JP3132599B2 - 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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- JP3132599B2 JP3132599B2 JP20877492A JP20877492A JP3132599B2 JP 3132599 B2 JP3132599 B2 JP 3132599B2 JP 20877492 A JP20877492 A JP 20877492A JP 20877492 A JP20877492 A JP 20877492A JP 3132599 B2 JP3132599 B2 JP 3132599B2
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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、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、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、原料ガスの供給
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、原料ガスの供給
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、
原料ガスの供給がプラズマ発生領域の周辺にあるため、
高密度プラズマを発生させて処理の高速化を行う場合
に、基板中央部の原料ガスが供給不足になりプラズマ密
度が周辺で高く中央で低い分布になり基板上の処理が不
均一になる。また、アンテナ構造が単に直線状電極であ
るために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。
原料ガスの供給がプラズマ発生領域の周辺にあるため、
高密度プラズマを発生させて処理の高速化を行う場合
に、基板中央部の原料ガスが供給不足になりプラズマ密
度が周辺で高く中央で低い分布になり基板上の処理が不
均一になる。また、アンテナ構造が単に直線状電極であ
るために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】前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、平面アンテナとプ
ラズマ発生領域との境界に中性ガスを放出する孔を面状
に多数配置したガス放出構造を設け、平面アンテナの後
方に反射板を設け、アンテナの特徴的寸法をマイクロ波
の半波長の整数倍とした。
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、平面アンテナとプ
ラズマ発生領域との境界に中性ガスを放出する孔を面状
に多数配置したガス放出構造を設け、平面アンテナの後
方に反射板を設け、アンテナの特徴的寸法をマイクロ波
の半波長の整数倍とした。
【０００６】
【作用】処理の高速化のためには高密度プラズマを発生
させることが重要であるが、従来のように処理に必要な
ガスをプラズマ発生領域の周辺から供給するとプラズマ
密度分布が不均一になる。本発明の方法では、ガスを基
板上で面状に放出するためガスの分布及びプラズマ密度
分布が一様になり、処理の均一性が向上する。また、平
面アンテナの電極長をマイクロ波の半波長の整数倍にす
ることにより、マイクロ波が電極部に共振しマイクロ波
放射効率が良くなる。また、平面アンテナの後方に反射
板を設け、アンテナと反射板との距離を調整することで
アンテナから後方に放射されたマイクロ波を効率良くプ
ラズマ側に反射できマイクロ波の利用効率が改善され
る。
させることが重要であるが、従来のように処理に必要な
ガスをプラズマ発生領域の周辺から供給するとプラズマ
密度分布が不均一になる。本発明の方法では、ガスを基
板上で面状に放出するためガスの分布及びプラズマ密度
分布が一様になり、処理の均一性が向上する。また、平
面アンテナの電極長をマイクロ波の半波長の整数倍にす
ることにより、マイクロ波が電極部に共振しマイクロ波
放射効率が良くなる。また、平面アンテナの後方に反射
板を設け、アンテナと反射板との距離を調整することで
アンテナから後方に放射されたマイクロ波を効率良くプ
ラズマ側に反射できマイクロ波の利用効率が改善され
る。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１に従って説明
する。本実施例の装置は真空容器２と磁場を発生させる
ための磁場コイル４とからなり、真空容器２の内部には
基板ホルダ９で保持された基板８のある処理領域と平面
アンテナ１と反射板１０のあるアンテナ領域からなる。
プラズマ６を発生させる処理領域とアンテナ領域とは、
誘電体板３と誘電体ガス放出板７で分離されている。誘
電体板３と誘電体ガス放出板７とは間隔が数mm以下の隙
間を持って真空容器２に気密に固定されており、隙間に
は真空容器２外部よりガス導入口５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mm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４
と平面アンテナ１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４.４５ＧＨｚ の場
合）の位置で効果的にガスが電離され高密度のプラズマ
６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６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、反射板１０を上下方向に操作して
平面アンテナ１との距離を調節することで、プラズマ６
方向へのマイクロ波の強度を増加させることができるた
め、ガスの電離が活発になりプラズマの生成効率が改善
される。平面アンテナ１の構造は、例えば、図４及び図
５のようにアンテナの電極の長さをマイクロ波波長λに
対して（ｎ＋１／２）λ倍（ｎ：整数）にすることで、
マイクロ波が共鳴的に電極部に定在波が形成され放射効
率が向上する。また、大面積基板を処理する場合は図６
の実施例のように、本実施例の装置を直線状または平面
上に複数個連結させることで、処理すべき基板の大きさ
に合わせてプラズマの大きさを変えられる。
する。本実施例の装置は真空容器２と磁場を発生させる
ための磁場コイル４とからなり、真空容器２の内部には
基板ホルダ９で保持された基板８のある処理領域と平面
アンテナ１と反射板１０のあるアンテナ領域からなる。
プラズマ６を発生させる処理領域とアンテナ領域とは、
誘電体板３と誘電体ガス放出板７で分離されている。誘
電体板３と誘電体ガス放出板７とは間隔が数mm以下の隙
間を持って真空容器２に気密に固定されており、隙間に
は真空容器２外部よりガス導入口５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mm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４
と平面アンテナ１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４.４５ＧＨｚ の場
合）の位置で効果的にガスが電離され高密度のプラズマ
６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６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、反射板１０を上下方向に操作して
平面アンテナ１との距離を調節することで、プラズマ６
方向へのマイクロ波の強度を増加させることができるた
め、ガスの電離が活発になりプラズマの生成効率が改善
される。平面アンテナ１の構造は、例えば、図４及び図
５のようにアンテナの電極の長さをマイクロ波波長λに
対して（ｎ＋１／２）λ倍（ｎ：整数）にすることで、
マイクロ波が共鳴的に電極部に定在波が形成され放射効
率が向上する。また、大面積基板を処理する場合は図６
の実施例のように、本実施例の装置を直線状または平面
上に複数個連結させることで、処理すべき基板の大きさ
に合わせてプラズマの大きさを変えられる。
【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の実施例の磁場発生手段であ
る磁場コイル４に加えて永久磁石１１を併用したもので
ある。永久磁石１１は平面アンテナ１近くに取付けプラ
ズマ６の発生領域に数百ガウスの磁場を発生し、近接す
る磁石の極性Ｎ，Ｓを逆にすることで局所的にカスプ磁
場を形成する。本実施例では、電子サイクロトロン共鳴
に必要な磁場強度を磁場コイル４と永久磁石１１を併用
して発生させるため、磁場コイル４に給電される電力を
低くできる。
明する。本実施例は、第１の実施例の磁場発生手段であ
る磁場コイル４に加えて永久磁石１１を併用したもので
ある。永久磁石１１は平面アンテナ１近くに取付けプラ
ズマ６の発生領域に数百ガウスの磁場を発生し、近接す
る磁石の極性Ｎ，Ｓを逆にすることで局所的にカスプ磁
場を形成する。本実施例では、電子サイクロトロン共鳴
に必要な磁場強度を磁場コイル４と永久磁石１１を併用
して発生させるため、磁場コイル４に給電される電力を
低くできる。
【０００９】次に本発明の第３の実施例を図３により説
明する。本実施例は、第１の実施例の磁場発生手段であ
る磁場コイル４の代わりに永久磁石１１を用いたもので
ある。永久磁石１１は平面アンテナ１近くに取付けプラ
ズマ６の発生領域に数百ガウスの磁場を発生し、近接す
る磁石の極性Ｎ，Ｓを逆にすることで局所的にカスプ磁
場を形成する。本実施例では、永久磁石１１のみで磁場
を発生させるため、装置寸法が小型化され経済的であ
る。
明する。本実施例は、第１の実施例の磁場発生手段であ
る磁場コイル４の代わりに永久磁石１１を用いたもので
ある。永久磁石１１は平面アンテナ１近くに取付けプラ
ズマ６の発生領域に数百ガウスの磁場を発生し、近接す
る磁石の極性Ｎ，Ｓを逆にすることで局所的にカスプ磁
場を形成する。本実施例では、永久磁石１１のみで磁場
を発生させるため、装置寸法が小型化され経済的であ
る。
【００１０】次に本発明の第４の実施例を図７により説
明する。本実施例は、第１の実施例の平面アンテナ１の
取付け位置を誘電体板３と誘電体ガス放出板７との間に
変えたものである。本実施例では、中性ガスの流路内に
平面アンテナ１があるためガスの流れを多少妨げるが、
平面アンテナ１をプラズマ６の発生領域近くに平面アン
テナ１があるためマイクロ波のプラズマ６への吸収効率
が良くなる。
明する。本実施例は、第１の実施例の平面アンテナ１の
取付け位置を誘電体板３と誘電体ガス放出板７との間に
変えたものである。本実施例では、中性ガスの流路内に
平面アンテナ１があるためガスの流れを多少妨げるが、
平面アンテナ１をプラズマ６の発生領域近くに平面アン
テナ１があるためマイクロ波のプラズマ６への吸収効率
が良くなる。
【００１１】
【発明の効果】本発明によれば、処理に必要なガスが基
板上に均一に放射されプラズマを効率良く一様に発生で
きるので、基板への成膜やエッチング等の処理が均一に
高効率で行えるという効果がある。さらに、大面積基板
を処理する場合においても、本発明の装置を複数個連結
することにより任意の面積でプラズマを発生させ処理を
行える。
板上に均一に放射されプラズマを効率良く一様に発生で
きるので、基板への成膜やエッチング等の処理が均一に
高効率で行えるという効果がある。さらに、大面積基板
を処理する場合においても、本発明の装置を複数個連結
することにより任意の面積でプラズマを発生させ処理を
行える。
【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】本発明の第３の実施例を示す説明図。
【図４】本発明の平面アンテナ構造例を示す説明図。
【図５】本発明の平面アンテナ構造例を示す説明図。
【図６】本発明の装置の連結方法を示す説明図。
【図７】本発明の第４の実施例を示す説明図。
１…平面アンテナ、２…真空容器、３…誘電体板、４…
磁場コイル、５…ガス導入口、６…プラズマ、７…誘電
体ガス放出板、８…基板、９…基板ホルダ、１０…反射
板、１１…永久磁石。
磁場コイル、５…ガス導入口、６…プラズマ、７…誘電
体ガス放出板、８…基板、９…基板ホルダ、１０…反射
板、１１…永久磁石。
フロントページの続き (72)発明者 数見 秀之 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社 日立製作所 エネルギー研究所内 (72)発明者 白川 真司 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社 日立製作所 エネルギー研究所内 (72)発明者 樋口 佳也 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社 日立製作所 エネルギー研究所内 (72)発明者 鈴木 和夫 茨城県日立市幸町三丁目２番２号 株式 会社 日立エンジニアリングサービス内 (56)参考文献 特開 平２−294491（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−308530（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−138735（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−156526（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−243277（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/205 H01L 21/3065
Claims (3)
- 【請求項１】マイクロ波をプラズマへ放射する平面アン
テナと磁場を発生させる電磁石または永久磁石とを備
え、電子サイクロトロンの効果を利用して電子を加速し
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間に前記マイクロ波が透過可能で前
記中性ガスを放出する多数の孔を面状に配置したガス放
出機構を設け 、 前記平面アンテナの前記プラズマ発生領域と反対側にマ
イクロ波反射板を 設け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】請求項１において、 前記マイクロ波反射板，前記平面アンテナとの距離を可
変と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３】請求項１において、前記平面アンテナの構
造が放射状に二つ以上の電極が並び該電極の長さが前記
マイクロ波の半波長の整数倍程度であるマイクロ波プラ
ズマ処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20877492A JP3132599B2 (ja) | 1992-08-05 | 1992-08-05 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20877492A JP3132599B2 (ja) | 1992-08-05 | 1992-08-05 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0661153A JPH0661153A (ja) | 1994-03-04 |
| JP3132599B2 true JP3132599B2 (ja) | 2001-02-05 |
Family
ID=16561877
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20877492A Expired - Fee Related JP3132599B2 (ja) | 1992-08-05 | 1992-08-05 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3132599B2 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3658922B2 (ja) * | 1997-05-22 | 2005-06-15 | 松下電器産業株式会社 | プラズマ処理方法及び装置 |
| 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 |
| TW477009B (en) | 1999-05-26 | 2002-02-21 | Tadahiro Ohmi | Plasma process device |
| JP3668079B2 (ja) | 1999-05-31 | 2005-07-06 | 忠弘 大見 | プラズマプロセス装置 |
| JP3645768B2 (ja) * | 1999-12-07 | 2005-05-11 | シャープ株式会社 | プラズマプロセス装置 |
| JP3969081B2 (ja) * | 2001-12-14 | 2007-08-29 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置 |
| JP4594770B2 (ja) * | 2005-03-18 | 2010-12-08 | 三井造船株式会社 | プラズマｃｖｄ装置 |
| JP5735232B2 (ja) * | 2010-08-02 | 2015-06-17 | 株式会社イー・エム・ディー | プラズマ処理装置 |
| US11424104B2 (en) | 2017-04-24 | 2022-08-23 | Applied Materials, Inc. | Plasma reactor with electrode filaments extending from ceiling |
| US10510515B2 (en) | 2017-06-22 | 2019-12-17 | Applied Materials, Inc. | Processing tool with electrically switched electrode assembly |
| US11114284B2 (en) * | 2017-06-22 | 2021-09-07 | Applied Materials, Inc. | Plasma reactor with electrode array in ceiling |
| US11355321B2 (en) | 2017-06-22 | 2022-06-07 | Applied Materials, Inc. | Plasma reactor with electrode assembly for moving substrate |
-
1992
- 1992-08-05 JP JP20877492A patent/JP3132599B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0661153A (ja) | 1994-03-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |