JPH02274879A - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置Info
- Publication number
- JPH02274879A JPH02274879A JP1098213A JP9821389A JPH02274879A JP H02274879 A JPH02274879 A JP H02274879A JP 1098213 A JP1098213 A JP 1098213A JP 9821389 A JP9821389 A JP 9821389A JP H02274879 A JPH02274879 A JP H02274879A
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- plasma
- electrode
- chamber
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
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
本発明はプラズマを用いて、種々の材質の基板に異種物
質をドーピングする場合あるいはプラズマ酸化、プラズ
マ窒化等に用いられるプラズマ処理装置に関するもので
あり、特にＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）を用いて
発生させた高密度のプラズマを利用して、大面積に均一
にプラズマ処理するプラズマ処理装置に関するものであ
る。
質をドーピングする場合あるいはプラズマ酸化、プラズ
マ窒化等に用いられるプラズマ処理装置に関するもので
あり、特にＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）を用いて
発生させた高密度のプラズマを利用して、大面積に均一
にプラズマ処理するプラズマ処理装置に関するものであ
る。
従来の技術
従来のプラズマ処理装置を第４図に示す。これは、ＥＣ
Ｒを用いて高密度のプラズマを発生させ、そのプラズマ
中のイオンを利用して、ドーピング処理、酸化処理、窒
化処理等のプラズマ処理を行うものである。マイクロ波
発信器１で発生されたマイクロ波は導波管２、マイクロ
波導入窓３を通って、ガス導入系４、磁界発生手段５を
設置したプラズマ室８に導入される。プラズマ室ｅ内で
は、８７５ガウスのＥＣＲ条件が満たされた場所におい
て高密度のプラズマが発生する。このプラズマは、引出
し電源７からの直流電力が印加された引出し電極８によ
り、真空排気系９で所定の真空度に設定されたプラズマ
処理室１０内に引き出される。そして、このプラズマの
作用で基板ホルダ１１上の基板１２がプラズマ処理され
る。
Ｒを用いて高密度のプラズマを発生させ、そのプラズマ
中のイオンを利用して、ドーピング処理、酸化処理、窒
化処理等のプラズマ処理を行うものである。マイクロ波
発信器１で発生されたマイクロ波は導波管２、マイクロ
波導入窓３を通って、ガス導入系４、磁界発生手段５を
設置したプラズマ室８に導入される。プラズマ室ｅ内で
は、８７５ガウスのＥＣＲ条件が満たされた場所におい
て高密度のプラズマが発生する。このプラズマは、引出
し電源７からの直流電力が印加された引出し電極８によ
り、真空排気系９で所定の真空度に設定されたプラズマ
処理室１０内に引き出される。そして、このプラズマの
作用で基板ホルダ１１上の基板１２がプラズマ処理され
る。
発明が解決しようとする課題
上記の従来のプラズマ処理装置において、プラズマ室６
．内ではＥＣＲ条件を溝たす部分（８７６ガウスの磁束
密度になる部分）は、プラズマ室ｅ内で均一の磁界分布
が得られないために、プラズマ室θ内の一部である。す
なわち、プラズマ室６が円筒形、磁界発生手段５がドー
ナツ状の場合、ＥＣＲ条件は同心円状に満たされ（第４
図のＸで示した部分）、プラズマ室ｅ内に同心円状に高
密度のプラズマが発生する。そのようにプラズマ室６内
でプラズマの密度分布がある場合、プラズマの電子密度
の分布は第５図（ａ）に示したようになる。このように
分布の存在するプラズマを用いた場合の一例として、シ
リコン基板を酸化処理した場合の酸化シリコンの絶縁耐
圧を測定すると、概略的に第５図（ｂ）に示したように
