JP2000021863A - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 装置を大型化することなく、大面積の被処理
物の均一処理が可能なプラズマ処理装置を提供するこ
と。 【解決手段】 反応室２の上部は、耐熱性及びマイクロ
波透過性を有しており、しかも誘電損失が小さい誘電体
からなる封止板12にて、気密状態に封止されている。封
止板12の反応室２側には、開口部11a を有する対向電極
11がステージ７に対向させて設けられている。封止板12
は、対向電極11の開口部11a に嵌合する凸部を有してお
り、凸部の下面と対向電極11の下面とは面一になしてあ
る。ステージ７には高周波電源９が接続されており、対
向電極11は接地されるようになしてある。
物の均一処理が可能なプラズマ処理装置を提供するこ
と。 【解決手段】 反応室２の上部は、耐熱性及びマイクロ
波透過性を有しており、しかも誘電損失が小さい誘電体
からなる封止板12にて、気密状態に封止されている。封
止板12の反応室２側には、開口部11a を有する対向電極
11がステージ７に対向させて設けられている。封止板12
は、対向電極11の開口部11a に嵌合する凸部を有してお
り、凸部の下面と対向電極11の下面とは面一になしてあ
る。ステージ７には高周波電源９が接続されており、対
向電極11は接地されるようになしてある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマを使用し
てエッチング、アッシング、ＣＶＤ等の処理を行うプラ
ズマ処理装置に関する。
てエッチング、アッシング、ＣＶＤ等の処理を行うプラ
ズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】反応ガスに外部からエネルギを与えた際
に発生するプラズマはＬＳＩ、ＬＣＤの製造におけるエ
ッチング、アッシング、ＣＶＤ等の処理において広く用
いられている。特にプラズマを用いたドライエッチング
技術は必要不可欠な基本技術となっている。
に発生するプラズマはＬＳＩ、ＬＣＤの製造におけるエ
ッチング、アッシング、ＣＶＤ等の処理において広く用
いられている。特にプラズマを用いたドライエッチング
技術は必要不可欠な基本技術となっている。
【０００３】一般にプラズマを発生させるための励起手
段としては、2.45ＧＨｚのマイクロ波を用いる場合と、
400 ｋＨｚ〜13.56 ＭＨｚのＲＦ（Radio Frequency)を
用いる場合とがある。マイクロ波を用いた場合は、ＲＦ
を用いた場合よりも高密度のプラズマが得られる、プラ
ズマ発生のために電極を必要としないためにコンタミネ
ーションを防止することができる、等の利点がある。し
かしながら比較的大面積の領域に均一な密度でプラズマ
を発生させることは困難であるという欠点を有するため
に、大径の半導体基板、又はＬＣＤ用のガラス基板の処
理を行うには、この点を克服する必要がある。
段としては、2.45ＧＨｚのマイクロ波を用いる場合と、
400 ｋＨｚ〜13.56 ＭＨｚのＲＦ（Radio Frequency)を
用いる場合とがある。マイクロ波を用いた場合は、ＲＦ
を用いた場合よりも高密度のプラズマが得られる、プラ
ズマ発生のために電極を必要としないためにコンタミネ
ーションを防止することができる、等の利点がある。し
かしながら比較的大面積の領域に均一な密度でプラズマ
を発生させることは困難であるという欠点を有するため
に、大径の半導体基板、又はＬＣＤ用のガラス基板の処
理を行うには、この点を克服する必要がある。
【０００４】そこで例えば本出願人が特開昭62−5600号
公報にて提案している、誘電体線路を利用したプラズマ
処理装置が知られている。この装置は、反応室の上壁を
マイクロ波の透過が可能な耐熱性板で封止し、その上方
にマイクロ波を導入するための誘電体線路を設けた構成
を有し、大面積に均一にマイクロ波プラズマを発生させ
ることが可能である。
公報にて提案している、誘電体線路を利用したプラズマ
処理装置が知られている。この装置は、反応室の上壁を
マイクロ波の透過が可能な耐熱性板で封止し、その上方
にマイクロ波を導入するための誘電体線路を設けた構成
を有し、大面積に均一にマイクロ波プラズマを発生させ
ることが可能である。
【０００５】図２はこのプラズマ処理装置を示す模式的
縦断面図である。図中１は、Ａｌ等の金属からなる円筒
状の反応容器であり、その内部に反応室２が形成されて
いる。反応室２の上部は、耐熱性及びマイクロ波透過性
を有しており、しかも誘電損失が小さい石英ガラス（Ｓ
ｉＯ2 ）、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）、窒化アルミニウム
（ＡｌＮ）等の誘電体からなる封止板４にて、気密状態
に封止されている。反応室２内には、封止板４と対向す
る位置に、被処理物である、例えば半導体基板（ウエ
ハ）Ｓを載置するためのステージ７が配設されている。
反応容器１の側壁上部には、反応室２へ所要の反応ガス
を導入するためのガス導入口５が形成されており、また
反応容器１の側壁下部には図示しない排気装置に接続さ
れる排気口６が形成されている。
縦断面図である。図中１は、Ａｌ等の金属からなる円筒
状の反応容器であり、その内部に反応室２が形成されて
いる。反応室２の上部は、耐熱性及びマイクロ波透過性
を有しており、しかも誘電損失が小さい石英ガラス（Ｓ
ｉＯ2 ）、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）、窒化アルミニウム
（ＡｌＮ）等の誘電体からなる封止板４にて、気密状態
に封止されている。反応室２内には、封止板４と対向す
る位置に、被処理物である、例えば半導体基板（ウエ
ハ）Ｓを載置するためのステージ７が配設されている。
反応容器１の側壁上部には、反応室２へ所要の反応ガス
を導入するためのガス導入口５が形成されており、また
反応容器１の側壁下部には図示しない排気装置に接続さ
れる排気口６が形成されている。
【０００６】封止板４の上方には、所定間隔（エアギャ
ップ20）を隔てて誘電体線路21が設けられており、その
上面及び一側を除いた三側面は金属板22にて囲まれてい
る。開放された一側にはマイクロ波導波管23が連結され
ており、その先端にはマイクロ波発振器26が取り付けら
れている。
ップ20）を隔てて誘電体線路21が設けられており、その
上面及び一側を除いた三側面は金属板22にて囲まれてい
る。開放された一側にはマイクロ波導波管23が連結され
ており、その先端にはマイクロ波発振器26が取り付けら
れている。
【０００７】このように構成されたプラズマ処理装置に
て、被処理物、例えばウエハＳの表面にエッチング処理
を施す場合、先ず排気口６から排気を行って反応室２内
を所要の真空度、圧力に設定した後、ガス供給管５から
反応ガスを供給する。次いでマイクロ波発振器26におい
てマイクロ波を発振させ、マイクロ波導波管23を介して
誘電体線路21へ導入する。マイクロ波が誘電体線路21を
伝搬する間に、誘電体線路21の下方に漏れ電界が形成さ
れ、この漏れ電界が、下面垂直方向に指数関数的に減衰
しながら、封止板４を透過して反応室２内へ導かれる。
この電界によって反応室２でプラズマが生成されると、
そのエネルギによって反応ガスが励起され、イオン、ラ
ジカル等の状態の活性ガスによりステージ７上のウエハ
Ｓの表面に、例えばエッチング等の処理が施される。
て、被処理物、例えばウエハＳの表面にエッチング処理
を施す場合、先ず排気口６から排気を行って反応室２内
を所要の真空度、圧力に設定した後、ガス供給管５から
反応ガスを供給する。次いでマイクロ波発振器26におい
てマイクロ波を発振させ、マイクロ波導波管23を介して
誘電体線路21へ導入する。マイクロ波が誘電体線路21を
伝搬する間に、誘電体線路21の下方に漏れ電界が形成さ
れ、この漏れ電界が、下面垂直方向に指数関数的に減衰
しながら、封止板４を透過して反応室２内へ導かれる。
この電界によって反応室２でプラズマが生成されると、
そのエネルギによって反応ガスが励起され、イオン、ラ
ジカル等の状態の活性ガスによりステージ７上のウエハ
Ｓの表面に、例えばエッチング等の処理が施される。
【０００８】さらにドライエッチング技術、及び薄膜形
成における埋め込み技術においては、プラズマの発生と
プラズマ中のイオンのエネルギとを独立して制御するこ
とが重要であり、本出願人はこれを実現する装置を特開
平５−144773号公報に開示している。この装置は、ステ
ージに高周波を印加し、側壁を接地する構成となしてあ
る。
成における埋め込み技術においては、プラズマの発生と
プラズマ中のイオンのエネルギとを独立して制御するこ
とが重要であり、本出願人はこれを実現する装置を特開
平５−144773号公報に開示している。この装置は、ステ
ージに高周波を印加し、側壁を接地する構成となしてあ
