JP2595128B2 - マイクロ波プラズマ処理装置 - Google Patents
マイクロ波プラズマ処理装置Info
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- JP2595128B2 JP2595128B2 JP2292050A JP29205090A JP2595128B2 JP 2595128 B2 JP2595128 B2 JP 2595128B2 JP 2292050 A JP2292050 A JP 2292050A JP 29205090 A JP29205090 A JP 29205090A JP 2595128 B2 JP2595128 B2 JP 2595128B2
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- plasma
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
- B01J19/12—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electromagnetic waves
- B01J19/122—Incoherent waves
- B01J19/126—Microwaves
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、マイクロ波プラズマ処理装置に係り、特に
均一で高密度のプラズマを大面積で必要とするマイクロ
波プラズマ処理装置に関するものである。
均一で高密度のプラズマを大面積で必要とするマイクロ
波プラズマ処理装置に関するものである。
半導体素子基板等の試料をプラズマにより処理する装
置としては、例えば特開昭62−122217号公報に記載のよ
うなものが知られている。
置としては、例えば特開昭62−122217号公報に記載のよ
うなものが知られている。
このような装置では、大口径のプラズマ発生室へマイ
クロ波を伝播する場合には、テーパ導波管を用いて基本
モードのマイクロ波を拡大させている。しかし、この場
合、基本モードのマイクロ波が均一に拡大されにくく、
結果的にプラズマ密度の不均一に起因する処理の不均一
が発生するため、チューナ棒を用いて均一性を改善する
等の処置が施されている。
クロ波を伝播する場合には、テーパ導波管を用いて基本
モードのマイクロ波を拡大させている。しかし、この場
合、基本モードのマイクロ波が均一に拡大されにくく、
結果的にプラズマ密度の不均一に起因する処理の不均一
が発生するため、チューナ棒を用いて均一性を改善する
等の処置が施されている。
上記従来技術では、ガス種や磁場条件、真空圧力等の
条件変化に対しても大口径均一プラズマを安定に発生す
ることが可能なマイクロ波の均一拡大伝播についての配
慮がなれておらず、プラズマの均一・高密度・大口径化
に問題があった。
条件変化に対しても大口径均一プラズマを安定に発生す
ることが可能なマイクロ波の均一拡大伝播についての配
慮がなれておらず、プラズマの均一・高密度・大口径化
に問題があった。
本発明の目的は、電界強度が強く、安定した大口径の
マイクロ波をプラズマ発生室に導入して、均一・高密度
・大口径のプラズマを発生させ、試料のプラズマ処理の
均一性および処理速度の向上を行うことである。
マイクロ波をプラズマ発生室に導入して、均一・高密度
・大口径のプラズマを発生させ、試料のプラズマ処理の
均一性および処理速度の向上を行うことである。
上記目的を達成するために、大気雰囲気の空洞共振器
をプラズマ反応室に隣接して設け、空洞共振器にあけた
放射窓からマイクロ波をプラズマ反応室へ導入したもの
である。
をプラズマ反応室に隣接して設け、空洞共振器にあけた
放射窓からマイクロ波をプラズマ反応室へ導入したもの
である。
大気雰囲気中に設けた空洞共振器へマイクロ波を導入
すると、空洞共振器の寸法で決まる特定の電磁界モード
の共振を起こすことができ、放射窓寸法が極端に大きく
ならなければ、空洞共振器寸法を適切に選ぶことにより
所望のモードの共振を起こすことができ、共振で得られ
た特定モードの高エネルギ密度のマイクロ波の一部が放
射窓からプラズマ反応室へ導入される。
すると、空洞共振器の寸法で決まる特定の電磁界モード
の共振を起こすことができ、放射窓寸法が極端に大きく
ならなければ、空洞共振器寸法を適切に選ぶことにより
所望のモードの共振を起こすことができ、共振で得られ
た特定モードの高エネルギ密度のマイクロ波の一部が放
射窓からプラズマ反応室へ導入される。
プラズマ反応室寸法は、マイクロ波放射窓寸法と略等
しい寸法にしてあり、外部から磁界が印加されている。
ここへ高エネルギ密度のマイクロ波が導入されると、磁
場とマイクロ波電界との相互作用で反応室内に供給され
たガスがプラズマ化する。
しい寸法にしてあり、外部から磁界が印加されている。
ここへ高エネルギ密度のマイクロ波が導入されると、磁
場とマイクロ波電界との相互作用で反応室内に供給され
たガスがプラズマ化する。
この時、プラズマ反応室は放射窓を介して空洞共振器
と隣接しており、プラズマ反応室へ導入されたマイクロ
波は速やかにプラズマ化のエネルギに変換されるため、
均一で高密度なプログラムが得られ、処理の均一化、高
速化が達成される。
と隣接しており、プラズマ反応室へ導入されたマイクロ
波は速やかにプラズマ化のエネルギに変換されるため、
均一で高密度なプログラムが得られ、処理の均一化、高
速化が達成される。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。な
お、この場合、プラズマ処理装置としてマイクロ波プラ
ズマエッチング装置を例にとり説明する。
お、この場合、プラズマ処理装置としてマイクロ波プラ
ズマエッチング装置を例にとり説明する。
円筒空洞共振器４の一端の円筒中心には円形導波管３
が接続され、マイクロ波発振器１から出力されたマイク
ロ波が矩形導波管２を通して導入されるよう構成してあ
る。円筒空洞共振器４の円形導波管３接続側と対向する
面には石英等の誘電体材料で作られたマイクロ波放射窓
５が設けてあり、隣接してプラズマ反応室６が接続さ
れ、マイクロ波放射窓５とで真空室が構成されて真空排
気装置７が接続されている。プラズマ反応室６の壁材料
は非磁性導電性材料で構成され、周囲に空芯コイル10a
〜10cが配設されて、プラズマ反応室６内へ磁場を印加
するようになっている。
が接続され、マイクロ波発振器１から出力されたマイク
ロ波が矩形導波管２を通して導入されるよう構成してあ
る。円筒空洞共振器４の円形導波管３接続側と対向する
面には石英等の誘電体材料で作られたマイクロ波放射窓
５が設けてあり、隣接してプラズマ反応室６が接続さ
れ、マイクロ波放射窓５とで真空室が構成されて真空排
気装置７が接続されている。プラズマ反応室６の壁材料
は非磁性導電性材料で構成され、周囲に空芯コイル10a
〜10cが配設されて、プラズマ反応室６内へ磁場を印加
するようになっている。
マイクロ波放射窓５に対向するペラズマ反応室６内に
は試料12を載置する試料台11が配設され、バイアス電源
（図示では高周波電源13）が接続されている。
は試料12を載置する試料台11が配設され、バイアス電源
（図示では高周波電源13）が接続されている。
エッチングガスはガス供給装置９よりガス導入孔８を
通してプラズマ反応室へ供給するよう構成されている。
通してプラズマ反応室へ供給するよう構成されている。
第１図で、プラズマ反応室６内は真空排気装置７によ
り減圧排気され、一方、ガス導入孔８を通してガス供給
装置９よりエッチングガスが導入される。これにより、
プラズマ反応室６内はプラズマが発生しやすい圧力に保
持される。また、空芯コイル10a〜10cから磁場が印加さ
れ、マイクロ波放射窓５から試料台11に向かって徐々に
磁場強度が小さくなる磁場強度分布で、その強度は、マ
イクロ波放射窓５と試料台11間の任意に位置において、
電子サイクロトロン度鳴条件を満足できるよう調節され
る。
り減圧排気され、一方、ガス導入孔８を通してガス供給
装置９よりエッチングガスが導入される。これにより、
プラズマ反応室６内はプラズマが発生しやすい圧力に保
持される。また、空芯コイル10a〜10cから磁場が印加さ
れ、マイクロ波放射窓５から試料台11に向かって徐々に
磁場強度が小さくなる磁場強度分布で、その強度は、マ
イクロ波放射窓５と試料台11間の任意に位置において、
電子サイクロトロン度鳴条件を満足できるよう調節され
る。
一方、マイクロ波発振器１で発振されたマイクロ波は
矩形導波管2,円形導波管３を通し円筒空洞共振器４へ伝
播される。円筒空洞共振器４は円筒内径および円筒長さ
を適切に運ぶことにより伝播されてきたマイクロ波を特
定の電磁界モードで共振させることができ、共振で得ら
れた特定モードの高エネルギ密度のマイクロ波の一部が
マイクロ波放射窓５を通してプラズマ反応室６へ導入さ
れる。
