JPH0351291B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体の製造等に用いられるラジカ
ルビームプロセス装置に関するものである。

従来の技術 現在、半導体分野における成膜技術としては主
として熱化学反応を利用した化学気相蒸着法
（CVD）および低温プラズマを利用したプラズマ
化学気相蒸着法（PCVD）が用いられている。ま
た加工プロセスにおいても主として低温プラズマ
を利用した反応性イオンエツチング（RIE）が用
いられている。これらの技術は、例えば1Mビツ
トまでのダイナミツクRAMの製造プロセスには
使用できるが、しかし4Mビツト以上のダイナミ
ツクRAMのような超音密度素子の製造プロセス
に反応性イオンエツチングやプラズマCVD等の
プラズマプロセスを使用するとプラズマ中の荷電
粒子による基板の損傷の問題が無視できなくな
り、従つてこのプロセス技術は超高密度素子の製
造には使用できないのではないかと懸念されてい
る。そこで、これらのプロセス技術に代わるもの
として注目されているものに光励起プロセスがあ
り、光励起プロセスによるCVD、エツチング、
ドーピング等が種々研究されている。また、まだ
あまり注目されてはいないがラジカルビームプロ
セスもある。

ところで、ラジカルを用いた成膜、加工プロセ
スの研究例は幾つかあるが、その多くな基礎的な
ものであり、プロセスを指向した研究例は少な
い。成膜では、ECR（電子サイクロトロン共鳴）
プラズマCVDがプロセス指向した研究例として
挙げられ、ECRプラズマは電子温度が高く、ガ
スの分解効率が高い。しかしその半面、圧力が低
いため荷電粒子の影響が与えられることや成膜
（エツチング）速度も遅いことからプロセス装置
としては十分でないと考えられる。またエツチン
グではプラズマ室分離型やプラズマ輸送型等があ
るが、ラジカルの方向性がないため、主として等
方性エツチングが起る。

発明が解決しようとする問題点 そこで、本発明は、従来研究されてきたラジカ
ルを用いた成膜、加工プロセス装置を発展させ
て、プラズマCVDや反応性イオンエツチングの
プロセス条件とほぼ同じ圧力にしてラジカル濃度
を高め、十分な処理速度を与えることのできるラ
ジカルビームプロセス装置を提供することを目的
としている。

問題点を解決するための手段 上記目的を達成するために、本発明によるラジ
カルビームプロセス装置は、プラズマを軸上に集
中させる磁場を発生する磁石を備え、誘導結合型
高周波放電によりラジカルを生成する放電室と、
放電室に連接され、放電室で生成されたラジカル
が供給されるプロセス室と、放電室とプロセス室
との間に設けられ、放電室内で生成されたラジカ
ルをビーム状にしてプロセス室へ導入する少数孔
のオリフイスを画定する板状部材とを有し、板状
部材の表面にテフロンコーテイングを施し、また
各オリフイスをプロセス室へ向つて円錐状に拡が
つた形状にしたことを特徴としている。

本発明においては、ラジカルの濃度を高くする
ため圧力の高い領域で使用できる放電方式として
好ましくは形状、密度、放電壁との反応等の観点
から円形磁場を印加したRF放電方式が有利に用
いられ得る。

作 用 このように構成することによつて本発明による
ラジカルビームプロセス装置においては、放電室
に磁場をかけてプラズマを軸上に密集させている
ので、放電室壁との反応を押えることができ、ま
た放電室内で生成されたラジカルをプロセス室へ
導入する多数のオリフイスを均一に配置すること
によつて成膜やエツチングの均一性を得ることが
できる。さらに放電室で生成されたラジカルを有
効なプロセス室に導入することによつてプラズマ
CVDや反応性イオンエツチングとほぼ同じ成膜
速度やエツチング速度を達成できるものと認めら
れる。そしてまた排気容量の大きなポンプを用い
ることにより、流量を多くすることができ、その
結果成膜速度やエツチング速度を高めることが可
能である。

実施例 以下添附図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。

第１図には本発明の一実施例によるラジカルビ
ームプロセス装置を概略的に示し、１は放電室で
その外周囲には高周波コイル２および放電室２内
に円形磁場を印加する磁石３が配置されている。
また放電室１の一端には放電用ガス導入口４が設
けられ、放電室１の他端はプロセス室５に真空密
封して連結されている。プロセス室５内には図示
したように処理すべき基板６を支持する基板ホル
ダ７が設けられ、この基板ホルダ７の内部には導
管８を介して熱媒体が供給されるようにされてい
る。

放電室１とプロセス室５との間には第２図に示
すように円周上に六つ、中心に一つのオリフイス
９を設けた板状部材１０が取付けられており、こ
の板状部材１０の両表面には放電室１で生成され
たラジカルがプロセス室５へ向つて導入される際
にラジカルの消失を防ぐためテフロンコーテング
１１が施されている。また各オリフイス９は第３
図に示すようにプロセス室５側に向つて円錐状に
例えば頂角45°で拡がつている。

図示実施例では円形磁場を印加した高周波放電
方式が用いられており、これは高い圧力領域で使
用できるため生成されるラジカルの濃度を高くす
ることができる。すなわち放電室１内に形成され
るプラズマは磁石３により円形磁場の作用で放電
室１の軸上に集中され、それにより放電室１の内
壁との反応が押えられる。こうして生成された濃
度の高いラジカルは各オリフイス９を通つてビー
ムの形状でプロセス室５へ導入される。

第４図には直径120mmの円周上に六つ、中心に
一つのオリフイスを設けた場合（第２図参照）の
中心線上におけるラジカルビームの分布の計算例
を示し、オリフイス間の距離は60mmである。第４
図において各数値（mm）はオリフイスと基板との
距離を表わし、オリフイスとの基板間の距離が40
〜５mmのとき最もよいビーム分布の得られること
が認められる。また実験によれば直径180mmの円
周内に19個のオリフイスを均一に配置した場合に
はオリフイスと基板の距離が約30〜50mmでほぼ均
一なビーム分布の得られることが認められた。

第５図には流量をパラメータにしてオリフイス
の数と放電室の圧力との関係を示す。例えば、１
mm径のオリフイスの数が７個で流量Ｑが30SCCM
の場合、放電室の圧力は4.5×10²Paとなる。プロ
セス室の有効排気速度が10／ｓであるとする
と、プロセス室の圧力は48Paとなり、従つて一
般に用いられているプラズマCVDや反応性イオ
ンエツチングのプロセス条件とほぼ同じ圧力にで
きる。それにより、ラジカルを有効にプロセス室
に導入することによつて、プラズマCVDや反応
性イオンエツチングとほぼ同じ成膜速度やエツチ
ング速度を得ることができるものと認められる。
さらに上述のように排気容量を大きくすることに
より流量（Ｑ）を大きく取れ、それにより、成膜
速度やエツチング速度を高めることができる。

効 果 以上説明してきたように本発明による装置にお
いては、圧力が高いため大きな成膜速度やエツチ
ング速度が期待でき、また本発明では荷電粒子を
用いずにラジカルビームを用いるので、成膜で基
板損傷を起すことなしに低温成長を行なうことが
でき、エツチングでは基板損傷がなく、異方性エ
ツチングを行なうことができる。従つて本発明の
装置は4Mビツト以上の超高密度素子の製造プロ
セスに使用することができ、VLSIの発展を促進
させる有用なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の装置の一実施例を示す概略
図、第２図はオリフイスの配置例を示す図、第３
図はオリフイスの形状を示す部分断面拡大図、第
４図および第５図は特性曲線を示すグラフであ
る。 図中、１：放電室、２：高周波コイル、３：磁
石、５：プロセス室、６：基板、９：オリフイ
ス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ プラズマを軸上に集中させる磁場を発生する
   磁石を備え、誘導結合型高周波放電によりラジカ
   ルを生成する放電室と、放電室に連接され、放電
   室で生成されたラジカルが供給されるプロセス室
   と、放電室とプロセス室との間に設けられ、放電
   室内で生成されたラジカルをビーム状にしてプロ
   セス室へ導入する少数孔のオリフイスを画定する
   板状部材とを有し、板状部材の表面にテフロンコ
   ーテイングを施し、また各オリフイスをプロセス
   室へ向つて円錐状に拡がつた形状にしたことを特
   徴とするラジカルビームプロセス装置。