JPH05242998A - プラズマ装置 - Google Patents
プラズマ装置Info
- Publication number
- JPH05242998A JPH05242998A JP4041577A JP4157792A JPH05242998A JP H05242998 A JPH05242998 A JP H05242998A JP 4041577 A JP4041577 A JP 4041577A JP 4157792 A JP4157792 A JP 4157792A JP H05242998 A JPH05242998 A JP H05242998A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＥＣＲプラズマ装置において、低ガス圧や低
マイクロ波電力等の放電の開始しにくい条件下でも安定
に放電を開始させる装置構造を提供する。 【構成】 マイクロ波９が基板支持台７で反射されて形
成する定在波１０の腹１１の位置にＥＣＲポイント１６
が重ねられており、ＥＣＲポイント１６における電子は
進行マイクロ波のみの場合の２倍のマイクロ波電界によ
り加速され、ガス分子の電離に必要な高エネルギー電子
が効率的に生成されて容易に放電する。
マイクロ波電力等の放電の開始しにくい条件下でも安定
に放電を開始させる装置構造を提供する。 【構成】 マイクロ波９が基板支持台７で反射されて形
成する定在波１０の腹１１の位置にＥＣＲポイント１６
が重ねられており、ＥＣＲポイント１６における電子は
進行マイクロ波のみの場合の２倍のマイクロ波電界によ
り加速され、ガス分子の電離に必要な高エネルギー電子
が効率的に生成されて容易に放電する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマ装置の構造、
特にＥＣＲプラズマ装置の放電開始を容易にする装置構
造に関する。
特にＥＣＲプラズマ装置の放電開始を容易にする装置構
造に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＥＣＲプラズマ装置はマグネトロン発振
管などで発生させたマイクロ波（通常、工業用周波数
２．４５ＧＨｚを用いる）を導波管を用いてプラズマ発
生室内に導入し、プラズマ発生室内に形成された外部磁
場（マイクロ波の周波数が２．４５ＧＨｚの場合８７５
Ｇ）中で電子を電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）によ
り連続加速し、それによって発生した高エネルギー電子
の衝突電離作用（α作用）によってプラズマを維持する
プラズマ装置である。電子は旋回運動を行いながら加速
し続けるため電子がプラズマ発生室壁面等に衝突するま
でにガス分子に衝突する確率が高く、平行平板電極形の
プラズマ装置では困難な１０-3〜１０-1Ｐａの比較的低
いガス圧においても安定にプラズマが生成する。また、
電子はマイクロ波の１周期以上にわたって連続的に加速
されうるため、低いマイクロ波電界強度でも効率的にプ
ラズマが生成する。更に、シース電圧が比較的小さくイ
オン照射による基板へのダメージが小さい、電極をプラ
ズマ発生室中に挿入する必要が無く電極金属による汚染
が無いなどの特徴がある。これらの特徴をいかして、Ｅ
ＣＲプラズマ装置は低ダメージで異方性加工を行えるド
ライエッチング装置や、低ダメージで被覆性良好なプラ
ズマＣＶＤ装置等に応用されている。
管などで発生させたマイクロ波（通常、工業用周波数
２．４５ＧＨｚを用いる）を導波管を用いてプラズマ発
生室内に導入し、プラズマ発生室内に形成された外部磁
場（マイクロ波の周波数が２．４５ＧＨｚの場合８７５
Ｇ）中で電子を電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）によ
り連続加速し、それによって発生した高エネルギー電子
の衝突電離作用（α作用）によってプラズマを維持する
プラズマ装置である。電子は旋回運動を行いながら加速
し続けるため電子がプラズマ発生室壁面等に衝突するま
でにガス分子に衝突する確率が高く、平行平板電極形の
プラズマ装置では困難な１０-3〜１０-1Ｐａの比較的低
いガス圧においても安定にプラズマが生成する。また、
電子はマイクロ波の１周期以上にわたって連続的に加速
されうるため、低いマイクロ波電界強度でも効率的にプ
ラズマが生成する。更に、シース電圧が比較的小さくイ
オン照射による基板へのダメージが小さい、電極をプラ
ズマ発生室中に挿入する必要が無く電極金属による汚染
が無いなどの特徴がある。これらの特徴をいかして、Ｅ
ＣＲプラズマ装置は低ダメージで異方性加工を行えるド
ライエッチング装置や、低ダメージで被覆性良好なプラ
ズマＣＶＤ装置等に応用されている。
【０００３】図２に従来のＥＣＲプラズマ装置の装置構
造を示す。ＥＣＲに必要な外部磁場１５は、永久磁石や
電磁コイルによって形成するが、磁場形状や磁場強度を
自由に変えられるという利点から電磁コイル６が多用さ
れている。磁場形状を発散磁場形にした場合は電子のド
リフトによって生ずる電界により正イオンの引出しが行
われる。この場合は通例、基板支持台７はＥＣＲポイン
ト１６から離れた位置に置かれる。また、磁場形状をほ
ぼ平行磁場形にし、発散磁場による正イオンの引出しを
利用せず、基板８の表面に生ずるシース電圧によるイオ
ンの加速のみを利用する場合もある。この場合には磁場
勾配によるイオンの加速を極力抑制するため、プラズマ
が最も生成し易いＥＣＲポイント１６を基板８の直上に
配置する。この様に、ＥＣＲポイント１６の基板支持台
７に対する相対位置は、その目的に応じて微妙に調整さ
れる。
造を示す。ＥＣＲに必要な外部磁場１５は、永久磁石や
電磁コイルによって形成するが、磁場形状や磁場強度を
自由に変えられるという利点から電磁コイル６が多用さ
れている。磁場形状を発散磁場形にした場合は電子のド
リフトによって生ずる電界により正イオンの引出しが行
われる。この場合は通例、基板支持台７はＥＣＲポイン
ト１６から離れた位置に置かれる。また、磁場形状をほ
ぼ平行磁場形にし、発散磁場による正イオンの引出しを
利用せず、基板８の表面に生ずるシース電圧によるイオ
ンの加速のみを利用する場合もある。この場合には磁場
勾配によるイオンの加速を極力抑制するため、プラズマ
が最も生成し易いＥＣＲポイント１６を基板８の直上に
配置する。この様に、ＥＣＲポイント１６の基板支持台
７に対する相対位置は、その目的に応じて微妙に調整さ
れる。
【０００４】なお図２において、１はマイクロ波発振
管、２は導波管、３はテーパ導波管、４はマイクロ波導
入窓、５はプラズマ発生室、６はコイル、９はマイクロ
波、１０は定在波である。
管、２は導波管、３はテーパ導波管、４はマイクロ波導
入窓、５はプラズマ発生室、６はコイル、９はマイクロ
波、１０は定在波である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述したようにＥＣＲ
プラズマ装置は、一旦放電を開始するとＥＣＲポイント
で効率的にマイクロ波電力が電子のエネルギーに変換さ
れ、低ガス圧，低電界強度でも安定にプラズマを生成し
続ける。しかし、ガス圧が特に低い場合、印加マイクロ
波電力が小さい場合など、条件によっては放電の開始自
体がなかなか起こらない場合がある。
プラズマ装置は、一旦放電を開始するとＥＣＲポイント
で効率的にマイクロ波電力が電子のエネルギーに変換さ
れ、低ガス圧，低電界強度でも安定にプラズマを生成し
続ける。しかし、ガス圧が特に低い場合、印加マイクロ
波電力が小さい場合など、条件によっては放電の開始自
体がなかなか起こらない場合がある。
【０００６】本発明の目的は、この様な条件下におけ
る、放電開始が起こりにくいという問題を解決したプラ
ズマ装置を提供することにある。
る、放電開始が起こりにくいという問題を解決したプラ
ズマ装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、磁場中を運動
する電子とマイクロ波の電子サイクロトロン共鳴（ＥＣ
Ｒ）によりプラズマを生成するプラズマ装置において、
ＥＣＲが起こる磁場強度をもつ位置（ＥＣＲポイント）
が、前記マイクロ波が放電開始前に形成する定在波の腹
の位置と一致しているか、あるいは前記腹の周辺で電界
強度が前記腹の電界強度の７０％以上である領域内に存
在することを特徴とする。
する電子とマイクロ波の電子サイクロトロン共鳴（ＥＣ
Ｒ）によりプラズマを生成するプラズマ装置において、
ＥＣＲが起こる磁場強度をもつ位置（ＥＣＲポイント）
が、前記マイクロ波が放電開始前に形成する定在波の腹
の位置と一致しているか、あるいは前記腹の周辺で電界
強度が前記腹の電界強度の７０％以上である領域内に存
在することを特徴とする。
【０００８】
【作用】図２に示した従来の装置構造においては、プラ
ズマ発生室５内に導入されたマイクロ波９はプラズマ発
生室５内にプラズマが発生するまでは、ほとんど基板支
持台７で反射されることが多く、基板支持台前面に定在
波１０を形成する。図２の様に定在波の節１２，１４の
辺りにＥＣＲポイント１６があると、ＥＣＲポイント１
６にある電子に作用する電界の強度は小さく、効率よく
電子が加速されない。一方、腹１１，１３の位置にＥＣ
Ｒポイントがあると、入射波のみの場合の２倍の電界が
ＥＣＲポイントにある電子に作用するため、効率よく電
子の加速が行われ、放電が開始し易くなる。
ズマ発生室５内に導入されたマイクロ波９はプラズマ発
生室５内にプラズマが発生するまでは、ほとんど基板支
持台７で反射されることが多く、基板支持台前面に定在
波１０を形成する。図２の様に定在波の節１２，１４の
辺りにＥＣＲポイント１６があると、ＥＣＲポイント１
６にある電子に作用する電界の強度は小さく、効率よく
電子が加速されない。一方、腹１１，１３の位置にＥＣ
Ｒポイントがあると、入射波のみの場合の２倍の電界が
ＥＣＲポイントにある電子に作用するため、効率よく電
子の加速が行われ、放電が開始し易くなる。
【０００９】
【実施例】図１は本発明の実施例を説明する図で、放電
開始前の状態を示している。石英製のマイクロ波導入窓
４から、２．４５ＧＨｚ，１００Ｗのマイクロ波９が１
