JPH04293781A - マイクロ波プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波を用いた成
膜やエッチングなどの基板処理プロセスにおいて高効率
のマイクロ波の伝搬、装置のメンテナンス性の向上及び
装置使用時の安全性の向上に関する。

【０００２】

【従来の技術】マイクロ波を用いたプラズマ処理装置は
ＣＶＤ，エッチング等半導体プロセスの様々な分野で利
用されている。以下図面を用い従来のマイクロ波プラズ
マ処理装置について説明する。図４は従来のＥＣＲマイ
クロ波プラズマ処理装置の断面図を示すものである。

【０００３】あらかじめ排気された真空容器内４０１に
、マイクロ波電界が入射され磁界コイル４０６により印
加された磁界によりガスノズル４０４，４０５より導入
されたがガスが電子サイクロトロン共鳴によりプラズマ
となる。生成されたプラズマは磁力線にそって輸送され
、基板ホルダ４１１に固定された基板４０９を処理する
。

【０００４】通常、マイクロ波導波管４０３と真空容器
との連結部あるいはマイクロ波導波管の途中には石英や
酸化アルミニウムなどマイクロ波を透過する物質からな
るマイクロ波入射窓４０２がある。通常マイクロ波入射
窓における真空シールは図３に示したように真空容器３
０１のＯリング溝３０４にあるＯリング３０３が上記入
射窓３０２と接し真空を保ち、入射窓を透過したマイク
ロ波は真空容器内に伝搬される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は入射窓を透過してきたマイクロ波の一部は真空シール
手段に吸収されあるいは導波管と真空容器とのすき間か
ら外界にマイクロ波リークするなどしてむだに消耗され
、またＯリング溝などでのマイクロ波の多重反射や上記
すき間が原因となるマイクロ伝搬の不整合のため、真空
容器内へのマイクロ波の入射効率が低下するといった問
題やマイクロ波の洩れ電界による安全上の問題等があっ
た。

【０００６】また、石英ガラスには数ミクロンから数１
０ナノメータ程度の凹凸があり金属製のＯリングを用い
た場合には１０／−５乗／以上の高真空を得るためには
、高精度の表面研磨を必要としていた。そのため、通常
金属性のＯリングを用いずゴム等の弾性体のＯリングが
用いられてきた。しかしこのようなＯリングはマイクロ
波を吸収しジュール熱を発生しＯリングの寿命を短くさ
せるといった問題があった。

【０００７】本発明はこれらの問題を解決するものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題点のうちＯリン
グにマイクロ波が照射されることおよびＯリング溝やＯ
リングによりマイクロ波の位相の不整合が発生すること
を防止するために、マイクロ波導入窓やプラズマ観察窓
のうちＯリングなど真空シール手段と接する部位周辺に
金属薄膜を蒸着等によって付着させたものである。この
時、金属薄膜厚さはマイクロ波のスキンデプス程度かそ
れ以上の厚さが必要となるものである。また、導波管と
真空容器とのすき間から外界にマイクロ波が漏洩するこ
とを防止するために、マイクロ波導入窓の外周に金属膜
を付着させたものである。この場合も金属薄膜厚さはマ
イクロ波のスキンデプス程度かそれ以上の厚さが必要と
なるものである。

【０００９】

【作用】上記手段のうちマイクロ波導入窓やプラズマ観
察窓のうちＯリングなど真空シール手段と接する部位周
辺に金属薄膜を蒸着等によって、マイクロ波のスキンデ
プス程度かそれ以上の厚さを成膜することにより、金属
薄膜面でマイクロ波電界を反射し、ＯリングやＯリング
溝にマイクロ波が入射するのを防止しマイクロ波電界に
よりＯリングが劣化するのを防止すると共にＯリング溝
によるマイクロ波の位相の不整合が発生することを防止
する。

【００１０】また、マイクロ波導入窓の外周に金属膜を
付着させることにより、同様にマイクロ波電界を反射し
導波管と真空容器とのすき間から外界にマイクロ波リー
クすることを防止するとともに、マイクロ波電界伝搬の
不整合を防止するものである。

【００１１】

【実施例】以下、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置
を図面を用いながら説明する。

【００１２】図１は図４に示したＥＣＲマイクロ波プラ
ズマ装置において本発明のマイクロ波入射窓付近の断面
図を示す。また、図３は従来装置におけるマイクロ波入
射窓付近の断面図を示した。本装置は真空容器１０１の
上方に石英窓１０２を介してマイクロ波導波管１０３が
接続され、マイクロ波１０５が真空容器１０１内に導入
される。マイクロ波の周波数はは２．４５ＧＨｚ　であ
る。また、あらかじめ１０の−４Ｐａ以下に真空排気さ
れた容器内にガスノズル４０４，４０５より反応ガスが
導入され、真空容器４０１周囲に設けられた磁界コイル
４０６により発生した磁束密度８７５Ｇａｕｓｓ　の位
置で、電子サイクロトロン共鳴状態となりガスが分解、
電離しプラズマとなる。

【００１３】その際導入ガスの種類により基板表面の物
質をエッチングしたり膜堆積を行ったりする。

【００１４】通常マイクロ波入射窓における真空シール
は図３に示したように真空容器３０１のＯリング溝３０
４にあるＯリング３０３が上記入射窓３０２と接し、窓
の破損防止用の弾性体３０６を介して入射窓を圧縮する
ことにより真空を保つ。弾性体としてはリング状のゴム
板を用いている。

【００１５】本発明においては図１及び図２に示すよう
に、マイクロ波入射窓にアルミニウム薄膜１ミクロンが
蒸着されており（１１０，１１１，１１２）それぞれ窓
破損防止用弾性体にマイクロ波が照射されるのを防止す
るもの、マイクロ波導波管と真空容器の連結部からのマ
イクロ波の漏洩を防止するもの、Ｏリングにマイクロ波
が照射されるのを防止するものである。

【００１６】アルミニウムにおけるマイクロ波のスキン
デプスは数千オングストロームであるためアルミニウム
を１ミクロンの膜厚があれば十分である。

【００１７】実施例１ 上記装置において、マイクロ波入射窓として本発明の図
１の断面構造の窓と従来方式の図３の断面構造の窓とを
用いマイクロ波電力を６００ワット投入した際のマイク
ロ波の反射電力および導波管と真空容器との接続部にお
ける漏洩マイクロ波電力を比較した。

【００１８】その結果、図１の本実施例における装置に
おいては共に１０ワット以下で観測することができなか
った。また、図３に示した従来例の装置においてはそれ
ぞれ５０ワット及び１０ワットであった。

【００１９】Ｏリング部及び破損防止用弾性体における
マイクロ波の吸収量はそれぞれの位置におけるマイクロ
波電解強度を計算しそれぞれの材質による吸収係数より
推定したところ１０ワット程度である。その結果このＯ
リングにより真空を保つと信頼される期間は１０００時
間程度であり２４時間装置を稼働させた場合には、２か
月に１度メンテナンスを必要としていた。しかし本発明
の図１に示した構造においてはＯリング部には全くマイ
クロ波が照射されないためにメンテナンスを必要としな
い。

【００２０】実施例２ 上記装置において、プラズマ観察窓の本発明と従来例に
ついての様子を図６及び図７に示した。６２０，７２０
はマイクロ波しゃへい用金属網である。観察窓側部には
マイクロ波しゃへい手段は特に施されていない。これら
の構成においてマイクロ波導入窓より１キロワットのマ
イクロ波を投入した場合の漏洩マイクロ波の電力をモニ
タした。従来例の構造においては漏洩マイクロ波電力は
プラズマが生成されている状態で５ワット，プラズマが
生成されていない状態で１５ワットに達した。１５ワッ
トのマイクロ波電力を長期間人体に照射した場合十分に
有害である。

【００２１】一方、本発明の構成においてはいずれの場
合にも漏洩マイクロ波は観測限界以下で安全性に優れた
構成である。

【００２２】実施例３ 実施例１と同様マイクロ波導入窓部に金属薄膜を形成す
る方法としては、石英窓全面に金属薄膜を形成したのマ
イクロ波が通過する部分のみエッチングなどにより金属
薄膜を除去し、図５に示したように図１においては３個
所に分かれていた金属薄膜の分かれをなくし、よりマイ
クロ波のしゃへい性能を向上させたものである５１０。

【００２３】また本実施例においては導波管中も１００
Ｐａ程度の低真空として保つために導波管側の連結部に
もＯリングによる真空シールが施されている。

【００２４】

【発明の効果】本発明によればマイクロ波装置における
装置メンテナンスの容易化、装置使用時の安全性が向上
するといった効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例であるマイクロ波プラズマ装置
のマイクロ波導入窓付近の断面図である。

【図２】マイクロ波入射窓を示す図である。

【図３】従来のマイクロ波プラズマ装置のマイクロ波導
入部付近の断面図である。

【図４】従来ＥＣＲマイクロ波プラズマ装置の断面図で
ある。

【図５】本発明のマイクロ波プラズマ装置の応用例のマ
イクロ波導入窓付近の断面図である。

【図６】本発明のプラズマ観察窓付近の断面図である。

【図７】従来のプラズマ観察窓付近の断面図である。

【符号の説明】

１０１…真空容器、１０２…マイクロ波導入窓、１０３
…マイクロ波導波管、１０４…Ｏリング溝、１０５…マ
イクロ波、１０６…窓破損防止用弾性体、１１０，１１
１，１１２…金属薄膜、３０１…真空容器、３０２…マ
イクロ波導入窓、３０３…マイクロ波導波管、３０４…
Ｏリング溝、３０６…窓破損防止用弾性体、４０１…真
空容器、４０２…石英窓、４０３…マイクロ波導波管、
４０４，４０５…ガスノズル、４０６…磁界コイル、４
０９…基板、４１１…基板ホルダ、４１２…排気、４１
３…プラズマ観測用窓、５０３…マイクロ波導波管、５
１０…金属薄膜、６１０…金属薄膜、６２０，７２０…
マイクロ波しゃへい用金網。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空容器、該真空容器を排気する手段、マ
   イクロ波電磁波を発生させる手段、該マイクロ波を真空
   容器内に入射させるべくマイクロ波を該マイクロ波発生
   手段から真空容器内へ伝搬させる手段、また、マイクロ
   波電界を透過させる物質からなる窓を備え該窓が真空シ
   ール手段と接し真空を保つことができるプラズマ処理装
   置において、該窓と真空シール手段との間に０．１μｍ
   　以上の厚さの金属薄膜を介していることを特徴とする
   、マイクロ波プラズマ処理装置。
2. 【請求項２】請求項１において、該窓の外周に金属膜を
   付着させたことを特徴とする、マイクロ波プラズマ処理
   装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２において、該窓がマイクロ
   波導波管と真空容器の間に有るマイクロ波導入窓である
   ことを特徴とする、マイクロ波プラズマ処理装置。
4. 【請求項４】請求項１又は２において、該窓がプラズマ
   観察用窓であることを特徴とする、マイクロ波プラズマ
   処理装置。