JPH0582289A - マイクロ波プラズマ処理方法および装置 - Google Patents

マイクロ波プラズマ処理方法および装置

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JPH0582289A
JPH0582289A JP3240905A JP24090591A JPH0582289A JP H0582289 A JPH0582289 A JP H0582289A JP 3240905 A JP3240905 A JP 3240905A JP 24090591 A JP24090591 A JP 24090591A JP H0582289 A JPH0582289 A JP H0582289A
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JP
Japan
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plasma
microwave
processing
vacuum container
distribution
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JP3240905A
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English (en)
Inventor
Ryoji Fukuyama
良次 福山
Yutaka Kakehi
豊 掛樋
Taketo Usui
建人 臼井
Yoshinao Kawasaki
義直 川崎
Kazuo Nojiri
一男 野尻
Kimiyuki Ishimaru
公行 石丸
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】マイクロ波によって生成されるプラズマを高密
度、高均一なプラズマとし、被処理物を高速で高均一処
理する。 【構成】マイクロ波を真空容器内に導入して真空容器内
の処理ガスをプラズマ化し、被処理物をプラズマ処理す
るマイクロ波プラズマ処理装置において、真空容器内の
プラズマ密度分布を測定する測定手段と、プラズマ密度
分布の測定値によってマイクロ波出力,処理圧力,処理
ガス流量のいずれかまたは全てを制御する制御手段と、
マイクロ波の出力整合を行なう整合手段とを具備する。

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プラズマ処理
方法および装置に係り、特にマイクロ波を用いて高密度
かつ均一なプラズマを生成するのに好適なマイクロ波プ
ラズマ処理方法および装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】プラズマに入力されるマイクロ波出力を
制御する従来の技術としては、例えば、特開昭61−2
41922号公報記載のようにプラズマ反応処理部内の
プラズマ反応強度を計測する計測部と、その計測結果に
応じ、マイクロ波出力を制御する制御部を設けることに
より、マイクロ波エネルギー量を最適な値に制御しなが
ら、効率的で精度良いプラズマ反応処理を行う処理装置
が示されている。また、特開昭61−1101号公報に
はスタブチューナー方式を有する導波管において出力検
出器の検出データによって自動的に複数のスタブを操作
する駆動系と制御系とを設けることによりマイクロ波を
効率良く、かつ安定に出力させることによりプラズマ処
理工程の信頼性を高めるマイクロ波処理装置が示されて
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、マ
イクロ波出力の効率向上や精度向上に有効な技術が示さ
れている。一方、近年の半導体素子は以前にも増して微
細化され、高均一プラズマによる、より高精度なプラズ
マ処理が要求されるとともに生産性向上のため高速処理
が合わせて要求されている。従来技術では、マイクロ波
出力は高効率、高精度に制御可能であっても、例えば、
プラズマ処理時の被処理物の状態変化によるプラズマイ
ンピーダンスの変化に伴なって局所的にプラズマ密度の
異なる不均一プラズマが生成される場合があった。この
ため、従来技術ではプラズマ状態の監視が充分でない場
合、被処理物は不均一プラズマの発生により高精度に処
理ができないという問題があった。
【0004】本発明の目的は、マイクロ波によって生成
されるプラズマを高密度、高均一なプラズマとし、被処
理物を高速で高均一処理することができるマイクロ波プ
ラズマ処理方法および装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、マイクロ波を真空容器内に導入して前記真空容器内
の処理ガスをプラズマ化し、被処理物をプラズマ処理す
るマイクロ波プラズマ処理装置において、真空容器内の
プラズマ密度分布を測定する測定手段と、プラズマ密度
分布の測定値によってマイクロ波出力,処理圧力,処理
ガス流量のいずれかまたは全てを制御する制御手段と、
マイクロ波の出力整合を行なう整合手段とを具備した装
置とし、マイクロ波プラズマ処理方法において、真空容
器内に生成したプラズマの密度分布を計測し、該計測し
た結果に基づいてプラズマ操作因子を制御するようにし
たものである。
【0006】
【作用】測定手段によって真空容器内に生成されたプラ
ズマの密度分布を測定し、その測定結果に基づいて制御
手段によってマイクロ波出力,処理圧力,処理ガス流量
等のプラズマ操作因子を制御して、プラズマ密度分布の
均一化を図り、また、整合手段によってマイクロ波の整
合をとり真空容器内のプラズマを乱さない範囲でより効
率よくマイクロ波をプラズマに入射させる。これによ
り、高密度,高均一分布プラズマを生成することがで
き、被処理物を高速、高均一にプラズマ処理することが
できる。
【0007】
【実施例】以下、本発明一実施例を図1ないし図3によ
り説明する。図1は、マイクロ波プラズマ処理装置を示
す。プラズマ発生室40と処理室60は真空に保たれて
おり、アルミニウム製の多孔板50によって仕切られて
いる。処理ガス供給手段は、図示を省略したガス供給源
から流量制御弁46及びガス供給源44を介してプラズ
マ発生室40につながる。排気手段は処理室60の排気
口70につながれ、圧力制御弁80及び図示しない真空
ポンプから成る。処理室60には被処理物90が搬入さ
れ、試料台100上に載置される。プラズマ発生室40
に導入した処理ガスをプラズマ化する手段は、マイクロ
波を用いて行ない、この場合、プラズマ発生室40に開
口部を設け、該開口部に石英製の窓30を取付け、マイ
マロ波導波管20の端部に設けたマイクロ波発振器15
からマイクロ波を発振して導波管20によってマイクロ
波を導き、窓30を介してプラズマ発生室40に導入し
て行なう。
【0008】プラズマの制御機構は、図1ないし図3に
示すようにプラズマ密度分布を測定する測定手段200
と、制御手段300とマイクロ波の出力の整合をとる整
合手段400とから構成される。測定手段200は、図
2に示すように集光レンズ202,干渉フィルター20
3,CCDカメラ204から構成される受光素子系20
1と、内部にコンピュータを内蔵し画像イメージ処理が
可能な発光強度比画像処理系205とにより構成され
る。
【0009】制御手段300は、測定手段200の処理
結果に基づいて、マイクロ波発振器15の操作用電流1
6,流量制御弁46,圧力制御弁80の調整が可能であ
る。
【0010】整合手段400は、図3に示すように電流
検出器401,差分検出器402,マイクロ波出力制御
器403,整合器404とにより構成される。
【0011】上記のように構成した装置により、マイク
ロ波発振器15より発生した周波数、例えば、2.45
GHzのマイクロ波は、マイクロ波導波管20内を進行
し窓30を介してプラズマ発生室40内に導かれる。プ
ラズマ発生室40に導入された処理ガスにマイクロ波が
印加され、プラズマ発生室40内にプラズマが発生す
る。プラズマ発生室40と処理室60の間にはアルミニ
ウム製の多孔板50が設けてあり、マイクロ波が処理室
60に進行するのを防止し、主にラジカル成分が処理室
60に導かれるようにしてある。
【0012】この場合、処理ガスに酸素ガスを用いたレ
ジストアッシング処理の場合について詳細に説明する。
プラズマ発生室40に発生した酸素プラズマ光は、図2
に示した集光レンズ202、酸素ラジカル用の干渉フィ
ルター(波長777mm)203、CCDカメラ204
で構成される受光素子系201を通り、プラズマ面内の
分光強度比は電気信号に変換され、内部にコンピュータ
を内蔵する発光強度比画像処理系205によって酸素プ
ラズマ中における酸素ラジカル分布が測定される。
【0013】被処理物の均一化処理のためには被処理物
上に供給される酸素ラジカルが均一になることが重要と
なるため、測定されたラジカル分布測定結果をあらかじ
め許容されうる不均一なラジカル分布データと比較し
て、許容値以下となるように制御手段300にてマイク
ロ波出力、処理圧力、処理ガス流量等を制御する。これ
により、充分均一なプラズマが生成される。その後、電
流検出器401によりマイクロ波の入反射電流が検出さ
れ、差分検出器402に入反射電流差が検出される。マ
イクロ波出力制御器403はこの差分検出器での検出量
を最小にすべく整合器のコントロールを行う。これによ
り、マイクロ波をプラズマに効率良く投入することがで
きるので、高密度プラズマが生成でき、処理の高速化が
できる。
【0014】以上、実施例によれば、高速、高均一プラ
ズマ処理を達成することが可能となる。
【0015】次に、本発明の第2の実施例を図4により
説明する。本図において図1と同符号は同一部材を示
し、説明を省略する。本図が図1と異なるところは、図
4に示す制御手段が、マイクロ波出力の整合手段を制御
できるように構成してあり、マイクロ波出力の整合を行
ないつつプラズマ操作因子を制御しプラズマの均一化を
行なえるようにしたものである。これにより、前記一実
施例と同様の効果があるとともに、前記一実施例よりも
効率的なマイクロ波出力下でのプラズマ処理が可能とな
るので、生成されるプラズマはさらに高密度となり被処
理物の処理が高速化できるという効果がある。
【0016】次に、本発明の第3の実施例を図5により
説明する。本図において図1と同符号は同一部材を示
し、説明を省略する。図5に示す装置では、マイクロ波
の導波管が矩形導波管20,円矩形導波管22,円形導
波管24で構成され、マイクロ波出力の整合手段を構成
する整合器を円形導波管24に設けたものである。整合
器を円形導波管24に設置することにより、整合器によ
ってマイクロ波出力の整合を行なうことはもとより被処
理物面上への電界分布も併せて制御することが可能とな
る。電界分布の制御についてはマイクロ波出力,処理圧
力,処理ガス流量を変えても制御が可能であるが、この
場合は被処理物の処理特性、例えば、処理速度などが変
化してしまう恐れがあるが、本実施例によればこれら因
子を変えることなく電界分布を制御することができるの
で被処理物の処理特性の安定化を図ることができるとい
う効果がある。
【0017】次に、本発明の第4の実施例を図6により
説明する。本図において図1と同符号は同一部材を示
し、説明を省略する。図6は磁界を発生しうるソレノイ
ドコイル110と被処理物に対してプラズマ処理時に高
周波電界によるイオン作用を付加する目的で高周波電源
を付加したマイクロ波プラズマ処理装置となっている。
この場合、制御手段300ではソレノイドコイル110
へのコイル電流値も併せて制御できるようにしてあり、
プラズマ制御は始めにあらかじめ設定された範囲内でコ
イル電流値を制御し、その後マイクロ波出力,処理圧
力,処理ガス流量の因子を適切に制御するようにしてあ
る。本実施例によればコイル磁界とマイクロ波電界を併
用することにより、装置を大型化した場合においても高
密度でかつ高均一なプラズマが得られ大口径の被処理物
でも高速かつ高均一な処理ができるという効果がある。
なお、第4の実施例における磁場を用いたマイクロ波プ
ラズマ処理装置においても、前述した第2、第3の実施
例の構成を適切に組み合わせてよいことはいうまでもな
い。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば、マイクロ波によって生
成されるプラズマを高密度、高均一なプラズマにでき、
被処理物を高速で高均一に処理することができるという
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の一実施例であるマイクロ波プラ
ズマ処理装置を示す構成図である。
【図2】図2はプラズマ密度分布の測定手段部を示す構
成図である。
【図3】図3は図1のマイクロ波出力の整合手段部を示
す構成図である。
【図4】図4は第2の実施例であるマイクロ波プラズマ
処理装置を示す構成図である。
【図5】図5は第3の実施例であるマイクロ波プラズマ
処理装置を示す構成図である。
【図6】図6は第4の実施例であるマイクロ波プラズマ
処理装置を示す構成図である。
【符号の説明】
15……マイクロ波発振器、20……マイマロ波導波
管、40……プラズマ発生室、60……処理室、90…
…被処理物、200……測定手段、300……制御手
段、400……整合手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H05H 1/46 9014−2G // H01L 21/31 C 8518−4M (72)発明者 川崎 義直 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 野尻 一男 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 半 導体設計開発センタ内 (72)発明者 石丸 公行 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所武蔵工場内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】マイクロ波を真空容器内に導入して前記真
    空容器内の処理ガスをプラズマ化し、被処理物をプラズ
    マ処理するマイクロ波プラズマ処理方法において、前記
    真空容器内に生成したプラズマの密度分布を計測し、該
    計測した結果に基づいてプラズマ操作因子を制御するこ
    とを特徴とするマイクロ波プラズマ処理方法。
  2. 【請求項2】前記プラズマ密度分布の計測は、前記プラ
    ズマの発光強度分布を計測して行なう請求項1記載のマ
    イクロ波プラズマ処理方法。
  3. 【請求項3】前記発光強度分布の計測は、特定波長の発
    光強度を計測して行なう請求項2記載のマイクロ波プラ
    ズマ処理方法。
  4. 【請求項4】マイクロ波を真空容器内に導入して前記真
    空容器内の処理ガスをプラズマ化し、被処理物をプラズ
    マ処理するマイクロ波プラズマ処理装置において、前記
    真空容器内のプラズマ密度分布を測定する測定手段と、
    前記プラズマ密度分布の測定値によってマイクロ波出
    力,処理圧力,処理ガス流量のいずれかまたは全てを制
    御する制御手段と、前記マイクロ波の出力整合を行なう
    整合手段とを具備したことを特徴とするマイクロ波プラ
    ズマ処理装置。
  5. 【請求項5】前記測定手段はプラズマの発光強度を測定
    してなる請求項4記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
  6. 【請求項6】前記測定手段は特定波長を選択するフィル
    ターを有する請求項5記載のマイクロ波プラズマ処理装
    置。
  7. 【請求項7】請求項4記載のマイクロ波プラズマ処理装
    置において、ECRプラズマを発生させるソレノイドコ
    イルを設け、前記制御手段によって前記ソレノイドコイ
    ルへの電流を制御するマイクロ波プラズマ処理装置。
JP3240905A 1991-09-20 1991-09-20 マイクロ波プラズマ処理方法および装置 Pending JPH0582289A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000024235A1 (fr) * 1998-10-20 2000-04-27 Tokyo Electron Limited Procede permettant de mesurer les ions negatifs dans un plasma, et procede et dispositif permettant de traiter un plasma
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CN104566454A (zh) * 2014-12-16 2015-04-29 广东新优威印刷装备科技有限公司 一种锅炉点火方法

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