JP3136387B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置Info
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Description
ラジカルの発生源として使用されるプラズマ生成装置で
ある、薄膜形成,エッチング,クリーニングなどの加工
処理を行うプラズマ処理装置に関する。
チングを実現するために、電子サイクロトロン共鳴によ
りプラズマを生成するECRプラズマが利用されてい
る。ECRプラズマは、以下に示すような優れた特長を
有している。まず、10-2〜10-3Pa程度の低ガス圧
で放電可能である。また、無電極放電のため、反応性ガ
スの使用も可能である。また、イオンエネルギーが10
〜30eVと適度である。そして、高密度のプラズマ生
成が可能である。
膜生成を行う場合、マイクロ波導入窓が、生成している
プラズマに直接接触しているため、試料上に形成される
膜と同様の膜が、そのマイクロ波導入窓上にも形成され
る。そのため、電導性膜を試料上に形成する場合、マイ
クロ波導入窓にも電導性の膜が付着し、マイクロ波がマ
イクロ波導入窓を透過しにくくなり、ECRプラズマが
不安定になったり、あるいは、ECRプラズマそのもの
が発生しなくなる。
うなECRプラズマ処理装置が提案されている(特開平
6−5387号公報)。同図において、1は試料室、2
は試料、3は試料2が載置される試料台、4は通気孔、
5は図示していない真空排気系につながる排気路、6は
プラズマ生成室、7はプラズマ生成室6で生成したプラ
ズマを引き出すプラズマ引出し開口、8はプラズマ生成
のための原料ガスを導入するガス導入部、9は環状管で
ある。
12は冷却水、13は2.45GHzのマイクロ波を発
振するマイクロ波源、14はマイクロ波のマッチングを
とるスリースタブナーの整合器、15,16は矩形の導
波管、17はマイクロ波源13からのマイクロ波を2つ
に分岐するE面Y分岐の矩形の分岐導波管、18,19
は内部でマイクロ波の進行方向が外部磁界に垂直でマイ
クロ波電界が外部磁界に平行になるように配置された矩
形の真空導波管である。
18,19の一端に真空を維持するために取り付けられ
た石英製のマイクロ波導入窓、22は真空導波管18,
19の他端に接続する連結用管、23は連接用管22に
よって真空導波管18,19に連通されたマイクロ波導
入孔、24はプラズマ生成室6の周りに配置した磁気コ
イルである。
は、導波管15,整合器14そして導波管16を通って
分岐導波管17まで伝播する。分岐導波管17で2つに
分けられたマイクロ波は、これに連接する2つの導波管
により等しい距離を進んだ後、マイクロ波導入窓20,
21を透過し、真空導波管18,19の接続部に到達す
る。この接続部では、マイクロ波電界は逆位相となり打
ち消しあい、マイクロ波磁界は同位相となり強め合う。
この磁界によりマイクロ波が励起され、プラズマ生成室
6内に放射される。
内にECR条件を満足する磁場(マイクロ波の周波数が
2.45GHzのとき875ガウス;ECR磁場)を形
成するとともに、真空導波管18,19内に、ECR磁
場より十分強い磁場を発生させる。これによって、プラ
ズマ生成室6内部でECRプラズマを生成できる。な
お、同時に、磁気コイル24は、プラズマ生成室6内か
ら試料室1内にかけて磁場強度が適度な勾配で減少する
発散磁界を形成する。
ズマ流として試料2に照射され、薄膜が形成される。こ
の構成では、プラズマが直接マイクロ波導入窓20,2
1と接触することなく形成される。このため、マイクロ
波導入窓20,21への膜の付着を大きく減少させるこ
とができ、安定にプラズマを生成できる。また、真空導
波管18,19内の磁場強度をECR磁場より高くする
ことで、マイクロ波の遮断現象や、そこでのマイクロ波
のプラズマによる減衰を押さえて、プラズマ生成室6へ
プラズマ波を高磁界側から導入できる。
たECRプラズマ処理装置では、真空導波管18,19
の連結用管22の開口部であるマイクロ波導入孔に対向
する領域がプラズマと接触しており、試料2上に形成し
ようとする膜と同様の電導性の膜がその領域に付着す
る。そこへ、プラズマ中の電子やイオンが衝突し、加熱
や衝撃により再び付着粒子が蒸発あるいはスパッタされ
る。
領域が、マイクロ波導入窓20,21から見込めるため
に、それら再蒸発あるいは再スパッタされた付着粒子が
マイクロ波導入窓20,21に付着してしまうという現
象が生じた。このため、長時間にわたって上述したEC
Rプラズマ処理装置を動作させることが困難であるとい
う問題があった。
るためになされたものであり、マイクロ波導入窓への膜
の付着を防止し、プラズマ処理装置を安定して長時間動
作させることができるようにすることを目的とする。
装置は、一端にマイクロ波導入窓が設けられ他端に連結
用管と接続され内部でのマイクロ波の進行方向が外部磁
界と垂直となるように配置された第1,第2の真空導波
管のマイクロ波導入孔に対向する部位を、誘電体からな
るマイクロ波導入窓から死角になるように配置したこと
を特徴とする。また、その部位が、接地電位に対して絶
縁されていることを特徴とする。
より飛散する、膜を構成する粒子は、直接マイクロ波導
入窓に到達しない。また、生成するプラズマに接触して
膜が付着する部位を、接地電位より絶縁しておくこと
で、プラズマからの電流の流れを遮断することができ
る。
する。図1は、この発明の1実施例であるプラズマ処理
装置の構成を示す構成図である。同図において、分岐導
波管17はθ=120°の角度で分岐させている。な
お、これは他の角度で分岐しても良く、90°や150
°であっても良い。そして、25はマイクロ波導入孔2
3に対向した部位がマイクロ波導入窓20,21から死
角になるように、プラズマ生成室6とは反対側に迫り出
させた真空導波管上部である。
入孔23の近傍を拡大した構成図である。ここで、この
実施例においては、上下に分割してプラズマ生成室6の
周りに配置した磁気コイル24の上部の周囲より、その
上部と下部の間を通るようにして、分岐導波管17で分
岐した導波管を通すようにした。これにより、マイクロ
波導入窓20,21をプラズマから離れた位置に配置す
ることができ、膜の付着を低減できる。なお、図1,2
において、図3と同一の符号で示したものは同様のもの
を示す。
構成されたプラズマ処理装置の動作を説明する。マイク
ロ波源13で発振したマイクロ波は、導波管15,整合
器14そして導波管16を通って分岐導波管17まで伝
播する。分岐導波管17で2つに分けられたマイクロ波
は、これに連接する2つの導波管により等しい距離を進
んだ後、マイクロ波導入窓20,21を透過し、真空導
波管18,19の接続部P点に到達する。
クロ波電界と真空導波管19からのマイクロ波電界の位
相が180度異なっているため、これらは打ち消し合
い、このP点ではマイクロ波電界の強度は極めて弱くな
る。一方、このP点では、真空導波管18からのマイク
ロ波磁界と真空導波管19からのマイクロ波磁界は同位
相となるため強い磁界が存在する このため、この磁界によりマイクロ波が励起されて連結
用管22に放射され、さらに、プラズマ生成室6内に放
射される。
6内にECR磁場を形成するとともに、真空導波管1
8,19内では、ECR磁場より十分高い磁場を生成さ
せる。これによって、プラズマ生成室6内部でECRプ
ラズマを生成できる。このようにして生成されたプラズ
マは、磁気コイル24によって形成されている発散磁界
により、プラズマ流として試料2に照射され、このプラ
ズマによる薄膜が試料2上に形成される。そして、マイ
クロ波導入窓20,21にはプラズマが直接接触しない
ので、ここへの薄膜の付着を減少させることができ、安
定にプラズマを生成できる。
ているプラズマと接触しているので、試料2上に形成し
ようとしている膜と同様の膜が付着する。例えば、試料
2上に電導性の物質からなる膜を付着させようとしてい
る場合、この真空導波管上部25にもこの電導性の膜が
付着する。この真空導波管上部25には、プラズマ中の
電子やイオンが衝突し、これらによる衝撃が加わり、加
熱もされる。このため、上述した付着した電導性膜よ
り、それを構成する粒子が再度蒸発したりスパッタさ
れ、飛散していく。この領域は前述したように10-2〜
10-3Paと高真空なので、粒子はほぼ直線的に飛散し
ていく。
示したように、マイクロ波導入窓20,21は真空導波
管上部25より見込めず、死角となっているので、その
飛散していく粒子がマイクロ波導入窓20,21に付着
していくことはない。このため、マイクロ波導入窓2
0,21への膜の付着を防ぐことができ、長時間にわた
って、このプラズマ処理装置を安定に動作させることが
可能となる。
触して膜が付着する領域に、石英板などの絶縁体を設置
することにより、接地電位より絶縁をすれば、プラズマ
からの電流の流れを遮断することができる。このことに
より、絶縁していないときは失われていたプラズマ中の
電子を、プラズマ中に戻すことができるので、絶縁して
いない場合に比べて、プラズマ密度をさらに高めること
ができる。
ば、一端にマイクロ波導入窓が設けられ他端に連結用管
と接続され内部でのマイクロ波の進行方向が外部磁界と
垂直となるように配置された第1,第2の真空導波管の
マイクロ波導入孔に対向する部位、すなわち、生成して
いるプラズマが接触する領域を、誘電体からなるマイク
ロ波導入窓から死角になるように配置した。このため、
この部位に付着した膜より、蒸発やスパッタされて飛散
していく粒子がマイクロ波導波窓に付着することがない
ので、長時間にわたって安定してプラズマを生成できる
という効果がある。
の構成を示す構成図である。
拡大した構成図である。
である。
排気路、6…プラズマ生成室、7…プラズマ引出し開
口、8…ガス導入部、9…環状管、10…ガス導入系、
11…冷却管、12…冷却水、13…マイクロ波源、1
4…整合器、15,16…導波管、17…分岐導波管、
18,19…真空導波管、20,21…マイクロ波導入
窓、22…連結用管、23…マイクロ波導入孔、24…
磁気コイル,25…真空導波管上部。
Claims (2)
- 【請求項1】 マイクロ波源で発振したマイクロ波が、
第1の導波管を通って分岐導波管まで伝播してこの分岐
導波管で2つに分けられ、2つに分けられたマイクロ波
は、各々前記分岐導波管に連接する第2,第3の導波管
により等しい距離を進んだ後、一端にマイクロ波導入窓
が設けられ他端は連結用管と接続され内部でのマイクロ
波の進行方向が外部磁界と垂直となるように配置された
第1,第2の真空導波管の前記マイクロ波導入窓を通過
して前記第1,第2の真空導波管の接続部に到達し、前
記第1,第2の真空導波管に連通されたマイクロ波導入
孔を有するプラズマ生成室に前記外部磁界を印加した状
態で供給され、このプラズマ生成室内の原料ガスを電子
サイクロトロン共鳴によりプラズマ化するプラズマ処理
装置において、前記第1,第2の真空導波管の、前記マイクロ波導入孔
に 対向する部位を、前記マイクロ波導入窓から死角にな
るように配置したことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項2】 請求項1記載のプラズマ処理装置におい
て、 前記部位が、接地電位に対して絶縁されていることを特
徴とするプラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06219913A JP3136387B2 (ja) | 1994-09-14 | 1994-09-14 | プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06219913A JP3136387B2 (ja) | 1994-09-14 | 1994-09-14 | プラズマ処理装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0883693A JPH0883693A (ja) | 1996-03-26 |
JP3136387B2 true JP3136387B2 (ja) | 2001-02-19 |
Family
ID=16742988
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP06219913A Expired - Lifetime JP3136387B2 (ja) | 1994-09-14 | 1994-09-14 | プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3136387B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008270013A (ja) * | 2007-04-23 | 2008-11-06 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | プラズマ処理装置 |
CN116390320A (zh) * | 2023-05-30 | 2023-07-04 | 安徽农业大学 | 一种电子回旋共振放电装置及应用 |
-
1994
- 1994-09-14 JP JP06219913A patent/JP3136387B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0883693A (ja) | 1996-03-26 |
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