JP2003045810A - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置Info
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- JP2003045810A JP2003045810A JP2001231016A JP2001231016A JP2003045810A JP 2003045810 A JP2003045810 A JP 2003045810A JP 2001231016 A JP2001231016 A JP 2001231016A JP 2001231016 A JP2001231016 A JP 2001231016A JP 2003045810 A JP2003045810 A JP 2003045810A
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- plasma
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Abstract
(57)【要約】
【課題】導体からなる多数のスロット孔を有するスロッ
ト体と、このスロット体のマイクロ波放射面と反対側に
設けられている誘電体との密着性を良くして、マイクロ
波の放射効率と均一性の向上を図ることができ、長時間
のプラズマ放電が可能で、大面積の被処理基板に対応す
ることができるプラズマ処理装置を提供する。 【解決手段】スロットアンテナによりマイクロ波プラズ
マを生起させるプラズマ処理装置において、前記スロッ
トアンテナは、ブロック状導体にマイクロ波放射用のス
ロットを多数設けたスロット体と、該スロット体のマイ
クロ波放射面とは反対側の面に配された誘電体を有し、
該スロット体と該誘電体とをメタライズ接合により一体
構造に構成する。
ト体と、このスロット体のマイクロ波放射面と反対側に
設けられている誘電体との密着性を良くして、マイクロ
波の放射効率と均一性の向上を図ることができ、長時間
のプラズマ放電が可能で、大面積の被処理基板に対応す
ることができるプラズマ処理装置を提供する。 【解決手段】スロットアンテナによりマイクロ波プラズ
マを生起させるプラズマ処理装置において、前記スロッ
トアンテナは、ブロック状導体にマイクロ波放射用のス
ロットを多数設けたスロット体と、該スロット体のマイ
クロ波放射面とは反対側の面に配された誘電体を有し、
該スロット体と該誘電体とをメタライズ接合により一体
構造に構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はマイクロ波プラズマ
ＣＶＤ装置に関し、特にマイクロ波放電によって生成し
たプラズマを利用し大面積にかつ均一に薄膜生成を長時
間行うのに適したプラズマ処理装置である。
ＣＶＤ装置に関し、特にマイクロ波放電によって生成し
たプラズマを利用し大面積にかつ均一に薄膜生成を長時
間行うのに適したプラズマ処理装置である。
【０００２】
【従来の技術】従来からマイクロ波放電によってプラズ
マを生成して半導体基板の微細加工を行うエッチング装
置や、基板に薄膜を堆積させるマイクロ波プラズマＣＶ
Ｄ装置等が知られている。マイクロ波放電によるプラズ
マ生成は低ガス圧で高密度のプラズマが得られるため、
広く用いられている。また、近年の半導体基板等の製造
プロセスに用いるプラズマＣＶＤ装置においては、被処
理基板の大型化の要求に応えるため、大口径でかつ高密
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。
マを生成して半導体基板の微細加工を行うエッチング装
置や、基板に薄膜を堆積させるマイクロ波プラズマＣＶ
Ｄ装置等が知られている。マイクロ波放電によるプラズ
マ生成は低ガス圧で高密度のプラズマが得られるため、
広く用いられている。また、近年の半導体基板等の製造
プロセスに用いるプラズマＣＶＤ装置においては、被処
理基板の大型化の要求に応えるため、大口径でかつ高密
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。
【０００３】上記ラジアルラインスロットアンテナ（Ｒ
ａｄｉａｌ Ｌｉｎｅ ＳｌｏｔＡｎｔｅｎｎａ）と
は、導体表面にマイクロ波を放射させるための多数のス
ロットが同心円状または渦巻き状に配置されたものであ
り、裏面側の同軸導波管変換器に接続した導体板とで導
波回路を形成し、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。
ａｄｉａｌ Ｌｉｎｅ ＳｌｏｔＡｎｔｅｎｎａ）と
は、導体表面にマイクロ波を放射させるための多数のス
ロットが同心円状または渦巻き状に配置されたものであ
り、裏面側の同軸導波管変換器に接続した導体板とで導
波回路を形成し、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。
【０００４】図４は従来のラジアルラインスロットアン
テナを図示したものである。この図に示すように、円板
状の導体からなる多数のスロット孔を有するスロット体
４１は、その周縁部をボルト４４によって導体４３に固
定されている。また、スロット体４１のプラズマ４７に
さらされる反対面に、誘電体４２が設置されている。ち
ょうど、誘電体４２はスロット体４１と導体４３で挟ま
れている構造となっている。導体４３の裏面には同軸導
波管変換器４５と導波管４６が接続されていて、マイク
ロ波はこれら導波管４６、同軸導波管変換器４５を経て
導体４３の裏側からスロット体４１に給電される構造と
なっている。また、スロット体４１は、例えば厚さ０．
３ｍｍ程度の薄い銅板である。
テナを図示したものである。この図に示すように、円板
状の導体からなる多数のスロット孔を有するスロット体
４１は、その周縁部をボルト４４によって導体４３に固
定されている。また、スロット体４１のプラズマ４７に
さらされる反対面に、誘電体４２が設置されている。ち
ょうど、誘電体４２はスロット体４１と導体４３で挟ま
れている構造となっている。導体４３の裏面には同軸導
波管変換器４５と導波管４６が接続されていて、マイク
ロ波はこれら導波管４６、同軸導波管変換器４５を経て
導体４３の裏側からスロット体４１に給電される構造と
なっている。また、スロット体４１は、例えば厚さ０．
