が正イオンによりスパッタ
されることにより生じた物質が膜中に取り込まれ汚染さ
れる。

【００５０】例えば、第１の直流電圧源２５の電圧値を
０Ｖに固定し、第２の直流電圧源２６の電圧値を−５０
Ｖ、０Ｖ、＋５０Ｖとして、３種類のアモルファスシリ
コン膜を形成した場合、アモルファスシリコン膜中のＦ
ｅ含有量は各々５×１０¹⁵／ｃｍ² （−５０Ｖ）、３×
１０¹³／ｃｍ² （０Ｖ）、２×１０¹⁰／ｃｍ² （＋５０
Ｖ）であった。

【００５１】図４に示すように、支持台３に入射するイ
オンによる電流（支持台電流）、反応容器１の壁に入射
するイオンによる電流（反応壁電流）は、支持台３と反
応容器１との間の電位差（支持台３の電位−反応容器１
の電位）に依存する。このことから反応容器１の壁から
の汚染を無くすためには、反応容器１に支持台３よりも
正方向の高い電位を印加する必要があることが明らかで
ある。

【００５２】なお、汚染防止のためには、支持台３のう
ち被処理基体２が載置される領域以外の金属部分を絶縁
膜でコーティングまたは覆い、金属部分が直接プラズマ
に晒されないようにしたり、或いは形成しようとする膜
と同じ材料、例えば、シリコン膜を形成する場合には、
シリコン製の支持台３を用いることが好ましい。

【００５３】また、電極１０、１１のうち、少なくとも
電子ビームが通過する領域を、形成しようとする膜と同
様の材料で構成することも、汚染の防止に有効である。

【００５４】これらの工夫により、装置構成材料に起因
する膜中の汚染を１０¹²／ｃｍ² 以下に抑えることがで
きる。

【００５５】図５は、図１の表面処理装置を用いてＷ膜
の成膜を行なうに際し、Ｈ₂ がどのような影響を与える
かを示す図で、具体的には、反応性ガスとして用いるＷ
Ｆ₆に添加するＨ₂ 量とＷ膜の堆積速度とＷ膜の比抵抗
との関係を示す図である。

【００５６】なお、ＷＦ₆ の流量および圧力はそれぞれ
１０ｓｃｃｍおよび２×１０^-4Ｔｏｒｒに固定されてい
る。また、反応容器１内に導入される電子の加速エネル
ギーは１００ｅＶであり、第１の直流電源２５の電圧値
は−６０Ｖ、第２の直流電源２６の電圧値は５Ｖであ
る。

【００５７】図５からＷ堆積速度はＨ₂ の添加により初
め上昇するが、Ｈ₂ 添加量が１０ｓｃｃｍ程度になると
逆にＷ堆積速度は降下し始めることが分かる。一方、比
抵抗はＨ₂ 添加量が２０ｓｃｃｍ以下で高くなってい
る。これらからＨ₂ はＷ膜中にＦが取り込まれるのを抑
制する働きがあることが分かる。

【００５８】図６は、ＷＦ₆ ＝１０ｓｃｃｍ、Ｈ₂ ＝３
０ｓｃｃｍ、第１の直流電圧源２５の電圧値を−６０
Ｖ、第２の直流電圧源２６の電圧値を５Ｖに設定し、圧
力を変化させた場合のアスペクト比１の円形穴をもつ段
差上でのステップカバレッジを評価した結果を示す図で
ある。

【００５９】具体的には、図７に示すように、被処理基
体として、シリコン基板３１上に溝部を有するＳｉＯ₂
膜３３が形成されたものを用い、上記条件で形成された
Ｗ膜３４の溝上部における膜厚ａ、溝側壁部のおける膜
厚ｂおよび溝底部における膜厚ｃを求め、膜厚比ｃ／
ａ，ｂ／ｃと圧力との関係を求めることによりステップ
カバレッジの評価を行なった。

【００６０】図６から１０^-3Ｔｏｒｒ以下になると、膜
厚比ｃ／ａのほうが膜厚比ｂ／ｃよりもだいぶ大きくな
り、すなわち、異方的な成膜が顕著になり始め、１０^-4
Ｔｏｒｒ以下ではほぼ完全な異方的な成膜となることが
分かる。

