JPH11100680A - プロセス処理におけるフッ化炭素ラジカル発生方法及び装置 - Google Patents
プロセス処理におけるフッ化炭素ラジカル発生方法及び装置Info
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- JPH11100680A JPH11100680A JP27997297A JP27997297A JPH11100680A JP H11100680 A JPH11100680 A JP H11100680A JP 27997297 A JP27997297 A JP 27997297A JP 27997297 A JP27997297 A JP 27997297A JP H11100680 A JPH11100680 A JP H11100680A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】フルオロカーボンガスを直接使用することな
く、プロセス処理に不可欠なＣx Ｆy ラジカルを効率的
に得ることができるプロセス処理におけるフッ化炭素ラ
ジカル発生方法及び装置の提供。取り扱いが容易な固形
フッ化樹脂材料を使用してプロセス処理に不可欠なＣx
Ｆy ラジカルを発生させることができるプロセス処理に
おけるフッ化炭素ラジカル発生方法及び装置の提供。ガ
ス源を小型化してプロセス処理するクリーンルーム等を
有効活用することができるプロセス処理におけるフッ化
炭素ラジカル発生方法及び装置の提供。 【解決手段】被処理体に炭素系薄膜を成膜したり、被処
理体をエッチングするプロセス処理の処理容器内に固形
フッ化樹脂材料を配置する。固形フッ化樹脂材料に対し
てレーザ照射手段からのレーザ光を照射して気化させる
ことによりＣxＦy ラジカル（x ＝1 ，2 ，3 ……，y
＝0 ，1 ,2 ,3 ……）を発生させる。
く、プロセス処理に不可欠なＣx Ｆy ラジカルを効率的
に得ることができるプロセス処理におけるフッ化炭素ラ
ジカル発生方法及び装置の提供。取り扱いが容易な固形
フッ化樹脂材料を使用してプロセス処理に不可欠なＣx
Ｆy ラジカルを発生させることができるプロセス処理に
おけるフッ化炭素ラジカル発生方法及び装置の提供。ガ
ス源を小型化してプロセス処理するクリーンルーム等を
有効活用することができるプロセス処理におけるフッ化
炭素ラジカル発生方法及び装置の提供。 【解決手段】被処理体に炭素系薄膜を成膜したり、被処
理体をエッチングするプロセス処理の処理容器内に固形
フッ化樹脂材料を配置する。固形フッ化樹脂材料に対し
てレーザ照射手段からのレーザ光を照射して気化させる
ことによりＣxＦy ラジカル（x ＝1 ，2 ，3 ……，y
＝0 ，1 ,2 ,3 ……）を発生させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、処理容器中のフ
ッ化炭素ラジカルにより被処理体上に炭素系薄膜を成膜
したり、被処理体に所要のパターンをエッチングするプ
ロセス処理におけるフッ化炭素ラジカル発生方法及び装
置に関する。
ッ化炭素ラジカルにより被処理体上に炭素系薄膜を成膜
したり、被処理体に所要のパターンをエッチングするプ
ロセス処理におけるフッ化炭素ラジカル発生方法及び装
置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】例えば半導体製造プロ
セス等の各種プロセス処理においては、処理容器中に炭
素原子を含んだガスを導入して炭素ラジカルを発生させ
てガラス板やシリコン基板等の被処理体上に炭素系薄膜
を成膜したり、被処理体上に所要の回路パターンをエッ
チングしている。
セス等の各種プロセス処理においては、処理容器中に炭
素原子を含んだガスを導入して炭素ラジカルを発生させ
てガラス板やシリコン基板等の被処理体上に炭素系薄膜
を成膜したり、被処理体上に所要の回路パターンをエッ
チングしている。
【０００３】そしてプロセス処理容器中に炭素ラジカル
を発生させる方法としては、プラズマが発生した処理容
器中にＡｒガスやＨｅガス等の希ガスと共に炭素原子を
含んだＣx Ｆy ガス（フルオロカーボンガス、x ＝1 ，
2 ，3 ……，y ＝4 ，5 ，……）を導入してプロセス処
理に不可欠なフッ化炭素ラジカル（Ｃx Ｆy ラジカル）
を生成している。
を発生させる方法としては、プラズマが発生した処理容
器中にＡｒガスやＨｅガス等の希ガスと共に炭素原子を
含んだＣx Ｆy ガス（フルオロカーボンガス、x ＝1 ，
2 ，3 ……，y ＝4 ，5 ，……）を導入してプロセス処
理に不可欠なフッ化炭素ラジカル（Ｃx Ｆy ラジカル）
を生成している。
【０００４】しかしながら、近年、成層圏におけるオゾ
ン層の破壊を防止する必要からフルオロカーボンガスの
使用が世界的に禁止されるようになってきている。この
ような現状においては、プロセス処理においてもフルオ
ロカーボンガスの使用が禁止されるおそれが高く、フル
オロカーボンガスをＣx Ｆy ラジカル源として成膜処理
やエッチング処理する従来のプロセス処理自体、将来的
には実施できなくなるおそれをある。
ン層の破壊を防止する必要からフルオロカーボンガスの
使用が世界的に禁止されるようになってきている。この
ような現状においては、プロセス処理においてもフルオ
ロカーボンガスの使用が禁止されるおそれが高く、フル
オロカーボンガスをＣx Ｆy ラジカル源として成膜処理
やエッチング処理する従来のプロセス処理自体、将来的
には実施できなくなるおそれをある。
【０００５】又、プロセス処理容器内にＣx Ｆy ガスを
供給するシステムとしては、安全装置が付帯した大容量
のガスボンベを必須要素としていた。このため、大型の
ガスボンベをプロセス処理するためのクリーンルーム内
に配置した際、ガスボンベの占有面積が多くなり、クリ
ーンルームの稼働効率が悪くなる問題を有していた。
供給するシステムとしては、安全装置が付帯した大容量
のガスボンベを必須要素としていた。このため、大型の
ガスボンベをプロセス処理するためのクリーンルーム内
に配置した際、ガスボンベの占有面積が多くなり、クリ
ーンルームの稼働効率が悪くなる問題を有していた。
【０００６】本発明は、上記した従来の欠点を解決する
ために発明されたものであり、その課題とする処は、フ
ルオロカーボンガスを直接使用することなく、プロセス
処理に不可欠なＣx Ｆy ラジカルを効率的に得ることが
できるプロセス処理におけるフッ化炭素ラジカル発生方
法及び装置を提供することにある。
ために発明されたものであり、その課題とする処は、フ
ルオロカーボンガスを直接使用することなく、プロセス
処理に不可欠なＣx Ｆy ラジカルを効率的に得ることが
できるプロセス処理におけるフッ化炭素ラジカル発生方
法及び装置を提供することにある。
【０００７】又、本発明の他の課題は、取り扱いが容易
な固形フッ化樹脂材料を使用してプロセス処理に不可欠
なＣx Ｆy ラジカルを発生させることができるプロセス
処理におけるフッ化炭素ラジカル発生方法及び装置を提
供することにある。
な固形フッ化樹脂材料を使用してプロセス処理に不可欠
なＣx Ｆy ラジカルを発生させることができるプロセス
処理におけるフッ化炭素ラジカル発生方法及び装置を提
供することにある。
【０００８】更に本発明の他の課題は、ガス源を小型化
してプロセス処理するクリーンルーム等を有効活用する
ことができるプロセス処理におけるフッ化炭素ラジカル
発生方法及び装置を提供することにある。
してプロセス処理するクリーンルーム等を有効活用する
ことができるプロセス処理におけるフッ化炭素ラジカル
発生方法及び装置を提供することにある。
【０００９】
【問題点を解決するための手段】このため請求項１は、
フッ化炭素ラジカルにより被処理体に炭素系薄膜を成膜
したり、被処理体をエッチングするプロセス処理におい
て、処理容器内に配置された固形フッ化樹脂材料にレー
ザ照射手段からレーザ光を照射して気化させてＣx Ｆy
ラジカル（x ＝1 ，2 ，3 ……，y ＝0 ，1 ，2 ，3 …
…）を発生させることを特徴としている。
フッ化炭素ラジカルにより被処理体に炭素系薄膜を成膜
したり、被処理体をエッチングするプロセス処理におい
て、処理容器内に配置された固形フッ化樹脂材料にレー
ザ照射手段からレーザ光を照射して気化させてＣx Ｆy
ラジカル（x ＝1 ，2 ，3 ……，y ＝0 ，1 ，2 ，3 …
…）を発生させることを特徴としている。
【００１０】これによりＣx Ｆy ラジカル源としてフル
オロカーボンガスを使用しなくてもプロセス処理に不可
欠なＣx Ｆy ラジカルを有効に得ることができる。
オロカーボンガスを使用しなくてもプロセス処理に不可
欠なＣx Ｆy ラジカルを有効に得ることができる。
【００１１】又、請求項２は、被処理体に炭素系薄膜を
成膜したり、被処理体をエッチングするプロセス処理容
器と、該処理容器内に設けられる固形フッ化樹脂材料
と、処理容器内の固形フッ化樹脂材料にレーザ光を照射
するレーザ照射装置とを備え、固形フッ化樹脂材料に対
するレーザ光の照射により気化してＣx Ｆy ラジカル
（x ＝1 ，2 ，3 ……，y ＝0 ，1 ，2 ，3 ……）を生
成して被処理体をプロセス処理することを特徴としてい
る。
成膜したり、被処理体をエッチングするプロセス処理容
器と、該処理容器内に設けられる固形フッ化樹脂材料
と、処理容器内の固形フッ化樹脂材料にレーザ光を照射
するレーザ照射装置とを備え、固形フッ化樹脂材料に対
するレーザ光の照射により気化してＣx Ｆy ラジカル
（x ＝1 ，2 ，3 ……，y ＝0 ，1 ，2 ，3 ……）を生
成して被処理体をプロセス処理することを特徴としてい
る。
【００１２】これにより固形フッ化樹脂材料に対するレ
ーザ光を照射して気化させることによりＣx Ｆy ラジカ
ルを発生させてプロセス処理することができる。
ーザ光を照射して気化させることによりＣx Ｆy ラジカ
ルを発生させてプロセス処理することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図に従
って説明する。
って説明する。
【００１４】実施形態１ 図１は本発明方法をシリコン板に成膜されたシリコン酸
化膜に所要のパターンをエッチングするプロセス処理装
置としてのエッチング処理装置に実施した説明図であ
る。
化膜に所要のパターンをエッチングするプロセス処理装
置としてのエッチング処理装置に実施した説明図であ
る。
【００１５】プロセス処理装置としてのエッチング処理
装置１における処理容器３上部には放電室５が設けら
れ、該放電室５には出力調整装置７を介して高周波電源
９に接続された高周波アンテナ１１が取付けられてい
る。これら放電室５、出力調整装置７、高周波電源９及
び高周波アンテナ１１はプラズマ発生手段を構成してい
る。そして高周波電源９から高周波電力を高周波アンテ
ナ１１に印加して処理容器３内にプラズマを発生させ
る。
装置１における処理容器３上部には放電室５が設けら
れ、該放電室５には出力調整装置７を介して高周波電源
９に接続された高周波アンテナ１１が取付けられてい
る。これら放電室５、出力調整装置７、高周波電源９及
び高周波アンテナ１１はプラズマ発生手段を構成してい
る。そして高周波電源９から高周波電力を高周波アンテ
ナ１１に印加して処理容器３内にプラズマを発生させ
る。
【００１６】尚、高周波アンテナ１１に印加される高周
波電力の周波数としてはＲＦ帯域（１３．５６ＭＨ
ｚ）、ＶＨＦ帯域（１００ＭＨｚ）、ＵＨＦ帯域（５０
０ＭＨｚ）、マイクロ波（２．４５ＧＨｚ）の何れであ
っても、又直流電力によって発生させてもよく、プラズ
マ発生方法に制限されるものではない。
波電力の周波数としてはＲＦ帯域（１３．５６ＭＨ
ｚ）、ＶＨＦ帯域（１００ＭＨｚ）、ＵＨＦ帯域（５０
０ＭＨｚ）、マイクロ波（２．４５ＧＨｚ）の何れであ
っても、又直流電力によって発生させてもよく、プラズ
マ発生方法に制限されるものではない。
【００１７】処理容器３内の下部にはバイアス電源１３
に接続された電極１５が配置され、該電極１５にはバイ
アス電源１３から任意パルス幅のバイアス電圧が印加さ
れる。又、処理容器３の上部には導入管１６が設けら
れ、該導入管１６からＡｒガス、Ｈｅガス等の希ガスを
処理容器３内に導入させる。一方、処理容器３下部には
排気装置（図示せず）の排気管１７が接続され、処理容
器３内に対する希ガスの導入に伴って処理容器３内を排
気することにより処理容器３内を所定の圧力に保ってい
る。尚、電極１５内には必要に応じて加熱冷却手段（図
示せず）が設けられ、該加熱冷却手段により電極１５を
約−５０℃〜約６００℃の範囲で加熱及び冷却制御す
る。
に接続された電極１５が配置され、該電極１５にはバイ
アス電源１３から任意パルス幅のバイアス電圧が印加さ
れる。又、処理容器３の上部には導入管１６が設けら
れ、該導入管１６からＡｒガス、Ｈｅガス等の希ガスを
処理容器３内に導入させる。一方、処理容器３下部には
排気装置（図示せず）の排気管１７が接続され、処理容
器３内に対する希ガスの導入に伴って処理容器３内を排
気することにより処理容器３内を所定の圧力に保ってい
る。尚、電極１５内には必要に応じて加熱冷却手段（図
示せず）が設けられ、該加熱冷却手段により電極１５を
約−５０℃〜約６００℃の範囲で加熱及び冷却制御す
る。
【００１８】処理容器３内の上部には電動モータ２５・
２７に連結された一対の回転軸２１・２３が、処理容器
３の対角位置にて回転可能で気密に支持され、処理容器
３内に位置する回転軸２１・２３の軸端部にはＣx Ｆy
ラジカルのＣx Ｆy ガス源になる固形フッ化樹脂材料３
３・３５が取付盤２９・３１を介して取付けられてい
る。該固形フッ化樹脂材料３３・３５としては四フッ化
樹脂（ポリテトラフルオロエチン）又は三フッ化樹脂
（ポリクロロトリフルオロエチレン）等が適している。
そして固形フッ化樹脂材料３３・３５は電動モータ２５
・２７の駆動に伴って、例えば１０ｒｐｍの所要回転数
で回転される。
２７に連結された一対の回転軸２１・２３が、処理容器
３の対角位置にて回転可能で気密に支持され、処理容器
３内に位置する回転軸２１・２３の軸端部にはＣx Ｆy
ラジカルのＣx Ｆy ガス源になる固形フッ化樹脂材料３
３・３５が取付盤２９・３１を介して取付けられてい
る。該固形フッ化樹脂材料３３・３５としては四フッ化
樹脂（ポリテトラフルオロエチン）又は三フッ化樹脂
（ポリクロロトリフルオロエチレン）等が適している。
そして固形フッ化樹脂材料３３・３５は電動モータ２５
・２７の駆動に伴って、例えば１０ｒｐｍの所要回転数
で回転される。
【００１９】固形フッ化樹脂材料３３・３５直下の処理
容器３下面にはＳｉＯ2 製又はＺｎＳｅ製の透過窓３７
・３９が設けられ、一方の透過窓３７下方には反透鏡４
１が、又他方の透過窓３９の下方には反射鏡４３が、基
本的には反射面を上下方向に対して４５度傾斜した状態
で回動可能に支持されている。これら反透鏡４１及び反
射鏡４３は夫々の反射面を、上記した４５度に対して微
小角度で往復回動させるように構成され、反射したレー
ザ光を固形フッ化樹脂材料３３・３５の直径方向のほぼ
全体に照射させる。
容器３下面にはＳｉＯ2 製又はＺｎＳｅ製の透過窓３７
・３９が設けられ、一方の透過窓３７下方には反透鏡４
１が、又他方の透過窓３９の下方には反射鏡４３が、基
本的には反射面を上下方向に対して４５度傾斜した状態
で回動可能に支持されている。これら反透鏡４１及び反
射鏡４３は夫々の反射面を、上記した４５度に対して微
小角度で往復回動させるように構成され、反射したレー
ザ光を固形フッ化樹脂材料３３・３５の直径方向のほぼ
全体に照射させる。
【００２０】そして反透鏡４１及び反射鏡４３の反射面
中心を通る延長線上にはレーザ照射装置４５が設けら
れ、該レーザ照射装置４５から発振されたレーザ光は反
透鏡４１により一方の透過窓３７を透過して固形フッ化
樹脂材料３３に、又反透鏡４１を透過したレーザ光は反
射鏡４３により他方の透過窓３９を透過して固形フッ化
樹脂材料３５に夫々照射される。該レーザ照射装置４５
としてはパルス発振ＹＡＧレーザを使用したが、レーザ
光を連続発振する炭酸ガスレーザ照射装置であってもよ
い。
中心を通る延長線上にはレーザ照射装置４５が設けら
れ、該レーザ照射装置４５から発振されたレーザ光は反
透鏡４１により一方の透過窓３７を透過して固形フッ化
樹脂材料３３に、又反透鏡４１を透過したレーザ光は反
射鏡４３により他方の透過窓３９を透過して固形フッ化
樹脂材料３５に夫々照射される。該レーザ照射装置４５
としてはパルス発振ＹＡＧレーザを使用したが、レーザ
光を連続発振する炭酸ガスレーザ照射装置であってもよ
い。
【００２１】レーザ照射装置４５からのレーザ光は反透
鏡４１及び反射鏡４３の微小往復回動及び電動モータ２
５・２７の駆動による回転に伴って固形フッ化樹脂材料
３３・３５の表面全体にわたってほぼ均一に照射され
る。
鏡４１及び反射鏡４３の微小往復回動及び電動モータ２
５・２７の駆動による回転に伴って固形フッ化樹脂材料
３３・３５の表面全体にわたってほぼ均一に照射され
る。
【００２２】次に、実施例１〜３によりエッチング処理
装置１におけるＣx Ｆy ラジカルの発生方法及びプロセ
ス処理例を説明する。
装置１におけるＣx Ｆy ラジカルの発生方法及びプロセ
ス処理例を説明する。
【００２３】実施例１ 図２はレーザ光のエネルギー密度とＣＦ2 ラジカル密度
の関係を示すグラフである。
の関係を示すグラフである。
【００２４】先ず、シリコン板表面に１．５μｍの膜厚
で形成したシリコン酸化膜上に有機質のレジストパター
ン（パターン寸法：０．５μｍのラインとスペース）が
形成された被処理体４７を電極１５上に載置する。次
に、レーザ照射装置４５を駆動してレーザ光を、反透鏡
４１及び反射鏡４３を介して固形フッ化樹脂材料３３・
３５の表面に対して光照射周波数１０Ｈｚで照射させ
る。このとき、レーザ光の平均エネルギー密度が約７Ｊ
／ｃｍ2 以上になると、固形フッ化樹脂材料３３・３５
が気化して安定ガスと共にＣx Ｆy ラジカル源としての
Ｃx Ｆy ガスを発生する。
で形成したシリコン酸化膜上に有機質のレジストパター
ン（パターン寸法：０．５μｍのラインとスペース）が
形成された被処理体４７を電極１５上に載置する。次
に、レーザ照射装置４５を駆動してレーザ光を、反透鏡
４１及び反射鏡４３を介して固形フッ化樹脂材料３３・
３５の表面に対して光照射周波数１０Ｈｚで照射させ
る。このとき、レーザ光の平均エネルギー密度が約７Ｊ
／ｃｍ2 以上になると、固形フッ化樹脂材料３３・３５
が気化して安定ガスと共にＣx Ｆy ラジカル源としての
Ｃx Ｆy ガスを発生する。
【００２５】そして図２に示すようにレーザ光の平均エ
ネルギー密度が約４９．４Ｊ／ｃｍ2 のとき、発生した
Ｃx Ｆy ガスの圧力が２．６ｍＴｏｒｒになった。この
とき、赤外半導体レーザ吸収分光法により測定すると、
発生したＣx Ｆy ガス中におけるＣＦ2 ラジカルの密度
が１．１×１０13ｃｍ-3で、全体の約１２％（但し、処
理容器３の容量は５０Ｌ（リットル）、排気速度は８
４．３Ｌ（リットル）／ｓとした）であった。又、同様
の方法で測定したＣx Ｆy ガス中におけるＣＦ及びＣＦ
3 ラジカルの密度は、夫々１．０×１０11ｃｍ-3以下に
なり、ＣＦ2 ラジカルを効率的に発生させた。
ネルギー密度が約４９．４Ｊ／ｃｍ2 のとき、発生した
Ｃx Ｆy ガスの圧力が２．６ｍＴｏｒｒになった。この
とき、赤外半導体レーザ吸収分光法により測定すると、
発生したＣx Ｆy ガス中におけるＣＦ2 ラジカルの密度
が１．１×１０13ｃｍ-3で、全体の約１２％（但し、処
理容器３の容量は５０Ｌ（リットル）、排気速度は８
４．３Ｌ（リットル）／ｓとした）であった。又、同様
の方法で測定したＣx Ｆy ガス中におけるＣＦ及びＣＦ
3 ラジカルの密度は、夫々１．０×１０11ｃｍ-3以下に
なり、ＣＦ2 ラジカルを効率的に発生させた。
【００２６】上記実施例１では、固形フッ化樹脂材料３
３・３５の温度を室温としたが、固形フッ化樹脂材料３
３・３５にヒーター及び冷却装置（図示せず）を設け、
これらにより固形フッ化樹脂材料３３・３５の温度を−
２０℃〜１５０℃の間で変化させてもよい。この場合、
固形フッ化樹脂材料３３・３５の温度を−２０℃にした
時、室温時に比較してＣＦ2 ラジカルの密度が１．１×
１０13ｃｍ-3から減少し、１×１０12ｃｍ-3となった。
反対に固形フッ化樹脂材料３３・３５の温度を上げる
と、ＣＦ2 ラジカルの量が多くなり、１００℃以上では
ＣＦ2 ラジカル以外にも、大きな分子のＣx Ｆy （x ，
y ＞＝2 ）が発生した。
３・３５の温度を室温としたが、固形フッ化樹脂材料３
３・３５にヒーター及び冷却装置（図示せず）を設け、
これらにより固形フッ化樹脂材料３３・３５の温度を−
２０℃〜１５０℃の間で変化させてもよい。この場合、
固形フッ化樹脂材料３３・３５の温度を−２０℃にした
時、室温時に比較してＣＦ2 ラジカルの密度が１．１×
１０13ｃｍ-3から減少し、１×１０12ｃｍ-3となった。
反対に固形フッ化樹脂材料３３・３５の温度を上げる
と、ＣＦ2 ラジカルの量が多くなり、１００℃以上では
ＣＦ2 ラジカル以外にも、大きな分子のＣx Ｆy （x ，
y ＞＝2 ）が発生した。
【００２７】又、レーザ光のパルス周期を、例えばパル
ス周期を２０Ｈｚより低周期化すると、１０ＨｚでＣＦ
2 ラジカルの量が１×１０12ｃｍ-3に減少した。反対
に、パルス周期を、例えば１０ＫＨｚに高周期化する
と、ＣＦ2 ラジカルのみの密度が１×１０15ｃｍ-3に増
加した。更に、レーザ光のパルス周期を高くすることに
より固形フッ化樹脂材料３３・３５に照射されるレーザ
光の平均エネルギー密度を下げてもＣＦ2 ラジカルを有
効に発生させることができた。実際には２０Ｈｚで平均
エネルギー密度７Ｊ／ｃｍ2 が固形フッ化樹脂材料３３
・３５を気化させるしきい値であったが、１ＫＨｚでは
平均エネルギー密度１０ｍＪ／ｃｍ2 で気化させること
ができ、平均エネルギー密度を上げることでＣＦ2 ラジ
カル密度のみ増加させることができた。このようにレー
ザ光のパルス周期を変化させることによりレーザ光の平
均エネルギー密度及びＣＦ2 ラジカルの密度を制御する
ことができる。
ス周期を２０Ｈｚより低周期化すると、１０ＨｚでＣＦ
2 ラジカルの量が１×１０12ｃｍ-3に減少した。反対
に、パルス周期を、例えば１０ＫＨｚに高周期化する
と、ＣＦ2 ラジカルのみの密度が１×１０15ｃｍ-3に増
加した。更に、レーザ光のパルス周期を高くすることに
より固形フッ化樹脂材料３３・３５に照射されるレーザ
光の平均エネルギー密度を下げてもＣＦ2 ラジカルを有
効に発生させることができた。実際には２０Ｈｚで平均
エネルギー密度７Ｊ／ｃｍ2 が固形フッ化樹脂材料３３
・３５を気化させるしきい値であったが、１ＫＨｚでは
平均エネルギー密度１０ｍＪ／ｃｍ2 で気化させること
ができ、平均エネルギー密度を上げることでＣＦ2 ラジ
カル密度のみ増加させることができた。このようにレー
ザ光のパルス周期を変化させることによりレーザ光の平
均エネルギー密度及びＣＦ2 ラジカルの密度を制御する
ことができる。
【００２８】一方、それ以上の周波数ではレーザ光の平
均エネルギー密度を上げると、ＣＦ2 以外のＣＦ、ＣＦ
3 ラジカルや大きな分子が発生しやすくなる。この場
合、固形フッ化樹脂材料３３・３５の気化する箇所の回
りに筒を設け、付着係数の大きいＣＦや大きな分子をト
ラップし、筒から出てくるＣＦや大きな分子の密度を下
げることができた。
均エネルギー密度を上げると、ＣＦ2 以外のＣＦ、ＣＦ
3 ラジカルや大きな分子が発生しやすくなる。この場
合、固形フッ化樹脂材料３３・３５の気化する箇所の回
りに筒を設け、付着係数の大きいＣＦや大きな分子をト
ラップし、筒から出てくるＣＦや大きな分子の密度を下
げることができた。
【００２９】このように固形フッ化樹脂材料３３・３５
の温度や、レーザ光のパルス周期等を制御することによ
りＣＦ2 ラジカルを選択的に供給できる。又、筒の温度
を変化させることによりこれらのラジカル密度若しくは
組成を制御することも可能である。
の温度や、レーザ光のパルス周期等を制御することによ
りＣＦ2 ラジカルを選択的に供給できる。又、筒の温度
を変化させることによりこれらのラジカル密度若しくは
組成を制御することも可能である。
【００３０】又、レーザ光をパルス化することによりＣ
Ｆ2 ラジカルを選択的に供給することが可能であるが、
固形フッ化樹脂材料３３・３５が気化してレーザ光が照
射された箇所の穴が深くなると、ＣＦ2 ラジカル密度が
徐々に低下する傾向にある。この場合にあっては、反透
鏡４１及び反射鏡４３の微小往復運動や電動モータ２５
・２７により固形フッ化樹脂材料３３・３５を回転させ
て表面をほぼ均一に気化させることによりＣＦ2 ラジカ
ル密度が低下するのを防止した。
Ｆ2 ラジカルを選択的に供給することが可能であるが、
固形フッ化樹脂材料３３・３５が気化してレーザ光が照
射された箇所の穴が深くなると、ＣＦ2 ラジカル密度が
徐々に低下する傾向にある。この場合にあっては、反透
鏡４１及び反射鏡４３の微小往復運動や電動モータ２５
・２７により固形フッ化樹脂材料３３・３５を回転させ
て表面をほぼ均一に気化させることによりＣＦ2 ラジカ
ル密度が低下するのを防止した。
【００３１】ラジカル密度を上記のような方法で変化さ
せることが可能であるが、赤外半導体レーザ吸収分光法
によりＣＦ、ＣＦ2 、ＣＦ3 ラジカル密度をリアルタイ
ムで測定し、測定値に基づいてレーザ光の平均エネルギ
ー密度、パルス周期、走査速度や、固形フッ化樹脂材料
３３・３５の温度等を制御することによりＣＦ2 ラジカ
ル密度を所望の密度に制御できる。
せることが可能であるが、赤外半導体レーザ吸収分光法
によりＣＦ、ＣＦ2 、ＣＦ3 ラジカル密度をリアルタイ
ムで測定し、測定値に基づいてレーザ光の平均エネルギ
ー密度、パルス周期、走査速度や、固形フッ化樹脂材料
３３・３５の温度等を制御することによりＣＦ2 ラジカ
ル密度を所望の密度に制御できる。
【００３２】次に、レーザ光の平均エネルギー密度を上
記約４９．４Ｊ／ｃｍ2 にした状態で高周波アンテナ１
１に５００Ｗの高周波電力を印加して処理容器３内にプ
ラズマを発生させると共に導入口１９からＡｒガスやＨ
ｅガスの希ガスを流量２０ｓｃｃｍで導入し、かつ電極
１５に−３００Ｖのバイアス電圧を印加してプラズマ中
のＣx Ｆy ラジカルにより被処理体４７のシリコン酸化
膜をエッチング処理した際に、電子サイクロトロン共鳴
プラズマによりシリコン酸化膜に対するエッチング速度
が０．６μｍ／ｍｉｎ．、又シリコンに対するシリコン
酸化膜のエッチング選択比が約３０であることを確認し
た。
記約４９．４Ｊ／ｃｍ2 にした状態で高周波アンテナ１
１に５００Ｗの高周波電力を印加して処理容器３内にプ
ラズマを発生させると共に導入口１９からＡｒガスやＨ
ｅガスの希ガスを流量２０ｓｃｃｍで導入し、かつ電極
１５に−３００Ｖのバイアス電圧を印加してプラズマ中
のＣx Ｆy ラジカルにより被処理体４７のシリコン酸化
膜をエッチング処理した際に、電子サイクロトロン共鳴
プラズマによりシリコン酸化膜に対するエッチング速度
が０．６μｍ／ｍｉｎ．、又シリコンに対するシリコン
酸化膜のエッチング選択比が約３０であることを確認し
た。
【００３３】尚、高周波アンテナ１１に印加される高周
波電力８００Ｗ、電極１５に印加されるバイアス電圧−
３００Ｖ、Ａｒガスの流量２０ｓｃｃｍと各種パラメー
タを最適化することによりシリコン酸化膜に対するエッ
チング速度を１μｍ／ｍｉｎ．、又シリコンに対するシ
リコン酸化膜のエッチング選択比を４０以上で、３００
ｍｍウエハ全面にわたって均一にエッチングされたこと
を確認した。
波電力８００Ｗ、電極１５に印加されるバイアス電圧−
３００Ｖ、Ａｒガスの流量２０ｓｃｃｍと各種パラメー
タを最適化することによりシリコン酸化膜に対するエッ
チング速度を１μｍ／ｍｉｎ．、又シリコンに対するシ
リコン酸化膜のエッチング選択比を４０以上で、３００
ｍｍウエハ全面にわたって均一にエッチングされたこと
を確認した。
【００３４】更に、レーザ照射装置４５に連続光を用
い、走査速度を遅くしてＣx Ｆy （x，y ＞＝2 ）以上
の大きい分子が出る条件で、Ａｒガスを流量２０ｓｃｃ
ｍで添加し、高周波電力８００Ｗ、バイアス電圧−３０
０Ｖにした。この条件ではレーザ光によりＣＦ2 ラジカ
ルを選択的に生成させるときより、プラズマを発生させ
ると発生するＣＦ2 ラジカルの密度が約一桁が多くな
り、簡単にシリコンに対するシリコン酸化膜のエッチン
グ選択比を４０以上にすることができた。
い、走査速度を遅くしてＣx Ｆy （x，y ＞＝2 ）以上
の大きい分子が出る条件で、Ａｒガスを流量２０ｓｃｃ
ｍで添加し、高周波電力８００Ｗ、バイアス電圧−３０
０Ｖにした。この条件ではレーザ光によりＣＦ2 ラジカ
ルを選択的に生成させるときより、プラズマを発生させ
ると発生するＣＦ2 ラジカルの密度が約一桁が多くな
り、簡単にシリコンに対するシリコン酸化膜のエッチン
グ選択比を４０以上にすることができた。
【００３５】この事実は比較的大きな分子数を持つＣx
Ｆy ラジカル若しくはガス分子がプラズマにより分解さ
れ、これらの分子からＣＦ2 ラジカルを効率よく発生さ
せることに起因している。このようにレーザ光の照射条
件とプラズマの電子温度、電子密度を適宜制御すること
により所望のＣx Ｆy ラジカルを効率的に発生させるこ
とができた。
Ｆy ラジカル若しくはガス分子がプラズマにより分解さ
れ、これらの分子からＣＦ2 ラジカルを効率よく発生さ
せることに起因している。このようにレーザ光の照射条
件とプラズマの電子温度、電子密度を適宜制御すること
により所望のＣx Ｆy ラジカルを効率的に発生させるこ
とができた。
【００３６】実施例２ 図３はレーザ照射と高周波電力及びバイアス電圧の印加
タイミングを示す説明図である。
タイミングを示す説明図である。
【００３７】実施例２は、上記本実施形態１のエッチン
グ処理装置１を使用し、レーザ照射装置４５としてのパ
ルス発振ＹＡＧレーザ照射装置に同期して高周波アンテ
ナ１１に印加される高周波電力をＯＮ−ＯＦＦ変調して
実施例１と同様の被処理体４７をエッチング処理した例
を示す。
グ処理装置１を使用し、レーザ照射装置４５としてのパ
ルス発振ＹＡＧレーザ照射装置に同期して高周波アンテ
ナ１１に印加される高周波電力をＯＮ−ＯＦＦ変調して
実施例１と同様の被処理体４７をエッチング処理した例
を示す。
【００３８】即ち、固形フッ化樹脂材料３３・３５に対
するレーザ光の光照射周波数を１０Ｈｚ、レーザ光の平
均エネルギー密度を４９．４Ｊ／ｃｍ2 に設定すると共
に希ガスとしてＡｒガスを使用した。又、レーザ照射装
置４５の光照射１回当り約１分子層のＣＦ2 ラジカルが
被処理体４７上に吸着することをＸ線光電子分光法（Ｘ
ＰＳ）、エリプソメータ及び原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）
により確認した。このレーザ照射と高周波アンテナ１１
に対して印加する高周波電力と被処理体４７に印加する
バイアス電圧の印加タイミングを図３に示す。
するレーザ光の光照射周波数を１０Ｈｚ、レーザ光の平
均エネルギー密度を４９．４Ｊ／ｃｍ2 に設定すると共
に希ガスとしてＡｒガスを使用した。又、レーザ照射装
置４５の光照射１回当り約１分子層のＣＦ2 ラジカルが
被処理体４７上に吸着することをＸ線光電子分光法（Ｘ
ＰＳ）、エリプソメータ及び原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）
により確認した。このレーザ照射と高周波アンテナ１１
に対して印加する高周波電力と被処理体４７に印加する
バイアス電圧の印加タイミングを図３に示す。
【００３９】この高周波電力を８００Ｗ、基板バイアス
電圧のＤＣ成分を約２０Ｖ、印加時間を２μｓに設定
し、レーザ照射後の１０μｓに印加した。この場合、シ
リコン酸化膜が約１分子層分、エッチングされ、表面に
ＣＦ2 分子が残っていないことを確認した。反対に、レ
ーザ光照射後の１０μｓ以内に高周波電力及び基板バイ
アス電圧を印加すると、表面にＣＦ2 分子が残り、シリ
コン酸化膜が１分子層分、エッチングされていないこと
をＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）、エリプソメータ及び原
子間力顕微鏡（ＡＦＭ）観察で確認した。
電圧のＤＣ成分を約２０Ｖ、印加時間を２μｓに設定
し、レーザ照射後の１０μｓに印加した。この場合、シ
リコン酸化膜が約１分子層分、エッチングされ、表面に
ＣＦ2 分子が残っていないことを確認した。反対に、レ
ーザ光照射後の１０μｓ以内に高周波電力及び基板バイ
アス電圧を印加すると、表面にＣＦ2 分子が残り、シリ
コン酸化膜が１分子層分、エッチングされていないこと
をＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）、エリプソメータ及び原
子間力顕微鏡（ＡＦＭ）観察で確認した。
【００４０】実施例ではシリコン酸化物のエッチングに
ついて記したが、シリコン、シリコン窒化物、金属、金
属酸化物、超伝導薄膜へのエッチングについても応用可
能であることは言うまでもない。
ついて記したが、シリコン、シリコン窒化物、金属、金
属酸化物、超伝導薄膜へのエッチングについても応用可
能であることは言うまでもない。
【００４１】実施例３ 高精度なエッチングでは、これを時間分解することが必
要不可欠である。
要不可欠である。
【００４２】即ち、エッチング処理においては、(1) ラ
ジカルを生成する工程、溝へ導入する過程、(2) 溝部へ
エネルギーの制御されたイオンを照射し、ラジカルとイ
オンによる表面反応過程、(3) 反応生成物の脱離過程を
時間分解し、(1) 〜(3) の過程を繰り返すことによりエ
ッチング或いはＣＶＤを行う。その際にエッチング処理
を効率的に行うには、プラズマをパルス化して発生させ
ることも有効であるが、Ｃx Ｆy ガスをパルス的に供給
しても有効である。
ジカルを生成する工程、溝へ導入する過程、(2) 溝部へ
エネルギーの制御されたイオンを照射し、ラジカルとイ
オンによる表面反応過程、(3) 反応生成物の脱離過程を
時間分解し、(1) 〜(3) の過程を繰り返すことによりエ
ッチング或いはＣＶＤを行う。その際にエッチング処理
を効率的に行うには、プラズマをパルス化して発生させ
ることも有効であるが、Ｃx Ｆy ガスをパルス的に供給
しても有効である。
【００４３】Ｃx Ｆy ガスをパルス的に供給する方法と
しては、ピエゾを使った高速バルブを使用するのが一般
的であるが、この方法ではＣx Ｆy ガスの供給を数１０
ｍｓｅｃオーダでしかＯＮ−ＯＦＦ制御できなかった。
しては、ピエゾを使った高速バルブを使用するのが一般
的であるが、この方法ではＣx Ｆy ガスの供給を数１０
ｍｓｅｃオーダでしかＯＮ−ＯＦＦ制御できなかった。
【００４４】これに対し、本実施例３ではレーザ照射装
置４５をパルス化して固形フッ化樹脂材料３３・３５を
μｓオーダで気化してＣx Ｆy ガスをパルス的に供給す
ることができた。
置４５をパルス化して固形フッ化樹脂材料３３・３５を
μｓオーダで気化してＣx Ｆy ガスをパルス的に供給す
ることができた。
【００４５】Ｃx Ｆy ガスの供給過程は分子速度により
決定される。その際、レーザ光を用いた照射技術におい
てはμｓオーダでレーザ光を照射してＣx Ｆy ガス分子
を供給可能であるが、Ｃx Ｆy ガスの分子速度は脱離過
程における排気速度によっても制御される。このため本
実施例３においては処理容器３内におけるＣx Ｆy ガス
の滞留時間が１ｍｓとなるように排気速度を設定した。
決定される。その際、レーザ光を用いた照射技術におい
てはμｓオーダでレーザ光を照射してＣx Ｆy ガス分子
を供給可能であるが、Ｃx Ｆy ガスの分子速度は脱離過
程における排気速度によっても制御される。このため本
実施例３においては処理容器３内におけるＣx Ｆy ガス
の滞留時間が１ｍｓとなるように排気速度を設定した。
【００４６】上記条件下でエッチング処理したシリコン
酸化膜をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて観察した
ところ、エッチング孔径０．１μｍ、アスペクト比１５
のパターンが垂直にエッチングされたことを確認した。
その際、シリコン板に対するシリコン酸化膜の選択比が
４０であった。
酸化膜をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて観察した
ところ、エッチング孔径０．１μｍ、アスペクト比１５
のパターンが垂直にエッチングされたことを確認した。
その際、シリコン板に対するシリコン酸化膜の選択比が
４０であった。
【００４７】又、上記エッチング処理においてはエッチ
ング孔径が０．１μｍのパターンであってもマイクロロ
ーディング効果やエッチングストップなどの現象は全く
見られなかった。同様にエッチング処理されたシリコン
窒化膜のエッチング選択比を調べたところ、同条件で選
択比が２５であり、良好にエッチングされた。これらの
結果は３００ｍｍ大口径のウエハに対して均一に実現さ
れた。
ング孔径が０．１μｍのパターンであってもマイクロロ
ーディング効果やエッチングストップなどの現象は全く
見られなかった。同様にエッチング処理されたシリコン
窒化膜のエッチング選択比を調べたところ、同条件で選
択比が２５であり、良好にエッチングされた。これらの
結果は３００ｍｍ大口径のウエハに対して均一に実現さ
れた。
【００４８】本実施例３においてはプラズマを連続して
発生させたが、例えばパルス幅２μｓｅｃで５０μｓｅ
ｃ間隔にＯＮ−ＯＦＦ制御してプラズマをパルス的に発
生させることにより電子温度の低下によるシリコン酸化
膜へのチャージアップを低減し、更に高精度、低ダメー
ジでエッチング処理することができた。
発生させたが、例えばパルス幅２μｓｅｃで５０μｓｅ
ｃ間隔にＯＮ−ＯＦＦ制御してプラズマをパルス的に発
生させることにより電子温度の低下によるシリコン酸化
膜へのチャージアップを低減し、更に高精度、低ダメー
ジでエッチング処理することができた。
【００４９】実施例３によるエッチング処理においてア
スペクト比が１５以上になると、従来のエッチング処理
方法ではＣx Ｆy ラジカルの供給が追い付かず、エッチ
ング速度、選択性が低下したが、Ｃx Ｆy ラジカルをパ
ルス的に発生させて供給する方法にあっては、Ｃx Ｆy
ラジカルの温度を時間飛行型質量分析法で測定したとこ
ろ、１０００Ｋ程度で普通のラジカルの３倍程度の並進
温度であった。このようなＣx Ｆy ラジカルは超高速で
エッチング孔に飛び込むため、孔底までＣx Ｆy ラジカ
ルが到達する確率を高めることができ、しかもＣx Ｆy
ラジカルを電界で引っ張って衝撃させることによりエッ
チングするため、エッチング速度の低下を防止すること
ができる。
スペクト比が１５以上になると、従来のエッチング処理
方法ではＣx Ｆy ラジカルの供給が追い付かず、エッチ
ング速度、選択性が低下したが、Ｃx Ｆy ラジカルをパ
ルス的に発生させて供給する方法にあっては、Ｃx Ｆy
ラジカルの温度を時間飛行型質量分析法で測定したとこ
ろ、１０００Ｋ程度で普通のラジカルの３倍程度の並進
温度であった。このようなＣx Ｆy ラジカルは超高速で
エッチング孔に飛び込むため、孔底までＣx Ｆy ラジカ
ルが到達する確率を高めることができ、しかもＣx Ｆy
ラジカルを電界で引っ張って衝撃させることによりエッ
チングするため、エッチング速度の低下を防止すること
ができる。
【００５０】実施例４ 図４は他のプロセス処理装置を示す説明図である。
【００５１】上記した実施例１〜３にあっては、レーザ
光の平均エネルギー密度を大きくすることによりＣx Ｆ
y ラジカルの並進温度は３０００Ｋ程度まで制御し、通
常のシリコン酸化膜より厚い２μｍ以上の酸化膜に対
し、孔径０．１μｍのエッチングを行うことができた。
その際、アスペクト比２０以上でも、エッチング速度を
１μｍ／ｍｉｎ．にすることができたが、エッチング面
積は数ｃｍ角が限界であった。
光の平均エネルギー密度を大きくすることによりＣx Ｆ
y ラジカルの並進温度は３０００Ｋ程度まで制御し、通
常のシリコン酸化膜より厚い２μｍ以上の酸化膜に対
し、孔径０．１μｍのエッチングを行うことができた。
その際、アスペクト比２０以上でも、エッチング速度を
１μｍ／ｍｉｎ．にすることができたが、エッチング面
積は数ｃｍ角が限界であった。
【００５２】実施例４は、大口径のウエハに対しても均
一にエッチングすることを可能にするための装置に関す
るものである。尚、実施形態１のエッチング処理装置１
と同様の部材については、同一の符号を付して詳細な説
明を省略する。
一にエッチングすることを可能にするための装置に関す
るものである。尚、実施形態１のエッチング処理装置１
と同様の部材については、同一の符号を付して詳細な説
明を省略する。
【００５３】即ち、実施形態１と同種構造からなるプロ
セス処理装置を構成するエッチング処理装置２００にお
ける処理容器３の上部には電動モータ２０１……の回転
軸に取付けられた複数（図４には６個）の固形フッ化樹
脂材料２０３……を配置し、夫々の電動モータ２０１…
…の駆動により各固形フッ化樹脂材料２０３……を所定
の回転数（例えば１０ｒｐｍ）で回転させる。一方、処
理容器３の下部にはＳｉＯ2 製或いはＺｎＳｅ製の透過
窓２０５……を夫々の固形フッ化樹脂材料２０３……に
対応して設けると共に夫々の透過窓２０５……に対応す
る処理容器３外には反射鏡２０７……を、微小角度で往
復回動するように設ける。尚、図示する左側の反射鏡２
０７以外の反射鏡２０７……は半透鏡からなる。
セス処理装置を構成するエッチング処理装置２００にお
ける処理容器３の上部には電動モータ２０１……の回転
軸に取付けられた複数（図４には６個）の固形フッ化樹
脂材料２０３……を配置し、夫々の電動モータ２０１…
…の駆動により各固形フッ化樹脂材料２０３……を所定
の回転数（例えば１０ｒｐｍ）で回転させる。一方、処
理容器３の下部にはＳｉＯ2 製或いはＺｎＳｅ製の透過
窓２０５……を夫々の固形フッ化樹脂材料２０３……に
対応して設けると共に夫々の透過窓２０５……に対応す
る処理容器３外には反射鏡２０７……を、微小角度で往
復回動するように設ける。尚、図示する左側の反射鏡２
０７以外の反射鏡２０７……は半透鏡からなる。
【００５４】そして各反射鏡２０７……の中心を通る延
長線上にはレーザ照射装置２０９が配置され、該レーザ
照射装置２０９は夫々の反射鏡２０７……に向ってレー
ザ光を照射する。レーザ照射装置２０９としてはパルス
発振ＹＡＧレーザ照射装置或いはレーザ光を連続発振す
る炭酸ガスレーザ照射装置であってもよい。
長線上にはレーザ照射装置２０９が配置され、該レーザ
照射装置２０９は夫々の反射鏡２０７……に向ってレー
ザ光を照射する。レーザ照射装置２０９としてはパルス
発振ＹＡＧレーザ照射装置或いはレーザ光を連続発振す
る炭酸ガスレーザ照射装置であってもよい。
【００５５】そしてレーザ照射装置２０９から出射され
たレーザ光は夫々の反射鏡２０７……により対応する夫
々の固形フッ化樹脂材料２０３……に照射される。この
とき、夫々の反射鏡２０７……が微小角度で往復回動さ
れると共に電動モータ２０１……により回転されるた
め、反射鏡２０７……から反射した夫々のレーザ光を対
応する各固形フッ化樹脂材料２０３の表面全体に対して
ほぼ均一に走査させる。
たレーザ光は夫々の反射鏡２０７……により対応する夫
々の固形フッ化樹脂材料２０３……に照射される。この
とき、夫々の反射鏡２０７……が微小角度で往復回動さ
れると共に電動モータ２０１……により回転されるた
め、反射鏡２０７……から反射した夫々のレーザ光を対
応する各固形フッ化樹脂材料２０３の表面全体に対して
ほぼ均一に走査させる。
【００５６】上記した構造のエッチング処理装置２００
により３００ｍｍ孔径のウエハをエッチング処理する際
にも並進温度が高いＣx Ｆy ラジカルを大量に発生させ
ることができ、アスペクト比２０以上でも、シリコン酸
化膜に、孔径０．１μｍ、エッチング速度１μｍ／ｍｉ
ｎ．で均一にエッチングすることができる。
により３００ｍｍ孔径のウエハをエッチング処理する際
にも並進温度が高いＣx Ｆy ラジカルを大量に発生させ
ることができ、アスペクト比２０以上でも、シリコン酸
化膜に、孔径０．１μｍ、エッチング速度１μｍ／ｍｉ
ｎ．で均一にエッチングすることができる。
【００５７】尚、上記説明は、シリコン酸化膜へのエッ
チングについて述べたが、シリコン、シリコン窒化物、
金属、金属酸化物、超伝導薄膜へのエッチングについて
も、同様にエッチングすることができた。
チングについて述べたが、シリコン、シリコン窒化物、
金属、金属酸化物、超伝導薄膜へのエッチングについて
も、同様にエッチングすることができた。
【００５８】実施例５ 図５は高周波電力と膜堆積速度の関係を示すグラフであ
る。
る。
【００５９】実施例５は上記した実施形態１のエッチン
グ処理装置１を使用し、高周波アンテナ１１に対する高
周波電力を非印加とし、電極１５上に載置された被処理
体４７としてのシリコン基板上にフルオロカーボン薄膜
を成膜した例を示す。
グ処理装置１を使用し、高周波アンテナ１１に対する高
周波電力を非印加とし、電極１５上に載置された被処理
体４７としてのシリコン基板上にフルオロカーボン薄膜
を成膜した例を示す。
【００６０】即ち、高周波アンテナ１１に対する高周波
電力を０Ｗ、バイアス電源電圧を０Ｖとし、他の条件は
実施例１と同一にした状態で固形フッ化樹脂材料３３・
３５にレーザ光を照射してＣx Ｆy ラジカルを発生させ
て被処理体４７上にフルオロカーボン薄膜を成膜した。
電力を０Ｗ、バイアス電源電圧を０Ｖとし、他の条件は
実施例１と同一にした状態で固形フッ化樹脂材料３３・
３５にレーザ光を照射してＣx Ｆy ラジカルを発生させ
て被処理体４７上にフルオロカーボン薄膜を成膜した。
【００６１】この場合、加熱手段により被処理体４７を
約２００〜３００℃に加熱すると、被処理体４７上に成
膜されたフルオロカーボン薄膜が均一で、かつ緻密な構
造であることを確認した。又、フーリエ変換分光法（Ｆ
Ｔ−ＩＲ）により観測したところ、被処理体４７に成膜
されたフルオロカーボン薄膜は固形フッ化樹脂材料３３
・３５と同種材質であることを確認した。
約２００〜３００℃に加熱すると、被処理体４７上に成
膜されたフルオロカーボン薄膜が均一で、かつ緻密な構
造であることを確認した。又、フーリエ変換分光法（Ｆ
Ｔ−ＩＲ）により観測したところ、被処理体４７に成膜
されたフルオロカーボン薄膜は固形フッ化樹脂材料３３
・３５と同種材質であることを確認した。
【００６２】更に、上記したようにプラズマの非発生状
態においても、被処理体４７にフルオロカーボン薄膜を
成膜することができたが、高周波アンテナ１１に８００
Ｗの高周波電力を印加してプラズマを発生し、処理容器
３内におけるＣx Ｆy ラジカルの密度を高くすると共に
組成比を変化させることにより被処理体４７に対して密
着性に優れ、誘電率２．３程度の低誘電率のフルオロカ
ーボン薄膜を成膜することができた。
態においても、被処理体４７にフルオロカーボン薄膜を
成膜することができたが、高周波アンテナ１１に８００
Ｗの高周波電力を印加してプラズマを発生し、処理容器
３内におけるＣx Ｆy ラジカルの密度を高くすると共に
組成比を変化させることにより被処理体４７に対して密
着性に優れ、誘電率２．３程度の低誘電率のフルオロカ
ーボン薄膜を成膜することができた。
【００６３】このように固形フッ化樹脂材料３３・３５
をガス源に用い、プラズマを発生させて成膜した場合の
高周波電力による膜堆積速度の変化と参照用ガスとして
エッチングや低誘電体薄膜を作製するときによく用いら
れるＣ4 Ｆ8 ガスを用いたときの堆積速度変化を図５に
示す。このとき、Ｃ4 Ｆ8 ガスの圧力は固形フッ化樹脂
材料３３・３５をガス源として用いたときと同じ圧力に
なるように調整した。図５に示すように従来のフロンガ
スとほぼ同様な膜堆積速度で成膜することができ、従来
のフロンガスの代替えとして極めて有効である。
をガス源に用い、プラズマを発生させて成膜した場合の
高周波電力による膜堆積速度の変化と参照用ガスとして
エッチングや低誘電体薄膜を作製するときによく用いら
れるＣ4 Ｆ8 ガスを用いたときの堆積速度変化を図５に
示す。このとき、Ｃ4 Ｆ8 ガスの圧力は固形フッ化樹脂
材料３３・３５をガス源として用いたときと同じ圧力に
なるように調整した。図５に示すように従来のフロンガ
スとほぼ同様な膜堆積速度で成膜することができ、従来
のフロンガスの代替えとして極めて有効である。
【００６４】又、実施例２と同様に固形フッ化樹脂材料
３３・３５に対するレーザ光の照射周期に同期して高周
波アンテナ１１に印加される高周波電力を変調すること
により被処理体４７に成膜されるフルオロカーボン薄膜
の膜厚を分子層単位で制御することができた。
３３・３５に対するレーザ光の照射周期に同期して高周
波アンテナ１１に印加される高周波電力を変調すること
により被処理体４７に成膜されるフルオロカーボン薄膜
の膜厚を分子層単位で制御することができた。
【００６５】実施形態２ 図６はレーザ走査速度とＣＦ2 ラジカルの密度比の関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【００６６】図７はレーザ出力を一定化した状態で高周
波電力とＣx Ｆy ラジカル密度の関係を示すグラフであ
る。
波電力とＣx Ｆy ラジカル密度の関係を示すグラフであ
る。
【００６７】図８は高周波電力とエッチング速度の関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【００６８】実施形態２は、Ｃx Ｆy ラジカルを発生さ
せるレーザ照射装置４５としてレーザ光を連続照射する
炭酸ガスレーザ照射装置を使用した。他の構成について
は実施形態１と同様であり、以下の説明においては同一
の符号を使用して詳細な説明を省略する。
せるレーザ照射装置４５としてレーザ光を連続照射する
炭酸ガスレーザ照射装置を使用した。他の構成について
は実施形態１と同様であり、以下の説明においては同一
の符号を使用して詳細な説明を省略する。
【００６９】即ち、炭酸ガスレーザ照射装置の出力を５
０Ｗに設定してレーザ光を固形フッ化樹脂材料３３・３
５に照射してＣx Ｆy ラジカルを発生させた。この場
合、図６に示すように固形フッ化樹脂材料３３・３５に
対するレーザ光の走査速度を高速化するとＣＦ2 ラジカ
ルの割合が高く、反対に走査速度を低速化するとＣＦ2
ラジカルが減少すると共に高次のＣＦ3 ラジカルの生成
割合が高くなった。
０Ｗに設定してレーザ光を固形フッ化樹脂材料３３・３
５に照射してＣx Ｆy ラジカルを発生させた。この場
合、図６に示すように固形フッ化樹脂材料３３・３５に
対するレーザ光の走査速度を高速化するとＣＦ2 ラジカ
ルの割合が高く、反対に走査速度を低速化するとＣＦ2
ラジカルが減少すると共に高次のＣＦ3 ラジカルの生成
割合が高くなった。
【００７０】一方、炭酸ガスレーザ照射装置の出力を３
０Ｗ、レーザ光の走査速度を１０ｃｍ／ｓｅｃ、処理容
器３内に導入されるＡｒガスの流量を２０ｓｃｃｍで、
処理容器３内の圧力を３ｍＴｏｒｒにした状態で高周波
アンテナ１１に印加される高周波電力を０〜２００Ｗの
範囲で可変すると、図７に示すように処理容器３内にお
けるＣx Ｆy ガス中のＣＦ2 ラジカル密度が２×１０12
ｃｍ-3から４．３×１０13ｃｍ-3、ＣＦ3 ラジカル密度
が１×１０11ｃｍ-3以下から４×１０12ｃｍ-3、ＣＦラ
ジカル密度が１×１０11ｃｍ-3以下から４×１０11ｃｍ
-3へ増加した。
０Ｗ、レーザ光の走査速度を１０ｃｍ／ｓｅｃ、処理容
器３内に導入されるＡｒガスの流量を２０ｓｃｃｍで、
処理容器３内の圧力を３ｍＴｏｒｒにした状態で高周波
アンテナ１１に印加される高周波電力を０〜２００Ｗの
範囲で可変すると、図７に示すように処理容器３内にお
けるＣx Ｆy ガス中のＣＦ2 ラジカル密度が２×１０12
ｃｍ-3から４．３×１０13ｃｍ-3、ＣＦ3 ラジカル密度
が１×１０11ｃｍ-3以下から４×１０12ｃｍ-3、ＣＦラ
ジカル密度が１×１０11ｃｍ-3以下から４×１０11ｃｍ
-3へ増加した。
【００７１】この結果、固形フッ化樹脂材料３３・３５
に対するレーザ光の照射により高次のＣx Ｆy ラジカル
が発生するが、この状態でプラズマを発生させることに
より低次のＣx Ｆy ラジカルが大量に発生することが判
明した。
に対するレーザ光の照射により高次のＣx Ｆy ラジカル
が発生するが、この状態でプラズマを発生させることに
より低次のＣx Ｆy ラジカルが大量に発生することが判
明した。
【００７２】又、上記条件下において電極１５に対し、
バイアス電源１３からパルス周波数４００ＫＨｚで、直
流成分−３００Ｖのバイアス電圧を印加すると共に高周
波アンテナ１１に印加される高周波電力を０〜１ＫＷの
範囲で可変すると、図８に示すように高周波電力８００
Ｗにおいてシリコン酸化膜に対するエッチング速度が１
μｍ／ｍｉｎ．、シリコンに対するシリコン酸化膜のエ
ッチング選択比が４０になった。これらエッチング速
度、選択比は３００ｍｍウエハに対して均一に実現され
ていることを確認した。
バイアス電源１３からパルス周波数４００ＫＨｚで、直
流成分−３００Ｖのバイアス電圧を印加すると共に高周
波アンテナ１１に印加される高周波電力を０〜１ＫＷの
範囲で可変すると、図８に示すように高周波電力８００
Ｗにおいてシリコン酸化膜に対するエッチング速度が１
μｍ／ｍｉｎ．、シリコンに対するシリコン酸化膜のエ
ッチング選択比が４０になった。これらエッチング速
度、選択比は３００ｍｍウエハに対して均一に実現され
ていることを確認した。
【００７３】尚、レーザ照射装置４５として炭酸ガスレ
ーザ照射装置を使用した場合であっても、上記した実施
例１と同様にエッチング処理、又実施例２と同様に成膜
処理することを確認した。
ーザ照射装置を使用した場合であっても、上記した実施
例１と同様にエッチング処理、又実施例２と同様に成膜
処理することを確認した。
【００７４】実施形態３ 図９は他のプロセス処理装置を示す説明図である。
【００７５】プロセス処理装置１０１は実施形態１のエ
ッチング処理装置１と同様のプラズマ発生構造であり、
同一の部材については同一符号を付してその詳細な説明
を省略する。
ッチング処理装置１と同様のプラズマ発生構造であり、
同一の部材については同一符号を付してその詳細な説明
を省略する。
【００７６】プロセス処理装置１０１の処理容器１０３
側面には気化室１０５がバルブ１０７を介して接続さ
れ、該気化室１０５内には四フッ化樹脂或いは三フッ化
樹脂等の固形フッ化樹脂材料１０９が、電動モータ１１
１に連結された回転軸１１３の取付板１１５に取付けら
れ、該電動モータ１１１の駆動に伴って所定の回転数で
回転される。
側面には気化室１０５がバルブ１０７を介して接続さ
れ、該気化室１０５内には四フッ化樹脂或いは三フッ化
樹脂等の固形フッ化樹脂材料１０９が、電動モータ１１
１に連結された回転軸１１３の取付板１１５に取付けら
れ、該電動モータ１１１の駆動に伴って所定の回転数で
回転される。
【００７７】気化室１０５にはＳｉＯ2 或いはＺｎＳｅ
製の透過窓１１７が設けられ、レーザ照射装置１１９か
ら照射されて反射鏡１２１により反射したレーザ光は透
過窓１１７を透過して固形フッ化樹脂材料１０９に照射
される。該反射鏡１２１は固形フッ化樹脂材料１０９に
照射されるレーザ光が固形フッ化樹脂材料１０９の幅方
向のほぼ全体にわたるように微小角度で往復回動され
る。
製の透過窓１１７が設けられ、レーザ照射装置１１９か
ら照射されて反射鏡１２１により反射したレーザ光は透
過窓１１７を透過して固形フッ化樹脂材料１０９に照射
される。該反射鏡１２１は固形フッ化樹脂材料１０９に
照射されるレーザ光が固形フッ化樹脂材料１０９の幅方
向のほぼ全体にわたるように微小角度で往復回動され
る。
【００７８】レーザ照射装置１１９としては、実施形態
１と同様にパルス発振ＹＡＧレーザ照射装置、炭酸ガス
レーザ照射装置等の何れであってもよい。
１と同様にパルス発振ＹＡＧレーザ照射装置、炭酸ガス
レーザ照射装置等の何れであってもよい。
【００７９】次に、上記のように構成されたプロセス処
理装置１０１においては、以下の方法によりＣx Ｆy ラ
ジカルを発生させて処理容器１０３内に導入して被処理
体４７をプロセス処理する。
理装置１０１においては、以下の方法によりＣx Ｆy ラ
ジカルを発生させて処理容器１０３内に導入して被処理
体４７をプロセス処理する。
【００８０】即ち、レーザ照射装置１１９から発振した
レーザ光は反射鏡１２１を反射した後に透過窓１１７を
透過して固形フッ化樹脂材料１０９に照射される。この
とき、反射鏡１２１が所定の微小角度で往復回動されて
いるため、固形フッ化樹脂材料１０９に対してレーザ光
を、その幅方向のほぼ全体に照射させる。又、固形フッ
化樹脂材料１０９が所定回転数で回転されているため、
幅方向のほぼ全体に対する照射に伴って固形フッ化樹脂
材料１０９の表面全体に対してレーザ光をほぼ均一に照
射させることができる。
レーザ光は反射鏡１２１を反射した後に透過窓１１７を
透過して固形フッ化樹脂材料１０９に照射される。この
とき、反射鏡１２１が所定の微小角度で往復回動されて
いるため、固形フッ化樹脂材料１０９に対してレーザ光
を、その幅方向のほぼ全体に照射させる。又、固形フッ
化樹脂材料１０９が所定回転数で回転されているため、
幅方向のほぼ全体に対する照射に伴って固形フッ化樹脂
材料１０９の表面全体に対してレーザ光をほぼ均一に照
射させることができる。
【００８１】そしてレーザ光の平均エネルギー密度が７
Ｊ／ｃｍ2 以上になると、固形フッ化樹脂材料１０９が
気化して安定ガスと共にＣx Ｆy ラジカルを発生させ
る。そして気化室１０５内の圧力が所要の圧力になる
と、バルブ１０７を開放してＣxＦy ラジカルを含んだ
Ｃx Ｆy ガスを処理容器１０３内に導入させる。このと
き、バルブ１０７を開度調整して気化室１０５から処理
容器１０３内に導入されるＣx Ｆy ラジカルを調整すれ
ばよい。
Ｊ／ｃｍ2 以上になると、固形フッ化樹脂材料１０９が
気化して安定ガスと共にＣx Ｆy ラジカルを発生させ
る。そして気化室１０５内の圧力が所要の圧力になる
と、バルブ１０７を開放してＣxＦy ラジカルを含んだ
Ｃx Ｆy ガスを処理容器１０３内に導入させる。このと
き、バルブ１０７を開度調整して気化室１０５から処理
容器１０３内に導入されるＣx Ｆy ラジカルを調整すれ
ばよい。
【００８２】上記方法により発生したＣx Ｆy ラジカル
は、実施例１、３、４と同様に被処理体４７上にフルオ
ロカーボン薄膜を成膜したり、被処理体４７のシリコン
酸化膜をエッチング処理することができた。
は、実施例１、３、４と同様に被処理体４７上にフルオ
ロカーボン薄膜を成膜したり、被処理体４７のシリコン
酸化膜をエッチング処理することができた。
【００８３】
【発明の効果】このため本発明は、フルオロカーボンガ
スを直接使用することなく、プロセス処理に不可欠なＣ
x Ｆy ラジカルを効率的に得ることができる。
スを直接使用することなく、プロセス処理に不可欠なＣ
x Ｆy ラジカルを効率的に得ることができる。
【００８４】又、本発明は、取り扱いが容易な固形フッ
化樹脂材料を使用してプロセス処理に不可欠なＣx Ｆy
ラジカルを発生させることができる。
化樹脂材料を使用してプロセス処理に不可欠なＣx Ｆy
ラジカルを発生させることができる。
【００８５】更に、本発明は、ガス源を小型化してプロ
セス処理するクリーンルーム等を有効活用することがで
きる。
セス処理するクリーンルーム等を有効活用することがで
きる。
【図１】本発明方法をシリコン板に成膜されたシリコン
酸化膜に所要のパターンをエッチングするプロセス処理
装置としてのエッチング処理装置を示す説明図である。
酸化膜に所要のパターンをエッチングするプロセス処理
装置としてのエッチング処理装置を示す説明図である。
【図２】レーザ光のエネルギー密度とＣＦ2 ラジカル密
度の関係を示すグラフである。
度の関係を示すグラフである。
【図３】レーザ照射と高周波電力及びバイアス電圧の印
加タイミングを示す説明図である。
加タイミングを示す説明図である。
【図４】他のプロセス処理装置を示す説明図である。
【図５】高周波電力と膜堆積速度の関係を示すグラフで
ある。
ある。
【図６】レーザ走査速度とＣＦ2 ラジカルの密度比の関
係を示すグラフである。
係を示すグラフである。
【図７】レーザ出力を一定化した状態で高周波電力とＣ
x Ｆy ラジカル密度の関係を示すグラフである。
x Ｆy ラジカル密度の関係を示すグラフである。
【図８】高周波電力とエッチング速度の関係を示すグラ
フである。
フである。
【図９】他のプロセス処理装置を示す説明図である。
１ プロセス処理装置としてのエッチング処理装置、３
処理容器、５ プラズマ発生手段を構成する放電室、
７ プラズマ発生手段を構成する出力調整装置、９ プ
ラズマ発生手段を構成する高周波電源、１１ プラズマ
発生手段を構成する高周波アンテナ、３３・３５ 固形
フッ化樹脂材料、４５ レーザ照射装置
処理容器、５ プラズマ発生手段を構成する放電室、
７ プラズマ発生手段を構成する出力調整装置、９ プ
ラズマ発生手段を構成する高周波電源、１１ プラズマ
発生手段を構成する高周波アンテナ、３３・３５ 固形
フッ化樹脂材料、４５ レーザ照射装置
Claims (7)
- 【請求項１】フッ化炭素ラジカルにより被処理体に炭素
系薄膜を成膜したり、被処理体をエッチングするプロセ
ス処理において、処理容器内に配置された固形フッ化樹
脂材料にレーザ照射手段からレーザ光を照射して気化さ
せてＣx Ｆy ラジカル（x ＝1 ，2 ，3 ……，y ＝0 ，
1 ，2 ，3 ……）を発生させるプロセス処理におけるフ
ッ化炭素ラジカル発生方法。 - 【請求項２】被処理体に炭素系薄膜を成膜したり、被処
理体をエッチングするプロセス処理容器と、該処理容器
内に設けられる固形フッ化樹脂材料と、処理容器内の固
形フッ化樹脂材料にレーザ光を照射するレーザ照射装置
とを備え、固形フッ化樹脂材料に対するレーザ光の照射
により気化してＣx Ｆy ラジカル（x ＝1 ，2 ，3 …
…，y ＝0 ，1 ，2 ，3 ……）を生成して被処理体をプ
ロセス処理するプロセス処理におけるフッ化炭素ラジカ
ル発生装置。 - 【請求項３】請求項１又は２において、プラズマ発生手
段により処理容器内にプラズマを発生させるプロセス処
理におけるフッ化炭素ラジカル発生方法及び装置。 - 【請求項４】請求項１又は２において、固形フッ化樹脂
材料は所要の回転数で回転可能に設けると共にレーザ照
射装置は固形フッ化樹脂材料に対してレーザ光を幅方向
のほぼ全体に往復走査可能としたプロセス処理における
フッ化炭素ラジカル発生方法及び装置。 - 【請求項５】請求項１又は２において、固形フッ化樹脂
材料は四フッ化樹脂或いは三フッ化樹脂の何れかからな
るプロセス処理におけるフッ化炭素ラジカル発生方法及
び装置。 - 【請求項６】請求項３において、プラズマ発生手段は高
周波電源及び高周波アンテナからなるプロセス処理にお
けるフッ化炭素ラジカル発生方法及び装置。 - 【請求項７】請求項６において、レーザ照射装置はパル
スレーザ発振装置からなると共に該レーザ発振装置のパ
ルスに同期して高周波アンテナに印加される高周波電力
を変調制御するプロセス処理におけるフッ化炭素ラジカ
ル発生方法及び装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27997297A JP3841525B2 (ja) | 1997-09-27 | 1997-09-27 | プロセス処理方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27997297A JP3841525B2 (ja) | 1997-09-27 | 1997-09-27 | プロセス処理方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11100680A true JPH11100680A (ja) | 1999-04-13 |
| JP3841525B2 JP3841525B2 (ja) | 2006-11-01 |
Family
ID=17618516
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27997297A Expired - Fee Related JP3841525B2 (ja) | 1997-09-27 | 1997-09-27 | プロセス処理方法および装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3841525B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6749763B1 (en) | 1999-08-02 | 2004-06-15 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Plasma processing method |
| JP2009070586A (ja) * | 2007-09-10 | 2009-04-02 | Imagineering Kk | プラズマ生成方法、プラズマ生成装置、プラズマ生成装置用キャビティー及び計測装置 |
| JP2019102483A (ja) * | 2017-11-28 | 2019-06-24 | 東京エレクトロン株式会社 | エッチング方法およびエッチング装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102544071B1 (ko) * | 2015-10-27 | 2023-06-15 | 엘지전자 주식회사 | 복합 플라즈마 표면처리 장치 |
-
1997
- 1997-09-27 JP JP27997297A patent/JP3841525B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| US6749763B1 (en) | 1999-08-02 | 2004-06-15 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Plasma processing method |
| JP2009070586A (ja) * | 2007-09-10 | 2009-04-02 | Imagineering Kk | プラズマ生成方法、プラズマ生成装置、プラズマ生成装置用キャビティー及び計測装置 |
| JP2019102483A (ja) * | 2017-11-28 | 2019-06-24 | 東京エレクトロン株式会社 | エッチング方法およびエッチング装置 |
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|---|---|
| JP3841525B2 (ja) | 2006-11-01 |
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