JP2004047631A

JP2004047631A - プラズマ処理装置

Info

Publication number: JP2004047631A
Application number: JP2002201503A
Authority: JP
Inventors: Masaru Kasai; 葛西　優
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2002-07-10
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2004-02-12

Abstract

【課題】エッチング処理などのプラズマ処理の条件を変更する場合に、整流板を交換する必要をなくし、処理条件を途中で変えて連続的に処理を行えるようにして処理能率を上げられるようにする。
【解決手段】真空容器（１０）内で多数のノズル孔（４２）を有する整流板（４０）を通してプラズマガスを被処理物に導びくことによりプラズマ処理するプラズマ処理装置において真空容器（１０）内で整流板（４０）に対して接近・離隔可能なじゃま板（６０）によって整流板（４０）によるプラズマガスの流れを真空容器（１０）の外から制御する流動制御手段を備える。じゃま板（６０）は、例えば整流板（４０）と平行な円板で形成し、この円板とじゃま板との間隔を変化させることによりノズル孔（４２）を通るプラズマガスの流れを制御する。このプラズマ処理装置は、ドライエッチング装置に適用することができる。
【選択図】　　　　図１

Description

【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エッチ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）にエッチング処理や、アッシング処理や、薄膜形成処理などを行う方法が広く知られている。
【０００３】
エッチングでは、プラズマ発生室でガスをプラズマ化し、処理対象である基板（やウェハ）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】
アッシングでは、基板表面のレジストを反応ガス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。薄膜形成処理では、例えば反応ガスをプラズマ化して基板に導き、基板表面に生成物を堆積させる（プラズマＣＶＤなど）。
【０００５】
このような処理（プラズマ処理）において、プラズマガスを基板に均一に導くために、基板の上方に整流板を設けたものがある。エッチングにおいては、エッチング条件によってガス流量などが変化するため基板に導かれるプラズマガスの流動を変更する必要がある。このため、エッチング条件によってこの整流板を変更できるようにしている。
【０００６】
また基板（ウェハなど）によっては、高い選択比や処理速度を得るために、エッチングする際にエッチングガスの成分やガス流量などを途中で変更することがある。この時条件変更前と同じ整流板ではエッチングの均一性が変化する。すなわち選択比や処理速度などの特性向上に対して、均一性がトレードオフの関係になる。
【０００７】
真空容器は通常円形の筒状であり、その下部に基板を水平に保持する一方、プラズマガスは真空容器内の上方から下方に向けて流動させる。整流板は多数の小孔（ノズル孔）を形成した円板であり、基板の上方を基板から離して覆うように真空容器の内壁に固定される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記のようにエッチング条件の変更に伴って整流板を例えばノズル孔の数が異なるものに変更する場合には、従来はエッチング処理を中断して整流板を交換しなければならない。このため処理能率が悪くなる、という問題があった。
【０００９】
この発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、エッチング処理などのプラズマ処理の条件を変更する場合に、整流板を交換する必要をなくし、処理条件を途中で変えて連続的に処理を行えるようにして処理能率を上げられるようにするプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【発明の構成】
この発明によればこの目的は、真空容器内で多数のノズル孔を有する整流板を通してプラズマガスを被処理物に導びくことによりプラズマ処理するプラズマ処理装置において前記真空容器内で前記整流板に対して接近・離隔可能なじゃま板によって、前記整流板によるプラズマガスの流れを前記真空容器の外から制御する流動制御手段を備えることを特徴とするプラズマ処理装置、により達成される。
【００１１】
じゃま板は、例えば整流板と平行な円板で形成し、この円板とじゃま板との間隔を変化させることによりノズル孔を通るプラズマガスの流れを制御する。
【００１２】
このプラズマ処理装置は、ドライエッチング装置に適用することができる。この場合プラズマ生成部を真空容器の外に設け、ここで生成したプラズマガスを真空容器内に導くようにした放電分離型のものが適する。真空容器内にプラズマ生成部が無いので、プラズマガスの流動制御手段を真空容器内に収容するのに都合がよく、プラズマにより流量制御手段が損傷を受けることがなくなるからである。
【００１３】
【実施態様】
図１は本発明に係る装置の一実施態様を示す概念図、図２は整流板の平面図である。図１において符号１０は真空容器である。この真空容器１０は垂直においた円筒形であり、その上下両端が塞がれている。この真空容器１０内にはヒータ付きの保持台１２が昇降可能に設けられ、その上面には被処理物としてのウェハ１４が保持されている。
【００１４】
真空容器１０の底には、圧力制御器（Ａｕｔｏ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ＡＰＣ）１６を介してターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）などのドライポンプ１８が接続されている。圧力制御器１６は、真空容器１０の内圧を検出する真空計（図示せず）の出力に基づいて、真空容器１６の内圧を所定圧に制御する。
【００１５】
２０はプラズマ生成部であり、マイクロ波により反応ガスを励起し、プラズマ化して真空容器１０に導く。プラズマ生成部２０は、石英などで作られた放電管２２と、この放電管２２にその中央付近で交叉する導波管２４と、この導波管２４の一端からマイクロ波を供給するマイクロ波電源２６と、導波管２４の他端に取付けられた終端整合器２８とを持つ。
【００１６】
放電管２２の一端には反応ガス供給部３０から反応ガスが供給される。放電管２２の他端はガス導入管３２によって真空容器１０に接続されている。ここにガス導入管３２はプラズマガスによる腐蝕に耐える材料、例えば石英、ステンレス鋼、セラミックス、一部のフッ素ベース材料などのチューブで作られている。
【００１７】
マイクロ波電源２６が供給する所定周波数のマイクロ波は、導波管２４を通り、放電管２２を透過して放電管２２内を流れる反応ガスを励起する。
【００１８】
反応ガス供給部３０は、反応ガスを供給する。例えば、ＣＦ_４，ＮＦ_３，Ａｒ，Ｏ_２のガスが流量制御弁（Ｍａｓｓ　Ｆｌｏｗ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ＭＦＣ）３４を介し、放電管２２の一端に取付けた端板３６を通して放電管２２内に供給可能である。ガスの供給量はコントローラ３８によって制御される。
【００１９】
このコントローラ３８はまた、ＡＰＣ１６により真空容器１０の内部の真空度を制御したり、マイクロ波電源２６やドライポンプ１８などを制御する。すなわちこの制御はその全体の動作がコントローラ３８により制御されるものである。
【００２０】
ガス導入管３２は、真空容器１０内の上部にプラズマガスを導入する。真空容器１０内には、このガス導入管３２のプラズマガス導入口よりも下方でウェハ１４の上方を覆う整流板４０が取付けられている。この整流板４０は図２に示すように多数のノズル孔４２が形成された円板であり、ウェハ１４から離して真空容器１０の内壁に固定されている。
【００２１】
整流板４０は、ウェハ１４の表面に導かれるプラズマガスの流動を整流し、プラズマガスがウェハ１４に均一に当たるようにするものである。プラズマガスの流動はガス流量などの処理条件の変化によって変わるから、処理条件によって最適なノズル孔４２の数や配置も変えるのが望ましい。
【００２２】
図３は流量制御手段の実施態様を示す図である。この実施態様では、流動制御手段として整流板４０の上面に接近・離隔可能にしたじゃま板６０を用いる。
【００２３】
このじゃま板６０は、真空容器１０の垂直な中心軸線上で上壁を貫通する支軸６２の下端に水平に固定されている。この支軸６２は真空容器１０の外側から上下に移動可能かつ任意の高さに固定可能である。じゃま板６０は整流板４０よりも小径である。このじゃま板６０は、整流板４０に接近させることによってウェハ１４の中央付近に導かれるプラズマガスの流量を減らし、周辺付近に導かれるプラズマガスの流量を相対的に増やす。
【００２４】
このようにじゃま板６０の高さを調節することによってウェハ１４に導かれるプラズマガスの流動を制御することができる。従ってガス流量などの処理条件を変える時には、このじゃま板６０の高さを調整することにより、常にウェハ１４にプラズマガスが均一に当たるようにすることができる。
【００２５】
次にこの装置の動作を説明する。通常のドライエッチング処理では、コントローラ３８はドライポンプ１８を作動させ、ＡＰＣ１６を制御することによって真空容器１０内を一定の真空度に保つ。一方反応ガス供給部３０からは、ＣＦ_４またはＮＦ_３とＡｒの混合ガスを放電管２２に供給する。これらのガスにＯ_２ガスを微量添加してもよい。この時の各ガスの流量は、ＭＦＣ３４によりコントローラ３８が制御する。
【００２６】
この状態でコントローラ３８がマイクロ波電源２６を作動させれば、反応ガスは励起されてプラズマ化される。このプラズマガスはガス導入管３２によって真空容器１０に導かれ、保持台１２に保持されたウェハ１４をエッチングする。
【００２７】
２ステップエッチングの場合などのように、エッチング条件を途中で変化させる場合には、プラズマガスの流動が変わることがある。このような時にはじゃま板６０の高さを変え、じゃま板６０と整流板４０との間隔を調整することにより常にウェハ１４にプラズマガスが均一に当たるように調整する。すなわち支軸６２を予め実験などにより決めた量だけ上下動させることにより、じゃま板６０と整流板４０との間隔を処理条件に適合させる。この結果処理の途中で条件が変わってもウェハ１４に適切な処理を行うことができる。
【００２８】
以上の実施態様はエッチング処理の場合について説明したが、本発明はアッシング、薄膜形成などの種々の処理（プラズマを用いた処理）に適用することも可能である。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１〜２の発明によれば、整流板を通って被処理物に導かれるプラズマガスの流動を、整流板との間隔を調整可能なじゃま板を有する流動制御手段によって真空容器の外側から制御できるようにしたものであるから、整流板を交換することなくプラズマガスの流動を制御することができる。このため処理条件の変更に迅速に対応でき、例えば処理の途中で処理条件を変える場合にも連続して処理を行うことができる。その結果処理能率を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るドライエッチング装置の概念図
【図２】整流板の平面図
【図３】じゃま板の使用状態を示す図
【符号の説明】
１０　真空容器
１４　ウェハ（被処理物）
２０　プラズマ生成部
２４　導波管
２６　マイクロ波電源
３０　反応ガス供給部
３８　コントローラ
４０　整流板
４２　ノズル孔
６０　じゃま板（流動制御手段）
６２　支軸

Claims

真空容器内で多数のノズル孔を有する整流板を通してプラズマガスを被処理物に導びくことによりプラズマ処理するプラズマ処理装置において、
前記真空容器内で前記整流板に対して接近・離隔可能なじゃま板によって前記整流板によるプラズマガスの流れを前記真空容器の外から制御する流動制御手段を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
真空容器の外に設けたプラズマ生成部で生成したプラズマガスを前記真空容器内に導く放電分離型のドライエッチング装置である請求項１のプラズマ処理装置。