JPH0448078A - アンテナ式マイクロ波プラズマ表面処理装置 - Google Patents
アンテナ式マイクロ波プラズマ表面処理装置Info
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- JPH0448078A JPH0448078A JP15756690A JP15756690A JPH0448078A JP H0448078 A JPH0448078 A JP H0448078A JP 15756690 A JP15756690 A JP 15756690A JP 15756690 A JP15756690 A JP 15756690A JP H0448078 A JPH0448078 A JP H0448078A
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Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、気相合成法による人工ダイヤモンド膜の合成
や、ＬＳＩなどの半導体素子のデバイス製造等において
用いられるアンテナ式マイクロ波プラズマ表面処理装置
に関するものである。
や、ＬＳＩなどの半導体素子のデバイス製造等において
用いられるアンテナ式マイクロ波プラズマ表面処理装置
に関するものである。
〈従来の技術〉
従来、通常第７図に示すマイクロ波プラズマＣＶＤ装置
が用いられている。この場合一般にマイクロ周波数は２
．４５Ｇｌｌｚが用いられているが、プラズマの拡がり
は管内波長の半分、すなわち直径約６０ｍが限界である
。
が用いられている。この場合一般にマイクロ周波数は２
．４５Ｇｌｌｚが用いられているが、プラズマの拡がり
は管内波長の半分、すなわち直径約６０ｍが限界である
。
また、より大面積の成膜を可能とするアンテナ式マイク
ロ波プラズマＣＶＤ装置は、第６図に示すように、矩形
導波管内６をＴＥ、、モードで伝送されるマイクロ波を
１本のアンテナ１により円形導波管５に導き、第８図（
ａ）に示すＴＭ。、モードに変換し反応容器内に放電プ
ラズマを形成している。この装置ではＴＭ。１モードの
伝搬モードによりある程度のプラズマの拡大が可能だが
、例えば５インチ（直径約１５０閤）などの基板の表面
全体に一度に均一にダイヤモンドを合成したりあるいは
エツチングを施すことは不可能であり、生産性の向上、
基板の大型化に対応するなどの点で問題があった。
ロ波プラズマＣＶＤ装置は、第６図に示すように、矩形
導波管内６をＴＥ、、モードで伝送されるマイクロ波を
１本のアンテナ１により円形導波管５に導き、第８図（
ａ）に示すＴＭ。、モードに変換し反応容器内に放電プ
ラズマを形成している。この装置ではＴＭ。１モードの
伝搬モードによりある程度のプラズマの拡大が可能だが
、例えば５インチ（直径約１５０閤）などの基板の表面
全体に一度に均一にダイヤモンドを合成したりあるいは
エツチングを施すことは不可能であり、生産性の向上、
基板の大型化に対応するなどの点で問題があった。
〈発明が解決しようとする課題〉
そこで本発明は、従来のこのような欠点を解決し大型の
プラズマを発生させ大面積の処理を可能とするマイクロ
波プラズマ表面処理装置を提案することを目的としてい
る。
プラズマを発生させ大面積の処理を可能とするマイクロ
波プラズマ表面処理装置を提案することを目的としてい
る。
〈課題解決のための手段〉
すなわち、本発明は、円形の反応容器内へ１本のアンテ
ナを用いマイクロ波を伝搬させプラズマ形成を行うアン
テナ式マイクロ波プラズマ表面処理装置において、該ア
ンテナの先端を複数に分岐させ、高次の伝搬モードによ
りプラズマを形成することを特徴とするアンテナ式マイ
クロ波プラズマ表面処理装置である。
ナを用いマイクロ波を伝搬させプラズマ形成を行うアン
テナ式マイクロ波プラズマ表面処理装置において、該ア
ンテナの先端を複数に分岐させ、高次の伝搬モードによ
りプラズマを形成することを特徴とするアンテナ式マイ
クロ波プラズマ表面処理装置である。
〈作用〉
本発明において、例えば１本のアンテナの下端を４つに
分岐させることにより、円形導波管内及び反応容器内の
電界、磁界の分布は、第８図（Ｃ）に示すようなＴＭ！
Ｉモードとなる。この４分割したアンテナのうち１本当
りが形成するプラズマ領域は小さいが、全体としては拡
大可能である。また、反応容器の中心部におけるプラズ
マ強度は、−見弱いと判断されるが、４つのプラズマの
合成領域となるため、弱くなく、中心から半径方向に渡
って均一なプラズマが得られる。
分岐させることにより、円形導波管内及び反応容器内の
電界、磁界の分布は、第８図（Ｃ）に示すようなＴＭ！
Ｉモードとなる。この４分割したアンテナのうち１本当
りが形成するプラズマ領域は小さいが、全体としては拡
大可能である。また、反応容器の中心部におけるプラズ
マ強度は、−見弱いと判断されるが、４つのプラズマの
合成領域となるため、弱くなく、中心から半径方向に渡
って均一なプラズマが得られる。
〈実施例〉
第１図は本発明の１実施例を示す概略図である。
１本のアンテナ１の下端部を４つに分岐させたアンテナ
部とプラズマ領域４を示している。この実施例において
はＴＭｆｆｉ、モードを形成し、第５図に示されるよう
に１本のアンテナの先端部を４つに分岐させ、分岐アン
テナ間の距離ｄを４０ｍとした。
部とプラズマ領域４を示している。この実施例において
はＴＭｆｆｉ、モードを形成し、第５図に示されるよう
に１本のアンテナの先端部を４つに分岐させ、分岐アン
テナ間の距離ｄを４０ｍとした。
第１図には説明に不必要な矩形導波管や円形導波管は図
示されていないが両得波管の整合がとれるように、アン
テナ部の寸法、プランジャーの位置等の最適化を行って
いる。
示されていないが両得波管の整合がとれるように、アン
テナ部の寸法、プランジャーの位置等の最適化を行って
いる。
また分岐させたアンテナは黄銅型棒であり、この例にお
いてはその棒の断面は円形を用いたが、円形に限らず楕
円形、扇形、パイプ状などを用いてもよい。また材質は
、良導体であればよく、特に表面の酸化や腐食により導
電率の低下を住しない材質であればよい。
いてはその棒の断面は円形を用いたが、円形に限らず楕
円形、扇形、パイプ状などを用いてもよい。また材質は
、良導体であればよく、特に表面の酸化や腐食により導
電率の低下を住しない材質であればよい。
次に上述の本発明装置を用いて、５インチ（１２，５ｃ
ｉ）のダイヤモンド研磨したシリコンウェハ基板（１０
０面）上にダイヤモンド薄膜を形成した結果を示す、原
料ガスとしてメタンＣＨ，を用い、水素ガスＩ＋、との
容量比をｔ：ｔｏｏとした混合ガスを流１６００ｓｃｃ
＋ｗで供給管より反応容器２内に送り全圧力を２０ｔｏ
ｒｒに設定した。また、基板温度は８５０°Ｃ、マイク
ロ波周波数は２．４５ＧＨｚ、マイクロ波電力を１．５
に−として成膜を行った。このような条件の下で約１０
時間のダイヤモンド薄膜合成実験を行ったところ、成膜
速度は１．２μｍ／ｈｒで第２回に示すような膜厚分布
をもつダイヤモンド多結晶膜が得られた。
ｉ）のダイヤモンド研磨したシリコンウェハ基板（１０
０面）上にダイヤモンド薄膜を形成した結果を示す、原
料ガスとしてメタンＣＨ，を用い、水素ガスＩ＋、との
容量比をｔ：ｔｏｏとした混合ガスを流１６００ｓｃｃ
＋ｗで供給管より反応容器２内に送り全圧力を２０ｔｏ
ｒｒに設定した。また、基板温度は８５０°Ｃ、マイク
ロ波周波数は２．４５ＧＨｚ、マイクロ波電力を１．５
に−として成膜を行った。このような条件の下で約１０
時間のダイヤモンド薄膜合成実験を行ったところ、成膜
速度は１．２μｍ／ｈｒで第２回に示すような膜厚分布
をもつダイヤモンド多結晶膜が得られた。
これによると被処理板の中心から５０ｍの位置の膜厚と
、最も厚い部分の膜厚り一との差Δｔは第３図に示す従
来の１本のアンテナ式ＣＶＤ装置を用いた結果である第
４図と比較すると小さくなり、Δｔ／ｌ＋ａ＝１０％と
従来例の３０％に比べ１／３に減少し、均一度が増した
。
、最も厚い部分の膜厚り一との差Δｔは第３図に示す従
来の１本のアンテナ式ＣＶＤ装置を用いた結果である第
４図と比較すると小さくなり、Δｔ／ｌ＋ａ＝１０％と
従来例の３０％に比べ１／３に減少し、均一度が増した
。
また、第２図と第４図の比較かられかるように例えばΔ
ｔ／ｌ＊＝３０％以下が得られる領域は、本発明装置に
よるものの方が広く、すなわち大面積成膜が可能である
ことを示している。
ｔ／ｌ＊＝３０％以下が得られる領域は、本発明装置に
よるものの方が広く、すなわち大面積成膜が可能である
ことを示している。
この実施例ではアンテナの先端を４つに分岐することに
より形成できるＴＭ！ｌモードによる成膜例を示したが
、本発明は４つの分岐に限らず、２つの分岐によるＴＭ
ｚモード、或いは５つ以上の分岐により、さらに高い高
次モードを形成してもよい。
より形成できるＴＭ！ｌモードによる成膜例を示したが
、本発明は４つの分岐に限らず、２つの分岐によるＴＭ
ｚモード、或いは５つ以上の分岐により、さらに高い高
次モードを形成してもよい。
また本発明の実施例では特に述べていないが、中心に対
して回転方向の膜厚を一定にするためアンテナを中心軸
に対して一定速度で回転しなから成膜を行ってもよく、
さらに電子サイクロトロン共鳴の条件を満たすように円
形導波管周辺に磁石を配置してもよい。
して回転方向の膜厚を一定にするためアンテナを中心軸
に対して一定速度で回転しなから成膜を行ってもよく、
さらに電子サイクロトロン共鳴の条件を満たすように円
形導波管周辺に磁石を配置してもよい。
なお、本実施例では表面処理としてＣＶＤについてのみ
説明したが、本発明は、プラズマエンチング等に適用す
ることもできる。
説明したが、本発明は、プラズマエンチング等に適用す
ることもできる。
〈発明の効果〉
本発明装置により大型の均一なプラズマの形成が実現で
きるため、被処理板の大面積化に対応でき、コストダウ
ン、生産性の向上につながる。従って産業上にもたらす
効果は大きい。
きるため、被処理板の大面積化に対応でき、コストダウ
ン、生産性の向上につながる。従って産業上にもたらす
効果は大きい。
第１図は本発明の１実施例を示す概略図、第２図は本発
明装置を用いたときの成膜分布を示す図、第３図は従来
例を説明する概略図、第４図は従来の装置を用いたとき
の成膜分布を示す図、第５図は実施例のアンテナを説明
する図、第６回は従来のアンテナ式マイクロプラズマＣ
ＶＤ装置、第７図は従来のマイクロ波プラズマＣＶＤ装
置、第８図は、ＴＭ＊ｎモードの１ｆｆｆｆ界分布を示
す図で（ａＬ （ｂ）（Ｃ）はそれぞれアンテナの分岐
なし、２本、４本に分岐した例を示し、それぞれ（ａ−
２）は（ａｌ）の、（ｂ−２）は（ｂ−１）の（ｃ−２
）は（ｃ−１）の断面図である。 １・・・アンテナ、 ３・・・被処理板ホルダー、 ５・・・円形導波管、 ７・・・プランジャー ９・・・被処理板、 １１・・・排気口。
明装置を用いたときの成膜分布を示す図、第３図は従来
例を説明する概略図、第４図は従来の装置を用いたとき
の成膜分布を示す図、第５図は実施例のアンテナを説明
する図、第６回は従来のアンテナ式マイクロプラズマＣ
ＶＤ装置、第７図は従来のマイクロ波プラズマＣＶＤ装
置、第８図は、ＴＭ＊ｎモードの１ｆｆｆｆ界分布を示
す図で（ａＬ （ｂ）（Ｃ）はそれぞれアンテナの分岐
なし、２本、４本に分岐した例を示し、それぞれ（ａ−
２）は（ａｌ）の、（ｂ−２）は（ｂ−１）の（ｃ−２
）は（ｃ−１）の断面図である。 １・・・アンテナ、 ３・・・被処理板ホルダー、 ５・・・円形導波管、 ７・・・プランジャー ９・・・被処理板、 １１・・・排気口。
Claims (1)
- 円形の反応容器内へ１本のアンテナを用いマイクロ波
を伝搬させプラズマ形成を行うアンテナ式マイクロ波プ
ラズマ表面処理装置において、該アンテナの先端を複数
に分岐させ、高次の伝搬モードによりプラズマを形成す
ることを特徴とするアンテナ式マイクロ波プラズマ表面
処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15756690A JPH0448078A (ja) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | アンテナ式マイクロ波プラズマ表面処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15756690A JPH0448078A (ja) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | アンテナ式マイクロ波プラズマ表面処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0448078A true JPH0448078A (ja) | 1992-02-18 |
Family
ID=15652486
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15756690A Pending JPH0448078A (ja) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | アンテナ式マイクロ波プラズマ表面処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0448078A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6109208A (en) * | 1998-01-29 | 2000-08-29 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Plasma generating apparatus with multiple microwave introducing means |
-
1990
- 1990-06-18 JP JP15756690A patent/JPH0448078A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6109208A (en) * | 1998-01-29 | 2000-08-29 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Plasma generating apparatus with multiple microwave introducing means |
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