JPS6235521A - 表面処理装置 - Google Patents
表面処理装置Info
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- JPS6235521A JPS6235521A JP60174111A JP17411185A JPS6235521A JP S6235521 A JPS6235521 A JP S6235521A JP 60174111 A JP60174111 A JP 60174111A JP 17411185 A JP17411185 A JP 17411185A JP S6235521 A JPS6235521 A JP S6235521A
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- JP
- Japan
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- gas
- sample
- surface treatment
- vacuum chamber
- heating furnace
- Prior art date
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
- C23C16/452—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by activating reactive gas streams before their introduction into the reaction chamber, e.g. by ionisation or addition of reactive species
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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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、固体表面を処理する装置に係り、特に半導体
素子製造に好適な無損傷、無汚染、高選択性かつ低温度
のプロセスを実現することのできる表面処理装置に関す
る。
素子製造に好適な無損傷、無汚染、高選択性かつ低温度
のプロセスを実現することのできる表面処理装置に関す
る。
従来の、特に半導体素子製造における。ドライプロセス
では、イオンビームまたはプラズマが用いられていたく
菅野卓雄編著； 「半導体プラズマプロセス技術」、産
業図書、１９８０）。しかし、このような方法では被処
理体である素子または試料の表面や素子近傍の固体表面
、例えば真空室内壁や試料台表面に、高運動エネルギー
（約１００ｅＶ以上）のイオン、原子２分子、電子等が
入射し、素子表面に損傷、汚染を不可避的に形成してい
た。
では、イオンビームまたはプラズマが用いられていたく
菅野卓雄編著； 「半導体プラズマプロセス技術」、産
業図書、１９８０）。しかし、このような方法では被処
理体である素子または試料の表面や素子近傍の固体表面
、例えば真空室内壁や試料台表面に、高運動エネルギー
（約１００ｅＶ以上）のイオン、原子２分子、電子等が
入射し、素子表面に損傷、汚染を不可避的に形成してい
た。
また、このような高エネルギー粒子の入射による試料温
度の上昇も発生した。半導体素子寸法がくる。また、近
い将来に実現が期待されている３次元構造の半導体素子
には、このような損傷、汚染、一温度上昇は致命的であ
り、従来のドライプロセスは使用不可能となる。
度の上昇も発生した。半導体素子寸法がくる。また、近
い将来に実現が期待されている３次元構造の半導体素子
には、このような損傷、汚染、一温度上昇は致命的であ
り、従来のドライプロセスは使用不可能となる。
本発明の目的は、試料の損傷、汚染、温度上昇のない表
面処理装置を提供することにある。
面処理装置を提供することにある。
本発明は、ガスを加熱することによって活性な粒子を形
成し、この活性な粒子を真空中に噴出することによって
活性粒子のビームを形成し、このビームによって試料の
表面処理を行なう装置を提供するものである。ここで、
ビームとは構成する粒子の速度分布が非一様な（全体と
して一定方向への流れの有る）粒子集団をいう０本発明
の装置では、イオンビームやプラズマを用いていないた
め、入射する粒子のエネルギーは極めて低く（１ｅＶ以
下）試料表面の損傷が発生しない、また、試１料′近・
傍の物質がスパッタされないため、表面汚染もな′い、
さらに、入射粒子エネルギーが低いことは試料表面の温
