JP2629610B2 - 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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- JP2629610B2 JP2629610B2 JP6199672A JP19967294A JP2629610B2 JP 2629610 B2 JP2629610 B2 JP 2629610B2 JP 6199672 A JP6199672 A JP 6199672A JP 19967294 A JP19967294 A JP 19967294A JP 2629610 B2 JP2629610 B2 JP 2629610B2
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Description
【0001】
【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、特にプラズマ中のイオンによって固体表
面のエッチングを行うのに好適なプラズマ処理装置に関
するものである。
理装置に係り、特にプラズマ中のイオンによって固体表
面のエッチングを行うのに好適なプラズマ処理装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の技術には、特公昭56−3731
1号に記載のように、マイクロ波と磁場とを用いたプラ
ズマ処理手段と、100KHz〜10MHzの交流電圧
を試料に印加する手段とを併用して試料をエッチング処
理するものがあった。しかし、交流電圧に10MHz以
上の高周波を用いる点については考慮されていなかっ
た。
1号に記載のように、マイクロ波と磁場とを用いたプラ
ズマ処理手段と、100KHz〜10MHzの交流電圧
を試料に印加する手段とを併用して試料をエッチング処
理するものがあった。しかし、交流電圧に10MHz以
上の高周波を用いる点については考慮されていなかっ
た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、10
MHz以上の周波数の交流電圧を用いたものについては
考慮されておらず、実際には電波法および工業技術の制
約により、400KHzまたは800KHzの低周波域
の発振源しか用いることができず、さらにエッチング速
度を向上させる上で限界があるという問題があった。
MHz以上の周波数の交流電圧を用いたものについては
考慮されておらず、実際には電波法および工業技術の制
約により、400KHzまたは800KHzの低周波域
の発振源しか用いることができず、さらにエッチング速
度を向上させる上で限界があるという問題があった。
【0004】 本発明の目的は、エッチング速度を向上
させ、さらに優れた加工特性を得ることのできるマイク
ロ波プラズマ処理装置を提供することにある。
させ、さらに優れた加工特性を得ることのできるマイク
ロ波プラズマ処理装置を提供することにある。
【0005】 〔課題を解決するための手段〕 上記目的は、マイクロ波を発振する手段と、該手段に連
結されマイクロ波を伝播する導波管と、該導波管に連結
され内部にプラズマ生成領域を有する放電部と、前記放
電部のプラズマ生成領域の外周に設置され磁場を発生す
る手段と、 前記放電部とは独立し、かつ該放電部に連
通し、試料台の方向に断面がテーパ状に拡大し、前記放
電部で生成されたプラズマを前記試料台に向けて輸送す
る輸送空間と、輸送されてきた前記プラズマの流れを横
切る位置に試料設置面が設けられた前記試料台と、前記
プラズマ生成領域に連通し前記試料台が設けられた空間
を減圧排気する手段と、前記放電部に処理ガスを供給す
る手段と、コンデンサを介して前記試料台に接続され該
試料台に周波数13.56MHzの高周波電圧を印加す
るバイアス用電源手段とを具備したことにより達成され
る。
結されマイクロ波を伝播する導波管と、該導波管に連結
され内部にプラズマ生成領域を有する放電部と、前記放
電部のプラズマ生成領域の外周に設置され磁場を発生す
る手段と、 前記放電部とは独立し、かつ該放電部に連
通し、試料台の方向に断面がテーパ状に拡大し、前記放
電部で生成されたプラズマを前記試料台に向けて輸送す
る輸送空間と、輸送されてきた前記プラズマの流れを横
切る位置に試料設置面が設けられた前記試料台と、前記
プラズマ生成領域に連通し前記試料台が設けられた空間
を減圧排気する手段と、前記放電部に処理ガスを供給す
る手段と、コンデンサを介して前記試料台に接続され該
試料台に周波数13.56MHzの高周波電圧を印加す
るバイアス用電源手段とを具備したことにより達成され
る。
