JP3368159B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体ウエ
ハ等の被処理基板に対してプラズマ処理を行うためのプ
ラズマ処理装置に関する。
ハ等の被処理基板に対してプラズマ処理を行うためのプ
ラズマ処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】集積回路の配線パタ−ンとしては、主に
アルミニウム配線が用いられ、これを絶縁するための層
間絶縁膜、例えばSiO2 膜(シリコン酸化膜)、Si
OF(F添加シリコン酸化膜)の形成方法としては膜質
が良好なことから、マイクロ波と磁界とを組み合わせた
ECR(Electron Cyclotron Re
sonance)プラズマ処理が採用される傾向にあ
る。
アルミニウム配線が用いられ、これを絶縁するための層
間絶縁膜、例えばSiO2 膜(シリコン酸化膜)、Si
OF(F添加シリコン酸化膜)の形成方法としては膜質
が良好なことから、マイクロ波と磁界とを組み合わせた
ECR(Electron Cyclotron Re
sonance)プラズマ処理が採用される傾向にあ
る。
【0003】このECRプラズマ処理を行う従来のプラ
ズマ処理装置の一例を図12に挙げると、プラズマ生成
室1A内に例えば2.45GHzのマイクロ波を導波管
11を介して供給すると同時に、所定の大きさ、例えば
875ガウスの磁界を電磁コイル12により印加して、
マイクロ波と磁界との相互作用(共鳴)でプラズマ生成
用ガス例えばArガス及びO2 ガスを高密度プラズマ化
し、このプラズマにより、成膜室1B内に導入された反
応性ガス例えばSiH4 ガス又はSiF4 ガスを活性化
させてイオン種を形成し、載置台13上の半導体ウエハ
W表面に薄膜を成膜するようになっている。
ズマ処理装置の一例を図12に挙げると、プラズマ生成
室1A内に例えば2.45GHzのマイクロ波を導波管
11を介して供給すると同時に、所定の大きさ、例えば
875ガウスの磁界を電磁コイル12により印加して、
マイクロ波と磁界との相互作用(共鳴)でプラズマ生成
用ガス例えばArガス及びO2 ガスを高密度プラズマ化
し、このプラズマにより、成膜室1B内に導入された反
応性ガス例えばSiH4 ガス又はSiF4 ガスを活性化
させてイオン種を形成し、載置台13上の半導体ウエハ
W表面に薄膜を成膜するようになっている。
【0004】前記導波管11は、例えば図13に示すよ
うに、途中で屈曲されたTE11モ−ド(以下TEモ−ド
という)を伝送する矩形導波管11aの下端側に円錐形
導波管11bを接続してなり、円錐形導波管11bの下
端側にはプラズマ生成室1Aの上面が接続されている。
矩形導波管11aの他端側に接続されたマイクロ波発生
手段14からマイクロ波を供給すると、マイクロ波は導
波管11内をTEモ−ドで伝送しながらプラズマ生成室
1Aに供給される。即ち矩形導波管11aを屈曲して、
この方形の端部を円錐形導波管11bの上面の円形の端
部に接続すると、矩形導波管11a中をTEモ−ドで伝
送するマイクロ波はそのまま円錐形導波管11b内をT
Eモ−ドで伝送する。
うに、途中で屈曲されたTE11モ−ド(以下TEモ−ド
という)を伝送する矩形導波管11aの下端側に円錐形
導波管11bを接続してなり、円錐形導波管11bの下
端側にはプラズマ生成室1Aの上面が接続されている。
矩形導波管11aの他端側に接続されたマイクロ波発生
手段14からマイクロ波を供給すると、マイクロ波は導
波管11内をTEモ−ドで伝送しながらプラズマ生成室
1Aに供給される。即ち矩形導波管11aを屈曲して、
この方形の端部を円錐形導波管11bの上面の円形の端
部に接続すると、矩形導波管11a中をTEモ−ドで伝
送するマイクロ波はそのまま円錐形導波管11b内をT
Eモ−ドで伝送する。
【0005】ここで内径が2aである円筒導波管のTE
モ−ドについて図14に基づいて説明すると、図14
(a)は直径方向の断面図であり、図14(b)は、図
14(a)のA−Aにおける断面図である。図14
(a)中実線は電界、鎖線は磁界を夫々示しており、図
14(b)中○は電界が紙面の内側に向かう様子、●は
電界が紙面の外側に向かう様子を夫々示している。この
ようにTEモ−ドでは電界が円錐形導波管の直径方向に
存在しており、マイクロ波の波長λと前記aとは、λ=
3.41aの関係にある。
モ−ドについて図14に基づいて説明すると、図14
(a)は直径方向の断面図であり、図14(b)は、図
14(a)のA−Aにおける断面図である。図14
(a)中実線は電界、鎖線は磁界を夫々示しており、図
14(b)中○は電界が紙面の内側に向かう様子、●は
電界が紙面の外側に向かう様子を夫々示している。この
ようにTEモ−ドでは電界が円錐形導波管の直径方向に
存在しており、マイクロ波の波長λと前記aとは、λ=
3.41aの関係にある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述のよ
うに導波管を構成してTEモ−ドでマイクロ波をプラズ
マ室1Aに供給すると、TEモ−ドでは、図14(a)
から明らかなように、中央部では電気力線の密度が高い
が、周縁部に近付くにつれて電気力線の密度が小さくな
る。従って中央部に比べて周縁部における電界強度が小
さいため電界分布が均一ではなく、これにより生成され
るプラズマの密度も周縁部では小さくなってしまうた
め、膜厚について高い面内均一性を確保することが困難
である。ところで近年パタ−ンの微細化が進む傾向にあ
ることから、高い膜厚の面内均一性が要求されている。
うに導波管を構成してTEモ−ドでマイクロ波をプラズ
マ室1Aに供給すると、TEモ−ドでは、図14(a)
から明らかなように、中央部では電気力線の密度が高い
が、周縁部に近付くにつれて電気力線の密度が小さくな
る。従って中央部に比べて周縁部における電界強度が小
さいため電界分布が均一ではなく、これにより生成され
るプラズマの密度も周縁部では小さくなってしまうた
め、膜厚について高い面内均一性を確保することが困難
である。ところで近年パタ−ンの微細化が進む傾向にあ
ることから、高い膜厚の面内均一性が要求されている。
【0007】一方、米国特許公報5,234,526
号には、TM01モ−ドを利用したプラズマ処理装置が開
示されている。この装置は、TEモ−ドを伝送する矩形
導波管の端部を例えば内径が109mmの円筒形導波管
の側部に接続してTM01モ−ドでマイクロ波をプラズマ
室に供給する導波管を構成し、円筒形導波管の下端側に
プラズマ生成室の上面を接続して構成されている。この
ような導波管では前記矩形導波管と円筒形導波管との接
続部分がTEモ−ドからTM01モ−ドへの変換器(TM
モ−ド変換器)を構成している。
号には、TM01モ−ドを利用したプラズマ処理装置が開
示されている。この装置は、TEモ−ドを伝送する矩形
導波管の端部を例えば内径が109mmの円筒形導波管
の側部に接続してTM01モ−ドでマイクロ波をプラズマ
室に供給する導波管を構成し、円筒形導波管の下端側に
プラズマ生成室の上面を接続して構成されている。この
ような導波管では前記矩形導波管と円筒形導波管との接
続部分がTEモ−ドからTM01モ−ドへの変換器(TM
モ−ド変換器)を構成している。
【0008】ここで内径が2aである円筒導波管のTM
01モ−ドについて図15に基づいて説明すると、図15
(a)は直径方向の断面図であり、図15(b)は、図
15(a)のA−Aにおける断面図である。TM01モ−
ドでは電界(実線で示す)は、導波管の管壁から中心を
通ってまた管壁に戻るように、半波長毎に向きを変えな
がら管壁に沿って伝播し、マイクロ波の波長λと前記a
とは、λ=2.61aの関係にある。この図においても
鎖線は磁界を示しており、図15(b)中○は電界が紙
面の内側に向かう様子、●は電界が紙面の外側に向かう
様子を夫々示している。
01モ−ドについて図15に基づいて説明すると、図15
(a)は直径方向の断面図であり、図15(b)は、図
15(a)のA−Aにおける断面図である。TM01モ−
ドでは電界(実線で示す)は、導波管の管壁から中心を
通ってまた管壁に戻るように、半波長毎に向きを変えな
がら管壁に沿って伝播し、マイクロ波の波長λと前記a
とは、λ=2.61aの関係にある。この図においても
鎖線は磁界を示しており、図15(b)中○は電界が紙
面の内側に向かう様子、●は電界が紙面の外側に向かう
様子を夫々示している。
【0009】このようなプラズマ処理装置では、例えば
6インチの半導体ウエハを処理する場合には、円筒形導
波管の内径が109mmであるため、電界分布の均一性
は確保できる。しかしながら近年ウエハが大口径化する
傾向にあり、ウエハの大きさが円筒形導波管の内径より
も大きくなるので、ウエハ周縁部と対向する導波管出口
の領域の電界強度が小さくなってしまう。この結果ウエ
ハの中心部のプラズマ密度に比べてウエハの周縁部に近
い領域のプラズマ密度が小さくなるので、ウエハ面内に
おけるプラズマ密度が不均一となり、膜厚の均一性が悪
くなるという問題がある。
6インチの半導体ウエハを処理する場合には、円筒形導
波管の内径が109mmであるため、電界分布の均一性
は確保できる。しかしながら近年ウエハが大口径化する
傾向にあり、ウエハの大きさが円筒形導波管の内径より
も大きくなるので、ウエハ周縁部と対向する導波管出口
の領域の電界強度が小さくなってしまう。この結果ウエ
ハの中心部のプラズマ密度に比べてウエハの周縁部に近
い領域のプラズマ密度が小さくなるので、ウエハ面内に
おけるプラズマ密度が不均一となり、膜厚の均一性が悪
くなるという問題がある。
【0010】本発明は、このような事情の下になされた
ものであり、その目的は、広い面積に亘って均一なプラ
ズマを生成することができ、大口径の被処理基板に対し
て面内均一性の高いプラズマ処理を行なうことができる
プラズマ処理装置を提供することにある。
ものであり、その目的は、広い面積に亘って均一なプラ
ズマを生成することができ、大口径の被処理基板に対し
て面内均一性の高いプラズマ処理を行なうことができる
プラズマ処理装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、被処理基板の
載置台が内部に設けられると共に、高周波を透過するた
めの誘電体よりなる透過窓が設けられた真空容器と、前
記真空容器内に磁界を形成するための磁界形成手段と、
前記真空容器内にプラズマ発生用の2.45GHzの高
周波をTMモ−ドで供給するための高周波供給手段と、
を備え、電子サイクロトロン共鳴を用いてプラズマガス
をプラズマ化し、そのプラズマにより被処理基板に対し
て処理を行なうプラズマ処理装置において、前記高周波
供給手段は、出口側が前記透過窓の外面に設けられ、透
過窓に近づくつれて口径が大きくなる円錐形導波管を含
み、前記円錐形導波管の出口側に、マイクロ波の電界を
乱して被処理基板の面内におけるプラズマ密度の均一性
を高くするために円錐形導波管の出口側開口縁よりも内
側に、その内周面が位置するようにリング状の導電性部
材を設け、円錐形導波管の出口側の内径をφA、導電性
部材の内周面の内径をφBとすると、φA>160mm
であり、かつφA>φBであることを特徴とする。
載置台が内部に設けられると共に、高周波を透過するた
めの誘電体よりなる透過窓が設けられた真空容器と、前
記真空容器内に磁界を形成するための磁界形成手段と、
前記真空容器内にプラズマ発生用の2.45GHzの高
周波をTMモ−ドで供給するための高周波供給手段と、
を備え、電子サイクロトロン共鳴を用いてプラズマガス
をプラズマ化し、そのプラズマにより被処理基板に対し
て処理を行なうプラズマ処理装置において、前記高周波
供給手段は、出口側が前記透過窓の外面に設けられ、透
過窓に近づくつれて口径が大きくなる円錐形導波管を含
み、前記円錐形導波管の出口側に、マイクロ波の電界を
乱して被処理基板の面内におけるプラズマ密度の均一性
を高くするために円錐形導波管の出口側開口縁よりも内
側に、その内周面が位置するようにリング状の導電性部
材を設け、円錐形導波管の出口側の内径をφA、導電性
部材の内周面の内径をφBとすると、φA>160mm
であり、かつφA>φBであることを特徴とする。
【0012】リング状の導電性部材は、例えば透過窓の
内面側に設けられている。またリング状の導電性部材
は、例えば透過窓の外面側の内周面を突出させて、その
内周面を円錐形導波管のテーパ面の出口側端部よりも内
側に位置するように構成される。
内面側に設けられている。またリング状の導電性部材
は、例えば透過窓の外面側の内周面を突出させて、その
内周面を円錐形導波管のテーパ面の出口側端部よりも内
側に位置するように構成される。
【0013】
【発明の実施の形態】以下に本発明のプラズマ処理装置
の第1の実施の形態について説明するが、本実施の形態
は、プラズマ処理装置において、2.45GHzの高周
波(マイクロ波)を伝送する円錐形導波管の出口径の最