矩形導波管2,円形導波管３を通し円筒空洞共振器４へ伝
播される。円筒空洞共振器４は円筒内径および円筒長さ
を適切に運ぶことにより伝播されてきたマイクロ波を特
定の電磁界モードで共振させることができ、共振で得ら
れた特定モードの高エネルギ密度のマイクロ波の一部が
マイクロ波放射窓５を通してプラズマ反応室６へ導入さ
れる。
プラズマ反応室６ではマイクロ波と磁場との相互作用
によりエッチングガスがプラズマ化される。ここで、プ
ラズマ反応室６へ導入されるマイクロ波は安定な特定モ
ードの高エネルギ密度であり、発生するプラズマも高密
度化される。しかも、共振モードの電磁界分布のマイク
ロ波放射窓５内にほぼ相当すると思われるモードのプラ
ズマ密度分布が得られる。したがって、プラズマ反応室
６内の状態に影響されずに、高密度で均一なプラズマが
得られ、磁場勾配に沿ったプラズマの分散により試料12
はエッチング処理できる。また、試料台11に高周波電源
13からの電力を供給することにより、試料12はイオン性
のエッチング処理を行うことができる。
によりエッチングガスがプラズマ化される。ここで、プ
ラズマ反応室６へ導入されるマイクロ波は安定な特定モ
ードの高エネルギ密度であり、発生するプラズマも高密
度化される。しかも、共振モードの電磁界分布のマイク
ロ波放射窓５内にほぼ相当すると思われるモードのプラ
ズマ密度分布が得られる。したがって、プラズマ反応室
６内の状態に影響されずに、高密度で均一なプラズマが
得られ、磁場勾配に沿ったプラズマの分散により試料12
はエッチング処理できる。また、試料台11に高周波電源
13からの電力を供給することにより、試料12はイオン性
のエッチング処理を行うことができる。
第１図の実施例において、例えば、マイクロ波放射窓
寸法をφ200mm,円筒空洞共振器内径をφ270mm,円筒空洞
共振器モードTE112,マイクロ波周波数を2.45GHzとした
時、φ200mmのプラズマ反応室には、特開昭62−122217
号公報記載の装置の約５倍のプラズマ密度が得られ、エ
ッチング処理の均一性も大幅に向上した。なお、プラズ
マ反応室の内径寸法より試料としてはそれに収納，処理
可能な寸法を有するものに限定されるが、試料の寸法が
これ以上のものとなる場合は、上記各寸法を相似則によ
り拡大することで原則的には対応可能である。
寸法をφ200mm,円筒空洞共振器内径をφ270mm,円筒空洞
共振器モードTE112,マイクロ波周波数を2.45GHzとした
時、φ200mmのプラズマ反応室には、特開昭62−122217
号公報記載の装置の約５倍のプラズマ密度が得られ、エ
ッチング処理の均一性も大幅に向上した。なお、プラズ
マ反応室の内径寸法より試料としてはそれに収納，処理
可能な寸法を有するものに限定されるが、試料の寸法が
これ以上のものとなる場合は、上記各寸法を相似則によ
り拡大することで原則的には対応可能である。
以上エッチング装置を例にとり説明したが、マイクロ
波プラズマを利用する処理装置であれば、エッチングに
限らずプラズマCVD装置やアッシング装置等においても
高密度で大口径，均一なプラズマ加工処理が可能とな
る。また、より大口径プラズマが必要な場合には、円筒
空洞共振器内径を大きくし、プラズマ放射窓径を大きく
することで適正に対応可能になる。
波プラズマを利用する処理装置であれば、エッチングに
限らずプラズマCVD装置やアッシング装置等においても
高密度で大口径，均一なプラズマ加工処理が可能とな
る。また、より大口径プラズマが必要な場合には、円筒
空洞共振器内径を大きくし、プラズマ放射窓径を大きく
することで適正に対応可能になる。
本発明によれば、マイクロ波プラズマを利用する装置
において、空洞共振器で特定モードのマイクロ波を共振
させて、その一部を放射窓から放射して高密度プラズマ
を発生できるので、大口径で均一なプラズマ処理装置を
提供することができる。
において、空洞共振器で特定モードのマイクロ波を共振
させて、その一部を放射窓から放射して高密度プラズマ
を発生できるので、大口径で均一なプラズマ処理装置を
提供することができる。
また、共振器寸法を可変にすれば、種々の共振モード
が得られ、発生するプラズマ密度分布もモードに対応し
たものが得られる。
が得られ、発生するプラズマ密度分布もモードに対応し
たものが得られる。
第１図は本発明の一実施例のマイクロ波プラズマ処理装
置の縦断面図である。 １……マイクロ波発振器、２……矩形篤波管、３……円
形導波管、４……円筒空洞共振器、５……マイクロ波放
射窓、６……プラズマ反応室、７……真空排気装置、８
……ガス導入孔、９……ガス供給装置、10……空芯コイ
ル、11……試料台、12……試料、13……高周波電源
置の縦断面図である。 １……マイクロ波発振器、２……矩形篤波管、３……円
形導波管、４……円筒空洞共振器、５……マイクロ波放
射窓、６……プラズマ反応室、７……真空排気装置、８
……ガス導入孔、９……ガス供給装置、10……空芯コイ
ル、11……試料台、12……試料、13……高周波電源
Claims (5)
- 【請求項１】円筒中心にマイクロ波放射窓を設け他端か
ら導入されたマイクロ波を共振させる円筒空洞共振器
と、前記マイクロ波放射窓に隣接し、かつマイクロ波放
射窓寸法に略等しい寸法のプラズマ反応室と、前記円筒
空洞共振器およびプラズマ反応室外周に設けて該プラズ
マ反応室内に磁場を供給する磁場印加装置と、前記プラ
ズマ反応室内で試料を保持する試料台と、前記プラズマ
反応室でプラズマ状態にするためのガスを導入するガス
供給孔と、前記プラズマ反応室内を規定真空圧力にする
真空排気装置とから成り、前記円筒空洞共振器の円筒内
径を前記マイクロ波放射窓の寸法より大きくしたことを
特徴とするマイクロ波プラズマ処理装置。 - 【請求項２】前記マイクロ波放射窓の材質を誘電体材料
で構成した特許請求の範囲第１項に記載のマイクロ波プ
ラズマ処理装置。 - 【請求項３】前記プラズマ反応室内面に石英ガラスを設
けた特許請求の範囲第１項に記載のマイクロ波プラズマ
処理装置。 - 【請求項４】前記マイクロ波放射窓の大きさは、マイク
ロ波のTE11モードを伝搬する寸法より大きく、前記円筒
空洞共振器直径の80％未満である特許請求の範囲第１項
に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。 - 【請求項５】前記試料台に直流又は高周波のバイアス電
源を印加した特許請求の範囲第１項ないし第４項に記載
のマイクロ波プラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2292050A JP2595128B2 (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2292050A JP2595128B2 (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04167424A JPH04167424A (ja) | 1992-06-15 |
| JP2595128B2 true JP2595128B2 (ja) | 1997-03-26 |
Family
ID=17776893
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2292050A Expired - Fee Related JP2595128B2 (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2595128B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5804033A (en) * | 1990-09-26 | 1998-09-08 | Hitachi, Ltd. | Microwave plasma processing method and apparatus |
| DE69123808T2 (de) * | 1990-09-26 | 1997-06-26 | Hitachi Ltd | Verfahren und Gerät zur Bearbeitung mittels Mikrowellenplasma |
| TW264601B (ja) * | 1993-09-17 | 1995-12-01 | Hitachi Seisakusyo Kk | |
| CN113151809B (zh) * | 2021-04-01 | 2022-07-22 | 上海征世科技股份有限公司 | 一种微波等离子体加工装置 |
-
1990
- 1990-10-31 JP JP2292050A patent/JP2595128B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04167424A (ja) | 1992-06-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |