JPH05144772A - プラズマ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 導波管で導入されたマイクロ波でプラズマを
生成し、基板を処理するプラズマ装置において、ガスの
導入速度と排気速度を大きくしていっても生成するプラ
ズマの密度が不均一になることを防ぐ。 【構成】 導波管２にガス導入管６が接続されており、
導波管２に入ったガスはガスの流れ１２に従ってプラズ
マ発生室１７内に導入され、プラズマ１１の領域に均等
に供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラズマ装置の構造、
特に、プラズマ発生室のガス導入管の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のプラズマ装置について、説明を平
明にするために、導波管を用いたプラズマ装置の一つで
あるＥＣＲプラズマエッチング装置を例に取って説明す
る。ＥＣＲプラズマエッチング装置においては、次のよ
うな仕組みでプラズマを発生させている。すなわち、発
信管１により発生させたマイクロ波（通常２．４５ＧＨ
ｚ）を導波管２を用いて試料室内に導入し、８７５Ｇ
（２．４５ＧＨｚの場合）の磁場において旋回運動をす
る電子に共鳴させて電界エネルギーを供給する（電子サ
イクロトロン共鳴）。

【０００３】旋回運動する電子は、ガス分子と衝突する
ことによってガス分子を電離させ、イオンと電子からな
るプラズマ１１を発生させる。電子は旋回運動を行うた
め、磁場が無い場合に比べて衝突周波数が大きく、磁場
が存在しないときには困難な１０^-4Ｔｏｒｒ台の低圧に
おいても安定したプラズマが発生する。

【０００４】このとき、ガスとして反応性ガスを用いる
ことにより被エッチング材料を物理的，化学的にエッチ
ングすることができる。特に１０^-4Ｔｏｒｒ代の低圧で
エッチングを行うことにより、サイドエッチングの主要
因となるラジカル密度を小さく保つことができ、小さな
イオンエネルギーでも異方性加工が可能となる。

【０００５】８７５Ｇの磁場強度を持つ領域でのみ電子
サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）が起こるため、この領域
をＥＣＲ領域と言うが、この領域を大面積で平面状に形
成してやることにより、大面積で均一な平面状のプラズ
マ１１を発生させることができる。この平面状プラズマ
１１に接するように基板１０を配置すると、大面積基板
でも均一にエッチングされる。

【０００６】プラズマを用いたエッチングや堆積におい
ては、基板表面での反応生成物を効率よく排気すること
が重要であり、通常大排気量の真空排気装置を用いて十
分な排気速度を確保している。同時に、ＥＣＲプラズマ
装置で用いる１０^-4〜１０^-3Ｔｏｒｒの圧力を維持する
ためにガスの流量を大きくして調整している。

【０００７】図２に示したようにＥＣＲプラズマエッチ
ング装置では、通常導波管２は、プラズマ発生室１７の
基板１０の真上に位置する部分に接続されており、導入
されたマイクロ波５によって発生したプラズマ１１が基
板１０の直上に位置するようになっている。導波管２が
基板１０の真上に位置するため、ガス導入管６はプラズ
マ発生室１８の基板１０の真上からはずれた部分に接続
される。図中１６は、真空排気装置であり、１３は、排
気ガスの流れを示している。本発明と構成上共通する部
分には、同一の符号をもって示して説明を省略する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】反応生成物の排気速度
を大きくするため大排気量の真空排気装置を用い、かつ
ガスの流入速度を大きくすると、プラズマ発生室１７内
におけるガス分子の滞在時間が短くなり、ガス分子が排
気されるまでに十分な拡散が起こらなくなるため、プラ
ズマ発生室１７内にガスの粗密が生じる。ガス導入管６
が基板中心上方からそれた位置に接続されている場合、
基板と平行な方向にガスの粗密を生じ易く、その結果発
生するプラズマの密度及び流れに不均一が生じエッチン
グ速度や加工形状に影響を及ぼす。

【０００９】本発明の目的は、導波管を用いて導入した
マイクロ波によりプラズマ発生室内にプラズマを発生さ
せて基板を処理するプラズマ装置における上述のような
問題を解決したプラズマ装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によるプラズマ装置においては、導波管を通
してプラズマ発生室内に導入された電磁波を用いてプラ
ズマを発生させ、前記プラズマを利用して試料を処理す
るプラズマ装置において、ガス導入管を前記導波管に接
続して、前記導波管をガス導入路に併用するものであ
る。

【００１１】

【作用】導波管からガスを導入すると、ガス分子の拡散
が十分に起こらなくてもプラズマ発生領域に均一にガス
分子が供給され、密度の均一なプラズマを得ることがで
きる。また、導波管が基板の真上に位置していれば、ガ
ス分子の平均的な運動方向も基板全面でほぼ垂直とな
り、ガス分子の運動方向の違いに起因する基板面内での
加工形状のばらつきを緩和できる。

【００１２】

【実施例】以下に本発明の実施例を図によって説明す
る。図１において、プラズマ装置は、基板支持台９を内
蔵したプラズマ発生室１７にマイクロ波発信管１と、真
空排気装置６とが接続されたものである。マイクロ波発
信管１と、プラズマ発生室１７とは、マイクロ波導入窓
４を有する導波管２で接続され、プラズマ発生室１７の
取付け部分の導波管２は拡開してテーパ導波管３となっ
ている。プラズマ発生室１７の周囲には、主コイル７及
び副コイル８が装備されている。基板支持台９は、高周
波電源１５に接続され、シールド１４にてシールされて
いる。

【００１３】本発明においては、ガス導入管６を、マイ
クロ波導入窓４の直下の導波管２に接続したものであ
る。

【００１４】発信管１により発生させたマイクロ波５
は、プラズマ発生室１７内に導入され、ガス導入管６よ
り導波管２内に導入されたガスは、ガスの流れ１２にし
たがってプラズマ発生室１７内に導入され、その間旋回
運動をする電子はガス分子と衝突することによってガス
分子を電離させ、プラズマを発生させ、基板支持台９に
搭載された基板１０に接し、さらに真空排気装置１３に
吸引され、排気ガスの流れ１３となって流出する。

【００１５】本発明においては、ガス分子の拡散が十分
に起こらなくても、プラズマ発生領域に均一にガス分子
が供給され、均一な密度のプラズマ１１を形成して基板
１０に作用させることができる。

【００１６】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、導
波管で導入されたマイクロ波でプラズマを生成し、基板
を処理するプラズマ装置において、反応生成物を効率よ
く排気するために大排気量，大量ガス導入にしても、均
一なプラズマを発生させることができ、エッチング又は
膜堆積の基板面内均一性を向上することができる。結果
として大面積基板のエッチング又は膜堆積を均一に行う
ことができ、生産性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるプラズマ装置の実施例の説明図で
ある。

【図２】本発明を使用しない従来のプラズマ装置の説明
図である。

【符号の説明】

１ マイクロ波発信管 ２ 導波管 ３ テーパ導波管 ４ マイクロ波導入窓 ５ マイクロ波 ６ ガス導入管 ７ 主コイル ８ 副コイル ９ 基板支持台 １０ 基板 １１ プラズマ １２ ガスの流れ １３ 排気ガスの流れ １４ シールド １５ 高周波電源 １６ 真空排気装置 １７ プラズマ発生室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０５Ｈ 1/46 9014−2Ｇ // Ｃ２３Ｃ 14/34 8414−4Ｋ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導波管を通してプラズマ発生室内に導入
   された電磁波を用いてプラズマを発生させ、前記プラズ
   マを利用して試料を処理するプラズマ装置において、ガ
   ス導入管を前記導波管に接続して、前記導波管をガス導
   入路に併用することを特徴とするプラズマ装置。