【0006】 〔作用〕 従来技術の低周波放電を用いた場合、高真空圧力中でマ
イクロ波によって励起された、処理ガスの原子や分子の
イオンは、交流電圧の周期が長いため移動距離が長くな
り、トラップされることなく試料に到達する。このと
き、低周波放電の電気力線が試料に垂直に作用している
のであれば、イオンは試料に対し垂直に入射してくる確
率が高くなるが、電気力線が試料に垂直に作用していな
い場合は試料に対する方向性をもたせることが困難とあ
る。
イクロ波によって励起された、処理ガスの原子や分子の
イオンは、交流電圧の周期が長いため移動距離が長くな
り、トラップされることなく試料に到達する。このと
き、低周波放電の電気力線が試料に垂直に作用している
のであれば、イオンは試料に対し垂直に入射してくる確
率が高くなるが、電気力線が試料に垂直に作用していな
い場合は試料に対する方向性をもたせることが困難とあ
る。
【0007】 本発明では、放電部とは独立し、マイク
ロ波によって励起されたプラズマを、プラズマ流として
試料近傍に輸送する輸送空間が設けられている。この輸
送空間の形状を、マイクロ波の進行方向に断面を拡大し
たテーパ状に構成することにより、プラズマ流を乱すこ
となく輸送できる。また、上記と同じ構成とすることに
よって、プラズマの無駄な拡大発散が抑制されデッドス
ペースを生じることがないので、プラズマを有効に働か
せエッチング速度が向上するという利点がある。また、
試料台に高周波電圧を印加することにより試料台にバイ
アス電位を生成させ、高周波電源の電力を制御すること
により該バイアス電位を制御し、生成したプラズマとは
無関係にプラズマ中のイオンエネルギーを制御できるの
で、優れた加工特性が得られるという利点もある。本発
明のように13.56MHzのような高周波放電を用い
ると、交流電圧の周期が短いためにイオンの移動距離が
短くなり、イオンがトラップされる。ここで、試料台と
高周波発振源との間にブロッキングコンデンサーを入
れ、試料台をアース電位から浮かせた形にすると、上述
のトラップ現象により、試料台に直流電位が定常的に存
在するようになる。この直流電位(アース電位に対し、
マイナス側に滞電する)とプラズマ電位(正電位)との
差によって、試料近傍にイオンシースが形成され、高周
波放電の電気力線に係わりなく、イオンが試料に対し垂
直に入射するようになる。また、この電位差により、イ
オンが運動エネルギーを得るため、試料の処理速度が低
周波放電を利用するのに比べ向上する。
ロ波によって励起されたプラズマを、プラズマ流として
試料近傍に輸送する輸送空間が設けられている。この輸
送空間の形状を、マイクロ波の進行方向に断面を拡大し
たテーパ状に構成することにより、プラズマ流を乱すこ
となく輸送できる。また、上記と同じ構成とすることに
よって、プラズマの無駄な拡大発散が抑制されデッドス
ペースを生じることがないので、プラズマを有効に働か
せエッチング速度が向上するという利点がある。また、
試料台に高周波電圧を印加することにより試料台にバイ
アス電位を生成させ、高周波電源の電力を制御すること
により該バイアス電位を制御し、生成したプラズマとは
無関係にプラズマ中のイオンエネルギーを制御できるの
で、優れた加工特性が得られるという利点もある。本発
明のように13.56MHzのような高周波放電を用い
ると、交流電圧の周期が短いためにイオンの移動距離が
短くなり、イオンがトラップされる。ここで、試料台と
高周波発振源との間にブロッキングコンデンサーを入
れ、試料台をアース電位から浮かせた形にすると、上述
のトラップ現象により、試料台に直流電位が定常的に存
在するようになる。この直流電位(アース電位に対し、
マイナス側に滞電する)とプラズマ電位(正電位)との
差によって、試料近傍にイオンシースが形成され、高周
波放電の電気力線に係わりなく、イオンが試料に対し垂
直に入射するようになる。また、この電位差により、イ
オンが運動エネルギーを得るため、試料の処理速度が低
周波放電を利用するのに比べ向上する。
【0008】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1と図2とによ
り説明する。
り説明する。
【0009】 図1において、真空容器であるプラズマ
室1内には、試料3を配置する試料台2が設けてある。
試料台2には、コンデンサ4を介して交流電圧を印加す
るバイアス用電源手段としての高周波電源5が接続され
ている。
室1内には、試料3を配置する試料台2が設けてある。
試料台2には、コンデンサ4を介して交流電圧を印加す
るバイアス用電源手段としての高周波電源5が接続され
ている。
【0010】 高周波電源5は、13.56MHzの高
