JPH0371600A - プラズマ装置および該装置の使用方法 - 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】 星漿≧生刊亘公且 本発明はプラズマ装置および該装置の使用方法に関し、
より詳しくはプラズマを利用する工業技術全般、例えば
、マイクロ波によって発生したプラズマを利用するＣＶ
Ｄ法、エピタキシャル成長法、エツチング法、表面改質
法、スパッタリング法等を行うための各装置およびその
使用方法に関する。

墜迷塾月見術 プラズマを発生させる方法としては、直流または低周波
放電、高周波放電によるものがあるが、プラズマ中の荷
電粒子（電子、イオン）のエネルギあるいは密度が低く
、プラズマによる効果が小さいという問題があった。マ
イクロ波を用いてプラズマを発生させる装置、またこの
プラズマに磁界を印加して電子をサイクロトロン運動さ
せる装置、あるいは電子サイクロトロン共鳴を用いる装
置は各々マイクロ波プラズマ装置、有磁場マイクロ波プ
ラズマ装置、電子サイクロトロン共鳴励起プラズマ（Ｅ
ＣＲプラズマ）装置と呼ばれ、イオンおよびこの衝撃に
より輸送される粒子のエネルギあるいは密度が高いとい
う特徴がある。

特にＥＣＲプラズマ装置では例えばイオン加工装置（特
開昭５１−７１５９７号公報）に示されているごとく低
圧力でのプラズマ生成が可能であり、イオン間の平均自
由工程が中性分子のそれに比べて十分長いため方向性の
揃ったイオンビームが得られるという特徴がある。また
、プラズマ耐着装置（特開昭５６−１５５５３５号公報
）に示されているごとく、発散磁界による両極性拡散輸
送効果を利用してＥＣＲ点から離れた試料基板に対して
イオンビームが照射されるため、基板の温度上昇を抑制
できるという特徴がある。

しかし、例えばマイクロ波プラズマ処理装置（特開昭６
２−２０４５３０号公報）に示されているごとく、最近
のマイクロ波プラズマ装置においてちマイクロ波源であ
るマグネトロンはプラズマ室とは別個に離れて置かれ、
両者の間を導波管等の伝送回路によって結合する方式が
採られている。

すなわち、−Ｍ的に従来の装置では例えば第１ｉ図に示
すごとく、マグネトロン１０１とプラズマ容器１０２と
は別個に離れて配置され、その間に伝送回路である導波
管１０３が介装されている。マグネトロン１０１と導波
管１０３の接続部および導波管１０３とプラズマ容器１
０２の接続部には、その近傍に適宜スタブ１０４等が配
設され、これらスタブ１０４によりマイクロ波の位相が
修正され、接続部をマイクロ波がスムーズに伝播してプ
ラズマに吸収される措置が採られていた。しかし、その
効率はマグネトロン出力の６０％ないし９０％程度であ
り、残る電力はマグネトロン１０１側に反射あるいは導
波管１０３中で損失していた。

また別の従来の装置としては、ＥＣＲプラズマを用いた
いたスパッタ成膜装置であるプラズマ付着袋Ｍ（特開昭
６０−５０１６７号公報、その概略を第１２図に示す、
１０５はターゲット）や、直流バイアスされた下地結晶
表面をＡｒイオン照射によって清浄化したのちシリコン
単結晶をターゲットとして高周波スパッタリングし、エ
ピタキシャル成膜するＲＦ−ＤＣ結合バイアススパッタ
リング装置（大見忠弘、「応用物理」第５８巻１９３Ｐ
　）等があり、マイクロ波を用い、あるいはエツチング
ガスとスパッタリング成膜ガスの両方のガス供給機構を
具備した装置となっている。

日が　ｉしよ　とする課題 しかし上記したいずれの従来例にあっても技術上の課題
として、プラズマ容器とマグネトロンが離れて別個に配
置されているため、伝送回路、例えば導波管が必要であ
った。この場合、■マグネトロン１０１と導波管１０３
との整合関係により、マグネトロン発振電力の７０％程
度しか、導波管１０３に導入されない。

■導波管１０３とプラズマ容器１０２との整合関係によ
り、導波管１０３からのマイクロ波電力の内９０％程度
しかプラズマに吸収されず、残る電力はマグネトロン１
０１側に反射されてしまう、また、 ■マグネトロン１０１．導波管１０３の占める容積、重
量により、装置の小形化、軽量化が阻害されるとともに
構造が複雑となる。

このため、経済上の問題点として、 ■マグネトロン１０１で発生したマイクロ波の一部が導
波管１０３中で損失するため生産効率が悪い。

■導波管１０３の分高価な装置となる。

■マグネトロン１０１．プラズマ容器１０２の両方に重
複して磁石を要し、不経済である。といった問題点があ
った。

本発明は上記した問題点に鑑みなされたものであって、
マイクロ波プラズマ装置でのマイクロ波損失を低減させ
てマイクロ波の利用効率を高めるとと６に、装置の小形
化、軽量化を図り、構造簡素にして低源なマイクロ波プ
ラズマ装置の提供および該装置の効率的使用方法を提供
することを目的とする。

占　を　゛　るための 上記目的を達成するために本発明に係る装置では、マイ
クロ波をプラズマ発生のエネルギ源とするプラズマ装置
において、マイクロ波を発生するマグネトロンが、マイ
クロ波伝送回路を介さずにプラズマ容器に連設されてい
ることを特徴としく１）。

また上記（１１の装置において、マイクロ波を透過する
材料からなるプラズマ放電管がプラズマ容器内に気密に
固設され、前記プラズマ放電管を通過したマイクロ波に
よって該プラズマ放電管内にプラズマが発生させられる
ことを特徴とする（２）。

さらに上記（２）の装置において、プラズマ容器の内部
であってプラズマ放電管の外部となる空間部分のガス圧
力およびガス組成を制御する制御機構が添設されている
ことを特徴としく３）、また上記記載の装置において、
マグネトロンを構成する磁界発生源に付加して一個また
は複数個の磁界発生源が添設されていることを特徴とす
る（４）。

また上記（４）の装置の使用方法であって、付加された
磁界発生源からプラズマに印加する磁界分布を制御する
ことによって、基板へのあるいはプラズマ放電管へのプ
ラズマ照射密度を制御することを特徴とする（５）。

さらに上記記載の装置において、プラズマ容器の寸法形
状を連続的に変換する変換機構を備えていることを特徴
としく６）、 この（６）の装置を用いてプラズマ容器の寸法形状を変
換することによりプラズマ放電管へのプラズマ照射密度
を制御することら特徴とする（７）。

また上記記載の装置において、少なくとも１種類の原料
ガスをプラズマ容器内に供給するガス供給機構を具備し
ていることを特徴としく８）、さらに上記（１）〜（４
）あるいは（６）記載の装置において、プラズマ容器内
にプラズマの作用によって発生したイオンが衝突するタ
ーゲットを備えるとともに、前記ターゲットに対してス
パッタリングを生じるガスのガス供給機構を備えている
ことを特徴としている。

生貝 請求項１記載の装置によれば、マイクロ波伝送回路が省
略され、マグネトロンがプラズマ容器に連設されている
ので、前記マグネトロンからのマイクロ波電力が直接プ
ラズマに吸収されることとなり、接続部における損失が
なくなり、簡略化された構造でありながら、マイクロ波
電力の利用効率が高められる。しかもマグネトロンを構
成する磁石を利用してプラズマ輸送のための発散磁界の
形成が可能となり、磁石の点数が削減される。

請求項２記載の装置によれば、プラズマ放電管によって
マグネトロンとプラズマ発生場所とが気密に区画され、
マグネトロン管球面にプラズマが照射されることはなく
、成膜性のプラズマ照射によってもマグネトロン管球表
面に膜が付着してマイクロ波の透過率が低下したり、あ
るいはエツチング性のプラズマの照射によって前記管球
表面がエツチングされ管球が破損するといったことは生
じなくなる。

