JPH06120148A - 有磁場マイクロ波プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】有磁場マイクロ波プラズマ処理装置の排気口等
の空間の所定の位置にマイクロ波反射部材を設け、大面
積にわたる均一処理を可能にする。 【構成】真空室１に接続された排気口１８等空間のう
ち、少なくとも電子サイクロトロン共鳴面２０、試料保
持面、及びマイクロ波が試料に達するまでに通過する部
分に金属メッシュ等の導電性材料からなる反射部材１２
を設置した。加えて大面積均一処理を可能にするため、
上記反射部材１２を真空室１内壁とほぼ同一の形状とな
るように配置した。これによりマイクロ波に対して真空
室１の対称性が向上し、均一なマイクロ波の伝搬が可能
となる。 【効果】本発明によれば、電子サイクロトロン共鳴面２
０、試料保持面等においてマイクロ波に対する装置の対
称性を向上させることにより、排気コンダクタンスを十
分確保した上で大面積にわたって均一な処理が可能とな
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を
利用して成膜あるいはエッチング等を行なうマイクロ波
プラズマ処理装置に係り、特に大面積均一処理に好適な
電子サイクロトロン共鳴を起こす有磁場マイクロ波プラ
ズマ処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種のマイクロ波プラズマ処理装置に
関しては、例えば特開昭５９−３０１８号公報等に記載
されているように、真空室を備え、これに接続された真
空排気手段を用いて真空排気を行なう一方、真空室のま
わりには電子サイクロトロン共鳴を起こすための磁場形
成手段を備えている。さらに前記磁場との相互作用で電
子サイクロトロン共鳴を起こしうる周波数のマイクロ波
は、マグネトロンから矩形導波管等のマイクロ波導入手
段を通って真空室内に導入される。

【０００３】また、成膜あるいはエッチングを行なうた
めの反応ガスおよびプラズマを維持するための放電ガス
を真空室に導入する手段とを備えている。かかる装置の
真空室内で有磁場マイクロ波放電を起こし、基板上に成
膜もしくは被処理物をエッチングする。しかし、この種
のマイクロ波プラズマ処理装置では、排気口等の空間が
あることに起因する基板処理の不均一性についての配慮
が不足していた。特に大面積の基板に対するプラズマ処
理においてこの不均一性は重大な問題である。この基板
処理の不均一性の原因は、排気口内にマイクロ波が漏れ
ることによるものと解され、従来においても電子サイク
ロトロン共鳴を起こす方式のマイクロ波プラズマ処理装
置ではないが（無磁場マイクロ波プラズマ処理装置と云
う）、ガスは透過するがマイクロ波は反射する導体メッ
シュ等で排気口を覆うことが提案されている。すなわ
ち、排気口をメッシュ等で完全に覆うことにより、ガス
の流れを妨げずに真空室内全体を同軸状のマイクロ波共
振構造とし、安定した成膜を行うというものである。な
お、これに関するものとしては例えば、特開昭６３−７
３７４号公報あるいは特開昭６３−７３７５号公報等が
挙げられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の真空室を同軸状のマイクロ波共振構造とする無磁場マ
イクロ波プラズマ処理装置では、排気口を導体メッシュ
で完全に覆ったことによる排気コンダクタンスの低下の
問題については配慮が不十分であった。また、生産性を
向上させるため真空室の真空を破らずに試料交換を行う
方法がよく用いられるが、この試料交換のための空間に
関する考慮はされていない。すなわち、この空間を完全
にメッシュ等で塞いでしまうと、真空を破らずに試料交
換を行うことが困難になるのである。

【０００５】さらに最も考慮不足である点は、本発明の
ような電子サイクロトロン共鳴を利用した有磁場マイク
ロ波プラズマ処理装置の場合には、電子サイクロトロン
共鳴を起す面付近での排気口等の空間の構成が極めて重
要であるにもかかわらず十分に配慮されていなかったこ
とである。すなわち、電子サイクロトロン共鳴を用いた
有磁場マイクロ波放電の場合は、上記のように真空室全
体を共振構造とする考慮では不十分であり、電子サイク
ロトロン共鳴を起す面が処理の安定性や均一性に対して
重要であるにもかかわらず、その付近の真空室壁の排気
口、試料基板交換のための空間等に関して全く配慮され
ていないことである。

