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

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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

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【符号の説明】
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。
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)

    (57)【特許請求の範囲】
  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。
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JP5011139B2 (ja) * 2008-01-28 2012-08-29 株式会社アルバック 真空装置

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