JPS62229841A

JPS62229841A - 真空処理装置

Info

Publication number: JPS62229841A
Application number: JP7202586A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Asamaki; 麻蒔　立男; Yoichi Ino; 伊野　洋一; Masami Sasaki; 佐々木　正巳
Original assignee: Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 1986-03-28
Filing date: 1986-03-28
Publication date: 1987-10-08

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、半導体集積回路などの電子デバイスの製造に
おいて冷陰極放電により発生したプラズマを利用して薄
膜形成、エツチング、表面改質など（以下これらを表面
処理という）を行う工程に適合する真空処理装置に関す
る。

（従来の技術）従来この種の薄膜作製装置として特開昭５６−１５５５
３５号（プラズマ付着装置）公報所載の発明が知られて
いる。当該発明によるとプラズマ生成室は、マイクロ波
空胴共振器の条件として円形空胴共振モードＴ　Ｅ　ｒ
　＋　３を採用し、円筒形状を用いており、プラズマ生
成室において生成したプラズマを該生成室から試料室へ
引き出すプラズマ引出し窓を円形にしている。

一方、エツチング装置としては、特開昭和５７−１７７
９７５号（イオンシャツ装置）公報所載の発明が知られ
ている。当該発明においてもプラズマ発生室はマイクロ
波空胴共振器の条件として円形空胴共振モードＴ　Ｅ　
＋　、ｚを採用し円筒形状にしている。

また、これら従来の装置を使用して表面処理する場合処
理される基板などの被処理物を試料室内に設けた試料台
上に載置し、同位置で処理を行なった後、次の被処理物
と交換するようにしていた。

（本発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上記のようにプラズマ生成室の試料室側
の開口部を円形にしているので、シリコンウェハのよう
な円板状の基板の表面処理には適しているが、基板が長
方形のような場合あるいは長手方向に大きい形状のよう
な場合これらの均一な処理を行なえなかった。また、従
来の装置によると、多数の基板を並べたり、長尺のフィ
ルム上に連続的に薄膜を作製することができなかった。

さらに、エツチング、成膜、改質の各工程を連続して行
ないたい場合、各工程毎に大気にさらさなければならな
かった。

また、同一基板上に異種の多層膜を作製する場合、使用
済ガスを完全に排気することができず、そのため次層を
形成するときに残留ガスと真人ガスとが混合し膜特性が
劣化するという問題があった。

本発明の目的は、上記問題点を解決し、同一真空内で基
板等の被処理物の表面処理を効率よくかつ均一に行なえ
るようにした真空処理装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段）本発明は前記目的を達成するために、活性化すべきガス
を導入するガス導入系と、導入したガスをプラズマ状態
にするプラズマ発生室と、当該発生室に高周波を導入す
る高周波導入手段と、上記発生室の外周に形成し、当該
発生室内に導入した高周波の作用で電子サイクロトロン
共鳴を引きおこす磁場形成手段と、上記発生室から分離
して隣接した試料室と、当該試料室内に表面処理される
べき基板をｉｔした試料台とを設け、上記発生室におい
て作られたプラズマを該発生室より試料室内に引き出し
て試料室に導入した反応性ガスと反応させて基板の表面
処理を行なう真空処理装置において上記プラズマ発生室
を少くとも１以上設けるとともに、試料室側に開口した
該発生室の開口部の断面形状を一辺が他の辺よりも長く
なるように形成した点に特徴がある。

（作　　　用）本発明は、上記のような構成にしているので、長手方向
に大きい被処理物全体をプラズマ発生室の開口部にさら
すことができる。

（実　施　例）第１図は、本発明の実施例を示すものである。

１はプラズマ発生室であり、高周波の共振キャビティで
ある。２はプラズマ発生室１の上部に設けられ、石英ガ
ラス等の絶縁物で作られた高周波導入窓である。３は高
周波導入窓に取り付けた高周波導入のための矩形導波管
であり、高周波発振器４に接続されている。当該発振器
として、例えばマグネトロンによる２、４５ＧＨ２のも
のを用いることができる。５は磁場形成手段である励磁
空心コイルであり、コイル中心において、例えば周波数
２．４５０Ｈ２のマイクロ波に対して、磁束密度強度が
８７５Ｇの磁界が発生する。またガスボンベ８に収納さ
たプラズマ発生用ガス（ＣＣ１ｍのような活性気体、Ｓ
ｉＨ，のような成膜用気体あるいは０□、Ｎｔ、Ａｒ等
）は流量制御器７及びガス導入弁６を介してプラズマ発
生室１に導入され、適当な圧力（望ましくは１０−８Ｔ
ｏｒｒといった高真空）に保たれている。該プラズマ発
生室１内に高周波として周波数２．４５ＧＨ２のマイク
ロ波と８７５Ｇの磁界が与えられた場合、電子がサイク
ロトロン共鳴による周回運動を起こし、分子、原子の高
い顧度の衝突をくり返す。従って、分子、原子は効率よ
くイオン化され高濃度のプラズマが生成される。

なお本実施例におけるマイクロ波空胴共振モードとして
は従来採用していたＴＥＩＩと異なり、ＴＥ＋いＴ　Ｅ
　ｚ　ｏ〜ＴＥ、、。を採用しているので長手方向にも
充分に均一に放電を行なわせることができる。このこと
からプラズマ発生室１の開口部２１の断面形状を従来の
ように円形ではなく第２図に示すような矩形に形成して
いる。但し、当該開口部２１の形状を楕円形（第３図参
照）、繭形（第４図参照）、扇形（第５図参照）にして
もよい。

なお、開口部２１の断面形状は必ずしも上記形状に限定
されるものではなく、−辺が他の辺よりも長くなるよう
な形状であればよい。

一方、９はプラズマ発生室１に隣接して設けた試料室で
ある。当該試料室９には上記開口部２１近傍に多孔二枚
方式のグリッド１０を設けている。

該グリッド１０はプラズマ発生室１内で発生した帯電体
を引き出すためのものであるが、表面処理の目的に応じ
て試料室９内にマイクロ波が及ぶのを防止する役割をも
たせたり、一枚のみにしたり、あるいは多数枚設けたり
、反対に全く設けなかったりする。

また、試料室９内には、開口部２１を取り囲むように多
数の小孔を有するガス導入管１１が設けられており、該
導入管１１を介して所定のガスをの試料台１３に基板１
４を載置している。当該搬送系は次のような動作をする
。すなわち、試料室９に対してバルブ（図示していない
）を介して二つの側室（図示していない）を設けており
、一方の側室に基板収納した後排気し、排気が終われば
バルブを開は基板１４を試料室９へ搬送し、上記バルブ
を閉じる。そして試料室９内で所定の処理が終われば、
他のバルブを開は他方の側室に搬送してバルブを閉じる
。そして該側室の真空を破り当該側室から基板１４を取
り出すようにする。これらの動作は自動的かつ連続的に
行われる。なお基板の搬送方向については表面処理の種
類、基板の形状等により、第２図に示した矢印１５〜１
９のいづれの方向に動かしてもよい。

以下には、本装置を使用した表面処理の具体例について
述べる。

エツチングを行なう場合は、基板に対して反応性に富ん
だラジカルを発生しやすいガス（例えばＡ１基板に対し
てＣＣｌ４　）をガス導入弁６を介して導入し、プラズ
マ発生室１内において電子サイクロトロン共鳴によって
作られたプラズマを経てイオンやラジカルをグリッド１
０によって基ｌｌ１１４表面に導く。これらの帯電体を
基板１４に導きたくない場合には、グリッド１０の電位
を調節する。また基板１４に電圧を印加して帯電体を加
速させたい場合は、基板電源２０を動作させ所定の電位
を基板に与えるようにする。

また、表面改質を行う場合、ガス導入弁６を介して所定
のガス（例えば基板表面を酸化させたい場合にはＣＯ２
、ＣＯなど）を４人し、上記エツチングの場合と同様に
発生するイオンやラジカルを基板表面に導くようにして
行なう。

さらに薄膜作製する場合にも所定のガス（例えば窒化シ
リコン膜を作製したい場合はＮｔ系の気体）を導入弁６
を介してプラズマ発生室１に導入してプラズマを発生さ
せるとともに、シランガスをガス導入管１１を介して試
料室９に導入し、これらを基板表面に導き反応させて行
なう。

なお、基板１４の電位は、基板電源２０によっていずれ
の場合も適した値に選択する。

この装置おりては、基板１４がプラズマ発生室１の開口
部２１の下を通過するようにしている。

従って例えばＳｉ基板のような板状体あるいはプラスチ
ックフィルムのようなフィルム状の基板など大量の処理
を行なうことができる。また共振キャビティに大電力を
投入し、基板の動きを矢印１Ｇのように往復動させると
、基板から見るとパルス状にラジカルやイオンなどの帯
電体が流入するので、従来のように一定のところに基板
を停止させて処理するよりも面積当り平均的に高速処理
を行うことができる。例えば薄膜作製の場合は５０％、
エツチングの場合１００％以上の高速処理ができる。

さらに共振キャビティを基板の搬送方向に多数並べるこ
とにより、エツチング、薄膜作製、改質を真空を破るこ
なく連続して行なうことができ、各処理工程毎に大気に
さらす場合と比較すると膜質エッチレート等の点で秀れ
た成果を得ることができる。特に半導体素子の作製にお
いては極めて秀れた効果を発揮する。また、これら共振
キャビティを薄膜作製のみに用いれば異種の薄膜を多層
に作製することもできる。この場合、各キャビティ間に
は各キャビティ内の気体が混ざり合わないように排気用
の室を設けることが望ましい。

（発明の効果）本発明によれば同−真空内で、長手方向に大形状の被処
理物の表面処理を効率よく均一に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例を示した装置の概略図、第２
図は第１図のｎ−ｎ線断面図、第３〜５図はプラズマ発
生室の開口部断面形状を示した部分図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）活性化すべきガスを導入するガス導入系と、導入
したガスをプラズマ状態にするプラズマ発生室と、当該
発生室に高周波を導入する高周波導入手段と、上記発生
室の外周に形成し、当該発生室内に導入した高周波の作
用で電子サイクロトロン共鳴を引きおこす磁場形成手段
と、上記発生室から分離して隣接した試料室と、当該試
料室内に表面処理されるべき被処理物を載置した試料台
とを設け、上記発生室において作られたプラズマを該発
生室より試料室内に引き出して試料室に導入した反応性
ガスと反応させて被処理物の表面処理を行なう真空処理
装置において、上記プラズマ発生室を少なくとも１以上
設けるとともに、試料室側に開口した該発生室の開口部
断面形状を１辺が他の辺よりも長くなるように形成した
ことを特徴とする真空処理装置。
（２）試料室内にあって、プラズマ発生室の開口部に基
板をさらしながら所定の方向に搬送する基板搬送手段を
備えたことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載
の真空処理装置。
（３）プラズマ発生室の開口部断面形状を矩形に形成し
たことを特徴とする特許請求の範囲第（１）又は（２）
項記載の真空処理装置。
（４）プラズマ発生室の開口部断面形状を楕円に形成し
たことを特徴とする特許請求の範囲第（１）又は（２）
項記載の真空処理装置。
（５）プラズマ発生室の開口部断面形状を繭形に形成し
たことを特徴とする特許請求の範囲第（１）又は（２）
項記載の真空処理装置。
（６）プラズマ発生室の開口部断面形状を扇形に形成し
ことを特徴とする特許請求の範囲第（１）又は（２）項
記載の真空処理装置。