【００６１】図８は、ＷＦ₆ ＝１０ｓｃｃｍ、Ｈ₂ ＝３
０ｓｃｃｍ、第２の直流電圧源２６の電圧値を５Ｖ、圧
力を２×１０^-4Ｔｏｒｒに設定し、第１の直流電圧源２
５の電圧値Ｖ_s を変化させた場合、つまり、支持台３に
印加する電圧を変化させた場合に、支持台３に流れる電
流Ｉ_s がどのように変化するを示す図である。

【００６２】電流領域は、図中、Ａ，Ｂ，Ｃで示す３つ
の領域に分割できる。領域Ａでは支持台３に正イオンの
みが入射され、支持台３には正イオンによる電流（イオ
ン電流）のみが流れる。この領域Ａでは、同図中に示す
ように、成膜は完全に異方的に行なわれる。

【００６３】また、Ｃ領域では支持台３に電子のみが入
射され、支持台３には電子による電流（電子電流）のみ
が流れる。この領域Ｃでは、同図中に示すように、成膜
は等方的に行なわれる。

【００６４】そして、Ｂ領域では支持台３に電子、正イ
オンの双方が入射され、支持台３に印加される電圧によ
りその比率が変化し、電圧値Ｖ_s とともに電流値Ｉ_s が
変化する領域である。この領域Ｂでは、同図中に示すよ
うに、段差側壁にも膜が形成される。

【００６５】このように本実施例の表面処理装置によれ
ば、支持台３に印加する電圧を変えることにより、堆積
形状を容易に制御できる。なお、以上の説明ではＷ膜を
形成するためにＷＦ₆ ガスを反応性ガスとして用いた
が、他のＷ化合物、例えば、Ｗ（ＣＯ）₆ ガスを用いて
も良い。

【００６６】また、反応性ガスとして、Ａｌ化合物ガ
ス、Ｃｕ化合物ガス等を用いることでＷ膜以外の金属膜
も形成できる。例えば、Ａｌ化合物としてＡｌ（Ｃ
Ｈ₃ ）₃ またはＡｌ（Ｃ₂ Ｈ₅ ）₃ とＨ₂ との混合ガス
を用いれば、Ａｌ膜を形成できる。また、Ｃｕ化合物ガ
スとしてアセチルアセトン型のＣｕ錯体を用いれば、Ｃ
ｕ膜を形成できる。

【００６７】また、これら金属膜の形成において膜中の
Ｃ含有量を低減するには、上記反応性ガスにＨ₂ を添加
すれば良い。具体的には、Ａｌ（ＣＨ₃ ）₃ を用いたＡ
ｌ膜の成膜や、アセチルアセトン型のＣｕ錯体ガスを用
いたＣｕ膜の成膜の場合には、Ｈ₂ を添加することで、
膜中のＣ濃度を２桁も小さくできる。

【００６８】また、上記反応性ガスを反応容器１内に導
入する前に、上記反応性ガスをあらかじめ熱、光、放電
または荷電ビーム等により励起してから反応容器１内に
導入することによっても、膜中のＣ含有量の濃度を著し
く低減することができる。例えば、Ａｌ（ＣＨ₃ ）₃ を
用いた場合、Ａｌ（ＣＨ₃ ）₃ を２００℃程度で加熱す
ることによりＡｌ膜中のＣ濃度を１桁小さくきる。

【００６９】また、金属を含む反応性ガスの導入方法と
して金属蒸気を利用しても良い。すなわち、Ａｌ、Ｃｕ
等の比較的低融点の金属であれば、反応容器１内で金属
を加熱して蒸発させれば、金属蒸気を得ることができ、
ガス導入口１９から上記金属ガスを反応容器１内に導入
しなくても済む。また、高融点の金属の場合にはスパッ
タによりその蒸気を得ることができる。

