JPH06196412A - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置Info
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- JPH06196412A JPH06196412A JP4345803A JP34580392A JPH06196412A JP H06196412 A JPH06196412 A JP H06196412A JP 4345803 A JP4345803 A JP 4345803A JP 34580392 A JP34580392 A JP 34580392A JP H06196412 A JPH06196412 A JP H06196412A
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- plasma
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 プラズマ発生時においても電力密度分布が均
一な円偏波マイクロ波を真空容器内に供給することがで
きるプラズマ処理装置を提供する。 【構成】 磁気コイル１０による磁場が印加された真空
容器１に接続された導波管路１９中に，導波管中を伝播
するマイクロ波を円偏波に変換する円偏波変換器１５が
設けられ，円偏波に変換されたマイクロ波をガス導入ポ
ート３から処理ガスが導入された真空容器１内に供給す
ることにより処理ガスをプラズマ化して、生成されるプ
ラズマ粒子を真空容器１内に配した被処理物１２に照射
してエッチング等のプラズマ処理を行う。マイクロ波は
円偏波変換器１５により直線偏波から円偏波に変換され
るが，円偏波変換器１５内に配設される円偏波変換素子
の角度をプラズマの発生状態に応じて変化させる。円偏
波変換素子の角度調整はプラズマからのマイクロ波反射
率が最低の状態になるように調整される。
一な円偏波マイクロ波を真空容器内に供給することがで
きるプラズマ処理装置を提供する。 【構成】 磁気コイル１０による磁場が印加された真空
容器１に接続された導波管路１９中に，導波管中を伝播
するマイクロ波を円偏波に変換する円偏波変換器１５が
設けられ，円偏波に変換されたマイクロ波をガス導入ポ
ート３から処理ガスが導入された真空容器１内に供給す
ることにより処理ガスをプラズマ化して、生成されるプ
ラズマ粒子を真空容器１内に配した被処理物１２に照射
してエッチング等のプラズマ処理を行う。マイクロ波は
円偏波変換器１５により直線偏波から円偏波に変換され
るが，円偏波変換器１５内に配設される円偏波変換素子
の角度をプラズマの発生状態に応じて変化させる。円偏
波変換素子の角度調整はプラズマからのマイクロ波反射
率が最低の状態になるように調整される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，プラズマにより生成さ
れるプラズマ粒子を被処理物に照射してエッチング，ス
パッタリング，ＣＶＤ等の精密処理を行うプラズマ処理
装置に関する。
れるプラズマ粒子を被処理物に照射してエッチング，ス
パッタリング，ＣＶＤ等の精密処理を行うプラズマ処理
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】プラズマ処理装置の代表的な例として電
子サイクロトロン共鳴装置（以下ＥＣＲ装置と呼称す
る）を示すことができる。ＥＣＲ装置は周知の通り，磁
場が印加された真空容器内に高周波電場と処理ガスとを
導入することにより，磁場と高周波電場と処理ガス原子
中の電子との３要素が引き起こす電子サイクロトロン共
鳴によって処理ガスをプラズマ化して，そのときに発生
するイオン，ラジカルを被処理物に照射することによ
り，エッチング，デポジション等の処理を行うことがで
きる。このＥＣＲ装置によって半導体基板に対してエッ
チング処理を行うＥＣＲエッチング装置の従来構成につ
いて説明する。図５に模式図として示すＥＣＲエッチン
グ装置３０は，真空容器１を中心として，該真空容器１
内に磁場を印加するための磁気コイル１０ａ，１０ｂが
真空容器１の中心軸と同心に配置されると共に，真空容
器１の中心軸上の上端にはマイクロ波導入窓２が設けら
れ，マイクロ波電源５からのマイクロ波を真空容器１内
に導入する導波管路１４が接続されている。真空容器１
内に設置された支持台１１上にはエッチング処理するた
めの基板１２が載置されており，真空容器１内は排気ポ
ート４から真空排気されて所定の真空状態に保たれる。
上記真空容器１内に磁場を印加する各磁気コイル１０
ａ，１０ｂには，同一方向に直流励磁電流が流されるの
で，各磁気コイル１０ａ，１０ｂの半径方向に均一な磁
束密度で真空容器１内の中心軸方向に磁場が印加され
る。前記導波管路１４は，マイクロ波電源５から供給さ
れるマイクロ波をマイクロ波導入窓２から真空容器１内
に均一な電力密度分布で導入するために，コーナー導波
路６，ステップ変換器７，円偏波変換器（ポーラライ
ザ）８，ホーンアンテナ９を備えて構成されている。こ
の導波管路１４を伝播するマイクロ波は，図６に示すよ
うに，直線偏波矩形モードのマイクロ波（図６ａ−イ）
をコーナー導波路６で進行方向を変えた後，ステップ変
換器７によって直線偏波円形モード（図６ａ−ロ）に変
換し，更に円偏波変換器８によって円偏波円形モード
（図６ａ−ハ）に変換して，ホーンアンテナ９からマイ
クロ波導入窓２を通して真空容器１内に放射される。上
記のように磁場と高周波電場とが印加された真空容器１
内にガス導入ポート３から処理ガスを導入すると，電子
サイクロトロン共鳴によって処理ガスはＥＣＲ領域１３
においてプラズマ化して，イオン，ラジカル等のプラズ
マ粒子が生成される。このプラズマ粒子は磁力線の方向
に流れて，支持台１１上に載置された基板１２に照射さ
れ，基板１２に対してエッチング処理を行うことができ
る。上記ＥＣＲエッチング装置３０により精度よくエッ
チング処理を行わせるためには，ＥＣＲ領域１３に発生
するプラズマ粒子の時間的，空間的粒子分布が均一であ
ることが重要となる。この粒子分布が不均一であると，
図７に示すように，真空容器１内に高イオン密度領域と
低イオン密度領域とが生じて，この間に電場勾配が生
じ，基板１２の処理表面に対して直角方向の磁力線方向
で入射するはずのイオンが電場勾配によって様々な方向
性をもって基板１２に到達する結果，磁力線方向以外に
もエッチング反応が促進され，同図に示すような内傾方
向にエッチングが進行する等の加工精度の悪化をきた
す。また，粒子分布の不均一は，図８に示すように，基
板１２上のイオン分布密度の差に起因する電位差が生じ
て，基板１２上に電流が流れ，基板１２上に形成された
素子を破壊する弊害が生じる。上記はＥＣＲ装置をエッ
チング装置として利用した場合の問題点であるが，ＥＣ
Ｒ装置をＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）装置と
して利用した場合には，成膜厚の偏りなどが生じて精度
のよい成膜処理がなされない等の問題点が生じる。上記
したプラズマ粒子の密度分布の不均一は，ＥＣＲ領域１
３における磁束密度が均一である場合，ＥＣＲ領域１３
に導入されるマイクロ波の電力密度分布に比例して発生
する。従って，マイクロ波導入窓２から真空容器１内に
導入されるマイクロ波の電力密度分布は均一でなければ
ならない。ところが，マイクロ波の電力分布密度は図６
（ｂ）に示すように，導波管路１４の円偏波変換器８に
入る以前の各部におけるＡ−Ｂ断面，あるいはＡ′−
Ｂ′断面で均一でなく，中心軸付近で大きく管壁に近い
ほど小さくなっている。そこで，図５に示した従来構成
においては，ホーンアンテナ９の直前に円偏波変換器８
を設けて，マイクロ波を円偏波モードに変換してホーン
アンテナ９から真空容器１内に放射するように構成され
ている。円偏波モードは，伝播するとともに直線偏波モ
ードのマイクロ波が中心軸周りに回転するもので，中心
軸周りの円周方向に平均化されて電力密度分布が均一化
される。上記のような円偏波変換器８により電力密度分
布を均一化する先願例として，特開平３−９０５７７号
公報に開示される構成があり，円偏波変換器として図９
に示すような円偏波素子３１が採用されている。同図に
示すように円偏波素子３１は，石英ガラス等による誘電
体板３２をマイクロ波の直線偏波の方向に対して４５度
の角度で配置することにより，誘電体板３２を長辺方向
に透過するマイクロ波の位相が遅れるため，誘電体板の
長さを適当な寸法に選択すれば，直線偏波で進行してき
たマイクロ波を円偏波に変換することができる。
子サイクロトロン共鳴装置（以下ＥＣＲ装置と呼称す
る）を示すことができる。ＥＣＲ装置は周知の通り，磁
場が印加された真空容器内に高周波電場と処理ガスとを
導入することにより，磁場と高周波電場と処理ガス原子
中の電子との３要素が引き起こす電子サイクロトロン共
鳴によって処理ガスをプラズマ化して，そのときに発生
するイオン，ラジカルを被処理物に照射することによ
り，エッチング，デポジション等の処理を行うことがで
きる。このＥＣＲ装置によって半導体基板に対してエッ
チング処理を行うＥＣＲエッチング装置の従来構成につ
いて説明する。図５に模式図として示すＥＣＲエッチン
グ装置３０は，真空容器１を中心として，該真空容器１
内に磁場を印加するための磁気コイル１０ａ，１０ｂが
真空容器１の中心軸と同心に配置されると共に，真空容
器１の中心軸上の上端にはマイクロ波導入窓２が設けら
れ，マイクロ波電源５からのマイクロ波を真空容器１内
に導入する導波管路１４が接続されている。真空容器１
内に設置された支持台１１上にはエッチング処理するた
めの基板１２が載置されており，真空容器１内は排気ポ
ート４から真空排気されて所定の真空状態に保たれる。
上記真空容器１内に磁場を印加する各磁気コイル１０
ａ，１０ｂには，同一方向に直流励磁電流が流されるの
で，各磁気コイル１０ａ，１０ｂの半径方向に均一な磁
束密度で真空容器１内の中心軸方向に磁場が印加され
る。前記導波管路１４は，マイクロ波電源５から供給さ
れるマイクロ波をマイクロ波導入窓２から真空容器１内
に均一な電力密度分布で導入するために，コーナー導波
路６，ステップ変換器７，円偏波変換器（ポーラライ
ザ）８，ホーンアンテナ９を備えて構成されている。こ
の導波管路１４を伝播するマイクロ波は，図６に示すよ
うに，直線偏波矩形モードのマイクロ波（図６ａ−イ）
をコーナー導波路６で進行方向を変えた後，ステップ変
換器７によって直線偏波円形モード（図６ａ−ロ）に変
換し，更に円偏波変換器８によって円偏波円形モード
（図６ａ−ハ）に変換して，ホーンアンテナ９からマイ
クロ波導入窓２を通して真空容器１内に放射される。上
