JPH04341571A - 電子励起によるプロセス装置 - Google Patents
電子励起によるプロセス装置Info
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- JPH04341571A JPH04341571A JP14265691A JP14265691A JPH04341571A JP H04341571 A JPH04341571 A JP H04341571A JP 14265691 A JP14265691 A JP 14265691A JP 14265691 A JP14265691 A JP 14265691A JP H04341571 A JPH04341571 A JP H04341571A
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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。
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電子励起によって所定の
プロセスを実行する装置、特に電子線によって励起して
プラズマを発生させて、半導体集積回路の製造、薄膜の
作成、表面処理などに広く使用されているプラズマＣＶ
Ｄ装置やプラズマエッチング装置などとして使用するこ
とができるプラズマプロセス装置に関するものである。
プロセスを実行する装置、特に電子線によって励起して
プラズマを発生させて、半導体集積回路の製造、薄膜の
作成、表面処理などに広く使用されているプラズマＣＶ
Ｄ装置やプラズマエッチング装置などとして使用するこ
とができるプラズマプロセス装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】上述したようにプラズマプロセス装置は
様々な技術分野において広く利用されているが、さらに
より多くの分野での利用を目指して、新しいプラズマ源
の開発、その診断技術、制御性の改善などが種々行われ
ている。
様々な技術分野において広く利用されているが、さらに
より多くの分野での利用を目指して、新しいプラズマ源
の開発、その診断技術、制御性の改善などが種々行われ
ている。
【０００３】電子線励起プラズマプロセス装置は、低い
イオン温度のプラズマが得られることから、半導体の低
損傷エッチングや、モノマガスを電子線で励起して有機
薄膜を合成するのに有益なプラズマ源を提供することが
期待されている。中でも、高分子より成る隔膜を介した
電子線励起プラズマ源は、電子線源とプラズマ反応槽と
が隔膜によって分離されており、したがって反応槽に対
して外部から自由に制御できるプラズマプロセス装置の
実現が可能となっている。
イオン温度のプラズマが得られることから、半導体の低
損傷エッチングや、モノマガスを電子線で励起して有機
薄膜を合成するのに有益なプラズマ源を提供することが
期待されている。中でも、高分子より成る隔膜を介した
電子線励起プラズマ源は、電子線源とプラズマ反応槽と
が隔膜によって分離されており、したがって反応槽に対
して外部から自由に制御できるプラズマプロセス装置の
実現が可能となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、隔膜
を介した電子線励起プラズマプロセス装置は、従来から
炭酸ガスレーザの励起法として知られているが、電子線
源として作用する空間と、プラズマ反応槽として作用す
る空間との圧力は一般に差がある。すなわち、電子線の
発生源では電子の平均自由行程を長くし、プラズマ反応
槽に到るまでのエネルギーの減少を防ぐために高真空に
する必要があり、一方モノマを注入するプラズマ反応槽
においては成膜の効率などの関係から電子線源ほど高真
空にしないことが望ましい。このように電子線源とプラ
ズマ反応槽とのガス圧差を保持し、安定な放電を維持す
るためには、高分子よりなる隔膜の膜厚が一般に数１０
μｍと厚く、したがって電子の加速電圧も数１０万Ｖ以
上と高いことから、加速用電源が大型になるとともに透
過性のＸ線に対する対策が必要となることから大規模な
装置となり、プラズマプロセス装置として利用するには
実用性が低いという欠点がある。
を介した電子線励起プラズマプロセス装置は、従来から
炭酸ガスレーザの励起法として知られているが、電子線
源として作用する空間と、プラズマ反応槽として作用す
る空間との圧力は一般に差がある。すなわち、電子線の
発生源では電子の平均自由行程を長くし、プラズマ反応
槽に到るまでのエネルギーの減少を防ぐために高真空に
する必要があり、一方モノマを注入するプラズマ反応槽
においては成膜の効率などの関係から電子線源ほど高真
空にしないことが望ましい。このように電子線源とプラ
ズマ反応槽とのガス圧差を保持し、安定な放電を維持す
るためには、高分子よりなる隔膜の膜厚が一般に数１０
μｍと厚く、したがって電子の加速電圧も数１０万Ｖ以
上と高いことから、加速用電源が大型になるとともに透
過性のＸ線に対する対策が必要となることから大規模な
装置となり、プラズマプロセス装置として利用するには
