JPH07296991A - マイクロ波プラズマ発生装置 - Google Patents

マイクロ波プラズマ発生装置

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JPH07296991A
JPH07296991A JP6109017A JP10901794A JPH07296991A JP H07296991 A JPH07296991 A JP H07296991A JP 6109017 A JP6109017 A JP 6109017A JP 10901794 A JP10901794 A JP 10901794A JP H07296991 A JPH07296991 A JP H07296991A
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JP
Japan
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electrode
coaxial waveguide
coaxial
permanent magnet
back plate
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Pending
Application number
JP6109017A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshige Ishida
丈繁 石田
Noriyoshi Sato
徳芳 佐藤
Satoru Iizuka
哲 飯塚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kokusai Electric Corp
Original Assignee
Kokusai Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】効率よくECR共鳴磁場を形成できると共にア
ンテナ自体の機械的な強度を充分に確保できるマイクロ
波プラズマ発生装置を提供する。 【構成】真空容器1内部の天蓋2に同軸導波管を設ける
と共に該同軸導波管に矩形導波管4を介してマイクロ波
電力供給装置5を連設し、永久磁石9を天蓋の天井面に
固着すると共に前記永久磁石を介してに背面板17を天
蓋に取付け、該背面板に対峙させ平板状電極8を設け、
前記真空容器の底部に前記平板状電極と対峙する基板電
極14を設け、マイクロ波電力供給装置よりマイクロ波
を矩形導波管、同軸導波管を介して前記平板状電極に供
給すると該平板状電極と前記永久磁石間に形成される磁
界によりECRプラズマが発生する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路、液晶表
示素子に用いられる半導体微細素子の製造工程の1つで
あるドライエッチング、CVD(Chemical V
apor Deposition)を行う際のプラズマ
発生装置、特にマイクロ波プラズマ発生装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】反応性ガスをプラズマ化し、電離した活
性種を利用してドライエッチング、CVDを行うプラズ
マ装置の内、プラズマを発生させる方法としてマイクロ
波を利用するものがある。
【0003】従来のマイクロ波プラズマ発生装置の1例
として、図3に於いて2.45GHZ のマイクロ波によ
る永久磁石方式ECR(電子サイクロトロン共鳴)プラ
ズマ装置を説明する。
【0004】真空容器1の天蓋2には同軸導波管外部導
体3が連通され、該同軸導波管外部導体3は矩形導波管
4を介してマイクロ波電力供給装置5に接続されてい
る。
【0005】前記同軸導波管外部導体3内には軸状の同
軸導波管中心導体6が挿入され、同軸部真空隔壁7によ
り前記同軸導波管外部導体3に気密に保持され、前記同
軸導波管中心導体6の上端部は前記矩形導波管4内に突
出して矩形−同軸導波管変換部をなし、前記同軸導波管
中心導体6の下端には平板状電極8が前記天蓋2と平行
に設けられている。
【0006】前記天蓋2は前記平板状電極8の背面板を
兼ねており、前記天蓋2の上面に前記平板状電極8に対
応する範囲に所要数の永久磁石9が載設されている。前
記平板状電極8に対峙して前記真空容器1の底部に基板
電極14が設けられ、該基板電極14にはウェーハ、ガ
ラス基板等の被処理基板15が載置される。
【0007】又、前記真空容器1の側壁上部には放電ガ
ス供給装置10がガス導入管11を介して連通され、前
記真空容器1の側壁下部には排気装置12が排気管13
を介して連通されている。
【0008】真空容器1内を前記排気装置12により真
空引きし、前記放電ガス供給装置10より放電ガスを導
入しつつ、マイクロ波電力供給装置5よりマイクロ波を
矩形導波管4、同軸導波管外部導体3、更に前記同軸導
波管中心導体6を介して前記平板状電極8に供給する
と、該平板状電極8と前記永久磁石9間に形成される磁
界によりECRプラズマが発生する。このプラズマを利
用して、基板電極14上の被処理基板15をエッチン
グ、CVD処理する。
【0009】図4は他の従来例を示しており、該他の従
来例では前記真空容器1の上端が開放され、該開口部は
マイクロ波を透過する材質(石英、アルミナ等)の天蓋
16により閉塞される。前記平板状電極8は前記天蓋1
6の上面に設けられ、又背面板17は前記平板状電極8
の上方に位置する様、前記同軸導波管外部導体3の下端
に設けられている。永久磁石9は背面板17の上面に設
けられている。
【0010】被処理基板15の処理については上記実施
例同様であるので説明を省略する。
【0011】図5は更に他の実施例を示し、同軸導波管
外部導体3を天蓋2に気密に貫通させて設け、前記同軸
導波管外部導体3の下端に背面板17が設けられ、該背
面板17に対峙する様平板状電極8が配置され、該平板
状電極8は同軸導波管中心導体6の下端に固着されてい
る。永久磁石9は前記背面板17の上面に設けられてい
る。
【0012】被処理基板15の処理については上記実施
例同様であるので説明を省略する。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】ところが上記した従来
のプラズマ処理方法では、以下に述べる様に不具合があ
る。
【0014】図3に示す従来例では、天蓋2の厚さは真
空容器としての耐圧強度が要求されるので薄くするには
限度があり、この様に永久磁石9と平板状電極8とが離
れている関係では、磁束密度を共鳴磁場に必要なだけを
確保するのが実用上困難である。例えば、Sm −Co 磁
石の場合磁石表面から1cm以内程度が共鳴磁場維持域で
ある。この為、共鳴磁場域の大半を前記天蓋2が占める
こととなって効率よくプラズマを発生させることができ
ない。
【0015】図4に示す従来例では、背面板17を真空
容器1外部に設ける為、薄くできるが、真空容器の一部
である天蓋16を介在させ真空容器1内に共鳴磁場を形
成することになるので、共鳴磁場域の大半を前記天蓋1
6が占めることとなって効率よくプラズマを発生させる
ことができない。
【0016】図5に示す従来例では、背面板17を真空
容器1内部に設けるので、薄くすることができ、共鳴磁
場を有効に形成することができるが、背面板17を薄肉
とした場合、多数の永久磁石9の重量を支持するだけの
機械的強度が得られず、特に大面積の平面スロットアン
テナを構成するのが困難である。
【0017】従って、従来のものでは平板状電極に永久
磁石によるECR共鳴磁場を効率よく印加する構造とす
ることができないという問題があった。
【0018】本発明は斯かる実情に鑑み、効率よくEC
R共鳴磁場を形成できると共にアンテナ自体の機械的な
強度を充分に確保できるマイクロ波プラズマ発生装置を
提供しようとするものである。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明は、真空容器内部
の天蓋に同軸導波管を設けると共に該同軸導波管に矩形
導波管を介してマイクロ波電力供給装置を連設し、永久
磁石を天蓋の天井面に固着すると共に前記永久磁石を介
して背面板を天蓋に取付け、該背面板に対峙させ平板状
電極を設け、前記真空容器の底部に前記平板状電極と対
峙する基板電極を設けたことを特徴とするものである。
【0020】
【作用】マイクロ波電力供給装置よりマイクロ波を矩形
導波管、同軸導波管を介して前記平板状電極に供給する
と該平板状電極と前記永久磁石間に形成される磁界によ
りECRプラズマが発生する。
【0021】
【実施例】以下、図面を参照しつつ本発明の一実施例を
説明する。
【0022】図1に於いて本発明の第1の実施例を説明
する。
【0023】図中、図3中で示したものと同様の構成要
素には同符号を付してある。
【0024】真空容器1の天蓋2には同軸導波管外部導
体3が気密に貫通し、該同軸導波管外部導体3は矩形導
波管4を介してマイクロ波電力供給装置5に接続されて
いる。前記同軸導波管外部導体3の下端には背面板17
が前記天蓋2と平行に設けられ、前記同軸導波管外部導
体3と前記背面板17間に所要数の永久磁石9が挾設さ
れ、該永久磁石9と永久磁石9との間の間隙には絶縁物
が設けられる。
【0025】前記同軸導波管外部導体3内には軸状の同
軸導波管中心導体6が挿入され、該同軸導波管中心導体
6は同軸部真空隔壁7により気密に保持され、前記同軸
導波管中心導体6の下端には平板状電極8が前記背面板
17と所要の間隙を明けて平行に設けられている。前記
同軸導波管中心導体6の上端部は前記矩形導波管4内に
突出して矩形−同軸導波管変換部をなしている。
【0026】上記した様に、前記永久磁石9は天蓋2と
背面板17の間に設けられ、永久磁石9は前記天蓋2に
支持される構成となっており、前記平板状電極8は自重
を支えるだけの厚さでよく、充分に薄く、例えば1mm以
下の板厚でよく、更に永久磁石9自体は口径の大きい円
筒或はリング状の特殊な形状でなく、一般的で廉価な小
径円柱状の磁石の集合体でよい。
【0027】ここで、前記背面板17と平板状電極8と
の間隙は図示される様に、間隙のままとしてもよく、或
はマイクロ波透過性絶縁樹脂材料で充填してもよい。
【0028】又、前記真空容器1の側壁上部には放電ガ
ス供給装置10がガス導入管11を介して連通され、前
記真空容器1の側壁下部には排気装置12が排気管13
を介して連通されている。
【0029】真空容器1内を前記排気装置12により真
空引きし、前記放電ガス供給装置10より放電ガスを導
入しつつ、マイクロ波電力供給装置5よりマイクロ波を
矩形導波管4、同軸導波管外部導体3、更に前記同軸導
波管中心導体6を介して前記平板状電極8に供給すると
該平板状電極8と前記永久磁石9間に形成される磁界に
よりECRプラズマが発生する。このプラズマを利用し
て、基板電極14上の被処理基板15をエッチング、C
VD処理する。
【0030】図2に示す実施例は、同軸導波管中心導体
6を同軸導波管外部導体3に支持させる態様に於いて、
特に図示していないが支持部に於いて通気性を妨げない
構成とし、前記矩形導波管4に真空隔壁18を設け、前
記真空容器1内の気密性を確保する。
【0031】本実施例では、真空隔壁18を前記矩形導
波管4と一体化したので、同軸導波管外部導体3の長さ
が短くてすみ、同軸導波管外部導体3の支持部を簡略化
できるので組立てが容易となり、組立て精度が向上し、
而も同軸導波管外部導体3を完全な中空構造にできるの
で、マイクロ波の整合、同軸導波管外部導体3の冷却が
容易となり、単純で能率のよい矩形−同軸モード変換が
可能であり、効率よくマイクロ波を出力することができ
る。
【0032】尚、図1、図2で示す上記実施例で同軸導
波管外部導体3内をマイクロ波透過性絶縁樹脂材料で充
填してもよい。又、同軸導波管外部導体3は天蓋2を貫
通させることなく、天蓋2に同軸導波管外部導体3の内
径と同径の孔を穿設し、該孔に連設してもよく、この場
合背面板17の中心部に前記同軸導波管外部導体3と同
径の短管を形成し、該短管を介して前記天蓋2に固着す
るようにしてもよい。
【0033】
【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、背面
板、永久磁石、平板状電極を真空容器内に設け、而も永
久磁石を真空容器に支持させる構成としたので、永久磁
石、背面板、平板状電極を接近させ設けることができる
と共に背面板、平板状電極を薄肉にし得るので、永久磁
石の形成磁場強度を有効に利用できる。又、同軸導波管
外部導体内、或は背面板と平板状電極間の間隙を空隙の
ままとすること、マイクロ波透過性絶縁樹脂材料を充填
すること等、プラズマの特性に合わせて選択することが
可能であり、多様な装置構成とすることができる。或は
又、矩形導波管に真空隔壁を設けることで、同軸導波管
外部導体を中空構造とすることができ、冷却上不具合な
同軸部真空隔壁を除去し得簡単な構成で、効率よく矩形
−同軸変換が可能で信頼性が高いという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す概略断面図である。
【図2】本発明の他の実施例を示す概略断面図である。
【図3】従来例を示す概略断面図である。
【図4】従来例を示す他の概略断面図である。
【図5】従来例を示す更に他の概略断面図である。
【符号の説明】
1 真空容器 2 天蓋 3 同軸導波管外部導体 4 矩形導波管 5 マイクロ波電力供給装置 6 同軸導波管中心導体 7 同軸部真空隔壁 8 平板状電極 9 永久磁石 14 基板電極 17 背面板 18 真空隔壁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/3065 21/31

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 真空容器内部の天蓋に同軸導波管を設け
    ると共に該同軸導波管に矩形導波管を介してマイクロ波
    電力供給装置を連設し、永久磁石を天蓋の天井面に固着
    すると共に前記永久磁石を介して背面板を天蓋に取付
    け、該背面板に対峙させ平板状電極を設け、前記真空容
    器の底部に前記平板状電極と対峙する基板電極を設けた
    ことを特徴とするマイクロ波プラズマ発生装置。
  2. 【請求項2】 永久磁石が円柱状磁石の集合体である請
    求項1のマイクロ波プラズマ発生装置。
  3. 【請求項3】 同軸導波管の同軸導波管中心導体下端に
    平板状電極を設け、前記同軸導波管中心導体を同軸部真
    空隔壁を介して同軸導波管外部導体に支持させた請求項
    1のマイクロ波プラズマ発生装置。
  4. 【請求項4】 真空容器を気密にする真空隔壁を矩形導
    波管に設けた請求項1のマイクロ波プラズマ発生装置。
  5. 【請求項5】 同軸導波管外部導体と中心導体の間、平
    板状電極と背面板間の両方、或はいずれか一方をマイク
    ロ波透過性の絶縁材料で充填した請求項1のマイクロ波
    プラズマ発生装置。
  6. 【請求項6】 背面板の板厚が1mm以下である請求項1
    のマイクロ波プラズマ発生装置。
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