JPS6390132A - 表面処理装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体等の表面処理に係り、特にエツチングや
デポジションに好適な表面処理装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のマイクロ波励起プラズマエツチング装置やデポジ
ション装置は、特開昭６０−１３４４２３号。

や％開昭６０−２０２９４２号のように特に前処理や後
処理装置もなく、また光同時照射（特にマイクロ波励起
光照射）の例はなかった。一方マイクロ彼励起光照射に
ついては独立知は、マイクロエレクトロニック・マニュ
ファクチュアリング・エンド・テスティング、３月（１
９８３年）、第２０頁（」ｑｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎ
ｉｃ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　ａｎｄ’ｌ’ｅｓ
ｔｉｎｇ　、　Ｍａｒｃｈ　１９８３　、　　ｐ２０）
や電子通信学会技術報告「高出力ＨｇランプによるＳｉ
のエツチング」、電子通信学会技術研究報告、８ＳＤ８
５−４６で公知の技術となっている。

有磁場マイクロ波プラズマエツチングについては、さら
に菅野卓雄編著「半導体プラズマプロセス技術」、産業
図書、１９８０に詳しい説明がなされている。ただしエ
ツチングて於ける高周波バイアスについては特開昭５０
−１３４８０号、デボジシヨンに於ける高周波バイアス
てついては前記特開昭６０−２０２９４２号で公知であ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記マイクロ波励起プラズマ技術は、無磁場でも有磁場
でもプラズマである限、！１）ａｌＯエレクトロンポル
）（ｅＶ）以上のエネルギーを持ったイオンが試料に入
射することは避けられない。また避けようとすると良い
処理特性が出ない等の問題があった。このため入射イオ
ンによるイオン損傷や汚染の問題があシ、これは今後の
、ｆｆ１ＬｓＩ（ＶＬＳＩ）ｆｆ造て大きな障害となる
可能性がある。

一方光励起プロセスでは波長が微細加工寸法と同程度に
なって来ることから、エツチングでは加工性に問題があ
り、光だけでは良質のデポジション膜が得られないのが
現状である。また光励起プロセスでは、特にデポジショ
ンの場合基板表面の有機膜や自然順化膜除去が困難な場
合がある。これは高エネルギイオン照射等がなく基板に
強固だ付着・吸着・形成されている物質がとれＫくいた
めである。

本発明の目的は、上記の欠点を除く表面処理装置を提供
することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点は二つの前処理技術を組み合わせることにニ
ジ解決される場合が多い。しかしそのために装置が大規
模になったシ複雑になっ九すする場合がある。そこで本
発明ではマイクロ波を共通に用いた処理技術を組み合わ
せて単純・小型化可能な装置が実現できるようにした。

すなわちマイクロ波によってプラズマと光を励起し、プ
ラズマ処理と光処理の特長を活用することＫよって目的
が達成される。

〔作用〕

マイクロ波励起光による表面処理は、低損傷でエツチン
グやデポジション等を行なえるのが特長である。したが
ってプラズマ処理の後処理に用いることによシ全体を効
率良く且つ低損傷で行うことができる。

一方マイクロ波励起プラズマによる表面処理は。

イオンの試料への入射エネルギーを光の持つ内部エネル
ギーよシ大きくすることができる。したがって、光処理
では除去困難な半導体等の表面酸化膜の除去を容易に行
うことができるので、光処理の前処理にプラズマ処理を
行って界面に酸化物の少ないデポジション等を行うこと
ができる。

〔実施例〕

以下１本発明の詳細な説明する。

実施例１ 第１図に示したように、処理容器６の中の試料台８上に
試料７′！ｉ−設置した。マグネトロン１で発生させた
マイクロ波を導波管２．切替器３を通してプラズマ発生
源４に送り込んだ。処理容器６はまず排気装置により　
５　Ｘ　１０−’　゛Ｉ’ｏｒｒ以下の真空度に排気し
ておき、六フッ化硫黄（ＳＦｓ）と四塩化炭素（ＣＣ２
４）を送り込んで約ｌＸｌ０−３”ｆ’ｏｒｒとしてお
きＳ　Ｆ　ｓ　＋　Ｃｔ４　のプラズマを発生させた。

プラズマ発生源は最高９００ガウスの磁束密度が発生す
るよう電磁コイルを設けてあシ。

１０１１コ／ｄのオーダーのプラズマ密度となる。

試料台８には８００ＫＨｚの高周波バイアスを印加でき
るようにしである。このような状況で試料７はレジスト
をマスクとして多結晶シリコンは垂直にエツチングされ
る。分光モニターによシエッチング終点信号が認められ
始めたら直ちに切替器３を切替えて、マイクロ波を光発
生源５に向わせる。これと同時１ＣＣＣ６４を遮断して
ＳＦｓのみを供給する。これによｈｓＦｍの光励起エツ
チングによりオーバーエッチを行って損傷のほとんどな
いエツチングをすることができた。各マイクロ波回路に
はチューニング器や、あるいはアイソレータを挿入して
マツチングをとったり１反射波を殺したシしている。

実施例２ 第１図に於いて、切替器３を分岐導波管とし。

プラズマ源４と光源５の両方にマイクロ波を同時に供給
するようにした。ジシラン（Ｓ　ｊｚ　Ｈａ　）ガスと
アンモニア（ＮＨ３＞ガスを処理室６に供給してシリコ
ン窒化膜を形成（デポジション）した。

この場合各々単独の場合より低温で緻密なシリコン窒化
膜が得られることが分った。この場合試料台８は試料加
熱のためのヒーターを装備した構造をとった。

実施例３ 第２図て於いて、シリコンや多結晶シリコン上に低温で
シリコン窒化膜を形成した。まずマイクロ波でプラズマ
源４で四フッ化炭素（ＣＦ４　　）と酸素（０雪　）プ
ラズマを発生させシリコン表面の有機物や自然酸化膜を
除去し、次に別の処理室に試料をゲートパルプ１０を通
して搬送し、マイクロ波を切替器３で切替えて光源５で
紫外光を発生させて、前実施例と同様にＳｉ、）１．と
Ｎ　Ｈｓガスを用いてシリコン窒化膜を形成した。

実施例４ 第２図に於いてまず四塩化炭素（ＣＣ６４）と塩素（Ｃ
４Ｉ　　）ガスプラズマを発生させてアルミニウム（Ａ
ｔ）をエツチングした後、試料を別処理室に搬送し、紫
外光を光源５で発生させて、アンモニア（ＮＨｓ）ガス
を用いて先後処理することによυＡｔの腐蝕を防止する
ことができた。この後処理の間に次の試料をプラズマ電
にセットしておき次てこの試料のｋｔをエツチングを行
う等効率良く処理できるのがこの装置の％微である。

実施例５ 第３図だ示したように、第２図に対して切替負荷を設置
すれば、一つのマグネトロン（マイクロ波発生器）を用
いて二つの処理を同時にも使えるようにできた。切替器
３は分岐導波管で良い。

実施例６ 以上の実施例では安定したプラズマエツチングや光エッ
チングを行うためにマグネトロン制御を直流の安定化化
成源を用いていたが、前処理や後処理では家庭用の電子
レンジのように簡易電源で良い場合もある。このような
場合は第４図知示したようにマグネトロンを各々に取り
付けｆｃ構成で良い。

以上の実施例に述べたプラズマ源は、マイクロ波励起プ
ラズマを用いたイオンビーム源でも同じ効果が出せるこ
とは言うまでもない。また場合によっては二つ以上の処
理室を光とプラズマ（イオンビーム）を任意に使えるよ
うにした装置も考えられる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、イオン損傷の少ないエツチングやデポ
ジション等の表面処理ができるので半導体素子製造に於
いて歩留り向上、動作マージン拡大、信頼性向上の効果
がある。

また一つのマイクロ波源を用いれば装置の小型化が可能
であり、前処理あるいは後処理付きの半導体等の製造装
置として高性能化の効果がある。

また光とプラズマを同時あるいは交互に用いることによ
って１表面処理の高速化・高性能化さらには新処理法の
開発等も期待できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の実施例を示した装置構成概略
図である。 １・・・マグネトロン（マイクロ波発生器）、２・・・
導ｅ管、３・・・切替器または分岐管、４・・・光源、
５・・・プラズマ源、６・・・処理容器、７・・・試料
、８・・・試料台、９・・・排気装置、１０・・・ゲー
トパルプ、１１・・・ＩＯＮ ｈ　ｏｏ　ｅ＞”ｓ ＼Ｏ＼

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、マイクロ波励起プラズマとマイクロ波励起光を用い
   ることを特徴とした表面処理装置。 ２、マイクロ波励起プラズマとマイクロ波励起光のどち
   らかを前処理あるいは後処理に用いることを特徴とした
   特許請求の範囲第１項記載の表面処理装置。 ３、試料加熱手段を具備することにより、処理性能を向
   上したことを特徴とする特許請求の範囲第１項・第２項
   記載の表面処理装置。 ４、マイクロ波発生源を一つにして共用にしたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の表面処理装置。