JPH11354295A - リング共振型プラズマ発生装置 - Google Patents
リング共振型プラズマ発生装置Info
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- JPH11354295A JPH11354295A JP10157357A JP15735798A JPH11354295A JP H11354295 A JPH11354295 A JP H11354295A JP 10157357 A JP10157357 A JP 10157357A JP 15735798 A JP15735798 A JP 15735798A JP H11354295 A JPH11354295 A JP H11354295A
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Abstract
密度を均一化するプラズマ発生装置を提供する。 【解決手段】 プラズマチャンバーの上に接続した円筒
管を形成する外導体から中心に向かって約１／４波長の
棒状または板状の共振導体を対称的に偶数個配置し、共
振導体に高周波電力を印加して、共振導体を励振し、ウ
ェーファー面の電磁界強度の分布を均一化することによ
り、プラズマの電子密度を均一化する。
Description
ＵＨＦ帯の高周波を用いるリング共振型プラズマ発生装
置に関する。
アッシャー、エッチング等において、マイクロ波プラズ
マおよびＵＨＦ帯波プラズマが現在一般的に使用されて
いる。よく知られているように、プラズマとはイオン、
電子、中性粒子を含む電離した気体で全体としては中性
であるものをいう。最近半導体ウェーファーの大型化や
大面積化の要求が高まっており、これに対応するプラズ
マ発生装置が求められている。
ファー面上のプラズマの電子密度が均一であることが望
ましく、そのためにはウェーファー面上の電磁界強度の
分布を均一化することが必要である。従来のプラズマ発
生装置では、ウェーファー面上のプラズマの電子密度の
均一化の問題を克服する努力にもかかわらず有効な解決
策が得られていないのが実情である。
鑑みて提案されたもので、ウェーファー面の電磁界強度
の分布を均一化することにより、大面積のウェーファー
面上のプラズマの電子密度を均一化するプラズマ発生装
置を提供することを目的とする。
ズマチャンバーの上に接続した円筒管を形成する外導体
から中心に向かって約１／４波長の共振導体を対称的に
偶数個配置し、その共振導体に高周波電力を印加して共
振導体を励振させることを特徴とするリング共振型プラ
ズマ発生装置である。
振型プラズマ発生装置について、図を参照しつつさらに
具体的に説明する。
発生装置の一例を示す平面図（共振回路の動作原理説明
図）、図２は図１のＡーＡ断面図である。図１および図
２において、１はプラズマが発生する空間であり、２は
真空シール用絶縁板１０で隔てた円筒管を形成する円筒
形外導体である。円筒形外導体２と真空シール用絶縁板
１０とでプラズマチャンバーを形成する。図示例ではプ
ラズマチャンバー等を円筒形としたが、その面積および
断面形状は目的とする半導体等の試料の面積および形状
に合わせて任意に選定することができる。
向に共振導体３が偶数個、図示例では棒状の共振導体３
（以下「共振棒」という）が６個対称的に設けられてい
る。共振導体３は棒状または板状等のものであるがその
形状は特に限定しない。共振導体３の長さはプラズマ発
生装置に使用する高周波の約１／４波長（図１ではＬで
表示、以下同じ）である。各共振棒３の間には空間４、
円筒形外導体２の中央部には中央部空間５が形成されて
いる。
ラズマ発生空間１とは真空シール用絶縁板１０によって
隔離されている。この絶縁板１０は本発明において必須
の要件ではないが、プラズマによる処理を実施する場合
等減圧下において行なうことが多いため、プラズマ発生
空間１の気密保持にはこれを使用するのが好ましい。絶
縁板１０としては、板状の石英ガラス、セラミックス等
が一般的に用いられる。また、図２において８は本プラ
ズマ発生器に高周波電力を供給する同軸コネクタであ
る。
の方向に電流が流れることを表す。この共振電流により
発生する電磁界の作用により、さらに隣接する共振棒３
に誘起電流が流れる。互いに隣接する共振棒３同士は共
振する寸法に設定してあるので、このようにして共振が
回路全体に及ぶ。従って共振棒が偶数個の場合は、共振
棒に流れる電流は対称的（隣同士で互いに逆向き）とな
り、共振棒３の間の空間４に生ずる磁界は図１に示した
ように向きが交互になる（例えば○に・は紙面の上向き
の方向、○に×は紙面の下向きの方向）。そしてその磁
界は、偶数個の共振棒のそれぞれの作用により合算され
て、強い磁界が形成されることになる。励振する高周波
電力の供給は図２の同軸コネクタ８から行なわれる。
ラズマ発生空間１にプラズマ用ガスを導入すれば、真空
シール用絶縁板１０を介してプラズマが発生する。上記
のように強い磁界のためプラズマへの結合が密になり、
プラズマの励振が容易になり、プラズマの電子密度を均
一に高くすることができる。プラズマの電子密度として
は１０11〜１０12cm-3のレベルが容易に達成できる。
発生装置の他の１例の平面図、図４は図３のＡーＡ断面
図で符号は図１および図２とそれぞれ同じである。上述
の動作原理により、図３および図４に示したように、互
いに隣接する共振棒同士は、１８０°の位相差（逆相）
で電流が流れるように励振されても共振する。例えば図
４に示したように、同軸コネクタ８から０°位相の高周
波電力を、同軸コネクタ９から１８０°位相差の高周波
電力を、図３の１１、１２の線路により一つ置きの共振
棒に加えることにより前記と同レベルの励振を与え、共
振させることができる。
発生装置における共振棒の接続の一例を示す平面図、図
６は図５のＡーＡ断面図である。図５および図６におい
て符号は図１、図２と同様である。図５に示すように、
６個の共振棒（各共振棒の長さは図１と同様λ／４）の
中心部に近い先端を接続リング１３により連結し、前記
図３の場合と同様に、位相差が１８０°の高周波電力を
隣り合う共振棒に交互に（例えば○の位相が０°、●の
位相が１８０°）加えて共振させることができる。
でそれぞれの共振棒（板）を１個宛隔てて接続し、その
間の電気長が同一になるようにしてもよい。ここに電気
長とは、電磁波が導体を伝わる（電気が流れる）現象
を、導体の長さと波長の比として把握する概念で、具体
的には導体の長さＬ，波長をλとして２πＬ／λを電気
長という（またはＬ／λをいうこともある）。
的に接続し、高周波を印加する共振導体と印加しないも
のとを隣り合わせに交互に配列して全体として共振する
ようにしてもよい。
の位相差の電流を流すように励振する方法として、バル
ン（平衡不平衡変換回路）を用いた一例、図８はバルン
の構成方式の一例を示す図である。図７および図８にお
いて、１７は同軸管外導体、１８は同軸管内導体、１９
はλ／４チョーク、図８の２１はバルンであり、他の符
号は図３、図４と同じである。
不平衡線路（例えば同軸線路）と平衡線路（例えば平行
線路）との変換を行なう平衡不平衡変換回路をいう。不
平衡線路から平衡線路に高周波電力を伝送する場合、そ
の接続点において発生する不平衡電流により不要放射や
不整合などが生ずるが、これを避けるために用いるのが
平衡不平衡変換回路である。
力インピーダンスは理論的に無限大になり、開放線路と
等価になる。これをλ／４チョークという。図８の方式
を用いて互いに隣接する共振動体に１８０°の位相差の
電流を流すように励振する例を示したのが図７である。
にλ／４ラジアルライン２０を用いた一例を示す断面図
である。その他の符号は図７と同じである。ラジアルラ
インとは平行平板導体上を同心円状に電磁波が伝わる伝
送線路をいう。λ／４ラジアルラインは先端短絡のラジ
アルラインで、線路長がラジアルラインのモードのλ／
４であるものをいう。
共振型プラズマ発生装置は、大型ウェーファーの面にお
いて、プラズマを高密度で均一化することができる。そ
こでこれにより大型ウェーファーのＣＶＤ、プラズマア
ッシャー、エッチング等に適用すれば極めて有用であ
る。
円筒型外導体の内径は５００mm前後の寸法が最適とな
り、大口径のウェーファー用には甚だ好都合である。
または円筒型外導体の中心部の電界が強いので、ここが
効果的に作用する。プラズマが点火すると、導体棒に流
れる電流による誘導結合により空間全体に強い磁界を生
ずる如く作用し、高密度のプラズマが容易に発生する。
グ状に配置してあり（πモード、リング共振型）、その
導体の作用により生じる磁界は相反する方向になり、外
部プラズマとの結合は同一間隔では粗になるが、本発明
によるリング共振型プラズマを適用すればこの点が大き
く改善される。
一例の平面図。
他の一例を示す平面図。
の一例の断面図。
共振型プラズマ発生装置の一例を示す断面図。
ズマチャンバーの上に接続した円筒管を形成する外導体
から中心に向かって、プラズマ発生装置に使用する高周
波の約１／４波長の長さの共振導体を対称的に偶数個配
置し、該共振導体に高周波電力を印加して共振導体を励
振させることを特徴とするリング共振型プラズマ発生装
置である。
Claims (6)
- 【請求項１】 プラズマチャンバーの上に接続した円筒
管を形成する外導体から中心に向かって約１／４波長の
共振導体を対称的に偶数個配置し、該共振導体に高周波
電力を印加して共振導体を励振させることを特徴とする
リング共振型プラズマ発生装置。 - 【請求項２】 中心部に近い箇所でそれぞれの共振導体
を１個づつ隔ててその各々をそれぞれ同一電位にするた
め均一リングで接続するようにした請求項１記載のリン
グ共振型プラズマ発生装置。 - 【請求項３】 共振導体の１個おきに高周波電力を印加
して共振を同一にするように励振する請求項１記載のリ
ング共振型プラズマ発生装置。 - 【請求項４】 隣り合う共振導体に交互に１８０°の位
相差の高周波電力を印加する請求項１記載のリング共振
型プラズマ発生装置。 - 【請求項５】 隣り合う共振導体に交互に１８０°の位
相差の高周波電力を印加する方法としてバルンを用いる
請求項４記載のリング共振型プラズマ発生装置。 - 【請求項６】 １／４波長のチョークの代わりに１／４
波長のラジアルラインとしたバルンを用いる請求項５記
載のリング共振型プラズマ発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10157357A JP2954168B1 (ja) | 1998-06-05 | 1998-06-05 | リング共振型プラズマ発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10157357A JP2954168B1 (ja) | 1998-06-05 | 1998-06-05 | リング共振型プラズマ発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2954168B1 JP2954168B1 (ja) | 1999-09-27 |
| JPH11354295A true JPH11354295A (ja) | 1999-12-24 |
Family
ID=15647911
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10157357A Expired - Lifetime JP2954168B1 (ja) | 1998-06-05 | 1998-06-05 | リング共振型プラズマ発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2954168B1 (ja) |
-
1998
- 1998-06-05 JP JP10157357A patent/JP2954168B1/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2954168B1 (ja) | 1999-09-27 |
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