適化を図ることにより、プラズマ密度を均一にするもの
である。
の第1の実施の形態について説明するが、本実施の形態
は、プラズマ処理装置において、2.45GHzの高周
波(マイクロ波)を伝送する円錐形導波管の出口径の最
適化を図ることにより、プラズマ密度を均一にするもの
である。
【0014】図1はこの実施の形態の係るプラズマ処理
装置を示す概略断面図であり、図中2は例えばアルミニ
ウム等により形成された真空容器である。この真空容器
2は上方に位置してプラズマを発生させる円筒状のプラ
ズマ室21と、この下方に連通させて連結され、プラズ
マ室21よりも内径の大きい円筒状の成膜室22とから
なる。
装置を示す概略断面図であり、図中2は例えばアルミニ
ウム等により形成された真空容器である。この真空容器
2は上方に位置してプラズマを発生させる円筒状のプラ
ズマ室21と、この下方に連通させて連結され、プラズ
マ室21よりも内径の大きい円筒状の成膜室22とから
なる。
【0015】この真空容器2の上端面はマイクロ波を透
過するための円盤状の透過窓23により構成されてい
る。この透過窓23は誘電体例えば窒化アルミニウム
(AlN)により構成されており、例えば上下に2分割
された支持リング3の内周面の溝部に嵌合されて気密に
支持されている。そして真空容器2の側壁の上端と支持
リング3との間、支持リング3と透過窓23との間には
夫々Oリング31が設けられていて、真空容器2内の真
空状態を維持するようになっている。
過するための円盤状の透過窓23により構成されてい
る。この透過窓23は誘電体例えば窒化アルミニウム
(AlN)により構成されており、例えば上下に2分割
された支持リング3の内周面の溝部に嵌合されて気密に
支持されている。そして真空容器2の側壁の上端と支持
リング3との間、支持リング3と透過窓23との間には
夫々Oリング31が設けられていて、真空容器2内の真
空状態を維持するようになっている。
【0016】この透過窓23の上面には、プラズマ室2
1内に例えば例えば2.45GHzのマイクロ波をTM
モ−ド例えばTM01モードで供給するための導波管4が
設けられている。この導波管4は、図2に示すように、
矩形導波管41の出口側の端部を円筒形導波管42の上
部側の側部に直角に接続し、この円筒形導波管42の出
口側(下端部)を下部側に向かって広がる円錐形導波管
43の入口側(上端部)に接続して構成されており、前
記矩形導波管41と円筒形導波管42との接続部分がT
Mモ−ド変換器となっている。前記矩形導波管41の入
口側は高周波電源部であるマイクロ波発振器44に接続
されており、一方円錐形導波管43の出口側(下端側)
は上述の透過窓23の上面に接続されている。この例で
は、矩形導波管41、円筒形導波管42、円錐形導波管
43、マイクロ波発振器44により高周波供給手段が構
成されている。
1内に例えば例えば2.45GHzのマイクロ波をTM
モ−ド例えばTM01モードで供給するための導波管4が
設けられている。この導波管4は、図2に示すように、
矩形導波管41の出口側の端部を円筒形導波管42の上
部側の側部に直角に接続し、この円筒形導波管42の出
口側(下端部)を下部側に向かって広がる円錐形導波管
43の入口側(上端部)に接続して構成されており、前
記矩形導波管41と円筒形導波管42との接続部分がT
Mモ−ド変換器となっている。前記矩形導波管41の入
口側は高周波電源部であるマイクロ波発振器44に接続
されており、一方円錐形導波管43の出口側(下端側)
は上述の透過窓23の上面に接続されている。この例で
は、矩形導波管41、円筒形導波管42、円錐形導波管
43、マイクロ波発振器44により高周波供給手段が構
成されている。
【0017】ここで前記円筒形導波管42の内径は10
9mmに設定されている。また円錐形導波管43は、図
3に示すように、ここで伝送されるマイクロ波のモ−ド
を乱さないようにするために、長さLは2.45GHz
の1波長に相当する長さである120mmより大きくな
るように設定されることが必要であり、例えば245m
mに設定されている。円錐形導波管43の出口側の内径
φA(図3参照)は後述の実験例により例えば130〜
160mmの大きさに設定されている。
9mmに設定されている。また円錐形導波管43は、図
3に示すように、ここで伝送されるマイクロ波のモ−ド
