JPS62115821A - 低温プラズマ処理装置 - Google Patents
低温プラズマ処理装置Info
- Publication number
- JPS62115821A JPS62115821A JP25482685A JP25482685A JPS62115821A JP S62115821 A JPS62115821 A JP S62115821A JP 25482685 A JP25482685 A JP 25482685A JP 25482685 A JP25482685 A JP 25482685A JP S62115821 A JPS62115821 A JP S62115821A
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- JP
- Japan
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- plasma
- plasma generation
- gas
- generation chamber
- chamber
- Prior art date
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- Granted
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、低温プラズマ処理装置に係り、特に大面積、
均−成膜及び均一表面処理に使用するに好適な低温プラ
ズマ処理装置に関する。
均−成膜及び均一表面処理に使用するに好適な低温プラ
ズマ処理装置に関する。
従来のこの種の成膜及び表面処理装置は、低温プラズマ
生成法としてマイクロ波による電子サイクロトロン共鳴
法を用いているのが普通である。
生成法としてマイクロ波による電子サイクロトロン共鳴
法を用いているのが普通である。
この電子サイクロトロン共鳴法であると、生成プラズマ
の電離度が高く、電子温度、電子密度とも高い、したが
って処理基板温度を低くでき、膜の膜質も、ち密な膜が
生成できるという利点がある。
の電離度が高く、電子温度、電子密度とも高い、したが
って処理基板温度を低くでき、膜の膜質も、ち密な膜が
生成できるという利点がある。
しかし、処理基板上に薄膜を生成する場合、その表面に
おける均一度、つまり膜厚、膜質の均一度は、膜生成用
材料ガスの基板表面における分布もさることながら、プ
ラズマ生成室から試料室に導かれたプラズマの諸量（電
子温度、電子密度）の空間的な均一度に強く反応してい
ることが判明し１次に示す従来のものでは、プラズマ生
成用ガスが生成室に不均一に注入されているため、生成
したプラズマ諸量が空間的に不均一となり、結果的に成
膜した薄膜の均一性が悪いという問題があった。
おける均一度、つまり膜厚、膜質の均一度は、膜生成用
材料ガスの基板表面における分布もさることながら、プ
ラズマ生成室から試料室に導かれたプラズマの諸量（電
子温度、電子密度）の空間的な均一度に強く反応してい
ることが判明し１次に示す従来のものでは、プラズマ生
成用ガスが生成室に不均一に注入されているため、生成
したプラズマ諸量が空間的に不均一となり、結果的に成
膜した薄膜の均一性が悪いという問題があった。
以下、このことを用いて補足説明すると、第５図は、電
子サイクロトロン共鳴（Ｅ ＣＲ）型の成膜装置の例で
、プラズマ生成室１にマイクロ波３が導波管４を通して
導入され、磁界コイル２の磁界による電子のサイクロト
ロン運動周波数と、マイクロ波の周波数が一致して共鳴
現象が生じ（ＥＣＲ）、電子がガス供給装置からのプラ
ズマ生成用ガス５ａと衝突して放電せしめ、プラズマ９
を生じる。
子サイクロトロン共鳴（Ｅ ＣＲ）型の成膜装置の例で
、プラズマ生成室１にマイクロ波３が導波管４を通して
導入され、磁界コイル２の磁界による電子のサイクロト
ロン運動周波数と、マイクロ波の周波数が一致して共鳴
現象が生じ（ＥＣＲ）、電子がガス供給装置からのプラ
ズマ生成用ガス５ａと衝突して放電せしめ、プラズマ９
を生じる。
このプラズマ９は、試料室６内へコイル２による適切な
磁界勾配で引出され、試料室内へ導入される材料ガス供
給装置からの材料ガス１０ａを活性化して、試料台７の
上の試料８の表面上に成膜する。この場合、試料８表面
上のプラズマ諸量の分布は、プラズマ生成室１のプラズ
マ諸量分布に支配され、プラズマ生成用ガス５ａが、そ
の導入管５により生成室の左側に片寄って導入されると
、左側の生成プラズマの密度が高く、右側が低いという
不均一となり、逆に電子温度は、密度の低い右側が高く
、左側が低いという不均一を起こし、結果的には、試料
８表面上にもその傾向が現われ、この図の場合左側の成
膜速度は速く、右側は遅い、又膜組成は、左側が粗で、
右側が密という不均一を生じる。
磁界勾配で引出され、試料室内へ導入される材料ガス供
給装置からの材料ガス１０ａを活性化して、試料台７の
上の試料８の表面上に成膜する。この場合、試料８表面
上のプラズマ諸量の分布は、プラズマ生成室１のプラズ
マ諸量分布に支配され、プラズマ生成用ガス５ａが、そ
の導入管５により生成室の左側に片寄って導入されると
、左側の生成プラズマの密度が高く、右側が低いという
不均一となり、逆に電子温度は、密度の低い右側が高く
、左側が低いという不均一を起こし、結果的には、試料
８表面上にもその傾向が現われ、この図の場合左側の成
膜速度は速く、右側は遅い、又膜組成は、左側が粗で、
右側が密という不均一を生じる。
第６図も、同様のＥＣＲ型成膜装置である。
この例では、プラズマ生成用ガス５ａを導く導入管５の
出口が、生成室内の中心軸上で試料８側を向いているが
、実験結果では、完全に中心を向いて吹き出すのは不可
能であり、かつ、密度の濃い部分が吹き出し方向に集中
してしまい、前記のもの同様不均一を生じる。
出口が、生成室内の中心軸上で試料８側を向いているが
、実験結果では、完全に中心を向いて吹き出すのは不可
能であり、かつ、密度の濃い部分が吹き出し方向に集中
してしまい、前記のもの同様不均一を生じる。
第３図は、これらのものの実験結果で、プラズマ引き出
し窓１４近傍で測定した電子密度（ｎｅ）及び電子温度
（”ｒｅ） である。つまり、電子密度。
し窓１４近傍で測定した電子密度（ｎｅ）及び電子温度
（”ｒｅ） である。つまり、電子密度。
温度とも、左右に片寄った分布になっていることがわか
る。
る。
第４図は、第３図の条件で薄膜を成膜した時の膜厚及び
、フッ酸にてエツチングしたエッチレートを示す。つま
り、第３図で電子密度ｎｅの大きい左側は、膜厚が厚く
、電子温度の高い右側は、耐フッ酸エッチレートも小さ
く、ち密な膜ができていることがわかる。
、フッ酸にてエツチングしたエッチレートを示す。つま
り、第３図で電子密度ｎｅの大きい左側は、膜厚が厚く
、電子温度の高い右側は、耐フッ酸エッチレートも小さ
く、ち密な膜ができていることがわかる。
以上述べてきたように従来の成膜装置では、プラズマ生
成用ガスが、プラズマ生成室内に空間的に均一に導入さ
れていないため、成膜後の薄膜の膜厚及び膜質が不均一
になるという問題があった。
成用ガスが、プラズマ生成室内に空間的に均一に導入さ
れていないため、成膜後の薄膜の膜厚及び膜質が不均一
になるという問題があった。
なお、この種装置として関連するものには、例えば特開
昭５９−３０１８号が挙げられる。
昭５９−３０１８号が挙げられる。
本発明の目的は、プラズマ生成室内に均一にプラズマ生
成用ガスが導入できるようになし、空間的に均一なプラ
ズマを生成し、膜厚及び膜質の均一な薄膜を成膜できる
低温プラズマ処理装置を提供するにある。
成用ガスが導入できるようになし、空間的に均一なプラ
ズマを生成し、膜厚及び膜質の均一な薄膜を成膜できる
低温プラズマ処理装置を提供するにある。
本発明は、プラズマ生成室にプラズマ生成用ガスを導入
する場合、同軸管の間を通して導き、軸対称的に吹き出
す構造にすることにより、生成プラズマ諸量を空間的に
均一化し、生成薄膜の膜厚及び膜質を均一化し得るよう
にしたものである。
する場合、同軸管の間を通して導き、軸対称的に吹き出
す構造にすることにより、生成プラズマ諸量を空間的に
均一化し、生成薄膜の膜厚及び膜質を均一化し得るよう
にしたものである。
以下、本発明の一実施例を図面によって説明する。
第１図は本発明の一実施例を示したもので、プラズマ生
成室１内に、生成室内径より小さい同軸円筒管１２を設
けたものである。
成室１内に、生成室内径より小さい同軸円筒管１２を設
けたものである。
ガス導入管５を通して導かれたプラズマ生成用ガス５ａ
ｌｔ、この円筒管１２とプラズマ生成室１の内壁の間を
軸方向（図中上側）に流れ、この円筒管１２の上端で、
軸対称的にプラズマ生成室１の中心軸方向に吹き出す構
造になっている１、この結果、マイクロ波３によって電
離生成されたプラズマも、プラズマ生成室横断面でその
諸量が空間的に均一になることが容易に予想され、実験
結果も、軸対称に均一になることがわかった。この結果
、第３図と第４図の関係から、均一な膜厚及び膜質の薄
膜を生成できることになる。
ｌｔ、この円筒管１２とプラズマ生成室１の内壁の間を
軸方向（図中上側）に流れ、この円筒管１２の上端で、
軸対称的にプラズマ生成室１の中心軸方向に吹き出す構
造になっている１、この結果、マイクロ波３によって電
離生成されたプラズマも、プラズマ生成室横断面でその
諸量が空間的に均一になることが容易に予想され、実験
結果も、軸対称に均一になることがわかった。この結果
、第３図と第４図の関係から、均一な膜厚及び膜質の薄
膜を生成できることになる。
又、第２図は、本実施例によるプラズマ生成用ガス５ａ
吹き出しの均一性を確実にするために、ガス導入管５と
同軸円筒管１２の間にガス溜１３を設けた場合のプラズ
マ生成室１部の拡大図である。つまり、ガス導入管５を
通して導かれたプラズマ生成用ガス５ａは、まずガス溜
１３に入る。
吹き出しの均一性を確実にするために、ガス導入管５と
同軸円筒管１２の間にガス溜１３を設けた場合のプラズ
マ生成室１部の拡大図である。つまり、ガス導入管５を
通して導かれたプラズマ生成用ガス５ａは、まずガス溜
１３に入る。
この場合時間Ｔθ後にガス溜内の圧力が周方向に一様に
なるとし１時間Ｔｚ後に同軸管１２とプラズマ生成室１
の内壁との間を通してプラズマ生成室にガスが吹き出す
ものとすれば、それぞれのコンダクタンスをｌ０ＸＴθ
＜Ｔｚ程度になる様に寸法形状を決めれば、プラズマ生
成室１に吹き出すプラズマ生成用ガス５ａは軸対称に周
方向に均一に吹き出すことになり、生成プラズマ諸量の
分布はさらに均一なものになる。
なるとし１時間Ｔｚ後に同軸管１２とプラズマ生成室１
の内壁との間を通してプラズマ生成室にガスが吹き出す
ものとすれば、それぞれのコンダクタンスをｌ０ＸＴθ
＜Ｔｚ程度になる様に寸法形状を決めれば、プラズマ生
成室１に吹き出すプラズマ生成用ガス５ａは軸対称に周
方向に均一に吹き出すことになり、生成プラズマ諸量の
分布はさらに均一なものになる。
本発明は、電子サイクロトロン共鳴法により低温プラズ
マを生成し、薄膜を成膜あるいは表面処理を行う装置に
とって、その生成膜の膜厚及び膜質の均一性の上で最低
必要条件であり、上記効果を実験により確詔済である。
マを生成し、薄膜を成膜あるいは表面処理を行う装置に
とって、その生成膜の膜厚及び膜質の均一性の上で最低
必要条件であり、上記効果を実験により確詔済である。
したがって１本実施例によれば、薄膜生成あるいは表面
処理時の試料表面の均一性を大幅に向上し得る効果があ
る。
処理時の試料表面の均一性を大幅に向上し得る効果があ
る。
第７図及び第８図は、本発明の他の実施例を示すもので
、プラズマ生成用ガス５ａの導入部の他に材料ガス１０
ａの導入部にも本発明を適用したもので、材料ガス導入
管１０は、そのガス溜１３′に接続され、さらに、その
周方向のコンダクタンスよりも小さいコンダクタンスを
持つ同軸円盤１２′に接続される。これにより材料ガス
１０ａも同軸上に試料室内中心軸方向に均一に吹き出す
ものとなり、第２Ｖ！ｉのものと同等もしくはそれ以上
の効果がある。
、プラズマ生成用ガス５ａの導入部の他に材料ガス１０
ａの導入部にも本発明を適用したもので、材料ガス導入
管１０は、そのガス溜１３′に接続され、さらに、その
周方向のコンダクタンスよりも小さいコンダクタンスを
持つ同軸円盤１２′に接続される。これにより材料ガス
１０ａも同軸上に試料室内中心軸方向に均一に吹き出す
ものとなり、第２Ｖ！ｉのものと同等もしくはそれ以上
の効果がある。
本発明によれば、空間的に均一にプラズマ生成ガス及び
材料ガスをプラズマ生成室及び試料室に注入することが
でき、均一な成膜及び表面処理を行うことができる。
材料ガスをプラズマ生成室及び試料室に注入することが
でき、均一な成膜及び表面処理を行うことができる。
第１図は本発明の低温プラズマ処理装置を示す縦断側面
図、第２図は本発明の他の実施例を示すものでプラズマ
生成室部を拡大して示す縦断側面図、第３図及び第゛４
図は、従来のものにおける半径方向の電子温度、電子密
度分布及び、その時の生成膜厚、エッチレートの曲線図
、第５図及び第６図は従来の低温プラズマ処理装置を示
す縦断側面図、第７図及び第８図は本発明の他の実施例
を示すもので低温プラズマ処理装置の縦断側面図である
。 １・・・プラズマ生成室、２・・・磁界コイル、３・・
・マイクロ波、４・・・導波管、５．１０・・・ガス導
入管、５ａ・・・プラズマ生成用ガス、１０ａ・・・材
料ガス、６・・・試料室、７・・・試料台、８・・・試
料、９・・・プラズマ、１１・・・排気ガス、１２・・
・プラズマ生成用ガス導入同軸同筒管、１３．１３’・
・・ガス溜、１２′・・・材料ガス導入用同軸円盤、１
４・・・プラズマ引き出し窓。
図、第２図は本発明の他の実施例を示すものでプラズマ
生成室部を拡大して示す縦断側面図、第３図及び第゛４
図は、従来のものにおける半径方向の電子温度、電子密
度分布及び、その時の生成膜厚、エッチレートの曲線図
、第５図及び第６図は従来の低温プラズマ処理装置を示
す縦断側面図、第７図及び第８図は本発明の他の実施例
を示すもので低温プラズマ処理装置の縦断側面図である
。 １・・・プラズマ生成室、２・・・磁界コイル、３・・
・マイクロ波、４・・・導波管、５．１０・・・ガス導
入管、５ａ・・・プラズマ生成用ガス、１０ａ・・・材
料ガス、６・・・試料室、７・・・試料台、８・・・試
料、９・・・プラズマ、１１・・・排気ガス、１２・・
・プラズマ生成用ガス導入同軸同筒管、１３．１３’・
・・ガス溜、１２′・・・材料ガス導入用同軸円盤、１
４・・・プラズマ引き出し窓。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、電子サイクロトロン共鳴法により低温プラズマを生
成する円筒状のプラズマ生成室と、該プラズマ生成室に
隣接して配置され、かつ試料を収納している試料室と、
該試料室内へ材料ガスを供給する材料ガス供給装置と、
前記プラズマ生成室内へプラズマ生成用ガスを供給する
ガス供給装置とを備え、前記プラズマ生成室にて生成さ
れた低温プラズマを前記試料室に導き、試料室内に供給
されている材料ガスをこの低温プラズマにて活性化して
前記試料の表面に薄膜を形成するようになした低温プラ
ズマ処理装置において、前記プラズマ生成室の内部に、
該プラズマ生成室と同軸状に円筒管を設けるとともに、
該円筒管とプラズマ生成室の内壁間に前記ガス供給装置
のガスが供給されるように形成し、プラズマ生成室内に
供給されるガスが円筒管とプラズマ生成室の内壁間を流
通して円筒管の端部よりプラズマ生成室内に吹出させる
ようにしたことを特徴とする低温プラズマ処理装置。 ２、電子サイクロトロン共鳴法により低温プラズマを生
成する円筒状のプラズマ生成室と、該プラズマ生成室に
隣接して配置され、かつ試料を収納している試料室と、
該試料室内へ材料ガスを供給する材料ガス供給装置と、
前記プラズマ生成室内へプラズマ生成用ガスを供給する
ガス供給装置とを備え、前記プラズマ生成室にて生成さ
れた低温プラズマを前記試料室に導き、試料室内に供給
されている材料ガスをこの低温プラズマにて活性化して
前記試料の表面に薄膜を形成するようになした低温プラ
ズマ処理装置において、前記プラズマ生成室の内部に、
該プラズマ生成室と同軸状に円筒管を設けるとともに、
該円筒管の一方端に、該円筒管とプラズマ生成空間の空
間に開口した環状ガス留を設け、該環状ガス留に前記ガ
ス供給装置のガスが供給されるように形成し、プラズマ
生成室内に供給されるガスが、前記環状ガス留及び円筒
管とプラズマ生成室の内壁の間を流通して円筒管の端部
よりプラズマ生成室内に吹出させるようにしたことを特
徴とする低温プラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25482685A JPS62115821A (ja) | 1985-11-15 | 1985-11-15 | 低温プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25482685A JPS62115821A (ja) | 1985-11-15 | 1985-11-15 | 低温プラズマ処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62115821A true JPS62115821A (ja) | 1987-05-27 |
| JPH057859B2 JPH057859B2 (ja) | 1993-01-29 |
Family
ID=17270402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25482685A Granted JPS62115821A (ja) | 1985-11-15 | 1985-11-15 | 低温プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62115821A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5433788A (en) * | 1987-01-19 | 1995-07-18 | Hitachi, Ltd. | Apparatus for plasma treatment using electron cyclotron resonance |
| US5685913A (en) * | 1987-04-27 | 1997-11-11 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Plasma processing apparatus and method |
-
1985
- 1985-11-15 JP JP25482685A patent/JPS62115821A/ja active Granted
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5433788A (en) * | 1987-01-19 | 1995-07-18 | Hitachi, Ltd. | Apparatus for plasma treatment using electron cyclotron resonance |
| US5685913A (en) * | 1987-04-27 | 1997-11-11 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Plasma processing apparatus and method |
| US5858259A (en) * | 1987-04-27 | 1999-01-12 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Plasma processing apparatus and method |
| US6217661B1 (en) | 1987-04-27 | 2001-04-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Plasma processing apparatus and method |
| US6423383B1 (en) | 1987-04-27 | 2002-07-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Plasma processing apparatus and method |
| US6838126B2 (en) | 1987-04-27 | 2005-01-04 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for forming I-carbon film |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH057859B2 (ja) | 1993-01-29 |
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