JPH01184827A - マイクロ波プラズマ処理方法及び装置 - Google Patents
マイクロ波プラズマ処理方法及び装置Info
- Publication number
- JPH01184827A JPH01184827A JP373888A JP373888A JPH01184827A JP H01184827 A JPH01184827 A JP H01184827A JP 373888 A JP373888 A JP 373888A JP 373888 A JP373888 A JP 373888A JP H01184827 A JPH01184827 A JP H01184827A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- magnetic field
- microwave plasma
- plasma processing
- microwave
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 62
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 41
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000003672 processing method Methods 0.000 claims description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 claims 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims 2
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims 1
- 230000003190 augmentative effect Effects 0.000 abstract 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 32
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 29
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 14
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 5
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 5
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 5
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005513 bias potential Methods 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005596 ionic collisions Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- -1 oxygen radicals Chemical class 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、エレクトロニクスデバイス製造方法及び装置
に係り、特に、異方性エツチング、プラズマドーピング
、成膜において、低損傷化や処理効率の向上化に好適な
マイクロ波プラズマ処理方法と装置に関する。
に係り、特に、異方性エツチング、プラズマドーピング
、成膜において、低損傷化や処理効率の向上化に好適な
マイクロ波プラズマ処理方法と装置に関する。
従来のマイクロ波プラズマ処理方法では、基板をプラズ
マ処理するのに、特開昭56−155535号及び特開
昭59−3018号に記載のように、荷電粒子とラジカ
ル粒子を合わせたプラズマ種を分いた方法と、特開昭6
1−13634号に記載のようにラジカル粒子のみを用
いた方法があった。また、ラジオ波放電によるプラズマ
処理方法で、特開昭62−7131号記載のように、基
板に到達させるイオン量を制御した方法があった。
マ処理するのに、特開昭56−155535号及び特開
昭59−3018号に記載のように、荷電粒子とラジカ
ル粒子を合わせたプラズマ種を分いた方法と、特開昭6
1−13634号に記載のようにラジカル粒子のみを用
いた方法があった。また、ラジオ波放電によるプラズマ
処理方法で、特開昭62−7131号記載のように、基
板に到達させるイオン量を制御した方法があった。
上記従来技術は、プラズマ種による処理特性の違いにつ
いて充分配慮されていなかった。例えば、エツチングに
おいて1強異方性エツチングを行なうためには、プラズ
マ種のうち、イオン成分の基板入射量とその運動量を多
く、大きくすることが必要であるが、このような条件に
すると、マスクや下地材との選択性が低下し、また、エ
ツチングダメージやエツチング面の結晶欠陥を招く問題
がある。また、同様に、基板へ入射するプラズマ種のう
ち、イオン成分量があると、プラズマドーピングの際に
も、ドーピング面での結晶欠陥を招く問題があり、膜形
成時にも、下地材や形成改にダメージを与える等の問題
がある。これに対し、プラズマ種としてラジカル成分の
みで処理を行なうと、プロセス的にはダメージレスとな
るが、エツチングにおいて、高選択性となるものの、異
方性エツチングとならない問題と、プラズマドーピング
では、ドーピング量が著しく減少する問題、膜−形成で
は、膜の緻密性が著しく低下するという問題がある。
いて充分配慮されていなかった。例えば、エツチングに
おいて1強異方性エツチングを行なうためには、プラズ
マ種のうち、イオン成分の基板入射量とその運動量を多
く、大きくすることが必要であるが、このような条件に
すると、マスクや下地材との選択性が低下し、また、エ
ツチングダメージやエツチング面の結晶欠陥を招く問題
がある。また、同様に、基板へ入射するプラズマ種のう
ち、イオン成分量があると、プラズマドーピングの際に
も、ドーピング面での結晶欠陥を招く問題があり、膜形
成時にも、下地材や形成改にダメージを与える等の問題
がある。これに対し、プラズマ種としてラジカル成分の
みで処理を行なうと、プロセス的にはダメージレスとな
るが、エツチングにおいて、高選択性となるものの、異
