JPS63114974A - プラズマ装置 - Google Patents
プラズマ装置Info
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- JPS63114974A JPS63114974A JP26125186A JP26125186A JPS63114974A JP S63114974 A JPS63114974 A JP S63114974A JP 26125186 A JP26125186 A JP 26125186A JP 26125186 A JP26125186 A JP 26125186A JP S63114974 A JPS63114974 A JP S63114974A
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Links
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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】
産業上の利用分野
本発明は、高周波プラズマを用いたプラズマ装置に関す
るものである。
るものである。
従来の技術
プラズマＣｖＤやプラズマエツチングは薄膜プロセスの
重要な要素技術であり、基板温度が低温で処理できるよ
うプラズマの周波数をマイクロ波領域まで高めたプラズ
マが研究されている。
重要な要素技術であり、基板温度が低温で処理できるよ
うプラズマの周波数をマイクロ波領域まで高めたプラズ
マが研究されている。
高周波プラズマは使用する電磁波の周波数が高い程よく
、特に磁界強度をＩＩＲ（電子サイクロン共鳴）の限界
、すなわち２．４５ ＧＨｚ では８７６ガウス以上
にすると共鳴がおこり、低いガス圧でもプラズマが発生
持続することが知られている。
、特に磁界強度をＩＩＲ（電子サイクロン共鳴）の限界
、すなわち２．４５ ＧＨｚ では８７６ガウス以上
にすると共鳴がおこり、低いガス圧でもプラズマが発生
持続することが知られている。
従来のプラズマ装置を第３図に示す０ここではプラズマ
ＣＶＤの場合について説明するが、プラズマエツチング
の場合も構成は同じである。
ＣＶＤの場合について説明するが、プラズマエツチング
の場合も構成は同じである。
第３図において、真空槽１は通常円筒型とし、内部で２
室に分け、プラズマ室２と蒸着室３とし、適当な位置か
ら所要のガスを導入し、蒸着室側から排気を行ない、プ
ラズマ発生に適した気圧（１０ないし１０ Ｔｏｒｒ
程度）に維持する。
室に分け、プラズマ室２と蒸着室３とし、適当な位置か
ら所要のガスを導入し、蒸着室側から排気を行ない、プ
ラズマ発生に適した気圧（１０ないし１０ Ｔｏｒｒ
程度）に維持する。
プラズマ室２の周囲にはコイル状の電磁石４を配置し、
プラズマ室２内の磁界を真空槽１の円筒の軸方向と平行
にする。プラズマ室２と蒸着室３はプラズマ窓６を通じ
て連っており、蒸着室３の中に基板６をプラズマ窓６に
対面させて設置する。
プラズマ室２内の磁界を真空槽１の円筒の軸方向と平行
にする。プラズマ室２と蒸着室３はプラズマ窓６を通じ
て連っており、蒸着室３の中に基板６をプラズマ窓６に
対面させて設置する。
プラズマ室２のプラズマ窓５と反対の側にはマイクロ波
電力導入部７があり、マイクロ波導波管を介してマグネ
トロン８につながっている。ＥＣＲを起こすためには磁
界とマイクロ波の電界を直交させる。そのためプラズマ
室２は円筒空洞共振器のＴＥ、１モードが立つような寸
法とする。このモードは円筒の中心で電界強度が高いの
で、マイクロ波電力導入部了からやはり同様のＴＫ、、
モードのマイクロ波を導入し、プラズマ室２の中のモー
ドと、上記の・円筒の中心部で中心軸９に結合させてい
る。２．４５ ＧＨｚ のマイクロ波を使用する場合
、プラズマ室２の磁界強度はＥＣＲ限界の８７６ガウス
より若干高くするとプラズマ放電が安定する。第３図の
ような構成にすると、発生するマイクロ波プラズマは磁
場もマイクロ波の電界も円筒の中心を中心軸として分布
するため基板６に蒸着される膜厚も比較的均一で好都合
である。
電力導入部７があり、マイクロ波導波管を介してマグネ
トロン８につながっている。ＥＣＲを起こすためには磁
界とマイクロ波の電界を直交させる。そのためプラズマ
室２は円筒空洞共振器のＴＥ、１モードが立つような寸
法とする。このモードは円筒の中心で電界強度が高いの
