JP2003142465A - マイクロ波プラズマ処理装置 - Google Patents

マイクロ波プラズマ処理装置

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JP2003142465A
JP2003142465A JP2001342738A JP2001342738A JP2003142465A JP 2003142465 A JP2003142465 A JP 2003142465A JP 2001342738 A JP2001342738 A JP 2001342738A JP 2001342738 A JP2001342738 A JP 2001342738A JP 2003142465 A JP2003142465 A JP 2003142465A
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Japan
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gas
dielectric plate
microwave
reaction gas
vacuum container
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JP2001342738A
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English (en)
Inventor
Yoshinori Iino
由規 飯野
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Shibaura Mechatronics Corp
Original Assignee
Shibaura Mechatronics Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板に導かれるプラズマガスの流れを均一化
して基板表面全体のプラズマ処理の速度を均一化させ、
処理後の基板品質を均質化させる。 【解決手段】 真空容器(10)の一部となる略円形の
誘電体板(18)を通して真空容器内へマイクロ波(2
2)を導き、真空容器内から誘電体板付近に導かれる反
応ガスをマイクロ波によってプラズマ放電させ、このプ
ラズマガスを用いて真空容器内に保持した基板(30)
を処理するマイクロ波プラズマ処理装置において、反応
ガスを誘電体板付近に導く少なくとも一部のガス導入口
(26)を、誘電体板の中心方向に対して傾くように偏
向させた。複数のガス導入口(26)を周方向に等間隔
に設け、全てのガス導入口を誘電体板の中心に対して同
一旋回方向に偏向させ、反応ガスの旋回流を生成させる
のが望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、プラズマを用いて基
板などにアッシングなどの処理を施すためのプラズマ処
理装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より真空容器内に発生させたプラズ
マを用いて、基板(ウェハなど)にアッシング(灰化)
処理や、エッチング処理や、薄膜形成処理などを行う方
法が広く知られている。
【0003】アッシングでは、プラズマ発生室で反応ガ
スをプラズマ化し、基板表面のレジストをプラズマによ
り活性化したイオンやラジカルと反応させて気体にし、
排気することによってレジストを除去する。エッチング
では、処理対象である基板(ウェハ)の保持台に放電用
の高周波電圧を印加することによりイオンやラジカルを
基板表面に衝突させたり(スパッタ)、基板表面と化学
反応させてエッチングする(ドライエッチング)。
【0004】薄膜形成処理では、例えば反応ガスをプラ
ズマ化し化学的に活性なイオンやラジカル(励起原子・
分子)にし、これらの粒子により基板表面での化学反応
を促進することによって、基板表面に生成物を堆積させ
る(プラズマCVDなど)。
【0005】この種のプラズマを用いた処理装置で、プ
ラズマ発生室にプラズマを発生させるためにマイクロ波
を用いるものがある。例えばマイクロ波プラズマ源や電
気サイクロトロン共鳴(Electron Cyclotron Resonanc
e, ECR)プラズマ源がある。
【0006】これらのマイクロ波を用いるプラズマ源
は、真空容器の一部を石英(SiO2)などの誘電体の
円板で形成し、この誘電体板を通して真空容器の外側か
らマイクロ波を真空容器内に導き、この真空容器内の誘
電体板付近に供給される反応ガスをプラズマ化するもの
である。このプラズマにより生成されたイオンやラジカ
ル(励起原子・分子)などを基板の表面に導いて基板表
面と反応させるものである。
【0007】ここに従来の装置においては、真空容器内
に反応ガスを導入するガス導入口を、誘電体板の外側か
ら中心に向かって反応ガスを導入するように設けてい
た。例えば4個のガス導入口を上方(誘電体板の中心軸
方向)から見て周方向に等間隔(90°おき)かつ中心
に向かって配置し、各ガス導入口が横方向(前記中心軸
の直交方向)から見てそれぞれ誘電体板の真空容器側の
内面に向かって斜め(約60°)になるようにしてい
た。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】近年アッシングレート
(単位時間内でのアッシング処理量)を増大させるため
に、反応ガスの流量を増やすことが考えられ、また実行
されている。この場合にはプラズマ温度が上昇し、その
輻射熱が被処理物である基板温度に影響を及ぼす。また
反応ガスの流動速度が増大する。
【0009】特に従来装置では反応ガスは誘電体板の中
心付近に向かって真空容器内に流入するため、誘電体基
板の中心付近に反応ガスが集まって基板方向に流れるこ
とになる。このため基板の中央付近のガス流速と基板の
周辺付近のガス流速との差が大きくなり、ガス温度の増
加による影響も加わって基板表面の中央付近と周辺付近
との処理速度の差が大きくなる。このため基板表面にお
けるアッシングレートなどの処理速度の均一性が悪くな
る、という問題が生じる。
【0010】この発明はこのような事情に鑑みなされた
ものであり、基板に導かれるプラズマガスの流れを均一
化して基板表面全体のプラズマ処理の速度を均一化さ
せ、処理後の基板品質を均質化させることができるマイ
クロ波プラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【0011】
【発明の構成】この発明によればこの目的は、真空容器
の一部となる略円形の誘電体板を通して前記真空容器内
へマイクロ波を導き、前記真空容器内から前記誘電体板
付近に導かれる反応ガスを前記マイクロ波によってプラ
ズマ放電させ、このプラズマガスを用いて真空容器内に
保持した基板を処理するマイクロ波プラズマ処理装置に
おいて、前記反応ガスを前記誘電体板付近に導く少なく
とも一部のガス導入口を、前記誘電体板の中心方向に対
して傾くように偏向させたことを特徴とするマイクロ波
プラズマ処理装置、により達成される。
【0012】複数のガス導入口を周方向に等間隔に設
け、全てのガス導入口を誘電体板の中心に対して同一旋
回方向に偏向させ、反応ガスの旋回流を生成させるのが
望ましい。この場合にはガスは中心付近に集中せず、周
縁にも十分にガスが流れるからである。
【0013】なお全てのガス導入口を同一旋回方向に指
向させるのに代え、一部のガス導入口を逆の旋回方向に
指向させてもよい。この場合は中央付近に集まるガスの
量が減少すると共に、異なるガス導入口から導入された
ガスが衝突して乱流となり、乱流によって均一化したガ
スが基板全体に均等に導かれる。
【0014】同一の目的は、真空容器の一部となる略円
形の誘電体板を通して前記真空容器内へマイクロ波を導
き、前記真空容器内から前記誘電体板付近に導かれる反
応ガスを前記マイクロ波によってプラズマ放電させ、こ
のプラズマガスを用いて真空容器内に保持した基板を処
理するマイクロ波プラズマ処理装置において、前記誘電
体板の前記真空容器内側の面に前記誘導体板と同心状の
環状溝を設け、前記反応ガスを前記誘電体板付近に導く
ガス導入口を前記環状溝方向を指向させたことを特徴と
するマイクロ波プラズマ処理装置、によっても達成でき
る。
【0015】この場合ガス導入口は中心方向を指向させ
ておけば、ガス導入口から導入されたガスは環状溝によ
って左右に振り分けられ、中央付近に集まるガスの量が
減少する。なお少くとも一部のガス導入口を中心から外
側へ偏向させてもよい。この時各ガス導入口は同一旋回
方向に偏向させてもよいし、一部のガス導入口を逆の旋
回方向に偏向させてもよい。
【0016】
【実施態様】図1は本発明の一実施態様であるマイクロ
波プラズマエッチング装置の基本構成図、図2は反応ガ
ス導入口付近の拡大断面図、図3は反応ガス導入方向を
示すための誘電体板の平面図である。
【0017】図1において符号10は真空容器であり、
その内部の上方が円筒型のプラズマ発生部12となり、
下方が円筒型の反応室14となっている。プラズマ発生
部12の上壁には誘電体の板である円形の石英板18が
嵌め込まれ、この石英板18の上面には導波管20によ
ってマイクロ波22がマイクロ波発振器24から導かれ
る。
【0018】プラズマ発生部12は反応室14より小径
であり、その壁面積を小さくすることにより壁面の状況
が反応に及ぼす影響を少なくしている。プラズマ発生部
12には反応ガス導入口26からO2ガスなどの反応ガ
スが供給可能である。この反応ガス導入口26について
は後記する。反応室14にはヒータ付きの保持台28が
昇降可能に設けられ、この保持台28の上にはアッシン
グ処理の被処理物である基板30が保持される。
【0019】反応室14の内面には水平な環状の排気整
流板32が固定され、この整流板32より下方に排気孔
34が開口している。整流板32には周方向に等間隔に
多数の小孔36が形成され、反応室14内の反応ガスの
流れを安定化させる。
【0020】反応ガス導入口26は、図2に示すよう
に、側面視で60°上方を指向してガスを導入する。す
なわちプラズマ発生部12の内壁には、石英板18の中
心軸18Aを中心にして周方向に等間隔となるように4
つの凹部38が形成され、反応ガス導入口26は各凹部
38から斜め上方を指向して開口する。
【0021】またこれらの反応ガス導入口26は、中心
軸18A方向から見て(上方から見て)図3に実線26
Aで示す方向を指向する。すなわち各反応ガス導入口2
6は、中心軸18Aに対して同一旋回方向に偏向してい
る。なおこの図3で破線26Bは、従来装置におけるガ
ス導入方向を参考のために示したものであり、中心軸1
8A方向を指向している。この実施態様では実線26A
は破線26Bに対して約30°偏向している。
【0022】次にこの実施態様によるアッシング処理の
動作を説明する。エッチングレジストが付着している被
処理物である基板30は、図示しないローディング装置
によって真空容器10内に搬入され、保持台28上に保
持される。この保持台28上で基板を一定温度に保持し
た状態で反応ガス導入口26からO2ガスなどの反応ガ
スを供給する。
【0023】一方、排気孔34からは排気して真空容器
10内を減圧する。この状態でマイクロ波発振器24を
起動させてマイクロ波をプラズマ発生部12に導く。マ
イクロ波は反応ガスの電子がトラップされる周波数を選
定する。通常は2.45GH Zとする。
【0024】この場合反応ガス(O2)はプラズマ化さ
れ、プラズマ化により生成された活性な酸素ラジカル
(O*)と、有機膜であるレジストとが反応する。この
反応によってレジストは、CO2、CO、H2O等となっ
て排気孔34から排気される。
【0025】このアッシング処理中において、反応ガス
導入口26は図3に実線26Aで示すように同一旋回方
向に偏向しているので、反応ガスは石英板18の下面に
沿って図3で反時計方向に旋回する。このため反応ガス
は中心軸18A付近に集中することなく石英板18の下
面全体に広がる。
【0026】そして反応室14の下方から排気整流板3
2を通して排気されるが、この時ガスは基板30の上面
全体に均等に当たる。このため基板30のアッシングレ
ートが上面全体に亘って均等化し、均質なアッシング処
理が可能になる。
【0027】
【他の実施態様】図4は他の実施態様を示す断面図、図
5はそのガス流動を示す平面図である。この実施態様は
円形の石英板40の下面に、環状溝42を形成したもの
である。
【0028】また反応ガス導入口44は、前記図3に破
線26Bで示した方向、すなわち従来装置と同様に中心
軸18Aの方向を指向している。なおガス導入口44は
斜め上方を向いて開口し、反応ガスを環状溝42の外周
縁付近に向って導入する。
【0029】このため各ガス導入口44から真空容器1
0内に導入された反応ガスは、環状溝42内面に導かれ
て図4に破線で示すように流動する。すなわち反応ガス
は、この環状溝42に当たって図5に示すように左右に
分かれて、環状溝42に導かれて広がる。この結果反応
ガスは石英板40の中心付近に集中することなく石英板
40の下面全体に拡がる。このためガスは基板30の全
面に均等に当たることになり、均質なアッシング処理が
可能になる。
【0030】以上の実施態様は基板表面のレジストをア
ッシング(炭化)する装置に適用したものであるが、本
発明はこれに限られない。例えばエッチング装置や薄膜
形成装置にも適用でき、本発明はこれらを包含する。
【0031】
【発明の効果】請求項1〜3の発明によれば、反応ガス
導入口を誘電体板の中央に対して外側へ傾くように偏向
させたものであるから、反応ガスが誘電体板の中央付近
に集中することがない。このため基板に導かれるプラズ
マガスの流れが均一化し、基板全体の処理が均等に行わ
れることになり、処理後の基板の品質を向上させること
ができる。
【0032】請求項4〜5の発明によれば、誘電体板に
環状溝を形成し、この環状溝に向って反応ガスを導入す
るから、反応ガスは中央に集中せず、ガスの流れを均質
化できる。このため前記発明と同様な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施に用いるマイクロ波プラズマエッ
チング装置の基本構成図
【図2】反応ガス導入口付近の拡大断面図
【図3】反応ガス導入方向を示すための誘電体板の平面
【図4】他の実施態様の反応ガス導入口付近を示す断面
【図5】そのガス流動を示す平面図
【符号の説明】
10 真空容器 12 プラズマ発生部 14 反応室 18、40 石英板(誘電体板) 26、44 反応ガス導入口 28 保持台 30 基板(被処理物) 34 排気孔 42 環状溝

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 真空容器の一部となる略円形の誘電体板
    を通して前記真空容器内へマイクロ波を導き、前記真空
    容器内から前記誘電体板付近に導かれる反応ガスを前記
    マイクロ波によってプラズマ放電させ、このプラズマガ
    スを用いて真空容器内に保持した基板を処理するマイク
    ロ波プラズマ処理装置において、 前記反応ガスを前記誘電体板付近に導く少なくとも一部
    のガス導入口を、前記誘電体板の中心方向に対して傾く
    ように偏向させた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】 複数のガス導入口を周方向に等間隔に設
    け、全ての前記ガス導入口を前記誘電体板の中心に対し
    て同一旋回方向に偏向させて反応ガスの旋回流を生成さ
    せる請求項1のマイクロ波プラズマ処理装置。
  3. 【請求項3】 複数のガス導入口を周方向に等間隔に設
    け、これらのガス導入口を前記誘電体板の中心に対して
    互いに異なる旋回方向に偏向させる請求項1のマイクロ
    波プラズマ処理装置。
  4. 【請求項4】 真空容器の一部となる略円形の誘電体板
    を通して前記真空容器内へマイクロ波を導き、前記真空
    容器内から前記誘電体板付近に導かれる反応ガスを前記
    マイクロ波によってプラズマ放電させ、このプラズマガ
    スを用いて真空容器内に保持した基板を処理するマイク
    ロ波プラズマ処理装置において、 前記誘電体板の前記真空容器内側の面に前記誘導体板と
    同心状の環状溝を設け、前記反応ガスを前記誘電体板付
    近に導くガス導入口を前記環状溝方向を指向させたこと
    を特徴とするマイクロ波プラズマ処理装置。
  5. 【請求項5】 複数のガス導入口を周方向に等間隔に設
    け、全ての前記ガス導入口を前記誘電体板の中心方向に
    指向させて反応ガスを環状溝で周方向に分流させる請求
    項4のマイクロ波プラズマ処理装置。
JP2001342738A 2001-11-08 2001-11-08 マイクロ波プラズマ処理装置 Pending JP2003142465A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013534725A (ja) * 2010-06-18 2013-09-05 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 処理チャンバ洗浄ガスの乱流を誘発するための方法および装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013534725A (ja) * 2010-06-18 2013-09-05 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 処理チャンバ洗浄ガスの乱流を誘発するための方法および装置

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