JPS5931022A - 空間的に均一な、外部励起される非熱的な化学反応を達成するための方法及び装置 - Google Patents

空間的に均一な、外部励起される非熱的な化学反応を達成するための方法及び装置

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JPS5931022A
JPS5931022A JP58128702A JP12870283A JPS5931022A JP S5931022 A JPS5931022 A JP S5931022A JP 58128702 A JP58128702 A JP 58128702A JP 12870283 A JP12870283 A JP 12870283A JP S5931022 A JPS5931022 A JP S5931022A
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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】 本発明は一般に、外部励起される非熱的々化学反応系及
びよシ詳しくは、反応物が反応物の流れに対して、連続
的に配置された加工片上を流れるような系における均一
性の改善に関する。
本発明が適用できるタイプの系の代表として、米国特許
’l * 233 e O’I g (George 
Engle 。
/9gO年9月l乙日)が引用される。この特許はまた
、グラズマ反応器の最近の技術水準の典型例を示すもの
である。グラズマ反応器では反応ガス(単数又は複数の
)は連続的に配置された加工片を横切って流れる。引用
した特許に記載されている系は加工片処理をかなシ改善
するが、反応物が連続的に配置された加工片上をチュー
ブに沿って下流に流れる際の反応物の消耗の故に均一性
の点でかなシの欠点が生じる。
たとえば成る沈着プロセスにおいては、加工片沈着厚さ
凌)るいはフィルム特性は、装填物の一端から他端着て
で所望の±5丸より大きく変わることがある。この髪1
IllIを補償するために種々の試み、たとえはガス、
流速及び圧力を変えることが試みられたが、これは均一
性を本質的に改善するには不十分であった。即ち、反応
物の流れに対して連続的に(順次に)配置された加工片
装填物を横断して行う、成る外部励起される非熱的な化
学反応沈着又はエツチングプロセスの均一性を改善する
心太性が存在した。
本発明の一態様に従い、外部励起される非熱的な化学反
応プロセスにおける均一性を改善する装置及び方法を提
供することが、本発明の目的の一つである。
本発明の他の目的は、反応物(単数又は検数)が、連続
的に配置された加工片を横切って又はその1わシを流れ
るような、外部励起される非熱的な化学反応プロセスに
おける均一性を改善する装置及び方法を提供することで
ある。
本発明の更に別の目的は、外部w+起される非熱的な化
学的沈着プロセスにおける均一性を改善する装置及び方
法を提供することである。
本発明の別の目的は、外部励起される非熱的な化学的エ
ツチングプロセスにおいてエツチング速度、エツチング
プロフィール及び選択性の均一性を改善する装置及び方
法を提供することである。
本発明の更に別の目的は、多数の加工片を含む外部1a
#起される非熱的な化学反応系におけるi −件を改善
する装置及び方法を提供することである。
加工片を横切る反応物の通過時間及び反応物消耗時間に
よって決まる時間、励起波が周期的に入る(オン)又は
切れる(オフ)ように調節するように励起波形を制御す
ることによシ、非熱的に活性化された反応系における均
一性を改善する装置及び方法を、本発明の好ましい態様
に従いここに開示する。
本発明の上述の及び他の目的、特徴及び利点は、以下の
記述とくに添付図面に示される本発明の好ましい実施態
様の記載よシ明らかであろう。
第1図は、本発明の特徴を取シ入れたプラズマ促進反応
系の縦断面図及び部分的にはダイアダラムである。
第2図は、従来の外部励起される非熱的な化学反応系に
おいて採用された波形の例を示す。
第3図は、本発明で用いるのに適するオン−オフサイク
ルの例である。
第1図には、プラズマ促進される化学的蒸気処理装al
lが示されている。これはジェネレーター変調器100
及びその操作を除いて、米国特許Q # 233 + 
04’g (George Engle 、  / 9
gO都9月/6日)に完全に記述されたタイプのもので
あシ、かつ本発明の周期的変調器100が適用できる、
連続的又はパルス状RFグラズマ促進の、レーザー又は
光励起の又は他の外部励起の非熱的な化学的加工系のバ
ラエティの一つである。
第1図を例にとって、そのような系の操作の一般的説明
をするニ 一つ又は複数の反応物61は、流量制御器(F/C) 
6 Bによp調節されて、管64.65を通って室11
に入る。室11は、種々の構成要素及び密閉if!11
5.16、↓7.18.19.21122、流入口66
.6?、68を備えている。第1図の例において、RF
励起は絶縁体42を通つて室に入る。レーザー又は光励
起反応器の場合、励起は窓又は他の手段を通って室に入
シうる。
加工片(図示されず)は、2組の電極板25の間に省か
れる。第1図の構成において、電極及び次に加工片は、
管1′2Jの長さ方向に細長く置かれる;しかし半径方
向のガス流と共に環状%、Iを、箇た他の形状をも用い
つる。いか力る形状においても、ガス流はある順序で加
工片上又はその周りをガスが通過するように流れ、従っ
て従来技術においてはガス流中の各加工片の位置に従っ
て、濃度の低下及びその結果と17て化学反応の不均一
性を生じる。
加工片を通過した後にガスは、出口40、管51及びフ
ィルター52を通って室から出てゆき、バルブ54、ブ
ロワ−47及び真空ポンダ48を通って処分される。図
示した系は大気圧よシ下で運転され、真空度はダージ5
Bで監視される;しかし本発明の周期的変調器100を
、加圧及び減圧の糸の両者の励起ジエネレーメ−41に
適用できる。
第2図は、第7図におけるような(但【〜ジェネレータ
ー変調器1O()及びその操作を除き)、プラズマ促進
される化学的蒸気処理装置の霜、極に適用されるRF励
起の振幅包絡線を示している。この振幅包絡絡線はb 
OHz  笥、源から簡単に発生される。これはプラズ
マ電極25.81に送らするエネルギーの有効量全制御
するために第2図の斜線部分で示されるように幅変調さ
れるが、そのような幅変調は本発明の周期的変調器によ
り行われる遮断よりもすっと急である。他の励起系は、
幅変調又は第2図に示したものとは異る他の波形を持つ
ことができ、又は強度すなわち振幅が幅変調以外の手段
で変えられる連続的励起手段であってもよい。
本発明の周期的変調器は、励起が第3図に示されるよう
な幅変調された連続的なものであれ、又は他の波形のも
のであれ、励起の全体を中断する。
この中断は、流れている反応物が最初の上流の加工片か
ら最餞の下流の加工片を通過するのに要する横断時間(
(実質上等しい期間でもってタイミングをとられる。そ
のような中IE11は、反応物良度又は活動用゛の消耗
を一像な値となし、従って下流の加工片が、従来技術に
おいて上流の加工片との相互作用によって生じるような
反応物濃度の低下又Fi活動屋の低下による影響を受け
なくなる。
励起が6オフ”である時間は、最初の加工片から最後の
加工片1で反応物が移動する時間に尋しいか、又はこれ
よシ長いが、励起“オン”の時間は、反応物が一つの加
工片を通過するのに要する時間に等しいか、又はこれよ
り短い。反応物がいくつかの加工片を通過するまで反応
物の消耗が重大でないような場合においては、比較的長
い1オン”時間を採用できる。また実@結果によると、
反応の均一性の本質的改善は、最初の加工片から最後の
加工片まで反応物が完全に移動するのに通常要する時間
よりいく分短い”オフ″時間でもなお達成できる;この
よりなよp短い1オフ”時間は反応物を節約し、一方完
全な通過のために歎する時間より長い°オフ″時間は反
応物を浪費する。
本発明方法及び装置の有効性を例示すると)第1図のプ
ラズマ促進の構成及び第3図の中断波形で害施されたプ
ロセスは、僅か±λ%の沈着速度の変動を達成したのに
対し、本発明の周期的変調器のない同じ系では所望の最
大±S%を超えて変動した。この例におけるパラメータ
ーは次の通シである:室12け36・インチ(9/、4
tm)の電極間作業領域を持ち、各/l)個flQ列に
並べた3インチ(7,6鰻)の半導体ウェファ−760
個よ構成る加工片装填物が入っている。
本例における沈潜プロセスは、5IH4(り5SCCm
 )  及びN20 (370θsecm)  から、
/、qトルの圧力、3gθ℃の温度で、かつ第2図に示
すような乙0サイクル半波当り76%実動サイクル(d
uty cycle )  で実質上連続的な励起に基
づく約SOワットのグラズマ出力で5I02i沈着させ
た。310A/分の平均沈着速度で、3インチ(7,6
m)ウェファ−7乙O個よ構成る加工片装填物において
±S%を超える変動があり、下流(ガス出口)端の沈着
が最も薄かった。
活性化ゾーンは約36インチ(9/、4m、)の長さで
あり、励起周波数はlI/θキロヘルツである。第3図
に示したように、RF励起はg3ミリ秒間維持されCI
Oビークオン)、そして次に反応ガスの補充を考慮に入
れて、267iυ秒間中断される(32ビークオフ)。
5io2沈着の先述の例と同様であるが、瞬間的出力は
、実動サイクルを60サイクル半波当h4to%に増大
させることにより増大される。ガス流、減圧、及び温度
条件は本質的に変わらず、平均8102  沈着速度は
2!;0)、7分であシ、先述した加工片装填物におけ
る厚さの均一性は±2%へと改善された。
沈着の均一性も1だ大幅に改善された。反応ガスを平均
3gインチ(qA、5GJ)移動し、従って36インチ
(9/、4Lm)の反応ゾーンがら消耗したガスを除去
するには、オフ時間は267ミリ秒で十分である。
結果に実質的に影臀することなくパルス条件をある程度
変えることは許される。たとえば均一性に著しく影譬す
ることなく励起をλ〜14tピークの範囲で保持できる
。しかしこの場合、励起がSピークよシ短く供給される
と沈着速度は急激に低下する。同様に励起を20〜lI
Oピーク除くことができ、36インチ(9/、41印り
のル、応ゾーン及び先述の反応ガス流の場合には2g〜
3乙ビークが好ましい範囲である。よシ高い又は低いガ
ス流速と適当に調節された〃1起オン/オフ時間によっ
て、例えば高い流速と短い時間によって、同様に改善さ
れた均一性が達成できる。
類似の均一性改善が、上述の装置及び方法を用いて窒化
ケイ素、シリコン単結晶及び多結晶の沈着、ナらびに種
々の薄いフィルムのエツチングにおいて達成できる。反
応ガスが光学的に励起される系においては、光励起は同
様に、反応ガス移動時間に比べて短い時間適用され、そ
して移動時間にほぼ見合った時間除かれる。
本発明を好ましい実施態様について特に説明したが、本
発明の範囲からはずれることなく構成及び細部の上述の
変更及び他の変更をなしうることは、当業者にとって明
らかである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の特徴を取シ入れたプラズマ励起反応系
の縦断面図及び一部ダイアダラムである。 第2図は、従来技術において用いられた波形の例を示す
。 第3図は、本発明で用いられるオン−オフサイクルの例
を示す。 第1WJ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (11化学反応をその中で行うための、活動領域を含む
    手段と、該手段の該活動領域内で化学反応の非熱的外部
    励起を作シ出す手段とを包含する、外部励起される非熱
    的な化学反応を実施するだめの装置において、該装置の
    活動領域を反応物が通過するに要する時間に本質的に等
    しい時間、化学反応の励起を実質的に中断する制御手段
    を有することを特徴とする装置。 (2)  非熱的化学反応が、活動領域を持つ容器内で
    該容器内に置かれた少くとも一つの反応物により行われ
    るような非熱的化学反応の外部励起を行う方法であって
    、該容器の活動領域内で非熱的化学反応を外部励起する
    工程を包含する方法において、上記容器の活動領域を反
    応物が通過するに要する時間に本質的に等しい時間、化
    学反応の外部励起を実質的に中断することを特徴とする
    特許
JP58128702A 1982-07-14 1983-07-14 空間的に均一な、外部励起される非熱的な化学反応を達成するための方法及び装置 Pending JPS5931022A (ja)

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US06/398,066 US4401507A (en) 1982-07-14 1982-07-14 Method and apparatus for achieving spatially uniform externally excited non-thermal chemical reactions
US398066 1995-03-03

Publications (1)

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JPS5931022A true JPS5931022A (ja) 1984-02-18

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JP (1) JPS5931022A (ja)
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