JPH1012594A - スロットアンテナを有するプラズマ処理装置 - Google Patents
スロットアンテナを有するプラズマ処理装置Info
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- JPH1012594A JPH1012594A JP8159508A JP15950896A JPH1012594A JP H1012594 A JPH1012594 A JP H1012594A JP 8159508 A JP8159508 A JP 8159508A JP 15950896 A JP15950896 A JP 15950896A JP H1012594 A JPH1012594 A JP H1012594A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】マイクロ波プラズマ処理装置において、プラズ
マの均一性を制御しやすいプラズマ処理装置を提供す
る。 【解決手段】マイクロ波を利用したプラズマ処理装置に
おいて、同軸型空洞共振器８を用い、スロットアンテナ
９が配置された壁面に流れる表面電流の方向に対し平行
でも直角でもない傾斜した角度でスロットアンテナを設
け、同軸型空洞共振器８内に容易にＴＥＭモードのマイ
クロ波を励振させ、ＴＥＭモードのマイクロ波モードの
比率を変更して、生成されるマイクロ波プラズマの均一
性を制御する。
マの均一性を制御しやすいプラズマ処理装置を提供す
る。 【解決手段】マイクロ波を利用したプラズマ処理装置に
おいて、同軸型空洞共振器８を用い、スロットアンテナ
９が配置された壁面に流れる表面電流の方向に対し平行
でも直角でもない傾斜した角度でスロットアンテナを設
け、同軸型空洞共振器８内に容易にＴＥＭモードのマイ
クロ波を励振させ、ＴＥＭモードのマイクロ波モードの
比率を変更して、生成されるマイクロ波プラズマの均一
性を制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はスロットアンテナを
有するプラズマ処理装置に係り、特に半導体素子基板等
の試料をマイクロ波プラズマを用いてエッチング及び成
膜等の処理を施すのに好適なスロットアンテナを有する
プラズマ処理装置に関するものである。
有するプラズマ処理装置に係り、特に半導体素子基板等
の試料をマイクロ波プラズマを用いてエッチング及び成
膜等の処理を施すのに好適なスロットアンテナを有する
プラズマ処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のスロットアンテナを用いた装置
は、例えば、特開平６−４８２８７号公報に記載のよう
に、円筒型の空洞共振器を用い、空洞共振器の底部に流
れる表面電流と垂直の方向にスロットアンテナを配置し
ていた。このことにより、空洞共振器内のマイクロ波モ
ードと同じモードのマイクロ波をスロットアンテナによ
り放射し、プラズマを生成するよう構成されていた。
は、例えば、特開平６−４８２８７号公報に記載のよう
に、円筒型の空洞共振器を用い、空洞共振器の底部に流
れる表面電流と垂直の方向にスロットアンテナを配置し
ていた。このことにより、空洞共振器内のマイクロ波モ
ードと同じモードのマイクロ波をスロットアンテナによ
り放射し、プラズマを生成するよう構成されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、プラ
ズマの均一性を制御しやすいスロットアンテナを有する
プラズマ処理装置を提供することにある。
ズマの均一性を制御しやすいスロットアンテナを有する
プラズマ処理装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、ＴＥＭモードのマイクロ波を同軸型空洞共振器内に
励振し、そして空洞共振器底部に設けたスロットアンテ
ナを、空洞共振器底部に流れる表面電流の方向と平行で
も垂直でもない角度で、リング状に配置したものであ
る。
に、ＴＥＭモードのマイクロ波を同軸型空洞共振器内に
励振し、そして空洞共振器底部に設けたスロットアンテ
ナを、空洞共振器底部に流れる表面電流の方向と平行で
も垂直でもない角度で、リング状に配置したものであ
る。
【０００５】ＴＥＭモードの空洞共振器の底部壁面には
放射状に、つまり径方向に表面電流が流れる。スロット
アンテナを表面電流の方向と平行でも垂直でもないある
一定の角度で交わるように、そしてリング状に配置する
ようにすると、径方向および周方向のマイクロ波電界が
スロットアンテナより放射される。すなわち、ＴＥonモ
ードとＴＭomモード（ｍ，ｎは正の整数）の混在したマ
イクロ波が放射される。したがって、スロットアンテナ
と前記表面電流の交わる角度を変更することにより、Ｔ
ＥonモードとＴＭomモード（ｍ，ｎは正の整数）の比を
変更できるので、生成されるマイクロ波プラズマの均一
性を容易に制御できる。
放射状に、つまり径方向に表面電流が流れる。スロット
アンテナを表面電流の方向と平行でも垂直でもないある
一定の角度で交わるように、そしてリング状に配置する
ようにすると、径方向および周方向のマイクロ波電界が
スロットアンテナより放射される。すなわち、ＴＥonモ
ードとＴＭomモード（ｍ，ｎは正の整数）の混在したマ
イクロ波が放射される。したがって、スロットアンテナ
と前記表面電流の交わる角度を変更することにより、Ｔ
ＥonモードとＴＭomモード（ｍ，ｎは正の整数）の比を
変更できるので、生成されるマイクロ波プラズマの均一
性を容易に制御できる。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１お
よび図２により説明する。図１は、本発明のプラズマ処
理装置の一実施例である有磁場マイクロ波ドライエッチ
ング装置を示す。容器１ａ、放電管１ｂ及び石英窓２で
区画された処理室１の内部を真空排気装置（図示省略）
により減圧した後、ガス供給装置（図示省略）によりエ
ッチングガスを処理室１内に導入し、所望の圧力に調整
する。また、処理室１は、コイル３により生成される磁
場領域内にある。マグネトロン４から発振された、この
場合、２．４５ＧＨｚのマイクロ波は、導波管５、同軸
導波管変換器６、整合室７内を伝播し、同軸型空洞共振
器８内に導入される。同軸型空洞共振器８の底面にはス
ロットアンテナ９が設けられている。スロットアンテナ
９より放射されたマイクロ波は、石英窓２を透過し、石
英窓２内を透過する間に特定のモードを形成し、その
後、処理室１内に入射される。石英窓２は、スロットア
ンテナ９から局部的に放射されたマイクロ波が石英窓２
内を通過する間に特定モードを形成するように必要な厚
みを有している。なお、特定モードのマイクロ波を形成
するためには、処理室内にマイクロ波が導入されるまで
に必要な距離の伝播空間を有していれば良いので、必ず
しも石英窓２の厚さを厚くするだけの手段によらなくて
も良い。このマイクロ波によって生成されたプラズマよ
り、試料台１０に配置されたウエハ１１がエッチング処
理される。またウエハ１１のエッチング形状を制御する
ため、試料台１０には整合器を介して高周波電源１２が
接続され、高周波電圧を印加可能になっいてる。
よび図２により説明する。図１は、本発明のプラズマ処
理装置の一実施例である有磁場マイクロ波ドライエッチ
ング装置を示す。容器１ａ、放電管１ｂ及び石英窓２で
区画された処理室１の内部を真空排気装置（図示省略）
により減圧した後、ガス供給装置（図示省略）によりエ
ッチングガスを処理室１内に導入し、所望の圧力に調整
する。また、処理室１は、コイル３により生成される磁
場領域内にある。マグネトロン４から発振された、この
場合、２．４５ＧＨｚのマイクロ波は、導波管５、同軸
導波管変換器６、整合室７内を伝播し、同軸型空洞共振
器８内に導入される。同軸型空洞共振器８の底面にはス
ロットアンテナ９が設けられている。スロットアンテナ
９より放射されたマイクロ波は、石英窓２を透過し、石
英窓２内を透過する間に特定のモードを形成し、その
後、処理室１内に入射される。石英窓２は、スロットア
ンテナ９から局部的に放射されたマイクロ波が石英窓２
内を通過する間に特定モードを形成するように必要な厚
みを有している。なお、特定モードのマイクロ波を形成
するためには、処理室内にマイクロ波が導入されるまで
に必要な距離の伝播空間を有していれば良いので、必ず
しも石英窓２の厚さを厚くするだけの手段によらなくて
も良い。このマイクロ波によって生成されたプラズマよ
り、試料台１０に配置されたウエハ１１がエッチング処
理される。またウエハ１１のエッチング形状を制御する
ため、試料台１０には整合器を介して高周波電源１２が
接続され、高周波電圧を印加可能になっいてる。
【０００７】本実施例の場合、同軸型空洞共振器８を用
いることにより、空洞共振器内にはＴＥＭモードを容易
に励振できるという効果がある。
いることにより、空洞共振器内にはＴＥＭモードを容易
に励振できるという効果がある。
【０００８】ＴＥＭモードの同軸型空洞共振器８の底部
には、図２に示すように、中心から径方向に、放射状の
表面電流が流れる。図４に示すように、表面電流の方向
に対し直角にスロットアンテナ９長手方向を配置した場
合には、径方向の電界がスロットアンテナ９内に生じる
ため、処理室１へは、ＴＭ01モードのマイクロ波が放射
される。図示を省略するが、表面電流と平行にスロット
アンテナ９を配置した場合には、スロットアンテナ９内
に生じる電界強度が弱く、処理室１へはマイクロ波がほ
とんど放射されない。図２に示すように、スロットアン
テナ９を表面電流に対し、直角でも平行でもない角度で
配置した場合には、スロットアンテナ９内には、径方向
の電界Ｅｒと周方向の電界Ｅθが、スロットアンテナ９
と表面電流との角度に応じた割合で生じる。したがっ
て、処理室１へは、ＴＭ01モードとＴＥ01モードの混在
したマイクロ波が放射される。ＴＥ01モードのマイクロ
波、導波管径の約１／２の箇所で最も電界強度が大きく
なるため、図２に示すようにスロットアンテナ９をリン
グ状に配置するリング径φｃを処理室１の内径の約１／
２にすると効率良く、ＴＥ01モードのマイクロ波が放射
される。スロットアンテナ９と表面電流との角度４５度
とし、前記φｃを処理室１の内径の約１／２とすると処
理室１へはＴＭ01モードおよびＴＥ01モードはともに軸
対称の電界強度分布を有しており、前述のようにこれら
モードの混在したマイクロ波を処理室１に投入すること
により、軸対称分布をしたプラズマを容易に生成できる
という効果がある。生成されるプラズマは、外周部であ
る処理室１の壁面では大きく損失するが、中央部中心軸
上では損失は少ない。したがって、リング状にプラズマ
生成領域を設けることにより、広範囲で均一なプラズマ
が容易に生成される。ＴＭ01モードとＴＥ01モードの混
在したマイクロ波を投入することにより、リング状にプ
ラズマ生成領域を設けることができ、またＴＭ01モード
とＴＥ01モードの比率を変更することにより、リング状
プラズマ生成領域のリング径を変更でき、プラズマ均一
性を制御できる。前述のように、ＴＭ01モードとＴＥ01
モードの比率の変更は、スロットアンテナ９と表面電流
との交わる角度の変更、あるいはスロットアンテナ９の
形状、あるいはスロットアンテナ９の位置により変更で
きる。
には、図２に示すように、中心から径方向に、放射状の
表面電流が流れる。図４に示すように、表面電流の方向
に対し直角にスロットアンテナ９長手方向を配置した場
合には、径方向の電界がスロットアンテナ９内に生じる
ため、処理室１へは、ＴＭ01モードのマイクロ波が放射
される。図示を省略するが、表面電流と平行にスロット
アンテナ９を配置した場合には、スロットアンテナ９内
に生じる電界強度が弱く、処理室１へはマイクロ波がほ
とんど放射されない。図２に示すように、スロットアン
テナ９を表面電流に対し、直角でも平行でもない角度で
配置した場合には、スロットアンテナ９内には、径方向
の電界Ｅｒと周方向の電界Ｅθが、スロットアンテナ９
と表面電流との角度に応じた割合で生じる。したがっ
て、処理室１へは、ＴＭ01モードとＴＥ01モードの混在
したマイクロ波が放射される。ＴＥ01モードのマイクロ
波、導波管径の約１／２の箇所で最も電界強度が大きく
なるため、図２に示すようにスロットアンテナ９をリン
グ状に配置するリング径φｃを処理室１の内径の約１／
２にすると効率良く、ＴＥ01モードのマイクロ波が放射
される。スロットアンテナ９と表面電流との角度４５度
とし、前記φｃを処理室１の内径の約１／２とすると処
理室１へはＴＭ01モードおよびＴＥ01モードはともに軸
対称の電界強度分布を有しており、前述のようにこれら
モードの混在したマイクロ波を処理室１に投入すること
により、軸対称分布をしたプラズマを容易に生成できる
という効果がある。生成されるプラズマは、外周部であ
る処理室１の壁面では大きく損失するが、中央部中心軸
上では損失は少ない。したがって、リング状にプラズマ
生成領域を設けることにより、広範囲で均一なプラズマ
が容易に生成される。ＴＭ01モードとＴＥ01モードの混
在したマイクロ波を投入することにより、リング状にプ
ラズマ生成領域を設けることができ、またＴＭ01モード
とＴＥ01モードの比率を変更することにより、リング状
プラズマ生成領域のリング径を変更でき、プラズマ均一
性を制御できる。前述のように、ＴＭ01モードとＴＥ01
モードの比率の変更は、スロットアンテナ９と表面電流
との交わる角度の変更、あるいはスロットアンテナ９の
形状、あるいはスロットアンテナ９の位置により変更で
きる。
【０００９】本発明の第２の実施例を図３により説明す
る。本実施例では、マグネトロン４のかわりに高周波電
源１３を用いている。高周波電源１３は、同軸ケーブル
を用いて整合器１４、整合室７に接続されている。本実
施例では、装置を小型化できるという効果がある。高周
波電源１３の周波数を、２．４５ＧＨｚに限るものでは
なく、たとえば５００ＭＨｚ，１００ＭＨｚ，１３．５
６ＭＨｚ，２ＭＨｚ，８００ｋＨｓ等の２．４５ＧＨｚ
以外の周波数でもよい。周波数が低い程、高出力の電源
を安価に、容易に製作できるという効果がある。
る。本実施例では、マグネトロン４のかわりに高周波電
源１３を用いている。高周波電源１３は、同軸ケーブル
を用いて整合器１４、整合室７に接続されている。本実
施例では、装置を小型化できるという効果がある。高周
波電源１３の周波数を、２．４５ＧＨｚに限るものでは
なく、たとえば５００ＭＨｚ，１００ＭＨｚ，１３．５
６ＭＨｚ，２ＭＨｚ，８００ｋＨｓ等の２．４５ＧＨｚ
以外の周波数でもよい。周波数が低い程、高出力の電源
を安価に、容易に製作できるという効果がある。
【００１０】また上記各実施例では、有磁場マイクロ波
ドライエッチング装置について述べたが、有磁場マイク
ロ波ＣＶＤ装置にも適用でき、その他、磁場を用いない
マイクロ波装置、例えば、ドライエッチング装置、プラ
ズマＣＶＤ装置、アッシング装置等のプラズマ処理装置
についても同様の作用効果がある。
ドライエッチング装置について述べたが、有磁場マイク
ロ波ＣＶＤ装置にも適用でき、その他、磁場を用いない
マイクロ波装置、例えば、ドライエッチング装置、プラ
ズマＣＶＤ装置、アッシング装置等のプラズマ処理装置
についても同様の作用効果がある。
【００１１】
【発明の効果】本発明によれば、同軸型空洞共振器を用
いて、ＴＥＭモードを空洞共振器内に容易に生成し、マ
イクロ波が導入される空洞共振器の壁面に流れる表面電
流と該壁面に設置されたスロットアンテナと交わる角度
を変更することにより、スロットアンテナより放射され
る各種マイクロ波モード比率を変更できるので、生成さ
れるマイクロ波プラズマの均一性を容易に制御できると
いう効果がある。
いて、ＴＥＭモードを空洞共振器内に容易に生成し、マ
イクロ波が導入される空洞共振器の壁面に流れる表面電
流と該壁面に設置されたスロットアンテナと交わる角度
を変更することにより、スロットアンテナより放射され
る各種マイクロ波モード比率を変更できるので、生成さ
れるマイクロ波プラズマの均一性を容易に制御できると
いう効果がある。
【図１】本発明の第１の実施例の有磁場マイクロ波ドラ
イエッチング装置を示す縦断面図である。
イエッチング装置を示す縦断面図である。
【図２】図１におけるスロットアンテナ形状を示す平面
図である。
図である。
【図３】本発明の第２の実施例の有磁場マイクロ波ドラ
イエッチング装置を示す縦断面図である。
イエッチング装置を示す縦断面図である。
【図４】従来のスロットアンテナ形状を示す平面図であ
る。
る。
１…処理室、１ａ…容器、１ｂ…放電管、２…石英窓、
３…コイル、４…マグネトロン、５…導波管、６…同軸
導波管変換器、７…整合室、８…同軸型空洞共振器、９
…スロットアンテナ、１０…試料台、１１…ウエハ、１
２…高周波電源、１３…高周波電源、１４…整合器。
３…コイル、４…マグネトロン、５…導波管、６…同軸
導波管変換器、７…整合室、８…同軸型空洞共振器、９
…スロットアンテナ、１０…試料台、１１…ウエハ、１
２…高周波電源、１３…高周波電源、１４…整合器。
Claims (4)
- 【請求項１】真空排気装置が接続され内部を減圧可能な
処理室と、前記処理室内へのガス供給装置と、スロット
アンテナから放射されたマイクロ波を利用して前記処理
室内部にプラズマを発生させるプラズマ発生手段とから
成るプラズマ処理装置において、前記プラズマ発生手段
がマイクロ波の同軸型空洞共振器を有し、該同軸型空洞
共振器の底部にスロットアンテナを設けたことを特徴と
するスロットアンテナを有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、ＴＥＭモードの同軸型空洞共振器の底部に流れる表
面電流に対して、平行あるいは垂直でない角度でスロッ
トアンテナを設けたことを特徴とするスロットアンテナ
を有するプラズマ処理装置。 - 【請求項３】請求項１および請求項２に記載のプラズマ
処理装置において、ＴＥomモードとＴＭonモード（ｍ，
ｎは正の整数）の混在したマイクロ波によりプラズマを
生成することを特徴とするスロットアンテナを有するプ
ラズマ処理装置。 - 【請求項４】請求項２記載のプラズマ処理装置におい
て、スロットアンテナの角度を４５°としたことを特徴
とするスロットアンテナを有するプラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8159508A JPH1012594A (ja) | 1996-06-20 | 1996-06-20 | スロットアンテナを有するプラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8159508A JPH1012594A (ja) | 1996-06-20 | 1996-06-20 | スロットアンテナを有するプラズマ処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1012594A true JPH1012594A (ja) | 1998-01-16 |
Family
ID=15695315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8159508A Pending JPH1012594A (ja) | 1996-06-20 | 1996-06-20 | スロットアンテナを有するプラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1012594A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000299199A (ja) * | 1999-04-13 | 2000-10-24 | Plasma System Corp | プラズマ発生装置およびプラズマ処理装置 |
| US6325018B1 (en) * | 1999-03-12 | 2001-12-04 | Tokyo Electron Limited | Flat antenna having openings provided with conductive materials accommodated therein and plasma processing apparatus using the flat antenna |
| WO2003052807A1 (en) * | 2001-12-14 | 2003-06-26 | Tokyo Electron Limited | Plasma processor |
| JP2007059403A (ja) * | 2005-08-24 | 2007-03-08 | Samsung Electronics Co Ltd | マイクロ波共鳴プラズマ発生装置、該装置を備えるプラズマ処理システム、及びプラズマ処理システムのマイクロ波共鳴プラズマの発生方法 |
| WO2011007745A1 (ja) * | 2009-07-15 | 2011-01-20 | 東京エレクトロン株式会社 | マイクロ波プラズマ処理装置およびマイクロ波プラズマ処理方法 |
-
1996
- 1996-06-20 JP JP8159508A patent/JPH1012594A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6325018B1 (en) * | 1999-03-12 | 2001-12-04 | Tokyo Electron Limited | Flat antenna having openings provided with conductive materials accommodated therein and plasma processing apparatus using the flat antenna |
| JP2000299199A (ja) * | 1999-04-13 | 2000-10-24 | Plasma System Corp | プラズマ発生装置およびプラズマ処理装置 |
| WO2003052807A1 (en) * | 2001-12-14 | 2003-06-26 | Tokyo Electron Limited | Plasma processor |
| US7226524B2 (en) | 2001-12-14 | 2007-06-05 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus |
| CN1322559C (zh) * | 2001-12-14 | 2007-06-20 | 东京毅力科创株式会社 | 等离子体处理装置 |
| JP2007059403A (ja) * | 2005-08-24 | 2007-03-08 | Samsung Electronics Co Ltd | マイクロ波共鳴プラズマ発生装置、該装置を備えるプラズマ処理システム、及びプラズマ処理システムのマイクロ波共鳴プラズマの発生方法 |
| WO2011007745A1 (ja) * | 2009-07-15 | 2011-01-20 | 東京エレクトロン株式会社 | マイクロ波プラズマ処理装置およびマイクロ波プラズマ処理方法 |
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