JPH068510B2 - プラズマ／イオン生成源およびプラズマ／イオン処理装置 - Google Patents
プラズマ／イオン生成源およびプラズマ／イオン処理装置Info
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- JPH068510B2 JPH068510B2 JP63218503A JP21850388A JPH068510B2 JP H068510 B2 JPH068510 B2 JP H068510B2 JP 63218503 A JP63218503 A JP 63218503A JP 21850388 A JP21850388 A JP 21850388A JP H068510 B2 JPH068510 B2 JP H068510B2
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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／イオン生成源およびそれを用いた
プラズマCVD装置やプラズマエッチング装置のようなプ
ラズマ／イオン処理装置の高性能化に関し、特に大きな
面積の試料を処置するのに好適なプラズマ／イオン生成
源およびそれを用いたプラズマ／イオン処理装置に関す
るものである。
プラズマCVD装置やプラズマエッチング装置のようなプ
ラズマ／イオン処理装置の高性能化に関し、特に大きな
面積の試料を処置するのに好適なプラズマ／イオン生成
源およびそれを用いたプラズマ／イオン処理装置に関す
るものである。
［従来の技術］ 半導体製造のプロセス技術として、ドライプロセスが半
導体装置の微細化および高集積化のために非常に重要な
技術となってきた。このようなドライプロセスにおい
て、エッチング，デポジション，イオン打ち込みなどを
プラズマ・イオンを用いて行うプラズマ処理装置が最近
使用されつつある。また、次世代材料の創成，材料の表
面特性を改質する新プロセス技術としても、このような
イオン・プラズマを用いたイオン・プラズマアシスト技
術が注目されている。これらの代表的な装置例として
は、プラズマCVD装置，イオンシャワーエッチング装
置，プラズマ流エッチング装置，イオン打ち込み装置，
ダイナミックイオンビームミキシング装置，イオンアシ
ストデポジション装置等がある。
導体装置の微細化および高集積化のために非常に重要な
技術となってきた。このようなドライプロセスにおい
て、エッチング，デポジション，イオン打ち込みなどを
プラズマ・イオンを用いて行うプラズマ処理装置が最近
使用されつつある。また、次世代材料の創成，材料の表
面特性を改質する新プロセス技術としても、このような
イオン・プラズマを用いたイオン・プラズマアシスト技
術が注目されている。これらの代表的な装置例として
は、プラズマCVD装置，イオンシャワーエッチング装
置，プラズマ流エッチング装置，イオン打ち込み装置，
ダイナミックイオンビームミキシング装置，イオンアシ
ストデポジション装置等がある。
第７図に従来のECR放電を用いたプラズマ生成源および
それを用いたECR CVD装置の基本構成を示す（例えば、J
pn.J.Appl.Phys.vol.22,no.4,(1983)L210〜212参照）。
第７図において、１はプラズマ生成室であり、このプラ
ズマ生成室１には、マイクロ波発振源（図示省略）から
アイソレータおよび整合器（図示省略）を介して得たマ
イクロ波（たとえば2.45GHz）を、導波管２およびマイ
クロ波導入窓３を介して導く、プラズマ生成室１の周囲
には電子サイクロトロン共鳴（ECR）のための磁気コイ
ル４を配置する。プラズマ生成室１にはガス導入口５よ
りプラズマ化すべきガスを導入する。６はプラズマ生成
室１の外壁に冷却水を導く冷却水通路である。
それを用いたECR CVD装置の基本構成を示す（例えば、J
pn.J.Appl.Phys.vol.22,no.4,(1983)L210〜212参照）。
第７図において、１はプラズマ生成室であり、このプラ
ズマ生成室１には、マイクロ波発振源（図示省略）から
アイソレータおよび整合器（図示省略）を介して得たマ
イクロ波（たとえば2.45GHz）を、導波管２およびマイ
クロ波導入窓３を介して導く、プラズマ生成室１の周囲
には電子サイクロトロン共鳴（ECR）のための磁気コイ
ル４を配置する。プラズマ生成室１にはガス導入口５よ
りプラズマ化すべきガスを導入する。６はプラズマ生成
室１の外壁に冷却水を導く冷却水通路である。
プラズマ生成室１の底部にはプラズマリミッタ７を設
け、プラズマ生成室１で発生させたプラズマを、このプ
ラズマリミッタ７を介してプラズマ流８として取り出
し、試料室９内に配置した試料台10上の試料11に導く、
12は試料室９に対するガス導入口である。13は、プラズ
マ生成室１および試料室９を真空に引くための排気系で
ある。
け、プラズマ生成室１で発生させたプラズマを、このプ
ラズマリミッタ７を介してプラズマ流８として取り出
し、試料室９内に配置した試料台10上の試料11に導く、
12は試料室９に対するガス導入口である。13は、プラズ
マ生成室１および試料室９を真空に引くための排気系で
ある。
プラズマ生成室１にガス導入口５よりガスを導入すると
共に、導波管２からマイクロ波（例えば2.45GHz）を導
入し、磁気コイル４によって電子サイクロトロン共鳴
（ECR）条件の直流磁場（875ガウス）をマイクロ波電界
に対して直角方向に印加すると、これらの相互作用で、
プラズマ発生室１に導入されたガスはプラズマになる。
例えば、試料（Siウエハ等）11の上にSiO2をデポジショ
ンする場合には、ガス導入口５から酸素ガスを導入して
プラズマ化し、ガス導入口12からSiH4を導入することに
より、試料11を加熱することなくその試料11の上に緻密
な膜が低温で形成される。また、試料11の表面のSiO2を
エッチングする場合には、ガス導入口５から導入したCF
4などのガスをプラズマ化して試料11を照射することに
よりSiO2がエッチングされる。
共に、導波管２からマイクロ波（例えば2.45GHz）を導
入し、磁気コイル４によって電子サイクロトロン共鳴
（ECR）条件の直流磁場（875ガウス）をマイクロ波電界
に対して直角方向に印加すると、これらの相互作用で、
プラズマ発生室１に導入されたガスはプラズマになる。
例えば、試料（Siウエハ等）11の上にSiO2をデポジショ
ンする場合には、ガス導入口５から酸素ガスを導入して
プラズマ化し、ガス導入口12からSiH4を導入することに
より、試料11を加熱することなくその試料11の上に緻密
な膜が低温で形成される。また、試料11の表面のSiO2を
エッチングする場合には、ガス導入口５から導入したCF
4などのガスをプラズマ化して試料11を照射することに
よりSiO2がエッチングされる。
また、第７図の装置において、プラズマリミッタ７によ
るプラズマの引き出し口にイオン引き出し電極を取り付
けて、プラズマ中のイオンのみを取り出し、しかもその
イオンエネルギを制御することによって、この装置をイ
オンシャワーエッチング装置として使用することもでき
る。
るプラズマの引き出し口にイオン引き出し電極を取り付
けて、プラズマ中のイオンのみを取り出し、しかもその
イオンエネルギを制御することによって、この装置をイ
オンシャワーエッチング装置として使用することもでき
る。
［発明が解決しようとする課題］ 従来、この種のマイクロ波励起によるプラズマ生成室の
空洞は、直径20cm程度であり、これにより極端に大き
な、たとえば長さが1m程度以上の試料を加工するのは困
難であった。この要求に応えるためには、大口径のプラ
ズマを生成するプラズマ生成源を用いた大口径プラズマ
デポジション／エッチング装置やダイナミックイオンビ
ームミキシング装置の開発が必要である。そのために
は、大口径ビームのプラズマを生成するプラズマ生成源
の開発が必須である。
空洞は、直径20cm程度であり、これにより極端に大き
な、たとえば長さが1m程度以上の試料を加工するのは困
難であった。この要求に応えるためには、大口径のプラ
ズマを生成するプラズマ生成源を用いた大口径プラズマ
デポジション／エッチング装置やダイナミックイオンビ
ームミキシング装置の開発が必要である。そのために
は、大口径ビームのプラズマを生成するプラズマ生成源
の開発が必須である。
ところが、第７図のようなプラズマ生成源においては、
単純にプラズマ生成室を大きくして、大口径のプラズマ
生成源を構成しても、マイクロ波の電界強度は周辺で弱
くなり、しかもマイクロ波の伝播モードも多重モードに
なり電界強度の不均一化が生じるため、プラズマ密度が
低下するばかりか、均一性を得る条件が激しくなってく
る。さらにまた、複数個のプラズマ生成源を単純に並べ
て面積を大きくすることを試みても、比較的大きな磁気
回路を用いているため、プラズマ生成源の間隙を空ける
必要があり、プラズマビーム均一化が困難であったり、
あるいはプラズマ密度が低下してしまうという問題があ
った。
単純にプラズマ生成室を大きくして、大口径のプラズマ
生成源を構成しても、マイクロ波の電界強度は周辺で弱
くなり、しかもマイクロ波の伝播モードも多重モードに
なり電界強度の不均一化が生じるため、プラズマ密度が
低下するばかりか、均一性を得る条件が激しくなってく
る。さらにまた、複数個のプラズマ生成源を単純に並べ
て面積を大きくすることを試みても、比較的大きな磁気
回路を用いているため、プラズマ生成源の間隙を空ける
必要があり、プラズマビーム均一化が困難であったり、
あるいはプラズマ密度が低下してしまうという問題があ
った。
すなわち、従来のECRプラズマ生成源では、プラズマ生
成室の空洞を大きくしても均一なプラズマが得られず、
均一で大口径のビームを得るためには限界があった。さ
らにまた、ECRプラズマ生成源は、比較的大きな磁場を
発生する磁気コイルを用いているため、間隙を空けるこ
となしにプラズマ生成源を設置できなかったため、複数
個のプラズマ生成源を単純に並べても均一で大面積のプ
ラズマビームを得ることは困難であった。
成室の空洞を大きくしても均一なプラズマが得られず、
均一で大口径のビームを得るためには限界があった。さ
らにまた、ECRプラズマ生成源は、比較的大きな磁場を
発生する磁気コイルを用いているため、間隙を空けるこ
となしにプラズマ生成源を設置できなかったため、複数
個のプラズマ生成源を単純に並べても均一で大面積のプ
ラズマビームを得ることは困難であった。
このような目的に対処するためには、均一な大口径プラ
ズマを発生するプラズマ生成源の開発が重要な課題にな
っている。
ズマを発生するプラズマ生成源の開発が重要な課題にな
っている。
そこで、本発明の目的は、均一で大口径のプラズマ／イ
オンを発生するプラズマ／イオン生成源を提供すること
にある。
オンを発生するプラズマ／イオン生成源を提供すること
にある。
本発明の他の目的は、かかるプラズマ／イオン生成源を
用いて、大面積の試料を処理できるプラズマ／イオン処
理装置を提供することにある。
用いて、大面積の試料を処理できるプラズマ／イオン処
理装置を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ このような目的を達成するために、本発明プラズマ生成
源は、複数列の形態で配列され、プラズマを生成する複
数個のプラズマ生成部と、複数個のプラズマ生成部でそ
れぞれ生成された複数のプラズマが導かれるプラズマ結
合用空洞部と、複数列の各々の列のプラズマ生成部から
のプラズマをプラズマ結合用空洞部内において重ね合わ
せるプラズマ結合手段とを具えたことを特徴とする。
源は、複数列の形態で配列され、プラズマを生成する複
数個のプラズマ生成部と、複数個のプラズマ生成部でそ
れぞれ生成された複数のプラズマが導かれるプラズマ結
合用空洞部と、複数列の各々の列のプラズマ生成部から
のプラズマをプラズマ結合用空洞部内において重ね合わ
せるプラズマ結合手段とを具えたことを特徴とする。
本発明プラズマ処理装置は、複数列の形態で配列され、
プラズマを生成する複数個のプラズマ生成部と、複数個
のプラズマ生成部でそれぞれ生成された複数のプラズマ
が導かれるプラズマ結合用空洞部と、複数列の各々の列
のプラズマ生成部からのプラズマをプラズマ結合用空洞
部内において重ね合わせるプラズマ結合手段と、プラズ
マ結合用空洞に接続された試料室と、試料室内に配置さ
れ、複数個のプラズマ生成部からのプラズマにより処理
される試料を載置可能な試料台とを具え、複数列の各々
の列の複数個のプラズマ生成部からのプラズマが試料の
上に重ね合わされて照射されるようにしたことを特徴と
する。
プラズマを生成する複数個のプラズマ生成部と、複数個
のプラズマ生成部でそれぞれ生成された複数のプラズマ
が導かれるプラズマ結合用空洞部と、複数列の各々の列
のプラズマ生成部からのプラズマをプラズマ結合用空洞
部内において重ね合わせるプラズマ結合手段と、プラズ
マ結合用空洞に接続された試料室と、試料室内に配置さ
れ、複数個のプラズマ生成部からのプラズマにより処理
される試料を載置可能な試料台とを具え、複数列の各々
の列の複数個のプラズマ生成部からのプラズマが試料の
上に重ね合わされて照射されるようにしたことを特徴と
する。
本発明イオン生成源は、複数列の形態で配列され、プラ
ズマを生成する複数個のプラズマ生成部と、複数個のプ
ラズマ生成部でそれぞれ生成された複数のプラズマが導
かれるプラズマ結合用空洞部と、複数列の各々の列のプ
ラズマ生成部からのプラズマをプラズマ結合用空洞部内
において重ね合わせるプラズマ結合手段と、プラズマ結
合用空洞部からイオンを引き出すイオン引き出し電極系
とを具えたことを特徴とする。
ズマを生成する複数個のプラズマ生成部と、複数個のプ
ラズマ生成部でそれぞれ生成された複数のプラズマが導
かれるプラズマ結合用空洞部と、複数列の各々の列のプ
ラズマ生成部からのプラズマをプラズマ結合用空洞部内
において重ね合わせるプラズマ結合手段と、プラズマ結
合用空洞部からイオンを引き出すイオン引き出し電極系
とを具えたことを特徴とする。
本発明イオン処理装置は、複数列の形態で配列され、プ
ラズマを生成する複数個のプラズマ生成部と、複数個の
プラズマ生成部でそれぞれ生成された複数のプラズマが
導かれるプラズマ結合用空洞部と、複数列の各々の列の
プラズマ生成部からのプラズマをプラズマ結合用空洞部
内において重ね合わせるプラズマ結合手段と、プラズマ
結合用空洞部からイオンを引き出すイオン引き出し電極
系と、プラズマ結合用空洞に接続された試料室と、試料
室内に配置され、イオンにより処理される試料を載置可
能な試料台とを具え、イオン引き出し電極系からのイオ
ンが試料の上に重ね合わされて照射されるようにしたこ
とを特徴とする。
ラズマを生成する複数個のプラズマ生成部と、複数個の
プラズマ生成部でそれぞれ生成された複数のプラズマが
導かれるプラズマ結合用空洞部と、複数列の各々の列の
プラズマ生成部からのプラズマをプラズマ結合用空洞部
内において重ね合わせるプラズマ結合手段と、プラズマ
結合用空洞部からイオンを引き出すイオン引き出し電極
系と、プラズマ結合用空洞に接続された試料室と、試料
室内に配置され、イオンにより処理される試料を載置可
能な試料台とを具え、イオン引き出し電極系からのイオ
ンが試料の上に重ね合わされて照射されるようにしたこ
とを特徴とする。
［作用］ 本発明では、プラズマを生成する複数のECRプラズマ生
成部を２列以上設置し、しかも異なる列のプラズマ生成
部のプラズマを重ね合わせる磁気回路などのプラズマ結
合手段を具備することにより、大口径で均一なプラズマ
／イオンビームを生成することができる。これによって
複数個のプラズマ／イオン生成源を間隙を空けないで配
置したのと等価にできるとともに、プラズマ／イオンの
重ね合わさる度合いを制御できるので、プラズマビー
ム，イオンビームの均一性を向上できる。しかもまた、
このようにすることにより、１つのプラズマ／イオン生
成源のプラズマ／イオン密度と同程度以上のプラズマ／
イオン密度で試料を照射できるので、大面積の試料を高
速に処理できる。
成部を２列以上設置し、しかも異なる列のプラズマ生成
部のプラズマを重ね合わせる磁気回路などのプラズマ結
合手段を具備することにより、大口径で均一なプラズマ
／イオンビームを生成することができる。これによって
複数個のプラズマ／イオン生成源を間隙を空けないで配
置したのと等価にできるとともに、プラズマ／イオンの
重ね合わさる度合いを制御できるので、プラズマビー
ム，イオンビームの均一性を向上できる。しかもまた、
このようにすることにより、１つのプラズマ／イオン生
成源のプラズマ／イオン密度と同程度以上のプラズマ／
イオン密度で試料を照射できるので、大面積の試料を高
速に処理できる。
［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。
る。
実施例１ 第１図(A)および(B)は本発明ECRプラズマ生成源の一実
施例を示す構成図であって、第１図(A)はこのプラズマ
生成源を横から見た構成図、第１図(B)は同じく上から
見た構成図を示す。
施例を示す構成図であって、第１図(A)はこのプラズマ
生成源を横から見た構成図、第１図(B)は同じく上から
見た構成図を示す。
第１図(A)および(B)において、21は複数個のECRプラズ
マ生成部を示す。プラズマ生成部21の各々それ自体は第
７図示の従来公知の構成でよく、プラズマ生成室１とし
てのプラズマ生成用空洞、マイクロ波導入用の導波管
２、マイクロ波導入窓３、磁気コイル４、ガス導入口
５、冷却水通路（図示せず）、プラズマリミッタ７を有
する。
マ生成部を示す。プラズマ生成部21の各々それ自体は第
７図示の従来公知の構成でよく、プラズマ生成室１とし
てのプラズマ生成用空洞、マイクロ波導入用の導波管
２、マイクロ波導入窓３、磁気コイル４、ガス導入口
５、冷却水通路（図示せず）、プラズマリミッタ７を有
する。
22はプラズマ結合用の矩形状の空洞部であって、複数の
プラズマ生成部21を２列に分けて、この空洞部22の互い
に対向する側面に配置する。それにより、各プラズマ生
成部21のプラズマリミッタ７より取り出されたプラズマ
流23をこの空洞部22内に導く。このプラズマ結合用空洞
部22の外周部には、プラズマ結合用磁気回路を構成する
磁気コイル24を配置して、その磁力線によって各プラズ
マ流23を同一方向、すなわちこの磁力線の方向に偏向さ
せる。
プラズマ生成部21を２列に分けて、この空洞部22の互い
に対向する側面に配置する。それにより、各プラズマ生
成部21のプラズマリミッタ７より取り出されたプラズマ
流23をこの空洞部22内に導く。このプラズマ結合用空洞
部22の外周部には、プラズマ結合用磁気回路を構成する
磁気コイル24を配置して、その磁力線によって各プラズ
マ流23を同一方向、すなわちこの磁力線の方向に偏向さ
せる。
ECRプラズマ生成部21は矩形状のプラズマ結合用空洞部2
2の周囲の互いに対向する側面に２個以上（本例では合
計で８個）が配列されている。たとえば、ECRイオン生
成部21の列方向の外寸を20cmとすると、プラズマ結合用
空洞部22の列方向の長さは90cm程度となる。ECRプラズ
マ生成部21の磁気コイル４については、通常、2.45GHz
に対するECR条件である875ガウス近傍の磁場が使われて
おり、比較的大きな磁場が外側まできている。本実施例
では、このようなECRプラズマ生成部21の磁気コイル４
で発生する磁界の磁力線の方向と直交する磁力線を発生
し、かつ双方の磁力線の方向が連続するように磁気回路
４と24の相互の極性を定めて、プラズマ結合用の磁気回
路24を構成配置し、それによりECRプラズマ生成部21で
生成されたプラズマは、プラズマ結合用の磁力線に沿
い、かつその磁力線の方向に曲げられ、重ね合わされて
結合プラズマ流27となる。
2の周囲の互いに対向する側面に２個以上（本例では合
計で８個）が配列されている。たとえば、ECRイオン生
成部21の列方向の外寸を20cmとすると、プラズマ結合用
空洞部22の列方向の長さは90cm程度となる。ECRプラズ
マ生成部21の磁気コイル４については、通常、2.45GHz
に対するECR条件である875ガウス近傍の磁場が使われて
おり、比較的大きな磁場が外側まできている。本実施例
では、このようなECRプラズマ生成部21の磁気コイル４
で発生する磁界の磁力線の方向と直交する磁力線を発生
し、かつ双方の磁力線の方向が連続するように磁気回路
４と24の相互の極性を定めて、プラズマ結合用の磁気回
路24を構成配置し、それによりECRプラズマ生成部21で
生成されたプラズマは、プラズマ結合用の磁力線に沿
い、かつその磁力線の方向に曲げられ、重ね合わされて
結合プラズマ流27となる。
プラズマ結合用の磁気回路24は、例えばプラズマ結合用
空洞22の形状にあわせて、矩形状に導線を巻いた矩形状
の磁気コイルで構成することができる。
空洞22の形状にあわせて、矩形状に導線を巻いた矩形状
の磁気コイルで構成することができる。
本実施例はこのような構成になっているので、ECRプラ
ズマ生成部21のプラズマ生成用空洞１にガス導入口５か
らガス、マイクロ波導入導波管２からマイクロ波を導入
し、マグネットコイル４で磁場を発生すれば、プラズマ
が生成される。このようにして生成されたプラズマ生成
用空洞１からのプラズマ流23は、プラズマ結合用磁気回
路24で発生する磁場の作用で、お互いに列方向に重なり
合うように引き出し電極系25の方向に曲げられる。この
重ね合わされたプラズマ流27は、引き出し電極系25がな
ければ、このままプラズマ生成源として、プラズマ処理
に使うことができる。
ズマ生成部21のプラズマ生成用空洞１にガス導入口５か
らガス、マイクロ波導入導波管２からマイクロ波を導入
し、マグネットコイル４で磁場を発生すれば、プラズマ
が生成される。このようにして生成されたプラズマ生成
用空洞１からのプラズマ流23は、プラズマ結合用磁気回
路24で発生する磁場の作用で、お互いに列方向に重なり
合うように引き出し電極系25の方向に曲げられる。この
重ね合わされたプラズマ流27は、引き出し電極系25がな
ければ、このままプラズマ生成源として、プラズマ処理
に使うことができる。
あるいはまた、第１図(A)に示すように、重ね合わされ
たプラズマ流27の下流側にイオン引き出し電極系25を配
置することにより、プラズマ中からイオンビーム26を取
り出すとともに、そのイオンエネルギを必要とするエネ
ルギに制御することができる。なお、第１図(A)では、
イオン引き出し電極系25として、３枚電極の構成例を示
してあるが、制御するイオンエネルギに対応して、２枚
電極，１枚電極，単葉メッシュ電極などの各種引き出し
電極を使用することができる。
たプラズマ流27の下流側にイオン引き出し電極系25を配
置することにより、プラズマ中からイオンビーム26を取
り出すとともに、そのイオンエネルギを必要とするエネ
ルギに制御することができる。なお、第１図(A)では、
イオン引き出し電極系25として、３枚電極の構成例を示
してあるが、制御するイオンエネルギに対応して、２枚
電極，１枚電極，単葉メッシュ電極などの各種引き出し
電極を使用することができる。
本実施例では、このように複数個のプラズマ生成部を列
の形態で配置した構成であるから、プラズマ密度とその
均一性を損なうことなく、列方向に非常に長いプラズマ
ビーム27もしくはイオンビーム26を生成できる。原理的
には、プラズマ生成部21の個数を増大することにより、
ビームの列方向の長さを制限なく大きくできる。したが
って、本発明は、一方向に長い試料に対して有効なこと
は勿論のこと、他方向には試料を動かすことにより２次
元の面積の大きな試料の処理ができる。また、各ECRプ
ラズマ生成部21が200mAに相当するプラズマを生成すれ
ば、８個のプラズマ生成部21によって合計で1.5Aを越え
るような大電流プラズマ生成源を構成することができ
る。しかもまた、結合用磁気回路24の配置と位置および
磁場の強さを適切に定めることにより、ビームの均一性
を制御することができる。
の形態で配置した構成であるから、プラズマ密度とその
均一性を損なうことなく、列方向に非常に長いプラズマ
ビーム27もしくはイオンビーム26を生成できる。原理的
には、プラズマ生成部21の個数を増大することにより、
ビームの列方向の長さを制限なく大きくできる。したが
って、本発明は、一方向に長い試料に対して有効なこと
は勿論のこと、他方向には試料を動かすことにより２次
元の面積の大きな試料の処理ができる。また、各ECRプ
ラズマ生成部21が200mAに相当するプラズマを生成すれ
ば、８個のプラズマ生成部21によって合計で1.5Aを越え
るような大電流プラズマ生成源を構成することができ
る。しかもまた、結合用磁気回路24の配置と位置および
磁場の強さを適切に定めることにより、ビームの均一性
を制御することができる。
なお、第１図(A)においては、イオン引き出し電極系25
を用いてイオンビームを生成するイオン源の形態の例を
示したが、上述したように、引き出し電極系を設けずに
プラズマ流27自体を用いるプラズマ生成源として使用で
きることは言うまでもない。
を用いてイオンビームを生成するイオン源の形態の例を
示したが、上述したように、引き出し電極系を設けずに
プラズマ流27自体を用いるプラズマ生成源として使用で
きることは言うまでもない。
さらにまた、本実施例では、第１図(A)に示すように、
プラズマ結合用空洞部22の対向側面に、ほぼ同一水平面
上に２列にプラズマ生成部21を配置したが、このような
水平面を複数設定して、各水平面に沿って、第１図(A)
に示したような形態で、３列あるいは４列以上にプラズ
マ生成部21を配列した多段重ね合わせの形態としてもよ
い。
プラズマ結合用空洞部22の対向側面に、ほぼ同一水平面
上に２列にプラズマ生成部21を配置したが、このような
水平面を複数設定して、各水平面に沿って、第１図(A)
に示したような形態で、３列あるいは４列以上にプラズ
マ生成部21を配列した多段重ね合わせの形態としてもよ
い。
実施例２ 第２図(A)および(B)は本発明プラズマ加工装置の一実施
例であって、本発明実施例１のプラズマ生成源を用いた
プラズマCVD装置／イオン流エッチング装置の構成例で
ある。第２図(A)において、プラズマ結合用空洞部22の
下部に設けたプラズマリミッタ７および試料室の構造は
第７図の従来例と同様である。符号56は光を空洞部22に
導入する窓硝子、57は紫外線，赤外線のような光であ
る。
例であって、本発明実施例１のプラズマ生成源を用いた
プラズマCVD装置／イオン流エッチング装置の構成例で
ある。第２図(A)において、プラズマ結合用空洞部22の
下部に設けたプラズマリミッタ７および試料室の構造は
第７図の従来例と同様である。符号56は光を空洞部22に
導入する窓硝子、57は紫外線，赤外線のような光であ
る。
列の形態で配置された複数個のプラズマ生成部21で生成
されたプラズマはプラズマ結合用の空洞部22のなかで相
互に重ね合わされて、プラズマ密度の高い結合プラズマ
流27として試料台10の方向に輸送される。
されたプラズマはプラズマ結合用の空洞部22のなかで相
互に重ね合わされて、プラズマ密度の高い結合プラズマ
流27として試料台10の方向に輸送される。
あるいはまた、プラズマリミッタ７の代わりに引き出し
電極系を設置することにより、イオンを引き出し、その
エネルギを制御することができる。
電極系を設置することにより、イオンを引き出し、その
エネルギを制御することができる。
この試料台10の上に種々の試料11を設置することによ
り、デポジション，エッチング等のプラズマ処理，イオ
ンビーム処理を行うことができる。
り、デポジション，エッチング等のプラズマ処理，イオ
ンビーム処理を行うことができる。
例えば、不活性ガス，水素化物、ハロゲン化物，有機金
属化合物ガスなどの各種のガス（Ar,Kr,H2,O2,SiH4,GeH
4,AsH3,GaR3,AR3,CF4など）を用いて、絶縁膜，金属
膜，化合物（Si,SiO2,Si3N4,Ge,A,GaAsなど）の膜形
成やエッチングを行うことができる。この装置によれ
ば、先に説明したように、生成されるプラズマ流あるい
はイオンビームを列方向にいくらでも大きなビーム径に
できるので、非常に大きな試料を処理でき、たとえば1m
を越える試料の処理に対して特に有効である。すなわ
ち、本実施例によれば、一方向に均一なプラズマ処理が
できるから、他方向には、矢印で示すように試料11を移
動することにより、大面積の試料に高品質の膜を形成し
たり、高精度にエッチングしたり、高イオンエネルギの
イオンを照射して表面を改質したりすることができる。
例えば、大面積のステンレス鋼，鉄，プラスチツクの表
面に、低温でSiO2,Si3N4の絶縁体を付着して腐食性，耐
摩耗特性を向上させる場合に有効である。しかもまた、
複数個のプラズマ生成部21を用いて、プラズマ密度が低
下することなくプラズマ処理しているので、高速に処理
できる。
属化合物ガスなどの各種のガス（Ar,Kr,H2,O2,SiH4,GeH
4,AsH3,GaR3,AR3,CF4など）を用いて、絶縁膜，金属
膜，化合物（Si,SiO2,Si3N4,Ge,A,GaAsなど）の膜形
成やエッチングを行うことができる。この装置によれ
ば、先に説明したように、生成されるプラズマ流あるい
はイオンビームを列方向にいくらでも大きなビーム径に
できるので、非常に大きな試料を処理でき、たとえば1m
を越える試料の処理に対して特に有効である。すなわ
ち、本実施例によれば、一方向に均一なプラズマ処理が
できるから、他方向には、矢印で示すように試料11を移
動することにより、大面積の試料に高品質の膜を形成し
たり、高精度にエッチングしたり、高イオンエネルギの
イオンを照射して表面を改質したりすることができる。
例えば、大面積のステンレス鋼，鉄，プラスチツクの表
面に、低温でSiO2,Si3N4の絶縁体を付着して腐食性，耐
摩耗特性を向上させる場合に有効である。しかもまた、
複数個のプラズマ生成部21を用いて、プラズマ密度が低
下することなくプラズマ処理しているので、高速に処理
できる。
あるいはまた、第２図(A)に示すように、窓硝子56を介
して、紫外線，赤外線のような光57で試料11を照射する
ことにより、試料表面の温度を上げたり、表面反応を促
進したり、表面の汚れを除去したりして、より高度の処
理を付加することができる。
して、紫外線，赤外線のような光57で試料11を照射する
ことにより、試料表面の温度を上げたり、表面反応を促
進したり、表面の汚れを除去したりして、より高度の処
理を付加することができる。
なお、第２図(A)では、各ECRプラズマ生成部21からのプ
ラズマ流23を直角方向に曲げて結合する例を示したが、
一般にはこの偏向角度は小さいほどプラズマ流を重ね合
わせやすい。そこで偏向角度を小さくした構成の具体例
を第３図に示す。第３図において、28はプラズマ結合用
空洞部であって、その上部には傾斜をつけたテーパ面で
形成し、そのテーパ面に複数個のECRプラズマ生成部21
を配設して、プラズマ流23の偏向角度を９０度より小さ
くする。この実施例において、残余の構成および動作は
第２図の場合と全く同じである。また、第３図では、試
料室９へのガスの供給方法として、ガスが試料11の近傍
に均一に供給されるようにガス供給機構29を試料11の近
傍に配置した。
ラズマ流23を直角方向に曲げて結合する例を示したが、
一般にはこの偏向角度は小さいほどプラズマ流を重ね合
わせやすい。そこで偏向角度を小さくした構成の具体例
を第３図に示す。第３図において、28はプラズマ結合用
空洞部であって、その上部には傾斜をつけたテーパ面で
形成し、そのテーパ面に複数個のECRプラズマ生成部21
を配設して、プラズマ流23の偏向角度を９０度より小さ
くする。この実施例において、残余の構成および動作は
第２図の場合と全く同じである。また、第３図では、試
料室９へのガスの供給方法として、ガスが試料11の近傍
に均一に供給されるようにガス供給機構29を試料11の近
傍に配置した。
実施例３ 第４図は本発明の別の実施例を示し、ここで符号31はプ
ラズマの進行方向に磁力線を有しなかったり、あるいは
弱い磁場でプラズマを生成しているプラズマ生成部であ
る。32はプラズマ生成部31から取り出したプラズマ流23
を制御するための補助磁気回路である。ここで、プラズ
マ制御用の補助磁気回路32の磁力線の方向は、プラズマ
をプラズマ結合用空洞部22から引き出す方向、すなわち
プラズマ結合用磁気回路24の磁力線の方向と直交し、か
つ双方の磁力線の方向が連続するように磁気回路24と32
の相互の極性を定めるものとする。本実施例の残余の構
成および動作は第２図(A)および(B)の場合と全く同様で
あり、これらの磁場の作用によりプラズマ生成部31で生
成されたプラズマ流33は、磁気回路24による磁力線の方
向に曲げられるとともに重ね合わされて結合プラズマ流
27として、試料11を照射して加工する。
ラズマの進行方向に磁力線を有しなかったり、あるいは
弱い磁場でプラズマを生成しているプラズマ生成部であ
る。32はプラズマ生成部31から取り出したプラズマ流23
を制御するための補助磁気回路である。ここで、プラズ
マ制御用の補助磁気回路32の磁力線の方向は、プラズマ
をプラズマ結合用空洞部22から引き出す方向、すなわち
プラズマ結合用磁気回路24の磁力線の方向と直交し、か
つ双方の磁力線の方向が連続するように磁気回路24と32
の相互の極性を定めるものとする。本実施例の残余の構
成および動作は第２図(A)および(B)の場合と全く同様で
あり、これらの磁場の作用によりプラズマ生成部31で生
成されたプラズマ流33は、磁気回路24による磁力線の方
向に曲げられるとともに重ね合わされて結合プラズマ流
27として、試料11を照射して加工する。
実施例４ 第５図は本発明の実施例４の構成を示す図であって、プ
ラズマ生成部の個数を増大させるために、第２図(A)お
よび(B)の基本構成に加えて、プラズマ生成部41を付加
した例である。すなわち、ここでは、ECRプラズマ生成
部21と同じ構成の１個または複数個のプラズマ生成部41
をプラズマ結合用空洞部22の上面に列状に配置する。な
お、プラズマ生成部41としては、他の形態のプラズマ生
成部を用いても、同様に構成できる。
ラズマ生成部の個数を増大させるために、第２図(A)お
よび(B)の基本構成に加えて、プラズマ生成部41を付加
した例である。すなわち、ここでは、ECRプラズマ生成
部21と同じ構成の１個または複数個のプラズマ生成部41
をプラズマ結合用空洞部22の上面に列状に配置する。な
お、プラズマ生成部41としては、他の形態のプラズマ生
成部を用いても、同様に構成できる。
第５図において、ECRプラズマ生成部21の磁気回路４に
よる磁力線の向きは、第２図(A)および(B)の構成と同様
に、プラズマ結合用の磁気回路24の磁力線の向きと直交
し、かつ双方の磁力線が連続するように磁気回路24と４
の相互の極性を定めておく。一方、ECRプラズマ生成部4
1の磁気回路４は、それによる磁力線の向きが、ECRプラ
ズマ生成部21の磁気回路４による磁力線の向きと一致せ
ず、すなわち連続せず反発する方向に向くように構成さ
れている。第２図(A)および(B)の構成の場合と同様に、
プラズマ生成部21からのプラズマ流23は、引き出し電極
系25の方向に重なり合うように曲げられる。さらに、プ
ラズマ生成部41からのプラズマは、プラズマ生成部21の
磁気回路４からの磁場によって、発散しないようにプラ
ズマ流42として直進する。これらのプラズマ流23と42と
は合流して、結合プラズマ流43として、試料11を照射す
る。本実施例では、このようにして、さらにプラズマ密
度，イオン電流が増大したプラズマを用いて加工でき
る。
よる磁力線の向きは、第２図(A)および(B)の構成と同様
に、プラズマ結合用の磁気回路24の磁力線の向きと直交
し、かつ双方の磁力線が連続するように磁気回路24と４
の相互の極性を定めておく。一方、ECRプラズマ生成部4
1の磁気回路４は、それによる磁力線の向きが、ECRプラ
ズマ生成部21の磁気回路４による磁力線の向きと一致せ
ず、すなわち連続せず反発する方向に向くように構成さ
れている。第２図(A)および(B)の構成の場合と同様に、
プラズマ生成部21からのプラズマ流23は、引き出し電極
系25の方向に重なり合うように曲げられる。さらに、プ
ラズマ生成部41からのプラズマは、プラズマ生成部21の
磁気回路４からの磁場によって、発散しないようにプラ
ズマ流42として直進する。これらのプラズマ流23と42と
は合流して、結合プラズマ流43として、試料11を照射す
る。本実施例では、このようにして、さらにプラズマ密
度，イオン電流が増大したプラズマを用いて加工でき
る。
実施例５ 第６図は本発明のさらに別の実施例であり、ここでは、
プラズマ結合用の磁気回路61を試料台10の下側に設置す
る。第６図では、この磁気回路61として永久磁石の例を
示したが、磁気コイルでもよいことは言うまでもない。
上述した実施例と同様に、プラズマ生成部21で生成され
たプラズマは、磁気回路61による磁力線に沿って、試料
11の方向に結合プラズマ流27として曲げられ、試料11を
照射する。この構成は、プラズマ結合用の磁気回路61を
永久磁石で構成しやすい利点があるとともに、この磁気
回路61の位置を動かしやすいので、プラズマ処理中に磁
気回路61を周期的に動かすことにより均一性をさらに向
上させることができる。
プラズマ結合用の磁気回路61を試料台10の下側に設置す
る。第６図では、この磁気回路61として永久磁石の例を
示したが、磁気コイルでもよいことは言うまでもない。
上述した実施例と同様に、プラズマ生成部21で生成され
たプラズマは、磁気回路61による磁力線に沿って、試料
11の方向に結合プラズマ流27として曲げられ、試料11を
照射する。この構成は、プラズマ結合用の磁気回路61を
永久磁石で構成しやすい利点があるとともに、この磁気
回路61の位置を動かしやすいので、プラズマ処理中に磁
気回路61を周期的に動かすことにより均一性をさらに向
上させることができる。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、複数のプラズマ
生成部を列の形態で配置することによって、均一な大口
径のプラズマビーム／イオンビームを生成できるので、
長さ1m以上の大面積の試料を処理できる。しかも、高密
度のプラズマ／イオンビームの生成に適した構成になっ
ているので、高速に処理できる。本発明プラズマ／イオ
ン処理装置はプラズマ／イオンを応用したプラズマデポ
ジション，エッチング，さらにはイオンビームダイナミ
ックミキシング，イオンアシストデポジションなどを行
うのに用いて、きわめて有効である。
生成部を列の形態で配置することによって、均一な大口
径のプラズマビーム／イオンビームを生成できるので、
長さ1m以上の大面積の試料を処理できる。しかも、高密
度のプラズマ／イオンビームの生成に適した構成になっ
ているので、高速に処理できる。本発明プラズマ／イオ
ン処理装置はプラズマ／イオンを応用したプラズマデポ
ジション，エッチング，さらにはイオンビームダイナミ
ックミキシング，イオンアシストデポジションなどを行
うのに用いて、きわめて有効である。
さらにまた、本発明はプラズマ／イオン生成源およびプ
ラズマ／イオン処理装置は、イオンドーピング，半導体
表面の清浄化などにも有効に適用できる。
ラズマ／イオン処理装置は、イオンドーピング，半導体
表面の清浄化などにも有効に適用できる。
さらにまた、本発明のプラズマ／イオン生成源は、イオ
ンドーピング，半導体表面の清浄化などのプラズマ加工
装置にも使用して、きわめて有効である。
ンドーピング，半導体表面の清浄化などのプラズマ加工
装置にも使用して、きわめて有効である。
なお、本発明はプラズマ生成源およびそれを用いたプラ
ズマ処理装置にのみ限られるものではなく、上述したよ
うにプラズマ生成源にイオン引き出し電極系を単に付加
するのみでイオン生成源を構成し、あるいはそのイオン
生成源を用いたイオン処理装置をも構成できることは明
らかであり、ここでいうプラズマ生成源およびプラズマ
処理装置とは、プラズマのみならずイオンをも包含する
ように広義に解釈するものとする。
ズマ処理装置にのみ限られるものではなく、上述したよ
うにプラズマ生成源にイオン引き出し電極系を単に付加
するのみでイオン生成源を構成し、あるいはそのイオン
生成源を用いたイオン処理装置をも構成できることは明
らかであり、ここでいうプラズマ生成源およびプラズマ
処理装置とは、プラズマのみならずイオンをも包含する
ように広義に解釈するものとする。
第１図(A)および(B)は本発明プラズマ／イオン生成源の
一実施例を示す構成図、 第２図(A)および(B)，第３図，第４図，第５図および第
６図は本発明プラズマ／イオン処理装置の種々の実施例
を示す構成図、 第７図は従来のECR CVD装置の構成例を示す構成図であ
る。 １…プラズマ生成室（プラズマ生成用空洞）、 ２…マイクロ波導入窓、 ３…導波管、 ４…磁気コイル、 ５，12，29，51…ガス導入口、 ６…冷却水通路、 ７…プラズマリミッタ、 ８…プラズマ流、 ９…試料室、 10…試料台、 11…試料、 13…排気系、 21，41…ECRプラズマ生成部、 22，28…プラズマ結合用空洞部、 23，42…プラズマ流、 24，61…プラズマ結合用の磁気回路、 25…引き出し電極系、 26…イオンビーム、 27，43…結合プラズマ流、 31…プラズマ生成源、 32…プラズマ制御用の補助磁気回路、 56…窓硝子、 57…紫外線，赤外線などの光。
一実施例を示す構成図、 第２図(A)および(B)，第３図，第４図，第５図および第
６図は本発明プラズマ／イオン処理装置の種々の実施例
を示す構成図、 第７図は従来のECR CVD装置の構成例を示す構成図であ
る。 １…プラズマ生成室（プラズマ生成用空洞）、 ２…マイクロ波導入窓、 ３…導波管、 ４…磁気コイル、 ５，12，29，51…ガス導入口、 ６…冷却水通路、 ７…プラズマリミッタ、 ８…プラズマ流、 ９…試料室、 10…試料台、 11…試料、 13…排気系、 21，41…ECRプラズマ生成部、 22，28…プラズマ結合用空洞部、 23，42…プラズマ流、 24，61…プラズマ結合用の磁気回路、 25…引き出し電極系、 26…イオンビーム、 27，43…結合プラズマ流、 31…プラズマ生成源、 32…プラズマ制御用の補助磁気回路、 56…窓硝子、 57…紫外線，赤外線などの光。