実用性が低いという欠点がある。
【０００５】そこで、隔膜を使用しないで、差動排気で
電子線源容器と、プラズマ反応容器とのガス圧差を維持
する方法や、反応ガスジェットを電子線で励起する方法
が提案され、これによって電子線加速電圧の低下が実現
されている。しかし、これらの従来の解決法では、処理
すべき基板上でのプロセスの一様性を得ることが難しい
とともに反応制御に対する制約が大きいという欠点があ
る。
電子線源容器と、プラズマ反応容器とのガス圧差を維持
する方法や、反応ガスジェットを電子線で励起する方法
が提案され、これによって電子線加速電圧の低下が実現
されている。しかし、これらの従来の解決法では、処理
すべき基板上でのプロセスの一様性を得ることが難しい
とともに反応制御に対する制約が大きいという欠点があ
る。
【０００６】本発明の目的は、上述した従来の欠点を軽
減し、膜厚の薄い隔膜を使用することによって電子線加
速電圧を低減し、装置の小型化を実現でき、しかも電子
線源として作用する空間と、電子線によって励起されて
プラズマ状態を生成する空間とを完全に分離することが
でき、したがってプロセスの一様性を確保することがで
きるとともに反応制御に対する制約も少ない電子線によ
るプロセス装置を提供しようとするものである。
減し、膜厚の薄い隔膜を使用することによって電子線加
速電圧を低減し、装置の小型化を実現でき、しかも電子
線源として作用する空間と、電子線によって励起されて
プラズマ状態を生成する空間とを完全に分離することが
でき、したがってプロセスの一様性を確保することがで
きるとともに反応制御に対する制約も少ない電子線によ
るプロセス装置を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の電子線によるプ
ロセス装置は、電子を発生する第１の空間と、この第１
の空間で発生された電子による励起によって所定のプロ
セスを実行する第２の空間と、これら第１および第２の
空間を隔離する隔膜と、この隔膜の、前記第１の空間側
に、前記隔膜を支持するように配置され、第１および第
２の空間の差圧を支持し且つ電子を透過するメッシュ状
の差圧支持部材とを具えたことを特徴とするものである
。このような隔膜は、例えば、膜厚が０．５〜１．５μ
ｍのポリエステルフィルムを以て形成することができる
。また、前記隔膜の、少なくとも前記第２の空間側の表
面に導電膜をコーティングし、金属を以て形成したメッ
シュと導電膜とをともに接地するのが好適である。勿論
、この場合には加速用電源の正極側を接地するとともに
負極側を陰極に接続し、陽極は接地する。
ロセス装置は、電子を発生する第１の空間と、この第１
の空間で発生された電子による励起によって所定のプロ
セスを実行する第２の空間と、これら第１および第２の
空間を隔離する隔膜と、この隔膜の、前記第１の空間側
に、前記隔膜を支持するように配置され、第１および第
２の空間の差圧を支持し且つ電子を透過するメッシュ状
の差圧支持部材とを具えたことを特徴とするものである
。このような隔膜は、例えば、膜厚が０．５〜１．５μ
ｍのポリエステルフィルムを以て形成することができる
。また、前記隔膜の、少なくとも前記第２の空間側の表
面に導電膜をコーティングし、金属を以て形成したメッ
シュと導電膜とをともに接地するのが好適である。勿論
、この場合には加速用電源の正極側を接地するとともに
負極側を陰極に接続し、陽極は接地する。
【０００８】本発明の電子励起によるプロセス装置は、
さらに電子を発生し、高真空に維持される第１の空間を
画成する第１の容器と、この第１の空間で発生された電
子による励起によって所定のプロセスを実行する第２の
空間を画成する第２の容器と、これら第１および第２の
容器で画成される第１および第２の空間を隔離するよう
に配置され、前記第１空間および第２空間の差圧を支持
し得る機械的強度を有し、導電性を有するとともに電子
に対する透過性の高い隔膜とを具えたことを特徴とする
ものである。このような隔膜は、例えばシリコン基板に
ボロンなどの不純物イオンを注入した後、選択的にバッ
クエッチングして機械的強度の高いシリコンのメッシュ
によって支持されたものとしたり、シリコン基板に耐熱
性の高いポリイミド膜をスピンコーティングしたり、ボ
ロン、カーボンおよび窒素の化合物膜を堆積形成した後
、シリコン基板を選択的にバックエッチングして形成し
たものとすることができる。
さらに電子を発生し、高真空に維持される第１の空間を
画成する第１の容器と、この第１の空間で発生された電
子による励起によって所定のプロセスを実行する第２の
空間を画成する第２の容器と、これら第１および第２の
容器で画成される第１および第２の空間を隔離するよう
に配置され、前記第１空間および第２空間の差圧を支持
し得る機械的強度を有し、導電性を有するとともに電子
に対する透過性の高い隔膜とを具えたことを特徴とする
ものである。このような隔膜は、例えばシリコン基板に
ボロンなどの不純物イオンを注入した後、選択的にバッ
クエッチングして機械的強度の高いシリコンのメッシュ
によって支持されたものとしたり、シリコン基板に耐熱
性の高いポリイミド膜をスピンコーティングしたり、ボ
