JPS61267324A - 乾式薄膜加工装置 - Google Patents
乾式薄膜加工装置Info
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- JPS61267324A JPS61267324A JP10859385A JP10859385A JPS61267324A JP S61267324 A JPS61267324 A JP S61267324A JP 10859385 A JP10859385 A JP 10859385A JP 10859385 A JP10859385 A JP 10859385A JP S61267324 A JPS61267324 A JP S61267324A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
この発明はプラズマな用いて半導体基板に薄膜を成長さ
せ、または基板上の薄膜なエッチングする薄膜加工装置
であって、マイクロ波を発生する手段と、このマイクロ
波を伝達する手段と、このマイクロ波伝達手段と結合さ
れて前記マイクロ波が導入されるとともにこの導入され
たマイクロ波との共鳴効果によりガスをプラズマ化して
活性な原子１分子またはイオンを生ずる磁力線を発生す
る手段を備えかつ軸線が該磁力線発生手段が生ずる磁力
線束の中心軸と一致する開口を前記マイクロ波伝達手段
と対向する側に有する金属容器とを備え、この金属容器
の開口から前記磁力線束に沿って流出する前記活性な原
子９分子またはイオンを用いて前記金属容器の外方に置
かれ前記磁力線束の中心軸と垂直に交差する基板表面に
薄膜を生成しまたはエッチングを施す乾式薄膜加工装置
に関するものである。
せ、または基板上の薄膜なエッチングする薄膜加工装置
であって、マイクロ波を発生する手段と、このマイクロ
波を伝達する手段と、このマイクロ波伝達手段と結合さ
れて前記マイクロ波が導入されるとともにこの導入され
たマイクロ波との共鳴効果によりガスをプラズマ化して
活性な原子１分子またはイオンを生ずる磁力線を発生す
る手段を備えかつ軸線が該磁力線発生手段が生ずる磁力
線束の中心軸と一致する開口を前記マイクロ波伝達手段
と対向する側に有する金属容器とを備え、この金属容器
の開口から前記磁力線束に沿って流出する前記活性な原
子９分子またはイオンを用いて前記金属容器の外方に置
かれ前記磁力線束の中心軸と垂直に交差する基板表面に
薄膜を生成しまたはエッチングを施す乾式薄膜加工装置
に関するものである。
この発明の属する技術分野において最近ＥＣＲプラズマ
を用いたプロセス技術が注目されている。
を用いたプロセス技術が注目されている。
ＥＣＲとはＥｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒ
ｅ５ｏｎａｎｃｅ （電子サイクロトロン共鳴）の略号
であり、磁場とマイクロ波の共鳴効果を用いて電子を加
速し、この電子の運動エネルギを用いてガスを電離せし
めてプラズマを得るものである０マイクロ波に励振され
た電子は磁力線のまわりを円運動し、その際、遠心力と
ローレンツ力とがバランスする条件がＥＣＲ条件と呼ば
れる。遠心力をｍｒω、ローレンツ力を−ｅｒωＢで表
わすと、これらがバランスする条件はカニ９癩である。
ｅ５ｏｎａｎｃｅ （電子サイクロトロン共鳴）の略号
であり、磁場とマイクロ波の共鳴効果を用いて電子を加
速し、この電子の運動エネルギを用いてガスを電離せし
めてプラズマを得るものである０マイクロ波に励振され
た電子は磁力線のまわりを円運動し、その際、遠心力と
ローレンツ力とがバランスする条件がＥＣＲ条件と呼ば
れる。遠心力をｍｒω、ローレンツ力を−ｅｒωＢで表
わすと、これらがバランスする条件はカニ９癩である。
ここで、ωはマイクロ波の角速度、Ｂは磁束密度、輻は
電子の比電荷である。マイクロ波周波数は工業用に認め
られている２）４５ ＧＨｚが一般に用いられ、その場
合０．０８７５Ｔが共鳴磁束密度である。
電子の比電荷である。マイクロ波周波数は工業用に認め
られている２）４５ ＧＨｚが一般に用いられ、その場
合０．０８７５Ｔが共鳴磁束密度である。
ＥＣＲプラズマを薄膜形成に応用した例を第２図に示す
。この装置では金属容器３、反応そう９を真空排気して
お傘、ガス人口４からＮ２ガスを金属容器３へ流すとと
もに、図示されないマイクロ波発生手段により発生した
マイクロ波を導波管ｌ、真空窓２を介して金属容器３へ
送り込む０金属容器３の下部には中心に大口径の孔を持
った金属板７が取り付けられており、この金属板と金属
容器３とで半開放のマイクロ波共振器を構成している。
。この装置では金属容器３、反応そう９を真空排気して
お傘、ガス人口４からＮ２ガスを金属容器３へ流すとと
もに、図示されないマイクロ波発生手段により発生した
マイクロ波を導波管ｌ、真空窓２を介して金属容器３へ
送り込む０金属容器３の下部には中心に大口径の孔を持
った金属板７が取り付けられており、この金属板と金属
容器３とで半開放のマイクロ波共振器を構成している。
この共振器の外部にはソレノイド６が配置され、共振器
内にＥＣＲ条件を満たす磁場が発生しているため、マイ
クロ波と磁場との相互効果により共振器内にプラズマが
発生する。５はこのプラズマにより加熱される金属容器
３を冷却する冷却媒体たとえば冷却水が通る冷却管であ
る〇 このプラズマが反応そう９に押し出され、試料台１０へ
向かう空間内にガス人口１２からシランガス（ＳｚＨ，
）を送りこんでこのガスを上記プラズマにより活性化す
ると、発生した活性種が基板１１と反応して基板１１の
表面に薄膜が形成される。
内にＥＣＲ条件を満たす磁場が発生しているため、マイ
クロ波と磁場との相互効果により共振器内にプラズマが
発生する。５はこのプラズマにより加熱される金属容器
３を冷却する冷却媒体たとえば冷却水が通る冷却管であ
る〇 このプラズマが反応そう９に押し出され、試料台１０へ
向かう空間内にガス人口１２からシランガス（ＳｚＨ，
）を送りこんでこのガスを上記プラズマにより活性化す
ると、発生した活性種が基板１１と反応して基板１１の
表面に薄膜が形成される。
この従来装置で金属板７の大口径孔からプラズマが送り
出されるメカニズムは次の通りである０円運動する電子
は磁気モーメントμで表わすことができ、磁場Ｈにおい
て位置エネルギ＃Ｈを持つ。電子の磁場方向の並進運動
エネルギをＷとするとＷ十μＩ（は電子のトータルエネ
ルギであり、断熱不変量であるｏしたがって電子はＨの
弱い場所で大きいＷを有するため、自然に磁力線にそっ
て磁場の弱い方向に加速される。電子が加速されシフト
すると、プラズマの性質によりイオンもこれにひかれて
同じ方向にシフトし、ここにプラズマ流が発生する。従
ってこの従来装置においてはその原理からプラズマ流の
流線と磁力線とが完全に一致して末広がりとなり、した
がって基板の位置によって薄膜の成長方向に指向性が生
じる欠点があった。また、プラズマ流の速度謂整もむず
かしく、良質な膜を得る上で問題があった。
出されるメカニズムは次の通りである０円運動する電子
は磁気モーメントμで表わすことができ、磁場Ｈにおい
て位置エネルギ＃Ｈを持つ。電子の磁場方向の並進運動
エネルギをＷとするとＷ十μＩ（は電子のトータルエネ
ルギであり、断熱不変量であるｏしたがって電子はＨの
弱い場所で大きいＷを有するため、自然に磁力線にそっ
て磁場の弱い方向に加速される。電子が加速されシフト
すると、プラズマの性質によりイオンもこれにひかれて
同じ方向にシフトし、ここにプラズマ流が発生する。従
ってこの従来装置においてはその原理からプラズマ流の
流線と磁力線とが完全に一致して末広がりとなり、した
がって基板の位置によって薄膜の成長方向に指向性が生
じる欠点があった。また、プラズマ流の速度謂整もむず
かしく、良質な膜を得る上で問題があった。
次に、 ＥＣＲプラズマを用いたエツチング装置として
は例えば第３図に示す方法が知られている０この方法で
はマグネトロン４１により発生したマイクロ波を導波管
４２ 、４３を介して石英管４４の内部空間へ注入する
。石英管４４、反応そう４７の内部空間はあらかじめ真
空排気しておき、ここへガス人口４６を介し原料ガスを
流しておく。ソレノイド４５により石英管４４の内部空
間に磁界が発生し、この磁界とマイクロ波との相互作用
により電子が加熱されガスが電離する。このプラズマは
先に薄膜装置で説明したのと同じ原理で石英管４４の内
部空間から反応そう４７の内部空間へ送り出され、試料
台４８に置かれた基板４９に到着し、ここでプラズマ中
の活性種が基板４９の表面と反応しエッチングが進行す
る。必要に応じて試料台４８の下に永久磁石が置かれプ
ラズマの基板への輸送を容易にさせる。
は例えば第３図に示す方法が知られている０この方法で
はマグネトロン４１により発生したマイクロ波を導波管
４２ 、４３を介して石英管４４の内部空間へ注入する
。石英管４４、反応そう４７の内部空間はあらかじめ真
空排気しておき、ここへガス人口４６を介し原料ガスを
流しておく。ソレノイド４５により石英管４４の内部空
間に磁界が発生し、この磁界とマイクロ波との相互作用
により電子が加熱されガスが電離する。このプラズマは
先に薄膜装置で説明したのと同じ原理で石英管４４の内
部空間から反応そう４７の内部空間へ送り出され、試料
台４８に置かれた基板４９に到着し、ここでプラズマ中
の活性種が基板４９の表面と反応しエッチングが進行す
る。必要に応じて試料台４８の下に永久磁石が置かれプ
ラズマの基板への輸送を容易にさせる。
この方法では第２図におけると目１様、プラズマの方向
性や速度調整に問題がある。試料台４８の部せしめるこ
とが困雛であり、さらに磁束密度が可変ではないので、
プラズマの基板への入射角や入射速度のウェハ上での分
布がばらばらで、異方性や反応速度の均一性が得がたい
上に、プラズマの入射エネルギの調整も容易ではないと
いった欠点を有していた。
性や速度調整に問題がある。試料台４８の部せしめるこ
とが困雛であり、さらに磁束密度が可変ではないので、
プラズマの基板への入射角や入射速度のウェハ上での分
布がばらばらで、異方性や反応速度の均一性が得がたい
上に、プラズマの入射エネルギの調整も容易ではないと
いった欠点を有していた。
この発明は一ヒ述のマイクロ波ＥＣＲプラズマを用いた
従来の装置の欠漬を除去し、大直径の基板に均一かつ垂
直に入射し、かつ入射速度も可変なプラズマ流を実現し
、良質で均一な薄膜の製造、あるいは、均一で損傷がな
く、活性種を無駄なく利用しうるエツチング加工を実現
するための薄膜加工装置を提供することを目的とする。
従来の装置の欠漬を除去し、大直径の基板に均一かつ垂
直に入射し、かつ入射速度も可変なプラズマ流を実現し
、良質で均一な薄膜の製造、あるいは、均一で損傷がな
く、活性種を無駄なく利用しうるエツチング加工を実現
するための薄膜加工装置を提供することを目的とする。
〔発明の要点］
ＥＣＲ条件のもとに磁力線まわりを回転する電子は磁気
モーメントμを持ち、その大きさは４ ＝＝ ｅｒωｉ で与えられる。勾配を持った磁場中で磁気モーメントは Ｂ Ｆｚ−’ａｚ なる力を受けて移動する。しかも電子は磁力線にまきつ
いて移動するため、基板に到達する際なるエネルギを持
って入射する。このエネルギは一般に大きく、基板の損
傷をもたらす上、磁力線は基板と一般に直交しないため
加工の異方性を得がたい。これに対し、本発明では、基
板に直角に交わる磁界を、金属容器内にプラズマを生せ
しめる磁力線発生手段と協力して発生させるとともに基
板表面に所望の磁束密度勾配を生ぜしめ得るソレノイド
を前記基板を取り囲んで設けることにより、前記の目的
を達成しようとするものである。
モーメントμを持ち、その大きさは４ ＝＝ ｅｒωｉ で与えられる。勾配を持った磁場中で磁気モーメントは Ｂ Ｆｚ−’ａｚ なる力を受けて移動する。しかも電子は磁力線にまきつ
いて移動するため、基板に到達する際なるエネルギを持
って入射する。このエネルギは一般に大きく、基板の損
傷をもたらす上、磁力線は基板と一般に直交しないため
加工の異方性を得がたい。これに対し、本発明では、基
板に直角に交わる磁界を、金属容器内にプラズマを生せ
しめる磁力線発生手段と協力して発生させるとともに基
板表面に所望の磁束密度勾配を生ぜしめ得るソレノイド
を前記基板を取り囲んで設けることにより、前記の目的
を達成しようとするものである。
第１図はこの発明の実施例を示すものであって、第２図
に示した従来の薄膜加工装置に加えてソレノイド６７が
配されている。このソレノイドは、薄膜を生成またはエ
ツチングされる基板７２を取り囲みこの基板とほば同軸
に反応槽６９の外側にかつ基板７２との軸方向の相対位
置が調整可能に配されている。図示のソレノイド位置に
おいて励磁電流の大きさを適当に調整することにより、
このソレノイド６７がつくる磁力線とソレノイド６６が
つくる磁力線とがベクトル的に合成された磁力層が基板
７２のほぼ全表面と垂直に交わるようにすることができ
る。合成された磁力線の軸線方向の勾配耳シＺは、ソレ
ノイド６６のみがつくる軸線方向の”ＢＪｚよりも大き
いから、この合成された９Ｂ／ａｚが大きすぎるときに
は、基板７２と金属容器簡の開口位置との距離を離して
ソレノイド６６が基板表面につく６ ＤＢ／、＋ｚを減
らし、一方、ソレノイドｂ７はもとの位置のままとして
励磁電流の大きさを調整するだけで基板表面に垂直な合
成磁力線を生せしめるか、ソレノイド６７も基板７２と
ともに図の下方にずらせるとともに励磁電流の大きさも
調整して基板表面に垂直な合成磁力線を生せしめる。こ
のように、ソレノイド６７の基板７２１こ対する軸方向
の相対位置と、ソレノイド６７に供給される励磁電流の
大きさとをともに可変としておけば、そのいずれか一方
または両方を便化せしめることにより、基板表面に垂直
に交差しかつ所望のＤＢ／ＤＺを有する合成磁力線を得
ることができる。これにより、電子の試料表面への入射
速度が適正な値に保たれ、基板表面の損傷を防止するこ
とができる〇 〔発明の効果〕 この発明によれば、マイクロ波ＥＣＲプラズマを用いた
乾式薄膜加工装置において、試料台を取り囲み、基板に
入射する電子のエネルギと入射方向とをＥＣｆ’Ｌプラ
ズマを発生させるための磁力線発生手段と協力して制御
しつる専用のソレノイドを配置したため、基板前面に大
口径で均一な平行プラズマ流かえられ、しかも電子の終
速度の制御も可能となった０このため、大直径のウエノ
）を、異方性が高く、損傷小さく加工することのできる
薄膜加工装置が可能となった。
に示した従来の薄膜加工装置に加えてソレノイド６７が
配されている。このソレノイドは、薄膜を生成またはエ
ツチングされる基板７２を取り囲みこの基板とほば同軸
に反応槽６９の外側にかつ基板７２との軸方向の相対位
置が調整可能に配されている。図示のソレノイド位置に
おいて励磁電流の大きさを適当に調整することにより、
このソレノイド６７がつくる磁力線とソレノイド６６が
つくる磁力線とがベクトル的に合成された磁力層が基板
７２のほぼ全表面と垂直に交わるようにすることができ
る。合成された磁力線の軸線方向の勾配耳シＺは、ソレ
ノイド６６のみがつくる軸線方向の”ＢＪｚよりも大き
いから、この合成された９Ｂ／ａｚが大きすぎるときに
は、基板７２と金属容器簡の開口位置との距離を離して
ソレノイド６６が基板表面につく６ ＤＢ／、＋ｚを減
らし、一方、ソレノイドｂ７はもとの位置のままとして
励磁電流の大きさを調整するだけで基板表面に垂直な合
成磁力線を生せしめるか、ソレノイド６７も基板７２と
ともに図の下方にずらせるとともに励磁電流の大きさも
調整して基板表面に垂直な合成磁力線を生せしめる。こ
のように、ソレノイド６７の基板７２１こ対する軸方向
の相対位置と、ソレノイド６７に供給される励磁電流の
大きさとをともに可変としておけば、そのいずれか一方
または両方を便化せしめることにより、基板表面に垂直
に交差しかつ所望のＤＢ／ＤＺを有する合成磁力線を得
ることができる。これにより、電子の試料表面への入射
速度が適正な値に保たれ、基板表面の損傷を防止するこ
とができる〇 〔発明の効果〕 この発明によれば、マイクロ波ＥＣＲプラズマを用いた
乾式薄膜加工装置において、試料台を取り囲み、基板に
入射する電子のエネルギと入射方向とをＥＣｆ’Ｌプラ
ズマを発生させるための磁力線発生手段と協力して制御
しつる専用のソレノイドを配置したため、基板前面に大
口径で均一な平行プラズマ流かえられ、しかも電子の終
速度の制御も可能となった０このため、大直径のウエノ
）を、異方性が高く、損傷小さく加工することのできる
薄膜加工装置が可能となった。
第１図は本発明に基づいて構成された乾式薄膜加工装置
の実施例を示す要部断面図、第２図は従来の乾式薄膜生
成装置の構成例を示す要部断面図、第３図は従来の乾式
１．チング装置の構成例を示す要部断面図である。 １．４２，４３．６１・・・マイクロ波伝達手段、３．
６３・・・金属容器、４１・・・マグネトロン（マイク
ロ波発生手段）、４４・・・石英管、６，４５．６６・
・・磁力線発生手段、１１．４９．７２・・・基板、６
７・・・ソレノイド。
の実施例を示す要部断面図、第２図は従来の乾式薄膜生
成装置の構成例を示す要部断面図、第３図は従来の乾式
１．チング装置の構成例を示す要部断面図である。 １．４２，４３．６１・・・マイクロ波伝達手段、３．
６３・・・金属容器、４１・・・マグネトロン（マイク
ロ波発生手段）、４４・・・石英管、６，４５．６６・
・・磁力線発生手段、１１．４９．７２・・・基板、６
７・・・ソレノイド。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）マイクロ波を発生する手段と、このマイクロ波を伝
達する手段と、このマイクロ波伝達手段と結合されて前
記マイクロ波が導入されるとともにこの導入されたマイ
クロ波との共鳴効果によりガスをプラズマ化して活性な
原子、分子またはイオンを生ずる磁力線を発生する手段
を備えかつ軸線が該磁力線発生手段が生ずる磁力線束の
中心軸と一致する開口を前記マイクロ波伝達手段と対向
する側に有する金属容器とを備え、この金属容器の開口
から前記磁力線束に沿って流出する前記活性な原子、分
子またはイオンを用いて前記金属容器の外方に置かれ前
記磁力線束の中心軸と垂直に交差する基板表面に薄膜を
生成しまたはエッチングを施す乾式薄膜加工装置におい
て、前記磁力線束の中心軸と同方向の軸線を有して前記
基板を取り囲み実質的に該基板表面の全域にわたって該
表面と垂直に交わるとともに該表面において所定の磁束
密度勾配を有する磁力線を前記磁力線発生手段と協力し
て生ぜしめるソレノイドを備えたことを特徴とする乾式
薄膜加工装置。 ２）特許請求の範囲第１項記載の装置において、実質的
に基板表面の全域にわたって該表面と垂直に交わるとと
もに該表面において所定の磁束密度勾配を有する磁力線
が、前記基板を取り囲むソレノイドと該基板との相対位
置と該ソレノイドに供給される励磁電流の大きさとの少
なくともいずれか一方を変化させることにより生ぜしめ
られることを特徴とする乾式薄膜加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10859385A JPS61267324A (ja) | 1985-05-21 | 1985-05-21 | 乾式薄膜加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10859385A JPS61267324A (ja) | 1985-05-21 | 1985-05-21 | 乾式薄膜加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61267324A true JPS61267324A (ja) | 1986-11-26 |
Family
ID=14488737
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10859385A Pending JPS61267324A (ja) | 1985-05-21 | 1985-05-21 | 乾式薄膜加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61267324A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6343324A (ja) * | 1986-08-09 | 1988-02-24 | Anelva Corp | プラズマシヤワ−装置 |
| JPS63148634A (ja) * | 1986-12-12 | 1988-06-21 | Hitachi Ltd | マイクロ波プラズマ処理装置 |
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