JPS62195124A - Ｅｃｒプラズマ装置 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体デバイスの製造等において、基体表面
への薄膜の堆積、基体表面のエツチング等の製造プロセ
スで使用されるプラズマ装置に関する。

（従来技術とその問題点） 薄膜作成、薄膜エツチング技術の一つとして電子サイク
ロトロン共鳴（ＥＣＲ）技術を利用するプラズマ技術が
最近登場している。これに関する参考文献としては″（
月刊）セミコンダクター・ワールド”１９８５．１月号
（伊野、佐々木、沼尻）、″日経マイクロデバイス″’
　１９８５年春号Ｐ９３等及び特開昭５５−１４１７２
９．特開昭５７−１７７９７５．特開昭５６−１５５５
３５がある。第２図、第３図に従来のＥＣＲプラズマ装
置の概略の正面断面図を示す。

第２図のＥＣＲプラズマ装置を説明すると、図示しない
直流電源からの電流で励磁される電磁コイル２の作る磁
場Ｂ（磁束密度もＢ）の中に置かれたプラズマ生成室１
は空胴共振器になっていて、図示しないマグネトロン発
振器から導波管３で運ばれて来たマイクロ波（２，４５
ＧＨｚ）が石英ガラス円板４を通して導入されるほか、
放電用ガス導入系５も接続されていてる。プラズマ生成
室１の壁は電磁コイル２とともに冷却系１２によって水
冷されている。プラズマ生成室１の一壁面１１はガスの
漏洩を許す網状のマイクロ波反射板となっており、その
外側に、浮遊電位の第１グリツド１０１とアース電位の
第２グリツド１０２よりなるイオン引出し加速用グリッ
ド１０を介して、シャッター９と回転する基板ホルダー
７上に載置された基板８を内蔵する処理室６が設けられ
ている。

処理室６には排気系１３が接続されている。直流電源１
４は、プラズマ生成室１を０〜］、ＫＶに、処理室６と
その内蔵する基板ホルダー７をアース電位に保つ。

上記の構成の第２図のＥＣＲプラズマ装置のプラズマ生
成室１に放電用ガス導入系５からＮ２゜０□、Ａｒなど
の放電用ガスを導入し磁束密度Ｂを適値（この場合は８
７５０ｓ）にするとＥＣＲ条件が成立して共鳴吸収現象
を生じ、大量のプラズマが発生する。そして、プラズマ
中のイオンはグリッド１０から引出され加速され、シャ
ッター９が開かれると基体８を照射し、イオンによるエ
ツチングが行なわれること２なる。この装置には後述の
ように、イオンビームの口径を大きくすることが困難で
あるという欠点がある。（この明細書では、１００ｅＶ
以上などの比較的高い加速エネルギーのイオンに対して
はイオンビーム、数１０ｅＶ以下などの比較的低い加速
エネルギーのイオンに対しては、イオン流の字句を用い
ている。）従来の第３図のＥＣＲプラズマ装置は薄膜堆
積装置であって、第２図と同等の部材には同等の符号を
付しであるが、第２図の装置のグリッド１０゜直流電源
１４が撤去されて、新たに処理用ガス導入系２０が設け
られ、マイクロ波反射板１１が央部に大きい漏洩孔１１
０をもつ板状のものとなっている。

処理用ガスはいったん環状管２１内に導入されたのち、
その管の内壁に多数設けられた細孔２２を通って、基体
８の上面に噴出する。この第３図の装置ではプラズマ生
成室１内のイオンは、電磁コイル２がマイクロ波反射板
１１と基体ホルダー７の間の空間に作る発散磁界によっ
て処理室６内へ引き出され加速される。そして途中で、
前述の細孔２２から噴出するＳｉＨ４などの処理用ガス
を解離し、基体８上に運んでＳｉｘＮｙなどの薄膜を堆
積させるものである。この装置もイオン流の口径をあま
り大きくとれない問題を抱えるほかイオン流の加速に独
自の制限があり、加速強度を加減できない欠点がある。

上記したように従来のＥＣＲプラズマ装置にはイオンビ
ームの口径を大きくすることが困難であり、多少大きく
できてもそのときはイオンの加速が制限されるという欠
点があるが、それは、ビーム径を大きくするためには空
胴共振器即ちプラズマ生成室を大にしてマイクロ波電源
を大量りなものとし、かつ、プラズマ生成室１を取り囲
む電磁−４＝ コイルの径も大きくしなければならないためである。磁
束密度Ｂを一定としたとき電磁コイルの体積は口径の２
乗に比例するのでコイルは膨大なものとなり、その励磁
電源もまた大きいものになる。

即ち従来の装置はピームロ径を大きくするだけのために
、必要以上の高価な装置を要求するという問題を抱えて
いる。

（発明の目的） 本発明は、大口径の基体の処理を可能にし、イオンの加
速を加減できる、小型で経済的なＥＣＲプラズマ装置の
提供を目的とする。

（発明の構成） 本発明は、放電用ガス導入系をそなえかつ該放電用ガス
のプラズマを電子サイクロトロン共鳴を利用して生成す
るプラズマ生成室と、該生成したプラズマのイオンを引
出しかつこれを加速するグリッドと、ガス排気系をそな
えかつ被処理基体を係持する基体ホルダーを内蔵した処
理室と、を具えたＥＣＲプラズマ装置において、 該プラズマ生成室と該グリッドとの間に該プラズマ生成
室よりイオン流を引出しかつ該イオン流の口径を拡大す
る発散磁界の空間を設けたＥＣＲプラズマ装置によって
前記目的を達成したものである。

（実施例） 以下、図に基いて本発明の詳細な説明する。

第１−図は、本発明の実施例のＥＣＲプラズマ装置の概
略の正面断面図であって、第２，３図と同等の部材には
同等の符号が付されている。

第１図の装置が従来と大きく異なる点は、発散磁界内に
設けられた空間３０にある。マイクロ波反射板１１も従
来に比べるとかなり網の目が細かく開口率の高い金網に
なっており、この金網から出たイオンビーム３１の口径
は発散磁界の空間３０で大きく拡げられて浮遊電位のグ
リッド３２に達し、次いでアース電位のグリッド３３で
加速されたのち基体ホルダー７上の基体８上を照射する
ようになっている。プラズマ生成室１の室壁に接続され
た円錐状の金属シールド板（網でもよい）３４は、浮遊
電位のグリッド３２とともに、イオン流３１の口径を拡
大して行くときイオン流３１が強い電界によって乱れ、
基体８の表面の処理が不均一になるのを防止するための
ものである。

この第１図のＥＣＲプラズマ装置は多くの場合エツチン
グ処理装置として使用されるものであって、直流電源１
４の電圧としては例えば２００Ｖ〜８００■が選定され
る。イオンビームの電位は空間３０を通過する間に独自
の制限された電圧。

例えば２０Ｖ低下し、イオンビームはグリッド３２．３
３間において〔（２００■〜８００ｖ）−２０ｖ〕で加
速されて基体８を衝撃しエツチングすることになる。

上記の構成によれば基体８の口径をプラズマ生成室１の
径の２倍以上にすることは容易であり、経済効率の高い
装置かえられる。

なお、第１図の装置の空間３０内に、第３図の処理用ガ
ス導入系２０を追加することで、薄膜堆積装置として有
用なＥＣＲプラズマ装置かえられ、放電用ガス、処理用
ガスの種類９組合せを選定することによって諸種の薄膜
を堆積できることば従来と変らない。イオンビームの加
速の度合をかなり自由に選ぶことができるので、装置は
極めて融通性に富む。

なお、また本発明のＥＣＲプラズマ装置ではプラズマ生
成室１内で得られる強い放射光を、基体８の処理に使用
（イオンと併用若しくは単独使用）しうる便宜がある。

（発明の効果） 本発明は、大口径の基体の処理の可能な、しかも、イオ
ンの加速を加減できる、小型かつ経済的なＥＣＲプラズ
マ装置を提供する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のＥＣＲプラズマ装置の概略の
正面断面図。 第２図、第３図は従来のＥＣＲプラズマ装置の同様の図
。 １−一一一プラズマ生成室、２−一一一磁気コイル、３
−−−一導波量、４−一一一石英ガラス板、５−一一一
放電用ガス導入系、６−−−−処理室、７−−−−基板
ホルダー、８−一一一被処理基体、９−一一一シャッタ
ー、１１−−−−マイクロ波反射板、１２−−ｍ−冷却
系、１３−−−一排気系、２０−−−一処理用ガス導入
系、３０−−−一発散磁界の空間、３１−−−−イオン
流、３２　、３３−−−−グリッド。 特許出願人　日電アネルバ株式会社 （ほか１名）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）放電用ガス導入系をそなえ、かつ該放電用ガスの
   プラズマを電子サイクロトロン共鳴を利用して生成する
   プラズマ生成室と、該生成したプラズマのイオンを引出
   し、かつこれを加速するグリッドと、ガス排気系をそな
   え、かつ被処理基体を保持する基体ホルダーを内蔵した
   処理室とを具えたＥＣＲプラズマ装置において、 該プラズマ生成室と該グリッドとの間に該プラズマ生成
   室よりイオン流を引出し、かつ該イオン流の口径を拡大
   する発散磁界の空間を設けたことを特徴とするＥＣＲプ
   ラズマ装置。
2. （２）前記被処理基体の処理が、該基体表面への薄膜の
   堆積である特許請求の範囲第１項記載のＥＣＲプラズマ
   装置。
3. （３）前記被処理基体の処理が、該基体表面のエッチン
   グである特許請求の範囲第１項記載のＥＣＲプラズマ装
   置。