Claims (4)
- 【請求項１】複数列の形態で配列され、プラズマを生成
する複数個のプラズマ生成部と、 該複数個のプラズマ生成部でそれぞれ生成された複数の
プラズマが導かれるプラズマ結合用空洞部と、 前記複数列の各々の列のプラズマ生成部からのプラズマ
を前記プラズマ結合用空洞部内において重ね合わせるプ
ラズマ結合手段と を具えたことを特徴とするプラズマ生成源。 - 【請求項２】複数列の形態で配列され、プラズマを生成
する複数個のプラズマ生成部と、 該複数個のプラズマ生成部でそれぞれ生成された複数の
プラズマが導かれるプラズマ結合用空洞部と、 前記複数列の各々の列のプラズマ生成部からのプラズマ
を前記プラズマ結合用空洞部内において重ね合わせるプ
ラズマ結合手段と、 前記プラズマ結合用空洞に接続された試料室と、 該試料室内に配置され、前記複数個のプラズマ生成部か
らのプラズマにより処理される試料を載置可能な試料台
と を具え、前記複数列の各々の列の複数個のプラズマ生成
部からのプラズマが前記試料の上に重ね合わされて照射
されるようにしたことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項３】複数列の形態で配列され、プラズマを生成
する複数個のプラズマ生成部と、 該複数個のプラズマ生成部でそれぞれ生成された複数の
プラズマが導かれるプラズマ結合用空洞部と、 前記複数列の各々の列のプラズマ生成部からのプラズマ
を前記プラズマ結合用空洞部内において重ね合わせるプ
ラズマ結合手段と、 前記プラズマ結合用空洞部からイオンを引き出すイオン
引き出し電極系と を具えたことを特徴とするイオン生成源。 - 【請求項４】複数列の形態で配列され、プラズマを生成
する複数個のプラズマ生成部と、 該複数個のプラズマ生成部でそれぞれ生成された複数の
プラズマが導かれるプラズマ結合用空洞部と、 前記複数列の各々の列のプラズマ生成部からのプラズマ
を前記プラズマ結合用空洞部内において重ね合わせるプ
ラズマ結合手段と、 前記プラズマ結合用空洞部からイオンを引き出すイオン
引き出し電極系と、 前記プラズマ結合用空洞に接続された試料室と、 該試料室内に配置され、イオンにより処理される試料を
載置可能な試料台と を具え、前記イオン引き出し電極系からのイオンが前記
試料の上に重ね合わされて照射されるようにしたことを
特徴とするイオン処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63218503A JPH068510B2 (ja) | 1988-09-02 | 1988-09-02 | プラズマ／イオン生成源およびプラズマ／イオン処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63218503A JPH068510B2 (ja) | 1988-09-02 | 1988-09-02 | プラズマ／イオン生成源およびプラズマ／イオン処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0270063A JPH0270063A (ja) | 1990-03-08 |
| JPH068510B2 true JPH068510B2 (ja) | 1994-02-02 |
Family
ID=16720947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63218503A Expired - Lifetime JPH068510B2 (ja) | 1988-09-02 | 1988-09-02 | プラズマ／イオン生成源およびプラズマ／イオン処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH068510B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH084103Y2 (ja) * | 1990-10-24 | 1996-02-07 | 新日本無線株式会社 | マイクロ波プラズマ装置 |
| US6150628A (en) * | 1997-06-26 | 2000-11-21 | Applied Science And Technology, Inc. | Toroidal low-field reactive gas source |
| JP5525462B2 (ja) * | 2000-07-21 | 2014-06-18 | 東京エレクトロン株式会社 | 絶縁膜の形成方法および基板処理装置 |
| DE10341239B4 (de) * | 2003-09-08 | 2006-05-24 | Roth & Rau Ag | ECR-Plasmaquelle mit linearer Plasmaaustrittsöffnung |
| US7999479B2 (en) * | 2009-04-16 | 2011-08-16 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Conjugated ICP and ECR plasma sources for wide ribbon ion beam generation and control |
-
1988
- 1988-09-02 JP JP63218503A patent/JPH068510B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0270063A (ja) | 1990-03-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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