【０００６】したがって、本発明の目的は、かかる従来
の問題点を解消することにあり、大口径の排気口あるい
は試料基板交換に用いる空間等を備えた場合でも、大面
積にわたって高速かつ均一な処理を可能とする改良され
た有磁場マイクロ波プラズマ処理装置を提供することで
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は真空室に、真
空排気手段と、試料保持手段と、反応ガスおよび放電ガ
ス導入手段と、電子サイクロトロン共鳴を起こすための
磁場形成手段と、マイクロ波電力供給手段とを備え、前
記真空排気手段の排気口の少なくとも一部をマイクロ波
導入窓から試料保持手段の少なくとも試料保持面に至る
間の真空室側壁面に存在するように配設すると共に、前
記磁場形成手段により形成される電子サイクロトロン共
鳴面を前記マイクロ波導入窓から前記試料保持面に至る
間の空間位置に形成するようにしたマイクロ波プラズマ
処理装置であって、前記真空室側壁面をマイクロ波反射
部材で構成し、マイクロ波の軸対称性を保持するように
して成る有磁場マイクロ波プラズマ処理装置により、達
成される。

【０００８】すなわち、前述の排気口、試料交換のため
の空間等のうち、少なくとも前記電子サイクロトロン共
鳴面、試料保持面及びそこにマイクロ波が達するまでの
真空室壁に位置する部分に、マイクロ波を反射する反射
部材、もしくはプラズマ処理に使用する気体は透過する
がマイクロ波は反射するような反射部材を配置すること
で達成される。

【０００９】電子サイクロトロン共鳴を利用したマイク
ロ波プラズマ処理装置では、通常は排気口をマイクロ波
導入部に対して試料保持面より後方の同軸方向に備えた
構成が一般的である。しかし、大面積の試料基板を処理
するには排気口を大きくして排気コンダクタンスを向上
させるために、設計の容易さからマイクロ波の進行方向
に直交する真空室壁面（真空室横面）に設置する場合が
しばしばある。また、試料交換のための空間についても
同様の理由から多くの場合、真空室横面にある。そこで
このように真空壁面に形成された空間のうち、少なくと
も前記電子サイクロトロン共鳴面、試料保持面及びそこ
にマイクロ波が達するまでの部分を、真空室壁面とほぼ
同一の形状となるように前記マイクロ波反射部材で覆う
構成としたものである。

【００１０】但し、電子サイクロトロン共鳴面、試料保
持面がいずれも排気口や基板交換のための空間等に関係
のない位置にある場合や、マイクロ波が試料に達するま
での真空室壁に排気口や試料交換のための空間等がない
場合は、本発明のような構成は必ずしも必要としない。
しかし前記場所に少しでも排気口、試料交換のための空
間等が位置する場合には、本発明のような構成とする必
要がある。

【００１１】真空室は、円筒状の場合が最も良く用いら
れる。これはマイクロ波伝播に関して均一性向上のため
に有利だからである。そこで具体的には排気口や試料交
換のための空間等も曲面状に前記マイクロ波反射部材で
覆う必要がある。

【００１２】前記機能を備えたは反射部材としては、使
用するマイクロ波の波長よりも十分に小さい開口径を有
する導体メッシュや、導体の一部に使用するマイクロ波
の波長よりも十分に小さい穴をあけた、いわゆるパンチ
ングボード等を設けることが望ましい。しかし、開口部
分が小さいと十分な排気コンダクタンスを得ることが不
可能となるためマイクロ波の反射機能を十分に保持つつ
出来るだけ大きな開口とすることが望ましい。さらに試
料交換のための空間等で、必ずしも気体の透過をよくす
る必要がない場所には、穴等のない導体板を用いること
もできる。いずれの場合もこれらの部材を真空室内壁と
電気的に充分に接続する必要がある。

【００１３】

【作用】真空室内にマイクロ波を導入し、マイクロ波プ
ラズマを用いて試料の処理を行なうマイクロ波プラズマ
処理装置においては、マイクロ波を導入する手段のみな
らず真空室、試料保持手段等もマイクロ波回路として作
用するため、その形状、大きさ等については充分考慮す
る必要がある。特開昭６３−７３７４号公報、特開昭６
３−７３７５号公報あるいは本発明のように、排気口や
試料交換のための空間等が真空室壁面にあるとマイクロ
波伝播に対しての対称性が悪くなり、結果として大面積
均一処理を行なうことが困難になる。また、これらの影
響を打ち消す装置構成を設計するには多くの労力を要す
る。そこでこれらの空間を、プラズマ処理に使用する気
体は透過するがマイクロ波は反射する部材で覆うことが
必要となる。

