JPH0469414B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、マイクロ波プラズマ処理装置に関す
るものである。

〔発明の背景〕

従来のマイクロ波プラズマ処理装置を第１図に
より説明する。

第１図で、真空排気装置１０が連結され処理ガ
ス導入用のノズルが設けられた上方が開放した真
空容器２０には、石英、アルミナ等の電気絶縁材
料で形成され下端が開放した放電管３０が真空容
器２１と連通して気密に構設されている。放電管
３０の外側には、導電性材料で形成された導波管
４０が放電管３０を含み同心状に配設されてい
る。導波管４０の高さ方向には、独立して操作さ
れる空心ソレノイドコイル等のコイル５０が配設
されている。導波管４０とマイクロ波発生装置６
０とは、導波管、同軸ケーブル等のマイクロ波伝
播手段７０で連結されている。放電管３０の放電
領域に対応して基板電極８０が設けられ、この基
板電極８０はバイアス用の高周波電源９０に接続
されている。基板電極８０の外側には、表面をプ
ラズマの流れ方向に対して直角として高周波バイ
アス用アース電極１００がサポート１０１に設け
られている。電極８０と高周波バイアス用アース
電極１００とは、真空容器２０と電気的に絶縁さ
れ、高周波バイアス用アース電極１００はサポー
ト１０１を介してアースされている。真空容器２
０のノズルは、ガス導管（図示省略）により処理
ガス供給装置（図示省略）に連結されている。

第１図で、真空容器２０と放電管３０とで形成
された空間１１０には、外部より公知の搬送手段
（図示省略）で被処理物、例えば、基板１２０が
搬入され、基板１２０は電極８０に被処理面を上
面として載置される。空間１１０は真空排気装置
１０の作動により所定圧力まで減圧排気される。
その後、空間１１０には、処理ガス供給装置より
ノズル２１を経て処理ガスが所定流量で導入され
ると共に、空間１１０の圧力は、真空排気装置１
０の作動により処理圧力に調整されて維持され
る。一方、マイクロ波発生装置６０で発生した
2.45GHzのマイクロ波は、マイクロ波伝播手段７
０を伝播して導波管４０に導入された後に放電管
３０に吸収され、これにより電界が生じる。ま
た、コイル５０に所定電流を独立して通電するこ
とが磁場が発生する。これら電場と磁場との印加
により放電管３０の放電領域には放電が生じ、こ
の放電により処理ガスはプラズマ化される。更に
高周波電源９０から周波数が100KHz〜10MHzの
高周波電圧が電極８０に引加され、これによりプ
ラズマ中のイオンは加速される。このようなプラ
ズマにより基板１２０は処理され、その後、処理
済みの基板１２０は公知の搬送手段で外部へ搬出
される。

このようなマイクロ波プラズマ処理装置では、
次のような点があつた。

(1) 高周波バイアス用アース電極の有効面積を電
極の面積に対して、３倍以上にしなければなら
ないため、高周波バイアス用アース電極の寸法
が大きくなる。したがつて、この寸法で決定さ
れる放電管およびコイルが必要以上に大きくな
り装置が大型化するため、装置の専有床面積が
増大する。

(2) 装置の大型化を伴い、そのメンテナンス性が
低下する。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、装置の専有床面積を狭小化で
きるマイクロ波プラズマ処理装置を提供すること
にある。

〔発明の概要〕 本発明は、イオンがバイアス電圧の印加により
加速されるマイクロ波プラズマより処理される被
処理物が設置される電極の外側で、かつ、プラズ
マの流れ孔方向表面を沿わせてバイアス用アース
電極を配設したことを特徴とするもので、上記バ
イアス用アース電極の寸法を必要な有効面積を維
持して少さくし、該バイアス用アース電極の寸法
で決定される装置部品が必要以上に大きくなるの
を抑制して装置を小型化しようとしたものであ
る。

〔発明の実施例〕

プラズマ中のイオンを加速するために、バイア
ス電圧、例えば、高周波電圧が印加される場合、
そのバイアス用アース電極、つまり、高周波バイ
アス用アース電極の表面をプラズマの流れ方向に
対して垂直にすれば効率が高く有効であるが、こ
の他に、高周波バイアス用アース電極の表面をプ
ラズマの流れ方向に沿うようにしても効果がある
ことが解つた。これは、本発明者等が種々検討を
重ねた結果、確認されたことであつて、例えば、
処理圧力１×10^-3Torr、処理ガスC₃F₈、マイク
ロ波2.45GHz、出力140W、高周波周波数800KHz
の条件で、高周波バイアス用アース電極の全表面
積の10〜20％が有効利用された。本発明は、この
ような知見のもとになされたものである。

以下、本発明の一実施例を第２図〜第４図によ
り説明する。なお、第２図で第１図と同一装置等
は同一符号で示し説明を省略する。第２図で、高
周波バイアス用アース電極１００′の形状は円筒
であり、高周波バイアス用アース電極１００′は、
基板電極８０の外側で、かつ、その表面がプラズ
マの流れ方向に沿うように１個以上、第３図に示
すように電極８０の中心を中心として６〜10mm間
隔を有しサポート１０１′に同心状に配設されて
いる。なお、高周波バイアス用アース電極１０
０′は、金属汚染を防止するため、高純度のアル
ミニウムで形成することが望ましい。

この場合、高周波電圧のピーク−ピーク間電圧
値（V_p-p）、即ち、振幅と、電圧のゼロレベルを
基準としたプラス側ピーク電圧値とマイナス側ピ
ーク電圧値との相加平均値（Vdc）、即ち、高周
波波形の直流成分との関係は第４図に示すように
なる。第４図で、振幅の値は、高周波出力の増加
と共に増大し、また、高周波波形の直流成分は、
振幅の値が増大するのに従つて比例的に増大す
る。この高周波波形の直流成分が負の電圧とな
り、プラズマ中のイオンはこの負の電圧によつて
加速され、被処理物、例えば、基板１２０の被処
理面に入射し、これにより基板１２０は処理され
る。なお、処理ガスのプラズマ化等は、従来技術
と同様であり説明を省略する。

例えば、６インチ基板を処理する場合、高周波
バイアス用電極の必要な有効面積は530cm²である。
この結果、従来技術における放電管の内径は約32
cmおよびコイル外径は約50cmと必要以上に大きく
なり装置が大型化する。これに対し本実施例のよ
うな装置では、高周波バイアス用アース電極の全
表面積の10〜20％が有効とされ放電管の内径は約
25cmおよびコイルの外径は約45cmと小さくなり装
置をその分だけ小型化できる。

本実施例のようなマイクロ波プラズマ処理装置
では、次のような効果が得られる。

(1) 装置を小型化でき、装置の専有面積を狭小化
できる。

(2) 装置を小型化でき、そのメンテナンス性の低
下を抑制できる。

なお、本実施例では、高周波バイアス用アース
電極の形状を円筒として同心状に１個以上配設し
ているが、その他に、高周波バイアス用アース電
極の形状を帯板とし、これをスパイラル状に巻い
て配設しても良い。更に、形状が円筒の高周波バ
イアス用アース電極の配設個数等は、実用上許容
し得る個数適宜選定すれば良い。また、プラズマ
中のイオンを加速するためのバイアス電圧として
は、上記一実施例での周波数とは異なる周波数の
交流電圧、直流電圧が採用し得る。また、磁界を
用いずにプラズマを生成するタイプの装置にも採
用し得る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、バイアス用アース電極の寸法
を必要な有効面積を接続して小さくできるので、
該バイアス用アース電極の寸法で決定される装置
部品が必要以上に大きくなるのを抑制して装置を
小型化でき装置の専有床面積を狭小化できるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のマイクロ波プラズマ処理装置
の縦断面図、第２図は、本発明によるマイクロ波
プラズマ処理装置の一実施例を示す縦断面図、第
３図は、第２図のＡ−Ａ視断面図、第４図は、第
２図の装置により得た高周波電圧の振幅と負の電
圧との関係線図である。 ３０……放電管、４０……導波管、５０……コ
イル、６０……マイクロ波発生装置、７０……マ
イクロ波伝播手段、８０……電極、９０……高周
波電源、１００′……高周波バイアス用アース電
極、１２０……基板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 磁界とマイクロ波により生成された電界とに
   より処理ガスをプラズマ化すると共に、基板電極
   とアース電極間にバイアス用の高周波電圧を印加
   して前記プラズマ中のイオンを加速し、前記基板
   電極上に載置された被処理物を処理する装置にお
   いて、前記基板電極の外側で、かつ、前記プラズ
   マの流れ方向に表面を沿わせて前記バイアス用の
   アース電極を配置したことを特徴とするマイクロ
   波プラズマ処理装置。