なり、膜質の分布が存在する。したがって、従来のプラ
ズマ処理装置では大面積に均一なプラズマ処理が行えな
かった。
．内ではＥＣＲ条件を溝たす部分（８７６ガウスの磁束
密度になる部分）は、プラズマ室ｅ内で均一の磁界分布
が得られないために、プラズマ室θ内の一部である。す
なわち、プラズマ室６が円筒形、磁界発生手段５がドー
ナツ状の場合、ＥＣＲ条件は同心円状に満たされ（第４
図のＸで示した部分）、プラズマ室ｅ内に同心円状に高
密度のプラズマが発生する。そのようにプラズマ室６内
でプラズマの密度分布がある場合、プラズマの電子密度
の分布は第５図（ａ）に示したようになる。このように
分布の存在するプラズマを用いた場合の一例として、シ
リコン基板を酸化処理した場合の酸化シリコンの絶縁耐
圧を測定すると、概略的に第５図（ｂ）に示したように
なり、膜質の分布が存在する。したがって、従来のプラ
ズマ処理装置では大面積に均一なプラズマ処理が行えな
かった。
本発明のプラズマ処理装置は上記の従来技術の課題を解
決し、大面積に均一なプラズマ処理を可能にすることを
目的とするものである。
決し、大面積に均一なプラズマ処理を可能にすることを
目的とするものである。
課題を解決するための手段
本発明のプラズマ処理装置は、マイクロ波発信器、導波
管等のマイクロ波供給手段、磁界発生手段およびガス導
入系等を具備し、中央部で８７５ガウス程度のＥＣＲ条
件を溝たすプラズマ室と、このプラズマ室と基板および
基板ホルダ、真空排気系等を具備したプラズマ処理室の
間に、引出し電源を具備した引出し電極を設置し、この
引出し電極をメツシュ状または多孔板状の略円板形電極
要素を中心とし、その外周部に複数個のメツシュ状また
は多孔板状の同心円状の略円環形電極要素を組み合わせ
て構成し、さらに略円板形電極要素と略円環形電極要素
の間、および複数個の略円環形電極要素間を電気抵抗体
の電極スペーサで接続するとともに引出し電源からの電
力を最外周部の略円環形電極要素に供給するものである
。
管等のマイクロ波供給手段、磁界発生手段およびガス導
入系等を具備し、中央部で８７５ガウス程度のＥＣＲ条
件を溝たすプラズマ室と、このプラズマ室と基板および
基板ホルダ、真空排気系等を具備したプラズマ処理室の
間に、引出し電源を具備した引出し電極を設置し、この
引出し電極をメツシュ状または多孔板状の略円板形電極
要素を中心とし、その外周部に複数個のメツシュ状また
は多孔板状の同心円状の略円環形電極要素を組み合わせ
て構成し、さらに略円板形電極要素と略円環形電極要素
の間、および複数個の略円環形電極要素間を電気抵抗体
の電極スペーサで接続するとともに引出し電源からの電
力を最外周部の略円環形電極要素に供給するものである
。
作用
本発明は、プラズマ室から引き出されるイオンの持つエ
ネルギを制御し、密度分布を持ったプラズマを用いても
プラズマ処理速度が変化せず、かつ均一な膜質を実現で
きるようにしている。その原理は、イオンの個数とイオ
ンの持つエネルギの値の積を基板の面内で一定にするこ
とである。
ネルギを制御し、密度分布を持ったプラズマを用いても
プラズマ処理速度が変化せず、かつ均一な膜質を実現で
きるようにしている。その原理は、イオンの個数とイオ
ンの持つエネルギの値の積を基板の面内で一定にするこ
とである。
実施例
以下に、本発明の実施例について図面を参照しながら説
明する。
明する。
第１図は本発明のプラズマ処理装置の構成図であり、第
４図に示した従来のプラズマ処理装置と同じ構成部分は
同一の番号を付けである。
４図に示した従来のプラズマ処理装置と同じ構成部分は
同一の番号を付けである。
マイクロ波発信器１で発生されたマイクロ波は導波管２
、マイクロ波導入窓３を通って、ガス導入系４、磁界発
生手段５を設置したプラズマ室６に導入される。プラズ
マ室６の中央部（第１図のＸで示した部分）で８７５ガ
ウス程度のＥＣＲ条件が満たされ、高密度のプラズマが
発生するように磁界発生手段５を制御しである。そして
、プラズマ室８と真空排気系９により所定の真空度にさ
れ、内部に基板１２を設置した基板ホルダ１１等を具備
したプラズマ処理室１０の間には引出し電源７から電力
供給される引出し電極１３が取り付けられている。この
引出し電極１３は、第２図に示したように、中心部にメ
ツシュ状の略円板形電極要素１４を、その外周部に同心
円状の２個のメツシュ状の略円環形電極要素１４’
