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JPH0748487B2 - 乾式薄膜加工装置 - Google Patents
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JPH0748487B2 - 乾式薄膜加工装置 - Google Patents

乾式薄膜加工装置

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JPH0748487B2
JPH0748487B2 JP62055029A JP5502987A JPH0748487B2 JP H0748487 B2 JPH0748487 B2 JP H0748487B2 JP 62055029 A JP62055029 A JP 62055029A JP 5502987 A JP5502987 A JP 5502987A JP H0748487 B2 JPH0748487 B2 JP H0748487B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、マイクロ波プラズマを利用したドライエッ
チングおよびCVD(Chemical Vapour Deposition,ガス状
物質が反応して基板上に固体を析出する反応)による成
膜が可能な薄膜加工装置であって、マイクロ波を発生す
る手段と、このマイクロ波を伝達する手段と、誘電体か
らなる板状の真空窓を介して前記マイクロ波伝達手段と
結合され該真空窓を介してマイクロ波が導入されるとと
もにガス供給手段を介して送入されたガスを前記マイク
ロ波との共鳴効果によりプラズマ化して活性な原子,分
子またはイオンを生ずる磁力線を発生する励磁用ソレノ
イドを備えかつ軸線が該ソレノイドが生ずる磁力線束の
中心軸と一致する開口を前記マイクロ波伝達手段と対向
する側に有するプラズマ生成室と、前記開口を介して結
合され該開口から前記磁力線束に沿って流出する前記活
性な原子,分子またはイオンにより表面にエッチングが
施されまたは薄膜が生成される基板が配される処理室
と、前記プラズマ生成室と処理室との排気を行なう排気
手段とを備えたものに関する。
〔従来の技術〕
この発明の属する技術分野において、最近ECRプラズマ
を用いたプロセス技術が注目されている。ECRとはElect
ron Cyciotron Resonamce(電子サイクロトロン共鳴)
の略号であり、磁場とマイクロ波との共鳴効果を用いて
電子を加速し、この電子の運動エネルギを用いてガスを
電離せしめプラズマを得るものである。マイクロ波に励
振された電子は磁力線のまわりを円運動し、その際、遠
心力とローレンツ力とがバランスする条件がECR条件と
呼ばれる。遠心力をmrω2,ローレンツ力を−qrωBで
表わすと、これらがバランスする条件はω/B=q/mであ
る。ここでωがマイクロ波の角速度、Bは磁束密度、q/
mは電子の比電荷である。マイクロ波周波数は工業用に
認められている2.45GHzが一般に用いられ、その場合0.0
875Tが共鳴磁束密度である。
ECRプラズマを応用した薄膜加工装置として例えば第2
図に示す方法が知られている。この装置ではプラズマ生
成室3,処理室9を図示しない排気手段により真空排気し
ておき、ガス供給手段としての原料ガス導入管路4から
N2ガスをプラズマ生成室3へ流したところへ、マイクロ
波をその伝達手段である導波管1と板状の誘電体からな
り大気圧下にある導波管側と真空排気された金属容器3
内とを気密に隔離するための真空窓2とを介してプラズ
マ生成室3へ送り込む。プラズマ生成室3の下部には中
心に大口径の孔7を持った金属板17が取り付けられてお
り、この金属板とプラズマ生成室3とで半開放のマイク
ロ波共振器を構成している。この共振器の外部にはソレ
ノイド6が配置され、共振器内にECR条件を満たす磁場
が発生しているため、共振器内にECRプラズマが発生す
る。このプラズマが処理室9内へ押し出され、試料台10
へ向かう空間内にガス入口12からシランガス(SiH4)を送
りこんで、このガスを上記プラズマにより活性化する
と、発生した活性種が被加工試料である基板11と反応し
て基板表面に薄膜が形成される。
なお、原料ガス導入管路4からN2ガスの代わりにエッチ
ング用ガスを流しこむことにより、この装置は基板のエ
ッチング加工用にも用いることができる。なお、5はプ
ラズマ生成室3を冷却する冷却管である。
このように構成された薄膜加工装置において、導波管1
の内側を伝播してきたマイクロ波を通過させる真空窓2
は、従来、酸化アルミニウム(以下慣用語:アルミナの
語を用いる)または石英の板を用いていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の、アルミナまたは石英の板からなる真空窓を用い
る場合の問題点は次の通りである。すなわち、アルミナ
の板からなる真空窓の場合には、純度99%以下のアルミ
ナが用いられており、このため、アルミナ板を通過する
マイクロ波エネルギの一部がアルミナ板に吸収されてア
ルミナ板が加熱され、1KW程度以上のマイクロ波をプラ
ズマ生成室内に注入しようとすると、アルミナ板が吸収
した熱による歪みのために破壊される危険があった。ア
ルミナ板が破壊されると、プラズマ生成室および処理室
に導波管内の空気が流入し、真空排気系に対して排気の
ための負荷が急増して有害であるばかりでなく、薄膜加
工に用いる、人体に有害なガスの流出も考えられ、極め
て危険である。また、真空窓に石英板を用いた場合に
も、エッチングガスのプラズマによってプラズマ生成室
側の表面が削られてしまうという問題があった。
この発明の目的は、前記従来の問題を解決し、1KW以上
のマイクロ波電力を人的にも、また機械系に対しても安
全にプラズマ生成室内に導入することが可能な真空窓を
備えた薄膜加工装置を提供することである。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明は、真空窓によって吸収され、真空窓を加熱し
て真空窓に熱歪みを与え、1KW以上では真空窓を破壊に
到らしめうるマイクロ波エネルギの一部が、真空窓を構
成する板状誘電体中の不純物によって生じているもので
あり、この不純物を少なくすることによって吸収熱量す
なわち誘電体損を小ならしめうることに着目し、真空窓
の材質を誘電体損の小さいものとするとともに、万一真
空窓が破壊されても真空容器内の真空の破壊すなわち真
空度の低下がゆるやかになり、これにより真空排気系の
負荷の急増が阻止されるよう、本発明が対象とする装置
すなわちマイクロ波を発生する手段と、このマイクロ波
を伝達する手段と、誘電体からなる板状の真空窓を介し
て前記マイクロ波伝達手段と結合され該真空窓を介して
マイクロ波が導入されるとともにガス供給手段を介して
送入されたガスを前記マイクロ波との共鳴効果によりプ
ラズマ化して活性な原子,分子またはイオンを生ずる磁
力線を発生する励磁用ソレノイドを備えかつ軸線が該ソ
レノイドが生ずる磁力線束の中心軸と一致する開口を前
記マイクロ波伝達手段と対向する側に有するプラズマ生
成室と、前記開口を介して結合された該開口から前記磁
力線束に沿って流出する前記活性な原子,分子またはイ
オンにより表面にエッチングが施されまたは薄膜が生成
される基板が配される処理室と、前記プラズマ生成室と
処理室との排気を行なう排気手段とを備えた乾式薄膜加
工装置において、前記マイクロ波を通過させる真空窓
を、板状誘電体を小間隔において多重に積層してなる多
重窓構造とするとともに、前記真空窓を構成する板状誘
電体でプラズマ生成室に面するものは膜加工に用いるガ
スに対して耐蝕性をもつものとし、残りの板状誘電体は
前記プラズマ生成室に面する誘電体よりも誘電体損の小
さいものからなるものとする。
〔作用〕
このように、真空窓を多重窓構造とすることにより、プ
ラズマ生成室側の板状誘電体は、膜加工に用いるガスに
対して対蝕性の高い、たとえば従来と同様にアルミナ板
を用いてその使用寿命の長期化を図るとともにこのアル
ミナ板のアルミナを高純度のものたとえば純度が99.9%
以上のアルミナとして1KW程度以上のエネルギを有する
マイクロ波の通過を可能ならしめ、一方、導波管側の板
状誘電体は、膜加工に用いるガスに対する対蝕性板はア
ルミナ板ほと高くないが、誘電体損は高純度のアルミナ
板よりもさらに小さく、従って熱破壊のおそれのない、
たとえば石英板を用い、万一真空容器側のアルミナ板が
熱的に破損しても導波管側にある外気のプラズマ生成室
内への流入をこの石英板によって抑えることにより、ス
ローリークの状態とすることができるから、真空排気系
の負担が小さく維持され、装置の補修に必要な処置すな
わちマイクロ波発生の停止,ガス供給の停止,真空排気
系の運動停止などの処置に対する時間的余裕が十分に与
えられ、装置補修への移行が容易に可能となり、また人
体に有害なガスたとえばシランガス(SiH4)のプラズマ
生成室からの流出を防ぎ、かつ、このガスが流出したと
したときに起こりうる発火の危険も防止することができ
る。
〔実施例〕
本発明に基づいて構成される乾式薄膜加工装置の一実施
例を第1図に示す。図において、真空窓20は、従来の装
置を用いて1KW程度以上のマイクロ波を支障なく通過せ
しめうるよう、アルミナの純度を99.9%以上としてプラ
ズマ生成室3側に配されたアルミナ板20aと、このアル
ミナ板とパッキン21の厚みを隔てて導波管側に配され
た、誘電体損がさらに小さい石英板20bとを用いて構成
され、アルミナ板20aを両面で挟むパッキン21を介して
プラズマ生成室側と導波管側とを気密に遮断している。
この真空窓を除く部分の装置の構成は第2図と全く同じ
であり、説明を省略する。
このように構成された真空窓において、プラズマ生成室
側にあるアルミナ板20aが、その吸収したマイクロ波エ
ネルギや、プラズマ生成室内のプラズマ粒子による衝撃
などにより、万一破壊が生じて脱落すると、たとえばエ
ッチング加工時に、導波管側に配された石英板20bのプ
ラズマ生成室側の表面がエッチングガスのプラズマに露
出されて腐蝕作用を受けはじめるとともに、パッキン21
がアルミナ板の破壊,脱落の影響を受け、破壊前と同じ
気密状態を必ずしも保持し得なくなり、導波管側の外気
がプラズマ生成室内へ進入しはじめる。しかしアルミナ
板20aの破壊は通常パッキン21の部分を除く中央部で起
こるから、気密性の低下は極めて小さく、従って外気の
進入は極めて緩慢であり、いわゆるスローリークの状態
となる。従って真空排気系にかかる負荷が急激に増大し
て排気系の機能を喪失せしめるようなことはなく、アル
ミナ板が破壊してからマイクロ波の発生を止めるととも
に膜加工のためのガスの供給を停止し、真空排気系の運
転を停止して装置の補修へ移行する時間的余裕が十分与
えられる。
〔発明の効果〕
以上の述べたように、本発明によれば、プラズマ生成室
内と導波管側とを気密に遮断するとともにマイクロ波を
通過せしめる真空窓を、板状誘電体を小間隔において多
重に積層してなる多重窓構造とするとともに、真空窓を
構成する板状誘電体でプラズマ生成室に面するものは膜
加工に用いるガスに対して耐蝕性をもつものとし、残り
の板状誘電体はプラズマ生成室に面する誘電体よりも誘
電体損の小さいものからなるものとしたので、熱的によ
り過酷なストレスを受ける、プラズマ生成室側の膜加工
に用いるガスに対して耐蝕性をもつものからなる板状誘
電体が破壊しても、残りの板状態誘電体による気密機能
がほぼ維持されてスローリークの状態になるに過ぎず、
これにより真空排気系の機能が損なわれることなく維持
されるから、マイクロ波の発生の停止、膜加工のための
ガス供給の停止、真空排気系の運転停止などの時間的余
裕が十分に与えられ、装置の補修が容易に可能になると
ともに、導波管側に配された板状誘電体により、人体に
有害なガスのプラズマ生成室からの流出が防止され、か
つ、このガスが流出したとしたときに起こりうる発火の
危険も防止され、装置の運転が人体に対して極めて完全
に行なわれうるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例による真空窓を備えた乾式薄
膜加工装置の縦断面図、第2図は従来の乾式薄膜加工装
置の縦断面図である。 1:導波管(マイクロ波伝達手段)、2,20:真空窓、3:プ
ラズマ生成室、4:ガス供給手段、6:励磁用ソレノイド、
7:開口、9:処理室、11:基板。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】マイクロ波を発生する手段と、このマイク
    ロ波を伝達する手段と、誘電体からなる板状の真空窓を
    介して前記マイクロ波伝達手段と結合され該真空窓を介
    してマイクロ波が導入されるとともにガス供給手段を介
    して送入されたガスを前記マイクロ波との共鳴効果によ
    りプラズマ化して活性な原子,分子またはイオンを生ず
    る磁力線を発生する励磁用ソレノイドを備えかつ軸線が
    該ソレノイドが生ずる磁力線束の中心軸と一致する開口
    を前記マイクロ波伝達手段と対向する側に有するプラズ
    マ生成室と、前記開口を介して結合され該開口から前記
    磁力線束に沿って流出する前記活性な原子,分子または
    イオンにより表面にエッチングが施されまたは薄膜が生
    成される基板が配される処理室と、前記プラズマ生成室
    と処理室との排気を行なう排気手段とを備えた乾式薄膜
    加工装置において、前記マイクロ波を通過させる真空窓
    を、板状誘電体を小間隔において多重に積層してなる多
    重窓構造とするとともに、前記真空窓を構成する板状誘
    電体でプラズマ生成室に面するものは膜加工に用いるガ
    スに対して耐蝕性をもつものとし、残りの板状誘電体は
    前記プラズマ生成室に面する誘電体よりも誘電体損の小
    さいものからなるものとしたことを特徴とする乾式薄膜
    加工装置。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項記載の乾式薄膜加工
    装置において、プラズマ生成室に面する板状誘電体は酸
    化アルミニウムからなるものとし、残りの板状誘電体を
    石英の板からなるものとしたことを特徴とする乾式薄膜
    加工装置。
  3. 【請求項3】特許請求の範囲第2項記載の乾式薄膜加工
    装置において、酸化アルミニウムからなる板状誘電体
    を、その純度が99.9%以上の酸化アルミニウムからなる
    ものとしたことを特徴とする乾式薄膜加工装置。
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