る。
【０００９】この装置では、マイクロ波が誘電体層に平
面的に伝搬されるため、誘電体層と封止板の面積を大き
くした場合でも、反応容器内の広い面積に均一なプラズ
マを容易に発生させることができる。また反応容器内の
ステージに高周波を印加することにより、ステージと接
地部材（側壁など）との間でプラズマを介して電気回路
が形成され、試料表面にバイアス電圧を発生させること
ができる。従って、マイクロ波によって発生したプラズ
マ中のイオンのエネルギを、このバイアス電圧によって
制御することができる。以上より、プラズマの発生と、
プラズマ中のイオンのエネルギとを独立に制御すること
が可能である。
面的に伝搬されるため、誘電体層と封止板の面積を大き
くした場合でも、反応容器内の広い面積に均一なプラズ
マを容易に発生させることができる。また反応容器内の
ステージに高周波を印加することにより、ステージと接
地部材（側壁など）との間でプラズマを介して電気回路
が形成され、試料表面にバイアス電圧を発生させること
ができる。従って、マイクロ波によって発生したプラズ
マ中のイオンのエネルギを、このバイアス電圧によって
制御することができる。以上より、プラズマの発生と、
プラズマ中のイオンのエネルギとを独立に制御すること
が可能である。
【００１０】しかしながらこの装置を使用した場合、プ
ラズマ処理条件によっては、ステージに載置された試料
の表面に発生したバイアス電圧が不安定になることがあ
り、イオンのエネルギ制御が困難な場合がある。例えば
酸化膜（ＳｉＯ2 膜）のエッチング時に再現性良くエッ
チングすることができなかったり、エッチングが進行せ
ずに逆に薄膜が形成されたりする場合がある。
ラズマ処理条件によっては、ステージに載置された試料
の表面に発生したバイアス電圧が不安定になることがあ
り、イオンのエネルギ制御が困難な場合がある。例えば
酸化膜（ＳｉＯ2 膜）のエッチング時に再現性良くエッ
チングすることができなかったり、エッチングが進行せ
ずに逆に薄膜が形成されたりする場合がある。
【００１１】この対策として、本出願人はイオンのエネ
ルギをさらに安定して制御することが可能な装置を特開
平６−104098号公報にて提案している。図３は、このプ
ラズマ処理装置を示す模式的縦断面図である。この装置
では、ステージ７に高周波電源９が接続されており、封
止板４の反応室２側に電気的に接地された対向電極11が
ステージ７に対向させて設けられている。対向電極11は
アルミニウム(Al)等の金属板からなり、マイクロ波を反
応室２内へ導入するための開口部11a を有する。
ルギをさらに安定して制御することが可能な装置を特開
平６−104098号公報にて提案している。図３は、このプ
ラズマ処理装置を示す模式的縦断面図である。この装置
では、ステージ７に高周波電源９が接続されており、封
止板４の反応室２側に電気的に接地された対向電極11が
ステージ７に対向させて設けられている。対向電極11は
アルミニウム(Al)等の金属板からなり、マイクロ波を反
応室２内へ導入するための開口部11a を有する。
【００１２】この装置では対向電極11が設けられている
ことにより、これが接地電極として作用してステージ７
に高周波を印加した際のプラズマポテンシャルが安定化
する。また対向電極11はマイクロ波を反射させ、中央部
に絞り込む機能も有する。これによりウエハＳの表面に
安定したバイアス電圧を生じさせることができるので、
プラズマ中のイオンのエネルギ制御が可能になり、エネ
ルギが適当に制御されたイオンをウエハＳの表面に照射
することができる。
ことにより、これが接地電極として作用してステージ７
に高周波を印加した際のプラズマポテンシャルが安定化
する。また対向電極11はマイクロ波を反射させ、中央部
に絞り込む機能も有する。これによりウエハＳの表面に
安定したバイアス電圧を生じさせることができるので、
プラズマ中のイオンのエネルギ制御が可能になり、エネ
ルギが適当に制御されたイオンをウエハＳの表面に照射
することができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】図３に示す如く、対向
電極11を備えたプラズマ処理装置では、誘電体線路21か
ら漏洩し、封止板４を透過した電界は、対向電極11を透
過することができず、その開口部11a のみを限定的に透
過する。従って反応室２では、開口部11a の下方におけ
るプラズマ密度が、その周囲のプラズマ密度よりも高く
なり均一性が悪化するという現象が見られる。
電極11を備えたプラズマ処理装置では、誘電体線路21か
ら漏洩し、封止板４を透過した電界は、対向電極11を透
過することができず、その開口部11a のみを限定的に透
過する。従って反応室２では、開口部11a の下方におけ
るプラズマ密度が、その周囲のプラズマ密度よりも高く
なり均一性が悪化するという現象が見られる。
【００１４】これは、封止板４の内面と対向電極11の内
面との段差が大きい場合、図３に示した如く、対向電極
11の内周縁、即ち開口部11a で制限される領域にマイク
ロ波の定在波が発生するためであると考えられる。つま
り、図３に示したプラズマ処理装置では、プラズマ処理
中、反応室２内に生成されるプラズマの密度はカットオ
フ密度（7.45×1010ｃｍ-3）より十分大きいため、マイ
クロ波はプラズマ中に進入し得ずにその表面を伝播す
る。
面との段差が大きい場合、図３に示した如く、対向電極
11の内周縁、即ち開口部11a で制限される領域にマイク
ロ波の定在波が発生するためであると考えられる。つま
り、図３に示したプラズマ処理装置では、プラズマ処理
中、反応室２内に生成されるプラズマの密度はカットオ
フ密度（7.45×1010ｃｍ-3）より十分大きいため、マイ
クロ波はプラズマ中に進入し得ずにその表面を伝播す
る。
【００１５】また、図３に示したプラズマ処理装置で
は、封止板４の内面と対向電極11の内面との段差は、次
の（１）式及び（２）式で表されるプラズマの表皮厚さ
δ（ｃｍ）より大きい。 δ＝ｃ／ωｐ …（１） ωｐ＝√｛（Ｎ・ｅ2 ）／（ε0 ・ｍe ）｝ …（２） 但し、ｃ ：真空中の光速（2.997 ×1010ｃｍ／ｓｅ
ｃ） Ｎ ：プラズマ密度（ｃｍ-3） ｅ ：電荷（1.602 ×10-19 Ｃ） ε0 ：真空誘電率（8.85×10-12 Ｆ／ｍ） ｍe ：電子質量（9.11×10-31 ｋｇ）
は、封止板４の内面と対向電極11の内面との段差は、次
の（１）式及び（２）式で表されるプラズマの表皮厚さ
δ（ｃｍ）より大きい。 δ＝ｃ／ωｐ …（１） ωｐ＝√｛（Ｎ・ｅ2 ）／（ε0 ・ｍe ）｝ …（２） 但し、ｃ ：真空中の光速（2.997 ×1010ｃｍ／ｓｅ
ｃ） Ｎ ：プラズマ密度（ｃｍ-3） ｅ ：電荷（1.602 ×10-19 Ｃ） ε0 ：真空誘電率（8.85×10-12 Ｆ／ｍ） ｍe ：電子質量（9.11×10-31 ｋｇ）
【００１６】これらのことにより、マイクロ波の定在波
は開口部11a 内に限定される。これによって、プラズマ
の生成が開口部11a の下方で顕著となり、この領域のプ
ラズマ密度が高くなるので、プラズマ密度の均一性が悪
化すると考えられる。
は開口部11a 内に限定される。これによって、プラズマ
の生成が開口部11a の下方で顕著となり、この領域のプ
ラズマ密度が高くなるので、プラズマ密度の均一性が悪
化すると考えられる。
【００１７】このようなプラズマ密度の均一性の悪化
は、ウエハＳの面積が対向電極11の開口部11a の面積よ
り小さい又は同等である場合はあまり問題ではないが、
開口部11a より大きい面積のウエハＳを処理する場合
は、処理の不均一となって現れる。
は、ウエハＳの面積が対向電極11の開口部11a の面積よ
り小さい又は同等である場合はあまり問題ではないが、
開口部11a より大きい面積のウエハＳを処理する場合
は、処理の不均一となって現れる。
【００１８】そこで対向電極11の開口部11a を大きくす
ることが考えられるが、そうすると対向電極11の表面積
が小さくなり、対向電極11としての機能が充分に得られ
ないことがある。また電界の直進性を得てプラズマポテ
ンシャルを安定化させるためにも対向電極11がステージ
７に対して対向する部分が大きいことが望ましい。さら
に開口部11a を大きくし、且つ対向電極11の外径も大き
くして表面積を大きくすると、反応室２の内径を大きく
する必要があり、装置が大型化するという不都合が生じ
る。
ることが考えられるが、そうすると対向電極11の表面積
が小さくなり、対向電極11としての機能が充分に得られ
ないことがある。また電界の直進性を得てプラズマポテ
ンシャルを安定化させるためにも対向電極11がステージ
７に対して対向する部分が大きいことが望ましい。さら
に開口部11a を大きくし、且つ対向電極11の外径も大き
くして表面積を大きくすると、反応室２の内径を大きく
する必要があり、装置が大型化するという不都合が生じ
る。
【００１９】本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたも
のであり、対向電極と封止板とを略面一とすることによ
り、装置を大型化することなく、大面積の均一処理が可
能なプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
のであり、対向電極と封止板とを略面一とすることによ
り、装置を大型化することなく、大面積の均一処理が可
能なプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
マイクロ波を通過させるための開口部を有する対向電極
が、容器内に配置される被処理物を載置するステージと
対向するように、前記容器の一部を封止する封止部材の
内面側に接設されており、前記封止部材及び対向電極の
開口部を介してマイクロ波を容器内に導入し前記被処理
物に対してプラズマ処理を行う装置において、前記封止
部材に前記開口部に嵌合する嵌合部が設けてあり、該嵌
合部の表面と前記対向電極の内面とは略面一になしてあ
ることを特徴とする。
マイクロ波を通過させるための開口部を有する対向電極
が、容器内に配置される被処理物を載置するステージと
対向するように、前記容器の一部を封止する封止部材の
内面側に接設されており、前記封止部材及び対向電極の
開口部を介してマイクロ波を容器内に導入し前記被処理
物に対してプラズマ処理を行う装置において、前記封止
部材に前記開口部に嵌合する嵌合部が設けてあり、該嵌
合部の表面と前記対向電極の内面とは略面一になしてあ
ることを特徴とする。
【００２１】これにより、対向電極の開口部に制限され
ることなく、反応室の内面を固定端とする定在波を形成
することが可能となり、反応室全域においてプラズマ密
度を均一化することができる。従って対向電極の開口部
よりも大きい面積を有する被処理物に対しても均一な処
理を行うことができる。このとき対向電極の大きさを変
える必要がないので、装置を大型化する必要がない。
ることなく、反応室の内面を固定端とする定在波を形成
することが可能となり、反応室全域においてプラズマ密
度を均一化することができる。従って対向電極の開口部
よりも大きい面積を有する被処理物に対しても均一な処
理を行うことができる。このとき対向電極の大きさを変
える必要がないので、装置を大型化する必要がない。
【００２２】請求項２記載の発明は、請求項１におい
て、前記嵌合部の表面と前記対向電極の内面との段差
は、略２．４ｍｍ以下になしてあることを特徴とする。
て、前記嵌合部の表面と前記対向電極の内面との段差
は、略２．４ｍｍ以下になしてあることを特徴とする。
【００２３】嵌合部の表面と対向電極の内面との段差を
プラズマの表皮厚さより小さくすることによって、対向
電極の開口部に制限されることなく、反応室の内面を固
定端とする定在波を形成することが可能となる。プラズ
マ処理する場合、反応室内のプラズマ密度は略7.45×10
10ｃｍ-3以上略５×1012ｃｍ-3以下の範囲であり、
（１）式及び（２）式から、プラズマの表皮厚さδの最
大値は略２．４ｍｍである。本発明にあっては、前記段
差の寸法を略２．４ｍｍ以下になしてあるため、対向電
極の開口部に制限されることなく、反応室全域において
プラズマ密度を均一化することができる。
プラズマの表皮厚さより小さくすることによって、対向
電極の開口部に制限されることなく、反応室の内面を固
定端とする定在波を形成することが可能となる。プラズ
マ処理する場合、反応室内のプラズマ密度は略7.45×10
10ｃｍ-3以上略５×1012ｃｍ-3以下の範囲であり、
（１）式及び（２）式から、プラズマの表皮厚さδの最
大値は略２．４ｍｍである。本発明にあっては、前記段
差の寸法を略２．４ｍｍ以下になしてあるため、対向電
極の開口部に制限されることなく、反応室全域において
プラズマ密度を均一化することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面に基づき具体的に説明する。図１は本発明に係
るプラズマ処理装置を示す模式的縦断面図である。図中
１は、Ａｌ等の金属からなる円筒状の反応容器であり、
その内部に反応室２が形成されている。反応室２の上部
は、耐熱性及びマイクロ波透過性を有しており、しかも
誘電損失が小さい石英ガラス（ＳｉＯ2 ）、アルミナ
（Ａｌ2 Ｏ3 ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の誘電
体からなる封止板12にて、気密状態に封止されている。
示す図面に基づき具体的に説明する。図１は本発明に係
るプラズマ処理装置を示す模式的縦断面図である。図中
１は、Ａｌ等の金属からなる円筒状の反応容器であり、
その内部に反応室２が形成されている。反応室２の上部
は、耐熱性及びマイクロ波透過性を有しており、しかも
誘電損失が小さい石英ガラス（ＳｉＯ2 ）、アルミナ
（Ａｌ2 Ｏ3 ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の誘電
体からなる封止板12にて、気密状態に封止されている。
【００２５】反応室２内には、封止板12と対向する位置
に、被処理物、例えば半導体基板（ウエハ）Ｓを載置す
るためのステージ７が配設されている。ステージ７には
高周波電源９が接続されており、封止板12の反応室２側
には、電気的に接地された対向電極11がステージ７に対
向させて設けられている。対向電極11はアルミニウム(A
l)等の金属板からなり、マイクロ波を反応室２内へ導入
するための開口部11aを有する。
に、被処理物、例えば半導体基板（ウエハ）Ｓを載置す
るためのステージ７が配設されている。ステージ７には
高周波電源９が接続されており、封止板12の反応室２側
には、電気的に接地された対向電極11がステージ７に対
向させて設けられている。対向電極11はアルミニウム(A
l)等の金属板からなり、マイクロ波を反応室２内へ導入
するための開口部11aを有する。
【００２６】封止板12は、対向電極11の開口部11a に嵌
合する凸部（嵌合部）を有しており、凸部の下面と対向
電極11の下面とは略面一になしてあり、開口部11a と封
止板12との間に隙間はほとんどない。
合する凸部（嵌合部）を有しており、凸部の下面と対向
電極11の下面とは略面一になしてあり、開口部11a と封
止板12との間に隙間はほとんどない。
【００２７】反応容器１の側壁上部には、反応室２へ所
要の反応ガスを導入するためのガス導入口５が形成され
ており、また反応容器１の側壁下部には図示しない排気
装置に接続される排気口６が形成されている。封止板12
の上方には、所定間隔（エアギャップ20）を隔てて誘電
体線路21が設けられており、その上面及び一側を除いた
三側面は金属板22にて囲まれている。開放された一側に
はマイクロ波導波管23が連結されている。マイクロ波導
波管23の中途にはマッチング回路（図示せず）が取り付
けられており、また先端には発振周波数が2.45ＧＨｚで
あるマイクロ波発振器26が取り付けられている。
要の反応ガスを導入するためのガス導入口５が形成され
ており、また反応容器１の側壁下部には図示しない排気
装置に接続される排気口６が形成されている。封止板12
の上方には、所定間隔（エアギャップ20）を隔てて誘電
体線路21が設けられており、その上面及び一側を除いた
三側面は金属板22にて囲まれている。開放された一側に
はマイクロ波導波管23が連結されている。マイクロ波導
波管23の中途にはマッチング回路（図示せず）が取り付
けられており、また先端には発振周波数が2.45ＧＨｚで
あるマイクロ波発振器26が取り付けられている。
【００２８】このように構成されたプラズマ処理装置に
て、被処理物、例えばウエハＳの表面にエッチング処理
を施す場合、先ず排気口６から排気を行って反応室２内
を所要の真空度、圧力に設定した後、ガス供給管５から
反応ガスを供給する。次いでマイクロ波発振器26におい
てマイクロ波を発振させ、マッチング回路（図示せず）
及びマイクロ波導波管23を介して2.45ＧＨｚのマイクロ
波を誘電体線路21へ導入する。このマイクロ波によって
反応室２でプラズマが生成されると、そのエネルギによ
って反応ガスが励起され、イオン、ラジカル等の状態に
活性化された活性ガスによりステージ７上のウエハＳの
表面に、例えばエッチング等の処理が施される。
て、被処理物、例えばウエハＳの表面にエッチング処理
を施す場合、先ず排気口６から排気を行って反応室２内
を所要の真空度、圧力に設定した後、ガス供給管５から
反応ガスを供給する。次いでマイクロ波発振器26におい
てマイクロ波を発振させ、マッチング回路（図示せず）
及びマイクロ波導波管23を介して2.45ＧＨｚのマイクロ
波を誘電体線路21へ導入する。このマイクロ波によって
反応室２でプラズマが生成されると、そのエネルギによ
って反応ガスが励起され、イオン、ラジカル等の状態に
活性化された活性ガスによりステージ７上のウエハＳの
表面に、例えばエッチング等の処理が施される。
【００２９】本発明装置においては、封止板12の凸部の
下面と対向電極11の下面とが略面一になしてあるので、
マイクロ波は、図１に示す如く、プラズマの表皮に沿っ
て封止板12から対向電極11の下面周縁部まで伝搬され、
反応室２の側壁を固定端とする定在波が発生して、反応
室２の全面に均一なプラズマを発生させることができ
る。
下面と対向電極11の下面とが略面一になしてあるので、
マイクロ波は、図１に示す如く、プラズマの表皮に沿っ
て封止板12から対向電極11の下面周縁部まで伝搬され、
反応室２の側壁を固定端とする定在波が発生して、反応
室２の全面に均一なプラズマを発生させることができ
る。
【００３０】ここで、対向電極11の下面と封止板12の凸
部の下面との段差を、プラズマの表皮厚さδより小さく
しておく。反応室２にはプラズマを、略7.45×1010ｃｍ
-3以上略５×1012ｃｍ-3以下の範囲のプラズマ密度にな
るように生成させるようになしてあり、（１）式及び
（２）式から、この範囲のプラズマ密度におけるプラズ
マの表皮厚さδの最大値は略２．４ｍｍである。従っ
て、前述した段差は略２．４ｍｍ以下になしておく。
部の下面との段差を、プラズマの表皮厚さδより小さく
しておく。反応室２にはプラズマを、略7.45×1010ｃｍ
-3以上略５×1012ｃｍ-3以下の範囲のプラズマ密度にな
るように生成させるようになしてあり、（１）式及び
（２）式から、この範囲のプラズマ密度におけるプラズ
マの表皮厚さδの最大値は略２．４ｍｍである。従っ
て、前述した段差は略２．４ｍｍ以下になしておく。
【００３１】なお、封止板12には、従来から使用されて
いるいずれの材質（例えば石英、Ａｌ2 Ｏ3 、ＡｌＮ、
パイレックスガラス、ネオセラム等）でも使用すること
ができ、いずれも良好な効果が得られる。
いるいずれの材質（例えば石英、Ａｌ2 Ｏ3 、ＡｌＮ、
パイレックスガラス、ネオセラム等）でも使用すること
ができ、いずれも良好な効果が得られる。
【００３２】
【実施例】実際に以下のような条件で、ウエハ表面にＳ
ｉＯ2 膜が形成されており、その上にフォトレジストか
らなるマスクが形成された８インチの（200 mm）ウエハ
Ｓと、12インチ（300 mm）のウエハＳとのエッチング処
理を行った。また比較のために、図３に示した従来装置
においても８インチのウエハＳと、12インチのウエハＳ
とのエッチング処理を行った。
ｉＯ2 膜が形成されており、その上にフォトレジストか
らなるマスクが形成された８インチの（200 mm）ウエハ
Ｓと、12インチ（300 mm）のウエハＳとのエッチング処
理を行った。また比較のために、図３に示した従来装置
においても８インチのウエハＳと、12インチのウエハＳ
とのエッチング処理を行った。
【００３３】 反応容器１ 内径 ：３４０mm 対向電極11 外径 ：４００mm 内径（開口部11a)：２４０mm 厚み ： １０mm マイクロ波パワー ：１．６ｋＷ 高周波電源（４００ｋＨｚ） ：１．４ｋＷ 反応ガス ：ＣＨＦ3 流量 ： ５０ｓｃｃｍ 処理時間 ： １分
【００３４】８インチのウエハＳに関しては従来装置、
本発明装置間で均一性に有意差は見られなかったが、12
インチのウエハＳに関しては、本発明装置において処理
の均一性が大幅に改善され、加工精度が向上した。
本発明装置間で均一性に有意差は見られなかったが、12
インチのウエハＳに関しては、本発明装置において処理
の均一性が大幅に改善され、加工精度が向上した。
【００３５】なお、上述の本発明装置においては、封止
板12の凸部の下面と対向電極11との下面の段差はほとん
ど無く（0.５mm以下）、封止板12と対向電極11との隙間
もほとんど無かった（１mm以下）。また本発明装置では
封止板12を部分的に厚くなしてあるが、処理に対して悪
影響は認められなかった。本実施例では大面積のウエハ
に対する処理を述べているが、ＬＣＤガラス基板等、他
の被処理物に適用可能であることはいうまでもない。
板12の凸部の下面と対向電極11との下面の段差はほとん
ど無く（0.５mm以下）、封止板12と対向電極11との隙間
もほとんど無かった（１mm以下）。また本発明装置では
封止板12を部分的に厚くなしてあるが、処理に対して悪
影響は認められなかった。本実施例では大面積のウエハ
に対する処理を述べているが、ＬＣＤガラス基板等、他
の被処理物に適用可能であることはいうまでもない。
【００３６】
【発明の効果】以上のように本発明に係るプラズマ処理
装置は、対向電極と封止板とを、反応室側において略面
一に構成することにより、反応室の内面を固定端とする
定在波を形成することが可能となり、反応室全域にわた
るプラズマ密度を均一化することができ、装置を大型化
することなく、対向電極の開口部よりも大きい面積を有
する被処理物に対しても均一な処理を行うことが可能で
ある等、優れた効果を奏する。
装置は、対向電極と封止板とを、反応室側において略面
一に構成することにより、反応室の内面を固定端とする
定在波を形成することが可能となり、反応室全域にわた
るプラズマ密度を均一化することができ、装置を大型化
することなく、対向電極の開口部よりも大きい面積を有
する被処理物に対しても均一な処理を行うことが可能で
ある等、優れた効果を奏する。
【図１】本発明に係るプラズマ処理装置を示す模式的縦
断面図である。
断面図である。
【図２】従来のプラズマ処理装置を示す模式的縦断面図
である。
である。
【図３】従来の他のプラズマ処理装置を示す模式的縦断
面図である。
面図である。
２ 反応室 ７ ステージ 11 対向電極 11a 開口部 12 封止板 Ｓ ウエハ
Claims (2)
- 【請求項１】 マイクロ波を通過させるための開口部を
有する対向電極が、容器内に配置される被処理物を載置
するステージと対向するように、前記容器の一部を封止
する封止部材の内面側に接設されており、前記封止部材
及び対向電極の開口部を介してマイクロ波を容器内に導
入し前記被処理物に対してプラズマ処理を行う装置にお
いて、前記封止部材に前記開口部に嵌合する嵌合部が設
けてあり、該嵌合部の表面と前記対向電極の内面とは略
面一になしてあることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項２】 前記嵌合部の表面と前記対向電極の内面
との段差は、略２．４ｍｍ以下になしてある請求項１記
載のプラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19078898A JP4052735B2 (ja) | 1998-07-06 | 1998-07-06 | プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19078898A JP4052735B2 (ja) | 1998-07-06 | 1998-07-06 | プラズマ処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000021863A true JP2000021863A (ja) | 2000-01-21 |
| JP4052735B2 JP4052735B2 (ja) | 2008-02-27 |
Family
ID=16263758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19078898A Expired - Fee Related JP4052735B2 (ja) | 1998-07-06 | 1998-07-06 | プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4052735B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004311510A (ja) * | 2003-04-02 | 2004-11-04 | Ulvac Japan Ltd | マイクロ波プラズマ処理装置および処理方法 |
-
1998
- 1998-07-06 JP JP19078898A patent/JP4052735B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004311510A (ja) * | 2003-04-02 | 2004-11-04 | Ulvac Japan Ltd | マイクロ波プラズマ処理装置および処理方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4052735B2 (ja) | 2008-02-27 |
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