JP4087233B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4087233B2 JP4087233B2 JP2002353395A JP2002353395A JP4087233B2 JP 4087233 B2 JP4087233 B2 JP 4087233B2 JP 2002353395 A JP2002353395 A JP 2002353395A JP 2002353395 A JP2002353395 A JP 2002353395A JP 4087233 B2 JP4087233 B2 JP 4087233B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- plasma
- wave
- vacuum chamber
- processing apparatus
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明はプラズマ処理装置に関し、特に、真空槽内にプラズマ生成用ガスと反応性ガスとを導入し、処理対象物を処理する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
図3の符号100は従来技術のプラズマ処理装置であり、ここでは、平行平板型プラズマCVD装置を例にとって説明する。
【0003】
このプラズマ処理装置100は、プラズマ処理装置100は、真空槽110と、真空槽110内に配置された第一、第二の放電電極101、102を有している。
【0004】
第一の放電電極101は真空槽110の天井側に配置されており、第二の放電電極102は、第一の放電電極101の直下の位置に配置されている。
【0005】
第一の放電電極101は、マッチングボックス104を介して高周波電源105に接続されており、第二の放電電極102と真空槽110は、接地電位に接続されている。
【0006】
また、第一の放電電極101はガスソース106に接続され、真空槽110は真空排気系107に接続されており、真空槽110内を所定圧力まで真空排気し、第二の放電電極102上に処理対象物103を配置した状態で、ガスソース106から原料ガスとプラズマガスを導入し、第一の放電電極101に高周波電圧を印加すると、第一の放電電極101と第二の放電電極102の間にプラズマが形成され、活性化された原料ガスによって処理対象物103表面に薄膜が形成される。
【0007】
例えば、処理対象物としてガラス基板等の基板を用い、原料ガスとしてシランガスを導入した場合には、20〜30Å/秒の堆積速度で、基板表面にa−Si:H薄膜を形成することができる。
【0008】
ところが、上記のような構成のプラズマ処理装置100で堆積速度を大きくするため、高周波電力量を増加させると、プラズマ中に発生した原料ガス同士の気相反応が優勢となり、膜構造が不均一になる。
【0009】
また、プラズマ中で生成されるイオンが成長中の薄膜に入射するときの入射エネルギーは、高周波電力量を大きくすると大きくなるため、膜中に欠陥が生じやすくなる。
【0010】
上記のような理由により、堆積速度向上のため、高周波電力量を増加させることはできない。
【0011】
一方、シランに代わり、ジシランやトリシランを原料ガスに用いて堆積速度を向上させようとする試みもあるが、これらのガスは危険性が高いため取り扱いが面倒であり、また、高価且つ純度の点でも問題がある。従って、量産装置への使用には不適当である。
【0012】
また、上記のような平行平板型のプラスマ処理装置110は、エッチングにも用いられるが、高周波電力量を大きくしてエッチング速度を向上させようとしたときにも、エッチングの不均一が生じる等の問題がある。
【0013】
なお、本発明装置と同じ第一、第二の放電電極を用いた装置は、特開2000−31121号公報に記載がある。
【特許文献1】
特開2000−31121号公報
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の技術の課題を解決するために創作されたもので、その目的は、処理速度が大きく、均一性の高いプラズマ処理装置を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1記載の発明は、真空槽と、前記真空槽内に位置する複数のμ波アンテナと、前記真空槽内に第一のガスを導入する第一の導入口と、前記μ波アンテナと前記μ波アンテナの間に配置された網状の安定化電極とを有し、前記各μ波アンテナからμ波を放射し、前記第一のガスのプラズマを生成し、前記各μ波アンテナと対向する処理位置に配置された成膜対象物を処理するプラズマ処理であって、前記第一のガスとは異なる第二のガスを導入する第二の導入口が、前記第一の導入口と前記処理位置の間の位置に配置されたプラズマ処理装置である。
請求項2記載の発明は、前記第一の導入口は、前記安定化電極と前記μ波アンテナの間に前記第一のガスを放出するように構成された請求項1記載のプラズマ処理装置である。
請求項3記載の発明は、前記第二の導入口は、前記安定化電極と前記処理位置の間の位置に配置された請求項1又は請求項2のいずれか1項記載のプラズマ処理装置である。
請求項4記載の発明は、前記第二の導入口は、前記第一のガスのプラズマに向けて前記第二のガスを放出するように構成された請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載のプラズマ処理装置である。
請求項5記載の発明は、前記各μ波アンテナは、前記処理位置の鉛直上方に配置された請求項1乃至請求項4のいずれか1項記載のプラズマ処理装置である。
【0016】
本発明は上記のように構成されており、第一のガスと第二のガスは、それぞれ第一の導入口と第二の導入口から別々に導入されるように構成されている。そして、第一のガスにμ波アンテナからμ波(周波数1GHz〜100GHz)が照射されると、第一のガスのプラズマが生成されるように構成されている。
【0017】
第一のガスは、第一の導入口から処理位置に向けて放出されており、生成された第一のガスのプラズマは、処理位置に向けて流れる。
【0018】
第二のガスは、処理位置に向けて流れる途中の第一のガスのプラズマに向けて放出される。第二のガスが第一のガスのプラズマと接触すると、分解や重合等の化学反応が生じる。
【0019】
従って、第一のガスはプラズマ生成用、第二のガスは化学反応用のガスであり、第一のガスに希ガス等の反応性の低いガスを用い、第二のガスに、酸素や窒素等の反応性ガスの他、シランなどの薄膜原料ガスを用いると、処理対象物表面を酸化処理、窒化処理、エッチング処理、又は薄膜形成等のプラズマ処理を行うことが出来る。
【0020】
処理位置の鉛直上方にμ波アンテナを配置した場合、μ波アンテナと処理位置の間で生じた反応生成物は、第一のガスのプラズマの流れによる他、重力によっても処理位置に運ばれるため、特に、第二のガスから反応生成物を得て、処理対象物表面に薄膜を形成する場合に適している。
【0021】
【発明の実施の形態】
図1を参照し、符号4は本発明の一例のプラズマプラズマ処理装置であり、真空槽51を有している。
【0022】
真空槽51は、容器31と、蓋部32と、基板電極33とを有している。
容器31は、その開口部を鉛直上方に向け、底面が水平に配置されており、蓋部32は、その開口を蓋するように配置されている。
【0023】
蓋部32には複数の孔が形成されており、各孔には、棒状のμ波アンテナが1本ずつ鉛直に挿入されている。図1の符号711〜714はそのμ波アンテナを示している。
【0024】
各μ波アンテナ711〜714の、真空槽51の外部に位置する部分は、取付板781〜784にそれぞれ取り付けられており、真空槽51の内部に位置する部分は、半球状のドーム721〜724によって覆われている。
【0025】
各μ波アンテナ711〜714は取付板781〜784によって、蓋部32から電気的に絶縁された状態になっている。また、各ドーム721〜724の開口部分は、蓋部32に対して気密に取り付けられており、真空槽51の内部を真空排気したときに、μ波アンテナ711〜714が位置するドーム721〜724の内部空間から、真空槽51の内部に大気が侵入しないように構成されている。
【0026】
一個のμ波アンテナ711〜714と一個のドーム721〜724とを、一個のμ波励起源であるとすると、本例では、μ波励起源は、3×4の行列状に配置されている。図2は、その配置状態を説明するための平面図であり、同図の符号71、72は一個のμ波アンテナとそれを覆うドームを示している。また、符号74は、そのμ波アンテナ71とドーム72とで構成されるμ波励起源を示している。
【0027】
ドーム72(721〜724)とドーム72(721〜724)の間には、網状の安定化電極5が鉛直に配置されている。
【0028】
蓋部32には、第一の導入口75が複数個配置されている。ここでは、1個のドーム72に対し、ドーム72と安定化電極5の間に2個ずつ配置されている。図1の符号751〜754は、4個のドーム721〜724と安定化電極5の間に配置された第一の導入口を示している。
【0029】
容器31の底壁には、孔が設けられており、基板電極33は、その孔にはめ込まれている。
【0030】
基板電極33はマッチングボックス13を介して交流電源15に接続されており、各μ波アンテナ711〜714は、それぞれ個別にμ波生成源141〜144に接続されている。
【0031】
容器31と蓋部32は電気的に互いに接続され、接地電位に置かれている。各μ波アンテナ711〜714と基板電極33は、それぞれ蓋部32と容器31とから絶縁されており、交流電源14とμ波生成源141〜144を起動すると、基板電極33には十MHz〜数十MHzの高周波電圧が印加され、各μ波アンテナ711〜714には1GHz〜100GHzの周波数のμ波交流電圧が印加されるようになっている。
【0032】
容器31と基板電極33の間、及び容器31と蓋部32の間は気密構造にされている。容器31には真空排気系35が接続されており、その真空排気系35を起動すると、真空槽51の内部が真空排気される。
【0033】
図1の符号8は、シリコン基板等の板状の成膜対象物である。基板電極33の表面は平坦に成形され、成膜対象物8が配置されている。基板電極33にはクランプ64が設けられており、成膜対象物8は、クランプ64によって、基板電極33の表面に押しつけられている。
【0034】
真空槽51が所定の圧力まで真空排気された後、第一の導入口751〜754からプラズマ用ガスである第一のガスを導入し、μ波アンテナ711〜714にμ波を照射すると、各μ波アンテナ711〜714からμ波の電波が放出される。
【0035】
μ波アンテナ711〜714を覆うドーム721〜724は、石英等の誘電体で構成されており、μ波アンテナ711〜714から放射された電波は、ドーム721〜724を透過し、ドーム721〜724の周囲に放出され、ドーム721〜724の付近を流れる第一のガスがプラズマ化される。
【0036】
安定化電極5は、容器31と蓋部32と共に一定電位(ここでは接地電位)に接続されており、μ波アンテナ711〜714同士が干渉し合わないように構成されており、ドーム721〜724の付近で安定なプラズマが形成されるようになっている。
【0037】
安定化電極5とドーム721〜724の間に導入された第一のガスとそのプラズマは、安定化電極5の網目を通って、隣接するドーム、721〜724の間を自由に通行することができる。
【0038】
ここで、第一の導入口751〜754は、基板電極33の表面、即ち処理対象物8がプラズマによって処理される処理位置に向けられている。各第一の導入口751〜754は処理位置に向けて第一のガスを吹き付けるように構成されている。従って、第一のガスは、各μ波励起源74の付近でプラズマ化した後、処理対象物8表面に向けて流れる。
【0039】
安定化電極5と処理位置の間には、第二の導入口761〜765が複数個配置されている。
【0040】
第二の導入口761〜765は、第一の導入口751〜754とは別のガスボンベに接続されており、従って、第一のガスとは異なる種類の第二のガスを導入できるように構成されている。
【0041】
第二の導入口761〜765は、第一のガスのプラズマの流れに対し、第二のガスを略垂直方向から吹き付けるように配置されている。
【0042】
ここで、第二のガスとしてSiH4ガス等の薄膜原料ガスを導入すると、第二のガスは第一のガスのプラズマによって分解され、活性化した反応生成物が成膜対象物8の表面に到達すると、成膜対象物8表面で更に反応が進行し、薄膜が形成される。第二のガスがSiH4ガスである場合は水素化アモルファスシリコンの薄膜が形成される。
【0043】
このとき、基板電極33を接地電位に置き、ダメージの少ない薄膜を形成したり、基板電極33に交流電圧を印加し、付着強度の高い薄膜を形成することができる。また、基板電極33を直流電圧源に接続し、接地電位ではない電位に置いてもよい。
【0044】
なお、符号19は冷却媒体の循環路であり、符号10は冷却ガスの放出路である。循環路19内に冷却媒体を循環させると共に、放出路10から処理対象物8と基板電極3の間の隙間に冷却ガスを供給することで、プラズマ処理中の基板電極33と処理対象物8を一定温度に維持できるようになっている。
【0045】
上記例では、全てのμ波アンテナ71に投入した電力は同じ大きさであったが、処理対象物8の中心付近の上方に位置するものと、外周付近の上に位置するものとの間で投入電力量を異ならせ、処理対象物8に対するプラズマ処理の面内分布を均一にすることができる。例えば、成膜処理やエッチング処理の場合、中心での処理速度が速ければ中心付近の電力は少なくする。
【0046】
上記例では、第二のガスにSiH4ガスを用い、水素化アモルファスシリコン薄膜を形成したが、ジシランガス、CH4ガス等の他の薄膜原料ガスを用いることができる。また、薄膜原料ガスに酸素ガスや窒素ガスを添加して第二のガスとしてもよい。
【0047】
また、プラズマ処理がエッチングである場合、第一のガスにアルゴンガス等の不活性な希ガス、第二のガスにCl2ガスを用いると単結晶シリコンをエッチングすることができる。また、HBrガスやHIガスを用いると、ITO(インジウム・スズ酸化物)膜のエッチングを行うことができる。
【0048】
また、第一のガスに希ガス、第二のガスに酸素ガスや窒素ガスを導入し、処理対象物の表面を酸化物や窒化物等に改質することができる。要するに、本発明は、第一のガスによって第二のガスを活性化し、処理対象物表面を処理する装置を広く含む。
【0049】
また、各μ波励起源74内や取付板78の部分に磁石等を接地し、各μ波励起源74をマグネトロン方式としてもよいし、必要に応じ、冷却装置やヒータ等の温度制御装置を取り付け、温度コントロールできる構成にしてもよい。
【0050】
【実施例】
下記条件でプラズマ処理を行い、水素化アモルファスシリコン膜を形成した。
<条件>
第一のガス:アルゴンガス、流量50sccm
第二のガス:SiH4ガス、流量50sccm
μ波アンテナへの投入電力:0.5W/cm2
基板電極:接地電位
成膜対象物:ガラス基板(1300mm×1150mm×0.7mm)
基板温度:100℃
真空槽内圧力:1mTorr
処理時間:1分
<結果>
膜厚:3800Å
面内膜厚分布:±3%
【0051】
【実施例】
下記条件でプラズマ処理を行い、ITO膜のエッチングを行った。
<条件>
第一のガス:アルゴンガス、流量50sccm
第二のガス:ヨウ化水素(HI)ガス、流量50sccm
μ波アンテナへの投入電力:0.8W/cm2
基板電極:0.8W/cm2
成膜対象物:ガラス基板(1300mm×1150mm×0.7mm)
基板温度:80℃
真空槽内圧力:15mTorr
処理時間:1分
<結果>
エッチングレート:4500Å/分
面内エッチング分布:±5%
エッチングレートは、従来の平行平板型のRIE装置の5〜6倍の値であり、面内エッチング分布も従来の平行平板型のRIE装置よりも優れている。
【0052】
【発明の効果】
処理対象物が大面積になっても、μ波アンテナを増設することで均一なプラズマ処理を行うことができる。
そのプラズマ処理は、反応性を有する第二のガスを処理対象物の近傍に導入するから、基板表面又はその表面近傍で反応が進行し、プラズマ処理を高速化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一例プラズマプラズマ処理装置を説明するための図
【図2】μ波励起源の配置状態を説明するための平面図
【図3】従来技術のプラズマプラズマ処理装置を説明するための図
【符号の説明】
4……プラズマ処理装置
5……安定化電極
51……真空槽
75(751〜754)……第一の導入口
76(761〜765)……第二の導入口
71(711〜714)……μ波アンテナ
Claims (5)
- 真空槽と、
前記真空槽内に位置する複数のμ波アンテナと、
前記真空槽内に第一のガスを導入する第一の導入口と、
前記μ波アンテナと前記μ波アンテナの間に配置された網状の安定化電極とを有し、
前記各μ波アンテナからμ波を放射し、前記第一のガスのプラズマを生成し、前記各μ波アンテナと対向する処理位置に配置された成膜対象物を処理するプラズマ処理であって、
前記第一のガスとは異なる第二のガスを導入する第二の導入口が、前記第一の導入口と前記処理位置の間の位置に配置されたプラズマ処理装置。 - 前記第一の導入口は、前記安定化電極と前記μ波アンテナの間に前記第一のガスを放出するように構成された請求項1記載のプラズマ処理装置。
- 前記第二の導入口は、前記安定化電極と前記処理位置の間の位置に配置された請求項1又は請求項2のいずれか1項記載のプラズマ処理装置。
- 前記第二の導入口は、前記第一のガスのプラズマに向けて前記第二のガスを放出するように構成された請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載のプラズマ処理装置。
- 前記各μ波アンテナは、前記処理位置の鉛直上方に配置された請求項1乃至請求項4のいずれか1項記載のプラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002353395A JP4087233B2 (ja) | 2002-12-05 | 2002-12-05 | プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002353395A JP4087233B2 (ja) | 2002-12-05 | 2002-12-05 | プラズマ処理装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004186531A JP2004186531A (ja) | 2004-07-02 |
JP4087233B2 true JP4087233B2 (ja) | 2008-05-21 |
Family
ID=32754693
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002353395A Expired - Fee Related JP4087233B2 (ja) | 2002-12-05 | 2002-12-05 | プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4087233B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5307383B2 (ja) * | 2007-11-26 | 2013-10-02 | 株式会社アルバック | 真空処理装置 |
JP4621287B2 (ja) * | 2009-03-11 | 2011-01-26 | 株式会社イー・エム・ディー | プラズマ処理装置 |
JP5400434B2 (ja) * | 2009-03-11 | 2014-01-29 | 株式会社イー・エム・ディー | プラズマ処理装置 |
WO2011137371A2 (en) | 2010-04-30 | 2011-11-03 | Applied Materials, Inc. | Vertical inline cvd system |
