JPS6186942A - 回転磁界を用いた放電反応装置 - Google Patents

回転磁界を用いた放電反応装置

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JPS6186942A
JPS6186942A JP59207530A JP20753084A JPS6186942A JP S6186942 A JPS6186942 A JP S6186942A JP 59207530 A JP59207530 A JP 59207530A JP 20753084 A JP20753084 A JP 20753084A JP S6186942 A JPS6186942 A JP S6186942A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (茨業上の利用分野) 本発明は、A’Z中で放電により気体プラズマを発生さ
せ、これを用いて被処理物表面に薄膜堆積。
エツチング、清浄化、硬化9表面変質等の処理を施す放
電反応装置に関する。
(従来技術とその問題点) 従来これらの装置としては、2電極放電力式のものが代
表的であるが、例えばその非接地1+j電極上に被処理
物を載置して処理を行なう場会、七の処理速度を尚めん
として電極間に加える電力を垢加させてプラズマの密度
を上昇させると、七〇)非接地0IIl電極の負電圧の
絶対値が増加して、その結果処理が低効率化し、イオン
慟撃か強くなって被処理物を大きく損傷する欠点がある
0 この問題を解決「るために、電v!、面に半行に、また
は電極面を憶う形に磁界を作り、この磁界Q)力をかり
て簡密度の放電プラズマを電極の近切ζこ発生させ、こ
のプラズマで被処理物を処理することが行なわれている
このときの高密度放電プラズマ発生の理由は、周知のよ
うに、電子の運動が磁界の力で凹げられて軌追が湾曲し
t@璧寺と憫笑を株返して擬似サイクロイド運動を生ず
る7ζめであり、これを第1」用する従来の装置の代表
的なものとしては第8,9゜10図の構成の装置をあげ
ることができる。
これらの図で、10は電極、11は電子eの擬似サイク
ロイド運動、12は磁力線、Bは磁界の方向を示す。第
10図の13は真空容器である。
第8,9図では真空容器の図示は省略しである。
この擬似サイクロイド運動11において、電子eは’6
jmlOの表面又はその回りに沿って一定方向に周回運
動−4−る。この周回運動の方向は、磁界の方向と直泥
1シ界の方向とで自づから決り、第8図では平板状をし
た電極10の表面のトラックを時計回りにエンドレスに
走り、第9図では柱状をしだ電極10の1わりを図の如
くエンドレスに周回し、第10図では、真空容器13の
内壁を覆って取付けられた多数の電極10を、次々と伝
って内壁に沿って時計方向にエンドレスに周回運動する
ことになる。
さて、この擬似サイクロイド運動が電極10の表面また
はその(ロ)りを周回運動するのを禁止もしくは制限し
て、擬似サイクロイド運動が電極10の所望の表面での
み行なわれるように装置を構成すれば、少くともその分
だけは昼密度のプラズマ、従って速い処理が実現しそう
であるが、これを行なう第11.12図の構成の装置は
未だ実施されていない。ただし、第11.12図には前
記と同じ部材には同じ符号を付与しである。14は絶縁
物、15は絶縁物で作られた障壁であって、ともに電子
の周回運動を制限又は禁止することを目的として取付け
られたものである。
第11.12図の装置が実用されない理由は、電子の周
回が前述したように一方向に限られるためであり、周回
を禁止または制限する部材があると、電子はその部材に
衝突して跳躍するが、反対方向には周回し得ず再びもと
の方向に周回せんと結局障害物の近傍に停滞することに
なり、第13図に多数の点で示したように、プラズマの
@度分布に大きい勾配即ち不均一を生じてこのプラズマ
に曝される被処理物の処理に甚だしい不均一性を生ずる
ためである。
(発明の目的) 本発明は、電極の表面に沿ってその近傍に、高密度でし
かも均一性にすぐれたプラズマを実現し高品質かつ高速
の処理を可能にする放電反応装置を提供することを目的
とする。
(発明の構成) 本発明は、電極を内蔵する真空容器と、前記真空容器内
に所定のガスを導入する手段と、前記真空容器内の圧力
を制御する手段と、前記t&に電力を供給して放電を発
生させる手段とを七し、この真空容器内に行かれた被処
理物を、前記放電によって生じたプラズマで処理する放
電反応装置において、上記構成の上に、前記電極の表面
に沿う回転磁界を発生する手段と、前記電極の1わりに
周回せんとする電子の周回運動を制限または祭する手段
とを加味するaDMの装置によって前記目的を達成した
ものである。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。
第1図の実施例においては、接地された金属製真を容器
100内には、弗素樹脂製の絶縁体103で下部全体を
覆われた非接地電極101の上に被処理物102が載置
されている。
ガス入口108からは、複数のガスポンベ123より、
バルブ122.バリアプルリーク121を経由して所定
の成分・混合比の処理ガスがX空容器100内に導入さ
れて前6己電極101の表面に流され、排気口109か
らは圧力調整パルプ110を経由してポンプ120によ
って真空容器100内のガスが外部に排出される。
真空容器100 (!: @、% 101 )jHJk
:、t(2源125より高周波電力を印加すると同時に
、真空容器100の外部のコイル104,105.10
6に電源127から図示しない配線を通して三相交流電
流を流して、電極101の平面部(表面)に平行な回転
磁界Bを作ると、電子は絶縁体103の側面及び真空容
器100の内壁で、電極101をめぐる周回擬似サイク
ロイド運動を阻止されるが、磁界Bの方向が回転するた
め、停面をまぬがルで分散し、電極101の平面部の近
傍に均一〃\つ高密度のプラズマを発生する。ただし、
こ\でnう均−とは、プラズマの時間的な平均値が、電
極の平面部上面の各場所で均一であることを意味してい
る。この均一かつ高密朋のプラズマによって被処理物1
()2は高い均一度で高速に処理されることになる。1
′i、極】02を冷却あるいは温度調節するために流体
の4肯129か設備ちれている。第1図(71円弧状の
矢印111は磁界Bが回転することをン■テすで)ので
ある。
11i米υ)嶽がBが固定されている場合は、被処理物
102の処理速度に速いか、処理速度の均一性は非mに
憇い。例えは第1図の装置で、真空容器100内にct
ur”、ガスを導入して、直径5インチのシリコンウェ
ハーを被処理物102として、その表面の8102膜を
食刻するとき、食刻速度の均一性は±40係であった。
これに対し、同じ装置。
同じ被処理物を使う本実施例においては、コイル] (
+ 4 、105 、106に商用三相反流を(電源1
27)から印加して同様に食刻したところ、食刻の均一
性を±5%以内に向上させることができた。食刻速度は
5000λ;/m l n以上で従来同様光分に高速で
あった。
本願の発明者は、これより先に、第1図の装置の印加磁
界として単純な交番磁界を使用し、同様の高速処理と均
一処理の実現に成功した経験をもつが、本実施例の如く
、回転磁界を印加するときは、プラズマは、単純な交番
磁界のときよりも一層均一に、二次元的に分散場れて好
成績の得られることが判明した。
コイル104.105.106に流す三相父流菟流を犬
にするほど、低い圧力領域で食刻がす\むようになり圧
力数ITITo r rから数十m’i”urrでは食
刻速度7oooA/叫n以上が得られている。
一般に、低圧領域では、Bを犬にすればするほど高密度
のプラズマが電極部に集中し、食刻速度が増加する傾向
が見られるが、これにはさらに、圧力、高周波電力との
相関がある。
上記は食刻の場合を述べたが、この真空容器100内に
プラズマCVDに用いられる諸ガスを導入して、電極1
01の近傍に置かれた被処理基板例えは130(接地又
は浮遊電位で用いる)上に所望の薄膜を堆積することが
できる。
導入7「るガスとJg積できる薄膜とを例示すると丁d
己の通りである。
8+ I’14+ N2 + NHJ   −81s 
144膜5il14又はSi2H6等 −a−8,:H
膜S+ Ha + N20    =  510z膜膜
質、膜厚の均一性、膜の堆積速読は、従来の、一方間磁
場を用い電子の周回運動を許容する諸装置と較・\て同
程度又Vまそルを凌ぐものがある。即ち第1図の装置は
プラズマCVD装置としても側めて有’+jヒである。
なお、第1図の130を電極とし、これを接地ずハとき
は、真空容器100を弗素樹脂、ガラスなどの絶縁物で
構成Cることかできる。
第2図〜第5図には本発明の他の実施例を示す。
第1凶と同依能の部材には同一の符号を付しである。
第2図は装置の平面図で5りって、真空容器100を囲
む6個の励磁コイル104と1041.105と105
°、106と106°に圏用三相父流の各相の電流を流
して回転磁界を作るものを示す。これは三相誘導電動機
の励磁で慣用されている典型的な手法である。
第3図には励磁コイルを3個(104,105゜106
)たけにして、その各に三相反流の各相の電流を直し回
転磁界を作るも(hを示す。
第4図の装置では、電極101の下方の空間を殆んど完
全に絶線物で埋め、電極101を周回ぜんとする電子Q
)運動を禁止している。ルノ蜂コイルは鞍型にして励磁
効率を上け、装置の小型化を達成している。
第5図の装置は、本発明を三電極二重vr方式を採用す
る真空放電処理袋η′4に虐用したものである。
真空容器100を接地し、電極101.130Z)それ
ぞれに別個の電源125.135から電力が供給されて
いる。これらの電源には、直流、画用交流を高周波の電
力又はでnもの組合せ、および各電力値の組合せが、処
理の内容に応じて選定され、処理の速波を一層犬さくす
ることかできる。
第6図は、電子υ〕周回連動を制限乃至禁止するため、
電極101の周辺部を立上がらせたものである。電子は
この立上りの壁面に衝突してその周回が阻止される。
第7図は、第6図の立上り権を絶縁物で作ったものでぬ
る。
上記力よりに、本発明の電車はこ7’Lを並置しでまた
ばこれを従来M式の電・本と組付せて、侍々のイ1゛4
成で実tイ!1′4−ることかできる。
■だ不発1カの前記周回連動を制限又は禁止する部材は
、平面2曲面、側壁、電圧印加電極、接地電池、金1萬
、絶縁物及びそれらの組付せで自由に選定できるもので
ある。
(発明の効果) 本発明の放電反応装置は上記の通りであって、電嘆上に
均一かつ高密度のグラメマを生成し、その近傍にIli
かれた被処理物の処理を、高効率かつ小さいイオン倹撃
の下イこ高速〃1つ旨い均一度で行な9効呆がりる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の放電反応装置の構成を示す図
。 第2,3図は回転磁界を作るための電磁コイルの配置図
。 第4,5図は不発明の別の実施ν1」の構成を示す図。 第6,7図は電子の周回連動を基土または池j眠する障
壁を例示する図。 第8 、9 、101/11は従来の放電反応装b1シ
の’[IL子の連動を示す図。 第11.12図は、プラスマ市度を増加芒ぞんとして、
−子の周回運動を制限又は禁止したときの電子の運動を
示す図。 第13図はそのときのプラズマ台度の分布を示す図。 10.101・・・・・・非依地電憔 102・・・・・・・・・・・・・・・仮処理物11・
・・・・・電子の侠似ブイクロイド連動12・・・・・
・磁力線、13・・・磁界の方向、e・・電子13.1
00・・・・・・A空容器 14.103・・・・・・絶縁体、 130・・・・・
・電極104.105,106−[EJ転磁界発生用’
it磁コイル、 108・・・・・・ガス導入口109
・・・・ガス併出口

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電極を内蔵する真空容器と、該真空容器内に所定
    のガスを導入する手段と、該真空容器内の圧力を制御す
    る手段とをそなえ、該電極に電力を供給して放電を発生
    させることにより該真空容器内に置かれた被処理物を処
    理する放電反応装置において、該電極の表面に沿う回転
    磁界を発生させる手段と、該電極のまわりに周回運動す
    る電子の運動を制限または禁止する手段とをそなえたこ
    とを特徴とする回転磁界を用いた放電反応装置。
  2. (2)該電極が平面部をそなえ、該回転磁界が該電極の
    該平面部に沿うものである特許請求の範囲第1項記載の
    回転磁界を用いた放電反応装置。
JP59207530A 1984-08-31 1984-10-03 回転磁界を用いた放電反応装置 Granted JPS6186942A (ja)

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