方性エツチングとならない問題と、プラズマドーピング
では、ドーピング量が著しく減少する問題、膜−形成で
は、膜の緻密性が著しく低下するという問題がある。
ラジオ波放電によるプラズマでは、基板へ到達させるイ
オン量を、ある程度は制御できるが、基板に誘導される
自己バイアス電位が大きくなるため、完全にラジカル成
分のみで基板を処理することが出来ず、プロセス的に、
イオンダメージが伴うという問題がある。
オン量を、ある程度は制御できるが、基板に誘導される
自己バイアス電位が大きくなるため、完全にラジカル成
分のみで基板を処理することが出来ず、プロセス的に、
イオンダメージが伴うという問題がある。
上記目的は。
1)基板にイオン成分をもったプラズマ種を入射させて
処理する。
処理する。
2)基板にイオン成分をもたないプラズマ種、すなわち
ラジカル種のみを、入射させて処理する。
ラジカル種のみを、入射させて処理する。
これら2つの工程を組み合わせることにより達成させる
。
。
また、上記2つの工程におけるプラズマ種成分の制御は
、プラズマの生成にマイクロ波放電を利用し。
、プラズマの生成にマイクロ波放電を利用し。
A)マイクロ波導入窓側から基板方向に向かって磁束密
度が単調に減少する発散磁界分布を形成する。
度が単調に減少する発散磁界分布を形成する。
あるいは、形成されている所に基板を設置して磁力線に
引かれて基板にイオンが到達することを利用する。
引かれて基板にイオンが到達することを利用する。
B)基板位置に近い方で、マイクロ波導入窓側に磁力線
方向をもった磁界を発生させる等で、該導入窓と基板と
の間に磁界の反転分布を形成するあるいは、反転分布外
に基板を埋置して、基板へイオンは到達しないことを利
用する。
方向をもった磁界を発生させる等で、該導入窓と基板と
の間に磁界の反転分布を形成するあるいは、反転分布外
に基板を埋置して、基板へイオンは到達しないことを利
用する。
または、装置中心軸方向にミラー磁界を発生させ、電子
サイクロトロン共鳴(以後ECRと略す)条件を道たす
場所が、装置中心軸方向に2箇所ある分布を形成し、 A’)基板が、上記ECR条件を満たす2箇所の間にな
るように磁界あるいは基板位置を調整し、基板のイオン
処理を利用する。
サイクロトロン共鳴(以後ECRと略す)条件を道たす
場所が、装置中心軸方向に2箇所ある分布を形成し、 A’)基板が、上記ECR条件を満たす2箇所の間にな
るように磁界あるいは基板位置を調整し、基板のイオン
処理を利用する。
B’)基板が、上記ECR条件を満たす2箇所の地点の
間、すなわち荷電粒子の閉じ込め領域よりも、マイクロ
波導入窓から遠方の地点になるように磁界あるいは基板
位置を調整し、基板へのイオン到達がない、無電荷粒子
処理を利用する。
間、すなわち荷電粒子の閉じ込め領域よりも、マイクロ
波導入窓から遠方の地点になるように磁界あるいは基板
位置を調整し、基板へのイオン到達がない、無電荷粒子
処理を利用する。
これら、A)とB)あるいはA’)とB’)の方法の組
み合わせ等により達成される。
み合わせ等により達成される。
エツチングにおいては、プラズマ種のイオン成分を多く
することにより、強異方性エツチングができる。初めに
、先の1)の工程により、所望材を強異方性エツチング
する。この異方性エツチングでは、下地材との選択性は
良好でなく、また、エツチング面にダメージを与えるた
め、下地材が現われるまでエツチングするのは望ましく
ない。
することにより、強異方性エツチングができる。初めに
、先の1)の工程により、所望材を強異方性エツチング
する。この異方性エツチングでは、下地材との選択性は
良好でなく、また、エツチング面にダメージを与えるた
め、下地材が現われるまでエツチングするのは望ましく
ない。
下地材が現われる寸前から、ダメージレスの高選択エツ
チングができる2)の工程にうつる。この工程で、ダメ
ージレスの高選択性エツチングにより、ダメージを受け
た面を、下地材をほとんどエツチングすることなしに取
り除く。この工程は、等方性エツチングとなるが先に、
所望の形状を形成しているため、形状的には異方性が保
持されるため、結果的に、強異方性、高選択性、低ダメ
ージのエツチングが可能となる。この手順は、もちろん
、満エツチングにも使える。すなわち、1)→2)の工
程手順を行なうと、ダメージを受けた面がダメージレス
で取り除けるため異方性で低ダメージの溝形成ができる
。
チングができる2)の工程にうつる。この工程で、ダメ
ージレスの高選択性エツチングにより、ダメージを受け
た面を、下地材をほとんどエツチングすることなしに取
り除く。この工程は、等方性エツチングとなるが先に、
所望の形状を形成しているため、形状的には異方性が保
持されるため、結果的に、強異方性、高選択性、低ダメ
ージのエツチングが可能となる。この手順は、もちろん
、満エツチングにも使える。すなわち、1)→2)の工
程手順を行なうと、ダメージを受けた面がダメージレス
で取り除けるため異方性で低ダメージの溝形成ができる
。
プラズマドーピングあるいはプラズマ酸化等においては
、先の1)の工程のみでは、ドーピング面あるいは酸化
面等で、ダングリングボンド等の発生により基板がダメ
ージを受けているが、2)の工程が加えると、ドーピン
グ種あるいは酸素ラジカル等により、ダングリングボン
ド等は低減されるため、結果的に低ダメージのプラズマ
ドーピングやプラズマ酸化等が可能となる。すなわち、
1)→2)、言い換えるとA)→B)あるいはA’)→
B’)の手順でドーピングやプラズマ酸化等を行なうと
、プラズマ処理の適正化がなされる。
、先の1)の工程のみでは、ドーピング面あるいは酸化
面等で、ダングリングボンド等の発生により基板がダメ
ージを受けているが、2)の工程が加えると、ドーピン
グ種あるいは酸素ラジカル等により、ダングリングボン
ド等は低減されるため、結果的に低ダメージのプラズマ
ドーピングやプラズマ酸化等が可能となる。すなわち、
1)→2)、言い換えるとA)→B)あるいはA’)→
B’)の手順でドーピングやプラズマ酸化等を行なうと
、プラズマ処理の適正化がなされる。
膜形成においては、工程手順として2)→1)、すなわ
ち、磁界制御手順としてはB)→A)あるいはA’)→
B’)としたと、界面準位の発生が少ない、低ダメージ
の高品質膜の形成ができる。
ち、磁界制御手順としてはB)→A)あるいはA’)→
B’)としたと、界面準位の発生が少ない、低ダメージ
の高品質膜の形成ができる。
以下、本発明の実施例を図面を用いて、詳細に説明する
