JPH01298700A - マイクロ波プラズマ発生装置 - 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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、改善されたマイクロ波プラズマ発生装置に関
する。より詳しくは、本発明は、改善されたマイクロ波
プラズマＣＶＤ装置、レジスト灰化装置に関する。

〔従来技術の説明〕

プラズマＣＶＤ法とは、特定の物質をプラズマ化して活
性の強いラジカルとし、このラジカルを基体に接触させ
て基体上に、堆積膜形成を施す方法をいい、プラズマＣ
ＶＤ装置とは、Ｓ亥プラズマＣＶＤ法の実施に用いられ
る装置をいう。

従来、こうしたプラズマＣＶＤ装置は、原料ガス導入口
と排気口とを有する真空容器で形成されたプラズマＣＶ
Ｄ室と、該プラズマＣＶＤ室に供給される原ｔ４ガスを
プラズマ化するエネルギーを供給する電６ｉｆ波等を供
給する装置とからなっている。

ところで、プラズマＣＶＤ法は前述のラジカルの強い活
性に依拠するものであり、ラジカルの密度や被処理体の
温度等を適宜選択することにより、所望の堆積膜形成を
行うが、プラズマＣＶＤ法において重要なことはラジカ
ルの効率的生成である。

従来、プラズマ化エネルギーを与える媒体としては、１
３．５６ＭＨｚ程度の高周波数電磁波が使用されていた
が、近年、２．４５Ｇｔ（ｚ程度のマイクロ波を用いる
ことにより、高密度プラズマを効率的に生成することが
でき、同時に被処理体を加熱することも可能であること
が判明し、マイクロ波を用いたプラズマＣＶＤ法が１王
目され、そのための装置もいくつか提案されている。

例えば、半導体デバイス、電子写真用感光体、画像入力
用センサー、撮像デバイス、光起電力素子、その他の各
種エレクトロニクス素子、光学素子等に用いる素子部材
としてのアモルファスシリコン（以下、ｒＡ−３ｉＪと
記す。）やポリ・シリコン（以下、ｒｐ−３ｉ　Ｊと記
す。）或いは５ｉ０２　、ＳｉＮ等の堆積膜をマイクロ
波を用いたプラズマＣＶＤ法（以下、ｒＭＷ−ＰＣＶＤ
法」と記す。）により形成する方法及びそのための装置
が提案されている。

ところでそうした従来のＭＷ−ＰＣＶＤ装置は、次の２
つのタイプに大別することができる。

即ちその１つのタイプは特公昭５８−４９２９５号公報
、特公昭５９−４３９９１号公報、実公昭６２−３６２
４０号公報等にみられるタイプのものであって、方形ま
たは同軸導波管にガス管を貫入させるか或いは接触させ
てプラズマを生起せしめる方式のものである。ｃ以下こ
の方式を、“「方式Ｉ　Ｊ　ＭＷ−ＰＣＶＤｉｉ”とい
う。〕他のタイプは、特開昭５７−１３３６３６号公報
等にみられるタイプのものであって、空洞共振器中で電
子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）を惹起せしめ、発散磁
界でプラズマを引き出す方式のものである。〔以下この
方式を、“［方式２ＪＭＷ−ＰＣＶＤ装置゛という。〕 「方式ｘ」Ｍｗ−ｐｃｖｏＨ置ニツイテハ、第４図に示
されるものを代表的なものとして挙げることができる（
実公昭６２−３６２４０公ｔｉｌｌ）。

即チ、［方式ＩＪ　ＭＷ−ＰＣＶＤ装置は、第４図に示
されるように、真空系、排気系、マイクロ波導入系で構
成されるものである。

第４図にあって、真空系は、反応器１０７と、ガス輸送
管１０７ａを介して接続した内径４０腐１程度のマイク
ロ波透過性の管（例えば石英管）或いは窓とで構成され
ている。前記石英管（或いは窓）は第１のガス導入パイ
プと接続し、同時にマイクロ波導波管と直交している。

