JPS6365623A - プラズマ処理装置 - Google Patents

プラズマ処理装置

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JPS6365623A
JPS6365623A JP20983586A JP20983586A JPS6365623A JP S6365623 A JPS6365623 A JP S6365623A JP 20983586 A JP20983586 A JP 20983586A JP 20983586 A JP20983586 A JP 20983586A JP S6365623 A JPS6365623 A JP S6365623A
Authority
JP
Japan
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plasma
current
magnet
supplied
magnetic field
Prior art date
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Pending
Application number
JP20983586A
Other languages
English (en)
Inventor
Koichiro Nakanishi
幸一郎 仲西
Minoru Hanazaki
花崎 稔
Hiroki Odera
廣樹 大寺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPS6365623A publication Critical patent/JPS6365623A/ja
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体加工装置であるプラズマ処理装置、
特に電子サイクロトロン共鳴を用いてプラズマを発生さ
せ、広い領域にわたって基板に均一なプラズマ処理が可
能となるプラズマ処理装置に関するものである。
〔従来の技術〕
第3図は、例えば特開昭5’7−’79621号公報に
記載される従来のプラズマ処理装置を示す断面構成図で
あり、図において、(1)はプラズマ発生部、(2)は
ステージ、(3)は基板、(4)は導波管、(6)はマ
グネトロン、(6)は駆動電源、())はマグネットで
、ソレノイドコイルよりなる、(8)はプラズマ反応部
、(91はガス供給管、+101は排気管、(+1)は
プラズマ発生用ガラス管、(12!lは直流電源である
0次に動作について説明する。
プラズマ発生部(1)は、軸方向に不均一な静磁場を発
生させるマグネット(7)と、軸方向に垂直な高周波電
場を導入する高周波導波管(4)と、プラズマ発生用ガ
ラス管(1N)とを有しており、高周波導波管(4)へ
の高周波電力の供給はマグネトロン(6)により行なわ
れ、プラズマ発生用ガラス管(11)へのガスの供給は
ガス供給管(9)を通して行なわれるようになっている
プラズマの形成は電子サイクロトロン共鳴により行なわ
れるが、次に電子サイクロトロン共鳴について説明する
。今、軸方向(2方向とする)の不均一な静磁場の強度
をB (z)とする。マグネトロン(5)により誦周波
導波管(4)内に供給される高周波は、その高周波の周
波数に応じて共振するように作られた形状のプラズマ発
生部(11内に不均一な高周波電場Erf@を形成する
。プラズマ発生部fil内で高周波電場Erf(2)と
電子サイクロトロン共鳴を起こす2方向の静磁場の強度
はプラズマ発生部fil内で第4図に示す領域である。
即ち、点(A)から点(B)への曲線は2方向の静磁場
強度Bz@が高周波電場Krf(至)と共鳴を起こす磁
場強度の点を結んだものである。
′電子は静磁場B中ではよく知られたサイクロトロン運
動をし、サイクロトロン角周波ωCはωc”eB/mで
表わされる。(たたし、mは電子の質量である。) プ
ラズマ発生部(1)内の高周波電場Krj’mlの角周
波数をωとし、ω−ωCのサイクロトロン共鳴条件が成
立すれば、高周波のエネルギーは電子に連続的に供給さ
れてば子のエネルギーが増大する。
このようなサイクロトロン共鳴条件下で、ガス供給管(
9)内に適当なガス圧のガスを導入すると、予備放電状
態で発生した1子は、高周波から連続的にエネルギーを
供給されて高いエネルギー状態になり、衝突過程を通し
てプラズマが発生し、この発生したプラズマにさらに共
鳴条件のもとて高周波電力が注入される。
従って、例えばガス供給管(9)に導入するガスをSi
H4とすると、ガスの圧力以外に高周波の電力を適当に
調整することにより、Sl”、 SiH”、 51H2
”。
SiH3/Zどのイオンおよびそれぞれのイオンの棟類
、濃度あるいはそのエネルギーを制御できると同時に、
Si”、 5iHx”などのラジカルの種類、贋度ある
いはそのエネルギーを制御できる。
一方、不均一な静磁場BfZ+と不均一な電場Erf 
(Δの間では、電子には次式で与えられるような軸方向
の力Fzが作用し、電子は軸方向に加速される。
B ただし、声は磁気モーメント、ω0は電子の円運動のエ
ネルギー、Boはプラズマ発生部での磁束密度、Mはイ
オンの質量である。
従って、第3図のプラズマ発生部fi+で発生したプラ
ズマ中の電子がプラズマ反応部(8)に向は軸方向に加
速され、このためにプラズマ中にはイオンを加速する静
電磁Fl:otzlが軸方向に形成される。
この静電場Eo(23によってプラズマは全体として軸
方向に加速されることになり、プラズマ反応部(8)の
軸方向に沿うプラズマ流が発生する。マグネット(7)
によってつくられた磁力線が、プラズマ反応部(81で
はY方向成分をもつようになるので、プラズマ流は磁力
線に沿って拡がってゆく。
このようなプラズマ処理装置はプラズマエツチング、プ
ラズマCVD、プラズマ酸化をはじめとする各種表面処
理に応用でき、これらの処理を効果的に行なうことがで
きる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の電子サイクロトロン共鳴を使ったプラズマ処理装
置は以上のように構成されているので、高周波電場Wr
f(mと共鳴をおこす静磁場の2方向成分Bz(Z)は
、第4図に示されるように、プラズマ発生部の径方向全
般を便っていないため、プラズマ・CvDによる成膜を
例にとれば、第5図に示すように、その膜厚分布が不均
一になる等、一般にプラズマ処理の均一性が得られにく
いという問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、大口径の基板にプラズマ処理が均一に行なえ
る装置を得ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係るプラズマ処理装置は、プラズマ発生部内
に磁場を発生させるマグネットに、直流に電流を重畳し
た電流を供給するようにしたものである。
〔作用〕
この発明におけるプラズマ処理装置は、直流に交流を重
畳した1!流をマグネットに流すことにより、高周波電
場とサイクロトロン共鳴をおこす領域を広げられ、プラ
ズマ発生部でプラズマが広範囲にわたって生成さnlそ
の結果、均一なプラズマ処理が行なえるようになる。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図において、Q3)は直流に交流を重畳したiiiをマ
グネット(7)に供給する電源である。
次に動作について説明する。
プラズマ発生部(11は、軸方向に不均一で時間的に周
期的に変化する磁場を発生させるマグネット(7)と、
軸方向に垂直な高周波電場を導入する高周波導波管(4
)と、プラズマ発生用ガラス管(11)とを有しており
、高周波導波管(4)への高周波電力の供給はマグネト
ロン(5)により行なわれ、プラズマ発生用ガラス管(
川へのガスの供給はガス供給管(9)を通して行なわれ
る。
プラズマの形成は電子サイクロトロン共鳴により行なわ
れるが、プラズマ発生部fil内でのZ方向の磁場の強
度Bz(Z)をr −Z面で図示すると、第2図のよう
になる。マグネット(7)には直流に交流を重畳した電
流を流す電源(13)により、(直流+交流)の′2!
流が流されているので、直流1!流および交流電流の大
きさを適切に調整することにより、高周波電場Krf 
fΔと電子サイクロトロン共鳴を起こす2方向の磁場の
強度BZ(ロ))は第2図の点(A)。
(B)を結ぶIjl(AB線と記す)を中心に点(,1
)、tB’)及び点(A”)Iff’)を結ぶ線−まで
交流の周期に合わせて周期的に変動する。
従って、電子サイクロトロン共鳴は点(に)(A”)(
n’)(B’)を結ぶ領域(領域A′八へ甘せ Brと
記す)で生じる。一方、マグネット(7)に直流だけを
流した場合、電子サイクロトロン共鳴はAB縁線上のみ
生じるので、(直流+交流)の電流を流した場合の方が
より広範な領域で電子サイクロトロン共鳴が生じる。′
電子サイクロトロン共鳴が広範囲な領域にわたって生じ
プラズマが発生するので、AB縁線上プラズマが発生す
る場合にくらべて、より均一なプラズマが得られる。
また、電子に作用する軸方向の力FZ(t+は、Bzが
不均一な磁場であれば作用するので、μ豆 の力が働く0従って、プラズマ発生部!1)で発生した
プラズマ中の′電子がプラズマ反応部(8)に向は軸方
向に加速され、このためにプラズマ中にはイオンを加速
する電場Eo(z、t)が軸方向に形成される。この電
場KO(z、t)によってプラズマは全体として軸方向
に加速されることになり、プラズマ反応部(8)に軸方
向に沿うプラズマ流が発生するO従って、例えばガス供
給管(91に導入するガスをSiH4とすると、電子サ
イクロトロン共鳴によりEli”、 5it(”、 S
iH2’″、 5i)(3+などのイオンおよび81°
、 5iHx”などのラジカルがプラズマ発生部(1)
内の領域へ′にl BLJ Blで生じ、そのプラズマ
は上記した電場KO(z、t)によって軸方向に加速さ
れ、プラズマ反応部(8)では均一な膜厚分布をもった
アモルファス・シリコン膜が形成される。
第1図実施例によるプラズマ処理製蓋は、プラズマエツ
チング、プラズマCVD 、プラズマ酸化をはじめとす
る各種表面処理に応用でき、広範囲に均一な処理を行な
うことができる。
なお、上記実施例では広い領域にわたって電子サイクロ
トロン共鳴を発生させるのに、マグネット(7)に直流
に交流をN畳させた電流を流したものを示したが、直流
に極性が交番的に変化するパルス波形や三角波形の′r
i流を流しても、上記実施例と同様の効果を奏する。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、プラズマ発生部内に
磁場を発生させるマグネットに、直流に交流を重畳した
電流を供給するようにしたので、広い領域にわたって電
子サイクロトロン共鳴が生じ、広範囲にプラズマが発生
するので、均一なプラズマ処理が精度よく行なえる効果
がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例によるプラズマ処理装置を
示す断Ifi構成図、第2図はこの発明の一実施例によ
るプラズマ処理装置において電子サイクロトロン共鳴を
起こすz軸方向の静磁場強度BZt乃を示す分布図、第
3図は従来のプラズマ処理装置を示す断面構成図、第4
図は従来のプラズマ処理装置において、電子サイクロト
ロン共鳴を起こすzlII11方向の静磁場強度Bzt
Δを示す分布図、及び第5図は従来のプラズマ処理装置
により形成される薄膜の膜厚分布を示す分布図である。 fi+・・・プラズマ発生部、(3)・・・基板、(4
)・・・導波管、(5)・・・マグネトロン、(7)・
・・マグネット、(8)・・・プラズマ反応部、f13
1・・・電源 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 何人 大岩増雄 第1図 3 茎柾 4:湛ヅ皮着 j:マグ冬トロン 7:マy”3t−ツL ざニア°うに”マ及克部 z3:tj&、 第21!1 とあ旬 第4図 イ 葛 第5図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)プラズマ発生部内にマグネットにより磁場を発生
    させると共に、高周波電場発生手段により上記プラズマ
    発生部内に高周波電場を発生させて、電子サイクロトロ
    ン共鳴によりプラズマを発生させ、基板をプラズマ処理
    するものにおいて、上記マグネットに、直流に交流を重
    畳した電流を供給するようにしたことを特徴とするプラ
    ズマ処理装置。
  2. (2)交流は、極性が交番的に変化するパルス波形の電
    流である特許請求の範囲第1項記載のプラズマ処理装置
  3. (3)マグネットはソレノイドコイルよりなる特許請求
    の範囲第1項又は第2項記載のプラズマ処理装置。
JP20983586A 1986-09-05 1986-09-05 プラズマ処理装置 Pending JPS6365623A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63197327A (ja) * 1987-02-12 1988-08-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd プラズマ処理装置
JPS6430233A (en) * 1987-07-25 1989-02-01 Shimadzu Corp Plasma attachment device
US4947085A (en) * 1987-03-27 1990-08-07 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Plasma processor
JPH02312227A (ja) * 1989-05-29 1990-12-27 Hitachi Ltd プラズマ処理方法及び装置

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