JPH0521394A - プラズマプロセス装置 - Google Patents
プラズマプロセス装置Info
- Publication number
- JPH0521394A JPH0521394A JP17561591A JP17561591A JPH0521394A JP H0521394 A JPH0521394 A JP H0521394A JP 17561591 A JP17561591 A JP 17561591A JP 17561591 A JP17561591 A JP 17561591A JP H0521394 A JPH0521394 A JP H0521394A
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- Japan
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- chamber
- reaction chamber
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 プラズマプロセス後の基板表面残留物をプロ
セス後の状態を保持したまま高感度で分析する。 【構成】 平行平板型プラズマプロセス装置の基板設置
電極１１２に加熱機能を持たせ、対向電極１１４を小孔
付きの隔壁とし、その背後に質量分析室１０１を設ける
ことで、昇温脱離分析の機能を持たせた。基板表面と大
気との反応の影響を受けずに従来法ではほとんど検出で
きない極微量の残留物を感度よく検出し、吸着状態に関
する情報も得ることができる。この装置を用いて、Ｃｌ
2によるプラズマエッチングの後にＳｉ基板に残留する
塩化物の分析を行い、ＳｉＣｌ2分子の昇温脱離スペク
トルを得た。
セス後の状態を保持したまま高感度で分析する。 【構成】 平行平板型プラズマプロセス装置の基板設置
電極１１２に加熱機能を持たせ、対向電極１１４を小孔
付きの隔壁とし、その背後に質量分析室１０１を設ける
ことで、昇温脱離分析の機能を持たせた。基板表面と大
気との反応の影響を受けずに従来法ではほとんど検出で
きない極微量の残留物を感度よく検出し、吸着状態に関
する情報も得ることができる。この装置を用いて、Ｃｌ
2によるプラズマエッチングの後にＳｉ基板に残留する
塩化物の分析を行い、ＳｉＣｌ2分子の昇温脱離スペク
トルを得た。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は平行平板型プラズマプロ
セス装置に関する。
セス装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】赤坂洋一、柏木正弘、前田和夫、吉見武
夫編、１９９０年、（株）サイエンスフォーラム発行、
「超ＬＳＩプロセスデータハンドブック」、第２章には
現在研究中、または実用化されているプラズマプロセス
装置について述べられている。
夫編、１９９０年、（株）サイエンスフォーラム発行、
「超ＬＳＩプロセスデータハンドブック」、第２章には
現在研究中、または実用化されているプラズマプロセス
装置について述べられている。
【０００３】平行平板型プラズマプロセス装置では、真
空容器中に一対の対向する平行平板電極を備えている。
通常は一方を接地し、他方に高周波電力を印加する。基
板はどちらかの電極上に置かれる。
空容器中に一対の対向する平行平板電極を備えている。
通常は一方を接地し、他方に高周波電力を印加する。基
板はどちらかの電極上に置かれる。
【０００４】これをプラズマエッチング装置として使用
する場合は、一般に塩素、臭素等のハロゲン原子を含ん
だガスがエッチャントとして装置内に導入され、高周波
放電によりプラズマを発生させる。プラズマ発生領域か
らハロゲンがラジカルまたはイオンとして基板に照射さ
れてエッチングが進行する。
する場合は、一般に塩素、臭素等のハロゲン原子を含ん
だガスがエッチャントとして装置内に導入され、高周波
放電によりプラズマを発生させる。プラズマ発生領域か
らハロゲンがラジカルまたはイオンとして基板に照射さ
れてエッチングが進行する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体、金
属、絶縁物のハロゲン系ガスを用いたプラズマエッチン
グでは、エッチング後の基板表面に分子層レベルでハロ
ゲン化物が残留する。この残留ハロゲン化物は、デバイ
ス特性に悪影響を与える。
属、絶縁物のハロゲン系ガスを用いたプラズマエッチン
グでは、エッチング後の基板表面に分子層レベルでハロ
ゲン化物が残留する。この残留ハロゲン化物は、デバイ
ス特性に悪影響を与える。
【０００６】エッチング直後の表面状態を維持したま
ま、表面汚染を評価するためには、基板を反応装置の真
空中に保持したまま表面状態を高感度で分析する機構が
必要となる。
ま、表面汚染を評価するためには、基板を反応装置の真
空中に保持したまま表面状態を高感度で分析する機構が
必要となる。
【０００７】従来の平行平板型プラズマプロセス装置で
は、表面残留ハロゲン化物を高感度で分析する機構は具
備されていないため、エッチング後のあるがままの表面
状態を分析できないのが問題である。
は、表面残留ハロゲン化物を高感度で分析する機構は具
備されていないため、エッチング後のあるがままの表面
状態を分析できないのが問題である。
【０００８】本発明の目的は、プラズマプロセスの結
果、表面に残留するハロゲン化物、側壁保護膜、その他
の残留化合物を、プロセス後の状態を保持したまま高感
度で分析することを可能とするプラズマプロセス装置を
提供することにある。
果、表面に残留するハロゲン化物、側壁保護膜、その他
の残留化合物を、プロセス後の状態を保持したまま高感
度で分析することを可能とするプラズマプロセス装置を
提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によるプラズマプロセス装置においては、平
行平板型プラズマプロセス装置において、基板設置用電
極を加熱する加熱機構と、その加熱機構の温度を制御す
る温度制御機構と、基板を見込む位置に小孔を有する対
向電極とを反応室に具備し、内部に質量分析器が設置さ
れた独立の真空排気系を持つ質量分析室を該対向電極の
側の反応室の背後に設置し、該反応室と該質量分析室と
を小孔を通して接続したものである。
め、本発明によるプラズマプロセス装置においては、平
行平板型プラズマプロセス装置において、基板設置用電
極を加熱する加熱機構と、その加熱機構の温度を制御す
る温度制御機構と、基板を見込む位置に小孔を有する対
向電極とを反応室に具備し、内部に質量分析器が設置さ
れた独立の真空排気系を持つ質量分析室を該対向電極の
側の反応室の背後に設置し、該反応室と該質量分析室と
を小孔を通して接続したものである。
【００１０】また、平行平板型プラズマプロセス装置に
おいて、質量分析室に液体窒素シュラウドを具備するも
のである。
おいて、質量分析室に液体窒素シュラウドを具備するも
のである。
【００１１】また、平行平板型プラズマプロセス装置に
おいて、反応室と質量分析室とを結ぶ小孔にゲートバル
ブを有するものである。
おいて、反応室と質量分析室とを結ぶ小孔にゲートバル
ブを有するものである。
【００１２】
【作用】残留物の検出には、昇温脱離法を用いる。金
属、半導体、絶縁物表面に物理吸着している原子分子
は、その結合エネルギーが一般に数十ｍｅＶであるの
で、常温以上の加熱によって容易に表面から脱離する。
化学吸着している原子分子でも数百℃の加熱によって脱
離する場合が多い。
属、半導体、絶縁物表面に物理吸着している原子分子
は、その結合エネルギーが一般に数十ｍｅＶであるの
で、常温以上の加熱によって容易に表面から脱離する。
化学吸着している原子分子でも数百℃の加熱によって脱
離する場合が多い。
【００１３】基板温度がある化学種の脱離が始まる温度
以上に維持されれば、その吸着種はいずれ全て基板から
脱離する。熱脱離した中性原子分子を電子衝撃等でイオ
ン化し、質量選別して電子増倍管に導くことによって基
板表面に吸着している化学種を高感度で検出することが
できる。
以上に維持されれば、その吸着種はいずれ全て基板から
脱離する。熱脱離した中性原子分子を電子衝撃等でイオ
ン化し、質量選別して電子増倍管に導くことによって基
板表面に吸着している化学種を高感度で検出することが
できる。
【００１４】本発明のプラズマプロセス装置の特徴を述
べる。質量分析器を反応装置に直接設置せずに、質量分
析室を対向電極に設けた小孔を隔てて反応室から分離す
ることによって、昇温時に基板および加熱ヒータとその
周辺からの脱ガスによる圧力上昇を反応室のみにとどめ
ることができる。
べる。質量分析器を反応装置に直接設置せずに、質量分
析室を対向電極に設けた小孔を隔てて反応室から分離す
ることによって、昇温時に基板および加熱ヒータとその
周辺からの脱ガスによる圧力上昇を反応室のみにとどめ
ることができる。
【００１５】即ち、昇温時でも質量分析室の圧力はほぼ
不変に保たれる。そのため昇温に伴うバックグラウンド
の変化のない昇温脱離スペクトルが測定できる。さらに
質量分析器のイオン化部を小孔を通して基板のみ見込む
ような配置とし、且つ反応室を超高真空排気系によって
気体分子の平均自由行程を基板と質量分析器の間の距離
以上に保つことによって、基板から脱離する化学種のみ
を分子衝突によって損なうことなく観測することができ
る。
不変に保たれる。そのため昇温に伴うバックグラウンド
の変化のない昇温脱離スペクトルが測定できる。さらに
質量分析器のイオン化部を小孔を通して基板のみ見込む
ような配置とし、且つ反応室を超高真空排気系によって
気体分子の平均自由行程を基板と質量分析器の間の距離
以上に保つことによって、基板から脱離する化学種のみ
を分子衝突によって損なうことなく観測することができ
る。
【００１６】本発明では、基板設置電極に基板加熱機能
を持たせ、対向電極を小孔付きの隔壁とし、その裏面に
質量分析室を設けることで平行平板型プラズマプロセス
装置に昇温脱離装置としての機能を持たせている。
を持たせ、対向電極を小孔付きの隔壁とし、その裏面に
質量分析室を設けることで平行平板型プラズマプロセス
装置に昇温脱離装置としての機能を持たせている。
【００１７】
【実施例】以下に、本発明の実施例を図によって説明す
る。
る。
【００１８】図１において、本発明装置は、質量分析室
１０１と、反応室１１５とを有し、質量分析室１０１は
反応室１１５の背後に設置され、両室は小孔１１８を有
する隔壁１２１にて区画され、反応室１１５側の小孔１
１８にはゲートバルブ１２０が取付けられている。
１０１と、反応室１１５とを有し、質量分析室１０１は
反応室１１５の背後に設置され、両室は小孔１１８を有
する隔壁１２１にて区画され、反応室１１５側の小孔１
１８にはゲートバルブ１２０が取付けられている。
【００１９】質量分析室１０１には、第１真空排気系１
０２、反応室１１５には第２真空排気系１０３を備え、
各々の室は個別に脱気される。質量分析室１０１には、
四重極型質量分析器１１６及び液体窒素シュラウド１１
９が設置されている。
０２、反応室１１５には第２真空排気系１０３を備え、
各々の室は個別に脱気される。質量分析室１０１には、
四重極型質量分析器１１６及び液体窒素シュラウド１１
９が設置されている。
【００２０】反応室１１１には、加熱用電極１１１と１
１４との対が内蔵され、加熱すべき基板１１２は、一方
の電極１１１上に搭載される。対向電極１１４には、基
板１１２を見込む位置で前記隔壁１２１の小孔１１８と
同軸上に小孔１１７が開口され、基板１１２からの脱離
種は、小孔１１７と小孔１１８を通して背後の質量分析
室１０１に導入されるようになっている。１０８は熱電
対である。
１４との対が内蔵され、加熱すべき基板１１２は、一方
の電極１１１上に搭載される。対向電極１１４には、基
板１１２を見込む位置で前記隔壁１２１の小孔１１８と
同軸上に小孔１１７が開口され、基板１１２からの脱離
種は、小孔１１７と小孔１１８を通して背後の質量分析
室１０１に導入されるようになっている。１０８は熱電
対である。
【００２１】本発明の平行平板型プラズマプロセス装置
を用いて、Ｓｉ基板のＣｌ2によるプラズマエッチング
の後に残留塩素の昇温脱離分析を行った実施例を説明す
る。
を用いて、Ｓｉ基板のＣｌ2によるプラズマエッチング
の後に残留塩素の昇温脱離分析を行った実施例を説明す
る。
【００２２】Ｓｉ基板１１２の反応室１１５内への導
入、取り出しは、直接反応室１１５を開くことによって
行った。反応室１１５は、独立の第２真空排気系１０３
で排気され、到達圧力は５×１０-10Ｔｏｒｒである。
プラズマプロセス中は、ゲートバルブ１２０を閉じて質
量分析室１０１を高真空に保持する。
入、取り出しは、直接反応室１１５を開くことによって
行った。反応室１１５は、独立の第２真空排気系１０３
で排気され、到達圧力は５×１０-10Ｔｏｒｒである。
プラズマプロセス中は、ゲートバルブ１２０を閉じて質
量分析室１０１を高真空に保持する。
【００２３】質量分析室１０１は、独立に第１真空排気
系１０２で排気し、液体窒素シュラウド１１９を用いて
凝縮性のガスの排気速度を大きくした。到達圧力は５×
１０-10Ｔｏｒｒである。質量分析室１０１には本実施
例では四重極型質量分析器１１６が設置されている。
系１０２で排気し、液体窒素シュラウド１１９を用いて
凝縮性のガスの排気速度を大きくした。到達圧力は５×
１０-10Ｔｏｒｒである。質量分析室１０１には本実施
例では四重極型質量分析器１１６が設置されている。
【００２４】反応室１１５に、ガス導入口１１３からエ
ッチャントガスとしてＣｌ2を導入し、高周波電源１０
４、マッチング回路１０５を用いてプラズマエッチング
を施した後、ガスを排気し、残留塩素の昇温脱離測定を
行った。基板１１２の加熱は、基板１１２を設置した電
極１１１への電流導入端子１０９を通した直流電源１０
８を用いた通電加熱により行った。
ッチャントガスとしてＣｌ2を導入し、高周波電源１０
４、マッチング回路１０５を用いてプラズマエッチング
を施した後、ガスを排気し、残留塩素の昇温脱離測定を
行った。基板１１２の加熱は、基板１１２を設置した電
極１１１への電流導入端子１０９を通した直流電源１０
８を用いた通電加熱により行った。
【００２５】その電極１１１の温度を熱電対１０７で測
定し、温調計１０６に出力することで昇温速度を１００
℃／ｍｉｎに制御した。電流導入端子１０９と熱電対１
０７とは絶縁物１１０によって反応室１１４から絶縁さ
れている。基板１１２からの脱離種は直径１ｍｍの小孔
１１７と小孔１１８を通して質量分析室１０１に入り、
質量分析器１１６で検出される。
定し、温調計１０６に出力することで昇温速度を１００
℃／ｍｉｎに制御した。電流導入端子１０９と熱電対１
０７とは絶縁物１１０によって反応室１１４から絶縁さ
れている。基板１１２からの脱離種は直径１ｍｍの小孔
１１７と小孔１１８を通して質量分析室１０１に入り、
質量分析器１１６で検出される。
【００２６】気体分子の平均自由行程が基板１１２と質
量分析器１１６のイオン化部との距離よりも大きくなる
程度に、反応室１１４と質量分析室１０１の圧力を昇温
中も高真空状態に保った。基板１１２から脱離したＳｉ
Ｃｌ2分子の昇温脱離スペクトルを図２に示す。
量分析器１１６のイオン化部との距離よりも大きくなる
程度に、反応室１１４と質量分析室１０１の圧力を昇温
中も高真空状態に保った。基板１１２から脱離したＳｉ
Ｃｌ2分子の昇温脱離スペクトルを図２に示す。
【００２７】
【発明の効果】昇温脱離分析機構を備えた本発明のプラ
ズマプロセス装置によって、従来の表面分析法、例えば
オージェ電子分光法あるいはＸ線光電子分光法ではほと
んど検出できなかった表面に極微量残留する不純物を感
度よく検出することができる。且つ直接に原子または分
子として脱離種を検出できるために、表面での不純物の
吸着状態に関する情報も併せて得ることができる。
ズマプロセス装置によって、従来の表面分析法、例えば
オージェ電子分光法あるいはＸ線光電子分光法ではほと
んど検出できなかった表面に極微量残留する不純物を感
度よく検出することができる。且つ直接に原子または分
子として脱離種を検出できるために、表面での不純物の
吸着状態に関する情報も併せて得ることができる。
【００２８】また、プロセスが終了してから基板を大気
に曝さないために、基板表面と水蒸気等との反応の影響
を受けず、且つ迅速な表面分析が可能となった。
に曝さないために、基板表面と水蒸気等との反応の影響
を受けず、且つ迅速な表面分析が可能となった。
【図１】昇温脱離分析機構を備えた平行平板型プラズマ