そして反応器１０７内には、第２のガス導入パイプが接
続され、導入されたガス（シランガス）はｊＪＦ気系（
１０７ｂ。

１０８）によりＩＪＦ気されるようにされている。当２
に装置にあっては、第１のガス導入パイプから導入され
たガス（Ｏｔガス又はＮ２ガス）は、マイクロ波放電に
よりプラズマ化される。マイクロ波エネルギーによる放
電に際しては、摺動短絡板（−プランジャー）１０５を
動かしてマイクロ波人力インーーダンスの整合をとり得
るようにされている。かくして生成するプラズマ中のラ
ジカルが前記の第２のガス導入パイプを介して導入され
るシランガスと反応し、基板１１１上にＳｉｎｇまたは
ＳｉＮ等の膜形成がなされるところとなる。

「方式２Ｊ　ＭＷ−ＰＣＶＤ装置ニツイテハ、第５図に
示されるものを代表的なものとして挙げることができる
（特開昭５７−１３３６３６号公報）。

この装置は、電磁石Ｉ３を使用する以外、他の系構成は
上記の「方式ＩＪＭＷ−ＰＣＶＤ装置の場合と基本的に
同様である。即ち真空系は、円筒形状のプラズマ化室１
とそれに接続された堆積室２とで構成され、前記プラズ
マ化室にはマイクロ波導入窓３が該室内に真空に保持さ
れるようにして設けられている。プラズマ化室１には、
第１のガス導入バイブロ及びマイクロ波ｍ波管４が接続
され、該プラズマ化室はその外周に設けられた水冷パイ
プ５を介して水冷されるようにされている。

また、第５図に図示の装置にあっては、プラズマ化室１
と同心状になるように電磁石１３が配置されていて、そ
の磁力線の方向は、マイクロ波の１１行方向と同じであ
り、この磁場とマイクロ波の電場を直交させて電子サイ
クロトロン運動がなされるようにされている。このため
、プラズマ化室１はＴＥ＋、ｔ　　（ｔ：自然数）モー
ドの空洞共振器となるように設計されている。また堆積
室２には、第２のガス導入パイプと排気系とが接続され
ていて、該堆積室内のガスは前記排気系を介して排気さ
れる。

第５図の装置構成で代表される「方式２ＪＭＷ−ＰＣＶ
Ｄ装置にあっては、第１のガス導入バイブロを介して導
入されるガス（■（２ガス）がマイクロ波エネルギーに
よる放電に付されてプラズマ化される。そして８７５ガ
ウスの磁場のとき、マイクロ波エネルギーの反射波はほ
とんどゼロになる。もっとも当該装置では、チョーク構
造を持つ空洞共振器の端面板Ｉ６を真空中で移動させ、
ガス種、ガス圧、導入するマイクロ波電力によって空洞
共振器の条件を満たせるようにされている。上記の水素
プラズマは、電子サイクロトロン運動を行いながら磁力
線の方向に沿って輸送され、該プラズマ中のラジカルが
、第２のガス導入パイプを介して導入されるガス（シラ
ンガス）と反応し、基板ｌｌ上にＡ−５ｉの膜形成がな
されるところとなる。

しかしながら上記従来の［方式ＩＪＭＷ−ＰＣＶＤ装置
にしろまた［方式２ＪＭＷ−ＰＣＶＤ装置にしろ下述す
る解決を要する問題点が存在する。

即ち、「方式１」Ｍｗ−ｐｃｖｏｌ置ニツイテは、安定
した放電を得るについては、（ｉ　）　Ｉ　Ｔｏｒｒ以
上に内圧を制御する必要があること、（１１）ガス輸送
管中でラジカルが失活するため成膜堆積速度が遅いこと
、そして（山）投入するマイクロ波電力を上げて膜堆積
速度を早めようとすると、石英管と導波管のクロス部に
電界が集中して石英管がスパッタリングされるところと
なり、該スパッタリングにより粒子が生じそれら粒子が
堆積する膜中にとり込まれ、得られる膜は電気特性につ
いて欠陥のあるものになってしまうこと等の問題点があ
る。

