JPS63239813A

JPS63239813A - 反応装置

Info

Publication number: JPS63239813A
Application number: JP62071369A
Authority: JP
Inventors: Toru Den; 透田; Hisanori Tsuda; 津田　尚徳; Masao Sugata; 菅田　正夫; Kojiro Yokono; 横野　幸次郎; Kazuaki Omi; 近江　和明
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-03-27
Filing date: 1987-03-27
Publication date: 1988-10-05

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Ｊ本発明は、プラズマを利用した反応装置に関するもので
、更に詳しくは、マイクロ波の電子サイクロトロン共鳴
を用いた、成膜、コーティング、エツチング装置等とし
て利用される反応装置に関する。

［従来の技術］従来、マイクロ波の電子サイクロトロン共鳴（以下、ｒ
ＥｃＲＪという）を用いた反応装置や関連技術としては
、次のようなものが知られている。

■最も一般的反応装置として、マイクロ波導入部付近に
ＥＧＲを起こす磁場を発生させ、そこで放電させるよう
にしたもの（特公昭５６−１５５５３５号、同５８−１
２５８２０号）。

■例外的な反応装置として、同軸モードで伝搬して来た
マイクロ波にＥＣＲ条件を満す磁場をかけ、そこで放電
させるもの（Ｊ　Ｍａｎ−Ｃｒｙ　５ｏ１７７　＆　７
８８１３　’８５）。

■関連技術として、マイクロ波を真空容器内を伝搬させ
、所定位置に永久磁石によりＥＧＲ場を設け、そこに放
電させ、その位置の容器内表面を洗浄する技術（雑誌「
真空」第２８巻第５号１４５’８５　）　。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、従来例の■では、マイクロ波導入部付近
にＥＣＲ条件が成立する場があるために、次のような問
題があった。

イ）例えば成膜を行う場合、プラズマがマイクロ波導入
部付近にあるため、マイクロ波導入部に膜付着が起こり
、マイクロ波導入が不安定になったり、困難になりやす
い。

α）プラズマがマイクロ波導入部近傍にあるため、該導
入部の温度が上がり、その結果、マイクロ波の導入が不
安定になったり、導入部の破損等の問題が生じやすい。

ハ）マイクロ波導入部近傍に、密度の高いプラズマが発
生するため、マイクロ波が遮断されて、基体近くに密度
の高いプラズマが得られず、その結果、基体の処理速度
が抑えられる。

また、従来例の■では、上記４）、　ａ）の問題の他、
密度や温度が高いプラズマが基体表面にあるために基体
へのプラズマダメージが起きたり、基体を大面積にした
い場合に、用いる磁場発生手段も大型にせねばならず、
コスト高になる等の問題があった。

従来例■の場合も、これを基体処理に利用した場合、プ
ラズマによるダメージが起こる問題があった。

［問題点を解決するための手段］上記問題点を解決するために本発明において講じられた
手段を、本発明の一実施例に相応する第１図で説明する
と、本発明は、基体１ｏを収納し、且つマイクロ波導入
部２０を備えたチャンバー１内で、マイクロ波のＥＣＲ
を利用して反応を起こさせる反応装置において、マイク
ロ波導入部２ｏと基体１０間の基体ｌＯ近傍にメツシュ
４ｏを設け、且つ該メツシュ４０よりマイクロ波導入部
２ｏ側でかつ該メツシュ４０付近にＥＣＲを起こさせる
磁場発生手段３３を設けた反応装置とするという手段を
講じているものである。

本発明において基体ｌＯとは、成膜、エツチング、コー
ティング等を施すべき対象で、例えば金属、合成樹脂、
ガラス等の板、筒体、シート状物等が用いられる。

マイクロ波導入部２０は、通常、マイクロ波をチャンバ
ー１内に導入し得る石英等の絶縁体の窓部として形成さ
れる。

チャンバー１は、反応に適した内圧に調整できるよう、
気密に密閉できるものが好ましい、ちなみに、チャンバ
ー１内の圧力は、放電がマイクロ波導入部２０付近に発
生しない程度に低く、かつメツシュ４０近傍のＥＯＲが
起こる空間でプラズマが発生する程度に高くなるよう調
整する。具体的値は、使用ガスの種類によって異なるが
、一般には１０Ｔｏｒｒ以下で１Ｏ−６Ｔｏｒｒ以上で
、好ましくは１Ｔｏ’ｒｒ以下テＩＯ−’Ｔｏｒｒ以上
である。

メツシュ４０は、マイクロ波の減衰、荷電粒子（イオン
や電子）の基体１０への入射エネルギーや入射密度を制
御できるものであればよく、例えばステンレス、アルミ
ニウム、モリブデン等の金属製、もしくはこれら金属を
コーティングしたもの、又はマイクロ波の吸収が起こる
、シリコン、プラスティック、ガラス等でもよい、＃に
金属製のメツシュ４０は、そこに電位を与えて荷電粒子
を制御することができるので好ましい。