周波を発振する。高周波電源5の他方は、アースされて
いる。試料台2の周辺には、アース電極6が設けられて
いる。アース電極6はアースされている。試料台2の試
料面に対向する側には、プラズマ室1の端部1aを囲む
ように導波管7が設けてある。導波管7の端部にはマイ
クロ波発振源8が取り付けてある。すなわち導波管7は
マイクロ波発振源8に連結されマイクロ波を伝播する。
マイクロ波発振源8には、直流電源9が接続されてい
る。マイクロ波発振源8は、例えば2.45GHzのマ
イクロ波を発振する手段である。プラズマ室1の端部1
a周辺には、導波管7を介して、後述する放電部のプラ
ズマ生成領域に設置され磁場を発生する手段としての磁
石10が設けてある。ここで、放電部とは、内部にプラ
ズマ生成領域を有するプラズマ室1の一部分であり、導
波管7と磁石10とに囲まれた端部1a周辺の内部、す
なわち端部1a内を指している。
周波を発振する。高周波電源5の他方は、アースされて
いる。試料台2の周辺には、アース電極6が設けられて
いる。アース電極6はアースされている。試料台2の試
料面に対向する側には、プラズマ室1の端部1aを囲む
ように導波管7が設けてある。導波管7の端部にはマイ
クロ波発振源8が取り付けてある。すなわち導波管7は
マイクロ波発振源8に連結されマイクロ波を伝播する。
マイクロ波発振源8には、直流電源9が接続されてい
る。マイクロ波発振源8は、例えば2.45GHzのマ
イクロ波を発振する手段である。プラズマ室1の端部1
a周辺には、導波管7を介して、後述する放電部のプラ
ズマ生成領域に設置され磁場を発生する手段としての磁
石10が設けてある。ここで、放電部とは、内部にプラ
ズマ生成領域を有するプラズマ室1の一部分であり、導
波管7と磁石10とに囲まれた端部1a周辺の内部、す
なわち端部1a内を指している。
【0011】 プラズマ室1の端部1aの反対側には、
プラズマ生成領域に連通し試料台2が設けられた空間を
減圧排気する手段としての図示してない排気装置に継な
がる、排気口が設けてある。また、プラズマ室1の端部
1a付近には、上記減圧排気された空間に処理ガスを供
給する手段としての図示してないガス供給装置からプラ
ズマ室1の端部1a内に処理ガスを導入する、ガス導入
口12が設けてある。
プラズマ生成領域に連通し試料台2が設けられた空間を
減圧排気する手段としての図示してない排気装置に継な
がる、排気口が設けてある。また、プラズマ室1の端部
1a付近には、上記減圧排気された空間に処理ガスを供
給する手段としての図示してないガス供給装置からプラ
ズマ室1の端部1a内に処理ガスを導入する、ガス導入
口12が設けてある。
【0012】 上記構成により、プラズマ室1の端部1
a内に処理ガスを供給し、プラズマ室1を所定圧力に減
圧排気した状態で、マイクロ波発振源8からマイクロ波
を発振する。マイクロ波は導波管7に導かれ、前記放電
部と導波管7との間に設置されマイクロ波透過部材で形
成されたマイクロ波導入部としての端部1aを透過して
端部1a内に入る。端部1a内の処理ガスは、マイクロ
波によって励起されプラズマとなる。この時、磁石10
によって端部1a内に磁場を発生させ、より強いプラズ
マ11を発生させるとともに、磁場の制御によってプラ
ズマ11を試料3の近傍の方へマイクロ波の進行方向に
断面を拡大したテーパ状の輸送空間を経て輸送する。こ
のように、端部1a内(放電部)で生成されたプラズマ
11を試料近傍に輸送する空間の形状を、マイクロ波の
進行方向に断面を拡大したテーパ状に構成することによ
り、プラズマ11が該テーパ形状に沿ってプラズマ流を
乱すことなく整然と輸送される。また、上記と同じ構成
とすることによって、プラズマの無駄な拡大発散が抑制
されデッドスペースを生じることがない。従って、プラ
ズマを有効に働かせエッチング速度が向上する。試料台
2に高周波電圧を印加することによって、試料3の近傍
に輸送されてきたプラズマ11に高周波放電を発生さ
せ、試料台2にバイアス電位を生成させる。試料台2の
バイアス電位により高周波放電によるプラズマ中のイオ
ンが試料3に垂直に入射して試料3がエッチングされ
る。
a内に処理ガスを供給し、プラズマ室1を所定圧力に減
圧排気した状態で、マイクロ波発振源8からマイクロ波
を発振する。マイクロ波は導波管7に導かれ、前記放電
部と導波管7との間に設置されマイクロ波透過部材で形
成されたマイクロ波導入部としての端部1aを透過して
端部1a内に入る。端部1a内の処理ガスは、マイクロ
波によって励起されプラズマとなる。この時、磁石10
によって端部1a内に磁場を発生させ、より強いプラズ
マ11を発生させるとともに、磁場の制御によってプラ
ズマ11を試料3の近傍の方へマイクロ波の進行方向に
断面を拡大したテーパ状の輸送空間を経て輸送する。こ
のように、端部1a内(放電部)で生成されたプラズマ
11を試料近傍に輸送する空間の形状を、マイクロ波の
進行方向に断面を拡大したテーパ状に構成することによ
り、プラズマ11が該テーパ形状に沿ってプラズマ流を
乱すことなく整然と輸送される。また、上記と同じ構成
とすることによって、プラズマの無駄な拡大発散が抑制
されデッドスペースを生じることがない。従って、プラ
ズマを有効に働かせエッチング速度が向上する。試料台
2に高周波電圧を印加することによって、試料3の近傍
に輸送されてきたプラズマ11に高周波放電を発生さ
せ、試料台2にバイアス電位を生成させる。試料台2の
バイアス電位により高周波放電によるプラズマ中のイオ
ンが試料3に垂直に入射して試料3がエッチングされ
る。
【0013】 また、高周波電源5の電力を制御するこ
とによって、試料台2のバイアス電位を制御してマイク
ロ波および磁場の作用によって生成したプラズマ11と
は無関係に、プラズマ中のイオンエネルギーを制御でき
る。これにより、優れた加工特性が得られる。
とによって、試料台2のバイアス電位を制御してマイク
ロ波および磁場の作用によって生成したプラズマ11と
は無関係に、プラズマ中のイオンエネルギーを制御でき
る。これにより、優れた加工特性が得られる。
【0014】図2に、処理ガスとしてSF6,ガス圧力
を5.2×10~2Pa,マイクロ波電力を250Wとし
た条件で、各周波数の交流電圧を試料台2に印加した場
合の全印加電圧Vppと自己バイアス電圧Vdcとの関
係を示す。
を5.2×10~2Pa,マイクロ波電力を250Wとし
た条件で、各周波数の交流電圧を試料台2に印加した場
合の全印加電圧Vppと自己バイアス電圧Vdcとの関
係を示す。
【0015】図2によれば、全印加電圧Vppが大きく
なるに従い、自己バイアス電圧Vdcも大きくなってい
る。また、同一全印加電圧Vppに対して、周波数が高
くなるにつれて自己バイアス電圧Vdcも大きくなって
いる。すなわち、低周波である800KHz〜10MH
zに比べて高周波である13.56MHzの方が、同一
全印加電圧Vppに対して自己バイアス電圧Vdcが大
きい。
なるに従い、自己バイアス電圧Vdcも大きくなってい
る。また、同一全印加電圧Vppに対して、周波数が高
くなるにつれて自己バイアス電圧Vdcも大きくなって
いる。すなわち、低周波である800KHz〜10MH
zに比べて高周波である13.56MHzの方が、同一
全印加電圧Vppに対して自己バイアス電圧Vdcが大
きい。
【0016】以上、本一実施例によれば、13.56M
Hzの高周波を用いることにより、同一全印加電圧Vp
pに対し自己バイアス電圧Vdcを大きくすることがで
き、それだけ、イオンを加速するためのエネルギーが大
きくなり、エッチング速度を向上させることができる。
逆に、小さい入力電力でイオンの加速を制御できる。
Hzの高周波を用いることにより、同一全印加電圧Vp
pに対し自己バイアス電圧Vdcを大きくすることがで
き、それだけ、イオンを加速するためのエネルギーが大
きくなり、エッチング速度を向上させることができる。
逆に、小さい入力電力でイオンの加速を制御できる。
【0017】また、工業上は、800KHzや10MH
z等の低周波発振器は一般に市販されておらず、高周波
発振器では13.56MHzのものが市販されており、
13.56MHzの高周波発振器の方が機器コストが安
い。したがって13.56MHzの高周波発振器を用い
れば、10MHz以下の低周波発振器に比べて、イオン
の制御性が向上し、かつ装置が安価にできる。
z等の低周波発振器は一般に市販されておらず、高周波
発振器では13.56MHzのものが市販されており、
13.56MHzの高周波発振器の方が機器コストが安
い。したがって13.56MHzの高周波発振器を用い
れば、10MHz以下の低周波発振器に比べて、イオン
の制御性が向上し、かつ装置が安価にできる。
【0018】なお、本一実施例は、プラズマ化手段に電
子サイクロトロン共鳴(ECR)放電を用いた装置につ
いて記載したが、プラズマ化手段にマイクロ波放電を用
いたものでも同様の効果がある。
子サイクロトロン共鳴(ECR)放電を用いた装置につ
いて記載したが、プラズマ化手段にマイクロ波放電を用
いたものでも同様の効果がある。
【0019】 〔発明の効果〕 本発明によれば、放電部とは独立しかつ放電部で生成さ
れたプラズマを試料近傍に輸送する輸送空間の形状を、
マイクロ波の進行方向に断面を拡大したテーパ状に構成
し、試料台に生成させたバイアス電位を制御することに
より、かつ、試料台に13.56MHzの高周波放電を
印加することにより、エッチング速度を向上させ、さら
に優れた加工特性を得ることができるという効果があ
る。
れたプラズマを試料近傍に輸送する輸送空間の形状を、
マイクロ波の進行方向に断面を拡大したテーパ状に構成
し、試料台に生成させたバイアス電位を制御することに
より、かつ、試料台に13.56MHzの高周波放電を
印加することにより、エッチング速度を向上させ、さら
に優れた加工特性を得ることができるという効果があ
る。
【図1】本発明の一実施例であるマイクロ波プラズマ処
理装置を示す縦断面図である。
理装置を示す縦断面図である。
【図2】全印加電圧と自己バイアス電圧の関係を示す図
である。
である。
1……プラズマ室 2……試料台 4……コンデンサ 5……高周波電
源 8……マイクロ波発振源 10……磁石
源 8……マイクロ波発振源 10……磁石
Claims (1)
- 【請求項1】 マイクロ波を発振する手段と、該手段に
連結されマイクロ波を伝播する導波管と、該導波管に連
結され内部にプラズマ生成領域を有する放電部と、前記
放電部のプラズマ生成領域の外周に設置され磁場を発生
する手段と、 前記放電部とは独立し、かつ該放電部に
連通し、試料台の方向に断面がテーパ状に拡大し、前記
放電部で生成されたプラズマを前記試料台に向けて輸送
する輸送空間と、輸送されてきた前記プラズマの流れを横切る位置に試料
設置面が設けられた前記試料台と 、前記プラズマ生成領域に連通し前記試料台が設けられた
空間を減圧排気する手段と、前記放電部に処理ガスを供
給する手段と 、コンデンサを介して前記試料台に接続され該試料台に周
波数13.56MHzの高周波電圧を印加するバイアス
用電源手段とを具備した ことを特徴とするマイクロ波プ
ラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6199672A JP2629610B2 (ja) | 1994-08-24 | 1994-08-24 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6199672A JP2629610B2 (ja) | 1994-08-24 | 1994-08-24 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61033033A Division JPH0831438B2 (ja) | 1986-02-19 | 1986-02-19 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0774160A JPH0774160A (ja) | 1995-03-17 |
JP2629610B2 true JP2629610B2 (ja) | 1997-07-09 |
Family
ID=16411706
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6199672A Expired - Lifetime JP2629610B2 (ja) | 1994-08-24 | 1994-08-24 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2629610B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09183736A (ja) * | 1996-08-12 | 1997-07-15 | Green Cross Corp:The | 自己免疫性腸疾患治療剤 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59169135A (ja) * | 1983-03-16 | 1984-09-25 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
JPS60103618A (ja) * | 1983-11-11 | 1985-06-07 | Hitachi Ltd | マイクロ波プラズマ処理装置 |
JPS615520A (ja) * | 1984-06-20 | 1986-01-11 | Hitachi Ltd | パタ−ン転写法 |
-
1994
- 1994-08-24 JP JP6199672A patent/JP2629610B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0774160A (ja) | 1995-03-17 |
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