JP2009043673A - プラズマ処理装置 - Google Patents
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Abstract
プラズマ発生用電極として、被処理物面全体にプラズマを発生させることのできる大きさを有し、発生させたプラズマの面内分布を任意に制御できる機構を持った電極を備えた汎用的なプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】
被処理物1の表面に対して、複数の単位電極3を密集させて構成した集合型電極2をギャップ4を設けて配置し、ギャップにプロセスガスを供給し、集合型電極に高周波電圧を印加してギャップでプラズマを発生させて被処理物表面を処理するプラズマ処理装置であって、集合型電極は、高周波電源に接続する共通の導電性ベース板6に、各単位電極を電気的に接続状態で且つ導電性ベース板に対して直交方向に変位可能に設け、アクチュエータ8で各単位電極が個別に規準位置と後退位置をとり、単位電極が規準位置のときプラズマが発生し、後退位置のときプラズマが消滅する。
【選択図】 図1
Description
図2に示すように、6個の単位電極3,…が一列に並んだ構造の集合型電極2を用いて被処理物1の表面をプラズマ処理する方法を説明する。ここでは、プラズマ処理の一例として酸素プラズマを発生させて単結晶シリコンからなる被処理物1の表面を酸化させる場合について説明する。図2(a)は、全ての単位電極3,…が規準位置にあり、各単位電極3,…の先端の電極面が同一面上に整列して、実質的に電極面が平面である平行平板型電極を構成し、この集合型電極2に高周波電圧を印加すると被処理物1の表面との間に面内分布が均一な酸素プラズマが発生し、一定時間この状態を維持すると表面に一様な厚さの酸化膜14が形成される。図2(b)では、両側2つの単位電極3,3を後退位置に変位させると、その単位電極3,3に対応する領域の酸素プラズマは消滅するが、中央の4つの単位電極3,…に対応する領域では依然として酸素プラズマは持続し、この領域の酸化膜14はプラズマの持続時間に比例して深さが深くなる。それから、図2(c)では、4つの単位電極3,…のうち両側2つの単位電極3,3を後退位置に変位させると、その単位電極3,3に対応する領域の酸素プラズマは消滅するが、中央の2つの単位電極3,3に対応する領域では依然として酸素プラズマは持続し、この領域の酸化膜14はプラズマの持続時間に比例して深さが更に深くなる。そして、所定時間の経過後、図2(d)のように、中央の2つの単位電極3,3を後退位置に変位させるか、高周波電圧を遮断することにより、全てのプラズマを消滅させる。
そこで、そのための基礎実験として、3つの単位電極3,…からなる集合型電極2を試作し、単結晶シリコンを被加工物1として数値制御酸化実験を行った。基礎実験の概念を図3(a)に、実験結果を図3(b)に示す。試料台13の上に厚さ0.72mmのシリコンウエハ1を保持し、シリコンウエハ1の表面に対して0.25mmの平行なギャップ4を設けて、厚さ2mmの石英ガラス10を配置し、更に石英ガラス10の上に一辺が10mmの角柱状の電極1、電極2、電極3を互いに密着させて一列に配置して集合型電極2する。
2 集合型電極
3 単位電極
4 ギャップ
5 高周波電源
6 導電性ベース板
7 制御装置
8 アクチュエータ(ソレノイド)
8A 本体部
8B 駆動部
9 電力制御システム
10 誘電体窓(石英ガラス)
11 プロセスガス供給空間
12 反応容器
13 試料台
14 酸化膜
15 フランジ部材
16 孔又は開口
17 保持構造体
17A 上板
17B 下板
17C 孔
18 凹部
19 環状溝
20 Oリング
21 排気溝
22 係合凹部
23 吸引孔
24 排気管
25 脚部
26 プロセスガス流路
27 供給管
28 排出管
Claims (9)
- 平面又は平面に近い曲面からなる被処理物の表面に対して、複数の単位電極を密集させて構成した実質的に電極面が平面である集合型電極を所定のギャップを設けて配置し、該ギャップにプロセスガスを供給するとともに、前記集合型電極に高周波電源から高周波電圧を印加して前記ギャップでプラズマを発生させて被処理物表面を処理するプラズマ処理装置であって、前記集合型電極は、高周波電源に接続する共通の導電性ベース板に、各単位電極を電気的に接続状態で且つ該導電性ベース板に対して直交方向に変位可能に設けるとともに、制御装置で駆動されたアクチュエータによって各単位電極が個別に規準位置と後退位置とをとる構造であり、前記単位電極が規準位置をとるときその先端でプラズマが発生し、後退位置をとるときプラズマが消滅することにより、プラズマの面内分布を制御することを特徴とするプラズマ処理装置。
- 前記集合型電極の各単位電極は断面円形又は六角形の同一部材で、周囲部を除いて特定の単位電極の周りに6個の単位電極が等距離に位置した稠密配列であり、各単位電極が作る電極面の大きさを被処理物の処理対象表面よりも大きく設定してなる請求項1記載のプラズマ処理装置。
- 前記アクチュエータがソレノイドであり、前記導電性ベース板の背後に平行に配置した保持構造体にソレノイドの本体部を固定し、ソレノイドの駆動部を前記単位電極の電極面とは反対側端部に直接連結してなる請求項1又は2記載のプラズマ処理装置。
- 前記アクチュエータがソレノイドであり、前記導電性ベース板の背後に配置した保持構造体にソレノイドの本体部を固定し、ソレノイドの駆動部を前記単位電極の電極面とは反対側端部に駆動力伝達ワイヤーを介して連結してなる請求項1又は2記載のプラズマ処理装置。
- 前記ギャップに挿入した薄い板状の誘電体窓によって、被処理物側と前記集合型電極側を区画し、被処理物側には該被処理物の表面と誘電体窓の間にプロセスガス供給空間を形成してなる請求項1〜4何れかに記載のプラズマ処理装置。
- 前記高周波電源と前記集合型電極との間に、単位電極が変位することにより変化するインピーダンスを整合するとともに、各単位電極が作る局所プラズマの状態を一定に維持するための電力制御システムを介在させてなる請求項1〜5何れかに記載のプラズマ処理装置。
- 前記集合型電極の単位電極の個数が100以上、10000以下である請求項1〜6何れかに記載のプラズマ処理装置。
- 前記プロセスガスの圧力が、0.01〜1MPaであり、好ましくは大気圧近傍である請求項1〜7何れかに記載のプラズマ処理装置。
- 前記請求項1〜8何れかに記載のプラズマ処理装置を用い、前記被処理物がSOIウエハであり、予めSOIウエハのシリコン層全面を計測して除去データを取得し、酸素ガスを不活性ガスで希釈したプロセスガスを用いて、前記除去データに基づいて各単位電極を駆動するアクチュエータを制御して面内分布を有する酸素プラズマを発生させ、この酸素プラズマで生成した酸素ラジカルをSOIウエハのシリコン層の表面に作用させて除去部位を酸化させた後、プラズマ処理装置から取り出したSOIウエハをフッ酸で処理して酸化膜を除去することを特徴とするSOIウエハの加工方法。
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