【００７０】次に図１の表面処理装置を用いた表面酸化
方法について述べる。

【００７１】まず、図９（ａ）に示すように、被処理基
体としてシリコン基板４１上に窒化シリコン膜４２がパ
ターニングされたものを用意する。

【００７２】次に支持台３の温度調整機構によりシリコ
ン基板４１の温度を８００℃以上、好ましくは８００〜
８５０℃程度に加熱するとともに、反応容器１内に反応
性ガス１９としてＯ₂ ガスを導入して表面処理すると、
方向性の酸化が行なわれ、図９（ｂ）に示すような形状
の酸化膜４３が形成される。

【００７３】また、図９（ｃ）に示すように、あらかじ
めシリコン窒化膜４２で被覆されていない領域のシリコ
ン基板４１の表面に溝を形成しておけば、図９（ｄ）に
示すように、盛り上りが無い平坦な酸化膜４３ａを形成
できる。また、本実施例の表面処理装置によれば、数十
ｅＶ程度のイオンを１０^-4〜１０^-5Ｔｏｒｒ台の圧力で
も生成できることを確認した。

【００７４】なお、本実施例のように反応性ガスとして
Ｏ₂ ガスを用いた場合には、Ｏ^- イオンやＯ₂ ^- イオン
などの負イオンも多く生成される。これら負イオンによ
る酸化はＯ⁺ イオンによる酸化よりも速い。また、Ｏ^-
イオンやＯ₂ ^- イオンなどの負イオンを大量に生成する
には、Ｏ₂ ガスを放電等によりあらかじめ励起してから
反応容器１内に導入すると良い。

【００７５】また、膜厚が１００ｎｍ以上の酸化膜４
３，４３ａを形成する場合に、正インのみまたは負イオ
ンのみを供給すると、酸化膜４３，４３ａがチャージア
ップし、成膜速度が低下したり、方向性が失われたり、
膜質が劣化したりする。このような不都合を解消するに
は、支持台３に交流電圧を印加し、正イオン、負イオン
（又は電子）を交互に被処理基体表面に入射させること
が有効である。

【００７６】図１０は、本発明の第２の実施例に係る表
面処理装置の要部構成を示す模式図である。なお、以下
の表面処理装置の図において、図１の表面処理装置と対
応する部分には図１と同一符号を付し、詳細な説明は省
略する。

【００７７】本実施例の表面処理装置が先の実施例のそ
れと異なる点は、支持台３を反応容器１の下部で固定し
ていることにある。このような構成であれば、支持台３
を反応容器１の後壁部に固定した場合に比べて、電子ビ
ーム２３の進行方向のスペースを有効に利用できるの
で、一度により多くの被処理基体２を処理することが可
能となる。

【００７８】図１１は、本発明の第３の実施例に係る表
面処理装置の要部構成を示す模式図である。本実施例の
表面処理装置が先の実施例のそれと異なる点は、被処理
基体２が電子ビームに対して垂直に設置され、更に、電
極１０に複数の電子ビーム引き出し口が設けられている
ことにある。このような構成であれば、反応容器１内に
複数の電子ビーム２３を導入でき、広いプラズマ領域を
形成できる。このため、被処理基体２が大口径のもので
あっても均一な表面処理を行なうことが可能となる。

【００７９】なお、本実施例の表面処理装置は、被処理
基体２が電子ビームに対して垂直に設置されているの
で、被処理基体２に電子ビームが直接照射される恐れが
ある。これを防止するには支持台３に電子の加速エネル
ギーに打ち勝つ電位を印加すれば良い。また、被処理基
体２に電子ビームが照射されると、被処理基体２の温度
が上昇するので、被処理基体２の温度を室温程度に保つ
場合には冷却をする必要がある。

【００８０】また、被処理基体２が電子ビームに対して
平行に設置されている表面処理装置で、大口径の被処理
基体２を処理する場合には、図１２に示すように、電子
ビーム２３がシート状になるように、電子ビーム２３の
引き出し口が楕円状の電極１０ａを用いれば良い。この
ような電極１０ａを用いれば、電子ビームの電子密度の
低下を招かずに、広いプラズマ領域を形成でき、大口径
の被処理基体２を均一に処理することができる。