１４”およびそれらの電極要素１４．１４’ １
４”を接続する電気抵抗体の電極スペーサ１５．１５°
で構成されており、引出し電源７からの電力は最外周部
の電極要素１４”に供給される。
、マイクロ波導入窓３を通って、ガス導入系４、磁界発
生手段５を設置したプラズマ室６に導入される。プラズ
マ室６の中央部（第１図のＸで示した部分）で８７５ガ
ウス程度のＥＣＲ条件が満たされ、高密度のプラズマが
発生するように磁界発生手段５を制御しである。そして
、プラズマ室８と真空排気系９により所定の真空度にさ
れ、内部に基板１２を設置した基板ホルダ１１等を具備
したプラズマ処理室１０の間には引出し電源７から電力
供給される引出し電極１３が取り付けられている。この
引出し電極１３は、第２図に示したように、中心部にメ
ツシュ状の略円板形電極要素１４を、その外周部に同心
円状の２個のメツシュ状の略円環形電極要素１４’
１４”およびそれらの電極要素１４．１４’ １
４”を接続する電気抵抗体の電極スペーサ１５．１５°
で構成されており、引出し電源７からの電力は最外周部
の電極要素１４”に供給される。
上記構成による本発明のプラズマ処理装置の作用を以下
に述べる。プラズマを用いて、ドーピング、酸化、窒化
処理等を行う場合、プラズマ中のイオンの個数およびそ
のイオンが持つエネルギで処理吠態が異なってくる。す
なわち、エネルギが同−の場合（引出し電極に定電圧が
印加されている場合）、処理速度、処理後の膜質は基板
１２に入射したイオンの個数により変化し、またイオン
の個数が同一でイオンの持つエネルギに分布がある場合
にも、処理速度、膜質が変化する。概略的に述べると、
処理速度、膜質は基板１２に入射したイオンの個数とそ
れの持つエネルギの積の値により変化する。第５図に示
した従来例において、膜質の変化の原因は基板１２に入
射したイオンの個数が基板１２の面内で分布が有ったこ
とに起因した。これと同様に本発明のプラズマ処理装置
でも、プラズマ室６の中央部では導入されたマイクロ波
の作用によって高密度のＥＣＲプラズマが発生させられ
る結果、プラズマ室θ内のプラズマの密度（電子密度）
は第３図（ａ）に示したような分布になる。これは、磁
界発生手段５で形成される磁界が発散磁界であり、主プ
ラズマ室１３内で分布を持つためにＥＣＲ条件を満たす
部分が限定されることによる問題である。このように密
度分布をもったプラズマを利用してプラズマ処理を行う
と、従来例で述べたと同様の問題点が発生する。
に述べる。プラズマを用いて、ドーピング、酸化、窒化
処理等を行う場合、プラズマ中のイオンの個数およびそ
のイオンが持つエネルギで処理吠態が異なってくる。す
なわち、エネルギが同−の場合（引出し電極に定電圧が
印加されている場合）、処理速度、処理後の膜質は基板
１２に入射したイオンの個数により変化し、またイオン
の個数が同一でイオンの持つエネルギに分布がある場合
にも、処理速度、膜質が変化する。概略的に述べると、
処理速度、膜質は基板１２に入射したイオンの個数とそ
れの持つエネルギの積の値により変化する。第５図に示
した従来例において、膜質の変化の原因は基板１２に入
射したイオンの個数が基板１２の面内で分布が有ったこ
とに起因した。これと同様に本発明のプラズマ処理装置
でも、プラズマ室６の中央部では導入されたマイクロ波
の作用によって高密度のＥＣＲプラズマが発生させられ
る結果、プラズマ室θ内のプラズマの密度（電子密度）
は第３図（ａ）に示したような分布になる。これは、磁
界発生手段５で形成される磁界が発散磁界であり、主プ
ラズマ室１３内で分布を持つためにＥＣＲ条件を満たす
部分が限定されることによる問題である。このように密
度分布をもったプラズマを利用してプラズマ処理を行う
と、従来例で述べたと同様の問題点が発生する。
しかし、本実施例では、プラズマ室６から引き出される
イオンの持つエネルギを制御し、上記のような密度分布
を持ったプラズマを用いてもプラズマ処理速度が変化せ
ず、かつ均一な膜質を実現できるようにしている。その
原理は、上記のように、イオンの個数とイオンの持つエ
ネルギの値の積を基板１２の面内で一定にすることであ
る。すなわち、電子密度が小さくイオン密度が小さい部
分では引出し電圧を大きく、逆にイオン密度が大きい部
分では引出し電圧を小さくするようにしている。
イオンの持つエネルギを制御し、上記のような密度分布
を持ったプラズマを用いてもプラズマ処理速度が変化せ
ず、かつ均一な膜質を実現できるようにしている。その
原理は、上記のように、イオンの個数とイオンの持つエ
ネルギの値の積を基板１２の面内で一定にすることであ
る。すなわち、電子密度が小さくイオン密度が小さい部
分では引出し電圧を大きく、逆にイオン密度が大きい部
分では引出し電圧を小さくするようにしている。
本実施例では、プラズマ室６の中央部で高密度のプラズ
マを発生させているので、この部分に対応する電極要素
１４では引出し電圧を小さく、プラズマ密度が小さくな
ってゆくプラズマ室６の周辺部に近い電極要素１４’
１４”はど引出し電圧を大きくなるようにしである
。この様に引出し電圧を変化させるために電極要素１４
．１４’１４”の間には電気抵抗体の電極スペーサ１５
．１５′が設置されており、引出し電源７から最外周部
の電極要素１４パに電圧を印加している。このようにす
ると、第３図（ｂ）に示したように電極要素１４パには
引出し電源７の出力電圧Ｖ＋が印加されるが、電極要素
１４’には電極スペーサ１５”での電圧降下分だけ小さ
な電圧Ｖ ２ Ｎ 同様に中心部の電極要素１４には
さらに小さな電圧Ｖｓが印加される。以上のように引出
し電圧をプラズマ密度に対応させて変化させ、例えばシ
リコン基板をプラズマ酸化処理した場合の酸化シリコン
膜の絶縁耐圧の面内分布は、第３図（Ｃ）に示したよう
に、非常に均一になる。なお、本実施例では、メツシュ
状の電極要素を用いたが、多孔板状の電極要素を用いて
もよい。また、電極要素の構成数も本実施例の３個に限
ったものではない。さらに、引出し電源７からの印加電
圧、および電極スペーサ１５．１５’の電気抵抗値はド
ーピング、酸化処理、窒化処理等のプラズマ処理の方法
やプラズマ室θ内で発生させるプラズマの密度で変化さ
せ、基板１２上に形成した処理膜の膜質の均一性が得ら
れるようにすればよい。
マを発生させているので、この部分に対応する電極要素
１４では引出し電圧を小さく、プラズマ密度が小さくな
ってゆくプラズマ室６の周辺部に近い電極要素１４’
１４”はど引出し電圧を大きくなるようにしである
。この様に引出し電圧を変化させるために電極要素１４
．１４’１４”の間には電気抵抗体の電極スペーサ１５
．１５′が設置されており、引出し電源７から最外周部
の電極要素１４パに電圧を印加している。このようにす
ると、第３図（ｂ）に示したように電極要素１４パには
引出し電源７の出力電圧Ｖ＋が印加されるが、電極要素
１４’には電極スペーサ１５”での電圧降下分だけ小さ
な電圧Ｖ ２ Ｎ 同様に中心部の電極要素１４には
さらに小さな電圧Ｖｓが印加される。以上のように引出
し電圧をプラズマ密度に対応させて変化させ、例えばシ
リコン基板をプラズマ酸化処理した場合の酸化シリコン
膜の絶縁耐圧の面内分布は、第３図（Ｃ）に示したよう
に、非常に均一になる。なお、本実施例では、メツシュ
状の電極要素を用いたが、多孔板状の電極要素を用いて
もよい。また、電極要素の構成数も本実施例の３個に限
ったものではない。さらに、引出し電源７からの印加電
圧、および電極スペーサ１５．１５’の電気抵抗値はド
ーピング、酸化処理、窒化処理等のプラズマ処理の方法
やプラズマ室θ内で発生させるプラズマの密度で変化さ
せ、基板１２上に形成した処理膜の膜質の均一性が得ら
れるようにすればよい。
発明の効果
本発明のプラズマ処理装置は、大面積に均一にイオンド
ーピング、プラズマ酸化、プラズマ窒化等のプラズマ処
理を行うことが出来るので、大型液晶デイスプレィ等の
大面積薄膜素子形成を高精度で行え、製品の高歩留まり
、低価格化に貢献するものである。
ーピング、プラズマ酸化、プラズマ窒化等のプラズマ処
理を行うことが出来るので、大型液晶デイスプレィ等の
大面積薄膜素子形成を高精度で行え、製品の高歩留まり
、低価格化に貢献するものである。
第１図は本発明のプラズマ処理装置の一実施例の構成を
示す略示断面図、第２図は同実施例での引出し電極の構
成を示す平面図、第３図は同実施例におけるプラズマ室
でのプラズマの電子密度分布、引出し電極に印加する電
圧の分布、および処理した酸化シリコン膜の絶縁耐圧の
分布を示したグラフ、第４図は従来のプラズマ処理装置
を示す略示断面図、第５図は同装置の電子密度などを示
すグラフである。 １３・・・・引出し電極、１４・・・・略円板形電極要
素、１４’１４”・・・・略円環形電極要素、１５．１
５１・・・を電極スペーサ。 ／−−−フイクｆｆ１悉、信Ｊ（ ６−−−プラズマ皇 ｔ３＝−：ｆｌｌテレ貌婁 （（Ｌ］ （ｂ） （（〕
示す略示断面図、第２図は同実施例での引出し電極の構
成を示す平面図、第３図は同実施例におけるプラズマ室
でのプラズマの電子密度分布、引出し電極に印加する電
圧の分布、および処理した酸化シリコン膜の絶縁耐圧の
分布を示したグラフ、第４図は従来のプラズマ処理装置
を示す略示断面図、第５図は同装置の電子密度などを示
すグラフである。 １３・・・・引出し電極、１４・・・・略円板形電極要
素、１４’１４”・・・・略円環形電極要素、１５．１
５１・・・を電極スペーサ。 ／−−−フイクｆｆ１悉、信Ｊ（ ６−−−プラズマ皇 ｔ３＝−：ｆｌｌテレ貌婁 （（Ｌ］ （ｂ） （（〕
Claims (1)
- マイクロ波発信器、導波管等のマイクロ波供給手段、磁
界発生手段およびガス導入系等を具備し、中央部で８７
５ガウス程度のＥＣＲ条件を満たすプラズマ室と、前記
プラズマ室と基板および基板ホルダ、真空排気系等を具
備したプラズマ処理室の間に、引出し電源を具備した引
出し電極が設置され、前記引出し電極はメッシュ状また
は多孔板状の略円板形電極要素を中心とし、外周部に複
数個のメッシュ状または多孔板状の同心円状の略円環形
電極要素を組み合わせて構成され、前記略円板形電極要
素と前記略円環形電極要素の間、および前記複数個の略
円環形電極要素間が電気抵抗体の電極スペーサで接続さ
れるとともに前記引出し電源からの電力が最外周部の前
記略円環形電極要素に供給されることを特徴とするプラ
ズマ処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1098213A JPH02274879A (ja) | 1989-04-18 | 1989-04-18 | プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1098213A JPH02274879A (ja) | 1989-04-18 | 1989-04-18 | プラズマ処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02274879A true JPH02274879A (ja) | 1990-11-09 |
Family
ID=14213699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1098213A Pending JPH02274879A (ja) | 1989-04-18 | 1989-04-18 | プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02274879A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6506662B2 (en) | 1995-09-25 | 2003-01-14 | Atsushi Ogura | Method for forming an SOI substrate by use of a plasma ion irradiation |
| CN101922046A (zh) * | 2010-09-01 | 2010-12-22 | 中国科学院微电子研究所 | 一种等离子体浸没注入装置 |
-
1989
- 1989-04-18 JP JP1098213A patent/JPH02274879A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6506662B2 (en) | 1995-09-25 | 2003-01-14 | Atsushi Ogura | Method for forming an SOI substrate by use of a plasma ion irradiation |
| CN101922046A (zh) * | 2010-09-01 | 2010-12-22 | 中国科学院微电子研究所 | 一种等离子体浸没注入装置 |
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