JPH03202467A - 高周波プラズマ素材プロセッシング装置 - Google Patents

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】 ａ、産業上の利用分野 本発明は、同一装置で高周波スパッタ法、高周波誘導プ
ラス７ＣＶＤ　（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅ
ｐｏｓｉｔｏｎ：化学気相析出）法およびマイクロ波プ
ラズマＣＶＤ法のいずれか単独で、またはそれらを順次
連続し、またはそれらを複合して、基板上に素材を生成
する高周波プラズマ素材プロセッシング装置に関する。

ｂ、従来の技術 従来から前記高周波スパッタ法、高周波誘導プラズマＣ
ＶＤ法およびマイクロ波プラズマＣＶＤ法のいずれかを
利用して、基板に素材を生成する装置がある。

一般に、使用する高周波プラズマは熱プラズマなどの超
高温プラズマ、またはＣｖＤなどの低温プラズマに分け
られており、各産業分野で広く利用されている。例えば
、半導体分野ではイオン加工や被膜形成に利用され、材
料分野では素材の創出、特に超伝導薄膜やダイヤモンド
膜の合成などに利用されている。

第２図は従来の所謂高周波プラズマ素材プロセッシング
装置の概念図である。プラズマ容器１には、ガス導入ボ
ート２から必要とする種類のガスが供給されると共に、
排気ボート３から真空ポンプ４にて所定流量で排気する
ことにより、前記容器ｌ内は常に一定の圧力（１０００
〜Ｉ　Ｘ　１０−’ｔｏｒｒ）に維持される。

前記プラズマ容器１内には平板電極５と共に、基板台６
が配設されており、該基板台６上には素材（物質）が生
成される基板７を載置する。前記電極５と基板７の間に
は、前記容器１の外部から、例えば周波数１３．５６Ｍ
Ｈｚの高周波電力が電源装ｆ８から高周波整合器９を介
して供給される。このため、前記容器１内には高周波放
電によるプラズマが発生し、基板７上に電極５の物質が
高周波スパッタされる。

Ｃ８発明が解決しようとする課題 しかしながら、前記単一方法による高周波プラズマ素材
プロセッシング装置においては、前記容器１内に発生す
る高周波プラズマの特性は、使用される周波数で決定さ
れる。すなわち、同装置は、周波数依存の高いものとな
っており、例えば、プラズマの大きさ、プラズマ分布、
プラズマ密度および反応速度などは、使用周波数で状況
が変化し、前記プラズマ容器ｌの形状、電極、ガスの種
類および負荷などの状況に適合する良質な高周波プラズ
マを発生させることが難しいという問題点があった。

従って、前記基板７に生成される素材（物りが良質でな
いという問題点があった。

本発明はかかる点に鑑みなされたもので、その目的は前
記問題点を解消し、所定の基板に良質な素材を生成させ
るため、高周波スパッタ法によるもののほか、同一装置
内に高周波誘導プラズマＣＶＤ法およびマイクロ波プラ
ズマＣＶＤ法によるものを付加し、それらを単独、また
は順次連続、または複合する高周波プラズマ素材プロセ
ッシング装置を提供することにある。

６８課題を解決するための手段 前記目的を達成するための本発明の構成は、内部に電極
と基板とが配設されたプラズマ室に、必要とするガスを
供給すると共に、前記プラズマ室から該ガスを排気しな
がら任意のガス圧に設定し、前記電極と基板間に第１の
高周波電力を供給してなる高周波プラズマ素材プロセッ
シング装置において、該装置に対し、前記プラズマ室に
高周波誘導プラズマを発生させるためのコイルと、同室
にマイクロ波プラズマを発生させるための導波管とを設
けると共に、前記第１の高周波電力、前記コイルに供給
する第２の高周波電力および前記導波管に供給するマイ
クロ波電力を、それぞれ発生する電源装置と、前記それ
ぞれの電力の単数を選択し、またはその複数同時に選択
して供給するように、前記電源装置を制御する制御装置
とから戒り、該＠御装置により、高周波スパッタ法、高
周波誘導プラズマＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒ
　Ｄｅｐｏｓｉｔｊｏｎ；化学気相析出）法およびマイ
クロ波プラズマＣＶＤ法のいずれか単独で、またはそれ
らを順次連続し、またはそれらを複合して、前記基板に
素材（物質）を生成することを特徴とする。

ｅ、　作用 本発明は以上のように構成されているので、同一装置内
に高周波スパッタ装置のほか、高周波誘導プラズマＣＶ
Ｄ装置およびマイクロ波プラズマＣＶＤ装置を付加し、
これらに電源装置から供給する各高周波電力およびマイ
クロ波電力を単独、または順次連続し、または複合する
ように、制御装置の所要のプログラムに従って制御し、
基板上に良質な素材（物質）を生成させる。

ｆ、実施例 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を例示的に
詳しく説明する。

第１図は本発明の一実施例の高周波プラズマ素材プロセ
ッシング装置の構成を示す概念図である。同図において
金属（例えばステンレスｍ）製プラズマ容器１１には、
ガス導入ボート１２から必要とする種類のガスが供給さ
れると共に、排気ボート１３から真空ポンプ１４にて所
定流量で排気することにより、前記容器１１内は常に一
定の圧力に維持される。