プロセス装置の概略図である。
プロセス装置の概略図である。
【図２】Ｃｌ2プラズマエッチングされたＳｉ表面から
のＳｉＣｌ2分子の昇温脱離スペクトル図である。
のＳｉＣｌ2分子の昇温脱離スペクトル図である。
１０１ 質量分析室
１０２ 第１真空排気系
１０３ 第２真空排気系
１０４ 高周波電源
１０５ マッチング回路
１０６ 温調計
１０７ 熱電対
１０８ 直流電源
１０９ 電流導入端子
１１０ 絶縁物
１１１ 電極
１１２ 基板
１１３ ガス導入口
１１４ 電極
１１５ 反応室
１１６ 四重極型質量分析器
１１７ 小孔
１１８ 小孔
１１９ 液体窒素シュラウド
１２０ ゲートバルブ
Claims (3)
- 【請求項１】 平行平板型プラズマプロセス装置におい
て、基板設置用電極を加熱する加熱機構と、その加熱機
構の温度を制御する温度制御機構と、基板を見込む位置
に小孔を有する対向電極とを反応室に具備し、内部に質
量分析器が設置された独立の真空排気系を持つ質量分析
室を該対向電極の側の反応室の背後に設置し、該反応室
と該質量分析室とを小孔を通して接続したことを特徴と
するプラズマプロセス装置。 - 【請求項２】 平行平板型プラズマプロセス装置におい
て、質量分析室に液体窒素シュラウドを具備することを
特徴とする請求項１に記載のプラズマプロセス装置。 - 【請求項３】 平行平板型プラズマプロセス装置におい
て、反応室と質量分析室とを結ぶ小孔にゲートバルブを
有することを特徴とする請求項１または２に記載のプラ
ズマプロセス装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17561591A JPH0521394A (ja) | 1991-07-16 | 1991-07-16 | プラズマプロセス装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17561591A JPH0521394A (ja) | 1991-07-16 | 1991-07-16 | プラズマプロセス装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0521394A true JPH0521394A (ja) | 1993-01-29 |
Family
ID=15999188
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17561591A Pending JPH0521394A (ja) | 1991-07-16 | 1991-07-16 | プラズマプロセス装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0521394A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19844882B4 (de) * | 1997-12-30 | 2007-02-01 | Samsung Electronics Co., Ltd., Suwon | Vorrichtung zur Plasma-Prozessierung mit In-Situ-Überwachung und In-Situ-Überwachungsverfahren für eine solche Vorrichtung |
-
1991
- 1991-07-16 JP JP17561591A patent/JPH0521394A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19844882B4 (de) * | 1997-12-30 | 2007-02-01 | Samsung Electronics Co., Ltd., Suwon | Vorrichtung zur Plasma-Prozessierung mit In-Situ-Überwachung und In-Situ-Überwachungsverfahren für eine solche Vorrichtung |
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