JPS61139668A

JPS61139668A - 表面処理装置

Info

Publication number: JPS61139668A
Application number: JP26149084A
Authority: JP
Inventors: Kiyoushiyoku Kin; 金　京植; Uirukinson Ooen; オーエン　ウイルキンソン
Original assignee: Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 1984-12-11
Filing date: 1984-12-11
Publication date: 1986-06-26
Also published as: JPH0530910B2

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）この発明は、放電によって真空中にプラズマを発生させ
、このプラズマを用いて被処理物表面に薄膜堆積、エツ
チング、スパッタリング及び清浄化等の処理を施す表面
処理装置に関する。

（従来の技術）真空中のプラズマを用いて被処理物の表面を処理する場
合には、そのプラズマ密度と処理速度とが比例する。し
かし、従来の２電極放電方式の装置で、電極間の！力を
増加させて高密度プラズマを得ようとすると、その非接
地側電極の負電圧の絶対値が増加するので、処理が低効
率化し、しかも、イオン衝撃が強くなって被処理物を大
きく損傷する問題があった。

そこで、電極間の電力を増加させずに高密度プラズマを
得るため、電極面に平行にあるいは電極面を覆う形に磁
界を作り、この磁界の力をかりて高密度の放電プラズマ
を電極の近傍に発生させる方法が考えられている。つま
り、この方法は、上記磁界の力で、電子に擬似サイクロ
イド運動を起させ、この電子の運動方向に沿って高密度
のプラズマを発生させるものである。

この方法によれば、２電極放電方式の場合よりもカソー
ド上の電極の負電圧の絶対値を小さくできるとともに、
高密度のプラズマを得ることができる。

しかし、本発明者らは、所定の限られた範囲で上記擬似
サイクロイド運動を起させれば、当該電極の周囲全体に
亙って擬似サイクロイド運動を起させる場合よりも、さ
らに、少ない電力で高密度のプラズマを発生させうるも
のと考え、第９図に示す装置を用いて実験を繰り返した
ところ、次のような問題があることを発見した。

すなわち、第９図に示した装置は、接地電位を保持した
真空容器１に電極２を設けるとともに、この電極２の周
囲に絶縁物３を設けている。

この状態で、記号４の方向に磁界を形成すれば、電子は
電極２の表面において、擬似サイクロイド曲線５に沿っ
て運動するが、絶縁物３及び真空容器ｌの側壁によって
、上記擬似サイクロイド運動が制限あるいは禁止される
。

（本発明が解決しようとする問題点）擬似サイクロイド運動を制限あるいは禁止すれば、理論
的には、ごく限られた範囲でしかプラズマが生成されな
いので、必要パワーが少なくてすむはずである。

このようにすれば、確かに、プラズマを発生させるため
のパワーが少なくて済む。しかし、この場合には、第１
θ図に示すように、」二記擬似サイクロイド運動前方の
密度分布が、その後方の密度分布よりも高くなり、全体
として、当該プラズマの密度分布が不均一になることが
解った。

もし、密度分布が不均一なプラズマで、被処理物の表面
処理をすれば、その表面処理自体も不均一になるので、
この種の装置は、実際の使用に酎え得ないことが判明し
た。

この発明は、小さなパワーで高密度のプラズマを発生さ
せるとともに、その密度分布を均一化した装置の提供を
目的にする。

（問題点を解決するための手段）この発明は、上記の目的を達成するために、圧力を制御
する手段を備えた真空容器内に、一対の非接地電極をほ
ぼ平行にして対向させるとともに、両非接地電極を同一
の電源に接続し、さらにこの非接地電極の表面に沿って
磁界を発生させる手段及び非接地電極の回りにおける電
子の擬似サイクロイド運動を制限又は禁止する手段を設
けた構成にしている。

（本発明の作用）擬似サイクロイド運動を制限あるいは禁止する上記手段
によって、互いに対向する非接地電極の表面に、密度分
布を対称的にした一対のプラズマが発生する。

（本発明の効果）この発明は、密度分布が均一化した高密度のプラズマを
生成できるので、均一かつ高効率で、しかも高門でダメ
ージの少ない表面処理ができる。

また、限られた範囲でプラズマを生成するので、その使
用電力も小さくなる。しかも、使用電力を小さくした分
、イオン化衝撃が小さくなるので、被処理物を損傷する
こともなくなる。

（本発明の実施例）第１〜４図は第１実施例を示すもので、接地電位を保持
した真空ｉ器１１内には、一対の非接地電極１２．１３
を対向させているが、この非接地電極絶縁物１４．１５
で覆っている。

なお、この実施例では、真空容器１１を接地させること
によって、真空容器１１を接地電極として機能させてい
る。

そして、上記非接地電極１２．１３には、同一の高周波
電源ＩＢを接続し、それら両電極１２．１３が常に同電
位に保たれるようにするとともに、いずれか一方の電極
、例えば電極１２の対向側面１２ａに被処理物である基
板１７を載置しでいる。

さらに、この真空容器１１の外側にはコイル１８．１８
を設け、このコイル１８．１９に直流電流を流して、両
電極１２．１３に平行な矢印Ｂ方向の静磁界を作るよう
にしている。

このようにした真空容器１１には、複数のガスボンベ２
０〜２２のガスを、所定の混合比にして、バルブ２３、
バリアプルリーク２４及びガス導入口２５を経由して導
入する一方、バルブ２８を介して真空ポンプ２７で排気
し、この真空容器１１内を所定の圧力に維持する。

しかして、真空容器ｌｌ内に処理ガスを導入するととも
に、ジイル１８．１９に直流電流を流して、非接地電極
１２．１３の対向部間に、それら電極の対向゛側面１２
ａ、１３ａと平行なり方向の静磁界を作る。

この静磁界を作った状態で、非接地電極１２．１３に高
周波電源１６からの高周波電力を供給すると、それぞれ
の非接地電極１２．１３の対向側面１２ａ、１３ａ近傍
で、電子が擬似サイクロイド運動を起す。この運動方向
前方においては、上記絶縁物１４．１５と真空容器１１
の側壁とで、その擬似サイクロイド運動が禁止又は制限
される。したがって、この禁止又は制限された運動方向
前方では、第３．４図に示すように、当該プラズマが高
密度化する。

しかし、両非接地電極１２．１３を対向させたので、そ
れぞれの電極において、上記擬似サイクロイド運動の運
動方向が逆になる。しかも、両非接地電極１２．１３に
対する供給電力を等しくしているので、両電極の対向側
面１２ａ、１３ａに沿って形成されるプラズマの密度分
布の状況は、第３．４図に示すように対称になる。この
ように対称なプラズマが、第２図に示す仮想分割線２８
を境にして電極１２．１３間で合体するので、両電極１
２．１３間におけるプラズマは、高密度でしかもその密
度分布を均一化したものになる。

上記のように密度分布を均一化したプラズマを形成する
とともに、当該真空容器１１にＣＨＦ３ガスを導入して
、５ｉ０２膜をエツチングしたが、そのときのエツチン
グ速度は、基板１７の表面各箇所においてほとんど均一
であった。

ちなみに、第１０図に示す密度分布が不均一なプラズマ
を使用して、上記と同様のエツチングをしたところ、そ
のエツチング速度の均一性は±４０％もあった。

なお、上記真空容器ｌｌ内にプラズマＣＶＤに用いる所
定のガスを導入すれば、非接地電極１２に置かれた基板
１７に薄膜を堆積させることができるが、その導入ガス
と堆積させうる薄膜とを例示すると次のようになる。

Ｓ　ｉ　Ｈ４＋Ｎ２　＋ＮＨ３→Ｓ　ｉ　Ｎ、膜ＳｉＨ
４又はＳｉ２Ｈ６等＋ａ拳ＳｉＨ膜Ｓ　１ｌ（４＋Ｎ２
０　　　　→５ｉ０２膜第５図及び第６図に示した第２
実施例は、静磁界を発生させるのに、磁石２９．３０を
使用したものである。すなわち、絶縁物３１．３２で、
金属製の容器に収納された磁石２９．３０を覆うととも
に、非接地電極の対向側面１２ａ、１３ａ以外の箇所も
この絶縁物３１．３２で覆ったものである。そして、こ
の磁石２８．３０には、図示していない導管から冷却媒
体を導いて、その磁石２９．３０を冷却できるようにし
ている。

その他、基本的な構成は第１実施例と同様である。

第７図に示した第３実施例は、当該真空容器３３それ自
体を石英ガラス等の絶縁物で構成するとともに、この真
空容器３３内に凹部３４．３５を形成し、この四部に非
接地電極１２．１３を設置している。そして、非接地電
極１２．１３の対向部間の周囲には、接地電極３６を設
けている。

その他、基本的な構成は第１実施例と同様である。

第８図に示した第４実施例は、真空容器３８を接地させ
るとともに、一方の非接地電極３９を絶縁物４０で覆い
、他方の非接地電極４１を絶縁物４２で覆っている。

そして、上記絶縁物４０は一方の非接地電極３９ととも
に、真空容器３日から取外すし可能にし、当該絶縁物４
０を取外ずして基板１７を出し入れできるようにいてい
る。

さらに、上記絶縁物４０を真空容器３８にセットしたと
き、他方の非接地電極４１と電気的に導通する構成にし
ている。

いずれにしても、第２〜４実施例は、第１実施例の変形
例として示したもので、各実施例ともその基本的な原理
は全て同じである。

なお、上記各実施例のいずれの場合にも、交番磁界、回
転磁界あるいは楕円回転磁界を用いてもよい。

このように交番磁界、回転磁界あるいは楕円回転磁界を
用いると、磁場の強度に対してイオン化効率が高まり、
処理速度が速くなるとともに、その処理が均一化する利
点もある。

【図面の簡単な説明】

図面第１〜４図はこの発明の第１実施例を示すもので、
第１図は真空容器の正面を断面にした状態の概略図、第
２図は上記真空容器の平面を断面にした状態の概略図、
第３図は一方の非接地電極近傍に形成されたプラズマの
密度分布を示す図、第４図は他方の非接地−極近傍に形
成されたプラズマの密度分布を示す図、第５．６図は第
２実施例を示すもので、第５図は真空容器の正面を断面
にした状態の概略図、第６図は第５図のＶｌ−ＶＩ線断
面図、第７図は第３実施例の真空容器の正面を断面にし
た状態の概略図、第８図は第４実施例の真空容器の正面
を断面にした状態の概略図、第９図は従来の装置の要部
を示す概略図、第１０図は従来のプラズマの密度分布の
状況を示す図である。１１．３３．３８・・・真空容器、１２．１３．３８．
４１・・・非接地電極、１２ａ、１３ａ・・一対向側面
、１４．１５．３１゜３２．４０．４２・・・絶縁物、
１８．１９・・・コイル、２７・・・真空ポンプ、２９
．３０・・・磁石。

Claims

【特許請求の範囲】

圧力を制御する手段を備えた真空容器内に、一対の非接
地電極をほぼ平行にして対向させるとともに、両非接地
電極を同一の電源に接続し、さらにこの非接地電極の表
面に沿って磁界を発生させる手段及び非接地電極の回り
における電子の擬似サイクロイド運動を制限又は禁止す
る手段を設けた表面処理装置。