JP2000077335A - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ラジアルラインスロットアンテナを構成する
スロット体と遅波路形成体との密着性を向上させること
によりマイクロ波の放射効率向上、均一性向上が図れる
プラズマ処理装置を提供する。 【解決手段】 プラズマを励起させるマイクロ波をチャ
ンバー２内に放射するラジアルラインスロットアンテナ
３を具備し、このアンテナ３が、マイクロ波放射用のス
ロット穴を多数有するスロット体１２と、プラズマ形成
空間６側と反対側のスロット体１２表面に設けられた誘
電体からなるマイクロ波の遅波路形成体１１と、プラズ
マ形成空間６側のスロット体１２表面に設けられ遅波路
形成体１１と協働してスロット体１２を挟持してマイク
ロ波を透過させる誘電体からなる押さえ体１４とから構
成されている。
スロット体と遅波路形成体との密着性を向上させること
によりマイクロ波の放射効率向上、均一性向上が図れる
プラズマ処理装置を提供する。 【解決手段】 プラズマを励起させるマイクロ波をチャ
ンバー２内に放射するラジアルラインスロットアンテナ
３を具備し、このアンテナ３が、マイクロ波放射用のス
ロット穴を多数有するスロット体１２と、プラズマ形成
空間６側と反対側のスロット体１２表面に設けられた誘
電体からなるマイクロ波の遅波路形成体１１と、プラズ
マ形成空間６側のスロット体１２表面に設けられ遅波路
形成体１１と協働してスロット体１２を挟持してマイク
ロ波を透過させる誘電体からなる押さえ体１４とから構
成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板、液晶
基板等の製造プロセスに用いるエッチング装置、ＣＶＤ
装置等のプラズマ処理装置に関し、特に、マイクロ波励
起方式のプラズマ処理装置に関するものである。
基板等の製造プロセスに用いるエッチング装置、ＣＶＤ
装置等のプラズマ処理装置に関し、特に、マイクロ波励
起方式のプラズマ処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、液晶基板等の製造プロセスに用い
るプラズマＣＶＤ装置においては、基板の大型化、処理
の高速化等の要求に応えるため、大口径で均一かつ高密
度のプラズマが得られるラジアルラインスロットアンテ
ナを備えたマイクロ波プラズマＣＶＤ装置が提案されて
いる。このマイクロ波プラズマＣＶＤ装置においては、
チャンバー内に成膜に必要な反応ガスが導入される一
方、ラジアルラインスロットアンテナからマイクロ波が
放射されてプラズマが発生し、プラズマ中で反応ガスの
解離により生じたラジカルが基板表面で化学反応を起こ
すことによって膜が形成される。
るプラズマＣＶＤ装置においては、基板の大型化、処理
の高速化等の要求に応えるため、大口径で均一かつ高密
度のプラズマが得られるラジアルラインスロットアンテ
ナを備えたマイクロ波プラズマＣＶＤ装置が提案されて
いる。このマイクロ波プラズマＣＶＤ装置においては、
チャンバー内に成膜に必要な反応ガスが導入される一
方、ラジアルラインスロットアンテナからマイクロ波が
放射されてプラズマが発生し、プラズマ中で反応ガスの
解離により生じたラジカルが基板表面で化学反応を起こ
すことによって膜が形成される。
【０００３】上記ラジアルラインスロットアンテナ（Ra
dial Line Slot Antenna）とは、導体表面にマイクロ波
放射用の多数のスロットが同心円状または渦巻状に形成
されたものであり、裏面側から給電されたマイクロ波を
スロット形成面から放射するものである。図７は従来の
ラジアルラインスロットアンテナ５０の構成を示す図で
あるが、この図に示すように、円板状の導体５１の表面
に誘電体からなるマイクロ波の遅波路形成体５２が設置
され、遅波路形成体５２の表面に多数のスロット穴（図
７においては図示を省略する）を有する導体からなるス
ロット板５３が固定されている。また、導体５１の裏面
には、同軸導波管変換器５４（符号５７は同軸線）、導
波管５５が設置され、マイクロ波がこれら導波管５５、
同軸導波管変換器５４を経て導体５１の裏面側からスロ
ット板５３に給電される構成となっている。スロット板
５３は、例えば板厚０．３ｍｍ程度の薄い銅板からな
り、導体５１の周縁部にネジ５６により固定されてい
る。
dial Line Slot Antenna）とは、導体表面にマイクロ波
放射用の多数のスロットが同心円状または渦巻状に形成
されたものであり、裏面側から給電されたマイクロ波を
スロット形成面から放射するものである。図７は従来の
ラジアルラインスロットアンテナ５０の構成を示す図で
あるが、この図に示すように、円板状の導体５１の表面
に誘電体からなるマイクロ波の遅波路形成体５２が設置
され、遅波路形成体５２の表面に多数のスロット穴（図
７においては図示を省略する）を有する導体からなるス
ロット板５３が固定されている。また、導体５１の裏面
には、同軸導波管変換器５４（符号５７は同軸線）、導
波管５５が設置され、マイクロ波がこれら導波管５５、
同軸導波管変換器５４を経て導体５１の裏面側からスロ
ット板５３に給電される構成となっている。スロット板
５３は、例えば板厚０．３ｍｍ程度の薄い銅板からな
り、導体５１の周縁部にネジ５６により固定されてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ラジアルラ
インスロットアンテナの構造に関して重要なことは、ス
ロット板が遅波路形成体の表面に隙間なく密着している
ことである。仮にスロット板と遅波路形成体との間に隙
間が生じていると、その部分でマイクロ波の表皮効果に
よる表面波が生じ、マイクロ波の放射効率が著しく低下
するからである。しかしながら、上記従来のラジアルラ
インスロットアンテナの構造によれば、スロット板は周
縁部でネジ止めされているだけであるから、スロット板
が自重によって撓んだり、マイクロ波電力の給電により
スロット板が加熱された際に熱膨張によって撓み、スロ
ット板と遅波路形成体との間に隙間が生じることがあ
る。すると、マイクロ波の放射効率が大きく低下し、か
つ、放射の均一性が著しく悪化するという問題を抱えて
いた。
インスロットアンテナの構造に関して重要なことは、ス
ロット板が遅波路形成体の表面に隙間なく密着している
ことである。仮にスロット板と遅波路形成体との間に隙
間が生じていると、その部分でマイクロ波の表皮効果に
よる表面波が生じ、マイクロ波の放射効率が著しく低下
するからである。しかしながら、上記従来のラジアルラ
インスロットアンテナの構造によれば、スロット板は周
縁部でネジ止めされているだけであるから、スロット板
が自重によって撓んだり、マイクロ波電力の給電により
スロット板が加熱された際に熱膨張によって撓み、スロ
ット板と遅波路形成体との間に隙間が生じることがあ
る。すると、マイクロ波の放射効率が大きく低下し、か
つ、放射の均一性が著しく悪化するという問題を抱えて
いた。
【０００５】被処理基板の大型化に伴ってラジアルライ
ンスロットアンテナが大口径になると、スロット板を内
部の遅波路形成体に密着させておくことが構造的にます
ます難しくなるため、この問題点がますます顕著になる
恐れがあった。したがって、被処理基板が大型化する
程、スロット板と遅波路形成体との密着性が悪くなるの
で、成膜速度が低下したり、基板面内での膜厚バラツキ
が大きくなる等の問題が発生しやすくなっていた。以
上、プラズマＣＶＤ装置の場合を例に挙げて説明した
が、マイクロ波プラズマエッチング装置等、他のプラズ
マ処理装置でも同様の問題を抱えていた。
ンスロットアンテナが大口径になると、スロット板を内
部の遅波路形成体に密着させておくことが構造的にます
ます難しくなるため、この問題点がますます顕著になる
恐れがあった。したがって、被処理基板が大型化する
程、スロット板と遅波路形成体との密着性が悪くなるの
で、成膜速度が低下したり、基板面内での膜厚バラツキ
が大きくなる等の問題が発生しやすくなっていた。以
上、プラズマＣＶＤ装置の場合を例に挙げて説明した
が、マイクロ波プラズマエッチング装置等、他のプラズ
マ処理装置でも同様の問題を抱えていた。
【０００６】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、ラジアルラインスロットアンテナ
を構成するスロット体と遅波路形成体との密着性を向上
させることによりマイクロ波の放射効率向上、均一性向
上が図れ、被処理基板の大口径化、処理の高速化に好適
なプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
されたものであって、ラジアルラインスロットアンテナ
を構成するスロット体と遅波路形成体との密着性を向上
させることによりマイクロ波の放射効率向上、均一性向
上が図れ、被処理基板の大口径化、処理の高速化に好適
なプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のプラズマ処理装置は、プラズマを励起さ
せるマイクロ波をチャンバー内に放射するスロットアン
テナを具備し、このスロットアンテナが、マイクロ波放
射用のスロットを多数有するスロット体と、プラズマ形
成空間側と反対側の前記スロット体表面に設けられた誘
電体からなるマイクロ波の遅波路形成体と、プラズマ形
成空間側の前記スロット体表面に設けられ前記遅波路形
成体と協働して前記スロット体を挟持してマイクロ波を
透過させる誘電体からなる押さえ体とからなることを特
徴とするものである。
めに、本発明のプラズマ処理装置は、プラズマを励起さ
せるマイクロ波をチャンバー内に放射するスロットアン
テナを具備し、このスロットアンテナが、マイクロ波放
射用のスロットを多数有するスロット体と、プラズマ形
成空間側と反対側の前記スロット体表面に設けられた誘
電体からなるマイクロ波の遅波路形成体と、プラズマ形
成空間側の前記スロット体表面に設けられ前記遅波路形
成体と協働して前記スロット体を挟持してマイクロ波を
透過させる誘電体からなる押さえ体とからなることを特
徴とするものである。
【０００８】すなわち、本発明のプラズマ処理装置にお
いては、スロット体を遅波路形成体と押さえ体との間に
挟み込んだ構造のスロットアンテナを用いることによっ
て、スロット体を遅波路形成体に隙間なく密着させるこ
とができる。その結果、マイクロ波の放射効率向上、均
一性向上を図ることができ、被処理基板の大口径化、処
理の高速化に好適なプラズマ処理装置を実現することが
可能となる。ただし、スロット体に対して押さえ体はチ
ャンバー内のプラズマ形成空間側に配置されるため、マ
イクロ波を透過させる性質を持つ誘電体で形成する必要
がある。また、誘電率、誘電損失が小さく、かつ、強度
の高い材料を用いることが望ましい。一例として、窒化
アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ
2Ｏ3）等の材料が挙げられる。
いては、スロット体を遅波路形成体と押さえ体との間に
挟み込んだ構造のスロットアンテナを用いることによっ
て、スロット体を遅波路形成体に隙間なく密着させるこ
とができる。その結果、マイクロ波の放射効率向上、均
一性向上を図ることができ、被処理基板の大口径化、処
理の高速化に好適なプラズマ処理装置を実現することが
可能となる。ただし、スロット体に対して押さえ体はチ
ャンバー内のプラズマ形成空間側に配置されるため、マ
イクロ波を透過させる性質を持つ誘電体で形成する必要
がある。また、誘電率、誘電損失が小さく、かつ、強度
の高い材料を用いることが望ましい。一例として、窒化
アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ
2Ｏ3）等の材料が挙げられる。
【０００９】ところで、前記スロット体に設けられたマ
イクロ波放射用のスロットとは、溝状の有底穴のことで
あり、一般のスロットアンテナでは穴の内部は空間であ
る。しかしながら、本発明においては、空間であっても
よいし、各スロット内部に、遅波路形成体の誘電率と押
さえ体の誘電率との間の値の誘電率を有する誘電体を充
填した構造としてもよい。スロット内部に上記のような
誘電率を持つ誘電体を充填した場合には、スロットの部
分における遅波路形成体とスロット体との界面、および
スロット体と押さえ体との界面での誘電率差が小さくな
るため、誘電損失を小さく抑えることができ、スロット
内が空間のものに比べてより放射効率の高いスロットア
ンテナが得られる。
イクロ波放射用のスロットとは、溝状の有底穴のことで
あり、一般のスロットアンテナでは穴の内部は空間であ
る。しかしながら、本発明においては、空間であっても
よいし、各スロット内部に、遅波路形成体の誘電率と押
さえ体の誘電率との間の値の誘電率を有する誘電体を充
填した構造としてもよい。スロット内部に上記のような
誘電率を持つ誘電体を充填した場合には、スロットの部
分における遅波路形成体とスロット体との界面、および
スロット体と押さえ体との界面での誘電率差が小さくな
るため、誘電損失を小さく抑えることができ、スロット
内が空間のものに比べてより放射効率の高いスロットア
ンテナが得られる。
【００１０】スロット内部に誘電体を充填する場合、そ
の誘電体をスロット体をなす母材の陽極酸化により形成
することができる。その場合、母材の両面のスロットと
なる領域以外の領域にマスク材を付着させた状態で陽極
酸化を行えばよい。すると、マスク材が付着していない
部分、すなわちスロットとなる領域のみで上記母材表面
から陽極酸化が進行し、スロット内部が母材の酸化物で
ある誘電体で充填された状態となる。さらに、上記母材
表面と反対側の面、すなわちスロット体の遅波路形成体
に接する側の表面に、スロット体をなす母材の陽極酸化
により誘電体層を形成してもよい。その場合、母材の遅
波路形成体側にあたる面にはマスク材を付着させずに全
面陽極酸化を行えばよい。
の誘電体をスロット体をなす母材の陽極酸化により形成
することができる。その場合、母材の両面のスロットと
なる領域以外の領域にマスク材を付着させた状態で陽極
酸化を行えばよい。すると、マスク材が付着していない
部分、すなわちスロットとなる領域のみで上記母材表面
から陽極酸化が進行し、スロット内部が母材の酸化物で
ある誘電体で充填された状態となる。さらに、上記母材
表面と反対側の面、すなわちスロット体の遅波路形成体
に接する側の表面に、スロット体をなす母材の陽極酸化
により誘電体層を形成してもよい。その場合、母材の遅
波路形成体側にあたる面にはマスク材を付着させずに全
面陽極酸化を行えばよい。
【００１１】このように、陽極酸化という手法を用いる
ことによって、スロット内部に誘電体を充填したり、ス
ロット体の遅波路形成体側の面に誘電体層を形成する構
造を容易に実現することができる。上述したように、ス
ロットアンテナの特性向上のためにはスロット体の導体
部分と遅波路形成体との密着性が重要であるが、スロッ
ト体の遅波路形成体側の面に陽極酸化による誘電体層を
形成する場合には、スロット体の導体部分と誘電体層と
はもともと一体の母材であるから、密着性が良いのは当
然である。したがって、マイクロ波の放射効率が高く、
放射均一性にも優れたスロットアンテナを得ることがで
きる。
ことによって、スロット内部に誘電体を充填したり、ス
ロット体の遅波路形成体側の面に誘電体層を形成する構
造を容易に実現することができる。上述したように、ス
ロットアンテナの特性向上のためにはスロット体の導体
部分と遅波路形成体との密着性が重要であるが、スロッ
ト体の遅波路形成体側の面に陽極酸化による誘電体層を
形成する場合には、スロット体の導体部分と誘電体層と
はもともと一体の母材であるから、密着性が良いのは当
然である。したがって、マイクロ波の放射効率が高く、
放射均一性にも優れたスロットアンテナを得ることがで
きる。
【００１２】なお、スロットアンテナの母材としては、
銅やアルミニウム等の金属を使用することができるが、
陽極酸化を行う場合には、銅を使用することはできず、
アルミニウムを使用することが望ましい。
銅やアルミニウム等の金属を使用することができるが、
陽極酸化を行う場合には、銅を使用することはできず、
アルミニウムを使用することが望ましい。
【００１３】また、本発明の他のプラズマ処理装置は、
プラズマを励起させるマイクロ波をチャンバー内に放射
するスロットアンテナを具備し、このスロットアンテナ
が、マイクロ波放射用のスロットを多数有し自身が撓ま
ないだけの板厚であるスロット体と、プラズマ形成空間
側と反対側の前記スロット体表面に設けられた誘電体か
らなるマイクロ波の遅波路形成体とを有することを特徴
とするものである。すなわち、従来のスロットアンテナ
ではスロット体の板厚が薄く、スロット体自身の剛性が
弱いために撓んで遅波路形成体との間に隙間が生じたの
であるから、本発明ではスロット体の板厚をスロット体
自身が撓まないだけの板厚とすれば隙間が生じることは
ない。例えばスロット体材料にアルミニウムを用いた場
合、１ｍｍ程度の板厚とすればスロット体自身を撓まな
いようにすることができる。
プラズマを励起させるマイクロ波をチャンバー内に放射
するスロットアンテナを具備し、このスロットアンテナ
が、マイクロ波放射用のスロットを多数有し自身が撓ま
ないだけの板厚であるスロット体と、プラズマ形成空間
側と反対側の前記スロット体表面に設けられた誘電体か
らなるマイクロ波の遅波路形成体とを有することを特徴
とするものである。すなわち、従来のスロットアンテナ
ではスロット体の板厚が薄く、スロット体自身の剛性が
弱いために撓んで遅波路形成体との間に隙間が生じたの
であるから、本発明ではスロット体の板厚をスロット体
自身が撓まないだけの板厚とすれば隙間が生じることは
ない。例えばスロット体材料にアルミニウムを用いた場
合、１ｍｍ程度の板厚とすればスロット体自身を撓まな
いようにすることができる。
【００１４】上記本発明の他のプラズマ処理装置におい
て、スロット体に設けた各スロットの断面形状は、深さ
方向に同寸法の直線状の穴でもよいし、スロット体の遅
波路形成体に接する表面から他方側に向けて広がるテー
パ状の穴としてもよい。スロット体にスロットを形成す
る際に、母材のエッチング処理等を用いてスロットを形
成する方法を採ると、等方性エッチングによって自ずと
テーパ状の穴が形成される。
て、スロット体に設けた各スロットの断面形状は、深さ
方向に同寸法の直線状の穴でもよいし、スロット体の遅
波路形成体に接する表面から他方側に向けて広がるテー
パ状の穴としてもよい。スロット体にスロットを形成す
る際に、母材のエッチング処理等を用いてスロットを形
成する方法を採ると、等方性エッチングによって自ずと
テーパ状の穴が形成される。
【００１５】
【発明の実施の形態】［第１の実施の形態］以下、本発
明の第１の実施の形態を図１ないし図３を参照して説明
する。図１は本実施の形態のプラズマＣＶＤ装置１（プ
ラズマ処理装置）の全体構成を示す図である。このプラ
ズマＣＶＤ装置１は、マイクロ波を放射するラジアルラ
インスロットアンテナを備えたマイクロ波プラズマ励起
方式の装置である。
明の第１の実施の形態を図１ないし図３を参照して説明
する。図１は本実施の形態のプラズマＣＶＤ装置１（プ
ラズマ処理装置）の全体構成を示す図である。このプラ
ズマＣＶＤ装置１は、マイクロ波を放射するラジアルラ
インスロットアンテナを備えたマイクロ波プラズマ励起
方式の装置である。
【００１６】図１に示すように、チャンバー２の上部に
ラジアルラインスロットアンテナ３が設置されており、
これと対向するようにチャンバー２の下部には被処理基
板４を支持するためのサセプタ５が設置されている。し
たがって、被処理基板４の上方がプラズマ形成空間６と
なり、ラジアルラインスロットアンテナ３からこのプラ
ズマ形成空間６に向けてマイクロ波が放射されるように
なっている。ラジアルラインスロットアンテナ３の表面
にはマイクロ波放射用の多数のスロット穴（図１におい
ては図示を省略する）が設けられ、マイクロ波発生シス
テム７で生成された２．４５ＧＨｚのマイクロ波が導波
管８、同軸導波管変換器９を経てアンテナ３の裏面側か
ら給電される構成となっている。
ラジアルラインスロットアンテナ３が設置されており、
これと対向するようにチャンバー２の下部には被処理基
板４を支持するためのサセプタ５が設置されている。し
たがって、被処理基板４の上方がプラズマ形成空間６と
なり、ラジアルラインスロットアンテナ３からこのプラ
ズマ形成空間６に向けてマイクロ波が放射されるように
なっている。ラジアルラインスロットアンテナ３の表面
にはマイクロ波放射用の多数のスロット穴（図１におい
ては図示を省略する）が設けられ、マイクロ波発生シス
テム７で生成された２．４５ＧＨｚのマイクロ波が導波
管８、同軸導波管変換器９を経てアンテナ３の裏面側か
ら給電される構成となっている。
【００１７】図２はラジアルラインスロットアンテナ３
の部分の構成を示す断面図である。図２に示すように、
円板状の導体１０の下面に例えばＡｌＮ、Ａｌ2Ｏ3等の
誘電体材料からなるマイクロ波の遅波路形成体１１が固
定され、遅波路形成体１１の下面には、多数のスロット
穴１３を有するアルミニウム等の金属板からなるスロッ
ト体１２が配置されている。さらに、スロット体１２の
下面に、マイクロ波を透過させる性質を持つ、例えばＡ
ｌＮ、Ａｌ2Ｏ3等の誘電体からなる押さえ体１４が固定
されている。押さえ体１４はその周縁部でネジ１５によ
り導体１０に固定されており、したがって、スロット体
１２は遅波路形成体１１と押さえ体１４とをなす２枚の
誘電体板の間に挟持された状態で固定されている。
の部分の構成を示す断面図である。図２に示すように、
円板状の導体１０の下面に例えばＡｌＮ、Ａｌ2Ｏ3等の
誘電体材料からなるマイクロ波の遅波路形成体１１が固
定され、遅波路形成体１１の下面には、多数のスロット
穴１３を有するアルミニウム等の金属板からなるスロッ
ト体１２が配置されている。さらに、スロット体１２の
下面に、マイクロ波を透過させる性質を持つ、例えばＡ
ｌＮ、Ａｌ2Ｏ3等の誘電体からなる押さえ体１４が固定
されている。押さえ体１４はその周縁部でネジ１５によ
り導体１０に固定されており、したがって、スロット体
１２は遅波路形成体１１と押さえ体１４とをなす２枚の
誘電体板の間に挟持された状態で固定されている。
【００１８】また、ラジアルラインスロットアンテナ３
のスロット穴１３の平面的な配置は図３に示す通りであ
り、一対のスロット穴１３が同心円状に多数配置されて
おり、マイクロ波はこれらスロット穴１３から空間に放
射される。なお、図３中の符号１６はネジ孔である。さ
らに、ラジアルラインスロットアンテナ３の導体１０に
は、マイクロ波給電による加熱を防止するための冷却水
を流す冷却管（図示略）が挿通されている。
のスロット穴１３の平面的な配置は図３に示す通りであ
り、一対のスロット穴１３が同心円状に多数配置されて
おり、マイクロ波はこれらスロット穴１３から空間に放
射される。なお、図３中の符号１６はネジ孔である。さ
らに、ラジアルラインスロットアンテナ３の導体１０に
は、マイクロ波給電による加熱を防止するための冷却水
を流す冷却管（図示略）が挿通されている。
【００１９】図１に示すように、チャンバー２上部の周
縁部にガス導入ポート１７が設けられており、反応ガス
供給源（図示略）から供給される反応ガスが配管１８を
通してチャンバー２内のプラズマ形成空間６に供給され
るようになっている。一方、チャンバー２の下部には排
気口１９が設けられ、排気口１９に接続された真空ポン
プ等の真空排気源（図示略）によりチャンバー２内が減
圧されるようになっている。また、チャンバー２の側方
には、チャンバー２内を大気に開放することなく被処理
基板４の搬出入を行うためのロードロック室２０が設け
られている。
縁部にガス導入ポート１７が設けられており、反応ガス
供給源（図示略）から供給される反応ガスが配管１８を
通してチャンバー２内のプラズマ形成空間６に供給され
るようになっている。一方、チャンバー２の下部には排
気口１９が設けられ、排気口１９に接続された真空ポン
プ等の真空排気源（図示略）によりチャンバー２内が減
圧されるようになっている。また、チャンバー２の側方
には、チャンバー２内を大気に開放することなく被処理
基板４の搬出入を行うためのロードロック室２０が設け
られている。
【００２０】上記構成のプラズマＣＶＤ装置１において
は、ガス導入ポート１７から成膜に必要な反応ガス、例
えばＳｉＨ4、ＰＨ3等のガスがチャンバー２内に供給さ
れる。そして、ラジアルラインスロットアンテナ３から
放射された２．４５ＧＨｚのマイクロ波によってプラズ
マ形成空間６においてプラズマが発生し、反応ガスが解
離して生じたラジカルが基板表面で化学反応を起こすこ
とによってＳｉ膜等の所望の膜が形成される。
は、ガス導入ポート１７から成膜に必要な反応ガス、例
えばＳｉＨ4、ＰＨ3等のガスがチャンバー２内に供給さ
れる。そして、ラジアルラインスロットアンテナ３から
放射された２．４５ＧＨｚのマイクロ波によってプラズ
マ形成空間６においてプラズマが発生し、反応ガスが解
離して生じたラジカルが基板表面で化学反応を起こすこ
とによってＳｉ膜等の所望の膜が形成される。
【００２１】本実施の形態のプラズマＣＶＤ装置１によ
れば、ラジアルラインスロットアンテナ３のスロット体
１２が遅波路形成体１１と押さえ体１４との間に挟み込
まれた構造となっているため、構造的に、さらにはマイ
クロ波電力の供給によりスロット体１２が加熱、膨張し
た状態においても、スロット体１２を遅波路形成体１１
に隙間なく密着させることができる。したがって、この
プラズマＣＶＤ装置１においては、マイクロ波の放射効
率向上、均一性向上が図れることにより、大きな電力給
電に対しても長時間安定して高密度で均一性の高いプラ
ズマを形成することができる。その結果、被処理基板の
大口径化、処理の高速化に適したプラズマＣＶＤ装置を
実現することが可能となる。
れば、ラジアルラインスロットアンテナ３のスロット体
１２が遅波路形成体１１と押さえ体１４との間に挟み込
まれた構造となっているため、構造的に、さらにはマイ
クロ波電力の供給によりスロット体１２が加熱、膨張し
た状態においても、スロット体１２を遅波路形成体１１
に隙間なく密着させることができる。したがって、この
プラズマＣＶＤ装置１においては、マイクロ波の放射効
率向上、均一性向上が図れることにより、大きな電力給
電に対しても長時間安定して高密度で均一性の高いプラ
ズマを形成することができる。その結果、被処理基板の
大口径化、処理の高速化に適したプラズマＣＶＤ装置を
実現することが可能となる。
【００２２】［第２の実施の形態］以下、本発明の第２
の実施の形態を図４を参照して説明する。本実施の形態
も第１の実施の形態と同様、押さえ体を備えたマイクロ
波プラズマＣＶＤ装置の例であり、本実施の形態が第１
の実施の形態と異なる点はラジアルラインスロットアン
テナのスロット穴の部分の構成のみである。したがっ
て、プラズマＣＶＤ装置の全体構成についての説明は省
略し、図４を用いてスロット体の構成のみについて説明
する。
の実施の形態を図４を参照して説明する。本実施の形態
も第１の実施の形態と同様、押さえ体を備えたマイクロ
波プラズマＣＶＤ装置の例であり、本実施の形態が第１
の実施の形態と異なる点はラジアルラインスロットアン
テナのスロット穴の部分の構成のみである。したがっ
て、プラズマＣＶＤ装置の全体構成についての説明は省
略し、図４を用いてスロット体の構成のみについて説明
する。
【００２３】図４に示すように、本実施の形態のスロッ
ト体２５は、スロット２６の内部が誘電体２９で埋め込
まれている。この誘電体２９は、遅波路形成体２４の誘
電率と押さえ体２７の誘電率との間の値の誘電率を有す
るものであり、スロット２６を形成した後で穴の内部に
埋め込むことによって形成できる。また、スロット体２
５を構成する母材の陽極酸化によっても形成することが
できる。すなわち、母材として板厚が数百μｍ程度のア
ルミニウム板を使用し、アルミニウム板の両面のスロッ
トとなる領域以外の領域にマスク材を付着させた状態で
陽極酸化を行なう。すると、マスク材が付着していない
部分、すなわちスロットとなる領域のみでアルミニウム
板表面から陽極酸化が進行し、スロット内部が母材の酸
化物であるアルミニウム酸化物で充填された状態とな
る。
ト体２５は、スロット２６の内部が誘電体２９で埋め込
まれている。この誘電体２９は、遅波路形成体２４の誘
電率と押さえ体２７の誘電率との間の値の誘電率を有す
るものであり、スロット２６を形成した後で穴の内部に
埋め込むことによって形成できる。また、スロット体２
５を構成する母材の陽極酸化によっても形成することが
できる。すなわち、母材として板厚が数百μｍ程度のア
ルミニウム板を使用し、アルミニウム板の両面のスロッ
トとなる領域以外の領域にマスク材を付着させた状態で
陽極酸化を行なう。すると、マスク材が付着していない
部分、すなわちスロットとなる領域のみでアルミニウム
板表面から陽極酸化が進行し、スロット内部が母材の酸
化物であるアルミニウム酸化物で充填された状態とな
る。
【００２４】本実施の形態のラジアルラインスロットア
ンテナ２２においては、スロット体２５のスロット２６
の内部に遅波路形成体２４の誘電率と押さえ体２７の誘
電率との間の値の誘電率を持つ誘電体２９が充填されて
いるため、スロット２６の部分における遅波路形成体２
４とスロット体２５との界面、およびスロット体２５と
押さえ体２７との界面での誘電率の差が小さくなる。し
たがって、誘電損失を小さく抑えることができることか
ら、スロット内が空間のものに比べてより放射効率の高
いスロットアンテナが得られ、高効率のプラズマＣＶＤ
装置を得ることができる。
ンテナ２２においては、スロット体２５のスロット２６
の内部に遅波路形成体２４の誘電率と押さえ体２７の誘
電率との間の値の誘電率を持つ誘電体２９が充填されて
いるため、スロット２６の部分における遅波路形成体２
４とスロット体２５との界面、およびスロット体２５と
押さえ体２７との界面での誘電率の差が小さくなる。し
たがって、誘電損失を小さく抑えることができることか
ら、スロット内が空間のものに比べてより放射効率の高
いスロットアンテナが得られ、高効率のプラズマＣＶＤ
装置を得ることができる。
【００２５】［第３の実施の形態］以下、本発明の第３
の実施の形態を図５を参照して説明する。本実施の形態
も第２の実施の形態と同様、押さえ体を備えたマイクロ
波プラズマＣＶＤ装置の例であり、本実施の形態が第
１、第２の実施の形態と異なる点はスロット体の部分の
構成のみである。以下、図５を用いてスロット体の構成
のみを説明する。
の実施の形態を図５を参照して説明する。本実施の形態
も第２の実施の形態と同様、押さえ体を備えたマイクロ
波プラズマＣＶＤ装置の例であり、本実施の形態が第
１、第２の実施の形態と異なる点はスロット体の部分の
構成のみである。以下、図５を用いてスロット体の構成
のみを説明する。
【００２６】図５に示すように、本実施の形態のスロッ
ト体３４は、母材が板厚数百μｍ程度のアルミニウム板
からなり、スロット３５の内部が酸化アルミニウム３８
（誘電体）で埋め込まれるとともに、遅波路形成体３３
に接する側の面に酸化アルミニウム層３９（誘電体層）
が形成されている。この酸化アルミニウム層３９とスロ
ット３５内に埋め込まれた酸化アルミニウム３８とは一
体のものである。この酸化アルミニウム層３９を形成す
るためには、アルミニウム板の一方の面に、第２の実施
の形態と同様、スロット３５となる領域以外の領域にマ
スク材を付着させ、他方の面にはマスク材を付着させな
い状態で陽極酸化を行う。マスク材を付着させた面側か
らはスロット３５となる領域のみで陽極酸化が進行する
一方、マスク材を付着させていない面側からは全面で陽
極酸化が進行する。このようにして、本実施の形態のス
ロット体３４を作製することができる。
ト体３４は、母材が板厚数百μｍ程度のアルミニウム板
からなり、スロット３５の内部が酸化アルミニウム３８
（誘電体）で埋め込まれるとともに、遅波路形成体３３
に接する側の面に酸化アルミニウム層３９（誘電体層）
が形成されている。この酸化アルミニウム層３９とスロ
ット３５内に埋め込まれた酸化アルミニウム３８とは一
体のものである。この酸化アルミニウム層３９を形成す
るためには、アルミニウム板の一方の面に、第２の実施
の形態と同様、スロット３５となる領域以外の領域にマ
スク材を付着させ、他方の面にはマスク材を付着させな
い状態で陽極酸化を行う。マスク材を付着させた面側か
らはスロット３５となる領域のみで陽極酸化が進行する
一方、マスク材を付着させていない面側からは全面で陽
極酸化が進行する。このようにして、本実施の形態のス
ロット体３４を作製することができる。
【００２７】上述したように、スロットアンテナの放射
効率向上、放射均一性向上のためにはスロット体の導体
部分と遅波路形成体との密着性が重要である。そこで、
本実施の形態の構造においては、スロット体３４の遅波
路形成体３３に接する側の面に酸化アルミニウムからな
る誘電体層３９が形成されているため、この誘電体層３
９が遅波路の一部をなすことになる。すると、本実施の
形態の場合、スロット体３４の導体部分と酸化アルミニ
ウム誘電体層３９とはもともと一体のアルミニウム材で
あるから、密着性が良いのは当然であり、マイクロ波の
放射効率が高く、放射均一性にも優れたスロットアンテ
ナを得ることができる。また、このように特性面に優れ
たアンテナの構造を陽極酸化という周知の技術を用いて
容易に形成することができる。
効率向上、放射均一性向上のためにはスロット体の導体
部分と遅波路形成体との密着性が重要である。そこで、
本実施の形態の構造においては、スロット体３４の遅波
路形成体３３に接する側の面に酸化アルミニウムからな
る誘電体層３９が形成されているため、この誘電体層３
９が遅波路の一部をなすことになる。すると、本実施の
形態の場合、スロット体３４の導体部分と酸化アルミニ
ウム誘電体層３９とはもともと一体のアルミニウム材で
あるから、密着性が良いのは当然であり、マイクロ波の
放射効率が高く、放射均一性にも優れたスロットアンテ
ナを得ることができる。また、このように特性面に優れ
たアンテナの構造を陽極酸化という周知の技術を用いて
容易に形成することができる。
【００２８】［第４の実施の形態］以下、本発明の第４
の実施の形態を図６を参照して説明する。本実施の形態
は、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置のラジアルラインス
ロットアンテナに板厚の厚いスロット体を用いた例であ
る。装置の全体構成は第１ないし第３の実施の形態と共
通であるため説明を省略し、以下、図６を用いてスロッ
ト体の構成のみを説明する。
の実施の形態を図６を参照して説明する。本実施の形態
は、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置のラジアルラインス
ロットアンテナに板厚の厚いスロット体を用いた例であ
る。装置の全体構成は第１ないし第３の実施の形態と共
通であるため説明を省略し、以下、図６を用いてスロッ
ト体の構成のみを説明する。
【００２９】図６に示すように、本実施の形態のラジア
ルラインスロットアンテナ４１は、第１ないし第３の実
施の形態のように薄いスロット体を押さえ体で挟んで支
持するのではなく、スロット体４４自体の板厚を充分に
厚くしたものである。すなわち、本実施の形態では、円
板状の導体４２の下面に誘電体からなる遅波路形成体４
３が固定され、遅波路形成体４３の下面には多数のスロ
ット穴４５が設けられたスロット体４４がネジ１５によ
り固定されている。スロット体４４は、その周縁部でネ
ジ止めされた時に自身が撓まないだけの板厚とされてお
り、具体的にはアルミニウム材を用いた場合、板厚１ｍ
ｍ程度である。０．５ないし０．６ｍｍ程度になると撓
む恐れがある。
ルラインスロットアンテナ４１は、第１ないし第３の実
施の形態のように薄いスロット体を押さえ体で挟んで支
持するのではなく、スロット体４４自体の板厚を充分に
厚くしたものである。すなわち、本実施の形態では、円
板状の導体４２の下面に誘電体からなる遅波路形成体４
３が固定され、遅波路形成体４３の下面には多数のスロ
ット穴４５が設けられたスロット体４４がネジ１５によ
り固定されている。スロット体４４は、その周縁部でネ
ジ止めされた時に自身が撓まないだけの板厚とされてお
り、具体的にはアルミニウム材を用いた場合、板厚１ｍ
ｍ程度である。０．５ないし０．６ｍｍ程度になると撓
む恐れがある。
【００３０】図６に示すように、スロット体４４に設け
た各スロット穴４５の断面形状は、スロット体４４の遅
波路形成体４３に接する表面から他方側に向けて広がる
テーパ状の穴となっている。これは、スロット体４４に
スロット穴４５を形成する際に、アルミニウム材のエッ
チング処理等を用いてスロット穴４５を形成する方法を
採用すると、等方性エッチングにより自ずとテーパ状の
穴が形成される。
た各スロット穴４５の断面形状は、スロット体４４の遅
波路形成体４３に接する表面から他方側に向けて広がる
テーパ状の穴となっている。これは、スロット体４４に
スロット穴４５を形成する際に、アルミニウム材のエッ
チング処理等を用いてスロット穴４５を形成する方法を
採用すると、等方性エッチングにより自ずとテーパ状の
穴が形成される。
【００３１】本実施の形態のラジアルラインスロットア
ンテナ４１では、スロット体４４の板厚が、従来のスロ
ット体に比べて厚く、スロット体４４自身が撓まないだ
けの板厚とされているため、スロット体４４と遅波路形
成体４３との間に隙間が生じることはない。その結果、
マイクロ波の放射効率向上、均一性向上が図れることで
高密度で均一性の高いプラズマを得ることができ、高効
率のプラズマＣＶＤ装置が得られる、といった第１ない
し第３の実施の形態と同様の効果を奏することができ
る。
ンテナ４１では、スロット体４４の板厚が、従来のスロ
ット体に比べて厚く、スロット体４４自身が撓まないだ
けの板厚とされているため、スロット体４４と遅波路形
成体４３との間に隙間が生じることはない。その結果、
マイクロ波の放射効率向上、均一性向上が図れることで
高密度で均一性の高いプラズマを得ることができ、高効
率のプラズマＣＶＤ装置が得られる、といった第１ない
し第３の実施の形態と同様の効果を奏することができ
る。
【００３２】なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態
に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲において種々の変更を加えることが可能である。例
えば押さえ体を使用するものにおいては、押さえ体の固
定手段には周縁部をネジ止めする他、周縁部を固定用リ
ングを用いて押さえる等、種々の固定手段を採ることが
できる。また、上記実施の形態ではマイクロ波プラズマ
ＣＶＤ装置を例に挙げて説明したが、その他、マイクロ
波プラズマエッチング装置等の各種プラズマ処理装置に
適用することが可能である。
に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲において種々の変更を加えることが可能である。例
えば押さえ体を使用するものにおいては、押さえ体の固
定手段には周縁部をネジ止めする他、周縁部を固定用リ
ングを用いて押さえる等、種々の固定手段を採ることが
できる。また、上記実施の形態ではマイクロ波プラズマ
ＣＶＤ装置を例に挙げて説明したが、その他、マイクロ
波プラズマエッチング装置等の各種プラズマ処理装置に
適用することが可能である。
【００３３】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
プラズマ処理装置によれば、押さえ体を用いてスロット
体を遅波路形成体との間で挟持するか、またはスロット
体自身を撓まないだけの板厚にすることによってスロッ
ト体を遅波路形成体に隙間なく密着させることができ
る。したがって、本プラズマ処理装置においては、マイ
クロ波の放射効率向上、均一性向上が図れることによ
り、大きな電力給電に対しても長時間安定して高密度で
均一性の高いプラズマを形成することができる。その結
果、被処理基板の大口径化、処理の高速化に適したプラ
ズマ処理装置を実現することが可能となる。
プラズマ処理装置によれば、押さえ体を用いてスロット
体を遅波路形成体との間で挟持するか、またはスロット
体自身を撓まないだけの板厚にすることによってスロッ
ト体を遅波路形成体に隙間なく密着させることができ
る。したがって、本プラズマ処理装置においては、マイ
クロ波の放射効率向上、均一性向上が図れることによ
り、大きな電力給電に対しても長時間安定して高密度で
均一性の高いプラズマを形成することができる。その結
果、被処理基板の大口径化、処理の高速化に適したプラ
ズマ処理装置を実現することが可能となる。
【図１】 本発明の第１の実施の形態であるプラズマＣ
ＶＤ装置の全体構成を示す断面図である。
ＶＤ装置の全体構成を示す断面図である。
【図２】 同、装置のラジアルラインスロットアンテナ
の構成を示す断面図である。
の構成を示す断面図である。
【図３】 同、ラジアルラインスロットアンテナの平面
図である。
図である。
【図４】 本発明の第２の実施の形態であるプラズマＣ
ＶＤ装置におけるラジアルラインスロットアンテナの構
成を示す拡大断面図である。
ＶＤ装置におけるラジアルラインスロットアンテナの構
成を示す拡大断面図である。
【図５】 本発明の第３の実施の形態であるプラズマＣ
ＶＤ装置におけるラジアルラインスロットアンテナの構
成を示す拡大断面図である。
ＶＤ装置におけるラジアルラインスロットアンテナの構
成を示す拡大断面図である。
【図６】 本発明の第４の実施の形態であるプラズマＣ
ＶＤ装置におけるラジアルラインスロットアンテナの構
成を示す拡大断面図である。
ＶＤ装置におけるラジアルラインスロットアンテナの構
成を示す拡大断面図である。
【図７】 従来のプラズマ処理装置のラジアルラインス
ロットアンテナの構成を示す斜視断面図である。
ロットアンテナの構成を示す斜視断面図である。
１ プラズマＣＶＤ装置（プラズマ処理装置） ２ チャンバー ３，２２，３１，４１ ラジアルラインスロットアンテ
ナ ６ プラズマ形成空間 １０，２３，３２，４２ 導体 １１，２４，３３，４３ 遅波路形成体 １２，２５，３４，４４ スロット体 １３，２６，３５，４５ スロット（穴） １４，２７，３６ 押さえ体 ２９，３８ （スロット内部に充填した）誘電体 ３９ 酸化アルミニウム層（誘電体層）
ナ ６ プラズマ形成空間 １０，２３，３２，４２ 導体 １１，２４，３３，４３ 遅波路形成体 １２，２５，３４，４４ スロット体 １３，２６，３５，４５ スロット（穴） １４，２７，３６ 押さえ体 ２９，３８ （スロット内部に充填した）誘電体 ３９ 酸化アルミニウム層（誘電体層）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｂ (72)発明者 蔡 基成 宮城県仙台市泉区明通三丁目31番地 株式 会社フロンテック内 (72)発明者 大見 忠弘 宮城県仙台市青葉区米ケ袋２−１−17− 301 Ｆターム(参考） 4K030 CA04 CA12 FA02 5F045 AA08 AC01 BB09 DP03 DP15 EH02 EH04 EH08 EH14 5J021 AA05 AA09 AB05 FA09 5J045 DA05 LA02 NA00
Claims (6)
- 【請求項１】 プラズマを励起させるマイクロ波をチャ
ンバー内に放射するスロットアンテナを具備し、該スロ
ットアンテナが、マイクロ波放射用のスロットを多数有
するスロット体と、プラズマ形成空間側と反対側の前記
スロット体表面に設けられた誘電体からなるマイクロ波
の遅波路形成体と、プラズマ形成空間側の前記スロット
体表面に設けられ前記遅波路形成体と協働して前記スロ
ット体を挟持してマイクロ波を透過させる誘電体からな
る押さえ体とからなることを特徴とするプラズマ処理装
置。 - 【請求項２】 前記スロット体の各スロット内部に、前
記遅波路形成体の誘電率と前記押さえ体の誘電率との間
の値の誘電率を有する誘電体が充填されたことを特徴と
する請求項１記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項３】 前記スロット体の各スロット内部に充填
された誘電体が、前記スロット体をなす母材の陽極酸化
により形成されたものであることを特徴とする請求項２
記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項４】 前記スロット体の前記遅波路形成体に接
する表面が、前記スロット体をなす母材の陽極酸化によ
り形成された誘電体層となっていることを特徴とする請
求項３記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項５】 プラズマを励起させるマイクロ波をチャ
ンバー内に放射するスロットアンテナを具備し、該スロ
ットアンテナが、マイクロ波放射用のスロットを多数有
しそれ自身が撓まないだけの板厚であるスロット体と、
プラズマ形成空間側と反対側の前記スロット体表面に設
けられた誘電体からなるマイクロ波の遅波路形成体とを
有することを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項６】 前記各スロットの断面形状が、前記スロ
ット体の前記遅波路形成体に接する表面から他方側に向
けて広がるテーパ状となっていることを特徴とする請求
項５記載のプラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24223398A JP3549739B2 (ja) | 1998-08-27 | 1998-08-27 | プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24223398A JP3549739B2 (ja) | 1998-08-27 | 1998-08-27 | プラズマ処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000077335A true JP2000077335A (ja) | 2000-03-14 |
| JP3549739B2 JP3549739B2 (ja) | 2004-08-04 |
Family
ID=17086222
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24223398A Expired - Fee Related JP3549739B2 (ja) | 1998-08-27 | 1998-08-27 | プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3549739B2 (ja) |
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-
1998
- 1998-08-27 JP JP24223398A patent/JP3549739B2/ja not_active Expired - Fee Related
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