JPH08181111A

JPH08181111A - 表面処理装置および表面処理方法

Info

Publication number: JPH08181111A
Application number: JP6319785A
Authority: JP
Inventors: Masaru Izawa; 勝伊澤; Kosei Kumihashi; 孝生組橋; Yoshihisa Fujisaki; 芳久藤崎; Yasushi Goto; 康後藤; Yuzuru Oji; 譲大路
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-12-22
Filing date: 1994-12-22
Publication date: 1996-07-12

Abstract

(57)【要約】【目的】処理ガスの吸着確率を制御することによっ
て、ドライエッチングにおける高精度微細加工と化学気
相堆積法における均質薄膜形成を実現する表面処理装置
を提供する。【構成】表面処理において導入する処理ガスを真空処
理室導入直前もしくは直後に冷却することにより、処理
ガスの吸着確率を上げ、処理ガスの吸着を促進する。【効果】エッチングではエッチング速度のアスペクト
比依存性が低減され、微細パターンの深さのばらつきが
抑えられる。化学気相堆積法では速い堆積速度で均質な
薄膜が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体や基板などの微
細加工、薄膜形成に好適な表面処理に関し、高精度加工
および均質な薄膜形成を実現する表面処理装置および表
面処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】LSIのパターン加工技術の１つであるド
ライエッチング技術では、LSIの微細化に伴い、プラズ
マの高密度低圧化が進められてきた。これに伴い、従来
は見えていなかった反応生成物によるエッチング速度の
低下が顕著になってきた。この原因として、エッチング
ガスに対する生成物の分圧比が低圧化に伴い増大するこ
とがあげられる。この問題に対し、生成物の分圧を抑え
るため、高速排気エッチング技術（ジャーナルオブバッ
キュームサイエンスアンドテクノロジー、A12巻、４
号、1209ページ、1994年発行）が導入された。しかしな
がら、微細パターン内に滞在する生成物を積極的に除去
することができないため、パターン内に滞在する生成物
の吸着によるエッチング速度の低下を抑えることができ
ない。

【０００３】微細パターンの異方性エッチングにおいて
は、生成物はパターン底面で発生する。このため、パタ
ーン幅に対する深さの比（アスペクト比）の増加に伴い
生成物はパターン内に滞在し底面に入射が増える。生成
物が底面に吸着すれば、エッチング速度は低下する。こ
の傾向は、低圧力程顕著になり、このような生成物の吸
着によるエッチング速度のアスペクト比依存性とプラズ
マの低圧力化がトレードオフの関係にあることが明らか
になってきた。

【０００４】他方、従来技術として、エッチングガスに
含まれる水等の不純物を取り除くことを目的として、ガ
ス導入前にエッチングガスを冷却する方法がある（特開
昭63-128630）。対レジスト選択比を上げることを目的
として、エッチングガスを冷却する方法がある（特公昭
55-8593）。

【０００５】LSIの薄膜形成方法の１つに化学気相堆積
(CVD)法がある。従来のCVD法の多くは、ガス圧力として
0.1〜100Torrの領域を用いている。例えば、poly-Siの
薄膜形成においては、低圧化により、粒界の少ない均質
な薄膜が得られるが、圧力を下げると、堆積速度が遅く
なりスループットが上がらないというトレードオフがあ
る。

【０００６】一方、処理ガスの分解を防ぐためにガスを
冷却する手段がある。（マテリアルリサーチソサイアテ
ィー発行のアドバンスドメタライゼーションフォーULSI
アプリケーション６１〜６８ページおよび１２１〜１２
５ページ）ガスの冷却は水冷で行なっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】エッチング速度がアス
ペクト比と共に低下すると以下の問題が生じる。異なる
幅を同時にエッチングする場合、狭い幅のパターンのエ
ッチング速度が遅くなる。このため、広い幅のパターン
が深くエッチングされ、狭いパターンより先に終点であ
る下地に到達する。終点に到達した時点で狭いパターン
は、まだ終点に到達していないので、さらにエッチング
を続ける必要がある。エッチングを続けると、広いパタ
ーンでは、下地がエッチングされるという問題が生じ
る。この他に、パターン形状の異方性が悪くなることが
知られている。

【０００８】他方、エッチングガスを冷却する手段とし
て真空処理室前で冷却する技術はある（特開昭63-12863
0、特公昭55-8593）が、真空処理室の圧力がガス導入管
内の圧力の２分の１以下となる場合には効果的ではな
い。これは、圧力差によってガス流に並進の運動エネル
ギーが生じるため、処理物に入射するガスの運動エネル
ギーを低下させることにならないからである。すなわ
ち、処理物に入射後、並進エネルギーは、ガスと表面の
温度を上昇させてしまうのである。このため、ガス導入
管を冷却する方法の場合、ガス流量を下げ真空処理室と
の差圧を小さくする必要がある。例えば、真空処理室の
圧力が5mTorrの場合、ガス導入管（１／４インチ径）の
圧力をその2倍の10mTorr以下にするためには、ガス流量
を3sccm以下にする必要がある。通常のエッチングでガ
ス流量は、数１０sccmあることと比較して小さい。処理
室の圧力を上げ、50mTorrでは、ガス供給量30sccm以下
である必要がある。特に高速排気技術を適用すると、ガ
ス流量を増やす必要があるため、このガス冷却方法を用
いることができない。

【０００９】本発明のエッチングにおける課題は、導入
するエッチングガスの運動エネルギーを低下させること
により生成物吸着によるエッチング速度のアスペクト比
依存を低減することである。

【００１０】一方、従来の減圧CVD装置では、ガス圧力
が、0.1〜100Torrの領域で、薄膜形成を行なっている。
ガス圧力を下げれば、均質な膜質が得られるが、堆積速
度が遅くなり実プロセスでの利用はできない。この理由
として、ガス供給が十分に行なわれているにも関わら
ず、被処理物表面における吸着確率が小さいため、十分
な堆積速度が得られないのである。例えば、SiH₄による
poly-Si膜形成の場合、マグローヒルブックカンパニー
発行のVLSIテクノロジー（第２版）243ページ記載のデ
ータを用いると、吸着確率は628℃で約2e-5と小さい。

【００１１】他方、ガス冷却も行なわれている（マテリ
アルリサーチソサイアティー発行のアドバンスドメタラ
イゼーションフォーULSIアプリケーション６１〜６８ペ
ージおよび１２１〜１２５ページ）が、処理ガスの分解
を抑えることを目的にしているため０℃以下の冷却は行
なわれていない。また、通常シャワーヘッド内の圧力
は、真空処理室の１０倍程度である。従って、従来装置
では処理ガスの吸着制御はできない。

【００１２】本発明の課題は、導入する処理ガスの運動
エネルギーを低下させることにより処理ガスの吸着を促
進し、高精度な表面加工と均質な薄膜形成を実現するこ
とである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】反応生成物の吸着がある
場合、エッチング速度は、数１によって表される。

【００１４】

【数１】

【００１５】ここで、Sr, Spはエッチングガスおよび生
成物の吸着確率、Γr, Γpはそれぞれのフラックス、θ
は表面被覆率、Γionはイオンフラックス、Yはエッチン
グ率である。数１に従えば、生成物の影響は、その吸着
確率とフラックスの積のエッチングガスのその値に対す
る比で決まる。そこで、生成物の吸着確率を直接制御す
るのではなく、エッチングガスの吸着確率を大きくする
ことによって、生成物の影響を抑えることができること
に着目する。この吸着確率は、温度の低下に伴って増加
する性質があるので、エッチングガスを冷却することに
よってエッチングガスの吸着確率を上げることができ
る。図１に例として、数２によって吸着確率の温度依存
性を計算した結果を示した。

【００１６】

【数２】

【００１７】ここで、エッチング中の表面を想定しθは
0.95とした。δEは、物理吸着エネルギーと表面移動の
活性化エネルギーの差で、S0は、１つの吸着サイトにお
ける吸着確率である。典型的な値として、δEを0.07電
子ボルト、S0を0.35とした。この図１から吸着確率の変
化は、-150℃から0℃の間で顕著であることがわかる。
温度を下げれば、吸着確率は大きくなるが、ある程度以
下（例えば-200℃以下）に下げると、エッチングガスの
凝集が生じてしまう。従って、ガス冷却の範囲は、凝集
温度以上0℃以下にするのが望ましい。

【００１８】一例としてエッチングガスの処理物への入
射時の温度を30℃から-140℃まで下げた場合のAlエッチ
ングのシミュレーション結果を図２に示す。ガス冷却に
より、エッチング速度のアスペクト比依存が低減される
ことをシミュレーションは示している。このように本発
明では、エッチングガスの冷却によって課題を解決す
る。

【００１９】前述のように導入前のエッチングガスを冷
却したのでは、処理物に入射した時の温度を低下させる
ことにはならない。このため、ガス導入時もしくは導入
後真空処理室でエッチングガスの冷却を行なう必要があ
る。また、生成物の揮発性が低い場合（例えばCuエッチ
ング）では、処理室内部にある冷却部分外側に生成物が
凝集し異物発生の原因となりうる。このため、冷却装置
の外側が冷却されない構造に冷却装置を設計することが
望ましい。

【００２０】さらに、このエッチングガスの冷却は、ガ
ス供給量、排気速度をあげ、真空処理室内のガス滞在時
間を短くすることによって、より効果的となる。その理
由は、発生した生成物との衝突による加熱とプラズマに
よる加熱が抑えられ、低温のまま処理物にガスが供給で
きるからである。圧力5mTorrの場合、ガス滞在時間が0.
1秒以下になる200sccm以上で上述の効果が期待できる。
また、真空処理室内壁を冷却することによってガスの加
熱を抑えることができる。

【００２１】さらに、真空処理室内のガス圧力を下げる
と、処理室内でのガス間の衝突回数が減るため、ガス間
衝突による加熱が抑えられる。

【００２２】このように、低圧高速排気によって本発明
がより効果的になることが期待される。

【００２３】CVD法においても上記のエッチングと同様
で、処理ガスの冷却により処理ガスの吸着確率を大きく
できる。このガス冷却により、50mTorr以下の低圧力で
も十分な堆積速度で、より均質な堆積膜を得ることが期
待できる。

【００２４】真空処理室へのガス導入口がシャワーヘッ
ド構造の場合、シャワーヘッド通過後、ガス冷却するか
もしくは、シャワーヘッド内の圧力が真空処理室の圧力
の２倍以下になっていることが望ましい。シャワーヘッ
ド内の圧力は、シャワーヘッドから真空処理室へ流れる
ガスの量によって決まる。この流出量は、シャワーヘッ
ドに設けられた穴の面積の和に比例する。従って、排気
速度が真空処理室と排気装置の間の排気管の断面積で決
まる場合、シャワーヘッドの穴の面積の和が、排気管の
断面積の１／２以上であれば、シャワーヘッド内のガス
圧力を真空処理室の２倍以下にできる。

【００２５】

【作用】エッチング速度を低下させることなく、生成物
によるエッチング速度のアスペクト比依存を低減する。

【００２６】堆積速度を低下させることなく、均質な薄
膜が得られる。

【００２７】

【実施例】

（実施例１）本発明によるドライエッチング装置の一実
施例を図３に示す。この装置では真空処理室１にエッチ
ングガスを導入し、マイクロ波発生器２において2.45GH
zの高周波を発生させ、この高周波を導波管３を通し真
空処理室１に輸送してガスプラズマを発生させる。高効
率放電のために磁場発生用のソレノイドコイル４を真空
処理室周辺に２つ配置し、875ガウスの磁場が処理台の
ほぼ真上にくるように２つのコイル電流を制御し、電子
サイクロトロン共鳴を用いて高密度プラズマを発生させ
る。真空処理室１には処理台５があり、この上にウエハ
６を設置して、ガスプラズマによりエッチング処理す
る。エッチングガスは、真空処理室１に設置されたガス
冷却装置１４を通して真空処理室１に導入され、排気ポ
ンプ７により真空処理室１の外に排気される。ウエハを
設置する処理台５にはRF電源１２を備え、400Hzから13.
56MHzまでのRFバイアスを印加きる。冷却装置の構造を
図４に示した。エッチングへの影響を抑えるため、石英
コート冷却装板１０４を用い、冷媒管１０５には、液体
窒素もしくはアルコール水溶液が流せる。効率的に冷却
するため、石英でコーティングされたフィン１０６を設
ける。冷却板先端部分に角度を付けることにより均一性
を保持する効果が得られる。

【００２８】本装置に処理ガスとして塩素/塩化ホウ素
混合ガス（ガス比10:3）を200sccm流し、全圧が5mTorr
なるようにして、幅0.3μm、配線間隔0.3μmの配線が形
成されるように二酸化ケイ素薄膜上に形成されたAl/Cu/
Si配線のエッチングを行う。パターン形成に必要なマス
クはホトレジストである。マイクロ波パワーを500W、処
理台温度を-30℃に設定し処理台にかかるRFバイアスを4
00kHz、50Wとし、真空処理室に導入するガスの温度を-8
0℃とする。この条件で、処理物のAlのエッチ速度は、
約1μm/minである。また、冷却装置内に滞在するガスの
圧力は、10mTorrである。導入ガスの温度を制御しない
場合、エッチ深さは、平面部に比べアスペクト比５で約
20％程の低下が見られるが、導入ガスを冷やすことによ
り、エッチ深さのアスペクト比依存は、アスペクト比５
まで検出されず、加工形状についても配線側面の削れが
ないものが得られる。

【００２９】さらにエッチングガスの冷却装置を図５に
示すものに変えても同様の結果が得られる。装置形状を
図６に示すμ波導入窓１５がある構造でも、同様な効果
が得られると共に、この装置では機械的強度が高いとい
う特徴がある。

【００３０】窒化チタンのエッチングにおいても同様な
効果が得られる。

【００３１】（実施例２）本発明によるドライエッチン
グ装置の他の一実施例を図７に示す。この装置は、実施
例１のガス冷却装置が真空処理室を周回する構造になっ
ている。冷却装置を周回させることにより、冷却装置内
のガス圧力は抑えられるのでガス流量を大きくすること
ができる。

【００３２】本装置に処理ガスとして塩素ガスを50scc
m、酸素ガスを10sccm流し、全圧が5mTorrなるようにし
て、幅0.25μm、配線間隔0.25μmの配線が形成されるよ
うに二酸化ケイ素薄膜上に形成されたW配線のエッチン
グを行う。マイクロ波パワーを500W 、処理台温度を-30
℃に設定し、処理台にかかるRFバイアスを400kHz、100W
とし、真空処理室に導入するガスの温度を-90℃とす
る。この条件で、処理物のWのエッチ速度は、約0.5μm/
minである。導入ガスの温度を制御しない場合、エッチ
深さは、平面部に比べアスペクト比5で約30％程の低下
が見られるが、導入ガスを冷やすことにより、エッチ深
さのアスペクト比依存は、アスペクト比５で約10%の低
下に抑えられる。さらに塩素ガス流量を1200sccmまで上
げるとアスペクト比５でエッチング速度の低下は見られ
ない。エッチングガスとしてSF₆を用いた場合も同様な
結果が得られる。

【００３３】処理台温度を200℃、処理ガスを塩素ガス
として、銅をエッチングする場合もほぼ同様な効果が得
られる。

【００３４】（実施例３）本発明によるドライエッチン
グ装置の他の一実施例を図８に示す。この装置では真空
処理室１にエッチングガスを導入し、RF電源１６で発生
させた13.56MHzの高周波をアンテナ１７に導入し、真空
処理室１にガスプラズマを発生させる。真空処理室１に
は処理台５があり、この上にウエハ６を設置して、ガス
プラズマによりエッチング処理する。エッチングガス
は、真空処理室１に設置されたガス冷却装置１４を通し
て真空処理室１に導入され、排気ポンプ７により真空処
理室１の外に排気される。ウエハを設置する処理台５に
は別のRF電源１２を備え、400Hzから13.56MHzまでのRF
バイアスを印加きる。冷却装置１４の構造を図９に示
す。冷媒管１０５には、液体窒素もしくはアルコール水
溶液が流せる。冷却装置外側には、ヒータ１０７を有
し、冷却されない構造になっている。生成物の吸着を抑
えることが加熱部の役割である。この加熱部と冷却部の
間には、熱伝導を抑えるため、真空断熱部１０８が設け
られている。

【００３５】本装置に処理ガスとして塩素ガスを50sccm
およびArガスを50sccm流し、全圧が20mTorrなるように
して、一辺が250mの正方形電極が100nm間隔で形成され
るように二酸化ケイ素薄膜上に形成された膜厚200nmのP
t電極のエッチングを行う。パターン形成に必要なマス
クとし200nmの窒化シリコン膜を用いる。マイクロ波パ
ワーを500W 、処理台温度を200℃に設定し、処理台にか
かるRFバイアスを400kHz、300Wとし、アンテナに13.56M
Hz, 1000WのRFを印加し、真空処理室に導入するガスの
温度を0℃とする。冷却装置の加熱部は、120℃に設定す
る。この条件で、処理物のPtのエッチ速度は、約150nm/
minである。導入ガスの温度を制御しない場合、エッチ
深さは、平面部に比べアスペクト比３で約20％程の低下
が見られるが、導入ガスを冷やすことにより、エッチ深
さのアスペクト比依存は、アスペクト比３で約５%の低
下に抑えられる。さらに塩素とArのガス流量を1000sccm
まで上げるとアスペクト比３でエッチング速度の低下は
見られない。

【００３６】（実施例４）本発明によるドライエッチン
グ装置の他の一実施例を図１０に示す。μ波導入窓１５
のある実施例１の装置で真空処理室１内に設置されたガ
ス冷却装置１４が真空処理室１の外側に付けられた構造
になっている。外付けのガス冷却室１９は、10mTorr ガ
ス供給量1000sccmでその内部の圧力が真空処理室の圧力
の２倍以下になるように設計されている。

【００３７】本装置に処理ガスとして塩素/塩化ホウ素
混合ガス（ガス比2:1）を50sccm流し、全圧が3mTorrな
るようにして、幅0.15μm、配線間隔0.15μmの配線が形
成されるように二酸化ケイ素薄膜上に形成されたAl配線
のエッチングを行う。パターン形成に必要なマスクはホ
トレジストである。マイクロ波パワーを500W 、処理台
温度を-40℃に設定し、処理台にかかるRFバイアスを400
kHz、50Wとし、真空処理室に導入するガスの温度を-120
℃とする。この条件で、処理物のAlのエッチ速度は、約
0.8μm/minである。また、冷却装置内に滞在するガスの
圧力は、4mTorrである。導入ガスの温度を制御しない場
合、エッチ深さは、平面部に比べアスペクト比5で約35
％程の低下が見られるが、導入ガスを冷やすことによ
り、エッチ深さのアスペクト比依存は、アスペクト比５
で15％の低下が検出される。ガス供給量を750sccmまで
あげるとエッチ深さのアスペクト比依存は検出されな
い。またAl側面の削れがないものが得られる。

【００３８】（実施例５）図１１に示す従来の装置を用
いて実施例１と同じ材料Al/Cu/Siをエッチングする。こ
の装置では、ガス冷却装置２０は、真空処理室１とガス
流量コントローラ１０の間にある。

【００３９】本装置に処理ガスとして塩素/塩化ホウ素
混合ガス（ガス比2:1）を20sccm流し、全圧が40mTorrな
るようにして、Al配線のエッチングを行う。パターン形
成に必要なマスクはホトレジストである。マイクロ波パ
ワーを500W 、処理台温度を-20℃に設定し、処理台にか
かるRFバイアスを400kHz、50Wとし、真空処理室に導入
するガスの温度を-80℃とする。この条件で、処理物のA
lのエッチ速度は、約１μm/minである。ガス冷却装置内
の圧力は、約70mTorrである。ガス低温化によるエッチ
深さのアスペクト比依存は、平面部に比べアスペクト比
5で約10％程の低下が見られ、冷却しない場合の15％に
比べ改善される。

【００４０】（実施例６）本発明による化学気相堆積装
置の一実施例を図１２に示す。この装置ではガス冷却装
置１４が設置されているシャワーヘッド２１を介して真
空処理室１に堆積ガスを導入する。複数のガスが導入で
きるように、第１番目のガス導入バルブ２４の他、第２
番目のガス導入バルブ２５がある。真空処理室１には処
理台５があり、この上にウエハ６を設置して表面上に薄
膜形成処理する。処理台５にはヒータ２２が設置され、
室温から600℃まで加熱できる。排ガスは排気ポンプ７
により真空処理室１の外に排気される。シャワーヘッド
２１に設けられている直径1.5mmのホール２３の全面積
が、排気口の直径150mmの0.5倍になるように、5000個設
ける。

【００４１】本装置に処理ガスとしてSiH₄を10sccm、Ne
を40sccmを流し、真空処理室の全圧が30mTorrなるよう
にし、Siウエハ上の二酸化ケイ素薄膜上にpoly-Siの薄
膜形成を行なう。処理台の温度を615℃とし、真空処理
室に導入するガスの温度を-70℃とする。この時、シャ
ワーヘッド内の圧力は55mTorrである。処理ガスを冷却
しない場合、poly-Siの堆積速度は約1nm/minであるが、
処理ガスの冷却により、SiH₄の吸着が促進されるため、
堆積速度は10nm/minになる。さらに、SiH₄のガス流量を
50sccmまであげると堆積速度は、50nm/minになる。

【００４２】ガス圧の低圧化により、気相反応が抑えら
れるため、膜質は、粒界の少ない均一な膜が形成され
る。

【００４３】処理ガスにSiH2Cl2を用いても同様な結果
が得られる。

【００４４】また、プラズマ状態のガスを同時に導入し
ても、ほぼ同様な結果になる。

【００４５】（実施例７）本発明による化学気相堆積装
置の別の一実施例を図１３に示す。実施例６の装置との
違いは、ガス冷却を行なわないガス導入口２６を設け、
シャワーヘッド２１の内部に２つのガスの流れる経路が
あり、１つは、冷却装置のない配管２７である。

【００４６】本装置に処理ガスとしてSiH₄を20sccm、WF
₆を25sccmを流し、全圧が50mTorrなるようにし、ウエハ
上に形成された窒化チタン膜上に厚さ300nmのW薄膜の形
成を行なう。処理台の温度を440℃にして、SiH₄のガス
温度のみ-30℃とする。SiH₄を冷却しない場合のW膜の堆
積速度が100nm/minなのに対し、ガス冷却によって堆積
速度は、200nm/minになる。さらに、W膜のFのSiH₄によ
る引き抜き反応が円滑に進むため、W薄膜中のFとSiの濃
度は、それぞれ20%程度減少し、良質なW膜が得られる。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、エッチングにおいてエ
ッチング性能を損なうことなく、エッチング速度のアス
ペクト比依存を低減することができる。化学気相堆積法
においては、低圧力で均質な堆積膜を高速に形成するこ
とができる。

【００４８】本発明の効果は前述のエッチング装置に限
らず、例えばRIEやマグネトロン型RIE、ヘリコン共振型
RIE、誘導結合型RIE等の他の装置でも、同様の効果があ
る。またエッチング材料も実施例に示したものだけでな
く、Si, 二酸化ケイ素, 窒化シリコン、タングステンシ
リサイド、GaAs、酸化チタン、チタン、酸化タンタル、
PZT、BST等の他の材料についても同様の効果がある。さ
らに、処理ガスとして前述のガスに限らずF₂, HBr, B
r₂, などのハロゲンを含むガス、CF₄, CHF₃, CH₄等の炭
素を含むガスおよびハロゲン化ケイ素を含むガスを用い
た場合も同様の効果がある。

【００４９】さらに、本発明の効果は、中性ビームエッ
チングでも同様な効果が得られる。この他、分子線エピ
タキシャル成長法やプラズマCVD法でも同様な効果が得
られる。Si薄膜やW薄膜の他に銅、アルミニウム、二酸
化ケイ素, 窒化シリコン、タングステンシリサイド、Ga
As、酸化チタン、チタン、酸化タンタル、PZT、BST等の
他の材料についても同様の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】ガスの吸着確率の温度依存性を示した図であ
る。

【図２】本発明の効果によりエッチング深さのアスペク
ト比依存が低減したことを示す図である。

【図３】本発明によるドライエッチング装置の一実施例
の断面図である。

【図４】本発明によるドライエッチング装置に付加する
ガス冷却装置の構造図である。

【図５】本発明によるドライエッチング装置に付加する
ガス冷却装置の他の構造図である。

【図６】本発明によるドライエッチング装置の他の一実
施例の断面図である。

【図７】本発明によるドライエッチング装置の他の一実
施例の断面図である。

【図８】本発明によるドライエッチング装置の他の一実
施例の断面図である。

【図９】本発明によるドライエッチング装置に付加する
ガス冷却装置の他の構造図である。

【図１０】本発明によるドライエッチング装置の他の一
実施例の断面図である。

【図１１】従来のドライエッチング装置の断面図であ
る。

【図１２】本発明による化学気相堆積装置の一実施例の
断面図である。

【図１３】本発明による化学気相堆積装置の他の一実施
例の断面図である。

【符号の説明】

１．真空処理室、２．マイクロ波発生器、３．導波管、
４．ソレノイドコイル、５．処理台、６．ウエハ、７．
排気ポンプ、８．排気バルブ、９．コンダクタンスバル
ブ、１０．ガス流量コントローラ、１１．石英放電管、
１２．ＲＦ電源、１３．パッキン、１４．ガス冷却装
置、１５．マイクロ波導入窓、１６．アンテナ用ＲＦ電
源、１７．アンテナ、１８．誘電板、１９．ガス冷却
室、２０．ガス冷却装置、２１．シャワーヘッド、２
２．ヒータ、２３．ホール、２４．第１番目のガス導入
バルブ、２５．第２番目のガス導入バルブ、２６．ガス
導入口、２７．冷却装置のない配管１０１．ガス冷却装置断面、１０２．ガス冷却装置上
面、１０３．ガス導入管、１０４．石英コート冷却板、
１０５．冷媒管、１０６．フィン、１０７．ヒータ、１
０８．真空断熱部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者後藤康東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者大路譲東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空処理室内に少なくとも１種の処理ガス
を導入する手段を有し、該真空処理室内に設置した被処
理物を処理する装置において、該処理ガスを冷却する手
段を該真空処理室内に有することを特徴とする真空処理
装置。
【請求項２】真空処理室内に少なくとも１種の処理ガス
を導入する手段を有し、該処理ガスを真空室外に排気す
る排気装置を有し、該真空処理室内に高周波を印加でき
る電極を有し、該真空処理室内に設置した被処理物を処
理するプラズマ処理装置において、該処理ガスを冷却す
る手段を該真空処理室内に有することを特徴とするプラ
ズマ処理装置。
【請求項３】真空処理室内に少なくとも１種の処理ガス
を導入する手段を有し、該処理ガスを真空室外に排気す
る排気装置を有し、プラズマを生成するための高周波を
該真空処理室内に導入する手段を有し、該真空処理室内
に高周波を印加できる電極を有し、該真空処理室内に設
置した被処理物を処理するプラズマ処理装置において、
該処理ガスを冷却する手段を該真空処理室内に有するこ
とを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項４】真空処理室内に少なくとも１種の処理ガス
を導入する手段を有し、該処理ガスを真空室外に排気す
る排気装置を有し、プラズマを生成するための高周波を
該真空処理室内に導入する手段を有し、該真空処理室内
に高周波を印加できる電極を有し、該真空処理室内に設
置した被処理物を処理するプラズマ処理装置において、
該処理ガスを冷却する手段を真空処理室ガス導入口に有
することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項５】請求項２、３および４のいずれか１つの装
置において、該処理ガスを冷却する該冷却する手段の該
プラズマに曝される部分の材質が石英であるを特徴とす
るプラズマ処理装置。
【請求項６】請求項１、２、３、４および５のいずれか
１つの装置において、該処理ガスを冷却する該冷却手段
における該処理ガスの圧力が真空処理室の該処理ガスの
圧力の２倍以下であることを特徴とするプラズマ処理装
置もしくは真空処理装置。
【請求項７】請求項１、２、３、４、５および６のいず
れか１つの装置において、該処理ガスを冷却する該冷却
手段の冷却温度が該処理ガスの凝集温度以上０℃以下で
あることを特徴とするプラズマ処理装置もしくは真空処
理装置。
【請求項８】請求項２、３、４、５、６および７のいず
れか１つの装置において、該処理ガスを冷却する該冷却
手段の該プラズマに曝される部分が冷却されないかもし
くは、加熱されていることを特徴とするプラズマ処理装
置。
【請求項９】少なくとも１種の処理ガスを用い、高周波
によってプラズマを発生させ、該プラズマ中で処理ガス
から発生したイオンを処理物に入射することによって該
被処理物を加工するドライエッチング方法において、該
処理ガスを導入時に冷却することによって処理ガスの該
被処理物への吸着を促進しながら、被処理物を加工する
エッチング方法。
【請求項１０】請求項９の方法において、該処理ガスの
圧力が50mTorr以下であることを特徴とするエッチング
方法。
【請求項１１】請求項９もしくは１０の方法において、
該処理ガスの冷却時の圧力が該被処理物が受ける該処理
ガスの圧力の２倍以下であることを特徴とするエッチン
グ方法。
【請求項１２】請求項９、１０もしくは１１のいずれか
１つの方法において、該処理ガスが排気されるまでの時
間が0.1秒以下であることを特徴とするエッチング方
法。
【請求項１３】請求項９、１０、１１もしくは１２のい
ずれか１つの方法において、該処理ガスの冷却温度が該
処理ガスの凝集温度以上０℃以下であることを特徴とす
るエッチング方法。
【請求項１４】請求項１、２、３、４、５、６、７およ
び８のいずか１つの装置を用い、圧力50mTorr以下で被
処理物をドライエッチングするエッチング方法。
【請求項１５】請求項１４の方法において、該処理ガス
が排気されるまでの時間が0.1秒以下であることを特徴
とするエッチング方法。
【請求項１６】真空処理室内に少なくとも１種の処理ガ
スを導入する手段を有し、該処理ガスを真空室外に排気
する排気装置を有し、該真空処理室内に該処理ガスを導
入するためのシャワーヘッドを有する、表面処理装置に
おいて、該シャワーヘッド内にガスを冷却する機構を有
し、該シャワーヘッド内のガス圧力が真空処理室の２倍
以下であることを特徴とする表面処理装置。
【請求項１７】真空処理室内に少なくとも１種の処理ガ
スを導入する手段を有し、該処理ガスを真空室外に排気
する排気装置を有し、該真空処理室内に該処理ガスを導
入するためのシャワーヘッドを有する、表面処理装置に
おいて、該シャワーヘッド内にガスを冷却する機構を有
し、該処理ガスを真空処理室に導入するために設けられ
た該シャワーヘッドの穴の面積の和が、該排気装置と該
真空処理室の間の排気管の断面積の１／２以上であるこ
とを特徴とする表面処理装置。
【請求項１８】請求項１６および１７のいずれか１つの
装置において、該処理ガスを冷却する該冷却手段の冷却
温度が該処理ガスの凝集温度以上０℃以下であることを
特徴とる表面処理装置。
【請求項１９】請求項１６、１７および１８のいずれか
１つの装置において、少なくとも１種類の該処理ガスを
冷却しない構造になっている該冷却手段を有することを
特徴とる表面処理装置。
【請求項２０】少なくとも１種の処理ガスを用い、表面
反応によって堆積膜を形成する方法において、該処理ガ
スを導入時に０℃以下に冷却することによって処理ガス
の該被処理物への吸着を促進することを特徴とする、薄
膜形成法。
【請求項２１】請求項２０の方法においてガス冷却部分
の圧力が薄膜形成部分の圧力の２倍以下であることを特
徴とする薄膜形成法。
【請求項２２】請求項２０および２１の方法で、薄膜形
成部分のガス圧力が50mTorr以下であることを特徴とす
る薄膜形成法。
【請求項２３】請求項１６、１７、１８および１９の装
置を用い、該真空処理室の圧力を50mTorr以下にして、
薄膜を形成する方法。
【請求項２４】その内部に被処理物を収容するための容
器と、前記容器内で前記被処理物を保持するための被処
理物保持手段と、前記被処理物の表面を処理するための
ガスを前記容器の内部に導入する手段と、前記ガスを前
記容器内において冷却するための手段とを有することを
特徴とする表面処理装置。
【請求項２５】容器内に被処理物を準備する工程と、前
記被処理物の表面を処理するためのガスを前記容器内に
導入すると共に前記ガスを前記容器内において冷却する
工程とを有することを特徴とする表面処理方法。