ロン、カーボンおよび窒素の化合物膜を堆積形成した後
、シリコン基板を選択的にバックエッチングして形成し
たものとすることができる。
【０００９】
【作用】上述した本発明の電子連記によるプロセス装置
においては、きわめて厚さが薄く、したがって電子の透
過性が高い隔膜を使用して電子発生源である第１の空間
と、例えばプラズマ反応槽として作用する第２の空間と
を隔離しているので、２０００〜５０００Ｖと言った低
い加速電圧で十分な電流密度を得ることができ、したが
って小形の加速用電源を用いることができるとともに透
過性のＸ線が発生しないのでその防護をする必要がなく
、装置全体を小規模なものとすることができる。
においては、きわめて厚さが薄く、したがって電子の透
過性が高い隔膜を使用して電子発生源である第１の空間
と、例えばプラズマ反応槽として作用する第２の空間と
を隔離しているので、２０００〜５０００Ｖと言った低
い加速電圧で十分な電流密度を得ることができ、したが
って小形の加速用電源を用いることができるとともに透
過性のＸ線が発生しないのでその防護をする必要がなく
、装置全体を小規模なものとすることができる。
【００１０】また、隔膜の第１空間側に隣接して金属メ
ッシュを配置して差圧を支持するよに構成する場合には
、第２の空間の圧力が第１の空間の圧力よりも高くなっ
ても厚さの薄い隔膜が破損するようなことはない。さら
に、隔膜の第２の空間に面する片側または両側に導電膜
をコーティングし、この導電膜および金属メッシュを同
一の電位点に接続することによって、隔膜が電子の帯電
によって絶縁破壊するのを有効に防止することができる
。
ッシュを配置して差圧を支持するよに構成する場合には
、第２の空間の圧力が第１の空間の圧力よりも高くなっ
ても厚さの薄い隔膜が破損するようなことはない。さら
に、隔膜の第２の空間に面する片側または両側に導電膜
をコーティングし、この導電膜および金属メッシュを同
一の電位点に接続することによって、隔膜が電子の帯電
によって絶縁破壊するのを有効に防止することができる
。
【００１１】また、電子に対する透過性および導電性が
高く、しかも機械的強度の大きな隔膜によって第１およ
び第２の空間を隔離する場合にも上述したところと同様
の作用が呈されることになる。
高く、しかも機械的強度の大きな隔膜によって第１およ
び第２の空間を隔離する場合にも上述したところと同様
の作用が呈されることになる。
【００１２】
【実施例】図１は本発明による電子線によるプロセス装
置の一実施例の構成を示す線図的な断面図であり、本例
ではプラズマＣＶＤ装置として構成したものである。電
子源として作用する第１の空間を画成するガラス容器１
を設け、これを真空装置に連結し、その内部を１０−５
Ｔｏｒｒ程度の高真空に維持して電子の平均自由行程を
長くするようにする。ガラス容器１の内部には、電子放
射源として作用するタングステンヒータ２と、このタン
グステンヒータから放出される電子を加速するメッシュ
状の陽極３とを配置する。本例では、タングステンヒー
タ２を加速用電源４の負極に接続し、その正極は接地す
る。また、陽極３も接地する。
置の一実施例の構成を示す線図的な断面図であり、本例
ではプラズマＣＶＤ装置として構成したものである。電
子源として作用する第１の空間を画成するガラス容器１
を設け、これを真空装置に連結し、その内部を１０−５
Ｔｏｒｒ程度の高真空に維持して電子の平均自由行程を
長くするようにする。ガラス容器１の内部には、電子放
射源として作用するタングステンヒータ２と、このタン
グステンヒータから放出される電子を加速するメッシュ
状の陽極３とを配置する。本例では、タングステンヒー
タ２を加速用電源４の負極に接続し、その正極は接地す
る。また、陽極３も接地する。
【００１３】タングステンヒータ１は絶縁トランス５を
介してスライダック６に接続し、このスライダックをＡ
Ｃ１００Ｖの商用電源に接続する。スライダック６によ
ってダングステンヒータ１を流れる電流を調整して所定
の温度に加熱して熱電子を放出させるようにする。
介してスライダック６に接続し、このスライダックをＡ
Ｃ１００Ｖの商用電源に接続する。スライダック６によ
ってダングステンヒータ１を流れる電流を調整して所定
の温度に加熱して熱電子を放出させるようにする。
【００１４】ガラス容器１から放射される電子によって
励起されてプラズマを発生する第２の空間を画成する反
応槽７を、隔膜８を介してガラス容器に連結する。隔膜
８は、厚さが１．５μｍのポリエステルフィルム８ａの
両側に厚さ約０．１μｍ以下のアルミニュウム導電膜８
ｂおよび８ｃを蒸着して形成したものである。また、隔
膜８の、電子線源側には、差圧を支持するための金属メ
ッシュ９を配置する。本例では、この金属メッシュ９は
６０ライン／インチ〜１００ライン／インチの銅製のメ
ッシュを以て構成する。６０ライン／インチ〜１００ラ
イン／インチの銅製のメッシュの電子線透過面積割合は
それぞれ７５％および５０％である。また、図１に示す
ように導電膜８ｂおよび８ｃ並びに金属メッシュ９は接
地する。
励起されてプラズマを発生する第２の空間を画成する反