。第1図は本発明のマイクロ波プラズマ処理装置の主要
部の模式図である。本装置はプラズマ生成室4、マイク
ロ波導波管7、(マイクロ波6の発振機は図省略)、E
CR用磁界コイル9及び付加磁界コイル13,14、処
理室2、排気口12(排気系は図省略)、反応ガス供給
ノズル5及び11(反応ガス供給系は図省略)、基板支
持台3.より成る。プラズマ生成室4は直径370[鵬
]φ、長さ250[mmlの透明石英製で、円錐形の頂
部がマイクロ波導入窓8となっている。
。第1図は本発明のマイクロ波プラズマ処理装置の主要
部の模式図である。本装置はプラズマ生成室4、マイク
ロ波導波管7、(マイクロ波6の発振機は図省略)、E
CR用磁界コイル9及び付加磁界コイル13,14、処
理室2、排気口12(排気系は図省略)、反応ガス供給
ノズル5及び11(反応ガス供給系は図省略)、基板支
持台3.より成る。プラズマ生成室4は直径370[鵬
]φ、長さ250[mmlの透明石英製で、円錐形の頂
部がマイクロ波導入窓8となっている。
ECR用磁界コイル9及び付加磁界コイル13゜14は
プラズマ生成室及び処理室の周囲に設置され、プラズマ
生成室の最大磁束密度は2.6[KGauss]それぞ
れ分割(9は3個に分割)されたコイルを個別に調整す
ることにより、装置内に印加される磁束密度分布を制御
でき及びプラズマ流10の方向等が制御できる。処理室
2は直径、370[m]φのステンレス鋼製で、中に設
置された基板支持台3は直径12G[aslφのアルミ
ナ製でその位置は装置中心軸方向に可変である。
プラズマ生成室及び処理室の周囲に設置され、プラズマ
生成室の最大磁束密度は2.6[KGauss]それぞ
れ分割(9は3個に分割)されたコイルを個別に調整す
ることにより、装置内に印加される磁束密度分布を制御
でき及びプラズマ流10の方向等が制御できる。処理室
2は直径、370[m]φのステンレス鋼製で、中に設
置された基板支持台3は直径12G[aslφのアルミ
ナ製でその位置は装置中心軸方向に可変である。
第2図は、装置中心軸方向の分布を示す。ECR点15
はプラズマ生成室内に位置させた。ECR磁界コイル9
及び付加磁界コイル13.14の電流値や電流方向を調
整することにより、A、Bのような分布を作ること、及
び基板支持台3の位置を調整することにより、基板と反
転磁界面16との距離を制御できる。
はプラズマ生成室内に位置させた。ECR磁界コイル9
及び付加磁界コイル13.14の電流値や電流方向を調
整することにより、A、Bのような分布を作ること、及
び基板支持台3の位置を調整することにより、基板と反
転磁界面16との距離を制御できる。
実施例1゜
被処理基板1として、シリコンウェハ(直径1100r
n]φ)上に厚さ100[nm]の熱酸化膜を形成した
後に多結晶シリコンを500[nm]堆積させ、その上
にレジストでパターニングしたものを用い、多結晶シリ
コンのエツチングを行なった。基板は、ECR点1点上
5も15[cml離れた位置にした。プラズマ生成室内
に第1のガス導入管を通して(、Rzを40 [m Q
/ m1nl導入し。
n]φ)上に厚さ100[nm]の熱酸化膜を形成した
後に多結晶シリコンを500[nm]堆積させ、その上
にレジストでパターニングしたものを用い、多結晶シリ
コンのエツチングを行なった。基板は、ECR点1点上
5も15[cml離れた位置にした。プラズマ生成室内
に第1のガス導入管を通して(、Rzを40 [m Q
/ m1nl導入し。
2.45[GHz ]のマイクロ波6を導波管7により
伝播させて、マイクロ波導入窓8を通してプラズマ生成
室に導入した。
伝播させて、マイクロ波導入窓8を通してプラズマ生成
室に導入した。
この時印加した磁束密度分布は、
A)プラズマ生成室外側に設置されECR用磁外磁界コ
イル9り875 [G、auss]以上の磁界をかけ第
2図のAに示したように単調減少な磁束密度分布を形成
した。
イル9り875 [G、auss]以上の磁界をかけ第
2図のAに示したように単調減少な磁束密度分布を形成
した。
B)ECR用磁外磁界コイル9りでなく、処理室外側に
設置した付加磁界コイル13と14にも電流を流し、た
だし、該磁界コイル13.14には、9のコイルと反対
方向に電流を流し、反対方向の磁力線を発生させ、第2
図のBに示したように反転磁界面16を、マイクロ波導
入窓と基板の間に形成し、基板の上流側にプラズマ閉じ
込めた。
設置した付加磁界コイル13と14にも電流を流し、た
だし、該磁界コイル13.14には、9のコイルと反対
方向に電流を流し、反対方向の磁力線を発生させ、第2
図のBに示したように反転磁界面16を、マイクロ波導
入窓と基板の間に形成し、基板の上流側にプラズマ閉じ
込めた。
の2通りにした。処理室2内の圧力は排気系2により2
[mTorrlにした。初めに、A)の磁束密度分布
で、エツチングを行なった。エツチングは、10[%]
のオーバエツチングを行なった。サイドエッチ呈は、1
0[nm]以下であったがこの時の下地5iC)z膜は
25[nmlエツチングされた。
[mTorrlにした。初めに、A)の磁束密度分布
で、エツチングを行なった。エツチングは、10[%]
のオーバエツチングを行なった。サイドエッチ呈は、1
0[nm]以下であったがこの時の下地5iC)z膜は
25[nmlエツチングされた。
レジストを除去後、マスクされた多結晶シリコンを電極
とし、下地5iOz膜の絶縁破壊電圧Vab、とC−■
特性から、しきい値電圧Vthを測定した所、それぞれ
Vab=6±1 [MV/cml 、 Vth=5.2
±0.7 [V]であった。次に、A)の磁束密度分布
で、多結晶シリコンを450[nmlエツチングし、残
り50[nm]を基板位置は固定したままB)の磁束密
度分布でオーバエッチ100[%]でエツチングした。
とし、下地5iOz膜の絶縁破壊電圧Vab、とC−■
特性から、しきい値電圧Vthを測定した所、それぞれ
Vab=6±1 [MV/cml 、 Vth=5.2
±0.7 [V]であった。次に、A)の磁束密度分布
で、多結晶シリコンを450[nmlエツチングし、残
り50[nm]を基板位置は固定したままB)の磁束密
度分布でオーバエッチ100[%]でエツチングした。
サイドエツチング量は、80[nmlで、下地5iC)
z膜のエッチ量は5[nm]以下であった。先と同様に
、レジストを除去後、マスクされた多結晶シリコンを電
極として、VabとVthを測定した所Vab= 8
±0 、5 [MV/cm] 、Vth=0.5”0.
