JP3068971B2 - マイクロ波プラズマ処理装置およびマイクロ波プラズマ処理方法 - Google Patents
マイクロ波プラズマ処理装置およびマイクロ波プラズマ処理方法Info
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- JP3068971B2 JP3068971B2 JP4342007A JP34200792A JP3068971B2 JP 3068971 B2 JP3068971 B2 JP 3068971B2 JP 4342007 A JP4342007 A JP 4342007A JP 34200792 A JP34200792 A JP 34200792A JP 3068971 B2 JP3068971 B2 JP 3068971B2
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- Japan
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- microwave
- plasma processing
- processing chamber
- plasma
- processing apparatus
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- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体製造装置に関し、
特に、プラズマを用いてエッチング、アッシングおよび
成膜等の半導体製造処理を行うマイクロ波プラズマ処理
装置に関するものである。
特に、プラズマを用いてエッチング、アッシングおよび
成膜等の半導体製造処理を行うマイクロ波プラズマ処理
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のマイクロ波を用いて半導体製造処
理を行うマイクロ波プラズマ処理装置においては、プラ
ズマ処理室に照射するマイクロ波の伝送に導波管が用い
られている。プラズマ処理室は石英部材にて形成された
マイクロ波導入窓により大気と遮断されるもので、導波
管によって伝送されるマイクロ波は、空胴共振部を介し
て（もしくは直接）上記のマイクロ波導入窓より照射さ
れ、これによりプラズマ処理室内にプラズマが発生す
る。
理を行うマイクロ波プラズマ処理装置においては、プラ
ズマ処理室に照射するマイクロ波の伝送に導波管が用い
られている。プラズマ処理室は石英部材にて形成された
マイクロ波導入窓により大気と遮断されるもので、導波
管によって伝送されるマイクロ波は、空胴共振部を介し
て（もしくは直接）上記のマイクロ波導入窓より照射さ
れ、これによりプラズマ処理室内にプラズマが発生す
る。
【０００３】マイクロ波導入窓の形状としては、円柱板
状や半球状のものが多く、また、空胴共振部を備えるも
のではその形状を円柱あるいは円錐形状とするものが多
い。
状や半球状のものが多く、また、空胴共振部を備えるも
のではその形状を円柱あるいは円錐形状とするものが多
い。
【０００４】図３は従来例の構成を示す図であり、
（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【０００５】本従来例のマイクロ波プラズマ処理装置３
００において、ステージ３１０と該ステージ３１０上に
設けられた半球状の石英ベルジャー３１２によって囲ま
れる空間がプラズマ処理室とされる。導波管３０１にて
伝送されるマイクロ波が円柱型空胴共振部３１３を介し
て石英ベルジャー３１２に照射されて石英ベルジャー３
１２内にプラズマが発生し、ステージ３１０上に載置さ
れたウエハ等の被処理物３１１が処理される。
００において、ステージ３１０と該ステージ３１０上に
設けられた半球状の石英ベルジャー３１２によって囲ま
れる空間がプラズマ処理室とされる。導波管３０１にて
伝送されるマイクロ波が円柱型空胴共振部３１３を介し
て石英ベルジャー３１２に照射されて石英ベルジャー３
１２内にプラズマが発生し、ステージ３１０上に載置さ
れたウエハ等の被処理物３１１が処理される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のマイク
ロ波プラズマ処理装置には、以下に記すような問題点が
ある。
ロ波プラズマ処理装置には、以下に記すような問題点が
ある。
【０００７】１．マイクロ波の導入によって発生したプ
ラズマが被処理物に直接照射されるため、プラズマ中に
含まれる電子やイオン等の荷電粒子の電気的エネルギー
によって被処理物が電荷を帯びるチャージアップ現象が
生じ、処理される半導体装置の性能が劣化してしまう。
このチャージアップ現象を低減するために被処理物とプ
ラズマとを分離するシールドメッシュを取り付けること
も可能であるが、該シールドメッシュは導電性部材で構
成し、被処理物の真上に設置する必要があるために装置
や被処理物に蒸散粒子が付着して汚染されてしまうとい
う問題点がある。
ラズマが被処理物に直接照射されるため、プラズマ中に
含まれる電子やイオン等の荷電粒子の電気的エネルギー
によって被処理物が電荷を帯びるチャージアップ現象が
生じ、処理される半導体装置の性能が劣化してしまう。
このチャージアップ現象を低減するために被処理物とプ
ラズマとを分離するシールドメッシュを取り付けること
も可能であるが、該シールドメッシュは導電性部材で構
成し、被処理物の真上に設置する必要があるために装置
や被処理物に蒸散粒子が付着して汚染されてしまうとい
う問題点がある。
【０００８】２．プラズマ発生源として用いられるマイ
クロ波はその伝播波長が非常に短い。このため、導波管
内を伝播するマイクロ波の電圧分布および発生するプラ
ズマも不均一なものとなるので被処理物の処理に均一性
が得られないという問題点がある。この不均一性を改善
するために処理室内で被処理物を回転させることが従来
提案されているが、このものにおいても均一性は十分な
ものではないうえに、今後の半導体装置に用いられるこ
とが予想される８インチウエハでは回転させることが困
難であるという問題点がある。
クロ波はその伝播波長が非常に短い。このため、導波管
内を伝播するマイクロ波の電圧分布および発生するプラ
ズマも不均一なものとなるので被処理物の処理に均一性
が得られないという問題点がある。この不均一性を改善
するために処理室内で被処理物を回転させることが従来
提案されているが、このものにおいても均一性は十分な
ものではないうえに、今後の半導体装置に用いられるこ
とが予想される８インチウエハでは回転させることが困
難であるという問題点がある。
【０００９】本発明は上述したような従来の技術が有す
る問題点に鑑みてなされたものであって、プラズマによ
る電気的なダメージや汚染が被処理物に生じることがな
く、均一性の高い処理が被処理物に行われるマイクロ波
プラズマ処理装置を実現することを目的とする。
る問題点に鑑みてなされたものであって、プラズマによ
る電気的なダメージや汚染が被処理物に生じることがな
く、均一性の高い処理が被処理物に行われるマイクロ波
プラズマ処理装置を実現することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明のマイクロ波プラ
ズマ処理装置は、導波管と処理室との間に前記導波管に
て伝送されたマイクロ波を分配して前記処理室へ供給す
るためのマイクロ波分配用空胴共振部が設けられ、供給
されたマイクロ波を用いて処理室内にプラズマを発生さ
せるマイクロ波プラズマ処理装置において、前記処理室
を構成している石英ドームが、前記マイクロ波分配用空
胴共振部のマイクロ波分配用の複数の開孔を有する面か
ら、離れて配設されていることを特徴とする。この場
合、石英ドームは、マイクロ波分配用空胴共振部に隣接
して設けられている空胴共振部の内部に設けられていて
もよい。
ズマ処理装置は、導波管と処理室との間に前記導波管に
て伝送されたマイクロ波を分配して前記処理室へ供給す
るためのマイクロ波分配用空胴共振部が設けられ、供給
されたマイクロ波を用いて処理室内にプラズマを発生さ
せるマイクロ波プラズマ処理装置において、前記処理室
を構成している石英ドームが、前記マイクロ波分配用空
胴共振部のマイクロ波分配用の複数の開孔を有する面か
ら、離れて配設されていることを特徴とする。この場
合、石英ドームは、マイクロ波分配用空胴共振部に隣接
して設けられている空胴共振部の内部に設けられていて
もよい。
【００１１】本発明のマイクロ波プラズマ処理方法は、
上記のマイクロ波プラズマ処理装置内に配された被処理
物にエッチング、アッシング又は成膜を施す。
上記のマイクロ波プラズマ処理装置内に配された被処理
物にエッチング、アッシング又は成膜を施す。
【００１２】
【作用】マイクロ波分配用空胴共振部によりマイクロ波
が分配されて処理室へ供給されるので、処理室内に発生
するプラズマを均一なものとすることができる。また、
その発生する位置はマイクロ波分配用空胴共振部寄りに
限定されるので、被処理物にプラズマによる電気的なダ
メージが生じることはない。
が分配されて処理室へ供給されるので、処理室内に発生
するプラズマを均一なものとすることができる。また、
その発生する位置はマイクロ波分配用空胴共振部寄りに
限定されるので、被処理物にプラズマによる電気的なダ
メージが生じることはない。
【００１３】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００１４】図１は本発明の一実施例の構成を示す図で
あり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
あり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【００１５】本実施例のマイクロ波プラズマ処理装置１
００は、ステージ１１０と該ステージ１１０上に順に設
けられる底面が開放された石英ドーム１０７、底面が開
放された空胴共振部１０９、マイクロ波分配用空胴共振
部１０２および方形の導波管１０１より構成されるもの
で、ステージ１１０と石英ドーム１０７とによって囲ま
れる空間が処理室１１３とされる。該処理室１１３はス
テージ１１０に設けられた排気口１１２と真空ポンプ
（不図示）とを接続することによって減圧状態に保たれ
るもので、石英ドーム１０７の周壁に設けられたガス導
入口１０５より処理用のガスが導入され、その中央部に
は被処理物１１１（ウエハ等）が設置される。
００は、ステージ１１０と該ステージ１１０上に順に設
けられる底面が開放された石英ドーム１０７、底面が開
放された空胴共振部１０９、マイクロ波分配用空胴共振
部１０２および方形の導波管１０１より構成されるもの
で、ステージ１１０と石英ドーム１０７とによって囲ま
れる空間が処理室１１３とされる。該処理室１１３はス
テージ１１０に設けられた排気口１１２と真空ポンプ
（不図示）とを接続することによって減圧状態に保たれ
るもので、石英ドーム１０７の周壁に設けられたガス導
入口１０５より処理用のガスが導入され、その中央部に
は被処理物１１１（ウエハ等）が設置される。
【００１６】導波管１０１によって効率よく伝送された
マイクロ波は、マイクロ波導入アンテナ１０３を介して
導波管にて伝送されたマイクロ波を分配して処理室へ供
給するためのマイクロ波分配用空胴共振部１０２に供給
される。このマイクロ波導入アンテナ１０３は、マイク
ロ波分配用空胴共振部１０２の略中心部であり、導波管
１０１とマイクロ波分配用空胴共振部１０２との間に設
けられるもので、上記の処理室１１３とは電気的に分離
されている。
マイクロ波は、マイクロ波導入アンテナ１０３を介して
導波管にて伝送されたマイクロ波を分配して処理室へ供
給するためのマイクロ波分配用空胴共振部１０２に供給
される。このマイクロ波導入アンテナ１０３は、マイク
ロ波分配用空胴共振部１０２の略中心部であり、導波管
１０１とマイクロ波分配用空胴共振部１０２との間に設
けられるもので、上記の処理室１１３とは電気的に分離
されている。
【００１７】マイクロ波分配用空胴共振部１０２に供給
されたマイクロ波は、マイクロ波を分配するためにマイ
クロ波分配用空胴共振部１０２の底面と空胴共振部１０
９上面とにそれぞれ対応適合するように複数形成された
マイクロ波導入窓１０４および空胴共振部１０９の室内
を通って上記の処理室１１３内に導入され、上記のガス
導入口より導入された処理用のガスによるプラズマが発
生する。マイクロ波分配用空胴共振部１０２、空胴共振
部１０９のそれぞれはマイクロ波を通さない材質にて形
成されているために、マイクロ波は外部へ漏れることな
く、効率よく処理室１１３内に導入される。
されたマイクロ波は、マイクロ波を分配するためにマイ
クロ波分配用空胴共振部１０２の底面と空胴共振部１０
９上面とにそれぞれ対応適合するように複数形成された
マイクロ波導入窓１０４および空胴共振部１０９の室内
を通って上記の処理室１１３内に導入され、上記のガス
導入口より導入された処理用のガスによるプラズマが発
生する。マイクロ波分配用空胴共振部１０２、空胴共振
部１０９のそれぞれはマイクロ波を通さない材質にて形
成されているために、マイクロ波は外部へ漏れることな
く、効率よく処理室１１３内に導入される。
【００１８】処理室１１３内に発生するプラズマの位置
は、マイクロ波導入窓１０４の近傍である上方に限定さ
れて被処理物１１１と離れた部分となるため、被処理物
１１１に生じるチャージアップに代表されるプラズマ処
理による電気的ダメージが低減された。
は、マイクロ波導入窓１０４の近傍である上方に限定さ
れて被処理物１１１と離れた部分となるため、被処理物
１１１に生じるチャージアップに代表されるプラズマ処
理による電気的ダメージが低減された。
【００１９】処理室１１３内に発生するプラズマの均一
性は、マイクロ波導入窓の個数、形状および配置によっ
て異なるものとなる。これらの各要素をマイクロ波導入
アンテナ１０３からの距離によって異なるマイクロ波分
布や被処理物１１１の大きさ、形状に応じて変更するこ
とにより均一なプラズマを処理室１１３内に発生させる
ことができ、均一性の高い処理を被処理物１１１に施す
ことができた。
性は、マイクロ波導入窓の個数、形状および配置によっ
て異なるものとなる。これらの各要素をマイクロ波導入
アンテナ１０３からの距離によって異なるマイクロ波分
布や被処理物１１１の大きさ、形状に応じて変更するこ
とにより均一なプラズマを処理室１１３内に発生させる
ことができ、均一性の高い処理を被処理物１１１に施す
ことができた。
【００２０】本実施例において、マイクロ波の分配は単
なる開口であるマイクロ波導入窓１０４によって行われ
ているので、マイクロ波の分配機構を簡単なものとする
ことができた。
なる開口であるマイクロ波導入窓１０４によって行われ
ているので、マイクロ波の分配機構を簡単なものとする
ことができた。
【００２１】図２は本発明の参考例の構成を示す図であ
り、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
り、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【００２２】本参考例のマイクロ波プラズマ処理装置２
００は、ステージ２１０と該ステージ２１０上に順に設
けられる上下面が開放された円筒状の容器２０７、マイ
クロ波分配用空胴共振部２０２および方形の導波管２０
１より構成されるもので、ステージ２１０と容器２０７
およびマイクロ波分配用空胴共振部２０２とによって囲
まれる空間が処理室２０８とされる。該処理室２０８は
ステージ２１０に設けられた排気口２１２と真空ポンプ
（不図示）とを接続することによって減圧状態に保たれ
るもので、容器２０７の周壁に設けられたガス導入口２
０４より処理用のガスが導入され、その中央部には被処
理物２１１（ウエハ等）が設置される。
００は、ステージ２１０と該ステージ２１０上に順に設
けられる上下面が開放された円筒状の容器２０７、マイ
クロ波分配用空胴共振部２０２および方形の導波管２０
１より構成されるもので、ステージ２１０と容器２０７
およびマイクロ波分配用空胴共振部２０２とによって囲
まれる空間が処理室２０８とされる。該処理室２０８は
ステージ２１０に設けられた排気口２１２と真空ポンプ
（不図示）とを接続することによって減圧状態に保たれ
るもので、容器２０７の周壁に設けられたガス導入口２
０４より処理用のガスが導入され、その中央部には被処
理物２１１（ウエハ等）が設置される。
【００２３】導波管２０１によって効率よく伝送された
マイクロ波は、マイクロ波導入アンテナ２０３を介して
マイクロ波分配用空胴共振部２０２に供給される。この
マイクロ波導入アンテナ２０３は、マイクロ波分配用空
胴共振部２０２の略中心部であり、導波管２０１とマイ
クロ波分配用空胴共振部２０２との間に設けられるもの
で、上記の処理室２０８とは電気的に分離されている。
マイクロ波は、マイクロ波導入アンテナ２０３を介して
マイクロ波分配用空胴共振部２０２に供給される。この
マイクロ波導入アンテナ２０３は、マイクロ波分配用空
胴共振部２０２の略中心部であり、導波管２０１とマイ
クロ波分配用空胴共振部２０２との間に設けられるもの
で、上記の処理室２０８とは電気的に分離されている。
【００２４】マイクロ波分配用空胴共振部２０２に供給
されたマイクロ波は、マイクロ波分配用空胴共振部２０
２の底面に複数設けられたマイクロ波を分配するための
マイクロ波導入アンテナ２０５を介して上記の処理室２
０８内に導入される。
されたマイクロ波は、マイクロ波分配用空胴共振部２０
２の底面に複数設けられたマイクロ波を分配するための
マイクロ波導入アンテナ２０５を介して上記の処理室２
０８内に導入される。
【００２５】マイクロ波分配用空胴共振部２０２の処理
室２０８側の面には、各マイクロ波導入アンテナ２０５
からの汚染を防止するために各マイクロ波導入アンテナ
２０５をそれぞれ覆う石英（もしくはセラミック）でで
きたアンテナカバー２０６が複数設けられている。
室２０８側の面には、各マイクロ波導入アンテナ２０５
からの汚染を防止するために各マイクロ波導入アンテナ
２０５をそれぞれ覆う石英（もしくはセラミック）でで
きたアンテナカバー２０６が複数設けられている。
【００２６】上記のように構成された本参考例において
も図１に示した実施例と同様に、処理室２０８内に発生
するプラズマの位置が、マイクロ波導入アンテナ２０５
の近傍である上方に限定されて被処理物２１１と離れた
部分となるため、被処理物２１１に生じるプラズマ処理
による電気的ダメージが低減された。
も図１に示した実施例と同様に、処理室２０８内に発生
するプラズマの位置が、マイクロ波導入アンテナ２０５
の近傍である上方に限定されて被処理物２１１と離れた
部分となるため、被処理物２１１に生じるプラズマ処理
による電気的ダメージが低減された。
【００２７】また、処理室２０８内に発生するプラズマ
の均一性については、図１に示した実施例におけるマイ
クロ波導入窓１０４の各要素と同様の、マイクロ波導入
アンテナ２０５の個数、形状および配置によって異なる
ものとすることができ、さらにマイクロ波導入アンテナ
２０５の材質によっても異なるものとすることができ
る。これらの各要素をマイクロ波導入アンテナ２０３か
らの距離によって異なるマイクロ波分布や被処理物２１
１の大きさ、形状に応じて変更することにより均一なプ
ラズマを処理室２０８内に発生させることができ、より
均一性の高い処理を被処理物２１１に施すことができ
た。
の均一性については、図１に示した実施例におけるマイ
クロ波導入窓１０４の各要素と同様の、マイクロ波導入
アンテナ２０５の個数、形状および配置によって異なる
ものとすることができ、さらにマイクロ波導入アンテナ
２０５の材質によっても異なるものとすることができ
る。これらの各要素をマイクロ波導入アンテナ２０３か
らの距離によって異なるマイクロ波分布や被処理物２１
１の大きさ、形状に応じて変更することにより均一なプ
ラズマを処理室２０８内に発生させることができ、より
均一性の高い処理を被処理物２１１に施すことができ
た。
【００２８】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載するような効果を奏する。
いるので、以下に記載するような効果を奏する。
【００２９】導波管と処理室との間に、マイクロ波分配
用空胴共振部を設けたことにより、プラズマによる電気
的なダメージや汚染が被処理物に生じることがなく、均
一性の高い処理を被処理物に行うことができる効果があ
る。
用空胴共振部を設けたことにより、プラズマによる電気
的なダメージや汚染が被処理物に生じることがなく、均
一性の高い処理を被処理物に行うことができる効果があ
る。
【００３０】
【００３１】
【図１】本発明の一実施例の構成を示す図であり、
（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図２】本発明の参考例の構成を示す図であり、（ａ）
は平面図、（ｂ）は断面図である。
は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図３】従来例の構成を示す図であり、（ａ）は平面
図、（ｂ）は断面図である。
図、（ｂ）は断面図である。
１００，２００ マイクロ波プラズマ処理装置 １０１，２０１ 導波管 １０２，２０２ マイクロ波分配用空胴共振部 １０３．２０３，２０５ マイクロ波導入アンテナ １０４ マイクロ波導入窓 １０５，２０４ ガス導入口 １０７ 石英ドーム １０９ 空胴共振部 １１０，２１０ ステージ １１１，２１１ 被処理物 １１２，２１２ 排気口 １１３，２０８ 処理室 ２０６ アンテナカバー ２０７ 容器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｂ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/205 C23C 14/34 C23F 4/00 H01L 21/3065 H05H 1/46
Claims (3)
- 【請求項１】 導波管と処理室との間に前記導波管にて
伝送されたマイクロ波を分配して前記処理室へ供給する
ためのマイクロ波分配用空胴共振部が設けられ、供給さ
れたマイクロ波を用いて処理室内にプラズマを発生させ
るマイクロ波プラズマ処理装置において、 前記処理室を構成している石英ドームが、前記マイクロ
波分配用空胴共振部のマイクロ波分配用の複数の開孔を
有する面から、離れて配設されていることを特徴とする
マイクロ波プラズマ処理装置。 - 【請求項２】 前記石英ドームは、前記マイクロ波分配
用空胴共振部に隣接して設けられている空胴共振部の内
部に設けられている請求項１記載のマイクロ波プラズマ
処理装置。 - 【請求項３】 請求項１記載のマイクロ波プラズマ処理
装置内に配された被処理物にエッチング、アッシング又
は成膜を施すマイクロ波プラズマ処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4342007A JP3068971B2 (ja) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | マイクロ波プラズマ処理装置およびマイクロ波プラズマ処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4342007A JP3068971B2 (ja) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | マイクロ波プラズマ処理装置およびマイクロ波プラズマ処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06196475A JPH06196475A (ja) | 1994-07-15 |
| JP3068971B2 true JP3068971B2 (ja) | 2000-07-24 |
Family
ID=18350461
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4342007A Expired - Lifetime JP3068971B2 (ja) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | マイクロ波プラズマ処理装置およびマイクロ波プラズマ処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3068971B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4147017B2 (ja) * | 2001-10-19 | 2008-09-10 | 東京エレクトロン株式会社 | マイクロ波プラズマ基板処理装置 |
| JP2007258093A (ja) * | 2006-03-24 | 2007-10-04 | National Univ Corp Shizuoka Univ | マイクロ波プラズマ発生装置 |
-
1992
- 1992-12-22 JP JP4342007A patent/JP3068971B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06196475A (ja) | 1994-07-15 |
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