JPS62151574A - プラズマ装置 - Google Patents

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〕 本発明は主に高集積半導体装置の製造のためのＣＶＤ　
（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏ
ｎ　）装置、エツチング装置、スパンタリング装置等と
して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することができ、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、高集積半導体装置の製造に欠かせな
いものとしてその研究、開発が進められている。

第２図はプラズマ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したプラズマ装置の縦断面図
であり、プラズマ生成室３１の上部壁に設けた石英ガラ
ス板３１ｂにて封止されているマイクロ波導入口３１ｃ
には他端部をマグネトロン（図示せず）に連結した導波
管３２の一端部を接続し、また下部壁におけるマイクロ
波導入口３１ｃと対向する位置に設けたプラズマ引出口
３１ｄに臨ませて反応室３３を配設すると共に、プラズ
マ生成室３１の外周及びこれに接続した導波管３２の一
端部外′周にわたる間には励磁コイル３４を同心状に配
設し、プラズマ生成室３１内に電子サイクロトロン共鳴
条件に応じた磁界を形成すると共に、生成せしめたプラ
ズマをプラズマ引出口３１ｄを通じて、反応室３３側に
投射すべく反応室３３側に向けて磁束密度が低くなる発
散磁界を形成し、これによって載置台３６上の半導体ウ
ェハー等からなる試料Ｓにイオン化された反応ガスを投
射せしめるようになっている。□ 〔発明が解決しようとする問題点〕 ところで通常プラズマ装置にあっては電子サイクロトロ
ン共鳴条件を満足するためにはプラズマ生成室内に８７
５ガウス程度の磁界を形成する必要があるが、これを励
磁コイル、即ち電磁石のみによって形成する場合５　ｋ
ＶＡ〜１０ｋＶＡ程度のエネルギが必要となり、特に長
期間の稼働を行う場合にあっては損失が大きくエネルギ
効率が低く、また冷却のための冷却水系を配設する必要
があって、設備が大嵩になるなどの問題があった。

〔問題点を解決するための手段〕 本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、そ
の目的とするところは磁界を形成するための磁石を永久
磁石と電磁石とを組合せて構成し、ランニングコストの
大１１な低減が図れ、しかも処理条件に与える影當の大
きい試料周辺に対する磁束密度の精細な制御が何ら招な
われることのないプラズマ装置を提供するにある。

本発明に係るプラズマ装置はマイクロ波を用いた電子サ
イクロトロン共鳴により、プラズマを発生させるプラズ
マ生成室と、該プラズマ生成室内に磁界を形成すべくそ
の外周に配設された磁石とを具備するプラズマ装置にお
いて、前記磁石を永久磁石と電磁石とにて構成したこと
を特徴とする。

〔実施例〕

以下本発明をプラズマＣＶＤ装置として構成した実施例
を示す図面に基づき具体的に説明する。第１図は、本発
明に係るプラズマ装置（以下本発明装置という）の縦断
面図であり、図中１はプラズマ生成室、２は導波管、３
は試料室を構成する反応室、４は磁界形成のための永久
磁石、５は同じく電磁石を構成する励磁コイルを示して
いる。

プラズマ生成室ｌはステンレス鋼製であって周囲壁を２
重構造にして冷却水の通流室１ａを備え、上部壁中央に
は石英ガラス板１ｂにて封止されたマイクロ波の導入口
１ｃを備え、また下部壁中央には、前記マイクロ波導入
口１ｃと対向する位置にプラズマの引出口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、またプラズマの引出口１ｄにはこれに臨ませて反応
室３が配設され、更にプラズマ生成室ｌ及びこれに連結
された導波管２の一端部にわたってこれらと略同心状に
永久磁石４及び励磁コイル５が上、下に同心状に周設せ
しめられている。

導波管２の他端部は図示しないマグネトロンに接続され
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であ
る。永久磁石４は、Ｎｉ＋Ｃｏ、Ｓ１１等を材料にして
円環形に形成されており、また励磁コイル５は図示しな
い直流電源に接続されており、直流電圧の印加によって
前記永久磁石４と共にプラズマ生成室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ｌ内に生成されたイオンを
反応室３内に投射せしめるようになっている。

反応室３は中空の立方体形に形成され、プラズマ引出口
１ｄと対向する下部壁には排気系３ａに連なる排気口３
ｂが設けられており、内部をプラズマ生成室１と共に常
時所定の真空度に設定維持するようになっている。また
反応室３の中央であって、プラズマ引出口１ｄと対向す
る位置には載置台６が設置され、載置台６上に半導体ウ
ェーハ等の試料を静電吸着によって着脱可能に固定する
ようにしである。

電子サイクロトロン共鳴条件を満たすための磁界は主に
永久磁石４にて形成し、励磁コイル５は反応結果を左、
右する試料表面での磁束密度分布を精細に調整するのに
用いられる。勿論電子サイクロトロン共鳴条件を満たす
ための磁界形成を永久磁石４、励磁コイル５によってど
のように分担させるかは必要に応じて設定してよい。

その他図中１ｃ、　Ｉｆは冷却水の供給系、排出系、１
、、３ｇはガス供給系を示している。

而して上述した如く構成した本発明装置にあっては、プ
ラズマ生成室ｌにガス供給系１ｇからＮ２又は０２等の
ガスを供給すると共に、励磁コイル５には直流電圧を通
流し、また導波管２を通じてマイクロ波を導入してプラ
ズマを生成させ、これを励磁コイル５が形成するプラズ
マ引出口１ｄの前方側に向かう発散磁界によって反応室
３内の試料Ｓに投射せしめる。

反応室３内にはガス供給系３ｇを通じてＳｉＨ４が所定
の圧力で供給されており、プラズマ生成室１から投射さ
れプラズマイオンによって分解され、試料Ｓの表面に５
ｉ０２　　（又はＳｉ３　Ｎ　４　）等が蒸着せしめら
れる。

試料Ｓ表面の磁束密度分布は励磁コイル５による磁界強
度を変化させ、試料Ｓ表面のイオンポテンシャルエネル
ギを可変にすることによって何ら膜品質を低下させるこ
とはない。

〔効果〕

以上の如く本発明装置にあっては、電子サイクロトロン
共鳴に必要な磁界の形成を永久磁石と電磁石とを組み合
せて行うこととしているため、エネルギの損失が少なく
、ランニングコストが安価に済み、また冷却系も簡単と
なり、設備コストも安価に済み、そのうえ成膜、エツチ
ング等の処理精度を何ら犠牲にすることがないなど、本
発明は優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の縦断面図、第２図は従来装置の縦
断面図である。 １・・・プラズマ生成室　２・・・導波管　３・・・反
応室４・・・永久磁石　５・・・励磁コイル　Ｓ・・・
試料性　許　出願人　　住友金属工業株式会社代理人　
弁理士　　河　　野　　登　　夫（１５ブ　図 第　２　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、マイクロ波を用いた電子サイクロトロン共鳴により
   、プラズマを発生させるプラズマ生成室と、該プラズマ
   生成室内に磁界を形成すべくその外周に配設された磁石
   とを具備するプラズマ装置において、前記磁石を永久磁
   石と電磁石とにて構成したことを特徴とするプラズマ装
   置。 ２、前記電子サイクロトロン共鳴条件を満たす磁界強度
   の過半部を永久磁石により形成する特許請求の範囲第１
   項記載のプラズマ装置。