JPS61199077A

JPS61199077A - 表面処理装置

Info

Publication number: JPS61199077A
Application number: JP60039954A
Authority: JP
Inventors: Kiyoushiyoku Kin; 金　京植
Original assignee: Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 1985-02-28
Filing date: 1985-02-28
Publication date: 1986-09-03

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、スパッタリングあるいは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、そのプラズマ密度を増すとその処理速度が増加
する。

しかし、従来から知られている２電極放電力式の装置で
、電極間の電力を増加させて高密度プラズマを畳ようと
すると、その電極の負電圧の絶対値が増加するので、処
理効率が落るとともに、イオン衝撃が強くなって被処理
物を太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るでいる。

つまり、この方法は、上記磁界の力で、電子に擬似す゛
イクロイド連動を起させ、この電子の連動方向に沿って
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、確かに、２電極放電力式の場合より
も、カソード上の電極の負荷電圧の絶対値を小ざくでき
るとともに、高密度のプラズマを得ることができる。

（本発明が解決しようとする問題点）しかし、本発明者は、所定の限られた範囲で上記擬似サ
イクロイド連動を起させれば、当該電極の周囲全体に亙
って擬似サイクロイド連動を起させる場合よいも、さら
に少ない電力で高密度のプラズマを発生させうるちのと
考え、第７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７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
て連動するが、絶縁物３及び真空容器ｌの側壁等によっ
て、上記擬似サイクロイド連動が制限あるいは禁止され
る。

擬似サイクロイド連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、必要パワーが小さ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
゛のパワーが小さくてすむ、しかし、この場合には、第
８図に示すように、上記擬似サイクロイド連動前方のプ
ラズマの密度分布が、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、一対の電極をほぼ平行
に設け、プラズマ電位に対する両電極のプラズマ電位と
の電位差を等しくするとともに、少なくとも一方の電極
に高周波電力を供給する一方、この電極の表面に沿って
磁界を発生させる手段及び上記電極の回りにおける電子
の擬似サイクロイド連動を制限又は禁止する手段を設け
る構成にしている。

（本発明の作用）この発明は、上記のようにプラズマと両電極の電位差を
等しくし、しかも、擬似サイクロイド連動を制限あるい
は禁止する手段を設けたので、互いに対向する電極の表
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）この発明の表面処理装置によれば、密度分布を対称にし
た一対のプラズマが合体した状態になるので、プラズマ
の密度分布が均一になり、被処理物の表面処理が均一化
するとともに、高速でしかも効率のよい表面処理が可能
になる。

また、限られた範囲でプラズマを生成するので、その使
用電極も小さくなる。しかも、使用電極を小さくした分
、イオン化衝撃が小さくなるので、被処理物に対するダ
メージも少なくなる。

（本発明の実施例）第１〜第３図はこの発明の第１実施例を示すもので、接
地電位を保持した真空容器ｌｌ内には、一対の電極１２
．１３を対向させているが、その一方の電極１２はイン
ピーダンス整合回路１４を介して高周波電源１５に接続
し、他方の電極１３は、それを接地させている。

そして、この電極１２．１３はその対向側面１２ａ、１
３ａとは反対側を絶縁物１Ｂ、１７で覆うとともに、そ
の対向側面１２　ａ　、　１３　ａの実効面積を等しく
している。ざらに、真空室１１に高周波電力が漏れない
ように、当該真空室１１壁に絶縁物１８０　、１７０を
取付けている。

このように実効面積を等しくするのは、第３図に示すよ
うに、プラズマ電位Ｖｐに対する両電極１２、１３（７
）電位差Ｖ、、Ｖ２を、Ｖ、＝Ｖ２にするためである。

なお、符号１８は、一方の電極１２側に載置した基板で
ある。

さらに、上記真空容器１１の外側にはコイル１９．２０
を設け、このコイル１９．２０に直流電流を流して２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、複数の力゛スポ／べ
２１〜２３のガスを、所定の混合比にしてバルブ２４、
バリアプルリーク２５及びガス導入口２Ｂを経由して導
入する一方、／ヘルプ２７を介して真空ポンプ２８で排
気し、この真空容器ｌｌ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、コイル１９．２０に直流電流を流して、電極１２．
１３の対向部間に、それら対向側面１２ａ。

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、電極１２に高周波電源１５からの高周波電
圧を供給すると、それぞれの電極１２．１３の対向側面
＋２ａ、１３ａ近傍で、電子が擬似サイクロイド連動を
起す。

この時、電極１２．１３上では電子が互いに反対方向に
擬似サイクロイド連動を行なうが、と記したようにプラ
ズマ電位Ｖｐに対する両電極１２１３の電位￥、、Ｖ２
が等しくなるようにしているので１両電極の対向側面＋
２ａ、１３ａに沿って形成されるプラズマの密度分布が
対称になる。

このように全く対称なプラズマが、第２図に示す仮想分
割線２９を境にして電極１２、］３間で合体するので、
両電極１２．１３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。

なお、電極１２．１３の大きさは、土足のようにｖＩ　
＝Ｖ２の関係を維持できれば１両者相違してもよい。

上記のようにして密度分布が均一なプラズマを形成し、
当該真空容器１１にＣＨＦ３ガスを導入して５ｉ０２膜
をエツチングすれば、均一なエツチング処理が可能にな
る。

ちなみに、第７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、電極１２に置かれた基板２０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ｆｌｌｌｔＪとを例示すると次のようになる。

Ｓ　ｉ　Ｈ４＋Ｎ２　　＋ＮＨ３→５ｊＮ４Ｂ’ＪＳｉ
Ｈ４又はＳｉ２Ｈ６等＋ａ・Ｓｉ：Ｈ膜Ｓ　ｉＨ４＋Ｎ
２０　　　　＋Ｓ　ｉ０２膜第４図に示した第２実施例
は、高周波電源３ｏを接地させず、インピーダンス整合
回路３１を平衡型にしたものある。

第５，６図に示した第３実施例は、静磁界を発生させる
のに、磁石３２．３３を使用したものである。すなわち
、絶縁物３４．３５で、金属製の容器に収納された磁石
３２．３３を覆うとともに、電極の対向側面１２　ａ　
、　１３ａ以外の箸所もこの絶縁物３４．３５で覆って
いる。そして、この磁石には、図示していない導管から
冷却媒体を導いて、その磁石３２．３３を冷却できるよ
うにしている。

このようにした第２，３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。

また、上記した各実施例では、静磁界を用いたが、その
静磁界に代えて交番磁界、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、イオン化確率が高まり、
処理速度が速くなるとともに、その処理が均一化するｊ
＋を点もある。

【図面の簡単な説明】

図面第１〜３図は第１実施例を示すもので、第１５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図は両
電極の電位分布を示す図、第４図は第２実施例の真空容
器の平面を断面にした概略図、第５．６図は第３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図は真空容器の平面を断面にした状態
の概略図、第７図は従来の装置の要部を示す概略図、第
８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・・・真空容器、１２．１３・・・電極、ｌｆｔ、
　１？、３４．３５・・・絶縁物、　＋９．２０・・・
コイル、２８・・・真空ポンプ、３０・・・高周波電源
、３２．３３・・・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、一対の電極
をほぼ平行に設け、プラズマ電位に対する両電極の電位
差を等しくするとともに、少なくとも一方の電極に高周
波電力を供給する一方、この電極の表面に沿って磁界を
発生させる手段及び上記電極の回りにおける電子の擬似
サイクロイド連動を制限又は禁止する手段を設けた表面
処理装置。