前記プラズマ容器１１内には平板電極１５と基板台１６
がそれぞれ平行に配設されており、該基板台１６上には
素材を生成させる基板１７をＷ＆置する。また、前記容
器１１の一方の側面には、その内部にプラズマを発生さ
せるための石英製の高周波誘導プラズマ容器１８が、フ
ランジＩｌａを介して取り付けられ、該容器１８の外周
に誘導プラズマ結合コイル１９が配設されている。同プ
ラズマ容器１１の他方の側面には、マイクロ波導入のた
めの石英窓１１ｂを介して、導波管２０が配設されてい
る。なお、２０ａはＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｃｙｃ
ｌｏｔｒｏｎＲｅｓｏｎａｎｃｅ）用マグネットコイル
である。

前記電極１５と基板１７との間には、前記プラズマ容器
１１を通して外部から周波数ｆ、の高周波電力を、前記
誘導プラズマ結合コイル１９には周波数ｆ２の高周波電
力を、前記導波管２０には周波数ｆ３のマイクロ波電力
を、それぞれの高周波整合器２１．２２およびマイクロ
波整合器２３を介してそれぞれ供給するための電源装置
２４が接続されている。前記電源装置２４は、出力する
各周波数ｆ、、ｆｚ、ｆ２の高周波電力およびマイクロ
波電力を、所要のプログラムによってそれぞれ供給また
は停止するように、制御装置２５で制御されている。

該制御装置２５は、前記電源装置２４から出力される各
電力を、単独またはそれらを順次連続、またはそれらの
複数を同時に選択して供給して、前記プラズマ容器１１
内に最適のプラズマを発生させ、基板１７に、高周波ス
パッタ法、高周波誘導ＣＶＤ法およびマイクロ波プラズ
マＣＶＤ法のいずれか、またはそれらを順次連続し、ま
たはそれらを複合して、素材、特に新素材を生成する。

すなわち、アモルファスカーボン。

アモルファスシリコン、ダイヤモンド状膜、超伝導薄膜
、プラズマ重合膜などが発明者により生成されている。

この場合、前記三方法においては、プラズマ容器ｌｌ内
のガス圧がそれぞれ異なる場合もあるので、前記制御装
置２５にはガス圧制御機能が付加されている。

すなわち、プラズマ容器ｌｌ内のガス圧を検出器２６で
検出し、このガス圧検出信号を制御装置２５内の設定圧
信号と比較し、その差信号により前記真空ポンプ１４を
制御し、前記プラズマ容器１１内を所定のガス圧に維持
している。

前記プラズマ室１１の大きさが直径６２５■、高さ４２
０■のとき、各電力の使用周波数については、周波数ｆ
として１３．５６ＭＩ（ｚまたは２７．１２ＭＨｚ、周
波数ｆｔとして１００）［）ｔｚ〜４００ＫＨｚ、周波
数ｆ、とし２４５０ＭＩ（ｚであり、各出力電力は約５
に−である。また、前記基板台１６は載置する基板１７
を、図示しない内蔵された加熱装置により約１０００″
Ｃまで加熱できるため、素材生成に際し、基板を適時加
熱すると共に、前記プラズマ容器１１の側面に設けられ
た観測石英窓を通して、素材生成状況を観察することが
できる。

なお、本発明の技術は前記実施例における技術に限定さ
れるものではなく、同様な機能を果す他の態様の手段に
よってもよく、また本発明の技術は前記構成の範囲内に
おいて種々の変更、付加が可能である。

ｇ０発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明の高周波プラズ
マ素材プロセンシング装置によれば、同一装置内に高周
波スパッタ法による装置のほか、高周波誘導プラズマＣ
ＶＤ法およびマイクロ波プラズマＣＶＤ法による各装置
を付加し、これらを制御手段により、単独、または順次
連続し、または複合するように制御し、相乗的に広範囲
かつ最適な高周波プラズマを発生させて、基板上に良質
な素材を生成させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の高周波プラズマ素材プロセ
ッシング装置の構成を示す概念図、第２図は従来の同装
置の概念図である。 １１・・・プラズマ室、　　　　１７・・・基板、１９
・・・コイル、　　　　　　２０・・・導波管、２４・
・・電源装置、　　　　　２５・・・制御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内部に電極と基板とが配設されたプラズマ室に、必要と
   するガスを供給すると共に、前記プラズマ室から該ガス
   を排気しながら任意のガス圧に設定し、前記電極と基板
   間に第１の高周波電力を供給してなる装置において、 該装置に対し、前記プラズマ室に高周波誘導プラズマを
   発生させるためのコイルと、同室にマイクロ波プラズマ
   を発生させるための導波管とを設けると共に、 前記第１の高周波電力、前記コイルに供給する第２の高
   周波電力および前記導波管に供給するマイクロ波電力を
   、それぞれ発生する電源手段と、前記それぞれの電力の
   単数を選択し、またはその複数同時に選択して供給する
   ように、前記電源手段を制御する制御手段とから成り、 該制御手段により、高周波スパッタ法、高周波誘導プラ
   ズマＣＶＤ法およびマイクロ波プラズマＣＶＤ法のいず
   れか単独で、またはそれらを順次連続し、またはそれら
   を複合して、前記基板に素材を生成することを特徴とす
   る高周波プラズマ素材プロセッシング装置。