JP2000357683A - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 - Google Patents
プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】チャンバ内に電磁波を導入してプラズマを形成
するプラズマ処理装置において、プラズマの密度分布が
中心部に偏るのを補正し、チャンバ内に均一に分布させ
て、大きな口径の基板をプラズマ処理する際に、基板面
内の均一な処理を可能にするプラズマ処理装置及びプラ
ズマ処理方法を提供する。 【解決手段】電磁波を第１板に供給し、第１板とこれに
対向して配置した第２板との間の真空雰囲気にプラズマ
を生成させ、第２板の上に設置した基板を処理するプラ
ズマ処理装置において、前記第１板の外周部に電磁波を
伝播させる誘電体の窓１２を設け、この窓の中に、前記
第１板と離して電気的導体もしくは誘電体製の電磁波分
布補正体１４を、該磁波分布補正体の少なくとも側面及
び下面が前記真空雰囲気に露出しないようにして埋設し
た。
するプラズマ処理装置において、プラズマの密度分布が
中心部に偏るのを補正し、チャンバ内に均一に分布させ
て、大きな口径の基板をプラズマ処理する際に、基板面
内の均一な処理を可能にするプラズマ処理装置及びプラ
ズマ処理方法を提供する。 【解決手段】電磁波を第１板に供給し、第１板とこれに
対向して配置した第２板との間の真空雰囲気にプラズマ
を生成させ、第２板の上に設置した基板を処理するプラ
ズマ処理装置において、前記第１板の外周部に電磁波を
伝播させる誘電体の窓１２を設け、この窓の中に、前記
第１板と離して電気的導体もしくは誘電体製の電磁波分
布補正体１４を、該磁波分布補正体の少なくとも側面及
び下面が前記真空雰囲気に露出しないようにして埋設し
た。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマを利用し
たエッチング装置またはＣＶＤ装置に係わり、半導体素
子基板や液晶基板等の試料に対し、プラズマにより解離
したガスを利用して基板を処理するに際し、基板内の処
理速度の分布制御を図るのに好適なプラズマ処理装置及
びこの装置を利用して基板表面を処理するプラズマ処理
方法に関するものである。
たエッチング装置またはＣＶＤ装置に係わり、半導体素
子基板や液晶基板等の試料に対し、プラズマにより解離
したガスを利用して基板を処理するに際し、基板内の処
理速度の分布制御を図るのに好適なプラズマ処理装置及
びこの装置を利用して基板表面を処理するプラズマ処理
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のプラズマ処理装置は、例えば、電
磁波をマイクロ波導入窓からチャンバ内に導入し、別途
処理室に磁場を形成し、プラズマを生成させる。
磁波をマイクロ波導入窓からチャンバ内に導入し、別途
処理室に磁場を形成し、プラズマを生成させる。
【０００３】従来のマイクロ波プラズマ生成装置におい
ては、例えば日本の特開平５―２６３２７４号公報に見
られるようなマイクロ波プラズマ装置では、マイクロ波
導入窓と基板までの距離を増加させてプラズマを拡散さ
せることにより、基板上のプラズマ分布特にイオンフラ
ックス分布の均一化が行われてきた。さらに特開平６―
１０４２１０号公報では、処理室の中に誘電体を複数個
設置して、それらの間に窓から入射したマイクロ波を分
配することにより、マイクロ波によって生成されるラジ
カルの分布を処理室内で均一になるように工夫してい
た。
ては、例えば日本の特開平５―２６３２７４号公報に見
られるようなマイクロ波プラズマ装置では、マイクロ波
導入窓と基板までの距離を増加させてプラズマを拡散さ
せることにより、基板上のプラズマ分布特にイオンフラ
ックス分布の均一化が行われてきた。さらに特開平６―
１０４２１０号公報では、処理室の中に誘電体を複数個
設置して、それらの間に窓から入射したマイクロ波を分
配することにより、マイクロ波によって生成されるラジ
カルの分布を処理室内で均一になるように工夫してい
た。
【０００４】さらに特開平６―１０４２１０号公報で
は、マイクロ波プラズマ発生室からプラズマ反応室を遮
蔽する遮蔽板をこれらの室の間に設け、かつこれらの室
を細孔で連通させるようにしていた。また、特開平７―
２６３３４８号公報では、プラズマ発生室とマイクロ波
導入手段とを仕切るマイクロ波導入窓材のマイクロ波入
射面上に複数の誘電体片を配置し、プラズマ発生室内に
放射されるマイクロ波強度分布を制御するようにしてい
た。さらに特開平９―１４８０９７号公報では、電磁波
伝送部と放電室を隔離する誘電体窓を電磁波伝送部に設
け、この誘電体窓の放電室側に電磁波反射板を設け、放
電室にリング状プラズマを生成させるようにしていた。
は、マイクロ波プラズマ発生室からプラズマ反応室を遮
蔽する遮蔽板をこれらの室の間に設け、かつこれらの室
を細孔で連通させるようにしていた。また、特開平７―
２６３３４８号公報では、プラズマ発生室とマイクロ波
導入手段とを仕切るマイクロ波導入窓材のマイクロ波入
射面上に複数の誘電体片を配置し、プラズマ発生室内に
放射されるマイクロ波強度分布を制御するようにしてい
た。さらに特開平９―１４８０９７号公報では、電磁波
伝送部と放電室を隔離する誘電体窓を電磁波伝送部に設
け、この誘電体窓の放電室側に電磁波反射板を設け、放
電室にリング状プラズマを生成させるようにしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】最近の半導体メモリ、
例えば２５６ＭＤＲＡＭ(Dynamic Random Access Memor
y)以降のデバイスでは、微細コンタクトホール形成等の
ために、ＳｉＯ2膜エッチングでのＳｉＯ2/ＳｉＮ選択
比を大きく、例えば２０以上にすることが要求されてい
る。一方、半導体メモリの製造に使用される基板（ウエ
ハ）の口径は年々大きくなり、例えばφ３００mmのもの
が採用されつつある。このような、大きな口径の基板を
プラズマ処理するにあたっては、プラズマの径方向での
均一性確保が重要な課題である。
例えば２５６ＭＤＲＡＭ(Dynamic Random Access Memor
y)以降のデバイスでは、微細コンタクトホール形成等の
ために、ＳｉＯ2膜エッチングでのＳｉＯ2/ＳｉＮ選択
比を大きく、例えば２０以上にすることが要求されてい
る。一方、半導体メモリの製造に使用される基板（ウエ
ハ）の口径は年々大きくなり、例えばφ３００mmのもの
が採用されつつある。このような、大きな口径の基板を
プラズマ処理するにあたっては、プラズマの径方向での
均一性確保が重要な課題である。
【０００６】プラズマ処理装置として、例えば４５０MH
zの電磁波でプラズマを生成させるものは、例えば２．
４５GHzの電磁波の場合と比較して、プラズマ中の電磁
波伝播理論により、２９倍の高電子密度、５．４倍の高
圧力条件のプラズマの中を電磁波が伝播することにな
る。一方、高密度、高圧力ほどプラズマ中の電磁波の減
衰（吸収）が大きい。従って４５０MHzの電磁波はプラ
ズマ中に入射するとＥＣＲ面に届かぬ前に直に減衰する
ようになる。また、ＥＣＲ面より低い磁界領域でも、減
衰した電界が存在する。このように、アンテナ直下のシ
ース近傍で電磁波はプラズマ中に吸収される。中心高の
電界が生成し、中高のパワーデポジション、その結果中
高の電子密度分布が得られている。
zの電磁波でプラズマを生成させるものは、例えば２．
４５GHzの電磁波の場合と比較して、プラズマ中の電磁
波伝播理論により、２９倍の高電子密度、５．４倍の高
圧力条件のプラズマの中を電磁波が伝播することにな
る。一方、高密度、高圧力ほどプラズマ中の電磁波の減
衰（吸収）が大きい。従って４５０MHzの電磁波はプラ
ズマ中に入射するとＥＣＲ面に届かぬ前に直に減衰する
ようになる。また、ＥＣＲ面より低い磁界領域でも、減
衰した電界が存在する。このように、アンテナ直下のシ
ース近傍で電磁波はプラズマ中に吸収される。中心高の
電界が生成し、中高のパワーデポジション、その結果中
高の電子密度分布が得られている。
【０００７】前記従来技術では、チャンバの高さを低く
した場合、パワーが低いと、全体的に中心に集中したプ
ラズマが十分周辺に拡散しないため、基板へのイオンフ
ラックスが外周ほど低下する不具合が発生した。また、
基板と対向する壁（石英窓）にバイアス電圧を負荷する
ための電極を設置する構造を持つ装置では、磁界の条件
によっては、マイクロ波がその電極の下に集中し、生成
するプラズマ密度が半径方向に不均一になる不具合が生
じた。
した場合、パワーが低いと、全体的に中心に集中したプ
ラズマが十分周辺に拡散しないため、基板へのイオンフ
ラックスが外周ほど低下する不具合が発生した。また、
基板と対向する壁（石英窓）にバイアス電圧を負荷する
ための電極を設置する構造を持つ装置では、磁界の条件
によっては、マイクロ波がその電極の下に集中し、生成
するプラズマ密度が半径方向に不均一になる不具合が生
じた。
【０００８】また、マイクロ波プラズマ処理装置におい
て、マイクロ波を吸収する部材または反射する部材を導
波管内に固定して設け、プラズマ発生室内に入射ならび
に乱反射して再入射するマイクロ波のプラズマ発生室で
の電磁界強度分布の均一化を図った構造及び、窓のマイ
クロ波入射面上に複数の誘電体片を配置し、プラズマ発
生室内に放射されるマイクロ波強度分布を制御するよう
な構造、またはマイクロ波導入窓材の放電室側に電磁波
反射板を設けた構造などが提案されているが、中心部に
電極を持つ構造に適用すると、電磁波反射板または誘電
体片が中心部の電極面から離れる構造となり、または、
プラズマから離れた構造となり、電極の外周付近の電界
を強める効果は小さいという問題があった。また、電磁
波反射板または誘電体片が直接プラズマに接触している
と、ガスの種類によってはそれらの角部に電磁波が集中
して局所的に強いプラズマが生成し、電磁波反射板また
は誘電体片が消耗したり、その摩耗分が飛散して基板を
汚染する問題が生じた。
て、マイクロ波を吸収する部材または反射する部材を導
波管内に固定して設け、プラズマ発生室内に入射ならび
に乱反射して再入射するマイクロ波のプラズマ発生室で
の電磁界強度分布の均一化を図った構造及び、窓のマイ
クロ波入射面上に複数の誘電体片を配置し、プラズマ発
生室内に放射されるマイクロ波強度分布を制御するよう
な構造、またはマイクロ波導入窓材の放電室側に電磁波
反射板を設けた構造などが提案されているが、中心部に
電極を持つ構造に適用すると、電磁波反射板または誘電
体片が中心部の電極面から離れる構造となり、または、
プラズマから離れた構造となり、電極の外周付近の電界
を強める効果は小さいという問題があった。また、電磁
波反射板または誘電体片が直接プラズマに接触している
と、ガスの種類によってはそれらの角部に電磁波が集中
して局所的に強いプラズマが生成し、電磁波反射板また
は誘電体片が消耗したり、その摩耗分が飛散して基板を
汚染する問題が生じた。
【０００９】本発明の目的は、チャンバ内に電磁波を導
入してプラズマを形成するプラズマ処理装置において、
プラズマの密度分布が中心部に偏るのを補正し、チャン
バ内に均一に分布させて、大きな口径の基板をプラズマ
処理する際に、基板面内の均一な処理を可能にするプラ
ズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供することにあ
る。
入してプラズマを形成するプラズマ処理装置において、
プラズマの密度分布が中心部に偏るのを補正し、チャン
バ内に均一に分布させて、大きな口径の基板をプラズマ
処理する際に、基板面内の均一な処理を可能にするプラ
ズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供することにあ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、電磁波を第１板に供給し、第１板とこれ
に対向して配置した第２板との間の真空雰囲気にプラズ
マを生成させ、第２板の上に設置した基板を処理するプ
ラズマ処理装置において、前記第１板の外周部に電磁波
を伝播させる誘電体の窓を設け、この窓の中に、前記第
１板と離して電気的導体もしくは誘電体製の電磁波分布
補正体を、該磁波分布補正体の少なくとも側面及び下面
が前記真空雰囲気に露出しないようにして埋設したこと
を特徴とする。
め、本発明は、電磁波を第１板に供給し、第１板とこれ
に対向して配置した第２板との間の真空雰囲気にプラズ
マを生成させ、第２板の上に設置した基板を処理するプ
ラズマ処理装置において、前記第１板の外周部に電磁波
を伝播させる誘電体の窓を設け、この窓の中に、前記第
１板と離して電気的導体もしくは誘電体製の電磁波分布
補正体を、該磁波分布補正体の少なくとも側面及び下面
が前記真空雰囲気に露出しないようにして埋設したこと
を特徴とする。
【００１１】本発明の他の特徴は、電磁波を第１板に供
給し、第１板とこれに対向して配置した第２板との間の
真空雰囲気にプラズマを生成させ、前記第２板の上に設
置した基板を処理するプラズマ処理方法において、前記
第２板の上に前記基板が載置された雰囲気を真空雰囲気
にするステップと、前記真空雰囲気にガスを導入するス
テップと、前記第１板の外周部に設けられ内部に前記第
１板と離して電気的導体もしくは誘電体製の電磁波分布
補正体が設けられた誘電体の窓を通して、前記真空雰囲
気に、１００〜９００MHzの電磁波を導入し、プラズマ
を生成するステップと、該プラズマを利用して前記第２
板の上に設置した前記基板をエッチングするステップ
と、前記基板を前記真空雰囲気から取り出すステップを
含むことにある。
給し、第１板とこれに対向して配置した第２板との間の
真空雰囲気にプラズマを生成させ、前記第２板の上に設
置した基板を処理するプラズマ処理方法において、前記
第２板の上に前記基板が載置された雰囲気を真空雰囲気
にするステップと、前記真空雰囲気にガスを導入するス
テップと、前記第１板の外周部に設けられ内部に前記第
１板と離して電気的導体もしくは誘電体製の電磁波分布
補正体が設けられた誘電体の窓を通して、前記真空雰囲
気に、１００〜９００MHzの電磁波を導入し、プラズマ
を生成するステップと、該プラズマを利用して前記第２
板の上に設置した前記基板をエッチングするステップ
と、前記基板を前記真空雰囲気から取り出すステップを
含むことにある。
【００１２】本発明によれば、第１板の外径付近の電磁
波が導入される窓の中に、電磁波の分散を変化させる物
質、例えば、導体のリングを挿入することにより、電磁
波の中心集中を抑え、プラズマの半径方向の密度分布を
制御でき、大きな口径の基板をプラズマ処理する際に、
基板面内の均一な処理を可能にするプラズマ処理装置及
びプラズマ処理方法を提供することができる。
波が導入される窓の中に、電磁波の分散を変化させる物
質、例えば、導体のリングを挿入することにより、電磁
波の中心集中を抑え、プラズマの半径方向の密度分布を
制御でき、大きな口径の基板をプラズマ処理する際に、
基板面内の均一な処理を可能にするプラズマ処理装置及
びプラズマ処理方法を提供することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の第１の実施例を図１〜図
４により説明する。図１は本発明の方法によるプラズマ
処理装置の断面図である。図２は実施例の詳細断面図で
ある。図３、図４は本実施例の効果を示す概念図であ
る。ここではエッチング処理を事例として説明する。
４により説明する。図１は本発明の方法によるプラズマ
処理装置の断面図である。図２は実施例の詳細断面図で
ある。図３、図４は本実施例の効果を示す概念図であ
る。ここではエッチング処理を事例として説明する。
【００１４】図１、図２において、チャンバ１の内部
に、第１板２と対向させて配置した第２板３の上に基板
４が載せてある。第１板２には、１００〜９００MHz、
例えば４５０MHzの電磁波を供給する同軸ケーブル１１
が設けてあり、４５０MHzの電源（図示せず）と結ばれ
ている。４５０MHzの電磁波はチャンバ１と同軸ケーブ
ル１１の間を伝播し、石英ブロック１２を通過して処理
室６内に導入される。チャンバ１と同軸ケーブル１１の
間の空間は、電磁波が伝播しやすいように誘電体１６が
詰められていても良い。また、電磁波の周波数は、ＵＨ
Ｆ帯、ＶＨＦ帯、マイクロ波帯、ＲＦ帯などの周波数で
も良い。
に、第１板２と対向させて配置した第２板３の上に基板
４が載せてある。第１板２には、１００〜９００MHz、
例えば４５０MHzの電磁波を供給する同軸ケーブル１１
が設けてあり、４５０MHzの電源（図示せず）と結ばれ
ている。４５０MHzの電磁波はチャンバ１と同軸ケーブ
ル１１の間を伝播し、石英ブロック１２を通過して処理
室６内に導入される。チャンバ１と同軸ケーブル１１の
間の空間は、電磁波が伝播しやすいように誘電体１６が
詰められていても良い。また、電磁波の周波数は、ＵＨ
Ｆ帯、ＶＨＦ帯、マイクロ波帯、ＲＦ帯などの周波数で
も良い。
【００１５】チャンバ１の外には電磁コイル１３が設置
されており、磁界を発生する。電磁波の周波数が３００
〜６００MHzのうち４５０MHzの場合、磁界強度は０.０
１６１テスラ（１６１ガウス）で電子サイクロトロン共
鳴（ＥＣＲ）が起きる。このようにして、第１板２と第
２板３との間の処理室６内にはプラズマ７が生成され、
基板４を処理するようになっている。第１板２及び第２
板３にはそれぞれバイアス電圧が負荷されるようＲＦ
（高周波）補助電源５a、５bが接続されている。
されており、磁界を発生する。電磁波の周波数が３００
〜６００MHzのうち４５０MHzの場合、磁界強度は０.０
１６１テスラ（１６１ガウス）で電子サイクロトロン共
鳴（ＥＣＲ）が起きる。このようにして、第１板２と第
２板３との間の処理室６内にはプラズマ７が生成され、
基板４を処理するようになっている。第１板２及び第２
板３にはそれぞれバイアス電圧が負荷されるようＲＦ
（高周波）補助電源５a、５bが接続されている。
【００１６】チャンバ１の外には電磁コイル１３が設置
されており、磁界を発生する。電磁波の周波数が３００
〜６００MHzのうち４５０MHzの場合、磁界強度は０.０
１６１テスラ（１６１ガウス）で電子サイクロトロン共
鳴（ＥＣＲ）が起きる。このようにして、第１板２と第
２板３との間の処理室６内にはプラズマ７が生成され、
基板４を処理するようになっている。第１板２及び第２
板３にはそれぞれバイアス電圧が負荷されるようＲＦ
（高周波）補助電源５a、５bが接続されている。これら
の補助電源５a、５bにより、周波数が１００ｋＨｚから
１４ＭＨｚの高周波電力を第１板２、第２板３及び基板
４に単位面積あたり０．５Ｗ／ｃｍ2から８Ｗ／ｃｍ2印
加するようになっている。
されており、磁界を発生する。電磁波の周波数が３００
〜６００MHzのうち４５０MHzの場合、磁界強度は０.０
１６１テスラ（１６１ガウス）で電子サイクロトロン共
鳴（ＥＣＲ）が起きる。このようにして、第１板２と第
２板３との間の処理室６内にはプラズマ７が生成され、
基板４を処理するようになっている。第１板２及び第２
板３にはそれぞれバイアス電圧が負荷されるようＲＦ
（高周波）補助電源５a、５bが接続されている。これら
の補助電源５a、５bにより、周波数が１００ｋＨｚから
１４ＭＨｚの高周波電力を第１板２、第２板３及び基板
４に単位面積あたり０．５Ｗ／ｃｍ2から８Ｗ／ｃｍ2印
加するようになっている。
【００１７】第１板２の中心部は、多数のガス穴２aが
開いており、ガス供給手段８と接続されて、いわゆるシ
ャワーヘッドを形成している。また、第２板３の外周に
排気口９が設けられ、真空ポンプ（図示せず）により排
気されている。また、第１板２の材質には、カーボンや
シリコン等が用いられる。
開いており、ガス供給手段８と接続されて、いわゆるシ
ャワーヘッドを形成している。また、第２板３の外周に
排気口９が設けられ、真空ポンプ（図示せず）により排
気されている。また、第１板２の材質には、カーボンや
シリコン等が用いられる。
【００１８】エッチング用のプラズマ生成ガスとして
は、アルゴンとＣＦ4またはＣ4Ｆ8等のフロロカーボン
系のガスの混合ガスや、Ｃｌ2、ＢＣｌ3、ＳＦ6、ＨＢ
ｒ等のガスが、被エッチング膜によって使い分けられ
る。
は、アルゴンとＣＦ4またはＣ4Ｆ8等のフロロカーボン
系のガスの混合ガスや、Ｃｌ2、ＢＣｌ3、ＳＦ6、ＨＢ
ｒ等のガスが、被エッチング膜によって使い分けられ
る。
【００１９】以上の装置構成において、本実施例では、
石英ブロック１２に設けられた環状の凹部に導体リング
からなる電磁波分布補正体１４が配置固定されている点
に特徴がある。図２は、図１におけるＡ−Ａ断面図であ
る。石英ブロック１２は、電磁波分布補正体１４を包ん
で一体として形成されても良い。しかし、これらを一体
成形することは一般的に製作が困難であるので、好まし
くは、石英ブロック１２を複数に分割し電磁波分布補正
体１４を挿入後、一体に組み立てる構造とするのが良
い。
石英ブロック１２に設けられた環状の凹部に導体リング
からなる電磁波分布補正体１４が配置固定されている点
に特徴がある。図２は、図１におけるＡ−Ａ断面図であ
る。石英ブロック１２は、電磁波分布補正体１４を包ん
で一体として形成されても良い。しかし、これらを一体
成形することは一般的に製作が困難であるので、好まし
くは、石英ブロック１２を複数に分割し電磁波分布補正
体１４を挿入後、一体に組み立てる構造とするのが良
い。
【００２０】ここでは、電磁波分布補正体（導体リン
グ）１４はアルミや銅、鉄などの導体で出来たリング状
の形状をしており、この導体リング１４は、第１板２及
びチャンバ１とは電気的には接続されていないフローテ
ィング状態である。
グ）１４はアルミや銅、鉄などの導体で出来たリング状
の形状をしており、この導体リング１４は、第１板２及
びチャンバ１とは電気的には接続されていないフローテ
ィング状態である。
【００２１】また、石英ブロック１２は導体リング１４
を完全に覆わなくても良く、導体リング１４が直接プラ
ズマ中に曝されないように、プラズマと接触する面が石
英板などで覆われていれば良い。すなわち、導体リング
１４の少なくとも側面及び下面がプラズマ雰囲気に曝さ
れないようにするために、チャンバの表面と導体リング
１４の間に挿入される石英の厚みは、例えば６ｍｍ前後
に設定される。第１板２の直径は、使用される条件によ
りいろいろな径が設計されるが、例えば基板直径の１．
２倍より小さく設定される。導体リング１４は、第１板
２の外径近くにある間隔を空けて設置される。この間隔
は例えば１０ｍｍ前後である。多くの場合、導体リング
１４は第１板２の横に設置される。すなわち、導体リン
グ１４と第１板２は、プラズマに対向する面の軸方向高
さがほぼ同じに設定される。
を完全に覆わなくても良く、導体リング１４が直接プラ
ズマ中に曝されないように、プラズマと接触する面が石
英板などで覆われていれば良い。すなわち、導体リング
１４の少なくとも側面及び下面がプラズマ雰囲気に曝さ
れないようにするために、チャンバの表面と導体リング
１４の間に挿入される石英の厚みは、例えば６ｍｍ前後
に設定される。第１板２の直径は、使用される条件によ
りいろいろな径が設計されるが、例えば基板直径の１．
２倍より小さく設定される。導体リング１４は、第１板
２の外径近くにある間隔を空けて設置される。この間隔
は例えば１０ｍｍ前後である。多くの場合、導体リング
１４は第１板２の横に設置される。すなわち、導体リン
グ１４と第１板２は、プラズマに対向する面の軸方向高
さがほぼ同じに設定される。
【００２２】本実施例によれば、電磁波は、図３に示す
ように第１板２に沿って中央部へ向う伝播以外に、電磁
波分布補正体である導体リング１４の内側と外側に沿っ
ても伝播する。
ように第１板２に沿って中央部へ向う伝播以外に、電磁
波分布補正体である導体リング１４の内側と外側に沿っ
ても伝播する。
【００２３】ここで、従来型のプラズマ処理装置と本発
明の導体リングを具備したプラズマ処理装置に対して、
シミュレーションを行った。その結果得られた、ＵＨＦ
電界強度Eab、パワーデポジション、電子密度分布の等
高線図を、図４に示した。従来型では、中心高の電界が
生成し、中高のパワーデポジション、その結果中高の電
子密度分布が得られている。
明の導体リングを具備したプラズマ処理装置に対して、
シミュレーションを行った。その結果得られた、ＵＨＦ
電界強度Eab、パワーデポジション、電子密度分布の等
高線図を、図４に示した。従来型では、中心高の電界が
生成し、中高のパワーデポジション、その結果中高の電
子密度分布が得られている。
【００２４】一方、導体リングを採用すると、外周部の
導体の直下に補助電界が保持され、そこにパワーデポが
プラスされ、Ｗ型の電子密度分布となり、半径方向に均
一化の効果がある。これらの結果より、導体リングは、
中高のプラズマ分布の外周を高くする効果が高いことが
わかる。
導体の直下に補助電界が保持され、そこにパワーデポが
プラスされ、Ｗ型の電子密度分布となり、半径方向に均
一化の効果がある。これらの結果より、導体リングは、
中高のプラズマ分布の外周を高くする効果が高いことが
わかる。
【００２５】このように、導体リングを採用することに
より、第１板２の下の電界と共に導体リング１４の下に
も強電界が保持される。従って、図３に示すように、第
１板２の中央部でのパワーデポジション１５ａと同様に
導体リング１４の下にも補助パワーデポジション１５ｂ
が行われ、それぞれプラズマ生成が行われる為、中心付
近で最大となるプラズマ分布の外周部を増加させ、プラ
ズマ分布を均一化させる。このリングの材質は、石英ブ
ロック１２と異なる誘電率を持つ誘電媒質でもよい。こ
のように構成することにより、導体リング１４の誘電率
を選ぶことにより、この下に保持出来る電界の強さを調
節出来る効果がある。
より、第１板２の下の電界と共に導体リング１４の下に
も強電界が保持される。従って、図３に示すように、第
１板２の中央部でのパワーデポジション１５ａと同様に
導体リング１４の下にも補助パワーデポジション１５ｂ
が行われ、それぞれプラズマ生成が行われる為、中心付
近で最大となるプラズマ分布の外周部を増加させ、プラ
ズマ分布を均一化させる。このリングの材質は、石英ブ
ロック１２と異なる誘電率を持つ誘電媒質でもよい。こ
のように構成することにより、導体リング１４の誘電率
を選ぶことにより、この下に保持出来る電界の強さを調
節出来る効果がある。
【００２６】従って、本発明によれば、φ２００mm〜３
５０mmの大きな口径の基板を、面内均一にプラズマ処理
することが出来る。
５０mmの大きな口径の基板を、面内均一にプラズマ処理
することが出来る。
【００２７】なお、導体リングの材料は固体とは限ら
ず、液体であっても良い。この液体としては、例えば、
窓の温度調節を兼ねた水や冷媒であっても良い．このよ
うに構成することにより、プラズマ分布が均一でかつ経
時変化の少ない装置を提供できる効果がある。また、導
体の場合、外側の殻だけで中が空の形状でも良い。この
ように構成することにより、軽量でプラズマ分布が均一
なプラズマ処理装置を提供できる効果がある。
ず、液体であっても良い。この液体としては、例えば、
窓の温度調節を兼ねた水や冷媒であっても良い．このよ
うに構成することにより、プラズマ分布が均一でかつ経
時変化の少ない装置を提供できる効果がある。また、導
体の場合、外側の殻だけで中が空の形状でも良い。この
ように構成することにより、軽量でプラズマ分布が均一
なプラズマ処理装置を提供できる効果がある。
【００２８】また、導体リング１４と、第１板２または
チャンバ１とをスイッチ（図示せず）を介して電線で接
続しても良い。このような構成でスイッチをオンにする
と、導体リング１４と第１板２またはチャンバ１とは電
気的に導通し同電位となる。このような動作で、導体リ
ング１４の下に形成される電界の強さを制御することに
より、チャンバ内のプラズマの分布を任意に制御するこ
とができる効果がある。また、このような導体リング１
４を径方向に複数個設置しても良い。これらの導体リン
グ１４の幅と間隔を変化させることにより、導体リング
１４の下に保持される電界の強さの分布を変化させるこ
とができる効果がある。
チャンバ１とをスイッチ（図示せず）を介して電線で接
続しても良い。このような構成でスイッチをオンにする
と、導体リング１４と第１板２またはチャンバ１とは電
気的に導通し同電位となる。このような動作で、導体リ
ング１４の下に形成される電界の強さを制御することに
より、チャンバ内のプラズマの分布を任意に制御するこ
とができる効果がある。また、このような導体リング１
４を径方向に複数個設置しても良い。これらの導体リン
グ１４の幅と間隔を変化させることにより、導体リング
１４の下に保持される電界の強さの分布を変化させるこ
とができる効果がある。
【００２９】次に、図５は、本発明の他の実施例を示す
図であり、電磁波分布補正体、すなわち導体リング１４
の厚みが第１板２の厚みよりも厚く、上面が第１板の上
面と同じ高さに配置された導体リング１４の下面が、第
１板の下面位置より、下方まで突き出ている。
図であり、電磁波分布補正体、すなわち導体リング１４
の厚みが第１板２の厚みよりも厚く、上面が第１板の上
面と同じ高さに配置された導体リング１４の下面が、第
１板の下面位置より、下方まで突き出ている。
【００３０】図６は本発明のもう一つの実施例を示す図
であり、電磁波分布補正体、すなわち導体リング１４の
厚みが第１板２の厚みよりも薄く、従って、導体リング
１４の下面は第１板の下面位置より、上方に引っ込んで
いる。図５の例のように導体リング１４の下面が下方に
突きだすと、電磁波の電界が導体リング１４の下に保持
されやすくなり、導体リング１４下でのプラズマ密度が
高くなる。逆に図６の例のように導体リング１４の下面
が引っ込むと、導体リング１４下での電界が弱くなり、
導体リング１４下のプラズマ密度が低下する。
であり、電磁波分布補正体、すなわち導体リング１４の
厚みが第１板２の厚みよりも薄く、従って、導体リング
１４の下面は第１板の下面位置より、上方に引っ込んで
いる。図５の例のように導体リング１４の下面が下方に
突きだすと、電磁波の電界が導体リング１４の下に保持
されやすくなり、導体リング１４下でのプラズマ密度が
高くなる。逆に図６の例のように導体リング１４の下面
が引っ込むと、導体リング１４下での電界が弱くなり、
導体リング１４下のプラズマ密度が低下する。
【００３１】図５、図６の実施例のように配置位置を変
えた場合の、導体リングの特性を調べるため、アンテナ
径、導体リングの材質（誘電率）、導体リングの厚みを
変えて、基板に入射するイオン電流密度（ＩＣＦ）の分
布をシミュレーションで調べた。石英の比誘電率は３.
５とした。その結果を図７に示す。シミュレーションに
よれば、リングは下へ突き出した厚肉形状のものが、Ｉ
ＣＦの外周を増加させる効果が大きいことがわかった。
えた場合の、導体リングの特性を調べるため、アンテナ
径、導体リングの材質（誘電率）、導体リングの厚みを
変えて、基板に入射するイオン電流密度（ＩＣＦ）の分
布をシミュレーションで調べた。石英の比誘電率は３.
５とした。その結果を図７に示す。シミュレーションに
よれば、リングは下へ突き出した厚肉形状のものが、Ｉ
ＣＦの外周を増加させる効果が大きいことがわかった。
【００３２】図８は本発明のもう一つの実施例を示す図
であり、電磁波分布補正体としての導体リング１４が石
英ブロック１２の下部に位置している。すなわち、導体
リング１４の上面が第１板２ａの下面相当位置にある。
このように導体リング１４を構成することにより、小型
で効率良く電界を保持できる効果がある。
であり、電磁波分布補正体としての導体リング１４が石
英ブロック１２の下部に位置している。すなわち、導体
リング１４の上面が第１板２ａの下面相当位置にある。
このように導体リング１４を構成することにより、小型
で効率良く電界を保持できる効果がある。
【００３３】図９は、薄型導体リングの外周隙間の効果
を示す図である。また、外周隙間とは、図８において導
体リング１４の外周と石英ブロック１２の外周の半径方
向の間隙Ｇを言う。外周隙間を小さく、例えば１３ｍｍ
程度以下にすることにより、導体リング直下の電界の強
さ、その結果としてのパワーデポ、その結果としての補
助プラズマ密度を変化させられることが分かる。もし、
強磁界条件を常用する場合は、導体リングの外周隙間を
大きくすれば良い。
を示す図である。また、外周隙間とは、図８において導
体リング１４の外周と石英ブロック１２の外周の半径方
向の間隙Ｇを言う。外周隙間を小さく、例えば１３ｍｍ
程度以下にすることにより、導体リング直下の電界の強
さ、その結果としてのパワーデポ、その結果としての補
助プラズマ密度を変化させられることが分かる。もし、
強磁界条件を常用する場合は、導体リングの外周隙間を
大きくすれば良い。
【００３４】図１０は本発明のもう一つの実施例の断面
図であり、電磁波分布補正体１４が一続きのリングでは
なく、周方向に分割され等間隔に配置された複数の導体
片からなっている。このように電磁波分布補正体１４を
複数の導体片とすることにより、電磁波分布補正体の単
体の大きさを小型にでき加工コストの低減が図れる効果
がある。
図であり、電磁波分布補正体１４が一続きのリングでは
なく、周方向に分割され等間隔に配置された複数の導体
片からなっている。このように電磁波分布補正体１４を
複数の導体片とすることにより、電磁波分布補正体の単
体の大きさを小型にでき加工コストの低減が図れる効果
がある。
【００３５】図１１は本発明のもう一つの実施例の断面
図であり、石英ブロック１２の空洞１４ａ内に設置され
た導体リングからなる電磁波分布補正体１４には移動機
構１７が接続され、上下に動けるようになっている。こ
のように構成することにより、電磁波分布補正体１４の
下部に保持する電界の強さを変化させることができ、プ
ラズマの径方向の分布を制御できる効果がある。
図であり、石英ブロック１２の空洞１４ａ内に設置され
た導体リングからなる電磁波分布補正体１４には移動機
構１７が接続され、上下に動けるようになっている。こ
のように構成することにより、電磁波分布補正体１４の
下部に保持する電界の強さを変化させることができ、プ
ラズマの径方向の分布を制御できる効果がある。
【００３６】図１２は本発明のもう一つの実施例の断面
図であり、チャンバ１と同軸ケーブル１１、第１板２で
挟まれる空間には、誘電体１６が挿入されており、電磁
波分布補正体１４は、補正体本体１４ａと補助板１４ｂ
から構成されており、補助板１４ｂは誘電体１６内に突
き出ている。補助板１４ｂは導体で形成されている。こ
の補助板１４ｂは補正体本体１４ａに接続されても、微
小な距離離れていても良い。
図であり、チャンバ１と同軸ケーブル１１、第１板２で
挟まれる空間には、誘電体１６が挿入されており、電磁
波分布補正体１４は、補正体本体１４ａと補助板１４ｂ
から構成されており、補助板１４ｂは誘電体１６内に突
き出ている。補助板１４ｂは導体で形成されている。こ
の補助板１４ｂは補正体本体１４ａに接続されても、微
小な距離離れていても良い。
【００３７】このような軽量の部材からなる補助板１４
ｂの追加によりプラズマの径方向の分布を制御できる効
果がある。すなわち、補助板１４ｂの表裏を電磁波が分
配されて補正体本体１４ａに導かれるため、第１板の下
に形成される電界と電磁波分布補正体１４の下部に保持
する電界の強さの比を変化させることができ、プラズマ
の径方向の分布を制御できる効果がある。
ｂの追加によりプラズマの径方向の分布を制御できる効
果がある。すなわち、補助板１４ｂの表裏を電磁波が分
配されて補正体本体１４ａに導かれるため、第１板の下
に形成される電界と電磁波分布補正体１４の下部に保持
する電界の強さの比を変化させることができ、プラズマ
の径方向の分布を制御できる効果がある。
【００３８】また、この電磁波分布補正体１４の補正体
本体１４ａと補助板１４ｂは薄い導体膜で形成しても良
い。アルミナなどの誘電体板にアルミ等の導体膜を蒸着
して補正体本体１４ａと補助板１４ｂを形成してもよ
い。このような構成により、軽量かつ低コストの装置が
得られる効果がある。
本体１４ａと補助板１４ｂは薄い導体膜で形成しても良
い。アルミナなどの誘電体板にアルミ等の導体膜を蒸着
して補正体本体１４ａと補助板１４ｂを形成してもよ
い。このような構成により、軽量かつ低コストの装置が
得られる効果がある。
【００３９】図１３は本発明のもう一つの実施例の断面
図であり、チャンバ１と第１板２及び石英ブロック１２
で挟まれる第１板２上の誘電体１６部分の空間は、隙間
変更板１ａにより、軸方向隙間が半径方向で変化してい
る。特に、電磁波分布補正体１４の上の軸方向隙間が他
より狭くなっている。このように構成することにより、
電磁波分布補正体１４と隙間変更板１ａとの間に形成さ
れる電磁波の電界が強くなるため、第１板の下に保持さ
れる電界に対し、電磁波分布補正体１４の下部に保持す
る電界の強さの比を大きくさせることができ、電磁波分
布補正体１４の下に生成されるプラズマの密度を高める
効果がある。
図であり、チャンバ１と第１板２及び石英ブロック１２
で挟まれる第１板２上の誘電体１６部分の空間は、隙間
変更板１ａにより、軸方向隙間が半径方向で変化してい
る。特に、電磁波分布補正体１４の上の軸方向隙間が他
より狭くなっている。このように構成することにより、
電磁波分布補正体１４と隙間変更板１ａとの間に形成さ
れる電磁波の電界が強くなるため、第１板の下に保持さ
れる電界に対し、電磁波分布補正体１４の下部に保持す
る電界の強さの比を大きくさせることができ、電磁波分
布補正体１４の下に生成されるプラズマの密度を高める
効果がある。
【００４０】図１４は本発明のもう一つの別な実施例の
断面図であり、第１板２の第２板３と対向する面にシャ
ワーヘッドが形成された石英ブロック１２が設置されて
いる。石英ブロック１２の外周に電磁波分布補正体１４
が挿入されている。このような、装置構成は基板と対向
する面に直接電極が露出するのを嫌う装置の場合に適用
される。このような構成により、電極の消耗が抑えら
れ、装置寿命が長くなる効果がある。
断面図であり、第１板２の第２板３と対向する面にシャ
ワーヘッドが形成された石英ブロック１２が設置されて
いる。石英ブロック１２の外周に電磁波分布補正体１４
が挿入されている。このような、装置構成は基板と対向
する面に直接電極が露出するのを嫌う装置の場合に適用
される。このような構成により、電極の消耗が抑えら
れ、装置寿命が長くなる効果がある。
【００４１】図１５は本発明のもう一つの別な実施例の
断面図である。電磁波分布補正体１４は装置の中心に対
向した板１４ａとこれに接続された板１４ｂで構成され
ている。このように構成すると、装置の中心に対向した
面１４ａの側に生成される補助パワーデポジション１５
ｂが装置の中心に形成されるパワーデポジション１５ａ
の近くに生成される。板１４ｂは導体で形成されてお
り、チャンバ１及び第１板２との間隔を調整し、板１４
ａの面に強い電界を導くようにする働きを持つものであ
る。このように構成することにより、小さい半径内に半
径方向に均一で高密度のプラズマを形成でき、省エネル
ギの効果がある。
断面図である。電磁波分布補正体１４は装置の中心に対
向した板１４ａとこれに接続された板１４ｂで構成され
ている。このように構成すると、装置の中心に対向した
面１４ａの側に生成される補助パワーデポジション１５
ｂが装置の中心に形成されるパワーデポジション１５ａ
の近くに生成される。板１４ｂは導体で形成されてお
り、チャンバ１及び第１板２との間隔を調整し、板１４
ａの面に強い電界を導くようにする働きを持つものであ
る。このように構成することにより、小さい半径内に半
径方向に均一で高密度のプラズマを形成でき、省エネル
ギの効果がある。
【００４２】図１６(a)(b)は本発明のもう一つの別な実
施例の断面図である。電磁波分布補正体１４は装置の中
心に対向した第１補正板１４ａとこれに接続された第２
補正板１４ｂで断面が略Ｌ字型に構成されている。すな
わち、電磁波分布補正体は、第１板と９０度±４５度以
内の角度θ1をなす第１補正板１４ａとこの第１補正板
と９０度±４５度以内の角度θ2で交わる第２補正板と
からなっている。θ1とθ2は、９０度の時、電磁波分布
補正体１４やこれを囲む石英ブロック１２を制作し易い
が、補助パワーデジション１５ｂを第１板２に対して斜
めに生成させて径を広げるように設計する場合、θ1は
９０度以上に設定される。
施例の断面図である。電磁波分布補正体１４は装置の中
心に対向した第１補正板１４ａとこれに接続された第２
補正板１４ｂで断面が略Ｌ字型に構成されている。すな
わち、電磁波分布補正体は、第１板と９０度±４５度以
内の角度θ1をなす第１補正板１４ａとこの第１補正板
と９０度±４５度以内の角度θ2で交わる第２補正板と
からなっている。θ1とθ2は、９０度の時、電磁波分布
補正体１４やこれを囲む石英ブロック１２を制作し易い
が、補助パワーデジション１５ｂを第１板２に対して斜
めに生成させて径を広げるように設計する場合、θ1は
９０度以上に設定される。
【００４３】電磁波分布補正体１４をこのように略Ｌ字
型に構成すると、装置の中心に対向した第１補正板１４
ａの側に生成される補助パワーデポジション１５ｂが装
置の中心に形成されるパワーデポジション１５ａの近く
に生成される。第２補正板１４ｂは導体で形成されてお
り、チャンバ１及び第１板２との間隔を調整し、第１補
正板１４ａの面に強い電界を導くようにする働きを持つ
ものである。このように構成することにより、小さい半
径内に半径方向に均一で高密度のプラズマを形成でき、
省エネルギの効果があると同時に、図１５の実施例に比
べ、構造が簡単となり、石英ブロック１２との組み立て
が容易となり、製造コストが低減する効果がある。
型に構成すると、装置の中心に対向した第１補正板１４
ａの側に生成される補助パワーデポジション１５ｂが装
置の中心に形成されるパワーデポジション１５ａの近く
に生成される。第２補正板１４ｂは導体で形成されてお
り、チャンバ１及び第１板２との間隔を調整し、第１補
正板１４ａの面に強い電界を導くようにする働きを持つ
ものである。このように構成することにより、小さい半
径内に半径方向に均一で高密度のプラズマを形成でき、
省エネルギの効果があると同時に、図１５の実施例に比
べ、構造が簡単となり、石英ブロック１２との組み立て
が容易となり、製造コストが低減する効果がある。
【００４４】図１７は、縦形補助プラズマを生成するた
めの導体リングの加工性の検討から生まれた電磁波分布
補正体１４の構造とそれらのシミュレーション結果を示
す。ＵＨＦ電界分布は等高線と電界のベクトルを併せて
示した。羽がアンテナ裏まで伸びると構造が複雑であ
る。そこで、図１７aの横羽付きヒシャク型導体リング
を考案した。さらに、簡単な構造を検討するなかで、図
１７bの略Ｌ型導体リングでも同等な性能をもつことが
判明した。
めの導体リングの加工性の検討から生まれた電磁波分布
補正体１４の構造とそれらのシミュレーション結果を示
す。ＵＨＦ電界分布は等高線と電界のベクトルを併せて
示した。羽がアンテナ裏まで伸びると構造が複雑であ
る。そこで、図１７aの横羽付きヒシャク型導体リング
を考案した。さらに、簡単な構造を検討するなかで、図
１７bの略Ｌ型導体リングでも同等な性能をもつことが
判明した。
【００４５】図１８は本発明のもう一つの別な実施例の
断面図である。図１６に示した略Ｌ型の電磁波分布補正
体を図１４に示すような電極構造に適用したものであ
る。第１板２の第２板３と対向する面にシャワーヘッド
が形成された石英ブロック１２が設置されている。石英
ブロック１２は石英ブロック１２aとそれからプラズマ
中に突き出した石英ブロック１２ｂからなっている。略
Ｌ型の電磁波分布補正体１４は石英ブロック１２bに中
に挿入されている。石英ブロック１２aと石英ブロック
１２ｂは別体でも、一体でも良い。石英ブロック１２の
分割方法は、部品の組み立て易さから決定される。この
ような装置構成は基板と対向する面に直接電極が露出す
るのを嫌う装置の場合に適用される。このような構成に
より、電極の消耗が抑えられ、装置寿命が長くなる効果
がある。
断面図である。図１６に示した略Ｌ型の電磁波分布補正
体を図１４に示すような電極構造に適用したものであ
る。第１板２の第２板３と対向する面にシャワーヘッド
が形成された石英ブロック１２が設置されている。石英
ブロック１２は石英ブロック１２aとそれからプラズマ
中に突き出した石英ブロック１２ｂからなっている。略
Ｌ型の電磁波分布補正体１４は石英ブロック１２bに中
に挿入されている。石英ブロック１２aと石英ブロック
１２ｂは別体でも、一体でも良い。石英ブロック１２の
分割方法は、部品の組み立て易さから決定される。この
ような装置構成は基板と対向する面に直接電極が露出す
るのを嫌う装置の場合に適用される。このような構成に
より、電極の消耗が抑えられ、装置寿命が長くなる効果
がある。
【００４６】図１９は本発明のもう一つの別な実施例の
断面図である。電磁波分布補正体１４のさらに外側のチ
ャンバ１の壁面に、電磁波分布補正体１４に対して間隙
を置いて、外周リング１８を設けたものである。このよ
うに構成することにより、電磁波分布補正体１４の外側
をチャンバ１の壁面に沿って排気口９へ漏出する電磁波
の量を少なくし、パワーデポジション１５の強度を高め
る効果がある。
断面図である。電磁波分布補正体１４のさらに外側のチ
ャンバ１の壁面に、電磁波分布補正体１４に対して間隙
を置いて、外周リング１８を設けたものである。このよ
うに構成することにより、電磁波分布補正体１４の外側
をチャンバ１の壁面に沿って排気口９へ漏出する電磁波
の量を少なくし、パワーデポジション１５の強度を高め
る効果がある。
【００４７】図２０は本発明のもう一つの別な実施例の
断面図である。電磁波分布補正体１４は装置の中心に対
向した板１４ａとこれに接続された複数板の板１４ｂ、
１４ｃで構成されている。複数板の板１４ｂ、１４ｃは
軸方向に間隙を置いて配置されている。電磁波分布補正
体１４をこのように構成すると、装置の中心に対向した
面１４ａの側に生成される補助パワーデポジション１５
ｂの強度が高まり、高密度のプラズマを形成でき、省エ
ネルギの効果がある。
断面図である。電磁波分布補正体１４は装置の中心に対
向した板１４ａとこれに接続された複数板の板１４ｂ、
１４ｃで構成されている。複数板の板１４ｂ、１４ｃは
軸方向に間隙を置いて配置されている。電磁波分布補正
体１４をこのように構成すると、装置の中心に対向した
面１４ａの側に生成される補助パワーデポジション１５
ｂの強度が高まり、高密度のプラズマを形成でき、省エ
ネルギの効果がある。
【００４８】また、本発明を適用したプラズマ処理装置
を、半導体基板を処理しＬＳＩを製造する方法に用いる
と、プラズマの不均一によるダメージが発生しないた
め、非常に信頼性の高い製品が得られる効果がある。
を、半導体基板を処理しＬＳＩを製造する方法に用いる
と、プラズマの不均一によるダメージが発生しないた
め、非常に信頼性の高い製品が得られる効果がある。
【００４９】以上は、ＵＨＦ電磁波ＥＣＲプラズマ装置
への実施例であるが、本発明は、他に無磁界のＵＨＦプ
ラズマ装置や２．４５ＧＨｚのマイクロ波プラズマ装置
などの波動励起プラズマ装置にも共通に実施出来る。例
えば、図２１〜図２４は、無磁場のＵＨＦプラズマ装置
へ本発明を適用した実施例である。
への実施例であるが、本発明は、他に無磁界のＵＨＦプ
ラズマ装置や２．４５ＧＨｚのマイクロ波プラズマ装置
などの波動励起プラズマ装置にも共通に実施出来る。例
えば、図２１〜図２４は、無磁場のＵＨＦプラズマ装置
へ本発明を適用した実施例である。
【００５０】まず、図２１〜図２２の実施例において、
第１板２は、スポーク２ｃを有するスポークアンテナを
構成している。このように構成することにより、磁界発
生用コイルを必要とせず、部品点数の少ない安価なプラ
ズマ装置を製造できる効果がある。
第１板２は、スポーク２ｃを有するスポークアンテナを
構成している。このように構成することにより、磁界発
生用コイルを必要とせず、部品点数の少ない安価なプラ
ズマ装置を製造できる効果がある。
【００５１】また、図２３〜図２４の実施例において、
第１板２は複数の開口を有し、チャンバ１の壁面まで広
がったアンテナを構成している。このように構成するこ
とにより、図２１の実施例より、プラズマの均一な径を
大きくできる効果がある。
第１板２は複数の開口を有し、チャンバ１の壁面まで広
がったアンテナを構成している。このように構成するこ
とにより、図２１の実施例より、プラズマの均一な径を
大きくできる効果がある。
【００５２】さらに、図２５は表面波プラズマ装置へ本
発明を適用した実施例である。電磁波は、空間１６'に
表面波として入射し、スロット１９、２０から電磁波が
石英ブロック１２を介して、処理室６に入射してプラズ
マを生成するようになっている。このように構成するこ
とにより、均一で安定なプラズマを発生することがで
き、処理速度の基板面内の均一性の悪化を防止できる効
果がある。また、プラズマＣＶＤ装置やスパッタ装置の
場合にも、適用できる。また、平行平板容量結合型プラ
ズマ装置や誘導結合式プラズマ装置にも適用できる。１
００ＭＨＺ以下の周波数の電源を用いる場合、電気的に
フローティングされた電磁波分布補正体においてプラズ
マと対向した面には、電荷が誘起され、電界が発生し、
補助プラズマを生成する。
発明を適用した実施例である。電磁波は、空間１６'に
表面波として入射し、スロット１９、２０から電磁波が
石英ブロック１２を介して、処理室６に入射してプラズ
マを生成するようになっている。このように構成するこ
とにより、均一で安定なプラズマを発生することがで
き、処理速度の基板面内の均一性の悪化を防止できる効
果がある。また、プラズマＣＶＤ装置やスパッタ装置の
場合にも、適用できる。また、平行平板容量結合型プラ
ズマ装置や誘導結合式プラズマ装置にも適用できる。１
００ＭＨＺ以下の周波数の電源を用いる場合、電気的に
フローティングされた電磁波分布補正体においてプラズ
マと対向した面には、電荷が誘起され、電界が発生し、
補助プラズマを生成する。
【００５３】
【発明の効果】本発明によれば、大きな口径の基板をプ
ラズマ処理する際に、基板面内の均一な処理を可能にす
るプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供するこ
とができる。
ラズマ処理する際に、基板面内の均一な処理を可能にす
るプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供するこ
とができる。
【図１】 本発明の一実施例になるプラズマ処理装置の
断面図である。
断面図である。
【図２】 図１のプラズマ処理装置のＡ−Ａ断面図であ
る。
る。
【図３】 図１のプラズマ処理装置の作用効果を説明す
る概念図である。
る概念図である。
【図４】 従来型のプラズマ処理装置と本発明の一実施
例になる導体リングを具備したプラズマ処理装置に対し
て、シミュレーションを行って得られた、ＵＨＦ電界強
度Eab、パワーデポジション、電子密度分布の等高線を
示す図である。
例になる導体リングを具備したプラズマ処理装置に対し
て、シミュレーションを行って得られた、ＵＨＦ電界強
度Eab、パワーデポジション、電子密度分布の等高線を
示す図である。
【図５】 本発明のもう一つの実施例の説明図である。
【図６】 本発明のもう一つの実施例の説明図である。
【図７】 図５、図６の実施例の装置における導体リン
グの特性を調べるため、アンテナ径、導体リングの材質
（誘電率）、導体リングの厚みを変えて、ＩＣＦの分布
をシミュレーションで調べた結果を示す図である。
グの特性を調べるため、アンテナ径、導体リングの材質
（誘電率）、導体リングの厚みを変えて、ＩＣＦの分布
をシミュレーションで調べた結果を示す図である。
【図８】 本発明のもう一つの実施例の説明図である。
【図９】 本発明のもう一つの実施例の説明図である。
【図１０】 本発明のもう一つの実施例の説明図であ
る。
る。
【図１１】 本発明のもう一つの実施例の説明図であ
る。
る。
【図１２】 本発明のもう一つの実施例の説明図であ
る。
る。
【図１３】 本発明のもう一つの実施例の説明図であ
る。
る。
【図１４】 本発明のもう一つの実施例の説明図であ
る。
る。
【図１５】 本発明のもう一つの実施例の説明図であ
る。
る。
【図１６】 本発明のもう一つの実施例の説明図であ
る。
る。
【図１７】 電磁波分布補正体１４の構造とそれらのシ
ミュレーション結果を示す図である。
ミュレーション結果を示す図である。
【図１８】 本発明のもう一つの実施例の説明図であ
る。
る。
【図１９】 本発明のもう一つの実施例の説明図であ
る。
る。
【図２０】 本発明のもう一つの実施例の説明図であ
る。
る。
【図２１】 本発明のもう一つの実施例の説明図であ
る。
る。
【図２２】 図２１のＢＢ断面である。
【図２３】 本発明のもう一つの実施例の説明図であ
る。
る。
【図２４】 図２３のＢＢ断面である。
【図２５】 本発明のもう一つの実施例の説明図であ
る。
る。
１…チャンバ、２…第１板、２ａ…ガス孔、２ｃ…スポ
ーク、３…第２板、４…基板、５a、５b…電源、６…処
理室、７…プラズマ、８…ガス供給手段、９…排気口、
１１…アンテナ、１２…石英ブロック、１３…電磁コイ
ル、１４、１４a、 １４b、１４c…電磁波分布補正体、
１５ａ、ｂ…パワーデポジション、１６…誘電体、１
６' …空間、１７…移動機構、１８…外周リング、１
９、２０…スロット
ーク、３…第２板、４…基板、５a、５b…電源、６…処
理室、７…プラズマ、８…ガス供給手段、９…排気口、
１１…アンテナ、１２…石英ブロック、１３…電磁コイ
ル、１４、１４a、 １４b、１４c…電磁波分布補正体、
１５ａ、ｂ…パワーデポジション、１６…誘電体、１
６' …空間、１７…移動機構、１８…外周リング、１
９、２０…スロット
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/205 Ｈ０１Ｌ 21/205 Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｃ Ｂ (72)発明者 佐々木 一郎 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 臼井 建人 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 川原 博宣 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸事業所内
Claims (20)
- 【請求項１】電磁波を第１板に供給し、第１板とこれに
対向して配置した第２板との間の真空雰囲気にプラズマ
を生成させ、前記第２板の上に設置した基板を処理する
プラズマ処理装置において、 前記第１板の外周部に電磁波を伝播させる誘電体の窓を
設け、この窓の中に、前記第１板と離して電気的導体も
しくは誘電体製の電磁波分布補正体を、該電磁波分布補
正体の少なくとも側面及び下面が前記真空雰囲気に露出
しないようにして埋設したことを特徴とするプラズマ処
理装置。 - 【請求項２】真空を保持する真空チャンバと、該チャン
バに所定の流量のガスを導入して所定の圧力を保持する
機構と、導入されたガスをプラズマ化するための電磁波
を導入する機構と、前記真空チャンバ内に前記電磁波を
導入させる窓と、前記真空チャンバ内に磁場を生成する
磁場発生機構とを備えたプラズマ処理装置において、 前記第１板の外周部に電磁波を伝播させる誘電体の窓を
設け、この窓の中に、前記第１板と離して電気的導体も
しくは誘電体製の電磁波分布補正体を、該電磁波分布補
正体の少なくとも側面及び下面が前記真空チャンバに露
出しないようにして埋設したことを特徴とするプラズマ
処理装置。 - 【請求項３】請求項１または２のプラズマ処理装置にお
いて、前記電磁波分布補正体が前記基板とほぼ同じ中心
軸を持つリング形状をしていることを特徴とするプラズ
マ処理装置。 - 【請求項４】請求項１または２のプラズマ処理装置にお
いて、前記電磁波分布補正体が周方向に分割された断片
形状をしていることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項５】請求項１または２のプラズマ処理装置にお
いて、前記電磁波分布補正体の材質が、アルミまたは銅
または鉄などの電気的導体であることを特徴とするプラ
ズマ処理装置。 - 【請求項６】請求項１または２のプラズマ処理装置にお
いて、前記電磁波分布補正体が液体であることを特徴と
するプラズマ処理装置。 - 【請求項７】請求項２のプラズマ処理装置において、前
記電磁波分布補正体が前記チャンバや前記電磁波を伝播
させる誘電体の窓機構の導体面から電気的に浮いている
ことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項８】請求項１または２のプラズマ処理装置にお
いて、前記電磁波分布補正体と前記チャンバとがスイッ
チを介して接続され、該電磁波分布補正体の電位を制御
できようになっていることを特徴とするプラズマ処理装
置。 - 【請求項９】請求項１または２のプラズマ処理装置にお
いて、前記電磁波分布補正体が上下に移動可能になって
いることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項１０】請求項１または２のプラズマ処理装置に
おいて、前記チャンバと前記第１板及び前記窓の上面の
間の空間に、隙間変更板を配置し、該空間の軸方向隙間
を半径方向で変化させ、前記電磁波分布補正体の上の軸
方向隙間を他より狭くしたことを特徴とするプラズマ処
理装置。 - 【請求項１１】請求項１または２のプラズマ処理装置に
おいて、前記電磁波分布補正体が前記第１板に対して９
０度±４５度以下の角度をなす第１分布補正板と、この
第１分布補正板に対して９０度±４５度以下の角度で交
わる第２分布補正板とからなっていることを特徴とする
プラズマ処理装置。 - 【請求項１２】請求項１または２のプラズマ処理装置に
おいて、前記電磁波分布補正体が前記第１板に対して９
０度±４５度以下の角度をなす第１分布補正板と、この
第１分布補正板に対して９０度±４５度以下の角度で交
わる複数の第２分布補正板とからなっていることを特徴
とするプラズマ処理装置。 - 【請求項１３】請求項１または２のプラズマ処理装置に
おいて、前記電磁波分布補正体が前記第１板に対して９
０度±４５度以下の角度をなす第１分布補正板と、この
第１分布補正板に対して９０度±４５度以下の角度で交
わる複数の第２分布補正板とからなっており、この第２
分布補正板の外周側に対応する前記チャンバの壁面に、
リングを設置したことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項１４】請求項１１〜１３のいずれかのプラズマ
処理装置において、前記電磁波分布補正体の第１分布補
正板が前記第１板に対しほぼ垂直になっていることを特
徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項１５】請求項１１〜１３のいずれかのプラズマ
処理装置において、前記電磁波分布補正体の前記第１分
布補正板において前記第２分布補正板との交差部が第１
板より遠い端になっていることを特徴とするプラズマ処
理装置。 - 【請求項１６】請求項１１〜１３のいずれかのプラズマ
処理装置において、電磁波分布補正体を構成する第２分
布補正板面の第１分布補正板面との交差部と反対の端
が、第１板の裏のチャンバ壁面近くまで伸びていること
を特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項１７】請求項１〜７のいずれかに記載のプラズ
マ処理装置を用いたプラズマ処理方法において、前記第
１板２に１００〜９００MHz電磁波を供給し、前記第２
板上の被加工試料に１００ｋＨｚから１４ＭＨｚの高周
波電力を該被加工試料の単位面積あたり０．５Ｗ／ｃｍ
2から８Ｗ／ｃｍ2印加し、前記被加工試料の表面処理を
行うことを特徴とするプラズマ処理方法。 - 【請求項１８】電磁波を第１板に供給し、第１板とこれ
に対向して配置した第２板との間の真空雰囲気にプラズ
マを生成させ、前記第２板の上に設置した基板を処理す
るプラズマ処理方法において、 前記第２板の上に基板が載置された雰囲気を真空雰囲気
にするステップと、 前記真空雰囲気にガスを導入するステップと、 前記第１板の外周部に設けられ内部に前記第１板と離し
て電気的導体もしくは誘電体製の電磁波分布補正体が設
けられた誘電体の窓を通して、前記真空雰囲気に、１０
０〜９００MHzの電磁波を導入し、プラズマを生成する
ステップと、 該プラズマを利用して前記第２板の上に設置した前記基
板をエッチングするステップと、 前記基板を前記真空雰囲気から取り出すステップを含む
ことを特徴とするプラズマ処理方法。 - 【請求項１９】真空を保持する真空チャンバと、該真空
チャンバに導入されたガスをプラズマ化するための電磁
波を導入する機構と、前記真空チャンバ内に前記電磁波
を導入させる誘電体の窓と、前記真空チャンバ内に磁場
を生成する磁場発生機構とを備えたプラズマ処理装置に
よる基板のプラズマ処理方法において、 前記第２板の上に基板が載置された前記真空チャンバを
真空排気するステップと、 前記真空チャンバにガスを導入するステップと、 前記第１板の外周部に設けられ内部に前記第１板と離し
て電気的導体もしくは誘電体製の電磁波分布補正体が設
けられた前記窓を通して、前記真空雰囲気に、１００〜
９００MHzの電磁波を導入し、プラズマを生成するステ
ップと、 該プラズマを利用して、前記第２板の上に設置した前記
基板をエッチングするステップと、 前記基板を前記真空チャンバから取り出すステップを含
むことを特徴とするプラズマ処理方法。 - 【請求項２０】請求項１７〜１９のいずれかのプラズマ
処理方法において、前記基板がφ２００mm〜３５０mmの
口径を有することを特徴とするプラズマ処理方法。
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|---|---|---|---|
| JP2000112601A JP3640204B2 (ja) | 1999-04-14 | 2000-04-13 | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11-106226 | 1999-04-14 | ||
| JP10622699 | 1999-04-14 | ||
| JP2000112601A JP3640204B2 (ja) | 1999-04-14 | 2000-04-13 | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000357683A true JP2000357683A (ja) | 2000-12-26 |
| JP2000357683A5 JP2000357683A5 (ja) | 2005-03-17 |
| JP3640204B2 JP3640204B2 (ja) | 2005-04-20 |
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|---|---|---|---|
| JP2000112601A Expired - Fee Related JP3640204B2 (ja) | 1999-04-14 | 2000-04-13 | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 |
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-
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