磁場発生手段３３としては、電磁石でも永久磁石でもよ
い。

［作　用］本発明におけるメツシュ４０は、基体１０への荷電粒子
の衝突を制御するもので、これによって、基体ｌＯ付近
でプラズマを発生させても、基体１０のプラズマダメー
ジを防止することができる。従って、基体ｌＯ付近でプ
ラズマを発生させることにより、処理速度の向上を図る
ことができる。

一方、プラズマを基体１０付近で発生させることにより
、密度や温度の高いプラズマを、マイクロ波導入部２０
から遠ざけることができ、マイクロ波導入の遮断、不安
定化並びにマイクロ波導入部２０の損傷を防止でき、同
時に、成膜を行う場合に、マイクロ波導入部２０への膜
付着をも防止できる。

また、磁場発生空間は、基体ｌＯ付近のみでよいので、
磁場発生手段３３が小型のものでよく、基体１０を大面
積のものとする場合にも低コストの装置で済むものであ
る。

［実施例］第１図は本発明の一実施例を示すもので、１はチャンバ
ーである。

チャンバー１の局側には、マイクロ波導入部２０を介し
てマイクロ波アンテナの一つであるホーンアンテナ２１
が連結されている。このマイクロ波アンテナを設けるこ
とは、マイクロ波を、チャンバー１の奥方のプラズマ領
域２へ効率よく伝搬させる上で好ましい、マイクロ波ア
ンテナとしては、例えばホーンアンテナ２１の他に、ス
ロットアンテナ、ヘリツタスランチャー、リジターノコ
イル等の各種アンテナが使用できる。

マイクロ波アンテナ２１には、導波管２２を介してマイ
クロ波発振器２７が連結されている。

導波管２２とマイクロ波アンテナ２１間には絞り２３が
設けられており、導波管２２には、パワーモニタ２４、
スリースタブチューナー２５及びアイソレータ２６が設
けられている。

チャンバー１内のマイクロ波導入部２０の前方には、ガ
ス導入管５０に接続された環状ガス噴出器５１が位置し
ていて、反応に必要なガスを供給できるようになってい
る。このように、ガスをマイクロ波導入部２０付近から
供給し、そこからプラズマ領域２側へと流すことにより
、マイクロ波導入部２０への膜付着を生じにくくできる
。

チャンバー１の中間部には、メツシュ４１を介して排気
用ポンプ３が連結されており、チャンバー１内の圧力調
整並びに余剰ガスや反応生成ガスの排出ができるように
なっでいる。メツシュ４１は、マイクロ波を遮断するた
めのものである。

チャンバー１の奥方には、メツシュ４０が設けられてお
り、その更に奥方に、基体ホルダー１１に支持された基
体ｌＯが収納されている。基体ホルダー１１は、基体ｌ
Ｏを加熱するためのヒーター１２を有するものとなって
いる。

チャンバー１の外方には、メツシュ４０の前面側、即ち
マイクロ波導入部２０側に磁場を発生させる磁場発生手
段３３が設けられている。この磁場発生手段３３は、強
磁性体３１と、直流電源３２に接続されたソレノイド３
０とからなる電磁石となっている。

第１図の装置の作動を、シリコン基板をエツチングする
場合を例に説明する。

まず、チャンバー１内を排気用ポンプ３により約１０−
’Ｔａｒｒまで排気した後、ガス導入管５０及び環状ガ
ス噴出器５１を介してＣＦａを９０　’ＪＣＣＦ４　、
０２を１０　ＳＣＣ，Ｈ導入したところ、チャンバー１
内の圧力が５　Ｘ　１（１３Ｔｏｒｒに保たれた。そこ
で磁気発生手段３３に直流電源３２を入れ、メツシュ４
０の前面側の特定領域に８７５ガウスの磁場を発生させ
た。

次いで１周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波発振器２７
の電源を入れて、パワーメータ２４を見ながらスリース
タブチューナー２５を調節すると、プラズマ領域２のみ
にプラズマが発生した。この際、絞り２３により、マイ
クロ波が効率よくチャンバー１内に伝搬された。また、
メツシュ４１により、マイクロ波を排気系に逃すことな
く余剰ガスを排気用ポンプ３で排出できた。

１０分後に基体ｌＯを取出したところ、プラズマダメー
ジのないエツチングが施されていた。また、処理中、マ
イクロ波導入部２０の温度はほとんど上昇しなかった。

第２図は本発明の他の実施例を示すもので、マイクロ波
アンテナとしてスロットアンテナ２８を用い、マイクロ
波導入部２０の前方に、ガス導入管５０に接続されて設
けられた環状ガス噴出器５１と同様に、ガス導入管５２
に接続された環状ガス噴出器５３が、基体１０とメツシ
ュ４０の間にも設けられている。ガス導入管５０と環状
ガス噴出塁５１は、非成膜性ガスを供給するためのもの
で、ガス導入管５２と環状ガス噴出器５３は、成膜性ガ
スを供給するためのものである。

非成膜性ガスとは、それのみでは膜を生じないガスをい
い、成膜性ガスとは、活性化及び／又は他のガスとの反
応によって膜を生じるガスをいう、上述のように非成膜
ガスとｒＩｉ、膜ガスを分けて供給するようにすれば、
マイクロ波導入部２０への膜付着をより確実に防止でき
る。

成膜性ガスとしては、例えば、シラン、ジシラン、トリ
シラン等のシリコン水素化物、メタン、エタン、プロパ
ン、アセチレン等の炭化水素、ベンゼン、トルエン、キ
シレン等の芳香ｍ　炭化水素、テトラフロロメタン、テ
トラクロロメタン、Ｃｌ２Ｆ２、ＣＨｓＦ等のハロゲン
化炭化水素等のガスが挙げられる。非成膜性ガスとして
は、例えば水素、アルゴン、ヘリウム、窒素等が挙げら
れる。

成膜性ガスは、非成膜性ガスと混合して用いてもよい。

メツシュ４０は金属製で、可変直流電源４２に接続され
ていて、任意の電位を付与することができるようになっ
ている。このメツシュ４０に電位を付与するようにする
と、電位によって荷電粒子を確実に制御できるようにな
る。

磁場発生手段３３は、永久磁石を、向きを交互に変えて
配列したもので、これによってメツシュ４０の前面側に
、ＥＣＲ条件を満す磁場が形成できるようになっている
。

本装置の作動を、アモルファスシリコン膜の形成を例に
説明する。

まず、前記実施例と同様に、排気用ポンプ３により、チ
ャンバー１内を１Ｏ−７Ｔｏｒｒまで排気した後、ガス
導入管５０．５２及び環状ガス噴出器５１．５３を介し
て、各々Ｈ２を２ＯＳＣＣＭ　、　５ｉＨａを２０５Ｃ
Ｃ１ｉ導入したところ、チャンバー１内の圧力は３　Ｘ
　１Ｏ−３Ｔｏｒｒに保たれた０次ニヒーター２により
基体温度を２５０℃にし、可変直流電源４２により、メ
ツシュ４０をアースに対して＋３０Ｖに固定した。そし
て、周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波をスロットアン
テナ２Ｂよりプラズマ領域２へ伝搬させる。そうすると
、主にプラズマ領域２にプラズマが発生する。　１０分
間放電後基体１０を取り出したところ、プラズマダメー
ジの少ない良質なアモルファスシリコンが３終鳳成膜さ
れていた。また、マイクロ波導入窓２０ｇは汚れがほと
んど見られなかった。

［発明の効果］以上説明した様に、マイクロ波導入部２０より離した所
にメツシュ４０を配置し、そこでＥＣＲプラズマを発生
させることにより、プラズマダメージが少なく、かつマ
イクロ波導入部２０への汚れの付着や昇温を少なく出来
る効果がある。また、基体１Ｇに到達する荷電粒子をメ
ツシュをメツシュの電位を変えることにより容易に制御
出来る。マイクロ波の伝搬に関しては、アンテナを用い
ることにより効率を向上でき、特にホーン状アンテナを
用いると、マイクロ波の反射を２０％以下に抑えられた
。更に、成膜時に、特に非成膜性ガスをマイクロ波導入
部２０付近゛から、成膜性ガスをメツシュ４Ｇ付近から
噴出させることにより、マイクロ波導入部２Ｇへの膜付
着が防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略図、第２図は特に
メツシュに特定電位を与える場合の実施例の概略図であ
る。１：チャンバー、２：プラズマ領域、３：排気用ポンプ、１０：基体。ｌに基体ホルダー、１２：ヒーター、２０：マイクロ波導入部、２１：マイクロ波アンテナ、２２：導波管、２３：絞り
、２４：パワーモニタ。２５ニスリースタブチユーナー、２６：アイソレータ、２７：マイクロ波発振器、２８ニ
スｏットアンテナ、３ｏ：ソレノイド。３に強磁性体、３２：直流電源、３３：磁場発生手段、４０，４１：金属メツシュ。４２：直流電源、５Ｇ、５２：ガス導入管、５１．５３
＝環状ガス噴出器。

Claims

【特許請求の範囲】

１）基体を収納し、且つマイクロ波導入部を備えたチャ
ンバー内で、マイクロ波の電子サイクロトロン共鳴を利
用して反応を起こさせる反応装置において、マイクロ波
導入部と基体間の基体近傍にメッシュを設け、且つ該メ
ッシュよりマイクロ波導入部側でかつ該メッシュ付近に
電子サイクロトロン共鳴を起こさせる磁場発生手段を設
けたことを特徴とする反応装置。