応槽７を、隔膜８を介してガラス容器に連結する。隔膜
８は、厚さが１．５μｍのポリエステルフィルム８ａの
両側に厚さ約０．１μｍ以下のアルミニュウム導電膜８
ｂおよび８ｃを蒸着して形成したものである。また、隔
膜８の、電子線源側には、差圧を支持するための金属メ
ッシュ９を配置する。本例では、この金属メッシュ９は
６０ライン／インチ〜１００ライン／インチの銅製のメ
ッシュを以て構成する。６０ライン／インチ〜１００ラ
イン／インチの銅製のメッシュの電子線透過面積割合は
それぞれ７５％および５０％である。また、図１に示す
ように導電膜８ｂおよび８ｃ並びに金属メッシュ９は接
地する。
【００１５】反応槽７には基板保持用フランジ１０を介
して基板１１を取り付ける。本例では反応ガスとしてス
チレンガスを反応槽７を経て循環させて、基板１１上に
スチレンの薄膜を生成するものであり、基板はＫＢｒを
以て構成する。また、スチレン蒸気の圧力は０．３〜０
．５Ｔｏｒｒの範囲で調整するようにする。
して基板１１を取り付ける。本例では反応ガスとしてス
チレンガスを反応槽７を経て循環させて、基板１１上に
スチレンの薄膜を生成するものであり、基板はＫＢｒを
以て構成する。また、スチレン蒸気の圧力は０．３〜０
．５Ｔｏｒｒの範囲で調整するようにする。
【００１６】タングステンヒータ２から放出される熱電
子は加速用電源４の作用によって加速され、メッシュ状
の陽極３、差圧支持用の金属メッシュ９および隔膜８を
透過して反応槽７に注入され、反応槽を循環するスチレ
ンガスを励起してプラズマを発生させ、基板１１の表面
にスチレン膜を生成することができる。
子は加速用電源４の作用によって加速され、メッシュ状
の陽極３、差圧支持用の金属メッシュ９および隔膜８を
透過して反応槽７に注入され、反応槽を循環するスチレ
ンガスを励起してプラズマを発生させ、基板１１の表面
にスチレン膜を生成することができる。
【００１７】上述したように、電子源として作用するガ
ラス容器１によって画成される第１の空間と、反応槽７
によって画成される第２の空間とは隔膜８によって隔離
されており、またこの隔膜８の第１の空間側に隣接して
差圧支持用の金属メッシュ９が配置されているため、第
１の空間を高真空とし、第２の空間をこれよりも高い圧
力として差圧を発生させても隔膜８が破壊されるような
ことはない。したがって、隔膜８を構成する高分子フィ
ルム８ａの厚さをきわめて薄くすることができので、加
速電源３の電圧を２０００〜５０００Ｖと低くしてもき
わめて電流密度の高い電子線を反応槽７に注入すること
ができる。そのため加速用電源４を小規模なものとする
ことができるとともに透過性の高い有害なＸ線も発生し
ないので装置としての安全性も高いものとなる。
ラス容器１によって画成される第１の空間と、反応槽７
によって画成される第２の空間とは隔膜８によって隔離
されており、またこの隔膜８の第１の空間側に隣接して
差圧支持用の金属メッシュ９が配置されているため、第
１の空間を高真空とし、第２の空間をこれよりも高い圧
力として差圧を発生させても隔膜８が破壊されるような
ことはない。したがって、隔膜８を構成する高分子フィ
ルム８ａの厚さをきわめて薄くすることができので、加
速電源３の電圧を２０００〜５０００Ｖと低くしてもき
わめて電流密度の高い電子線を反応槽７に注入すること
ができる。そのため加速用電源４を小規模なものとする
ことができるとともに透過性の高い有害なＸ線も発生し
ないので装置としての安全性も高いものとなる。
【００１８】さらに、隔膜８のポリエステルフィルム８
ａの両側にコーティングした導電膜８ｂおよび８ｃを金
属メッシュ９とともに接地したため、ポリエステルフィ
ルムに帯電する電荷によって絶縁破壊するのを有効に防
止することができる。
ａの両側にコーティングした導電膜８ｂおよび８ｃを金
属メッシュ９とともに接地したため、ポリエステルフィ
ルムに帯電する電荷によって絶縁破壊するのを有効に防
止することができる。
【００１９】図２は本発明によるプラズマプロセス装置
の動作を確認するための実験装置の構成を示す線図的断
面図である。本例において前例と同様の部分には前例と
同じ符号を付けて示し、その説明は省略する。
の動作を確認するための実験装置の構成を示す線図的断
面図である。本例において前例と同様の部分には前例と
同じ符号を付けて示し、その説明は省略する。
【００２０】本例ではメッシュ状の陽極３の代わりに円
筒状の陽極２１をガラス容器１内に配置し、反応槽７内
には基板１１の代わりに電極２２を配置し、この電極を
電流計２３を介して接地し、反応槽に注入される電流を
測定できるように構成した。ガラス容器１の内部を１０
−５Ｔｏｒｒ程度以下の高真空に維持し、反応槽７の内
部はほぼ０．２Ｔｏｒｒに減圧した。
筒状の陽極２１をガラス容器１内に配置し、反応槽７内
には基板１１の代わりに電極２２を配置し、この電極を
電流計２３を介して接地し、反応槽に注入される電流を
測定できるように構成した。ガラス容器１の内部を１０
−５Ｔｏｒｒ程度以下の高真空に維持し、反応槽７の内
部はほぼ０．２Ｔｏｒｒに減圧した。
【００２１】タングステンヒータ２を加熱するために直
流電源２４を設け、可変抵抗２５によってタングステン
ヒータへの通電を調整した。また、タングステンヒータ
２を流れる電流を電流計２６で測定できるように構成し
た。
流電源２４を設け、可変抵抗２５によってタングステン
ヒータへの通電を調整した。また、タングステンヒータ
２を流れる電流を電流計２６で測定できるように構成し
た。
【００２２】タングステンヒータ２から放出される熱電
子を加速するための加速電圧は、絶縁トランス５の２次
側に得られる電圧を整流器２７で整流して作成した。ま
た、加速電圧の値を電圧計２８で測定できるように構成
した。
子を加速するための加速電圧は、絶縁トランス５の２次
側に得られる電圧を整流器２７で整流して作成した。ま
た、加速電圧の値を電圧計２８で測定できるように構成
した。
【００２３】ガラス容器１と反応槽７とを隔膜８によっ
て隔離するが、本実験例では２種類の隔膜８を使用した
。すなわち、第１の隔膜は厚さ０．５μｍのポリエステ
ルフィルム８ａのみを以て構成し、第２の隔膜は厚さ１
．５μｍのポリエステルフィルム８ａの、反応槽側の表
面に厚さ０．１μｍ以下のアルミニュウム導電膜８ｂを
コーティングして構成した。
て隔離するが、本実験例では２種類の隔膜８を使用した
。すなわち、第１の隔膜は厚さ０．５μｍのポリエステ
ルフィルム８ａのみを以て構成し、第２の隔膜は厚さ１
．５μｍのポリエステルフィルム８ａの、反応槽側の表
面に厚さ０．１μｍ以下のアルミニュウム導電膜８ｂを
コーティングして構成した。
【００２４】また、隔膜８を支持する金属メッシュ９も
２種類使用した。すなわち、６０ライン／インチおよび
１００ライン／インチの銅製のメッシュを使用した。い
ずれの場合でも金属メッシュ９は接地した。また、１．
５μｍのポリエステルフィルム８ａの片側にコーティン
グした導電膜８ｂも接地した。
２種類使用した。すなわち、６０ライン／インチおよび
１００ライン／インチの銅製のメッシュを使用した。い
ずれの場合でも金属メッシュ９は接地した。また、１．
５μｍのポリエステルフィルム８ａの片側にコーティン
グした導電膜８ｂも接地した。
【００２５】上述したように構成して加速電圧を２００
０Ｖから６５００Ｖまで変化させたときに、反応槽７内
に配置した電極２２に注入される電子線束による電流を
電流計２３を用いて測定した結果を図３および図４のグ
ラフに示す。図３は膜厚０．５μｍのポリエステルフィ
ルム８ａのみで隔膜８を構成した場合を示し、図４は厚
さ１．５μｍのポリエステルフィルム８ａの片側に導電
膜８ｂをコーティングした隔膜８を使用した結果を示す
ものであり、両グラフにおいて曲線Ａは６０ライン／イ
ンチの金属メッシュ９を使用した場合を示し、曲線Ｂは
１００ライン／インチの金属メッシュ９を使用した場合
を示すものである。
０Ｖから６５００Ｖまで変化させたときに、反応槽７内
に配置した電極２２に注入される電子線束による電流を
電流計２３を用いて測定した結果を図３および図４のグ
ラフに示す。図３は膜厚０．５μｍのポリエステルフィ
ルム８ａのみで隔膜８を構成した場合を示し、図４は厚
さ１．５μｍのポリエステルフィルム８ａの片側に導電
膜８ｂをコーティングした隔膜８を使用した結果を示す
ものであり、両グラフにおいて曲線Ａは６０ライン／イ
ンチの金属メッシュ９を使用した場合を示し、曲線Ｂは
１００ライン／インチの金属メッシュ９を使用した場合
を示すものである。
【００２６】図３に示すように、０．５μｍの隔膜８と
６０ライン／インチの金属メッシュ９を使用した場合、
加速電圧を２０００Ｖ以上に上げると電極２２に電流が
急激に流れ始め、約５０００Ｖで電流が１２０μＡに達
したところで隔膜８が破損し、電子線源側の圧力が急増
した。この場合の電子線束の直径は約３ｍｍであり、し
たがって電流密度は１．７ｍＡに達した。この値は通常
のグロー放電の電流密度にほぼ等しいものである。
６０ライン／インチの金属メッシュ９を使用した場合、
加速電圧を２０００Ｖ以上に上げると電極２２に電流が
急激に流れ始め、約５０００Ｖで電流が１２０μＡに達
したところで隔膜８が破損し、電子線源側の圧力が急増
した。この場合の電子線束の直径は約３ｍｍであり、し
たがって電流密度は１．７ｍＡに達した。この値は通常
のグロー放電の電流密度にほぼ等しいものである。
【００２７】上記の実験結果から明らかなように、本発
明のプラズマプロセス装置においては、２０００〜５０
００Ｖの低い加速電圧で１ｍＡ／ｃｍ２ 以上の電流密
度を有する電子線束がガラス容器１から隔膜８を透過し
て反応槽７へ注入されていることが確認され、この電子
線によって反応ガスの励起、基板表面の励起、処理など
が十分可能であることがわかる。
明のプラズマプロセス装置においては、２０００〜５０
００Ｖの低い加速電圧で１ｍＡ／ｃｍ２ 以上の電流密
度を有する電子線束がガラス容器１から隔膜８を透過し
て反応槽７へ注入されていることが確認され、この電子
線によって反応ガスの励起、基板表面の励起、処理など
が十分可能であることがわかる。
【００２８】図５は本発明によるプラズマプロセス装置
に使用する隔膜の他の実施例を製造する工程を示すもの
である。先ず、図５Ａに示すように厚さ約５００μｍの