また、「方式２ＪＭＶ／−ＰＣＶＤ装置ニツイテは、前
述のラジカル失活そしてスパッタリングに係る問題点は
ないものの、下述するような解決を要する問題点が存在
する。

即ち、（ｉｖ　）成膜は１０−’Ｔｏｒｒ程度の内圧（
即ち、ラジカルの平均自由行程が約１ｍ）の条件で行わ
れるため、Ｈ２ガスとシランガスを用いてのＡ−３ｉ膜
の形成では、基板上よりはむしろマイクロ波導入窓側に
Ａ−３Ｌ膜が堆積し易くなり、その結果空洞共振器内に
もＡ−３ｉ膜が付着するところとなって放電維持及び放
電開始が次第に困難になること、（Ｖ）以上のようにし
てマイクロ波専大窓上に堆積したＡ−３ｉ膜はやがて剥
離するところとなって、基板上或いは堆積中の膜上に付
着し、得られる堆積膜の品質を低下さセてしまうこと、
（ｖｌ）こうしたことがら成膜を行う度にチャンバー（
堆積室）内の清掃を行う必要があること、（νｉ）シた
がって装置の稼動率が低いこと等の問題点がある。

これらの問題点の他、「方式２ＪＭＷ−ｐｃｖＤ装置に
ついては、マイクロ波導入窓（３）と導波管（４）が締
結・固定されているため、空洞共振器長を変えるについ
ては真空中で端面板（１６）を動かすことにより行われ
るところ、作業効率が悪いという問題が更に存在する。

〔発明の目的〕

本発明は、従来のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置（ＭＷ
−ＰＣＶＤ装置）に係る前述の各種問題点を排除した、
稼動率及び作業効率がよく、そして良質のＡ−３ｉ等の
堆積膜を常時安定して製造できる改善されたＭＷ　　Ｐ
ＣＶＤＷ置及びレジスト灰化装置を提供することを主た
る目的とするものである。

本発明の他の目的は、Ｅ（ｊ？方式のような大型の電磁
石を用いることなくして、マイクロ波の伝播モードを適
宜選択することにより大面積基体への均一にして均質な
所望の堆積膜の形成を可能にする改善されたＭＷ−ＰＣ
ＶＤ装置を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、ガスの電離断面積にかかわり
なくしてマイクロ波エネルギーによる放電についてマイ
クロ波入力インピーダンスの整合が常にとれ、マイクロ
波エネルギーが有効に利用されて所望の堆積膜の多量生
産を可能にする、改善されたＭＷ−ＰＣＶＤ装置を提供
することにある。

〔発明の構成・効果〕

本発明者らは、従来のＭＷ−ＰＣＶＤ装置に係る前述の
各種問題点を排除して前記目的を達成すべく鋭意研究を
重ねた。その結果、（イ）ＥＣＲ法による磁場勾配でな
く、圧力勾配を利用することでガスの逆拡散を抑制する
手段を講じる、（ロ）成膜室をプラズマ密度に依存する
ことなくしてマイクロ波を整合させて空洞共振器として
動作する構造にする、（ハ）該空洞共振器内にヘルジャ
ーを貫入させてＴＭモードを励振するようにする、の（
イ）乃至（ハ）の装置構成をとることにより従来のＭＷ
−ＰＣＶＤ装置に係る前述の各種問題点を排除して前記
本発明の目的を所望どおりに達成できる知見を得た。

本発明は該知見に基づいて完成に至ったものであり、そ
の骨子は真空容器と、該真空容器内に反応用ガスを供給
する手段、該真空容器内を排気する手段、導波管を構成
要素とするマイクロ波立体回路を介してマイクロ波を空
洞に導入する手段、該空洞からプラズマ発生室にマイク
ロ波を透過させる手段とで構成されるマイクロ波プラズ
マ発生装置であって、前記マイクロ波立体回路中に空洞
共振器を設け、前記空洞共振器の対向する端面板の１つ
が空洞共振器長可変プランジャー、他の１つが金属多孔
板または基体保持台であることを特徴とするマイクロ波
プラズマ発生装置、特にはＭＷ−ＰＣＶＤ装置にある。

ところで、本発明のＭ　Ｗ　　Ｐ　ＣＶ　Ｄ　装Ｈニツ
イて上記（イ）の点の装置構成は、次のようにして達成
される。すなわち空洞共振器の構造を採用し、前記空洞
共振器の端面板を多孔板とすることで真空容器を空洞共
振器内部と成膜室の２つに分割し、空洞共振器内部とな
っている真空容器側に原料ガス（例、シランガス等）以
外のガス（例、１１□ガス、Ａｒガス等）を流して空洞
共振器内部となっている真空容器の圧力を成膜室の圧力
より高めることによって圧力勾配が形成される。即ち、
かくなる（イ）の装置構成をとることにより、１Ｏ−３
Ｔｏｒｒ台乃至Ｉ　Ｔｏｒｒの内圧での放電が可能にな
り、この内圧領域では生成するプラズマ中のラジカルの
平均自由行程が短く同時に圧力勾配によりガスの流れが
規制されるので、材料ガスの逆拡散は効率的に抑制され
る。

一方、前記空洞共振器の端面板が基体保持台であり、該
保持台付近にガスｌ）気口を存することで多孔板と同様
圧力勾配を形成することができる。

従って、この場合も、ガスの流れが規制され、材料ガス
の逆拡散は効率的に抑制される。

上記（ロ）の点の装置構成は、マイクロ波の位相・振幅
に応して適宜調整できる２つの整合回路を設けることに
より達成できる。なお、該整合回路と空洞共振器の間に
は定在波のエネルギーが蓄積するところとなるので、該
間隔を可及的に短縮することが望ましい。このところの
特に望ましいｆｌＦｉ様では、整合回路と空洞共振器を
一体化させ、２つの整合回路の中の少なくとも一方を空
洞長可変プランジャーにする。

ところで上述の反射マイクロ波の位相・振幅は、主とし
て、プラズマ密度とマイクロ波の給電回路の形状に依存
する。

即ちプラズマ密度については、ガス種・ガス圧或いは導
入するマイクロ波電力によって変化し、このときプラズ
マの複素屈折率ｎ−１ｋ　（Ｏｗｎ〈１、ｋは吸収係数
）も変化する。従って、常に空洞共振器として動作させ
るには、ｎ、にの効果を打消す必要がある。

ｎの効果を打消すには、空洞内径を変化させることが難
しいので空洞内径がｎ倍Ｈ＜ｎ＜１）細くなった分を空
洞共振器長（Ｌ）を伸ばして打消せばよい。

共振周波数（ｆ＝２．４５ＧＨｚ　）　、共振ｒｓｔモ
ード（ＴＭｒｓＬ）及び空洞内径（ｎ　Ｄ）が決まれば
新たな空洞共振器長の空気換算値（Ｌ′）は次式で求ま
る。

Ｌ！ 式中ｙ、はベッセル関数Ｊｒ（ｙ）＝Ｏの根であり、Ｃ
は光速である。

式（１）からしても明らかなように、ｎの変化量に応じ
て空洞共振器長りを調整することによりｎの効果を打消
すことができる。

また、ｋの効果、即ち、反射波の振幅と位相遅れδを打
ち消すについては、２つの整合回路を調整することによ
り行われる。

実際には、ｎ、には相互に従属関係にあるので−ｔＵの
（ｎ、　　ｋ）に対して空洞共振器長し及びスライド式
絞りを調整すればよい。

一方、マイクロ波の給電回路の形状により生ずる反射波
も、２種の整合回路を使用することにより効率的に整合
できる。

上記（ハ）の点の装置構成は、第１図に示すように方形
導波管と円筒空洞共振器の軸が直交するように締結する
ことにより達成できる。かくすることにより、空洞共振
器長を変化させる場合に導波管が邪魔になることはない
。そして、円筒空洞共振器内には、Ｔ　Ｍ　ｏ己（ｔ：
自然数）が励振され、大気中であっても空洞共振器長を
変えることができ、作業効率も良好になる。

以下、本発明によるＭＷ−ＰＣＶＤ装置を図示の装置例
により詳しく説明するが、本発明はそれらにより何ら限
定されるものではない。

装置例１ 筒車のため、円筒空洞共振器を用いた場合に限って説明
することとする。その場合の装置例を第１図の模式的透
視略図に示す。

第１図において、２１は方形導波管、２２は円筒空洞共
ｆｉｉ器、２３は空洞共振器長可変プランジャー、２４
は円筒面スライド式絞り、２５はマイクロ波透過性のペ
ルジャー、２６はマイクロ波反射部材、２７は堆積室、
２８は基体、２９は基体保持台、そして３０．３１は、
ガス導入パイプをそれぞれ示す。

第１図に図示の本発明のＭＷ−ＰＣＶＤ装置は、要する
に空洞共振器型マイクロ波プラズマＣＶＤ装置であり、
マイクロ波発振器（図示せず）、マイクロ波立体回路（
図示せず）、空洞共振器、マイクロ波透過性のペルジャ
ーで構成されたプラズマ化学ガス導入バイブ（３０，３
１）とガス排出口３２とを具備した堆積室とで構成され
る。

第１図において、円筒空洞共振器２２の材質は、マイク
ロ波の表面電流によるオーム損を少なくするため、電気
抵抗率の小さいものを使用することが好ましい。また、
空洞長可変プランジャー２３が駆動手段３４を介して嵌
合しながら動くので摩耗にも強くなければならない、従
って、銅、真ちゅう、或いは銀、銅または金メツキした
ステンレス鋼等の材質のものが望ましい、中でも、銀メ
ツキしたステンレス鋼が最適である。

この円筒空洞共振器２２は、その回転軸と方形導波管中
心軸とが直交するように締結されており、方形導′波管
２１のＨ５゜（ＴＥ、。）モードを円形導波管のＥ。ｌ
　（ＴＭＯ，）モードへ変換している。この空洞共振器
２２は、２つの整合回路と一体化されており、１つは空
洞共振器長可変プランジャー２３、もう１つは円筒面ス
ライド式絞り２４である。

空洞共振器長可変プランジャー２３は、空洞共振器２２
の軸に沿って移動可能であり、例えば、モーター３５を
備えた駆動手段３４を介して駆動すればよい、前記プラ
ンジャー２３と空洞共振器２２の間の異常放電を防ぐた
めりん青銅製のばね材〔例えばＥＭ　Ｉ　　（Ｅｌｅｃ
ｔｒｏ　Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｉｎｔｅｒ−ｆｅｒｅｎｃ
ｅ　）シールド製品、北川工業株式会社製〕で接触を良
好にしている。

円筒面スライド式絞り２４は、方形導波管２１と空洞共
振器２２のクロス部に左右一対配置する。

この絞りの動く方向は、図中に矢印で示すように、方形
導波管２１の長手方向であり、２つの絞りは各々独立に
円筒面に沿って回転スライドできる構造になっている。

この絞りと空洞共振器２２とは、前記プランジャーの場
合と同様の接触方法をとっている。

前述の空洞共振器２２（例えば、内径φ１２０龍）の中
には、マイクロ波透過性のベルジャー２５が貫入してい
る。このペルジャ−２５は、堆積室２７及び不図示の真
空ポンプとの組合せで真空系を構成するので、ペルジャ
ー２５と堆積室２７の間は真空封止用のゴム系０リング
３３で真空シールをする。その真空シールの外側でペル
ジャーを経由してマイクロ波の逃げ道となる２つの金属
の接触面にＥ、Ｍ、［（電磁干渉）シールドとしてスパ
イラル金属シール等を施し、圧着度を上げてマイクロ波
帯で接地することによりマイクロ波の残湯を防ぐ。

これとは別に、堆積室２７のフランジ面にマイクロ波反
射部材２６をビスで締結し、マイクロ波の反射と同時に
ガスがペルジャー２５と堆積室２７間を往来できるよう
にする。

このペルジャ−２５は、へりリア（［３ｃＯ）、石英（
Ｓｉｏ□）、アルミナ・セラミックス（ＡＺＺ○３）。

窒化ポロン（ＢＮ）、窒化珪素（ＳｉＮ）、窒化アルミ
（Ａ　Ｉ　Ｎ）のいずれかの材質でできている。

また、マイクロ波反射部材２６は、銀、銅または金メツ
キ（特に銀メツキが最適である）された金属に多数の孔
が穿孔された多孔板であり、例えば、開孔率６０％のφ
６鰭の円孔のあいた厚さ０、８−＊のアルミニウム製多
孔仮いわゆるパンチングボードである。この多孔板は異
常放電を抑制するため、堆積膜２７にビスで締結されて
いる。このような多孔板の代用として、エキスバンド・
メタルを使用しても良い。

堆積室２７内には基板２８、基板サセプタ２９皮び２本
のガス導入パイプ３０．３１があり、そのうちの１本（
３０）は、マイクロ波反射部材２６を貫通し、その先端
がペルジャー２５の内部に開放されており、もう１本（
３１）は、その先端がリング状で、多数のノズル孔より
ガスが噴出するようになっていて、ペルジャー２５と基
板サセプタ２９の間に設置されている。

堆積室２７は不図示の排気ポンプに接続していて、これ
により排気が行われる。

以上の説明した本発明のＭＷ−Ｐ　ＣＶ　Ｄ装置を作動
するに当たっては、先ず、作動に先立って、初期放電が
起こり易くなるように、空洞共振器長をｍ／２×λ（ｍ
：自然数）より若干短く設定しておく。このところは、
具体的には、ペルジャー２５が内蔵された状態で空洞共
振器となるように、予めネットワーク・アナライザー（
ヒユーレット・パラカード社製）で測定して短くする方
法を決めて行われる。

即ち、ペルジャーが例えば肉厚３ｕ、径φ７０龍、高さ
ｌＯＯ龍のサイズ及び肉厚３１飄、径φ１１０＋ｕ、高
さ１００　ｗｓ真のサイズのものである場合、短縮距離
は各々３　ｓｍ及び４鰭であり、空洞共振器長は２９１
１ｍ及び２９０１である。

以上のように準備した後装置を作動させる。そうすると
、不図示のマイクロ波発振器から投入されたマイクロ波
電力は導波管２１を介して空洞共振器２２内で増幅され
、ガス６人パイプ３０からペルジャー２５内に導入され
た水素ガス或いは水素・アルゴン混合ガスがマイクロ波
プラズマとなる。しかしながら放電後はマイクロ波の反
射が急激に増えるのでマイクロ波立体回路中に組込まれ
たパワー・モニターの反射電力を減らすよう空洞共振器
長可変プランジャー及び円筒面絞りを調節する。

本装置例において、ペルジャーとして肉厚３ｍｍ、径φ
７０龍、高さ１００１の石英ペルジャーを使用して水素
プラズマを生起させる場合、マイクロ波の反射を１０％
未満にするための２つの整合回路の配置例を表１に示す
。

なお、表１に示すところは、放電前に空洞共振器長を２
９０龍、スライド式絞り開口部を全開（口；９６Ｘ２７
＋ｎ）にセットして放電後の２つの整合回路の配置を表
したものである。絞りは左右対称に動かした場合の開口
部の横寸法（１０〜９６＋ｎ）を記し、縦は２７　ｍｍ
に固定した場合である。

表　　　１ 圧力、マイクロ波電力に応した整合回路の配置絞り全開 向、本装置例ではマイクロ波発振器は連続発振であり、
マイクロ波の脈流のリップル率が２００Ｗ〜５００Ｗの
範囲で１０％以内のものが使用される。そして、−度プ
ラズマが生起されるとマイクロ波の電力は１０％以内の
ゆらぎでプラズマに連続的に投入されるため、定常状態
へ移行する。

従って、本装置例の場合、放電前及び定常状態となった
放電後の各々の段階でマイクロ波の入力インビーダンス
が整合するよう調整する。そうした調整は、空洞共振器
長と円筒面絞りを放電前後に夫々１回ずつ行えば充分で
ある。

以上に述べた本発明のＭＷ−ＰＣＶＤ装置を使用してＡ
−５ｉ膜等の堆積膜を形成する場合、従来のＭｗ−ｐｃ
ｖＤ９１に見られる系内ガスの逆拡散の生起の問題は使
用ガスの流量比をコントロールするだけで節単に解消で
きて、所望の堆積膜を効率的に形成することができる。

１成膜例を以下に示す。

底撲■ 上述の装置例１に述べた本発明のＭＷ−Ｐ　ＣＶＤ！置
を使用して石英基板上にＡ−３ｉ：Ｈ：Ｆ膜を表２に示
す成膜条件で堆積した。

表２に示したように成膜用原料ガスとして５ｉＦａガス
を使用し、プラズマ発生用原料ガスとしてＨ！ガスとＡ
ｒガスを使用した。

成膜中での上述の従来のＭＷ−ＰＣＶＤ装置に見られる
系内ガスの逆拡散の問題は、ＳｉＦ４ガスと他の使用ガ
ス（Ｈｚガス＋Ａ「ガス）との流■比を１＝１０以上に
コントロールすることにより未然に防止することができ
た。

表　　　　２ かくしてた得られたＡ−３ｉ：Ｈ：Ｆ膜を公知の評価方
法により評価したところ、以下の緒特性を有して実用価
値の高いものであることがわかった。

即ち、 光導電率σ、　＝３．５　ｘ　１０−’　［Ω−’　（
ｊ　−’　］暗導電率σｄ　＝１．２Ｘ１０−”　［Ω
−寥（Ｊ　−’　］Ｅｇｏｐｔ　（光学的バンドギ＋　
ツブｌ　＝　１．８６　［ｅＶ］Ｅａ（活性化エネルギ
ー１　＝０．１３　［ｅＶ］装Ｔ炭蛮 前記装置例１では、マイクロ波透過性のペルジャー２５
と基体保持台２９との間にマイクロ波反射部材２６を配
置している。

第２図及び第３図に示す本実施例では、マイクロ波反射
部材２６が無く、該部材が果たしていた空洞共振器の端
面板の機能を基体保持台２９が果たすようにしている。

また、真空シールとマイクロ波ソールの２つの機能を金
属シール材３３　（特にテフロン・シール、フロロカー
ボン社製が最適）が果たしている。そのため基体２８を
真空雰囲気に保持した場合、基体２８が誘電体ならば第
３図のように基体保持台２９の上に載置し、基体２８が
マイクロ波反射体（例えば金属やシリコン単結晶など）
ならば、基体２８を基体保持台２９に埋め込んで両者が
一体となって空洞共振器の端面板を形成するように設計
する。

第３図に示す部分断面図は、基体２８を搬入或いは搬出
する場合のシステムの状態を表している。

この図において、ガス導入パイプ３１の開口部は可及的
にマイクロ波透過性へルジャ−２５の奥まで挿入し、ガ
ス排出口３２は可及的に基体２８に近づける。このよう
な配置によりプラズマの密度勾配をつけることができる
。

このような構成で装置を作動させる手順は、〔装置例１
〕と同しであるので説明を省略する。

以上述べた本発明のＭ％１−ＰＣＶＤ装置では、ガス種
・ガス圧・マイクロ波電力によらずに空洞共振器の整合
がとれるので磁場との共鳴を使わずに高いＱ値を保持し
た共振状態が得られ、その結果処理速度が向上する。ま
た、プラズマ中を伝播するマイクロ波も基体２８上では
マイクロ波の電界は常に０となり、イオンシースも薄い
のでＲＦを使った従来のプラズマ処理装置よりもプラズ
マ損傷は少なく、レジスト灰化装置に好適である。

処理斑 上述の〔装置例２〕に述べた本発明のマイクロ波プラズ
マ発生装置を使用して、表３に示す処理条件でレジスト
灰化を行った０表３のように、０□ガスをマイクロ波放
電でプラズマ化し、バタフライ・バルブで排気量を絞り
込んで圧力を０．　ＩＴ　ｏｒｒとし、５００Ｗのマイ
クロ波で処理した。

その結果、６インチウェハーで１時間に４８枚処理する
ことができ、従来よりも高速化が可能となった。

表　　　３ （発明の効果の概略〕 以上説明したように、本発明のＭＷ−ＰＣＶＤ装置によ
れば、従来のＭＷ−Ｐ・ＣＶＤに見られる各種の問題点
がことごとく解決され、装置の稼動率及び作業効率が著
叫く向上し、Ａ−５ｉデバイス等の製造コストを下げる
ことができることの他、得られるデバイスについて性能
上のばらつきがなくなる等の効果が奏される。また、Ｅ
ＣＲ方式のような大型の電磁石を使用しないのでマイク
ロ波の伝播モードを選べば容易に大面積化できるという
効果も奏される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置の典
型的−例を模式的に示す透視略図である。 第２図及び第３図は、それぞれ本発明のマイクロ波プラ
ズマＣＶＤ装置の他の例を示す透視略図と部分断面略図
である。 第４図乃至第５図は、従来のマイクロ波プラズマＣＶＤ
装置の説明図又は断面略図である。 第１図乃至第３図について、２１・・・方形導波管、２
２・・・空洞共振器、２３・・・空洞共振器長可変プラ
ンジャー、２４・・・円筒面スライド式絞り、２５・・
・マイクロ波透過性のペルジャー、２６・・・マイクロ
波反射部材、２７・・・堆積室、２８・・・基体、２９
・・・基体保持台、３０．３１・・・ガス導入パイプ、
３２・・・ガス排出口、３３・・・真空シール部材、３
４・・・駆動手段、３５・・・モーター。 第４図について、１０１・・・マイクロ波発振器、１０
２・・アイソレーター、１０３・・・パワーモニター、
１０３ａ・・・指針針、１０４・・・整合器、＋０５・
・・プラズマ発生炉、１０６・・・摺動短絡板、１０７
・・・反応器、１０７ａ・・・ガス輸送管、１０７ｂ・
・・排気管、１０８・・・排気装置。 第５図について、ｌ・・・プラズマ化室、２・・・堆積
室、３・・・マイクロ波導入窓、４・・・マイクロ波導
波管、５・・・水冷パイプ、６・・・第１ガス導入パイ
プ、１３・・・電磁石。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空容器と、該真空容器内に反応用ガスを供給す
   る手段、該真空容器内を排気する手段、導波管を構成要
   素とするマイクロ波立体回路を介してマイクロ波を空洞
   に導入する手段、該空洞からプラズマ発生室にマイクロ
   波を透過させる手段とで構成されるマイクロ波プラズマ
   発生装置であって、前記マイクロ波立体回路中に空洞共
   振器を設け、前記空洞共振器の対向する端面板が空洞共
   振器長可変短絡板（以下「プランジャー」と記す、）と
   金属多孔板であることを特徴とするマイクロ波プラズマ
   発生装置。
2. （２）前記の対向する端面板が前記プランジャーと基体
   保持台であり、該保持台付近にガス排気口を有すること
   を特徴とする請求項１に記載のマイクロ波プラズマ発生
   装置。
3. （３）前記空洞共振器内に、マイクロ波透過性で放電空
   間を形成するためのベルジャーを貫入してなることを特
   徴とする請求項１又は同２に記載のマイクロ波プラズマ
   発生装置。
4. （４）前記マイクロ波の発振機が、連続発振で且つ２．
   ４５ＧＨｚ（ギガヘルツ）であることを特徴とする請求
   項１又は同２に記載のマイクロ波プラズマ発生装置。