度上昇が低いことも意味してお施例は、真空室ｌ、試料
２を保持する試料台３゜ガスハ導入用のリークバルブ４
．熱源５と加熱炉６からなるガス加熱手段、ガスを真空
室中に噴出させるための細孔７より構成されている。ま
た、場合によっては、噴出したガス粒子の方向性を揃え
るためのコリメータ８．コリメータ８の温度制御手段９
．試料温度制御手段ｌｏ、試料台駆動手段１１．遮蔽板
１２を設けることもできる。また、熱源用電源１３には
温度測定手段１４°の信号を用いてガス温度を一定にす
るためのフィードバック機能を持たせることもできる。
成し、この活性な粒子を真空中に噴出することによって
活性粒子のビームを形成し、このビームによって試料の
表面処理を行なう装置を提供するものである。ここで、
ビームとは構成する粒子の速度分布が非一様な（全体と
して一定方向への流れの有る）粒子集団をいう０本発明
の装置では、イオンビームやプラズマを用いていないた
め、入射する粒子のエネルギーは極めて低く（１ｅＶ以
下）試料表面の損傷が発生しない、また、試１料′近・
傍の物質がスパッタされないため、表面汚染もな′い、
さらに、入射粒子エネルギーが低いことは試料表面の温
度上昇が低いことも意味してお施例は、真空室ｌ、試料
２を保持する試料台３゜ガスハ導入用のリークバルブ４
．熱源５と加熱炉６からなるガス加熱手段、ガスを真空
室中に噴出させるための細孔７より構成されている。ま
た、場合によっては、噴出したガス粒子の方向性を揃え
るためのコリメータ８．コリメータ８の温度制御手段９
．試料温度制御手段ｌｏ、試料台駆動手段１１．遮蔽板
１２を設けることもできる。また、熱源用電源１３には
温度測定手段１４°の信号を用いてガス温度を一定にす
るためのフィードバック機能を持たせることもできる。
リークバルブ４を通って導入されたガス（ガスの構成原
子、または分子をＭとする）はガス加熱手段によって加
熱される。ガス加熱手段は、熱源５と加熱炉６より構成
されている。導入されたガスは加熱されることによって
活性な粒子（Ｍ′）を形成する０例えば、Ｆ２ガスは熱
によって分解なる熱分解を行なう。他のハロゲン分子（
ＣΩ２゜Ｂｒ２．■２等）についても同様であり、一般
に、Ｒをハロゲン原子とすると Ｒ２→２Ｒ・・・・・・・ （２） なる熱分解によって、活性なラジカルＲを容易に形成す
る。熱分解に必要な加熱炉の温度（Ｔ５）は、導入ガス
によって異なり、Ｆ２の場合約３００℃以上、ＣＱ２の
場合約５００℃以上が必要である。上限は、炉材料の耐
熱、耐化学反応性で決まり、約１５００℃まで可能であ
る。
子、または分子をＭとする）はガス加熱手段によって加
熱される。ガス加熱手段は、熱源５と加熱炉６より構成
されている。導入されたガスは加熱されることによって
活性な粒子（Ｍ′）を形成する０例えば、Ｆ２ガスは熱
によって分解なる熱分解を行なう。他のハロゲン分子（
ＣΩ２゜Ｂｒ２．■２等）についても同様であり、一般
に、Ｒをハロゲン原子とすると Ｒ２→２Ｒ・・・・・・・ （２） なる熱分解によって、活性なラジカルＲを容易に形成す
る。熱分解に必要な加熱炉の温度（Ｔ５）は、導入ガス
によって異なり、Ｆ２の場合約３００℃以上、ＣＱ２の
場合約５００℃以上が必要である。上限は、炉材料の耐
熱、耐化学反応性で決まり、約１５００℃まで可能であ
る。
また、導入されたガス粒子が分子である場合は、加熱に
よって分子の内部自由度（回転２分子振動。
よって分子の内部自由度（回転２分子振動。
電子運動の自由度）が励起されて活性粒子を形成する。
特に分子振動の励起された分子はホット分子と呼ばれ化
学的に活性である。例えば、ＳＦ８分子の分子振動自由
度が励起されたものをＳＦ８＊とすると、ＳＦ、＊はＳ
ｉ基板と反応式２式％（３） で表わされる反応を行ってＳｉ基板をエツチングするこ
とがわかっている（Ｔ、 Ｊ 、Ｃｈｕａｎｇ、、 Ｊ
。
学的に活性である。例えば、ＳＦ８分子の分子振動自由
度が励起されたものをＳＦ８＊とすると、ＳＦ、＊はＳ
ｉ基板と反応式２式％（３） で表わされる反応を行ってＳｉ基板をエツチングするこ
とがわかっている（Ｔ、 Ｊ 、Ｃｈｕａｎｇ、、 Ｊ
。
ＣｈｅＩＩｌ、 Ｐｈｙｓ、、 ７４． １４５３
（１９８１） ） −５Ｆ６’を効果的につく
るためには、加熱炉の温度として５００℃〜２０００℃
が必要である。
（１９８１） ） −５Ｆ６’を効果的につく
るためには、加熱炉の温度として５００℃〜２０００℃
が必要である。
ＳＦ、ガスのかわりに、ＮＦ、なるガスについても同様
の効果がある。すなわち、分子振動自由度の励起された
ＮＦ３分子（ＮＦ３’）はＳｉ基板と反応してこれをエ
ツチングする。ＮＦ３＊をつくるのに必要な加熱炉温度
は３００℃〜２０００°Ｃである。また、０２分子を加
熱することによってホット０２分子（０２＊）を形成す
ることができる。０２＊は固体表面と反応して表面を効
果的に酸化する。０２木をつくるのに必要な加熱炉温度
は５００℃〜２０００℃が必要である。
の効果がある。すなわち、分子振動自由度の励起された
ＮＦ３分子（ＮＦ３’）はＳｉ基板と反応してこれをエ
ツチングする。ＮＦ３＊をつくるのに必要な加熱炉温度
は３００℃〜２０００°Ｃである。また、０２分子を加
熱することによってホット０２分子（０２＊）を形成す
ることができる。０２＊は固体表面と反応して表面を効
果的に酸化する。０２木をつくるのに必要な加熱炉温度
は５００℃〜２０００℃が必要である。
以上のようにして加熱炉内に形成さ九たは活性粒子は細
孔７から真空室１中に噴出して活性粒子の一方向（主に
細孔の作られている面に垂直方向）への流れ（活性粒子
ビーム）を形成する。ただし、粒子の速度分布は完全に
一方向を向いているのではなく、一方向への速度分布の
多い非一様な流れという程度である。
孔７から真空室１中に噴出して活性粒子の一方向（主に
細孔の作られている面に垂直方向）への流れ（活性粒子
ビーム）を形成する。ただし、粒子の速度分布は完全に
一方向を向いているのではなく、一方向への速度分布の
多い非一様な流れという程度である。
このような活性粒子が試料表面に入射すると試料表面と
様々な化学反応を行ない１表面処理を行なう。例えば（
２）式で発生したハロゲン原子ラジカルはＳ ｉ、Ｓｉ
Ｏ２＊ ５ｉ３Ｎ４ｔ Ｍａｔ Ｗ＋ＡＱ等の試料と反
応してエツチングを行う。Ｓｉ試料は単結晶でも良いし
、多結晶でも良い、また、５１−Ｍｏ、５ｉ−Ｗのよう
なシリサイドであっても良い。また、例えば、ＳＦ、木
やＮＦ３木のようなホット分子もＳｉ、Ｍｏ、Ｗ等の試
料と反応してエツチングを行なう。Ｓｉ試料は単結晶。
様々な化学反応を行ない１表面処理を行なう。例えば（
２）式で発生したハロゲン原子ラジカルはＳ ｉ、Ｓｉ
Ｏ２＊ ５ｉ３Ｎ４ｔ Ｍａｔ Ｗ＋ＡＱ等の試料と反
応してエツチングを行う。Ｓｉ試料は単結晶でも良いし
、多結晶でも良い、また、５１−Ｍｏ、５ｉ−Ｗのよう
なシリサイドであっても良い。また、例えば、ＳＦ、木
やＮＦ３木のようなホット分子もＳｉ、Ｍｏ、Ｗ等の試
料と反応してエツチングを行なう。Ｓｉ試料は単結晶。
多結晶、シリサイドのいずれでも良い。また、例えば、
０２＊のようなホット分子は試料表面と反応して酸化を
行なう。試料材質は特に限定されないが、Ｓｔが半導体
プロセスでは用いられる。また、例えば、Ｎ２＊のよう
なホット分子は試料表面と反応して窒化を行なう。応用
面としては、Ｎｉ、Ｔｉ等の金属表面の硬度を増大させ
ることがある。
０２＊のようなホット分子は試料表面と反応して酸化を
行なう。試料材質は特に限定されないが、Ｓｔが半導体
プロセスでは用いられる。また、例えば、Ｎ２＊のよう
なホット分子は試料表面と反応して窒化を行なう。応用
面としては、Ｎｉ、Ｔｉ等の金属表面の硬度を増大させ
ることがある。
熱源の方式としては、電気的抵抗加熱、赤外線ランプ加
熱、ＲＦ加熱等が有る。中でも、電気的抵抗加熱は実用
化が容易である。
熱、ＲＦ加熱等が有る。中でも、電気的抵抗加熱は実用
化が容易である。
ガスが加熱炉の内部で十分に加熱されるためには、加熱
炉の体積がある程度以上であることが必要である。経験
的には加熱炉の体積ｉＶ（ａｍ３）、ガス流量をＱ（ｓ
ｅｅｍ）として、 ■≧１Ｏ−３ＸＱ が必要である。
炉の体積がある程度以上であることが必要である。経験
的には加熱炉の体積ｉＶ（ａｍ３）、ガス流量をＱ（ｓ
ｅｅｍ）として、 ■≧１Ｏ−３ＸＱ が必要である。
細孔７の形状は円形、角形等、何でも良いが、円形が加
工しやすい、細孔が小さ過ぎるとガスが十分に流れず、
大き過ぎると真空室の圧力が高くなり過ぎる、経験的に
は細孔の直径をｄとしてｄ＝０．１〜１０ｍが適当であ
る。
工しやすい、細孔が小さ過ぎるとガスが十分に流れず、
大き過ぎると真空室の圧力が高くなり過ぎる、経験的に
は細孔の直径をｄとしてｄ＝０．１〜１０ｍが適当であ
る。
細孔を形成する側壁がガスの温度より低くなっていると
、ガスが細孔を通過する途中で側壁との衝突によって冷
却されてしまうことが有る。この場合、ホット分子はも
はやホット分子ではなくなり、化学的反応性を失ってし
まう。このようなことを防ぐためには、第１図に示した
如く、細孔７を熱源５の内部に形成することが有効であ
る。実際には、熱源の開口半径程度奥に、細孔を形成す
るのが良い。
、ガスが細孔を通過する途中で側壁との衝突によって冷
