JPS63206461A - プラズマ酸化または窒化法及びそれに使用する装置 - Google Patents

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】 Ｒ２よ二■ユ±■ 本発明は、半導体または金属でなる試ｒ１の表面を、酸
素または酸素を含むガス、または窒素または窒素を含む
ガスのプラズマの照射によって、酸化または窒化させる
プラズマ酸化または窒化法、及びそれに使用するプラズ
マ醇化または窒化用装置に関する。

従来の技術 従来、第２図を伴なって次に述べるプラズマ酸化法が提
案されている。

づなわち、プラズマ酸化同室１内に、半導体または金属
でなる試料２を、プラズマ酸化用室１の下部に配されて
いる電極板３上において、これを電気的に良好に接触さ
ｕｌそして、試料２を、必要に応じて、電極板３下に配
されたヒータ４によって加熱し、また、電極板３と、プ
ラズマ酸化用室１の上方位置に試料２と対向して配され
た他の電極板５との間に、直流電源６を、電極板３側が
正に／７る極性で接続している状態で、プラズマ酸化用
室１を、その下部から、それにバルブ９を介して連結し
ている排気用ポンプ１０を用いて朗気させながら、プラ
ズマ酸化同室１内に、その上方から、ガス供給管７を介
して、酸Ｍ８を供給し、その酸素８を、プラズマ酸化用
室１の上部の周りに配され■つ高周波電源１２に接続さ
れている電磁波発生用コイル１１から輻射される電磁波
によって励起させてプラズマ化し、その酸素のプラズマ
１３を試料２に照射させ、これによって１試ｒ′４２の
表面を酸化させる。

１スｌが、従来１ｒ；！案されているプラズマ醇化ｄ、
の−例である。

また、従来、第３図を伴なって次に述べるプラズマ酸化
法も提案されている。

な、１り、第３図において、第２図との対応部分にＧ、
１同一行号を付している。

づなわち、プラズマ酸化同室１内に、半導体または金属
で＜＜る試料２を、保持具１／Ｉを用いて１１／Ｉ立し
て配し、そして、プラズマ酸化用室１を、その側部から
、それにバルブ９を介して連結している排気用ポンプ１
ｏを用いて排気させながら、プラズマ酸化同室１内に、
試料２からみて、バルブ９を連結している側とは反対側
の側部から、ガス供給管７を介し又、Ｍ索８を供給し、
その酸素６を、プラズマ酸化用室１の試料２が配されて
いる位置に対応している位置からガス供給管７側までの
闇の部の周りに配されｎつ高周波電源１２に接続されて
いる電磁波発生用コイル１１から輻射される電磁波によ
って励起さＶてプラズマ化し、その酸素のプラズマ１３
を、試料２の一方の面（裏面）２ｂに照射さｕｌ−力試
わ１２の他方の而（裏面）２ａにプラズマ１３の拡散に
よって得られているプラズマ１３′を照射させ、これに
よって、試ｆ’＋　２の表面２ａ及び失血２ｂを酸化さ
せる。

以上が、従来提案されているプラズマ酸化法の池の例で
ある。

及１！ＩＦ　ｌｆｉ　Ｍ？　ＬＬようとする問題、第２
図に示１従来のプラズマ酸化法の場合、試料２を、イれ
に直流電源〔５から、正電位を与えられている状態で、
Ｍｆｆｉのプラズマ１３を照射したとさ、酸素のプラズ
マ１３を構成している負のＭ　１１イＡンが、試料２内
にそれに与えられている正電位の値に応じた速度で引込
まれ、その負の酸素イΔンによって、試１＋１２の４４
ＰＩである半導体または金属が酸化する、という別構を
利用して、試料２の表面を酸化させている。

このため、直流電源６の電圧を調整することによって、
試ｎ２の表面の酸化速度を比較的容易に制御することが
でき、よって、その酸化ににって試料２の表面に形成さ
れる酸化物層の厚さを比較的容易に制御することができ
る。

しかしながら、第２図に承り従来のプラズマ酸化法の場
合、試Ｔ４２に正電位を与えるために、試料２を電極板
３に接触させる必要がある。

このため、試料２が電極板３の材料によって汚染される
おそれを右しでいた。

また、試ｎ２を、その全域に口って各部均一・に、電極
板３に接触ざゼるのに困難を伴うため、試料２に、その
全域に亘って各部均一・な正電位を与えることが困辣で
あり、このため、試料２の表面を各部均一な厚さに酸化
さＬることが困Ｍｒある、という欠点を右していた。

