JP3123203B2 - プラズマ装置および該装置の使用方法 - Google Patents
プラズマ装置および該装置の使用方法Info
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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、半導体素子製造時，電
子材料製造時等に用いられ、導入されたマイクロ波によ
りプラズマを生成してエッチング処理または成膜処理等
の表面処理を行なうプラズマ装置に関する。
子材料製造時等に用いられ、導入されたマイクロ波によ
りプラズマを生成してエッチング処理または成膜処理等
の表面処理を行なうプラズマ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】マイクロ波励起によるプラズマ放電は、
無電極放電であるため長寿命で活性化ガスを使用できる
という利点があり、各種材料のエッチング，表面改質，
イオン注入，CVD(Chemical Vapor Deposition)等に広く
利用されている。特に電子サイクロトロン共鳴(ECR:Ele
ctron Cyclotron Resonance)を用いるプラズマ放電(ECR
放電) は、低い圧力 (10-2Torr〜10-5Torr) で高密度の
プラズマを生成できるという優れた特長を持っており、
近年利用分野が広がってきている。
無電極放電であるため長寿命で活性化ガスを使用できる
という利点があり、各種材料のエッチング，表面改質，
イオン注入，CVD(Chemical Vapor Deposition)等に広く
利用されている。特に電子サイクロトロン共鳴(ECR:Ele
ctron Cyclotron Resonance)を用いるプラズマ放電(ECR
放電) は、低い圧力 (10-2Torr〜10-5Torr) で高密度の
プラズマを生成できるという優れた特長を持っており、
近年利用分野が広がってきている。
【０００３】これらマイクロ波励起のプラズマ装置にお
いて、プラズマ生成領域である真空槽内にマイクロ波を
導入するために真空槽の一部に設けた開口部の形状, 面
積により、生成されるプラズマの密度または均一性は変
化することが知られており、各プラズマ装置において最
適な形状, 面積を有する開口部を設け、その形状, 面積
は各プラズマ装置における固有のものとして固定されて
いた (参考文献：S.Samukawa,J.Vac.Sci.Technol.A9
(1),Jan/Feb 1991 pp.85-90) 。
いて、プラズマ生成領域である真空槽内にマイクロ波を
導入するために真空槽の一部に設けた開口部の形状, 面
積により、生成されるプラズマの密度または均一性は変
化することが知られており、各プラズマ装置において最
適な形状, 面積を有する開口部を設け、その形状, 面積
は各プラズマ装置における固有のものとして固定されて
いた (参考文献：S.Samukawa,J.Vac.Sci.Technol.A9
(1),Jan/Feb 1991 pp.85-90) 。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のプラズマ装置で
は真空槽にマイクロ波を導入するための開口部 (マイク
ロ波導入窓) の形状は固定されているので、プラズマが
連続的に安定放電している状態でプラズマの均一性を最
適化するようにマイクロ波導入窓の形状を決める場合に
は、プラズマ放電開始時に放電開始に必要なマイクロ波
電界密度が得難く、点火が不安定になることがあった。
従って放電開始の容易さとのかね合いでマイクロ波導入
窓の形状が決められていたので、連続放電時にプラズマ
の充分な均一性が得られないという問題があった。
は真空槽にマイクロ波を導入するための開口部 (マイク
ロ波導入窓) の形状は固定されているので、プラズマが
連続的に安定放電している状態でプラズマの均一性を最
適化するようにマイクロ波導入窓の形状を決める場合に
は、プラズマ放電開始時に放電開始に必要なマイクロ波
電界密度が得難く、点火が不安定になることがあった。
従って放電開始の容易さとのかね合いでマイクロ波導入
窓の形状が決められていたので、連続放電時にプラズマ
の充分な均一性が得られないという問題があった。
【０００５】また、１個のプラズマ装置で条件が異なる
２種類以上のプロセスを行う場合に、各プロセスにおけ
る最適なマイクロ波導入窓の形状は異なっているので、
従来のプラズマ装置では、条件が大きく異なるプロセス
を１個のプラズマ装置で行うことができないという問題
があった。
２種類以上のプロセスを行う場合に、各プロセスにおけ
る最適なマイクロ波導入窓の形状は異なっているので、
従来のプラズマ装置では、条件が大きく異なるプロセス
を１個のプラズマ装置で行うことができないという問題
があった。
【０００６】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、プラズマの放電開始が容易でありかつ放電中に
は大面積に均一性が良いプラズマを生成でき、しかも２
種類以上のプロセスに対しても各プロセスに応じて大面
積に均一性が良いプラズマを生成できるプラズマ装置を
提供することを目的とする。
であり、プラズマの放電開始が容易でありかつ放電中に
は大面積に均一性が良いプラズマを生成でき、しかも２
種類以上のプロセスに対しても各プロセスに応じて大面
積に均一性が良いプラズマを生成できるプラズマ装置を
提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係るプラズマ装
置は、真空槽と該真空槽の壁に形成された開口部と該開
口部に連結されたマイクロ波導波路とを備え、前記マイ
クロ波導波路から前記開口部を介して導入したマイクロ
波により前記真空槽内にプラズマを生成するプラズマ装
置において、前記開口部の形状を変化させる手段を具備
することを特徴とし、また、本発明に係るプラズマ装置
の使用方法は、開口部の形状の面積を絞った状態で、プ
ラズマ放電を開始し、その後、前記開口部の形状の面積
を広げることを特徴とし、また、複数のプロセスに対
し、それぞれのプロセスに対し開口部の形状を変化させ
ることを特徴とする。
置は、真空槽と該真空槽の壁に形成された開口部と該開
口部に連結されたマイクロ波導波路とを備え、前記マイ
クロ波導波路から前記開口部を介して導入したマイクロ
波により前記真空槽内にプラズマを生成するプラズマ装
置において、前記開口部の形状を変化させる手段を具備
することを特徴とし、また、本発明に係るプラズマ装置
の使用方法は、開口部の形状の面積を絞った状態で、プ
ラズマ放電を開始し、その後、前記開口部の形状の面積
を広げることを特徴とし、また、複数のプロセスに対
し、それぞれのプロセスに対し開口部の形状を変化させ
ることを特徴とする。
【０００８】
【作用】プラズマ放電開始時に開口部（マイクロ波導入
窓）の面積を絞って小さくしておくことにより、マイク
ロ波が真空槽（プラズマ生成領域）に進入する場所にお
けるマイクロ波電界密度は高くなり、放電開始が容易に
なる。そして一旦放電が始まればこれを維持するための
マイクロ波電界密度は放電開始時に比べて低いので、開
口部（マイクロ波導入窓）の面積をプラズマ密度の均一
性が最適となる適当な大きさに広げることが可能であ
る。また、１個のプラズマ装置を２種類以上のプロセス
条件で用いる場合においても、それぞれのプロセスに応
じた最適な開口部（マイクロ波導入窓）の形状を選択す
ることにより、常に最適な状況でのプラズマ生成が可能
となる。
窓）の面積を絞って小さくしておくことにより、マイク
ロ波が真空槽（プラズマ生成領域）に進入する場所にお
けるマイクロ波電界密度は高くなり、放電開始が容易に
なる。そして一旦放電が始まればこれを維持するための
マイクロ波電界密度は放電開始時に比べて低いので、開
口部（マイクロ波導入窓）の面積をプラズマ密度の均一
性が最適となる適当な大きさに広げることが可能であ
る。また、１個のプラズマ装置を２種類以上のプロセス
条件で用いる場合においても、それぞれのプロセスに応
じた最適な開口部（マイクロ波導入窓）の形状を選択す
ることにより、常に最適な状況でのプラズマ生成が可能
となる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明をその実施例に基づき具体的に
説明する。
説明する。
【００１０】（実施例１）図１は本発明に係るプラズマ
装置（以下本発明装置という）の一実施例の縦断面図、
図２は図１の部分拡大図である。プラズマ装置は、プラ
ズマ17を生成する真空槽３と、最大500 Ｗの発振能力を
有するマイクロ波発振器５と、このマイクロ波発振器５
から発振されたマイクロ波を真空槽３に導入する導波管
６と、真空槽３内にプラズマ生成用のガスを導入するた
めのガス供給管７とを有する。真空槽３の導波管６に連
結する部分には、真空封止を行なうためのセラミック板
8aとその開口面積が可変である導電性の絞り９とからな
る開口部としてのマイクロ波導入窓12が設けられてい
る。また、真空槽３内にはセラミック板8aと対向する位
置に試料15を載置する試料台14が配設されている。真空
槽３内は排気口16を通してポンプ (図示せず) により排
気される。
装置（以下本発明装置という）の一実施例の縦断面図、
図２は図１の部分拡大図である。プラズマ装置は、プラ
ズマ17を生成する真空槽３と、最大500 Ｗの発振能力を
有するマイクロ波発振器５と、このマイクロ波発振器５
から発振されたマイクロ波を真空槽３に導入する導波管
６と、真空槽３内にプラズマ生成用のガスを導入するた
めのガス供給管７とを有する。真空槽３の導波管６に連
結する部分には、真空封止を行なうためのセラミック板
8aとその開口面積が可変である導電性の絞り９とからな
る開口部としてのマイクロ波導入窓12が設けられてい
る。また、真空槽３内にはセラミック板8aと対向する位
置に試料15を載置する試料台14が配設されている。真空
槽３内は排気口16を通してポンプ (図示せず) により排
気される。
【００１１】絞り９は導波管６及び真空槽３の間で、導
電性のブラシ21を介して真空槽３と充分な電気的接触を
保ちつつスライドするように配設されている。絞り９に
は、中途部及び一端部にボールベアリング23が取り付け
られた絞り駆動軸22が接続されている。絞り駆動軸22の
他端は、コントローラ11によりその動作が制御されるモ
ータ10に連結されている。そして、絞り駆動軸22をコン
トローラ11により制御されたモータ10によって回軸させ
ることによって装置中心軸からの最近接距離、即ちマイ
クロ波導入窓12の径を変化させるようになっている。な
お、このコントローラ11は予め組まれたプログラムある
いは外部からの信号を受けて自動的に絞り９の開度をコ
ントロールする。
電性のブラシ21を介して真空槽３と充分な電気的接触を
保ちつつスライドするように配設されている。絞り９に
は、中途部及び一端部にボールベアリング23が取り付け
られた絞り駆動軸22が接続されている。絞り駆動軸22の
他端は、コントローラ11によりその動作が制御されるモ
ータ10に連結されている。そして、絞り駆動軸22をコン
トローラ11により制御されたモータ10によって回軸させ
ることによって装置中心軸からの最近接距離、即ちマイ
クロ波導入窓12の径を変化させるようになっている。な
お、このコントローラ11は予め組まれたプログラムある
いは外部からの信号を受けて自動的に絞り９の開度をコ
ントロールする。
【００１２】本実施例において使用する絞り９の形状の
例を図３に示す。図３(a) は６枚の絞り板31a によって
構成された絞り９を示しており、各絞り板31a に接続さ
れた６本の絞り駆動軸32a を同期して回転させることに
より、マイクロ波導入窓12の径ｄを連続的に変化させら
れるようになっている。図３(b) は４枚の絞り板31bに
よって構成された絞り９を示しており、各絞り板31b を
半径方向にスライドすることによってマイクロ波導入窓
12の形状を変化させる。図３(c) は２枚の絞り板31c に
よって構成された絞り９を示しており、各絞り板31c に
接続された絞り駆動軸32c を回転させることにより、マ
イクロ波導入窓12の形状を変化させるようになってい
る。図３(d) は２枚の絞り板31d によって構成された絞
り９を示しており、絞り板31d を半径方向にスライドす
ることによってマイクロ波導入窓12の形状を変化させ
る。
例を図３に示す。図３(a) は６枚の絞り板31a によって
構成された絞り９を示しており、各絞り板31a に接続さ
れた６本の絞り駆動軸32a を同期して回転させることに
より、マイクロ波導入窓12の径ｄを連続的に変化させら
れるようになっている。図３(b) は４枚の絞り板31bに
よって構成された絞り９を示しており、各絞り板31b を
半径方向にスライドすることによってマイクロ波導入窓
12の形状を変化させる。図３(c) は２枚の絞り板31c に
よって構成された絞り９を示しており、各絞り板31c に
接続された絞り駆動軸32c を回転させることにより、マ
イクロ波導入窓12の形状を変化させるようになってい
る。図３(d) は２枚の絞り板31d によって構成された絞
り９を示しており、絞り板31d を半径方向にスライドす
ることによってマイクロ波導入窓12の形状を変化させ
る。
【００１３】図１に示す如きプラズマ装置を用いたプラ
ズマの生成方法について以下に説明する。
ズマの生成方法について以下に説明する。
【００１４】まずプラズマ生成用のガスをガス供給管７
から真空槽３内に導入し、真空槽３内の圧力を所定圧力
（１×10-2〜１×102 Torr) に設定し、絞り９を絞って
マイクロ波導入窓12の実効面積を小さくする。マイクロ
波発振器５にて発振されたマイクロ波（周波数2.45GHz)
を導波管６, マイクロ波導入窓12を介して真空槽３内に
導入すると、マイクロ波電界により電子が加速され、こ
の電子がプラズマ生成用のガスに衝突し、ガスが電離，
イオン化されてプラズマ17が生成される。プラズマが一
旦点火した後は、絞り９を開いてより広い面積で均一性
が良いプラズマを生成するようにする。
から真空槽３内に導入し、真空槽３内の圧力を所定圧力
（１×10-2〜１×102 Torr) に設定し、絞り９を絞って
マイクロ波導入窓12の実効面積を小さくする。マイクロ
波発振器５にて発振されたマイクロ波（周波数2.45GHz)
を導波管６, マイクロ波導入窓12を介して真空槽３内に
導入すると、マイクロ波電界により電子が加速され、こ
の電子がプラズマ生成用のガスに衝突し、ガスが電離，
イオン化されてプラズマ17が生成される。プラズマが一
旦点火した後は、絞り９を開いてより広い面積で均一性
が良いプラズマを生成するようにする。
【００１５】図４は、マイクロ波導入によりプラズマの
放電開始可能であった最大のマイクロ波導入窓12の面積
をガス圧力に対してプロットしたものである。ここで絞
り９は図３(a) に示す形状のものを使用した。マイクロ
波パワーは200 Ｗとし、プラズマ生成用のガスとしてＯ
2 ガスを用い、その流量はガス圧力が１Torr未満である
時に200sccm 、１Torr以上である時に800sccm とした。
１×10-2Torrから１×102 Torrのガス圧力の範囲で放電
を行ったが、特に低い圧力で放電を開始するためにはマ
イクロ波導入窓12の面積を小さく絞る必要があり、例え
ば1 ×10-1Torrでは33cm2 までに１×10-2Torrでは13cm
2 までに絞る必要があることがわかる。また、一旦放電
が開始した後はマイクロ波導入窓の面積を79cm2 (全
開) まで広げても安定した連続放電が可能であった。
放電開始可能であった最大のマイクロ波導入窓12の面積
をガス圧力に対してプロットしたものである。ここで絞
り９は図３(a) に示す形状のものを使用した。マイクロ
波パワーは200 Ｗとし、プラズマ生成用のガスとしてＯ
2 ガスを用い、その流量はガス圧力が１Torr未満である
時に200sccm 、１Torr以上である時に800sccm とした。
１×10-2Torrから１×102 Torrのガス圧力の範囲で放電
を行ったが、特に低い圧力で放電を開始するためにはマ
イクロ波導入窓12の面積を小さく絞る必要があり、例え
ば1 ×10-1Torrでは33cm2 までに１×10-2Torrでは13cm
2 までに絞る必要があることがわかる。また、一旦放電
が開始した後はマイクロ波導入窓の面積を79cm2 (全
開) まで広げても安定した連続放電が可能であった。
【００１６】従来のプラズマ装置ではマイクロ波導入窓
の形状が固定されていたので、面積が小さい導入窓を使
用せざるを得ず、プラズマの生成面積もそれに応じて小
さかった。従って、大きな面積の試料を処理することは
できなかったが、本発明装置ではこれが可能である。
の形状が固定されていたので、面積が小さい導入窓を使
用せざるを得ず、プラズマの生成面積もそれに応じて小
さかった。従って、大きな面積の試料を処理することは
できなかったが、本発明装置ではこれが可能である。
【００１７】更に、本発明装置はこのような効果に加え
て、以下に説明するような優れた利点があることが確認
された。即ち、図３(c),(d) に示したような形状の絞り
９を用いた場合、生成されるプラズマの均一性を図中
ｘ，ｙ方向で異ならせることができる。図５に図３(d)
の絞り９（Ｌ＝10cm, ｄ＝２cm) を用いた場合のイオン
電流密度のｘ，ｙ方向それぞれの分布を示す。ここでマ
イクロ波パワーは200 Ｗとし、プラズマ生成用のガスと
してＯ2 ガスを用い、その流量は200sccm 、ガス圧力は
１×10-1Torrとした。イオン電流密度はセラミック板8a
から距離８cmにおいて測定し中心での値を１として規格
化した。図５よりイオン電流密度の均一性が±10％以下
となる範囲は、ｘ方向では±３cm、ｙ方向では±５cmと
異なっているので、例えば長方形または楕円形の試料の
処理を行う場合に非常に適しており、マイクロ波導入窓
12の形状を変化させることによって、上述の効果に加え
てこのような利点もある。
て、以下に説明するような優れた利点があることが確認
された。即ち、図３(c),(d) に示したような形状の絞り
９を用いた場合、生成されるプラズマの均一性を図中
ｘ，ｙ方向で異ならせることができる。図５に図３(d)
の絞り９（Ｌ＝10cm, ｄ＝２cm) を用いた場合のイオン
電流密度のｘ，ｙ方向それぞれの分布を示す。ここでマ
イクロ波パワーは200 Ｗとし、プラズマ生成用のガスと
してＯ2 ガスを用い、その流量は200sccm 、ガス圧力は
１×10-1Torrとした。イオン電流密度はセラミック板8a
から距離８cmにおいて測定し中心での値を１として規格
化した。図５よりイオン電流密度の均一性が±10％以下
となる範囲は、ｘ方向では±３cm、ｙ方向では±５cmと
異なっているので、例えば長方形または楕円形の試料の
処理を行う場合に非常に適しており、マイクロ波導入窓
12の形状を変化させることによって、上述の効果に加え
てこのような利点もある。
【００１８】（実施例２）また、図６は本発明装置の他
の実施例を示す縦断面図である。プラズマ装置は、略円
筒状に形成されたプラズマ生成室１及び反応室２からな
る真空槽３と、プラズマ生成室１の周囲に配設されて直
流電源（図示せず）が供給される励磁コイル４と、最大
出力3000Ｗの発振能力を有するマイクロ波発振器５と、
このマイクロ波発振器５から発振されたマイクロ波をプ
ラズマ生成室１に導入する導波管６と、真空槽３内にプ
ラズマ生成用のガスを導入するガス供給管７とを有す
る。プラズマ生成室１の導波管６に連結する部分には、
真空封止を行なうための石英ガラス板8bとその開口面積
が可変である導電性の絞り９とからなる開口部としての
マイクロ波導入窓12が設けられている。また、プラズマ
生成室１と反応室２との間はプラズマ引出窓13によって
仕切られている。さらに、反応室２内にはプラズマ引出
窓13と対向する位置に試料15を載置する試料台14が配設
されている。真空槽３内は排気口16を通してポンプ (図
示せず) により排気される。
の実施例を示す縦断面図である。プラズマ装置は、略円
筒状に形成されたプラズマ生成室１及び反応室２からな
る真空槽３と、プラズマ生成室１の周囲に配設されて直
流電源（図示せず）が供給される励磁コイル４と、最大
出力3000Ｗの発振能力を有するマイクロ波発振器５と、
このマイクロ波発振器５から発振されたマイクロ波をプ
ラズマ生成室１に導入する導波管６と、真空槽３内にプ
ラズマ生成用のガスを導入するガス供給管７とを有す
る。プラズマ生成室１の導波管６に連結する部分には、
真空封止を行なうための石英ガラス板8bとその開口面積
が可変である導電性の絞り９とからなる開口部としての
マイクロ波導入窓12が設けられている。また、プラズマ
生成室１と反応室２との間はプラズマ引出窓13によって
仕切られている。さらに、反応室２内にはプラズマ引出
窓13と対向する位置に試料15を載置する試料台14が配設
されている。真空槽３内は排気口16を通してポンプ (図
示せず) により排気される。
【００１９】導電性の絞り９を駆動する機構は、実施例
１の場合（図２）と同じであるので、その説明は省略す
る。また、本実施例２では図３(a) に示す形状の絞り９
を使用している。これによって導波管６側から見たプラ
ズマ生成室１への開口形状、即ちマイクロ波導入窓12の
形状を連続的に変化させることができる。
１の場合（図２）と同じであるので、その説明は省略す
る。また、本実施例２では図３(a) に示す形状の絞り９
を使用している。これによって導波管６側から見たプラ
ズマ生成室１への開口形状、即ちマイクロ波導入窓12の
形状を連続的に変化させることができる。
【００２０】図６に示す如きプラズマ装置を用いたプラ
ズマの生成方法について以下に説明する。
ズマの生成方法について以下に説明する。
【００２１】まずプラズマ生成用のガスをガス供給管７
から反応室２内及び反応室２に接続されたプラズマ生成
室１内に導入し、プラズマ生成室１内の圧力を所定圧力
（１×10-4〜５×10-2Torr) に設定した後、マイクロ波
発振器５にて発振されたマイクロ波 (周波数2.45GHz)を
導波管６及びマイクロ波導入窓12を介してプラズマ生成
室１に導入するとともに、励磁コイル４に直流電流を通
流してプラズマ生成室１内にECR 共鳴条件を満たす磁場
(875Gauss)を形成すると、マイクロ波のエネルギーが電
子に効率良く吸収され電子が加速される。この加速され
た電子がプラズマ生成用のガスに衝突すると、このガス
は電離，イオン化されてプラズマ17が生成される。そし
て、プラズマ生成室１内で生成されたプラズマ17はプラ
ズマ引出窓13を通過し、反応室２内の試料15上に引き出
される。
から反応室２内及び反応室２に接続されたプラズマ生成
室１内に導入し、プラズマ生成室１内の圧力を所定圧力
（１×10-4〜５×10-2Torr) に設定した後、マイクロ波
発振器５にて発振されたマイクロ波 (周波数2.45GHz)を
導波管６及びマイクロ波導入窓12を介してプラズマ生成
室１に導入するとともに、励磁コイル４に直流電流を通
流してプラズマ生成室１内にECR 共鳴条件を満たす磁場
(875Gauss)を形成すると、マイクロ波のエネルギーが電
子に効率良く吸収され電子が加速される。この加速され
た電子がプラズマ生成用のガスに衝突すると、このガス
は電離，イオン化されてプラズマ17が生成される。そし
て、プラズマ生成室１内で生成されたプラズマ17はプラ
ズマ引出窓13を通過し、反応室２内の試料15上に引き出
される。
【００２２】なお、この放電開始時にはマイクロ波導入
窓12の径を絞り９によって直径ｄ＝80mmに絞っておくこ
とによりマイクロ波電界密度を高めて放電開始を容易な
らしめ、放電が開始した後は広い面積で良い均一性を得
るように例えばプラズマ生成室１内の圧力が１×10-3To
rrの場合には直径ｄ＝160mm に変化させる。
窓12の径を絞り９によって直径ｄ＝80mmに絞っておくこ
とによりマイクロ波電界密度を高めて放電開始を容易な
らしめ、放電が開始した後は広い面積で良い均一性を得
るように例えばプラズマ生成室１内の圧力が１×10-3To
rrの場合には直径ｄ＝160mm に変化させる。
【００２３】図７は、このようなプラズマ装置を用いて
生成したプラズマの直径200mm 径内におけるイオン電流
密度を測定し、その均一性 (±％) を放電中のマイクロ
波導入窓12の直径ｄに対してプロットしたものである。
ここでイオン電流密度の測定は、反応室２内の試料台14
直上でプラズマ引出窓13から190mm の面内で行った。プ
ラズマ生成用のガスとしてArガスを用い、その流量を30
sccmとした。マイクロ波パワーは1500Ｗとし、ガス圧力
は３×10-4Torr，１×10-3Torr，３×10-3Torrの３パタ
ーンについて測定した。
生成したプラズマの直径200mm 径内におけるイオン電流
密度を測定し、その均一性 (±％) を放電中のマイクロ
波導入窓12の直径ｄに対してプロットしたものである。
ここでイオン電流密度の測定は、反応室２内の試料台14
直上でプラズマ引出窓13から190mm の面内で行った。プ
ラズマ生成用のガスとしてArガスを用い、その流量を30
sccmとした。マイクロ波パワーは1500Ｗとし、ガス圧力
は３×10-4Torr，１×10-3Torr，３×10-3Torrの３パタ
ーンについて測定した。
【００２４】図７から明らかに、イオン電流密度の均一
性を最小とする最適なマイクロ波導入窓12の直径が、各
ガス圧力パターンに対して存在することがわかる。例え
ば３×10-4Torrの場合はｄ＝120mm 、１×10-3Torrの場
合はｄ＝ 160〜200mm 、３×10-3Torrの場合はｄ＝200m
m のようにマイクロ波導入窓12の直径ｄを設定すること
により、±５％以下の良好な均一性を持つプラズマを得
ることができる。
性を最小とする最適なマイクロ波導入窓12の直径が、各
ガス圧力パターンに対して存在することがわかる。例え
ば３×10-4Torrの場合はｄ＝120mm 、１×10-3Torrの場
合はｄ＝ 160〜200mm 、３×10-3Torrの場合はｄ＝200m
m のようにマイクロ波導入窓12の直径ｄを設定すること
により、±５％以下の良好な均一性を持つプラズマを得
ることができる。
【００２５】従来のプラズマ装置ではマイクロ波導入窓
の形状は固定されていたので、例えば３×10-4Torrのプ
ロセスと３×10-3Torrのプロセス等、ガス圧力が異なる
２種類以上のプロセスに対して、１個のプラズマ装置で
均一性が良いプラズマを生成することは困難であった。
本発明装置ではマイクロ波導入窓の形状を可変としてい
るので、上記のような２種類以上のプロセスに対して
も、各プロセスに応じた最適な均一プラズマを生成する
ことができる。これにより２ステップ以上の連続プロセ
ス、例えばプラズマ装置をエッチングに利用した場合に
試料の上層膜をあるプロセス条件でエッチング除去した
後、続いてすぐ下層の膜を別のプロセス条件でエッチン
グするというような場合にも、２つのステップ全体にわ
たって良好な均一のプラズマを生成できるという優れた
利点がある。
の形状は固定されていたので、例えば３×10-4Torrのプ
ロセスと３×10-3Torrのプロセス等、ガス圧力が異なる
２種類以上のプロセスに対して、１個のプラズマ装置で
均一性が良いプラズマを生成することは困難であった。
本発明装置ではマイクロ波導入窓の形状を可変としてい
るので、上記のような２種類以上のプロセスに対して
も、各プロセスに応じた最適な均一プラズマを生成する
ことができる。これにより２ステップ以上の連続プロセ
ス、例えばプラズマ装置をエッチングに利用した場合に
試料の上層膜をあるプロセス条件でエッチング除去した
後、続いてすぐ下層の膜を別のプロセス条件でエッチン
グするというような場合にも、２つのステップ全体にわ
たって良好な均一のプラズマを生成できるという優れた
利点がある。
【００２６】
【発明の効果】以上の如く本発明装置では、マイクロ波
導入窓の形状を変化させる手段を有しているので、放電
開始時にマイクロ波導入窓の面積を小さくしておいて放
電開始を容易ならしめ、また、連続放電時には２種類以
上のプロセスに対しても、各プロセスに応じてマイクロ
波導入窓の形状を調節して大面積に均一性が良いプラズ
マを生成して供給することができる。この結果、本発明
装置を使用することによって、広い面積に均一な表面改
質，成膜，エッチング，イオン注入，気相成長，材料合
成等の処理が可能となり、更にいくつかの異なる処理プ
ロセスを１個のプラズマ装置で行うことが可能となっ
て、これらの処理の作業効率が大幅に向上する。
導入窓の形状を変化させる手段を有しているので、放電
開始時にマイクロ波導入窓の面積を小さくしておいて放
電開始を容易ならしめ、また、連続放電時には２種類以
上のプロセスに対しても、各プロセスに応じてマイクロ
波導入窓の形状を調節して大面積に均一性が良いプラズ
マを生成して供給することができる。この結果、本発明
装置を使用することによって、広い面積に均一な表面改
質，成膜，エッチング，イオン注入，気相成長，材料合
成等の処理が可能となり、更にいくつかの異なる処理プ
ロセスを１個のプラズマ装置で行うことが可能となっ
て、これらの処理の作業効率が大幅に向上する。
【図１】本発明に係るプラズマ装置の一実施例を示す模
式的縦断面図である。
式的縦断面図である。
【図２】本発明の特徴部分を示す図１の拡大縦断面図で
ある。
ある。
【図３】本発明のプラズマ装置に使用する絞りの例を示
す平面図である。
す平面図である。
【図４】図１に示す実施例におけるプラズマ放電開始可
能なマイクロ波導入窓の最大面積とガス圧力との関係を
示すグラフである。
能なマイクロ波導入窓の最大面積とガス圧力との関係を
示すグラフである。
【図５】図１に示す実施例におけるイオン電流密度の分
布を示すグラフである。
布を示すグラフである。
【図６】本発明に係るプラズマ装置の他の実施例を示す
模式的縦断面図である。
模式的縦断面図である。
【図７】図６に示す実施例におけるイオン電流密度の均
一性とマイクロ波導入窓の直径との関係を示すグラフで
ある。
一性とマイクロ波導入窓の直径との関係を示すグラフで
ある。
１ プラズマ生成室 ２ 反応室 ３ 真空槽 ４ 励磁コイル ５ マイクロ波発振器 ６ 導波管 ７ ガス供給管 8a セラミック板 8b 石英ガラス板 ９ 絞り 10 モータ 11 コントローラ 12 マイクロ波導入窓 14 試料台 15 試料 17 プラズマ 22,32a,32c 絞り駆動軸 31a,31b,31c,31d 絞り板
───────────────────────────────────────────────────── 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 H01L 21/3065 C23F 4/00 C23C 16/50
Claims (3)
- 【請求項１】 真空槽と該真空槽の壁に形成された開口
部と該開口部に連結されたマイクロ波導波路とを備え、
前記マイクロ波導波路から前記開口部を介して導入した
マイクロ波により前記真空槽内にプラズマを生成するプ
ラズマ装置において、前記開口部の形状を変化させる手
段を具備することを特徴とするプラズマ装置。 - 【請求項２】 開口部の形状の面積を絞った状態で、プ
ラズマ放電を開始し、その後、前記開口部の形状の面積
を広げることを特徴とする請求項１記載のプラズマ装置
の使用方法。 - 【請求項３】 複数のプロセスに対し、それぞれのプロ
セスに対し開口部の形状を変化させることを特徴とする
請求項１記載のプラズマ装置の使用方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04108709A JP3123203B2 (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | プラズマ装置および該装置の使用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04108709A JP3123203B2 (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | プラズマ装置および該装置の使用方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05283196A JPH05283196A (ja) | 1993-10-29 |
| JP3123203B2 true JP3123203B2 (ja) | 2001-01-09 |
Family
ID=14491616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04108709A Expired - Fee Related JP3123203B2 (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | プラズマ装置および該装置の使用方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3123203B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002280197A (ja) * | 2001-03-15 | 2002-09-27 | Micro Denshi Kk | プラズマ発生用の点火装置 |
| JP2020170600A (ja) * | 2019-04-01 | 2020-10-15 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 |
-
1992
- 1992-03-31 JP JP04108709A patent/JP3123203B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05283196A (ja) | 1993-10-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |