JPH0556855B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0556855B2
JPH0556855B2 JP62050090A JP5009087A JPH0556855B2 JP H0556855 B2 JPH0556855 B2 JP H0556855B2 JP 62050090 A JP62050090 A JP 62050090A JP 5009087 A JP5009087 A JP 5009087A JP H0556855 B2 JPH0556855 B2 JP H0556855B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
magnetic field
plasma
film
processed
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP62050090A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS63217620A (ja
Inventor
Takuya Fukuda
Yasuhiro Mochizuki
Naohiro Monma
Shigeru Takahashi
Noboru Suzuki
Tadashi Sonobe
Atsushi Chiba
Kazuo Suzuki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Engineering and Services Co Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Engineering and Services Co Ltd
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Engineering and Services Co Ltd, Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Engineering and Services Co Ltd
Priority to JP62050090A priority Critical patent/JPS63217620A/ja
Priority to KR1019880000369A priority patent/KR960015609B1/ko
Priority to EP88100672A priority patent/EP0275965B1/en
Priority to DE3853890T priority patent/DE3853890T2/de
Priority to US07/145,371 priority patent/US4876983A/en
Publication of JPS63217620A publication Critical patent/JPS63217620A/ja
Publication of JPH0556855B2 publication Critical patent/JPH0556855B2/ja
Priority to US08/131,519 priority patent/US5433788A/en
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プラズマ処理方法及び装置に係り、
特に、電子サイクロトロン共鳴(ECR)を利用
したプラズマCVDの高効率化、堆積膜質の高品
質化、低温プロセス化及び低ダメージ化を図る上
に好適なプラズマ処理装置に関する。
〔従来の技術〕
従来の有磁場マイクロ波プラズマ処理方法及び
装置は、特開昭56−155535号公報に記載のよう
に、プラズマ生成室内においてプラズマ活性種を
生じさせ、その活性種を発散磁界等で活性種生成
効率最大領域から充分離れた位置に設置された被
処理基板にプラズマ流をあてて処理するものであ
つた。このプラズマ処理方法において、さらに高
効率化を図つた方法として、特開昭57−79621号
公報に記載のように、基板処理室外側に磁石を配
し、プラズマ流径を絞つてプラズマ密度を高めた
方法がある。また、特開昭59−3018号公報に記載
されているように、ミラー磁場によりプラズマ流
の拡散を抑制して、被処理基板付近のプラズマ密
度を高めて、処理効率の増大化を図つた方法があ
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来技術は、プラズマ活性種の寿命、ある
いは、活性値が被処理基板に達するまでの失活度
等の点について配慮がされておらず、必ずしもプ
ラズマ処理の高効率化が達成されていない。ま
た、被処理膜質の特性、例えば堆積膜の緻密性、
結晶性、組成等が良好ではない等の問題があつ
た。本発明の目的は、上記不都合を改善すること
にある。具体的には、活性種の失活度を考慮して
プラズマ処理の高効率化をはかつたプラズマ処理
装置を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、被処理基板の位置をプラズマ活性
種の最大生成点となる電子サイクロトロン共鳴点
(ECR点)から最大でも150mm以下にすることに
より達成される。
ECR点と被処理基板との距離の調節は、プラ
ズマ生成室の磁束密度を高くし、また高精度に制
御することで達成される。
〔作用〕
マイクロ波プラズマ放電により反応ガスは活性
化される。特に、ECR点近傍で最も効率よく活
性化される。生成した活性種は、その後、エネル
ギー散逸により活性を失つたり、他端子との衝突
による粒子間相互作用による失活も起こる。従つ
て、被処理基板をECR点に近づけることにより、
プラズマ活性種を活性度の高い状態が維持された
状態にて基板に到達させることが出来る。このた
め、プラズマ処理の高効率化がなされる。また、
プラズマ処理特性、例えば、基板上に膜を堆積さ
せる際に、堆積させる分子あるいは原子の電子エ
ネルギ結合原子間振動力、回転及び並進エネルギ
が高い程、プラズマ中では集合体とならず単一粒
子である確率が高いため、堆積された膜質は熱化
学反応組成に近いものが得られる。更に、基板に
付着した堆積活性種は上記運動エネルギが高いた
め、予め基板上に形成された分子層に、エネルギ
が最小となる配列、配向位置まで、再配列及び再
配向運動する確率が高い。このため、得られた膜
質の緻密性や結晶性は高くなる。また、化学組成
比も熱化学反応により形成された膜に近くなる。
尚、磁場分布B(Z)(Zはプラズマ流方向を正と
した真空装置の中心軸座標)が単調減少でなけれ
ば、dB/dZ>0となる位置にてマイクロ波の伝
播が阻害され、プラズマ活性種の生成効率が低下
するため望ましくない。
〔実施例〕
以下、本発明の一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
振器は図省略)、ECR用磁場コイル9及び13、
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240〔mm〕φ、長さ250〔mm〕の透明石英製
で、円錐形の頂部がマイクロ波導入窓8となつて
いる。ECR用磁場コイル9及び13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〕であり、
それぞれ3個及び2個に分割され個別に調整する
ことにより磁束密度を制御できる。処理室2は直
径240〔mm〕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120〔mm〕φのアルミナ製で
その位置はプラズマ流方向(図面では左右)に可
変である。第2図はマイクロ波進行方向に単調減
少する磁束密度の分布の例を示す。ECR磁場コ
イル9及び13を調整することにより、各種の分
布を作ること及び基板支持台3の位置を設定する
ことにより基板とECR点との距離を制御できる。
実施例 1 被処理基板1としてシリコンウエハ(直径100
〔mm〕φ)を用い、シリコン酸化膜を形成した。
プラズマ生成室4内に第1のガス導入管5を通し
て酸素を40〔ml/min〕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する。
さらに、プラズマ生成容器の外側に設置された同
軸型の静磁場発生コイル9及び13により875
〔Gauss〕以上の磁場を発生させてプラズマ流1
0を生成させ第2のガス導入管11よりモノシラ
ン(SiH4)を6〔ml/min〕導入し、処理室2内
の圧力は排気系により1〔mTorr〕にした。上記
静磁場発生コイル9及び13に流す電流値を調整
することにより、磁束密度分布を制御しあるいは
基板支持台位置を調整し、ECR点と被処理基板
間の距離を異ならせた。第3図a,bはSiO2
堆積速度と堆積速度の基板内でのバラツキ、c,
dは堆積膜のバツフアエツチング(HF1容、
NH4F6容の混合)液によるエツチング速度と基
板内でのバラツキ、e,fは形成された膜の光学
屈折率と屈折率の基板内でのバラツキ、g,hは
形成された膜のオージエ分光から得られたSi/O
のモル比と基板内でのバラツキを、ECR点と基
板間距離dに対して図示したものである。なお、
図中破線は基板位置をプラズマ生成室内にした結
果である。堆積速度については、第3図aから距
離dが0〜150〔mm〕あたりの領域で比較的速く、
特にd100〔mm〕付近から堆積速度が大きくなる
ことがわかる。また、第3図bから堆積速度のバ
ラツキはdが0〜70〔mm〕で小さく、均一性が優
れていることがわかる。第3図cとdから、dが
150〔mm〕以内の所にエツチング速度がおそい領域
があり、この領域内で緻密性の高い膜が得られて
いること、及びdが0〜70〔mm〕の領域において
均一性が良好であることがわかる。第3図eとf
から、dが0〜150〔mm〕内で熱酸化膜に近い屈折
率の膜が得られていること、dが0〜70〔mm〕に
おいて均一性が良好であることがわかる。第3図
g,hから、dが0以上である領域でSi/Oモル
比が0.5となり、均一性も良効であることがわか
る。
尚、磁束密度分布を一定にし、基板支持台の位
置を調整して、処理室内でECR点と被処理基板
間の距離dを変えた場合には同じ結果が得られた
が、基板位置をプラズマ生成室内に位置させた場
合、すなわち基板が第1のガス導入管と第2のガ
ス導入管間に位置させた場合は、第3図a〜h中
で破線で示したように、基板位置を処理室に位置
させた場合と比較して、堆積速度の減少や、分布
が悪くなる等の値に差異はあるものの、これら値
のECR点と被処理基板間の距離の関係から見る
と同様の結果が得られていることがわかる。この
ことから、マイクロ波プラズマ放電による膜堆積
特性には、プラズマ活性種の最大生成領域、すな
わち、装置内のECR面と基板までの距離に大き
く依存していることがわかる。さらに、活性種の
寿命や不活性分子との衝突等の相互作用による失
活等の影響がない距離は平均自由行程以下である
ことがわかる。さらにdが0〜70〔m〕において
は成膜及び膜質均一性が優れ、これはモノシラン
の活性種SiH2 +等の脱活性寿命範囲と一致してい
る。
実施例 2 上記装置にて、第1導入ガスとして窒素を40
〔ml/min〕第2導入ガスとしてモノシラン
(SiH4)を6〔ml/min〕を流し、圧力を1〔m
Torr〕で処理室内でSi3N4膜堆積させた。結果を
第4図a〜hに示した。第3図のSiO2膜堆積時
と同様に、堆積速度、膜のエツチング速度、屈折
率、化学組成比、及びこれらの基板内でのバラツ
キはECR点と基板間距離dに大きく依存してい
る。化学組成比(Si/Nモル比)はdが0以上で
一定であるが、dが0〜150〔mm〕で、膜のエツチ
ング度および屈折率が熱チツ化変膜と同じか又は
近いものが得られ、かつ堆積速度も大きい。基板
内の膜の均一性については、SiO2膜の形成と同
様、dが0〜70〔mm〕で比較的良好である。
実施例 3 上記装置にて、第1導入ガスを水素、第2導入
ガスをモノシラン(SiH4)として、基板温度を
320℃として多結晶Si膜を処理室内で堆積した。
その結果、dが0〜150〔mm〕の距離において、第
5図a,bのように、堆積速度か大きく、かつX
線回折から調べた多結晶シリコンの結晶粒径が大
きく結晶性が優れていることが判る。
実施例 4 上記装置にて、第1導入ガスを水素、第2導入
ガスを六フツ化タングステン(WF6)として、
圧力0.3mTorrでW膜を処理室内で堆積させた。
第6図a,bのように、dが0〜150〔mm〕にお
いて、抵抗率が4.0μΩ/cmとバルクの抵抗率と同
様の低抵抗膜が効率良く形成された。WF6活性
種寿命における平均自由行程は、この圧力で前記
のSiH4と同程度であり、脱活性寿命範囲の膜特
性が優れていることが判つた。
実施例 5 上記装置にて、第1導入ガスとして水素と窒素
の混合ガスを、第2導入ガスとして三塩化アルミ
ニウム(AlCl3)を窒素キヤリアで供給し、処理
室内で窒化アルミニウム(AlN)を堆積させた。
堆積速度及び堆積膜の破壊電圧を測定したとこ
ろ、第7図a,bのように、dが0〜150〔mm〕に
おいて破壊電圧が5〔MV/cm〕以上となる良好
な絶縁材が効率良く得られた。このときの界面準
位密度は1010〔cm-2〕と良好であつた。
実施例 6 上記装置にて、第1導入ガスとして6フツ化イ
オウ(SF6)を導入し、圧力1〔mTorr〕にて多
結晶シリコン及び酸化ケイ素をエツチングした。
多結晶シリコンエツチング速度及び酸化ケイ素に
対するエツチング選択比(Si/SiO2)は、第8
図a,bのようになつた。dか0〜150〔mm〕にお
いて、多結晶シリコンは高選択的に、効率良くエ
ツチングされる。
このようにこれらの実施例によれば、マイクロ
波プラズマ処理効率及び堆積膜の特性は、ECR
点と被処理基板間距離d、すなわち、プラズマ活
性種の寿命及び不活性種との衝突等の相互作用に
よる電子エネルギーの活性度の失活度、あるい
は、振動、回転、並進エネルギーの低下度に大き
く依存しており、その結果、dが0〜150〔mm〕内
にすると堆積速度、膜質が良好となる効果があ
る。さらに、プラズマ活性種の寿命及び失活度の
分布があるため堆積速度あるいは膜質の均一性を
考慮すると、dが0〜70〔mm〕内で、これらも良
好となる効果がある。
〔発明の効果〕
本発明によれば、ECR点と被処理材との距離
を150mm以下にしたので、マイクロ波プラズマ処
理において、膜堆積速度が向上し、その結果、ス
ループツトが向上する効果がある。また、成膜に
おいては低温の被処理基板上にも高温熱処理と同
等の結晶性、緻密性の膜質が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のマイクロ波プラズマ処理装置
の断面図、第2図はプラズマ生成室及び処理室の
磁束密度分布の例を示す図、第3図ないし第8図
は本発明による実験データを示す図である。 1……被処理基板、2……処理室、3……プラ
ズマ生成室、6……マイクロ波、8……マイクロ
波導入窓、9,13……プラズマ生成用静磁場発
生コイル、5,11……反応ガス供給ノズル。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 真空容器と、 真空容器に設けたガス導入口と、 真空容器に設けたマイクロ波導入窓と、 真空容器内に設けた被処理基板を支持する支持
    台と、 真空容器の外側に配置して真空容器内に電子サ
    イクロトロン共鳴によるプラズマを生成するに十
    分な磁場を生成する磁場発生手段とを具備し、 磁場発生手段によつて真空容器内生成する磁場
    が電子サイクロトロン共鳴点から支持台方向に単
    調減少するものであり、被処理基板が電子サイク
    ロトロン共鳴点から磁場の単調減少する側におい
    て電子サイクロトロン共鳴点から150mm以内に位
    置するようになつていることを特徴とするプラズ
    マ処理装置。 2 前記被処理基板が該基板面と垂直をなす方向
    に位置が調整可能であることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載のプラズマ処理装置。 3 前記磁場発生手段によつて発生する磁場の分
    布が調整可能であることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載のプラズマ処理装置。
JP62050090A 1987-01-19 1987-03-06 プラズマ処理装置 Granted JPS63217620A (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62050090A JPS63217620A (ja) 1987-03-06 1987-03-06 プラズマ処理装置
KR1019880000369A KR960015609B1 (ko) 1987-01-19 1988-01-19 플라즈마 처리장치 및 방법
EP88100672A EP0275965B1 (en) 1987-01-19 1988-01-19 Plasma operation apparatus
DE3853890T DE3853890T2 (de) 1987-01-19 1988-01-19 Mit einem Plasma arbeitendes Gerät.
US07/145,371 US4876983A (en) 1987-01-19 1988-01-19 Plasma operation apparatus
US08/131,519 US5433788A (en) 1987-01-19 1993-10-04 Apparatus for plasma treatment using electron cyclotron resonance

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62050090A JPS63217620A (ja) 1987-03-06 1987-03-06 プラズマ処理装置

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP15835594A Division JPH07161700A (ja) 1994-07-11 1994-07-11 プラズマ処理方法
JP6158354A Division JP2703184B2 (ja) 1994-07-11 1994-07-11 プラズマ処理方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63217620A JPS63217620A (ja) 1988-09-09
JPH0556855B2 true JPH0556855B2 (ja) 1993-08-20

Family

ID=12849345

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62050090A Granted JPS63217620A (ja) 1987-01-19 1987-03-06 プラズマ処理装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS63217620A (ja)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0672306B2 (ja) 1987-04-27 1994-09-14 株式会社半導体エネルギー研究所 プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
JPH0362517A (ja) * 1989-03-27 1991-03-18 Anelva Corp マイクロ波プラズマ処理装置
JP2709162B2 (ja) * 1989-11-15 1998-02-04 株式会社日立製作所 マイクロ波プラズマ処理装置
JPH0379421U (ja) * 1989-12-01 1991-08-13
JPH03259517A (ja) * 1990-03-08 1991-11-19 Nec Corp Ecrプラズマエッチング方法
JPH0425022A (ja) * 1990-05-16 1992-01-28 Nec Corp マイクロ波プラズマエッチング装置及びその方法
JP3071450B2 (ja) * 1990-08-22 2000-07-31 日本電気株式会社 マイクロ波プラズマ処理装置
KR100237687B1 (ko) * 1991-04-04 2000-01-15 가나이 쓰도무 드라이에칭 방법
JP3327285B2 (ja) * 1991-04-04 2002-09-24 株式会社日立製作所 プラズマ処理方法及び半導体装置の製造方法
JPH0653170A (ja) * 1992-03-18 1994-02-25 Nec Corp Ecrプラズマエッチング装置
JP2715277B2 (ja) * 1995-08-28 1998-02-18 株式会社半導体エネルギー研究所 薄膜形成装置
US6066568A (en) * 1997-05-14 2000-05-23 Tokyo Electron Limited Plasma treatment method and system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56155535A (en) * 1980-05-02 1981-12-01 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Film forming device utilizing plasma
JPS59136130A (ja) * 1983-01-24 1984-08-04 Hitachi Ltd マイクロ波プラズマによる膜形成装置
JPS60134423A (ja) * 1983-12-23 1985-07-17 Hitachi Ltd マイクロ波プラズマエツチング装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56155535A (en) * 1980-05-02 1981-12-01 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Film forming device utilizing plasma
JPS59136130A (ja) * 1983-01-24 1984-08-04 Hitachi Ltd マイクロ波プラズマによる膜形成装置
JPS60134423A (ja) * 1983-12-23 1985-07-17 Hitachi Ltd マイクロ波プラズマエツチング装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPS63217620A (ja) 1988-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR960015609B1 (ko) 플라즈마 처리장치 및 방법
JP4720266B2 (ja) 成膜方法、成膜装置及びコンピュータプログラム
EP0584252B1 (en) A PROCESS FOR DEPOSITING A SIOx FILM HAVING REDUCED INTRINSIC STRESS AND/OR REDUCED HYDROGEN CONTENT
EP0179665B1 (en) Apparatus and method for magnetron-enhanced plasma-assisted chemical vapor deposition
US4481229A (en) Method for growing silicon-including film by employing plasma deposition
JPH0556855B2 (ja)
JPH05275345A (ja) プラズマcvd方法およびその装置
JPH0213810B2 (ja)
US5471947A (en) Preparation of diamond films on silicon substrates
JP3682178B2 (ja) プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
US6811831B1 (en) Method for depositing silicon nitride
JP3166379B2 (ja) 絶縁膜の製造方法および製造装置
JP2003059918A (ja) プラズマ処理方法、プラズマ処理装置及び半導体装置の製造方法
JP3093718B2 (ja) マイクロ波導入装置及び表面処理方法
JP2703184B2 (ja) プラズマ処理方法
JPH07161700A (ja) プラズマ処理方法
WO2014057793A1 (ja) プラズマ処理方法、及びプラズマ処理装置
US5897711A (en) Method and apparatus for improving refractive index of dielectric films
JPH02308536A (ja) Ecrプラズマ装置とこれを用いた薄膜形成方法
JP2660244B2 (ja) 表面処理方法
JPH06280027A (ja) プラズマ処理方法及び装置
JPH0777202B2 (ja) プラズマ処理装置
JPH0620978A (ja) グロー放電方法及びグロー放電装置
JP3261514B2 (ja) 絶縁膜形成装置
JPH09181048A (ja) プラズマ装置、薄膜形成方法及びエッチング方法