JP3085021B2 - 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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- JP3085021B2 JP3085021B2 JP05119516A JP11951693A JP3085021B2 JP 3085021 B2 JP3085021 B2 JP 3085021B2 JP 05119516 A JP05119516 A JP 05119516A JP 11951693 A JP11951693 A JP 11951693A JP 3085021 B2 JP3085021 B2 JP 3085021B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波と磁場の相
互作用を利用してプラズマを発生させ、前記プラズマに
より基板のエッチングや薄膜形成等の表面処理を行うマ
イクロ波プラズマ処理装置に関する。
互作用を利用してプラズマを発生させ、前記プラズマに
より基板のエッチングや薄膜形成等の表面処理を行うマ
イクロ波プラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のマイクロプラズマ処理装置は、特
開平2−156526 号公報に記載のように、アンテナへの給
電方法については特に考慮されておらず、アンテナは単
に直線状電極を用いている。
開平2−156526 号公報に記載のように、アンテナへの給
電方法については特に考慮されておらず、アンテナは単
に直線状電極を用いている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の装置によれば、
マイクロ波をプラズマに放射するアンテナ電極形状及び
電極への給電方法に対して特に考慮されていないため、
高密度プラズマを大面積に発生させて処理を行う場合
に、マイクロ波強度分布に依存してプラズマ密度分布及
び処理分布が不均一になる。また、アンテナ形状及び給
電方法に関する考慮がなされていないために供給された
マイクロ波の放射効率が低く、マイクロ波の利用効率が
必ずしも良くなかった。
マイクロ波をプラズマに放射するアンテナ電極形状及び
電極への給電方法に対して特に考慮されていないため、
高密度プラズマを大面積に発生させて処理を行う場合
に、マイクロ波強度分布に依存してプラズマ密度分布及
び処理分布が不均一になる。また、アンテナ形状及び給
電方法に関する考慮がなされていないために供給された
マイクロ波の放射効率が低く、マイクロ波の利用効率が
必ずしも良くなかった。
【０００４】本発明の目的は、前述の課題を解決したマ
イクロ波プラズマ処理装置を提供することにある。
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】上記目的を達成するため
に、本発明はマイクロ波をプラズマへ放射する平面状ア
ンテナと磁場を発生させる電磁石または永久磁石を備え
電子サイクロトロン共鳴の効果を利用して電子を加速し
て中性ガスを衝突電離してプラズマを発生させるプラズ
マ処理装置において、プラズマへマイクロ波を放射する
ためのアンテナ電極を複数個のアンテナ電極素子を配列
して構成し、発振器からの出力の各アンテナ電極素子へ
のマイクロ波給電をマイクロ波ストリップ回路により行
う。このとき、各アンテナ電極素子へのストリップ線の
線幅、またはストリップ線とアース板との距離を変える
構造とする。
に、本発明はマイクロ波をプラズマへ放射する平面状ア
ンテナと磁場を発生させる電磁石または永久磁石を備え
電子サイクロトロン共鳴の効果を利用して電子を加速し
て中性ガスを衝突電離してプラズマを発生させるプラズ
マ処理装置において、プラズマへマイクロ波を放射する
ためのアンテナ電極を複数個のアンテナ電極素子を配列
して構成し、発振器からの出力の各アンテナ電極素子へ
のマイクロ波給電をマイクロ波ストリップ回路により行
う。このとき、各アンテナ電極素子へのストリップ線の
線幅、またはストリップ線とアース板との距離を変える
構造とする。
【０００６】
【作用】平面アンテナによりプラズマを発生し大口径基
板を処理する場合には、平面アンテナの面積を大面積に
してプラズマを発生させることが重要であるが、従来の
ように単一のアンテナ電極ではプラズマに放射されるマ
イクロ波強度が不均一になり、その結果、プラズマ密度
分布及び処理分布の不均一が起る。本発明の方法では、
小型のアンテナ電極素子を多数配列し、各アンテナ電極
素子への給電線のインピーダンスを変化させることによ
り各アンテナ電極素子へ供給されるマイクロ波電力を制
御可能となる。したがって、マイクロ波強度分布が均一
となるよう各給電線のインピーダンスを調整すれば、大
面積プラズマを発生させた場合にもプラズマ密度分布が
一様になり、処理の均一性が向上する。また、アンテナ
電極素子を処理基板サイズや形状に合わせて配列すれ
ば、マイクロ波及びプラズマの利用効率が向上する。
板を処理する場合には、平面アンテナの面積を大面積に
してプラズマを発生させることが重要であるが、従来の
ように単一のアンテナ電極ではプラズマに放射されるマ
イクロ波強度が不均一になり、その結果、プラズマ密度
分布及び処理分布の不均一が起る。本発明の方法では、
小型のアンテナ電極素子を多数配列し、各アンテナ電極
素子への給電線のインピーダンスを変化させることによ
り各アンテナ電極素子へ供給されるマイクロ波電力を制
御可能となる。したがって、マイクロ波強度分布が均一
となるよう各給電線のインピーダンスを調整すれば、大
面積プラズマを発生させた場合にもプラズマ密度分布が
一様になり、処理の均一性が向上する。また、アンテナ
電極素子を処理基板サイズや形状に合わせて配列すれ
ば、マイクロ波及びプラズマの利用効率が向上する。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１に基づいて説
明する。本実施例の装置は真空容器１２と磁場を発生さ
せるための磁場コイル９とからなり、真空容器１２の内
部には基板ホルダ１１で保持された基板１０のある処理
領域と平面アンテナ素子５のあるアンテナ領域からな
る。プラズマ１５を発生させる処理領域とアンテナ領域
とは、誘電体６と誘電体ガス放出板７で分離されてい
る。誘電体６と誘電体ガス放出板７とは間隔が数ミリメ
ートル以下の隙間を持って真空容器１２に気密に固定さ
れており、この隙間には真空容器１２外部よりガス導入
口８を通じて処理に必要なガスが供給され、供給された
ガスは誘電体ガス放出板７に多数開けられた直径数ミリ
メートル以下の孔を通してプラズマ発生領域に放出され
る。プラズマの発生は磁場コイル９と平面アンテナ素子
５から放射されるマイクロ波との電子サイクロトロン共
鳴の効果により、共鳴を起こす磁場強度８７５ガウス
（マイクロ波周波数が２.４５ＧＨｚ の場合）の位置に
おいて効果的にガスが電離され高密度のプラズマ１５が
生成される。この場合、処理に必要なガスが誘電体ガス
放出板７の多数の孔を通してプラズマ１５に供給される
ので、プラズマ密度が空間的に一様であり均一な処理が
可能になる。また、マグネトロン１の出力は導波管２で
伝送され同軸導波管変換器３により同軸線に変換され供
給位置２０においてストリップ線４に供給される。スト
リップライン回路は、アース板１６に密接して取り付け
た誘電体板１９上に厚さ１mm程度以下で幅数mmの導体薄
板により配線し構成される。各アンテナ素子５ａ，５
ｂ，５ｃ，５ｄに供給される各マイクロ波電力はストリ
ップ回路の各ストリップ線４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの線
幅を調節することにより分配率を制御できる。
明する。本実施例の装置は真空容器１２と磁場を発生さ
せるための磁場コイル９とからなり、真空容器１２の内
部には基板ホルダ１１で保持された基板１０のある処理
領域と平面アンテナ素子５のあるアンテナ領域からな
る。プラズマ１５を発生させる処理領域とアンテナ領域
とは、誘電体６と誘電体ガス放出板７で分離されてい
る。誘電体６と誘電体ガス放出板７とは間隔が数ミリメ
ートル以下の隙間を持って真空容器１２に気密に固定さ
れており、この隙間には真空容器１２外部よりガス導入
口８を通じて処理に必要なガスが供給され、供給された
ガスは誘電体ガス放出板７に多数開けられた直径数ミリ
メートル以下の孔を通してプラズマ発生領域に放出され
る。プラズマの発生は磁場コイル９と平面アンテナ素子
５から放射されるマイクロ波との電子サイクロトロン共
鳴の効果により、共鳴を起こす磁場強度８７５ガウス
（マイクロ波周波数が２.４５ＧＨｚ の場合）の位置に
おいて効果的にガスが電離され高密度のプラズマ１５が
生成される。この場合、処理に必要なガスが誘電体ガス
放出板７の多数の孔を通してプラズマ１５に供給される
ので、プラズマ密度が空間的に一様であり均一な処理が
可能になる。また、マグネトロン１の出力は導波管２で
伝送され同軸導波管変換器３により同軸線に変換され供
給位置２０においてストリップ線４に供給される。スト
リップライン回路は、アース板１６に密接して取り付け
た誘電体板１９上に厚さ１mm程度以下で幅数mmの導体薄
板により配線し構成される。各アンテナ素子５ａ，５
ｂ，５ｃ，５ｄに供給される各マイクロ波電力はストリ
ップ回路の各ストリップ線４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの線
幅を調節することにより分配率を制御できる。
【０００８】次に本発明の第２の実施例を図２により説
明する。本実施例は、第１の実施例のストリップ線４の
インピーダンスを調整する手段として、線幅を変える代
りに図３に示すように、ストリップ線４に近接して導体
板２１を設け、導体２１とストリップ線４との間隔を上
下機構２２により容易に行うことができる。
明する。本実施例は、第１の実施例のストリップ線４の
インピーダンスを調整する手段として、線幅を変える代
りに図３に示すように、ストリップ線４に近接して導体
板２１を設け、導体２１とストリップ線４との間隔を上
下機構２２により容易に行うことができる。
【０００９】次に本発明の第３の実施例を図４により説
明する。本実施例は、複数枚の大口径基板１０を同時に
行うために、第１の実施例の平面アンテナ素子５を基板
サイズに対応して多数配置したアンテナユニットを複数
連結した。各アンテナユニットへのマイクロ波の供給は
同軸線１７で伝送されたマイクロ波をストリップ回路１
８で分配した後、分配用同軸線１９により各アンテナユ
ニットに供給される。ストリップ回路１８によるマイク
ロ波の分配率は、例えば図３に示す方式により制御す
る。
明する。本実施例は、複数枚の大口径基板１０を同時に
行うために、第１の実施例の平面アンテナ素子５を基板
サイズに対応して多数配置したアンテナユニットを複数
連結した。各アンテナユニットへのマイクロ波の供給は
同軸線１７で伝送されたマイクロ波をストリップ回路１
８で分配した後、分配用同軸線１９により各アンテナユ
ニットに供給される。ストリップ回路１８によるマイク
ロ波の分配率は、例えば図３に示す方式により制御す
る。
【００１０】次に本発明の第４の実施例を図５により説
明する。本実施例は、第３の実施例よりさらに処理基板
の枚数を多くし処理の効率化を図った。本実施例では、
基板ホルダ３１の両側に平面アンテナを取付け、縦型基
板ホルダ３１の両側に基板１０を装着可能とした。基板
ホルダ駆動機構３１は、例えばガイドレール上を駆動す
るキャスタである。縦型基板ホルダ３２の処理室からの
取り出しは基板ホルダ駆動機構３１により紙面垂直方向
に縦型基板ホルダ３２をスライドさせて行う。本実施例
では、基板ホルダ３１の両側に設けた各磁場コイル９
ａ，９ｂがそれぞれ磁場を強め合うので、各磁場コイル
９への電力を下げることができ効率が良くなる。
明する。本実施例は、第３の実施例よりさらに処理基板
の枚数を多くし処理の効率化を図った。本実施例では、
基板ホルダ３１の両側に平面アンテナを取付け、縦型基
板ホルダ３１の両側に基板１０を装着可能とした。基板
ホルダ駆動機構３１は、例えばガイドレール上を駆動す
るキャスタである。縦型基板ホルダ３２の処理室からの
取り出しは基板ホルダ駆動機構３１により紙面垂直方向
に縦型基板ホルダ３２をスライドさせて行う。本実施例
では、基板ホルダ３１の両側に設けた各磁場コイル９
ａ，９ｂがそれぞれ磁場を強め合うので、各磁場コイル
９への電力を下げることができ効率が良くなる。
【００１１】
【発明の効果】本発明によれば、処理すべき基板のサイ
ズや枚数に合わせて平面アンテナ素子を配列し、各平面
アンテナ素子へのマイクロ波電力を制御することによ
り、任意の形状及び基板枚数でも一様にプラズマを発生
させ均一に処理できる。
ズや枚数に合わせて平面アンテナ素子を配列し、各平面
アンテナ素子へのマイクロ波電力を制御することによ
り、任意の形状及び基板枚数でも一様にプラズマを発生
させ均一に処理できる。
【図１】本発明の第１の実施例を示す説明図。
【図２】本発明の第２の実施例を示す説明図。
【図３】本発明のマイクロ波分配率制御法例を示す説明
図。
図。
【図４】本発明の第３の実施例を示す説明図。
【図５】本発明の第４の実施例を示す説明図。
１…マグネトロン、２…導波管、３…導波管同軸変換
器、４…ストリップ線、５…平面アンテナ素子、６…誘
電体、７…誘電体ガス放出板、８…ガス導入口、９…磁
場コイル、１０…基板、１１…基板ホルダ、１２…真空
容器、１３…排気口、１４…電源、１５…プラズマ、１
６…アース板、１７…同軸線、１９…分配用同軸線。
器、４…ストリップ線、５…平面アンテナ素子、６…誘
電体、７…誘電体ガス放出板、８…ガス導入口、９…磁
場コイル、１０…基板、１１…基板ホルダ、１２…真空
容器、１３…排気口、１４…電源、１５…プラズマ、１
６…アース板、１７…同軸線、１９…分配用同軸線。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05H 1/46 C23C 16/50 C23F 4/00 H01L 21/3065
Claims (1)
- 【請求項１】マイクロ波をプラズマへ放射する平面状ア
ンテナと磁場を発生させる電磁石または永久磁石を備
え、前記マイクロ波で電子を加速して中性ガスを衝突電
離することによりプラズマを発生させるプラズマ処理装
置において、前記平面アンテナとプラズマ発生領域との
境界に前記マイクロ波が透過可能な材質で且つ処理過程
において不純物混入の影響の小さい材質により前記平面
状アンテナとプラズマとを分離し、前記平面状アンテナ
のマイクロ波給電側に前記マイクロ波の真空波長の２分
の１以下の距離に金属板を設け、前記金属板の前記平面
状アンテナと反対側に設けた誘電体上又は前記金属板か
ら一定の距離に設けたストリップライン回路により前記
平面状アンテナの各部にマイクロ波を分配し給電したこ
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 |
|---|---|---|---|
| JP05119516A JP3085021B2 (ja) | 1993-05-21 | 1993-05-21 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05119516A JP3085021B2 (ja) | 1993-05-21 | 1993-05-21 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06333697A JPH06333697A (ja) | 1994-12-02 |
| JP3085021B2 true JP3085021B2 (ja) | 2000-09-04 |
Family
ID=14763211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05119516A Expired - Fee Related JP3085021B2 (ja) | 1993-05-21 | 1993-05-21 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3085021B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3542514B2 (ja) * | 1999-01-19 | 2004-07-14 | 株式会社日立製作所 | ドライエッチング装置 |
| JP3668079B2 (ja) | 1999-05-31 | 2005-07-06 | 忠弘 大見 | プラズマプロセス装置 |
| JP4493756B2 (ja) * | 1999-08-20 | 2010-06-30 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 |
| JP4717295B2 (ja) * | 2000-10-04 | 2011-07-06 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | ドライエッチング装置及びエッチング方法 |
| JP3896128B2 (ja) * | 2004-07-29 | 2007-03-22 | シャープ株式会社 | 高周波プラズマ処理装置および高周波プラズマ処理方法 |
| JP4631046B2 (ja) * | 2004-10-01 | 2011-02-16 | 国立大学法人 東京大学 | マイクロ波励起プラズマ装置及びシステム |
| JP5011139B2 (ja) * | 2008-01-28 | 2012-08-29 | 株式会社アルバック | 真空装置 |
-
1993
- 1993-05-21 JP JP05119516A patent/JP3085021B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06333697A (ja) | 1994-12-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |