JPH0650724B2 - 低温プラズマ電磁界制御機構 - Google Patents
低温プラズマ電磁界制御機構Info
- Publication number
- JPH0650724B2 JPH0650724B2 JP59239500A JP23950084A JPH0650724B2 JP H0650724 B2 JPH0650724 B2 JP H0650724B2 JP 59239500 A JP59239500 A JP 59239500A JP 23950084 A JP23950084 A JP 23950084A JP H0650724 B2 JPH0650724 B2 JP H0650724B2
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- JP
- Japan
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- temperature plasma
- magnetic field
- control mechanism
- low temperature
- electromagnetic field
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P50/00—Etching of wafers, substrates or parts of devices
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は低温プラズマ電磁界制御機構に係り、特に薄膜
表面処理用に生成された低温プラズマを電磁界で制御す
る低温プラズマ電磁界制御機構に関する。
表面処理用に生成された低温プラズマを電磁界で制御す
る低温プラズマ電磁界制御機構に関する。
最近の半導体薄膜生成およびエツチング等の表面処理装
置においては、膜均一度、成膜速度および表面処理速度
等の向上のために、電離または励起された多原子分子お
よび化合物等の低温プラズマを用いたものが広く採用さ
れている。
置においては、膜均一度、成膜速度および表面処理速度
等の向上のために、電離または励起された多原子分子お
よび化合物等の低温プラズマを用いたものが広く採用さ
れている。
第６図乃至第８図は従来の低温プラズマを用いたそれぞ
れ異なる半導体薄膜製造装置を示す。
れ異なる半導体薄膜製造装置を示す。
第６図は平行平板電極型薄膜製造装置を示している。真
空容器１は排気孔５と供給孔６を有して構成され、その
内部には高周波交流が印加される１対の平行平板電極
２，３が配置されている。電極３は試料台を兼ねてお
り、その上には基板４が取付けられている。
空容器１は排気孔５と供給孔６を有して構成され、その
内部には高周波交流が印加される１対の平行平板電極
２，３が配置されている。電極３は試料台を兼ねてお
り、その上には基板４が取付けられている。
真空容器１内を排気孔５から真空排気した後、電極２，
３間に高周波電界を加えながら供給孔６から材料ガスを
注入して電離し、この低温プラズマにより基板４の上に
薄膜を成長させている。
３間に高周波電界を加えながら供給孔６から材料ガスを
注入して電離し、この低温プラズマにより基板４の上に
薄膜を成長させている。
第７図は誘導コイル７を用いた薄膜製造装置を示してお
り、真空容器１の外周には電極３を包囲するように誘導
コイル７が配置され、誘導コイル７による誘導電界を用
いている。
り、真空容器１の外周には電極３を包囲するように誘導
コイル７が配置され、誘導コイル７による誘導電界を用
いている。
これらの両薄膜製造装置の場合、イオン化された材料ガ
スの低温プラズマは自由拡散によつて試料基板４に至
る。このため、基板４の表面での反応確率は場所によつ
て異なり、成膜後の膜厚は不均一になり易い。また膜厚
の生成速度は電離エネルギーを一定に保たなければなら
ず簡単に制御することはできない。
スの低温プラズマは自由拡散によつて試料基板４に至
る。このため、基板４の表面での反応確率は場所によつ
て異なり、成膜後の膜厚は不均一になり易い。また膜厚
の生成速度は電離エネルギーを一定に保たなければなら
ず簡単に制御することはできない。
第８図は従来の他の実施例によるプラズマ電磁界制御機
構を示している。
構を示している。
この例による薄膜製造装置は、プラズマ生成室１２と反
応室１３とを分離しており、プラズマ生成室１２に外側
に磁界コイル８を配置している。この磁界コイル８によ
り発生した磁界と、導波管９から注入した2.45ＧＨｚの
マイクロ波１０とにより、電子サイクロトロン共鳴を起
こし、供給孔６から注入した材料ガスを電離し、引出し
口１４から低温プラズマ状態にある材料ガスを反応室１
３に導き、試料基板４の上に薄膜を成長させている。こ
の装置は、「応用物理」第５２巻第２号（1983）の第１
１８頁に招介されている。
応室１３とを分離しており、プラズマ生成室１２に外側
に磁界コイル８を配置している。この磁界コイル８によ
り発生した磁界と、導波管９から注入した2.45ＧＨｚの
マイクロ波１０とにより、電子サイクロトロン共鳴を起
こし、供給孔６から注入した材料ガスを電離し、引出し
口１４から低温プラズマ状態にある材料ガスを反応室１
３に導き、試料基板４の上に薄膜を成長させている。こ
の装置は、「応用物理」第５２巻第２号（1983）の第１
１８頁に招介されている。
この製造装置では、試料基板４を垂直に貫く磁界を磁界
コイル８によつて与えることにより、低温プラズマ１１
の運動エネルギーに方向性を持たせている。しかし、膜
均一性および生成速度については、依然として磁界方向
に自由拡散になつているため十分ではなかつた。
コイル８によつて与えることにより、低温プラズマ１１
の運動エネルギーに方向性を持たせている。しかし、膜
均一性および生成速度については、依然として磁界方向
に自由拡散になつているため十分ではなかつた。
本発明の目的は低温プラズマのエネルギーおよび方向性
を制御可能な低温プラズマ電磁界制御機構を提供するに
ある。
を制御可能な低温プラズマ電磁界制御機構を提供するに
ある。
本発明は、低温プラズマを案内するために磁界を与える
手段を制御可能に設け、この磁界に対して直交する方向
に電界を与える手段を制御可能に設け、これらの磁界と
電界とを制御することによつて低温プラズマのエネルギ
ーおよび方向性を制御するようにしたことを特徴とす
る。
手段を制御可能に設け、この磁界に対して直交する方向
に電界を与える手段を制御可能に設け、これらの磁界と
電界とを制御することによつて低温プラズマのエネルギ
ーおよび方向性を制御するようにしたことを特徴とす
る。
以下本発明の実施例を図面によつて説明する。
第１図の低温プラズマ電磁界制御機構は、プラズマ生成
室１２近傍の構成において第８図の装置と同様である
が、反応室１３の近傍および電磁界配位において相違し
ている。
室１２近傍の構成において第８図の装置と同様である
が、反応室１３の近傍および電磁界配位において相違し
ている。
反応室１３の外周には磁界コイル１５が配置されてお
り、磁界コイル１５によつて発生した磁界は、プラズマ
生成室１２の磁界コイル８によつて発生した磁界と連続
的に接続している。反応室１３の中心には棒状電極１６
が配置されており、この棒状電極１６と反応室容器１８
間には任意の電圧を印加する電源１７が接続されてい
る。棒状電極１６とほぼ平行に、また垂直に配置した試
料台３には試料基板４が固定されている。
り、磁界コイル１５によつて発生した磁界は、プラズマ
生成室１２の磁界コイル８によつて発生した磁界と連続
的に接続している。反応室１３の中心には棒状電極１６
が配置されており、この棒状電極１６と反応室容器１８
間には任意の電圧を印加する電源１７が接続されてい
る。棒状電極１６とほぼ平行に、また垂直に配置した試
料台３には試料基板４が固定されている。
同図に示す円筒座標（ｒ，Θ，ｚ）系を考えると、プラ
ズマ生成室１２で第８図に示す従来例と同様にして生成
された低温プラズマは、磁界コイル１５により発生した
ｚ方向の磁界BZに勾配▽Ｂを持たせてプラズマ生成室１
２の磁界と連続的に接続されることにより、磁力線方向
の並進エネルギーε1を得る。同時に、反応室１３内の
棒状電極１６に任意の電圧を印加することにより、半径
方向、すなわちｒ方向の電界Ｅｒを発生し、この電界Ｅ
ｒと軸方向磁界ＢＺにより、反応室容器内の低温プラズ
マには周方向の力ＦΘ＝Ｅｒ×BZ（ベクトル積）が加わ
り磁力線と直交する方向の運動エネルギーε2を得る。
このため試料基板４の表面近傍では、低温プラズマの試
料基板４の表面への入射角と、その荷電粒子の持つ運動
エネルギーが制御できる。
ズマ生成室１２で第８図に示す従来例と同様にして生成
された低温プラズマは、磁界コイル１５により発生した
ｚ方向の磁界BZに勾配▽Ｂを持たせてプラズマ生成室１
２の磁界と連続的に接続されることにより、磁力線方向
の並進エネルギーε1を得る。同時に、反応室１３内の
棒状電極１６に任意の電圧を印加することにより、半径
方向、すなわちｒ方向の電界Ｅｒを発生し、この電界Ｅ
ｒと軸方向磁界ＢＺにより、反応室容器内の低温プラズ
マには周方向の力ＦΘ＝Ｅｒ×BZ（ベクトル積）が加わ
り磁力線と直交する方向の運動エネルギーε2を得る。
このため試料基板４の表面近傍では、低温プラズマの試
料基板４の表面への入射角と、その荷電粒子の持つ運動
エネルギーが制御できる。
第２図は上記機構の反応室１３の電磁界配位を示してお
り、軸方向すなわちｚ方向の磁界BZと半径方向電界Ｅｒ
とにより、低温プラズマはローレンツＦΘ（＝Ｅｒ×Ｂ
Ｚ）の力で周方向すなわちΘ方向に運動する。
り、軸方向すなわちｚ方向の磁界BZと半径方向電界Ｅｒ
とにより、低温プラズマはローレンツＦΘ（＝Ｅｒ×Ｂ
Ｚ）の力で周方向すなわちΘ方向に運動する。
磁界コイル８は低温プラズマの生成に必要な固定磁界を
発生するのに対し、磁界コイル１５は磁界の強さを制御
可能な電源に接続され、また電源１７も電界の強さを制
御可能に成されており、低温プラズマの磁界ＢＺに添う
磁力線方向または軸方向（ｚ方向）の運動エネルギー
と、それに直交する電界Ｅｒと磁界ＢＺによる軸直角方
向（ｒ，Θ方向）の運動エネルギーを制御して方向性を
制御することができる。これは、試料基板４上での荷電
粒子および反応性中性原子、分子類の運動エネルギーを
制御し、同時に投入電力、損失過程を決める電磁界配位
を制御することにより、低温プラズマの密度、電離度等
を制御することが可能となる。つまり、低温プラズマの
試料基板上での微視的諸量（運動エネルギー、速度成分
等）と、巨射的諸量（密度、温度、電離度等の分布）が
制御可能となる。
発生するのに対し、磁界コイル１５は磁界の強さを制御
可能な電源に接続され、また電源１７も電界の強さを制
御可能に成されており、低温プラズマの磁界ＢＺに添う
磁力線方向または軸方向（ｚ方向）の運動エネルギー
と、それに直交する電界Ｅｒと磁界ＢＺによる軸直角方
向（ｒ，Θ方向）の運動エネルギーを制御して方向性を
制御することができる。これは、試料基板４上での荷電
粒子および反応性中性原子、分子類の運動エネルギーを
制御し、同時に投入電力、損失過程を決める電磁界配位
を制御することにより、低温プラズマの密度、電離度等
を制御することが可能となる。つまり、低温プラズマの
試料基板上での微視的諸量（運動エネルギー、速度成分
等）と、巨射的諸量（密度、温度、電離度等の分布）が
制御可能となる。
第３図は他の実施例による低温プラズマ電磁界制御可能
を示す縦断面図であり、第４図は第３図のIV−IV線に沿
つた断面図である。
を示す縦断面図であり、第４図は第３図のIV−IV線に沿
つた断面図である。
この実施例におけるプラズマ生成室１２および磁界コイ
ル１５は先の実施例と同一であるが、反応室１３の内部
構成は先の実施例と相違している。
ル１５は先の実施例と同一であるが、反応室１３の内部
構成は先の実施例と相違している。
反応室１３内には、円筒座標（ｒ，Θ，ｚ）における軸
直角方向（ｒ，Θ方向）の電界E1を発生する試料台を兼
ねた３対の電極２４，２５，２６がそれぞれ対向配置さ
れている。この３対の電極には三相交流電源２３が接続
され、電界E1を周方向すなわちΘ方向に回転する。各電
極には反応室１３の反応室壁１８の近傍にｚ方向に配置
されており、試料基板４が取付けられている。
直角方向（ｒ，Θ方向）の電界E1を発生する試料台を兼
ねた３対の電極２４，２５，２６がそれぞれ対向配置さ
れている。この３対の電極には三相交流電源２３が接続
され、電界E1を周方向すなわちΘ方向に回転する。各電
極には反応室１３の反応室壁１８の近傍にｚ方向に配置
されており、試料基板４が取付けられている。
従つて、低温プラズマには、磁界コイル１５によるｚ方
向の磁界ＢＺと電界Ｅ１とによるローレンツF1（＝E1×
BZ（ベクトル積））が加わり、また電界生成用の三相交
流電源２３の周波数で回転することになる。試料台を兼
ねた電極２４〜２６に取付けられた試料基板４の近傍に
は、ローレンツ力によるドリフトおよび電界の回転によ
つて、低温プラズマと反応性中性原子および分子がエネ
ルギー緩和を行ないながら方向性を持つ粒子束となつて
作業基板４に至る。
向の磁界ＢＺと電界Ｅ１とによるローレンツF1（＝E1×
BZ（ベクトル積））が加わり、また電界生成用の三相交
流電源２３の周波数で回転することになる。試料台を兼
ねた電極２４〜２６に取付けられた試料基板４の近傍に
は、ローレンツ力によるドリフトおよび電界の回転によ
つて、低温プラズマと反応性中性原子および分子がエネ
ルギー緩和を行ないながら方向性を持つ粒子束となつて
作業基板４に至る。
この実施例においても、ｚ方向の磁界を制御可能な磁界
コイル１５と、ｒ，Θ方向の電界を制御可能な電極２
４，２５，２６および電源２３を用いることにより、先
の実施例と同じ効果を達成することができると共に、方
向性を持つ粒子束が得られる。これは三相交流電源２３
に限らず多相交流を用いることができる。また電源２３
は、直流電源であつて一定時間毎に電極２４，２５，２
６との接続を変えるようにするとこともできる。
コイル１５と、ｒ，Θ方向の電界を制御可能な電極２
４，２５，２６および電源２３を用いることにより、先
の実施例と同じ効果を達成することができると共に、方
向性を持つ粒子束が得られる。これは三相交流電源２３
に限らず多相交流を用いることができる。また電源２３
は、直流電源であつて一定時間毎に電極２４，２５，２
６との接続を変えるようにするとこともできる。
第５図は本発明の更に他の実施例による低温プラズマ電
磁界制御機構を示す。先の実施例と同一符号は同等物を
示している。
磁界制御機構を示す。先の実施例と同一符号は同等物を
示している。
この例では真空のプラズマ生成室兼反応室１３内に電極
２７，２８を配置し、この電極２７，２８間に電源２９
から高周波電界を印加して材料ガスを電離している。生
成された低温プラズマは、磁界コイル１５によつて発生
した軸方向の磁界によつて並進エネルギーを得る。また
電極２７，２８の中間に配置した棒状電極１６に電源１
７から所定電圧を印加し、磁界コイル１５による磁界に
対して直角な電界を発生し、この電界と磁界により反応
室１３内の低温プラズマに周方向の力を加え、磁力線と
直交する方向の運動エネルギーを得ている。電極２８に
試料基板４を固定することによつて、先の実施例と同等
の効果を得ることができる。
２７，２８を配置し、この電極２７，２８間に電源２９
から高周波電界を印加して材料ガスを電離している。生
成された低温プラズマは、磁界コイル１５によつて発生
した軸方向の磁界によつて並進エネルギーを得る。また
電極２７，２８の中間に配置した棒状電極１６に電源１
７から所定電圧を印加し、磁界コイル１５による磁界に
対して直角な電界を発生し、この電界と磁界により反応
室１３内の低温プラズマに周方向の力を加え、磁力線と
直交する方向の運動エネルギーを得ている。電極２８に
試料基板４を固定することによつて、先の実施例と同等
の効果を得ることができる。
これらの各実施例による低温プラズマ制御機構を例えば
薄膜生成用に用いれば、生成時の薄膜均一化、平坦化お
よび膜生成速度等の各性能を向上することができる。
薄膜生成用に用いれば、生成時の薄膜均一化、平坦化お
よび膜生成速度等の各性能を向上することができる。
以上説明したように本発明は、磁界コイル１５等の軸方
向の制御可能な磁界を発生する手段と、この磁界に直交
する制御可能な電界を発生する電源１７，２３や電極１
６，２４，２５，２６等の手段を設けたため、試料基板
に至る粒子のエネルギーおよび方向性等を制御すること
ができる。
向の制御可能な磁界を発生する手段と、この磁界に直交
する制御可能な電界を発生する電源１７，２３や電極１
６，２４，２５，２６等の手段を設けたため、試料基板
に至る粒子のエネルギーおよび方向性等を制御すること
ができる。
第１図は本発明の一実施例による低温プラズマ電磁界制
御機構の縦断面図、第２図は第１図の電磁界配位図、第
３図は本発明の他の実施例による低温プラズマ電磁界制
御機構の縦断面図、第４図は第３図のIV−IV線に沿つた
断面図、第５図は本発明の更に異なる実施例による低温
プラズマ電磁界制御機構の縦断面図、第６図、第７図お
よび第８図は従来のそれぞれ異なる実施例による薄膜製
造装置の縦断面図である。 ８……磁界コイル、１２……プラズマ生成室、１３……
反応室、１５……磁界コイル、１６……棒状電極、１７
……電源、２３……三相交流電源、２４〜２８……電
極。
御機構の縦断面図、第２図は第１図の電磁界配位図、第
３図は本発明の他の実施例による低温プラズマ電磁界制
御機構の縦断面図、第４図は第３図のIV−IV線に沿つた
断面図、第５図は本発明の更に異なる実施例による低温
プラズマ電磁界制御機構の縦断面図、第６図、第７図お
よび第８図は従来のそれぞれ異なる実施例による薄膜製
造装置の縦断面図である。 ８……磁界コイル、１２……プラズマ生成室、１３……
反応室、１５……磁界コイル、１６……棒状電極、１７
……電源、２３……三相交流電源、２４〜２８……電
極。
Claims (5)
- 【請求項１】真空にされた室内で低温プラズマの生成と
反応とを行なうようにした低温プラズマ電磁界制御機構
において、上記低温プラズマに所定方向の制御可能な磁
界を与える手段と、上記磁界に対してほぼ直方するよう
に制御可能な電界を与える手段とを設けたことを特徴と
する低温プラズマ電磁界制御機構。 - 【請求項２】上記特許請求の範囲第１項記載のものにお
いて、上記磁界を与える手段として磁界コイルを用いた
ことを特徴とする低温プラズマ電磁界制御機構。 - 【請求項３】上記特許請求の範囲第１項記載のものにお
いて、上記電界を与える手段は、上記磁界の方向に幅方
向をほぼ合わせて設けた棒状電極と、この棒状電極に所
定の電圧を印加する電源とから成ることを特徴とする低
温プラズマ電磁界制御機構。 - 【請求項４】上記特許請求の範囲第１項記載のものにお
いて、上記電界を与える手段は、上記磁界に対して直交
するように対向配置されて対を成す複数対の電極と、こ
の電極対の周方向に順次所定電圧を印加する電源とから
成ることを特徴とする低温プラズマ電磁界制御機構。 - 【請求項５】上記特許請求の範囲第４項記載のものにお
いて、上記電源として多相交流を用いたことを特徴とす
る低温プラズマ電磁界制御機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59239500A JPH0650724B2 (ja) | 1984-11-15 | 1984-11-15 | 低温プラズマ電磁界制御機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59239500A JPH0650724B2 (ja) | 1984-11-15 | 1984-11-15 | 低温プラズマ電磁界制御機構 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61119036A JPS61119036A (ja) | 1986-06-06 |
| JPH0650724B2 true JPH0650724B2 (ja) | 1994-06-29 |
Family
ID=17045704
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59239500A Expired - Lifetime JPH0650724B2 (ja) | 1984-11-15 | 1984-11-15 | 低温プラズマ電磁界制御機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0650724B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2628529B2 (ja) * | 1988-02-24 | 1997-07-09 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマｃｖｄ装置 |
| JP2650326B2 (ja) * | 1988-06-16 | 1997-09-03 | 株式会社島津製作所 | プラズマ処理装置 |
| JPH0223613A (ja) * | 1988-07-12 | 1990-01-25 | Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd | プラズマ反応装置 |
-
1984
- 1984-11-15 JP JP59239500A patent/JPH0650724B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61119036A (ja) | 1986-06-06 |
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