JPH1074733A - 表面波プラズマ処理装置 - Google Patents
表面波プラズマ処理装置Info
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- JPH1074733A JPH1074733A JP8231625A JP23162596A JPH1074733A JP H1074733 A JPH1074733 A JP H1074733A JP 8231625 A JP8231625 A JP 8231625A JP 23162596 A JP23162596 A JP 23162596A JP H1074733 A JPH1074733 A JP H1074733A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
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- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
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- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32192—Microwave generated discharge
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Abstract
(57)【要約】
【解決手段】処理室(1)の一部である誘電体窓(2)上に、
マイクロ波を供給するための同軸線路(8)を垂直に設
け、該同軸線路(8)の外周に位置する該誘電体窓(2)上
に、マイクロ波を伝播させるための導体板(10)を設ける
ように構成した。生成される臨界電子密度ｎe以上のプ
ラズマの表面と該導体板(10)との間でマイクロ波の伝送
路を形成できるので、マイクロ波を反射なく、誘電体窓
(2)に沿って中心から外周方向に均一に伝送することが
できる。 【効果】したがって、安定にかつ均一にプラズマを生成
し、再現性良く均一にプラズマ処理を行うことができる
という効果がある。
マイクロ波を供給するための同軸線路(8)を垂直に設
け、該同軸線路(8)の外周に位置する該誘電体窓(2)上
に、マイクロ波を伝播させるための導体板(10)を設ける
ように構成した。生成される臨界電子密度ｎe以上のプ
ラズマの表面と該導体板(10)との間でマイクロ波の伝送
路を形成できるので、マイクロ波を反射なく、誘電体窓
(2)に沿って中心から外周方向に均一に伝送することが
できる。 【効果】したがって、安定にかつ均一にプラズマを生成
し、再現性良く均一にプラズマ処理を行うことができる
という効果がある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はプラズマ処理装置に
係り、特にレジストをマスクとした半導体素子基板等の
試料を、プラズマを用いてエッチング処理した後、該レ
ジストを除去するためのアッシング処理を施すのに好適
な表面波プラズマ処理装置に関するものである。
係り、特にレジストをマスクとした半導体素子基板等の
試料を、プラズマを用いてエッチング処理した後、該レ
ジストを除去するためのアッシング処理を施すのに好適
な表面波プラズマ処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のマイクロ波を利用し、かつ主たる
プラズマ生成のための外部磁場を設けない無磁場マイク
ロ波プラズマ処理装置は、特願平７ー０１２３０６号公
報に記載のように、断面が矩形あるいは円形の導波管
を、マイクロ波が導入される石英等の誘電体窓に対し垂
直に配置していた。一般に、無磁場プラズマにマイクロ
波を導入した場合、「プラズマ物理入門」Ｆ．Ｆ．Ｃｈ
ｅｎ著、内田岱二郎訳、丸善１９７７に記載のように、
下記に示す臨界電子密度ｎc以上のプラズマ中を角周波
数ωのマイクロ波は伝播できないことが知られている。
プラズマ生成のための外部磁場を設けない無磁場マイク
ロ波プラズマ処理装置は、特願平７ー０１２３０６号公
報に記載のように、断面が矩形あるいは円形の導波管
を、マイクロ波が導入される石英等の誘電体窓に対し垂
直に配置していた。一般に、無磁場プラズマにマイクロ
波を導入した場合、「プラズマ物理入門」Ｆ．Ｆ．Ｃｈ
ｅｎ著、内田岱二郎訳、丸善１９７７に記載のように、
下記に示す臨界電子密度ｎc以上のプラズマ中を角周波
数ωのマイクロ波は伝播できないことが知られている。
【０００３】ｎc＝ｍω2／４πｅ2 ここでｍは電子の質量、ｅは電荷の素量である。周波数
２．４５ＧＨｚのマイクロ波の場合には、７×１０7ケ
／ｃｍ3以上の臨界電子密度を有するプラズマ中を伝播
することができない。このような状況下では、プラズマ
は誘電体窓近傍（数ｍｍ程度）に貼り付いたように生成
される。したがって、前述のように導波管を誘電体窓に
垂直に配置した従来の場合には、マイクロ波の電界の波
面が、誘電体窓に貼り付いたプラズマに対し、ほぼ平行
になるようにマイクロ波を導入するように構成されてい
た。
２．４５ＧＨｚのマイクロ波の場合には、７×１０7ケ
／ｃｍ3以上の臨界電子密度を有するプラズマ中を伝播
することができない。このような状況下では、プラズマ
は誘電体窓近傍（数ｍｍ程度）に貼り付いたように生成
される。したがって、前述のように導波管を誘電体窓に
垂直に配置した従来の場合には、マイクロ波の電界の波
面が、誘電体窓に貼り付いたプラズマに対し、ほぼ平行
になるようにマイクロ波を導入するように構成されてい
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、マイ
クロ波のプラズマからの反射の点について配慮がされて
いなかった。マイクロ波の電界の波面が、誘電体窓に貼
り付いた臨界電子密度ｎc以上のプラズマに対し、ほぼ
平行になるようにマイクロ波を導入した場合、マイクロ
波はプラズマにより反射される。従って導波管内では、
「マイクロ波工学」中島将光著、森北出版１９７５に記
載のように、導波管のサイズ、形状に応じてたとえば円
形ＴＥ11モード等の固有のモードを有する定在波を形成
する。生成されるプラズマ分布はマイクロ波の固有モー
ドに応じた分布となるため、誘電体窓に貼り付いた面内
でプラズマが不均一となるという問題点があった。ま
た、前述のマイクロ波の固有モードは複数存在し得るた
め、たとえばマイクロ波の出力変動等の微小の外乱によ
り、固有モード間の遷移が生じ、その結果プラズマが不
安定となる課題があった。
クロ波のプラズマからの反射の点について配慮がされて
いなかった。マイクロ波の電界の波面が、誘電体窓に貼
り付いた臨界電子密度ｎc以上のプラズマに対し、ほぼ
平行になるようにマイクロ波を導入した場合、マイクロ
波はプラズマにより反射される。従って導波管内では、
「マイクロ波工学」中島将光著、森北出版１９７５に記
載のように、導波管のサイズ、形状に応じてたとえば円
形ＴＥ11モード等の固有のモードを有する定在波を形成
する。生成されるプラズマ分布はマイクロ波の固有モー
ドに応じた分布となるため、誘電体窓に貼り付いた面内
でプラズマが不均一となるという問題点があった。ま
た、前述のマイクロ波の固有モードは複数存在し得るた
め、たとえばマイクロ波の出力変動等の微小の外乱によ
り、固有モード間の遷移が生じ、その結果プラズマが不
安定となる課題があった。
【０００５】本発明の目的は、プラズマを安定かつ均一
に生成することにより、均一なプラズマ処理が可能な、
表面波プラズマ処理装置を提供することにある。
に生成することにより、均一なプラズマ処理が可能な、
表面波プラズマ処理装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、処理室の一部である誘電体窓上に、マイクロ波を供
給するための同軸線路を垂直に設け、該同軸線路の外周
に位置する該誘電体窓上に、マイクロ波を伝播させるた
めの導体板を設けたものである。
に、処理室の一部である誘電体窓上に、マイクロ波を供
給するための同軸線路を垂直に設け、該同軸線路の外周
に位置する該誘電体窓上に、マイクロ波を伝播させるた
めの導体板を設けたものである。
【０００７】処理室の一部である誘電体窓上に、マイク
ロ波を供給するための同軸線路を垂直に設け、該同軸線
路の外周に位置する該誘電体窓上に、マイクロ波を伝播
させるための導体板を設けることにより、生成される臨
界電子密度ｎc以上のプラズマの表面をマイクロ波の伝
送路の一部とし、該プラズマ表面と前記導体板とで形成
される伝送路内を、マイクロ波が誘電体窓に沿って、同
軸線路の外周方向に均一に伝送することができる。この
時マイクロ波の電界の波面は、該プラズマ表面に対し垂
直になっているので、マイクロ波の該プラズマ表面から
の反射はほとんどない。したがって、マイクロ波の固有
のモードによらず、安定にかつ均一にプラズマを生成で
きるので、再現性良く、均一なプラズマ処理を行うこと
ができる。
ロ波を供給するための同軸線路を垂直に設け、該同軸線
路の外周に位置する該誘電体窓上に、マイクロ波を伝播
させるための導体板を設けることにより、生成される臨
界電子密度ｎc以上のプラズマの表面をマイクロ波の伝
送路の一部とし、該プラズマ表面と前記導体板とで形成
される伝送路内を、マイクロ波が誘電体窓に沿って、同
軸線路の外周方向に均一に伝送することができる。この
時マイクロ波の電界の波面は、該プラズマ表面に対し垂
直になっているので、マイクロ波の該プラズマ表面から
の反射はほとんどない。したがって、マイクロ波の固有
のモードによらず、安定にかつ均一にプラズマを生成で
きるので、再現性良く、均一なプラズマ処理を行うこと
ができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１か
ら図４により説明する。図１は、本発明の無磁場プラズ
マ処理装置の一実施例であるマイクロ波アッシング装置
を示す。容器１ａおよび石英窓２で区画された処理室１
の内部を、真空排気口３から真空排気装置（図示省略）
により減圧した後、ガス供給口４からガス供給装置（図
示省略）によりアッシングガスを処理室１内に導入し、
所望の圧力に調整する。マグネトロン５から発振され
た、この場合２．４５ＧＨｚのマイクロ波は、矩形導波
管６を伝播した後、同軸−導波管変換器７に接続された
同軸線路８内を伝播する。同軸線路８は、ステップ形状
の１つである円筒状の空間を有する整合室９を介して、
円板状の石英窓２の中心に垂直に接続されている。また
同軸線路８および整合室９の外周部の石英窓２上には、
導体板１０が配置されている。マイクロ波は、石英窓２
の中心から外周に向かって伝播し、石英窓２直下にプラ
ズマが形成される。このプラズマ中の電子によりガスが
解離、励起され活性なラジカルが多量に生成される。一
方被処理材１１は、温度制御装置１２より加熱、冷却が
可能な試料台１３に載置されており、分散板１４を通過
することにより面内分布を調整されたラジカルとの反応
により、アッシング処理される。
ら図４により説明する。図１は、本発明の無磁場プラズ
マ処理装置の一実施例であるマイクロ波アッシング装置
を示す。容器１ａおよび石英窓２で区画された処理室１
の内部を、真空排気口３から真空排気装置（図示省略）
により減圧した後、ガス供給口４からガス供給装置（図
示省略）によりアッシングガスを処理室１内に導入し、
所望の圧力に調整する。マグネトロン５から発振され
た、この場合２．４５ＧＨｚのマイクロ波は、矩形導波
管６を伝播した後、同軸−導波管変換器７に接続された
同軸線路８内を伝播する。同軸線路８は、ステップ形状
の１つである円筒状の空間を有する整合室９を介して、
円板状の石英窓２の中心に垂直に接続されている。また
同軸線路８および整合室９の外周部の石英窓２上には、
導体板１０が配置されている。マイクロ波は、石英窓２
の中心から外周に向かって伝播し、石英窓２直下にプラ
ズマが形成される。このプラズマ中の電子によりガスが
解離、励起され活性なラジカルが多量に生成される。一
方被処理材１１は、温度制御装置１２より加熱、冷却が
可能な試料台１３に載置されており、分散板１４を通過
することにより面内分布を調整されたラジカルとの反応
により、アッシング処理される。
【０００９】本一実施例の場合、マイクロ波は矩形導波
管６内を矩形ＴＥ10モードで伝送し、同軸線路８内は、
軸対称である放射状の電界分布を有する同軸ＴＥＭモー
ドで伝送する。図２に、同軸線路８、整合室９、石英窓
２内を伝送するマイクロ波の電界１６の分布を模式的に
示す。まず、マイクロ波が同軸線路８、整合室９内を伝
送し、石英窓２を介して、処理室１内に導入されると、
石英窓２直下数ｍｍの領域に、臨界電子密度ｎc以上の
密度を有するプラズマ１５が、円板上に生成される。同
軸線路８内を伝送するマイクロ波の電界１６の波面は、
整合室９内で一度拡大された後、整合室９のエッヂを中
心として９０度交げられ、導体板１０とプラズマ１５と
ではさまれた領域を伝送路として、石英窓２の中心から
外周に向って伝播する。プラズマ１５の表面には、同軸
線路８、整合室９、導体板１０の表面と同じように、表
面電流１７が流れている。このため、生成されたプラズ
マは表面波プラズマと呼ぶことができる。導入するマイ
クロ波の出力を増加させると、生成されているプラズマ
１５の先端よりわずかに前方にマイクロ波が放射され、
その結果プラズマ１５はわずかに前方に拡大する。拡大
したプラズマ１５の表面にも表面電流１７が流れ、マイ
クロ波の伝送線路を形成するため、更にマイクロ波は前
方に放射され、順次、プラズマ１５は石英窓２の形状に
沿って軸対称に拡大される。
管６内を矩形ＴＥ10モードで伝送し、同軸線路８内は、
軸対称である放射状の電界分布を有する同軸ＴＥＭモー
ドで伝送する。図２に、同軸線路８、整合室９、石英窓
２内を伝送するマイクロ波の電界１６の分布を模式的に
示す。まず、マイクロ波が同軸線路８、整合室９内を伝
送し、石英窓２を介して、処理室１内に導入されると、
石英窓２直下数ｍｍの領域に、臨界電子密度ｎc以上の
密度を有するプラズマ１５が、円板上に生成される。同
軸線路８内を伝送するマイクロ波の電界１６の波面は、
整合室９内で一度拡大された後、整合室９のエッヂを中
心として９０度交げられ、導体板１０とプラズマ１５と
ではさまれた領域を伝送路として、石英窓２の中心から
外周に向って伝播する。プラズマ１５の表面には、同軸
線路８、整合室９、導体板１０の表面と同じように、表
面電流１７が流れている。このため、生成されたプラズ
マは表面波プラズマと呼ぶことができる。導入するマイ
クロ波の出力を増加させると、生成されているプラズマ
１５の先端よりわずかに前方にマイクロ波が放射され、
その結果プラズマ１５はわずかに前方に拡大する。拡大
したプラズマ１５の表面にも表面電流１７が流れ、マイ
クロ波の伝送線路を形成するため、更にマイクロ波は前
方に放射され、順次、プラズマ１５は石英窓２の形状に
沿って軸対称に拡大される。
【００１０】図３は、図２におけるＡ−Ａ断面でのマイ
クロ波の電界１６の波面を模式的に示す。図３に示すよ
うに石英窓２内では、マイクロ波の電界１６の波面は軸
対称に拡がり、それに応じてプラズマ１５も軸対称につ
まり円板状に均一に生成される。またマイクロ波の電界
１６の波面は、常にプラズマ１５に対して垂直であり、
プラズマ１５からのマイクロ波の反射はほとんどない。
したがって本一実施例では、安定にかつ均一にプラズマ
と生成できるので、再現性良く、均一なプラズマ処理が
可能であるという効果がある。
クロ波の電界１６の波面を模式的に示す。図３に示すよ
うに石英窓２内では、マイクロ波の電界１６の波面は軸
対称に拡がり、それに応じてプラズマ１５も軸対称につ
まり円板状に均一に生成される。またマイクロ波の電界
１６の波面は、常にプラズマ１５に対して垂直であり、
プラズマ１５からのマイクロ波の反射はほとんどない。
したがって本一実施例では、安定にかつ均一にプラズマ
と生成できるので、再現性良く、均一なプラズマ処理が
可能であるという効果がある。
【００１１】本一実施例では、Ｏ2＋５％ＣＦ4ガス、１
Ｔｏｒｒ、１ｌ／ｍｉｎ、マイクロ波出力１ｋＷ、試料
台１３温度２０℃の条件でエッチング処理後のレジスト
をアッシング処理している。この条件では、８インチウ
エハ上のレジストをアッシングレート１μｍ／ｍｉｎ、
均一性±５％以内で再現性良く除去できる。アッシング
ガスとしては、上記以外にＯ2＋Ｈ2Ｏの混合ガス、Ｏ2
＋ＣＨ3ＯＨの混合ガス等を用いてもよい。試料台１３
の温度は、アッシング条件に応じて、２０〜３００℃の
範囲で制御されている。
Ｔｏｒｒ、１ｌ／ｍｉｎ、マイクロ波出力１ｋＷ、試料
台１３温度２０℃の条件でエッチング処理後のレジスト
をアッシング処理している。この条件では、８インチウ
エハ上のレジストをアッシングレート１μｍ／ｍｉｎ、
均一性±５％以内で再現性良く除去できる。アッシング
ガスとしては、上記以外にＯ2＋Ｈ2Ｏの混合ガス、Ｏ2
＋ＣＨ3ＯＨの混合ガス等を用いてもよい。試料台１３
の温度は、アッシング条件に応じて、２０〜３００℃の
範囲で制御されている。
【００１２】本一実施例の場合、同軸線路８、整合室９
の内径は、各々３９ｍｍ、８０ｍｍであり、中心導体１
８の直径は１６ｍｍで石英窓２の厚さは１５ｍｍであ
る。図２に示すように、マイクロ波は同軸線路８から入
射され、石英窓２の外周に向って広がっており、図２の
構造は、たとえば３つの導波管を接続したＴ分岐と同じ
ように、１種のマイクロ波の分岐路と考えることができ
る。ステップ状の整合室９は、同軸線路８から入射され
たマイクロ波が、反射されることなく、石英窓２の外周
方向に伝送されるように作用している。図４に、整合室
の高さとマイクロ波の反射率との関係を示す。整合室高
さ０ｍｍを除くと、反射率は整合室の高さに応じて周期
的に変化している。同軸線路８内での管内波長λgは１
２２ｍｍであり、管内波長λgの１／２の整数倍の高
さ、たとえば６１ｍｍで最も反射率が小さく、ｎλg／
４（ここでｎは奇数の正の整数）の高さ、たとえば３１
ｍｍで最も反射率が大きい。
の内径は、各々３９ｍｍ、８０ｍｍであり、中心導体１
８の直径は１６ｍｍで石英窓２の厚さは１５ｍｍであ
る。図２に示すように、マイクロ波は同軸線路８から入
射され、石英窓２の外周に向って広がっており、図２の
構造は、たとえば３つの導波管を接続したＴ分岐と同じ
ように、１種のマイクロ波の分岐路と考えることができ
る。ステップ状の整合室９は、同軸線路８から入射され
たマイクロ波が、反射されることなく、石英窓２の外周
方向に伝送されるように作用している。図４に、整合室
の高さとマイクロ波の反射率との関係を示す。整合室高
さ０ｍｍを除くと、反射率は整合室の高さに応じて周期
的に変化している。同軸線路８内での管内波長λgは１
２２ｍｍであり、管内波長λgの１／２の整数倍の高
さ、たとえば６１ｍｍで最も反射率が小さく、ｎλg／
４（ここでｎは奇数の正の整数）の高さ、たとえば３１
ｍｍで最も反射率が大きい。
【００１３】本一実施例の場合には、整合室９の高さを
６１ｍｍとしているため、マイクロ波が効率的に伝送さ
れるため、大きなサイズのプラズマ１５を生成すること
ができ、大面積のウエハを均一にアッシング処理できる
という効果がある。整合室９は、多段のステップ状ある
いはテーパ状の構造としても良い。しかし、本一実施例
に示す円筒状の場合が、最も構造が簡単であり、反射率
を小さくするための設計も容易である。
６１ｍｍとしているため、マイクロ波が効率的に伝送さ
れるため、大きなサイズのプラズマ１５を生成すること
ができ、大面積のウエハを均一にアッシング処理できる
という効果がある。整合室９は、多段のステップ状ある
いはテーパ状の構造としても良い。しかし、本一実施例
に示す円筒状の場合が、最も構造が簡単であり、反射率
を小さくするための設計も容易である。
【００１４】次に図５に本発明の第２の実施例を示す。
本一実施例は、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、Ａｌ、ｐｏｌｙ−
Ｓｉ、Ｃｕ、ＴｉＮ、Ｗ等の材料をＣ4Ｆ8、ＣＨＦ3、Ｃ
ｌ2、ＢＣｌ3、ＨＢｒ等のハロゲン系ガスやフロン系ガ
スを用いたエッチングに適用した例である。本一実施例
の場合、半球状の石英窓２を用い、導体板１０も石英窓
２の内面に沿って半球状に配置されている。したがっ
て、プラズマ１５も石英窓２の内面に沿って半球状に生
成される。被処理材１１は、整合器１９を介して高周波
電源２０に接続された試料台１３に載置されている。石
英窓２の形状に応じたプラズマ１５が生成されるため、
被処理材１１面上でのプラズマ分布（すなわち、イオン
分布、ラジカル分布）を石英窓２の形状により制御でき
る。このため、均一なエッチング処理を主たるプラズマ
の生成に磁場を使用しない無磁場マイクロ波プラズマで
容易に行えるという効果がある。エッチングの場合は、
被処理材１１およびプロセスによっても異なるが、数ｍ
Ｔｏｒｒ〜数１００ｍＴｏｒｒの低圧力領域でエッチン
グ処理する。石英窓２の形状は、円筒状、円錐台状等で
も良いが、石英窓２は圧力容器の一部であるので、本一
実施例のように半球状の場合が、石英窓２を最も薄く、
しかも大口径で使用できるという効果がある。
本一実施例は、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、Ａｌ、ｐｏｌｙ−
Ｓｉ、Ｃｕ、ＴｉＮ、Ｗ等の材料をＣ4Ｆ8、ＣＨＦ3、Ｃ
ｌ2、ＢＣｌ3、ＨＢｒ等のハロゲン系ガスやフロン系ガ
スを用いたエッチングに適用した例である。本一実施例
の場合、半球状の石英窓２を用い、導体板１０も石英窓
２の内面に沿って半球状に配置されている。したがっ
て、プラズマ１５も石英窓２の内面に沿って半球状に生
成される。被処理材１１は、整合器１９を介して高周波
電源２０に接続された試料台１３に載置されている。石
英窓２の形状に応じたプラズマ１５が生成されるため、
被処理材１１面上でのプラズマ分布（すなわち、イオン
分布、ラジカル分布）を石英窓２の形状により制御でき
る。このため、均一なエッチング処理を主たるプラズマ
の生成に磁場を使用しない無磁場マイクロ波プラズマで
容易に行えるという効果がある。エッチングの場合は、
被処理材１１およびプロセスによっても異なるが、数ｍ
Ｔｏｒｒ〜数１００ｍＴｏｒｒの低圧力領域でエッチン
グ処理する。石英窓２の形状は、円筒状、円錐台状等で
も良いが、石英窓２は圧力容器の一部であるので、本一
実施例のように半球状の場合が、石英窓２を最も薄く、
しかも大口径で使用できるという効果がある。
【００１５】尚、石英窓２は、処理室の一部を構成する
誘電体窓であり、マイクロ波が伝播される部材であれば
アルミナセラミックス窓でも良く、石英窓２に限定され
ない。
誘電体窓であり、マイクロ波が伝播される部材であれば
アルミナセラミックス窓でも良く、石英窓２に限定され
ない。
【００１６】次に図６に本発明の第３の実施例を示す。
本一実施例もエッチング処理に適用した例である。高周
波電源２０より試料台１１に高周波電圧が印加されてい
るため、被処理材１１上にはイオンシースが形成され、
このイオンシース中の電界によりイオンが加速され、被
処理材１１と衝突しエネルギーを与えることにより、エ
ッチング反応が促進される。したがって、エッチング処
理では多量のイオンが必要であり、前述のように低圧力
条件下で処理される。本一実施例では、処理室１の外周
部に永久磁石を複数配置し、それによって形成される磁
場（たとえば多極磁場）により、プラズマを閉じ込め、
処理室１内壁面でのプラズマの損失を抑制している。こ
のため、被処理材１１に多量のイオンを供給できるの
で、高速にエッチング処理できるという効果がある。本
一実施例では、永久磁石により形成される磁場を、プラ
ズマ閉じ込めのために使用したが、主たるプラズマ生成
領域（たとえば導体板１０の上部等）において、磁場を
使用するものではない。
本一実施例もエッチング処理に適用した例である。高周
波電源２０より試料台１１に高周波電圧が印加されてい
るため、被処理材１１上にはイオンシースが形成され、
このイオンシース中の電界によりイオンが加速され、被
処理材１１と衝突しエネルギーを与えることにより、エ
ッチング反応が促進される。したがって、エッチング処
理では多量のイオンが必要であり、前述のように低圧力
条件下で処理される。本一実施例では、処理室１の外周
部に永久磁石を複数配置し、それによって形成される磁
場（たとえば多極磁場）により、プラズマを閉じ込め、
処理室１内壁面でのプラズマの損失を抑制している。こ
のため、被処理材１１に多量のイオンを供給できるの
で、高速にエッチング処理できるという効果がある。本
一実施例では、永久磁石により形成される磁場を、プラ
ズマ閉じ込めのために使用したが、主たるプラズマ生成
領域（たとえば導体板１０の上部等）において、磁場を
使用するものではない。
【００１７】また、上記各実施例では、アッシング装
置、エッチング装置について述べたが、その他の無磁場
マイクロ波プラズマを利用したプラズマＣＶＤ装置等の
プラズマ処理装置、光源、イオン源、ラジカル源等につ
いても、同様の作用効果が得られる。
置、エッチング装置について述べたが、その他の無磁場
マイクロ波プラズマを利用したプラズマＣＶＤ装置等の
プラズマ処理装置、光源、イオン源、ラジカル源等につ
いても、同様の作用効果が得られる。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、処理室の一部である誘
電体窓上に、マイクロ波を供給するための同軸線路を垂
直に設け、該同軸線路の外周に位置する該誘電体窓上
に、マイクロ波を伝播させるための導体板を設けること
により、生成される臨界電子密度ｎc以上のプラズマの
表面をマイクロ波の伝送路の一部とし、マイクロ波を反
射なく、誘電体窓に沿って、中心から外周方向に均一に
伝送することができるので、安定にかつ均一にプラズマ
を生成し、再現性良く均一にプラズマ処理を行うことが
できるという効果がある。
電体窓上に、マイクロ波を供給するための同軸線路を垂
直に設け、該同軸線路の外周に位置する該誘電体窓上
に、マイクロ波を伝播させるための導体板を設けること
により、生成される臨界電子密度ｎc以上のプラズマの
表面をマイクロ波の伝送路の一部とし、マイクロ波を反
射なく、誘電体窓に沿って、中心から外周方向に均一に
伝送することができるので、安定にかつ均一にプラズマ
を生成し、再現性良く均一にプラズマ処理を行うことが
できるという効果がある。
【図１】本発明の第１の実施例のアッシング装置を示す
縦断面図である。
縦断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例の同軸線路８、整合室
９、石英窓２内を伝送するマイクロ波の電界の模式図で
ある。
９、石英窓２内を伝送するマイクロ波の電界の模式図で
ある。
【図３】図２におけるＡ−Ａ断面でのマイクロ波の電界
の波面を示す模式図である。
の波面を示す模式図である。
【図４】本発明の第１の実施例において使用した整合室
の高さとマイクロ波の反射率との関係を示す図である。
の高さとマイクロ波の反射率との関係を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施例のエッチング装置を示す
縦断面図である。
縦断面図である。
【図６】本発明の第３の実施例のエッチング装置を示す
縦断面図である。
縦断面図である。
１…処理室、１ａ…容器、２…石英窓、３…真空排気
口、４…ガス導入口、５…マグネトロン、６…矩形導波
管、７…同軸−導波管変換器、８…同軸線路、９…整合
室、１０…導体板、１１…被処理材、１２…温度制御装
置、１３…試料台、１４…分散板、１５…プラズマ、１
６…電界、１７…表面電流、１８…中心導体、１９…整
合器、２０…高周波電源、２１…永久磁石。
口、４…ガス導入口、５…マグネトロン、６…矩形導波
管、７…同軸−導波管変換器、８…同軸線路、９…整合
室、１０…導体板、１１…被処理材、１２…温度制御装
置、１３…試料台、１４…分散板、１５…プラズマ、１
６…電界、１７…表面電流、１８…中心導体、１９…整
合器、２０…高周波電源、２１…永久磁石。
───────────────────────────────────────────────────── 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 21/027 Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｂ Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５７２Ａ (72)発明者 田村 仁 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内
Claims (5)
- 【請求項１】真空排気装置が接続され内部が減圧可能な
処理室と、マイクロ波を利用して前記処理室内部にプラ
ズマを発生させるプラズマ発生手段と、前記処理室内へ
のガス供給装置とから成るプラズマ処理装置において、 前記処理室の一部である誘電体窓上に、マイクロ波を供
給するための同軸線路を垂直に設け、該同軸線路の外周
に位置する該誘電体窓上に、マイクロ波を伝播させるた
めの導体板を設けたことを特徴とする表面波プラズマ処
理装置。 - 【請求項２】請求項１記載の表面波プラズマ処理装置に
おいて、前記同軸線路と前記誘電体窓との接合部に、ス
テップ状の空間を有する整合室を設けたことを特徴とす
る表面波プラズマ処理装置。 - 【請求項３】請求項２記載の表面波プラズマ処理装置に
おいて、前記整合室の形状が円筒状で、該円筒の高さ
が、同軸線路内を伝送する電磁波の波長λgの１／２の
整数倍であることを特徴とする表面波プラズマ処理装
置。 - 【請求項４】請求項１、２、３記載の表面波プラズマ処
理装置において、生成されるプラズマ表面部が、前記マ
イクロ波の伝送路の一部となることを特徴とする表面波
プラズマ処理装置。 - 【請求項５】真空排気装置が接続され内部が減圧可能な
処理室と、マイクロ波を利用して前記処理室内部にプラ
ズマを発生させるプラズマ発生手段と、前記処理室内へ
のガス供給装置とから成るプラズマ処理装置において、 前記処理室の一部である誘電体窓の表面近傍に、該誘電
体窓表面の形状に応じて、円板状、半球状あるいは円錐
台状のプラズマを生成し、該マイクロ波の出力の増加に
応じて、該円板状、半球状あるいは円錐台状のプラズマ
のサイズが軸対称に増加するように構成したことを特徴
とする表面波プラズマ処理装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23162596A JP3217274B2 (ja) | 1996-09-02 | 1996-09-02 | 表面波プラズマ処理装置 |
| TW086112334A TW363203B (en) | 1996-09-02 | 1997-08-27 | Surface waving plasma operation apparatus |
| SG1997003158A SG63742A1 (en) | 1996-09-02 | 1997-08-28 | Surface wave plasma processing apparatus |
| US08/921,364 US5886473A (en) | 1996-09-02 | 1997-08-29 | Surface wave plasma processing apparatus |
| EP97306647A EP0827182A3 (en) | 1996-09-02 | 1997-08-29 | Surface wave plasma processing apparatus |
| KR1019970045390A KR19980024249A (ko) | 1996-09-02 | 1997-09-01 | 표면파 플라즈마 처리장치 |
| CN97117927A CN1176486A (zh) | 1996-09-02 | 1997-09-02 | 表面波等离子体处理装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1074733A true JPH1074733A (ja) | 1998-03-17 |
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Family
ID=16926447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23162596A Expired - Fee Related JP3217274B2 (ja) | 1996-09-02 | 1996-09-02 | 表面波プラズマ処理装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP0827182A3 (ja) |
| JP (1) | JP3217274B2 (ja) |
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| SG (1) | SG63742A1 (ja) |
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000299309A (ja) * | 1999-04-16 | 2000-10-24 | Kudela Jozef | プラズマ発生機及びこのプラズマ発生機を備えたプラズマ処理装置 |
| JP2005528755A (ja) * | 2002-06-04 | 2005-09-22 | サントル、ナショナール、ド、ラ、ルシェルシュ、シアンティフィク、（セーエヌエルエス） | シート状プラズマの発生装置 |
| JP2007035604A (ja) * | 2005-07-29 | 2007-02-08 | National Univ Corp Shizuoka Univ | マイクロ波プラズマ発生装置 |
| JP2013538284A (ja) * | 2010-07-02 | 2013-10-10 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 堆積装置および堆積の非対称性を低減させる方法 |
| JP2019204661A (ja) * | 2018-05-23 | 2019-11-28 | 株式会社エスイー | プラズマ照射装置及びプラズマ照射方法 |
| JP2021037511A (ja) * | 2018-06-14 | 2021-03-11 | 株式会社エスイー | 原料をマイクロ波表面波プラズマで処理して原料と異なる生成物を得る製造装置及び製造方法 |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19726663A1 (de) * | 1997-06-23 | 1999-01-28 | Sung Spitzl Hildegard Dr Ing | Vorrichtung zur Erzeugung von homogenen Mikrowellenplasmen |
| JP3650025B2 (ja) * | 2000-12-04 | 2005-05-18 | シャープ株式会社 | プラズマプロセス装置 |
| GB2386748B (en) * | 2002-03-16 | 2006-02-08 | Marconi Applied Techn Ltd | Magnetron arrangements |
| JP4163432B2 (ja) * | 2002-03-26 | 2008-10-08 | 矢崎総業株式会社 | プラズマ処理装置 |
| US6902629B2 (en) * | 2002-04-12 | 2005-06-07 | Applied Materials, Inc. | Method for cleaning a process chamber |
| US6923189B2 (en) * | 2003-01-16 | 2005-08-02 | Applied Materials, Inc. | Cleaning of CVD chambers using remote source with cxfyoz based chemistry |
| KR100952854B1 (ko) * | 2003-07-18 | 2010-04-14 | 주성엔지니어링(주) | 대면적 엘씨디기판 제조에 사용되는 플라즈마 발생장치 |
| US20060266288A1 (en) * | 2005-05-27 | 2006-11-30 | Applied Materials, Inc. | High plasma utilization for remote plasma clean |
| JP5082229B2 (ja) * | 2005-11-29 | 2012-11-28 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置 |
| CN100406197C (zh) * | 2006-07-17 | 2008-07-30 | 哈尔滨工业大学 | 常压等离子体抛光装置 |
| CN100462199C (zh) * | 2007-04-11 | 2009-02-18 | 哈尔滨工业大学 | 常压等离子体抛光方法 |
| KR101117150B1 (ko) * | 2007-06-11 | 2012-03-13 | 고쿠리츠다이가쿠호진 도호쿠다이가쿠 | 플라즈마 처리 장치 및 처리 방법 |
| FR2925217B1 (fr) * | 2007-12-14 | 2013-05-24 | Thales Sa | Structure hyperfrequences pour tube microondes avec dispositif de confinement du faisceau a aimants permanents et refroidissement ameliore |
| US20120056101A1 (en) * | 2010-09-03 | 2012-03-08 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Ion doping apparatus and ion doping method |
| TWI465158B (zh) * | 2011-01-12 | 2014-12-11 | Ind Tech Res Inst | 微波電漿激發裝置 |
| TWI612853B (zh) * | 2016-03-03 | 2018-01-21 | 表面波電漿裝置 | |
| CN106561446A (zh) * | 2016-10-27 | 2017-04-19 | 合肥优亿科机电科技有限公司 | 微波源高密度低能离子束生物改性设备 |
| US11355317B2 (en) * | 2017-12-14 | 2022-06-07 | Applied Materials, Inc. | Methods and apparatus for dynamical control of radial uniformity in microwave chambers |
| CN110769585B (zh) * | 2018-07-27 | 2023-08-18 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 表面波等离子体装置 |
| CN110797250B (zh) * | 2018-08-03 | 2022-12-09 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 表面波等离子体加工设备 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5024716A (en) * | 1988-01-20 | 1991-06-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Plasma processing apparatus for etching, ashing and film-formation |
| EP0554039B1 (en) * | 1992-01-30 | 1996-11-20 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for generating plasma, and semiconductor processing methods |
| US5306985A (en) * | 1992-07-17 | 1994-04-26 | Sematech, Inc. | ECR apparatus with magnetic coil for plasma refractive index control |
| JPH07183095A (ja) * | 1993-12-24 | 1995-07-21 | Hitachi Ltd | マイクロ波プラズマ処理装置 |
| JP3199957B2 (ja) * | 1994-06-20 | 2001-08-20 | 株式会社日立製作所 | マイクロ波プラズマ処理方法 |
| JPH09171900A (ja) * | 1995-12-20 | 1997-06-30 | Toshiba Corp | プラズマ発生装置 |
-
1996
- 1996-09-02 JP JP23162596A patent/JP3217274B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-08-27 TW TW086112334A patent/TW363203B/zh not_active IP Right Cessation
- 1997-08-28 SG SG1997003158A patent/SG63742A1/en unknown
- 1997-08-29 US US08/921,364 patent/US5886473A/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-08-29 EP EP97306647A patent/EP0827182A3/en not_active Withdrawn
- 1997-09-01 KR KR1019970045390A patent/KR19980024249A/ko not_active Application Discontinuation
- 1997-09-02 CN CN97117927A patent/CN1176486A/zh active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000299309A (ja) * | 1999-04-16 | 2000-10-24 | Kudela Jozef | プラズマ発生機及びこのプラズマ発生機を備えたプラズマ処理装置 |
| JP2005528755A (ja) * | 2002-06-04 | 2005-09-22 | サントル、ナショナール、ド、ラ、ルシェルシュ、シアンティフィク、（セーエヌエルエス） | シート状プラズマの発生装置 |
| JP2007035604A (ja) * | 2005-07-29 | 2007-02-08 | National Univ Corp Shizuoka Univ | マイクロ波プラズマ発生装置 |
| JP2013538284A (ja) * | 2010-07-02 | 2013-10-10 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 堆積装置および堆積の非対称性を低減させる方法 |
| US9580796B2 (en) | 2010-07-02 | 2017-02-28 | Applied Materials, Inc. | Deposition apparatus and methods to reduce deposition asymmetry |
| JP2019204661A (ja) * | 2018-05-23 | 2019-11-28 | 株式会社エスイー | プラズマ照射装置及びプラズマ照射方法 |
| JP2021037511A (ja) * | 2018-06-14 | 2021-03-11 | 株式会社エスイー | 原料をマイクロ波表面波プラズマで処理して原料と異なる生成物を得る製造装置及び製造方法 |
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