JPH01235326A - プラズマ処理装置 - 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、マイクロ波放電により生成したプラズマを利
用し、試料表面に薄膜生成、又は、エツチング、スパッ
タリング、プラズマ酸化等を行うプラズマ処理装置に係
り、特に、大形の試料に対して使用するガスに応じ、均
一で良質の膜処理を行うのに好適なプラズマ処理装置に
関する。

〔従来の技術〕

従来の磁場中のマイクロ波放電によるプラズマを利用し
たプラズマ処理装置は、放電空間より試料室側へ拡散し
てきてプラズマ流中に処理に使用される材料ガスを注入
し、プラズマ中で励起させ活性種として、処理される試
料表面へ拡散させているが、材料ガスの試料面に対する
吹き出し角が固定しているため、試料中央部と端部とで
は処理速度が異なり、活性種の寿命にもより膜質が均一
でないという問題があった。

又、使用する材料ガスによって活性種の寿命が異なるた
め、一種類ごとに材料ガス吹き出し角を変なければなら
ないという問題があった。

以下、図により補足説明する。

第４図は従来の有磁場マイクロ波放電プラズマ処理装置
の構成図を示す。磁場コイル１を外側に備えた放電管２
に導波管３を通してマイクロ波４が導入され、放電管２
内に導入されたプラズマ用ガス５を、電子サイクロトロ
ン共鳴電離し、放電管２に連結され、処理される試料６
を保持する試料台７を備える試料室８の方向へ磁場コイ
ル１による磁場の勾配によりプラズマを押し出し、新た
に試料室８に導入された材料ガス９を励起、または、電
離しながら試料６の表面に運び、それによりプラズマ処
理する。この例によれば、材料ガス９の吹き出し方向は
試料６の面に対して０度（平行）に吹き出しており、仮
りに３０度位の方向に穴があっても、それぞれの吹き出
し流量を調節することができないため、材料ガスが活性
化され、試料表面に到達するときの密度分布は試料の大
きさ、及び材料ガス種の変化に対して、常に均一性を維
持することはできない、特に、材料ガスを変化させた場
合、あるいは、処理する試料の大きさが大きくなった場
合には、材料ガスの活性種の寿命が異なってくることも
あり、試料表面での密度分布を均一にすることは困難と
なり、その結果、成膜速度、膜質の均一性が悪化する。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、処理される試料へ対する材料ガス、又
は、放電ガスの吹き出し角、および、開口角等が考慮さ
れておらず、処理される試料の中心部と端部では、均一
なプラズマ処理ができないという問題があった。

本発明の目的は、使用するガスの種類に応じ、かつ、処
理される試料の大きさに応じてガスの吹き出し角を外部
より調整でき、しかも、均一なプラズマ処理を可能とし
たプラズマ処理装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、材料ガス又は放電ガスの試料表面に対する
吹き出し角を二種以上設置し、使用するガスの種類、及
び、処理される試料の大きさにより吹き出し角を外部よ
り選択、及び、調整することにより達成される。特に、
処理される試料が大きくなり放電領域が大きくなるほど
、この効果は大きい。

〔作用〕

放電空間より試料を配置した試料台をもつ試料室方向に
拡散してくるプラズマ流中へ材料ガスが注入されると、
材料ガスは活性種となりながらプラズマ流により試料表
面へ運ばれる。あるいは、直接試料へ達した後、プラズ
マ流により活性化されて、試料に堆積、又は、試料をエ
ツチングする。

このため、材料ガス活性種の試料面近傍の密度分布がそ
のまま処理後の膜厚、膜質の均一性を決定する。このた
め、本発明では、材料ガスの種類と試料の大きさにより
、材料ガスの吹き出し角を二種類以上設け、それぞれの
流量を調節することにより、試料近傍における材料ガス
の活性種の密度を均一化し、処理後の膜厚、膜質の均一
性を高めることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図、第２図、第３図により
説明する。

第１図及び第２図は、有磁場マイクロ波放電により試料
表面処理（成膜）を行うプラズマ処理装置に本発明を適
用した例で、第１図は構成図を示し、磁場コイル１を外
側に備えた放電管２に導波管３を通してマイクロ波４が
導入され、放電管２内に導入されたプラズマ用ガス５を
電子サイクロトロン共鳴により電離することにより、プ
ラズマを生成し、放電管２と連結され、処理される試料
６を保持する試料台７を備える試料室８方向に磁場コイ
ル１で発生する磁場の勾配によりプラズマを押し出し、
新たに試料室８内の試料６の前面に導入された試料ガス
９ａ、９ｂ、９ｃをプラズマ流により励起、または、電
離し、活性種として試料６の表面に輸送することにより
、試料６の表面にプラズマ用ガス５及び材料ガス９ａ、
９ｂ。

９ｃによる組成の薄膜を生成する。

第２図は、本実施例の材料ガス９ａ、９ｂ。

９ｃ吹き出し部の拡大構造図（第１図■部）を示したも
ので、材料ガス９ａ、９ｂ、９ｃは、それぞれの流量調
節バルブ１０　ａ　＋　１０　ｂ　＋　１０　ｃを通っ
た後、試料室８のフランジ部と吹き出し部フランジ１１
とにより仕切られたガス溜りに入り、そこから試料室８
内へ０度、３０度、６０度方向に吹き出す様になってお
り、同一の材料ガス９ａ。

９ｂ、９ｃでも流量調節バルブ１０ａ、ｌｏｂ。

１０ｃにより、それぞれの吹き出し角に相当する必要流
量が設定できる。尚、上記従来例は、全ての材料ガスの
吹き出し角が、一つか、あるいは二つあってもそう流量
が調節できない構造となっていた。

第３図は、本実施例により試料６に成膜を行なった場合
の膜特性を示す。破線は従来の場合を示しく吹き出し角
０度に相当）、実線が本実施例で得られたもので流量調
節バルブ１０ａ、１０ｂ。

１０ｃを適当に流量比を選べば、本図の実線の様に成膜
速度比、膜のち密性を示すエッチレート比も、試料６の
中心部から端部へ一定した均一な膜が生成されることが
わかる。このことは、処理される試料６が大きくなり、
装置が大形になる程、顕著になる。

この様に、本実施例によれば、材料ガス９ａ。

９ｂ、９ｃ、の各々についてガス吹き出し角が真なり、
それぞれの流量比を適当に選ぶことにより、試料表面に
成膜速度、膜質とも均一な成膜を行なうことができる。

なお、図中１１は吹き出し部フランジ、１２はＯリング
、１３は真空排気、１４は材料ガス吹き出し管である。

（発明の効果〕 本発明によれば、使用する材料ガス、又は、放電ガスの
密度を処理すべき試料面に均一に分布させることができ
、処理速度、膜質とも均一な処理ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の有磁場マイクロ波放電プラ
ズマ処理装置の断面図、第２図は、材料ガス吹き出し部
の断面図、第３図は、本発明の実施例により処理（成膜
）を行なった試料の面内の成膜速度比、エッチレート比
の均一性を示すグラフ、第４図は、従来の材料ガス吹き
出し角が−っしかない有磁場マイクロ波放電プラズマ処
理装置の断面図を示す。 １・・・磁場コイル、２・・・放電管、３・・・導波管
、６・・・試料、７・・・試料台、８・・・試料室、１
０ａ、１０ｂ。 １０ｃ・・・流量調節バルブ、１１・・・吹き出し部フ
ランジ、１２・・・０リング、１４・・・材料ガス吹き
出し管。 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、放電ガスが導入され、放電空間の一部を形成する放
   電管と、前記放電空間内に磁場を発生する磁場発生手段
   と、前記放電空間内へのマイクロ波導入手段と、前記放
   電管と連結され、処理すべき試料を保持する試料台を備
   えた試料室と、前記試料を処理する材料ガス、又は、前
   記放電ガスを前記試料室内へのガス導入手段とを含むプ
   ラズマ処理装置において、 前記放電ガスまたは前記材料ガスを前記試料室へ導入す
   る角度が、前記試料台の面に対して脱皮方向となるよう
   二箇所以上に前記ガス導入手段を配置したことを特徴と
   するプラズマ処理装置。 ２、前記ガス導入手段の各々に流量調整手段を設けたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のプラズマ処
   理装置。