JPH11204295A - マイクロ波プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反応器の直径が大きくても、装置全体のサイ
ズが可及的に小さくでき、小さなスペースに設置し得る
と共に、被処理物の処理速度を向上し得るマイクロ波プ
ラズマ処理装置を提供する。 【解決手段】 マイクロ波発振器20を発振させてアンテ
ナ11のスリット15，15，…から処理室２内へ電界を放射
させ、それによって処理室２内の封止板４の近傍であっ
て、スリット15，15，…に対応する各領域にそれぞれプ
ラズマを生成させる。また、マイクロ波発振器20の発振
と同時的に、第２高周波電源27から電極部材24に１３．
５６ＭＨｚの高周波を印加し、処理室２内の封止板４の
近傍であって、電極部材24に対応する領域にプラズマを
生成させる。これらの領域で生成したプラズマは、各領
域から拡散しつつ載置台３へ伝播し、略均一になったプ
ラズマによって載置台３上の試料Ｗの表面がエッチング
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波を用い
て生成したプラズマによって、半導体基板又は液晶ディ
スプレイ用ガラス基板等にエッチング又はアッシング等
の処理を施す装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】反応ガスに外部からエネルギを与えて生
じるプラズマは、ＬＳＩ又はＬＣＤ等の製造プロセスに
おいて広く用いられている。特に、ドライエッチングプ
ロセスにおいて、プラズマの利用は不可欠の基本技術と
なっている。一般にプラズマを生成させる励起手段には
２．４５ＧＨｚのマイクロ波を用いる場合と、１３．５
６ＭＨｚのＲＦ（Radio Frequency ）を用いる場合とが
ある。前者は後者に比べて高密度のプラズマが得られる
とともに、プラズマ発生のために電極を必要とせず、従
って電極からのコンタミネーションを防止できるという
利点がある。ところが、マイクロ波を用いたプラズマ処
理装置にあっては、プラズマ生成領域の面積を広くし、
且つ密度が均一になるようにプラズマを発生させること
が困難であった。しかしながら、マイクロ波プラズマ処
理装置には前述した如く種々の利点があるため、該装置
によって大口径の半導体基板，ＬＣＤ用ガラス基板等の
処理を実現することが要求されていた。この要求を満た
すため、本願出願人は、特開昭62−5600号公報、特開昭
62−99481 号公報等において次のような装置を提案して
いる。

【０００３】図７は、特開昭62−5600号公報及び特開昭
62−99481 号公報に開示した装置と同タイプのマイクロ
波プラズマ処理装置を示す側断面図であり、図８は図７
に示したプラズマ処理装置の平面図である。矩形箱状の
反応器31は、その全体がアルミニウムで形成されてい
る。反応器31の上部にはマイクロ波導入窓が開設してあ
り、該マイクロ波導入窓は封止板34で気密状態に封止さ
れている。この封止板34は、耐熱性及びマイクロ波透過
性を有すると共に誘電損失が小さい、石英ガラス又はア
ルミナ等の誘電体で形成されている。

【０００４】反応器31には、該反応器31の上部を覆う長
方形箱状のカバー部材40が連結してある。このカバー部
材40内の天井部分には誘電体線路41が取り付けてあり、
該誘電体線路41と封止板34との間にはエアギャップ43が
形成されている。誘電体線路41は、テフロン（登録商
標）といったフッ素樹脂，ポリエチレン樹脂又はポリス
チレン樹脂等の誘電体を、矩形と三角形とを組み合わせ
た略五角形の頂点に凸部を設けた板形状に成形してな
り、前記凸部をカバー部材40の周面に連結した導波管21
に内嵌させてある。導波管21にはマイクロ波発振器20が
連結してあり、マイクロ波発振器20が発振したマイクロ
波は、導波管21によって誘電体線路41の凸部に入射され
る。

【０００５】前述した如く、誘電体線路41の凸部の基端
側は、平面視が略三角形状のテーパ部41a になしてあ
り、前記凸部に入射されたマイクロ波はテーパ部41a に
倣ってその幅方向に拡げられ誘電体線路41の全体に伝播
する。このマイクロ波はカバー部材40の導波管21に対向
する端面で反射し、入射波と反射波とが重ね合わされて
誘電体線路41に定在波が形成される。

【０００６】反応器31の内部は処理室32になっており、
処理室32の周囲壁を貫通する貫通穴に嵌合させたガス導
入管35から処理室32内に所要のガスが導入される。処理
室32の底部壁中央には、試料Ｗを載置する載置台33が設
けてあり、載置台33にはマッチングボックス36を介して
数百ＫＨｚ〜十数ＭＨｚのＲＦ電源37が接続されてい
る。また、反応器31の底部壁には排気口38が開設してあ
り、排気口38から処理室32の内気を排出するようになし
てある。

【０００７】このようなマイクロ波プラズマ処理装置を
用いて試料Ｗの表面にエッチング処理を施すには、排気
口38から排気して処理室32内を所望の圧力まで減圧した
後、ガス導入管35から処理室32内に反応ガスを供給す
る。次いで、マイクロ波発振器20からマイクロ波を発振
させ、これを導波管21を介して誘電体線路41に導入す
る。このとき、テーパ部41a によってマイクロ波は誘電
体線路41内で均一に拡がり、誘電体線路41内に定在波を
形成する。この定在波によって、誘電体線路41の下方に
漏れ電界が形成され、それがエアギャップ43及び封止板
34を透過して処理室32内へ導入される。このようにし
て、マイクロ波が処理室32内へ伝播する。これにより、
処理室32内にプラズマが生成され、そのプラズマによっ
て試料Ｗの表面をエッチングする。これによって、大口
径の試料Ｗを処理すべく反応器31の直径を大きくして
も、その反応器31の全領域へマイクロ波を均一に導入す
ることができ、大口径の試料Ｗを均一にプラズマ処理す
ることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来のマイクロ波プラ
ズマ処理装置では、誘電体線路41にマイクロ波を均一に
拡がらせるために、封止板34及び反応器31の縁部から水
平方向へ突出させたテーパ部41a を設けてあり、このテ
ーパ部41a は、誘電体線路41の面積、即ち処理室32の直
径に応じて所定の寸法に定めてある。そのため、従来の
マイクロ波プラズマ処理装置を設置する場合、反応器31
周縁から突出させたテーパ部41a を格納するための水平
方向のスペースを余分に確保しなければならない。とこ
ろで、試料Ｗの大口径化に伴って、反応器31の直径が更
に大きいマイクロ波プラズマ処理装置が要求されてい
る。このとき、装置の設置場所を手当てする必要がない
こと、即ち、可及的に狭いスペースで設置し得ることも
要求されている。しかしながら、従来の装置にあって
は、テーパ部41a の寸法は反応器31の直径に応じて定め
るため、前述した両要求を共に満足することができない
という問題があった。

【０００９】そこで、本発明者は、特願平 9−287472号
公報において、反応器内へマイクロ波を導入するマイク
ロ波導入窓を封止する封止板の表面に、平面視がＣ字状
の管状部材を配置し、該管状部材の封止板に対向する部
分に、管状部材の軸長方向へ所定距離を隔てて複数のス
リットを設けてなるアンテナを設置し、該アンテナのス
リットから反応器内へマイクロ波を導入することによっ
て、前述したテーパ部41a を不要とし、装置全体のサイ
ズを小さくすると共に、大きな直径の反応器でもその全
領域にプラズマを均一に生成させることができるマイク
ロ波プラズマ処理装置を提案した。

【００１０】しかしながら、特願平 9−287472号公報で
開示したマイクロ波プラズマ処理装置では、試料の全表
面を均一にプラズマ処理するために、アンテナと試料と
の間の距離を比較的長くしなければならない。そのた
め、試料を処理する速度を向上させるには限界があっ
た。

【００１１】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは容器を封止する封止
部材の表面であって、管状部材をＣ字状又は渦巻き状に
曲成してなるアンテナの曲成部分で囲まれる領域に対向
する部分に、前記アンテナとは電気的に絶縁させて配置
した電極部材と、該電極部材に電界を印加する電源とを
備える構成、又は、前記封止部材の表面であって、前記
アンテナの曲成部分で囲まれる領域に対向する部分に接
続した導波管と、該導波管内へマイクロ波を発振するマ
イクロ波発振器とを備える構成にすることによって、反
応器の直径が大きくても、装置全体のサイズが可及的に
小さくでき、小さなスペースに設置し得ると共に、被処
理物の処理速度を向上し得るマイクロ波プラズマ処理装
置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第１発明に係るマイクロ
波プラズマ処理装置は、容器の一部を封止する封止部材
の表面に対向させて、管状部材をＣ字状又は渦巻き状に
曲成してなるアンテナが配置してあり、該アンテナ内に
マイクロ波を入射し、前記容器内のアンテナに対応する
領域へマイクロ波を放出してプラズマを生成し、生成し
たプラズマによって被処理物を処理するマイクロ波プラ
ズマ処理装置であって、前記封止部材の表面であって、
前記アンテナの曲成した部分で囲まれる領域と対向する
部分に、前記アンテナとは電気的に絶縁させて配置した
電極部材と、該電極部材に電界を印加する電源とを備え
ることを特徴とする。

【００１３】第２発明に係るマイクロ波プラズマ処理装
置は、第１発明において、前記電源は高周波数の交流電
源であることを特徴とする。

【００１４】第１及び第２発明にあっては、容器を封止
する封止部材の表面に、管状部材をＣ字状又は渦巻き状
に曲成したアンテナを対向配置し、該アンテナ内にマイ
クロ波を発振し、該アンテナから容器内のアンテナに対
向する領域へマイクロ波を放出することによって、前記
容器内にプラズマを生成する。このようにアンテナ内へ
直接的にマイクロ波を入射することができるため、アン
テナは容器から突出することがなく、従ってマイクロ波
プラズマ処理装置の水平方向の寸法を可及的に小さくす
ることができる。

【００１５】また、前記アンテナの曲成した部分で囲ま
れる領域に対向する部分に、前記アンテナとは電気的に
絶縁させて配置した電極部材に、１３．５６ＭＨｚ付近
の高周波電界を印加することによって、前記容器の電極
部材に対向する領域にプラズマを生成させる。このよう
に、容器内の前記電極部材に対向する領域及びその周囲
の領域にプラズマを生成するため、アンテナと被処理物
との間の距離を短くしてもプラズマが十分拡散し、被処
理物と同一面内で略均一になる。従って、マイクロ波プ
ラズマ処理装置の垂直方向の寸法を小さくすることがで
きると共に、所要のプラズマ処理を速い処理速度で行う
ことができる。

【００１６】更に、前記アンテナから放出させたマイク
ロ波によるプラズマの生成とは別に、前記電極部材に高
周波電界を印加することよってプラズマを生成すること
ができるため、電極部材に印加する高周波電界のパワー
を制御することによって、アンテナから放出させるマイ
クロ波のパワーを調節することなく、被処理物の中央部
及び周縁部におけるプラズマ処理の速度を均一にするこ
とができる。

【００１７】第３発明に係るマイクロ波プラズマ処理装
置は、第１発明において、前記電源は低周波数の交流電
源であることを特徴とする。

【００１８】第１及び第３発明にあっては、アンテナ内
にマイクロ波を発振し、容器内のアンテナに対向する領
域にプラズマを生成すると共に、前述した電極部材に、
２００ＫＨｚ〜２ＭＨｚ、好ましくは４００ＫＨｚの低
周波電界を印加する。マイナスの電界では、プラズマ中
のプラスにチャージしたイオンが、アンテナの曲成した
部分の中央側へ移動し、プラスの電界では、それとは逆
の方向へ移動する。これによって、プラズマの状態を安
定に保ちつつ、プラズマの拡散効率が向上し、アンテナ
と被処理物との間の距離を短くしても被処理物と同一面
内で略均一なプラズマが得られる。従って、前同様、マ
イクロ波プラズマ処理装置の垂直方向の寸法を小さくす
ることができると共に、所要のプラズマ処理を速い処理
速度で行うことができる。

【００１９】ところで、被処理物の厚さ方向へ指向性を
有する異方性エッチングを行う場合、容器内に被処理物
を載置させるべく設けてある載置台に低周波バイアス
（Ｖ_aｓｉｎ（ωｔ）：ωは角周波数、ｔは時間）を印
加することによって、プラズマ中のイオンを被処理物上
へ引き込むことが行われている。第１及び第３発明に係
るマイクロ波プラズマ処理装置によって異方性エッチン
グを行う場合、前記載置台に印加する低周波バイアスと
逆のバイアス（−Ｖ_b ｓｉｎ（ωｔ））を前述した電極
部材に印加する。これによって、プラズマ中のイオンは
載置台の中央部分で（Ｖ_a ＋Ｖ_b ）の電位を受けること
になり、エッチング処理の異方性が向上する。