で、マイクロ波電力導入部了からやはり同様のＴＫ、、
モードのマイクロ波を導入し、プラズマ室２の中のモー
ドと、上記の・円筒の中心部で中心軸９に結合させてい
る。２．４５ ＧＨｚ のマイクロ波を使用する場合
、プラズマ室２の磁界強度はＥＣＲ限界の８７６ガウス
より若干高くするとプラズマ放電が安定する。第３図の
ような構成にすると、発生するマイクロ波プラズマは磁
場もマイクロ波の電界も円筒の中心を中心軸として分布
するため基板６に蒸着される膜厚も比較的均一で好都合
である。
（参考文献：菅野卓雄編著「半導体プラズマプロセス技
術」産業図書、昭和６６年出版、１３８ページ。） 発明が解決しようとする問題点 マイクロ波プラズマを利用した蒸着では、発生したプラ
ズマを効率よく、活性化したままで基板界面に導く必要
があり、第３図においてプラズマ室２のプラズマ窓６の
近傍、通常は数センチないし１０数センチの位置に基板
６を設置する必要がある。また、プラズマ室は使用する
マイクロ波のキャビティ（普通は基本モードの共振器）
として設計する必要があるため、大きさは２．４５ Ｇ
Ｈｚの場合は、プラズマ室の内径は２０センチ程度であ
り、プラズマ窓は共振モードに大きな影響が生じないよ
うに小さく、約５センチ以下としていた。
術」産業図書、昭和６６年出版、１３８ページ。） 発明が解決しようとする問題点 マイクロ波プラズマを利用した蒸着では、発生したプラ
ズマを効率よく、活性化したままで基板界面に導く必要
があり、第３図においてプラズマ室２のプラズマ窓６の
近傍、通常は数センチないし１０数センチの位置に基板
６を設置する必要がある。また、プラズマ室は使用する
マイクロ波のキャビティ（普通は基本モードの共振器）
として設計する必要があるため、大きさは２．４５ Ｇ
Ｈｚの場合は、プラズマ室の内径は２０センチ程度であ
り、プラズマ窓は共振モードに大きな影響が生じないよ
うに小さく、約５センチ以下としていた。
したがって基板に蒸着された膜厚の分布は中央部では良
好であるが、周辺に近い程、薄くなり、直径６センチの
範囲でも１０パーセント以上の膜厚分布を生じており、
大形の基板には適応することができなかった。
好であるが、周辺に近い程、薄くなり、直径６センチの
範囲でも１０パーセント以上の膜厚分布を生じており、
大形の基板には適応することができなかった。
問題点を解決するための手段
本発明のプラズマ装置は、内部導体のまわりに、多数の
小孔を有す外部導体を同軸状に配置し、両溝体の間にガ
スを満すとともに高周派電力を供給し、高周波放電を生
じしめ、発生したプラズマを、上記の小孔から噴出させ
、基板に蒸着を行う。
小孔を有す外部導体を同軸状に配置し、両溝体の間にガ
スを満すとともに高周派電力を供給し、高周波放電を生
じしめ、発生したプラズマを、上記の小孔から噴出させ
、基板に蒸着を行う。
作用
上記構成によれば、プラズマ室内は高周波電力が同軸ケ
ーブルのように伝搬するので共振モードはなく、長さは
いくらでも長くでき、しかも、プラズマの噴出するプラ
ズマ窓を点点と長く配置できるため、この同軸状のプラ
ズマ発生する手段の周囲に基板を配置すれば、広い面積
にわたって均一な蒸着が可能になる。
ーブルのように伝搬するので共振モードはなく、長さは
いくらでも長くでき、しかも、プラズマの噴出するプラ
ズマ窓を点点と長く配置できるため、この同軸状のプラ
ズマ発生する手段の周囲に基板を配置すれば、広い面積
にわたって均一な蒸着が可能になる。
実施例
第１図は本発明の一実施例の概要図である。簡単のため
真空槽は省いて描いた。第１図において第３図の従来例
と同等とみなせる部分は同一の番号を付し、説明を省い
た。本実施例では直径１０■の内部導体１１のまわりに
同軸状に直径３０間の外部導体１２を配置した。これら
の導体は高周波の同軸線路と考えてもよい。ここで、こ
れらの導体の間に高周波電源１５から２．４５ ＧＨ２
，１００Ｗの高周波電力を印加するとともに、プラズマ
化すべきガスとして窒素を導入する。ここでは電磁石（
図示せず）により、軸方向に磁束が平行になるようにし
、ＥＣＲ条件を満たすような磁界とするとこれらの導体
の間で放電が効率よくおこり、その結果プラズマが充満
しプラズマ室２となる。
真空槽は省いて描いた。第１図において第３図の従来例
と同等とみなせる部分は同一の番号を付し、説明を省い
た。本実施例では直径１０■の内部導体１１のまわりに
同軸状に直径３０間の外部導体１２を配置した。これら
の導体は高周波の同軸線路と考えてもよい。ここで、こ
れらの導体の間に高周波電源１５から２．４５ ＧＨ２
，１００Ｗの高周波電力を印加するとともに、プラズマ
化すべきガスとして窒素を導入する。ここでは電磁石（
図示せず）により、軸方向に磁束が平行になるようにし
、ＥＣＲ条件を満たすような磁界とするとこれらの導体
の間で放電が効率よくおこり、その結果プラズマが充満
しプラズマ室２となる。
ここで、外部導体の外周に小孔１３を多数設けると発生
したプラズマ１４は上記の小孔１３から噴出する。噴出
する側に基板６を配置し、上記基板周辺をシランガスで
１０ ’ＴＯｒｒに保つと噴出プラズマ１４によシ窒化
シリコンの蒸着が行われた０ここで小孔１３の分布を基
板との距離や隣接する小孔からの影響等を考慮に入れ、
蒸着される膜厚が薄くなりがちな個所に近い所には小孔
１３を密に配置し、厚くなりがちな所は疎にすることに
より、広い範囲にわたって均一な膜厚分布が得られる。
したプラズマ１４は上記の小孔１３から噴出する。噴出
する側に基板６を配置し、上記基板周辺をシランガスで
１０ ’ＴＯｒｒに保つと噴出プラズマ１４によシ窒化
シリコンの蒸着が行われた０ここで小孔１３の分布を基
板との距離や隣接する小孔からの影響等を考慮に入れ、
蒸着される膜厚が薄くなりがちな個所に近い所には小孔
１３を密に配置し、厚くなりがちな所は疎にすることに
より、広い範囲にわたって均一な膜厚分布が得られる。
もちろん小孔の数で分布をもたせる代りに、小孔の大き
さで分布をもたせてもよく、小孔の代りに、スリットと
して、その本数１幅などを変えたシ、これらを組合せる
ことによっても本発明を実施でき、これらの変形はすべ
て本発明に含まれるものとする。また、内部導体および
外部導体は同軸線路を形成しており、軸方向には長くす
ることは容易であり、基板を上記の軸と直角の方向に運
動させつつ蒸着すれば２次元的に均一な膜厚分布が得ら
れる。その際、本実施例で示した同軸状の構成を、並列
にならべれば、蒸着速度が向上するとともに、小孔１３
の配置を最適化して、より均一な膜厚分布が達成できる
。
さで分布をもたせてもよく、小孔の代りに、スリットと
して、その本数１幅などを変えたシ、これらを組合せる
ことによっても本発明を実施でき、これらの変形はすべ
て本発明に含まれるものとする。また、内部導体および
外部導体は同軸線路を形成しており、軸方向には長くす
ることは容易であり、基板を上記の軸と直角の方向に運
動させつつ蒸着すれば２次元的に均一な膜厚分布が得ら
れる。その際、本実施例で示した同軸状の構成を、並列
にならべれば、蒸着速度が向上するとともに、小孔１３
の配置を最適化して、より均一な膜厚分布が達成できる
。
第１図の実施例は説明を簡潔にするため、全体を収納す
る真空容器、排気系、ガス供給手段等は省いた。内部導
体と外部導体の形成する同軸線路は一端を高周波電源に
接続しているが、もう一端が電気的に開放もしくは短絡
とするなどインピーダンス不整合とすると軸長方向に定
在波が立ち、節と腹が観測された。この腹の部分に対応
させて小孔を配置した場合、よシ少ない高周波電力で効
率よくプラズマを噴出させることができた。また、この
もう一端の側を内部導体と外部導体の直径および発生し
たプラズマによって定まるプラズマ室内の等測的誘電率
で計算したインピーダンスで終端した所、定在波がたた
ず、軸方向全体にわたってほぼ均一なプラズマ励起が見
られ、均一性が向上した。無反射終端で終端した場合も
同様の効果があった。
る真空容器、排気系、ガス供給手段等は省いた。内部導
体と外部導体の形成する同軸線路は一端を高周波電源に
接続しているが、もう一端が電気的に開放もしくは短絡
とするなどインピーダンス不整合とすると軸長方向に定
在波が立ち、節と腹が観測された。この腹の部分に対応
させて小孔を配置した場合、よシ少ない高周波電力で効
率よくプラズマを噴出させることができた。また、この
もう一端の側を内部導体と外部導体の直径および発生し
たプラズマによって定まるプラズマ室内の等測的誘電率
で計算したインピーダンスで終端した所、定在波がたた
ず、軸方向全体にわたってほぼ均一なプラズマ励起が見
られ、均一性が向上した。無反射終端で終端した場合も
同様の効果があった。
第２図は本発明のもうひとつの実施例を説明するための
概要図である。内部導体１１のまわりに外部導体１２を
配置し、これらの導体の間に高周波電力とガスを供給す
ることによりプラズマを発生させ、プラズマ室２となし
、小孔１３から噴出プラズマ１４を噴出させるものであ
る。本実施例 １では内部導体内に交互に反発するよう
に軸方向にならべた磁石２１を配置し、磁界強度を１０
Ｒの限界以上とし、磁束２２が軸方向に平行になる付近
に小孔１３を配置した。この構成により、小孔付近で高
周波電界と磁界が直交するので集中的に高周波放電がお
こシ効率的にプラズマ発生が可能であった。磁石として
、実施例ではアルニコ系の物を用いたが、電磁石でも同
等の効果が得られることは当然である。また高周波電界
と磁界を直交させる別の方法として、磁石を円周上に分
割配置し、磁束が円周と平行になる付近に小孔を設けて
もよい。この場合軸方向には長くても良いので小孔の代
りにスリットとしてもよい。
概要図である。内部導体１１のまわりに外部導体１２を
配置し、これらの導体の間に高周波電力とガスを供給す
ることによりプラズマを発生させ、プラズマ室２となし
、小孔１３から噴出プラズマ１４を噴出させるものであ
る。本実施例 １では内部導体内に交互に反発するよう
に軸方向にならべた磁石２１を配置し、磁界強度を１０
Ｒの限界以上とし、磁束２２が軸方向に平行になる付近
に小孔１３を配置した。この構成により、小孔付近で高
周波電界と磁界が直交するので集中的に高周波放電がお
こシ効率的にプラズマ発生が可能であった。磁石として
、実施例ではアルニコ系の物を用いたが、電磁石でも同
等の効果が得られることは当然である。また高周波電界
と磁界を直交させる別の方法として、磁石を円周上に分
割配置し、磁束が円周と平行になる付近に小孔を設けて
もよい。この場合軸方向には長くても良いので小孔の代
りにスリットとしてもよい。
発明の効果
以上本発明について実施例をあげて説明した。
本発明によれば従来のプラズマ装置の大面積にわたって
均一な厚さで効率よく蒸着できないという欠点を解決で
き、産業上の利用効果は極めて大きい０
均一な厚さで効率よく蒸着できないという欠点を解決で
き、産業上の利用効果は極めて大きい０
第１図は本発明のプラズマ装置のひとつの実施例を説明
するための概要図、第２図は本発明の他の実施例を説明
するだめの要部概要図、第３図は従来例の概要図である
。 １・・・・・・真空槽、２・・・・・・プラズマ室、６
・・・・・・基板、９・・・・・・中心軸、１１・・・
・・・内部導体、１２・・・・・・外部導体、１３・・
・・・・小孔、１４・・・・・・噴出プラズマ、１６・
・・・・・高周波電源、２１・・・・・・磁石、２２・
・・・・・磁束。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名２−
プラス゛マ室。 ６−−−基板 １１−−一白節導伴 １２−−一タト 部譚イ４に 第 １ し、 、
／３−−−ノｊ＼；引」１４
− プラス゛マ
するための概要図、第２図は本発明の他の実施例を説明
するだめの要部概要図、第３図は従来例の概要図である
。 １・・・・・・真空槽、２・・・・・・プラズマ室、６
・・・・・・基板、９・・・・・・中心軸、１１・・・
・・・内部導体、１２・・・・・・外部導体、１３・・
・・・・小孔、１４・・・・・・噴出プラズマ、１６・
・・・・・高周波電源、２１・・・・・・磁石、２２・
・・・・・磁束。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名２−
プラス゛マ室。 ６−−−基板 １１−−一白節導伴 １２−−一タト 部譚イ４に 第 １ し、 、
／３−−−ノｊ＼；引」１４
− プラス゛マ
Claims (9)
- （１）円柱状の内部導体と、外周面に小孔を有する外部
導体を同軸状に構成し、上記の内部導体と外部導体の間
にガスを導入するとともに高周波電力を印加することを
特徴としたプラズマ装置。 - （２）内部導体と外部導体のなす同軸状構成の軸方向に
平行な磁束を付与する磁石を併設し、その磁界強度がＥ
ＣＲの限界以上であることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載のプラズマ装置。 - （３）極性を交互に反発しあうように一軸状に複数の磁
石を配列し、磁束が上記の軸の方向と平行となる付近に
上記小孔を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載のプラズマ装置。 - （４）極性を交互に反発しあうように同軸円周上に複数
の磁石を配列し、磁束が上部内部導体の円周面とほぼ平
行になる付近に小孔を設けたことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載のプラズマ装置。 - （５）同軸状の構成の高周波電力を印加する端と反対の
端を特性インピーダンスまたは無反射終端で終端したこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のプラズマ装
置。 - （６）同軸状の構成の高周波電力を印加する端と反対の
端を特性インピーダンスと異るインピーダンス（開放お
よび短絡も含む）で終端し、発生した定存波の腹の付近
に小孔を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載のプラズマ装置。 - （７）小孔を蒸着膜が薄くなりがちな場所に近い所は密
に、厚くなりがちな場所には疎に分布させ膜厚分布の均
一化をはかったことを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載のプラズマ装置。 - （８）同軸状の構成を複数本並べたことを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載のプラズマ装置。 - （９）基板を同軸状の構成の軸と直角の方向に移動させ
ながら蒸着することを特徴とした特許請求の範囲第１項
記載のプラズマ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26125186A JPS63114974A (ja) | 1986-10-31 | 1986-10-31 | プラズマ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26125186A JPS63114974A (ja) | 1986-10-31 | 1986-10-31 | プラズマ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63114974A true JPS63114974A (ja) | 1988-05-19 |
Family
ID=17359230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26125186A Pending JPS63114974A (ja) | 1986-10-31 | 1986-10-31 | プラズマ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63114974A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012177293A2 (en) * | 2011-06-21 | 2012-12-27 | Applied Materials, Inc. | Transmission line rf applicator for plasma chamber |
-
1986
- 1986-10-31 JP JP26125186A patent/JPS63114974A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012177293A2 (en) * | 2011-06-21 | 2012-12-27 | Applied Materials, Inc. | Transmission line rf applicator for plasma chamber |
| WO2012177293A3 (en) * | 2011-06-21 | 2013-03-14 | Applied Materials, Inc. | Transmission line rf applicator for plasma chamber |
| JP2014526113A (ja) * | 2011-06-21 | 2014-10-02 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | プラズマチャンバのための伝送線ｒｆアプリケータ |
| CN104094676A (zh) * | 2011-06-21 | 2014-10-08 | 应用材料公司 | 等离子体腔室的传输线rf施加器 |
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