JPH071788Y2 - プラズマ装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は主に高集積半導体素子の製造のためのCVD（Che
mical Vapor Deposition）装置、エッチング装置、スパ
ッタリング装置等に用いられるプラズマ装置に関するも
のである。

〔従来技術〕

電子サイクロトロン共鳴を利用したプラズマ装置は低ガ
ス圧で活性度の高いプラズマを生成出来、イオンエネル
ギの広範囲な選択が可能であり、また大きなイオン電流
がとれ、イオン流の指向性、均一性に優れるなどの利点
があり、高集積半導体素子の製造に欠かせないものとし
てその研究，開発が進められている。

第５図はCVD装置として構成した従来の電子サイクロト
ロン共鳴を利用するプラズマ装置の縦断面図、第６図は
プラズマ引出窓の平面図、第７図はプラズマ流と試料と
の位置関係を示す説明図であり、31はプラズマ生成室を
示している。

プラズマ生成室31は上部壁中央に石英ガラス板にて封止
したマイクロ波導入口31cを、また下部壁中央には前記
マイクロ波導入口31cと対向する位置に円形のプラズマ
引出窓31dを夫々備えており、前記マイクロ波導入口31c
には他端を図示しないマイクロ波発振器に接続した導波
管32の一端が接続され、またプラズマ引出窓31dに臨ま
せて反応室33を配設し、更に周囲にはプラズマ生成室31
及びこれに接続した導波管32の一端部にわたってこれら
を囲繞する態様でこれらと同心状に励磁コイル34を配設
してある。

反応室33内には図示しない載置台が一方向に往復移動可
能に配設され、その上に長方形状の試料Ｓが直接、又は
静電吸着等の手段にて着脱可能に載置されている。

而してこのようなCVD装置にあっては、所定の真空度に
設定したプラズマ生成室31,反応室33内に原料ガスを供
給し、励磁コイル34にて磁界を形成しつつマイクロ波を
導入してプラズマ生成室31内にプラズマを生成させ、生
成させたプラズマを励磁コイル34にて形成させるプラズ
マ引出窓31d前方の反応室33側に向かうに従って磁束密
度が低下する発散磁界により反応室33内の載置台７上の
試料Ｓ周辺に投射せしめ、試料Ｓ表面に成膜を行うよう
になっている（特開昭56-155535号）。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところで上述した如き従来のプラズマ装置にあってはプ
ラズマ生成室31で発生したプラズマは円形の引出窓31d
を通して反応室33内に導かれる結果、試料Ｓでは第７図
に示す如く引出窓31dよりも広がった円形の領域Ｐに投
射されることとなるが、試料Ｓが矩形状をなすような場
合は第７図に示す如く破線で示すプラズマ投領域に対向
する時間が試料Ｓの中央部と側縁部とでは著しく異なる
結果試料37の全面に亘って均一な処理を行うのが難し
く、これを解消するために領域Ｐが大きくなるよう引出
窓31d、更にはプラズマ生成室を大きくしなければなら
ず設備の大型化、設備コストの上昇を避けれ得ない等の
問題があった。

本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、その
目的とするところは矩形状の試料に対しても無駄がな
く、しかも均一な処理を行い得るようにしたプラズマ装
置を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案に係るプラズマ装置は、電子サイクロトロン共鳴
励起を利用してプラズマを発生させるプラズマ生成室
と、前記プラズマ生成室で発生したプラズマをプラズマ
引出窓を通して前記試料に投射せしめる試料室とを備え
たプラズマ装置において、前記試料室内に往復移動可能
な試料用載置台を備えると共に、前記プラズマ引出窓は
前記載置台の移動方向と直交する方向を長軸方向とする
楕円形又は長円形に形成したことを特徴とする。

〔作用〕

本考案はこれによって試料室内におけるプラズマ投射域
よりも広い面積の試料に対しても均一な成膜，エッチン
グ，スパッタリング等の処理を行い得ることとなる。

〔実施例〕 以下本考案をCVD装置として構成した実施例につき図面
に基づき具体的に説明する。第１図は、本考案に係るプ
ラズマ装置（以下本考案装置という）の縦断面図、第２
図はプラズマ引出窓の平面図、第３図はプラズマ投射域
と矩形の試料との位置関係を示す説明図であり、図中１
はプラズマ生成室、２は導波管、３は試料Ｓに対し成膜
を施す試料室たる反応室、４は励磁コイルを示してい
る。

プラズマ生成室１はステンレス鋼製であって、上部壁中
央には石英ガラス板にて閉鎖されたマイクロ波導入口1c
を備え、また下部壁中央には前記マイクロ波導入口1cと
対向する位置に楕円形状のプラズマ引出窓1dを備えてお
り、前記マイクロ波導入口1cには導波管２の一端部が接
続され、またプラズマの楕円形をなす引出窓1dにはこれ
に臨ませて、その長径方向と直交する方向に長い中空直
方体形をなす反応室３が配設され、更にプラズマ生成室
１及びこれに連結された導波管２の一端部にわたってそ
の外周に励磁コイル４が周設せしめられている。

導波管２の他端部は図示しないマイクロ波発振器に接続
されており、ここで発せられたマイクロ波をマイクロ波
導入口1cからプラズマ生成室１内に導入するようにして
ある。また励磁コイル４は図示しない直流電源に接続さ
れており、直流電流の通流によってプラズマ生成室１内
にマイクロ波の導入によりプラズマを生成し得るよう磁
界を形成すると共に、反応室３側に向けて磁束密度が低
くなる発散磁界を形成し、プラズマ生成室１内に生成さ
れたプラズマイオンを反応室３内に投射せしめるように
なっている。

反応室３の内部には図示しない載置台上に矩形をなす試
料Ｓがそのまま又は静電吸着等の手段にて載置されてい
る。載置台は反応室３内をその長手方向に移動可能に設
置され、図示しないシリンダの駆動によって載置台及び
この上に載置した矩形をなす試料Ｓをプラズマ引出窓1d
の楕円形が拡大された形状をなす楕円形のプラズマ投射
域Ｐに面して前，後方向に往復移動させ、試料Ｓの表面
に対する成膜を行うようになっている。

而してこのような本考案装置にあっては、反応室３内の
載置台上に試料Ｓを載置し、プラズマ生成室1,反応室３
内を所要の真空度に設定した後、ガス供給系を通じてプ
ラズマ生成室1,反応室３内に原料ガスを供給し、励磁コ
イル４に直流電流を通流すると共に、導波管２を通じて
マイクロ波を導入してプラズマを発生させ、発生させた
プラズマを励磁コイル４にて形成される磁界により引出
窓1dを通じて反応室３内に投射せしめる。反応室３内に
投射されたプラズマ流は試料Ｓの表面では第３図に示す
如く試料Ｓの幅方向寸法よりも長径方向寸法が大きくな
った拡大された楕円形となり、載置台を第３図に示す矢
符方向に所定速度で往復移動することにより、試料Ｓの
表面を順次的にプラズマ投射域Ｐ内に臨ませ得、試料Ｓ
面に成膜が行われることとなる。

第４図は本考案装置と従来装置とによる成膜厚さの分布
についての試験結果を示すグラフであり、横軸にA4サイ
ズの試料の短辺方向各部の位置を、また縦軸には規格化
した成膜量（厚さ）をとって示してある。グラフ中○印
でプロットしたのは本考案装置の、また△印でプロット
したのは従来装置の各結果を示している。このグラフか
ら明らかなように、本考案装置に依った場合には従来装
置に依った場合に比較して試料Ｓの幅方向中央部の膜厚
は減少し、両端部よりの位置は増大しており、全体とし
て膜厚の均一化が図られていることが解る。

なお上述の実施例においてはプラズマ生成室１から反応
室３へのプラズマの引出窓1dは楕円形状とした場合につ
き説明したが、長円状に構成してもよい。

また、上述の実施例は本考案装置をCVD装置に適用した
構成を示したが、何らこれに限るものではなく、例えば
エッチング装置、スパッタリング装置等にも適用し得る
ことは勿論である。

〔効果〕 以上の如く本考案装置にあっては、プラズマ引出窓を試
料の移動方向と直交する方向を長軸方向とする楕円形又
は長円形とすることで試料の各部をプラズマ密度分布に
応じてプラズマ引出窓下に臨ませることが出来、プラズ
マ引出窓面積に比較して格段に大きい試料の各部分に、
均一な成膜、エッチング等の処理を従来設備を利用して
容易に達成し得る優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案装置の模式的縦断面図、第２図は同じく
プラズマ引出窓の平面図、第３図はプラズマ投射域と試
料との位置関係を示す説明図、第４図は本考案装置と従
来装置との比較試験結果を示すグラフ、第５図は従来装
置の模式的縦断面図、第６図は同じくプラズマ引出窓の
平面図、第７図はプラズマ投射域と試料との位置関係を
示す説明図である。 １……プラズマ生成室、1d……プラズマ引出窓 ２……導波管、３……反応室、４……励磁コイル Ｓ……試料

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】電子サイクロトロン共鳴励起を利用してプ
   ラズマを発生させるプラズマ生成室と、前記プラズマ生
   成室で発生したプラズマをプラズマ引出窓を通して前記
   試料に投射せしめる試料室とを備えたプラズマ装置にお
   いて、前記試料室内に往復移動可能な試料用載置台を備
   えると共に、前記プラズマ引出窓は前記載置台の移動方
   向と直交する方向を長軸方向とする楕円形又は長円形に
   形成したことを特徴とするプラズマ装置。