1 [vコであった。これらの結果から、A)の磁束密
度分布だけでは、下地5ift膜がエツチングされるよ
うに、選択性は小さく、また、Vab、 Vihの測定
からもダメージは大きかった。しかし、A)の後にB)
の磁束密度分布でエツチングを加えた時には、強異方性
で高選択性、低ダメージのエツチングができることがわ
かった。
z膜のエッチ量は5[nm]以下であった。先と同様に
、レジストを除去後、マスクされた多結晶シリコンを電
極として、VabとVthを測定した所Vab= 8
±0 、5 [MV/cm] 、Vth=0.5”0.
1 [vコであった。これらの結果から、A)の磁束密
度分布だけでは、下地5ift膜がエツチングされるよ
うに、選択性は小さく、また、Vab、 Vihの測定
からもダメージは大きかった。しかし、A)の後にB)
の磁束密度分布でエツチングを加えた時には、強異方性
で高選択性、低ダメージのエツチングができることがわ
かった。
実施例2゜
被処理基板として、n型(抵抗12[Ω・a11])の
シリコンウェハ上に熱酸化膜を10[nmlの厚さで形
成し、その上にレジストでパターニングした基板を用い
て、第1のガス導入管を通して、BzHeを40 [m
fl /m1nl導入し、圧力0.5[mTorr]プ
ラズマドーピングを行なった。他の条件は実施例1と同
じである。初めにA)の磁束密度分布で、ドーピングを
行なった。ドーピングのプロファイルは、拡散方向に対
し、D=CX10−1の型で現わされ、30分のドーピ
ングにおいては、垂直方向の深さxpに対しB濃度定数
。
シリコンウェハ上に熱酸化膜を10[nmlの厚さで形
成し、その上にレジストでパターニングした基板を用い
て、第1のガス導入管を通して、BzHeを40 [m
fl /m1nl導入し、圧力0.5[mTorr]プ
ラズマドーピングを行なった。他の条件は実施例1と同
じである。初めにA)の磁束密度分布で、ドーピングを
行なった。ドーピングのプロファイルは、拡散方向に対
し、D=CX10−1の型で現わされ、30分のドーピ
ングにおいては、垂直方向の深さxpに対しB濃度定数
。
Cp= 10” [cs−”]プロファイルの傾斜定数
pp=1021[am″″3/nIII]、で、マスク
直下からの水平方向の距離XHに対しては、co= 1
0”[■″″3コ、PH= 10”[am−3/nmコ
であった。この拡散層の上部にアルミニウム、AQで電
極を形成してC−■特性から、界面電荷密度NFBと、
しきい値電圧Vthを測定したところ、それぞれ、NF
B二3×10”[Cl11″″3] t Vth二5±
l [Vコであった。
pp=1021[am″″3/nIII]、で、マスク
直下からの水平方向の距離XHに対しては、co= 1
0”[■″″3コ、PH= 10”[am−3/nmコ
であった。この拡散層の上部にアルミニウム、AQで電
極を形成してC−■特性から、界面電荷密度NFBと、
しきい値電圧Vthを測定したところ、それぞれ、NF
B二3×10”[Cl11″″3] t Vth二5±
l [Vコであった。
次に、A)の磁束密度分布で30分tB)の磁束密度分
布で10分、プラズマドーピングを行なって、濃度分布
とC−V特性の測定を行った。濃度分布については、ほ
ぼそのプロファイルは先と同じであるが、表面での濃度
の増加が見られた。また、Npa=2X10” [al
l″″3] −Vth= 1 、0 ±0.3[V]
であり、B)の磁束密度分布でのドーピング条件を加え
ると、ダメージが著しく低下することかわかった。
布で10分、プラズマドーピングを行なって、濃度分布
とC−V特性の測定を行った。濃度分布については、ほ
ぼそのプロファイルは先と同じであるが、表面での濃度
の増加が見られた。また、Npa=2X10” [al
l″″3] −Vth= 1 、0 ±0.3[V]
であり、B)の磁束密度分布でのドーピング条件を加え
ると、ダメージが著しく低下することかわかった。
実施例3゜
被処理基板として、n型(抵抗12[Ω・am])のシ
リコンウェハを用いて、第1のガス導入管を通して、o
2を40 [n+Q /m1nl導入し、圧力1 、
O[mTorrlで、シリコンを酸素プラズマで酸化さ
せた。他の条件は実施例1と同じである。初めにA)の
磁束密度分布で30[分]プラズマ酸化を行ない、この
面上にアルミニウム、AQで電極を形成してC−■特性
から、NFBとVt1tを測定した。形成されたプラズ
マ酸化膜厚は15[nmlテアリ、Npn= 1 x
10 ” [am−’] 、 Vth= 3 ±1 [
V]であった。次にA)の磁束密度分布で30[分]、
Bの磁束密度10[分]、プラズマ酸化膜を形成して、
先と同様にNraとVthを測定した。膜厚は16[n
m]で、Npn=2X1011[(1m−8] t V
th= O−5’t O−1[V] テアツt:、。
リコンウェハを用いて、第1のガス導入管を通して、o
2を40 [n+Q /m1nl導入し、圧力1 、
O[mTorrlで、シリコンを酸素プラズマで酸化さ
せた。他の条件は実施例1と同じである。初めにA)の
磁束密度分布で30[分]プラズマ酸化を行ない、この
面上にアルミニウム、AQで電極を形成してC−■特性
から、NFBとVt1tを測定した。形成されたプラズ
マ酸化膜厚は15[nmlテアリ、Npn= 1 x
10 ” [am−’] 、 Vth= 3 ±1 [
V]であった。次にA)の磁束密度分布で30[分]、
Bの磁束密度10[分]、プラズマ酸化膜を形成して、
先と同様にNraとVthを測定した。膜厚は16[n
m]で、Npn=2X1011[(1m−8] t V
th= O−5’t O−1[V] テアツt:、。
このように、A)の処理に続いてB)の処理を加えたこ
とにより、プラズマ酸化におけるダメージは著しく低下
することがわかった。
とにより、プラズマ酸化におけるダメージは著しく低下
することがわかった。
実施例4゜
被処理基板1として、n型のシリコンウェハ上に熱酸化
膜を10 [r+n+]の厚さで形成した基板を用いた
。第1のガス導入管を通して02を40[mR/m1n
l導入し、第2のガス導入管を通してモノシラン、Si
H4を6 [mQ/winコ導入し、圧力2 [mTo
rrlで5ift膜を基板に堆積された。
膜を10 [r+n+]の厚さで形成した基板を用いた
。第1のガス導入管を通して02を40[mR/m1n
l導入し、第2のガス導入管を通してモノシラン、Si
H4を6 [mQ/winコ導入し、圧力2 [mTo
rrlで5ift膜を基板に堆積された。
他の条件は実施例1と同じである。最初に、A)の磁束
密度分布で300[nm]の厚さの5iOz膜を堆積さ
れて、C−V特性の測定と、絶縁破壊。
密度分布で300[nm]の厚さの5iOz膜を堆積さ
れて、C−V特性の測定と、絶縁破壊。
電圧Vabの測定を行なった。Vabは8.5±10[
MV/C1111テ、NFB: l 、 O:t: 0
、5 X 10”[am−3] 。
MV/C1111テ、NFB: l 、 O:t: 0
、5 X 10”[am−3] 。
Si○2膜堆積前後におけるしきい値電圧のシフト値は
AV=h=0.5+0.1 [V] であった。次にB
)の磁束密度分布で30[nm]厚さの5iOz膜を形
成後、A)の磁束密度分布で残り270 [nff1コ
厚さの5iOz膜を堆積させて、Vab、 NFB及び
シフト値ΔV t hを測定とた。その結果は、Vab
”8.5+0.1 [MV/am] + Npn=3X
101Oram−3]+ΔVth=0.06+0.01
[V] であった。この結果から、初めに膜形成面に
イオンダメージを与えずに膜形成すると、界面準位の発
生は小さく、また、界面でのダメージも著しく小さくで
きることがわかった。
AV=h=0.5+0.1 [V] であった。次にB
)の磁束密度分布で30[nm]厚さの5iOz膜を形
成後、A)の磁束密度分布で残り270 [nff1コ
厚さの5iOz膜を堆積させて、Vab、 NFB及び
シフト値ΔV t hを測定とた。その結果は、Vab
”8.5+0.1 [MV/am] + Npn=3X
101Oram−3]+ΔVth=0.06+0.01
[V] であった。この結果から、初めに膜形成面に
イオンダメージを与えずに膜形成すると、界面準位の発
生は小さく、また、界面でのダメージも著しく小さくで
きることがわかった。
実施例5゜
被処理基板1として、シリコンウェハ上に厚さ100[
nm]の熱酸化膜を形成した後に多結晶シリコンを50
0[nm]堆積させ、その上にレジストでパターニング
したものを用い、実施例1と同様に多結晶シリコンのエ
ツチングを行なった。
nm]の熱酸化膜を形成した後に多結晶シリコンを50
0[nm]堆積させ、その上にレジストでパターニング
したものを用い、実施例1と同様に多結晶シリコンのエ
ツチングを行なった。
この時印加した磁束密度分布は、
A’)プラズマ生成室外側に設置されたECR用磁外磁
界コイル9り875 [Gauss1以上の磁界をかけ
、第3図のA′に示したように単調減少な磁束密度分布
を形成した。
界コイル9り875 [Gauss1以上の磁界をかけ
、第3図のA′に示したように単調減少な磁束密度分布
を形成した。
B’)ECR用磁外磁界コイル9りでなく、処理室外側
に設置した付加磁界コイル13と14にも電流を通し、
ただし、該磁界コイル13には、9と14のコイルを反
対方向の電流を流し、第3図のB′に示したようにミラ
ー型の磁束密度分布を形成してマイクロ波導入窓と基板
の間に荷電粒子の閉じ込め領域を形成した。
に設置した付加磁界コイル13と14にも電流を通し、
ただし、該磁界コイル13には、9と14のコイルを反
対方向の電流を流し、第3図のB′に示したようにミラ
ー型の磁束密度分布を形成してマイクロ波導入窓と基板
の間に荷電粒子の閉じ込め領域を形成した。
の2通りにした。他の条件は実施例1と同じである。初
めに、A’)の磁束密度分布でエツチングを行なった。
めに、A’)の磁束密度分布でエツチングを行なった。
゛エツチングは10[%コのオーバエッチを行なった。
サイドエッチ量は10[nm]以下であったが、この時
の下地5iOz膜は25[nmlエツチングされた。レ
ジスト除去後、マスクされた多結晶シリコンを電極とし
、下地5iOz膜の絶縁破壊電圧Vab、としきい値電
圧Vthを測定した所、それぞれ、Vab=6 ±1
[MV/ Cal 、 Vth=5.2±0.7 [V
コであった0次に、A’)の磁束密度分布で、多結晶シ
リコンを450[nmlエツチングし、残り50[nm
]をB’)の磁束密度分布でオーバエッチ100 [%
]でエツチングした。
の下地5iOz膜は25[nmlエツチングされた。レ
ジスト除去後、マスクされた多結晶シリコンを電極とし
、下地5iOz膜の絶縁破壊電圧Vab、としきい値電
圧Vthを測定した所、それぞれ、Vab=6 ±1
[MV/ Cal 、 Vth=5.2±0.7 [V
コであった0次に、A’)の磁束密度分布で、多結晶シ
リコンを450[nmlエツチングし、残り50[nm
]をB’)の磁束密度分布でオーバエッチ100 [%
]でエツチングした。
サイドエツチング量は、80[nmlで、下地5iOz
膜のエツチング量は5 [nm]以下であった。先と同
様に、VabとVthを測定した所、Vab=8+0.
5 [MV/cm] 、 Vth=0.5 +0.1
[V]であった。これらの結果から、ミラー磁界で荷電
粒子の閉じ込めを行ない、基板の無電荷プラズマ種処理
を加えることにより、実施例1と同様に、異方性で高選
択、低ダメージのエツチングができることがわかった。
膜のエツチング量は5 [nm]以下であった。先と同
様に、VabとVthを測定した所、Vab=8+0.
5 [MV/cm] 、 Vth=0.5 +0.1
[V]であった。これらの結果から、ミラー磁界で荷電
粒子の閉じ込めを行ない、基板の無電荷プラズマ種処理
を加えることにより、実施例1と同様に、異方性で高選
択、低ダメージのエツチングができることがわかった。
実施例6゜
第4図は基板ホルダ3の後方に磁力線方向を制御する整
形磁界コイルを設置した本発明のマイクロ波プラズマ処
理装置を示す。被処理基板として、n型のシリコンウェ
ハを用いて、実施例4と同様にSi0g膜を形成した。
形磁界コイルを設置した本発明のマイクロ波プラズマ処
理装置を示す。被処理基板として、n型のシリコンウェ
ハを用いて、実施例4と同様にSi0g膜を形成した。
膜形成は初めに、上記整形磁界コイル17に電流を通さ
ずに、実施例IB)に記述した反転磁界面を形成されて
行なった。
ずに、実施例IB)に記述した反転磁界面を形成されて
行なった。
この時の磁力線及び等磁束密度の分布を第5図(、)に
模式的に示す。5iOz膜の堆積速度はウェハ中心で2
0[nm/min] 、ウェハ周辺より5[IInIn
側では、l 13 [1m/ winコであった。次に
。
模式的に示す。5iOz膜の堆積速度はウェハ中心で2
0[nm/min] 、ウェハ周辺より5[IInIn
側では、l 13 [1m/ winコであった。次に
。
整形磁界コイル17に電流を通し、磁力線方向を第5図
(b)に示したように方向をそろえて、SiO2膜を堆
積させた。この時の堆積速度は、ウェハ中心で19 [
nm/min]−ウェハ周辺より5[曜]内側でも19
[nm/minコとなり、均一であった。この結果か
ら1反応容器の外周ばかりでなく、基板ホルダー後方等
、反応容器内にも磁界コイルを設置して、磁力線方向を
制御すると、プラズマ処理の均一化がなされることがわ
かった。
(b)に示したように方向をそろえて、SiO2膜を堆
積させた。この時の堆積速度は、ウェハ中心で19 [
nm/min]−ウェハ周辺より5[曜]内側でも19
[nm/minコとなり、均一であった。この結果か
ら1反応容器の外周ばかりでなく、基板ホルダー後方等
、反応容器内にも磁界コイルを設置して、磁力線方向を
制御すると、プラズマ処理の均一化がなされることがわ
かった。
このように、本実施例によれば、マイクロ波プラズマ処
理方法及び装置において、イオン成分を含んだプラズマ
処理と、イオンを含まず、ラジカル成分のみのプラズマ
処理を組み合わせることにより、エツチングやプラズマ
ドーピング及び膜形成等の処理の好適化が図れる効果が
あることがわかった。また、荷電粒子の閉じ込め領域を
形成する際に、磁力線方向をそろえることにより、処理
の均一化が図れる効果があることがわかった。
理方法及び装置において、イオン成分を含んだプラズマ
処理と、イオンを含まず、ラジカル成分のみのプラズマ
処理を組み合わせることにより、エツチングやプラズマ
ドーピング及び膜形成等の処理の好適化が図れる効果が
あることがわかった。また、荷電粒子の閉じ込め領域を
形成する際に、磁力線方向をそろえることにより、処理
の均一化が図れる効果があることがわかった。
尚本流例においては、A)とB)あるいはA’)とB’
)の磁束密度分布での処理に磁界発生コイルの電流値や
電流方向を調整したが、作用の項で記述したように、初
めからプラズマ閉じ込め領域を形成しておき、この領域
の内外に基板を移動させることでも同じ効果は得られる
。
)の磁束密度分布での処理に磁界発生コイルの電流値や
電流方向を調整したが、作用の項で記述したように、初
めからプラズマ閉じ込め領域を形成しておき、この領域
の内外に基板を移動させることでも同じ効果は得られる
。
本発明によれば、マイクロ波プラズマ処理において、処
理の好適化がなされるため、イオンダメージを受けやす
い超微細素子の形成や、イオン衝突による温度上昇を嫌
う化合物半導体装置の形成もできる効果がある。また、
上記プラズマ処理の好適化が、同一装置の同一反応容器
で続けて行なうことが出来るため、スループットの向上
と、基板に付着する異物が低減化される効果がある。
理の好適化がなされるため、イオンダメージを受けやす
い超微細素子の形成や、イオン衝突による温度上昇を嫌
う化合物半導体装置の形成もできる効果がある。また、
上記プラズマ処理の好適化が、同一装置の同一反応容器
で続けて行なうことが出来るため、スループットの向上
と、基板に付着する異物が低減化される効果がある。
第1図は本発明のマイクロ波プラズマ処理装置の説明図
、第2図は発散型の磁束密度分布と反転磁界面を有した
磁束密度分布を示した図、第3図は発散型の磁束密度分
布とミラー磁界分布を示した図、第4図は磁力線方向を
整形する機構を有した本発明のマイクロ波プラズマ処理
装置の説明図、第5図(a)及び(b)は整形磁界コイ
ルなし及びコイルありのときのプラズマ流と等磁束密度
面を示した模式図である。
、第2図は発散型の磁束密度分布と反転磁界面を有した
磁束密度分布を示した図、第3図は発散型の磁束密度分
布とミラー磁界分布を示した図、第4図は磁力線方向を
整形する機構を有した本発明のマイクロ波プラズマ処理
装置の説明図、第5図(a)及び(b)は整形磁界コイ
ルなし及びコイルありのときのプラズマ流と等磁束密度
面を示した模式図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、マイクロ波導入窓、ガス供給系と排気系を有した真
空容器と、真空容器内に磁界を印加する磁界発生部を有
したマイクロ波プラズマ処理装置を用いて基板を処理す
る際に、荷電粒子を基板に入射させる処理と、該導入窓
と基板との間に荷電粒子をほぼ閉じ込める領域を形成す
ることにより、荷電粒子を基板に入射させない処理を組
み合わせることを特徴としたマイクロ波プラズマ処理方
法。 2、上記荷電粒子の閉じ込めに、反転磁界分布を用いる
ことを特徴とした特許請求の範囲の第1項記載のマイク
ロ波プラズマ処理方法。 3、上記荷電粒子の閉じ込めに、ミラー磁界分布を用い
ることを特徴とした特許請求の範囲の第1項記載のマイ
クロ波プラズマ処理方法。 4、上記反転磁界面あるいはミラー磁界面を形成する磁
力線ベクトルは互いにほぼ平行とし、かつ、マイクロ波
の伝播方向にも、ほぼ平行にしたことを特徴とした特許
請求の範囲の第1項及び第2項記載のマイクロ波プラズ
マ処理方法。 5、基板をエッチングすることを特徴とした特許請求の
範囲第1項乃至第4項に記載のマイクロ波プラズマ処理
方法。 6、基板に化学気相波長させて薄膜を形成することを特
徴とした特許請求の範囲第1項乃至第4項に記載のマイ
クロ波プラズマ処理方法。 7、被処理基板上の所望材の化学組成を異ならせること
を特徴とした特許請求の範囲第1項乃至第4項に記載の
マイクロ波プラズマ処理方法。 8、被処理基板に、不純物元素を添加させる処理を行な
うことを特徴とした特許請求の範囲第1項乃至第4項に
記載のマイクロ波プラズマ処理方法。 9、マイクロ波導入窓、ガス供給系と排気系を有した真
空容器と、真空容器内に磁界を昆加する磁界発生部を有
したマイクロ波プラズマ処理装置において、該マイクロ
波導入窓と被処理基板との間に荷電粒子をほぼ閉じ込め
る領域の形成が可能で、かつ、その形成を間欠に出来る
手段を有したことを特徴としたマイクロ波プラズマ処理
装置。 10、上記荷電粒子の閉じ込め領域に、基板の挿入ある
いは引き出しが可能で、基板の荷電粒子による処理と無
荷電粒子の処理の組み合せが可能であることを特徴とし
た特許請求の範囲第9項記載のマイクロ波プラズマ処理
装置。 11、上記荷電粒子の閉じ込め面を形成する磁力線ベク
トルは互いにほぼ平行とし、かつ、マイクロ波の伝播方
向にも、ほぼ平行にしたことを特徴とした特許請求の範
囲第10項記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63003738A JP2595002B2 (ja) | 1988-01-13 | 1988-01-13 | マイクロ波プラズマ処理方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63003738A JP2595002B2 (ja) | 1988-01-13 | 1988-01-13 | マイクロ波プラズマ処理方法及び装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01184827A true JPH01184827A (ja) | 1989-07-24 |
JP2595002B2 JP2595002B2 (ja) | 1997-03-26 |
Family
ID=11565567
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63003738A Expired - Lifetime JP2595002B2 (ja) | 1988-01-13 | 1988-01-13 | マイクロ波プラズマ処理方法及び装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2595002B2 (ja) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01222437A (ja) * | 1988-03-01 | 1989-09-05 | Anelva Corp | マイクロ波プラズマ処理装置 |
JPH032376A (ja) * | 1989-05-31 | 1991-01-08 | Anelva Corp | マイクロ波プラズマ処理装置 |
JPH03259517A (ja) * | 1990-03-08 | 1991-11-19 | Nec Corp | Ecrプラズマエッチング方法 |
JPH047827A (ja) * | 1990-04-10 | 1992-01-13 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | プラズマ処理方法及び装置 |
JPH0414822A (ja) * | 1990-05-08 | 1992-01-20 | Nec Corp | マイクロ波プラズマエッチング方法 |
US5211825A (en) * | 1990-09-21 | 1993-05-18 | Hitachi, Ltd. | Plasma processing apparatus and the method of the same |
JPH05160073A (ja) * | 1991-12-03 | 1993-06-25 | Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd | プラズマ処理装置及び方法 |
JPH06168699A (ja) * | 1992-11-30 | 1994-06-14 | Nec Corp | Ecrプラズマ処理装置 |
JPH07263192A (ja) * | 1994-03-24 | 1995-10-13 | Ulvac Japan Ltd | エッチング装置 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59202635A (ja) * | 1983-05-04 | 1984-11-16 | Hitachi Ltd | エッチング装置 |
JPS61281519A (ja) * | 1985-06-07 | 1986-12-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非晶質シリコン膜の形成方法 |
JPS61281882A (ja) * | 1985-06-07 | 1986-12-12 | Fuji Electric Co Ltd | 乾式薄膜加工装置 |
JPS6230891A (ja) * | 1985-08-02 | 1987-02-09 | Hitachi Ltd | ドライエツチング方法 |
-
1988
- 1988-01-13 JP JP63003738A patent/JP2595002B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59202635A (ja) * | 1983-05-04 | 1984-11-16 | Hitachi Ltd | エッチング装置 |
