JPH04214871A - マイクロ波プラズマ処理装置 - Google Patents
マイクロ波プラズマ処理装置Info
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- JPH04214871A JPH04214871A JP192991A JP192991A JPH04214871A JP H04214871 A JPH04214871 A JP H04214871A JP 192991 A JP192991 A JP 192991A JP 192991 A JP192991 A JP 192991A JP H04214871 A JPH04214871 A JP H04214871A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波プラズマ処
理装置に係り、特に半導体素子基板等の試料をプラズマ
を利用してエッチング処理、成膜処理等するのに好適な
マイクロ波プラズマ処理装置に関するものである。
理装置に係り、特に半導体素子基板等の試料をプラズマ
を利用してエッチング処理、成膜処理等するのに好適な
マイクロ波プラズマ処理装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のマイクロ波プラズマ処理装置は、
例えば、特開平2−16732号公報に記載のように、
マイクロ波が伝播する導波管内に円偏波変換手段を設け
て、マイクロ波の振動方向を1/4周期毎に90°ずつ
回転させ、1周期で1回転するようにし、プラズマ生成
密度を均一化させるようになっていた。
例えば、特開平2−16732号公報に記載のように、
マイクロ波が伝播する導波管内に円偏波変換手段を設け
て、マイクロ波の振動方向を1/4周期毎に90°ずつ
回転させ、1周期で1回転するようにし、プラズマ生成
密度を均一化させるようになっていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術は、マ
イクロ波からプラズマ中の荷電粒子へのエネルギー変換
効率に影響を与えるマイクロ波の位相速度の点について
は配慮されておらず、プラズマの高密度化が不十分であ
った。
イクロ波からプラズマ中の荷電粒子へのエネルギー変換
効率に影響を与えるマイクロ波の位相速度の点について
は配慮されておらず、プラズマの高密度化が不十分であ
った。
【0004】本発明の目的は、高密度プラズマを生成し
、プラズマ処理速度を向上させることのできるマイクロ
波プラズマ処理装置を提供するものである。
、プラズマ処理速度を向上させることのできるマイクロ
波プラズマ処理装置を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、マイクロ波の伝播領域に遅波回路を設けたものであ
る。
に、マイクロ波の伝播領域に遅波回路を設けたものであ
る。
【0006】
【作用】マイクロ波の伝播領域に設けられた遅波回路は
、マイクロ波の位相速度を遅くする働きを有する。一方
、プラズマ中の荷電粒子の中で、マイクロ波の位相速度
に近い速度を有する荷電粒子が、最も良くマイクロ波の
エネルギーを吸収する。またプラズマ中の荷電粒子の速
度分布としてマックスウェル分布等で仮定されるように
比較的低い速度を有する荷電粒子の方が多数を占める。 したがって、遅波回路を用いてマイクロ波の位相速度を
、プラズマ中の荷電粒子の速度分布で多く分布する比較
的低い速度まで遅くすることにより、プラズマ中のより
多くの荷電粒子がマイクロ波のエネルギーを効率良く吸
収する。これによって、プラズマ密度が増加するため、
プラズマ処理速度が向上する。
、マイクロ波の位相速度を遅くする働きを有する。一方
、プラズマ中の荷電粒子の中で、マイクロ波の位相速度
に近い速度を有する荷電粒子が、最も良くマイクロ波の
エネルギーを吸収する。またプラズマ中の荷電粒子の速
度分布としてマックスウェル分布等で仮定されるように
比較的低い速度を有する荷電粒子の方が多数を占める。 したがって、遅波回路を用いてマイクロ波の位相速度を
、プラズマ中の荷電粒子の速度分布で多く分布する比較
的低い速度まで遅くすることにより、プラズマ中のより
多くの荷電粒子がマイクロ波のエネルギーを効率良く吸
収する。これによって、プラズマ密度が増加するため、
プラズマ処理速度が向上する。
【0007】
【実施例】以下、本発明の第1の実施例を図1ないし図
3により説明する。図1は、本発明のマイクロ波プラズ
マ処理装置を示すもので、この場合、有磁場マイクロ波
プラズマエッチング装置を示す。処理室10の上側開口
部には、非磁性でかつ導電性の材料で成る、例えば、ア
ルミニウムで形成された中空の遅波回路19が真空シー
ル21を介して気密に設けてある。遅波回路19はアー
ス電位に接地されている。遅波回路19の上側開口部に
は、板状の石英窓が真空シール22を介して気密に設け
てある。処理室10の底部には、電気絶縁材11を介し
て試料台12が設けてある。この場合、処理室10,遅
波回路19および石英窓20によって放電室を兼ねた真
空処理室が形成される。試料台12は、試料13の処理
面を遅波回路19の中空部に対応させて配置可能になっ
ている。処理室10および遅波回路19には、この場合
、処理ガス供給源(図示省略)から遅波回路19内の上
部に処理ガスを導入する供給路23が設けてある。処理
室10の底部には排気口24が設けてあり、排気口24
には真空処理室内を所定の圧力に減圧排気可能な真空排
気装置(図示省略)が連結してある。試料台12には、
マッチングボックス14を介して高周波電源15が接続
してある。処理室10の上部には、遅波回路19の外周
および石英窓20の上部を囲んで導波管16が設けてあ
る。導波管16の端部には、マイクロ波を発振可能なマ
グネトロン17が設けてある。遅波回路19の外側でさ
らに導波管16の外側外周部には、ソレノイドコイル1
8が設けてある。遅波回路19は、この場合、図2およ
び図3に示すように、内径A,外径B,厚さTのディス
