JPH01238020A - プラズマ処理装置、及びその処理システム - Google Patents

プラズマ処理装置、及びその処理システム

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JPH01238020A
JPH01238020A JP6332488A JP6332488A JPH01238020A JP H01238020 A JPH01238020 A JP H01238020A JP 6332488 A JP6332488 A JP 6332488A JP 6332488 A JP6332488 A JP 6332488A JP H01238020 A JPH01238020 A JP H01238020A
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JP
Japan
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sample
magnetic field
plasma
chamber
discharge
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Pending
Application number
JP6332488A
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English (en)
Inventor
Kazuo Suzuki
和夫 鈴木
Tadashi Sonobe
園部 正
Michio Ogami
大上 三千男
Takuya Fukuda
福田 琢也
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.)
Hitachi Service Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Service Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
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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〕 本発明はプラズマ処理装置、及びその処理システムに係
り、特に、マイクロ波放電により生成したプラズマを利
用し、試料表面に薄膜生成、又はエツチング、スパッタ
リング、プラズマ酸化等を行うに好適なプラズマ処理装
置、及びその処理システムに関する。
〔従来の技術〕
従来の磁場中のマイクロ波放電によるプラズマを利用し
たプラズマ処理装置は、放電空間の一部である放電室か
ら試料台を備えた試料室方向に減少する磁場配位となっ
ているため、放電室にて生成されたプラズマは、磁力線
に沿って試料台の方向へ動く。一方、試料の種類により
、試料を直接プラズマ(イオン、電子)にさらさず、純
ラジカル処理を行なう要求より、試料台と放電室の間に
メツシュ状のグリッド電極を設け、これに正電位を加え
ることにより、プラズマ、特にイオンが試料台へ突入す
るのを避けて純ラジカル処理を行なうことが試みられて
いた(例えば特開昭58−125820号公報参照)。
しかし、この方法によると、イオンによりメツシュ状グ
リッド電極がスパッタされ、グリッド材料が試料表面に
混入するという問題があった。
又、他の方法として、−放電室と試料室を分け、細い配
管で接続することにより、プラズマ消滅後のラジカルを
用いることが試みられたが(例えば特開昭58−408
33号公報参照)、ラジカル自体の寿命が短いため、試
料へ到達するラジカル密度が低下し、処理速度が小さい
という問題があった。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術は、プラズマ、特にイオンと電気的には中
性なラジカルとの分離法について配慮されておらず、効
率的な純ラジカル処理、及び不純物原子の混入防止を可
能とする高品質ラジカル処理を同時にできないという問
題があった。
本発明の目的は、処理速度を低下させることなく、高品
質なラジカル処理を行なうことができるプラズマ処理装
置、及びその処理システムを提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的は、放電室内、又は放電室と試料台の間に、前
記放電室にて生成したプラズマの境界を作り得る磁場配
位を有し、かつ、前記プラズマ境界と前記試料台の間に
前記グリッド電極を配置したプラズマ処理装置、放電室
と試料室の中間、又は試料室側に、前記放電室にて生成
したプラズマの境界を作る磁場を発生する補助磁場発生
手段を備えているプラズマ処理装置、放電室と試料室の
中間、又は試料室側に、前記放電室にて生成したプラズ
マの境界を作る磁場を発生する場合には磁場発生手段と
逆方向の電流が流れ、前記プラズマの境界を作らない場
合には前記磁場発生手段と同方向の電流が流れる補助磁
場発生手段を設けたプラズマ処理装置、放電室と試料室
の中間、又は試料室側に、試料方向へ向う磁力線を試料
前面にて直角に曲げる手段を備えているプラズマ処理装
置、マイクロ波と放電ガスが導入され、放電空間の一部
を形成する放電室に磁場を印加してプラズマを生成し、
このプラズマが試料室内の試料に直接照射されて処理さ
れる工程と、前記試料前面に磁場によってプラズマの境
界を作り、前記試料がプラズマにさらされない状態で処
理される工程とを組合せたことを特徴とするプラズマ処
理システム、とすることにより達成される。
〔作用〕
一般に、磁場中のプラズマの運動は、電子、及びイオン
が磁力線を中心にサイクロトロン運動を行なうため、磁