JPS61281519A (ja) * | 1985-06-07 | 1986-12-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非晶質シリコン膜の形成方法 |
JPS61281882A (ja) * | 1985-06-07 | 1986-12-12 | Fuji Electric Co Ltd | 乾式薄膜加工装置 |
JPS6230891A (ja) * | 1985-08-02 | 1987-02-09 | Hitachi Ltd | ドライエツチング方法 |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01222437A (ja) * | 1988-03-01 | 1989-09-05 | Anelva Corp | マイクロ波プラズマ処理装置 |
JPH032376A (ja) * | 1989-05-31 | 1991-01-08 | Anelva Corp | マイクロ波プラズマ処理装置 |
JPH03259517A (ja) * | 1990-03-08 | 1991-11-19 | Nec Corp | Ecrプラズマエッチング方法 |
JPH047827A (ja) * | 1990-04-10 | 1992-01-13 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | プラズマ処理方法及び装置 |
JPH0414822A (ja) * | 1990-05-08 | 1992-01-20 | Nec Corp | マイクロ波プラズマエッチング方法 |
US5211825A (en) * | 1990-09-21 | 1993-05-18 | Hitachi, Ltd. | Plasma processing apparatus and the method of the same |
JPH05160073A (ja) * | 1991-12-03 | 1993-06-25 | Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd | プラズマ処理装置及び方法 |
JPH06168699A (ja) * | 1992-11-30 | 1994-06-14 | Nec Corp | Ecrプラズマ処理装置 |
JPH07263192A (ja) * | 1994-03-24 | 1995-10-13 | Ulvac Japan Ltd | エッチング装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2595002B2 (ja) | 1997-03-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6200651B1 (en) | Method of chemical vapor deposition in a vacuum plasma processor responsive to a pulsed microwave source | |
US6849191B2 (en) | Method and apparatus for treating surface of semiconductor | |
US6197151B1 (en) | Plasma processing apparatus and plasma processing method | |
EP1100119A1 (en) | Plasma processing method | |
KR100279091B1 (ko) | 에칭방법 및 에칭장치 | |
WO2015050668A1 (en) | Interface treatment of semiconductor surfaces with high density low energy plasma | |
KR100535961B1 (ko) | 플라즈마에 의해 유도되는 차징 결함을 감소시키는 방법 | |
JPH01184827A (ja) | マイクロ波プラズマ処理方法及び装置 | |
JPH09129607A (ja) | マイクロ波プラズマエッチング装置及び方法 | |
JP3011018B2 (ja) | プラズマエッチング方法 | |
US6506687B1 (en) | Dry etching device and method of producing semiconductor devices | |
JPH04343420A (ja) | プラズマ反応装置とそれを用いた基板の処理方法 | |
JP2515833B2 (ja) | マイクロ波プラズマ処理方法 | |
JPH09312280A (ja) | ドライエッチング方法 | |
Gottscho et al. | Use of plasma processing in making integrated circuits and flat-panel displays | |
JPH03109728A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JPH07153595A (ja) | 有磁場誘導結合プラズマ処理装置 | |
JP2700890B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
JPH06120170A (ja) | プラズマエッチング処理方法 | |
JPH0892768A (ja) | プラズマエッチング方法 | |
JPH10149897A (ja) | プラズマ処理方法 | |
JP2514328B2 (ja) | 半導体製造装置 | |
JP2539422B2 (ja) | プラズマcvd平坦化成膜方法 | |
JPH05226303A (ja) | ドライエッチング方法 | |
JPH0414822A (ja) | マイクロ波プラズマエッチング方法 |