JPH03267375A - Plasma treating device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、プラズマ処理装置、特に、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅ５ｏｎａｎｃｅ
： ｔｉ電子サイクロトロン共鳴プラズマＣＶＤ法を利
用して成膜処理やエツチング処理等を行うプラズマ処理
装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a plasma processing apparatus, particularly an ECR (Electronic
tron Cyclotron Re5onance
: This invention relates to a plasma processing apparatus that performs film formation processing, etching processing, etc. using the ti electron cyclotron resonance plasma CVD method.
［従来の技術〕
たとえば半導体集積回路の絶縁膜等を形成する方法とし
て、従来よりプラズマＣＶＤ法が採用されＣいるが、縁
辺、このプラズマＣＶＤ法の一種としてＥ ＣＩ＜プラ
ズマＣＶ Ｉ）法が開発され、既に実用に共されている
。[Prior art] For example, the plasma CVD method has traditionally been adopted as a method for forming insulating films, etc. of semiconductor integrated circuits. and has already been put into practical use.
このＥＣＲプラズマＣＶＤ法を用いた成膜装置は、土に
、導入される一？イクロ波に対して空洞共振器（キャビ
ティ）の構造を有するプラズマ発住室と、キャビティの
周囲に配置されキャビティ内にモミｌ界を発生さ・ける
だめの電磁コイルと、キャビティに隣接して配置された
反応室とを備えている。Will this film forming equipment using the ECR plasma CVD method be introduced into soil? A plasma generation chamber with a cavity structure for microwave waves, an electromagnetic coil placed around the cavity to generate a field inside the cavity, and an electromagnetic coil placed adjacent to the cavity. It is equipped with a reaction chamber.
成膜処理の際には、キャビティ内に電子サイクロトロン
共鳴による放電を起こさ一ロ′Ｃ２高密度プラズマを発
生させる。そして、このプラズマをＷＪｔＪｘ ｌ−に
照射さ−することにより膜形成を行う。During the film forming process, a discharge is caused in the cavity by electron cyclotron resonance to generate high-density plasma. Then, film formation is performed by irradiating WJtJx l- with this plasma.
前記従来装置ｄにおいては、電（ｆｆｉ 二Ｊ−（ルの
発牛侑界による電子ナイクロトＵン共鳴条件は、キャビ
ティ内に成立し得るように設定され°（いる。し７たが
っ°（、効率良く成膜処理を行うために、柾板はこの４
−ヤビティ内に配置される。１ｙにダイＡ・士ノド股を
生成する場合には、強いプラズマを必要とするために、
電子サイクロｌ−ロン共鳴条件の成立するキャビティ内
に基板を配置する必要がある。In the conventional device d, the electron resonance conditions due to the emission field of the electric field are set so that they can be established in the cavity. In order to perform the film formation process well, the square board should be
- Placed within Yaviti. When generating Dai A/Shinodo Mata in 1y, strong plasma is required, so
It is necessary to place the substrate in a cavity where electron cyclotron resonance conditions are satisfied.
ところが、キャビティは空洞共振器構造とする必要から
その大きさがある程度規制されている。However, the size of the cavity is limited to some extent because it needs to have a cavity resonator structure.
この結果、従来装置では、成膜される基板の大きさがキ
ャビティの大きさにより規制される。一方、キャビティ
を大形にすると、その周囲の電磁コイルも大形となって
装置全体が大形化し、またコスト及び重量が増大すると
いう問題が生じる。As a result, in the conventional apparatus, the size of the substrate on which a film is formed is regulated by the size of the cavity. On the other hand, if the cavity is made large, the electromagnetic coil surrounding it will also be made large, resulting in an increase in the size of the entire device, as well as an increase in cost and weight.
本発明の目的は、特に強いプラズマを必要とするダイヤ
モンド膜を形成する場合でも、大形の基板に成膜するこ
とができるプラズマ処理装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus that can form a diamond film on a large substrate even when forming a diamond film that requires particularly strong plasma.
本発明に係るプラズマ処理装置は、プラズマ室と、反応
室と、磁気回路とを備えている。前記プラズマ室は、空
洞共振器構造を有し、プラズマが生成される室である。A plasma processing apparatus according to the present invention includes a plasma chamber, a reaction chamber, and a magnetic circuit. The plasma chamber has a cavity resonator structure and is a chamber in which plasma is generated.
前記反応室は、プラズマ室に隣接して配置された室であ
る。前記磁気回路は、プラズマ室の周囲に配置され、電
子サイクロＩ−ロン共鳴条件が反応室内で成立し得るよ
うな磁界を発生するものである。The reaction chamber is a chamber located adjacent to the plasma chamber. The magnetic circuit is arranged around the plasma chamber and generates a magnetic field such that electron cycloI-ron resonance conditions can be established within the reaction chamber.
〔作用］
本発明に係るプラズマ処理装置では、成膜処理の際には
、プラズマ室内に所定のガスを導入して、プラズマ室内
にプラズマを発生させる。この時、磁気回路による磁界
によって、電子サイクロトロン共す０条件はプラズマ室
に隣接した反応室内に成立している。従って、成膜すべ
き基板を、この反応室内の電子サイクロトロン共鳴条件
を満たす位置に配置すればよい。このため、従来装置と
異なり、基板の大きさはプラズマ室の大きさに規制され
ない。一方、反応室は、プラズマ室とは異なり、その構
造上大きさの規制はない。したがって、反応室内に基板
を配置することにより、特に強いプラズマが必要なダイ
ヤモンド膜等を形成する場合でも、大形の基板について
成膜を行うことが可能となる。[Function] In the plasma processing apparatus according to the present invention, a predetermined gas is introduced into the plasma chamber to generate plasma in the plasma chamber during film formation processing. At this time, the zero condition for the electron cyclotron is established in the reaction chamber adjacent to the plasma chamber due to the magnetic field generated by the magnetic circuit. Therefore, the substrate on which the film is to be formed may be placed at a position within the reaction chamber that satisfies the electron cyclotron resonance conditions. Therefore, unlike conventional devices, the size of the substrate is not restricted by the size of the plasma chamber. On the other hand, unlike a plasma chamber, the size of a reaction chamber is not restricted due to its structure. Therefore, by arranging the substrate in the reaction chamber, even when forming a diamond film or the like that requires particularly strong plasma, it becomes possible to perform film formation on a large substrate.
〔実施例］
第１図は本発明の一実施例によるＥＣＲブラスマＣＶ
Ｄ装置を示している。[Example] FIG. 1 shows an ECR Blasma CV according to an example of the present invention.
D device is shown.
第１図において、プラズマ室（キャビティ）１は、導入
されるマイクロ波に対して空洞共振器となるように構成
されている。キャビティ１には、導波管２を介してマイ
クロ波源としてのマグネトロン３（周波数２．４５ＧＩ
Ｉ□）が接続されている。In FIG. 1, a plasma chamber (cavity) 1 is configured to act as a cavity resonator for the introduced microwaves. A magnetron 3 (frequency 2.45GI) as a microwave source is connected to the cavity 1 via a waveguide 2.
I□) is connected.
キャビティｌの周囲には、磁気回路としての電磁コイル
４ａ、４ｂが配設されている。Electromagnetic coils 4a and 4b serving as magnetic circuits are arranged around the cavity l.
キャビティ１の側方（第１図の左方）には、反応室５が
配置されている。この反応室５は、キャビティ１に隣接
し、かつ連通して設けられている。A reaction chamber 5 is arranged on the side of the cavity 1 (left side in FIG. 1). This reaction chamber 5 is provided adjacent to and in communication with the cavity 1.
反応室５内には、基板ホルダ６が配置されている。A substrate holder 6 is arranged within the reaction chamber 5 .
この基板ホルダ６には基板７が保持されている。A substrate 7 is held in this substrate holder 6 .
また、基板ホルダ７には、ヒータ８が取り付けられてい
る。ヒータ８は、装置外部の図示しないヒータ電源に接
続されている。また基板７には、基板ホルダ６を介して
直２Ｉ！を電源９が接続されている。Further, a heater 8 is attached to the substrate holder 7. The heater 8 is connected to a heater power source (not shown) outside the device. Also, the board 7 is directly connected to the board 2I via the board holder 6! The power supply 9 is connected.
この直流電源９により、基板７に正のバイアス電圧が印
加されるようになっている。なお、この直流電源９を省
略する構成としてもよい。また、反応室５には、図示し
ない排気系に接続される排気「」５ａが形成されている
。A positive bias voltage is applied to the substrate 7 by this DC power supply 9 . Note that the configuration may be such that this DC power supply 9 is omitted. Furthermore, an exhaust gas 5a is formed in the reaction chamber 5 and is connected to an exhaust system (not shown).
また、電磁コイル４ａ、４ｂの磁界強度は、第２図で示
すように、電子サイクロトロン共鳴条件がキャビティ１
の外側の反応室５内で成立するように設定されている。In addition, the magnetic field strength of the electromagnetic coils 4a and 4b is such that the electron cyclotron resonance condition is
It is set to be established within the reaction chamber 5 outside of.
この手段として、電磁コイル４ａ、４ｂは、従来のもの
に比べ、コイルのターン数が増加されている。なお、周
波数２．４５Ｇｌｈのマイクロ波に対して電子サイクロ
トロン共鳴を起こす磁束密度は８７５Ｇである。As a means for this, the number of turns of the electromagnetic coils 4a and 4b is increased compared to conventional ones. Note that the magnetic flux density that causes electron cyclotron resonance for microwaves with a frequency of 2.45 Glh is 875 G.
次に、本装置の作動について説明する。Next, the operation of this device will be explained.
まず、図示しない排気系によりキャビティｌ及び反応室
５内を真空状態にする。次に、キャビティｌ内に所定の
ガスを導入して所定の圧力にする。First, the cavity 1 and the reaction chamber 5 are brought into a vacuum state using an exhaust system (not shown). Next, a predetermined gas is introduced into the cavity l to achieve a predetermined pressure.
そして、電子コイル４ａ、４ｂに通電し、反応室５内の
基板７の位置の磁束密度が８７５Ｇとなるようにする。Then, the electronic coils 4a and 4b are energized so that the magnetic flux density at the position of the substrate 7 in the reaction chamber 5 becomes 875G.
次に、導波管２を介して周波数２゜４５ＧＩＩ□のマイ
クロ波をキャビティｌ内に導入する。このような条件に
より、８７５Ｇの磁場により回転する電子の周波数とマ
イクロ波の周波数２゜４５ＧＨｚとが−敗し、電子サイ
クロトロン共鳴を起こす。これにより、電子はマイクロ
波から効率良くエネルギーを吸収し、低ガス圧にて高密
度のプラズマが発生する。このとき、基板７には、直流
電源９により正のバイアス電圧が印加されているので、
多量の電子が基板５に衝突し、基板５上に良好なダイヤ
モンド等の薄膜が形成される。Next, microwaves with a frequency of 2°45 GII□ are introduced into the cavity 1 through the waveguide 2. Under these conditions, the frequency of the electrons rotating due to the 875G magnetic field and the microwave frequency of 2°45GHz are offset, causing electron cyclotron resonance. As a result, electrons efficiently absorb energy from microwaves, and high-density plasma is generated at low gas pressure. At this time, since a positive bias voltage is applied to the substrate 7 by the DC power supply 9,
A large amount of electrons collide with the substrate 5, and a good thin film of diamond or the like is formed on the substrate 5.
このような本実施例では、基板７は反応室５内に配置さ
れる。このため、従来装置と異なり、基板７の大きさが
プラズマ室１の大きさに規制されず、大形の基板の成膜
を行うことができる。In this embodiment, the substrate 7 is placed within the reaction chamber 5. Therefore, unlike the conventional apparatus, the size of the substrate 7 is not restricted by the size of the plasma chamber 1, and it is possible to form a film on a large substrate.
また、例えばアルミニウム基板上へダイヤモンド膜を形
成する場合、従来装置では、ＥＣＲ条件下で入力パワー
を増大させると基板温度が高くなり過ぎているという問
題があった。これに対し、本実施例装置では、低磁場領
域（第１図の左方）内に基板を配置することにより、基
板温度を下げることができ、しかも大面積の成膜を行う
ことができる。Furthermore, when forming a diamond film on an aluminum substrate, for example, the conventional apparatus has a problem in that the substrate temperature becomes too high when the input power is increased under ECR conditions. In contrast, in the apparatus of this embodiment, by arranging the substrate in a low magnetic field region (on the left side of FIG. 1), the substrate temperature can be lowered, and moreover, a film can be formed over a large area.
亥遵Ｊｌ
前述の装置を用いて行った実験結果を以下に示す。なお
、以下の実験で用いた電磁コイル４ａ。The results of experiments conducted using the above-mentioned apparatus are shown below. In addition, the electromagnetic coil 4a used in the following experiment.
４ｂの特性曲線は第２図に示す通りである。第２図にお
いて、縦軸は磁場を示し、横軸は第１図の左右方向の位
置に対応してＣＸる。図に示すように、電磁コイル４ａ
、４ｂは、最大磁場３．５ＫＧを有しており、その最大
磁場の位置がキャビティ１のマイクロ波導入口付近に位
置するように配置されている。このとき、２．４５ＧＨ
ｚのマイクロ波に対してＥＣＲ条件に相当する８７５Ｇ
は、反応室５の右側壁からの距ＩＴｉ’ｌｓ（５０ｍｍ
）のところに位置している。この距離Ｓのところに基板
７が配置されている。The characteristic curve of 4b is as shown in FIG. In FIG. 2, the vertical axis indicates the magnetic field, and the horizontal axis corresponds to the horizontal position in FIG. 1. As shown in the figure, the electromagnetic coil 4a
, 4b have a maximum magnetic field of 3.5 KG, and are arranged so that the position of the maximum magnetic field is located near the microwave inlet of the cavity 1. At this time, 2.45GH
875G corresponding to ECR condition for microwave of z
is the distance ITi'ls (50 mm) from the right side wall of the reaction chamber 5.
) is located at. The substrate 7 is placed at this distance S.
具体的な実験条件を以Ｆに示す。Specific experimental conditions are shown below.
キャビティの内径：２００＋ａｍ
基 板：４２２０１１１１１
反 応 圧 カニ０．ＩＴｏｒｒマイクロ波パワ
ー：３に−
反 応 ガ ス： ＣＨ，５ｓｃｃｍ、ＣＯ２１
０ｓｃｃ＋。Cavity inner diameter: 200+am Substrate: 422011111 Reaction pressure Crab 0. ITorr Microwave power: 3-Reaction gas: CH, 5sccm, CO21
0scc+.
Ｈｚ ８５５ｃｃｒｒｌ
基 板 温 度＝６００°Ｃ
ＤＣバイアス：＋３０Ｖ
以上の条件下で実験を行った結果、基板７上には、膜厚
分布の良好なダイヤモンド膜を形成することができた。Hz 855ccrrl Substrate Temperature = 600°C DC Bias: +30V As a result of conducting the experiment under the following conditions, it was possible to form a diamond film with a good film thickness distribution on the substrate 7.
また、キャビティの内径（２００ｍｍ）よりも大きな基
板（φ２２０ｍ１１１）について成膜することができた
。Furthermore, it was possible to form a film on a substrate (φ220m111) larger than the inner diameter of the cavity (200mm).
（ａ） 前記実施例では、電子サイクロトロン共鳴条
件を反応室５内で成立させる手段として、電磁コイル４
ａ、４ｂのコイルのターン数を増やすようにしたものを
示したが、本発明の適用はこれに限定されない。たとえ
ば、電磁コイル４ａ、４ｂに印加される印加電圧を上昇
させるようにしてもよい
（ｂ） 前記実施例では、マイクロ波の導入により成
膜処理を行うようにしたものを示したが、本発明の適用
は、高周波の導入により成膜処理を行うものにも同様に
通用することができる。(a) In the above embodiment, the electromagnetic coil 4 is used as a means for establishing the electron cyclotron resonance condition in the reaction chamber 5.
Although the number of turns of the coils a and 4b is increased, the application of the present invention is not limited to this. For example, the applied voltage applied to the electromagnetic coils 4a and 4b may be increased (b) In the above embodiment, the film forming process was performed by introducing microwaves, but the present invention The application of the above can be similarly applied to a film forming process performed by introducing high frequency waves.
（Ｃ） 前記実施例では、成膜処理を行う場合につい
て説明したが、本発明はエツチング処理にも同様に適用
することができる。(C) In the above embodiments, the case where a film forming process is performed has been described, but the present invention can be similarly applied to an etching process.
（ｄ） 前記実施例では、キャビティｌが空洞共振器
構造となっている場合について示したが、本発明は空洞
共振器となっていない場合にも同様に通用できる。(d) In the above embodiments, the case where the cavity l has a cavity resonator structure is shown, but the present invention can be similarly applied to a case where the cavity l does not have a cavity resonator structure.
本発明に係るプラズマ処理装置では、電子サイクロトロ
ン共鳴条件が反応室内で成立するような磁気回路が設け
られるので、基板の大きさがプラズー７室の大きさに規
制されず、大形の基板の成膜を行うことができる。In the plasma processing apparatus according to the present invention, since a magnetic circuit is provided such that the electron cyclotron resonance condition is satisfied in the reaction chamber, the size of the substrate is not limited to the size of the plasma chamber 7, and the size of the substrate is not limited to the size of the plasma chamber 7. membrane can be done.
第１図は不発、明の一実施例のＥＣＲプラズマＣＶＤ装
置の縦断面概略構成図、第２図は前記実施例装置におい
て形成される磁場特性を示す図である。
１・・・キャビティ（プラズマ室）、４ａ、４ｂ・・・
電磁コイル、５・・・反応室。FIG. 1 is a schematic vertical cross-sectional configuration diagram of an ECR plasma CVD apparatus according to an embodiment of the undiscovered invention, and FIG. 2 is a diagram showing characteristics of a magnetic field formed in the apparatus of the embodiment. 1... Cavity (plasma chamber), 4a, 4b...
Electromagnetic coil, 5... reaction chamber.
Claims (1)
ズマ室と、前記プラズマ室に隣接して配置された反応室
と、前記プラズマ室の周囲に配置され、電子サイクロト
ロン共鳴条件が前記反応室内で成立し得るような磁界を
発生する磁気回路とを備えたプラズマ処理装置。(1) A plasma chamber having a cavity resonator structure in which plasma is generated, a reaction chamber arranged adjacent to the plasma chamber, and an electron cyclotron resonance condition arranged around the plasma chamber. A plasma processing apparatus equipped with a magnetic circuit that generates a magnetic field that can be established in the following manner.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6935590A JPH03267375A (en) | 1990-03-19 | 1990-03-19 | Plasma treating device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6935590A JPH03267375A (en) | 1990-03-19 | 1990-03-19 | Plasma treating device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03267375A true JPH03267375A (en) | 1991-11-28 |
Family
ID=13400167
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6935590A Pending JPH03267375A (en) | 1990-03-19 | 1990-03-19 | Plasma treating device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03267375A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0967844A1 (en) * | 1998-06-24 | 1999-12-29 | Commissariat A L'energie Atomique | Method for ECR plasma deposition of electron emitting carbon layers under the effect of an applied electric field |
| DE102012209650A1 (en) * | 2012-06-08 | 2013-12-12 | Hoffmann & Co. Elektrokohle Ag | Plasma enhanced chemical vapor deposition enhanced plasma density method and apparatus for implementing the method |
-
1990
- 1990-03-19 JP JP6935590A patent/JPH03267375A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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