力線の方向への拡散に比べ、磁力線を横ぎる拡散は、数
パーセント以下となる。特に、電子は、その質量が小さ
いため、磁力線の大きさと方向にその運動を支配される
。その結果、イオンも、電子とのクーロン力により振動
を繰り返しながら、その大部分□が磁力線方向に両極性
拡散を起こし拡散する。本発明は、上記プラズマの性質
を利用し、放電室から試料、及び試料台方向へ向う磁力
線を試料台前面にて直角に曲げることにより、放電室か
ら試料台方向へ向うプラズマの境界を試料台前面につく
り、試料へ突入するイオン、電子を大幅に低下させると
ともに、さらに拡散してくるイオンに対する電気的障壁
として前記プラズマ境界と試料台の間の空間に、正電位
を持つメツシュ状グリッド電極を設け、プラズマ中で生
成された電気的に中性なラジカルのみ試料へ到達する様
にしたもので、グリッド電極がスパッタされる量は非常
に小さくなる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を第1図及び第2図により説明す
る6 ゛ 第1図は、有磁場マイクロ波放電により試料表面処
理(エツチング)を行うプラズマ処理装置に本発明を適
用した例である。該図に示す如く磁場コイル1を外側に
備えた放電管(室)2に導波管3を通してマイクロ波4
が導入され、前記放電管2内に導入されたエツチング用
ガス5を、前記放電室磁場コイル1にて発生する磁場と
、前記マイクロ波4による電子サイクロトロン共鳴によ
り励起、または電離しプラズマ12を生成する。一方、
前記放電管2と連結され試料6を保持する試料台7を備
える試料室8の外側には補助磁場コイル9があり、この
コイルによる磁場の方向は、前記磁場コイル1による磁
場の方向と反対方向とし、カスプ磁場配位を形成してい
るにれにより、前記放電管2内に生成されるプラズマ1
2の試料室8側の境界11が発生し、プラズマは、試料
室8側へ出てこなくなる。さらに、前記プラズマ境界1
1を横ぎって試料室8側へ拡散するイオンを遮蔽するた
めに、前記プラズマ境界11と試料台7の間に、直流電
源14により正電位を与えたメツシュ状グリッド電極1
0が設けられている。これにより、試料6へ到達できる
イオンは大幅に低減することができ、前記放電管2内で
励起されたラジカルのみが、試料6へ到達し、純ラジカ
ル処理が可能となる。
第2図は、本発明の実施例による第1図の磁場形状、及
び、原理についての説明図であり、前記磁場コイル1に
よる磁場方向(磁力線15)と、前記補助磁場コイル9
による磁場方向(磁力線16)を反対方向としたカスプ
磁場配位を示しており、導入されたマイクロ波4により
生成されるプラズマ12は、前記磁場コイルによる磁場
方向が反転する手前部分にプラズマ境界11をつくる。
一方、試料6を保持する試料台7とこのプラズマ境界1
1の間に設けられたメツシュ状グリッド電極10a、1
0bは、正電位を与えられ、プラズマ12(特に中心部
)から拡散してくる少量のイオンを遮蔽することになる
。これにより、試料6へ到達し得るプラズマ12中の粒
子は電気的に中性な高密度ラジカル又は中性原子2分子
のみとなる。また、前記グリッド電極10a、10bは
、プラズマ12中にさらされていないので、スパッタさ
れることもなく、試料6中への不純物の混入も防止でき
る。
以上、本実施例によれば、高密度ラジカルを試料に照射
するとともにイオン及び不純物粒子の混入を防止できる
ため、高速、高品質なラジカル処理(エツチング)が可
能となるという効果がある。
第3図は本発明の他の実施例を示したもので、前記プラ
ズマ境界を作るために、磁場コイルla。
1bの2個のコイルによる磁場方向を同一とし、ミラー
磁場配位を形成した場合の有磁場マイクロ波放電プラズ
マ処理(エツチング)装置であり、試料6を保持する試
料台7、及び正電位を与えたメツシュ状グリッド電極1
0は、プラズマ境界に相当する最外周の磁界線15aよ
りも外側に複数個配置されている。これにより、本実例
においては、前記本発明の実施例の効果の他に、複数個
同時処理が可能となる効果がある。
第4図は、本発明の更に他の実施例を示したもので、前
記プラズマ境界を作り、純ラジカル処理を行う処理工程
と、プラズマ境界を作らずにプラズマを試料に直接照射
しプラズマ処理を行う工程を組み合わせた処理方法を示
す。第4図(a)は、磁場コイル1と補助磁場コイル9
の磁力線15b方向を同一とした場合であり、放電管2
内に生成されたプラズマ12は、磁力線に沿って試料室
8に拡散し、試料6に照射され、試料6はプラズマ12
中のイオン、電子を積極的に利用したプラズマ処理が行
なわれる。このとき、グリッド電極10は、プラズマに
よるスパッタ等を避けるためにプラズマに接触しない位
置へ移動しており、同時に電源スィッチ19も開として
いる。第4図(b)は、前記第4図(、)に引き続きラ
ジカル処理を行う場合を示したもので、前記第4図(a
)の状態に対し、補助磁場コイル9の電流方向を反転す
ることにより簡単にカスプ磁場配位が得られ、プラズマ
境界11を生成するとともに、試料6中へのイオンの流
入防止を確実にするためにグリシ 4ド電極10に電源
14につながる電源スィッチ19を閉とすることにより
正電位を与える構造としている。又、この時、第4図(
a)に対し、グリッド電極10は、外部操作あるいは、
補助磁場コイル9の反転と同時に試料6前面に移動する
ものとしている。
以上、本実施例によれば、試料を試料台から移動させる
ことなしにプラズマ処理からラジカル処理まで自由な組
み合せで行うことができ、特に2種以上の異なる材質で
構成される試料を処理する場合、時間的にプラズマ処理
とラジカル処理を選択した処理が可能になるという効果
がある。
〔発明の効果〕
以上説明した本発明によれば、プラズマ境界を生成し、
かつ試料とプラズマ境界の間に、メツシュ状グリッド電
極を配置することにより、高密度ラジカルを、イオンを
遮蔽しながら試料面に照射することが可能になり、高効
率、高品質ラジカル処理ができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のプラズマ処理装置の一実施例を示した
有磁場マイクロ波放電プラズマ処理(エツチング)装置
の断面図、第2図は第1図における本発明の原理を示す
カスプ磁場配位形状とプラズマ境界を示す図、第3図は
本発明の他の実施例を示し、磁場配位をミラー磁場配位
とした有磁場マイクロ波放電プラズマ処理装置を示す断
面図、第4図(a)は本発明のプラズマ処理システムに
おけるプラズマを試料に直接照射しプラズマ処理を行う
工程を示す図、第4図(b)は純ラジカル処理を行う処
理工程を示す図である。 1、la、lb・・・磁場コイル、2,2a・・・放電
管(室)、3・・・導波管、4・・・マイクロ波、5・
・・エツチング用ガス、6・・・試料、7・・・試料台
、8・・・試料室、9・・・補助磁場コイル、10,1
0a、10b・・・メツシュ状グリッド電極、11・・
・プラズマ境界、12・・・プラズマ、13・・・真空
排気、14・・・直流電源、15 、15 a 、 1
6−・−磁力線、17a、17b・・冷却水、18・・
・放電用配管、19・・・電源スィッチ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、マイクロ波と放電ガスが導入され、放電空間の一部
    を形成する放電室と、該放電室に磁場を発生する磁場発
    生手段と、前記放電室に連結され処理されるべき試料を
    保持する試料台を有する試料室と、前記放電室から前記
    試料台方向へ向うイオンエネルギーを制御するグリッド
    電極とを備えたプラズマ処理装置において、前記放電室
    内、又は前記放電室と前記試料台の間に、前記放電室に
    て生成したプラズマの境界を作り得る磁場配位を有し、
    かつ、前記プラズマ境界と前記試料台の間に前記グリッ
    ド電極を配置したことを特徴とするプラズマ処理装置。 2、マイクロ波と放電ガスが導入され、放電空間の一部
    を形成する放電室と、該放電室に磁場を発生する磁場発
    生手段と、前記放電室に連結され処理されるべき試料を
    保持する試料台を有する試料室とを備えたプラズマ処理
    装置において、前記放電室と試料室の中間、又は試料室
    側に、前記放電室にて生成したプラズマの境界を作る磁
    場を発生する補助磁場発生手段を備えていることを特徴
    とするプラズマ処理装置。 3、マイクロ波と放電ガスが導入され、放電空間の一部
    を形成する放電室と、該放電室に磁場を発生する磁場発
    生手段と、前記放電室に連結され処理されるべき試料を
    保持する試料台を有する試料室とを備えたプラズマ処理
    装置において、前記放電室と試料室の中間、又は試料室
    側に、前記放電室にて生成したプラズマの境界を作る磁
    場を発生する場合には前記磁場発生手段と逆方向の電流
    が流れ、前記プラズマの境界を作らない場合には前記磁
    場発生手段と同方向の電流が流れる補助磁場発生手段を
    設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。 4、マイクロ波と放電ガスが導入され、放電空間の一部
    を形成する放電室と、該放電室に磁場を発生する磁場発
    生手段と、前記放電室に連結され処理されるべき試料を
    保持する試料台を有する試料室と、前記放電室から前記
    試料台方向へ向うイオンエネルギーを制御するグリッド
    電極とを備えたプラズマ処理装置において、前記グリッ
    ド電極は、前記放電室にて生成したプラズマの境界を作
    る場合には前記試料前面に位置し、プラズマの境界を作
    らない場合には前記試料前面に位置しないように移動可
    能に設置されていることを特徴とするプラズマ処理装置
    。 5、マイクロ波と放電ガスが導入され、放電空間の一部
    を形成する放電室と、該放電室に磁場を発生する磁場発
    生手段と、前記放電室に連結され処理されるべき試料を
    保持する試料台を有する試料室とを備えたプラズマ処理
    装置において、前記放電室と試料室の中間、又は試料室
    側に、前記試料方向へ向う磁力線を試料前面にて直角に
    曲げる手段を備えていることを特徴とするプラズマ処理
    装置。 6、マイクロ波と放電ガスが導入され、放電空間の一部
    を形成する放電室に磁場を印加してプラズマを生成し、
    このプラズマが試料室内の試料に直接照射されて処理さ
    れる工程と、前記試料前面に磁場によつてプラズマの境
    界を作り、前記試料がプラズマにさらされない状態で処
    理される工程とを組合せたことを特徴とするプラズマ処
    理システム。 7、前記処理工程は、前記放電室にプラズマを生成する
    ために印加される磁場、及び前記試料前面にプラズマ境
    界を作るための磁場は、それぞれ発生する磁場の大きさ
    、方向、形状を処理時間内で制御して行なわれることを
    特徴とする特許請求の範囲第6項記載のプラズマ処理シ
    ステム。
JP6332488A 1988-03-18 1988-03-18 プラズマ処理装置、及びその処理システム Pending JPH01238020A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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