JPH09172000A - 半導体処理装置 - Google Patents

半導体処理装置

Info

Publication number
JPH09172000A
JPH09172000A JP7332287A JP33228795A JPH09172000A JP H09172000 A JPH09172000 A JP H09172000A JP 7332287 A JP7332287 A JP 7332287A JP 33228795 A JP33228795 A JP 33228795A JP H09172000 A JPH09172000 A JP H09172000A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic field
microwave
generating means
vacuum container
field generating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7332287A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Doi
昭 土居
Tsutomu Tetsuka
勉 手束
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP7332287A priority Critical patent/JPH09172000A/ja
Publication of JPH09172000A publication Critical patent/JPH09172000A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で省電力型の半導体処理装置で大口径の
半導体基板の処理を効率的に行う。 【解決手段】 マイクロ波源4a,4bからのマイクロ
波を真空容器8の導入窓5より真空容器8内に放射する
アンテナ1と、アンテナ1の一面上に配置され各々が導
入窓5に対して垂直の磁場を発生させる複数の磁場発生
手段42であって各磁場発生手段の発生する磁力線の向
きが隣接する磁場発生手段の磁力線の向きに対し逆方向
となるように配置された複数の磁場発生手段24とを備
える半導体処理装置において、アンテナ1として、各磁
場発生手段42の磁極と導入窓5との間の夫々に放射素
子を介在させたマイクロストリップアンテナを用いる。
更に好適には、各放射素子から放射されるマイクロ波
が、対応する磁極の磁力線の向きに対して右回り円偏波
となるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はマイクロ波と磁場の
相互作用を利用して発生させたプラズマにより基板のエ
ッチングや薄膜形成等の表面処理を行う半導体処理装置
に係り、特に、小型化,低消費電力化を図るのに好適な
半導体処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】マイクロ波を用いてプラズマを生成し半
導体表面を処理する従来の半導体処理装置では、マイク
ロ波の吸収を良くするために、電磁石を用いてプラズマ
中に磁場を発生させている。2.45GHzのマイクロ
波を使用する場合、この磁場を875ガウスとすること
で電子サイクロトロン共鳴を利用でき、効率良くプラズ
マを生成できる。
【0003】しかし、従来の半導体処理装置は、電磁石
を用いるため、大型のコイルと大電力の直流電源が必要
となり、装置サイズが大きくなってしまうという問題が
ある。近年では、プラズマ処理する半導体基板が大口径
化し、これに伴ってプラズマも大口径なものが必要にな
ってきている。このため、電磁石を用いる半導体処理装
置は、更に巨大な電磁石と電源とが必須となり、実際の
半導体処理ラインに設置することが不可能になってきて
いる。
【0004】そこで、電磁石の代わりに、特開平6−2
24155号公報記載の様に、永久磁石を用いる半導体
処理装置が提案されている。この提案にかかる半導体処
理装置では、プラズマ生成室近傍に設けたプラズマ口径
程度の円板状または分岐状のアンテナからマイクロ波を
放射させ、そのマイクロ波の伝搬領域に多数の小型永久
磁石により磁場を発生させ、この磁場とマイクロ波とに
より電子サイクロトロン共鳴を起こさせることで、プラ
ズマを発生させている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した特開平6−2
24155号公報記載の従来技術は、巨大な電磁石や電
源が不要となるため、装置の小型化を達成することはで
きる。しかし、電子サイクロトロン共鳴を効率的に起こ
させることについて配慮がない。
【0006】本発明の目的は、電子サイクロトロン共鳴
を効率的に起こさせて更に一層の装置の小型化と低消費
電力化を図る一方、高密度のプラズマ生成を可能にする
半導体処理装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的は、真空雰囲気
を提供する真空容器と、マイクロ波を発生するマイクロ
波源と、該マイクロ波源からのマイクロ波を前記真空容
器の導入窓より該真空容器内に放射するアンテナと、前
記真空容器内に中性ガスを供給するガス供給装置と、前
記真空容器内のガスを排気する排気装置と、処理対象基
板を前記真空容器内に置くホルダと、該ホルダに高周波
電界を印加する高周波電源と、一面上に配置され各々が
前記導入窓に対して垂直の磁場を発生させる複数の磁場
発生手段であって各磁場発生手段の発生する磁力線の向
きが隣接する磁場発生手段の磁力線の向きに対し逆方向
となるように配置された複数の磁場発生手段とを備える
半導体処理装置において、前記アンテナとして、前記各
磁場発生手段の磁極と前記導入窓との間の夫々に放射素
子を介在させたマイクロストリップアンテナを用いるこ
とで、達成される。
【0008】上記目的は、好適には、各放射素子から放
射されるマイクロ波が円偏波でしかも対応する磁場発生
手段が前記真空容器内に発生させる磁力線の向きに対し
て右回りとなるようにすることで、達成される。
【0009】マイクロストリップアンテナの複数の放射
素子を小型の磁場発生手段毎に設け、各磁場発生手段に
よる複数の局所的な磁場領域のみに各放射素子からマイ
クロ波を放射する構成のため、装置の小型化を図ること
が可能となる。また、各放射素子から放射するマイクロ
波を各磁力線の向きに対して右回り円偏波とすること
で、電子サイクロトロン共鳴においてもっとも効率よく
プラズマ中の電子を加熱することができ、小型のアンテ
ナで高密度のプラズマ生成が可能となる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面を参照して説明する。図1は、本発明の第1実施形態
を示す半導体処理装置の構成図である。この実施形態に
係る半導体処理装置は、パワーの異なるマイクロ波源4
a,4bと、各マイクロ波源4a,4bから供給される
マイクロ波3a,3bを導入窓5から真空容器8内へ放
射するマイクロストリップアンテナ1(平面図を図2に
示す。)と、真空容器8内に中性ガス9を供給するガス
供給装置10と、真空容器8内のガスを排気する排気装
置11と、マイクロストリップアンテナ1上に配置され
真空容器内に磁場を発生させる複数の永久磁石42と、
処理対象とする半導体基板13を真空容器8内に置くた
めのホルダ14と、ホルダ14に高周波電界を印加する
ための高周波電源24などから構成される。
【0011】図1の構成で、マグネトロンを使ったマイ
クロ波源4a,4bでマイクロ波を発生させ、このマイ
クロ波を導波管15で伝搬させた後、導波管同軸変換器
16を用いて同軸に変換し、同軸ケーブル17を介して
マイクロストリップアンテナ1にマイクロ波を入力す
る。マイクロ波は、途中で、マイクロ波分配器26によ
り分岐し、各放射素子に入力される。
【0012】マイクロストリップアンテナ1はマイクロ
波3を導入窓5側に放射し、導入窓5を通って真空容器
8中に伝搬したマイクロ波は、電子を加速して中性ガス
9を衝突電離させ、プラズマ6を発生させる。中性ガス
9は、ガス供給装置10により真空容器8中に供給され
た後、排気装置11により排気される。
【0013】本実施形態に係る半導体処理装置では、マ
イクロ波で電子を加速する効率を高めるために、マイク
ロストリップアンテナ1の各放射素子上に、夫々永久磁
石42を設置して磁場を発生させ、電子サイクロトロン
共鳴を効率的に起こさせている。電子サイクロトロン共
鳴の効果は、周波数2.45GHzのマイクロ波を用い
た場合、約875ガウスの磁場があると最大となり、マ
イクロ波の吸収効率が最大となる。各永久磁石42によ
り発生する磁力線49は、N極からS極に進むが、真空
容器8中の領域50a,50bに、875ガウスの磁場
が生成されるようにする。
【0014】図2は、マイクロストリップアンテナ1の
平面図である。本実施形態に係る半導体処理装置は、装
置の周方向にできるだけ均一なプラズマ分布を得るため
に、正方形の小型の12個の放射素子23を用い、その
うち4個を中心部の周方向に、残りの8個を周辺部の周
方向に並べている。各放射素子23からは、1素子毎に
円偏波を放出する構成となっている。
【0015】図3は、各放射素子から円偏波を放出する
原理を説明する図である。給電部19にマイクロ波が給
電されると、このマイクロ波は、マイクロストリップ線
路7を伝播し、放射素子23に、27aと27bの2点
から給電される。給電部19と給電点27aとの距離
を、給電部19と給電点27bとの距離よりも、マイク
ロ波の波長の1/4分だけ短くすることで、給電点27
aに到達するマイクロ波の位相が給電点27bに到達す
るマイクロ波の位相より90度早くなる。給電点27a
と給電点27bは、正方形放射素子23の90度離れた
二辺に位置するため、この放射素子23から円偏波が放
出される。
【0016】各放射素子23から放射されるマイクロ波
は、自身の上に設置された永久磁石42が作る磁力線の
方向を考慮し、電子サイクロトロン共鳴において最も効
率良くプラズマ中の電子を加熱することができる右回り
円偏波となるように、図3に示す形状(どちらの給電点
27a,27bに供給するマイクロ波の位相を遅らせる
か)を考慮する。すなわち、図1において、永久磁石4
2のうち、導入窓5側がN極となる永久磁石の作る磁場
領域50aには、電界の回転方向がマイクロ波の進行方
向に対して右回りとなるようなマイクロ波3aが放射さ
れるようにする。また、導入窓5側がS極となる永久磁
石の作る磁場領域50bには、電界の回転方向がマイク
ロ波の進行方向に対して左回りとなるようなマイクロ波
3bが放射されるようにする。これにより、効率良くプ
ラズマ中の電子が加熱され、高密度のプラズマが生成さ
れる。
【0017】図4は装置を上からみた図であり、永久磁
石42の上部側の磁極を記している。永久磁石42の磁
極の向きは、図4に示すように、隣接したもの同士の磁
極が逆方向となるようにしている。それは、各永久磁石
の磁極を同じ方向に並べてしまうと、各永久磁石の作る
磁場が打ち消し合って弱くなるためである。永久磁石を
配置する位置としては、図2に示すマイクロストリップ
アンテナの各放射素子23の位置に対応するようにす
る。これにより、各永久磁石42の作る局所的な磁場領
域に各放射素子のマイクロ波を放射でき、その磁場領域
に効率よく吸収させることができる。
【0018】図2に示したマイクロストリップアンテナ
では、放射素子23を二重(中心部の4つの素子と、周
辺部の8つの素子)に配置し、内側の4つの放射素子2
3にはマイクロ波源4aからマイクロ波を給電し、外側
の8つの放射素子23にはマイクロ波源4bからマイク
ロ波を給電している。もし、各放射素子23から均一の
マイクロ波を放射してプラズマを生成した場合、プラズ
マは中央に集中傾向がある。そこで本実施形態では、内
側の放射素子に給電するパワーを弱くし、外側の放射素
子に給電するマイクロ波のパワーを強くすることで、均
一なプラズマ分布を得るようにしている。尚、本実施形
態では放射素子を二重に配列しているが、更に装置を大
型化する場合には、三重や四重に配列することでマイク
ロ波分布を調整し、プラズマ分布を均一にすることがで
きることはいうまでもない。
【0019】図5は、本発明の第2実施形態に係る半導
体処理装置の磁場発生手段構成図である。本実施形態の
基本的装置構成は第1実施形態と同じであり、磁場を発
生させる永久磁石の配置のみが異なっている。本実施形
態では、長い棒状の永久磁石42の両端に位置するN極
とS極が、図2に示した各放射素子23の上側に位置す
るようにしている。このようにしても、第1実施形態と
同様の効果を得ることができる。
【0020】図6,図7は、本発明の第3実施形態に係
る半導体処理装置の構成図である。本実施形態の基本的
装置構成も第1実施形態と同じであり、磁場発生手段と
して、永久磁石の代わりに小形電磁石43を用いている
点のみ異なる。各電磁石43に流す電流は、図7に矢印
で示す様に、隣接する電磁石同士で逆方向となるように
している。このようにすることで、第1実施形態と同様
の磁場を電磁石を用いて発生させることができ、しか
も、磁場を発生させる領域も小さくて済むため、従来の
ような大型の電磁石を用いる必要がない。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、半導体処理装置のより
小型化,省電力化が可能となり、しかも、マイクロ波を
効率よくプラズマに吸収させて高密度のプラズマを生成
できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る半導体処理装置の
構成図である。
【図2】図1に示すマイクロストリップアンテナの平面
図である。
【図3】図2に示す放射素子から円偏波を放射する原理
説明図である。
【図4】図1に示す半導体処理装置を上から見た図であ
る。
【図5】本発明の第2実施形態に係る半導体処理装置の
永久磁石の配置図である。
【図6】本発明の第3実施形態に係る半導体処理装置の
構成図である。
【図7】図6に示す半導体処理装置に用いた複数の小型
電磁石に流す電流の向きを示す図である。
【符号の説明】
1…マイクロストリップアンテナ、3a,3b…マイク
ロ波、4a,4b…マイクロ波源、5…導入窓、6…プ
ラズマ、7…マイクロストリップ線路、8…真空容器、
9…中性ガス、10…中性ガス供給装置、11…排気装
置、13…半導体基板、14…ホルダ、15…導波管、
16…導波管同軸管変換器、17…同軸ケーブル、23
…放射素子、24…高周波電源、26…マイクロ波分配
器、27a,27b…放射素子への給電点、42…永久
磁石、43…電磁石、49…磁力線、50a,50b…
875ガウスの磁場が発生する領域。
───────────────────────────────────────────────────── 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 H01Q 13/08 H05H 1/46 C H05H 1/46 G01N 24/14

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 真空雰囲気を提供する真空容器と、マイ
    クロ波を発生するマイクロ波源と、該マイクロ波源から
    のマイクロ波を前記真空容器の導入窓より該真空容器内
    に放射するアンテナと、前記真空容器内に中性ガスを供
    給するガス供給装置と、前記真空容器内のガスを排気す
    る排気装置と、処理対象基板を前記真空容器内に置くホ
    ルダと、該ホルダに高周波電界を印加する高周波電源
    と、一面上に配置され各々が前記導入窓に対して垂直の
    磁場を発生させる複数の磁場発生手段であって各磁場発
    生手段の発生する磁力線の向きが隣接する磁場発生手段
    の磁力線の向きに対し逆方向となるように配置された複
    数の磁場発生手段とを備える半導体処理装置において、
    前記アンテナとして、前記各磁場発生手段の磁極と前記
    導入窓との間の夫々に放射素子を介在させたマイクロス
    トリップアンテナを用いたことを特徴とする半導体処理
    装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、マイクロストリップ
    アンテナの各放射素子から放射されるマイクロ波が円偏
    波でしかも対応する磁場発生手段が前記真空容器内に発
    生させる磁力線の向きに対して右回りとなるようにした
    ことを特徴とする半導体処理装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2において、マイ
    クロストリップアンテナの周辺部の放射素子から放射す
    るマイクロ波の電力を中心部の放射素子から放射するマ
    イクロ波の電力より高くしたことを特徴とする半導体装
    置。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至請求項3のいずれかにおい
    て、各磁場発生手段として複数の永久磁石を用いたこと
    を特徴とする半導体処理装置。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至請求項3のいずれかにおい
    て、各磁場発生手段として複数の小形電磁石を用いたこ
    とを特徴とする半導体処理装置。
JP7332287A 1995-12-20 1995-12-20 半導体処理装置 Pending JPH09172000A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7332287A JPH09172000A (ja) 1995-12-20 1995-12-20 半導体処理装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7332287A JPH09172000A (ja) 1995-12-20 1995-12-20 半導体処理装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09172000A true JPH09172000A (ja) 1997-06-30

Family

ID=18253272

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7332287A Pending JPH09172000A (ja) 1995-12-20 1995-12-20 半導体処理装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH09172000A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8262844B2 (en) 2007-03-08 2012-09-11 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus, plasma processing method and storage medium

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8262844B2 (en) 2007-03-08 2012-09-11 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus, plasma processing method and storage medium

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5173641A (en) Plasma generating apparatus
JP2010525155A (ja) プラズマ発生装置
JP3132599B2 (ja) マイクロ波プラズマ処理装置
JPH08337887A (ja) プラズマ処理装置
US6225592B1 (en) Method and apparatus for launching microwave energy into a plasma processing chamber
JPH09289099A (ja) プラズマ処理方法および装置
EP1917843B1 (en) Method and apparatus for creating a plasma
JPH09102400A (ja) マイクロ波プラズマを使用するプロセス装置
JPH09172000A (ja) 半導体処理装置
JP3085021B2 (ja) マイクロ波プラズマ処理装置
JP3855468B2 (ja) プラズマ処理装置
JP2965169B2 (ja) マイクロ波放電反応装置及び電極装置
JPH01184922A (ja) エッチング、アッシング及び成膜等に有用なプラズマ処理装置
JP3156492B2 (ja) プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP2920852B2 (ja) マイクロ波プラズマ装置
JP3088504B2 (ja) マイクロ波放電反応装置
JP3736054B2 (ja) プラズマ処理装置
JPS6380523A (ja) マイクロ波プラズマ処理装置
JPH06267863A (ja) マイクロ波プラズマ処理装置
JP2002184599A (ja) プラズマ装置
JPH10163173A (ja) 半導体処理装置
JP3199273B2 (ja) マイクロ波放電反応装置
JPH0831443B2 (ja) プラズマ処理装置
JPH11340200A (ja) プラズマ処理装置
JPH03109726A (ja) プラズマ処理装置