記のように磁場と高周波電場とが印加された真空容器１
内にガス導入ポート３から処理ガスを導入すると，電子
サイクロトロン共鳴によって処理ガスはＥＣＲ領域１３
においてプラズマ化して，イオン，ラジカル等のプラズ
マ粒子が生成される。このプラズマ粒子は磁力線の方向
に流れて，支持台１１上に載置された基板１２に照射さ
れ，基板１２に対してエッチング処理を行うことができ
る。上記ＥＣＲエッチング装置３０により精度よくエッ
チング処理を行わせるためには，ＥＣＲ領域１３に発生
するプラズマ粒子の時間的，空間的粒子分布が均一であ
ることが重要となる。この粒子分布が不均一であると，
図７に示すように，真空容器１内に高イオン密度領域と
低イオン密度領域とが生じて，この間に電場勾配が生
じ，基板１２の処理表面に対して直角方向の磁力線方向
で入射するはずのイオンが電場勾配によって様々な方向
性をもって基板１２に到達する結果，磁力線方向以外に
もエッチング反応が促進され，同図に示すような内傾方
向にエッチングが進行する等の加工精度の悪化をきた
す。また，粒子分布の不均一は，図８に示すように，基
板１２上のイオン分布密度の差に起因する電位差が生じ
て，基板１２上に電流が流れ，基板１２上に形成された
素子を破壊する弊害が生じる。上記はＥＣＲ装置をエッ
チング装置として利用した場合の問題点であるが，ＥＣ
Ｒ装置をＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）装置と
して利用した場合には，成膜厚の偏りなどが生じて精度
のよい成膜処理がなされない等の問題点が生じる。上記
したプラズマ粒子の密度分布の不均一は，ＥＣＲ領域１
３における磁束密度が均一である場合，ＥＣＲ領域１３
に導入されるマイクロ波の電力密度分布に比例して発生
する。従って，マイクロ波導入窓２から真空容器１内に
導入されるマイクロ波の電力密度分布は均一でなければ
ならない。ところが，マイクロ波の電力分布密度は図６
（ｂ）に示すように，導波管路１４の円偏波変換器８に
入る以前の各部におけるＡ−Ｂ断面，あるいはＡ′−
Ｂ′断面で均一でなく，中心軸付近で大きく管壁に近い
ほど小さくなっている。そこで，図５に示した従来構成
においては，ホーンアンテナ９の直前に円偏波変換器８
を設けて，マイクロ波を円偏波モードに変換してホーン
アンテナ９から真空容器１内に放射するように構成され
ている。円偏波モードは，伝播するとともに直線偏波モ
ードのマイクロ波が中心軸周りに回転するもので，中心
軸周りの円周方向に平均化されて電力密度分布が均一化
される。上記のような円偏波変換器８により電力密度分
布を均一化する先願例として，特開平３−９０５７７号
公報に開示される構成があり，円偏波変換器として図９
に示すような円偏波素子３１が採用されている。同図に
示すように円偏波素子３１は，石英ガラス等による誘電
体板３２をマイクロ波の直線偏波の方向に対して４５度
の角度で配置することにより，誘電体板３２を長辺方向
に透過するマイクロ波の位相が遅れるため，誘電体板の
長さを適当な寸法に選択すれば，直線偏波で進行してき
たマイクロ波を円偏波に変換することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら，上記従
来構成になる円偏波変換器は，真空容器内に導入された
マイクロ波が真空容器内で発生しているプラズマによっ
て反射され，導波管路に戻ってくる反射波の影響を考慮
しない理想的な条件で設計されており，プラズマが生成
された実際の稼働状態でのマイクロ波モードの特性につ
いては何ら考慮されていない。真空容器内にプラズマが
発生している状況においては，図９に示したように誘電
体板を直線偏波方向に対して４５度に配設していても，
プラズマ表面からの反射波と入射波とによる定在波が導
波管内に存在し，反射波の変化により前記定在波のモー
ドが変化して円偏波素子が正常な動作をしない。そのた
め，マイクロ波導入窓位置における導波管内部の電力密
度分布は均一な分布を示さず，誘電体板を避けるような
電力集中が起こり，円周方向に不均一な伝播モードを示
すことになる。円偏波変換器の動作の異常は，上記した
ように電力密度分布が不均一なマイクロ波を真空容器内
に導入することになり，プラズマ密度の不均一が発生す
る結果，処理精度の悪化，絶縁膜の破壊等の処理不良を
発生させる原因となる。本発明は上記問題点に鑑みて創
案されたもので，プラズマ発生時においても電力密度分
布が均一な円偏波マイクロ波を真空容器内に供給するこ
とができるプラズマ処理装置を提供することを目的とす
る。
来構成になる円偏波変換器は，真空容器内に導入された
マイクロ波が真空容器内で発生しているプラズマによっ
て反射され，導波管路に戻ってくる反射波の影響を考慮
しない理想的な条件で設計されており，プラズマが生成
された実際の稼働状態でのマイクロ波モードの特性につ
いては何ら考慮されていない。真空容器内にプラズマが
発生している状況においては，図９に示したように誘電
体板を直線偏波方向に対して４５度に配設していても，
プラズマ表面からの反射波と入射波とによる定在波が導
波管内に存在し，反射波の変化により前記定在波のモー
ドが変化して円偏波素子が正常な動作をしない。そのた
め，マイクロ波導入窓位置における導波管内部の電力密
度分布は均一な分布を示さず，誘電体板を避けるような
電力集中が起こり，円周方向に不均一な伝播モードを示
すことになる。円偏波変換器の動作の異常は，上記した
ように電力密度分布が不均一なマイクロ波を真空容器内
に導入することになり，プラズマ密度の不均一が発生す
る結果，処理精度の悪化，絶縁膜の破壊等の処理不良を
発生させる原因となる。本発明は上記問題点に鑑みて創
案されたもので，プラズマ発生時においても電力密度分
布が均一な円偏波マイクロ波を真空容器内に供給するこ
とができるプラズマ処理装置を提供することを目的とす
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明が採用する第１の手段は，磁場の印加された真
空容器に接続された導波管に，該導波管中を伝播するマ
イクロ波を円偏波に変換する円偏波変換手段が設けら
れ，円偏波に変換されたマイクロ波を処理ガスが導入さ
れた前記真空容器内に供給することにより，前記処理ガ
スをプラズマ化するプラズマ処理装置において，前記円
偏波変換手段の前記導波管に対する取付け角度を可変に
したことを特徴とするプラズマ処理装置として構成され
る。また，本発明が採用する第２の手段は，磁場の印加
された真空容器に接続された導波管に，該導波管中を伝
播するマイクロ波を円偏波に変換する円偏波変換手段が
設けられ，円偏波に変換されたマイクロ波を処理ガスが
導入された前記真空容器内に供給することにより，前記
処理ガスをプラズマ化するプラズマ処理装置において，
前記導波管内の所定位置に前記真空容器内からの反射波
の強度を測定する反射波測定手段及び前記円偏波偏向手
段を駆動する駆動手段を設け，前記反射波測定手段から
の測定信号に応じて前記駆動手段を駆動することを特徴
とするプラズマ処理装置として構成される。
に本発明が採用する第１の手段は，磁場の印加された真
空容器に接続された導波管に，該導波管中を伝播するマ
イクロ波を円偏波に変換する円偏波変換手段が設けら
れ，円偏波に変換されたマイクロ波を処理ガスが導入さ
れた前記真空容器内に供給することにより，前記処理ガ
スをプラズマ化するプラズマ処理装置において，前記円
偏波変換手段の前記導波管に対する取付け角度を可変に
したことを特徴とするプラズマ処理装置として構成され
る。また，本発明が採用する第２の手段は，磁場の印加
された真空容器に接続された導波管に，該導波管中を伝
播するマイクロ波を円偏波に変換する円偏波変換手段が
設けられ，円偏波に変換されたマイクロ波を処理ガスが
導入された前記真空容器内に供給することにより，前記
処理ガスをプラズマ化するプラズマ処理装置において，
前記導波管内の所定位置に前記真空容器内からの反射波
の強度を測定する反射波測定手段及び前記円偏波偏向手
段を駆動する駆動手段を設け，前記反射波測定手段から
の測定信号に応じて前記駆動手段を駆動することを特徴
とするプラズマ処理装置として構成される。
【０００５】
【作用】まず，円偏波変換手段の具体例として，誘電体
板を用いた円偏波変換器の動作について説明する。図２
に示すように，直線偏波モードでマイクロ波が伝播する
円形導波管２１内に，直線偏波モードの電界成分の振動
方向に対して４５度の角度に誘電体板２２を配設する
と，直線偏波モードの電界成分は誘電体板２２の長辺方
向に平行で誘電体板２２内を伝播する成分ｅx と，誘電
体板２２の長辺方向に垂直で誘電体板２２の影響を受け
ずに伝播する成分ｅy とに分解して考えることができ
る。誘電体板２２内を伝播する成分ｅx の波長は，誘電
体板２２の誘電率が大きいほど誘電体板２２外を伝播す
る成分ｅy の波長に対して短くなる。従って，誘電体板
２２の直後では，誘電体板２２内を伝播する成分ｅ
x は，誘電体板２２外を伝播する成分ｅy に対して位相
θだけ遅れて振動する。この電界ｅx，ｅy は下式のよ
うに示すことができる。 ｅx ＝√２Ｅx ｃｏｓ（ωｔ−θ） ｅy ＝√２Ｅx ｃｏｓωｔ 従って，θ＝π／２（４５°）となるように誘電体板２
２の長さを調節することにより，この２成分ｅx ，ｅy
から生成されるモードは，伝播するに従い電界成分の振
動方向を含む面が伝播方向に対して右回りに回転する右
旋回円偏波モードとなる。上記はプラズマ表面でマイク
ロ波が反射される反射波の影響を考慮しない理想的な状
態での動作である。ところが，プラズマ処理装置が動作
している状態では，プラズマ表面からの反射波による定
在波が導波管内に存在し，反射波の変化により定在波の
モードが変化する。そのため，誘電体板２２と直線偏波
方向とのなす角度が４５度の場合でも，マイクロ波の電
力密度分布は円偏波モードとしての同心円状の分布を示
さず，誘電体板を避けるような電力集中が起こり，円周
方向に不均一な伝播モードとなる。上記したプラズマか
らの反射波の影響を排除して，円偏波変換手段（誘電体
板）を正常に動作させるために，本発明が採用する第１
の手段によれば，円偏波変換手段を導波管内に一定の角
度で固定せず，導波管に対する取付角度を可変に構成す
ることにより，導波管内の定在波に対して最適な取付角
度に調整することができる。この取付角度の調整によ
り，プラズマ発生時においても円偏波変換手段を正常に
動作させることができ，円周方向に均一な電力密度分布
をなす円偏波マイクロ波を真空容器内に導入することが
できる。上記円偏波変換手段の最適な取付角度は，導波
管内で測定した反射波の値が最低となるように調整する
ことで得られる。しかしながら，この最適な取付角度
は，プラズマの状態（電子密度，処理ガス種等）によっ
て変化する。そこで，本発明が採用する第２の手段によ
れば，導波管内に反射波測定手段を設けると共に，前記
円偏波変換手段を駆動させる駆動手段を設けて，反射波
測定手段による測定値が最低になるように，駆動手段に
より円偏波変換手段を駆動することにより，円偏波変換
手段を最適な取付角度に調整することができる。
板を用いた円偏波変換器の動作について説明する。図２
に示すように，直線偏波モードでマイクロ波が伝播する
円形導波管２１内に，直線偏波モードの電界成分の振動
方向に対して４５度の角度に誘電体板２２を配設する
と，直線偏波モードの電界成分は誘電体板２２の長辺方
向に平行で誘電体板２２内を伝播する成分ｅx と，誘電
体板２２の長辺方向に垂直で誘電体板２２の影響を受け
ずに伝播する成分ｅy とに分解して考えることができ
る。誘電体板２２内を伝播する成分ｅx の波長は，誘電
体板２２の誘電率が大きいほど誘電体板２２外を伝播す
る成分ｅy の波長に対して短くなる。従って，誘電体板
２２の直後では，誘電体板２２内を伝播する成分ｅ
x は，誘電体板２２外を伝播する成分ｅy に対して位相
θだけ遅れて振動する。この電界ｅx，ｅy は下式のよ
うに示すことができる。 ｅx ＝√２Ｅx ｃｏｓ（ωｔ−θ） ｅy ＝√２Ｅx ｃｏｓωｔ 従って，θ＝π／２（４５°）となるように誘電体板２
２の長さを調節することにより，この２成分ｅx ，ｅy
から生成されるモードは，伝播するに従い電界成分の振
動方向を含む面が伝播方向に対して右回りに回転する右
旋回円偏波モードとなる。上記はプラズマ表面でマイク
ロ波が反射される反射波の影響を考慮しない理想的な状
態での動作である。ところが，プラズマ処理装置が動作
している状態では，プラズマ表面からの反射波による定
在波が導波管内に存在し，反射波の変化により定在波の
モードが変化する。そのため，誘電体板２２と直線偏波
方向とのなす角度が４５度の場合でも，マイクロ波の電
力密度分布は円偏波モードとしての同心円状の分布を示
さず，誘電体板を避けるような電力集中が起こり，円周
方向に不均一な伝播モードとなる。上記したプラズマか
らの反射波の影響を排除して，円偏波変換手段（誘電体
板）を正常に動作させるために，本発明が採用する第１
の手段によれば，円偏波変換手段を導波管内に一定の角
度で固定せず，導波管に対する取付角度を可変に構成す
ることにより，導波管内の定在波に対して最適な取付角
度に調整することができる。この取付角度の調整によ
り，プラズマ発生時においても円偏波変換手段を正常に
動作させることができ，円周方向に均一な電力密度分布
をなす円偏波マイクロ波を真空容器内に導入することが
できる。上記円偏波変換手段の最適な取付角度は，導波
管内で測定した反射波の値が最低となるように調整する
ことで得られる。しかしながら，この最適な取付角度
は，プラズマの状態（電子密度，処理ガス種等）によっ
て変化する。そこで，本発明が採用する第２の手段によ
れば，導波管内に反射波測定手段を設けると共に，前記
円偏波変換手段を駆動させる駆動手段を設けて，反射波
測定手段による測定値が最低になるように，駆動手段に
より円偏波変換手段を駆動することにより，円偏波変換
手段を最適な取付角度に調整することができる。
【０００６】
【実施例】以下，添付図面を参照して，本発明を具体化
した実施例につき説明し，本発明の理解に供する。尚，
以下の実施例は本発明を具体化した一例であって，本発
明の技術的範囲を限定するものではない。ここに，図１
はプラズマ処理装置の一例であるＥＣＲ装置により乾式
エッチングを行うＥＣＲエッチング装置の第１実施例の
構成を示す模式図，図２は実施例に係る円偏波変換器の
構成を示す斜視図，図３は実施例構成における真空容器
内にプラズマが生成されている状態でのマイクロ波の反
射率と円偏波変換器の取付角度との関係を示すグラフ，
図４はＥＣＲエッチング装置の第２実施例に係るマイク
ロ波導入経路部分の構成を示す模式図である。尚，従来
例と同一の要素には同一の符号を付して，その説明は省
略する。図１において，ＥＣＲエッチング装置２０は，
真空容器１内に磁気コイル１０ａ，１０ｂにより磁場を
印加すると共に，マイクロ波導入窓２からマイクロ波を
供給して，ガス導入ポート３から導入した処理ガスをプ
ラズマ化し，プラズマにより生成されるイオン，ラジカ
ルを支持台１１上に載置された被処理物である基板１２
に照射して，エッチング処理を行うことができるように
構成されている。真空容器１の所定位置に設けられたマ
イクロ波導入窓２から真空容器１内にマイクロ波を供給
するために，マイクロ波電源５からマイクロ波導入窓２
までの間に導波管路１９が形成されている。マイクロ波
電源５で発生した直線偏波矩形モードのマイクロ波は，
自動整合器１７が配置された矩形導波管１８からコーナ
ー導波路６に入って進行方向を直角方向に変え，ステッ
プ変換器７によって直線偏波円形モードに変換される。
更に，次段の円偏波変換器（円偏波変換手段）１５によ
って円偏波円形モードに変換された後，マイクロ波導入
窓２に接続されたホーンアンテナ９から真空容器１内に
供給される。上記導波管路１９中に配置された円偏波変
換器１５は，図２に示すように円形導波管２１内に石英
ガラス等により形成された誘電体板２２が円形導波管２
１の中心軸で回動可能に設置して構成されている。誘電
体板２２の長さは，誘電体板２２内を長辺方向に通過し
たマイクロ波が，誘電体板２２外を通過したマイクロ波
より９０度位相が遅れるように，誘電体板２２を形成す
る材料の誘電率を勘案して決定する。このように構成さ
れた円偏波変換器１５を導波管路１９中に配置して，誘
電体板２２の角度を調整することにより，ホーンアンテ
ナ９から真空容器１内に供給されるマイクロ波は，円周
方向に均一化された同心円状の電力密度分布として放射
される。
した実施例につき説明し，本発明の理解に供する。尚，
以下の実施例は本発明を具体化した一例であって，本発
明の技術的範囲を限定するものではない。ここに，図１
はプラズマ処理装置の一例であるＥＣＲ装置により乾式
エッチングを行うＥＣＲエッチング装置の第１実施例の
構成を示す模式図，図２は実施例に係る円偏波変換器の
構成を示す斜視図，図３は実施例構成における真空容器
内にプラズマが生成されている状態でのマイクロ波の反
射率と円偏波変換器の取付角度との関係を示すグラフ，
図４はＥＣＲエッチング装置の第２実施例に係るマイク
ロ波導入経路部分の構成を示す模式図である。尚，従来
例と同一の要素には同一の符号を付して，その説明は省
略する。図１において，ＥＣＲエッチング装置２０は，
真空容器１内に磁気コイル１０ａ，１０ｂにより磁場を
印加すると共に，マイクロ波導入窓２からマイクロ波を
供給して，ガス導入ポート３から導入した処理ガスをプ
ラズマ化し，プラズマにより生成されるイオン，ラジカ
ルを支持台１１上に載置された被処理物である基板１２
に照射して，エッチング処理を行うことができるように
構成されている。真空容器１の所定位置に設けられたマ
イクロ波導入窓２から真空容器１内にマイクロ波を供給
するために，マイクロ波電源５からマイクロ波導入窓２
までの間に導波管路１９が形成されている。マイクロ波
電源５で発生した直線偏波矩形モードのマイクロ波は，
自動整合器１７が配置された矩形導波管１８からコーナ
ー導波路６に入って進行方向を直角方向に変え，ステッ
プ変換器７によって直線偏波円形モードに変換される。
更に，次段の円偏波変換器（円偏波変換手段）１５によ
って円偏波円形モードに変換された後，マイクロ波導入
窓２に接続されたホーンアンテナ９から真空容器１内に
供給される。上記導波管路１９中に配置された円偏波変
換器１５は，図２に示すように円形導波管２１内に石英
ガラス等により形成された誘電体板２２が円形導波管２
１の中心軸で回動可能に設置して構成されている。誘電
体板２２の長さは，誘電体板２２内を長辺方向に通過し
たマイクロ波が，誘電体板２２外を通過したマイクロ波
より９０度位相が遅れるように，誘電体板２２を形成す
る材料の誘電率を勘案して決定する。このように構成さ
れた円偏波変換器１５を導波管路１９中に配置して，誘
電体板２２の角度を調整することにより，ホーンアンテ
ナ９から真空容器１内に供給されるマイクロ波は，円周
方向に均一化された同心円状の電力密度分布として放射
される。
【０００７】上記円偏波変換器１５の調整は，真空容器
１内に発生するプラズマ表面で反射して導波管路１９内
に戻ってくるマイクロ波の反射率が最低になるように，
誘電体板２２の設置角度調整を行うことによってなされ
る。図３は誘電体板２２の設置角度を変化させたときの
マイクロ波の反射率の変化を測定したグラフで，この測
定グラフによれば，誘電体板２２を円形導波管２１内を
伝播するマイクロ波の電界方向に対して３７度にしたと
き，反射率が最低になることがわかる。反射率の測定
は，図１に示す導波管路１９の自動整合器１７とマイク
ロ波導入窓２との間で測定する。図１に示す実施例構成
においては，自動整合器１７とコーナー導波路６との間
に反射波測定器１６を配置して反射率の測定を実施して
いる。上記のように真空容器１内に供給するマイクロ波
の電力密度分布を均一化することは，円偏波変換器１５
を調整することにより達成されるが，真空容器１内にプ
ラズマが発生している状態においては，プラズマの変化
によってマイクロ波反射の状態も変化するので，プラズ
マの変化に対応して調整を実施する必要がある。この調
整動作を自動制御により実施する構成を，以下に第２実
施例として説明する。図４において，円偏波変換器１５
を導波管路１９中に配置するための接続ポート位置に，
円偏波変換器１５を回動させる回動接続器２４ａ，２４
ｂを取付け，この回動接続器２４ａ，２４ｂを介して円
偏波変換器１５を導波管路１９中に配置している。該回
動接続器２４ａ，２４ｂは図示しないモータにより駆動
され，円偏波変換器１５を中心軸で回動させて円偏波変
換器１５内に伝播してくるマイクロ波の電界方向に対す
る誘電体板２２の角度を調整する。また，真空容器１内
から導波管路１９内に戻ってくる反射波を測定するため
に，ホーンアンテナ８に電界強度センサ（反射波測定手
段）２５が取付けられている。この電界強度センサ２５
の測定出力はコントローラ２６に入力される。上記回動
接続器２４ａ，２４ｂと，図示しないモータと，コント
ローラ２６とにより，円偏波変換器１５の駆動手段が構
成されており，コントローラ２６は電界強度センサ２５
からの入力信号に応じてモータを制御し，回動接続器２
４ａ，２４ｂを回動させる。円偏波変換器１５全体を回
動させることにより，先に第１実施例において示した円
偏波変換器１５内の誘電体２２の設置角度を変化させる
構成と同様に，導波管路１９中を伝播してくるマイクロ
波に対する誘電体板２２の角度を変化させることができ
る。従って，コントローラ２６による制御は，先に図３
に示したように，反射率が最低になる誘電体板２２の角
度位置に円偏波変換器１５の回動を自動制御すれば，プ
ラズマの変化に常時対応して最適のマイクロ波供給が実
施できる。以上，ＥＣＲエッチング装置を例にとって説
明したプラズマ処理装置において，円偏波変換手段とし
て誘電体板を導波管内に配置した構成を示したが，他の
構成になる円偏波変換手段を用いても同様に構成するこ
とができる。
１内に発生するプラズマ表面で反射して導波管路１９内
に戻ってくるマイクロ波の反射率が最低になるように，
誘電体板２２の設置角度調整を行うことによってなされ
る。図３は誘電体板２２の設置角度を変化させたときの
マイクロ波の反射率の変化を測定したグラフで，この測
定グラフによれば，誘電体板２２を円形導波管２１内を
伝播するマイクロ波の電界方向に対して３７度にしたと
き，反射率が最低になることがわかる。反射率の測定
は，図１に示す導波管路１９の自動整合器１７とマイク
ロ波導入窓２との間で測定する。図１に示す実施例構成
においては，自動整合器１７とコーナー導波路６との間
に反射波測定器１６を配置して反射率の測定を実施して
いる。上記のように真空容器１内に供給するマイクロ波
の電力密度分布を均一化することは，円偏波変換器１５
を調整することにより達成されるが，真空容器１内にプ
ラズマが発生している状態においては，プラズマの変化
によってマイクロ波反射の状態も変化するので，プラズ
マの変化に対応して調整を実施する必要がある。この調
整動作を自動制御により実施する構成を，以下に第２実
施例として説明する。図４において，円偏波変換器１５
を導波管路１９中に配置するための接続ポート位置に，
円偏波変換器１５を回動させる回動接続器２４ａ，２４
ｂを取付け，この回動接続器２４ａ，２４ｂを介して円
偏波変換器１５を導波管路１９中に配置している。該回
動接続器２４ａ，２４ｂは図示しないモータにより駆動
され，円偏波変換器１５を中心軸で回動させて円偏波変
換器１５内に伝播してくるマイクロ波の電界方向に対す
る誘電体板２２の角度を調整する。また，真空容器１内
から導波管路１９内に戻ってくる反射波を測定するため
に，ホーンアンテナ８に電界強度センサ（反射波測定手
段）２５が取付けられている。この電界強度センサ２５
の測定出力はコントローラ２６に入力される。上記回動
接続器２４ａ，２４ｂと，図示しないモータと，コント
ローラ２６とにより，円偏波変換器１５の駆動手段が構
成されており，コントローラ２６は電界強度センサ２５
からの入力信号に応じてモータを制御し，回動接続器２
４ａ，２４ｂを回動させる。円偏波変換器１５全体を回
動させることにより，先に第１実施例において示した円
偏波変換器１５内の誘電体２２の設置角度を変化させる
構成と同様に，導波管路１９中を伝播してくるマイクロ
波に対する誘電体板２２の角度を変化させることができ
る。従って，コントローラ２６による制御は，先に図３
に示したように，反射率が最低になる誘電体板２２の角
度位置に円偏波変換器１５の回動を自動制御すれば，プ
ラズマの変化に常時対応して最適のマイクロ波供給が実
施できる。以上，ＥＣＲエッチング装置を例にとって説
明したプラズマ処理装置において，円偏波変換手段とし
て誘電体板を導波管内に配置した構成を示したが，他の
構成になる円偏波変換手段を用いても同様に構成するこ
とができる。
【０００８】
【発明の効果】以上の説明の通り本発明によれば，プラ
ズマを発生させる真空容器内に供給するマイクロ波の電
力密度分布をプラズマの状態に対応して均一化させるこ
とができるので，プラズマの生成密度も均一化される結
果，放射されるプラズマ粒子が均等に被処理物上に照射
され，加工精度のよいプラズマ処理がなされる効果を奏
する。
ズマを発生させる真空容器内に供給するマイクロ波の電
力密度分布をプラズマの状態に対応して均一化させるこ
とができるので，プラズマの生成密度も均一化される結
果，放射されるプラズマ粒子が均等に被処理物上に照射
され，加工精度のよいプラズマ処理がなされる効果を奏
する。
【図１】 本発明の第１実施例に係るＥＣＲエッチング
装置の構成を示す模式図。
装置の構成を示す模式図。
【図２】 実施例に係る円偏波変換器の構成を示す斜視
図。
図。
【図３】 実施例に係る円偏波変換器内の誘電体板の設
置角度とマイクロ波反射率との関係を示す測定グラフ。
置角度とマイクロ波反射率との関係を示す測定グラフ。
【図４】 本発明の第２実施例に係るＥＣＲエッチング
装置の導波管路部分の構成を示す模式図。
装置の導波管路部分の構成を示す模式図。
【図５】 従来例に係るＥＣＲエッチング装置の構成を
示す模式図。
示す模式図。
【図６】 導波管内の各部におけるモード（ａ）と各部
の電力密度分布の状態を示すグラフ。
の電力密度分布の状態を示すグラフ。
【図７】 マイクロ波の電力密度分布の偏りによる処理
精度の悪化状態を示す説明図。
精度の悪化状態を示す説明図。
【図８】 マイクロ波の電力密度分布の偏りによる被照
射物の破壊状態を示す説明図。
射物の破壊状態を示す説明図。
【図９】 従来例に係る円偏波変換器の断面構造を示す
模式図。
模式図。
１──真空容器 １０ａ，１０ｂ──磁気コイル １５──円偏波変換器（円偏波変換手段） １６──反射波測定器（反射波測定手段） １９──導波管路（導波管） ２０──ＥＣＲエッチング装置（プラズマ処理装置） ２２──誘電体板（円偏波変換手段） ２４──回動接続器（駆動手段） ２５──電界強度センサ（反射波測定手段） ２６──コントローラ（駆動手段）
Claims (2)
- 【請求項１】 磁場の印加された真空容器に接続された
導波管に，該導波管中を伝播するマイクロ波を円偏波に
変換する円偏波変換手段が設けられ，円偏波に変換され
たマイクロ波を処理ガスが導入された前記真空容器内に
供給することにより，前記処理ガスをプラズマ化するプ
ラズマ処理装置において， 前記円偏波変換手段の前記導波管に対する取付角度を可
変にしたことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項２】 磁場の印加された真空容器に接続された
導波管に，該導波管中を伝播するマイクロ波を円偏波に
変換する円偏波変換手段が設けられ，円偏波に変換され
たマイクロ波を処理ガスが導入された前記真空容器内に
供給することにより，前記処理ガスをプラズマ化するプ
ラズマ処理装置において， 前記導波管内の所定位置に前記真空容器内からの反射波
の強度を測定する反射波測定手段及び前記円偏波偏向手
段を駆動する駆動手段を設け，前記反射波測定手段から
の測定信号に応じて前記駆動手段を駆動することを特徴
とするプラズマ処理装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4345803A JPH06196412A (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | プラズマ処理装置 |
| IT93MI1321 IT1264852B1 (it) | 1992-06-19 | 1993-06-18 | Sistema di trattamento con plasma |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4345803A JPH06196412A (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | プラズマ処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06196412A true JPH06196412A (ja) | 1994-07-15 |
Family
ID=18379092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4345803A Pending JPH06196412A (ja) | 1992-06-19 | 1992-12-25 | プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06196412A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002294460A (ja) * | 2001-03-28 | 2002-10-09 | Tadahiro Omi | マイクロ波プラズマプロセス装置及びプラズマプロセス制御方法 |
| JP2016018657A (ja) * | 2014-07-08 | 2016-02-01 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 |
| JP2016096091A (ja) * | 2014-11-17 | 2016-05-26 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | プラズマ処理装置 |
-
1992
- 1992-12-25 JP JP4345803A patent/JPH06196412A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002294460A (ja) * | 2001-03-28 | 2002-10-09 | Tadahiro Omi | マイクロ波プラズマプロセス装置及びプラズマプロセス制御方法 |
| WO2002080632A1 (fr) * | 2001-03-28 | 2002-10-10 | Tokyo Electron Limited | Dispositif et procede de commande pour traitement plasma par micro-ondes |
| US7404991B2 (en) | 2001-03-28 | 2008-07-29 | Tokyo Electron Limited | Device and control method for micro wave plasma processing |
| JP2016018657A (ja) * | 2014-07-08 | 2016-02-01 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 |
| JP2016096091A (ja) * | 2014-11-17 | 2016-05-26 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | プラズマ処理装置 |
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