JPH06267863A - マイクロ波プラズマ処理装置 - Google Patents
マイクロ波プラズマ処理装置Info
- Publication number
- JPH06267863A JPH06267863A JP5053577A JP5357793A JPH06267863A JP H06267863 A JPH06267863 A JP H06267863A JP 5053577 A JP5053577 A JP 5053577A JP 5357793 A JP5357793 A JP 5357793A JP H06267863 A JPH06267863 A JP H06267863A
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- JP
- Japan
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- microwave
- substrate
- frequency bias
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【構成】磁場中にマイクロ波を放射し、電子サイクロト
ロン共鳴によりプラズマを生成させるプラズマ処理装置
において、マイクロ波は平面アンテナ１により放射さ
れ、プラズマ中のイオンのエネルギは基板ホルダ７と高
周波バイアス電極１１とのあいだにかけられた高周波バ
イアスにより適切に制御される。また、平面アンテナ１
および高周波バイアス電極１１は、プラズマ処理領域と
アンテナ領域を仕切る誘電体板３からマイクロ波の波長
の４分の１以下の距離に設置する。 【効果】本発明によれば、大面積の基板に対しても均一
で所望通りの適切な表面処理を効果的に行うことが可能
となる。
ロン共鳴によりプラズマを生成させるプラズマ処理装置
において、マイクロ波は平面アンテナ１により放射さ
れ、プラズマ中のイオンのエネルギは基板ホルダ７と高
周波バイアス電極１１とのあいだにかけられた高周波バ
イアスにより適切に制御される。また、平面アンテナ１
および高周波バイアス電極１１は、プラズマ処理領域と
アンテナ領域を仕切る誘電体板３からマイクロ波の波長
の４分の１以下の距離に設置する。 【効果】本発明によれば、大面積の基板に対しても均一
で所望通りの適切な表面処理を効果的に行うことが可能
となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波と磁場を用
いてプラズマを発生させ、そのプラズマにより基板に表
面処理を行うマイクロ波プラズマ処理装置に係り、特
に、大面積の基板に均一で良質の膜を生成させるマイク
ロ波プラズマＣＶＤ装置または大面積の基板に均一で所
望のマッチング処理を行うマイクロ波プラズマエッチン
グ装置に関する。
いてプラズマを発生させ、そのプラズマにより基板に表
面処理を行うマイクロ波プラズマ処理装置に係り、特
に、大面積の基板に均一で良質の膜を生成させるマイク
ロ波プラズマＣＶＤ装置または大面積の基板に均一で所
望のマッチング処理を行うマイクロ波プラズマエッチン
グ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のマイクロ波プラズマ処理装置では
特開平2−5413 号公報に記載のように、マイクロ波はマ
グネトロンから発生し、導波管によりチャンバに導かれ
た後、アース電極に設けられた孔からチャンバの内部へ
放射されて、マイクロ波電場と電子のサイクロトロン運
動との共鳴によりプラズマを発生させている。従って、
プラズマが均一に生成する領域は導波管の大きさにより
制約を受ける。さらに、マイクロ波はアース電極で反射
される割合が多く、効率よくプラズマを生成しない。ま
た、特開昭64−17869 号公報には平面放射器により大面
積のプラズマを生成する装置が記載されているが、基板
へ流入するイオンのエネルギを制御する高周波バイアス
装置を有していない。そのため、望み通りの基板処理を
