JP2581151B2 - Ｅｃｒプラズマ源 - Google Patents
Ｅｃｒプラズマ源Info
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- JP2581151B2 JP2581151B2 JP63104900A JP10490088A JP2581151B2 JP 2581151 B2 JP2581151 B2 JP 2581151B2 JP 63104900 A JP63104900 A JP 63104900A JP 10490088 A JP10490088 A JP 10490088A JP 2581151 B2 JP2581151 B2 JP 2581151B2
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- Japan
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- gas
- plasma
- chamber
- etching
- gas decomposition
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- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、成膜またはエッチングに使用するECRプ
ラズマ源に関するものである。
ラズマ源に関するものである。
ECR（電子サイクロトロン共鳴）を利用したプラズマ
装置の概略を第６図に示す。同図において、１はプラズ
マ生成室、２はセラミックス窓、３はマイクロ波を導入
する導波管、４は磁気コイル、５はプラズマ引き出し口
である。プラズマ引き出し口５はプロセスチャンバー６
内に連通する。プロセスチャンバー６内には基材７を取
付ける試料台８が設けられる。なお、11は冷却水用配
管、18は絶縁物である。
装置の概略を第６図に示す。同図において、１はプラズ
マ生成室、２はセラミックス窓、３はマイクロ波を導入
する導波管、４は磁気コイル、５はプラズマ引き出し口
である。プラズマ引き出し口５はプロセスチャンバー６
内に連通する。プロセスチャンバー６内には基材７を取
付ける試料台８が設けられる。なお、11は冷却水用配
管、18は絶縁物である。
かかるECRプラズマ装置を用いて基材７に成膜する場
合は、プラズマ生成室１内にガス導入管９よりガス（た
とえばN2,O2,H2,Ar等）を導入してプラズマを発生さ
せ、一方、プロセスチャンバー６に設けたガス導入管10
より反応ガス（たとえばSiH4等）を導入して前記プラズ
マと接触させ、基材７上にSiO2,Si3N4等の薄膜を形成さ
せる。これと同時に排気口16より排気する。
合は、プラズマ生成室１内にガス導入管９よりガス（た
とえばN2,O2,H2,Ar等）を導入してプラズマを発生さ
せ、一方、プロセスチャンバー６に設けたガス導入管10
より反応ガス（たとえばSiH4等）を導入して前記プラズ
マと接触させ、基材７上にSiO2,Si3N4等の薄膜を形成さ
せる。これと同時に排気口16より排気する。
エッチングの場合は、プラズマ生成室１内にガス導入
管９よりエッチングガスとして塩素、ふっ素等のガスを
導入するか、あるいはプロセスチャンバー６のガス導入
管10より塩素、ふっ素等のガスを導入しかつプラズマ生
成室１のガス導入管９よりAr,Ne等のガスを導入して基
材７の表面のエッチングを行う。
管９よりエッチングガスとして塩素、ふっ素等のガスを
導入するか、あるいはプロセスチャンバー６のガス導入
管10より塩素、ふっ素等のガスを導入しかつプラズマ生
成室１のガス導入管９よりAr,Ne等のガスを導入して基
材７の表面のエッチングを行う。
かかる従来のプラズマ装置では、以下の問題があっ
た。
た。
（ａ）プロセスチャンバー６の真空度は、プラズマ生成
室１にガス導入管９から導入されたガスが拡散してくる
ために、10-4〜10-3Torrのオーダーになってしまい、成
膜またはエッチング中に残留物、たとえばO,C等が混入
していた。
室１にガス導入管９から導入されたガスが拡散してくる
ために、10-4〜10-3Torrのオーダーになってしまい、成
膜またはエッチング中に残留物、たとえばO,C等が混入
していた。
（ｂ）プロセスチャンバー６内へのガス導入は、ガス導
入管10から行われるが、ECRプラズマ流のまわりから成
膜ガスを供給するために、均一な成膜、エッチングが困
難であった。
入管10から行われるが、ECRプラズマ流のまわりから成
膜ガスを供給するために、均一な成膜、エッチングが困
難であった。
（ｃ）プラズマ生成室１内の未反応ガスが基材７上へ到
達するため、膜品質の低下を招来していた。
達するため、膜品質の低下を招来していた。
（ｄ）エッチングガス（塩素、ふっ素等）をプラズマ生
成室１内にて分解すると、生成室１内がすぐに腐食して
いた。
成室１内にて分解すると、生成室１内がすぐに腐食して
いた。
したがって、この発明の目的は、これらの問題を生じ
させることのないECRプラズマ源を提供することであ
る。
させることのないECRプラズマ源を提供することであ
る。
この発明のECRプラズマ源は、ECR条件にてプラズマを
生成するプラズマ生成室のプラズマ引き出し口に、多孔
板または網の形態のプラズマ引き出し制御用マルチアパ
ーチャー電極で区画され、ガス導入部および排気部を有
するガス分解室を設けたものである。
生成するプラズマ生成室のプラズマ引き出し口に、多孔
板または網の形態のプラズマ引き出し制御用マルチアパ
ーチャー電極で区画され、ガス導入部および排気部を有
するガス分解室を設けたものである。
この発明によれば、成膜時には、プラズマ生成室でか
ら引き出したプラズマと、ガス分解室内に前記ガス導入
部から導入した成膜ガスとの衝突により成膜ガスをガス
分解室で分解する。このとき、ガス分解室に排気部を設
けたので、プラズマ生成室から拡散してきたガスや残留
する未反応の成膜ガスがプロセスチャンバー内に流入す
るのが抑制される。
ら引き出したプラズマと、ガス分解室内に前記ガス導入
部から導入した成膜ガスとの衝突により成膜ガスをガス
分解室で分解する。このとき、ガス分解室に排気部を設
けたので、プラズマ生成室から拡散してきたガスや残留
する未反応の成膜ガスがプロセスチャンバー内に流入す
るのが抑制される。
一方、エッチング時には、成膜と同様にして、エッチ
ングガスの分解をガス分解室で行う。
ングガスの分解をガス分解室で行う。
その結果、（１）成膜およびエッチングのいずれにお
いても、プラズマ生成室に対してガス分解室を介して設
けたプロセスチャンバー内を高真空度（10-5〜10-6Torr
のオーダー）に維持することができ、また形成した膜中
への不純物量の混入を低減することができる。（２）未
反応ガスがプロセスチャンバー内の基材上に到達しなく
なり、膜質が向上する。（３）エッチングガスの分解を
ガス分解室で行うことにより、プラズマ生成室内の腐食
を防止できる。（４）原料ガスを基材の上方全域で分解
できるため、均一な成膜またはエッチングが可能となる
（精度±２％）。（５）多孔板または網の形態のプラズ
マ引き出し制御用マルチアパーチャー電極に電圧を印加
することにより、プラズマエネルギーおよびガス分解室
でのガスの分解度合いを制御することができる。
いても、プラズマ生成室に対してガス分解室を介して設
けたプロセスチャンバー内を高真空度（10-5〜10-6Torr
のオーダー）に維持することができ、また形成した膜中
への不純物量の混入を低減することができる。（２）未
反応ガスがプロセスチャンバー内の基材上に到達しなく
なり、膜質が向上する。（３）エッチングガスの分解を
ガス分解室で行うことにより、プラズマ生成室内の腐食
を防止できる。（４）原料ガスを基材の上方全域で分解
できるため、均一な成膜またはエッチングが可能となる
（精度±２％）。（５）多孔板または網の形態のプラズ
マ引き出し制御用マルチアパーチャー電極に電圧を印加
することにより、プラズマエネルギーおよびガス分解室
でのガスの分解度合いを制御することができる。
第１図はこの実施例の概略説明図である。第１図にお
いて、第６図に示した従来の構成部材と同一部材につい
ては同じ符号を付して説明を省略する。
いて、第６図に示した従来の構成部材と同一部材につい
ては同じ符号を付して説明を省略する。
プラズマ生成室１の下部、すなわちプラズマ引き出し
口にはガス分解室12,12が設けられる。このガス分解室1
2は、多孔板であるプラズマ引き出し制御用マルチアパ
ーチャー電極13で区画され、ガス導入部14および排気部
15を有する。第２図はガス分解室12の平面図である。
口にはガス分解室12,12が設けられる。このガス分解室1
2は、多孔板であるプラズマ引き出し制御用マルチアパ
ーチャー電極13で区画され、ガス導入部14および排気部
15を有する。第２図はガス分解室12の平面図である。
次にこの実施例の動作を説明する。成膜時には、プラ
ズマ生成室１内に同生成室１内を汚さない反応ガス（A
r,Ne,Kr等の不活性ガス、H2,N2,O2等の反応ガス）を導
入してプラズマ化し、一方、成膜ガス（SiH4,B2H4,GeH4
等）を前記ガス分解室のガス導入部から導入することに
より、プラズマ生成室からのプラズマと成膜ガスとの衝
突により成膜ガスを分解する。また、排気部15でガス分
解室12内を排気することで、プロセスチャンバー６内の
真空度悪化を防止する。また、エッチング時にはガス導
入部14よりエッチングガス（Cl2,F2等）を導入する。
ズマ生成室１内に同生成室１内を汚さない反応ガス（A
r,Ne,Kr等の不活性ガス、H2,N2,O2等の反応ガス）を導
入してプラズマ化し、一方、成膜ガス（SiH4,B2H4,GeH4
等）を前記ガス分解室のガス導入部から導入することに
より、プラズマ生成室からのプラズマと成膜ガスとの衝
突により成膜ガスを分解する。また、排気部15でガス分
解室12内を排気することで、プロセスチャンバー６内の
真空度悪化を防止する。また、エッチング時にはガス導
入部14よりエッチングガス（Cl2,F2等）を導入する。
プロセスチャンバー６に電圧を印加することにより、
プラズマ生成室１およびガス分解室12からイオンを効率
よく引き出すことができる。このとき、多孔板で構成さ
れたマルチアパーチャー電極13の孔の数および径によっ
て、ガス分解室12とプロセスチャンバー６との圧力差が
決定される。孔の径（アパーチャー径）は約2mm以下で
あるのが好ましく、これよりも径が大きくなると、ガス
分解室12からプロセスチャンバー６へガスが拡散するた
め、差圧が保てなくなり、差動排気を大きくする必要が
あるため好ましくない。また、多孔板に代えて網状のも
のを使用してもよい。
プラズマ生成室１およびガス分解室12からイオンを効率
よく引き出すことができる。このとき、多孔板で構成さ
れたマルチアパーチャー電極13の孔の数および径によっ
て、ガス分解室12とプロセスチャンバー６との圧力差が
決定される。孔の径（アパーチャー径）は約2mm以下で
あるのが好ましく、これよりも径が大きくなると、ガス
分解室12からプロセスチャンバー６へガスが拡散するた
め、差圧が保てなくなり、差動排気を大きくする必要が
あるため好ましくない。また、多孔板に代えて網状のも
のを使用してもよい。
このように、ガス分解室12にマルチアパーチャー電極
13を設置し、排気部15より排気することにより、プロセ
スチャンバー６内を10-5〜10-6Torrのオーダーの高真空
に維持することができ、成膜中の膜内への不純物量が低
減される。
13を設置し、排気部15より排気することにより、プロセ
スチャンバー６内を10-5〜10-6Torrのオーダーの高真空
に維持することができ、成膜中の膜内への不純物量が低
減される。
なお、この実施例でガス分解室12を二重構造としたの
は、多元系薄膜を形成する際に原料ガスを別々に分解す
るためであり、したがって一重構造であってもよく、あ
るいは三重構造以上であってもよい。
は、多元系薄膜を形成する際に原料ガスを別々に分解す
るためであり、したがって一重構造であってもよく、あ
るいは三重構造以上であってもよい。
次に第１図に示すECRプラズマ源において、マルチア
パーチャー電極13に電圧を印加することで、エッチング
速度を制御できることを調べた実験結果を説明する。
パーチャー電極13に電圧を印加することで、エッチング
速度を制御できることを調べた実験結果を説明する。
例1:SiO2基材をプロセスチャンバー内の試料台上に設
置し、圧力を2.0×10-5Torrにし、ガス分解室にエッチ
ングガスとしてC3F8ガスを導入し、電流密度を0.17mA/c
m2とした条件下において、マルチアパーチャー電極の印
加電圧を変えて、基材表面近くの粒子のエネルギーとエ
ッチング速度との関係を調べた。その結果を第３図に示
す。
置し、圧力を2.0×10-5Torrにし、ガス分解室にエッチ
ングガスとしてC3F8ガスを導入し、電流密度を0.17mA/c
m2とした条件下において、マルチアパーチャー電極の印
加電圧を変えて、基材表面近くの粒子のエネルギーとエ
ッチング速度との関係を調べた。その結果を第３図に示
す。
例2:Al-Cu（４％）基材をプロセスチャンバー内の試
料台上に設置し、圧力を4.4×10-5Torrにし、ガス分解
室にエッチングガスとして塩素ガスを導入し、電流密度
を0.22mA/cm2とした条件下において、マルチアパーチャ
ー電極の電圧を変えて、基材表面近くの粒子のエネルギ
ーとエッチング速度との関係を調べた。その結果を第４
図に示す。
料台上に設置し、圧力を4.4×10-5Torrにし、ガス分解
室にエッチングガスとして塩素ガスを導入し、電流密度
を0.22mA/cm2とした条件下において、マルチアパーチャ
ー電極の電圧を変えて、基材表面近くの粒子のエネルギ
ーとエッチング速度との関係を調べた。その結果を第４
図に示す。
例3:Al基材をプロセスチャンバー内の試料台上に設置
し、圧力を4.4×10-5Torrにし、ガス分解室にエッチン
グガスとして塩素ガスを導入し、電流密度を0.22mA/cm2
とした条件下において、マルチアパーチャー電極の電圧
を変えて、基材表面近くの粒子のエネルギーとエッチン
グ速度との関係を調べた。その結果を第５図に示す。
し、圧力を4.4×10-5Torrにし、ガス分解室にエッチン
グガスとして塩素ガスを導入し、電流密度を0.22mA/cm2
とした条件下において、マルチアパーチャー電極の電圧
を変えて、基材表面近くの粒子のエネルギーとエッチン
グ速度との関係を調べた。その結果を第５図に示す。
第３〜５図から、マルチアパーチャー電極に印加する
電圧が高くなると、エッチング速度が増大することがわ
かる。これは、プラズマエネルギーが増大し、ガス分解
室でのガスの分解度合いが高くなるためである。したが
って、マルチアパーチャー電極に電圧を印加すること
で、プラズマエネルギー、ガス分解室での分解度合いを
制御できる。
電圧が高くなると、エッチング速度が増大することがわ
かる。これは、プラズマエネルギーが増大し、ガス分解
室でのガスの分解度合いが高くなるためである。したが
って、マルチアパーチャー電極に電圧を印加すること
で、プラズマエネルギー、ガス分解室での分解度合いを
制御できる。
この発明によれば、以下の効果がある。
（１）成膜およびエッチングのいずれにおいても、プロ
セスチャンバー内を高真空度に維持することができ、ま
た形成した膜中への不純物量の混入を低減することがで
きる。
セスチャンバー内を高真空度に維持することができ、ま
た形成した膜中への不純物量の混入を低減することがで
きる。
（２）未反応ガスはガス分解室の排気部より排気される
ためプロセスチャンバー内の基材上に到達しなくなり、
膜質が向上する。
ためプロセスチャンバー内の基材上に到達しなくなり、
膜質が向上する。
（３）エッチングガスの分解をガス分解室で行うことに
より、プラズマ生成室内の腐食を防止できる。
より、プラズマ生成室内の腐食を防止できる。
（４）均一な成膜またはエッチングが可能となる。
（５）多孔板または網の形態のプラズマ引き出し制御用
マルチアパーチャー電極に電圧を印加することにより、
プラズマエネルギーおよびガス分解室でのガスの分解度
合いを制御することができるため、高精度な成膜または
エッチングが可能となる。
マルチアパーチャー電極に電圧を印加することにより、
プラズマエネルギーおよびガス分解室でのガスの分解度
合いを制御することができるため、高精度な成膜または
エッチングが可能となる。
第１図はこの発明の一実施例の概略図、第２図はガス分
解室の平面図、第３図〜第５図は基材表面近くの粒子の
エネルギーとエッチング速度との関係を示すグラフ、第
６図は従来のECRプラズマ装置の概略図である。 １……プラズマ生成室、６……プロセスチャンバー、７
……基材、12……ガス分解室、13……マルチアパーチャ
ー電極、14……ガス導入部、15……排気部
解室の平面図、第３図〜第５図は基材表面近くの粒子の
エネルギーとエッチング速度との関係を示すグラフ、第
６図は従来のECRプラズマ装置の概略図である。 １……プラズマ生成室、６……プロセスチャンバー、７
……基材、12……ガス分解室、13……マルチアパーチャ
ー電極、14……ガス導入部、15……排気部
Claims (1)
- 【請求項１】ECR条件にてプラズマを生成するプラズマ
生成室のプラズマ引き出し口に、多孔板または網の形態
のプラズマ引き出し制御用マルチアパーチャー電極で区
画され、ガス導入部および排気部を有するガス分解室を
設けたことを特徴とするECRプラズマ源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63104900A JP2581151B2 (ja) | 1988-04-25 | 1988-04-25 | Ｅｃｒプラズマ源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63104900A JP2581151B2 (ja) | 1988-04-25 | 1988-04-25 | Ｅｃｒプラズマ源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01274398A JPH01274398A (ja) | 1989-11-02 |
| JP2581151B2 true JP2581151B2 (ja) | 1997-02-12 |
Family
ID=14393018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63104900A Expired - Fee Related JP2581151B2 (ja) | 1988-04-25 | 1988-04-25 | Ｅｃｒプラズマ源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2581151B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6936144B2 (en) * | 2000-02-24 | 2005-08-30 | Ccr Gmbh Beschichtungstechnologie | High frequency plasma source |
| JP5285998B2 (ja) * | 2008-08-28 | 2013-09-11 | 株式会社アルバック | イオン照射装置 |
-
1988
- 1988-04-25 JP JP63104900A patent/JP2581151B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01274398A (ja) | 1989-11-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |