JPH0521873Y2

JPH0521873Y2 -

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Publication number: JPH0521873Y2
Application number: JP13804089U
Authority: JP
Priority date: 1989-11-30
Filing date: 1989-11-30
Publication date: 1993-06-04
Anticipated expiration: 2003-06-04
Also published as: JPH0377434U

Description

【考案の詳細な説明】［産業上の利用分野］本考案は、ECRプラズマ装置に関し、特に、
プラズマ生成室に対し小径の内径を有する小径プ
ラズマ生成室を取付け、試料等のサイズに合わせ
て最適なプラズマ密度及び分布を得ることができ
るようにするための新規な改良に関する。

［従来の技術］従来、用いられていたこの種のECRプラズマ
装置としては種々あるが、その中で代表的な構成
について述べると、第５図で示す一般に用いられ
ている装置及び特開平１−187919号公報に開示さ
れた装置を挙げることができる。

まず、第５図に示されたECRプラズマ装置に
おいて、符号１で示されるものは基台であり、こ
の基台１の外端には筒形をなす励磁コイル２が設
けられ、この励磁コイル２の内側には、冷却水を
案内する冷却ジヤケツト３及び冷却パイプ４を有
する円筒体の形状からなる単筒式イオン化室を構
成するプラズマ生成室５が設けられている。

前記プラズマ生成室５の上蓋６には、2.45GHz
の高周波電力７を導入するための矩形導波管８が
設けられていると共に、N₂ガス等の第１ガス９
を導入するための第１ガス導入管１０が設けられ
ている。

前記基台１の下部には、試料１１を載置した試
料台１２、ビーム制御用コイル１３及びSiH₄ガ
ス等の第２ガス１４を導入する第２ガス導入管１
５を有する試料室１６が設けられており、この試
料室１６は、排気手段１７によつて排気されてい
る。

従つて、前述の構成において、プラズマ生成室
５内に導入した第１ガス９に、高周波電力７によ
る高周波電界と前記励磁コイル２からの磁界が作
用してプラズマが発生すると、このプラズマは、
前記磁界による発散磁界の作用によつて試料室１
６内に導入され、試料台１２上の試料１１の表面
で、プラズマ流中のイオン、ラジカル粒子による
表面反応を生起させ、試料１１の表面に成膜が施
される。

また、特開平１−187919号公報に開示された構
成は、図示していないが、プラズマ生成室内に筒
状の誘電体を設け、プラズマ生成室内の電界の一
様性を向上させ、試料表面に施される成膜又はエ
ツチングの均一化を図る構成である。

［考案が解決しようとする課題］従来のECRプラズマ装置は、以上のように構
成されていたため、次のような課題が存在してい
た。

すなわち、前者の従来例の場合、プラズマ生成
室の内径が一定であるため、このプラズマ生成室
で生成されるプラズマの密度は、その中心部で高
く、その周縁で低くなる特性があり、例えば、試
料であるウエハーの径が種々異なつている場合、
プラズマ生成室から得られるプラズマ密度分布が
同一では、成膜の厚さにバラツキが発生し、特に
大径の試料又は特に小径の試料に対する成膜が良
好に行えないと云う重大な課題が存在していた。

また、後者の従来例では、円筒形の誘電体によ
つて電界の一様性を図り、成膜又はエツチングの
均一化を図ることがあり、試料の大きさに合わせ
てプラズマ生成室の内径を種々変えることは不可
能であつた。

本考案は、以上のような課題を解決するために
なされたもので、特に、プラズマ生成室に対し小
径の内径を有する小径プラズマ生成室を取付け、
試料等のサイズに合わせて最適なプラズマ密度及
び分布を得ることができるようにしたECRプラ
ズマ装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］本考案によるECRプラズマ装置は、プラズマ
生成室内に導入したガスにマイクロ波による高周
波電界と前記プラズマ生成室の周囲に配した励磁
コイルにより形成される磁界とを作用させてプラ
ズマを発生させると共に、前記プラズマを前記磁
界により前記プラズマ生成室と連通した試料室に
導出するようにしたECRプラズマ装置において、前記プラズマ生成室内に設けられ前記プラズマ
生成室の第１内径よりも小径の第２内径を有する
小径プラズマ生成室を有する構成である。

［作用］本考案によるECRプラズマ装置においては、
プラズマ生成室の中に、このプラズマ生成室の第
１内径よりも小径の第２内径を有する小径プラズ
マ生成室が設けられているため、プラズマ生成室
は、この小径プラズマ生成室の第２内径によつて
形成され、試料のサイズによつてこの第２内径を
適合させるように小径プラズマ生成室の形状を選
ぶことにより、その試料の大きさに最適なプラズ
マ生成室を得ることができる。

同時に、その試料のサイズに合わせた最適な内
径の小径プラズマ生成室を得ることにより、その
試料の大きさに合わせた状態のプラズマ密度及び
分布を得ることができ、試料上に密度のほぼ均一
な成膜を得ることができる。

［実施例］以下、図面と共に本考案によるECRプラズマ
装置の好適な実施例について詳細に説明する。

尚、従来例と同一又は同等部分については同一
符号を付して説明する。

図において、符号１で示されるものは基台であ
り、この基台１の外端には磁界を発生するための
筒形をなす励磁コイル２が設けられ、この励磁コ
イル２の内側には、冷却水を案内する冷却ジヤケ
ツト３及び冷却パイプ４を有する円筒体の形状か
らなる単筒式イオン化室を構成するプラズマ生成
室５が設けられている。

前記プラズマ生成室５の上蓋６には、2.45GHz
の高周波電力７を導入するための矩形導波管８が
設けられていると共に、N₂ガス等の第１ガス９
をプラズマ生成室５に導入するための第１ガス導
入管１０が設けられている。

前記プラズマ生成室５内には、このプラズマ生
成室５の第１内径D₀よりも大幅に小さい第２内
径D₁を有する小径プラズマ生成室２０が配設さ
れており、この小径プラズマ生成室２０の下端に
は、プラズマ案内孔２０ａ及び前記基台１への取
付部２１が形成された基板２４が設けられ、この
取付部２１を介して前記小径プラズマ生成室２０
は前記プラズマ生成室５及び基台１に対して着脱
自在に設けられている。

前記小径プラズマ生成室２０は、具体的には、
第２図及び第３図に示すように構成されており、
筒体２２の外周には冷却パイプ２３が周回して設
けられ、この冷却パイプ２３は、前記筒体２２の
下端に設けられた前記基板２４を貫通して、連結
管２５を介して図示しない冷却液源に接続されて
いる。また、符号３０で示されるものは、小径プ
ラズマ生成室２０を挿着したとき、小径プラズマ
生成室２０の外周部の排気を容易にするための穴
である。

前記基板２４の周縁の前記取付部２１には、第
３図に示されるように、取付ねじ２６を貫通させ
るためのねじ孔２７が多数形成されており、この
取付ねじ２６を介して、前記小径プラズマ生成室
２０が基台１及び前記プラズマ生成室５に対して
着脱自在に設けられている。

さらに、前記冷却パイプ２３は、前記基板２４
の取付部２１に形成された係止溝２８内に保持さ
れている。

前記基台１の下側には、試料１１を載置した試
料台１２、ビーム制御用コイル１３及びSiH₄ガ
ス等の第２ガス１４を導入する第２ガス導入管１
５を有する試料室１６が設けられており、この試
料室１６は、排気手段１７によつて排気されてい
る。

本考案によるECRプラズマ装置は、前述した
ように構成されており、以下に、その動作につい
て説明する。

まず、成膜しようとする試料１１のサイズに適
合した第２内径D₁を有する小径プラズマ生成室
２０をプラズマ生成室５の第１内径D₀内に挿入
し、取付ねじ２６を介して基板１に固定すると、
プラズマ生成室５は第２内径D₁の小径プラズマ
生成室２０へと変更が完了し、冷却パルプ２３
は、図示しない冷却液源に接続される。

前述の状態で、プラズマ生成室５を経由して小
径プラズマ生成室２０内に導入した第１ガス９
に、高周波電力７による高周波電界と前記励磁コ
イル２からの磁界が作用してプラズマが発生する
と、このプラズマは、前記磁界による発散磁界の
作用によつて試料室１６内に導入され、試料台１
２上の試料１１の表面で、プラズマ流中のイオ
ン、ラジカル粒子による表面反応を生起させ、試
料１１の表面に成膜が施される。

この場合、この装置本来のプラズマ生成室５の
第１内径D₀が小径プラズマ生成室２０の有する
第２内径D₁に、試料１１のサイズに合わせて変
更されているため、導入されるプラズマ流の密度
及び分布も試料１１に対して大きい変化で対応せ
ず、ほぼ平均的に対応することになり、試料１１
の表面にほぼ均一な膜厚の成膜を得ることができ
る。

また、次の成膜又はエツチング工程において、
前回と異なる径の試料１１を用いる場合は、その
試料のサイズに適合した別の第２内径D₁を有す
る小径プラズマ生成室２０を、取付ねじ２６を介
して変換することにより、常に、その試料１１の
サイズに応じた大きさの小径プラズマ生成室２０
からその試料１１に最適な密度及び分布のプラズ
マ流を導入することができる。

尚、前述の小径プラズマ生成室２０の取付構造
は、一例を示したものであり、取付ねじ２６を用
いない嵌合のみによる装着構造、又は、他の周知
な係止手段を用いた場合も同等の作用効果を得る
ことができるものである。

尚、本出願人の実験結果によると、第４図に示
すように、イオン化室径がφ280と大きい場合
（図中破線）はマイクロ波パワーが増えても成膜
速度は、ほぼ一定であるが、φ200の方は、マイ
クロ波パワーと共に増加し、1000Wでは、φ280
の場合の約２倍程度となることが判明した。

［考案の効果］本考案によるECRプラズマ装置は、以上のよ
うに構成されているため、次のような効果を得る
ことができる。

すなわち、プラズマ生成室の中に、このプラズ
マ生成室の第１内径よりも小径の第２内径を有す
る小径プラズマ生成室が設けられているため、プ
ラズマ生成室は、この小径プラズマ生成室の第２
内径によつて形成され、試料のサイズによつてこ
の第２内径を適合させるように小径プラズマ生成
室の形状を選ぶことにより、その試料の大きさに
最適なプラズマ生成室を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図は、本考案によるECRプラ
ズマ装置を示すためのもので、第１図は全体構成
を示す断面図、第２図は小径プラズマ生成室を示
す拡大断面図、第３図は第２図の底面図、第４図
はイオン化室径の大小による成膜速度とマイクロ
波パワーの関係を示す特性図、第５図は従来の
ECRプラズマ装置を示す断面図である。２は励
磁コイル、５はプラズマ生成室、D₀は第１内径、
D₁は第２内径、１１は試料、１６は試料室、２
０は小径プラズマ生成室である。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】 (1) プラズマ生成室５内に導入したガスにマイク
ロ波による高周波電界と前記プラズマ生成室５
の周囲に配した励磁コイル２により形成される
磁界とを作用させてプラズマを発生させると共
に、前記プラズマを前記磁界により前記プラズ
マ生成室５と連通した試料室１６に導出するよ
うにしたECRプラズマ装置において、前記プラズマ生成室５内に設けられ前記プラ
ズマ生成室５の第１内径D₀よりも小径の第２
内径D₁を有する小径プラズマ生成室２０を有
し、この小径プラズマ生成室２０により、前記
プラズマ生成室５の第１内径D₀を実質的に小
さくするようにしたことを特徴とするECRプ
ラズマ装置。 (2) 前記小径プラズマ生成室２０は、前記プラズ
マ生成室５に着脱自在に設けられていることを
特徴とする請求項１記載のECRプラズマ装置。