JPH1140394A - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置Info
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- JPH1140394A JPH1140394A JP9189452A JP18945297A JPH1140394A JP H1140394 A JPH1140394 A JP H1140394A JP 9189452 A JP9189452 A JP 9189452A JP 18945297 A JP18945297 A JP 18945297A JP H1140394 A JPH1140394 A JP H1140394A
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Abstract
必要な電力が高いこと、およびプラズマ発生が不安定で
あるという課題があった。 【解決手段】位相と電界の方向が異なる電磁波を複数発
生させる部材を用いて処理室に電磁波を投入しプラズマ
を発生させる。
Description
たり、膜の形成、加工等にプラズマ処理装置が用いられ
る。本発明は安定なプラズマを均一に生成することによ
り高品位なプラズマ処理を可能とするプラズマ処理装置
を提供することに寄与する。
理に適したガスを所定の流量供給し、そのガスを排気す
る速度を調整して処理室を処理に適した圧力に制御する
ことが行われる。さらに処理室に電磁波を供給してプラ
ズマを発生させ、プラズマ処理を行う。プラズマは処理
室内の電磁界分布に対応した分布で発生する。プラズマ
中の電磁界分布は電磁波の供給方法、プラズマの密度、
圧力などのプラズマ特性、処理室の形状等により決ま
る。従来のプラズマ処理装置ではプラズマ中の電磁界分
布に関して十分考慮されておらず、電磁波電力の有効利
用、プラズマ分布の制御などが必ずしも適切に行われて
いない問題があった。
処理室に投入した電磁波の電力が必ずしもプラズマの発
生に有効に利用されていない問題があった。プラズマ中
でとりやすい電磁界分布と投入する電磁波の電磁界分布
が必ずしも対応しないため安定したプラズマの生成が行
われないという問題があった。
電磁波がとりやすい分布に対応した分布に制御した電磁
波を投入することで解決できる。
一となる複数の電磁波を同時に処理室に投入しプラズマ
を発生させるプラズマ処理装置を特徴とする。
いて説明する。例えばマグネトロンなどのマイクロ波源
101により発生した例えば周波数2.45GHzのマ
イクロ波はアイソレー夕102、整合器103を介して
同軸導波管変換器104に伝送される。同軸導波管変換
器104によりマイクロ波は軸対称な同軸線路105の
基本モードに変換され、整合室106を介してモード変
換器107にもたらされる。整合室106は内部または
外部導体の直径が同軸線路105と異なるサイズの同軸
線路で長さが1/4波長の線路であり、モード変換器1
07と同軸線路105の接続部でインピーダンス不整合
により発生する電力の反射を防止している。またモード
変換器107は投入されたマイクロ波の電磁界を同軸線
路の基本モードから以下に説明する部材109の励振に
適した分布に変換する作用を持つ。
8を有する部材109があり、結合孔108、マイクロ
波導入窓110を介して処理室111にマイクロ波が導
入される。部材109はアルミニウム、銅などの導電率
の高い金属でできている。マイクロ波導入窓はマイクロ
波に対する損失が小さく、プラズマ処理に悪影響を与え
にくい誘電体として例えば石英、アルミナセラミックな
どでできている。処理室111には図示しないガス導入
系および排気系が接続され、処理室をプラズマ処理に適
した圧力、ガス雰囲気に保持することができる。処理室
111の周囲には静磁界の発生装置112が設置され、
処理室111内に電子サイクロトロン共鳴現象を発生さ
せる程度の静磁界を発生させることができる。投入する
マイクロ波の周波数が例えば2.45GHzの場合、電
子サイクロトロン共鳴は0.0875テスラで起きるこ
とが知られており、マイクロ波電力はプラズマに強く吸
収され、低い圧力でも高密度のプラズマを容易に発生さ
せることができる。また処理室内の静磁界分布を調整す
ることで、処理室内のプラズマ分布等を制御することが
できる。静磁界の発生装置112として例えば電磁石、
永久磁石などを用いることができる。
置するための電極114が設けられている。電極114
には高周波電源115が整合器116を介して接続さ
れ、被処理基板113に例えば13.56MHzなどの
周波数の高周波を加えることができる。
09の構造を示す。同軸状のモード変換器107により
部材109の表面にはマイクロ波表面電流201が放射
状に流れる。これに対し結合孔108は互いに直交する
2つの長方形状の穴202および203からなってい
る。長方形状の穴202および203はそれぞれマイク
ロ波表面電流201に対し互いに逆方向に45°傾斜し
ており、さらにこれらはある円周状に配置されている。
また穴202には誘電体204が装荷されている。
状の穴は方形導波管として動作させることができ、長辺
の長さが半波長以上の場合に穴を通してマイクロ波を伝
送することができる。長方形状の穴202、203は方
形導波管として動作するよう、長辺の長さがマイクロ波
の波長の半波長以上の長さになっている。部材109の
厚さ(穴202、203の深さ)は穴202を通ったマ
イクロ波と穴203を通ったマイクロ波で位相がおよそ
90度異なる厚さに設定されている。一般に誘電体中で
電磁波の波長は真空または空気中の電磁波の波長に比べ
短くなる。方形導波管の最低次のモードであるTE10
モードの管内波長は式(1)の様にあらわされることが
知られている。
電率3.78とする)を入れた方形導波管の管内波長は
71.9mmとなる。また空気(比誘電率1.0とす
る。)が入った同じサイズの方形導波管の管内波長は3
62mmとなる。従って両者の位相差が90度になる導
波管の長さは22.4mmとなる。実際には部材109
の厚さは管内波長に比べて短いこと、穴202、203
を組み合わせた十字形状の穴は厳密には式(1)を満た
さないこと等から部材109の厚さの最適値は前記計算
値を必ずしも満足しない場合がある。
として動作しているため、穴202、203内部でのマ
イクロ波電界の方向は図2に示すようにマイクロ波表面
電流201に対し互いに逆方向に45°傾いたマイクロ
波電界205のようになる。前述のように部材109の
厚さは穴202と203を通過するマイクロ波の位相差
が90度となるように設定されており、その両者のマイ
クロ波の電界は互いに90度の角度をなすため、部材1
09とマイクロ波導入窓110の接続面では両者の合成
により円偏波が形成される。図2の例では8組の穴20
2、203が設けられており、これらが同位相で励振さ
れるため、前記円偏波がそれぞれの組から同じ位相で放
射される。
りの円偏波(以下R波)と左回りの円偏波(以下L波)
で異なる伝搬特性を示すことが知られている。R波は電
子サイクロトロン共鳴を起こし、プラズマに強く吸収さ
れるのに対し、L波は電子サイクロトロン共鳴を起こさ
ないためあまり強く吸収されず、プラズマ端面で反射さ
れる割合が大きい。部材109によりR波を発生させる
ことでマイクロ波電力を効率良くプラズマに吸収させる
ことができる。そのため低出力のマイクロ波源を用いて
も高密度のプラズマを容易に発生させることができる。
またプラズマに対するマイクロ波の吸収がよくなるた
め、マイクロ波立体回路部の余計な加熱が少なく、安定
してプラズマを発生させることができる。
造を示す。式(1)によれば方形導波管の管内波長は導
波管の長辺の長さにより変ることがわかる。そこで誘電
体を装荷した導波管にかわり長辺の長さの異なる導波管
を用いることで同様の効果を持たせることができる。長
辺の長さの異なる2つの長方形状の穴を互いに90度傾
けて組み合わせ、十字状の穴301を形成する。十字状
の穴301は2つの方形導波管を組み合わせた構造と考
えることができ、それぞれの導波管の管内波長は式
(1)に従って求めることができる。例えば長辺の長さ
65mmと80mmの2つの長方形を90度傾けて組み
合わせた場合、それぞれの管内波長は362mmおよび
190mmとなるので位相差を90度とするには導波管
の長さ(部材109の高さ)を100mmとすればよ
い。この場合も図2に示した場合と同様、最適値は前記
計算値を必ずしも満足しない場合がある。
造を示す。誘電体板402を傾けて円形の穴401内に
装荷した構造となっている。誘電体中を進む電磁波の波
長は真空中と比べて短くなる。従って誘電体板402と
平行な電界成分を持つ電磁波は誘電体板402と垂直な
成分を持つ電磁波とで波長が異なり、この両者が重なり
あって円偏波を発生させることができる。
生させるには電界の方向が傾いた複数の波を位相をずら
して重ねあわせればよい。前述の例では電界の傾きおよ
び位相差が90度である2つの波を重ねあわせる例を示
したが、位相差、電界の傾きは90度に限定されるもの
ではなく他の角度であってもよい。また重ねあわせる波
の数は2つに限定されるものではなく更に多くてもよ
い。
い電磁界分布と投入する電磁波の電磁界分布を対応させ
ることができるのでプラズマ発生に必要な電力を低減す
るとともに安定してプラズマを発生させることができる
効果がある。
説明する図面。
明する図面。
明する図面。
明する図面。
…整合器、104…同軸導波管変換器、105…同軸線
路、106…整合室、107…モード変換器、108…
結合孔、109…部材、110…マイクロ波導入窓、1
11…処理室、112…静磁界の発生装置、113…被
処理基板、114…電極、115…高周波電源、116
…整合器、201…マイクロ波表面電流、202…長方
形状の穴、203…長方形状の穴、204…誘電体、2
05…マイクロ波電界、301…十字状の穴、401…
円形の穴、402…誘電体板。
Claims (4)
- 【請求項1】位相差と電界のなす角がほぼ同一となる複
数の電磁波を同時に処理室に投入しプラズマを発生させ
ることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項2】請求項1記載のプラズマ処理装置におい
て、投入する複数の電磁波が略軸対称性を持つことを特
徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項3】請求項1または2記載のプラズマ処理装置
において、処理室に電子サイクロトロン共鳴を発生させ
る程度の静磁界を加えることのできる静磁界発生装置を
備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項4】請求項3記載のプラズマ処理装置におい
て、2種類の電磁波を同時に処理室に投入し、それらの
位相差と電界のなす角が略90度であることを特徴とす
るプラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18945297A JP3736054B2 (ja) | 1997-07-15 | 1997-07-15 | プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18945297A JP3736054B2 (ja) | 1997-07-15 | 1997-07-15 | プラズマ処理装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1140394A true JPH1140394A (ja) | 1999-02-12 |
JP3736054B2 JP3736054B2 (ja) | 2006-01-18 |
Family
ID=16241498
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18945297A Expired - Fee Related JP3736054B2 (ja) | 1997-07-15 | 1997-07-15 | プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3736054B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003052806A1 (fr) * | 2001-12-19 | 2003-06-26 | Tokyo Electron Limited | Appareil de traitement par plasma et procede de production de plasma |
JP2006324551A (ja) * | 2005-05-20 | 2006-11-30 | Shibaura Mechatronics Corp | プラズマ発生装置及びプラズマ処理装置 |
JP2021172534A (ja) * | 2020-04-21 | 2021-11-01 | 宏碩系統股▲フン▼有限公司 | 合成ダイヤモンドの製造装置 |
-
1997
- 1997-07-15 JP JP18945297A patent/JP3736054B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2003052806A1 (fr) * | 2001-12-19 | 2003-06-26 | Tokyo Electron Limited | Appareil de traitement par plasma et procede de production de plasma |
US7305934B2 (en) | 2001-12-19 | 2007-12-11 | Tokyo Electron Limited | Plasma treatment apparatus and plasma generation method |
JP2006324551A (ja) * | 2005-05-20 | 2006-11-30 | Shibaura Mechatronics Corp | プラズマ発生装置及びプラズマ処理装置 |
JP2021172534A (ja) * | 2020-04-21 | 2021-11-01 | 宏碩系統股▲フン▼有限公司 | 合成ダイヤモンドの製造装置 |
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JP3736054B2 (ja) | 2006-01-18 |
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