JPH04304630A - マイクロ波プラズマ生成装置 - 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、マイクロ波放電によっ
てプラズマを生成するマイクロ波プラズマ生成装置に関
し、特に、複数枚基板の同時処理、液晶ディスプレイ等
の大型基板への非質量分離イオン注入・エッチング・薄
膜形成等に用いるマイクロ波プラズマ処理装置における
プラズマ生成に好適なマイクロ波プラズマ生成装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、有磁場マイクロ波放電によっ
てプラズマを生成する技術が知られている。このプラズ
マ生成装置は、比較的低ガス圧で高密度、低イオン温度
のプラズマが得られることや、無電極放電であるために
活性ガスを使用しても寿命が長いという利点が有り、半
導体基板のエッチング装置等のプラズマ源として広く用
いられている。

【０００３】この装置では、直径２００ｍｍ程度までは
均一なプラズマが生成できるが、さらに、大きな径のプ
ラズマを生成することは、マイクロ波放電室を空洞共振
器として用いるので、その構成上困難である。そのため
、従来の電極を用いる高周波放電によってプラズマを生
成する装置をプラズマ源として用いれば、多数の基板を
同時に処理できるのに対して、上記のマイクロ波放電を
利用するプラズマ生成装置を用いる場合では、基板は一
枚ずつ処理されるために生産のスル−プットの点で劣る
という問題がある。この問題を解決するために、従来は
、特開昭６２−２００７３０号公報に記載されている図
１２および図１３に示すような装置が考案されている。

【０００４】図１２は上記装置の長手方向の断面図であ
り、図１３は、図１２のＸＩＩＩーＸＩＩＩ断面図であ
る。図１２および図１３において、１はマイクロ波放電
室、２は図示しない真空排気手段を備えた処理室、３は
イオン引出し電極、４はマイクロ波導入窓、５は図示し
ないマイクロ波発振器につながる矩形導波管、６はソレ
ノイドコイルである。マイクロ波放電室１は、隔壁７に
よって１ａから１ｄの４室に仕切られている。１３はマ
イクロ波放電室を冷却するための冷却水通路、１４は絶
縁物、１５は第２のガス導入口である。

【０００５】ガス導入口８から導入されたガスは、マイ
クロ波放電室１内に導入されたマイクロ波の電場と、ソ
レノイドコイル６によりマイクロ波の進行方向に平行に
印加された磁場との相互作用でプラズマ化される。通常
は、マイクロ波の発振器として、２．４５ＧＨｚのマグ
ネトロンが用いられるため、マイクロ波放電室１内の適
当な領域で電子サイクロトロン共鳴が起こるような磁束
密度（この場合は、８７５Ｇ）の磁場が形成される。

【０００６】次に、イオンの引出しについて説明する。 イオン引出し電極３は、通常、２枚の多孔電極３ａ，３
ｂからなる。多孔電極３ａはマイクロ波放電室１と等電
位であり、加速電源９ａによって接地電位に対して、通
常、０〜２ｋＶの電位が与えられている。多孔電極３ｂ
には、図示しない減速電源によって、接地電位に対して
、通常、０〜−３００Ｖの電位が与えられている。この
ように、イオン引出し電極３に電位を与えると、マイク
ロ波放電室１内に生成されたプラズマから、所望のエネ
ルギ−を得てイオンビ−ム１０が引出され、処理室２内
の試料ホルダ−１１上の試料１２に照射される。

【０００７】上記装置において、水平断面が略長方形状
のマイクロ波放電室１に、均一な密度をもつプラズマを
生成するためには、図１２に示したように、マイクロ波
放電室１に隔壁７を設けて略正方形状の放電室とし、さ
らに、各放電室１ａ〜１ｄにそれぞれ独立にマイクロ波
を入射する必要がある。この理由は、各マイクロ波放電
室１ａ〜１ｄをマイクロ波に対する空洞共振器としてい
るためである。つまり、マイクロ波放電室を空洞共振器
としてプラズマを生成する方法では、長方形状のマイク
ロ波放電室に単一のマイクロ波を入射し、放電室内にお
いて均一な密度をもつプラズマを生成することは、長方
形状のマイクロ波放電室内では、マイクロ波の強度が均
一ではないので、原理的に極めて困難だからである。そ
のため、均一な密度をもつプラズマを生成するためには
、マイクロ波を並列に複数入射する必要があり、装置の
構成を複雑にするという問題がある。

【０００８】さらに、ソレノイドコイル６によって１ｋ
Ｇ以上の磁場を発生させて、電子サイクロトロン共鳴を
起こすので、イオン引出電極３付近での発散磁場が大き
い。そのため、上記従来の装置を用いる場合は、薄膜素
子の微細加工で多用される５００ｅＶ程度の低いエネル
ギ−で引出されるイオンビ−ム１０の発散角を大きくし
、その結果、試料の場所によってイオンビームの強度が
一定でないので、試料１２の加工精度を低下させる要因
となるという問題がある。また、このソレノイドコイル
６及びその電源は大がかりなものとなる。

【０００９】次に、イオンビームの発散角を小さくする
技術としては、特開平２ー２２２５３２号公報に記載の
技術がある。この技術は、プラズマ生成室とは別に、拡
散室を設け、この拡散室の外周に永久磁石を配置したも
のである。この永久磁石によって形成されるカスプによ
り、プラズマの拡散方向を制御しようとするものである
。プラズマを生成する技術は、上記従来のマイクロ波プ
ラズマ生成装置と同じであるので、均一プラズマを、例
えば、略長方形状に生成することはできない。

【００１０】次に、特開昭６３ー１７２４２９号公報に
は、放電室の外周に永久磁石を配置してカスプ磁場を形
成し、均一プラズマを生成する技術が記載されている。 この技術でも、上記技術と同様に、放電室をマイクロ波
の共振器として用いるので、生成されたプラズマの形状
は、共振器の形状と略同じであり、プラズマの形状が、
例えば、略長方形状になるように生成することはできな
い。

【００１１】一方、マイクロ波放電室を空洞共振器とす
るプラズマ生成技術以外に、マイクロ波放電室にアンテ
ナを用いてマイクロ波電力を供給するプラズマ生成技術
が知られている。この技術は、例えば、「プロダクショ
ン　　オブ　　クワイエスントディスチャ−ジ　　ウィ
ズ　　ハイ　　エレクトロン　　テンパラチャ−ズ（　
　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　ｏｆ　Ｑｕｉｅｓｃｅｎｔ
　Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　ｗｉｔｈ　Ｈｉｇｈ　Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ　）」［ジ−リジ
タノ　　その他、レビュ−　　オブ　　サイエンティフ
ィック　　インストルメンツ（　Ｇ．Ｌｉｓｉｔａｎｏ
　ｅｔ　ａｌ．，Ｒｅｖ　Ｓｃｉ．　Ｉｎｓｔｒｕｍ．
）３９，１９６８　］に開示されている。この技術の基
本的構成は、図１４に示すように、スリット付金属円筒
１６を用いるものである。スリット１７は、マイクロ波
のほぼ半波長に相当する長さごとに、逆方向に折り曲げ
られており、一端からマイクロ波が導入され、その終端
１８は短絡されている。この結果、スリット１７にマイ
クロ波を供給すると、各々の長スリット１９には定在波
が立ち、スリット付金属円筒１６内には強い電場が形成
される。その電場の中心軸に垂直な断面での様子は、図
１５に示した円形導波管のＴＥ０１モ−ドの電磁場の様
子と似ている。

【００１２】図１５は、円形導波管２１の中心軸方向か
らみた断面図であり、２２は電気力線、２３は磁力線を
示す。このモ−ドは円形導波管に特有のモ−ドであり、
他の導波管には存在しないものである。

【００１３】断面が円形の空洞共振器を用いて、このモ
−ドで共振させるときには、共振器の直径はマイクロ波
の周波数によって決まってしまう。ところが、スリット
付金属円筒１６を用いれば、断面が円形であれば、その
直径の大きさによらず円形ＴＥ０１モ−ドに類似の共振
モ−ドをつくり出すことができる。そのために、従来は
、スリット付金属円筒１６の形状は円形に限られていた
。 すなわち、生成されるプラズマは、その水平断面が略円
形である。

【００１４】また、電子サイクロトロン共鳴を効果的に
起こすためには、円形空洞共振器の場合、その中心軸に
平行に磁場を印加する必要があるため、スリット付金属
円筒１６で電子サイクロトロン共鳴を効果的に起こす場
合にも、図１４に示すように、その中心軸に平行な磁場
２０が必要と考えられている。この磁場２０は、イオン
を引出す際の発散磁場となり、低いエネルギ−で引出さ
れるイオンビ−ムの発散角を大きくし、試料の加工精度
を低下させることになる。

【００１５】一方、スリット付金属円筒１６でつくられ
る電磁場にたいして、上述のものと別の解釈もなされて
いる。この解釈は、スリット付金属円筒１６の各々の長
スリット１９はマイクロ波のスロットアンテナであり、
そこからマイクロ波を放射していると考えるもので、た
とえば、「プロダクション　　オブ　　ア　　ラ−ジ　
　ダイアミタ−　　ユニフォ−ム　　イ−シ−ア−ル　
　プラズマ　　ウィズ　　ア　　リジタノコイル（　Ｐ
ｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ａ　Ｌａｒｇｅ−ｄｉａｍ
ｅｔｅｒ　Ｕｎｉｆｏｒｍ　ＥＣＲ　Ｐｌａｓｍａ　ｗ
ｉｔｈ　ａ　Ｌｉｓｉｔａｎａ　Ｃｏｉｌ）」［ヨネス
　　アキラ　　その他．，ジャパニ−ズ　　ジャ−ナル
　　オブ　　アプライド　　フィジックス　　（Ａ．　
Ｙｏｎｅｓｕ　ｅｔ　ａｌ．，Ｊａｐａｎｅｓｅ　Ｊｏ
ｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ）
　２７，１９８８］に開示されている。この中で、直径
４０ｃｍのスリット付金属筒体内において、均一な密度
をもつプラズマが生成できることが実証されている。し
かし、そのスリット付金属筒体の形状と磁場の印加方法
は従来と同じである。このため、イオンを引出す際の発
散磁場が大きく、低いエネルギ−で引出されるイオンビ
−ムの発散角を大きくし、試料の加工精度を低下させる
という問題がある。

【００１６】また、特開平２ー１７０９７９号公報には
、マイクロ波放電によってプラズマを生成する際に、ス
リット付金属円筒を用いる技術が記載されている。この
技術では、上記の技術と同じく、放電室をマイクロ波の
共振器として用いるので、生成されたプラズマの形状は
、共振器の形状と略同じであり、例えば、略長方形状に
することはできない。また、放電室の外周に配置したコ
イルによって、発散磁界が生じ、プラズマの発散が起き
て、基板上では均一密度のプラズマとならないという問
題がある。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来技
術では、マイクロ波放電室をマイクロ波共振器として用
いるので、実用的な方法で、長方形状のマイクロ波放電
室に均一にプラズマを生成することができない。このた
め、長方形状のプラズマを生成しようとすれば、複数の
マイクロ波入射が必要となり、装置の構成が複雑になる
。

【００１８】また、プラズマを生成する際に、ＥＣＲ（
電子サイクロトロン共鳴）を利用するので、ソレノイド
コイルで強い磁場を発生させる。その結果、この磁場の
影響によって、イオンビ−ムを引出したときにその発散
角が大きくなり、試料の加工精度を低下させるという問
題がある。

【００１９】本発明の目的は、単一のマイクロ波入射に
よって、目的とする形状のマイクロ波放電室に、均一な
密度をもつプラズマを生成できるマイクロ波プラズマ生
成装置を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、マイクロ波
放電室にマイクロ波を入射してプラズマを生成するマイ
クロ波プラズマ生成装置において、上記マイクロ波放電
室の内壁に沿って設けられる、マイクロ波を伝播するス
リットを有するスリット付金属筒体と、このスリット付
金属筒体の外周に沿って、スリット近傍のカスプを形成
する位置に配置される複数の磁場発生手段とを備えて構
成され、上記スリットは、マイクロ波を放射するアンテ
ナであるマイクロ波プラズマ生成装置によって達成でき
る。

【００２１】

【作用】マイクロ波発振器から発振されたマイクロ波は
、スリット付金属筒体のスリットに伝送される。スリッ
トは、終端が短絡されているので、終端が節となって、
定在波が形成される。また、スリットは、マイクロ波の
半波長に相当する長さごとに逆方向に折り曲げられてい
るので、長スリットの中央は定在波の腹となる。各長ス
リットからは、同位相のマイクロ波が、マイクロ波放電
室内に放射されるため、スリット付金属筒体の内側には
強い電場が形成される。

【００２２】マイクロ波放電室の外周に配置される磁場
発生手段によって、スリット付金属筒体の内側に多極ラ
インカスプ磁場が形成される。この多極ラインカスプ磁
場のカスプラインは、スリット付金属筒体の長スリット
に沿って形成される。

【００２３】ここで、ガス導入口からガスを導入すると
、スリット付金属筒体の各々の長スリットから放射され
るマイクロ波の電場と、多極ラインカスプ磁場との相互
作用で、電子がサイクロトロン運動し、この結果、ガス
分子に衝突し、電離することにより、プラズマが生成さ
れる。

【００２４】マイクロ波を放射する長スリットに沿って
、カスプラインが形成されているため、各々の長スリッ
トの近傍において、電子サイクロトロン共鳴が起こり高
密度のプラズマが生成される。この高密度のプラズマは
、多極ラインカスプ磁場の磁束密度がスリット付金属筒
体の内側で急激に小さくなる磁場勾配のために、内側に
向かって拡散する。また、多極ラインカスプ磁場は、プ
ラズマを生成するとともに、効率良く閉じ込める効果を
もっている。さらに、マイクロ波放電室内では、主なプ
ラズマ生成部となる長スリットが均等に分布し、かつ、
スリット付金属筒体の内側は、周辺部を除いてほとんど
無磁場であるために、プラズマの密度分布は均一になる
。

【００２５】

【実施例】本発明に係るプラズマ生成装置を、イオン源
として適用したプラズマ処理装置の第１実施例を図１、
図２に基づき説明する。

【００２６】図１は、第１実施例に係るマイクロ波プラ
ズマ処理装置の長手方向の垂直断面図、図２は、図１の
ＩＩーＩＩ断面図であり、図１４と同一の部分は同じ符
号で示した。同図において、１は筒体を扁平にし、その
長手方向と短手方向の比が１以上である略長方形状のマ
イクロ波放電室、２は図示しない真空排気手段を備えた
処理室、３はイオン引出し電極である。扁平スリット付
金属筒体２４は、マイクロ波放電室１の内壁に沿って、
壁面から５ｍｍ程度離れて設置されている。スリット１
７は終端１８が短絡されている。３８は扁平スリット付
金属筒体２４を支持するための絶縁物、１４は接地電位
の処理室２と高電位となるイオン源部分とを絶縁するた
めの絶縁物、３９はマイクロ波放電室１の上部へのプラ
ズマ３７の拡散損失を抑制するためのカスプ磁場形成用
永久磁石などの磁場発生手段である。　　マイクロ波放
電室１の外周には、永久磁石３４等の磁場発生手段が、
Ｎ極とＳ極とが交互に内側を向くように取付けられてい
る。

【００２７】マイクロ波発振器２５で発振された２．４
５ＧＨｚのマイクロ波は、順次、アイソレ−タ２６、方
向性結合器２７、チュ−ナ２８、絶縁チョ−クフランジ
２９、同軸導波管変換器３０、同軸管３１、同軸コネク
タ３２、同軸管３３を経て、扁平スリット付金属筒体２
４のスリット１７に伝送される。スリット１７は、終端
１８が短絡されているため、終端１８が節となって定在
波が形成される。また、スリット１７は、マイクロ波の
半波長に相当する長さごとに逆方向に折り曲げられてい
るので、長スリット１９の中央は定在波の腹となる。各
長スリット１９からは、同位相のマイクロ波が、マイク
ロ波放電室１内に放射されるため、扁平スリット付金属
筒体２４の内側には強い電場が形成される。

【００２８】また、マイクロ波放電室１は非磁性ステン
レス、スリット付金属筒体２４はアルミニュ−ムや銅な
どの非磁性体からなり、図２に示すように、扁平スリッ
ト付金属筒体２４の内側に多極ラインカスプ磁場３５を
形成している。本実施例では、多極ラインカスプ磁場３
５のカスプライン３６が、扁平スリット付金属筒体２４
の長スリット１９に沿って形成されている。

【００２９】永久磁石３４として、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石
等の強力な希土類磁石を用いると、マイクロ波放電室１
の内側に形成される多極ラインカスプ磁場３５のカスプ
ライン３６近榜での磁束密度は１ｋＧ程度となり、扁平
スリット付金属筒体２４の長スリット１９の内側に、８
７５Ｇ（２．４５ＧＨｚのマイクロ波に対して電子サイ
クロトロン共鳴を起こす磁束密度）の領域を形成するこ
とができる。

【００３０】ここで、ガス導入口８からガスを導入する
と、扁平スリット付金属筒体２４の各々の長スリット１
９から放射されるマイクロ波の電場と、多極ラインカス
プ磁場３５との相互作用で、電子がサイクロトロン運動
し、この結果、ガス分子に衝突し、電離することにより
、プラズマ３７が生成される。

【００３１】本実施例では、マイクロ波を放射する長ス
リット１９に沿ってカスプライン３６が形成されている
ため、各々の長スリット１９の近傍において、電子サイ
クロトロン共鳴が起こり高密度のプラズマ３７が生成さ
れる。この高密度のプラズマ３７は、多極ラインカスプ
磁場３５の磁束密度が扁平スリット付金属筒体２４の内
側で急激に小さくなる磁場勾配のために、内側に向かっ
て拡散する。また、多極ラインカスプ磁場３５は、プラ
ズマ３７を生成するとともに、効率良く閉じ込める効果
をもっている。さらに、マイクロ波放電室１内では、主
なプラズマ生成部となる長スリット１９が均等に分布し
、かつ、扁平スリット付金属筒体２４の内側は、周辺部
を除いてほとんど無磁場であるために、プラズマ３７の
密度分布は均一になる。

【００３２】次に、図１６を用いてプラズマの生成と拡
散の原理について説明する。図１６は、スリットの近傍
におけるプラズマの生成と拡散とを示す説明図である。

【００３３】スリット付金属筒体２４の内側に形成され
る電場の電気力線は、破線で示すＥのようになる。この
電気力線Ｅの向きは、マイクロ波の半周期ごとに反転す
る。一方、永久磁石３４によって形成される多極ライン
カスプ磁場の磁力線は、実線で示すＥのようになる。電
気力線Ｅと磁力線Ｂとは、スリット付金属筒体２４の内
側、特に、スリット近傍において、符号５０で示すよう
に略直交する。さらに、この部分では、永久磁石３４に
よって、８７５ガウス以上の磁場が形成されている。す
なわち、このスリットの近傍では、局所的にＥＣＲ条件
が満たされ、高密度のプラズマ発生源５１となる。つま
り、本装置では、スリット部が、主な、プラズマ発生源
となる。さらに、この高密度プラズマは、多極ラインカ
スプ磁場の急激な磁場勾配によって、無磁場領域５２へ
と矢印５３の方向へ拡散する。また、多極ラインカスプ
磁場は、プラズマの閉じ込め効果をもっているので、無
磁場領域５２では、高密度かつ均一なプラズマが維持さ
れる。

【００３４】イオンビ−ム１０はイオン引出し電極３か
ら引出される。イオン引出し電極３は通常２枚の多孔電
極３ａ，３ｂからなる。多孔電極３ａは、マイクロ波放
電室１と同電位であり、加速電源９ａによって接地電位
に対して通常０〜２ｋＶの電位が与えられ、多孔電極３
ｂには減速電源９ｂによって、接地電位に対して通常０
〜−３００Ｖの電位が与えられる。このように、イオン
引出し電極３に電位を与えると、マイクロ波放電室１内
に生成されたプラズマ３７から、所望のエネルギ−を得
てイオンビ−ム１０が引出され、処理室２内の試料ホル
ダ−１１上の試料１２に照射される。このとき、イオン
引出し電極３の近傍はほとんど無磁場であるため、５０
０ｅＶ程度の低エネルギ−でイオンビ−ム１０を引出し
た場合でも、イオンビ−ム１０の発散角が磁場の影響で
大きくなることはない。

【００３５】本実施例によれば、単一のマイクロ波放射
によって、長さに制限のない略長方形状のマイクロ波放
電室に、均一かつ高密度のマイクロ波プラズマを生成す
ることができる。また、局所的な磁場でプラズマを生成
するために、発散角の小さいイオンビ−ムが得られる。 そのため、複数枚の基板を同時に処理することが可能と
なり、優れた加工精度と高い生産性とをもつマイクロ波
プラズマ処理装置を実現できる。また、一辺がマイクロ
波放電室の長手方向の寸法と同程度の大型基板またはロ
−ル状の被処理物であっても、この大型基板をマイクロ
波放電室の短手方向に搬送しつつ処理することにより、
均一にプラズマ処理を行うことができる。

【００３６】次に、図３を用いて、本発明の第２の実施
例を説明する。図３は、スリット近傍の一部を拡大した
説明図である。本実施例が第１実施例と異なるのは、永
久磁石３４の配置である。第１実施例においては、長ス
リットから磁力線が出て、隣接する長スリットに向かう
ように、永久磁石３４が配置されている。これに対し、
第２実施例では、図３に示すように、隣接する２つのス
リットの間から磁力線が出て、次の隣接する２つのスリ
ットの間に向かうように、永久磁石３４が配置されてい
る。

【００３７】本実施例では、多極ラインカスプ磁場３５
のカスプライン３６は、長スリット１９の中間に形成さ
れている。このような磁場配位でも、プラズマ生成と閉
じ込めの効果は第１実施例とほぼ同様である。しかし、
本実施例では、マイクロ波の伝送線路である長スリット
１９部にはプラズマ３７はほとんど存在しないため、伝
送線路のインピ−ダンスはプラズマ３７が生成されても
真空中の値とほとんど変わらない。そのため、プラズマ
３７が生成された後でもインピ−ダンス整合が容易にな
るという効果がある。

【００３８】次に、図４、図５を用いて、本発明の第３
実施例を説明する。図４は、本実施例のプラズマ処理装
置２００の長手方向の垂直断面図であり、図５は、図４
のＶーＶ断面図である。図４において、図１と同一の部
分は同じ符号で示した。本実施例が第１実施例と異なる
のは、永久磁石３４を、内部が真空のマイクロ波放電室
１内に置いたことである。永久磁石３４は、図示しない
非磁性ステンレス製のホルダ−に入れられて、マイクロ
波放電室１の内壁に固定されている。

【００３９】本実施例によれば、永久磁石３４と扁平ス
リット付金属筒体２４が隣接しているため、扁平スリッ
ト付金属筒体２４近傍で８７５Ｇ以上の磁場を発生させ
ることが容易となる。本実施例によっても第１の実施例
と同様の効果がある。

【００４０】次に、図６、図７を用いて、本発明の第４
実施例を説明する。図６は、本実施例のプラズマ処理装
置３００の長手方向の垂直断面図であり、図７は、図６
のＶＩＩーＶＩＩ断面図である。図６，７において、図
１と同様の部分は同じ符号で示した。

【００４１】本実施例が第１実施例と異なるのは、磁場
発生手段として、多極ラインカスプ磁場３５を形成する
永久磁石３４のほかに、マイクロ波放電室１の外周にソ
レノイドコイル４０を設け、扁平スリット付金属筒体２
４の軸方向の磁場を重畳できるようにしたことである。 そのため、軸方向の磁場が電子サイクロトロン共鳴条件
である８７５Ｇ以下であっても、マイクロ波放電室１の
中心部でのプラズマ３７の生成効率が高くなり、プラズ
マ密度を増加させることができるという効果がある。

【００４２】次に、図８、図９を用いて、本発明の第５
実施例を説明する。図８は、本発明に係るマイクロ波プ
ラズマ処理装置をイオン源として搭載したイオンビ−ム
ミリング装置４００の横断面図である。このイオンビ−
ムミリング装置４００は、非質量分離イオン打ち込み装
置としても使用できる。図８において、図１と同一の部
分は同じ符号で示した。図９は、大型基板４１を、この
イオンビ−ムミリング装置４００によってイオンミリン
グするときの様子を模式的に示した説明図である。

【００４３】本実施例では、一辺がマイクロ波放電室１
の長手方向と同程度の大形基板４１が試料ホルダ−１２
上に置かれ、試料ホルダ−１２は、図示しない搬送機構
によってマイクロ波放電室１の短手方向に搬送される構
造となっている。４２は搬送方向を示す。図９において
、４３は断面が長方形状のイオンビ−ム１０の大形基板
４１上への照射範囲である。

【００４４】本実施例によれば、長手方向の寸法にほと
んど制限がなく、照射範囲４３内ではイオンビ−ム１０
の強度分布は均一である。この結果、イオンビ−ム１０
を照射しつつ搬送することにより、大形基板４１面内で
均一性に非常に優れたイオンビ−ムミリングや非質量分
離イオン打ち込み等の処理を行うことができる。

【００４５】次に、図１０を用いて、本発明の第６実施
例を説明する。図１０は、本発明に係るマイクロ波プラ
ズマ生成装置をイオン源として搭載したイオンビ−ムス
パッタ装置５００の断面図である。同図において図１と
同一の部分は同じ符号で示した。

【００４６】本実施例においても、図８と同様に、一辺
がマイクロ波放電室１の長手方向と同程度の大形基板４
１が試料ホルダ−１２と一体となり、図示しない搬送機
構によって、マイクロ波放電室の短手方向に搬送される
。本実施例では、イオンビ−ム１０は、図示しないタ−
ゲットホルダ−によって支持されるタ−ゲット４４に照
射される。ここで、タ−ゲット４４の形状は、イオンビ
−ム１０の断面とほぼ同一の長方形状である。イオンビ
−ム１０によってスパッタされたタ−ゲット４４のスパ
ッタ粒子４５は、搬送されている大型基板４１上に堆積
して、タ−ゲット物質あるいはその化合物の薄膜４６が
形成される。

【００４７】本実施例によれば、ターゲット４４に照射
されるイオンビーム１０強度は広範囲にわたり均一であ
るので、きわめて大型の基板でも均一な膜厚の薄膜を形
成できるイオンビ−ムスパッタ装置を実現できる。

【００４８】次に、図１１を用いて、本発明の第７実施
例を説明する。図７は、本発明に係るマイクロ波プラズ
マ生成装置をプラズマＣＶＤ装置６００に適用した例で
あり、マイクロ波放電室の短手方向の断面図である。同
図において、図１と同一の部分は同じ符号で示した。本
実施例においても、図８及び図１０と同様に、一辺がマ
イクロ波放電室１の長手方向と同程度の大形基板４１が
試料ホルダ−１２上に置かれ、図示しない搬送機構によ
ってマイクロ波放電室の短手方向に搬送される。

【００４９】本実施例では、イオン引出し電極は設けら
れず、第１のガス導入口８から導入された放電ガスのプ
ラズマ３７は、大型基板４１上に拡散する。ここで、第
２のガス導入口１５から導入された試料ガスはプラズマ
３７中で分解され、その分解生成物あるいはその化合物
の膜膜４６が大型基板４１上に堆積する。本実施例によ
れば、きわめて大型の基板でも均一な膜厚の薄膜を形成
できるマイクロ波プラズマＣＶＤ装置を実現できる。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、スリット付金属筒体の
スリット近傍でプラズマを発生させるので、プラズマ放
電室の形状は任意に選択でき、この結果、種々の形状の
プラズマを生成できる。従って、例えば、水平断面が略
長方形状であるマイクロ波放電室内に、単一のマイクロ
波入射で均一なプラズマを生成でき、多数枚の基板を同
時処理可能なマイクロ波プラズマ処理装置を提供できる
という効果がある。

【００５１】また、ソレノイドコイルを使わずに、水平
断面が長方形状のマイクロ波放電室内に均一かつ高密度
のプラズマを生成できるので、発散角の小さいイオンビ
−ムによって高精度の微細加工が可能なマイクロ波プラ
ズマ処理装置を提供できるという効果がある。

【００５２】さらに、本発明に係るマイクロ波プラズマ
生成装置をイオン源として用いれば、きわめて大型の基
板であっても、長方形状のマイクロ波放電室の短手方向
に基板を搬送しつつ処理することにより、大型の基板面
内で均一にイオン注入、ミリング、エッチング、スパッ
タ成膜あるいはＣＶＤなどのプロセスを行うことができ
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係るマイクロ波プラズマ処理装置
の長手方向の垂直断面図

【図２】図１のＩＩーＩＩ断面図

【図３】第２実施例に係るマイクロ波プラズマ処理装置
のスリット近傍の一部を拡大した説明図

【図４】第３実
施例に係るプラズマ処理装置の長手方向の垂直断面図

【図５】図４のＶーＶ断面図

【図６】第４実施例に係るプラズマ処理装置の長手方向
の垂直断面図

【図７】図６のＶＩＩーＶＩＩ断面図

【図８】本発明に係るマイクロ波プラズマ処理装置をイ
オン源として搭載したイオンビ−ムミリング装置の横断
面図

【図９】大型基板を第８図に示すイオンビ−ムミリング
装置によってイオンミリングするときの様子を模式的に
示した説明図

【図１０】本発明に係るマイクロ波プラズマ生成装置を
イオン源として搭載したイオンビ−ムスパッタ装置の断
面図

【図１１】本発明に係るマイクロ波プラズマ生成装置を
プラズマＣＶＤ装置に適用したときのマイクロ波放電室
の短手方向の断面図

【図１２】従来技術に係るマイクロ波プラズマ処理装置
の長手方向の垂直断面図

【図１３】図１２のＸＩＩＩーＸＩＩＩ断面図

【図１４
】従来技術に係るマイクロ波プラズマ処理装置のスリッ
ト付金属円筒の斜視図

【図１５】円形導波管の中心軸に平行な方向からみたと
きの電気力線と磁力線とを示す説明図

【図１６】プラズマの生成と拡散の原理を示す説明図

【符号の説明】

１…マイクロ波放電室、２…処理室、１０…イオンビ−
ム、１１…複数枚の試料、１９…長スリット、２４…扁
平スリット付金属筒体、３４…永久磁石、３５…多極ラ
インカスプ磁場、３６…カスプライン、４１…大型基板
、４２…大型基板の搬送方向、４３…イオンビ−ムの照
射範囲。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マイクロ波放電室にマイクロ波を入射して
   プラズマを生成するマイクロ波プラズマ生成装置におい
   て、上記マイクロ波放電室の内壁に沿って設けられる、
   マイクロ波を伝播するスリットを有するスリット付金属
   筒体と、このスリット付金属筒体の外周に沿って、スリ
   ット近傍のカスプを形成する位置に配置される複数の磁
   場発生手段とを備えて構成され、上記スリットは、マイ
   クロ波を放射するアンテナであることを特徴とするマイ
   クロ波プラズマ生成装置。
2. 【請求項２】上記磁場発生手段は、上記マイクロ波放電
   室の外壁に沿って設けられることを特徴とする請求項１
   記載のマイクロ波プラズマ生成装置。
3. 【請求項３】上記磁場発生手段は、上記マイクロ波放電
   室の内壁と上記スリット付金属筒体との間に内装される
   ことを特徴とする請求項１記載のマイクロ波プラズマ生
   成装置。
4. 【請求項４】上記磁場発生手段は、Ｎ極・Ｓ極が、交互
   に内側を向くように配置される永久磁石であることを特
   徴とする請求項１，２または３記載のマイクロ波プラズ
   マ生成装置。
5. 【請求項５】上記磁場発生手段を囲んでソレノイドコイ
   ルを設けることを特徴とする請求項１，２，３または４
   記載のマイクロ波プラズマ生成装置。
6. 【請求項６】上記磁場発生手段の磁場の強さは、少なく
   とも８７５ガウスであることを特徴とする請求項１，２
   ，３，４または５記載のマイクロ波プラズマ生成装置。
7. 【請求項７】請求項１，２，３，４，５または６記載の
   マイクロ波プラズマ生成装置を備えて構成されることを
   特徴とするマイクロ波プラズマ処理装置。