JPH03192698A - マイクロ波プラズマ装置 - Google Patents
マイクロ波プラズマ装置Info
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- JPH03192698A JPH03192698A JP1331731A JP33173189A JPH03192698A JP H03192698 A JPH03192698 A JP H03192698A JP 1331731 A JP1331731 A JP 1331731A JP 33173189 A JP33173189 A JP 33173189A JP H03192698 A JPH03192698 A JP H03192698A
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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。
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
本発明はプラズマを用いる成膜装置やイオン注入装置に
関するものであり、より詳細にはプラズマ流を被成膜基
板に照射するマイクロ波プラズマ装置に関するものであ
る。
関するものであり、より詳細にはプラズマ流を被成膜基
板に照射す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
従来のマイクロ波プラズマを用いた薄膜加工装置の一例
を第４図に示す。第４図に示す構成は、本発明者による
特願昭６３−２０５２７号として出願している方式と同
様のもので、イオンビーム酸化装置に用いたものである
。
を第４図に示す。第４図に示す構成は、本発明者による
特願昭６３−２０５２７号として出願している方式と同
様のもので、イオンビーム酸化装置に用いたものである
。
第４図において、内導体２と外導体３からなる真空状態
の放電室１は、図外マイクロ波電力供給装置から供給さ
れるマイクロ波電力によりプラズマを発生させる。マイ
クロ波電力は矩形導波管６と、その途中に設けたチョー
クフランジ８によって放電室１を電気的に絶縁し、同軸
管７を経て放電室１に供給される。９はマイクロ波電力
を透過し放電室１内を真空に保つためのマイクロ波透過
窓、１０はプラズマ化させる酸素ガスの供給口、１１は
プラズマ中の電子に電子サイクロトロン共鳴をおこすた
めに共鳴磁界を与えるソレノイドである。１２．１３は
プラズマから酸素イオンビーム１４を引き出すための多
孔板状の電極で、電極１３と外導体３との間をスペーサ
１９で絶縁して、電極１３と外導体３の間には電源１５
を接続して外導体３には正電圧が印加されている。１Ｇ
は真空チャンバで、その中にアースに接続された基板ホ
ルダー１８を設け、シリコンウェハ等の被成膜基板１７
を設置し、被成膜基板１７に酸素イオンビーム１４が照
射するように配置し、被成膜基板１７に酸素イオンビー
ム１４を照射し注入することにより、基１７の表面に酸
化膜を形成することができる。
の放電室１は、図外マイクロ波電力供給装置から供給さ
れるマイクロ波電力によりプラズマを発生させる。マイ
クロ波電力は矩形導波管６と、その途中に設けたチョー
クフランジ８によって放電室１を電気的に絶縁し、同軸
管７を経て放電室１に供給される。９はマイクロ波電力
を透過し放電室１内を真空に保つためのマイクロ波透過
窓、１０はプラズマ化させる酸素ガスの供給口、１１は
プラズマ中の電子に電子サイクロトロン共鳴をおこすた
めに共鳴磁界を与えるソレノイドである。１２．１３は
プラズマから酸素イオンビーム１４を引き出すための多
孔板状の電極で、電極１３と外導体３との間をスペーサ
１９で絶縁して、電極１３と外導体３の間には電源１５
を接続して外導体３には正電圧が印加されている。１Ｇ
は真空チャンバで、その中にアースに接続された基板ホ
ルダー１８を設け、シリコンウェハ等の被成膜基板１７
を設置し、被成膜基板１７に酸素イオンビーム１４が照
射するように配置し、被成膜基板１７に酸素イオンビー
ム１４を照射し注入することにより、基１７の表面に酸
化膜を形成することができる。
このようなマイクロ波放電を用いる方式は、酸素等の活
性なガスをプラズマ化するのに適している。それはプラ
ズマの発生に熱フィラメントを用いる方式では酸化によ
ってフィラメントの寿命が短く、その交換を頻繁に行わ
なければならないからで、これはマイクロ波放電を用い
る方式の特長の一つである。
性なガスをプラズマ化するのに適している。それはプラ
ズマの発生に熱フィラメントを用いる方式では酸化によ
ってフィラメントの寿命が短く、その交換を頻繁に行わ
なければならないからで、これはマイクロ波放電を用い
る方式の特長の一つである。
また、前記従来例の薄膜加工装置は、例えばガス供給口
１０からシランガスを供給すれば、基Ｆｉ１７にシリコ
ン薄膜を形成する成膜装置としても使用することができ
る。
１０からシランガスを供給すれば、基Ｆｉ１７にシリコ
ン薄膜を形成する成膜装置としても使用することができ
る。
発明が解決しようとする課題
しかし、上記従来例はイオンビームを用いているため、
被成膜基板がガラス等の絶縁性のものであるときには接
地効果が得られないので、表面に電荷の帯電が生じ、成
膜ができないという問題があった。そこで、電極Ｉ３と
被成膜基板１７の間に熱フィラメント等のニュートライ
ザを配置してイオンビームを中和する方法もあるが、前
述したようにフィラメントは頻繁に交換の必要があるた
め、マイクロ波放電を用いる利点が薄れてしまう。また
、シランガスを供給してシリコンｇＪＨを形成する場合
、画電極１２．１３にもシリコンが堆積し、それが原因
で異常放電が発生したり、あるいはその堆積膜が剥がれ
てダストになるという問題点もあった。
被成膜基板がガラス等の絶縁性のものであるときには接
地効果が得られないので、表面に電荷の帯電が生じ、成
膜ができないという問題があった。そこで、電極Ｉ３と
被成膜基板１７の間に熱フィラメント等のニュートライ
ザを配置してイオンビームを中和する方法もあるが、前
述したようにフィラメントは頻繁に交換の必要があるた
め、マイクロ波放電を用いる利点が薄れてしまう。また
、シランガスを供給してシリコンｇＪＨを形成する場合
、画電極１２．１３にもシリコンが堆積し、それが原因
で異常放電が発生したり、あるいはその堆積膜が剥がれ
てダストになるという問題点もあった。
課題を解決するための手段
上記課題を解決するための本発明は、同軸状に配置した
内導体と外導体から成る放電室に、マイクロ波電力を供
給してプラズマを発生する手段を有し、前記内導体が前
記外導体内に伸出する長さが外導体長さより短くなるよ
うに設定して、内導体を負側とし外導体を正側として電
圧を印加する回路を設けたものである。また、本発明は
内導体を負側とし外導体を正側とする電圧を間欠的に印
加する回路を有するものである。更に、本発明はマイク
ロ波電力を放電室に間欠的に供給する装置を設けること
も可能としたものである。
内導体と外導体から成る放電室に、マイクロ波電力を供
給してプラズマを発生する手段を有し、前記内導体が前
記外導体内に伸出する長さが外導体長さより短くなるよ
うに設定して、内導体を負側とし外導体を正側として電
圧を印加する回路を設けたものである。また、本発明は
内導体を負側とし外導体を正側とする電圧を間欠的に印
加する回路を有するものである。更に、本発明はマイク
ロ波電力を放電室に間欠的に供給する装置を設けること
も可能としたものである。
作 用
放電室にマイクロ波電力および所要ガスを供給すると、
放電室内にプラズマが発生する。その状態で内導体を負
側とし、外導体を正側として電圧を印加すると、プラズ
マ中を放電室の外導体から内導体に向かって電流が流れ
るが、外導体より内導体長さが短いため、内導体先端部
に集中する電流は外導体下部から上向きに傾斜した流れ
となる。この斜め方向電流の垂直方向成分によって発生
する磁界と、斜め方向電流の水平方向成分によってロー
レンツ力が生じ、プラズマが基板に向かって加速される
ので、プラズマにより分解された供給ガスのイオンや活
性種が基板に照射されることになる。従って、従来例の
如き多孔板状の電極を用いて加速する方法による前記問
題点が解消される。
放電室内にプラズマが発生する。その状態で内導体を負
側とし、外導体を正側として電圧を印加すると、プラズ
マ中を放電室の外導体から内導体に向かって電流が流れ
るが、外導体より内導体長さが短いため、内導体先端部
に集中する電流は外導体下部から上向きに傾斜した流れ
となる。この斜め方向電流の垂直方向成分によって発生
する磁界と、斜め方向電流の水平方向成分によってロー
レンツ力が生じ、プラズマが基板に向かって加速される
ので、プラズマにより分解された供給ガスのイオンや活
性種が基板に照射されることになる。従って、従来例の
如き多孔板状の電極を用いて加速する方法による前記問
題点が解消される。
尚、前記の通り内導体の先端部に電流が集中するため、
内導体先端部が損傷を受けやすく、その対策として電圧
印加を断続的に行うか、あるいはマイクロ波電力の供給
を断続的に行うことで休止時間を設け、内導体先端部の
損傷を防ぐことができる。
内導体先端部が損傷を受けやすく、その対策として電圧
印加を断続的に行うか、あるいはマイクロ波電力の供給
を断続的に行うことで休止時間を設け、内導体先端部の
損傷を防ぐことができる。
実施例
本発明の実施例を第１図から第３図を参照しながら説明
する。第１図は本発明による実施例の概略構成図で、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。
する。第１図は本発明による実施例の概略構成図で、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。
本実施例は、従来例に比べてイオンビームを引き出す電
極は無く、新たに内導体２を負側とし外導体３を正側と
して電圧を印加する直流電源２０と、この電圧を間欠的
に印加するためのスイッチ２１を有している特徴がある
。
極は無く、新たに内導体２を負側とし外導体３を正側と
して電圧を印加する直流電源２０と、この電圧を間欠的
に印加するためのスイッチ２１を有している特徴がある
。
以下、本実施例の装置を用いて被成膜基板１７に酸化膜
を形成する場合について説明する。ガス供給口１０から
酸素ガスを供給し、マイクロ波電力を供給するとプラズ
マが発生するので、その状態でスイ・ンチ２１を投入し
て、外導体３と内導体２の間に電源２０による電圧を印
加すると、プラズマ中の放電室１の外導体３から内導体
２に向かっ°ζ電流が流れる。この様子を図解すると第
２図に示す通りであり、矢印で示す電流２２は外導体３
から内扉体２に向かって流れるが、外導体３の長さに比
べて内導体２の長さが短いため、このＴＬ流２２は第２
図（ａ）のように放電室１の中心軸方向の上向きに曲が
って流れる。尚、従来例に比べ本実施例の内導体２の先
端が尖っているのは、放電室ｌの出口部分の電流２２を
集中させて電流２２の曲がりを大きくするためである。
を形成する場合について説明する。ガス供給口１０から
酸素ガスを供給し、マイクロ波電力を供給するとプラズ
マが発生するので、その状態でスイ・ンチ２１を投入し
て、外導体３と内導体２の間に電源２０による電圧を印
加すると、プラズマ中の放電室１の外導体３から内導体
２に向かっ°ζ電流が流れる。この様子を図解すると第
２図に示す通りであり、矢印で示す電流２２は外導体３
から内扉体２に向かって流れるが、外導体３の長さに比
べて内導体２の長さが短いため、このＴＬ流２２は第２
図（ａ）のように放電室１の中心軸方向の上向きに曲が
って流れる。尚、従来例に比べ本実施例の内導体２の先
端が尖っているのは、放電室ｌの出口部分の電流２２を
集中させて電流２２の曲がりを大きくするためである。
いま放電室１の出口に近い任意空間のＡ点での電流２２
でみると、電流方向が斜め方向であるので、放電室１の
半径方向の成分ｉＲと、中心軸方向の成分ｉＺが存在す
ることになる。ｉＺは放電室１の出口から奥の方向であ
り、ｊＺによって円周方向に磁界２３が発生する。この
磁界２３と半径方向の電流成分ｉＲによって、放電室１
の出口方向に向かってローレンツ力が働き、プラズマは
白抜き矢印で示したプラズマ流２４となって出口方向に
加速される。尚、第２図建）は放電室１を出口から見た
平面図で、電流２２および磁界２３を模式図的に示すも
のである。
でみると、電流方向が斜め方向であるので、放電室１の
半径方向の成分ｉＲと、中心軸方向の成分ｉＺが存在す
ることになる。ｉＺは放電室１の出口から奥の方向であ
り、ｊＺによって円周方向に磁界２３が発生する。この
磁界２３と半径方向の電流成分ｉＲによって、放電室１
の出口方向に向かってローレンツ力が働き、プラズマは
白抜き矢印で示したプラズマ流２４となって出口方向に
加速される。尚、第２図建）は放電室１を出口から見た
平面図で、電流２２および磁界２３を模式図的に示すも
のである。
以上の構成・作用によって、プラズマ流２４は被成膜基
板１７に照射され、酸素のイオンや活性種が基板１７に
注入されて表面に酸化物の薄膜を形成する。従来例の如
く電位をもつ加速電極を用いてないので、プラズマ流２
４中にはイオンと同時に電子も存在し、電気的にほぼ中
性であるため基板１７が絶縁物であってもチャージアン
プは生じない。
板１７に照射され、酸素のイオンや活性種が基板１７に
注入されて表面に酸化物の薄膜を形成する。従来例の如
く電位をもつ加速電極を用いてないので、プラズマ流２
４中にはイオンと同時に電子も存在し、電気的にほぼ中
性であるため基板１７が絶縁物であってもチャージアン
プは生じない。
外導体３から内導体２に向かって流れる電流２２は内導
体２の先端部分に集中するので、内導体２の温度が上昇
し、場合によっては内導体２の先端部が融けてしまうこ
とがある。この対策として、スイッチ２１を間欠的に作
動させ、電流２２の流れを間欠的にして、内導体２に冷
却時間を与えている。
体２の先端部分に集中するので、内導体２の温度が上昇
し、場合によっては内導体２の先端部が融けてしまうこ
とがある。この対策として、スイッチ２１を間欠的に作
動させ、電流２２の流れを間欠的にして、内導体２に冷
却時間を与えている。
また、同様の目的のために、スイッチ２１を間欠的に作
動させる代わりに、マイクロ波電力の供給を間欠的にし
てもよい。第３図に示すように、放電室に間欠的なマイ
クロ波電力を供給するとプラズマも間欠的に発生するの
で、それに対応してプラズマ流も間欠的になり、内導体
２はプラズマが発生していない時に冷却される。
動させる代わりに、マイクロ波電力の供給を間欠的にし
てもよい。第３図に示すように、放電室に間欠的なマイ
クロ波電力を供給するとプラズマも間欠的に発生するの
で、それに対応してプラズマ流も間欠的になり、内導体
２はプラズマが発生していない時に冷却される。
間欠的なマイクロ波電力を供給する手段としては、マイ
クロ波電力を発振するマグネトロンへの供給電力を間欠
的にすればよいが、他の方法でもよいことは勿論である
。
クロ波電力を発振するマグネトロンへの供給電力を間欠
的にすればよいが、他の方法でもよいことは勿論である
。
発明の効果
本発明によれば、チャージアップの問題を解決できるた
め、絶縁性の被成膜基板に対してもイオン注入、成膜等
の加工を行うことができる。また、二ニートライザも不
要であるためマイクロ波放電の特長を十分に発揮するこ
とができる。さらに、イオンを引き出すための電極を用
いていないために、電極の表面に膜が堆積したり異常放
電が発生ずるといった問題も解決することができる。
め、絶縁性の被成膜基板に対してもイオン注入、成膜等
の加工を行うことができる。また、二ニートライザも不
要であるためマイクロ波放電の特長を十分に発揮するこ
とができる。さらに、イオンを引き出すための電極を用
いていないために、電極の表面に膜が堆積したり異常放
電が発生ずるといった問題も解決することができる。
第１図は本発明の実施例を示す概略構成図、第２図は本
発明の作動原理の説明図、第３図は間欠的なマイクロ波
電力を用いる場合の説明図、第４図は従来例の概略構成
図である。 ３−・ ２０−・−−一一一・ １ ４ 放電室 内導体 外導体 −・電源 −・−スイッチ ・プラズマ流 ！−−−−放電墾 ２−−−−一酊本 ３−−−−一外東本 領一−−−−電潴 乙−−−−−スイッチ 次−一一一一プラズマ流 第２図 （α） ４ 第３図
発明の作動原理の説明図、第３図は間欠的なマイクロ波
電力を用いる場合の説明図、第４図は従来例の概略構成
図である。 ３−・ ２０−・−−一一一・ １ ４ 放電室 内導体 外導体 −・電源 −・−スイッチ ・プラズマ流 ！−−−−放電墾 ２−−−−一酊本 ３−−−−一外東本 領一−−−−電潴 乙−−−−−スイッチ 次−一一一一プラズマ流 第２図 （α） ４ 第３図
Claims (3)
- （１）同軸状に配置した内導体と外導体から成る放電室
に、マイクロ波電力を供給してプラズマを発生する手段
を有し、前記内導体が前記外導体に伸出する長さが外導
体長さより短くなるよう設定して、内導体を負側とし外
導体を正側として電圧を印加する回路を設けたマイクロ
波プラズマ装置。 - （２）内導体を負側に外導体を正側とする電圧を間欠的
に印加する回路を有する請求項１記載のマイクロ波プラ
ズマ装置。 - （３）マイクロ波電力を放電室に間欠的に供給する装置
を有する請求項１記載のマイクロ波プラズマ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1331731A JPH03192698A (ja) | 1989-12-20 | 1989-12-20 | マイクロ波プラズマ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1331731A JPH03192698A (ja) | 1989-12-20 | 1989-12-20 | マイクロ波プラズマ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03192698A true JPH03192698A (ja) | 1991-08-22 |
Family
ID=18246972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1331731A Pending JPH03192698A (ja) | 1989-12-20 | 1989-12-20 | マイクロ波プラズマ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03192698A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001307898A (ja) * | 2000-04-18 | 2001-11-02 | Daihen Corp | プラズマ発生装置 |
-
1989
- 1989-12-20 JP JP1331731A patent/JPH03192698A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001307898A (ja) * | 2000-04-18 | 2001-11-02 | Daihen Corp | プラズマ発生装置 |
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