JPS63142636A

JPS63142636A - 真空装置

Info

Publication number: JPS63142636A
Application number: JP61289920A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Asamaki; 麻蒔　立男; Hideo Mito; 三戸　英夫; Kojin Nakagawa; 行人中川; Atsushi Sekiguchi; 敦関口
Original assignee: Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 1986-12-05
Filing date: 1986-12-05
Publication date: 1988-06-15
Anticipated expiration: 2012-07-16
Also published as: JP2631650B2; US4919783A

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）この発明は真空装置に関し、例えばエツチング装置２表
面処理装置、ＣＶＤ装置、光ＣＶＤあるいは光エツチン
グ装置、真空紫外光利用の各種装置等に適用して特に効
果が著しい。

（従来の技術とその問題点）本発明の従来技術としては、例えば、松属らによる特開
昭５５−１４１７２９号あるいは同５７−１７７９７５
号に示されるイオンジャワ装置がある。これらの発明は
、いわゆるＥＣＲ装置であって秀れた性能を持ち広く実
用されている。しかしこのｒＥＣＲ装置」は、イオンや
帯電体を取り出すには適しているが、それらを取り除い
て活性種や光のみを外に取り出すには必ずしも適してい
ない。

一方、関口らによる、特願昭６０−０６４２９８号、特
願昭６１−０６９６４６号に示される、ｒＬＴＥ装置」
があり、この装置も強力な真空紫外光や大量の活性種を
発生するが、やはり帯電体を除去して真空紫外光や大量
の活性種のみを取り出すのには向いていない。

この他、いわゆる光ＣＶＤなとの分野では、例えば、石
英管の内部に気体を詰めてその発光を利用しているが、
特に短波長側で石英の光の透過がないため、これを短波
長を利用するＣＶＤに使用することが出来ない。

また、上記の外にも真空中の放電から光や活性種を採取
するさまざまな試みがあるが、これらもＥＣＲ装置やＬ
ＴＥ装置と同様、帯電体を除いて光や活性種のみを利用
することが困難である。

（発明の目的）本発明の目的は、ダメージの少ない薄膜の形成や加工を
行なうことの出来る装置の提供にある。

この発明の別の目的は、プラズマの中から活性種のみあ
るいは活性種と光をプラズマから分離して取り出すこと
の出来る装置の提供にある。

この発明の他の目的は、光、活性種、帯電体の３者をそ
れぞれ個別に、または同時に取りだしてこれを利用し、
薄膜の形成や加工に利用することの出来る装置の提供に
ある。

この発明の別の目的は、真空紫外光などの極く短い波長
の光源を利用する処理装置の提供にある。

（発明の構成）本発明は、壁と磁場の中に閉じ込めたプラズマから、磁
場を横切る方向に光と活性種を別々あるいは同時に取り
出してこれを利用することにより、薄膜の生成や加工、
の処理を行なうものである。

（実施例）次にこの発明を図を用いて詳細に説明する。

第１図（概略の正面図）、第２図（要部正面断面図）、
および第３図（平面断面図）の本発明の実施例において
、１０は真空系で、１１はプラズマ生成室、１２と１３
は接続用フランジ、１４は被処理室、１５は真空配管、
１６は排気系で、これには目的によって各種のポンプを
用いることが出来る。例えば、油拡散ポンプと油回転ポ
ンプ、ターボポンプと油回転ポンプなどの組合わせが用
いられる。矢印１７は排気の方向を示す。１８は両室の
境界であって、プラズマ生成室１１の開放面であると同
時に被処理室１４の開放面でもある。

２０は電磁波源、２１が電磁波発生器であって、この実
施例では２．４５ＧＨ２のマイクロ波を磁電管の発振で
得ている。電磁波発生器２１とプラズマ生成室１１をつ
なぐ立体回路２２には、ウェーブガイド、整合器、マイ
クロ波電力計、アイソレータ、分割器などが必要に応じ
組み合わせて用いられる。２３は、例えば、石英ガラス
等で作られたマイクロ波の窓で、真空気密を保持すると
同時にマイクロ波を透過する。

３０は、この発明の１つの特徴となる磁場を設定する手
段で、３１はポールピース、３２はコイル、３３はヨー
ク、３４は発生する磁力線群の一つ、３５．３６は９０
度位相をずらした交流電源で、こうすることにより磁場
は矢印３７（第３図）のように回転する。４０は被処理
系で、４１が被処理体（以下、基板ともいう）、この実
施例では板状の物体で示しである。４２は被処理体ホル
ダー、４３はそれに所定の電位を与えるための電源で、
４４は絶縁体である。５０は所定の気体を導入する気体
導入系である。気体は必要に応じ、プラズマ生成室１１
側あるいは被処理室１４側の何れかの側から、あるいは
両側から同時に導入することが出来る。５１はバリアプ
ルリークバルブ、５２は圧力調整器、流量調整器、ボン
ベ等を含むガスボックスである。

第１図の６０はエアロツク機構で、６１がエアロツク室
、６２がバルブ、６３が被処理体を被処理室に搬送する
搬送機構を矢印で略章したもの、６４が蓋、６５が排気
系である。蓋６４を明は被処理体を入れて排気し、バル
ブ６２を明けて基板を被処理室１４内に搬送する。

この装置は通常のエツチング装置２表面処理装置、ＣＶ
Ｄ装置、光ＣＶＤあるいは光エラチン装置などとは（同
様に運転する。

例えば、ＣＶＤ装置に例をとってその運転を説明すると
、基板を４１の位置に置いて内部を所定の圧力に排気し
た後、ガス導入系より所定の気体を導入し、所定の圧力
に調整する。

ついで磁場発生手段３０で回転磁場を発生した後、電磁
波発生器２１を動作させ、インピーダンスの整合を取り
ながらプラズマ生成室１１をマイクロ波で励振する。励
振モードとプラズマ生成室の寸法はあらかじめ選定され
ているもので、励振モードの方は、電磁波の電界成分の
少なくとも一部が前記の磁界と直交するようにする。ま
た磁場の強さの方は、電磁波と電子サイクロトロン共鳴
（以下、ＥＣＲ）を起こすように、例えば、電磁波の周
波数が２．４５ＧＨｚの場合、磁場は８７６ガウスが用
いられる。プラズマ生成室１１０寸法は空洞共振器の条
件を満足するのが望ましい。

例えば、モードＴＥ１１３を用いる場合、直径２００ｍ
ｍ、高さ２００ｍｍ近辺の寸法が望ましい。

上記のようにするときは、２．４５ＧＨｚのマイクロ波
電力がプラズマ生成室の内部に送り込まれると、内部の
電子に対し磁場とこれに直交する電界成分がＥＣＲ条件
を満足しているので効率的にプラズマが作られる。プラ
ズマはプラズマ生成室１１の壁と磁力線３４の内部に閉
じ込められ、荷電粒子の漏洩は少ない。

例えば、プラズマ生成室１１の内部で発生した大量の活
性種と光のみを被処理室の方に取り出し処理に利用出来
る。例えばＮ２とＳｉＨ４系のガスを導入することによ
り基板４１上にシリコンの窒化膜を生成することが出来
る。

特に圧力を０．１〜ＩＴＯｒｒに上昇させ、充分な電力
を供給すると、プラズマの温度が高くなり局所平衡（Ｌ
ＴＥ）に近い状態になる。そしてＲＦ放電によるＬＴＥ
ＴＥ０１ラズマ（）ｌ−Ｍｉｔｏ＊Ａ、Ｓｅｋｉｇｕｔ
ｉ　；Ｊ　、Ｖａｃ、Ｓｃ、Ｔｅｃｈｎｏｌ　、Ａ４（
１９８６）４７５参照）からのと同様に、真空紫外の強
力な発光が見られ、これは強力な光源として有用であっ
て、この光源を利用して被処理室で、ＣＶＤ、　エツチ
ング、加工、改質、露光など各種の処理を行なうことが
出来る。。

電磁波によるプラズマ生成室の励振はこの発明のもう一
つの重要なポイントである。この場合、磁場３４と直交
する電界を作ると能率がよい。

この実施例ではＴＥモードのＴＥ１１３を用いたが、Ｔ
Ｍモードは電界と磁界を直交させる更に有効な手段の一
つである。その為には、二点鎖線２３１．２３２，２３
３などの位置にマイクロ波の窓を設はプラズマ生成室を
励振するとよい。励振の方法は多数あり、第４図及び第
５図の実施例においては、プラズマ生成室を同軸ケーブ
ルで励振する例を示しである。

第４図においては、芯線２４と側管２５で同軸ケーブル
を形成、窓２３４から突出したアンテナでプラズマ生成
室の内部を励振する。第５図の実施例でも同様に窓２３
５を通してプラズマ生成室の内部を励振する。これらの
励振方法は、マイクロ波立体回路で慣用されている方法
である。マイクロ波工学の回路形成法がここに利用でき
る。

第２図において、開放面１８に置かれた遮蔽板２６は光
を遮断したい場合に用いられ、これを置くことにより被
処理耐４１の表面に活性種のみを持ってくることが出来
る。ドーナツ状の板２７はプラズマ生成室をより一層に
共振器として纏めたい場合に用いる。さらにメツシュ状
電極板（群）２８は、特開昭５５−１４１７２９号や、
特開昭５７−１７７９７５号に用いられたと同様にプラ
ズマからイオンを被処理室に取り出したい場合に用いら
れ、それぞれは目的に合った電位に保たれる。

第６図（正面断面図）、第７図（平面断面図）にはさら
に別の実施例を示す。この実施例においては、磁界は回
転磁界ではなく、一方向磁界あるいは交番磁界を用いて
いる。

第８図（一部の正面断面図）にはさらに別の実施例を示
す。この図は、装置の第３図の８−８′断面に相当する
断面図を示しである。この実施例の装置では、第３図の
装置に対し円筒状コイル３７が付加されており、これに
よる矢印３８方向の磁界と、マイクロ波窓２３から励振
される例えば、ＴＥ１１３モードの電界とがＥＣＲ条件
を満足するようにして、従来のＥＣＲ装置を形成してい
る。

その一方で、矢印３８と直交する磁場を３１と３３で作
り、窓２３１から励振するＴＭモードとＥＣＲ条件を満
たす本発明の真空装置を作っている。

そしてスイッチ２２１と３７１を切り換えることにより
、同一装置でＥＣＲ装置と本発明の装置の両者を切り換
えて使える装置にしである。

第９図にはさらに別の実施例を示す。この実施例は、内
部を真空にしたウェーブガイド１９にヘルムホルツコイ
ル３８．３９を設け、プラズマ１９１を作り、これから
フランジ１２即ち開放面の方向に光や活性種を取り出す
ようにした装置である。

第１Ｏ図（正面断面図）、第１１図（側面断面図）に更
に別の実施例を示す、この実施例においては、プラズマ
生成室１１内に発生する磁界の方向３８と光や活性種を
引き出すフランジ１２即ち開放面の方向と、プラズマ生
成室１１にマイクロ波を導入する立体回路２２の方向と
が、それぞれ直角となるよう配置されている。　（また
、この場合のマイクロ波は直線偏波で導入されなければ
ならない。）第１０図においてはＴＥ、ｇモードの立体回路２２の振
動電界２２１が、コイル３０により発生する磁界３８と
直角となる方向に設置されており、マイクロ波はプラズ
マ中をＸモードで伝播するため、プラズマを効率よく加
熱することが出来、光や活性種を取り出すのに有効であ
る。立体回路２２を第１０図から９０°回転した位置に
設置した場合は、振動電界２２１はコイル３０により発
生する磁界３８と平行になる。この場合のマイクロ波は
Ｏモードで伝播する。このモードでは角周波数ωがプラ
ズマ角周波数ωｐより大きい場合にのみ伝播するため、
ω／２πが２．４５ＧＨｚの場合、プラズマ密度の上限
はおおよそ　ｎｅξ７×１０１ｉｌｃ　ｍ−３である。

プラズマ密度がこれ以上のものを要求される場合は、前
述のＸモードもしくはＥＣＲモードを選ばねばならない
。このモードの選択は、要求されるプラズマの性質によ
り異なり、比較的低密度のプラズマを効率良く得るには
０モードを、また、高密度のプラズマを得るにはＸモー
ドを選択すべきである。

なお、以上は何ら限定的な意味をもつものでないことは
いうまでもない。

実施例は薄膜の世界への応用を主として説明して来たが
、光源として処理に使うときはその応用には限りがない
。電磁波の供給の仕方も多数あり、その波長も広い範囲
に亙って用いることが出来る。

磁場の設定も、単相のはか３相以上のものがある。

永久磁石を用いてもよい。プラズマ生成室の構成や作り
方も、例えば多室にする、他の技術と併用するなど多く
の変形が可能である。

（発明の効果）本発明は以上説明したような構成と作用を有しているの
で、プラズマの中から活性種のみあるいは光のみ或は両
者を取り出すことが出来、薄膜の生成あるいは加工の立
場からは、ダメージの少ない画期的な方法と装置を提供
できる。

またこの装置を光源として用いることにより、光ＣＶＤ
、露光、有機物や無機物の改質などに極めて秀れた新規
な装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図および第３図は、本発明の１実施例を示
す図。第４．　５．６．　７．８．　９．１０．１１図はそれ
ぞれ別の実施例を示す図である。図中、１６は排気系、５０は気体の導入系、ｌＯは真空
室、３０は磁場を設定する手段、２０は電磁波を供給す
る手段、４０は被処理系である。特許出願人　日電アネルバ株式会社代理人　弁理士　　　村上　健次第１０図　　　　第１ｊ垣

Claims

【特許請求の範囲】

（１）排気系により所定の圧力まで排気したのち所定の
気体を所定の圧力まで導入することの出来るプラズマ生
成室と、該プラズマ生成室とは互いの開放面を接して設
けられた被処理室と、該プラズマ生成室内に該開放面に
平行な方向成分を持つ磁場を設定する手段および電磁波
を供給する手段を備え、前記被処理室内に被処理体を置
いて所定の処理を施すことを特徴とする真空装置。