３ｍｍ程度の薄い銅板である。
【０００５】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、スロット板が誘電体の
表面に隙間なく密着していることである。仮にスロット
板と誘電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、スロット板の自重による撓みや、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
よる撓みによって、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。
ナの構造に関して重要なことは、スロット板が誘電体の
表面に隙間なく密着していることである。仮にスロット
板と誘電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、スロット板の自重による撓みや、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
よる撓みによって、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。
【０００６】このような問題を解決すべく、特開２００
０−０７７３３５号公報に記載のプラズマ処理装置が提
案されている。これは上記の誘電体とスロット体の密着
性を向上させ、マイクロ波の放射効率を向上させたもの
である。こ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、プラズマにさ
らされる面の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。すなわち、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。
０−０７７３３５号公報に記載のプラズマ処理装置が提
案されている。これは上記の誘電体とスロット体の密着
性を向上させ、マイクロ波の放射効率を向上させたもの
である。こ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、プラズマにさ
らされる面の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。すなわち、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。
【０００７】また、スロット体自信が撓まない程度の厚
さを有することで（厚さ１ｍｍにすることで）、スロッ
ト体自体の剛性を上げ、密着性を良くし、前記押さえ板
を不要とした構造も提案されている。
さを有することで（厚さ１ｍｍにすることで）、スロッ
ト体自体の剛性を上げ、密着性を良くし、前記押さえ板
を不要とした構造も提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
特開２０００−０７７３３５号公報に記載のものでは、
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、プラズマによって分解さ
れた処理ガスが、この誘電体からなる押さえ体に付着し
てしまい、マイクロ波は透過しなくなってしまうことと
なる。したがって、これによるとマイクロ波はプラズマ
形成空間に放射されず、被処理基板へのプラズマ処理が
不可能となる。更には、マイクロ波の進行方向に誘電体
が存在すると、誘電損失が大きくなるため、効率よくマ
イクロ波電力を前記プラズマ形成空間に供給することが
できない。
特開２０００−０７７３３５号公報に記載のものでは、
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、プラズマによって分解さ
れた処理ガスが、この誘電体からなる押さえ体に付着し
てしまい、マイクロ波は透過しなくなってしまうことと
なる。したがって、これによるとマイクロ波はプラズマ
形成空間に放射されず、被処理基板へのプラズマ処理が
不可能となる。更には、マイクロ波の進行方向に誘電体
が存在すると、誘電損失が大きくなるため、効率よくマ
イクロ波電力を前記プラズマ形成空間に供給することが
できない。
【０００９】また、上記したスロット体自信が撓まない
程度の厚さを有することで（厚さ１ｍｍにすること
で）、スロット体自体の剛性を上げ、密着性を良くし、
前記押さえ板を不要とした構造を採り、これにより密着
性が改善されたとしても、今度は前記スロット体と、プ
ラズマ形成空間側と反対側の前記スロット体の表面に設
けられた誘電体において、多数のスロット孔によってプ
ラズマ形成空間にさらされている誘電体表面、すなわち
マイクロ波を透過する面に膜が付着してしまうこととな
る。したがって、深さ１ｍｍのスロット孔内壁部に満遍
なく膜が付着してしまうので、前述の押さえ板の時と同
じように、マイクロ波が透過できずプラズマ形成空間に
放射されなくなり、被処理基板へのプラズマ処理が不可
能となってしまう。
程度の厚さを有することで（厚さ１ｍｍにすること
で）、スロット体自体の剛性を上げ、密着性を良くし、
前記押さえ板を不要とした構造を採り、これにより密着
性が改善されたとしても、今度は前記スロット体と、プ
ラズマ形成空間側と反対側の前記スロット体の表面に設
けられた誘電体において、多数のスロット孔によってプ
ラズマ形成空間にさらされている誘電体表面、すなわち
マイクロ波を透過する面に膜が付着してしまうこととな
る。したがって、深さ１ｍｍのスロット孔内壁部に満遍
なく膜が付着してしまうので、前述の押さえ板の時と同
じように、マイクロ波が透過できずプラズマ形成空間に
放射されなくなり、被処理基板へのプラズマ処理が不可
能となってしまう。
【００１０】このように、従来のものにおいては、いず
れの手段にせよ、長時間のプラズマ放電が不可能とな
り、例えメンテナンスサイクルを短縮して付着膜を除去
し、プラズマ処理を行うにしても、真空処理室の真空引
きやベーキング時間、そして前記スロット体の交換時間
を考えると、装置の稼働率が著しく低下し、生産性が非
常に悪いという点等に問題を有していた。
れの手段にせよ、長時間のプラズマ放電が不可能とな
り、例えメンテナンスサイクルを短縮して付着膜を除去
し、プラズマ処理を行うにしても、真空処理室の真空引
きやベーキング時間、そして前記スロット体の交換時間
を考えると、装置の稼働率が著しく低下し、生産性が非
常に悪いという点等に問題を有していた。
【００１１】そこで、本発明は、上記課題を解決し、ラ
ジアルスロットアンテナを構成する導体からなる多数の
スロット孔を有するスロット体と、このスロット体のマ
イクロ波放射面と反対側に設けられている誘電体との密
着性を良くして、マイクロ波の放射効率と均一性の向上
を図ることができ、長時間のプラズマ放電が可能で、大
面積の被処理基板に対応することができるプラズマ処理
装置を提供することを目的とするものである。
ジアルスロットアンテナを構成する導体からなる多数の
スロット孔を有するスロット体と、このスロット体のマ
イクロ波放射面と反対側に設けられている誘電体との密
着性を良くして、マイクロ波の放射効率と均一性の向上
を図ることができ、長時間のプラズマ放電が可能で、大
面積の被処理基板に対応することができるプラズマ処理
装置を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するため、つぎの（１）〜（６）のように構成したプ
ラズマ処理装置を提供するものである。 （１）処理ガスを導入しながら所定の圧力状態が維持可
能な真空処理室と、該真空処理室内にマイクロ波を放射
するスロットアンテナを具備し、前記スロットアンテナ
によりマイクロ波プラズマを生起させるプラズマ処理装
置において、前記スロットアンテナは、ブロック状導体
にマイクロ波放射用のスロットを多数設けたスロット体
と、該スロット体のマイクロ波放射面とは反対側の面に
配された誘電体を有し、該スロット体と該誘電体とをメ
タライズ接合により一体構造としたことを特徴とするプ
ラズマ処理装置。 （２）前記ブロック状導体に設けたスロットの深さが、
所望のプラズマ処理条件に於ける前記処理ガスのミーン
フリーパス以上であることを特徴とする上記（１）に記
載のプラズマ処理装置。 （３）前記スロット体に設けられたスロットが、所定の
スパイラル線上に互いに位相が９０°異なり、スロット
の長手方向に直交するような、“ハの字”状に配列さ
れ、該“ハの字”状に配列されたスロットを順次配置さ
せて右旋の単一円偏波となるように構成したことを特徴
とする上記（１）または上記（２）に記載のプラズマ処
理装置。 （４）前記スロット体に設けられたスロットが、所定の
同心円上に垂直偏波、水平偏波の何れか共鳴するよう
に、水平方向、垂直方向に多数配置され、垂直偏波、水
平偏波の単一の直線偏波となるように構成したことを特
徴とする上記（１）または上記（２）に記載のプラズマ
処理装置。 （５）前記ブロック状導体と誘電体とが、線膨張係数が
近似する材料の組合せによって構成されていることを特
徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載のプラズ
マ処理装置。 （６）前記ブロック状導体と誘電体とが、フォルステラ
イト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ 2）とチタン、またはアルミナ
（Ａｌ2Ｏ3）とコバール、またはアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）
とタンタル、またはアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）とモリブテン
のいずれかの材料の組み合わせによって構成されている
ことを特徴とする上記（５）に記載のプラズマ処理装
置。
成するため、つぎの（１）〜（６）のように構成したプ
ラズマ処理装置を提供するものである。 （１）処理ガスを導入しながら所定の圧力状態が維持可
能な真空処理室と、該真空処理室内にマイクロ波を放射
するスロットアンテナを具備し、前記スロットアンテナ
によりマイクロ波プラズマを生起させるプラズマ処理装
置において、前記スロットアンテナは、ブロック状導体
にマイクロ波放射用のスロットを多数設けたスロット体
と、該スロット体のマイクロ波放射面とは反対側の面に
配された誘電体を有し、該スロット体と該誘電体とをメ
タライズ接合により一体構造としたことを特徴とするプ
ラズマ処理装置。 （２）前記ブロック状導体に設けたスロットの深さが、
所望のプラズマ処理条件に於ける前記処理ガスのミーン
フリーパス以上であることを特徴とする上記（１）に記
載のプラズマ処理装置。 （３）前記スロット体に設けられたスロットが、所定の
スパイラル線上に互いに位相が９０°異なり、スロット
の長手方向に直交するような、“ハの字”状に配列さ
れ、該“ハの字”状に配列されたスロットを順次配置さ
せて右旋の単一円偏波となるように構成したことを特徴
とする上記（１）または上記（２）に記載のプラズマ処
理装置。 （４）前記スロット体に設けられたスロットが、所定の
同心円上に垂直偏波、水平偏波の何れか共鳴するよう
に、水平方向、垂直方向に多数配置され、垂直偏波、水
平偏波の単一の直線偏波となるように構成したことを特
徴とする上記（１）または上記（２）に記載のプラズマ
処理装置。 （５）前記ブロック状導体と誘電体とが、線膨張係数が
近似する材料の組合せによって構成されていることを特
徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載のプラズ
マ処理装置。 （６）前記ブロック状導体と誘電体とが、フォルステラ
イト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ 2）とチタン、またはアルミナ
（Ａｌ2Ｏ3）とコバール、またはアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）
とタンタル、またはアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）とモリブテン
のいずれかの材料の組み合わせによって構成されている
ことを特徴とする上記（５）に記載のプラズマ処理装
置。
【００１３】
【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施形態を、図
を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態における
プラズマＣＶＤ装置の構成を示す図である。図１におい
て、真空処理室１に排気手段２が接続されていて、所定
の圧力を維持するようになっている。被処理基板６と防
着板７、そしてスロットアンテナを構成するスロット孔
を多数有したスロット体３とで囲まれた空間にマイクロ
波を放射してプラズマを生起させる。図示はされていな
いが、このプラズマ空間に処理ガスを導入して被処理基
板６に堆積膜の形成を行う。ラジアルラインスロットア
ンテナ１２の表面にはマイクロ波放射用の多数のスロッ
ト孔が配置されていて、マイクロ波発信システムで生成
された２．４５ＧＨｚのマイクロ波が導波管１０、同軸
導波管変換器９、同軸線路１３を順次経てアンテナ１２
の裏面側から給電される構造となっている。
を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態における
プラズマＣＶＤ装置の構成を示す図である。図１におい
て、真空処理室１に排気手段２が接続されていて、所定
の圧力を維持するようになっている。被処理基板６と防
着板７、そしてスロットアンテナを構成するスロット孔
を多数有したスロット体３とで囲まれた空間にマイクロ
波を放射してプラズマを生起させる。図示はされていな
いが、このプラズマ空間に処理ガスを導入して被処理基
板６に堆積膜の形成を行う。ラジアルラインスロットア
ンテナ１２の表面にはマイクロ波放射用の多数のスロッ
ト孔が配置されていて、マイクロ波発信システムで生成
された２．４５ＧＨｚのマイクロ波が導波管１０、同軸
導波管変換器９、同軸線路１３を順次経てアンテナ１２
の裏面側から給電される構造となっている。
【００１４】ラジアルラインスロットアンテナ１２の構
成は、円板状の導体５の上面に誘電体４からなるマイク
ロ波の遅波路形成体が固定されていて、誘電体の上面に
は多数のスロット孔を有する導体からなるブロック状の
スロット体３が配置されている。スロット体３と誘電体
４はメタライズ接合によって一体構造となっており、隙
間なく密着している。
成は、円板状の導体５の上面に誘電体４からなるマイク
ロ波の遅波路形成体が固定されていて、誘電体の上面に
は多数のスロット孔を有する導体からなるブロック状の
スロット体３が配置されている。スロット体３と誘電体
４はメタライズ接合によって一体構造となっており、隙
間なく密着している。
【００１５】このメタライズ接合するに当たって考慮す
ることは、誘電体（セラミックス）と導体（金属）の線
膨張係数が近似する適当な組み合わせを選ぶことであ
り、その結果、膨張比が大きく異ならないので、広い温
度範囲にわたって使用が可能になる。その誘電体と導体
の組み合わせの一例として、フォルステライト（２Ｍｇ
Ｏ・ＳｉＯ2）とチタン、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）とコバ
ール、アルミナ（Ａｌ2Ｏ 3）とタンタル、アルミナ（Ａ
ｌ2Ｏ3）とモリブテンの材料の組み合わせが好ましい
が、メタライズ接合が可能で、線膨張係数が近似する組
み合わせであればこれに限らない。
ることは、誘電体（セラミックス）と導体（金属）の線
膨張係数が近似する適当な組み合わせを選ぶことであ
り、その結果、膨張比が大きく異ならないので、広い温
度範囲にわたって使用が可能になる。その誘電体と導体
の組み合わせの一例として、フォルステライト（２Ｍｇ
Ｏ・ＳｉＯ2）とチタン、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）とコバ
ール、アルミナ（Ａｌ2Ｏ 3）とタンタル、アルミナ（Ａ
ｌ2Ｏ3）とモリブテンの材料の組み合わせが好ましい
が、メタライズ接合が可能で、線膨張係数が近似する組
み合わせであればこれに限らない。
【００１６】また、前記ブロック状導体に設けたスロッ
トの深さが所望のプラズマ処理条件に於ける前記処理ガ
スのミーンフリーパス以上であることが好ましい。例え
ば、ＣＶＤ法により基板上に薄膜を形成する場合に用い
られる処理ガスとしては、α−Ｓｉ、ｐｏｌｙ−Ｓｉ、
ＳｉＣなどのＳｉ系半導体薄膜を形成する場合、Ｓｉ原
子を含有するガスとしては、ＳｉＨ4、Ｓｉ2Ｈ6などの
無機シラン類やテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）など
の有機シラン類、そしてＳｉＦ4、ＳｉＨ2Ｆ2、ＳｉＣ
ｌ4、Ｓｉ2Ｃｌ6、などのハロシラン類である。希釈ガ
スとしては、Ｈ2、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒ
ｎなどが挙げられる。
トの深さが所望のプラズマ処理条件に於ける前記処理ガ
スのミーンフリーパス以上であることが好ましい。例え
ば、ＣＶＤ法により基板上に薄膜を形成する場合に用い
られる処理ガスとしては、α−Ｓｉ、ｐｏｌｙ−Ｓｉ、
ＳｉＣなどのＳｉ系半導体薄膜を形成する場合、Ｓｉ原
子を含有するガスとしては、ＳｉＨ4、Ｓｉ2Ｈ6などの
無機シラン類やテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）など
の有機シラン類、そしてＳｉＦ4、ＳｉＨ2Ｆ2、ＳｉＣ
ｌ4、Ｓｉ2Ｃｌ6、などのハロシラン類である。希釈ガ
スとしては、Ｈ2、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒ
ｎなどが挙げられる。
【００１７】また、Ａｌ，Ｗ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｔｉ
Ｗなどの金属薄膜を形成する場合の金属原子を含有する
原料としては、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ），
トリエチルアルミニウム（ＴＥＡｌ），トリイソブチル
アルミニウム（ＴＩＢＡｌ），ジメチルアルミニウムハ
イドライド（ＤＭＡｌＨ），タングステンカルボニル
（Ｗ（ＣＯ）6 ），モリブデンカルボニル（Ｍｏ（Ｃ
Ｏ）6 ），トリメチルガリウム（ＴＭＧａ），トリエ
チルガリウム（ＴＥＧａ）などの有機金属、ＡｌＣｌ3
，ＷＦ6 ，ＴｉＣｌ3 ，ＴａＣｌ5 などのハロゲ
ン化金属等が挙げられる。希釈ガスとしては、Ｈ2 ，
Ｈｅ，Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｒｎが挙げられる。
Ｗなどの金属薄膜を形成する場合の金属原子を含有する
原料としては、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ），
トリエチルアルミニウム（ＴＥＡｌ），トリイソブチル
アルミニウム（ＴＩＢＡｌ），ジメチルアルミニウムハ
イドライド（ＤＭＡｌＨ），タングステンカルボニル
（Ｗ（ＣＯ）6 ），モリブデンカルボニル（Ｍｏ（Ｃ
Ｏ）6 ），トリメチルガリウム（ＴＭＧａ），トリエ
チルガリウム（ＴＥＧａ）などの有機金属、ＡｌＣｌ3
，ＷＦ6 ，ＴｉＣｌ3 ，ＴａＣｌ5 などのハロゲ
ン化金属等が挙げられる。希釈ガスとしては、Ｈ2 ，
Ｈｅ，Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｒｎが挙げられる。
【００１８】また、本発明のプラズマ処理装置におけ
る、処理ガスを導入しながら所望の圧力状態を維持する
真空処理室の圧力は１３．３Ｐａ（約１００ｍＴｏｒ
ｒ）乃至１３３Ｐａ（約１Ｔｏｒｒ）の範囲、より好ま
しくは、圧力に反比例するミーンフリーパス（平均自由
工程）を考慮して、６６．５Ｐａ（約５００ｍＴｏｒ
ｒ）乃至１３３Ｐａ（約１Ｔｏｒｒ）の範囲が好まし
い。
る、処理ガスを導入しながら所望の圧力状態を維持する
真空処理室の圧力は１３．３Ｐａ（約１００ｍＴｏｒ
ｒ）乃至１３３Ｐａ（約１Ｔｏｒｒ）の範囲、より好ま
しくは、圧力に反比例するミーンフリーパス（平均自由
工程）を考慮して、６６．５Ｐａ（約５００ｍＴｏｒ
ｒ）乃至１３３Ｐａ（約１Ｔｏｒｒ）の範囲が好まし
い。
【００１９】また、ラジアルラインスロットアンテナ１
２を構成するメタライズ接合によって一体構造になった
誘電体４とスロット体３は、押さえ枠１１によって導体
５に固定されていて、導体５と誘電体４は密着してい
る。また押さえ枠１１はＯリング８をつぶし込んでもい
る。Ｏリング８は耐熱性の良好なカルレッツを使用して
いるが、装置の安全性を考慮して、図示はしていない
が、導体５の内部に冷却機構が備わっている。
２を構成するメタライズ接合によって一体構造になった
誘電体４とスロット体３は、押さえ枠１１によって導体
５に固定されていて、導体５と誘電体４は密着してい
る。また押さえ枠１１はＯリング８をつぶし込んでもい
る。Ｏリング８は耐熱性の良好なカルレッツを使用して
いるが、装置の安全性を考慮して、図示はしていない
が、導体５の内部に冷却機構が備わっている。
【００２０】マイクロ波は、スロット体３に接続されて
いる同軸線路１３の中心導体１４から周辺部へ放射状に
軸対称外向きの円筒波となって伝播する。そして、その
ほとんどが、スロット体３に設けられた複数のスロット
孔からプラズマ形成空間に放射される。このようなラジ
アルラインスロトアンテナ１２においては、スロット体
３に設置されたスロット孔の形状及びその配置によって
偏波が決まる。その際、例えば図２に示すような、所定
のスパイラル線上に互いに位相が９０°異なり、スロッ
トの長手方向に直交するような、“ハの字”状のスロッ
ト体２１を順次配置させ、右旋の単一円偏波となるよう
にすることが好ましい。また、図３に示すように、所定
の同心円上に垂直偏波、水平偏波の何れか共鳴するよう
に、水平方向、垂直方向のスロット体を多数配置させ、
垂直偏波、水平偏波の単一の直線偏波となるようにする
ことが好ましい。
いる同軸線路１３の中心導体１４から周辺部へ放射状に
軸対称外向きの円筒波となって伝播する。そして、その
ほとんどが、スロット体３に設けられた複数のスロット
孔からプラズマ形成空間に放射される。このようなラジ
アルラインスロトアンテナ１２においては、スロット体
３に設置されたスロット孔の形状及びその配置によって
偏波が決まる。その際、例えば図２に示すような、所定
のスパイラル線上に互いに位相が９０°異なり、スロッ
トの長手方向に直交するような、“ハの字”状のスロッ
ト体２１を順次配置させ、右旋の単一円偏波となるよう
にすることが好ましい。また、図３に示すように、所定
の同心円上に垂直偏波、水平偏波の何れか共鳴するよう
に、水平方向、垂直方向のスロット体を多数配置させ、
垂直偏波、水平偏波の単一の直線偏波となるようにする
ことが好ましい。
【００２１】
【実施例】以下に本発明の実施例について説明するが、
本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるもので
はない。 ［実施例１］実施例１に係わるプラズマ処理装置の基本
的な構造は、図１と同様の構成のプラズマ処理装置を用
いた。図１において、スロット体３のスロット孔の形状
及びその配置を図２に示す平面図のものにして、プラズ
マＣＶＤ法により基板上にＳｉ系半導体薄膜を形成する
実験を行った。 ・ラジアルラインスロットアンテナの平面形状：図２
（渦巻き上に配置） ・スロット体材質／誘電体材質：チタン／フォルステラ
イト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ 2） ・スロット体の厚み：６０ｍｍ ・誘電体の厚み：６ｍｍ ・マイクロ波：２．４５ＧＨｚ ０．８Ｋｗ ・圧力：１３３Ｐａ（約１Ｔｏｒｒ） ・処理ガス：ＳｉＦ4／Ｈ2：２００／８００ｓｃｃｍ ・連続成膜時間：３時間 プラズマ放電中にスロット体３の表面温度が２００℃に
達したものの、メタライズ接合されたスロット体３と誘
電体４は加熱膨張した常態においても密着性に変化はな
く、マイクロ波の放射効率、均一性を向上させ、また、
誘電体４への膜付着が確認されず、３時間に渡る連続成
膜を可能にした。したがって、大きな供給電力に対して
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
することができた。
本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるもので
はない。 ［実施例１］実施例１に係わるプラズマ処理装置の基本
的な構造は、図１と同様の構成のプラズマ処理装置を用
いた。図１において、スロット体３のスロット孔の形状
及びその配置を図２に示す平面図のものにして、プラズ
マＣＶＤ法により基板上にＳｉ系半導体薄膜を形成する
実験を行った。 ・ラジアルラインスロットアンテナの平面形状：図２
（渦巻き上に配置） ・スロット体材質／誘電体材質：チタン／フォルステラ
イト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ 2） ・スロット体の厚み：６０ｍｍ ・誘電体の厚み：６ｍｍ ・マイクロ波：２．４５ＧＨｚ ０．８Ｋｗ ・圧力：１３３Ｐａ（約１Ｔｏｒｒ） ・処理ガス：ＳｉＦ4／Ｈ2：２００／８００ｓｃｃｍ ・連続成膜時間：３時間 プラズマ放電中にスロット体３の表面温度が２００℃に
達したものの、メタライズ接合されたスロット体３と誘
電体４は加熱膨張した常態においても密着性に変化はな
く、マイクロ波の放射効率、均一性を向上させ、また、
誘電体４への膜付着が確認されず、３時間に渡る連続成
膜を可能にした。したがって、大きな供給電力に対して
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
することができた。
【００２２】［実施例２］実施例２に係わるプラズマ処
理装置の基本的な構造は、図１と同様の構成のプラズマ
処理装置を用いた。図１において、スロット体３のスロ
ット孔の形状及びその配置を図３に示す平面図のものに
して、プラズマＣＶＤ法により基板上にＳｉ系半導体薄
膜を形成する実験を行った。 ・ラジアルラインスロットアンテナの平面形状：図３
（同心円上に配置） ・スロット体材質／誘電体材質：タンタル／アルミナ
（Ａｌ2Ｏ3） ・スロット体の厚み：６０ｍｍ ・誘電体の厚み：６ｍｍ ・マイクロ波：２．４５ＧＨｚ １．０Ｋｗ ・圧力：１３３Ｐａ（約１Ｔｏｒｒ） ・処理ガス：ＳｉＦ4／Ｈ2：２００／８００ｓｃｃｍ ・連続成膜時間：３時間 プラズマ放電中にスロット体３の表面温度が２２０℃に
達したものの、メタライズ接合されたスロット体３と誘
電体４は加熱膨張した常態においても密着性に変化はな
く、マイクロ波の放射効率、均一性を向上させ、また、
誘電体４への膜付着が確認されず、３時間に渡る連続成
膜を可能にした。したがって、大きな供給電力に対して
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
することができた。
理装置の基本的な構造は、図１と同様の構成のプラズマ
処理装置を用いた。図１において、スロット体３のスロ
ット孔の形状及びその配置を図３に示す平面図のものに
して、プラズマＣＶＤ法により基板上にＳｉ系半導体薄
膜を形成する実験を行った。 ・ラジアルラインスロットアンテナの平面形状：図３
（同心円上に配置） ・スロット体材質／誘電体材質：タンタル／アルミナ
（Ａｌ2Ｏ3） ・スロット体の厚み：６０ｍｍ ・誘電体の厚み：６ｍｍ ・マイクロ波：２．４５ＧＨｚ １．０Ｋｗ ・圧力：１３３Ｐａ（約１Ｔｏｒｒ） ・処理ガス：ＳｉＦ4／Ｈ2：２００／８００ｓｃｃｍ ・連続成膜時間：３時間 プラズマ放電中にスロット体３の表面温度が２２０℃に
達したものの、メタライズ接合されたスロット体３と誘
電体４は加熱膨張した常態においても密着性に変化はな
く、マイクロ波の放射効率、均一性を向上させ、また、
誘電体４への膜付着が確認されず、３時間に渡る連続成
膜を可能にした。したがって、大きな供給電力に対して
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
することができた。
【００２３】
【発明の効果】以上、説明してきたように、本発明のプ
ラズマ処理装置によれば、スロットアンテナを構成する
複数のスロット体が配置されたブロック状導体と誘電体
が、メタライズ接合によって隙間無く密着することが可
能になり、これによりマイクロ波によって加熱された多
数のスロット孔を有するスロット体の熱を効率良く誘電
体に伝え、局所的な加熱膨張を防止することができる。
また、前記ブロック状導体に設けられたスロットの深さ
が所望のプラズマ処理条件に於ける処理ガスのミーンフ
リーパス以上にすることによって、前記誘電体への膜付
着を防止することが可能となる。したがって、これらに
より、長時間安定して高密度で均一なプラズマを形成す
ることが可能となり、被処理基板の大口径化、処理の高
速化に対応したプラズマ処理装置を実現することが可能
となる。
ラズマ処理装置によれば、スロットアンテナを構成する
複数のスロット体が配置されたブロック状導体と誘電体
が、メタライズ接合によって隙間無く密着することが可
能になり、これによりマイクロ波によって加熱された多
数のスロット孔を有するスロット体の熱を効率良く誘電
体に伝え、局所的な加熱膨張を防止することができる。
また、前記ブロック状導体に設けられたスロットの深さ
が所望のプラズマ処理条件に於ける処理ガスのミーンフ
リーパス以上にすることによって、前記誘電体への膜付
着を防止することが可能となる。したがって、これらに
より、長時間安定して高密度で均一なプラズマを形成す
ることが可能となり、被処理基板の大口径化、処理の高
速化に対応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】本発明の実施形態におけるプラズマＣＶＤ装置
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例１で使用したラジアルラインス
ロットアンテナの平面図である。
ロットアンテナの平面図である。
【図３】本発明の実施例２で使用したラジアルラインス
ロットアンテナの平面図である。
ロットアンテナの平面図である。
【図４】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断面図である。
ットアンテナの構成を示す断面図である。
１：真空処理室
２：排気手段
３：スロット体
４：誘電体
５：導体
６：被処理基板
７：防着板
８：Ｏリング
９：同軸導波管変換器
１０：導波管
１１：押さえ枠
１２：ラジアルラインスロットアンテナ
１３：同軸線路
１４：中心導体
２１：スロット孔
３１：スロット孔
４１：スロット体
４２：誘電体
４３：導体
４４：止めネジ
４５：同軸導波管変換器
４６：導波管
４７：プラズマ
─────────────────────────────────────────────────────
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）
Ｈ０１Ｑ 13/22 Ｈ０１Ｑ 13/22
Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｂ
Ｆターム(参考） 4G075 AA24 BC04 CA26 CA47 DA02
DA18 EB01 EB46 FB04 FC15
4K030 AA06 AA17 BA29 CA04 FA01
JA19 KA30 KA45 LA15
5F045 AA09 AB03 AB04 AB06 AC01
AC02 AC03 AC07 AC16 AC17
AE19 BB02 EH02 EH03 EH04
EH08 EH19
5J045 AA05 DA05 EA07 FA02 HA06
NA07
5J046 AA02 AA06 AA10 AB08 PA07
RA03
Claims (6)
- 【請求項１】処理ガスを導入しながら所定の圧力状態が
維持可能な真空処理室と、該真空処理室内にマイクロ波
を放射するスロットアンテナを具備し、前記スロットア
ンテナによりマイクロ波プラズマを生起させるプラズマ
処理装置において、 前記スロットアンテナは、ブロック状導体にマイクロ波
放射用のスロットを多数設けたスロット体と、該スロッ
ト体のマイクロ波放射面とは反対側の面に配された誘電
体を有し、該スロット体と該誘電体とをメタライズ接合
により一体構造としたことを特徴とするプラズマ処理装
置。 - 【請求項２】前記ブロック状導体に設けたスロットの深
さが、所望のプラズマ処理条件に於ける前記処理ガスの
ミーンフリーパス以上であることを特徴とする請求項１
に記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項３】前記スロット体に設けられたスロットが、
所定のスパイラル線上に互いに位相が９０°異なり、ス
ロットの長手方向に直交するような、“ハの字”状に配
列され、該“ハの字”状に配列されたスロットを順次配
置させて右旋の単一円偏波となるように構成したことを
特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラズマ処
理装置。 - 【請求項４】前記スロット体に設けられたスロットが、
所定の同心円上に垂直偏波、水平偏波の何れか共鳴する
ように、水平方向、垂直方向に多数配置され、垂直偏
波、水平偏波の単一の直線偏波となるように構成したこ
とを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラズ
マ処理装置。 - 【請求項５】前記ブロック状導体と誘電体とが、線膨張
係数が近似する材料の組合せによって構成されているこ
とを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のプ
ラズマ処理装置。 - 【請求項６】前記ブロック状導体と誘電体とが、フォル
ステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ2）とチタン、またはア
ルミナ（Ａｌ2Ｏ3）とコバール、またはアルミナ（Ａｌ
2Ｏ3）とタンタル、またはアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）とモリ
ブテンのいずれかの材料の組み合わせによって構成され
ていることを特徴とする請求項５に記載のプラズマ処理
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001231016A JP2003045810A (ja) | 2001-07-31 | 2001-07-31 | プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001231016A JP2003045810A (ja) | 2001-07-31 | 2001-07-31 | プラズマ処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003045810A true JP2003045810A (ja) | 2003-02-14 |
Family
ID=19063132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001231016A Pending JP2003045810A (ja) | 2001-07-31 | 2001-07-31 | プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003045810A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008091176A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Tokyo Electron Ltd | マイクロ波プラズマ処理装置、一体型スロット形成部材、マイクロ波プラズマ処理装置の製造方法および使用方法 |
| GB2486781A (en) * | 2010-12-23 | 2012-06-27 | Element Six Ltd | A microwave plasma reactor for manufacturing synthetic diamond material |
| JP5356390B2 (ja) * | 2008-08-08 | 2013-12-04 | 東京エレクトロン株式会社 | マイクロ波プラズマ発生装置およびマイクロ波プラズマ処理装置 |
| US8859058B2 (en) | 2010-12-23 | 2014-10-14 | Element Six Limited | Microwave plasma reactors and substrates for synthetic diamond manufacture |
| US9142389B2 (en) | 2010-12-23 | 2015-09-22 | Element Six Technologies Limited | Microwave power delivery system for plasma reactors |
| US9410242B2 (en) | 2010-12-23 | 2016-08-09 | Element Six Technologies Limited | Microwave plasma reactor for manufacturing synthetic diamond material |
| US9637838B2 (en) | 2010-12-23 | 2017-05-02 | Element Six Limited | Methods of manufacturing synthetic diamond material by microwave plasma enhanced chemical vapor deposition from a microwave generator and gas inlet(s) disposed opposite the growth surface area |
| US10403477B2 (en) | 2010-12-23 | 2019-09-03 | Element Six Technologies Limited | Microwave plasma reactor for manufacturing synthetic diamond material |
| CN110534897A (zh) * | 2019-07-26 | 2019-12-03 | 中国航空工业集团公司济南特种结构研究所 | 一种雷达罩与连接环防差错连接结构 |
| US11371147B2 (en) | 2010-12-23 | 2022-06-28 | Element Six Technologies Limited | Microwave plasma reactor for manufacturing synthetic diamond material |
-
2001
- 2001-07-31 JP JP2001231016A patent/JP2003045810A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008091176A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Tokyo Electron Ltd | マイクロ波プラズマ処理装置、一体型スロット形成部材、マイクロ波プラズマ処理装置の製造方法および使用方法 |
| JP5356390B2 (ja) * | 2008-08-08 | 2013-12-04 | 東京エレクトロン株式会社 | マイクロ波プラズマ発生装置およびマイクロ波プラズマ処理装置 |
| US9142389B2 (en) | 2010-12-23 | 2015-09-22 | Element Six Technologies Limited | Microwave power delivery system for plasma reactors |
| GB2486781B (en) * | 2010-12-23 | 2014-03-19 | Element Six Ltd | A microwave plasma reactor for manufacturing synthetic diamond material |
| US8859058B2 (en) | 2010-12-23 | 2014-10-14 | Element Six Limited | Microwave plasma reactors and substrates for synthetic diamond manufacture |
| US8955456B2 (en) | 2010-12-23 | 2015-02-17 | Element Six Limited | Microwave plasma reactor for manufacturing synthetic diamond material |
| GB2486781A (en) * | 2010-12-23 | 2012-06-27 | Element Six Ltd | A microwave plasma reactor for manufacturing synthetic diamond material |
| US9410242B2 (en) | 2010-12-23 | 2016-08-09 | Element Six Technologies Limited | Microwave plasma reactor for manufacturing synthetic diamond material |
| US9637838B2 (en) | 2010-12-23 | 2017-05-02 | Element Six Limited | Methods of manufacturing synthetic diamond material by microwave plasma enhanced chemical vapor deposition from a microwave generator and gas inlet(s) disposed opposite the growth surface area |
| US9738970B2 (en) | 2010-12-23 | 2017-08-22 | Element Six Limited | Microwave plasma reactors and substrates for synthetic diamond manufacture |
| US10403477B2 (en) | 2010-12-23 | 2019-09-03 | Element Six Technologies Limited | Microwave plasma reactor for manufacturing synthetic diamond material |
| US11371147B2 (en) | 2010-12-23 | 2022-06-28 | Element Six Technologies Limited | Microwave plasma reactor for manufacturing synthetic diamond material |
| US11488805B2 (en) | 2010-12-23 | 2022-11-01 | Element Six Technologies Limited | Microwave plasma reactor for manufacturing synthetic diamond material |
| CN110534897A (zh) * | 2019-07-26 | 2019-12-03 | 中国航空工业集团公司济南特种结构研究所 | 一种雷达罩与连接环防差错连接结构 |
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