また、第３図に示す従来のプラズマ醇化法の場合、試料
２の裏面２ｂに酸素のプラズマ１３を照射させ、また、
試料２の表面２ａにプラズマ１３の拡散によって得られ
ているプラズマ１３′を照射させるとき、プラズマ１３
′のボテンシｔ・ルがプラズマ１３に比し低いので、試
ｉ１２が、それに直流電源からなんらの電位も与えてい
ないにもかかわらず、試料２の裏面２　ｂがプラズマ１
３に対して負に帯電し、試料２の表面２ａがプラズマ１
３′に対し正に帯電している状態になっているため、試
料２の裏面２ｂ側にはプラズマ１３を＋Ｍ成している正
の酸素イオンが引込まれ、また、試料２の表面２ａ側に
はプラズマ１３′を構成している負のＭＭイオンが引込
まれ、よって、（れら正及び負の酸素イオンににって、
試ＰＩ　２の裏面２ｂおＪ、び表面２ａ　１１１１が、
それらの材Ｆ１である半導体または金属が酸化する、と
いう機構を利用して、試料２の表面２ａ及び裏面２ｂを
酸化さぼている。なＪ３、この場合、試料２の表面２ａ
が、方面２ｂに比し厚く酸化される。

このため、第３図に承り従来のプラズマ酸化法の場合、
試料２を、第２図で上述した従来のプラズマ酸化法の場
合のように電極板３に接触させる、という必要がない。

従って、第２図で上述した従来のブラズ、マ酸化法の場
合のＪ、うに、試ｎ２が電極板３の材料によって汚染さ
れる、というおそれを右しない。

しかしながら、第３図に示す従来のプラズマ酸化法の場
合、電磁波発生用コイル１１に供給する高周波電流を制
御することにＪ：って、そのＴ１磁波発生用コイルから
輻射される電磁波のエネルギを調整すれば、試料２の表
面２ａ及び失血２ｂを照射するプラズマ１３及び１３′
のボデフシ１１ルを制御できないでもないから、試料２
の表面２ａ及び集面２ｂの醇化速度を全く制御し１！Ｉ
ないということはできないが、イの制御を再現ｔ’ｌＪ
、く、効果的に、容易に行うことがきわめて困難である
。

このため、試料２の表面２ａ及び２ｂの酸化によってそ
れら表面上に形成される酸化物層の〃ざを、再現性よく
、容易に制御りることができないとともに、それら酸化
物層を比較的厚い厚さに形成すうことができない、とい
う欠点を有していた。

、１７をＲ決するための手段 よって、本発明は、第２図及び第３図を伴なって上述し
た従来のプラズマ酸化法について上）ホしたような欠点
のない、新規なプラズマ酸化または窒化法、及びそれに
使用する新規なプラズマ酸化または窒化用装置を提察せ
んとするものである。

本発明によるプラズマ酸化または窒化法は、半導体また
は金属でなる試料の裏面に正イオンを照射させている状
態で、上記試ｆ’ｌの表面に、酸素または酸素を含むガ
スまたは窒素または基本を含むガスのプラズマを照射さ
せることによって、試料の表面を酸化または窒化させる
、という乙のである。

また、本発明によるプラズマ酸化または窒化用装置番よ
、プラズマ発生・照射用室と、イオン照射用室と、半導
体または金属でなる試料をその表面及び裏面がプラズマ
発生・照０４用至及びイオン照射用室にそれぞれ臨むよ
うに保持させる試料保持手段とを有するプラズマ酸化ま
たは窒化用空と、プラズマ発生・照射用室内に、酸素ま
たＩ−Ｅ　Ｍ　Ｍを含むガス、また！Ｉｉｔ窒素または
窒素を含むガスを供給する手段と、プラズマ発生・照射
用室に導入される酸素または酸素を含むガス、また【よ
窒素または窒素を含むガスをプラズマ化ざＵる手段と、
プラズマ発生・照射用室を排気する手段と、イオン照射
用室内に正イＡン発生手段からの正イオンを照射ざＵる
手段と、イオン照射用室を排気する手段とを１７する、
という構成を右する。

作用・効果 本発明ににるプラズマ酸化または窒化法によれば、試料
の裏面に正イオンを照〔Ｈさせている状態で、試料の表
面に、酸素または酸素を含むガス、または窒素または窒
素を含むガスのプラズマをＷｉ射さしたとさ、酸素また
はＭ’ｆ素を含むガス、または窒素または窒素を含むガ
スのプラズマを構成している負の酸素または窒素イオン
が、試料内に、その裏面側を照射している正イオンの電
流値に応じた速度と流０で引込まれ、その０の酸素また
窒素イオンによって、試料の材料である半導体または金
属が、酸化または窒化するという機侶で、試料の表面が
酸化または窒化する。

この場合、試料を、第２図で上述した従来のプラズマ酸
化法の場合のように電極板に接触さＵる、という必要が
ない。

このため、第２図で上述した従来のプラズマ酸化法の場
合のように、試７１が電４を板の材料にＪ：つＣ汚染さ
れる、というａ３それを有しない。

また、上述したにうに、本発明ににるプラズマ酸化また
は窒化法にＪ、れば、上述した橢構で試料の表面が酸化
または窒化するとき、試料の裏面に照射する正のイオン
の電流値番よ、これを容易に調整することができる。

このｌζめ、試料の表面の酸化または窒化の速度を比較
的容易に制御することができ、よって、ぞの酸化または
窒化によって形成される酸化物層または窒化物層の厚さ
を容易に制ｎすることができる。

また、本発明によるプラズマ酸化または窒化用装置によ
れば、それを用いて、試料の表面を、本発明によるプラ
ズマ酸化または窒化法で、Ｌ述した優れた作用・効果を
以って、酸化または窒化させることができる。

実施例 次に、第１図を伴なって、本発明によるプラズマ酸化ま
たは窒化法の実施例、及びぞれに使用りる本発明による
プラズマ酸化または窒化用装置の実施例を、ぞの本発明
によるプラズマ酸化または窒化用装置の実施例を用いた
本発明によるプラズマ酸化法の実施例で述べよう。

プラズマ発生・照射用室２２と、イオン照射用室２３と
を有するプラズマ酸化または窒化用室２１内に、半導体
または金属でなる試ｆ’＋　２を、適当な試料保持手段
２４によって、表面２ａ及び裏面２ｂがそれぞれプラズ
マ発生・照射用室２２及びイオン照射用室２３に臨むよ
うに且つ試ｆ’ｔ２によってプラズマ発生・照射用室２
２及びイオン照射用室２３が分離するように保持して配
し、ぞして、イオン照射用室２３を、その側部から、そ
れにパルプ９′を介して連結している排気用ポンプ１０
’　を用いて排気させながら、イオン照Ｑ（同室２３内
に、その下方から、そのイオン照射用室２３に連結して
いる、それ自体は告知の例えば水素、ヘリウムの正イオ
ンを発生ケる正イオン発生装置２５からの正イオン２６
を供給して、その正イオン２６を試Ｆ４２の表面２ｂに
照射させている状態で、プラズマ発生・照射用室２２を
、その下部から、それにバルブｂｕ９を介して連結して
いる排気用ポンプ１０を用いて排気さμながら、プラズ
マ発生・照ＯＪ同室２２内に、その上方から、ガス供給
管７を介して、酸基８を供給し、その酸素８をプラズマ
発生・照射用室２２の上部の周りに配され且つ高周波電
源１２に接続されているｆｆｉ磁波光生用コイル１１か
ら輻射されるＴＸ磁波によって励起させてプラズマ化し
、その酸素のプラズマ１３を試料２の表面２ａに照射さ
ｕｌこれにＪ：って、試料２の表面２ａを酸化させる。

ａ’　Ｊ３、この場合、プラズマ発生・照射用室２１の
イオン照射用字２３内にＮ８れｌζイＡン検出薫２７に
Ｊ：って、正イオン２６による試ｆ’！１２の裏面２ｂ
の照射ｍを検出し、：Ｃの検出出力に３１、って、正イ
オン発生装置２５からイオン照則用室２３内に供給され
て試ＩＩ　２の史面２ｂを照０４りる正イオン２６の電
流量を制御゛りる。

以上が本発明ににるプラズマ酸化法の実施例である。

このような本発明によるプラズマ酸化法にＪ、れば、試
料２の裏面２ｂに正イオン２Ｇを照Ｑ＝ｊさＵている状
態で、試ＰＩ　２の表面２８Ｌ　ｌｉ　１＜のプラズマ
１３を照射ざぜたとき、酸素のプラズマ１３を構成して
いる負の酸素イオンが、試料２内に、その裏面２ｂを照
射している正イオン２Ｇの電流値に応じた速度と流ｍで
引込まれ、この０の酸素イオンによって、試料２の手４
事１である半３９体または金属が酸化するという沢構で
、試料２の表面２ａが酸化ケる。

この場合、試Ｆ１２を、第２図で上述した従来のプラズ
マ酸化法の場合のように電極板に接触ざゼる、という必
要がない。

このため、第２図で上）ホした従来のプラズマ酸化法の
場合のＪ、うに、試ｒ′４２が電極板の材料によって汚
染される、というＪ３それを右しない。

また、上述したように、本発明によるプラズマ酸化法に
Ｊ、れば、上述した機構で試料２の表面２ａが酸化また
は窒化するどさ゛、試料２の表面２ｂに照射する正イオ
ン２６の電流値は、これを正イオン発生装置２５によっ
て、容易に調整することがでさる。

このため、試料２の表面２　ａの酸化速瓜を比較的容易
にう１１υ１１することができ、よっＣ，その酸化によ
って形成される酸化物層の厚さを容易に制御することが
できる。

なお、上述においで、本発明にＪこるプラズマ酸化法に
おいて、酸素を用いた場合につき述べたが、酸素を含ん
だガスを用いて、上述の同様の作用、効果が（９られる
ことは明らかであろう。

また、上述においては、本願第１Ｗｊ目の発明に、」こ
るプラズマ酸化法を述べたが、上述しｌζ木ｚ１第１番
目の発明によるプラズマ酸化ｖ１にＪ３いて、それに用
いる酸素に代え、窒素またＧ：Ｌアン〔ニアガスのよう
な窒素を含んだガスを用いることによって、本発明によ
るプラズマ窒化法と、りることもでさ、その他、本発明
の精神をだつりることなしに、種々の変型、変更をなし
うるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にＪ：るプラズマ酸化：ｆ、　／、：
　Ｌ、Ｌ窒化法、及びそれに使用りるプラズマ酸化また
は窒化用装置の実施例を示す路線図である。 ？ｆ５２図、及び第２図は、それぞれ従来のプラズマ酸
化法を示す路線図である。 出願人　　日本電イ５電話株式会礼 第１図 ト・ 手続ネ市正−ｆｉ８（方式） 特許庁長官　黒　１）明　雄　殿 ； く１．事件の表示　　特願昭６２−０３８７１８号α ２、発明の名称　　プラズマ酸化または窒化法及びそれ
に使用する装置 住　所　東京都千代田区内幸町１丁目１番６号住　所　
〒１０２東京都千代田区麹町５丁目７番地　秀和紀尾井
町ＴＢＲ８２０号 ５、補正命令の日付　昭和６２年４月２８日（発送口）
８、補正の内容 （１）明細書中、第１６頁１３行の［第２図、及び第２
図は、」とあるのを「第２図、及び第３図は、」と訂正
する。 以　　上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体または金属でなる試料の裏面に正イオンを照
   射させている状態で、上記試料の表面に、酸素または酸
   素を含むガスまたは窒素または窒素を含むガスのプラズ
   マを照射させることによつて、上記試料の表面を酸化ま
   たは窒化させることを特徴とするプラズマ酸化または窒
   化法。 ２、プラズマ発生・照射用室と、イオン照射用室と、半
   導体または金属でなる試料をその表面及び裏面が上記プ
   ラズマ発生・照射用室及び上記イオン照射用室にそれぞ
   れ臨むように保持させる試料保持手段とを有するプラズ
   マ酸化または窒化用室と、 上記プラズマ発生・照射用室内に、酸素または酸素を含
   むガス、または窒素または窒素を含むガスを供給する手
   段と、 上記プラズマ発生・照射用室に導入される酸素または酸
   素を含むガス、または窒素または窒素を含むガスをプラ
   ズマ化させる手段と、上記プラズマ発生・照射用室を排
   気する手 段と、 上記イオン照射用室内に正イオン発生手段からの正イオ
   ンを照射させる手段と、 上記イオン照射用室を排気する手段とを有することを特
   徴とするプラズマ酸化または窒化用装置。