０-3ＰａのＡｒガスで満たされたプラズマ発生室５内に
導入されると、マイクロ波９はアルミ製の基板支持台７
で反射されて基板支持台７前面に定在波１０を形成す
る。基板支持台７に最も近い定在波の腹（第１の腹１
１）の位置は基板支持台から３．１ｃｍ離れた位置であ
る。２．４５ＧＨｚのマイクロ波周波数に対応するＥＣ
Ｒポイント１６（磁場強度８７５Ｇ）は、コイル６の電
流を調整することにより第１の腹１１の位置に一致させ
てある。第１の腹１１の位置にある電子はＥＣＲにより
効率よく加速されるため、１０-3Ｐａの低ガス圧，１０
０Ｗの小さい電力であってもマイクロ波電力の印加と同
時に遅れなく放電を開始する。
開始前の状態を示している。石英製のマイクロ波導入窓
４から、２．４５ＧＨｚ，１００Ｗのマイクロ波９が１
０-3ＰａのＡｒガスで満たされたプラズマ発生室５内に
導入されると、マイクロ波９はアルミ製の基板支持台７
で反射されて基板支持台７前面に定在波１０を形成す
る。基板支持台７に最も近い定在波の腹（第１の腹１
１）の位置は基板支持台から３．１ｃｍ離れた位置であ
る。２．４５ＧＨｚのマイクロ波周波数に対応するＥＣ
Ｒポイント１６（磁場強度８７５Ｇ）は、コイル６の電
流を調整することにより第１の腹１１の位置に一致させ
てある。第１の腹１１の位置にある電子はＥＣＲにより
効率よく加速されるため、１０-3Ｐａの低ガス圧，１０
０Ｗの小さい電力であってもマイクロ波電力の印加と同
時に遅れなく放電を開始する。
【００１０】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によればＥＣ
Ｒプラズマ装置における放電の開始を、低ガス圧時や低
マイクロ波電力時を含めて常に安定に行うことができ、
プラズマプロセスの高制御化が図られる。その結果、こ
のプラズマ装置を用いたドライエッチング工程やＣＶＤ
工程の高制御化，安定化を図ることができる。
Ｒプラズマ装置における放電の開始を、低ガス圧時や低
マイクロ波電力時を含めて常に安定に行うことができ、
プラズマプロセスの高制御化が図られる。その結果、こ
のプラズマ装置を用いたドライエッチング工程やＣＶＤ
工程の高制御化，安定化を図ることができる。
【図１】本発明によるＥＣＲプラズマ装置の実施例の説
明図である。
明図である。
【図２】従来のＥＣＲプラズマ装置の説明図である。
【符号の説明】 １ マイクロ波発振管 ２ 導波波 ３ テーパ導波管 ４ マイクロ波導入窓 ５ プラズマ発生室 ６ コイル ７ 基板支持台 ８ 基板 ９ マイクロ波 １０ 定在波 １１ 第１の腹 １２ 第１の節 １３ 第２の腹 １４ 第２の節 １５ 外部磁場 １６ ＥＣＲポイント
Claims (1)
- 【請求項１】磁場中を運動する電子とマイクロ波の電子
サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）によりプラズマを生成す
るプラズマ装置において、ＥＣＲが起こる磁場強度をも
つ位置（ＥＣＲポイント）が、前記マイクロ波が放電開
始前に形成する定在波の腹の位置と一致しているか、あ
るいは前記腹の周辺で電界強度が前記腹の電界強度の７
０％以上である領域内に存在することを特徴とするプラ
ズマ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4041577A JP2871266B2 (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | プラズマ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4041577A JP2871266B2 (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | プラズマ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05242998A true JPH05242998A (ja) | 1993-09-21 |
| JP2871266B2 JP2871266B2 (ja) | 1999-03-17 |
Family
ID=12612300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4041577A Expired - Lifetime JP2871266B2 (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | プラズマ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2871266B2 (ja) |
-
1992
- 1992-02-27 JP JP4041577A patent/JP2871266B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2871266B2 (ja) | 1999-03-17 |
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