JPH031531A - 半導体製造装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体製造装置に関し、特に気相中で薄膜
層をエツチングする装置、気相中でレジスト層をアッシ
ングする装置、及びＣＶ　Ｄ　（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖ
ａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により薄膜を形成
する装置に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、ＬＳＩ、液晶デイスプレィを含む電子デバイスの
製造プロセスの低温化、低損傷化に伴い、中性活性種に
よる化学反応を利用した基板処理技術が注目されている
。

この中で、プラズマ分離型マイクロ波プラズマエツチン
グ法は反応室とは分離したプラズマ放電室でマイクロ波
プラズマ放電により反応ガスを励起し、生成した活性種
を反応室内の低温加熱された基板上に輸送し、薄膜層を
エツチングする技術であり、プラズマ分離型マイクロ波
プラズマアッシング法は同様にしてレジスト層をアッシ
ングする技術である。

また、プラズマ分離型マイクロ波プラズマＣＶＤ法は反
応室とは分離したプラズマ放電室でマイクロ波プラズマ
放電により反応ガスを励起し、生成した活性種を反応室
内の低温加熱された基板上に輸送し、活性種に加えて直
接反応室内に供給された別種の反応ガスとの化学反応に
より薄膜を形成する技術である。基板が直接プラズマに
さらされないため、プラズマ中の荷電粒子が基板および
形成中の薄膜に損傷を与えることなく、しかも３００°
Ｃ以下の低い基板温度で良質の薄膜を形成することがで
きる。

以下、従来例としてプラズマ分離型マイクロ波プラズマ
ＣＶＤ法に用いられる半導体製造装置について説明する
。

第４図は例えば特公昭５８−２７６５６号公報に示され
た従来のプラズマ分離型マイクロ波プラズマＣＶＤ法に
用いられる半導体製造装置の構成を示す断面構成図であ
る。

図において、１は反応室、２は第１の反応ガス供給口、
３は第１の反応ガス、４は第２の反応ガス、５はマイク
ロ波プラズマ放電管、６はマイクロ波エネルギ、７は活
性種導入口、８は活性種、９は基板、１０は基板９が載
置されるヒータ、１１はガス排気口、１２は反応後のガ
スである。

次に動作について説明する。

このように構成された半導体製造装置において、例えば
シリコン酸化膜を形成する場合、反応ガス供給口２から
第１の反応ガスとしてシランガス３が反応室１内に供給
され、また第２の反応ガスとして酸素原子を含むガス４
がマイクロプラズマ放電管５に供給されることにより生
成される活性化酸素８が活性種導入ロアから反応室１内
に導入される。

この時、活性化酸素８はシランガス３と基板近傍の空間
で化学気相反応を起こし、シリコン原子。

水素原子、酸素原子を含む前駆体を形成する。この前駆
体が基Ｖｉ、９表面で変化し、シリコン酸化膜が形成さ
れる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、従来のこの種の半導体製造装置においてはプ
ラズマ放電管に供給する反応ガス流量および反応ガス圧
力をパラメータとして反応室内に供給する活性種量を変
えて、薄膜形成速度、エツチング速度、アッシング速度
を可変とすることができるが、反応ガス流量および反応
ガス圧力を変えることにより、基板上でのガス流速分布
、圧力分布に変化が生じ、一定の膜厚分布、エツチング
分布、アッシング分布が得られない、また反応ガス圧力
によっては放電しないこともあるという問題点があった
。また、活性種量を監視する機能を有していないために
、薄膜形成速度、エツチング速度、アッシング速度を高
精度に制御できないという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、基板上でのガス流速分布、圧力分布を変える
ことなく、反応に寄与する活性種量を変えて、プラズマ
分離型マイクロ波プラズマＣＶＤ法による薄膜形成速度
を高精度に制御できる装置、プラズマ分離型マイクロ波
プラズマエツチング法によるエツチング速度を高精度に
制御できる装置、プラズマ分離型マイクロ波プラズマア
ッシング法によるアッシング速度を高精度に制御できる
装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る半導体製造装置は、活性種輸送管の内部
に、多孔石英板と多孔金属板からなる活性種量制御素子
を設け、活性種量制御素子が活性種輸送管外部の駆動機
構により活性種の流れ方向と直交して移動するとともに
、活性種が発生する蛍燐光を監視する蛍燐光モニタを活
性種輸送管外部に設け、活性種良性素子の移動量を蛍燐
光モニタの出力信号によって制御するものである。

〔作用〕

この発明の半導体製造装置においては、上述のようにし
て反応室内のガス流速分布およびガス圧力分布を一定に
保ちながら、反応室内に輸送される活性種量を監視、制
御するようにしたから、プラズマ分離型マイクロ波プラ
ズマＣＶＤ法による薄膜形成速度、プラズマ分離型マイ
クロ波プラズマエツチング法によるエツチング速度、プ
ラズマ分離型マイクロ波プラズマアッシング法によるア
ッシング速度を所望の値に精度よく設定することができ
る。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図はプラズマ分離型マイクロ波プラズマＣＶＤ法に
用いる、本発明の一実施例による半導体製造装置を示す
断面構成図である。また、第２図（ａ）は活性種量制御
素子の構成図、第２図（ｂ）は活性種量制御素子の作用
を示す図である。また、第３図は活性種量制御素子によ
る活性種量の制御を説明する図である。

第１図において、活性種量制御素子１４は活性種輸送管
１３内部に設けられ、直線運動導入端子１５を介して、
直線運動駆動機構１６により、活性種８の流れ方向と直
交して移動する。また第２図に示すように活性種量制御
素子１４は多孔２０を有する石英板１４ａと、多孔２０
を有する金属板１４ｂから構成されており、その移動方
向２２は石英板１４ａと金属板１４ｂの接続面２１に対
して垂直である。

次に動作について説明する。

この実施例の半導体装置においては、基板９に対し膜を
形成するには従来装置と同様に反応ガス供給口２から第
１の反応ガスとしてシランガス３が基板９上に供給され
、また第２の反応ガスとして酸素原子を含むガス４が透
明石英ガラスで構成されたマイクロ波プラズマ放電管５
に供給されることにより生成される活性種、即ち活性化
酸素８が透明石英ガラスで構成された活性種輸送管１３
を経て活性種導入ロアから基板９上に導入され、活性化
酸素８とシランガス３が基板近傍の空間で化学気相反応
を起こし、基板９表面でシリコン酸化膜の形成を行う、
ここで、第２図（ｂ）に示すように活性種輸送管１３内
部に設けられた活性種量制御素子１４を通過する活性化
酸素８のうち、多孔金属板１４ｂを通過するものは金属
面との衝突により電子エネルギを失い、基底状態の失活
酸素１９となり、薄膜形成反応に寄与しない。また、多
孔石英板１４ａを通過する活性化酸素８は石英面との衝
突による電子エネルギの移動量が小さいために、励起状
態を維持し、反応室１内に供給される。

従って、第３図に示すように、活性種輸送管１３の活性
化酸素８輸送方向と直交する断面において、活性種量制
御素子１４を移動することにより、多孔金属板１４ｂと
多孔石英板１４ａの活性化酸素８との接触面積比率を変
化させ、反応室１内基板９上に供給される活性化酸素量
を精度よく設定することができる。第３図（ａ）の場合
、生成された活性化酸素８は多孔石英板１４ａを通過す
るため、失活することなく反応室１内に供給されるため
、薄膜形成速度は最大となる。

また、第３図（ロ）の場合、生成された活性化酸素８は
多孔金属板１４ｂを通過するため失活酸素１９となり、
反応室１内に供給されるため薄膜形成は停止する。

活性種輸送管１３の活性化酸素８輸送断面内において活
性化酸素８が通過する多孔金属板１４ｂと多孔石英板１
４ａの多孔面積総和は活性種量制御素子１４の移動にか
かわらず一定であるため、活性種量制御素子１４の前後
における圧力が変化することはない、従つて、反応室内
におけるガス流速分布およびガス圧力分布を乱すことな
く、活性化酸素量の制御を行うことができる。

蛍燐光モニタ１７は活性種量制御素子１４下部の活性種
輸送管１３外部に設けられ、活性種８の発生する蛍燐光
の光量を電気信号に変換する。活性種量と蛍燐光光量に
は比例関係にあり、制御部１８は蛍燐光モニタ１７の出
力信号と与えられた設定値に応じて、活性種量制御素子
１４の移動量を決定し、直線運動駆動機構１６を制御す
る。

このようにして薄膜形成反応に寄与する活性種量８を制
御し、所望の薄膜形成速度を得ることができる。

なお上記実施例ではプラズマ分離型マイクロ波プラズマ
ＣＶＤ法に用いる半導体製造装置について説明したが、
本発明はプラズマ分離型マイクロ波プラズマエツチング
法、あるいはプラズマ分離型マイクロ波プラズマアッシ
ング法に用いる半導体装置に適用でき、エツチング速度
、アッシング速度を精度よく設定できるものである。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によればプラズマ分離型の半導
体製造装置において、活性種を反応室内に輸送する活性
種輸送管の内部に多孔石英板と多孔金属板からなる活性
種量制御素子を設け、活性種量制御素子が活性種輸送管
外部の駆動機構により活性種の流れ方向と直交して移動
するとともに、活性種が発生する蛍燐光を監視する蛍燐
光モニタを活性種輸送管外部に設け、活性種量制御素子
の移動量を蛍燐光モニタの出力信号によって制御するこ
とによって、反応室内におけるガス流速分布およびガス
圧力分布を乱すことなく、基板上に供給される活性種量
を設定するために、所望の薄膜形成速度、エツチング速
度、アッシング速度を一定の膜厚分布、エツチング分布
、アッシング分布のもとに高精度に得ることができる半
導体製造装置を提供できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による半導体製造装置の内
部を示す断面構成図、第２図は活性種量制御素子の構成
及び作用を示す図、第３図は活性種量制御素子による活
性種量の制御を説明する図、第４図は従来のプラズマ分
離型マイクロプラズマＣＶＤ法に用いられる半導体製造
装置の構成を示す断面構成図である。 図において、１は反応室、２は別種の反応ガス、４は反
応ガス、８は活性種、９は基板１０は基板９が載置され
るヒータ、１３は活性種輸送管、１４は活性種制御素子
、１６は駆動機構、１７は蛍燐光モニタである。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）反応ガスをマイクロ波プラズマ放電により活性化
   し、活性種を生成するマイクロ波プラズマ放電部、活性
   種を反応室内に輸送する活性種輸送管、及び内部に基板
   を加熱するヒータを有する反応室を備え、 上記基板上に形成された薄膜層を上記活性種によりエッ
   チングする機能、基板上に形成されたレジスト層を上記
   活性種によりアッシングする機能、あるいは別種の反応
   ガスを反応室内に直接供給し該別種の反応ガスと上記活
   性種の反応により基板上に薄膜を形成する機能を持つ半
   導体製造装置において、 上記活性種輸送管の内部に設けられた、活性種輸送管外
   部の駆動機構により活性種の流れ方向と直交して移動す
   る、多孔石英板と多孔金属板からなる活性種量制御素子
   と、 活性種輸送管外部に設けられた、活性種が発生する蛍燐
   光を監視し、上記活性種量制御素子の移動量を制御する
   出力信号を出力する蛍燐光モニタとを備えたことを特徴
   とする半導体製造装置。