JP5462368B2 (ja) * | 2010-09-06 | 2014-04-02 | 株式会社イー・エム・ディー | プラズマ処理装置 |
JP5953057B2 (ja) * | 2012-02-06 | 2016-07-13 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 |
-
2002
- 2002-12-05 JP JP2002353395A patent/JP4087233B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2004186531A (ja) | 2004-07-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9771266B2 (en) | Method and apparatus for processing carbon nanotubes | |
US20090165722A1 (en) | Apparatus for treating substrate | |
US20060087211A1 (en) | Plasma processing apparatus | |
US7897009B2 (en) | Plasma processing apparatus | |
TWI621732B (zh) | 密封膜之形成方法及密封膜製造裝置 | |
KR20050006080A (ko) | 멀티슬롯 안테나를 이용한 표면파 플라즈마 처리장치 | |
TW201234407A (en) | Plasma processing apparatus | |
TW201809347A (zh) | 電漿成膜裝置及基板載置台 | |
WO2013027470A1 (ja) | プラズマ処理装置、マイクロ波導入装置及びプラズマ処理方法 | |
JP4087234B2 (ja) | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 | |
EP0474244B1 (en) | Plasma processing method | |
JP4087233B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
KR101411171B1 (ko) | 플라즈마 처리 장치 | |
JP4426632B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
WO2021256258A1 (ja) | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 | |
JP2021034515A (ja) | クリーニング方法及びマイクロ波プラズマ処理装置 | |
JP5307383B2 (ja) | 真空処理装置 | |
JP4554712B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
JP2008251838A (ja) | プラズマ処理装置 | |
JP2002241945A (ja) | 薄膜形成装置 | |
JP2630089B2 (ja) | マイクロ波プラズマ処理装置 | |
JP2003249452A (ja) | 基板処理装置 | |
JP4087674B2 (ja) | 半導体製造装置 | |
CN109478498B (zh) | 用于分配气体的装置和用于处理基板的装置 | |
JPH11193466A (ja) | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050725 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060207 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071204 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20080124 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080124 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080219 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080220 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110228 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4087233 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140228 Year of fee payment: 6 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |