JPH01205519A

JPH01205519A - プラズマ処理装置

Info

Publication number: JPH01205519A
Application number: JP3154488A
Authority: JP
Inventors: Yasutaka Furuichi; 古市　靖孝
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1988-02-12
Filing date: 1988-02-12
Publication date: 1989-08-17

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−］二の利用分野〕この発明は、プラズマ処理装置に関し、特に角形基板の
成膜に使用されるＥ　ＣＲ（ＥｌｅｃｔｒｏｎＣｙｃｌ
ｏｔｒｏｎ　Ｒｅ５ｏｎａｎｃｅ）プラズマＣＶＤ装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、ウェハプロセスにおける基板は円形であるが、
最近、太陽電池や液晶テレビ用として、角形の基板が必
要となり、特に大型の角形基板に効率良く成膜等を行う
方法が要望されている。

従来、大型の角形基板に成膜を行う場合は、プラズマＣ
ＶＤ装置が用いられていた。このプラズマＣＶＤ装置は
、例えば、反応室の載置台上に基板を載置するとともに
、この基板に対向して平行平板電極を設け、該電極に高
周波を印加してグロー放電を起こさせ、これにより反応
ガスを励起して基板を低温に保ったまま反応を生じさせ
、成膜を行うものである。従ってこのプラズマＣＶＤ装
置において角形基板に成膜を行う場合には、基板の形状
に応じて対向電極を変更するだけでよく、特に大型の角
形基板を形成する上では簡便な方法である。

〔発明が解決しようとする課題］とごろで、最近プラズマＣＶＤ法の−・種として、ＥＣ
ＲプラズマＣＶＤ法が開発され、既に実用に供されてい
る。ごのＩ”、　ＣＲプラズマＣＶＤ法は、ＥＣＲイオ
ン源において電子ザイクロトロン共鳴を起こさせ、これ
により高密度のプラズマを発生させるとともに、発ＩＰ
ｆ、磁界を利用して前記プラズマ流を基板等の試料に照
射して成膜を行うものであり、通常のプラズマＣＶＤ法
では得られない特徴、即ぢ、より低温で成膜することが
でき、成膜速度が高速であるといったような種々の特徴
を有するものである。

従って、このＥＣＲプラズマＣＶＤ法により前記のよう
な角形基板への膜形成が実現できれば便利である左考え
られるが、Ｅ　ＣＲプラズマＣＶＤ装置においては、プ
ラズマを均一に発生させるために、また電子サイクロト
ロン共鳴を容易に起こさせるために、プラズマ室及びそ
の外周の電磁コイル６３１円形に形成されており、この
ような装置で大型の角形基板を形成しようとすれば、装
置が非常に大型化してしまうという問題がある。即ち、
例えば正方形の角形基板にｌｌｕ形成を行う場合、それ
に外接するような大きさの円形基板に対して均一な膜形
成が行える装置を用いる必要があり、特に長方形の角形
基板上に膜形成を行おうとすれば、基板の大きさに対し
て非常に大きな装置を用いる必要があった。

この発明は、かかる点にＮｈでなされたもので、装置を
大型化することなく大型の角形基板に対して膜形成を行
うことができるプラズマ処理装置を得ることを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るプラズマ処理装置は、磁気回路により、
プラズマ室内に電子ザイクロＩ・ロン共鳴条件を満たす
磁界を形成してプラズマを発生させるとともに、このプ
ラズマ流を引き出して基板上に照射するようにしたもの
において、前記プラズマ室を円筒形に形成するとともに
、このプラズマ室のマイクロ波導入側に円又は楕円環状
の第１電磁コイルを、またプラズマ流の引き出し側に正
方形又は長方形の角形環状の第２電磁コイルを設けたも
のである。

