JPH01187919A - プラズマ装置 - Google Patents
プラズマ装置Info
- Publication number
- JPH01187919A JPH01187919A JP1283388A JP1283388A JPH01187919A JP H01187919 A JPH01187919 A JP H01187919A JP 1283388 A JP1283388 A JP 1283388A JP 1283388 A JP1283388 A JP 1283388A JP H01187919 A JPH01187919 A JP H01187919A
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- JP
- Japan
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- plasma
- chamber
- sample
- generation chamber
- plasma generation
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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、ＣＶＤ （化学的気相成長）若しくはスパ
ッタリングを利用した成膜又はエツチングを試料表面に
施すのに用いられるプラズマ装置に関する。
ッタリングを利用した成膜又はエツチングを試料表面に
施すのに用いられるプラズマ装置に関する。
電子サイクロトロン共鳴を利用したプラズマ装置は低ガ
ス圧でプラズマを生成でき、 また大径のプラズマ流を引き出せることがら高集積半導
体素子等における薄膜形成、エツチング等に適用し得る
ものとしてその研究、開発が進られている。
ス圧でプラズマを生成でき、 また大径のプラズマ流を引き出せることがら高集積半導
体素子等における薄膜形成、エツチング等に適用し得る
ものとしてその研究、開発が進られている。
第３図はＣＶＤ装置として構成した従来のプラズマ装置
を示す縦断面図であり、図中３１はプラズマ生成室を示
している。該プラズマ生成室３１は、内部に冷却水路３
１ａが形成された円筒状周壁３１ｂと上部壁３１ｃと下
部壁３１ｄとによって仕切られた室であり、その上部壁
３１ｃ中夫に石英ガラス仮３１ｅにて封止したマイクロ
波導入口３１ｆを、また下部壁３１ｄ中夫には前記マイ
クロ波導入口３１ｆ と対向する位置にプラズマ引出窓
３１ｇを夫々備えている。
を示す縦断面図であり、図中３１はプラズマ生成室を示
している。該プラズマ生成室３１は、内部に冷却水路３
１ａが形成された円筒状周壁３１ｂと上部壁３１ｃと下
部壁３１ｄとによって仕切られた室であり、その上部壁
３１ｃ中夫に石英ガラス仮３１ｅにて封止したマイクロ
波導入口３１ｆを、また下部壁３１ｄ中夫には前記マイ
クロ波導入口３１ｆ と対向する位置にプラズマ引出窓
３１ｇを夫々備えている。
そして前記マイクロ波導入口３１ｆには他端を図示しな
い高周波発振器に接続した導波管３２の一端が接続され
、またプラズマ引出窓３１ｇに臨ませて試料室３３を配
設し、更に周囲にはプラズマ生成室３１及びこれに接続
した導波管３２の一端部にわたってこれらを囲繞する態
様でこれらと同心状に励磁コイル３４を配設しである。
い高周波発振器に接続した導波管３２の一端が接続され
、またプラズマ引出窓３１ｇに臨ませて試料室３３を配
設し、更に周囲にはプラズマ生成室３１及びこれに接続
した導波管３２の一端部にわたってこれらを囲繞する態
様でこれらと同心状に励磁コイル３４を配設しである。
試料質３３内にはプラズマ引出窓３１ｇと対向する位置
に円盤形の試料台３５が配設され、その上には円板形を
なすウェーハ等の試料Ｓがそのまま、又は静電吸着等の
手段にて着脱可能に載置され、更に試料質３３の下部壁
には図示しない排気装置に連なる排気口３３ａが開口さ
れている。
に円盤形の試料台３５が配設され、その上には円板形を
なすウェーハ等の試料Ｓがそのまま、又は静電吸着等の
