JPH01296600A - プラズマ発生源 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、プラズマＣＶＤ　１プラズマドーピングなと
に用いるための大面積プラズマ発生源に関するものであ
る。

［υｆ来技術と発明の課題］ 第４図（イ）、（ロ）、（ハ）に公知のプラズマ発生源
を示す。

（イ）図において、２１は容器を示し、２２は試料ホル
ダ、２３は放電電極、２４は基板を示し、２５は高周波
電源、２６はマツチングボックスを示す。

反応原料ガスが容器２Ｉの横側導入口２７から、平行に
配置される放電電極２３と試料ホルダ２２の間の空間に
導入され、ここでプラズマにより活性化され、基板２４
」二に薄膜を形成し、真空１ノ１気により残余の廃ガス
は１ノ１゛気ロ２８から０１気される。これを平行平板
型と呼んでいる。

（ロ）図において、２９．３０は垂直方向にある反応原
料ガスの導入口２７から試料ホルダ２２の下側にあるｔ
ｅｌ気口２８の方向に流れる反応原料ガスに対し、容器
２１の横側に対向して設けられた放電電極であり、一方
は高周波電源２５と接続され、他方は接地される。これ
を容量結合型と呼んでいる。

（ハ）図において、３１は容器２１の横外周に右かれた
高周波コイルである。これを誘導結合型と呼んでいる。

また図示していないが、試料ホルダ２２には基板加熱用
ヒータが内蔵されている。

（イ）図に示す構成によれば、基板ホルダ２２の面積を
大きくすることができるが、エネルギー可変範囲の小さ
い電極間にプラズマを発生させるため、電極がスパッタ
され、基板２４が汚染されることがある。

（ｒＪ）　、（ハ）図に示す構成によれば、（イ）図に
示すもの同様試料ホルダ２２の面積を大きくすることが
できるが、電界又は磁界分布の不均一性に基づきプラズ
マが不均一になるため、基板２４上における均−処Ｙ里
が困難となる。

［課題を解決するための手段］ 本発明は」１記課題を解決する目的でなされたものであ
って、基本的にはプラズマＣＶＤ　、プラズマドーピン
グ等に用いられる装置の容器の外側で環状放電電極を同
軸状に配置することによって、放電電極のスパッタによ
る基板のスパッタによる汚染のおそれを解消するととも
に、電界の集中がすくなく、従ってプラズマの密度を広
い空間内で均一化できるプラズマ発生源を提供するもの
である。

以下、図面に示す実施例により本発明を説明する。

第１図（イ）は反応容器を縦断面で示し、同（ロ）は横
断面で示す。１はガラス製ベルツヤ−からなる容器を示
す。図示のように容器１は倒立して用いているので、こ
のペルジャーの底部を上部、又は上面と呼ぶことにする
。

容器１にその上面において、中心軸線上に所定深さの凹
部２を設け、その凹部先端は複数の孔３をもって水平方
向に放射状に開孔している。この凹部２の中心に反応原
料ガスの導入管４が挿入され、その先端は四部２の内周
面と密封の状態で前記複数の孔３により容器１と連通ず
る。

この凹部２の内周面と導入管４七の間に金属製の環状放
電電極５が配置され、またこの電極５に対応して容器１
の外側に金属製の環状放電電極６が配置される。

これら電極５，６から離れた領域で反応容器１内に試料
ホルダ７が配置される。図示していないが、試料ホルダ
７は中心軸線において回転できる構成となっている。容
器１はその下方でベース８と密」４状態で結合でき、前
記反応原料ガスの導入管４に対して、試料ホルダ７の下
側で前記ベース８に真空＋Ｊｌ気、廃ガスのυＦ気口９
が形成されている。

中心軸線上にある環状放電電極５に対して、マツチング
ボックス１０を介して高周波（ＲＦ　）電源１１が接続
され、高周波遮断フィルタ１２を介して正、又は負の可
変直流電圧電源が切替えにより選択して、高周波電源１
１と重畳して前記電極５に印加できるように構成され、
電源の他端はそれぞれ接地されている。なお、本実施例
では環状放電電極５に直流、高周波電源１１を印加して
いるが、これを接地して環状放電電極６に同様印加する
構成としてもよい。画電極５，６によって囲まれる領域
で斜線で示す部分がプラズマ領域である。プラズマ領域
より離れた配置にある試料ホルダ７には、これを電極と
して直流可変電源と高周波電源ＩＩが重畳して印加てき
るようにし、又接地電位をとるように構成される。

に閉環状放電電極５と６の同軸状配置により、高周波電
界の分布を放射状にすることができ、この場合、中心側
にある電極の径を大きくすることで、放射中心部の電界
強度を緩和することができ、図示のように広い面内で一
様化したプラズマを発生させることができる。なお、環
状放電電極間でプラズマを発生させるための高周波に、
直流を重畳させるのは、試料方向に流れるイオン／電子
のエネルギー（速度）を制御するためのもので、試料ホ
ルダ７への直流、高周波の印加は、誘電体試料に対する
イオン／電子のエネルギー制御のためのものである。

本実施例では、環状放電電極５，６を容器１の外側に配
置したので、従来の第４図（イ）によるような場合に生
じるスパッタによる基板の汚染を解消することができ、
また第４図（ロ）、（ハ）によるような場合に生しる不
均一性電界又は磁界の発生もなく、広い面内で均一化で
きるプラズマ発生源を提供することができる。

このプラズマ発生源の操作を概略説明する。

先ず、導入管４より原料ガスを容器１内へ導入したうえ
、高周波電源１１より高周波を供給する。

ここてマ、チングボノクス１０を調整してイノピータン
スの整合を罎る。これによってプラズマｆａｎ　域にプ
ラズマが確立する。

可変直流＋ａ汀主電源）Ｃによるバイアス値を所定値に
調整する。

次いて、ノλ板２４側を調整する。基板２４が導電性の
場合は、試料ホルダ７に接続されている直流電源を調整
する。これによって基板２４に入射する荷電粒子のエネ
ルギーと■の調整が行なわれる。

基板２４か絶縁性の場合は、試料ホルダ７に高周波を印
加したうえて直流バイアスを印加する。

所定の荷電粒子か基板側に得られるようになると基板２
４の処理に入る。

第２図は別の実施例を示す。図はプラズマ源発生部分の
みを断面図で示している。

第２図の構成において、中心軸線」二の凹部２と容器１
の外周而との間において、容器上面より環状凹部１３が
形成され、前記凹部２および環状凹部１３にそれぞれ環
状放電電極５および１４が配置され、容器１の最外側に
環状放電電極６が配置され、これら凹部２およびＩ３に
よって形成される容器１の凸面部に、環状電極＋５．Ｉ
［ｉが配置される。環状放電電極５，６は高周波電源Ｉ
＋に接続され、中間の環状放電電極Ｉ４は接地される。

この場合、環状放電電極Ｉ４に前記電源を印加し、他の
電極５，６を接地してもよい。また、環状電極＋５．Ｉ
［ｉは切替えにより、正又は負の可変直流電圧電源と接
続され、電源の他端は接地される。なお、この中間にあ
る環状放電電極は更に増加させることもてきる。

この実施例では、最内側の環状放電電極５と最外側の環
状放電極６七の中間に環状放電電極Ｉ４があり、それぞ
れの高周波電界強度を制御することによって広い面内て
一様化したプラズマを発生させることができる。

第３′図は、第１図、第２図の原料ガス導入とは異なる
反応原料ガスの導入構成を示している。第１図、第２図
に示す装置では、反応原料ガスは反応容器の中心線方向
よりプラズマ領域に放射状に導入されるのに対し、本例
では、プラズマ発生領域において、反応容器の外周而に
等分して設けた複数の反応原料カス導入口４より導入す
るようにしており、第１図、第２図の原料ガス導入と同
様に環状放電電極の゛Ｆ径方向で原料ガスの導入が行わ
れる。この場合、１）１気［］は図示していないが、第
１図に示すものと同様下方に設けられる。

［発明の効果コ 以−」一実施例について説明したように、本発明では、
環状放電電極を同軸状に容器の外側に配置しており、広
い面内て−・株化したプラズマを発生させることかでき
、更に、環状放電電極を３＠もしくはそれ以上配置し、
これらの電極間に独立して高周波を供給することによっ
てより広い面内で一様化したプラズマを発生さぜること
がてきる。

第３図は、本発明における反応原料ガス導入の他の例を
示す。

第４図（イ）、（ロ）、（ハ）はそれぞれ従来のブラス
マ発牛諒を示す。

１・・・容器、２・・・凹部、３・・・孔、４・・・反
応原料ガス導入Ｉコ、５．６．１４・・・環状放電電極
、７・・・試料ホルダ、８・・・ベース、９・・・排気
口、１０・・・マ、チングボノクス、１１・・・高周波
電源、１２・・・高周波遮断フィルタ、１３・・・環状
凹部、１５．１６・・・環状電極。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）容器の外側に環状放電電極を同軸状に配置したこ
   とを特徴とするプラズマ発生源。
2. （２）容器の外側に３個もしくはそれ以上の環状放電電
   極を同軸状配置し、これら電極間に供給される高周波を
   それぞれ独立に制御することを特徴とするプラズマ電源
   。
3. （３）原料ガスの供給を請求項（１）、又は（２）の環
   状放電電極間の半径方向で行うことを特徴とするプラズ
   マ発生源。