［作用］この発明においては、プラズマ室が円筒形で形成され、
かつマイクロ波導入側の第１電磁コイルが円又は楕円環
状に形成されているから、従来同様に、容易にプラズマ
室内の所望の位置に電子ザイクロトロン共鳴条件を満足
する磁界を発生させることができるとともに、そのプラ
ズマもプラズマ室内に均一に分布することとなり、また
プラズマ流引き出し側の第２電磁コイルが正方形又は長
方形の角形環状に形成されているから、発散磁界の断面
形状も矩形となり、電磁コイル等を大きくすることなく
、大型の角形基板に均一にプラズマ流を照射して膜形成
を行うことが可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例によるプラズマ処理装置の断
面構成同であり、図において、１は空洞共振器となるよ
うに形成された円筒形のプラズマ室であり、このプラズ
マ室１の図中左側の側部には、マイクロ波導入のための
矩形導波管２が接続され、この導波管２は図示しないマ
イクロ波源としてのマグネトロン（ここでは周波数２．
　４５　Ｇ１１ｚとする）に接続されている。この導波
管２とプラズマ室１との間には、石英ガラス等で形成さ
れたマイクロ波導入窓３が配設されるとともに、このマ
イクロ波導入窓３と対向する側には、矩形の開口部４ａ
を有するプラズマ引き出し窓４が設けられている。なお
、５はこのプラズマ室１内にプラズマ発生用のガスを導
入するためのガス導入口である。

前記プラズマ室１の周囲には、マイクロ波導入側に第１
電磁コイル６ａが設けられ、プラズマ引き出し側に第２
電磁コイル６ｂが設けられている。

前記第１電磁コイル６ａは第２図に示すように、プラズ
マ室１の形状に応した円環状に形成され、第２電磁コイ
ル６ｂは第３図に示すように、正方形の角形環状に形成
されており、前記第１電磁コイル６ａの内径をｄ、前記
第２電磁コイル６ｂの内側寸法を第３図に示すようにそ
れぞれａ、ｂとしたとき、各サイズの関係は、ａ≧ｄ、
ｂ≧ｄとなっている。そして前記各電磁コイル６ａ、６
ｂによる磁界の強度は、前記２．　４５　Ｇｔｌｚのマ
イクロ波による電子ザイクロＩ・ロン共鳴の条件が前記
プラズマ室１の内部で成立するように決定され、また前
記各電磁コイル６ａ、６ｂによって発生ずる磁界は、後
述する基板方向に向けて発散するように形成される。な
お、前記周波数２．　４５　ＧＨｚのマイクロ波に対し
て電子サイクロトロン共鳴を起こすだめの磁束密度は、
８７５ガウスである。

前記プラズマ室１の側部には、これに接して反応室■が
配設されており、この反応室７内の前記プラズマ引き出
し窓４と対向する位置に正方形の角形基板８が設けられ
、この基板８は基板ホルダ９によって保持されている。

そして前記プラズマ引き出し窓４と基板８との間の、プ
ラズマ引き出し窓４近傍には、シャンク１０が設けられ
、このシャンク１０は開閉可能となっている。なお、１
１はこの反応室７内に反応ガスを導入するためのガス導
入口であり、図示しない排気系もこの反応室７に接続さ
れている。

次に作用について説明する。

まず、ガス導入ｒ−」５からプラズマ１内に、プラズマ
発生用のガスを導入し、このプラズマ室１の周囲に設け
られた第１及び第２電磁コイル６ａ。

６ｂに通電して、プラズマ室１内の所定の位置の磁束密
度が８７５ガウスとなるような磁界を形成する。このよ
うな状態で、周波数２．　４５　Ｇ１１ｚのマイクロ波
を導波管２を介して導入すると、このマイクロ波の周波
数と前記磁界により回転する電子の回転数が一致し、電
子はザイクロＩ・ロン共鳴を起こす。これにより電子は
マイクロ波から効率よくエネルギを吸収し加速する。こ
の加速された電子がガス分子と衝突することによりガス
分子はイオン化され、高密度のプラズマが生成される。

このプラズマの生成状態を観察しておき、安定すればシ
ャンク１０を開く。すると、前記生成されたプラズマは
、前記両電磁コイル６ａ、６ｂによって形成される発散
磁界の磁力線に沿って引き出され、第１回の破線で示す
ようなプラズマ流Ｐとなる。このとき、本実施例では、
第２電磁コイル６ｂｉ；ｌ角形環状に形成され、また、
プラズマ引き出し窓４も矩形の開口部４ａを有するので
、前記プラズマ流Ｐの断面形状は矩形となる。

そして前記プラズマは、反応室７に導入された反応ガス
と反応し、この反応物質が正方形の角形基板８」二に付
着して膜形成が行われる。

このような本実施例では、第２電磁コイル６ｂを角形環
状に形成したので、発散磁界の断面形状はほぼ前記第２
電磁コイル６ｂに応じた矩形形状となり、従ってプラズ
マ流Ｐの断面形状も矩形形状となって、装置を大きくす
ることなく角形基板８」−に均一にプラズマ流が照射さ
れ、該基板８上に均一な膜形成を行うことができる。し
かも、プラズマ室１及び第１電磁コイル６ａは従来同様
に円形であるので、これらを角形にする場合に比較し、
均一な分布を有するプラズマを従来同様に容易に発生さ
せることができ、また電子サイクロトロン共鳴条件を満
足する磁界を容易に形成することができる。さらに、プ
ラズマ室１を角形にした場合は、発生されるプラズマ流
は不均一なものとなって、真空シールとしてのオーリン
グ１２を破損するおそれがあるが、本実施例のように円
形のプラズマ室とした場合は、そのおそれもない。

なお、前記実施例では第１電磁コイル６ａを円環状に形
成し、第２電磁コイル６ｂを角形環状に形成したが、こ
れは第１電磁コイル６ａを楕円環状に形成するとともに
、第２電磁コイル６ｂをそれに応じた長方形の角形環状
に形成してもよく、長方形基板を形成するのに有効とな
る。ここで、第１電磁コイル６ａと第２電磁コイル６ｂ
の各内側寸法の関係については前述したが、前記のよう
に、第２電磁コイル６ｂを長方形の角形環状に形成する
場合は、例えば、第３図中のＸ−Ｘ”方向に移動成膜す
るとして、■、５ａ≧ｂ≧ａの関係にするのが望ましい
。

また、前記実施例では基板を固定したが、基板を往復動
させて移動成膜を行ってもよく、このようにすれば、さ
らに大きな角形基板に分布良く成膜できる。

さらに、前記実施例では本発明をプラズマ付着装置に適
用した場合について説明したが、本発明はプラズマエツ
チングを行う装置にも適用でき、大型の角形基板に対し
て、装置を大型化することなく均一なプラズマエンチン
グ処理を施すことができる。

〔発明の効果］以上のように、この発明によれば、磁気回路により、前
記プラズマ室内に電子ザイクロトロン共鳴条件を満たす
磁界を形成してプラズマを発生させるとともに、このプ
ラズマ流を引き出して基板に照射するようにしたプラズ
マ処理装置において、前記プラズマ室を円筒形に形成し
、このプラズマ室の周囲のマイクロ波導入側に円又は楕
円環状の第１電磁コイルを、またプラズマ流の引き出し
側に正方形又は長方形の角形環状の第２電磁コイルを設
けたので、発散磁界の断面形状を矩形にして、この矩形
領域においてプラズマ流を均一な密度で角形裁板上に照
射することができ、装置を大型化することなく、角形基
板への膜付着やプラズマエツチング処理が可能となる。

さらに、容易にプラズマ室内の所望の位置に電Ｙ−サイ
クロトロン共鳴条件を満足する磁界を発生させることが
できるとともに、そのプラズマもプラズマ室内に均一に
分布させることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるプラズマ処理装置の断
面構成図、第２図はその１１−　ＩＩ線断面図、第３図
は前記プラズマ処理装置の■−■線断面図である。１・・・プラズマ室、２・・・導波管、６ａ・・・第１
電磁コイル、６ｂ・・・第２電磁コイル、７・・・反応
室、８・・・基板。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）マイクロ波及びプラズマ発生用のガスが導入され
、プラズマを発生させるプラズマ室と、基板が載置され
た載置台を有し、反応ガスが導入される反応室と、前記
プラズマ室の周囲に配設された磁気回路とを備え、前記
磁気回路により、前記プラズマ室内に電子サイクロトロ
ン共鳴条件を満たす磁界を形成してプラズマを発生させ
るとともに、このプラズマ流を引き出し、前記基板に照
射するようにしたプラズマ処理装置において、前記プラ
ズマ室は円筒形に形成され、前記磁気回路は、マイクロ
波導入側に設けられた円又は楕円環状の第１電磁コイル
と、プラズマ流の引き出し側に設けられた角形環状の第
２電磁コイルとから構成されていることを特徴とするプ
ラズマ処理装置。