JPH0499876A - プラズマの制御方法ならびにプラズマ処理方法およびその装置 - Google Patents
プラズマの制御方法ならびにプラズマ処理方法およびその装置Info
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- JPH0499876A JPH0499876A JP2217049A JP21704990A JPH0499876A JP H0499876 A JPH0499876 A JP H0499876A JP 2217049 A JP2217049 A JP 2217049A JP 21704990 A JP21704990 A JP 21704990A JP H0499876 A JPH0499876 A JP H0499876A
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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
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、プラズマの電子温度、密度分布等のプラズマ
パラメータを制御可能とすることによって高品質なプラ
ズマ処理を可能とするプラズマの制御方法と、その制御
方法でプラズマを制御して行うプラズマ処理方法および
その装置に関する。
パラメータを制御可能とすることによって高品質なプラ
ズマ処理を可能とするプラズマの制御方法と、その制御
方法でプラズマを制御して行うプラズマ処理方法および
その装置に関する。
電子サイクロトロン共鳴を起こす程度の磁束密度を印加
した処理室に、磁束密度と平行にマイクロ波を導入して
、プラズマを発生させるプラズマ処理装置として、例え
ば特開昭５５− １４１７２９号公報に記載されたものがある。
した処理室に、磁束密度と平行にマイクロ波を導入して
、プラズマを発生させるプラズマ処理装置として、例え
ば特開昭５５− １４１７２９号公報に記載されたものがある。
一方、ＬＳＩの高集積化が進むに伴い、プラズマ処理の
高品質化を図る必要がある。この動向に対応して、プラ
ズマの特性を制御する技術が必要である。ここで、プラ
ズマＣＶＤの場合を考えてみる。例えば、モノシランを
反応ガスとして用いてＳｉ薄膜を成膜する場合、モノシ
ランプラズマ中のＳ ｉＨｍ （ｒｎ ＝ Ｏ〜３）ラ
ジカルが反応に重要な役割を果たしていることがわかっ
ている。このうちどのラジカルが成膜に最も重要である
かは明確でないが、あるラジカルを選択的に励起するこ
とができれば、不純物として膜中に含まれやすい水素原
子の少ない純度の高い高品質な薄膜が形成できると考え
られる。上記の各ラジカルはそれぞれ固有の励起エネル
ギーを持っているため、選択的に上記のあるラジカルを
生成するためには、プラズマから反応ガスに与えるエネ
ルギーを制御する必要がある。そのため、反応ガスに衝
突によりエネルギーを与える電子のエネルギー（電子温
度）を制御する必要が生じる。しかし、現状のプラズマ
ＣＶＤ装置では、直接プラズマパラメータを制御できな
いため、成膜圧力やプラズマ閉じ込め用静磁界等のプロ
セス条件を操作して成膜条件の最適化を図るにとどまっ
ている。
高品質化を図る必要がある。この動向に対応して、プラ
ズマの特性を制御する技術が必要である。ここで、プラ
ズマＣＶＤの場合を考えてみる。例えば、モノシランを
反応ガスとして用いてＳｉ薄膜を成膜する場合、モノシ
ランプラズマ中のＳ ｉＨｍ （ｒｎ ＝ Ｏ〜３）ラ
ジカルが反応に重要な役割を果たしていることがわかっ
ている。このうちどのラジカルが成膜に最も重要である
かは明確でないが、あるラジカルを選択的に励起するこ
とができれば、不純物として膜中に含まれやすい水素原
子の少ない純度の高い高品質な薄膜が形成できると考え
られる。上記の各ラジカルはそれぞれ固有の励起エネル
ギーを持っているため、選択的に上記のあるラジカルを
生成するためには、プラズマから反応ガスに与えるエネ
ルギーを制御する必要がある。そのため、反応ガスに衝
突によりエネルギーを与える電子のエネルギー（電子温
度）を制御する必要が生じる。しかし、現状のプラズマ
ＣＶＤ装置では、直接プラズマパラメータを制御できな
いため、成膜圧力やプラズマ閉じ込め用静磁界等のプロ
セス条件を操作して成膜条件の最適化を図るにとどまっ
ている。
プラズマを用いたエツチング処理の場合にも同様のこと
が言える。すなわち、反応に最も寄与する活性種を効率
良く励起するためには、プラズマの密度、電子温度など
のパラメータを制御することが必要になる。また、バイ
アススパッタ成膜の場合、成膜中に被処理基板に照射す
るイオンの量やエネルギーによって、段差の被覆率や膜
の結晶性が変化することが知られている。配線膜の場合
には、段差の被覆率や膜の結晶性は配線寿命を左右する
重要なパラメータであり、高品質の配線膜を形成するた
めには、被処理基板付近のプラズマを制御する必要があ
る。
が言える。すなわち、反応に最も寄与する活性種を効率
良く励起するためには、プラズマの密度、電子温度など
のパラメータを制御することが必要になる。また、バイ
アススパッタ成膜の場合、成膜中に被処理基板に照射す
るイオンの量やエネルギーによって、段差の被覆率や膜
の結晶性が変化することが知られている。配線膜の場合
には、段差の被覆率や膜の結晶性は配線寿命を左右する
重要なパラメータであり、高品質の配線膜を形成するた
めには、被処理基板付近のプラズマを制御する必要があ
る。
有磁場マイクロ波放電を用いたプラズマ処理装置は、高
真空域でも高密度のプラズマが発生でき、広範囲のプロ
セス条件に対応できることから、近年、広く用いられて
きている。これらの装置は電子サイクロトロン共鳴現象
を利用しているものが多い。ここで、電子サイクロトロ
ン共鳴とは、静磁界中の電子のサイクロトロン運動の周
波数とマイクロ波の周波数が一致して発生する共鳴現象
を言い、このときマイクロ波の電力が効率良くプラズマ
に吸収されることが知られている。
真空域でも高密度のプラズマが発生でき、広範囲のプロ
セス条件に対応できることから、近年、広く用いられて
きている。これらの装置は電子サイクロトロン共鳴現象
を利用しているものが多い。ここで、電子サイクロトロ
ン共鳴とは、静磁界中の電子のサイクロトロン運動の周
波数とマイクロ波の周波数が一致して発生する共鳴現象
を言い、このときマイクロ波の電力が効率良くプラズマ
に吸収されることが知られている。
一般に静磁界を用いたプラズマ処理装置では、処理の均
一化をはかるために、静磁界の分布を調整してプラズマ
の密度分布を最適化することが行われている。しかし、
電子サイクロトロン共鳴現象を用いたプラズマ処理装置
では、通常のプラズマ処理装置と比べて高い磁束密度を
もつ静磁界を用いるため、分布調整用の電磁石等も大き
くなってしまうという問題点がある。
一化をはかるために、静磁界の分布を調整してプラズマ
の密度分布を最適化することが行われている。しかし、
電子サイクロトロン共鳴現象を用いたプラズマ処理装置
では、通常のプラズマ処理装置と比べて高い磁束密度を
もつ静磁界を用いるため、分布調整用の電磁石等も大き
くなってしまうという問題点がある。
本発明の目的は、プラズマの電子温度や密度分布等のプ
ラズマパラメータを制御することによって高品質なプラ
ズマ処理を可能とするプラズマの制御方法と、その制御
方法によりプラズマを制御して行うプラズマ処理方法お
よびその装置を提供することにある。
ラズマパラメータを制御することによって高品質なプラ
ズマ処理を可能とするプラズマの制御方法と、その制御
方法によりプラズマを制御して行うプラズマ処理方法お
よびその装置を提供することにある。
上記目的は、プラズマの電子温度や密度分布等のプラズ
マパラメータを、プラズマ発生源の分布およびプラズマ
発生量によって制御することによリ、達成される。
マパラメータを、プラズマ発生源の分布およびプラズマ
発生量によって制御することによリ、達成される。
また、上記目的は、有磁場マイクロ波放電を用いたプラ
ズマ処理装置の場合に、マイクロ波の偏波特性を制御す
ることにより、達成される。
ズマ処理装置の場合に、マイクロ波の偏波特性を制御す
ることにより、達成される。
プラズマを制御するためのパラメータとして最も容易に
操作可能なのは、プラズマに投入するエネルギー量であ
る。投入するエネルギー量の増大により、電子温度、プ
ラズマ密度を高めることができる。一方、プラズマ発生
源とパラメータを制御したい点の位置関係を変化させる
ことによっても、パラメータの制御が可能である。一般
にプラズマ発生源から離れるに従い、電子温度、プラズ
マ密度は下がる。減少の割合は、プラズマの拡散や損失
といった装置や成膜条件に固有の状態によって決まる。
操作可能なのは、プラズマに投入するエネルギー量であ
る。投入するエネルギー量の増大により、電子温度、プ
ラズマ密度を高めることができる。一方、プラズマ発生
源とパラメータを制御したい点の位置関係を変化させる
ことによっても、パラメータの制御が可能である。一般
にプラズマ発生源から離れるに従い、電子温度、プラズ
マ密度は下がる。減少の割合は、プラズマの拡散や損失
といった装置や成膜条件に固有の状態によって決まる。
このように、プラズマに投入するエネルギー量とプラズ
マ発生源との位置関係を制御することによって、所望の
位置のプラズマパラメータを制御することができる。
マ発生源との位置関係を制御することによって、所望の
位置のプラズマパラメータを制御することができる。
以下にプラズマ発生のエネルギー源として電磁波を用い
た場合のプラズマ発生源の位置の制御方法について説明
する。ある点でのプラズマ密度を電磁波の投入によって
高めるためには、目的の点まで電磁波の電力を伝播させ
る必要がある。波の進行方向と平行に静磁界を印加した
プラズマ中の電磁波の伝播特性は、右回り円偏波と左回
り円偏波とで異なり、それぞれ式（１）、式（２）で示
される。
た場合のプラズマ発生源の位置の制御方法について説明
する。ある点でのプラズマ密度を電磁波の投入によって
高めるためには、目的の点まで電磁波の電力を伝播させ
る必要がある。波の進行方向と平行に静磁界を印加した
プラズマ中の電磁波の伝播特性は、右回り円偏波と左回
り円偏波とで異なり、それぞれ式（１）、式（２）で示
される。
・ （１）
・・・ （２）
式
％式％
プラズマ振動角周波数
電子サイクロトロン角周波数
式（２）において波数ｋが虚数となる
Ｃ ：
ｋ ：
ω ：
ωｐ：
ω０：
（１）、
領域では波は進行するに従い指数関数的に減衰し、プラ
ズマ中を伝播できない。
ズマ中を伝播できない。
右回り円偏波と左回り円偏波の波の進行方向に対し平行
な静磁界を加えたプラズマに対する吸収特性を実験的に
調べた例（坂本雄−＝ 「マイクロ波技術」、アイオニ
クス、１９８３年５月号）を第６図に示す。左回り円偏
波は電子サイクロ１〜ロン共鳴周波数付近で１ｄＢ程度
の吸収が起きるのに対し、右回り円偏波では数十ｄＢの
吸収が起きていることがわかる。電磁波の電力は、吸収
された位置のプラズマ密度、電子温度等を高めることに
使われ、吸収位置をプラズマ発生源と考えることができ
る。
な静磁界を加えたプラズマに対する吸収特性を実験的に
調べた例（坂本雄−＝ 「マイクロ波技術」、アイオニ
クス、１９８３年５月号）を第６図に示す。左回り円偏
波は電子サイクロ１〜ロン共鳴周波数付近で１ｄＢ程度
の吸収が起きるのに対し、右回り円偏波では数十ｄＢの
吸収が起きていることがわかる。電磁波の電力は、吸収
された位置のプラズマ密度、電子温度等を高めることに
使われ、吸収位置をプラズマ発生源と考えることができ
る。
はぼ−様な静磁界を印加した半無限プラズマに電子サイ
クロトロン共鳴を起こす電磁波を静磁界と平行に入射さ
せる場合を考える。右回り円偏波は大きな減衰を受ける
ため、境界付近のみでプラズマに吸収され内部に深く浸
透できないが、左回り円偏波はあまり大きな減衰を受け
ないため、プラズマ内部に浸透し、比較的広い範囲で吸
収される。吸収された電磁波のエネルギーはプラズマ密
度の増大に寄与することになる。
クロトロン共鳴を起こす電磁波を静磁界と平行に入射さ
せる場合を考える。右回り円偏波は大きな減衰を受ける
ため、境界付近のみでプラズマに吸収され内部に深く浸
透できないが、左回り円偏波はあまり大きな減衰を受け
ないため、プラズマ内部に浸透し、比較的広い範囲で吸
収される。吸収された電磁波のエネルギーはプラズマ密