行い難い。さらに、アース電極または平面放射器とプラ
ズマ処理領域は、ベルジャまたは防着板という石英等の
絶縁材で仕切られているが、それらの距離については考
慮されていない。
特開平2−5413 号公報に記載のように、マイクロ波はマ
グネトロンから発生し、導波管によりチャンバに導かれ
た後、アース電極に設けられた孔からチャンバの内部へ
放射されて、マイクロ波電場と電子のサイクロトロン運
動との共鳴によりプラズマを発生させている。従って、
プラズマが均一に生成する領域は導波管の大きさにより
制約を受ける。さらに、マイクロ波はアース電極で反射
される割合が多く、効率よくプラズマを生成しない。ま
た、特開昭64−17869 号公報には平面放射器により大面
積のプラズマを生成する装置が記載されているが、基板
へ流入するイオンのエネルギを制御する高周波バイアス
装置を有していない。そのため、望み通りの基板処理を
行い難い。さらに、アース電極または平面放射器とプラ
ズマ処理領域は、ベルジャまたは防着板という石英等の
絶縁材で仕切られているが、それらの距離については考
慮されていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の装置ではマイク
ロ波は導波管を用いてチャンバに導かれているため、導
波管の大きさ以上の大面積にわたって均一にマイクロ波
を分布させるのは難しい。従って、マイクロ波の電場と
電子サイクロトロン運動との共鳴により生成するプラズ
マも不均一となり、大面積の基板に対して均一な表面処
理を行えないという問題点がある。一方、平面放射器に
よって大面積にわたる均一のプラズマを生成しても、高
周波バイアス装置を有していなければ基板に流入するイ
オンのエネルギを制御できず、基板に所望の表面処理を
行えなかった。さらに、平面放射器や高周波バイアスの
かかる電極のある領域とプラズマ処理領域とは絶縁材で
仕切られているが、平面放射器や電極と絶縁材との距離
が大きいとマイクロ波や高周波の損失は大きくなり、プ
ラズマの生成やイオンエネルギの制御は効果的に行えな
い。
ロ波は導波管を用いてチャンバに導かれているため、導
波管の大きさ以上の大面積にわたって均一にマイクロ波
を分布させるのは難しい。従って、マイクロ波の電場と
電子サイクロトロン運動との共鳴により生成するプラズ
マも不均一となり、大面積の基板に対して均一な表面処
理を行えないという問題点がある。一方、平面放射器に
よって大面積にわたる均一のプラズマを生成しても、高
周波バイアス装置を有していなければ基板に流入するイ
オンのエネルギを制御できず、基板に所望の表面処理を
行えなかった。さらに、平面放射器や高周波バイアスの
かかる電極のある領域とプラズマ処理領域とは絶縁材で
仕切られているが、平面放射器や電極と絶縁材との距離
が大きいとマイクロ波や高周波の損失は大きくなり、プ
ラズマの生成やイオンエネルギの制御は効果的に行えな
い。
【０００４】本発明の目的は、大面積の基板に対しても
均一で所望通りの表面処理を効果的に行うことができる
マイクロ波プラズマ処理装置を提供することにある。
均一で所望通りの表面処理を効果的に行うことができる
マイクロ波プラズマ処理装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は磁場中にマイクロ波を放射し、電子サイ
クロトロン共鳴によりプラズマを生成させるプラズマ処
理装置において、前記磁場を発生させる磁場発生手段
と、前記プラズマ処理を行うチャンバを持ち、前記マイ
クロ波は平面アンテナにより放射され、ガスの導入手段
と、基板を搭載する基板ホルダと、高周波バイアスを前
記基板ホルダとの間にかけるための高周波バイアス電極
と、前記高周波を発生させる高周波電源と、前記高周波
バイアスをかける回路に前記高周波のみを通過させるフ
ィルタと、前記平面アンテナおよび前記高周波バイアス
電極とプラズマ処理領域を仕切る誘電体板を有したもの
である。
めに、本発明は磁場中にマイクロ波を放射し、電子サイ
クロトロン共鳴によりプラズマを生成させるプラズマ処
理装置において、前記磁場を発生させる磁場発生手段
と、前記プラズマ処理を行うチャンバを持ち、前記マイ
クロ波は平面アンテナにより放射され、ガスの導入手段
と、基板を搭載する基板ホルダと、高周波バイアスを前
記基板ホルダとの間にかけるための高周波バイアス電極
と、前記高周波を発生させる高周波電源と、前記高周波
バイアスをかける回路に前記高周波のみを通過させるフ
ィルタと、前記平面アンテナおよび前記高周波バイアス
電極とプラズマ処理領域を仕切る誘電体板を有したもの
である。
【０００６】好ましくは、前記平面アンテナおよび前記
高周波バイアス電極と前記誘電体板の距離をマイクロ波
の波長の４分の１以下としたものである。
高周波バイアス電極と前記誘電体板の距離をマイクロ波
の波長の４分の１以下としたものである。
【０００７】上記目的はまた、前記平面アンテナが前記
高周波バイアス電極を兼ねても達成される。
高周波バイアス電極を兼ねても達成される。
【０００８】
【作用】マイクロ波プラズマ処理装置において、マイク
ロ波放射手段として平面アンテナを用いれば、平面アン
テナはその大きさを任意にすることができるので、大面
積の基板に対しても平面アンテナの大きさを基板の大き
さかそれ以上にすると、マイクロ波分布は基板の面積、
あるいはそれ以上に広い範囲で均一となる。従って、マ
イクロ波の電場と電子サイクロトロン運動の共鳴現象に
よって生成されるプラズマも上記の範囲内で均一とな
る。さらに、高周波のみを通過させるフィルタにより高
周波バイアス電極と基板ホルダとのあいたには高周波の
みがかかるのでプラズマ中のイオンは高周波バイアスに
より適切なエネルギを持つように制御される。これらの
結果、大面積の基板に対して均一で所望の表面処理が可
能になる。
ロ波放射手段として平面アンテナを用いれば、平面アン
テナはその大きさを任意にすることができるので、大面
積の基板に対しても平面アンテナの大きさを基板の大き
さかそれ以上にすると、マイクロ波分布は基板の面積、
あるいはそれ以上に広い範囲で均一となる。従って、マ
イクロ波の電場と電子サイクロトロン運動の共鳴現象に
よって生成されるプラズマも上記の範囲内で均一とな
る。さらに、高周波のみを通過させるフィルタにより高
周波バイアス電極と基板ホルダとのあいたには高周波の
みがかかるのでプラズマ中のイオンは高周波バイアスに
より適切なエネルギを持つように制御される。これらの
結果、大面積の基板に対して均一で所望の表面処理が可
能になる。
【０００９】さらに、平面アンテナおよび高周波バイア
ス電極を誘電体板との距離がマイクロ波の波長の４分の
１以下になるように設すると、プラズマ以外の部分で消
費されるマイクロ波および高周波のパワーが少なくな
り、効率よくプラズマ生成およびイオンのエネルギ制御
を行える。以上の結果、大面積の基板に対して均一で所
望の表面処理を効果的に行うことができる。
ス電極を誘電体板との距離がマイクロ波の波長の４分の
１以下になるように設すると、プラズマ以外の部分で消
費されるマイクロ波および高周波のパワーが少なくな
り、効率よくプラズマ生成およびイオンのエネルギ制御
を行える。以上の結果、大面積の基板に対して均一で所
望の表面処理を効果的に行うことができる。
【００１０】
【実施例】本発明の第１の実施例を図１に従って説明す
る。本実施例の装置はチャンバ２と磁場を発生させる手
段である磁場コイル４とからなり、チャンバ２の内部に
は誘電体板３を挟んで基板ホルダ７で保持された基板６
のある処理領域と、平面アンテナ１および高周波バイア
ス電極１１のあるアンテナ領域とに分けられる。また、
高周波バイアス電極１１と基板６とのあいだには高周波
電源８により高周波をかける。この高周波回路におい
て、高周波バイアス電極１１と高周波電源８との間には
高周波のみを通過させるフィルタ９を、基板ホルダ７と
高周波電源８との間にはコンデンサ１０をはさむ。平面
アンテナ１および高周波バイアス電極１１と誘電体板３
との距離はマイクロ波の波長の４分の１以下となるよう
にしてあるので、マイクロ波および高周波は処理領域内
に損失が少なく入りこみ、プラズマ生成およびイオンエ
ネルギの制御は効率よく行える。磁場コイル４により発
生した磁場中で電子はサイクロトロン運動を行ってお
り、そのサイクロトロン周波数は磁場が８７５ガウスの
地点では２.４５ＧＨｚ である。そこで、マイクロ波発
生源１２で発生させた２.４５ＧＨｚ のマイクロ波を平
面アンテナ１により処理領域に放射してやると、電子は
マイクロ波の電場により共鳴的に加速される。ガス導入
口５から基板の表面処理に必要なガスを処理領域に導入
すると、電子サイクロトロン共鳴により加速された電子
がガスの分子に衝突しガスを電離させ、プラズマが生成
される。平面アンテナにより放射されたマイクロ波は均
一の分布をしているため、上の過程により生成されたプ
ラズマも均一となる。プラズマ内のイオンが基板に到達
することにより基板表面での処理が行われるが、このと
き高周波バイアス電極１１と基板ホルダ７とのあいだに
かけられた高周波バイアスにより基板に流入するイオン
のエネルギは適切に制御されるので、基板の表面処理を
均一かつ所望通りに行える。
る。本実施例の装置はチャンバ２と磁場を発生させる手
段である磁場コイル４とからなり、チャンバ２の内部に
は誘電体板３を挟んで基板ホルダ７で保持された基板６
のある処理領域と、平面アンテナ１および高周波バイア
ス電極１１のあるアンテナ領域とに分けられる。また、
高周波バイアス電極１１と基板６とのあいだには高周波
電源８により高周波をかける。この高周波回路におい
て、高周波バイアス電極１１と高周波電源８との間には
高周波のみを通過させるフィルタ９を、基板ホルダ７と
高周波電源８との間にはコンデンサ１０をはさむ。平面
アンテナ１および高周波バイアス電極１１と誘電体板３
との距離はマイクロ波の波長の４分の１以下となるよう
にしてあるので、マイクロ波および高周波は処理領域内
に損失が少なく入りこみ、プラズマ生成およびイオンエ
ネルギの制御は効率よく行える。磁場コイル４により発
生した磁場中で電子はサイクロトロン運動を行ってお
り、そのサイクロトロン周波数は磁場が８７５ガウスの
地点では２.４５ＧＨｚ である。そこで、マイクロ波発
生源１２で発生させた２.４５ＧＨｚ のマイクロ波を平
面アンテナ１により処理領域に放射してやると、電子は
マイクロ波の電場により共鳴的に加速される。ガス導入
口５から基板の表面処理に必要なガスを処理領域に導入
すると、電子サイクロトロン共鳴により加速された電子
がガスの分子に衝突しガスを電離させ、プラズマが生成
される。平面アンテナにより放射されたマイクロ波は均
一の分布をしているため、上の過程により生成されたプ
ラズマも均一となる。プラズマ内のイオンが基板に到達
することにより基板表面での処理が行われるが、このと
き高周波バイアス電極１１と基板ホルダ７とのあいだに
かけられた高周波バイアスにより基板に流入するイオン
のエネルギは適切に制御されるので、基板の表面処理を
均一かつ所望通りに行える。
【００１１】次に、本発明の第２の実施例を図２により
説明する。本実施例は、第１の実施例の平面アンテナ１
が高周波バイアス電極を兼ねている点が異なっている。
この場合にも、マイクロ波発生源１２で発生させた２.
４５ＧＨｚ のマイクロ波は平面アンテナ１により処理
領域内に放射され、電子サイクロトロン共鳴により均一
なプラズマが生成する。また、平面アンテナ１と基板ホ
ルダ７とのあいだには、フィルタ９により２.４５ＧＨ
ｚ のマイクロ波の信号がかかることはなく高周波のみ
がかかるので、イオンのエネルギを適切に制御すること
ができる。従って、第１の実施例と同様の効果が得られ
るばかりでなく、高周波バイアス用の電極が不要になる
ので装置がコンパクトになるという利点がある。
説明する。本実施例は、第１の実施例の平面アンテナ１
が高周波バイアス電極を兼ねている点が異なっている。
この場合にも、マイクロ波発生源１２で発生させた２.
４５ＧＨｚ のマイクロ波は平面アンテナ１により処理
領域内に放射され、電子サイクロトロン共鳴により均一
なプラズマが生成する。また、平面アンテナ１と基板ホ
ルダ７とのあいだには、フィルタ９により２.４５ＧＨ
ｚ のマイクロ波の信号がかかることはなく高周波のみ
がかかるので、イオンのエネルギを適切に制御すること
ができる。従って、第１の実施例と同様の効果が得られ
るばかりでなく、高周波バイアス用の電極が不要になる
ので装置がコンパクトになるという利点がある。
【００１２】
【発明の効果】本発明によれば、大面積の基板に対して
も均一で所望通りの適切な表面処理を効果的に行うこと
ができる。
も均一で所望通りの適切な表面処理を効果的に行うこと
ができる。
【図１】本発明の第１の実施例を示す説明図。
【図２】本発明の第２の実施例を示す説明図。
１…平面アンテナ、２…チャンバ、３…誘電体板、４…
磁場コイル、５…ガス導入口、６…基板、７…基板ホル
ダ、８…高周波電源、９…フィルタ、１０…コンデン
サ、１１…高周波バイアス電極、１２…マイクロ波発生
源。
磁場コイル、５…ガス導入口、６…基板、７…基板ホル
ダ、８…高周波電源、９…フィルタ、１０…コンデン
サ、１１…高周波バイアス電極、１２…マイクロ波発生
源。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉岡 健 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者 白川 真司 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所エネルギー研究所内
Claims (4)
- 【請求項１】磁場中にマイクロ波を放射し、電子サイク
ロトロン共鳴によりプラズマを生成させるプラズマ処理
装置において、前記磁場を発生させる磁場発生手段と、
前記プラズマ処理を行うチャンバを持ち、前記マイクロ
波は平面アンテナにより放射され、ガスの導入手段と、
基板を搭載する基板ホルダと、高周波バイアスを前記基
板ホルダとの間にかけるための高周波バイアス電極と、
前記高周波を発生させる高周波電源と、前記高周波バイ
アスをかける回路に前記高周波のみを通過させるフィル
タと、前記平面アンテナおよび前記高周波バイアス電極
のあるアンテナ領域とプラズマ処理領域を仕切る誘電体
板を有していることを特徴とするマイクロ波プラズマ処
理装置。 - 【請求項２】請求項１において、前記平面アンテナおよ
び前記高周波バイアス電極と前記誘電体板との距離をマ
イクロ波の波長の４分の１以下としたマイクロ波プラズ
マ処理装置。 - 【請求項３】請求項１において、前記平面アンテナが前
記高周波バイアス電極を兼ねているマイクロ波プラズマ
処理装置。 - 【請求項４】請求項３において、前記平面アンテナと前
記誘電体板との距離をマイクロ波の波長の４分の１以下
としたマイクロ波プラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5053577A JPH06267863A (ja) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5053577A JPH06267863A (ja) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06267863A true JPH06267863A (ja) | 1994-09-22 |
Family
ID=12946693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5053577A Pending JPH06267863A (ja) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06267863A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100323342B1 (ko) * | 1998-02-17 | 2002-02-19 | 니시무로 타이죠 | 고주파 방전방법과 그 장치 및 고주파 처리장치 |
| KR100363820B1 (ko) * | 1998-06-19 | 2002-12-06 | 도쿄 엘렉트론 가부시키가이샤 | 플라스마 처리장치 |
| KR100894437B1 (ko) * | 2007-02-02 | 2009-04-22 | 재단법인서울대학교산학협력재단 | 양의 바이어스 전극에 의한 인출구 주변 국부 방전을 이용한 고휘도 플라즈마 이온빔 발생장치 |
| KR20190044352A (ko) * | 2017-10-20 | 2019-04-30 | 세메스 주식회사 | 기판 처리 장치 |
-
1993
- 1993-03-15 JP JP5053577A patent/JPH06267863A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100323342B1 (ko) * | 1998-02-17 | 2002-02-19 | 니시무로 타이죠 | 고주파 방전방법과 그 장치 및 고주파 처리장치 |
| KR100363820B1 (ko) * | 1998-06-19 | 2002-12-06 | 도쿄 엘렉트론 가부시키가이샤 | 플라스마 처리장치 |
| KR100894437B1 (ko) * | 2007-02-02 | 2009-04-22 | 재단법인서울대학교산학협력재단 | 양의 바이어스 전극에 의한 인출구 주변 국부 방전을 이용한 고휘도 플라즈마 이온빔 발생장치 |
| KR20190044352A (ko) * | 2017-10-20 | 2019-04-30 | 세메스 주식회사 | 기판 처리 장치 |
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