【００８１】また、反応容器内に導入された電子ビーム
を発散させるために、図１３に示すように、反応容器内
に付加電極２２を設け、この付加電極２２に同図中に示
すような極性の電圧を印加すれば、電子ビーム２３が拡
散され、ビーム径の広い電子ビーム２３ａを形成でき
る。このような電子ビーム２３ａを用いることにより、
反応容器内に均一なプラズマ（イオン）を形成できる。
また、必要に応じて磁場に代わりに電場により電子ビー
ム２３の形状を変えたり（拡散したり）、電磁場により
被処理基体上で電子ビーム２３を掃引したりしても良
い。

【００８２】また、イオン化を効率良く行なうには、磁
場を利用するのが有効である。すなわち、図１４（ａ）
に示すような複数の棒状の磁石で構成されたマルチポー
ル磁石３５を用いて磁場を形成し、被処理基体２，支持
台３を図１４（ｂ）に示すように、マルチポール磁石３
５内に配置する。

【００８３】なお、大面積の被処理基体に対して均一性
良く成膜を行なうためには、図１５に示すように、電子
ビーム２３と被処理基体２との関係を平行に保ったまま
支持台３を回転または走査させることも有効である。

【００８４】図１６は、本発明の第４の実施例に係る表
面処理装置の概略構成を示す模式図で、同図（ａ）は装
置上方から見た模式図、同図（ｂ）は装置側面から見た
模式図である。図中、４０は電子ビーム生成部を示して
おり、具体的には、例えば、図１の薄膜装置の電子ビー
ム生成部分（真空容器５，６，電極１０〜１２など）と
同じものである。また、図中、３９は被処理基体２を押
さえて固定するクランプを示しており、このクランプ３
９により被処理基体２は、支持台３の電子ビーム２３の
導入側の支持台３の端部に確実に固定される。被処理基
体２はその表面が電子ビーム２３に平行となるように配
置する。また、支持台３の他方の端部と電子ビーム２３
の最下流にあたる被処理基体２との距離ｄは、５０〜２
００ｍｍ程度であることが好ましい。なお、クランプ３
９の代わりに、静電チャック等を用いて被処理基体２を
固定しても良い。また、支持台３は、可変直流電圧源２
９の他に、被処理基体２のチャージアップ防止のため
に、交流電圧源２４にも接続されている。

【００８５】この表面処理装置により、例えば、８イン
チシリコンウエハ上に形成した多結晶シリコン膜のスパ
ッタエッチングを行なうには、ガス導入口２０からＡｒ
ガスを５〜５０ｓｃｃｍ程度の流量で反応容器１内に導
入するとともに、可変直流電圧源２９により５０〜１０
０Ｖ程度の直流電圧を支持台３に印加する。このとき、
反応容器内の圧力が１〜１００ｍＰａ程度になるように
排気口４から排気を行なう。

【００８６】図１７は、上記スパッタエッチングにおけ
るスパッタエッチングレートと上記シリコンウエハの位
置（ウェハ位置）との関係を示す図である。ウェハ位置
ｘは、図１６（ａ）に示すように、電子ビーム２３の最
下流にあたる点を原点にして決めたのものである。スパ
ッタエッチングレートの不均一性は２００ｍｍ領域で±
５％程度の小さいものであった。

【００８７】また、図２６の従来の装置、つまり、支持
台８４の大きさが８インチシリコンウエハより１０ｍｍ
〜２０ｍｍ程度しか大きくなく、８インチシリコンウエ
ハが支持台８４の中央部に載置される表面処理装置を用
いて同様なスパッタエッチングを行なったところ、スパ
ッタエッチングレートは、図１８に示すような結果とな
った。すなわち、スパッタエッチングレートの不均一性
は２００ｍｍ領域で±３０％を越える大きいものであっ
た。

【００８８】以上の結果から、本実施例のように被処理
基体２を電子ビーム上流側の支持台３の端部に載置する
ことにより、スパッタエッチングレートの均一性を向上
できることが分かる。スパッタエッチングレートの均一
性の向上は、被処理基体２上のプラズマ密度の均一性に
対応すると考えられ、均一性の向上は被処理基体２を支
持台３の電子ビーム２３の上流側の端部に配置すること
により、支持台３の電子ビーム２３の下流側の端部によ
り作られる電界の傾きの変化が緩和されるからだと考え
られる。

【００８９】本実施例では、支持台３が一つの場合につ
いて説明したが、図１９に示すように、電子ビーム２３
を囲むように複数の支持台３を多角形状に配置しても同
様の効果が得られる。しかも、複数の被処理基体を同時
に処理できるため、生産性も向上する。

【００９０】なお、多角形状の配置の場合、重力の影響
で被処理基体２を支持台３に固定するときに落下する恐
れがある。これを回避するには、例えば、支持台３に回
転機構を設け、被処理基体２が落下しない位置で支持台
３に被処理基体２を固定したり、反応容器１を縦型にし
て真空チャックで固定したりすれば良い。

【００９１】次に本発明の第５の実施例に係るＴｉＮ膜
の形成方法について説明する。本実施例で使用する表面
処理装置は、図１のタイプまたは図１５のタイプのいず
れのものであっても良い。

【００９２】まず、図２０（ａ）に示すように、表面に
溝が形成された被処理基体２を反応容器内に収容し、続
いて、反応容器内の圧力を１０^-4Ｔｏｒｒ台以下、例え
ば、１０^-6Ｔｏｒｒ台以下に減圧する。この後、流量
０．１〜１．０ｓｃｃｍ程度のＴｉＣｌ₄ ガス，流量３
０〜５０ｓｃｃｍ程度の水素ガスおよび流量１０〜５０
ｓｃｃｍ程度の窒素ガスを反応容器内に導入する。

【００９３】次いで排気速度を調節し、反応容器内の圧
力を０．１〜１．５ｍＴｏｒｒ程度に保持するととも
に、反応容器内に電子ビームを導入し、支持台に−５０
〜−１００Ｖ程度のバイアス電圧を印加する。バイアス
電圧がマイナスなのは、本実施例の場合、堆積種が正イ
オンであるからである。

【００９４】このよう方法により図２０（ｂ）に示すよ
うに、被処理基体２上に完全に異方的なＴｉＮ膜４４が
形成される。また、本発明者等の研究によれば、バイア
ス電圧が−５０Ｖ以下であれば、方向性が十分高い成膜
を行なえることが分かった。

【００９５】本実施例では、Ｔｉを含むガスとしてＴｉ
Ｃｌ₄ ガスを用いたが他のＴｉを含むガスを用いても良
い。

【００９６】例えば、Ｔｉ［Ｎ（Ｃ₂ Ｈ₅ ）₂ ］₄ ガス
や、Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ₃ ）₂ ］₄ ガスや、有機Ｔｉガス
や、ハロゲン化Ｔｉガス等のガスを用いることができ
る。

【００９７】ここで、Ｔｉ［Ｎ（Ｃ₂ Ｈ₅ ）₂ ］₄ ガス
の場合には、このガスの他に、例えば、流量１０〜５０
ｓｃｃｍ程度の窒素および流量１０〜１００ｓｃｃｍ程
度の水素を用いれば、完全に異方的なＴｉＮ膜を形成で
きる。同様に、Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ₃ ）₂ ］₄ ガスの場合に
は、このガスの他に、例えば、流量１０〜５０ｓｃｃｍ
程度の窒素および流量１０〜１００ｓｃｃｍ程度の水素
を用いれば良い。

【００９８】次に本発明の第６の実施例に係るＣｕ膜の
形成方法について説明する。

【００９９】ＴｉＮ膜の場合と主として異なる点は、反
応容器内にＣｕ（ＨＦＡ）₂ を入れ、反応容器を９０〜
１００℃程度に加熱するとともに、反応容器内にキャリ
アガスとしての１０〜１００ｓｃｃｍ程度のＨ₂ ガスを
導入して成膜を行なうことにある。なお、バイアス電圧
等の条件はＴｉＮ膜の場合と同様である。このような方
法でも、完全に異方的なＣｕ膜を形成できる。

【０１００】本実施例では、Ｃｕの材料としてＣｕ（Ｈ
ＦＡ）₂ を用いたが、その代わりにＣｕ（ＤＰＭ）
₂ や、有機Ｃｕガスや、ハロゲン化Ｃｕガスなどを用い
も良い。

【０１０１】例えば、Ｃｕ（ＤＰＭ）₂ の場合には、反
応容器内にＣｕ（ＤＰＭ）₂ を入れ、反応容器を１９０
〜２００℃程度に加熱するとともに、反応容器内にキャ
リアガスとしての１０〜１００ｓｃｃｍ程度のＨ₂ ガス
を導入すれば、完全に異方的なＣｕ膜を形成できる。

【０１０２】次に反応容器内に残留する水が膜質に与え
る影響について説明する。

【０１０３】図２１は、ＴｉＣｌ₄ ，Ｎ₂ ，Ｈ₂ のガス
系でＴｉＮ膜を形成した場合の反応容器内に残留する水
の分圧（残留Ｈ₂ Ｏ分圧）とＴｉＮ膜の比抵抗との関係
を示す特性図である。この図２１から、比抵抗は、残留
Ｈ₂ Ｏ分圧が１０^-5Ｔｏｒｒ台程度になると急激に上昇
し、１０^-5Ｔｏｒｒ台以上では良質なＴｉＮ膜を形成で
きないことが分かる。したがって、良質なＴｉＮ膜を得
るには、残留Ｈ₂ Ｏ分圧が１０^-6Ｔｏｒｒ台以下となる
条件で成膜を行なう必要がある。また、他のガスを用い
たＴｉＮ膜およびＣｕ膜の成膜においても同様の傾向が
みられた。

【０１０４】図２２は、本発明の第７の実施例に係るＴ
ｉＮ膜の形成方法を示す工程断面図である。これはリフ
トオフを利用したＴｉＮ膜の形成方法である。

【０１０５】まず、図２２（ａ）に示すように、シリコ
ン基板５１上に厚さ１００〜５００ｎｍ程度のＡｌ膜５
２を形成した後、Ａｌ膜５２およびシリコン基板５１を
エッチングして、シリコン基板５１の表面に溝を形成す
る。

【０１０６】次に図２２（ｂ）に示すように、上述した
方法により、異方的にＴｉＮ膜５３を形成する。すなわ
ち、溝の側壁部以外の領域に選択的にＴｉＮ膜５３を形
成する。

【０１０７】次にシリコン基板５１を硫酸溶液に浸す。
硫酸溶液はＡｌを溶解させることはできるが、ＴｉＮを
溶解させることはできない。このため、Ａｌ膜５２上の
ＴｉＮ膜５３は剥離するが、溝の底部のＴｉＮ膜５３は
残置する。したがって、図２２（ｃ）に示すように、溝
の底部に選択的にＴｉＮ膜５３を形成できる。

【０１０８】図２３は、本発明の第８の実施例に係るＣ
ｕ配線の形成方法を示す工程断面図である。これはエッ
チバックを利用したＣｕ配線の形成方法である。

【０１０９】まず、図２３（ａ）に示すように、シリコ
ン基板６１の表面に溝を形成した後、上述した方法によ
り、溝の側壁部以外の領域に厚さ５０ｎｍのＴｉＮ膜６
２、Ｃｕ膜６３を連続形成する。このＣｕ膜６３の成膜
は、例えば、Ｃｕ（ＤＰＭ）₂ 、Ｈ₂ を用いて行なう。

【０１１０】次に図２３（ｂ）に示すように、全面にレ
ジスト６４を塗布する。次いで図２３（ｃ）に示すよう
に、溝の外側のＴｉＮ膜６２およびＣｕ膜６３が露出
し、溝中のＴｉＮ膜６２およびＣｕ膜６３が露出しない
程度に、レジスト６４を反応性イオンエッチングにより
エッチングする。

【０１１１】次に図２３（ｄ）に示すように、シリコン
基板６１をＨ₂ ＳＯ₄ 溶液に浸して、溝の外側のＣｕ膜
６３を選択的に除去した後、Ｈ₂ Ｏ₂ 溶液を用いてＴｉ
Ｎ膜６２を除去する。この後、必要に応じて残っている
レジスト６４を有機溶媒によって除去する。

【０１１２】このような方法により、Ｃｕ膜６３のエッ
チング加工を行なわずに、Ｃｕ配線を形成できる。

【０１１３】図２４は、本発明の第９の実施例に係るＣ
ｕ配線の形成方法を示す工程断面図である。これもエッ
チバックを利用したＣｕ配線の形成方法である。

【０１１４】まず、図２４（ａ）に示すように、先の実
施例と同様に、表面に溝が形成されたシリコン基板６１
上にＴｉＮ膜６２，Ｃｕ膜６３を異方的に連続形成す
る。ＴｉＮ膜６２の膜厚は、例えば、５０ｎｍ程度とす
る。このＣｕ膜６３の成膜は、例えば、Ｃｕ（ＨＦＡ）
₂ 、Ｈ₂ を用いて行なう。

【０１１５】次に図２４（ｂ）に示すように、全面にＳ
ｉＯ₂ 膜６５を形成する。このＳｉＯ₂ 膜６５の成膜
は、例えば、ＴＥＯＳ、Ｏ₃ を用いて行なう。

【０１１６】次に図２４（ｃ）に示すように、ＳｉＯ₂
膜６５を反応性イオンエッチングによって先の実施例の
レジスト６４の場合と同程度除去する。

【０１１７】次に図２４（ｄ）に示すように、シリコン
基板６１をＨ₂ ＳＯ₄ 溶液に浸し、溝の底部以外のＣｕ
膜６３を除去した後、シリコン基板６１をＨ₂ Ｏ₂ 溶液
に移し変えて、溝の外側のＴｉＮ膜６２を除去する。

【０１１８】このような方法でも、先の実施例と同様
に、Ｃｕ膜６３をエッチング加工せずに、Ｃｕ配線を形
成できる。

【０１１９】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではなく、例えば、第４の実施例の表面処理装置
のように、電子ビーム上流側の支持台の端部に被処理基
体を固定するためのクランプを、第１の実施例の表面処
理装置の支持台に設けるなど、上記実施例を適宜組み合
わせても良い。

【０１２０】その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施できる。

【０１２１】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の表面処理装
置によれば、表面処理室の電位および支持台の電位を各
々独立に制御しているので、イオンによる表面処理室の
内壁のスパッタに起因する被処理基体の汚染を防止でき
る。

【０１２２】また、本発明の他の表面処理装置によれ
ば、電子生成手段側の支持台に被処理基体が偏在してい
るので、支持台の中央部に被処理基体が位置する場合に
比べて、被処理基体上のプラズマ分布密度の均一性が改
善され、被処理基体を均一に表面処理できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る表面処理装置の概
略構成を示す模式図。

【図２】入射電子の運動エネルギーと気相中での正イオ
ンの生成効率との関係を示す特性図。

【図３】図１の表面処理装置を用いたアモルファスシリ
コン膜の形成方法を示す工程断面図。

【図４】支持台電流および反応壁電流が支持台と反応容
器との間の電位差にどのように変わるかを示す図。

【図５】Ｈ₂ 量とＷ膜の堆積速度とＷ膜の比抵抗との関
係を示す特性図。

【図６】ステップカバレッジと圧力との関係を示す図。

【図７】支持台に印加する電圧とに支持台に流れる電流
との関係を示す特性図。

【図８】ステップカバレッジの評価に用いる膜厚比を説
明するための図。

【図９】図１の表面処理装置を用いた表面酸化方法を示
す工程断面図。

【図１０】本発明の第２の実施例に係る表面処理装置の
要部構成を示す模式図。

【図１１】本発明の第３の実施例に係る表面処理装置の
要部構成を示す模式図。

【図１２】大口径の被処理基体に用いる電極を説明する
ための図。

【図１３】反応容器内に導入された電子ビームを拡散さ
せる方法を説明するための図。

【図１４】イオン化を効率良く行なう方法を説明するた
めの図。

【図１５】均一性良く成膜を行なう方法を説明するため
の図。

【図１６】本発明の第４の実施例に係る表面処理装置の
概略構成を示す模式図。

【図１７】本発明の表面処理装置によるパッタエッチン
グレートとウェハ位置との関係を示す図。

【図１８】従来の表面処理装置によるパッタエッチング
レートとウェハ位置との関係を示す図。

【図１９】複数の支持台を用いた場合の支持台の配置例
を示し図。

【図２０】本発明の第５の実施例に係るＴｉＮ膜の形成
方法により得られたＴｉＮ膜の堆積形状を示す図。

【図２１】残留Ｈ₂ Ｏ分圧と比抵抗との関係を示す特性
図。

【図２２】本発明の第７の実施例に係るＴｉＮ膜の形成
方法を示す工程断面図。

【図２３】本発明の第８の実施例に係るＣｕ配線の形成
方法を示す工程断面図。

【図２４】本発明の第９の実施例に係るＣｕ配線の形成
方法を示す工程断面図。

【図２５】従来の電子ビーム励起プラズマエッチング装
置の概略構成を示す模式図。

【図２６】従来の他の電子ビーム励起プラズマエッチン
グ装置の概略構成を示す模式図。

【図２７】従来の成膜方法の問題点を説明するための
図。

【図２８】従来の他の成膜方法の問題点を説明するため
の図。

【符号の説明】

１…反応容器（表面処理室）、２…被処理基体、３…支
持台、４…排気口、５…第２の真空容器、６…第１の真
空容器、７…排気口、８…排気口、９…絶縁物、１０，
１０ａ，１０ｂ，１１，１２…電極、１３…ガス導入
口、１４…放電用ガス、１５，１６，１７…コイル、１
９…反応性ガス、２０…ガス導入口、２１…熱電子放出
材料、２２…付加電極、２３，２３ａ…電子ビーム、２
４…交流電圧源、２５…第１の直流電圧電源（支持台の
電位を制御する手段）、２６…第２の直流電圧電源（表
面処理室の電位を制御する手段）、２７…第３の直流電
圧電源、２８…第４の直流電圧電源、２９…可変直流電
圧源、３１…シリコン基板、３２，３２ａ…アモルファ
スシリコン膜、３３…ＳｉＯ₂ 膜、３４…Ｗ膜、３５…
マルチポール磁石、３８…Ａｒガス、３９…クランプ
（支持台の端部に、被処理基体を固定する手段）、４０
…電子ビーム生成部、４１…シリコン基板、４２…アモ
ルファスシリコン膜、４３，４３ａ…酸化膜、４４…Ｔ
ｉＮ膜、５１…シリコン基板、５２…Ａｌ膜、５３…Ｔ
ｉＮ膜、６１…シリコン基板、６２…Ａｌ膜、６３…Ｔ
ｉＮ膜、６４…レジスト、６５…ＳｉＯ₂ 膜。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/31 Ｈ０５Ｈ 1/46 Ａ Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｂ (72)発明者 早坂 伸夫 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 岡野 晴雄 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 奥村 勝弥 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝多摩川工場内 (72)発明者 永関 一也 山梨県韮崎市藤井町北下条2381番地の１ 東京エレクトロン山梨株式会社内 (72)発明者 桧森 慎司 山梨県韮崎市藤井町北下条2381番地の１ 東京エレクトロン山梨株式会社内 (72)発明者 望月 修二 山梨県韮崎市藤井町北下条2381番地の１ 東京エレクトロン山梨株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−223113（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−222132（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−144774（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/205 B01J 19/08 C23C 16/48 C23F 4/00 H01L 21/3065 H01L 21/31 H05H 1/46

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プラズマ源ガスが導入される表面処理室
   と、 この表面処理室の電位を制御する手段と、 前記表面処理室内に設けられ、被処理基体を載置する支
   持台と、 この支持台の電位を制御する手段と、 電子を生成する電子生成手段と、 前記電子を加速し、この加速された電子を前記表面処理
   室内に導き、前記プラズマ源ガスをプラズマ化する手段
   とを具備してなることを特徴とする表面処理装置。
2. 【請求項２】プラズマ源ガスが導入される表面処理室
   と、 電子を生成する電子生成手段と、 前記電子を加速し、この加速された電子を前記表面処理
   室内に導き、前記プラズマ源ガスをプラズマ化する手段
   と、 前記表面処理室内に設けられ、この表面処理室に導入す
   る電子の進行方向に沿って支持面が形成された支持台
   と、 この支持台の電位を制御する手段と、 前記電子生成手段側の前記支持面に、被処理基体を偏在
   させて固定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。