また、請求項３記載の装置によれば、プラズマ容器とプ
ラズマ放電管の間のガス圧力、ガス組成を制御すること
により、この部分の圧力上昇によるマグネトロン管球あ
るいはプラズマ放電管の破損、あるいはプラズマ放電管
取付部からのガス漏洩によるプラズマの汚染といった事
態の発生がなくなる。

さらに請求項４記載の装置によれば、複数個の磁界発生
源によってプラズマに印加する磁界の分′布を制御する
ため、マグネトロンの磁界発生源のみでは形成できない
、例えば二つの磁界発生源を必要とするミラー磁界によ
るプラズマの閉じ込め等のプラズマ分布制御が可能とな
る。

そして、請求項５記載の方法によれば、複数個の磁界発
生源の出力調整によって被処理物へのプラズマ照射密度
を制御できるため、例えばイオン密度とラジカル密度の
比を変えつつ成膜する等の処理を、マグネトロン連設の
効果を維持しつつ、簡便にしかも高速で均一的にに行え
る。

さらにこの方法によれば、複数個の磁界発生源の出力調
整によって被処理物へのプラズマ照射密度を制御できる
ため、例えばある磁界分布のもとでイオン比率の高いプ
ラズマをプラズマ放電管に照射して該放電管に付着した
膜を除去したのち、磁界分布を変えてイオン比率の高い
プラズマを被処理物に照射し、プラズマ放電管には反応
性の低いラジカルの比率の高いプラズマが照射するよう
にしてプラズマ放電管への膜付着を防ぐことも可能とな
る。

請求項６記載の装置によれば、プラズマ容器の寸法形状
を連続的に変化させることにより、プラズマ容器に供給
するガスの組成、流量、プラズマ容器内の真空圧力が変
化した場合でも、マイクロ波定在波の分布を制御してプ
ラズマ密度の高い、あるいは低い部位をプラズマ容器の
所定の位置に精度良く配置することが可能となる。

例えばプラズマ容器の側面を二重とし、両容器の亀なり
幅を調節してプラズマ容器の寸法を二重容器の軸方向に
連続的に制御することによって、該軸方向にマイクロ波
定在波を移動できる。従って該定在波の腹（電界強度極
大点）あるいは節（電界強度極小点）を必要に応じてプ
ラズマ放電管の任意の位置に配置できる。

また請求項７記載の方法によれば、プラズマ放電管に対
してマイクロ波定在波の位置を制御する。例えばマイク
ロ波定在波の腹を該放電管の位置に配して付着膜をプラ
ズマでエツチングすれば該放電管のクリーニングがより
迅速に行え、マイクロ波定在波の節を該放電管の位置に
配して被処理物にプラズマ成膜すれば、該放電管への膜
付着を抑制しつつ成膜処理を行える。

請求項８記載の装置によれば、固体膜形成反応性ガスの
プラズマを作用させることにより、上記した特徴を有す
る膜形成／膜付着装置が得られる。

また、異なる種類のガスを順次供給し、第一のプラズマ
の作用によりプラズマ放電管に形成された付着膜を、第
二のプラズマによって除去することにより、装置を解体
して該プラズマ放電管を交換することなく装置の保守を
行え、プラズマ放電管の交換に要する作業工数が削減さ
れる。

さらにこの装置によれば、単結晶を被処理物としてエピ
タキシャル成長反応性ガスのプラズマを作用させること
により、上記した特徴を有するエピタキシャル成長、装
置が得られる。

またこの装置によれば、エツチング反応性ガスのプラズ
マを作用させることにより、上記した特徴を有するエツ
チング装置が得られる。

さらにこの装置によれば、表面改質性ガスのプラズマを
作用させることにより、上記した特徴を有する表面改質
装置が得られる。

請求項９記載の装置によれば、適当な電位にバイアスさ
れたターゲットを備え、スパッタ反応性ガスのプラズマ
からのイオンをこのターゲットに衝突させて反応を起こ
させ、あるいは被処理物を適当な電位にバイアスしてこ
れにプラズマを照射させることにより、上記した特徴を
有するスパッタ装置が得られる。

麦施舅 以下本発明に係る実施例を図面に基づいて説明する。

請求項１に係るプラズマ装置の模式的断面を第１図に示
す０図中１はマイクロ波発振用マグネトロンであって、
管球１ａの周囲に磁界発生源である電磁石１ｂが周設さ
れ、両者が一体となってマグネトロン１が構成されてい
る。マグネトロン１はステンレス鋼製のプラズマ容器２
の上部に連設されており、マグネトロン１からは例えば
２．４５±０．０３ＧＨ２のマイクロ波が発振され、保
護管ｌｃ内部のアンテナ（図示せず）からプラズマ容器
２内に放射されるようになっている。

プラズマ容器２の内部には被処理物として例えば基板Ｓ
が載置される支持台５が配設され、その側方にはガス供
給口４が接続され、その下部には排気口６が接続されて
いる。ガス供給口４からは原料ガスがプラズマ容器２内
部に注入され、このガスはガスが通過できるようになっ
ている基板支持台５の下部を通過して、排気口６からタ
ーボ分子ポンプ（図示せず）によって吸引され、プラズ
マ容器２の外へ排気される。

ガス供給口４にはガス供給系（図示せず）が接続されて
おり、例えばＡｒガスをおよそ５〜２００ｓｅｃｍの流
量で供給することができるようになっている。また、排
気口６に接続されたターボ分子ポンプにはおよそｌＯ〜
１５００　Ｌ　／秒の範囲で排気速度を可変に設定でき
るコングクタンス弁（図示せず）が設けられており、７
　Ｘ　１Ｏ−３Ｐａ〜１．２Ｐａの範囲内でプラズマ容
器２内の圧力を連続的に設定できるようになっている。

圧力はダイヤフラム式の全圧圧力計（図示せず）で測定
する。

Ａｒガスを供給しかつ排気速度を調節して、真空圧力を
例えばＩＰａに設定する。その後、マグネトロン１を動
作させると、基板Ｓの近傍にプラズマ３が発生し基板Ｓ
の表面にＡｒイオンを照射することができる。

請求項２および請求項３記載の装置に係る実施例を第２
図に示す。マグネトロン１はプラズマ容器２の上部に連
設されており、プラズマ容器２の内部には誘電体例えば
高純度透明石英あるいはテフロンからなるペルジャー形
のプラズマ放電管７が支持台５を囲むように気密にプラ
ズマ容器２に固設され、その内外の雰囲気を遮断してい
る。ガス供給口４および真空排気口６はプラズマ放電管
７の内部側のプラズマ容器壁２０に接続されているプラ
ズマ容器２の内壁とプラズマ放電管７の外壁で囲まれた
空間２ａには配管２ｂを介して安全弁２ｃが接続されて
いる。またＡｒガス供給源（図示せず）に接続された配
管２ｄが弁２ｅを介して、排気ポンプ（図示せず）に接
続された２ｆが弁２ｇを介してそれぞれ空間２ａに連通
されている。

空間２ａの圧力はここではプラズマが発生し得ない圧力
、例えばゲージ圧Ｏｋｇ／ｃｍ”に設定される。

空間２ａが封止された場合に、例えばマグネトロン１の
動作による温度上昇によって空間２ａの圧力がゲージ圧
０．１ｋｇ／ｃｍ”を越えた場合には、安全弁２ｃが動
作して空間２ａの圧力をこれ以下に戻す。

また、プラズマ放電管７の取付部から空間２ａ側のガス
がプラズマ中へ漏れ込む場合には弁２ｅ、配管２ｄから
Ａｒガスを空間２ａに注入し、これを排気管２ｆ、弁２
ｇから排気するごとにより空間２ａはＡｒで置換され、
プラズマ３中へ漏れ込むガスもＡｒのみとなすことがで
きる。

上記装置において、マグネトロン１を構成する電磁石１
ａを用いてプラズマ３に磁界を印加し、プラズマ放電管
７頂部内面７ａにて磁束密度を８．７５Ｘ　１０−”Ｔ
とし、プラズマ放電管７内の圧力を比較的低い例えば５
　Ｘ　１０−”Ｐａとなした場合には、磁力線に添った
形状のＥＣＲプラズマ３が発生しく第３図）、両極性拡
散によって磁束密度の低い基板Ｓ側へプラズマ３が輸送
される。

請求項４に係る装置の模式的断面図を第４図に示す、マ
グネトロン１を構成するｉｔｓ石１ａの他にプラズマ容
器２の外周に電磁石８ａ、　８ｂが配設されており、磁
石８ａの中心部には下向き概略８．７５Ｘ　１０−”Ｔ
　（周波数２．４５ＧＨ，のマイクロ波に対するＥＣＲ
条件）、磁石８ｂの中心部には下向き概略０．４Ｔの磁
界を形成する。これにより、磁石ｌｂ、　８ａ、　８ｂ
のなす磁界は８ａの中心部でＥＣＲ点となり、ここから
基板Ｓに向けて発散される。プラズマ放電管７内にガス
を供給して所定圧力となし、マグネトロン１を動作させ
ると、磁石８ａ中心部のＥＣＲ点付近には高密度のＥＣ
Ｒプラズマ３ａが発生し、かつ両極性拡散によってプラ
ズマ３は基板Ｓに輸送される。第１図〜第３図に示した
装置の場合に比べてより広がったプラズマ３を基板Ｓに
均一に照射できるため、より大口径の基板処理が可能と
なる。また基板ＳがＥＣＲ点から遠いため、マイクロ波
誘導あるいはイオン照射によって基板Ｓが加熱されるこ
とを防止できる。

請求項５に係る使用方法を説明するための模式図を第５
図および第６図に示す。第４図に示した装置において、
磁石８ａの中心部には下向き概略０゜１５Ｔの磁界を形
成し、磁石８ｂの中心部には下向き概略８．７５Ｘ１０
−２Ｔ（周波数２．４５ＧＨ２のマイクロ波１こ対する
ＥＣＲ条件）の磁界を形成する。これにより、磁石１ｂ
、　８ａ、　８ｂによる磁界は磁石８ｂの中心でＥＣＲ
条件を満たすため、基板Ｓの近傍にＥＣＲプラズマ３が
集中し、基板Ｓに高密度のイオンを照射できる（第５図
）。

あるいは第４図の装置において、磁石８ａの中心部には
下向き概略８．７５ｘ　１０−”Ｔ　（周波数２．４５
ＧＨ。

のマイクロ波に対するＥＣＲ条件）の磁界を形成し、磁
石８ｂの中心部には下向き概略０゜１５Ｔの磁界を形成
する。これにより、磁石１ｂ、　８ａ、　８ｂによる磁
界は磁石８ａの中心部で極小かつＥＣＲ条件を満たすた
め、プラズマ放電管７頂部内面７ａ近傍にＥＣＲプラズ
マ３が集中し、プラズマ放電管７の頂部内面７ａに高密
度のイオンを照射できる。第４図、第５図および第６図
に示したプラズマ状態は単に１！磁石８ａおよび８ｂの
励磁電流の向きおよび値を変更するだけで実現でき、こ
の操作によって基板Ｓへのイオン、ラジカルの照射エネ
ルギー、照射密度を即時的、簡便、かつ連続的に制御し
得る。

請求項６に係る装置の模式的断面図を第７図に示す。プ
ラズマ容器２は二重管９ａ、　９ｂで構成され、その外
周には真空ベローズ１０が気密に周設されている。そし
て支持機構（図示せず）および微動機構（図示せず）の
駆動により二重管９ａ、　９ｂの重なり幅が調節される
ようになっており、プラズマ容器２の寸法が該二型容器
の軸方向に連続的に変換し得るようになっている。

なおここではベローズ１０を設けて、空間２ａを外部か
ら遮断しているが、プラズマ放電管７外部を大気とする
場合には該ベローズ１０は不要であり、マイクロ波の外
部への漏洩を阻止するためには、マイクロ波遮蔽材例え
ば編目状金属板を接地して二重管に周設すればよい。

このようにしてプラズマ容器２の長さを変えることによ
って、マグネトロン１からプラズマ容器２にかけて生じ
るマイクロ波定在波の位置を軸方向に調整することがで
きる。

請求項７に係る使用方法を説明するための模式図を第７
図および第８図に示す、これらの図中の一点鎖線はプラ
ズマ容器２の中心軸上のマイクロ波定在波の横方向振幅
を、該中心軸を零として模式的に示したものである。

第７図は二重管９ａ、　９ｂの重なりを大きくしてプラ
ズマ容器２の全長を短くし、マグネトロンｌをプラズマ
放電管７に接近させてプラズマ放電管７の頂部内面７ａ
付近でマイクロ波定在波の振幅が最大となっている場合
を示しており、プラズマ放電管７の内面にプラズマをよ
り強く照射することができる。

第８図は二重管９ａ、　９ｂの重なりを小さくしてプラ
ズマ容器２の全長を長くし、マグネトロン１をプラズマ
放電管７から離し、マイクロ波定在波の節（振幅極小点
）　９ｃをプラズマ放電管７の頂部内面７ａ付近に配し
、マイクロ波定在波の腹（振幅極大点）を基板Ｓの近傍
に配した場合を示している。この場合は、プラズマ放電
管７の内面へのプラズマ照射を抑制しつつ、基板Ｓには
プラズマをより強く照射することができる。

第７図、第８図に示したプラズマ状態は単に二重管９ａ
、　９ｂの重なりを変更させるだけで実現でき、この操
作によって基板Ｓへのプラズマ照射度を即時的、簡便、
かつ連続的に制御し得る。

請求項８に係る装置の模式的断面図を第９図に示す、ガ
ス供給系Ａ、Ｂ、Ｃは各々流量調整器（図示せず）を具
備したガス源であり、接続されるガスボンベ（図示せず
）の交換および弁１１ａ　。

１１ｂ　、　ｌｉｅ　、　ｌｉｄの開閉により各供給系
のすべてまたはいずれかを必要に応じ使用することがで
き、例えば５〜２００ｓｅｃｍの範囲で流量を設定でき
る。

例えばガスＡとしてモノシラン、ガスＢとして酸素を用
い、プラズマ容器２内の圧力を５×１Ｏ−２Ｐａ〜ＩＰ
ａ程度（以下の例についても同様）としてプラズマ３を
発生させると、基板Ｓ上には酸化硅素の薄膜が形成され
る。

あるいはガスＡとしてモノシラン、ガスＢとして水素、
ガスＣとして塩素を用い、ガスＡとガスＢを同時に供給
してプラズマ３を発生させると基板Ｓ上に非晶質硅素（
ａ−５ｉ）薄膜が形成される。この場合プラズマ放電管
７に図示しない硅素膜が付着し、プラズマ放電管７のマ
イクロ波透過率は次第に低下する。しかし、ガスＣを用
いてプラズマをプラズマ放電管７に照射すると、付着し
た硅素がクリーニングできる。なおこの場合、既述実施
例を援用して、成膜の場合にはプラズマ放電管７頂部内
面７ａ付近でのマイクロ波を低くすればプラズマ放電管
７への薄膜成分の付着が抑制され、プラズマ放電管７の
クリーニングの場合にはプラズマ放電管７部のマイクロ
波強度を高くすればクリーニングをより促進できる。

あるいはガスＡとしてＡｒ、ガスＢとしてモノシラン、
ガスＣとして塩素を用い、基板支持台５中に内蔵された
赤外線源（図示せず）によって単結晶硅素基板Ｓを７０
０℃程度に加熱昇温させた後、ガスＡのプラズマ３を照
射後、引き続いてガスＢのプラズマ３を照射すると基板
上に単結晶硅素膜がエピタキシャル成長する。この際プ
ラズマ放電管７に付着した硅素膜の除去は、ガスＣのプ
ラズマ３をプラズマ放電管７に照射することによって行
える。

あるいはガスＡとして塩素を用いると、基板Ｓの表面の
例えばアルミニウムの薄膜をエツチングすることができ
る。

あるいはガスＡとしてＡｒを用いると、単結晶硅素表面
の自然酸化膜が分解除去され、表面を改質できる。

請求項９に係るスパッタリング装置の模式的断面図を第
１Ｏ図に示す、−例としてエピタキシャル成長装置を示
す、ターゲット１２は単結晶硅素であり、このターゲッ
ト１２がプラズマ放電管７内のプラズマ３の周囲に配設
されており、ターゲット１２には図示しない直流電圧源
（電圧範囲Ｏ〜−１，５ｋＶ、電流範囲Ｏ〜ＩＡ）が接
続されている。被処理基板Ｓも単結晶硅素である。ガス
ＡとしてＡｒ、ガスＢとして塩素を用いる。基板支持台
１３中に内蔵された赤外線源（図示せず）によって単結
晶硅素基板Ｓを７００℃程度に加熱昇温させた後、ガス
Ａのプラズマ３を基板Ｓに照射して表面酸化膜を除去し
、引き続きターゲット１２に例えば−６００ｖの電圧を
印加すると、プラズマ３中のＡｒイオンがターゲット１
２に衝突し、ターゲット１２からスパッタされた硅素が
基板Ｓ表面にエピタキシャル成長する。この際プラズマ
放電管７に付着した硅素膜の除去は、ガスＣによるプラ
ズマを照射することによって行える。

次に従来装置と上記実施例に係る装置との比較試験結果
について説明する。

（以下余白） 第１表 第１表（その３） 第１表（その２） 各装置による性能は第１表に示す通りである。

なお、従来装置のうち膜形成装置、気相成長装置、エツ
チング装置、表面改質装置については第１１図に示す装
置を用い、スパッタリング装置については第１２図に示
す装置を用いた。

第１表から明らかなごとく、上記実施例に係る装置を用
いた場合には、従来装置に依った場合と比較して各特性
値が大幅に向上していることがわかる。

さらに上記した実施例に係る装置ではマグネトロンｌが
プラズマ容器２に連設されており、マイクロ波導波管等
の伝送回路を必要とせず、構造が簡略化され、部品点数
を少なくできる。

及豊坐盆遇 以上の説明により明らかなごとく、本発明に係るプラズ
マ装置にあっては、マグネトロンがプラズマ容器に連設
されているため、前記マグネトロンからのマイクロ波を
直接プラズマに吸収させることができ、簡単な構造でコ
ストダウンが図れながら、しかもマイクロ波電力の利用
効率を高めることができる。また、プラズマ輸送のため
の発散磁界の形成に要する磁石を前記マグネトロンを構
成する磁石でちって併用でき、磁石の点数を削減して装
置の小形化、軽量化を図ることができ、この結果コスト
ダウンを図ることができる。

また請求項２記載の装置によれば、プラズマ放電管によ
ってマグネトロンとプラズマ発生場所とを気密に区画す
ることができ、マグネトロン管球表面に成膜したり、該
表面がエツチングされたりすることを防止でき、マイク
ロ波透過率の低下を防止したり、あるいは管球の破損を
防止できる。

また、請求項３記載の装置によれば、プラズマ容器とプ
ラズマ放電管の間のガス圧力、ガス組成を制御すること
により、マグネトロン管球あるいはプラズマ放電管の破
損を防止でき、またプラズマの汚染も防ぐことができる
。

また、請求項４記載の装置および請求項５記載の方法に
よれば、例えばミラー磁界によるプラズマの閉じ込め等
のプラズマの分布制御が可能となり、また、被処理物へ
のプラズマ照射密度を制御して、成膜処理の高速・均一
化を図ることができる。あるいは、プラズマ放電管への
膜付着を防ぐこともできる。

また、請求項６記載の装置および請求項７記載の方法に
よれば、プラズマ容器の寸法形状を連続的に変化させる
ことにより、プラズマ容器内の真空圧力が変化したよう
な場合でもマイクロ波定在波の分布を制御してプラズマ
密度の高いあるいは低い部位をプラズマ容器の所定の位
置に精度よく設定させることができ、プラズマ放電管の
効率的クリーニング等が可能となる。

また、請求項８記載の装置によれば、異なる種類のガス
を供給することにより、成膜装置として、エピタキシャ
ル成長装置として、エツチング装置として、あるいは表
面改質装置としての使用が可能となる。

また請求項９記載の装置によれば、各種のスパッタリン
グ装置としての使用が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第１Ｏ図は本発明に係る実施例の各装置を示す
模式的断面図、第１１図、第１２図は従来装置を示す模
式的断面図である。 １・・・マグネトロン、２・・・プラズマ容器、２ａ・
・・空間、２ｂ、　２ｄ、　２ｆ・・・配管（制御機構
）　、　２ｃ、２ｅ、２ｇ−弁（制御機構）、３・・・
プラズマ、７・・・プラズマ放電管、８ａ、　８ｂ・・
・電磁石、９ａ、　９ｂ・・・二重管、ｌＯ・・・ベロ
ーズ、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、ｌｉｄ　・・・ガス供
給系弁、１２・・・ターゲット、Ａ、Ｂ、Ｃ・・・ガス
供給系、Ｓ・・・基板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）マイクロ波をプラズマ発生のエネルギ源とするプ
   ラズマ装置において、マイクロ波を発生するマグネトロ
   ンが、プラズマ容器に連設されていることを特徴とする
   プラズマ装置。 （２）プラズマ放電管がプラズマ容器内に気密に固設さ
   れ、前記プラズマ放電管から放射されたマイクロ波によ
   って該プラズマ放電管内にプラズマが発生させられるこ
   とを特徴とする請求項１記載のプラズマ装置。 （３）プラズマ容器の内部であってプラズマ放電管の外
   部となる空間部分のガス圧力およびガス組成を制御する
   制御機構が添設されていることを特徴とする請求項２記
   載のプラズマ装置。 （４）マグネトロンを構成する磁界発生源に付加して一
   個または複数個の磁界発生源が添設されていることを特
   徴とする請求項１、２又は３記載のプラズマ装置。 （５）付加された磁界発生源からプラズマに印加する磁
   界分布を制御することによって、基板へのあるいはプラ
   ズマ放電管へのプラズマ照射密度を制御することを特徴
   とする請求項４記載のプラズマ装置の使用方法。 （６）プラズマ容器の寸法形状を連続的に変換する変換
   機構を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいず
   れか１項に記載のプラズマ装置。 （７）プラズマ容器の寸法形状を変換することによりプ
   ラズマ放電管へのプラズマ照射密度を制御することを特
   徴とする請求項６記載のプラズマ装置の使用方法。 ｛８）少なくとも１種類の原料ガスをプラズマ容器内に
   供給するガス供給機構を具備していることを特徴とする
   請求項１〜４又は６のいずれか１項に記載のプラズマ装
   置。 （９）プラズマ容器内にプラズマの作用によって発生し
   たイオンが衝突するターゲットを備えるとともに、前記
   ターゲットに対してスパッタリングを生じるガスのガス
   供給機構を備えていることを特徴とする請求項１〜４又
   は６のいずれか１項に記載のプラズマ装置。