JPH0368771A - マイクロ波プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、マイクロ波プラズマ処理装置、特にプラズマ
を用いた試料のエツチング、堆積膜形成、スパフタリン
グ、クリーニング、レジスト灰化等の処理に適したマイ
クロ波プラズマ処理装置に関する。

〔従来技術の説明〕

プラズマ処理法とは、特定の物質をプラズマ化して活性
の強いラジカルとイオンを発生させ、このラジカルとイ
オンを被処理体に接触させて被処理体′にエンチング、
堆積膜形成、スパッタリング、クリーニング、アッシン
グ（灰化）等の処理を施す加工方法をいい、プラズマ処
理装置とは、該プラズマ処理法の実施に用いられる装置
をいう。

従来、こうしたプラズマ処理装置は、原料ガス導入口と
排気口とを有する真空容器で形成されたプラズマ処理室
と、該プラズマ処理室に供給される原料ガスをプラズマ
化するエネルギーを供給する電磁波等を供給する装置と
からなっている。

ところで、プラズマ処理法は前述のラジカルやイオンの
強い活性に依拠するものであり、ラジカルやイオンの密
度や被処理体の温度等を適宜選択することにより、エツ
チング、堆積膜形成等の各種の処理を所望に応してなし
うろことはプラズマ処理法の特徴であり、プラズマ処理
法において重要なことはラジカルやイオンの効率的生成
である。

従来、プラズマ化エネルギーを与える媒体としては、１
３．５６ＭＨｚ程度の高周波数１を磁波が使用されてい
たが、近年、２．４５ＧＨｚ程度のマイクロ波を用いる
ことにより、高密度プラズマを効率的に生成しうろこと
が判明し、マイクロ波を用いたプラズマ処理法が注目さ
れ、そのための装置もいくつか提案されている。

例えば、特開昭５２−１２６１７５号公報には、導波管
の内部にマイクロ波透過真空容器を入れてプラズマを発
生させ、該プラズマを用いて試料を処理する装置が開示
されている。

また、特開昭６０−１２０５２５号公報には、マイクロ
波によって発生する電場と、放電室外に置かれた磁場発
生装置によって発生した磁場とによって効率良く電子を
加速し、中性分子と衝突、電離させ、発生した高密度プ
ラズマを用い処理を行う装置が開示されている。該装置
を用いた場合、特に電子のサイクロトロン周波数とマイ
クロ波の周波数が一敗するように磁場の大きさを決める
と効率良くプラズマを発生せしめることができる。

一般に使われる２、４５ＧＨｚのマイクロ波の場合、ｉ
ｆ磁場の大きさは８７５ガウスである。

本発明者は先に、該装置における欠点を改良した第１１
図に示すごとき装置、すなわち、マイクロ波−１７）ｉ
３過窓の外周部よりマイクロ波を該マイクロ波透過窓に
入射せしめ、該マイクロ波が真空容器の放電空間内に完
全に放射されるように装置構成し、それにより前記放電
空間内でプラズマが効率的に且つ均一分布状態で生起さ
れると共に生起するプラズマにより試料の均一なエツチ
ング又はアッシング、そして基体上への均一な底膜等を
効率的に行い得るようにしたプラズマ処理装置を提供し
た（特願昭６３−１００８２号）。

第１１図において、１０１は処理部を真空に保つための
真空容器、１０２は該真空容器内に処理ガスを導入する
ためのガス導入口、１０３はマイクロ波を放射するマイ
クロ波ランチャ−１１０７はプラズマが存在する放電室
、１０４はマイクロ波を放電室１０７に放射するマスク
で導体平板にスロットを入れたもの、１０５は誘電体、
例えば石英、アルξす、ボロンナイトライド、フォルス
テライト等で構成され、マイクロ波ランチャ−１０３内
部と放電室１０７の間を真空シールするマイクロ波ｉ３
遇窓、１０６ａ、ｌ０６ｂばマイクロ波ランチャ−１０
３にマイクロ波を供給するための同軸管外導体、同内導
体、１０８は被処理試料、１０９は試料ホルダー、１１
０は放電室内を処理圧力に保つための真空排気系、１１
１は放電室内に磁場を発生させる空心コイル、１１２は
マイクロ波の伝搬経路、１１３は伝搬路変更時マイクロ
波反射を抑えるためのテーパー、１１４は二層構造とす
るための導体板、１１５は導体板１１４とプラズマが直
接接触するのを避けるためのマイクロ波透過絶縁板であ
り、１１６は該マイクロ波窓を真空封止する面である。

上記構成の装置において、マイクロ波発振器で発生した
マイクロ波（通常２．４５ＧＨｚ）は、マイクロ波発振
器に戻って来るマイクロ波を吸収するアイソレータに導
波管によって供給し、更にマイクロ波ランチャ−１０３
との整合をとるためのチューナーを備えた同軸変換器に
送られ、ここで導波管から同軸管に変換されマイクロ波
ランチャ−１０３に供給される。一方処理ガス、例えば
ｓｉ５板のエツチングではＣＺ、、アモルファスＳｉの
膜堆積ではＳｉＨ４、レジストアソシングでは０□をガ
ス導入口１０２より供給される。マイクロ波は伝搬経路
１１２に沿ってマイクロ波ランチャ−内の上層部から下
層部に入る。この下層部は真空封止窓を兼ね、真空封止
面１１６の面で真空シールを行い、マイクロ波の吸収が
少ない材質、例えば石英、アル【す等で構成されている
。

マイクロ波は、このマイクロ波透過窓中を中心に向かっ
て伝搬し、スロットより徐々に放射される。

放射されたマイクロ波は金属汚染を防ぐ、マイクロ波吸
収の少ない１１５の絶縁体を通過し、放電室１０７に達
し内部にマイクロ波の電場を作り、この電場と空心コイ
ル１１１によって発生した磁場のマグネトロン効果によ
って効率よくプラズマが発生する。また、磁場の大きさ
を電子のサイクロトロン周波数とマイクロ波の周波数を
同一（２，４５ＧＨｚのとき８７５　Ｇａｕｓｓ）とな
るように設定すると、電子が共鳴的に加速され更に効率
良くプラズマが発生する。

このようにして発生したプラズマ中に存在するイオン、
ラジカルにより試料は処理される。試料処理に強い影響
を及ぼすプラズマの密度、被処理試料の温度、及びプラ
ズマ中のイオンの価数は放射されるマイクロ波の強度に
依存し、それらの空間分布はマイクロ波の放射分布に強
く依存する。

マイクロ波の放射分布は導体板１０４のスロットの分布
、スロットの幅を変化させることにより任意に変更でき
る０例えば、スロットの形状を渦巻状とした場合、中心
部のマイクロ波の強度が強ければスロット間隔を中心部
で大きくし、周辺部で小さくすることにより、マイクロ
波の放射分布を均一とすることにより、均一な処理を行
うことができる。

しかし第１１図に示した装置では、マイクロ波透過窓の
外周部より入ったマイクロ波が中心まで行く間に、すべ
てのマイクロ波が放射されてしまえば均一なプラズマ形
成がなされる。しかし中心に到達しても、マイクロ波電
力が残存する場合、該マイクロ波電力はその中心から反
対側の外周部に向かって伝搬し、外周部から伝搬してく
るマイクロ波と干渉するところとなり、マイクロ波透過
窓内に定在波が発生し、この定在波の強弱に応じてマイ
クロ波が放射されるため均一なプラズマの生成ができな
くなる。

この点の態様を第１２図に模式的に示す。第１２図の図
示内容から、マイクロ波透過窓中を伝搬し、その中心に
行くまでに完全にマイクロ波を放射してしまうものは定
在波が発生しないため均一なプラズマが発生し、均一な
処理が可能であるが、マイクロ波透過窓の中心まで伝搬
してもなお余剰電力がある場合、核間に示すような脈動
が生じることが判る。この脈動の波長はマイクロ波透過
窓中の伝搬波長λ、の半分にほぼ等しく、中心から外周
部に向かうマイクロ波も放射されるため外周部に行くに
従って脈動の振れ幅が減少していく、このため、例えば
ＳｊＯ，ウェハーのエツチングではリング状にエンチン
グの強弱が表れ、均一性が悪くなる場合がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、従来のマイクロ波プラズマ処理装置、
特に、マイクロ波の供給手段として、マイクロ波をマイ
クロ波透過窓中をマイクロ波透過窓の厚さ方向と垂直方
向に伝搬させ、スロｙ）を有する平板状マイクロ波放射
部材を使用するマイクロ波プラズマ処理装置における上
述の諸問題を解決し、均一なマイクロ波の放射を可能に
するマイクロ波プラズマ処理装置を提供することにある
。

本発明の他の目的は、該マイクロ波放射部材におけるマ
イクロ波の干渉による定在波の発生を防止し、該定在波
に起因するプラズマ密度の不均一性をなくし、それによ
り均一なプラズマ処理を可能にするマイクロ波プラズマ
処理装置を提供することにある。

〔発明の構成・効果〕

本発明者は本発明の目的を達成すべく鋭意検討を重ねた
結果、マイクロ波の伝搬経路の終端部にマイクロ波吸収
体を設置する場合マイクロ波の反射を抑え、マイクロ波
の干渉による定在波の発生を防止することができる知見
を得た。

本発明は、該知見に基づいて本発明者が更に研究を重ね
た結果完成に至ったものであり、その骨子とするところ
は、放電空間を有する真空容器を備え、且つ、該真空容
器が処理用の原料ガスを導入する手段、及びマイクロ波
透過窓を含むマイクロ波の供給手段を少なくとも有して
なるプラズマ処理装置であって、該透過窓の厚さ方向と
垂直方向にマイクロ波を伝搬させ、その伝搬経路と垂直
方向にマイクロ波を放電室内に放射せしめてプラズマを
発生させるようにし、該伝搬経路の終端部にマイクロ波
吸収体を設置したことを特徴とするマイクロ波プラズマ
処理装置にある。

上記構成の本発明の装置によれば、マイクロ波伝搬路の
終端部にマイクロ波吸収体を設けることによって、終端
部に達した余剰マイクロ波がマイクロ波吸収体に吸収さ
れるため、マイクロ波透過窓中には定在波が発生せず、
処理の定在波に起因する不均一性がなくなり、また吸収
体をマイクロ波透過窓外に設置し、マイクロ波吸収体の
発熱により、マイクロ波透過窓の破損を防止することが
できる。

〔実施例〕

以下図面を用いて本発明のマイクロ波プラズマ処理装置
について詳しく説明する。

大施斑上 第１図は本発明の装置の典型的な例を模式的に。

示す断面図であり、図中、第１１図において付したと同
一の符号を付したものは第１１１１ｉ１と同一のものを
示している。１１３ａ、１１３ｂはマイクロ波の反射を
抑えるテーパー、１１６ａ、１１６ｂは真空シール部、
１１７はマイクロ波を伝送する導波管、１１８はマツチ
ングを取るためのプランジャー、１１９は無反射マイク
ロ波吸収体である。次に上記構成の装置を用いたＳｔウ
ェハーのエツチングについて述べる。

先ず試料を試料ホルダー１０９に載せ、真空容器１０１
を真空排気系１１０で真空排気する０次に処理ガス（例
えばＳｉのエツチングではＣｆｔ。

アモルファスシリコンの膜堆積では５ｉＨ４）をガス導
入口１０２より供給し、真空容器１０１内の圧力を２　
Ｘ　１０　”’Ｔｏｒｒ　〜Ｉ　Ｔｏｒｒに保つ。

次に、マイクロ波発振器で発振させたマイクロ波（通常
２．４５　ＧＨ２、２００Ｗ〜１．２　ｋＷ）は導波管
（矩形で通常伝搬モードはＨ０１モード）によってアイ
ソレータに送られ負荷側から反射してくるマイクロ波を
吸収しマイクロ波発振器を保護し、チューナーによって
負荷と整合をとる。伝搬経路１１２に従って、伝搬路は
導波管から同軸管外導体１０６ａ、同内導体１０６ｂで
構成される同軸管に変換される。ここでプランジャー１
１８によって導波管１１７から同軸管への変換マツチン
グをとる。マイクロ波は伝搬経路１１２に従ってテーパ
ー１１３ａと１１３ｂによってマイクロ波の反射を抑え
ながらマイクロ波ランチャ−１０３内の上層部に入り、
半径方向に中心から外周部に向かって進み外周部の間隙
よりマイクロ波透過窓１０５の外周部に入る。マイクロ
波はマイクロ波透過窓１０５を外周部から中心部に向か
って、第２図に示すような導体板１０４に設置された渦
巻状のスリッｈ２０１又は第３図に示すような長方形ス
ロット３０１より徐々に放射しながら進み、該スリット
又はスロットから出切らなかったマイクロ波は最終的に
無反射マイクロ波吸収体１１９に吸収される。従って反
射波がないためマイクロ波透過窓１０５中には定在波は
存在しない。

スリット又はスロットから放射されたマイクロ波は導体
板のプラズマ曝露を防ぐために設けられたプラズマｉ３
過絶縁板１１５を通し放電室１０マに入り、空心コイル
１１１によって発生した磁場との相互作用によってプラ
ズマが発生する。この時磁場の大きさを電子サイクロト
ロン共鳴が起る値（２，４５ＧＨｚでは８７５　Ｇａｕ
ｓｓ）にすると非常に効率よくプラズマが発生する０発
生したプラズマはマイクロ波透過窓１０５中に定在波が
ないためそれに起因する不均一性がないため均一性が良
い。

上記のように発生したプラズマ中のイオン、うジカルに
よって均一性の良い処理が行える。

第１図に示した実施例では、第２図、第３図に示したよ
うなスリット２０１、スロット３０１を用いたがスリッ
ト、スロットはこれらの形状に限定さ゛れるものではな
く、同心円スリット、クロススロット等任意の形状でも
同様の効果が得られ、導体（１）　０４を外してもプラ
ズマが導体の代わりをするため多少均一性は悪くなるが
、同様の効果が得られる。

圧力が５　Ｘ　１０−”Ｔｏｒｒ以上で動作させる場合
、磁場がなくてもプラズマは発生する。従ってこのよう
な場合は空心コイル１１１は不用である。

大旌且１ 第２の実施例を第４図に示す、同図において図中第１図
、第１１図に付したと同一の符号を示したものは第１図
、第１１図と同一のものを示す。

４２０はマイクロ波ランチャ−１０３を冷却する冷却水
路、４２１，４２２は、冷却水路４２０に冷却水を給排
水する給水口及び排水口である。

前記の構成において第１の実施例と同様に試料を載せ真
空容器１０１を真空排気し、ガスを導入する。第１の実
施例と同様にマイクロ波を発生、伝搬させ、同軸内、外
導体で構成される同軸管からマイクロ波伝搬経路１１２
に従ってマイクロ波透過窓１０５の中心部よりマイクロ
波透窓１０５内に入る０反射防止テーパー１１３ａ、１
１３ｂによって反射を抑えながらマイクロ波を中心部よ
り半径方向に外周部に向かってマイクロ波透過窓１０５
内を伝搬させ徐々にマイクロ波を導体板１０４にあけら
れたスリット又はスロットより放射し、外周部に達して
余ったマイクロ波は外周部に設置した無反射マイクロ波
吸収体１１９によって完全に吸収する。従って反射波は
発生せずマイクロ波透過窓１０５中には定在波が存在し
ないため均一なプラズマを発生できる。

第１の実施例と同様にプラズマを放電室内に発生し、同
様に試料を処理し、均一なプラズマにより均一な処理が
可能である。

大施斑主 第５図に示す第３の実施例では、無反射マイクロ波吸収
体１１９を第１図の実施例のマイクロ波ランチャ−内部
の上層部に相当する部分に設置しスリット又はスロット
よりマイクロ波を放射した後余ったマイクロ波を真空シ
ール面１１６ａで上方に゛進行方向を変え、外周部の間
隙部より余剰マイクロ波を無反射マイクロ波吸収体１１
９に吸収させる。このような構造ではマイクロ波ランチ
ャ−１０３の直径を小さくできるため装置を小形化でき
、冷却路４２０に近いため吸収体１１９で発生した熱を
効率良く冷却できる。

この装置の動作方法及び効果は第１、第２の実施例と同
様である。

大鉦班±エエ 第６図、第７図に示す第４，５の実施例では余剰マイク
ロ波をマイクロ波ランチャ−１０３外に出し、真空容器
外に設置したマイクロ波吸収体に吸収させるものである
。

第６図において、１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃは同軸
管外導体、回内兼外導体、同内導体、１１３ａ、１１３
ｂ、１１３ｃは伝搬路変更時の反射を防ぐテーパー、そ
の他第１図、第１１図に付したのと同一の符号のものは
第１図、第１１図と同一のものを示す。

次に上記の構成で、チューナーを出たマイクロ波は伝搬
経路１１２に従って同軸管外導体１０６ａ、回内兼外導
体１０６ｂで構成される同軸管を伝搬させ、マイクロ波
ランチャ−１０３の上層部に入り中心部より半径方向に
外周部に向がって伝搬し、外周部にある間隙よりマイク
ロ波透過窓１０５の外周部に回り込むマイクロ波透過窓
１０５の外周部に入ったマイクロ波は外周部より、導体
板１０４に開けられたスリット又はスロットより徐々に
マイクロ波を放射しながら中心に向かって進み中心に達
した余剰マイクロ波はテーパー１１３ｂと１１３０によ
ってマイクロ波透過窓１０５から同軸内兼外導体１０６
ｂと同内導体１０６ｃで構成される同軸管に入り、次導
波管１１７に入り最終的にマイクロ波吸収体に吸収され
る。マイクロ波吸収体が外部にあるためマイクロ波吸収
体の発熱を冷却しやすく、マイクロ波吸軟体の真空シー
ルも考慮する必要もない。また冷却構造やマイクロ波吸
収体がマイクロ波ランチャ−内にないのでマイクロ波ラ
ンチャ−１０３を小型化できる利点がある。

第７図に示した第５の実施例は、第６図に示した第４の
実施例とまったく逆にマイクロ波が伝搬し、マイクロ波
透過窓１０５よりマイクロ波を放射し、余剰マイクロ波
をマイクロ波吸収体で吸収し、第６図の例と同様の効果
が得られる。

裏腹艶ｉエニー主 次に前述した種々のマイクロ波うンチ十−１０３の構造
を持つ他のマイクロ波プラズマ処理装置に応用した３例
を示す、第８図に試料ホルダー１０９に高周波電力を印
加する装置の断面図を示す。第８図において、８２３は
試料ホルダーを電気的に絶縁するための絶縁体、８２４
はホルダーを直流的にフローティングするためのコンデ
ンサであり、８２５は試料ホルダーに高周波電力を供給
するための高周波電源である。その他第１図及び第１１
図に付したと同一の符号を付したものは第１図及び第１
１図と同一のものを示す。

この装置の動作を説明すると、放電室１０７に前述した
実施例１と同様にプラズマをマイクロ波によって発生さ
せる。同時に高周波電力を試料ホルダーに印加すると、
試料ホルダーはコンデンサ８２４によって直流的にフロ
ーティングしているので負にバイアスされ、試料１０８
に向かってイオンがそのバイアス電圧によって加速され
、イオンによる処理が促進される。イオンのエネルギー
はバイアス電圧によって決まり、バイアス電圧は高周波
電力によって決まるので、高周波電力によってイオンの
エネルギーが制御できる。

エツチングの場合、例えばイオンのエネルギーがある程
度必要な５ＩＯ２のエンチングではイオンのエネルギー
を制御（≦１００ｅＶ）してイオン衝突によるダメージ
がなく、高いエツチング速度が得られる。また５ｉｏｔ
の膜堆積ではイオンのエネルギーを制御し、イオン衝突
による適度のエツチングを同時に進行させながら膜を堆
積させ、膜上の凹凸をなくし平坦な膜を形成できる。

使用する高周波の周波数に関しては２〜３ＭＨｚ以上で
、バイアス電圧によるイオンのエネルギー制御が可能で
通常１３．５６ＭＨｚの工業用高周波を用いる。一方、
２〜３ＭＨｚ以下の周波数の高周波では、バイアス電圧
によるイオンのエネルギー制御はできないが、今度は直
接イオンが高周波電場によって加速されるので同様にイ
オンのエネルギーを制御できる。通常用いる周波数は１
００ＫＨｚ〜５ＯＯＫＨｚの範囲である。この場合は高
周波は試料ホルダーではなく、対向するマイクロ波ラン
チャ−１０３に印加しても良い。これは通常スリット間
隔及びスロット長は概ね２０ｃｍ以下であり、またスリ
ット幅Ｓ及びスロツト幅はｌｃｎ以下であるため高周波
（≦１３．５６ＭＨｚ）的には平板とみなせるからであ
る。第９図に実施例を示す。第９図において９２６は高
周波がチューナー側へ向かうのを阻止するためのチョー
ク構造、９２３はマイクロ波ランチャ−１０３を電気的
に絶縁するための絶縁体であり、その他第１図、第８図
、第１Ｉ図に付したと同一の符号を付したものは第１図
、第８図、第１１図と同一のものを示す０次のこの装置
の動作の説明をすると、第１図に示した実施例と同様に
マイクロ波によって放電室１０７にプラズマを発生させ
、高周波電源８２５によってマイクロ波ランチャ−全体
に高周波を加え、導体板１０４−プラズマ−試料ホルダ
ー（又は試料）間に高周波電場が発生し、この電場によ
ってイオンが加速され、エツチング、アッシング、底膜
等を効率的に行うことができる。

以上述べた高周波を同時に加える二側においては、導体
板１０４と試料ホルダー１０９が平行平板型の反応装置
の対向電極として働くので単に一方に高周波電場を加え
、対向平板電極がない場合と異なり、マスタープラズマ
−試料ホルダー間に均一な高周波電場が発生し、均一な
エツチング、アッシング、底膜等を行うことができる。

次の実施例として、放電室１０７に発生したプラズマよ
り電極群によってイオンを取り出し、試料１０Ｂに照射
し処理を行う装置を第１０図に示す。

第１Ｏ図において、Ａ２７は放電室内に発生したプラズ
マを真空容器から絶縁するための石英、アルミナ、ボロ
ンナイトライド、フォルステライト等のマイクロ波を透
過する材料で構成された絶縁内容器、Ａ２８．Ａ２９．
Ａ３０は多数の孔が開き互いに孔が光学的に位置合わせ
したイオン引き出し用電極、Ａ３１．Ａ３２はＡ２８．
Ａ２９の引き出し電極に直流電圧を加えるための直流電
源、Ａ３３は処理室、１０２′は処理室に設けたガス導
入口である。その他の第１図、第１１図に示したものと
同一の符号は、第１図、第１１図と同一のものを示す。

第１０図に示した装置の動作を説明すると、導体板１０
４のスリット又はスリットから放射されたマイクロ波は
絶縁内容器Ａ２７を透過し放電室１０７に供給する。

次に処理ガス例えば、試料であるＳｉ基板にＳｉＮ膜を
堆積させる場合１０２よりＮ２ガスを導入し、１０２′
よりＳｉＨ４ガスを導入する。

第１図に示した実施例と同様の作用によって放電室１０
７内にプラズマが発生し、磁力線に沿ってプラズマは拡
散し、イオン引き出し用Ｈ！１ｉＡ２８に達する。プラ
ズマ中のイオン（主にＮ’、Ｎ、’）は、直流電源Ａ３
１によって加えられた電圧に依存するエネルギーを得、
また電極Ａ２９に直流電源Ａ３１によって加えられた電
圧によってイオンの拡がりを制御し、処理室Ａ３３に設
置された試料ホルダー１０９に載せた試料１０８に照射
され、ＳｉＨ，と化合し、ＳｉＮ膜を堆積させる。引出
し用の電極は第１０図に示した３枚構成に限定される必
要はなく、１枚、２枚構成でも同様の効果が得られる。

プラズマ室１０７から引き出したイオンの分布はプラズ
マ室のプラズマの分布に大きく依存しており、定在波が
存在しないマイクロ波透過窓１０５よりマイクロ波を放
射することによって均一なプラズマを発生することによ
って、均一なイオンビームを得ることができる。　この
イオンビームによって１０−’Ｔｏｒｒ台の圧力下でエ
ツチングすることによって方向がそろったイオンビーム
が試料に達し、イオンの進行方向にエツチングが進み、
異方エンチングが可能となる。

第８図、第９図、第１０図に示した実施例６乃至８は第
工図に示した実施例１のマイクロ波うンチャ’−１０３
の構造のものにしたが、第４図、第５図、第６図、第７
図に示した実施例２乃至５のマイクロ波ランチャ−１０
３の構造及びマイクロ波ランチャ−１０３へのマイクロ
波供給構造に変えても同様の効果が得られる。

次に、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置を用いた具
体的な処理の例について説明する。

エツチングの 第１図の装置において、試料１０８としてＳｉ基板を用
い、Ｓｉのエツチングする場合を説明する。

まず、Ｓｉ基板を試料ホルダー１０９に載せる。

次に真空排気系１１０によって真空容器１０１内を内圧
２　Ｘ　１０−”Ｔｏｒｒ以下に脱気する０次に、ガス
導入口１０２よりエソチングガスＳＦ＆を導入し、真空
排気系のバルブ（図示せず）のコンダクタンスを調整し
、内圧を３　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒに設定する０次にマ
イクロ波発振器を通電し、２．４５ＧＨｚ、８００Ｗの
マイクロ波を発振させ、プランジャー１１８とチューナ
ーを調整し、反射電力を３０Ｗ以下になるようにし、導
体板１０４に空けられたスリット又はスリットよりマイ
クロ波を放射し、放電空間１０７にプラズマを発生させ
る。

プラズマ中の（Ｓ　Ｆ　ｎ　’　＋　　ｎ−１〜６）イ
オンやラジカル（ＳＦｎ”、ｎ＝１〜６）によってＳｉ
基板をエンチングする。エンチングレートは４０００人
／＋ｗｉｎ、程度であり、定在波に起因した不均一性が
みられず、均一性の良いエツチングが得られる。

レジスト　　　（アッシング）の 第１図の装置において、試料１０８としてＳｉ基板上に
塗布されたノボラック系のレジストアッシングの例につ
いて説明する。

まずレジストが付いたＳｉ基板を試料ホルダー１０９に
載せる。次に真空排気系１１０によって真空容器１０１
内を２　Ｘ　１０−”Ｔｏｒｒ以下の内圧まで脱気する
。次にガス導入口１０２より０８ガス’ｌ　Ｑ　Ｑｓｃ
ｃｍを導入し、真空排気系のバルブ（図示せず）のコン
ダクタンスを調整し、内圧を２×１０−”Ｔｏｒｒに設
定する。次にマイクロ波発振器をｉ！電し、２．４５Ｇ
Ｈｚ　、　　５００Ｗのマイクロ波を発振させ、チュー
ナー付同軸変換器のチューナーを調整し、反射電力を３
０Ｗ以下になるようにし、導体板１０４に空けられたス
リットよりマイクロ波を放射し、放電空間１０７にプラ
ズマを発生させる。このプラズマをレジストにさらし、
プラズマ中のＯ”　、Ｏｘ’のイオン０３＋　○“のラ
ジカルによって所定の時間レジストのアッシングを行う
。定在波に起因した不均一性がみられず均一性の良いア
ッシングが得られる。

ａ−３ｉの　　ノ　の 第１図の装置において、試料１０８として石英基板上に
ａ−３４堆積膜を形成する場合を説明する。

まず石英基板を試料ホルダー１０９に載せる。

次に真空排気系１１０によって真空容器１０１内を２　
Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒ以下の内圧まで脱気する。次にガ
ス導入口１０２より５ｉＨａガス２０ｓｃｃｍ。

Ｈ２ガス８　ｓｃｃｔｍを導入し、真空排気系のバルブ
（図示せず）のコンダクタンスを調整し、内圧をｌ　Ｘ
　１０−３Ｔｏｒｒに設定する６次にマイクロ波発振器
を通電し、２．４５ＧＨｚ　、　　５　Ｑ　ＯＷのマイ
クロ波を発振させ、チューナー付同軸変換器のチューナ
ーを調整し、反射電力を３０Ｗ以下になるようにし、導
体板１０４に空けられたスリットよりマイクロ波を放射
し、放電空間１０７にプラズマを発生させる。このプラ
ズマを石英基板にさらし、ａ−３ｉを所定の時間堆積さ
せ目的の厚さの膜を得る。かくして得られた堆積膜はａ
−３ｉ：ＨＸで構成されるものであり、定在波に起因し
た不均一性がみられず、均一で均質な膜が得られる。

〔発明の効果の概要〕

本発明のマイクロ波プラズマ処理装置は、マイクロ波伝
搬経路の終端部にマイクロ波吸収体を設けることによっ
てマイクロ波透過窓中に定在波が発生せず、均一なプラ
ズマが発生し、均一な処理ができる効果があり、またマ
イクロ波吸収体を真空容器外に設置することによって、
マイクロ波ランチャ−が小型化し、マイクロ波吸収体の
冷却も容易に行いことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第゛１図は本発明の装置の典型的な一例を示すマイクロ
波プラズマ処理装置の断面図であり、第２図は渦巻スリ
ットを持つ導体板の平面図であり、第３図は多数の長方
形スリットを持つ導体板の平面図であり、第４図は、マ
イクロ波透過窓の外周部にマイクロ波吸収体を設置した
装置の断面図であり、第５図は、マイクロ波透過窓の上
部にマイクロ波吸収体を設置した装置の断面図であり、
第６図は、マイクロ波透過窓の中心部より余剰マイクロ
波を外部排出し、外部にマイクロ波吸収体を設置した装
置の断面図であり、第７図はマイクロ波透過窓の外周部
より余剰マイクロ波を外部排出し、外部にマイクロ波吸
収体を設置した装置の断面図である。 第８図は、試料ホルダーに高周波電力を加える装置の断
面図であり、第９図は、マイクロ波ランチャ−に高周波
電力を加える装置の断面図であり、そして第１０図は、
放電室よりイオンを引き出し処理する装置の断面図であ
る。更に第１１図は、本発明者による先のマイクロ波プ
ラズマ処理装置の断面図であり、第１２図は第１１図の
装置のプラズマ密度又は処理速度の分布を示す模式図で
ある。 図において、１０１・・・真空容器、 １０２．１０２’・・・ガス導入口、１０３・・・マイ
クロ波ランチャ−１１０４・・・導体板、１０５・・・
マイクロ波透過窓、１０６ａ・・・同軸管外導体、１０
６ｂ、１０６ｃ・・・同軸管内導体、１０７・・・放電
室、１０８・・・被処理試料、１０９・・・試料ホルダ
、１１０・・・真空排気系、１１１・・・空心コイル、
１１２　・＝・伝搬経路、１１３．１１３ａ、１１３ｂ
。 １１３ｃ・・・マイクロ波の反射を抑えるテーパー１１
４・・・導体板、１１５・・・マイクロ波透過絶縁板、
１１６．１１６ａ、１１６ｂ・−・真空シール部、１１
７・・・導波管、１１８・・・プランジャー１１９・・
・無反射マイクロ波吸収体、２０１・・・渦巻状スリッ
ト、３０１・・・長方形スロット、４２０・・・冷却水
路、４２１・・・給水口、４２２・・・排水口、８２３
・・・絶縁体、８２４・・・コンデンサ、８２５・・・
高周波電源、Ａ２７・・・絶縁内容器、Ａ２Ｂ、Ａ２９
．Ａ３０・・・イオン引き出し用電極、Ａ３ｒ、Ａ３２
・・・直流電源、Ａ３３・・・処理室。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）放電空間を有する真空容器を備え、且つ該真空容
   器が原料ガスを導入する手段、及びマイクロ波透過窓を
   備えたマイクロ波の供給手段を少なくとも有し、マイク
   ロ波を前記マイクロ波透過窓の厚さ方向と垂直方向に伝
   搬させて前記マイクロ波透過窓中のマイクロ波の伝搬経
   路と垂直方向よりマイクロ波を前記放電空間に放射する
   ことにより該放電空間内にプラズマを生起せしめるマイ
   クロ波プラズマ処理装置であって、前記マイクロ波伝搬
   路の最終端にマイクロ波吸収体を設置したことを特徴と
   するマイクロ波プラズマ処理装置。
2. （２）前記マイクロ波吸収体を前記真空容器外に設置し
   た請求項１に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
3. （３）前記マイクロ波透過窓の放電空間側の表面に、マ
   イクロ波を放射するスロットを設けた導体板を設置する
   か又は導体箔を被覆した請求項１に記載のマイクロ波プ
   ラズマ処理装置。
4. （４）前記導体板又は前記導体箔と放電空間との間にマ
   イクロ波を透過する絶縁板を設けた請求項３に記載のマ
   イクロ波プラズマ処理装置。
5. （５）前記マイクロ波透過窓及び前記絶縁板が、石英、
   アルミナ、窒化アルミ、窒化ケイ素、フォルステライト
   、ボロンナイトライド及び窒化アルミからなる群から選
   ばれる一種を主成分とし、窒化ホウ素を含むマツナブル
   セラミックス、マグネシアで構成された請求項１、又は
   ２に記載のプラズマ処理装置。