手段にて着脱可能に載置され、更に試料質３３の下部壁
には図示しない排気装置に連なる排気口３３ａが開口さ
れている。
而してこのようなＣＶＤ装置にあっては所要の真空度に
設定したプラズマ生成室３１．試料室３３内に原料ガス
を供給し、励磁コイル３４にて磁界を形成しつつプラズ
マ生成室３１内にマイクロ波による高周波電界を印加し
てプラズマを生成させ、生成させたプラズマを励磁コイ
ル３４にて形成される発散磁界によってプラズマ生成室
３１からプラズマ引出窓３１ｇを経て試料室３３内の試
料台３５の試料Ｓ周辺に導出し、試料Ｓ表面でプラズマ
流中のイオン２ラジ力ル粒子による表面反応を生起させ
、試料Ｓ表面に成膜を施すようになっている。
設定したプラズマ生成室３１．試料室３３内に原料ガス
を供給し、励磁コイル３４にて磁界を形成しつつプラズ
マ生成室３１内にマイクロ波による高周波電界を印加し
てプラズマを生成させ、生成させたプラズマを励磁コイ
ル３４にて形成される発散磁界によってプラズマ生成室
３１からプラズマ引出窓３１ｇを経て試料室３３内の試
料台３５の試料Ｓ周辺に導出し、試料Ｓ表面でプラズマ
流中のイオン２ラジ力ル粒子による表面反応を生起させ
、試料Ｓ表面に成膜を施すようになっている。
然るに、前記プラズマ生成室３１内にて生成されるプラ
ズマのうち、試料室３３内へ導出されて試料Ｓ表面に成
膜を施すのに有効に使用されるプラズマは、プラズマ生
成室３１の中心部、具体的には前記円筒周壁３１ｂの内
径の約半分の外径を有する円柱体にて想定される中心部
に存在するプラズマに限定されており、その外側の外周
部に存在するプラズマは熱となって散逸し、それがため
に従来のプラズマ装置のエネルギ効率はあまり高くない
という問題があった。また前記プラズマ生成室３１の中
心部における電界は十分に−様な状態にあるといえず、
それがために試料Ｓ表面に成膜を均一に施すことができ
ないという問題があった。
ズマのうち、試料室３３内へ導出されて試料Ｓ表面に成
膜を施すのに有効に使用されるプラズマは、プラズマ生
成室３１の中心部、具体的には前記円筒周壁３１ｂの内
径の約半分の外径を有する円柱体にて想定される中心部
に存在するプラズマに限定されており、その外側の外周
部に存在するプラズマは熱となって散逸し、それがため
に従来のプラズマ装置のエネルギ効率はあまり高くない
という問題があった。また前記プラズマ生成室３１の中
心部における電界は十分に−様な状態にあるといえず、
それがために試料Ｓ表面に成膜を均一に施すことができ
ないという問題があった。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、上述
した如き問題を解決し得るプラズマ装置、即ち試料表面
に成膜又はエネルギーを均一に施すことができる上、エ
ネルギ効率も高いプラズマ装置を提供することを目的と
する。
した如き問題を解決し得るプラズマ装置、即ち試料表面
に成膜又はエネルギーを均一に施すことができる上、エ
ネルギ効率も高いプラズマ装置を提供することを目的と
する。
本発明に係るプラズマ装置は、プラズマ生成室内に導入
したガスにマイクロ波による高周波電界と前記プラズマ
生成室の周囲に配した励磁コイルにより形成される磁界
とを作用させてプラズマを発生させると共に、該プラズ
マを前記磁界により前記プラズマ生成室と連通した試料
室に導出し、該試料室内の試料に対して成膜又はエツチ
ングを施すプラズマ装置において、前記プラズマ生成室
の周壁内面は、筒状の誘電体にて内装されていることを
特徴とする。
したガスにマイクロ波による高周波電界と前記プラズマ
生成室の周囲に配した励磁コイルにより形成される磁界
とを作用させてプラズマを発生させると共に、該プラズ
マを前記磁界により前記プラズマ生成室と連通した試料
室に導出し、該試料室内の試料に対して成膜又はエツチ
ングを施すプラズマ装置において、前記プラズマ生成室
の周壁内面は、筒状の誘電体にて内装されていることを
特徴とする。
かかるプラズマ装置は、その内周壁が筒状の誘電体にて
内装されているため、プラズマが存在して゛も有効に利
用されることがないプラズマ生成室の外周部に前記誘電
体が存在することとなり、その存在によって前記外周部
におけるプラズマの生成が阻止されこるととなる。また
前記誘電体の存在によって前記プラズマ生成室の中心部
における電界の一様性も向上することとなる。
内装されているため、プラズマが存在して゛も有効に利
用されることがないプラズマ生成室の外周部に前記誘電
体が存在することとなり、その存在によって前記外周部
におけるプラズマの生成が阻止されこるととなる。また
前記誘電体の存在によって前記プラズマ生成室の中心部
における電界の一様性も向上することとなる。
以下本発明をＣＶＤ装置として構成した実施例につき図
面に基づいて具体的に説明する。第１図は本発明に係る
プラズマ装置（以下本発明装置という）の模式的縦断面
図であり、図中１はプラズマ生成室、２は導波管、３は
試料室、４は励磁コイルを示している。
面に基づいて具体的に説明する。第１図は本発明に係る
プラズマ装置（以下本発明装置という）の模式的縦断面
図であり、図中１はプラズマ生成室、２は導波管、３は
試料室、４は励磁コイルを示している。
プラズマ生成室１は、内部に冷却水路１ａが形成された
円筒状周壁１ｂと上部壁１ｃと下部壁１ｄとによって仕
切られた室であり、その上部壁１ｃ中夫には石英ガラス
板１ｅで閉鎖されたマイクロ波導入口１ｆを備え、また
下部壁１ｄ中夫には前記マイクロ波導入口１ｆと対向す
る位置に円形のプラズマ引出窓１ｇを備えており、前記
マイクロ波導入口１ｒには導波管２の一端部が接続れ、
またプラズマ引出窓１ｇにはこれに臨ませて試料室３が
配設され、更に周囲にはプラズマ生成室１及びこれに連
結された導波管２の一端部にわたって励磁コイル４が周
設せしめられている。
円筒状周壁１ｂと上部壁１ｃと下部壁１ｄとによって仕
切られた室であり、その上部壁１ｃ中夫には石英ガラス
板１ｅで閉鎖されたマイクロ波導入口１ｆを備え、また
下部壁１ｄ中夫には前記マイクロ波導入口１ｆと対向す
る位置に円形のプラズマ引出窓１ｇを備えており、前記
マイクロ波導入口１ｒには導波管２の一端部が接続れ、
またプラズマ引出窓１ｇにはこれに臨ませて試料室３が
配設され、更に周囲にはプラズマ生成室１及びこれに連
結された導波管２の一端部にわたって励磁コイル４が周
設せしめられている。
導波管２の他端部は図示しない高周波発振器に接続され
ており、発せられたマイクロ波はマイクロ波導入口１ｆ
からプラズマ生成室１内に導入されるよ・）にしである
。励磁コイル４は図示しない直流電源に接続されており
、直流電流の通流によってプラズマ生成室１内にマイク
ロ波の導入によりプラズマを生成し得るよう磁界を形成
する。この磁界は試料室３側に向けて磁束密度が低くな
る発散磁界となっており、プラズマ生成室１内に生成さ
れたプラズマを試料室３内に導出せしめるようになって
いる。
ており、発せられたマイクロ波はマイクロ波導入口１ｆ
からプラズマ生成室１内に導入されるよ・）にしである
。励磁コイル４は図示しない直流電源に接続されており
、直流電流の通流によってプラズマ生成室１内にマイク
ロ波の導入によりプラズマを生成し得るよう磁界を形成
する。この磁界は試料室３側に向けて磁束密度が低くな
る発散磁界となっており、プラズマ生成室１内に生成さ
れたプラズマを試料室３内に導出せしめるようになって
いる。
試料室３内にはその下部中央であって、プラズマ引出窓
１ｇと対向する位置に試料台５が配設され、その上には
ウェーハ等の試料Ｓがそのまま、又は静電吸着等の手段
にて着脱可能に載置されるようにしてあり、また底壁に
は図示しない排気装置に連なる排気口３ａを開口しであ
る。
１ｇと対向する位置に試料台５が配設され、その上には
ウェーハ等の試料Ｓがそのまま、又は静電吸着等の手段
にて着脱可能に載置されるようにしてあり、また底壁に
は図示しない排気装置に連なる排気口３ａを開口しであ
る。
そして本発明装置にあっては、プラズマ生成室１の円筒
状周壁１ｂに誘電体（例えば比誘電率が９．０であるシ
リコンナイトライド）からなる円筒体９（外径： ２
