JPH04170024A - プラズマ処理方法 - 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〕 本発明は、半導体基板上でのプラズマエツチングやプラ
ズマＣＶＤに適用でき、装置構成を簡便となしえるプラ
ズマ処理方法に関する。

［従来の技術〕 半導体装置の製造においては、半導体基板の上にて、種
々の処理を行う、気相でのエツチングと成長は不可欠の
技術であり、様々な技術が開発されている０代表的な技
術としては、プラズマを利用したプラズマエツチングと
プラズマ気相成長法がある。いずれも、処理の能率性と
均一性が追求されている。古典的な方法として、減圧気
相成長や気相エツチングが知られており、この技術をベ
ースとしたプラズマエツチングやプラズマ気相成長が採
用されている。

最近では、ドライエツチングの一手法として、プラズマ
励起部と処理室とを分離して構成した装置が開発されて
おり、実用に供されている。この種の装置として、第４
図に示した原理構成の装置がある。１は直立したマイク
ロ波の導波管で、図の左端から導入されるガスを石英管
２の中心部でプラズマ化し、輸送管３を経て、処理室で
あるエツチング室４に導かれる。エツチング室内では、
ノズル５により、ウェハー６に対して、ガスは均一に噴
射される。上述の通り、石英管２へは中心部にマイクロ
波が照射できる様に導波管を貫通しており、導入された
ガスが、マイクロ波のエネルギーを与えられ、［ｌＩＬ
、プラズマ化する。プラズマ中では、例えば、エツチン
グに寄与する活性ガスが生成され、この活性ガスは中性
のため、プラズマとは容易に分離され、輸送管３を通っ
てエツチング室４に導かれるのである。

上記の装置は、エツチング室とプラズマ発生部が分離し
ているので、プラズマによる素子へのダメージが少ない
、　２．４５ＧＨｚのマイクロ波を使用しており、放電
が安定しているなどの特長がある。

［発明が解決しようとする問題点〕 上記のエツチング室置では、マイクロ波を直立した導波
管内を伝播させ、石英管２内部に当てている構造を採用
しており、装置外形が大型となる欠点があり、また、輸
送管３を用いるので、余分の構成部品を要し、更には装
置外形を大きくしている。

従って、本発明では、余分の構成部品を省いてより簡便
な装置構成とし得るプラズマエツチング方法を提供する
ことを目的としている。

また、より簡便な部品を用いて装置を構成できる新しい
プラズマエツチング装置並びにプラズマＣＶ　Ｄ装置を
堤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） 上記の問題点を解決するため、本発明では、導波管のな
いマグネトロンにより貫通管内部でプラズマ励起させた
反応ガスを処理室に導き、エツチングまたは気相成長を
行うことを特徴とするプラズマ処理方法とする。

〔作用〕

第１図の正面図を参照して本発明の原理を説萌するに当
たり、装置構成を説明すると、ガスの導入と制御を行う
マスフロー系１０、マグネトロンを収容し、図示の通り
上下に、または左右に伸びる石英管１１が貫通している
プラズマ室１２並びに石英管１１が導入され、エツチン
グまたは気相成長の処理を行う処理室１３が、好ましく
は、この順序で上下に配置された装置構成を有している
。

本発明によるプラズマ処理は、上述のプラズマ処理室の
構成から明らかな通り、マスフロー系ｌＯから処理室１
３に至る石英管１１が貫通し、プラズマ発生させるプラ
ズマ室１２に特徴があり、従来使用されてきた導波管を
用いていない・所が最も特徴的な改良点である。

即ち、本発明では、マグネトロン１４のアンテナ部１５
からマイクロ波を照射し、石英管ｌｌ内のガスを励起し
、プラズマ化する。従って、導波管は不要としている０
石英管１１の、マグネトロンとは反対側には一種のキャ
ビティとして動作する金属カバー１６を配置している。

マグネトロン１４を含むプラズマ処理室１３は、簡便的
には、家庭用電子レンジを用いることができ、金属カバ
ー１６の上下または左右に石英管１１を貫通させるだけ
でよい、但し、側壁部分には、両端にそれぞれ金属スリ
ーブ１７を配置し、電磁波のリークを防止する０図示の
通りマグネトロン１４が上側に偏位しているときは、２
．４５　Ｇ１１ｚの発振周波数を考慮し、上側に突出す
るスリーブの長さとしては、およそ２０ｃｍ程度突出さ
せ、また、下端では、安全のためおよそ１０ｃｍ程度突
出させる。

家庭用の電子レンジでも９０Ｗから５００Ｗまでの出力
が出せ、また仕様によってはＩＫＷでも可能であり、発
振源として極めて簡便である。小型化のため電源回路と
マグネトロン部のみを使用するのがよい。

本発明のプラズマ処理は、エツチングと成長の両方が可
能である。

まず、エツチングは、ＣＦ４を主ガスとし、０２を５〜
２０χ添加することにより、シリコンナイトライドとポ
リシリコンのエツチングが可能である。

また、主ガスとして０２を、添加のガスとして５〜１０
χのＣＦ４ガスを選択すれば、１２０〜１８０℃のウェ
ハー加熱の条件下でホトレジストのエツチングが可能で
ある。

気相成長としては、オゾンとテトラエトキシシランとの
組み合わせによりシリコン酸化膜の成長が可能である。

他の種々のガスの組み合わせも可能である。

なお、アルゴンやヘリウムを少量混合するとプラズマが
起きやすくなるので、好ましい。

所で、プラズマ室を貫通する反応管として石英を挙げた
が、これは高純度の物として入手が容易であり、実際の
使用では最も好ましいが、場合によっては他の素材たと
えば、シリコンカーバイドの円管であってもよい。

さらには、金属管を用い電磁波を照射する部分のみに石
英やシリコンカーバイド等の窓を設けてもよい。

反応管１１の直径は、２５−　　程度でよい、処理室は
０．２〜０．５　Ｔｏｒｒ程度とし、反応管ｌｌ内をＩ
Ｔｏｒｒ程度とするが、これには、１５００リツタ一／
分程度の排気能力を持つ通常の回転ポンプの使用で充分
である０反応管１１を１３　ｍｍの細管とすると、１↑
ｏｒｒ以下でもこのキャビティの中でプラズマを閉じ込
めて、放電させることができる。

〔実施例〕

本発明の実施例として、第２図に示したプラズマエツチ
ング装置正面図を用いて説明する。

第２図は、第１図の正面図の一部を詳細に示したもので
、第１図と同じ数で示されるものは、第１図と同一物を
示す。

この実施例は、ポリシリコンとシリコンイトライドをエ
ツチングするための装置の例であり、石英管１１を上下
に配置する形式のものである。

反応処理室Ｉ２は家庭用電子レンジを用い、石英管の端
部に設けたステンレスの分散管１９の先端は一つ以上の
孔を持ち、差圧により、反応ガスが、処理室１３に導入
され、ウェハーの上面に当たる様になっている。処理室
１３は０．５Ｔｏｒｒ、　　石英管１１の内部はＩＴｏ
ｒｒの内部圧力となっている。この例では、ウェハー１
枚が置かれている枚葉式である。但し、ウェハーは複数
配置することができ、また、石英管１１の下端を複数に
分岐することによって、複数のウェハーに対する同時処
理を実現することもできる。

第２の実施例は、ＣＦ４／ＣｈによるＳｉエツチングや
レジストの灰化除去を実施するための装置であり、石英
管１１はエツチングされ、交換可能とする必要があり、
また、光りを遮断するため、曲げて入れる必要がある。

このための石英管は、２０〜２５−　　の放電管であり
、横型の配置であり、従って、電源も横置きとなる。

均一なエツチングのため、石英管１１の下端に設けたス
テンレス管の下端は一以上の孔を持ち、又、レジストエ
ツチングのため、温度調節の機能を付加する。このため
、ヒーター２０と水冷バイブ２１を設けた構造とするの
である。水冷パイプ２１を処理室の周囲に設け、更に、
石英の窓２２を設けることにより、シリコンまたはシリ
コンナイトライドのエツチングモニターとして利用する
。ポリシリコンのエツチングではエツチング中の発光現
象をモニターすることにより、エツチングの終点を検出
でき、シリコンナイトライドモニターでは、ウェハー表
面の干渉色の変化を捕らえ、下地との大きな選択比を利
用してエツチングの終点を検出できる。

プラズマＣＶＤを実施する際には、発振源として出力６
００Ｗの電子レンジを用いることができる。勿論、これ
以上の出力であってもよい。

〔発明の効果］ 本発明では、半導体基板に対する気相エツチングや気相
成長に際し、家庭用の電子レンジをもちいてプラズマ処
理室を構成することができ、従来必要とされていたマイ
クロ波の導波管は不要とすることができ、しかも上下に
マスフロー系とプラズマ室と処理室を構成することがで
き、装置を極めて簡便に構成でき、しかも、安価な装置
構成とすることができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明する装置正面図、第２図は
本発明の実施例に用いた装置の一部詳細正面図、第３図
はシリコンとレジストのエツチングに用いる装置の部分
断面図、第４図は従来のケミカルドライエツチング装置
の断面図を示す。 図中、１０マスフロー系、１１は石英管、１２はブラズ
マ室、１３は処理室、１４はマグネトロン、１５４よア
ンテナ部、１６は金属カバー、１７は金属スリーフ゛、
２０はヒーター、２１は水冷パイプを示す。 第　１　図 マバ、ルド ！Ｓ　り　図 マエに、ル１′ 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 導波管のないマグネトロンにより貫通管内部でプラズマ
   励起させた反応ガスを処理室に導き、エッチングまたは
   気相成長を行うことを特徴とするプラズマ処理方法。