JPH02103845A - マイクロ波プラズマ装置 - 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 本発明は表面改質や薄膜の成膜やエツチング等の加工に
用いられるマイクロ波プラズマ装置に関するものである
。

従来の技術 従来より、マイクロ波プラズマ装置は、放電室内にマイ
クロ波電力を供給すると共に共鳴磁界を印加して電ｒサ
イクロトロン放電（以下ＥＣＲ放電と略）を発生させ、
高密度なプラズマを得て成膜やエツチングあるいはイオ
ン源等に供するものであり、通常は２．４５ＧＨｚのマ
イクロ波電力と８７５Ｇの共鳴１）磁界を用いている。

ここで、マイクロ波プラズマ装置をイオン源に利用した
例（特願昭Ｅｉ３−６８５５９号）の概略構成を第４図
に示す。

第４図において、■は２．４５ＧＨｚのマイクロ波電力
４を供給する同軸管形のマイクロ波供給回路で、内導体
２と外導体３から構成されている。５は内部でプラズマ
６を発生する放電室、７は共鳴磁界を発生するためのソ
レノイド、８はマイクロ波電力４を透過するマイクロ波
窓であり、これにより放電室５内を真空に保っている。

９はイオンビーム１０を照射する基板１１を配置した処
理室である。イオンビーム１０は、プラズマ６から放電
室５の荷電粒子出口に設けられた円形もしくは矩形の孔
を有する第１電極１２と第２電極１３により引き山され
る。

第１電極１２は放電室５と接触して固定されており、放
電室５には電源１４によって正電圧が印加されているた
め、第１電極１２には放電室５と同電位の正の電圧がか
かっている。　　また、第２電極１３には電源１５によ
り負電圧が印加されている。

なお、１６はアルゴン等の放電ガスや原料カスを供給す
るためのガス供給口であり、１７は絶縁物である。

」二層構成により　ＥＣＲ放電を発生し、高密度なプラ
ズマ６から大電流のイオンビーム１０を得ている。

発明が解決しようとする課題 しかし近年薄膜の加工速度向」二の要求が大きく、その
ためにプラズマのより高密度化が求められている。

この冴求に応えるための手段として、放電室５に投入す
るマイクロ波電力４を増やしてプラズマ密度を高くする
方法がある。

ところか、大電力のマイクロ波電力４を投入すると、マ
イクロ波窓８が加熱されたり、また場合によればマイク
ロ波の電界集中により、マイクロ波窓８か破壊されてし
まうという問題点がある。

そのために、マイクロ波電力を増やすことなくプラズマ
密度を増大する必要があるという課題がある。

課題を解決するための手段 １−記課題を解決するため本発明は、内部でプラズマを
発生し荷電粒子出口を有する放電室内にマイクロ波電力
を供給する手段と、放電室に正電圧を印加する手段を設
け、放電室の荷電粒子出口にプラズマに接して」１記正
電圧よりも低い７ｂ位にある電極を配置する構成となっ
ている。

作用 本発明は」二層構成により、放電室内にはマイクロ波電
力による放電と同時に、放電室の正電圧とこれより低い
電位にある電極との間に冷陰極放電が発生する。

実施例 本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明をイオン源に用いた第１の実施例を示す
ものである。なお、第１図において、第４図の従来例と
同一の構成要素には同一の番号を付している。

図中、１４は従来例と同様に放電室５に正電圧（電圧を
ＶＩ４とする）を印加する電源であり、放電室５と絶縁
された第１電極１８には電源１９によりやはり正電圧（
電圧をＶ＋９とする）が印加されている。

ただし、電源１４と１９の電圧の関係はＶ、・４〉Ｖ　
ｌ　９としており、第１電極１８はプラズマ６と接して
配置している。

上記構成により、放電室５内にはマイクロ波電力４によ
る放電と同時に、ｖ１４とＶ　＋　９の電位差により放
電室５の内壁と第１電極１８との間に冷陰極放電か発生
する。

そのにｉＧ果、マイクロ波電力だけの放電に比べ放電室
５内のプラズマの密度が大幅に増大し、従来例よりも大
量のイオンビーム１０を得ることができる。

しかもこの冷陰極放電は放電室５と第１電極１８が共に
プラズマに接しているために、低い電位差で発生させる
ことができ、冷陰極放電の低電圧側になる第１電極１８
のイオン衝撃を低く抑えることかできる。

そのために、第１電極１８がイオンによりスパッタされ
てプラズマ６中に不純物として混入してしまうという問
題もない。

次に、本発明をイオン源に用いた第２の実施例について
、第２図を参照しながら説明する。

第２図において、第４図の従来例および第１図の実施例
と同一の構成要素には同一の番号を付している。

第１の実施例では放電室５より低い電位にある電極１８
をイオンを引き出すための電極と併用していたが、第２
の実施例では放電室５より低い電位にあるカーボン製の
電極２０を新たに設けている。

ただし、動作の原理は第１の実施例と全く同様である。

なお、第１と第２の実施例において、放電室５と電極１
８もしくは電極２０に電位差を与えるための電源の接続
方法はこれらの実施例の方法に限るものではない。

次に、本発明をプラズマＣＶＤ装置に用いた第３の実施
例を第３図を参照しながら説明する。

第３図において、第４図の従来例および」１記の実施例
と同一の構成要素には同一の番号を付している。

本実施例ではガス供給口１６から放電ガスと共に原着ガ
スを供給してプラズマ化し、そのプラズマ流２１を基板
１１に照射するのであるから、第１と第２の実施例のよ
うなイオンを引き出すための電源と電極は必要ない。

この実施例における本発明の要点は、電源２２により放
電室５に正電圧を印加し、接地電位にある電極２３をプ
ラズマ６に接して放電室５と処理室９の間に設けた点に
ある。

これにより前述の実施例と同様に、マイクロ波放電と冷
陰極放電が同時に発生するためにプラズマ密度が増大し
、ＣＶＤによる成膜速度が大幅に向」ユする。

なお、第３図の構成でガス供給口１６からエツチング装
置を供給すると亮速のエツチング装置として使用できる
。

なお、本実施例ではマイクロ波供給回路１に同軸管を用
いたか、これは同軸管に限るものではなく、円形導波管
や矩形導波管なと他のマイクロ波供給回路であってもか
まわない。

さらに、放電室の形状についても本発明は何ら規定する
ものではない。

発明の効果 本発明により、高密度なプラズマを発生でき、薄膜の加
工速度を大幅に向」ニすることができる。

【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装置を用いたイオ
ン源の一実施例の概略構成図、第２図は同プラズマ装置
を用いたイオン源の他の一実施例の概略構成図、第３図
は同プラズマ装置を用いたプラズマＣＶＤ装置の一実施
例の概略構成図、第４図は従来例のプラズマ装置を用い
たイオン源の概略構成図である。 ４・・働マイクロ波電力、　５・拳・放電室、　６−・
争プラズマ、９φ・争処理室、１４・・・電源、　１８
・　・０電極、　１９・拳拳電源。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名Φ　−ｍ− ５−・ 　−ｍ− ？ １４．１９ ７Ｂ　　−ｍ− マイクロ 放電室 プラズマ 処理室 ｔ　源 ｔ　楯 電力 ０００１＼１１ 第 図 ■ 一１１ 第 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）内部でプラズマを発生し荷電粒子出口を有する放
   電室内にマイクロ波電力を供給する手段と、前記放電室
   に正電圧を印加する手段を有し、前記荷電粒子出口にプ
   ラズマに接して前記正電圧よりも低い電位にある電極を
   配置したマイクロ波プラズマ装置。
2. （２）電極は被加工物を配置する処理室と放電室の間に
   配置された請求項１記載のマイクロ波プラズマ装置。
3. （３）電極は放電室からイオンを引き出すための孔を有
   するイオン引出し電極である請求項１または２記載のマ
   イクロ波プラズマ装置。