【００２０】第４発明に係るマイクロ波プラズマ処理装
置は、第１発明において、前記電源は直流電源であるこ
とを特徴とする。

【００２１】第１及び第４発明にあっては、アンテナ内
にマイクロ波を発振し、容器内のアンテナに対向する領
域にプラズマを生成すると共に、前述した電極部材にマ
イナスの直流電界を印加する。これによって、プラズマ
中のプラスにチャージしたイオンが、アンテナの曲成し
た部分の中央側へ移動するため、プラズマの均一化が図
られる。そのため、アンテナと被処理物との間の距離を
短くすることができ、マイクロ波プラズマ処理装置の垂
直方向の寸法を小さくすることができると共に、被処理
物のプラズマ処理速度が向上する。

【００２２】第５発明に係るマイクロ波プラズマ処理装
置は、容器の一部を封止する封止部材の表面に対向させ
て、管状部材をＣ字状又は渦巻き状に曲成してなるアン
テナが配置してあり、該アンテナ内にマイクロ波を入射
し、前記容器内のアンテナに対応する領域へマイクロ波
を放出してプラズマを生成し、生成したプラズマによっ
て被処理物を処理するマイクロ波プラズマ処理装置であ
って、前記封止部材の表面であって、前記アンテナの曲
成した部分で囲まれる領域と対向する部分に接続した導
波管と、該導波管内へマイクロ波を発振するマイクロ波
発振器とを備えることを特徴とする。

【００２３】第５発明にあっては、管状部材をＣ字状又
は渦巻き状に曲成してなるアンテナから容器内へマイク
ロ波を導入してプラズマを生成するため、前同様、マイ
クロ波プラズマ処理装置の水平方向の寸法を可及的に小
さくすることができる。また、容器を封止する封止部材
の表面であって、前記アンテナの曲成した部分で囲まれ
る領域に対向する部分に接続した導波管から、容器内へ
マイクロ波を導入してプラズマを生成する。このよう
に、容器内の導波管の開口に対向する領域及びその周囲
の領域にプラズマを生成するため、アンテナと被処理物
との間の距離を短くしてもプラズマが十分拡散し、被処
理物と同一面内で略均一になる。従って、所要のプラズ
マ処理を速い処理速度で行うことができる。

【００２４】更に、前記アンテナから放出させたマイク
ロ波によるプラズマの生成とは別に、前記導波管から容
器内へマイクロ波を導入することによってプラズマを生
成することができるため、前記導波管内へ導入するマイ
クロ波のパワーを制御することによって、アンテナから
放出させるマイクロ波のパワーを調節することなく、被
処理物の中央部及び周縁部におけるプラズマ処理の速度
を均一にすることができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて具体的に説明する。 （実施の形態１）図１は本発明に係るマイクロ波プラズ
マ処理装置の構造を示す側断面図であり、図２は図１に
示したマイクロ波プラズマ処理装置の平面図である。有
底円筒形状の反応器１は、その全体がアルミニウムで形
成されている。反応器１の上部にはマイクロ波導入窓が
開設してあり、該マイクロ波導入窓は封止板４で気密状
態に封止されている。この封止板４は、耐熱性及びマイ
クロ波透過性を有すると共に誘電損失が小さい、石英ガ
ラス又はアルミナ等の誘電体で形成されている。

【００２６】前述した封止板４には、導電性金属を円形
蓋状に成形し、中央に円形の穴を開設してなるカバー部
材10が外嵌してあり、該カバー部材10は反応器１上に固
定してある。カバー部材10の前記穴の周囲には、反応器
１内へマイクロ波を導入するためのアンテナ11が設けて
ある。アンテナ11は、カバー部材10の上面に固定してあ
り、断面視がコ字状の導波管型アンテナ部12と、カバー
部材10の導波管型アンテナ部12に対向する部分に開設し
た複数のスリット15，15，…とを備えている。

【００２７】導波管型アンテナ部12の一端は、マイクロ
波発振器20に連接した導波管21が連結してあり、導波管
型アンテナ部12の他端は閉塞してある。導波管型アンテ
ナ部12の一端側は直線状であり、他端側は円弧状（Ｃ字
状）又は一巻き渦巻き状等（図１にあっては円弧状）、
適宜の曲率に成形した曲成部12a になしてある。

【００２８】前述したマイクロ波発振器20が発振したマ
イクロ波は、導波管21を経てアンテナ11の導波管型アン
テナ部12へ入射される。この入射波は、導波管型アンテ
ナ部12の閉塞した端部からの反射波と重ね合わされ、導
波管型アンテナ部12内に定在波が発生する。これによっ
て、導波管型アンテナ部12の周壁に、導波管型アンテナ
部12の閉塞した端部からｎ・λｇ／２（ｎは整数、ｎ≧
０、λｇはアンテナ内を伝播するマイクロ波の波長）毎
に極大値を示す電流が通流する。

【００２９】このとき、導波管型アンテナ部12内を伝播
するマイクロ波のモードを基本伝播モードである矩形Ｔ
Ｅ１０にすべく、マイクロ波の周波数２．４５ＧＨｚに
応じて、導波管型アンテナ部12の寸法を、高さ２７ｍ
ｍ，幅９６ｍｍになしてある。このモードのマイクロ波
は、エネルギを殆ど損失することなく導波管型アンテナ
部12を伝播する。また、直径が３８０ｍｍの封止板４を
用いた場合、曲成部12aの中心から導波管型アンテナ部1
2の幅方向の中央部までの寸法は、１２０ｍｍ程度にな
してある。

【００３０】図３は、図１及び図２に示したスリット1
5，15，…を説明する説明図である。図３に示したよう
に、スリット15，15，…は、カバー部材10（図２参照）
の曲成部12a に対向する部分に、曲成部12a の中心軸16
に直交するように開設してあり、各スリット15，15，…
の開設位置は、導波管型アンテナ部12の閉塞した端部か
らｎ・λｇ／２の位置に定めてある。このように、各ス
リット15，15，…は導波管型アンテナ部12の周壁に通流
する電流の極大値を示す位置に開設してあり、各スリッ
ト15，15，…を挟んで生じる電位差によって各スリット
15，15，…から電界が放射され、該電界は封止板４を透
過して反応器１（共に図１参照）内へ導入される。つま
り、反応器１内へプラズマを生成するマイクロ波が導入
される。前述した寸法の導波管型アンテナ部12を用いた
場合、各スリット15，15，…は、例えば８０ｍｍ×２０
ｍｍの寸法で、導波管型アンテナ部12の閉塞した端部か
らスリット15，15，…の中央までの距離が７９．２ｍｍ
の整数倍になるように開設する。

【００３１】なお、本実施の形態では、スリット15，1
5，…は、曲成部12a の中心軸16に直交するように開設
してあるが、本発明はこれに限らず、中心軸16に斜めに
交わるようにスリットを開設してもよく、また、中心軸
16と並行に開設してもよい。後述する如く、反応器１内
に生成されたプラズマによって、アンテナ11内を伝播す
るマイクロ波の波長が変化して、導波管型アンテナ部12
の周壁に通流する電流の極大値を示す位置が変化する場
合があるが、中心軸16に斜めに開設したスリット又は中
心軸16と並行に開設したスリットにあっては、電流の極
大値を示す位置の変化をスリットの領域内に取り込むこ
とができる。

【００３２】前述したように各スリット15，15，…は、
カバー部材10に略放射状に設けてあるため、マイクロ波
は反応器１内の全領域に均一に導入される。一方、図１
に示したように、アンテナ11は反応器１の直径と同じ直
径のカバー部材10上に、該カバー部材10の周縁から突出
することなく設けてあるため、反応器１の直径が大きく
ても、マイクロ波プラズマ処理装置のサイズを可及的に
小さく、従って小さなスペースに設置し得る。

【００３３】前述したカバー部材10の中央に開設した穴
には、リング状の絶縁部材24が内嵌してあり、絶縁部材
24内には、前記カバー部材10の厚さと略同じ厚さの円板
状の電極部材25が嵌合してある。前述した寸法のアンテ
ナ11を用いた場合、電極部材25の直径は略１００ｍｍで
ある。電極部材25は同軸ケーブルによって第２高周波電
源27に接続してあり、該第２高周波電源27から電極部材
25に１３．５６ＭＨｚの高周波が印加される。

【００３４】反応器１には処理室２の周囲壁を貫通する
貫通穴が開設してあり、該貫通穴に嵌合させたガス導入
管５から処理室２内に所要のガスが導入される。処理室
２の底部壁中央には、試料Ｗを載置する載置台３が前記
電極部材25に対向するように設けてあり、載置台３には
マッチングボックス６を介して第１高周波電源７が接続
されている。また、反応器１の底部壁には排気口８が開
設してあり、排気口８から処理室２の内気を排出するよ
うになしてある。

【００３５】このようなマイクロ波プラズマ処理装置を
用いて試料Ｗの表面にエッチング処理を施すには、排気
口８から排気して処理室２内を所望の圧力まで減圧した
後、ガス導入管５から処理室２内に反応ガスを供給す
る。次いで、マイクロ波発振器20から２．４５ＧＨｚの
マイクロ波を発振させ、それを導波管21を経てアンテナ
11に導入し、そこに定在波を形成させる。この定在波に
よって、アンテナ11のスリット15，15，…から処理室２
内へ電界を放射させ、それによって処理室２内の封止板
４の近傍であって、前記スリット15，15，…に対応する
各領域にそれぞれプラズマを生成させる。

【００３６】また、マイクロ波発振器20の発振と同時的
に、第２高周波電源27から電極部材25に１３．５６ＭＨ
ｚの高周波を印加し、処理室２内の封止板４の近傍であ
って、電極部材25に対応する領域にプラズマを生成させ
る。これらの領域で生成したプラズマは、各領域から拡
散しつつ載置台３へ伝播し、略均一になったプラズマに
よって載置台３上の試料Ｗの表面がエッチングされる。
このように、アンテナ11の中央部分に対応する領域にも
プラズマが生成されるため、載置台３と封止板４との間
の距離が短い場合であっても、即ち、拡散距離が短い場
合であっても、載置台３の表面と同一面内において略均
一なプラズマを得ることができる。これによって、プラ
ズマ処理の速度を向上させることができる。

【００３７】更に、マイクロ波発振器20が発振し、アン
テナ11から放出させたマイクロ波によるプラズマの生成
とは別に、前記電極部材25に高周波電界を印加すること
によって処理室２内にプラズマを生成することができる
ため、電極部材25に印加する高周波電界のパワーを制御
することによって、マイクロ波発振器20から発振させる
マイクロ波のパワーを調節することなく、被処理物の中
央部及び周縁部におけるプラズマ処理の速度を均一にす
ることができる。

【００３８】（実施の形態２）図４は、実施の形態２を
示す側断面図であり、前述した第２高周波電源27に代え
て第２マイクロ波発振器22を用いた場合を示している。
なお、図中、図１に対応する部分には同じ番号を付して
その説明を省略する。図４に示した如く、カバー部材10
の中央に開設してある円形の穴には、絶縁部材24を介装
させて円筒形の第２導波管23の一端が内嵌しており、第
２導波管23の他端は、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発
振する第２マイクロ波発振器22に連結してある。

【００３９】このようなマイクロ波プラズマ処理装置に
あっては、前同様、マイクロ波発振器20から２．４５Ｇ
Ｈｚのマイクロ波を発振させ、それを導波管21を経てア
ンテナ11に導入し、アンテナ11のスリット15，15，…か
ら処理室２内へ電界を放射させ、それによって処理室２
内の封止板４の近傍であって、前記スリット15，15，…
に対応する各領域にそれぞれプラズマを生成させる。ま
た、第２マイクロ波発振器22から２．４５ＧＨｚのマイ
クロ波を発振させ、それを第２導波管23によって封止板
４の中央部に導き、そこから処理室２内へマイクロ波を
導入することによって、処理室２内の封止板４の近傍で
あって、第２導波管23の開口に対応する領域にプラズマ
を生成させる。これによって、載置台３と封止板４との
間の距離が短い場合であっても、載置台３の表面と同一
面内において略均一なプラズマを得ることができ、プラ
ズマ処理の速度を向上させることができる。

【００４０】更に、マイクロ波発振器20が発振し、アン
テナ11から放出させたマイクロ波によるプラズマの生成
とは別に、第２マイクロ波発振器22が発振し、第２導波
管23から処理室２内へ導入したマイクロ波によって処理
室２内にプラズマを生成することができるため、第２マ
イクロ波発振器22から発振されるマイクロ波のパワーを
制御することによって、マイクロ波発振器20から発振さ
れるマイクロ波のパワーを調節することなく、被処理物
の中央部及び周縁部におけるプラズマ処理の速度を均一
にすることができる。

【００４１】（実施の形態３）図５は、実施の形態３を
示す側断面図であり、図１に示した高周波電源27に代え
て直流電源39によって電極部材25に直流電圧を印加する
ようになしてある。なお、図中、図１に対応する部分に
は同じ番号を付してその説明を省略する。図５に示した
如く、電極部材25は直流電源39の負端子に接続してあ
り、該直流電源39から所定の負電圧が印加されるように
なっている。

【００４２】このようなマイクロ波プラズマ処理装置に
あっては、前同様、マイクロ波発振器20から２．４５Ｇ
Ｈｚのマイクロ波を発振させ、それを導波管21を経てア
ンテナ11に導入し、アンテナ11のスリット15，15，…か
ら処理室２内へ電界を放射させ、それによって処理室２
内の封止板４の近傍であって、前記スリット15，15，…
に対応する各領域にそれぞれプラズマを生成させる。ま
た、直流電源39から電極部材25に負電圧を所定時間印加
して、前述した如く生成されたプラズマ中のプラスイオ
ンを処理室２の中心軸側へ移動させる。これによって、
載置台３と封止板４との間の距離が短い場合であって
も、載置台３の表面と同一面内において略均一なプラズ
マを得ることができ、プラズマ処理の速度を向上させる
ことができる。

【００４３】（実施の形態４）図６は、実施の形態４を
示す側断面図であり、図１に示した第２高周波電源27に
代えて低周波電源28によって電極部材25に４００ＫＨｚ
の低周波を印加するようになしてある。なお、図中、図
１に対応する部分には同じ番号を付してその説明を省略
する。図６に示した如く、電極部材25は低周波電源37の
出力端子に接続してあり、該低周波電源37から４００Ｋ
Ｈｚの低周波が印加される。

【００４４】このようなマイクロ波プラズマ処理装置に
あっては、前同様、マイクロ波発振器20から２．４５Ｇ
Ｈｚのマイクロ波を発振させ、それを導波管21を経てア
ンテナ11に導入し、アンテナ11のスリット15，15，…か
ら処理室２内へ電界を放射させ、それによって処理室２
内の封止板４の近傍であって、前記スリット15，15，…
に対応する各領域にそれぞれプラズマを生成させる。ま
た、低周波電源37から電極部材25に４００ＫＨｚの低周
波を印加する。このような低周波の電界を印加した場
合、処理室２内に生成されたプラズマ中のプラスイオン
は、負電界のときは処理室２の中心側へ移動し、正電界
のときはそれとは反対側へ移動する。そのため、生成し
たプラズマの状態を安定に維持しつつ、プラズマの拡散
効率を向上することができる。これによって、前同様、
載置台３と封止板４との間の距離が短い場合であって
も、載置台３の表面と同一面内において略均一なプラズ
マを得ることができ、プラズマ処理の速度を向上させる
ことができる。

【００４５】なお、本実施の形態では、低周波電源37か
ら電極部材25に４００ＫＨｚの低周波を印加するように
なしてあるが、本発明はこれに限らず、２００ＫＨｚ〜
２ＭＨｚの低周波電界を印加すればよい。

【００４６】

【発明の効果】以上詳述した如く、第１、第２及び第５
発明に係るマイクロ波プラズマ処理装置にあっては、反
応器の直径が大きくても、装置全体のサイズが可及的に
小さくでき、小さなスペースに設置し得ると共に、容器
内において、アンテナの曲成した部分で囲まれる領域に
対応する領域にもプラズマを生成するため、アンテナと
被処理物との間の距離を短くしても、プラズマは十分拡
散して被処理物と同一面内で略均一になり、所要のプラ
ズマ処理を速い処理速度で行うことができる。

【００４７】更に、前記アンテナから放出させたマイク
ロ波によるプラズマの生成とは別に、前記電極部材に高
周波電界を印加することによってプラズマを生成するこ
とができるため、電極部材に印加する高周波電界のパワ
ーを制御することによって、アンテナから放出させるマ
イクロ波のパワーを調節することなく、被処理物の中央
部及び周縁部におけるプラズマ処理の速度を均一にする
ことができる。同様に、前記アンテナから放出させたマ
イクロ波によるプラズマの生成とは別に、前記導波管か
ら容器内へマイクロ波を導入することによってプラズマ
を生成することができるため、前記導波管内へ導入する
マイクロ波のパワーを制御することによって、アンテナ
から放出させるマイクロ波のパワーを調節することな
く、被処理物の中央部及び周縁部におけるプラズマ処理
の速度を均一にすることができる。

【００４８】第３発明に係るマイクロ波プラズマ処理装
置にあっては、低周波の交流電界を印加することによっ
て、アンテナの曲成した部分で囲まれる領域の中央側及
びそれとは反対側へプラズマ中のイオンを移動させてプ
ラズマの拡散効率を向上させるため、生成したプラズマ
の状態が安定に維持されると共に、アンテナと被処理物
との間の距離を短くしてもプラズマが十分拡散して被処
理物と同一面内で略均一になり、所要のプラズマ処理を
速い処理速度で行うことができる。また、エッチング処
理において異方性を向上させることができる。

【００４９】第４発明に係るマイクロ波プラズマ処理装
置にあっては、直流電界を印加することによって、アン
テナの曲成した部分で囲まれる領域の中央側へプラズマ
中のイオンを移動させてプラズマの拡散効率を向上させ
るため、アンテナと被処理物との間の距離を短くしても
プラズマが十分拡散して被処理物と同一面内で略均一に
なり、所要のプラズマ処理を速い処理速度で行うことが
できる等、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るマイクロ波プラズマ処理装置の構
造を示す側断面図である。

【図２】図１に示したマイクロ波プラズマ処理装置の平
面図である。

【図３】図１及び図２に示したスリットを説明する説明
図である。

【図４】実施の形態２を示す側断面図である。

【図５】実施の形態３を示す側断面図である。

【図６】実施の形態４を示す側断面図である。

【図７】従来の装置と同タイプのマイクロ波プラズマ処
理装置を示す側断面図である。

【図８】図７に示したプラズマ処理装置の平面図であ
る。

【符号の説明】

１ 反応器 ２ 処理室 ３ 載置台 ４ 封止板 １０ カバー部材 １１ アンテナ １２ 導波管型アンテナ部 １２ａ 曲成部 １５ スリット ２０ マイクロ波発振器 ２１ 導波管 ２２ 第２マイクロ波発振器 ２３ 第２導波管 ２４ 絶縁部材 ２５ 電極部材 Ｗ 試料

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 容器の一部を封止する封止部材の表面に
   対向させて、管状部材をＣ字状又は渦巻き状に曲成して
   なるアンテナが配置してあり、該アンテナ内にマイクロ
   波を入射し、前記容器内のアンテナに対応する領域へマ
   イクロ波を放出してプラズマを生成し、生成したプラズ
   マによって被処理物を処理するマイクロ波プラズマ処理
   装置であって、 前記封止部材の表面であって、前記アンテナの曲成した
   部分で囲まれる領域と対向する部分に、前記アンテナと
   は電気的に絶縁させて配置した電極部材と、該電極部材
   に電界を印加する電源とを備えることを特徴とするマイ
   クロ波プラズマ処理装置。
2. 【請求項２】 前記電源は高周波数の交流電源である請
   求項１記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
3. 【請求項３】 前記電源は低周波数の交流電源である請
   求項１記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
4. 【請求項４】 前記電源は直流電源である請求項１記載
   のマイクロ波プラズマ処理装置。
5. 【請求項５】 容器の一部を封止する封止部材の表面に
   対向させて、管状部材をＣ字状又は渦巻き状に曲成して
   なるアンテナが配置してあり、該アンテナ内にマイクロ
   波を入射し、前記容器内のアンテナに対応する領域へマ
   イクロ波を放出してプラズマを生成し、生成したプラズ
   マによって被処理物を処理するマイクロ波プラズマ処理
   装置であって、 前記封止部材の表面であって、前記アンテナの曲成した
   部分で囲まれる領域と対向する部分に接続した導波管
   と、該導波管内へマイクロ波を発振するマイクロ波発振
   器とを備えることを特徴とするマイクロ波プラズマ処理
   装置。