００ｍ、内径： １００ｍ）が内嵌サレルコとにより
、プラズマ生成室１の周壁１ｂ内面が筒状の誘電体にて
内装された状態となっている。
状周壁１ｂに誘電体（例えば比誘電率が９．０であるシ
リコンナイトライド）からなる円筒体９（外径： ２
００ｍ、内径： １００ｍ）が内嵌サレルコとにより
、プラズマ生成室１の周壁１ｂ内面が筒状の誘電体にて
内装された状態となっている。
かかるＣＶＤ装置を用いて試料Ｓ表面に成膜を施す場合
、円筒状周壁１ｂに誘電体からなる円筒体９が内嵌され
たプラズマ生成室１及び試料室３の中へ原料ガスを供給
し、励磁コイル４にて磁界を形成しつつ前記プラズマ生
成室１内にマイクロ波による高周波電界を印加してプラ
ズマを生成させ、生成させたプラズマを励磁コイル４に
て形成される発散磁界によって前記プラズマ生成室１か
らプラズマ引出窓１ｄを経て試料室３内の試料台５の試
料Ｓ周辺に導出し、試料Ｓ表面でプラズマ流中のイオン
、ラジカル粒子による表面反応を生起させ、試料Ｓ表面
に成膜を施す。
、円筒状周壁１ｂに誘電体からなる円筒体９が内嵌され
たプラズマ生成室１及び試料室３の中へ原料ガスを供給
し、励磁コイル４にて磁界を形成しつつ前記プラズマ生
成室１内にマイクロ波による高周波電界を印加してプラ
ズマを生成させ、生成させたプラズマを励磁コイル４に
て形成される発散磁界によって前記プラズマ生成室１か
らプラズマ引出窓１ｄを経て試料室３内の試料台５の試
料Ｓ周辺に導出し、試料Ｓ表面でプラズマ流中のイオン
、ラジカル粒子による表面反応を生起させ、試料Ｓ表面
に成膜を施す。
か（して試料Ｓ表面に成膜を施す場合は、プラズマ生成
室１の円筒状周壁１ｂが誘電体にて内装されていない従
来のｃｖｏ ｍ置を用いる場合に比し、得られる成膜の
バラツキが１０％から３％に向上した。また同一のマイ
クロ波パワー（１，（ＩＫＷ）を用いる場合の成膜の形
成速度が４０％だけ向上した。この結果から、本発明装
置を用いる場合は、試料Ｓ表面に成膜を均一に施すこと
ができる上、エネルギ効率も高くなることが分かる。
室１の円筒状周壁１ｂが誘電体にて内装されていない従
来のｃｖｏ ｍ置を用いる場合に比し、得られる成膜の
バラツキが１０％から３％に向上した。また同一のマイ
クロ波パワー（１，（ＩＫＷ）を用いる場合の成膜の形
成速度が４０％だけ向上した。この結果から、本発明装
置を用いる場合は、試料Ｓ表面に成膜を均一に施すこと
ができる上、エネルギ効率も高くなることが分かる。
次に、プラズマ生成室１の円筒状周壁１ｂに内嵌された
円筒体９の形状、特にその内外径を変化させた場合の効
果について説明する。
円筒体９の形状、特にその内外径を変化させた場合の効
果について説明する。
第２図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、前記円筒体９の内径（＝
２ｂ）を一定にしてその内径と外径（＝２ａ）との比
率ａ／ｂを変化させたときの電界強度〔（Ａ）（Ｂ）（
Ｃ）夫々の右下方及び左上方のグラフにて分布を示す〕
及び電気力線（（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）夫々の右上方の四半
平面図に電気力線を併記して示す〕の変化を夫々説明す
るためのものであるが、その図面から明らかなようにａ
／ｂが１．３であるときに円筒体９の中心部での電界強
度に対する円筒体９の内周部での電界強度の相対比率は
７０％となり、またａ／ｂが１．７であるときの前記相
対比率は８９％となり、またａ／ｂが２．０であるとき
の前記相対比率は９４％となっていることが分かる。な
お、プラズマ生成室１の周壁１ｂに円筒体９を内嵌して
いない従来のＣＶＤ装置では、前記ａ／ｂに相当する値
（ａ／ｂ相当値）が１．７であるときの前記相対比率に
相当する値（相対比率相当値）は６０％となり、またａ
／ｂ相当値が２．５であるときの相対比率相当値は８０
％となり、またａ／ｂ相当値が３．３であるときの相対
比率相当値は８９％となるが、これと上述の結果とを比
較すれば、上述の本発明装置を用いることによってプラ