シリコン基板３１を準備し、その一方の表面からボロン
を約１０−１５ 〜１０−１９ 原子／ｃｍ３ の濃度
で注入する。次に、シリコン基板３１の裏面にレジスト
３２をコーティングし、１００〜３００μｍの間隔で１
００〜３００μｍ角のポジパターンを形成する。レジス
ト３２上のパターンを現像して窓３３（図５Ｂ参照）を
形成し、この窓を介してシリコン基板３１をバックエッ
チングする。この際、ボロンが注入されていないバルク
のシリコン基板３１と、ボロンが注入された表面部分と
のエッチング速度には差があるので、ボロンを注入した
表面部分だけがバックエッチングされないで残り、厚さ
約２μｍの隔膜３４を得ることができる。ここでバック
エッチングは窓３３を介して行われるので、ボロンが注
入されていないシリコン基板のバルク部分がすべてエッ
チングされることはなく、図５Ｂに示すようにバルクの
一部分は残り、ボロンを注入した表面部分を機械的に支
持するメッシュ構造体３５が形成されることになる。最
後に残ったレジストは剥離剤を使って除去する。
に使用する隔膜の他の実施例を製造する工程を示すもの
である。先ず、図５Ａに示すように厚さ約５００μｍの
シリコン基板３１を準備し、その一方の表面からボロン
を約１０−１５ 〜１０−１９ 原子／ｃｍ３ の濃度
で注入する。次に、シリコン基板３１の裏面にレジスト
３２をコーティングし、１００〜３００μｍの間隔で１
００〜３００μｍ角のポジパターンを形成する。レジス
ト３２上のパターンを現像して窓３３（図５Ｂ参照）を
形成し、この窓を介してシリコン基板３１をバックエッ
チングする。この際、ボロンが注入されていないバルク
のシリコン基板３１と、ボロンが注入された表面部分と
のエッチング速度には差があるので、ボロンを注入した
表面部分だけがバックエッチングされないで残り、厚さ
約２μｍの隔膜３４を得ることができる。ここでバック
エッチングは窓３３を介して行われるので、ボロンが注
入されていないシリコン基板のバルク部分がすべてエッ
チングされることはなく、図５Ｂに示すようにバルクの
一部分は残り、ボロンを注入した表面部分を機械的に支
持するメッシュ構造体３５が形成されることになる。最
後に残ったレジストは剥離剤を使って除去する。
【００２９】このようにして形成された隔膜３２は、シ
リコンをベースとしているので機械的強度は大きく、し
たがって前例のような差圧支持用の金属メッシュの代わ
りにシリコンメッシュ構造体３５で支持されるため電子
線源容器と反応槽との差圧に耐えることができる。また
、シリコンにボロンを注入しているので導電性を有して
おり、内部に高い電界が発生しないので電子線に対する
透過特性もきわめて良好である。
リコンをベースとしているので機械的強度は大きく、し
たがって前例のような差圧支持用の金属メッシュの代わ
りにシリコンメッシュ構造体３５で支持されるため電子
線源容器と反応槽との差圧に耐えることができる。また
、シリコンにボロンを注入しているので導電性を有して
おり、内部に高い電界が発生しないので電子線に対する
透過特性もきわめて良好である。
【００３０】本発明は上述した実施例にのみ限定される
ものではなく、幾多の変更や変形が可能である。例えば
、上述した例では電子放出源としてタングステンヒータ
を使用し、これから放出される熱電子を利用するように
したが、ＬａＢ６などの高効率熱電子放出源や、光など
の高エネルギー電磁波によって励起された電子、電界放
出電子、電子やイオンの衝突による２次電子、放電によ
る電子などすべての電子を利用することができ、使用す
る電子源は、電子密度、電子源の面積、電子流の時間変
化などの特性に応じて選択することができる。
ものではなく、幾多の変更や変形が可能である。例えば
、上述した例では電子放出源としてタングステンヒータ
を使用し、これから放出される熱電子を利用するように
したが、ＬａＢ６などの高効率熱電子放出源や、光など
の高エネルギー電磁波によって励起された電子、電界放
出電子、電子やイオンの衝突による２次電子、放電によ
る電子などすべての電子を利用することができ、使用す
る電子源は、電子密度、電子源の面積、電子流の時間変
化などの特性に応じて選択することができる。
【００３１】また、反応槽に注入される電子密度が大き
い場合には、隔膜に大きな空間電荷が発生して破損する
恐れがあるので、隔膜に帯電した電荷を除去するために
反応槽内に接地した電極を配置することもできる。この
場合、この電極に有機物が堆積されるのを防ぐために電
極をタングステンヒータを以て構成して１０００°Ｃ以
上の温度に加熱するのが望ましい。さらに、反応槽に外
部より磁界を印加することによって電子による反応ガス
の励起確率を増大するようにすることもできる。
い場合には、隔膜に大きな空間電荷が発生して破損する
恐れがあるので、隔膜に帯電した電荷を除去するために
反応槽内に接地した電極を配置することもできる。この
場合、この電極に有機物が堆積されるのを防ぐために電
極をタングステンヒータを以て構成して１０００°Ｃ以
上の温度に加熱するのが望ましい。さらに、反応槽に外
部より磁界を印加することによって電子による反応ガス
の励起確率を増大するようにすることもできる。
【００３２】また、図５に示した実施例の変形例として
、シリコン基板の表面に耐熱性の高いポリイミド膜をス
ピンコーティングしたり、ボロン、カーボンおよび窒素
の化合物膜（ＢＣＮ膜）を堆積形成した後、上述した実
施例と同様にレジストを介して選択的にバックエッチン
グして、シリコンより成るメッシュ状構造体によって支
持された隔膜を形成することもできる。このような隔膜
においても、シリコンより成るメッシュ状構造体の機械
的強度は高いため，差圧支持用のメッシュを別個に使用
しなくても、隔膜だけで差圧を支持することができる。
、シリコン基板の表面に耐熱性の高いポリイミド膜をス
ピンコーティングしたり、ボロン、カーボンおよび窒素
の化合物膜（ＢＣＮ膜）を堆積形成した後、上述した実
施例と同様にレジストを介して選択的にバックエッチン
グして、シリコンより成るメッシュ状構造体によって支
持された隔膜を形成することもできる。このような隔膜
においても、シリコンより成るメッシュ状構造体の機械
的強度は高いため，差圧支持用のメッシュを別個に使用
しなくても、隔膜だけで差圧を支持することができる。
【００３３】上述した実施例では本発明のプラズマプロ
セス装置をプラズマＣＶＤ装置として使用してスチレン
膜を生成するものとしたが、他の高分子膜を生成するこ
ともできるし、電子を固体表面に照射してエッチング等
の種々の表面処理を行ったり、加工を行ったりすること
もできる。また、電子は必ずしも連続的に照射する必要
はなく、間欠的に照射することもできる。
セス装置をプラズマＣＶＤ装置として使用してスチレン
膜を生成するものとしたが、他の高分子膜を生成するこ
ともできるし、電子を固体表面に照射してエッチング等
の種々の表面処理を行ったり、加工を行ったりすること
もできる。また、電子は必ずしも連続的に照射する必要
はなく、間欠的に照射することもできる。
【００３４】
【発明の効果】上述したように本発明の電子励起による
プロセス装置においては、電子源として作用する第１の
空間と、例えばプラズマプロセスを実施する反応槽とし
て作用する第２の空間とを電子透過性の高いきわめて薄
い隔膜によって隔離したため第２の空間の圧力を第１の
空間の圧力とは無関係に設定することができ、したがっ
てプロセス制御に対する制約がなくなる。また、加速電
圧を低くすることができるので加速電源を小型とするこ
とができるとともに透過性のＸ線が発生することがない
からそれに対する防護をする必要がないので装置全体を
小規模なものとすることができる。
プロセス装置においては、電子源として作用する第１の
空間と、例えばプラズマプロセスを実施する反応槽とし
て作用する第２の空間とを電子透過性の高いきわめて薄
い隔膜によって隔離したため第２の空間の圧力を第１の
空間の圧力とは無関係に設定することができ、したがっ
てプロセス制御に対する制約がなくなる。また、加速電
圧を低くすることができるので加速電源を小型とするこ
とができるとともに透過性のＸ線が発生することがない
からそれに対する防護をする必要がないので装置全体を
小規模なものとすることができる。
【００３５】さらに、隔膜の電子源側に隣接して金属メ
ッシュを配置して差圧を支持するようにした構成では、
隔膜を厚さが０．５〜１．５μｍときわめて薄く、電子
の透過性が高い高分子膜を以て構成することができるの
で、低い加速電圧で大きな電流密度を有する電子流を電
子源側から隔膜を透過して反応槽に注入することができ
る。
ッシュを配置して差圧を支持するようにした構成では、
隔膜を厚さが０．５〜１．５μｍときわめて薄く、電子
の透過性が高い高分子膜を以て構成することができるの
で、低い加速電圧で大きな電流密度を有する電子流を電
子源側から隔膜を透過して反応槽に注入することができ
る。
【００３６】また、上述した隔膜の、少なくとも反応槽
側の表面に導電膜をコーティングし、この導電膜および
金属メッシュを接地することによって隔膜に帯電する電
荷によって隔膜が絶縁破壊するのを有効に防止すること
ができる。
側の表面に導電膜をコーティングし、この導電膜および
金属メッシュを接地することによって隔膜に帯電する電
荷によって隔膜が絶縁破壊するのを有効に防止すること
ができる。
【図１】図１は本発明によるプラズマプロセス装置の一
実施例の構成を示す線図的断面図である。
実施例の構成を示す線図的断面図である。
【図２】図２は本発明によるプラズマプロセス装置の動
作を確認するための実験装置の構成を示す線図的断面図
である。
作を確認するための実験装置の構成を示す線図的断面図
である。
【図３】図３は図２に示す実験装置における加速電圧と
電子線電流との関係を示すグラフである。
電子線電流との関係を示すグラフである。
【図４】図４は図２に示す実験装置における加速電圧と
電子線電流との関係を示すグラフである。
電子線電流との関係を示すグラフである。
【図５】図５は本発明によるプラズマプロセス装置に用
いる隔膜の製造工程を示す断面図である。
いる隔膜の製造工程を示す断面図である。
１ ガラス容器
２ タングステンヒータ
３ メッシュ状陽極
４ 加速用電源
５ 絶縁トランス
６ スライダック
７ 反応槽
８ 隔膜
８ａ ポリエステルフィルム
８ｂ，８ｃ 導電膜
９ 差圧支持用金属メッシュ
１０ 基板保持用フランジ
１１ 基板
２１ 円筒状陽極
２２ 電極
２３ 電流計
２４ 加熱用直流電源
３１ シリコン基板
３２ レジスト
３３ 窓
３４ 隔膜
Claims (7)
- 【請求項１】 電子を発生し、高真空に維持される第
１の空間を画成する第１の容器と、この第１の空間で発
生された電子による励起によって所定のプロセスを実行
する第２の空間を画成する第２の容器と、これら第１お
よび第２の容器で画成される第１および第２の空間を隔
離する隔膜と、この隔膜の前記第１の空間側に、前記隔
膜を支持するように配置され、第１空間および第２空間
の差圧を支持し且つ電子を透過するメッシュ状の差圧支
持用部材とを具えたことを特徴とする電子励起によるプ
ロセス装置。 - 【請求項２】 前記差圧支持用部材を金属メッシュを
以て構成し、前記第１および第２の空間を隔離する隔膜
の、少なくとも前記第２の空間側の表面に導電膜をコー
ティングし、前記金属メッシュおよび導電膜を接地した
ことを特徴とする請求項１記載の電子励起によるプロセ
ス装置。 - 【請求項３】 前記隔膜の膜厚を、０．５〜１．５μ
ｍとしたことを特徴とする請求項１記載の電子励起によ
るプロセス装置。 - 【請求項４】 前記第２の空間に反応ガスを循環させ
、第１の空間からの電子線で励起してプラズマを発生さ
せるように構成したことを特徴とする請求項１記載の電
子励起によるプロセス装置。 - 【請求項５】 電子を発生し、高真空に維持される第
１の空間を画成する第１の容器と、この第１の空間で発
生された電子による励起によって所定のプロセスを実行
する第２の空間を画成する第２の容器と、これら第１お
よび第２の容器で画成される第１および第２の空間を隔
離するように配置され、前記第１空間および第２空間の
差圧を支持し得る機械的強度を有し、導電性を有すると
ともに電子に対する透過性の高い隔膜とを具えたことを
特徴とする電子励起によるプロセス装置。 - 【請求項６】 前記隔膜を、不純物イオンを注入した
シリコンを以て形成したことを特徴とする請求項５記載
の電子線よるプロセス装置。 - 【請求項７】 前記隔膜を、シリコン基板の表面にポ
リイミド膜またはボロン、カーボンおよび窒素の化合物
膜をコーティングして形成したことを特徴とする請求項
５記載の電子励起によるプロセス装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14265691A JPH07122143B2 (ja) | 1991-05-20 | 1991-05-20 | 電子励起によるプロセス装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14265691A JPH07122143B2 (ja) | 1991-05-20 | 1991-05-20 | 電子励起によるプロセス装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7058686A Division JP2739889B2 (ja) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | 電子励起によるプロセス装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04341571A true JPH04341571A (ja) | 1992-11-27 |
| JPH07122143B2 JPH07122143B2 (ja) | 1995-12-25 |
Family
ID=15320441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14265691A Expired - Lifetime JPH07122143B2 (ja) | 1991-05-20 | 1991-05-20 | 電子励起によるプロセス装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07122143B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006210162A (ja) * | 2005-01-28 | 2006-08-10 | Stanley Electric Co Ltd | 電子線源 |
-
1991
- 1991-05-20 JP JP14265691A patent/JPH07122143B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006210162A (ja) * | 2005-01-28 | 2006-08-10 | Stanley Electric Co Ltd | 電子線源 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07122143B2 (ja) | 1995-12-25 |
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