度の増大に寄与することになる。
減衰量の違いによるプラズマ密度分布の制御について定
量的に考えるために、第７図に減衰量が一定の均質な媒
質に電磁波を照射した場合の媒質各部に吸収される電力
を計算した例を示す。横軸には媒質端面からの距離をと
っている。媒質の減衰量が１ｄＢと小さいときには、電
力の吸収は小さいが、媒質内部でも比較的よく吸収され
る。−方、減衰量が１０ｄＢと大きいときには、媒質端
面付近で電磁波のエネルギーが吸収され媒質内部に波が
深く到達しないため、端面から離れるに従い急激に吸収
量は下がることがわかる。
量的に考えるために、第７図に減衰量が一定の均質な媒
質に電磁波を照射した場合の媒質各部に吸収される電力
を計算した例を示す。横軸には媒質端面からの距離をと
っている。媒質の減衰量が１ｄＢと小さいときには、電
力の吸収は小さいが、媒質内部でも比較的よく吸収され
る。−方、減衰量が１０ｄＢと大きいときには、媒質端
面付近で電磁波のエネルギーが吸収され媒質内部に波が
深く到達しないため、端面から離れるに従い急激に吸収
量は下がることがわかる。
媒質がプラズマの場合を考える。プラズマの発生量は電
力の吸収量にほぼ比例するため、減衰量の大きい右回り
円偏波は、プラズマ端面付近でのプラズマ密度増大に寄
与する。一方、減衰量が小さい左回り円偏波の場合、マ
イクロ波の電力はプラズマ端面から離れた部分でも吸収
される。そのため、右回り円偏波の場合と比べて、マイ
クロ波の進行方向に対して均一にプラズマを発生させる
ことができる。
力の吸収量にほぼ比例するため、減衰量の大きい右回り
円偏波は、プラズマ端面付近でのプラズマ密度増大に寄
与する。一方、減衰量が小さい左回り円偏波の場合、マ
イクロ波の電力はプラズマ端面から離れた部分でも吸収
される。そのため、右回り円偏波の場合と比べて、マイ
クロ波の進行方向に対して均一にプラズマを発生させる
ことができる。
プラズマ処理室壁面は通常Ａｎなどの金属製であるため
導電率が高く、マイクロ波の損失が小さい。
導電率が高く、マイクロ波の損失が小さい。
そのため、左回り円偏波のように減衰が小さい場合でも
、処理室内に入射したマイクロ波は壁面で反射を繰り返
し、最終的にはマイクロ波電力の大部分がプラズマに吸
収されることになる。
、処理室内に入射したマイクロ波は壁面で反射を繰り返
し、最終的にはマイクロ波電力の大部分がプラズマに吸
収されることになる。
上記のように、減衰の小さい左回り円偏波と減衰の大き
い右回り円偏波を同時に用いれば、これらの混合率を制
御することによって、波の進行方向のプラズマ発生源の
分布が調節でき、密度分布を制御することができる。す
なわち、１００％右回り円偏波とした場合は波をプラズ
マに投入する境界付近で局所的に高い密度分布を、１０
０％左回り円偏波とした場合は波の進行方向に対して比
較的均一な密度分布を実現できる。また、左右両日偏波
の混合率を調整して両者の中間の密度分布に連続的に制
御することができる。さらに、処理室内部に左右の円偏
波の変換器を設けることで、さらに複雑な制御も可能と
なる。
い右回り円偏波を同時に用いれば、これらの混合率を制
御することによって、波の進行方向のプラズマ発生源の
分布が調節でき、密度分布を制御することができる。す
なわち、１００％右回り円偏波とした場合は波をプラズ
マに投入する境界付近で局所的に高い密度分布を、１０
０％左回り円偏波とした場合は波の進行方向に対して比
較的均一な密度分布を実現できる。また、左右両日偏波
の混合率を調整して両者の中間の密度分布に連続的に制
御することができる。さらに、処理室内部に左右の円偏
波の変換器を設けることで、さらに複雑な制御も可能と
なる。
静磁界が一様でない場合にも同様に考えることができる
６右回り円偏波は波の進行に伴い、最初に出会う電子サ
イクロトロン共鳴現象を起こす場所で局所的に吸収され
、波がほぼ消滅することになる。左回り円偏波は最初に
出会う電子サイクロトロン共鳴現象を起こす場所で完全
には吸収されず、処理室内に拡がり、他の場所でも吸収
される。
６右回り円偏波は波の進行に伴い、最初に出会う電子サ
イクロトロン共鳴現象を起こす場所で局所的に吸収され
、波がほぼ消滅することになる。左回り円偏波は最初に
出会う電子サイクロトロン共鳴現象を起こす場所で完全
には吸収されず、処理室内に拡がり、他の場所でも吸収
される。
この両者の差を利用して、密度分布を制御することがで
きる。
きる。
円偏波を発生させる方法として、例えば導波管内に移相
板を装荷する方法（例えば、石井、東他著、「マイクロ
波回路」、日刊工業新聞社（昭和４４年））、ヘリカル
アンテナを用いる方法（例えば、複本、関口共著： 「
電波工学」、現代電気工学講座、オーム社）などがある
。移相板を装荷する方法は、ＴＥ、□モード円形導波管
内にλ／４（λ：管内波長）の長さの移相板を電界に対
して４５°傾斜させて装荷し、移相板に垂直な方向と平
行な方向の位相定数の差を利用して円偏波を発生させる
ものである。同様の効果を異方性をもつ材料を使って実
現できる。例えば、異方性誘電体を用いる方法（高、吉
川、深井：空間回路網法による異方性誘電体を含む円筒
導波管中の偏波特性の解析、電子情報通信学会論文誌ｃ
−ｒ、Ｖｏｌ。
板を装荷する方法（例えば、石井、東他著、「マイクロ
波回路」、日刊工業新聞社（昭和４４年））、ヘリカル
アンテナを用いる方法（例えば、複本、関口共著： 「
電波工学」、現代電気工学講座、オーム社）などがある
。移相板を装荷する方法は、ＴＥ、□モード円形導波管
内にλ／４（λ：管内波長）の長さの移相板を電界に対
して４５°傾斜させて装荷し、移相板に垂直な方向と平
行な方向の位相定数の差を利用して円偏波を発生させる
ものである。同様の効果を異方性をもつ材料を使って実
現できる。例えば、異方性誘電体を用いる方法（高、吉
川、深井：空間回路網法による異方性誘電体を含む円筒
導波管中の偏波特性の解析、電子情報通信学会論文誌ｃ
−ｒ、Ｖｏｌ。
Ｊ７２−Ｃ−Ｉ Ｎα８ ｐｐ、４６０−４７２な
ど）がある。ヘリカルアンテナを用いる方法は、周囲長
がほぼ１波長のらせんの円周方向に電磁波を伝播させる
ことで、円偏波を発生させるものである。
ど）がある。ヘリカルアンテナを用いる方法は、周囲長
がほぼ１波長のらせんの円周方向に電磁波を伝播させる
ことで、円偏波を発生させるものである。
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
実施例 １：
まず、第１の実施例を第１図および第２図により説明す
る。第１図は本発明を実施したＣＶＤ装置を示したもの
であり、偏波特性の制御には移相板を用いている。処理
ガスの導入系および図示しない真空排気系によって、処
理室１４は所定の圧力に保たれる。処理室１４には、電
磁石１６によって処理室内に電子サイクロトロン共鳴現
象が発生する程度の磁束密度の静磁界を加えている。
る。第１図は本発明を実施したＣＶＤ装置を示したもの
であり、偏波特性の制御には移相板を用いている。処理
ガスの導入系および図示しない真空排気系によって、処
理室１４は所定の圧力に保たれる。処理室１４には、電
磁石１６によって処理室内に電子サイクロトロン共鳴現
象が発生する程度の磁束密度の静磁界を加えている。
マイクロ波は、マイクロ波発生源１からアイソレータ２
、整合器３、方形導波管４によって伝送され、モード変
換器５で円形導波管のＴＥ□１モードに変換される。円
形導波管６内には、円形導波管の中心軸に対して回転可
能な誘電体製の移相板７が装荷されている。移相板７の
回転角を制御することによって、マイクロ波の右回り円
偏波と左回り円偏波の割合を制御することができる。処
理室１４と円形導波管６の間には、処理室１４を処理に
適した圧力に保ちつつマイクロ波を導入するための石英
などのマイクロ波に対して損失の小さい誘電体製のマイ
クロ波導入窓１５がある。マイクロ波の進行方向は電磁
石１６による静磁界の方向とほぼ平行である。
、整合器３、方形導波管４によって伝送され、モード変
換器５で円形導波管のＴＥ□１モードに変換される。円
形導波管６内には、円形導波管の中心軸に対して回転可
能な誘電体製の移相板７が装荷されている。移相板７の
回転角を制御することによって、マイクロ波の右回り円
偏波と左回り円偏波の割合を制御することができる。処
理室１４と円形導波管６の間には、処理室１４を処理に
適した圧力に保ちつつマイクロ波を導入するための石英
などのマイクロ波に対して損失の小さい誘電体製のマイ
クロ波導入窓１５がある。マイクロ波の進行方向は電磁
石１６による静磁界の方向とほぼ平行である。
マイクロ波導入窓１５に対向して被処理基板１７が設置
されている。被処理基板１７には高周波電源１８によっ
て高周波を加えることができる。
されている。被処理基板１７には高周波電源１８によっ
て高周波を加えることができる。
第２図に第１図の円形導波管６付近の拡大図を示す。円
形導波管６内に移相板７を支持するための、損失の少な
い誘電体（例えば石英）製の支持部材８がある。移相板
７の中心には軸９が貫通しており、この軸９の一端には
円板１０が接続されている。円板１ｏには糸１１が巻か
れており、糸１１は円形導波管６の外部へ微小孔１２を
通して引き出されている。糸１１を引くことで、円板１
０は回転し、移相板７の電界に対する角度を調節するこ
とができる。
形導波管６内に移相板７を支持するための、損失の少な
い誘電体（例えば石英）製の支持部材８がある。移相板
７の中心には軸９が貫通しており、この軸９の一端には
円板１０が接続されている。円板１ｏには糸１１が巻か
れており、糸１１は円形導波管６の外部へ微小孔１２を
通して引き出されている。糸１１を引くことで、円板１
０は回転し、移相板７の電界に対する角度を調節するこ
とができる。
移相板７の電界に対する角度がＯｏのとき直線偏波、角
度が４５°のとき円偏波とでき、この間の角度で楕円偏
波となる。すなわち、移相板７の電界に対する角度をＯ
ｏから４５°の範囲で調節することで、右回り円偏波と
左回り円偏波の割合を制御することができる。
度が４５°のとき円偏波とでき、この間の角度で楕円偏
波となる。すなわち、移相板７の電界に対する角度をＯ
ｏから４５°の範囲で調節することで、右回り円偏波と
左回り円偏波の割合を制御することができる。
マイクロ波によって発生したプラズマを用いることで、
処理ガスの反応を促進し高速の成膜処理が可能となる。
処理ガスの反応を促進し高速の成膜処理が可能となる。
また、マイクロ波の偏波特性、マイクロ波電力の調整に
より、プラズマの電子温度、密度分布を膜の形成に最適
になるよう制御し被処理基板１７上に成膜することがで
きる。
より、プラズマの電子温度、密度分布を膜の形成に最適
になるよう制御し被処理基板１７上に成膜することがで
きる。
ここでは本発明の実施例としてＣＶＤ装置の場合を述べ
たが、エツチング装置、アッシング装置、スパッタ装置
などの他のプラズマ処理装置にも同様に適用可能である
。
たが、エツチング装置、アッシング装置、スパッタ装置
などの他のプラズマ処理装置にも同様に適用可能である
。
実施例 ２：
次に、第３図および第４図を用いて第２の実施例につい
て説明する。第３図は本発明を実施したＣＶＤ装置を示
したものであり、偏波特性の制御にヘリカルアンテナを
用いている。マイクロ波回路の部分が異なる以外は第１
の実施例と同様である。
て説明する。第３図は本発明を実施したＣＶＤ装置を示
したものであり、偏波特性の制御にヘリカルアンテナを
用いている。マイクロ波回路の部分が異なる以外は第１
の実施例と同様である。
マイクロ波は、マイクロ波発生源１からアイソレータ２
、整合器３、方形導波管４を通ってモード変換器１９ま
で伝送される。モード変換器１９内部にはヘリカルアン
テナ２０があり、円偏波を発生させることができる。発
生した円偏波は、円形導波管２４によってマイクロ波導
入窓１５を介して処理室１４に投入される。
、整合器３、方形導波管４を通ってモード変換器１９ま
で伝送される。モード変換器１９内部にはヘリカルアン
テナ２０があり、円偏波を発生させることができる。発
生した円偏波は、円形導波管２４によってマイクロ波導
入窓１５を介して処理室１４に投入される。
第４図に第３図のヘリカルアンテナ２０付近の拡大図を
示す。ヘリカルアンテナ２０は、例えば銅などの導電率
の高い金属材料でできている。また、ヘリカルアンテナ
２０は、例えば石英のようなマイクロ波に対して損失の
小さい誘電体でできた先端にフランジをもつ円柱状のら
せん支持部材２１で保持されている。らせん支持部材２
１には、さらにリング状部材２２が取り付けられている
。
示す。ヘリカルアンテナ２０は、例えば銅などの導電率
の高い金属材料でできている。また、ヘリカルアンテナ
２０は、例えば石英のようなマイクロ波に対して損失の
小さい誘電体でできた先端にフランジをもつ円柱状のら
せん支持部材２１で保持されている。らせん支持部材２
１には、さらにリング状部材２２が取り付けられている
。
リング状部材２２に接続されたつまみ２３を操作してリ
ング状部材２２の位置をらせん支持部材２１の軸と平行
に動かすことで、ヘリカルアンテナ２０の全長を調節し
、ヘリカルアンテナ２０のピッチを調節することができ
る。ヘリカルアンテナ２ｏのピッチが波長の１／１０か
ら１７２程度のときに円偏波が発生できることが知られ
ている（例えば、復水、関口共著： 「電波工学」、現
代電気工学講座、オーム社、など参照）。ヘリカルアン
テナ２０のピッチが小さくなるにつれ、線間の容量が増
大して、線間の電磁的な結合が強くなり、ヘリカルアン
テナ２０はマイクロ波に対して金属円柱に近い動作をす
るようになる。ヘリカルアンテナ２ｏを金属円柱に置き
換えた場合を考えると、マイクロ波は直線偏波となる。
ング状部材２２の位置をらせん支持部材２１の軸と平行
に動かすことで、ヘリカルアンテナ２０の全長を調節し
、ヘリカルアンテナ２０のピッチを調節することができ
る。ヘリカルアンテナ２ｏのピッチが波長の１／１０か
ら１７２程度のときに円偏波が発生できることが知られ
ている（例えば、復水、関口共著： 「電波工学」、現
代電気工学講座、オーム社、など参照）。ヘリカルアン
テナ２０のピッチが小さくなるにつれ、線間の容量が増
大して、線間の電磁的な結合が強くなり、ヘリカルアン
テナ２０はマイクロ波に対して金属円柱に近い動作をす
るようになる。ヘリカルアンテナ２ｏを金属円柱に置き
換えた場合を考えると、マイクロ波は直線偏波となる。
そこで、ヘリカルアンテナ２０のピッチを小さくするに
従い。
従い。
マイクロ波は円偏波から直線偏波へと変化していき、偏
波特性を制御することが可能となる。本実施例によって
も、第１の実施例と同様にプラズマの電子温度、密度分
布の調整により、被処理基板１７上に形成する膜の高品
質化を図ることができる。
波特性を制御することが可能となる。本実施例によって
も、第１の実施例と同様にプラズマの電子温度、密度分
布の調整により、被処理基板１７上に形成する膜の高品
質化を図ることができる。
なお、ここでは本発明の実施例としてＣＶＤ装置の場合
を述べたが、本実施例はエツチング装置、アッシング装
置、スパッタ装置などの他のプラズマ処理装置にも同様
に適用可能である。
を述べたが、本実施例はエツチング装置、アッシング装
置、スパッタ装置などの他のプラズマ処理装置にも同様
に適用可能である。
実施例 ３：
次に、第５図を用いて、第３の実施例について説明する
。第３の実施例はやはり本発明を実施したＣＶＤ装置を
示したもので、被処理基板１７の周囲に左回り円偏波を
右回り円偏波に変換する異方性誘電体板２４を設置した
以外は第１図に示す実施例と同様である。
。第３の実施例はやはり本発明を実施したＣＶＤ装置を
示したもので、被処理基板１７の周囲に左回り円偏波を
右回り円偏波に変換する異方性誘電体板２４を設置した
以外は第１図に示す実施例と同様である。
マイクロ波導入窓１５を通って処理室１４に導入された
マイクロ波のうち、プラズマ中で減衰の大きい右回り円
偏波は、マイクロ波導入窓１５近傍で吸収され、この付
近のプラズマ密度を高める。
マイクロ波のうち、プラズマ中で減衰の大きい右回り円
偏波は、マイクロ波導入窓１５近傍で吸収され、この付
近のプラズマ密度を高める。
一方、減衰の小さい左回り円偏波は、異方性誘電体板２
４付近まで伝播する。ここで、左回り円偏波は右回り円
偏波に変換され、被処理基板１７の周辺でのプラズマ密
度を高めることに寄与する。
４付近まで伝播する。ここで、左回り円偏波は右回り円
偏波に変換され、被処理基板１７の周辺でのプラズマ密
度を高めることに寄与する。
処理室１４に投入するマイクロ波の右回り円偏波と左回
り円偏波の割合を制御することで、マイクロ波導入窓１
５および異方性誘電体板２４付近でのプラズマ発生量を
調節して、処理室１４内のプラズマ密度分布を制御する
ことができる。本実施例によっても、第１、第２の実施
例と同様に、プラズマの電子温度、密度分布を膜の形成
に最適となるよう制御することができる。
り円偏波の割合を制御することで、マイクロ波導入窓１
５および異方性誘電体板２４付近でのプラズマ発生量を
調節して、処理室１４内のプラズマ密度分布を制御する
ことができる。本実施例によっても、第１、第２の実施
例と同様に、プラズマの電子温度、密度分布を膜の形成
に最適となるよう制御することができる。
また、異方性誘電体板２４に代って、ヘリカルアンテナ
などの左回り円偏波から右回り円偏波への他の変換手段
を用いても良い。
などの左回り円偏波から右回り円偏波への他の変換手段
を用いても良い。
なお、ここでは本発明の実施例としてＣＶＤ装置の場合
を述べたが、本実施例はエツチング装置、アッシング装
置、スパッタ装置などの他のプラズマ処理装置にも同様
に適用可能である。
を述べたが、本実施例はエツチング装置、アッシング装
置、スパッタ装置などの他のプラズマ処理装置にも同様
に適用可能である。
本発明によれば、プラズマ処理におけるプラズマの電子
温度、密度分布等のプラズマパラメータを制御すること
ができ、プラズマ処理に最適なプラズマを得ることがで
きるので、高品質のプラズマ処理を行うことが可能とな
る。
温度、密度分布等のプラズマパラメータを制御すること
ができ、プラズマ処理に最適なプラズマを得ることがで
きるので、高品質のプラズマ処理を行うことが可能とな
る。
第１図は本発明の第１の実施例であるＣＶＤ装置の断面
図、第２図は第１図の移相板付近を示す拡大断面図、第
３図は本発明の第２の実施例であるＣＶＤ装置の断面図
、第４図は第３図のヘリカルアンテナ付近を示す拡大断
面図、第５図は本発明の第３の実施例であるＣＶＤ装置
の断面図である。第６図と第７図は共に本発明の詳細な
説明するための図で、第６図は右回り円偏波と左回り円
偏波のプラズマへの吸収特性を示す図、第７図は均一な
損失媒質に電磁波を照射した場合の媒質各部に吸収され
る電力を示す図である。 〔符号の説明〕 １・・・マイクロ波発生源 ２・・・アイソレータ３・
・・整合器 ４・・・方形導波管訃・・モー
ド変換器 ６・・・円形導波管７・・・移相板
１４・・・処理室１５・・・マイクロ波導入窓 １６・・・電磁石 １８・・・高周波電源 ２４・・・異方性誘電体板 １７・・・被処理基板 ２０・・・ヘリカルアンテナ
図、第２図は第１図の移相板付近を示す拡大断面図、第
３図は本発明の第２の実施例であるＣＶＤ装置の断面図
、第４図は第３図のヘリカルアンテナ付近を示す拡大断
面図、第５図は本発明の第３の実施例であるＣＶＤ装置
の断面図である。第６図と第７図は共に本発明の詳細な
説明するための図で、第６図は右回り円偏波と左回り円
偏波のプラズマへの吸収特性を示す図、第７図は均一な
損失媒質に電磁波を照射した場合の媒質各部に吸収され
る電力を示す図である。 〔符号の説明〕 １・・・マイクロ波発生源 ２・・・アイソレータ３・
・・整合器 ４・・・方形導波管訃・・モー
ド変換器 ６・・・円形導波管７・・・移相板
１４・・・処理室１５・・・マイクロ波導入窓 １６・・・電磁石 １８・・・高周波電源 ２４・・・異方性誘電体板 １７・・・被処理基板 ２０・・・ヘリカルアンテナ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、プラズマ処理におけるプラズマの電子温度、密度分
布等のプラズマパラメータを、プラズマ発生源の分布お
よびプラズマ発生量により制御することを特徴とするプ
ラズマの制御方法。 ２、マイクロ波の発生手段とマイクロ波の進行方向に対
しほぼ平行に静磁界を発生する手段とを備えた装置を用
いて行うプラズマ処理方法において、マイクロ波の偏波
特性を制御することでプラズマパラメータを制御して、
プラズマ処理を行うことを特徴とするプラズマ処理方法
。 ３、マイクロ波の発生手段とマイクロ波の進行方向に対
しほぼ平行に静磁界を発生する手段とを備えたプラズマ
処理装置において、マイクロ波の偏波特性を制御できる
機構を設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。 ４、請求項３に記載のプラズマ処理装置において、マイ
クロ波の偏波特性の制御を、マイクロ波の導波路内に異
方性媒質を装荷することによって行うことを特徴とする
プラズマ処理装置。 ５、請求項３に記載のプラズマ処理装置において、マイ
クロ波の偏波特性の制御を、円形導波管内にマイクロ波
の伝播方向に対し平行に装荷した、該円形導波管の中心
軸について回転角が可変になされた誘電体板によって行
うことを特徴とするプラズマ処理装置。 ６、請求項３に記載のプラズマ処理装置において、マイ
クロ波の偏波特性の制御を、ピッチが可変のヘリカルア
ンテナによって行うことを特徴とするプラズマ処理装置
。 ７、マイクロ波の発生手段と、マイクロ波の導波路と、
マイクロ波の進行方向に対しほぼ平行に静磁界を発生す
る手段とを備えたプラズマ処理装置において、マイクロ
波の導波路にマイクロ波の偏波特性を制御できる機構を
設けるとともに、プラズマ処理を行う処理室内にもマイ
クロ波の偏波特性を制御できる機構を設けたことを特徴
とするプラズマ処理装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2217049A JP3056772B2 (ja) | 1990-08-20 | 1990-08-20 | プラズマの制御方法ならびにプラズマ処理方法およびその装置 |
| EP91113198A EP0472045B1 (en) | 1990-08-20 | 1991-08-06 | Method and apparatus for controlling plasma processing |
| DE69125765T DE69125765T2 (de) | 1990-08-20 | 1991-08-06 | Methode und Gerät zur Steuerung eines Plasmaverfahrens |
| US07/745,328 US5266364A (en) | 1990-08-20 | 1991-08-15 | Method and apparatus for controlling plasma processing |
| KR1019910014288A KR950000653B1 (ko) | 1990-08-20 | 1991-08-20 | 플라즈마 제어 및 처리 방법과 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2217049A JP3056772B2 (ja) | 1990-08-20 | 1990-08-20 | プラズマの制御方法ならびにプラズマ処理方法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0499876A true JPH0499876A (ja) | 1992-03-31 |
| JP3056772B2 JP3056772B2 (ja) | 2000-06-26 |
Family
ID=16698031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2217049A Expired - Fee Related JP3056772B2 (ja) | 1990-08-20 | 1990-08-20 | プラズマの制御方法ならびにプラズマ処理方法およびその装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5266364A (ja) |
| EP (1) | EP0472045B1 (ja) |
| JP (1) | JP3056772B2 (ja) |
| KR (1) | KR950000653B1 (ja) |
| DE (1) | DE69125765T2 (ja) |
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| JP2519364B2 (ja) * | 1990-12-03 | 1996-07-31 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Ｕｈｆ／ｖｈｆ共振アンテナ供給源を用いたプラズマリアクタ |
| US5888413A (en) * | 1995-06-06 | 1999-03-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Plasma processing method and apparatus |
| US5939831A (en) * | 1996-11-13 | 1999-08-17 | Applied Materials, Inc. | Methods and apparatus for pre-stabilized plasma generation for microwave clean applications |
| US6039834A (en) | 1997-03-05 | 2000-03-21 | Applied Materials, Inc. | Apparatus and methods for upgraded substrate processing system with microwave plasma source |
| US6029602A (en) * | 1997-04-22 | 2000-02-29 | Applied Materials, Inc. | Apparatus and method for efficient and compact remote microwave plasma generation |
| US6026762A (en) * | 1997-04-23 | 2000-02-22 | Applied Materials, Inc. | Apparatus for improved remote microwave plasma source for use with substrate processing systems |
| US6274058B1 (en) | 1997-07-11 | 2001-08-14 | Applied Materials, Inc. | Remote plasma cleaning method for processing chambers |
| TW578448B (en) * | 2000-02-15 | 2004-03-01 | Tokyo Electron Ltd | Active control of electron temperature in an electrostatically shielded radio frequency plasma source |
| JP4727057B2 (ja) * | 2001-03-28 | 2011-07-20 | 忠弘 大見 | プラズマ処理装置 |
| JP4801522B2 (ja) * | 2006-07-21 | 2011-10-26 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 半導体製造装置及びプラズマ処理方法 |
| WO2009013854A1 (ja) | 2007-07-25 | 2009-01-29 | Mitsuboshi Diamond Industrial Co., Ltd. | ハンドブレーカ |
| SI23626A (sl) | 2011-01-19 | 2012-07-31 | Institut@@quot@JoĹľef@Stefan@quot | Metoda za dinamično nadzorovanje gostote nevtralnih atomov v plazemski vakuumski komori in napravaza obdelavo trdih materialov s to metodo |
| TW201308021A (zh) | 2011-06-15 | 2013-02-16 | 應用材料股份有限公司 | 調控增強的電子自旋以控制光阻線寬粗糙度之方法與設備 |
| US9186610B2 (en) | 2013-03-12 | 2015-11-17 | Camfil Usa, Inc. | Roomside replaceable fan filter unit |
| CN105340059B (zh) | 2013-06-17 | 2019-03-22 | 应用材料公司 | 用于等离子体反应器的增强等离子体源 |
| US9941126B2 (en) * | 2013-06-19 | 2018-04-10 | Tokyo Electron Limited | Microwave plasma device |
| US10249475B2 (en) | 2014-04-01 | 2019-04-02 | Applied Materials, Inc. | Cooling mechanism utlized in a plasma reactor with enhanced temperature regulation |
| US10032604B2 (en) | 2015-09-25 | 2018-07-24 | Applied Materials, Inc. | Remote plasma and electron beam generation system for a plasma reactor |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55141729A (en) * | 1979-04-21 | 1980-11-05 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Ion-shower device |
| JPS59114798A (ja) * | 1982-12-22 | 1984-07-02 | 島田理化工業株式会社 | マイクロ波プラズマ装置 |
| US4727293A (en) * | 1984-08-16 | 1988-02-23 | Board Of Trustees Operating Michigan State University | Plasma generating apparatus using magnets and method |
| EP0173164B1 (en) * | 1984-08-31 | 1988-11-09 | Hitachi, Ltd. | Microwave assisting sputtering |
| JPH0736359B2 (ja) * | 1985-08-09 | 1995-04-19 | 理化学研究所 | プラズマ発生装置 |
| EP0264913B1 (en) * | 1986-10-20 | 1994-06-22 | Hitachi, Ltd. | Plasma processing apparatus |
| US4853102A (en) * | 1987-01-07 | 1989-08-01 | Hitachi, Ltd. | Sputtering process and an apparatus for carrying out the same |
| DE3853890T2 (de) * | 1987-01-19 | 1995-10-19 | Hitachi Ltd | Mit einem Plasma arbeitendes Gerät. |
| JPH0754759B2 (ja) * | 1987-04-27 | 1995-06-07 | 日本電信電話株式会社 | プラズマ処理方法および装置並びにプラズマ処理装置用モード変換器 |
| ES2040914T3 (es) * | 1988-03-24 | 1993-11-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Procedimiento y dispositivo para la elaboracion de capas semiconductoras que consisten de aleaciones amorfas de silicio-germanio segun la tecnica de descarga de efluvios, sobre todo para celulas solares. |
| JPH0216732A (ja) * | 1988-07-05 | 1990-01-19 | Mitsubishi Electric Corp | プラズマ反応装置 |
| DE3843098A1 (de) * | 1988-12-21 | 1990-06-28 | Technics Plasma Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur kunststoffbeschichtung von strangprofilen |
| JP2993675B2 (ja) * | 1989-02-08 | 1999-12-20 | 株式会社日立製作所 | プラズマ処理方法及びその装置 |
| US5122251A (en) * | 1989-06-13 | 1992-06-16 | Plasma & Materials Technologies, Inc. | High density plasma deposition and etching apparatus |
| US5061838A (en) * | 1989-06-23 | 1991-10-29 | Massachusetts Institute Of Technology | Toroidal electron cyclotron resonance reactor |
| US5032202A (en) * | 1989-10-03 | 1991-07-16 | Martin Marietta Energy Systems, Inc. | Plasma generating apparatus for large area plasma processing |
| JP2581255B2 (ja) * | 1990-04-02 | 1997-02-12 | 富士電機株式会社 | プラズマ処理方法 |
| US5111111A (en) * | 1990-09-27 | 1992-05-05 | Consortium For Surface Processing, Inc. | Method and apparatus for coupling a microwave source in an electron cyclotron resonance system |
-
1990
- 1990-08-20 JP JP2217049A patent/JP3056772B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-08-06 DE DE69125765T patent/DE69125765T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-08-06 EP EP91113198A patent/EP0472045B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-08-15 US US07/745,328 patent/US5266364A/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-08-20 KR KR1019910014288A patent/KR950000653B1/ko not_active Expired - Fee Related
Also Published As
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| KR950000653B1 (ko) | 1995-01-27 |
| US5266364A (en) | 1993-11-30 |
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| DE69125765D1 (de) | 1997-05-28 |
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