ク状の突起をピッチLで等間隔に複数枚形成した円筒状
のもので、導波管の一種である。
3により説明する。図1は、本発明のマイクロ波プラズ
マ処理装置を示すもので、この場合、有磁場マイクロ波
プラズマエッチング装置を示す。処理室10の上側開口
部には、非磁性でかつ導電性の材料で成る、例えば、ア
ルミニウムで形成された中空の遅波回路19が真空シー
ル21を介して気密に設けてある。遅波回路19はアー
ス電位に接地されている。遅波回路19の上側開口部に
は、板状の石英窓が真空シール22を介して気密に設け
てある。処理室10の底部には、電気絶縁材11を介し
て試料台12が設けてある。この場合、処理室10,遅
波回路19および石英窓20によって放電室を兼ねた真
空処理室が形成される。試料台12は、試料13の処理
面を遅波回路19の中空部に対応させて配置可能になっ
ている。処理室10および遅波回路19には、この場合
、処理ガス供給源(図示省略)から遅波回路19内の上
部に処理ガスを導入する供給路23が設けてある。処理
室10の底部には排気口24が設けてあり、排気口24
には真空処理室内を所定の圧力に減圧排気可能な真空排
気装置(図示省略)が連結してある。試料台12には、
マッチングボックス14を介して高周波電源15が接続
してある。処理室10の上部には、遅波回路19の外周
および石英窓20の上部を囲んで導波管16が設けてあ
る。導波管16の端部には、マイクロ波を発振可能なマ
グネトロン17が設けてある。遅波回路19の外側でさ
らに導波管16の外側外周部には、ソレノイドコイル1
8が設けてある。遅波回路19は、この場合、図2およ
び図3に示すように、内径A,外径B,厚さTのディス
ク状の突起をピッチLで等間隔に複数枚形成した円筒状
のもので、導波管の一種である。
【0008】このように構成した装置により、真空処理
室の内部を真空排気装置によって減圧排気すると共に、
処理ガス供給装置によって処理ガスである、この場合、
エッチングガスをガス供給路23を介して遅波回路19
内および処理室10内の空間に導入し、所定の圧力に調
節する。次に、図示を省略した電源によってソレノイド
コイル18を励磁する。これによって、遅波回路19内
および処理室10内には、ソレノイドコイル18によっ
て試料台12に向かう磁界が発生しする。試料13は磁
場領域内に位置する。また、図示を省略した電源によっ
てマグネトロン17からマイクロ波を発振させる。マグ
ネトロン17によって発振された、この場合、2.45
GHzのマイクロ波は、導波管16内を伝播し、石英
窓20を透過して処理室10内に入射される。このとき
、石英窓20を透過して入射されたマイクロ波は、遅波
回路19により位相速度が遅くらされて、遅波回路19
内を伝播する。この位相速度の遅れたマイクロ波の電界
とソレノイドコイル18による磁界との相互作用によっ
て、遅波回路19内の空間の処理ガスを励起しプラズマ
化する。このようにマイクロ波の位相速度を遅らせるこ
とによって、マイクロ波のエネルギは効率良く処理ガス
に伝えられ、処理ガスは効率良くプラズマ化される。
室の内部を真空排気装置によって減圧排気すると共に、
処理ガス供給装置によって処理ガスである、この場合、
エッチングガスをガス供給路23を介して遅波回路19
内および処理室10内の空間に導入し、所定の圧力に調
節する。次に、図示を省略した電源によってソレノイド
コイル18を励磁する。これによって、遅波回路19内
および処理室10内には、ソレノイドコイル18によっ
て試料台12に向かう磁界が発生しする。試料13は磁
場領域内に位置する。また、図示を省略した電源によっ
てマグネトロン17からマイクロ波を発振させる。マグ
ネトロン17によって発振された、この場合、2.45
GHzのマイクロ波は、導波管16内を伝播し、石英
窓20を透過して処理室10内に入射される。このとき
、石英窓20を透過して入射されたマイクロ波は、遅波
回路19により位相速度が遅くらされて、遅波回路19
内を伝播する。この位相速度の遅れたマイクロ波の電界
とソレノイドコイル18による磁界との相互作用によっ
て、遅波回路19内の空間の処理ガスを励起しプラズマ
化する。このようにマイクロ波の位相速度を遅らせるこ
とによって、マイクロ波のエネルギは効率良く処理ガス
に伝えられ、処理ガスは効率良くプラズマ化される。
【0009】すなわち、処理ガスのプラズマ化に際して
は、マイクロ波の位相速度と荷電粒子の速度とがほぼ等
しいとき、マイクロ波と荷電粒子との間でエネルギ変換
が最も効率良く行なわれる。したがって、同程度の速度
を有する荷電粒子が多く分布するところの荷電粒子の速
度にマイクロ波の位相速度を合わせることによってプラ
ズマ化効率を向上させることができる。なお、プラズマ
中の荷電粒子の中には、その荷電粒子の速度が光速に近
いものから速度ゼロのものまで様々存在し、その速度分
布はマックスウェル分布等で仮定されるように光速に対
して比較的低速度をの荷電粒子の方が多数を占める。し
たがって、プラズマ中の荷電粒子の速度分布で多く分布
する比較的低速度のところにマイクロ波の位相速度が合
うように、遅波回路19によってマイクロ波の位相速度
を遅くする。なお、マイクロ波の位相速度は、できるだ
けプラズマ中の荷電粒子の速度分布で最も多く分布する
部分の速度(最確速度)に近付けることが望ましい。こ
れにより、プラズマ中のより多くの荷電粒子がマイクロ
波のエネルギーを効率良く吸収し、効率良くエネルギー
を吸収した多くの荷電粒子がプラズマ化して高密度プラ
ズマをプラズマ発生室内に生成する。
は、マイクロ波の位相速度と荷電粒子の速度とがほぼ等
しいとき、マイクロ波と荷電粒子との間でエネルギ変換
が最も効率良く行なわれる。したがって、同程度の速度
を有する荷電粒子が多く分布するところの荷電粒子の速
度にマイクロ波の位相速度を合わせることによってプラ
ズマ化効率を向上させることができる。なお、プラズマ
中の荷電粒子の中には、その荷電粒子の速度が光速に近
いものから速度ゼロのものまで様々存在し、その速度分
布はマックスウェル分布等で仮定されるように光速に対
して比較的低速度をの荷電粒子の方が多数を占める。し
たがって、プラズマ中の荷電粒子の速度分布で多く分布
する比較的低速度のところにマイクロ波の位相速度が合
うように、遅波回路19によってマイクロ波の位相速度
を遅くする。なお、マイクロ波の位相速度は、できるだ
けプラズマ中の荷電粒子の速度分布で最も多く分布する
部分の速度(最確速度)に近付けることが望ましい。こ
れにより、プラズマ中のより多くの荷電粒子がマイクロ
波のエネルギーを効率良く吸収し、効率良くエネルギー
を吸収した多くの荷電粒子がプラズマ化して高密度プラ
ズマをプラズマ発生室内に生成する。
【0010】このようにして生成した高密度プラズマに
よって試料台12に配置された試料13をエッチング処
理することにより、プラズマ処理速度、この場合、エッ
チング処理速度が向上する。なお、この場合、試料台1
2に印加した高周波電源15からの高周波電圧によって
、試料13のエッチング形状を制御するようになってい
る。
よって試料台12に配置された試料13をエッチング処
理することにより、プラズマ処理速度、この場合、エッ
チング処理速度が向上する。なお、この場合、試料台1
2に印加した高周波電源15からの高周波電圧によって
、試料13のエッチング形状を制御するようになってい
る。
【0011】なお、本第1の実施例において、例えば、
試料は6インチのウエハで、遅波回路19のディスク状
の突起25のピッチLをマイクロ波の管内波長の1/4
倍の長さ(この場合、32.3mm)とし、ディスク状
の突起25の内径Aを130mm、外径Bを180mm
、厚さTを3mmとして、例えば、処理ガスであるエッ
チングガスをCHF3,エッチング圧力を10mTor
r,マイクロ波出力を1KW,高周波電源周波数を80
0KHzとしたエッチング条件下で、エッチング処理を
行なうと、遅波回路19を用いなかった場合のSiO2
のエッチレートが485nm/minだったのに対し、
遅波回路19を用いた場合のSiO2のエッチレートは
786nm/minとなり、エッチレートは約1.6倍
に向上した。
試料は6インチのウエハで、遅波回路19のディスク状
の突起25のピッチLをマイクロ波の管内波長の1/4
倍の長さ(この場合、32.3mm)とし、ディスク状
の突起25の内径Aを130mm、外径Bを180mm
、厚さTを3mmとして、例えば、処理ガスであるエッ
チングガスをCHF3,エッチング圧力を10mTor
r,マイクロ波出力を1KW,高周波電源周波数を80
0KHzとしたエッチング条件下で、エッチング処理を
行なうと、遅波回路19を用いなかった場合のSiO2
のエッチレートが485nm/minだったのに対し、
遅波回路19を用いた場合のSiO2のエッチレートは
786nm/minとなり、エッチレートは約1.6倍
に向上した。
【0012】以上、本第1の実施例によれば、遅波回路
19を用いることにより、同程度の速度を有する荷電粒
子が多く存在するところの速度にマイクロ波の位相速度
を合わせ、高密度のプラズマを生成することができるの
で、プラズマ処理速度が向上するという効果がある。
19を用いることにより、同程度の速度を有する荷電粒
子が多く存在するところの速度にマイクロ波の位相速度
を合わせ、高密度のプラズマを生成することができるの
で、プラズマ処理速度が向上するという効果がある。
【0013】なお、第1の実施例では遅波回路19のデ
ィスクのピッチLをマイクロ波の管内波長の1/4倍の
長さとしているが、一般には周期構造(突起25が所定
の間隔で設けられて成る構造)を有する遅波回路の周期
を通過するマイクロ波の管内波長の1/N倍(Nは正の
整数)としておけば、マイクロ波の電磁界分布が周期的
に形成され、発生するプラズマがより安定となる。
ィスクのピッチLをマイクロ波の管内波長の1/4倍の
長さとしているが、一般には周期構造(突起25が所定
の間隔で設けられて成る構造)を有する遅波回路の周期
を通過するマイクロ波の管内波長の1/N倍(Nは正の
整数)としておけば、マイクロ波の電磁界分布が周期的
に形成され、発生するプラズマがより安定となる。
【0014】また、本第1の実施例では、ディスク状の
突起25を一体に形成した遅波回路19が示されている
が、図4に示すように、組み立て式にしたものでも良い
。例えば、この場合、遅波回路19aは、非磁性の導電
体で成り一端にディスク状の端面を有する外筒26内に
、同じく非磁性の導電体で成るスペーサ27とディスク
28とを交互に複数個重ねて配置し、外筒26の他端を
同じく非磁性の導電体で成る押え30で押さえて、外筒
26内のスペーサ27およびディスク28を固定して、
図2に示すような形状にしている。また、スペーサ27
によって形成されたディスク28間の空間に誘電体29
を設けることによって、さらにマイクロ波の位相速度を
遅くすることができる。また、本第1の実施例では、デ
ィスク状の突起25を一定の内外径および間隔で配置し
ているが、図5ないし図8に示すように遅波回路19b
ないし19eのディスク状の突起25を、内外径および
間隔を変化させて配置しても良い。図5は、突起25の
内外径を一定にして、間隔を変化させた例を示す。図6
は、突起25の間隔および外径を一定にして、内径を変
化させた例を示す。図7は、突起25の間隔および内径
を一定にして、外形を変化させた例を示す。図8は、突
起25の間隔を一定にして、外径および内径を変化させ
た例を示す。これら図5ないし図8に示した遅波回路1
9bないし19eは、第1の実施例で示したように一体
に形成しているが、図4に示すように組立て式にしても
良い。また、遅波回路の他の例は、これら図4ないし図
8に示す遅波回路19aないし19eの突起25の配置
に限らず、適宜内外径および間隔を変化させることによ
り、マイクロ波の位相速度を調整できることは言うまで
もない。
突起25を一体に形成した遅波回路19が示されている
が、図4に示すように、組み立て式にしたものでも良い
。例えば、この場合、遅波回路19aは、非磁性の導電
体で成り一端にディスク状の端面を有する外筒26内に
、同じく非磁性の導電体で成るスペーサ27とディスク
28とを交互に複数個重ねて配置し、外筒26の他端を
同じく非磁性の導電体で成る押え30で押さえて、外筒
26内のスペーサ27およびディスク28を固定して、
図2に示すような形状にしている。また、スペーサ27
によって形成されたディスク28間の空間に誘電体29
を設けることによって、さらにマイクロ波の位相速度を
遅くすることができる。また、本第1の実施例では、デ
ィスク状の突起25を一定の内外径および間隔で配置し
ているが、図5ないし図8に示すように遅波回路19b
ないし19eのディスク状の突起25を、内外径および
間隔を変化させて配置しても良い。図5は、突起25の
内外径を一定にして、間隔を変化させた例を示す。図6
は、突起25の間隔および外径を一定にして、内径を変
化させた例を示す。図7は、突起25の間隔および内径
を一定にして、外形を変化させた例を示す。図8は、突
起25の間隔を一定にして、外径および内径を変化させ
た例を示す。これら図5ないし図8に示した遅波回路1
9bないし19eは、第1の実施例で示したように一体
に形成しているが、図4に示すように組立て式にしても
良い。また、遅波回路の他の例は、これら図4ないし図
8に示す遅波回路19aないし19eの突起25の配置
に限らず、適宜内外径および間隔を変化させることによ
り、マイクロ波の位相速度を調整できることは言うまで
もない。
【0015】次に本発明の第2の実施例を図9により説
明する。前記第1の実施例では、遅波回路19の突起2
5の間隔を固定させていたが、エッチング処理における
ガス種,圧力,流量等のプラズマ発生条件を広範囲に変
化させる場合もあり、これに伴って最適なマイクロ波の
位相速度も異なる。そこで本第2の実施例では、遅波回
路の突起の間隔(周期)を調整できるようにした。図9
において、図1と同一部材は同符号で示し、説明を省略
する。本図が図1と異なる点は、プラズマ中の電子密度
を測定しながら遅波回路の周期を調整可能とした点であ
る。遅波回路31は、この場合、端板32および33の
間に複数個のベローズ35およびディスク34を交互に
接続して設けるとともに、ベローズ35の外側で端板3
2および33の間にエアシリンダ37を配置して設け、
端板32とディスク34との間,ディスク34同士の間
および端板33とディスク34との間に、移動可能に一
部が重なり合ったリング36をそれぞれディスク34ま
たは端板33,32の一方に取り付けて構成してある。 また、遅波回路31はアース電位に接地されている。ま
た、石英窓20を介して遅波回路31内の放電室が透視
できる導波管16の部分に光ファイバ39を取付け、光
ファイバ39の他端を分光器40に接続し、分光器40
からの出力を制御装置41に入力できるように接続して
ある。一方、エアシリンダ37にはシリンダ駆動源38
が接続してあり、シリンダ駆動源38は制御装置41に
よって制御可能に接続してある。
明する。前記第1の実施例では、遅波回路19の突起2
5の間隔を固定させていたが、エッチング処理における
ガス種,圧力,流量等のプラズマ発生条件を広範囲に変
化させる場合もあり、これに伴って最適なマイクロ波の
位相速度も異なる。そこで本第2の実施例では、遅波回
路の突起の間隔(周期)を調整できるようにした。図9
において、図1と同一部材は同符号で示し、説明を省略
する。本図が図1と異なる点は、プラズマ中の電子密度
を測定しながら遅波回路の周期を調整可能とした点であ
る。遅波回路31は、この場合、端板32および33の
間に複数個のベローズ35およびディスク34を交互に
接続して設けるとともに、ベローズ35の外側で端板3
2および33の間にエアシリンダ37を配置して設け、
端板32とディスク34との間,ディスク34同士の間
および端板33とディスク34との間に、移動可能に一
部が重なり合ったリング36をそれぞれディスク34ま
たは端板33,32の一方に取り付けて構成してある。 また、遅波回路31はアース電位に接地されている。ま
た、石英窓20を介して遅波回路31内の放電室が透視
できる導波管16の部分に光ファイバ39を取付け、光
ファイバ39の他端を分光器40に接続し、分光器40
からの出力を制御装置41に入力できるように接続して
ある。一方、エアシリンダ37にはシリンダ駆動源38
が接続してあり、シリンダ駆動源38は制御装置41に
よって制御可能に接続してある。
【0016】このように構成したマイクロ波プラズマ処
理装置によれば、エアシリンダ37をシリンダ駆動源3
8によって伸縮させることにより、遅波回路31の周期
を変化させることができ、またベロ−ズ35により、遅
波回路31内の真空を保持できる。これにより、広範囲
のプラズマ発生条件に対しても、遅波回路31の周期を
変化させて最適の条件に設定することができるので、よ
り高密度のプラズマを発生させることができ、プラズマ
処理速度を向上させることができる。また本実施例では
、プラズマからの発光を光ファイバ39を通して分光器
40に導入し、プラズマ中の電子密度を測定している。 その測定結果を制御装置41に入力し、制御装置41に
よって、処理室10内の放電空間に高密度のプラズマが
生成されるように、シリンダ駆動源38を制御して、エ
アシリンダ37を伸縮させ、遅波回路31の周期を変化
させるようにしている。
理装置によれば、エアシリンダ37をシリンダ駆動源3
8によって伸縮させることにより、遅波回路31の周期
を変化させることができ、またベロ−ズ35により、遅
波回路31内の真空を保持できる。これにより、広範囲
のプラズマ発生条件に対しても、遅波回路31の周期を
変化させて最適の条件に設定することができるので、よ
り高密度のプラズマを発生させることができ、プラズマ
処理速度を向上させることができる。また本実施例では
、プラズマからの発光を光ファイバ39を通して分光器
40に導入し、プラズマ中の電子密度を測定している。 その測定結果を制御装置41に入力し、制御装置41に
よって、処理室10内の放電空間に高密度のプラズマが
生成されるように、シリンダ駆動源38を制御して、エ
アシリンダ37を伸縮させ、遅波回路31の周期を変化
させるようにしている。
【0017】本第2の実施例によれば、前記第1の実施
例と同様の効果があると共に、プラズマ処理の条件にあ
わせて最適なプラズマ発生状態を作ることができるとい
う効果がある。
例と同様の効果があると共に、プラズマ処理の条件にあ
わせて最適なプラズマ発生状態を作ることができるとい
う効果がある。
【0018】なお、本第2の実施例では、プラズマから
の発光を利用してプラズマ中の電子密度を測定し、該電
子密度の測定結果により遅波回路31の周期を調整する
ように制御したが、高周波電圧測定器を用いて試料台1
2に印加されている高周波電圧Vppを測定し、該高周
波電圧Vppの値によって電子密度を推定し、高密度プ
ラズマが得られるように遅波回路31の周期を制御して
もよい。またマイクロ波の反射波の出力を測定し、遅波
回路31の周期を調整するように制御しても良い。また
、本第2の実施例では、遅波回路31の周期調整に電子
密度を利用する方法を用いたが、これ以外に、必要に応
じて、電子温度、イオン密度、イオン温度、ラジカル密
度、ラジカル温度等に依存して変化する量を計測して、
遅波回路31の周期を調整するようにしても良い。
の発光を利用してプラズマ中の電子密度を測定し、該電
子密度の測定結果により遅波回路31の周期を調整する
ように制御したが、高周波電圧測定器を用いて試料台1
2に印加されている高周波電圧Vppを測定し、該高周
波電圧Vppの値によって電子密度を推定し、高密度プ
ラズマが得られるように遅波回路31の周期を制御して
もよい。またマイクロ波の反射波の出力を測定し、遅波
回路31の周期を調整するように制御しても良い。また
、本第2の実施例では、遅波回路31の周期調整に電子
密度を利用する方法を用いたが、これ以外に、必要に応
じて、電子温度、イオン密度、イオン温度、ラジカル密
度、ラジカル温度等に依存して変化する量を計測して、
遅波回路31の周期を調整するようにしても良い。
【0019】次に、本発明の第3の実施例を図10によ
り説明する。図10において、図1と同一部材は同符号
で示し、説明を省略する。本図が図1と異なる点は、導
波管内部のプラズマ発生領域外部にも遅波回路を設けた
点である。この場合、マイクロ波の進行方向に対して、
石英窓20の前方の導波管16内に遅波回路19と同じ
ように形成した遅波回路42を取り付けている。遅波回
路42はアース電位に接地してある。また、遅波回路1
9と遅波回路42との間は、できるだけ近付けて配置し
てあり、接触させても良い。このように構成した第3の
実施例によれば、マイクロ波が石英窓20を透過する前
にマイクロ波の位相速度をある程度遅くしておけるので
、マイクロ波が石英窓20を透過した後でのマイクロ波
の位相速度の急激な変化がなく、より効率良くマイクロ
波のエネルギをプラズマ中の荷電粒子にエネルギ変換で
き、前記第1の実施例の場合よりもさらに高密度のプラ
ズマが生成でき、プラズマ処理速度をより向上させるこ
とができるという効果がある。
り説明する。図10において、図1と同一部材は同符号
で示し、説明を省略する。本図が図1と異なる点は、導
波管内部のプラズマ発生領域外部にも遅波回路を設けた
点である。この場合、マイクロ波の進行方向に対して、
石英窓20の前方の導波管16内に遅波回路19と同じ
ように形成した遅波回路42を取り付けている。遅波回
路42はアース電位に接地してある。また、遅波回路1
9と遅波回路42との間は、できるだけ近付けて配置し
てあり、接触させても良い。このように構成した第3の
実施例によれば、マイクロ波が石英窓20を透過する前
にマイクロ波の位相速度をある程度遅くしておけるので
、マイクロ波が石英窓20を透過した後でのマイクロ波
の位相速度の急激な変化がなく、より効率良くマイクロ
波のエネルギをプラズマ中の荷電粒子にエネルギ変換で
き、前記第1の実施例の場合よりもさらに高密度のプラ
ズマが生成でき、プラズマ処理速度をより向上させるこ
とができるという効果がある。
【0020】次に、本発明の第4の実施例を図11によ
り説明する。図11において、図1と同一部材は同符号
で示し、説明を省略する。本図が図1と異なる点は、石
英ベルジャを処理室に気密に取付け、導波管の内壁に石
英ベルジャを囲んで遅波回路を一体に形成した点である
。この場合、マイクロ波の進行方向に対して手前側に凸
状に形成された石英ベルジャ43を処理室10上部開口
部に気密に取付け、石英ベルジャ43の外周に対応する
導波管44の内壁に遅波回路45を一体に形成している
。なお、石英ベルジャ43の凸状部分の内径は少なくと
も試料13の径よりも大きくすることが好ましい。また
、遅波回路45は、この場合、マイクロ波の伝播をスム
ーズに行なえるように、導波管の内径が極端に変化する
部分から徐々に遅波回路の内径を広げて設けてある。 このように構成した第4の実施例によれば、前記第1の
実施例と同様の効果があるとともに、遅波回路44が石
英ベルジャ43で形成されるプラズマ発生領域外に配置
されているので、重金属汚染の少ないプラズマ処理がで
きるという効果がある。また、石英ベルジャ43よりも
上方まで遅波回路44が伸ばしてあるので、前記第3の
実施例と同様に石英ベルジャ43を透過したマイクロ波
の位相速度の急激な変化を防止できる。さらに、導波管
内に遅波回路を一体にして形成してあるので、導波管内
の有効スペースを大きく取ることができる。
り説明する。図11において、図1と同一部材は同符号
で示し、説明を省略する。本図が図1と異なる点は、石
英ベルジャを処理室に気密に取付け、導波管の内壁に石
英ベルジャを囲んで遅波回路を一体に形成した点である
。この場合、マイクロ波の進行方向に対して手前側に凸
状に形成された石英ベルジャ43を処理室10上部開口
部に気密に取付け、石英ベルジャ43の外周に対応する
導波管44の内壁に遅波回路45を一体に形成している
。なお、石英ベルジャ43の凸状部分の内径は少なくと
も試料13の径よりも大きくすることが好ましい。また
、遅波回路45は、この場合、マイクロ波の伝播をスム
ーズに行なえるように、導波管の内径が極端に変化する
部分から徐々に遅波回路の内径を広げて設けてある。 このように構成した第4の実施例によれば、前記第1の
実施例と同様の効果があるとともに、遅波回路44が石
英ベルジャ43で形成されるプラズマ発生領域外に配置
されているので、重金属汚染の少ないプラズマ処理がで
きるという効果がある。また、石英ベルジャ43よりも
上方まで遅波回路44が伸ばしてあるので、前記第3の
実施例と同様に石英ベルジャ43を透過したマイクロ波
の位相速度の急激な変化を防止できる。さらに、導波管
内に遅波回路を一体にして形成してあるので、導波管内
の有効スペースを大きく取ることができる。
【0021】次に、本発明の第5の実施例を図12によ
り説明する。図12において、図1および図11と同一
部材は同符号で示し、説明を省略する。本図が図11と
異なる点は、導波管内部のプラズマ発生領域外に遅波回
路を設けた点である。この場合、マイクロ波の進行方向
に対して、石英ベルジャ43aの前方の導波管16内に
遅波回路46を取り付けてある。なお、遅波回路46の
端部と石英ベルジャ43aとはできるだけ近付けことが
好ましい。また、その隙間はマイクロ波の波長より狭く
する。このように構成した第5の実施例によれば、前記
第5の実施例と同様にプラズマ発生領域外に遅波回路が
設置されているので、重金属汚染の少ないプラズマ処理
ができるとともに、石英ベルジャの内径を大きくできる
ので広範囲にプラズマを生成することができ、大口径の
試料にも対応することができるという効果がある。
り説明する。図12において、図1および図11と同一
部材は同符号で示し、説明を省略する。本図が図11と
異なる点は、導波管内部のプラズマ発生領域外に遅波回
路を設けた点である。この場合、マイクロ波の進行方向
に対して、石英ベルジャ43aの前方の導波管16内に
遅波回路46を取り付けてある。なお、遅波回路46の
端部と石英ベルジャ43aとはできるだけ近付けことが
好ましい。また、その隙間はマイクロ波の波長より狭く
する。このように構成した第5の実施例によれば、前記
第5の実施例と同様にプラズマ発生領域外に遅波回路が
設置されているので、重金属汚染の少ないプラズマ処理
ができるとともに、石英ベルジャの内径を大きくできる
ので広範囲にプラズマを生成することができ、大口径の
試料にも対応することができるという効果がある。
【0022】次に、本発明の第6の実施例を図13によ
り説明する。図13において、図1および図12と同一
部材は同符号で示し、説明を省略する。本図が図12と
異なる点は、図12の石英ベルジャに代えて、放電室部
を非磁性でかつ導電性の材料、例えば、アルミニウムで
形成した放電ブロック47と石英窓20とで構成した点
である。この場合、放電ブロック47を処理室10上部
開口部に気密に取付け、さらに、放電ブロック47の上
部開口に石英窓20を気密に取り付けてある。なお、こ
の場合、放電ブロック47の内径は試料13の径とほぼ
同程度にしてあり、放電ブロック47の端部は試料台1
2側に向かってテーパー状に広げて形成してある。放電
ブロック47は、アース電位に接地してある。このよう
に構成した第6の実施例によれば、前記第5の実施例と
同様の効果が得られるとともに、放電ブロックの端部が
テーパー状に成っているので、プラズマが均一に拡散し
やすくなり、プラズマ処理の均一性が向上するという効
果がある。
り説明する。図13において、図1および図12と同一
部材は同符号で示し、説明を省略する。本図が図12と
異なる点は、図12の石英ベルジャに代えて、放電室部
を非磁性でかつ導電性の材料、例えば、アルミニウムで
形成した放電ブロック47と石英窓20とで構成した点
である。この場合、放電ブロック47を処理室10上部
開口部に気密に取付け、さらに、放電ブロック47の上
部開口に石英窓20を気密に取り付けてある。なお、こ
の場合、放電ブロック47の内径は試料13の径とほぼ
同程度にしてあり、放電ブロック47の端部は試料台1
2側に向かってテーパー状に広げて形成してある。放電
ブロック47は、アース電位に接地してある。このよう
に構成した第6の実施例によれば、前記第5の実施例と
同様の効果が得られるとともに、放電ブロックの端部が
テーパー状に成っているので、プラズマが均一に拡散し
やすくなり、プラズマ処理の均一性が向上するという効
果がある。
【0023】次に、本発明の第7の実施例を図14によ
り説明する。図14において、図1および図13と同一
部材は同符号で示し、説明を省略する。本図が図13と
異なる点は、図13のように放電領域外に遅波回路を設
ける代わりに、放電室部を形成する放電ブロックに遅波
回路を形成した点である。この場合、マイクロ波の進行
方向に対して、放電ブロック48の前側に遅波回路49
を形成した。このように構成した第7の実施例によれば
、前記第1の実施例と同様の効果が得られるとともに、
前記第6の実施例と同様に放電ブロックの端部がテーパ
ー状に成っているので、プラズマが均一に拡散しやすく
なり、プラズマ処理の均一性が向上するという効果があ
る。
り説明する。図14において、図1および図13と同一
部材は同符号で示し、説明を省略する。本図が図13と
異なる点は、図13のように放電領域外に遅波回路を設
ける代わりに、放電室部を形成する放電ブロックに遅波
回路を形成した点である。この場合、マイクロ波の進行
方向に対して、放電ブロック48の前側に遅波回路49
を形成した。このように構成した第7の実施例によれば
、前記第1の実施例と同様の効果が得られるとともに、
前記第6の実施例と同様に放電ブロックの端部がテーパ
ー状に成っているので、プラズマが均一に拡散しやすく
なり、プラズマ処理の均一性が向上するという効果があ
る。
【0024】以上の各実施例は、有磁場マイクロ波プラ
ズマ処理装置について述べたが、磁場を用いないマイク
ロ波プラズマ処理装置であっても良い。また、プラズマ
エッチング装置に適用した場合について述べたが、プラ
ズマCVD装置、アッシング装置、更には、マイクロ波
プラズマを利用したイオン源装置及び光源装置等のよう
にマイクロ波プラズマを利用する装置であれば適用可能
である。イオン源装置の応用例としては、イオン注入装
置のイオン源等がある。また、遅波回路として、この場
合、ディスク状にして空間を広く形成したものについて
述べたが、逆に空間を狭く形成した溝状のものとしても
良い。また、遅波回路として、ヘリカルコイルやリング
電極等から構成したものでも同様の効果を得ることがで
きる。また図4ないし図8に示した遅波回路は、線型加
速器における加速管用の遅波回路、あるいはマイクロ波
を発生させる進行波管用の遅波回路、あるいは自由電子
レ−ザ−用の遅波回路としても利用することも可能であ
る。
ズマ処理装置について述べたが、磁場を用いないマイク
ロ波プラズマ処理装置であっても良い。また、プラズマ
エッチング装置に適用した場合について述べたが、プラ
ズマCVD装置、アッシング装置、更には、マイクロ波
プラズマを利用したイオン源装置及び光源装置等のよう
にマイクロ波プラズマを利用する装置であれば適用可能
である。イオン源装置の応用例としては、イオン注入装
置のイオン源等がある。また、遅波回路として、この場
合、ディスク状にして空間を広く形成したものについて
述べたが、逆に空間を狭く形成した溝状のものとしても
良い。また、遅波回路として、ヘリカルコイルやリング
電極等から構成したものでも同様の効果を得ることがで
きる。また図4ないし図8に示した遅波回路は、線型加
速器における加速管用の遅波回路、あるいはマイクロ波
を発生させる進行波管用の遅波回路、あるいは自由電子
レ−ザ−用の遅波回路としても利用することも可能であ
る。
【0025】
【発明の効果】以上、本発明によれば、マイクロ波の伝
播領域に遅波回路を用いることにより、同程度の速度を
有する荷電粒子が多く存在するところの速度にマイクロ
波の位相速度を合わせることができるので、高密度のプ
ラズマを生成することができ、プラズマ処理速度を向上
させることができるという効果がある。
播領域に遅波回路を用いることにより、同程度の速度を
有する荷電粒子が多く存在するところの速度にマイクロ
波の位相速度を合わせることができるので、高密度のプ
ラズマを生成することができ、プラズマ処理速度を向上
させることができるという効果がある。
【図1】本発明の第1の実施例である有磁場マイクロ波
プラズマエッチング装置を示す縦断面図である。
プラズマエッチング装置を示す縦断面図である。
【図2】図1の装置の遅波回路の詳細を示す縦断面図で
ある。
ある。
【図3】図2を断面1−1から見た遅波回路の平断面図
である。
である。
【図4】図1の装置の遅波回路の他の実施例を示す縦断
面図である。
面図である。
【図5】図1の装置の遅波回路の他の実施例を示す縦断
面図である。
面図である。
【図6】図1の装置の遅波回路の他の実施例を示す縦断
面図である。
面図である。
【図7】図1の装置の遅波回路の他の実施例を示す縦断
面図である。
面図である。
【図8】図1の装置の遅波回路の他の実施例を示す縦断
面図である。
面図である。
【図9】本発明の第2の実施例である有磁場マイクロ波
プラズマエッチング装置を示す縦断面図である。
プラズマエッチング装置を示す縦断面図である。
【図10】本発明の第3の実施例である有磁場マイクロ
波プラズマエッチング装置を示す縦断面図である。
波プラズマエッチング装置を示す縦断面図である。
【図11】本発明の第4の実施例である有磁場マイクロ
波プラズマエッチング装置を示す縦断面図である。
波プラズマエッチング装置を示す縦断面図である。
【図12】本発明の第5の実施例である有磁場マイクロ
波プラズマエッチング装置を示す縦断面図である。
波プラズマエッチング装置を示す縦断面図である。
【図13】本発明の第6の実施例である有磁場マイクロ
波プラズマエッチング装置を示す縦断面図である。
波プラズマエッチング装置を示す縦断面図である。
【図14】本発明の第7の実施例である有磁場マイクロ
波プラズマエッチング装置を示す縦断面図である。
波プラズマエッチング装置を示す縦断面図である。
10…処理室、16…導波管、17…マグネトロン、1
9,19aないし19e…遅波回路、20…石英窓、3
1…遅波回路、37…エアシリンダ、38…シリンダ駆
動源、39…光ファイバ、40…分光器、41…制御装
置、42,45,46,49…遅波回路、43,43a
…石英ベルジャ、44…導波管、47,48…放電ブロ
ック
9,19aないし19e…遅波回路、20…石英窓、3
1…遅波回路、37…エアシリンダ、38…シリンダ駆
動源、39…光ファイバ、40…分光器、41…制御装
置、42,45,46,49…遅波回路、43,43a
…石英ベルジャ、44…導波管、47,48…放電ブロ
ック
Claims (15)
- 【請求項1】マイクロ波を利用したプラズマ処理装置に
おいて、マイクロ波の伝播領域に遅波回路を設けたこと
を特徴とするマイクロ波プラズマ処理装置。 - 【請求項2】前記遅波回路は、導電体に複数のディスク
または溝を形成して成る請求項1記載のマイクロ波プラ
ズマ処理装置。 - 【請求項3】前記遅波回路は、導電体から成る複数のデ
ィスクおよびスペーサを交互に組合せて構成した請求項
1記載のマイクロ波プラズマ処理装置。 - 【請求項4】前記遅波回路は、前記複数のディスク間ま
たは前記溝に誘電体を設けて成る請求項2または請求項
3記載のマイクロ波プラズマ処理装置。 - 【請求項5】前記遅波回路は、ヘリカルコイルまたはリ
ング電極系から成る請求項1記載のマイクロ波プラズマ
処理装置。 - 【請求項6】前記遅波回路は、周期構造を有する請求項
2,請求項3または請求項5記載のマイクロ波プラズマ
処理装置。 - 【請求項7】前記周期構造を有する遅波回路の1周期が
、マイクロ波の管内波長の1/N倍(Nは正の整数)で
ある請求項6記載のマイクロ波プラズマ処理装置。 - 【請求項8】前記周期構造を有する遅波回路が、その周
期を可変可能である請求項6記載のマイクロ波プラズマ
処理装置。 - 【請求項9】前記遅波回路は、周期構造を有しない請求
項2,請求項3または請求項5記載のマイクロ波プラズ
マ処理装置。 - 【請求項10】前記遅波回路をプラズマ発生領域あるい
はプラズマ発生領域外のいずれかまたは両方に配置する
請求項1記載のマイクロ波プラズマ処理装置。 - 【請求項11】マイクロ波を利用したプラズマ処理装置
において、プラズマ発生室を遅波回路で形成したことを
特徴とするマイクロ波プラズマ処理装置。 - 【請求項12】マイクロ波を利用したプラズマ処理装置
において、導波管内に位置するプラズマ発生室を石英ベ
ルジャで形成し、前記導波管内で該石英ベルジャの外周
部に遅波回路を配置したことを特徴とするマイクロ波プ
ラズマ処理装置。 - 【請求項13】マイクロ波を利用したプラズマ処理装置
において、導波管内でかつマイクロ波の進行方向に対し
て放電室の前方に遅波回路を配置したことを特徴とする
マイクロ波プラズマ処理装置。 - 【請求項14】マイクロ波を利用したプラズマ処理装置
において、プラズマ発生室にマイクロ波を導く導波管の
内壁に遅波回路を一体に形成したことを特徴とするマイ
クロ波プラズマ処理装置。 - 【請求項15】前記遅波回路は、導波管内に位置する石
英ベルジャで成るプラズマ発生室の回りに設けた請求項
14記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3001929A JP2743585B2 (ja) | 1990-01-16 | 1991-01-11 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2-4604 | 1990-01-16 | ||
| JP460490 | 1990-01-16 | ||
| JP3001929A JP2743585B2 (ja) | 1990-01-16 | 1991-01-11 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04214871A true JPH04214871A (ja) | 1992-08-05 |
| JP2743585B2 JP2743585B2 (ja) | 1998-04-22 |
Family
ID=26335221
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3001929A Expired - Lifetime JP2743585B2 (ja) | 1990-01-16 | 1991-01-11 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2743585B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007258706A (ja) * | 2006-02-10 | 2007-10-04 | R3T Gmbh Rapid Reactive Radicals Technology | 励起された、および/またはイオン化された粒子をプラズマ内で発生するための装置および方法 |
| TWI393488B (zh) * | 2007-10-04 | 2013-04-11 | Tokyo Electron Ltd | 電漿處理裝置及電漿密度分布之調整方法 |
| EP3948925A4 (en) * | 2019-03-25 | 2022-12-28 | Recarbon, Inc. | OPTICAL SYSTEM FOR MONITORING PLASMA REACTIONS AND REACTORS |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01206546A (ja) * | 1988-02-15 | 1989-08-18 | New Japan Radio Co Ltd | プラズマ発生装置 |
-
1991
- 1991-01-11 JP JP3001929A patent/JP2743585B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01206546A (ja) * | 1988-02-15 | 1989-08-18 | New Japan Radio Co Ltd | プラズマ発生装置 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007258706A (ja) * | 2006-02-10 | 2007-10-04 | R3T Gmbh Rapid Reactive Radicals Technology | 励起された、および/またはイオン化された粒子をプラズマ内で発生するための装置および方法 |
| TWI393488B (zh) * | 2007-10-04 | 2013-04-11 | Tokyo Electron Ltd | 電漿處理裝置及電漿密度分布之調整方法 |
| EP3948925A4 (en) * | 2019-03-25 | 2022-12-28 | Recarbon, Inc. | OPTICAL SYSTEM FOR MONITORING PLASMA REACTIONS AND REACTORS |
| US12014900B2 (en) | 2019-03-25 | 2024-06-18 | Recarbon, Inc. | Optical system for monitoring plasma reactions and reactors |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2743585B2 (ja) | 1998-04-22 |
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