【００１４】これらのマイクロ波反射部材は導体からな
り、気体が十分透過出来るようにメッシュ状としたり、
小さい穴をあける必要がある。しかしマイクロ波を透過
させないように、メッシュや穴の最大径は使用するマイ
クロ波の波長より十分短いこと、好ましくは波長の１／
４以下の長さにする必要がある。そして気体が良好に透
過するように開口率も十分とる必要があるため、好まし
くはメッシュ状の導電性部材が有効である。設置にあた
っては、真空室内壁と電気的に良く接続することが必要
であり、例えば溶接固定等を行なうことで、マイクロ波
は導電性部材を真空室内壁と同様に表面電流として伝搬
出来る。この結果、対称性が良くなり均一な処理が可能
となる。またこの導電性部材は、マイクロ波の装置外部
への漏洩防止効果をも一部兼ねている。

【００１５】しかしこの方法で前記空間を完全に覆って
しまうと、メッシュ状にしても、排気コンダクタンスは
若干悪くなる。もともと排気コンダクタンス向上を目的
として横方向排気としたために生じた課題の解決手段な
のであるから、排気コンダクタンスの悪化は最小限にす
る必要がある。また、試料交換のための空間に関して
は、完全に覆ってしまうと試料交換に支障をきたす。即
ち試料が通過する空間確保のため、試料交換を行なった
後に導電性部材で覆う等の細工が必要となり、装置構成
が複雑になる。

【００１６】また、有磁場の場合の電子サイクロトロン
共鳴面近傍の真空室形状に関しては不明確なことが多
い。

【００１７】そこで発明者等は特に電子サイクロトロン
共鳴を利用した有磁場マイクロ波プラズマ処理装置に関
して研究を重ね、以下の知見を得た。すなわち、有磁場
マイクロ波プラズマ処理装置の場合は、大面積均一処理
のためのマイクロ波に対する真空室の対称性が必要なの
は、第１にマイクロ波導入窓から電子サイクロトロン共
鳴を起こす面に至る空間であり、第２に電子サイクロト
ロン共鳴を起す面から試料保持面に至る空間であって、
真空室全体が対称な共振構造として作用することはそれ
ほど重要でないという結論を実験的に得た。つまり有磁
場マイクロ波プラズマ処理装置においては、真空室全体
が共振構造として作用する必要はなく、マイクロ波導入
部から電子サイクロトロン共鳴面を経て、試料保持面ま
での部分の対称性のみが大切であるという結論に達し
た。その理由は、マイクロ波導入手段から真空室へ導入
されたマイクロ波は電子サイクロトロン共鳴を起こす面
でその殆どが吸収、反射されるからでる。また、一部は
電子サイクロトロン共鳴面を透過して試料へ達すること
も判明したため、試料保持面付近でもマイクロ波に対し
て真空室を対称な形状とする必要がある。このことは従
来の無磁場マイクロ波放電の場合には得られない知見で
あり、電子サイクロトロン共鳴を用いる有磁場マイクロ
波放電を利用することにのみ特有の現象である。 以上
の知見に基づいて本発明は為されたものであり、真空室
内の排気口、試料交換のための空間等のうち、少なくと
もマイクロ波導入部から電子サイクロトロン共鳴面を経
て、試料保持面までの空間に位置する部分を、前記マイ
クロ波反射部材で覆った構成のマイクロ波プラズマ処理
装置としたものである。

【００１８】この構成は前述した従来の無磁場マイクロ
波プラズマ処理装置に一見類似しているように見える
が、目的及び作用効果において明らかに異なっている。

【００１９】すなわち、従来の無磁場マイクロ波放電の
場合は、電子サイクロトロン共鳴面のようなマイクロ波
を殆ど吸収、反射する場所を持たないため、真空室全体
を共振構造とすることが重要であった。そこで排気口等
の空間は完全にメッシュ等の部材で覆う必要があった。
これに対し本発明のような電子サイクロトロン共鳴を用
いる有磁場マイクロ波放電では、電子サイクロトロン共
鳴面でマイクロ波のほとんどは吸収、反射されるので、
真空室全体を共振構造とする必要はない。ここで重要な
のは、電子サイクロトロン共鳴面や試料保持面及びそこ
にマイクロ波が達するまでの真空室の対称性である。こ
れらの空間の真空室壁を対称にしておけば、真空室全体
を共振構造とする必要はない。

【００２０】さらに従来例では、マイクロ波の進行方向
と平行に設置した試料上での均一性を得るためにも排気
口等の空間は完全にメッシュ等の部材で覆う必要があっ
た。しかし、本発明で必要なのは、マイクロ波の進行方
向と直交して設置した板状試料での均一性であるため、
前記部分の真空室の対称性を確保すれば充分なのであ
る。むしろ真空室内の排気口を完全にメッシュ等で覆う
ことで生じた試料交換や排気コンダクタンスの低下等に
関する課題や制約を解決する上で、本発明は有効であ
る。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の代表的な実施例を図面により
説明する。 〈実施例１〉図１は、本発明の一実施例を示す有磁場マ
イクロ波プラズマ処理装置の要部縦断正面図である。本
実施例はＣＶＤ成膜装置に適用した場合を例に説明する
ものである。この種の装置においては高速成膜の必要性
から大流量のガスを流す必要があり、排気口１８は軸流
排気方式ではなくて、排気コンダクタンスを多くとるた
めに真空室１の横面に設置した、いわゆる横排気方式と
なっている。

【００２２】電子サイクロトロン共鳴面２０は、コイル
４、５の磁場の大きさにより排気口内の位置にかかるよ
うに設定されている。そして基板７及び基板ホルダー６
も共に排気口内の位置に設定されている。１２は排気口
１８に設けられたマイクロ波反射部材であり、その一端
部からマイクロ波の進行方向に伸びて基板ホルダー６の
試料保持面の位置に達する高さまで設置してある。

【００２３】このマイクロ波反射部材１２の形状は、真
空室１の内部形状がマイクロ波に対して対称性がよくな
るように、図３（ａ）の要部平面図に示したように真空
室内壁の延長線状に、真空室１と同一形状になるように
設置されている。なお、この材質は導体部材からなり、
図２（ａ）に示すような約１０ｍｍ×１０ｍｍのステン
レスメッシュ２１を用いた。このメッシュ２１の間隙
は、使用するマイクロ波（周波数２．４５ＧＨｚ）の波
長約１２３ｍｍに対して１／４以下であり本発明の効果
を得るに充分である。

【００２４】この反射部材１２は成膜時に形成される電
子サイクロトロン共鳴面２０と試料保持面を含む排気口
１８の約半分の部分を充分に覆っており、さらに排気口
１８の残りの半分の部分（約１００ｍｍ）は前記反射部
材１２で覆われていない構成になっている。この反射部
材１２の一端部は排気口１８内部に溶接固定されてお
り、電気的導通が充分とれるようになっている。

【００２５】以下、この装置を用いて、試料としての板
状ガラス基板７に窒化シリコン膜をＣＶＤ法で形成する
方法について述べる。第１の工程として、ロータリーポ
ンプ１５及びターボ分子ポンプ１４を用いて真空室１内
を０．０００１Ｐａ程度に高真空に排気した。第２の工
程として、ガス供給手段１１よりモノシランと窒素とを
各々５ｃｃｍ（１ｃｃｍは１気圧、２５℃で毎分１ｃｃ
の流量を示す）、５０ｃｃｍほど、ガス吹き出し部１０
を通して真空室１内に導入した。

【００２６】第３の工程として、メインバルブ１３を調
整して、真空室１内圧力を約０．１Ｐａに保った。第４
の工程として、主コイル４及び補助コイル５の電流を調
整して、ガス吹き出し部１０からマイクロ波の進行方向
に向かって約１００ｍｍの位置に電子サイクロトロン共
鳴を起こすための０．０８７５テスラの磁場を形成し
た。これにより、電子サイクロトロン共鳴面２０は、図
１に示したように排気口１８内の位置にかかるように形
成されている。第５の工程として、導波管２および石英
製マイクロ波導入窓１９を通してマイクロ波供給手段３
から周波数２．４５ＧＨｚ、電力１００Ｗのマイクロ波
を真空室１内に導入し、放電を開始した。

【００２７】この結果、１００ｍｍ×１００ｍｍのガラ
ス基板７上に５分間で約６００ｎｍの窒化シリコン膜が
形成された。図３（ｂ）に本発明のマイクロ波反射部材
１２の有無による基板位置と膜厚分布との関係の変化を
示す。なお、同図において基板上位置Ａ−Ａ´は同図
（ａ）に示した平面の位置を表示している。この図から
明らかなように反射部材１２を真空室１内壁と同一形状
になるように配置した本実施例は、比較例のそれより、
成膜がより一層均一に行なわれていることがわかる。

【００２８】なおこの場合、反射部材１２が排気口１８
を完全に覆っていても、成膜時の効果としては同様であ
る。それは前述したように、電子サイクロトロン共鳴を
利用した有磁場マイクロ波放電の場合、重要なのは電子
サイクロトロン共鳴面２０と試料保持面及びそれらにマ
イクロ波が達するまでの真空室１の内壁形状であり、そ
れ以外の部分はほとんど関係ないからである。むしろ排
気口１８を完全に塞いでしまうと、排気コンダクタンス
の低下を招くことになり好ましくない。したがって、こ
の種の構造の排気口を有する装置において反射部材１２
は、電子サイクロトロン共鳴面２０と、試料保持面、及
びそれらにマイクロ波が達するまでの排気口１８さえカ
バーしていればよいが、若干の余裕を持って長めに設置
することが望ましい。

【００２９】〈実施例２〉この実施例は、前記マイクロ
波反射部材１２にメッシュ２１ではなく銅板のパンチン
グボードを用いた場合である。その平面形状を図２
（ｂ）に示す。この場合も実施例１と同様に、反射部材
１２は真空室１の排気口１８に溶接固定され、充分な電
気的導通を確保する必要がある。また、真空室１内の排
気を容易とするために、銅板には直径２０ｍｍの穴２２
が全面に亘って開けてある。この穴２２の大きさは大き
いほど排気コンダクタンスは良くなるが、マイクロ波の
反射に対しては小さいほど効果があり、少なくとも使用
するマイクロ波の波長以下にすることが必要なのは実施
例１の場合と同様である。

【００３０】〈実施例３〉この例は、図４に示すような
構造の有磁場マイクロ波プラズマ処理装置の場合であ
る。本実施例の場合、基板７及び基板ホルダー６は排気
口１８内の位置に設定されているが、電子サイクロトロ
ン共鳴面２０は実施例１と異なり排気口内の位置には存
在せず、それより前方の排気口のない真空室壁面位置に
形成されている。よって考慮する必要があるのは試料保
持面とその周辺の部分の排気口１８である。この場合も
実施例１と同様にしてマイクロ波反射部材１２を用い
て、図示のように排気口１８の一端部から試料保持面よ
り若干後方の所定の位置までを塞いだ。その結果、本実
施例の場合も実施例１と同様の効果が得られた。

【００３１】なお、電子サイクロトロン共鳴面２０の位
置設定は、マイクロ波の周波数を変えることによっても
可能であるが、装置が複雑になることから一般には磁界
発生コイル４、５の電流値を調整してある程度任意の位
置に設定できるようになっている。

【００３２】〈実施例４〉この例は、図５に示すような
構造の有磁場マイクロ波プラズマ処理装置の場合であ
る。本実施例の場合、実施例１と異なり試料保持面の位
置に排気口１８が存在しない。すなわち、試料保持面は
排気口１８の後方部に存在する。 したがって考慮する
必要があるのは電子サイクロトロン共鳴面２０とその周
辺の部分の排気口１８である。しかし、実施例１、２と
異なり排気口１８の全ての部分が、基板７にマイクロ波
が達するまでの真空室１壁に存在するため、図５及び図
６何れの場合においても排気口１８は全てマイクロ波反
射部材１２で覆う必要がある。その結果、本実施例の場
合も実施例１と同様の効果が得られた。

【００３３】〈実施例５〉この実施例は、図６及び図７
に示すような構造のマイクロ波プラズマ処理装置の場合
である。本実施例の場合、実施例１と異なり電子サイク
ロトロン共鳴面２０、試料保持面いずれの位置にも排気
口１８が存在しない。すなわち、電子サイクロトロン共
鳴面２０も試料保持面も共に排気口１８の後方部に存在
する。しかし排気口１８の全ての部分が基板７にマイク
ロ波が達するまでの真空室１壁に存在するため、上記実
施例４と同様に排気口１８の全ての部分を導電性部材１
２で覆った。その結果、本実施例の場合も実施例１と同
様の効果が得られた。

【００３４】なお、比較例として、これとは逆に電子サ
イクロトロン共鳴面２０、試料保持面いずれの位置にも
排気口１８が存在せず、しかも排気口１８の全ての部分
が基板７にマイクロ波が達するまでの真空室１壁に存在
しない場合、すなわち排気口１８が基板７に対してマイ
クロ波導入窓１９と反対側に存在する場合について以下
に考察する。

【００３５】図８は比較例となる構造の有磁場マイクロ
波プラズマ処理装置の例である。この例の場合、実施例
１と異なり電子サイクロトロン共鳴面２０、試料保持面
いずれの位置にも排気口１８が存在しない。すなわち、
これらはいずれも排気口１８の前方に設定されている。
そして、実施例５と異なり、排気口１８の全ての部分が
基板７にマイクロ波が達するまでの真空室１壁に存在し
ない。この装置を用いて実施例１と同様の成膜を行なっ
た。

【００３６】その結果を図９に示す。なお、同図（ａ）
は図８の要部平面図であり、同図（ｂ）は基板上位置と
基板上に成膜された膜厚分布との関係を示した特性図で
ある。この膜厚分布特性結果から明らかなように、マイ
クロ波反射部材１２の有無に関係なく両者は略同等の特
性を示しており、本件比較例のような場合には必ずしも
本発明のようなマイクロ波反射部材１２を必要としない
ことを示している。それ故、本発明の反射部材１２の設
置方法で重要なことは、電子サイクロトロン共鳴面２
０、試料保持面及び基板７にマイクロ波が達するまでの
真空室１壁に存在する排気口１８等の空間を電気的に遮
蔽することであって、真空室１全体をマイクロ波共振構
造にすることではないことがわかる。

【００３７】同様に軸方向に排気口１８を備えた装置、
いわゆる軸流排気の装置の場合も、本発明は必要ない。
これらの場合、排気口１８を前記反射部材１２で遮蔽す
ることは、外部へのマイクロ波漏洩防止効果のみが期待
でき、本発明のような大面積にわたる均一処理に関して
は効果が無い。そこでマイクロ波の漏洩防止のみの目的
であれば、反射部材１２は真空室１と同様の形状に設置
する必要は無く、任意の場所に設置してよい。

【００３８】しかしながら、これらの比較例では排気口
１８の設定位置の制約から大きさが制限され、大面積の
基板処理には不適切であり、同一サイズの真空室のもと
では排気口の口径を大きく設定することができない。大
面積の基板処理を可能とするためには高速大容量の排気
が必須であり、それにはどうしても真空室１の側壁に排
気口を設定する必要がある。しかしその場合、図８のよ
うな構成では試料保持面を構成する基板ホルダー６の後
方部壁面には大きな排気口を設けるだけの余裕がなく、
必然的に排気能力不足の問題が生じ、装置の大型化を余
儀なくされ実用上好ましくない。それ故、何れにしても
排気口を電気的に遮蔽する必要がある。

【００３９】〈実施例６〉この例は、図１０に示すよう
な構造の有磁場マイクロ波プラズマ処理装置の場合であ
る。本実施例の場合、実施例１と同様に電子サイクロト
ロン共鳴面２０、試料保持面いずれの位置にも排気口１
８が存在する。さらに真空を破らずに基板７を交換する
ための予備室２３、ゲートバルブ２４、及び搬送手段２
５を備えている。これら基板交換に用いる空間に関して
も本発明のようなマイクロ波反射部材１２を設置する必
要がある。また、試料交換口２６と電子サイクロトロン
共鳴面２０、試料保持面等の位置関係に対する設置方法
は、前記いずれの実施例とも同様である。しかし試料交
換口２６の場合、成膜中には必ずしもガスの透過が必要
ではないため、反射部材１２として金属性の板等を用い
てもよい。しかし、試料交換に際しては基板７が通過す
る空間が必ず必要となるので、試料交換口２６を完全に
塞がないような装置構成とすることが望ましい。すなわ
ち実施例４、５の場合の如く、試料交換口２６がマイク
ロ波導入窓１９から基板７の間に完全に含まれてしまう
ような装置構成は避ける必要がある。

【００４０】以上述べた実施例のように、真空室１壁に
存在する排気口１８、試料交換口２６等の空間のうち電
子サイクロトロン共鳴面２０、試料保持面及びマイクロ
波が試料に達するまでの部分のみに本発明のマイクロ波
反射部材１２を設置すれば、排気コンダクタンスが十分
に確保された、且つ真空を破ることなく試料交換可能な
有磁場マイクロ波プラズマ処理装置が実現可能となる。

【００４１】〈実施例７〉この例は、本発明の有磁場マ
イクロ波プラズマ処理装置をプラズマエッチング装置に
応用した装置例を示すものである。基本的には実施例１
の図１と同様の装置構成であるが、ガス供給手段１１と
してはエッチングガスとしてＣＦ₄＋２０％Ｏ₂を流速１
０ｓｃｃｍでガス吹き出し口１０を通して処理室内に送
給した。マイクロ波電力は３００Ｗとし、真空室１内を
０．５Ｐａ程度に排気した。なお、エッチング試料基板
７としては予めガラス基板にアモルファスシリコン（ａ
−Ｓｉ）膜を１μｍ成膜しておいたものを試料とし、２
５分でその表面を０．５μｍエッチングして表面清浄化
処理を行った。得られたａ−Ｓｉ膜の表面状態は均一な
膜厚で、極めて平坦なものであった。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、マイクロ波反射部材を
真空室内壁面と同様の形状で所定の場所に設置すること
により、排気コンダクタンスを十分確保し、しかもマイ
クロ波の対称性を高く維持した状態で、大面積にわたっ
て均一なプラズマ処理が可能になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例となる有磁場マイクロ波プラズマ処理
装置の縦断面図。

【図２】マイクロ波反射部材の形状例を示す図平面図。

【図３】基板上位置と膜厚分布の関係を示す特性図。

【図４】他の実施例となる有磁場マイクロ波プラズマ処
理装置の縦断面図。

【図５】他の実施例となる有磁場マイクロ波プラズマ処
理装置の縦断面図。

【図６】他の実施例となる有磁場マイクロ波プラズマ処
理装置の縦断面図。

【図７】他の実施例となる有磁場マイクロ波プラズマ処
理装置の縦断面図。

【図８】比較例となる有磁場マイクロ波プラズマ処理装
置の縦断面図。

【図９】基板上位置と膜厚分布の関係を示す図。

【図１０】他の実施例となる有磁場マイクロ波プラズマ
処理装置の縦断面図。

【符号の説明】

１…真空室、 ２…導波管、３…
マイクロ波供給手段、 ４…主コイル、５…補
助コイル、 ６…基板ホルダー、７…
基板、 ８…ヒータ、９…ヒー
タ電源、 １０…ガス吹き出し部、１１
…ガス供給手段、 １２…マイクロ波反射部
材、１３…メインバルブ、 １４…ターボ分
子ポンプ、１５…ロータリーポンプ、 １６…粗
引バルブ、１７…補助バルブ、 １８…排
気口 １９…マイクロ波導入窓、 ２０…電子サイクロ
トロン共鳴面、２１…メッシュ、 ２２
…穴、２３…予備室、 ２４…ゲート
バルブ、２５…搬送手段、 ２６…試料
交換口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 轟 悟 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 鈴木 和夫 茨城県日立市会瀬町二丁目９番１号 株式 会社日立エンジニアリングサービス

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空室に、真空排気手段と、試料保持手段
   と、反応ガスおよび放電ガス導入手段と、電子サイクロ
   トロン共鳴を起こすための磁場形成手段と、マイクロ波
   電力供給手段とを備え、前記真空排気手段の排気口の少
   なくとも一部をマイクロ波導入窓から試料保持手段の少
   なくとも試料保持面に至る間の真空室側壁面に存在する
   ように配設すると共に、前記磁場形成手段により形成さ
   れる電子サイクロトロン共鳴面を前記マイクロ波導入窓
   から前記試料保持面に至る間の空間位置に形成するよう
   にしたマイクロ波プラズマ処理装置であって、前記真空
   室側壁面をマイクロ波反射部材で構成し、マイクロ波の
   軸対称性を保持するようにして成る有磁場マイクロ波プ
   ラズマ処理装置。
2. 【請求項２】上記排気口をマイクロ波の進行方向に向か
   って上記電子サイクロトロン共鳴面の延長壁面よりも後
   部位置に配設すると共に、上記試料保持面の延長壁面を
   前記排気口内の位置に配設して成るマイクロ波プラズマ
   処理装置であって、前記マイクロ波の進行方向に向かっ
   て前記排気口の少なくとも前記試料保持面の延長壁面の
   位置に達する迄の領域に、マイクロ波反射部材を上記真
   空室の壁面形状に合わせて配設して成る請求項１記載の
   有磁場マイクロ波プラズマ処理装置。
3. 【請求項３】上記排気口を少なくとも上記電子サイクロ
   トロン共鳴面の延長壁面から上記試料保持面の延長壁面
   迄の領域を含んだ位置に配設して成るマイクロ波プラズ
   マ処理装置であって、上記マイクロ波の進行方向に向か
   って前記排気口の少なくとも前記試料保持面の延長壁面
   の位置に達する迄の領域に、マイクロ波反射部材を上記
   真空室の壁面形状に合わせて配設して成る請求項１記載
   の有磁場マイクロ波プラズマ処理装置。
4. 【請求項４】少なくとも上記試料保持面の延長壁面の領
   域が上記排気口よりも後部位置に配設され、上記電子サ
   イクロトロン共鳴面の延長壁面が前記排気口内領域、排
   気口の前方領域もしくは後方領域の何れかの位置に配設
   されて成るマイクロ波プラズマ処理装置であって、前記
   排出口内をマイクロ波を反射させると共にガスを透過さ
   せるマイクロ波反射部材を上記真空室の壁面形状に合わ
   せて配設して成る請求項１記載の有磁場マイクロ波プラ
   ズマ処理装置。
5. 【請求項５】上記排気口をマイクロ波の進行方向に向か
   って上記電子サイクロトロン共鳴面の延長壁面から上記
   試料保持面の延長壁面迄の領域を含む位置に配設して成
   るマイクロ波プラズマ処理装置であって、前記マイクロ
   波の進行方向に向かって前記排気口の少なくとも前記試
   料保持面の延長壁面の位置に達する迄の領域に、マイク
   ロ波反射部材を上記真空室の壁面形状に合わせて配設し
   て成る請求項１記載の有磁場マイクロ波プラズマ処理装
   置。
6. 【請求項６】上記真空室の一部に真空を破らずに試料を
   交換し得る試料交換口を具備して成る請求項１記載の有
   磁場マイクロ波プラズマ処理装置。
7. 【請求項７】上記排気口に配設するマイクロ波反射部材
   を導体メッシュもしくは導体板に穴を設けた導体部材で
   構成して成る請求項２乃至５何れか記載の有磁場マイク
   ロ波プラズマ処理装置。
8. 【請求項８】上記ガス吹き出し部は、マイクロ波導入窓
   からマイクロ波の進行方向に向かってホーン状に拡張さ
   れた真空室内に配設され、その後方に少なくとも上記電
   子サイクロトロン共鳴面及び上記試料保持手段を収容し
   たプラズマ処理室が配設されて成る請求項１乃至７何れ
   か記載の有磁場マイクロ波プラズマ処理装置。
9. 【請求項９】上記ホーン状に拡張された真空室の外壁に
   電子サイクロトロン共鳴を起こすための磁場形成手段が
   配設されて成る請求項８記載の有磁場マイクロ波プラズ
   マ処理装置。
10. 【請求項１０】上記請求項１乃至９何れか記載の有磁場
    マイクロ波プラズマ処理装置の反応ガスおよび放電ガス
    導入手段のガス吹き出し部から、少なくとも成膜用原料
    ガスを導入する手段を具備して成る有磁場マイクロ波プ
    ラズマＣＶＤ成膜装置。
11. 【請求項１１】上記請求項１乃至９何れか記載の有磁場
    マイクロ波プラズマ処理装置の反応ガスおよび放電ガス
    導入手段のガス吹き出し部から、少なくともエッチング
    用原料ガスを導入する手段を具備して成る有磁場マイク
    ロ波プラズマエッチング処理装置。