ズマ生成室１内の電界の一様性を大幅に向上させ得るこ
とが分かる。従って本発明装置を用いることにより、試
料Ｓ表面に成膜を均一に施すことが可能となる。
２ｂ）を一定にしてその内径と外径（＝２ａ）との比
率ａ／ｂを変化させたときの電界強度〔（Ａ）（Ｂ）（
Ｃ）夫々の右下方及び左上方のグラフにて分布を示す〕
及び電気力線（（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）夫々の右上方の四半
平面図に電気力線を併記して示す〕の変化を夫々説明す
るためのものであるが、その図面から明らかなようにａ
／ｂが１．３であるときに円筒体９の中心部での電界強
度に対する円筒体９の内周部での電界強度の相対比率は
７０％となり、またａ／ｂが１．７であるときの前記相
対比率は８９％となり、またａ／ｂが２．０であるとき
の前記相対比率は９４％となっていることが分かる。な
お、プラズマ生成室１の周壁１ｂに円筒体９を内嵌して
いない従来のＣＶＤ装置では、前記ａ／ｂに相当する値
（ａ／ｂ相当値）が１．７であるときの前記相対比率に
相当する値（相対比率相当値）は６０％となり、またａ
／ｂ相当値が２．５であるときの相対比率相当値は８０
％となり、またａ／ｂ相当値が３．３であるときの相対
比率相当値は８９％となるが、これと上述の結果とを比
較すれば、上述の本発明装置を用いることによってプラ
ズマ生成室１内の電界の一様性を大幅に向上させ得るこ
とが分かる。従って本発明装置を用いることにより、試
料Ｓ表面に成膜を均一に施すことが可能となる。
なお、本発明装置において前記ａ／ｂを大きくするとい
うことはプラズマ生成室１の外径が大きくなってその外
側に大径の励磁コイル４を設ける必要が生じて装置全体
が大きくなる上、ａ／ｂが２．０を越えると上述の効果
があまり期待できなくなるので、実用上はａ／ｂが２．
５以下とすることが望ましい。
うことはプラズマ生成室１の外径が大きくなってその外
側に大径の励磁コイル４を設ける必要が生じて装置全体
が大きくなる上、ａ／ｂが２．０を越えると上述の効果
があまり期待できなくなるので、実用上はａ／ｂが２．
５以下とすることが望ましい。
なお、上述の実施例は成膜を試料表面に施すのに用いら
れるプラズマ装置であったが、エツチングを試料表面に
施すのに用いられるプラズマ装置にも本発明が適用でき
るのはいうまでもない。
れるプラズマ装置であったが、エツチングを試料表面に
施すのに用いられるプラズマ装置にも本発明が適用でき
るのはいうまでもない。
以上詳述した如（、本発明装置においてはプラズマが存
在しても有効に利用されることがないプラズマ生成室の
外周部に誘電体が存在しているため、その存在によって
その外周部でのプラズマの生成が阻止される結果、プラ
ズマ装置としてのエネルギ効率が向上する。しかも前記
誘電体の存在によってプラズマ生成室内の電界の一様性
が向上する結果、試料表面に施される成膜又はエツチン
グの均一化が図れる。
在しても有効に利用されることがないプラズマ生成室の
外周部に誘電体が存在しているため、その存在によって
その外周部でのプラズマの生成が阻止される結果、プラ
ズマ装置としてのエネルギ効率が向上する。しかも前記
誘電体の存在によってプラズマ生成室内の電界の一様性
が向上する結果、試料表面に施される成膜又はエツチン
グの均一化が図れる。
第１図は本発明装置の縦断面図、第２図（Ａ）（Ｂ）（
Ｃ）は本発明装置のプラズマ生成室における電界強度の
分布及び電気力線の態様を示す説明図、第３図は従来装
置の縦断面図である。 １・・・プラズマ生成室 １ａ・・・周壁 ３・・・試
料室４・・・励磁コイル ９・・・誘電体からなる円筒
体Ｓ・・・試料 特 許 出願人 住友金属工業株式会社代理人 弁理
士 河 野 登 夫ｚ １ 図 鴇 ３ 図
Ｃ）は本発明装置のプラズマ生成室における電界強度の
分布及び電気力線の態様を示す説明図、第３図は従来装
置の縦断面図である。 １・・・プラズマ生成室 １ａ・・・周壁 ３・・・試
料室４・・・励磁コイル ９・・・誘電体からなる円筒
体Ｓ・・・試料 特 許 出願人 住友金属工業株式会社代理人 弁理
士 河 野 登 夫ｚ １ 図 鴇 ３ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、プラズマ生成室内に導入したガスにマイクロ波によ
る高周波電界と前記プラズマ生成室の周囲に配した励磁
コイルにより形成される磁界とを作用させてプラズマを
発生させると共に、該プラズマを前記磁界により前記プ
ラズマ生成室と連通した試料室に導出し、該試料室内の
試料に対して成膜又はエッチングを施すプラズマ装置に
おいて、前記プラズマ生成室の周壁内面は、筒状の誘電
体にて内装されていることを特徴とするプラズマ装置。 ２、前記筒状の誘電体は、円柱状のプラズマ生成室の円
筒状周壁に内嵌された、誘電体からなる円筒体であり、
その外径はその内径の２．５倍以下とされている特許請
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 |
|---|---|---|---|
| JP1283388A JPH01187919A (ja) | 1988-01-22 | 1988-01-22 | プラズマ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1283388A JPH01187919A (ja) | 1988-01-22 | 1988-01-22 | プラズマ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01187919A true JPH01187919A (ja) | 1989-07-27 |
Family
ID=11816375
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1283388A Pending JPH01187919A (ja) | 1988-01-22 | 1988-01-22 | プラズマ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01187919A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5276386A (en) * | 1991-03-06 | 1994-01-04 | Hitachi, Ltd. | Microwave plasma generating method and apparatus |
| JPH06151362A (ja) * | 1992-11-09 | 1994-05-31 | Mitsubishi Electric Corp | プラズマ反応装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63126196A (ja) * | 1986-11-17 | 1988-05-30 | 日本電信電話株式会社 | マイクロ波励起によるプラズマ生成源 |
-
1988
- 1988-01-22 JP JP1283388A patent/JPH01187919A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63126196A (ja) * | 1986-11-17 | 1988-05-30 | 日本電信電話株式会社 | マイクロ波励起によるプラズマ生成源 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5276386A (en) * | 1991-03-06 | 1994-01-04 | Hitachi, Ltd. | Microwave plasma generating method and apparatus |
| JPH06151362A (ja) * | 1992-11-09 | 1994-05-31 | Mitsubishi Electric Corp | プラズマ反応装置 |
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