却されてしまうことが有る。この場合、ホット分子はも
はやホット分子ではなくなり、化学的反応性を失ってし
まう。このようなことを防ぐためには、第１図に示した
如く、細孔７を熱源５の内部に形成することが有効であ
る。実際には、熱源の開口半径程度奥に、細孔を形成す
るのが良い。
適当な炉材料は、加熱するガスによって異なる。
例えば、Ｆ２．ＣＱ ２．ＳＦ６．ＮＦ３等のハロゲン
原子を含むガスを加熱する場合は、化学的に安定な石英
、アルミナ、サファ・ｒヤ等が有利であ）・、る、。特
に、石英、アルミナは安価で加工しやすく）、１ハ・・ ・工業的に有利である。また、Ｎｉはそのハロゲン化物
が安定な為、炉材料として用いることができる。
原子を含むガスを加熱する場合は、化学的に安定な石英
、アルミナ、サファ・ｒヤ等が有利であ）・、る、。特
に、石英、アルミナは安価で加工しやすく）、１ハ・・ ・工業的に有利である。また、Ｎｉはそのハロゲン化物
が安定な為、炉材料として用いることができる。
また、炭素（グラファイトや無定形炭素等）のようなハ
ロゲン原子と反応しやすい材料を用いると熱分解によっ
てハロゲン原子を取り除くことができる。例えば、ＳＦ
［、ガスを加熱するとＳＦ６＊と同様に熱分解によって
Ｆラジカルが形成される。ＳＦ６＊のみによる表面処理
を必要とする場合はＦラジカルが邪魔になる。このよう
な場合、上記の炭素を炉材料として用いると、Ｃ＋４．
Ｆ→ＣＦ４の反応によってＦラジカルが除去されるため
、ＳＦ、、＊のみによる表面処理が可能となる。
ロゲン原子と反応しやすい材料を用いると熱分解によっ
てハロゲン原子を取り除くことができる。例えば、ＳＦ
［、ガスを加熱するとＳＦ６＊と同様に熱分解によって
Ｆラジカルが形成される。ＳＦ６＊のみによる表面処理
を必要とする場合はＦラジカルが邪魔になる。このよう
な場合、上記の炭素を炉材料として用いると、Ｃ＋４．
Ｆ→ＣＦ４の反応によってＦラジカルが除去されるため
、ＳＦ、、＊のみによる表面処理が可能となる。
表面処理の一様性を向上させるためには、試料台駆動手
段１１によって試料を活性粒子ビームに対して相対的に
駆動させることが有効である。また、試料温度制御手段
ＩＯによって試料温度を制御することによって、表面処
理の速さを制御することができる。
段１１によって試料を活性粒子ビームに対して相対的に
駆動させることが有効である。また、試料温度制御手段
ＩＯによって試料温度を制御することによって、表面処
理の速さを制御することができる。
□゛遮蔽板１２は、熱源５および加熱炉６からの熱輻射
によって試料２の表面温度が上昇するのを防ぐためのも
のである。また、遮蔽板１２は、熱源５および加熱炉６
からの汚染物質が試料表面に飛来、付着するのを防ぐ働
きもある。熱源の高温部やリード線は、耐熱性の物質（
例えば石英やアルミナ）で覆う等をして、できる限り汚
染物質が試料表面に飛来しないようにする配慮が必要な
ことはいうまでもない。
によって試料２の表面温度が上昇するのを防ぐためのも
のである。また、遮蔽板１２は、熱源５および加熱炉６
からの汚染物質が試料表面に飛来、付着するのを防ぐ働
きもある。熱源の高温部やリード線は、耐熱性の物質（
例えば石英やアルミナ）で覆う等をして、できる限り汚
染物質が試料表面に飛来しないようにする配慮が必要な
ことはいうまでもない。
コリメータ８は活性粒子ビームの速度分布の一様性（方
向性）を向上させるためのものである。
向性）を向上させるためのものである。
コリメータは、加熱炉と試料表面を結ぶ軸に平行に貫通
した半数または複数の穴で形成されている。
した半数または複数の穴で形成されている。
コリメータ温度制御手段９は穴の側壁の温度を制御する
ためのものである。活性粒子がホット分子である場合は
コリメータ側壁をコリメータ温度制御手段９によって冷
却する。すると第２図（ａ）に示されるごとく、ホット
分子Ｍ＊がコリメータ側壁に衝突すると分子振動準位が
基底状態になってしまいホット分子でなくなってしまう
。このた必、側壁に衝突せずにコリメータを通過したも
のだけがホット分子であり、活性粒子ビームの方向性が
向上する。コリメータ通過後の活性粒子ビームの広がり
角をθとすると、ｔａｎθ＝Ｄ／Ｌとなる。Ｄは穴の半
径、Ｌはコリメータの厚さである。
ためのものである。活性粒子がホット分子である場合は
コリメータ側壁をコリメータ温度制御手段９によって冷
却する。すると第２図（ａ）に示されるごとく、ホット
分子Ｍ＊がコリメータ側壁に衝突すると分子振動準位が
基底状態になってしまいホット分子でなくなってしまう
。このた必、側壁に衝突せずにコリメータを通過したも
のだけがホット分子であり、活性粒子ビームの方向性が
向上する。コリメータ通過後の活性粒子ビームの広がり
角をθとすると、ｔａｎθ＝Ｄ／Ｌとなる。Ｄは穴の半
径、Ｌはコリメータの厚さである。
の冷却方法としては、水冷、液体窒素、冷却ヘリウムガ
スによる方法が適用できる。また、活性粒子がＦ原子の
ようなラジカルである場合は、穴の側壁の温度を十分低
くすることによって活性粒子ビームの方向性を向上させ
ることができる。これは、側壁に衝突したラジカルが、
側壁表面に吸着してしまい、再放出したくなるからであ
る（第２図（ｂ）参照）。以上のような方法では、コリ
メータの材質としては化学的に安定な物質が良く、石英
、ＡＱ、Ｎｉ、Ｃｕ等が用いられる。特に、Ａｌ１．Ｎ
ｉ、Ｃｕは熱伝導も良く、冷却に適している。
スによる方法が適用できる。また、活性粒子がＦ原子の
ようなラジカルである場合は、穴の側壁の温度を十分低
くすることによって活性粒子ビームの方向性を向上させ
ることができる。これは、側壁に衝突したラジカルが、
側壁表面に吸着してしまい、再放出したくなるからであ
る（第２図（ｂ）参照）。以上のような方法では、コリ
メータの材質としては化学的に安定な物質が良く、石英
、ＡＱ、Ｎｉ、Ｃｕ等が用いられる。特に、Ａｌ１．Ｎ
ｉ、Ｃｕは熱伝導も良く、冷却に適している。
一方、コリメータ材質として活性粒子と反応し易い物質
を選ぶことによって、活性粒子の方向性を向上させるこ
ともできる（１５２図（ｅ）参照）。
を選ぶことによって、活性粒子の方向性を向上させるこ
ともできる（１５２図（ｅ）参照）。
例えば、活性粒子がＦ原子のようなラジカルである場合
、コリメータ材質としてＭＯを選ぶことができる。Ｆラ
ジカルは側壁と衝突するとＭｏと反応してＭｏＦ３にな
ってしまうため、もはや化学的に活性ではなくなる。し
たがって、側壁に衝突せずに通過したもののみが活性粒
子であり、活性粒子の方向性が向上する。この場合、Ｍ
ｏとＦラジカルとの反応性を向上させるために、コリメ
ータの側壁温度を高く（約１００℃以上）しておくこと
が得策である。
、コリメータ材質としてＭＯを選ぶことができる。Ｆラ
ジカルは側壁と衝突するとＭｏと反応してＭｏＦ３にな
ってしまうため、もはや化学的に活性ではなくなる。し
たがって、側壁に衝突せずに通過したもののみが活性粒
子であり、活性粒子の方向性が向上する。この場合、Ｍ
ｏとＦラジカルとの反応性を向上させるために、コリメ
ータの側壁温度を高く（約１００℃以上）しておくこと
が得策である。
第３図は、加熱炉からのガス噴出用の細孔７の断面形状
を示したものである。同図（ａ）の方法は加工しやすく
実用的であるが、次の難点が有る。
を示したものである。同図（ａ）の方法は加工しやすく
実用的であるが、次の難点が有る。
すなわち、活性粒子の一部が細孔側壁と衝突、反応して
浪費されてしまうことである。これを防ぐためには、側
壁の厚さをできる限り薄くする必要がある。しかし、あ
まり薄くすると機械的強度が不足して細孔７をあけた板
が破損してしまう。このような破損なく、細孔側壁を実
効的に簿くするためには、第３図（ｂ）〜（ｅ）に示し
たように、細孔の大きさを、加熱炉側と真空室側で変化
させることが有効である。
浪費されてしまうことである。これを防ぐためには、側
壁の厚さをできる限り薄くする必要がある。しかし、あ
まり薄くすると機械的強度が不足して細孔７をあけた板
が破損してしまう。このような破損なく、細孔側壁を実
効的に簿くするためには、第３図（ｂ）〜（ｅ）に示し
たように、細孔の大きさを、加熱炉側と真空室側で変化
させることが有効である。
第４図は、本発明のガス供給部分を説明したものである
。ガス加熱炉６と真空室１とは、細孔７を通してしかつ
ながっていない。このため、一旦ガス加熱炉６内にガス
を充満させると、このガスを除去するのに多大の時間が
かかる。このようなガス除去の必要性は、例えば、供給
ガスＭの種類を交換する時に生じる。第４図の構成では
、ガス加熱炉６は、バルブｖ２を介して排気されるよう
になっており、ｖ２を開くことによってガス加熱炉６内
のガスを短時間に除去することができる。
。ガス加熱炉６と真空室１とは、細孔７を通してしかつ
ながっていない。このため、一旦ガス加熱炉６内にガス
を充満させると、このガスを除去するのに多大の時間が
かかる。このようなガス除去の必要性は、例えば、供給
ガスＭの種類を交換する時に生じる。第４図の構成では
、ガス加熱炉６は、バルブｖ２を介して排気されるよう
になっており、ｖ２を開くことによってガス加熱炉６内
のガスを短時間に除去することができる。
これによって、ガス交換が極めて容易となる。バルブｖ
２を有した排気ラインをガス加熱炉のバイパス排気ライ
ンと呼ぶことにする。バルブｖ１はガス貯めからのガス
をガス加熱炉６へ供給するためのものである。バルブｖ
３は、Ｖ２．Ｖよ供に閉じてしまったにガス貯めから一
定流量で流れて一１論るガスを排気するためのものであ
る。ｖ２を介し゛たバイパス排気ラインの排気（第４図
で「排気」二′）′ と記した所）は、真空室１を介して行っても良いし、別
の排気手段を設けて行っても良い。
２を有した排気ラインをガス加熱炉のバイパス排気ライ
ンと呼ぶことにする。バルブｖ１はガス貯めからのガス
をガス加熱炉６へ供給するためのものである。バルブｖ
３は、Ｖ２．Ｖよ供に閉じてしまったにガス貯めから一
定流量で流れて一１論るガスを排気するためのものであ
る。ｖ２を介し゛たバイパス排気ラインの排気（第４図
で「排気」二′）′ と記した所）は、真空室１を介して行っても良いし、別
の排気手段を設けて行っても良い。
□ノ
第５図は１本発明の別の実施例を示すものである。本実
施例では、熱源５が真空外に有ることが特徴である。こ
うすることによって、熱源５から試料表面への熱輻射や
、汚染物飛来を防止することが出来る。この場合、熱源
としては赤外線ランプが有効である。ガス加熱炉６の外
壁は真空外に出ることになり、ガス加熱炉６と真空室１
との間の真空シール】６が必要となる。フランジ１５は
、真空シールが直接ガス加熱炉６に接触しないためのも
のである。また、冷却手段１７は、真空シールの熱的破
損を防止するためのものである。
施例では、熱源５が真空外に有ることが特徴である。こ
うすることによって、熱源５から試料表面への熱輻射や
、汚染物飛来を防止することが出来る。この場合、熱源
としては赤外線ランプが有効である。ガス加熱炉６の外
壁は真空外に出ることになり、ガス加熱炉６と真空室１
との間の真空シール】６が必要となる。フランジ１５は
、真空シールが直接ガス加熱炉６に接触しないためのも
のである。また、冷却手段１７は、真空シールの熱的破
損を防止するためのものである。
また、本実施例では、熱源５とガス加熱炉６が分離可能
となっている。こうすることによって、消耗、破損しや
すいガス加熱炉６の交換が容易となる。結合部１８は、
ガス加熱炉６の交換を容易にするためのものである。
となっている。こうすることによって、消耗、破損しや
すいガス加熱炉６の交換が容易となる。結合部１８は、
ガス加熱炉６の交換を容易にするためのものである。
第６図は、本発明の別の実施例を示すものである。本実
施例の特徴は、ガス加熱手段が試料２の設置されている
真空室１とは別の真空室１９内に設置されていることで
ある。試料側真空室１とガス加熱手段側真空室１９とは
小排気口２０を有した隔離板２１を介して差動排気とな
っている。本実施例によって、熱源から試料表面への熱
輻射。
施例の特徴は、ガス加熱手段が試料２の設置されている
真空室１とは別の真空室１９内に設置されていることで
ある。試料側真空室１とガス加熱手段側真空室１９とは
小排気口２０を有した隔離板２１を介して差動排気とな
っている。本実施例によって、熱源から試料表面への熱
輻射。
汚染物質飛来を防止するとともに、熱源が大気によって
破損されるのを防止している。
破損されるのを防止している。
第７図は、本発明の別の実施例を示すものである。本実
施例の特徴は、ガス加熱炉可動手段２２を設けたことで
ある。これによって、ガス加熱炉６と試料２との相対距
離、相対角度を可変にすることができる。これによって
、活性粒子ビームを試料に有効に照射することが容易に
なる。
施例の特徴は、ガス加熱炉可動手段２２を設けたことで
ある。これによって、ガス加熱炉６と試料２との相対距
離、相対角度を可変にすることができる。これによって
、活性粒子ビームを試料に有効に照射することが容易に
なる。
第８図は、本発明の別の実施例を示すものである。゛本
実施例の特徴は、ガス加熱手段と真空室１との間にゲー
トバルブ２３を設けたことである。
実施例の特徴は、ガス加熱手段と真空室１との間にゲー
トバルブ２３を設けたことである。
試料１を交換するために、真空室１を大気圧にリークす
るか、または真空室１の圧力をある程度大きくする必要
がある。ところが、ガス加熱炉６を高温に保ったまま圧
力を上げることは、ガス加熱炉内壁が大気と反応するた
め望ましくない。一方、゛試料交轡のたびに、ガス加熱
炉を冷却し、試料交換後再び加熱することは操作時間を
長くし、実用的でない。本実施例のゲートバルブ２３は
、ガス加熱部真空室１９を高真空に保ったまま、試料側
真空室１のみをリークすることを可能にするものである
。これによって、表面処理の量産性を向上させることが
可能となる。
るか、または真空室１の圧力をある程度大きくする必要
がある。ところが、ガス加熱炉６を高温に保ったまま圧
力を上げることは、ガス加熱炉内壁が大気と反応するた
め望ましくない。一方、゛試料交轡のたびに、ガス加熱
炉を冷却し、試料交換後再び加熱することは操作時間を
長くし、実用的でない。本実施例のゲートバルブ２３は
、ガス加熱部真空室１９を高真空に保ったまま、試料側
真空室１のみをリークすることを可能にするものである
。これによって、表面処理の量産性を向上させることが
可能となる。
第９図は、本発明の別の実施例を示すものである。本実
施例の特徴は、細孔７から噴出したガスの流れが徐々に
拡大するように補助管２４を設けたことである。これに
よって、活性粒子ビームの一様性を向上させることがで
きる。冷却手段２５は、補助管２４の内壁に付着した活
性粒子や反応性成物が再脱離するのを防ぐためのもので
ある。
施例の特徴は、細孔７から噴出したガスの流れが徐々に
拡大するように補助管２４を設けたことである。これに
よって、活性粒子ビームの一様性を向上させることがで
きる。冷却手段２５は、補助管２４の内壁に付着した活
性粒子や反応性成物が再脱離するのを防ぐためのもので
ある。
これによって、試料表面の汚染を防止することができる
。
。
第１０図は、本発明の別の実施例を示すものである。本
実施例の特徴は、ガス加熱炉６の内部に障壁２６や充填
物２７を設けたことである。こうすることにより炉壁の
面積が実行的に増大しガスの加熱が容易になる。この方
法で高温で流量の大きな活性粒子ビームを得ることがで
きる。
実施例の特徴は、ガス加熱炉６の内部に障壁２６や充填
物２７を設けたことである。こうすることにより炉壁の
面積が実行的に増大しガスの加熱が容易になる。この方
法で高温で流量の大きな活性粒子ビームを得ることがで
きる。
本発明によってプラズマやイオンビームを用いない表面
処理が可能となる。この結果、試料表面の損傷、汚染や
温度上昇のない表面処理が可能となる。本発明で実現し
た装置は、半導体素子製造プロセスにおいて極めて有効
である。
処理が可能となる。この結果、試料表面の損傷、汚染や
温度上昇のない表面処理が可能となる。本発明で実現し
た装置は、半導体素子製造プロセスにおいて極めて有効
である。
第２図はコリメータの機能を示す断面図である。
第３図は細孔の形状を示す断面図である。
第４図はガス供給部の構造を示す図である。
第５図ないし第１０図は１本発明の別の実施例を示す図
である。
である。
１・・・真空室、２・・・試料、３・・・試料台、４・
・・リークバルブ、５・・・熱源、６・・・加熱炉、７
・・・細孔。
・・リークバルブ、５・・・熱源、６・・・加熱炉、７
・・・細孔。
８・・・コリメータ、９・・・コリメータ温度制御手段
、１０・・・試料温度制御手段、１１・・・試料台駆動
手段、１２・・・遮蔽板、１３・・・熱源用電源、１４
・・・温度測定手段、１５・・・フランジ、１６・・・
真空シール、１７・・・冷却手段、１８・・・結合部、
１９・・・真空室、２０・・・小排気口、２１・・・隔
離板、２２・・・ガス加熱炉可動手段、２３・・・ゲー
トバルブ、２４・・・補助管、２５・・・冷却手段、２
６・・障壁、２７・・・充填物。
、１０・・・試料温度制御手段、１１・・・試料台駆動
手段、１２・・・遮蔽板、１３・・・熱源用電源、１４
・・・温度測定手段、１５・・・フランジ、１６・・・
真空シール、１７・・・冷却手段、１８・・・結合部、
１９・・・真空室、２０・・・小排気口、２１・・・隔
離板、２２・・・ガス加熱炉可動手段、２３・・・ゲー
トバルブ、２４・・・補助管、２５・・・冷却手段、２
６・・障壁、２７・・・充填物。
代理人 弁理士 小 川 勝 男
菊２日
！
（λ）
（Ｃ）
Ｊ【空１１但り 二メ（べ４ｉ
α′］（０Ｌ） Ｃｂ）
１【べ＝１Ｅ俵’ｌ
Ｊぞ：１Ｌ訣゛１（Ｃ）（ダ） 〃ロムへスア携１］ Ｊｃ ／２’ｔイ！す （−ｅ−） 排気 睡気 第Ｓ圀 コートクし 訓￥−九 荊７０図 （λ） （ｂ）
α′］（０Ｌ） Ｃｂ）
１【べ＝１Ｅ俵’ｌ
Ｊぞ：１Ｌ訣゛１（Ｃ）（ダ） 〃ロムへスア携１］ Ｊｃ ／２’ｔイ！す （−ｅ−） 排気 睡気 第Ｓ圀 コートクし 訓￥−九 荊７０図 （λ） （ｂ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、真空室と、上記真空室にガスを導入する手段と、導
入途中において上記ガスを加熱する手段と、加熱された
ガスを上記真空室中に噴出する手段とより構成される表
面処理装置。 ２、上記噴出手段が上記ガスを加熱する手段を構成する
熱源の内部に有ることを特徴とする特許請求の範囲第１
項に記載の表面処理装置。 ３、上記噴出手段の開口面積が、上記ガスを加熱する手
段を構成するガス加熱炉側と上記試料を設置する真空室
側で異なることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
載の表面処理装置。 ４、上記ガス加熱炉にバイパス排気ラインを設けること
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の表面処理装
置。 ５、上記ガスを加熱する手段を構成する熱源とガス加熱
炉が分離可能であることを特徴とする特許請求の範囲第
１項に記載の表面処理装置。 ６、上記ガス加熱炉を構成する材料が石英、アルミナ、
サフアイヤ、およびＮｉのうちいずれかであることを特
徴とする特許請求の範囲第１項に記載の表面処理装置。 ７、上記導入ガスがハロゲン原子を構成原子とするか、
あるいは構成原子の一部とする分子であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載の表面処理装置。 ８、上記導入ガスがＯ＿２またはＮ＿２であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項の表面処理装置。 ９、上記ガス加熱手段と上記試料との間にコリメータを
設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項の表面処
理装置。 １０、上記ガス加熱手段と上記試料との間に遮蔽板を設
けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項の表面処理
装置。 １１、上記熱源を真空外に置くことを特徴とする特許請
求の範囲第１項の表面処理装置。 １２、上記ガス加熱手段が設置される真空室と上記試料
が設置される真空室が差動排気になっていることを特徴
とする特許請求の範囲第１項の表面処理装置。 １３、上記ガス加熱手段が設置される真空室と上記試料
が設置される真空室の間にゲートバルブを設けることを
特徴とする特許請求の範囲第１項の表面処理装置。 １４、上記細孔に補助管を設けることを特徴とする特許
請求の範囲第１項の表面処理装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60174111A JPH0682642B2 (ja) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | 表面処理装置 |
| US06/891,641 US4901667A (en) | 1985-08-09 | 1986-08-01 | Surface treatment apparatus |
| DE19863626876 DE3626876A1 (de) | 1985-08-09 | 1986-08-08 | Vorrichtung zur oberflaechenbehandlung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60174111A JPH0682642B2 (ja) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | 表面処理装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12048297A Division JPH1050659A (ja) | 1997-05-12 | 1997-05-12 | 表面処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6235521A true JPS6235521A (ja) | 1987-02-16 |
| JPH0682642B2 JPH0682642B2 (ja) | 1994-10-19 |
Family
ID=15972835
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60174111A Expired - Fee Related JPH0682642B2 (ja) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | 表面処理装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4901667A (ja) |
| JP (1) | JPH0682642B2 (ja) |
| DE (1) | DE3626876A1 (ja) |
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