を乱さないようにするために、長さLは2.45GHz
の1波長に相当する長さである120mmより大きくな
るように設定されることが必要であり、例えば245m
mに設定されている。円錐形導波管43の出口側の内径
φA(図3参照)は後述の実験例により例えば130〜
160mmの大きさに設定されている。
【0018】また透過窓23は例えば厚さ10mm、直
径200mmに設定されており、支持リング3の内径φ
Bは、支持リング3にマイクロ波が接触することによっ
てマイクロ波の電界が乱されないように、透過窓23の
下面側に張り出した支持リング3の内周面が、前記円錐
形導波管43のテ−パ面43aの真空容器2側への延長
線よりも外側に位置するように設定されている。さらに
プラズマ室21の内径φCは例えば250mmに設定さ
れている。
径200mmに設定されており、支持リング3の内径φ
Bは、支持リング3にマイクロ波が接触することによっ
てマイクロ波の電界が乱されないように、透過窓23の
下面側に張り出した支持リング3の内周面が、前記円錐
形導波管43のテ−パ面43aの真空容器2側への延長
線よりも外側に位置するように設定されている。さらに
プラズマ室21の内径φCは例えば250mmに設定さ
れている。
【0019】プラズマ室21を区画する側壁の外周囲に
は、これに接近させて磁界形成手段として例えばリング
状のソレノイドコイル5が配置されており、このプラズ
マ室21内に例えば上方から下方に向かう例えば875
ガウスの磁界を形成し得るようになっている。なおこの
ソレノイドコイルに代えて永久磁石を用いてもよい。ま
たプラズマ室21を区画する側壁には、その周方向に沿
って均等に配置したプラズマガスノズル61が設けられ
ている。このノズル61には図示しないプラズマガス
源、例えばArガス源とO2 ガス源が接続されており、
プラズマ室21内の上部にArガスやO2 を均等に供給
し得るようになっている。なお図中ノズル61は図面の
煩雑化を避けるため2本しか記載していないが、実際に
はそれ以上設けている。
は、これに接近させて磁界形成手段として例えばリング
状のソレノイドコイル5が配置されており、このプラズ
マ室21内に例えば上方から下方に向かう例えば875
ガウスの磁界を形成し得るようになっている。なおこの
ソレノイドコイルに代えて永久磁石を用いてもよい。ま
たプラズマ室21を区画する側壁には、その周方向に沿
って均等に配置したプラズマガスノズル61が設けられ
ている。このノズル61には図示しないプラズマガス
源、例えばArガス源とO2 ガス源が接続されており、
プラズマ室21内の上部にArガスやO2 を均等に供給
し得るようになっている。なお図中ノズル61は図面の
煩雑化を避けるため2本しか記載していないが、実際に
はそれ以上設けている。
【0020】一方前記成膜室22内には、ガス供給孔2
4aを備えた成膜ガス供給部24が設けられていると共
に、被処理基板例えば8インチサイズ(200mmφ)
の半導体ウエハW(以下ウエハWという)を載置するた
めの載置台7が設けられている。この載置台7は例えば
アルミニウムにより形成されており、昇降機構71によ
り成膜室22の下部側の位置と成膜ガス供給部24の下
端側の位置との間で、気密に昇降できるように構成され
ている。また前記載置台7には、ウエハWにイオンを引
き込むためのバイアス電圧を印加するようにプラズマ引
き込み用の例えば交流電源部72が接続されている。ま
た成膜室22の側壁には、成膜ガス供給部24に反応性
ガスとして例えばSiH4 ガスやSiF4 ガスを導入す
るための反応性ガス導入ノズル62が設けられると共
に、底部には図示しない排気口が形成されている。
4aを備えた成膜ガス供給部24が設けられていると共
に、被処理基板例えば8インチサイズ(200mmφ)
の半導体ウエハW(以下ウエハWという)を載置するた
めの載置台7が設けられている。この載置台7は例えば
アルミニウムにより形成されており、昇降機構71によ
り成膜室22の下部側の位置と成膜ガス供給部24の下
端側の位置との間で、気密に昇降できるように構成され
ている。また前記載置台7には、ウエハWにイオンを引
き込むためのバイアス電圧を印加するようにプラズマ引
き込み用の例えば交流電源部72が接続されている。ま
た成膜室22の側壁には、成膜ガス供給部24に反応性
ガスとして例えばSiH4 ガスやSiF4 ガスを導入す
るための反応性ガス導入ノズル62が設けられると共
に、底部には図示しない排気口が形成されている。
【0021】次に上述のプラズマ処理装置の作用につい
て、SiO2 膜やSiOF膜を形成する場合について説
明する。先ず載置台7をウエハWの移載位置まで下降さ
せて、図示しないゲ−トバルブを介して図示しない搬送
ア−ムにより、ウエハWを載置台7上に載置し、載置台
7をウエハWの処理位置まで上昇させる。続いてゲ−ト
バルブを閉じて内部を密閉した後、図示しない排気口よ
り内部雰囲気を排出して所定の真空度まで真空引きし、
プラズマガスノズル61からプラズマ室21内へO2 ガ
ス及びArガス等のプラズマ発生用ガスを導入すると共
に、反応性ガス導入ノズル62から成膜室22内へSi
H4 ガスやSiF4 ガスを導入して、内部圧力を所定の
プロセス圧に維持し、かつマイクロ波発振器44からマ
イクロ波を導入して、ウエハW上へのSiO2 の成膜処
理を開始する。
て、SiO2 膜やSiOF膜を形成する場合について説
明する。先ず載置台7をウエハWの移載位置まで下降さ
せて、図示しないゲ−トバルブを介して図示しない搬送
ア−ムにより、ウエハWを載置台7上に載置し、載置台
7をウエハWの処理位置まで上昇させる。続いてゲ−ト
バルブを閉じて内部を密閉した後、図示しない排気口よ
り内部雰囲気を排出して所定の真空度まで真空引きし、
プラズマガスノズル61からプラズマ室21内へO2 ガ
ス及びArガス等のプラズマ発生用ガスを導入すると共
に、反応性ガス導入ノズル62から成膜室22内へSi
H4 ガスやSiF4 ガスを導入して、内部圧力を所定の
プロセス圧に維持し、かつマイクロ波発振器44からマ
イクロ波を導入して、ウエハW上へのSiO2 の成膜処
理を開始する。
【0022】マイクロ波発振器44からの2.45GH
zのマイクロ波は、矩形導波管41内をTEモ−ドで伝
送され、矩形導波管41と円筒形導波管42との接続部
分でTMモ−ドに変換される。そして円錐形導波管43
内をそのままTMモ−ドで伝送されて真空容器2の天井
部に至り、ここの透過窓23を透過してプラズマ室21
内に導入される。この際マイクロ波は支持リング3とは
接触しないので電界が乱されることなくプラズマ室21
内に供給される。このプラズマ室21内には、ソレノイ
ドコイル5により発生した磁界が上述のように、875
ガウスの強さで印加されており、この磁界とマイクロ波
との相互作用で(電界)×(磁界)を誘発して電子サイ
クロトロン共鳴が生じ、この共鳴によりArガスやO2
ガスがプラズマ化され、かつ高密度化される。
zのマイクロ波は、矩形導波管41内をTEモ−ドで伝
送され、矩形導波管41と円筒形導波管42との接続部
分でTMモ−ドに変換される。そして円錐形導波管43
内をそのままTMモ−ドで伝送されて真空容器2の天井
部に至り、ここの透過窓23を透過してプラズマ室21
内に導入される。この際マイクロ波は支持リング3とは
接触しないので電界が乱されることなくプラズマ室21
内に供給される。このプラズマ室21内には、ソレノイ
ドコイル5により発生した磁界が上述のように、875
ガウスの強さで印加されており、この磁界とマイクロ波
との相互作用で(電界)×(磁界)を誘発して電子サイ
クロトロン共鳴が生じ、この共鳴によりArガスやO2
ガスがプラズマ化され、かつ高密度化される。
【0023】プラズマ室21の出口21aから成膜室2
2に流れ込んだプラズマ流は、ここに供給されている反
応性ガスであるSiH4 ガスやSiF4 ガスを活性化さ
せて活性種を形成し、ウエハWに向かい、これによりウ
エハW表面にSiO2 膜やSiOF膜が成膜される。
2に流れ込んだプラズマ流は、ここに供給されている反
応性ガスであるSiH4 ガスやSiF4 ガスを活性化さ
せて活性種を形成し、ウエハWに向かい、これによりウ
エハW表面にSiO2 膜やSiOF膜が成膜される。
【0024】ここで導波管4内を伝送されるマイクロ波
について説明すると、既述のように、マイクロ波は矩形
導波管41と円筒形導波管42との接続部分でTEモ−
ドからTMモ−ドに変換されるが、この際TMモ−ドへ
の変換率は実際には100%よりも若干低く例えば98
%程度である。本発明では100%が理想であるが、T
Mモ−ドにわずかにTEモ−ドを含む状態も特許請求の
範囲のTMモ−ドに相当するものとする。そして円錐形
導波管43により次第に導波管の内径を大きくすること
により、マイクロ波は電界領域を広げながら伝送されて
プラズマ室21内に供給される。
について説明すると、既述のように、マイクロ波は矩形
導波管41と円筒形導波管42との接続部分でTEモ−
ドからTMモ−ドに変換されるが、この際TMモ−ドへ
の変換率は実際には100%よりも若干低く例えば98
%程度である。本発明では100%が理想であるが、T
Mモ−ドにわずかにTEモ−ドを含む状態も特許請求の
範囲のTMモ−ドに相当するものとする。そして円錐形
導波管43により次第に導波管の内径を大きくすること
により、マイクロ波は電界領域を広げながら伝送されて
プラズマ室21内に供給される。
【0025】マイクロ波がTMモ−ドで次第に電界領域
を広げながら円錐形導波管43を伝送する様子を図4に
模式的に示すが、このようにTMモ−ドでは、電界が円
錐形導波管43の管壁に沿って、半波長毎に向きを変え
ながら伝播していくので、円錐形導波管43の出口側内
径を広げていくことにより、中央部分の電気力線の密度
が低下していく。このため円錐形導波管43の広がり方
が小さく、出口側内径をそれ程大きくしなければ、図4
(a)に示すように、中央部分の密度の低下の程度は小
さく、円錐形導波管43の投影領域では均一なプラズマ
密度を確保することができる。ところがこの投影領域よ
り外れた領域ではプラズマ密度の低下の程度が大きくて
プラズマ密度は低くなってしまい、しかも前記出口の面
積が大きくないことから、結局広い面積に亘って均一な
プラズマ領域Pを確保することができない。
を広げながら円錐形導波管43を伝送する様子を図4に
模式的に示すが、このようにTMモ−ドでは、電界が円
錐形導波管43の管壁に沿って、半波長毎に向きを変え
ながら伝播していくので、円錐形導波管43の出口側内
径を広げていくことにより、中央部分の電気力線の密度
が低下していく。このため円錐形導波管43の広がり方
が小さく、出口側内径をそれ程大きくしなければ、図4
(a)に示すように、中央部分の密度の低下の程度は小
さく、円錐形導波管43の投影領域では均一なプラズマ
密度を確保することができる。ところがこの投影領域よ
り外れた領域ではプラズマ密度の低下の程度が大きくて
プラズマ密度は低くなってしまい、しかも前記出口の面
積が大きくないことから、結局広い面積に亘って均一な
プラズマ領域Pを確保することができない。
【0026】一方、円錐形導波管43の出口側の内径を
広げすぎると、円錐形導波管43の中央部の電気力線の
密度が低くなるので電界強度が小さくなってしまう。こ
のためプラズマ室21全体から見ると、図4(b)に示
すように、周辺領域に比べて中央の領域のプラズマ密度
が落ちてしまうので、中央領域の成膜速度が遅くなり、
これによりSiO2 膜やSiOF膜の膜厚が中央領域で
薄くなってしまう。
広げすぎると、円錐形導波管43の中央部の電気力線の
密度が低くなるので電界強度が小さくなってしまう。こ
のためプラズマ室21全体から見ると、図4(b)に示
すように、周辺領域に比べて中央の領域のプラズマ密度
が落ちてしまうので、中央領域の成膜速度が遅くなり、
これによりSiO2 膜やSiOF膜の膜厚が中央領域で
薄くなってしまう。
【0027】従って円錐形導波管43の出口側内径を広
げるといっても限度があり、広い面積に亘ってプラズマ
密度の均一化を図るためには、前記出口側内径が広すぎ
ず、狭すぎず、最適な範囲が存在する。これに対し従来
のTEモ−ドでは直径方向に電気力線が走るので、前記
出口側内径の広がりの度合いによって中央部分の電気力
線の密度が低くなるといったことはなく、導波管の横断
面における電気力線の密度のばらつきがあれば、それ自
体が拡大するだけであり、この点においてTMモ−ドと
は大きく異なっている。
げるといっても限度があり、広い面積に亘ってプラズマ
密度の均一化を図るためには、前記出口側内径が広すぎ
ず、狭すぎず、最適な範囲が存在する。これに対し従来
のTEモ−ドでは直径方向に電気力線が走るので、前記
出口側内径の広がりの度合いによって中央部分の電気力
線の密度が低くなるといったことはなく、導波管の横断
面における電気力線の密度のばらつきがあれば、それ自
体が拡大するだけであり、この点においてTMモ−ドと
は大きく異なっている。
【0028】本実施の形態は、TMモ−ドでマイクロ波
を伝送させた場合、このように円錐形導波管43の出口
側内径の大きさが、プラズマ密度の均一性に大きな影響
を与える点に着目してなされたものであり、後述の実験
例に基づいて円錐形導波管43の出口側内径φAを追い
込むことにより、内径φAの最適値が130〜160m
mであることを把握した。
を伝送させた場合、このように円錐形導波管43の出口
側内径の大きさが、プラズマ密度の均一性に大きな影響
を与える点に着目してなされたものであり、後述の実験
例に基づいて円錐形導波管43の出口側内径φAを追い
込むことにより、内径φAの最適値が130〜160m
mであることを把握した。
【0029】続いて本発明者らが行った実験例について
説明する。プラズマ処理装置として図1に示す構成の装
置を用い、円筒形導波管42の内径を109mm、透過
窓23の直径を200mm、成膜室内径φCを250m
m、円錐形導波管43の出口側内径φA≦支持リング3
の内径φBの条件の下で、プラズマガスとしてArガス
を300sccm、O2 ガスを200sccm、反応性
ガスとしてSiF4 ガスを90sccmの流量で供給す
ると共に、マイクロ波電力を2700w、高周波バイア
ス電力を2500wとして、前記出口側内径φAを変え
て8インチサイズのウエハWに対して所定の成膜処理を
行い、成膜分布を測定した。ここで成膜分布はウエハW
の直径方向の9カ所の位置の膜厚を測定し、この偏差を
求めることにより測定した。またこの膜厚の測定値に基
づいて、ウエハWの直径方向の膜厚の断面を図5に示し
た。
説明する。プラズマ処理装置として図1に示す構成の装
置を用い、円筒形導波管42の内径を109mm、透過
窓23の直径を200mm、成膜室内径φCを250m
m、円錐形導波管43の出口側内径φA≦支持リング3
の内径φBの条件の下で、プラズマガスとしてArガス
を300sccm、O2 ガスを200sccm、反応性
ガスとしてSiF4 ガスを90sccmの流量で供給す
ると共に、マイクロ波電力を2700w、高周波バイア
ス電力を2500wとして、前記出口側内径φAを変え
て8インチサイズのウエハWに対して所定の成膜処理を
行い、成膜分布を測定した。ここで成膜分布はウエハW
の直径方向の9カ所の位置の膜厚を測定し、この偏差を
求めることにより測定した。またこの膜厚の測定値に基
づいて、ウエハWの直径方向の膜厚の断面を図5に示し
た。
【0030】この結果を図5、図6に示すが、これらの
図から明らかなように、出口側内径φAが109mm、
120mmと小さい場合には膜厚は周縁部ではかなり薄
くなってしまい成膜分布は20〜52.5%と悪いが、
出口側内径φAが130〜160mmのときには成膜分
布が8.8%以下とかなり均一になり、特に出口側内径
φAが150mmのときには成膜分布が7.2%と均一
性が高いことが確認された。そして出口側内径φAが1
65mm、194mmになると膜厚は中央部で極端に薄
くなってしまい、成膜分布も18.7%〜23.8%と
悪くなることが認められた。
図から明らかなように、出口側内径φAが109mm、
120mmと小さい場合には膜厚は周縁部ではかなり薄
くなってしまい成膜分布は20〜52.5%と悪いが、
出口側内径φAが130〜160mmのときには成膜分
布が8.8%以下とかなり均一になり、特に出口側内径
φAが150mmのときには成膜分布が7.2%と均一
性が高いことが確認された。そして出口側内径φAが1
65mm、194mmになると膜厚は中央部で極端に薄
くなってしまい、成膜分布も18.7%〜23.8%と
悪くなることが認められた。
【0031】以上の実験により、特に出口側内径φAが
150mmの時の成膜分布が良いことが確認されたた
め、より成膜分布を向上させるためにプラズマ処理の処
理条件の最適化を図ったところ、本発明者らは、Arガ
スを350sccm、O2 ガスを200sccm、Si
F4 ガスを140sccmの流量で供給し、マイクロ波
電力を2.8kw、高周波電力を2.5kwとした場合
に、成膜速度が4445オングストロ−ム/minとな
り、成膜分布2.97%を達成できることを確認した。
この結果を図7に示すが、図中の数字は膜厚(単位オン
グストロ−ム)を示している。
150mmの時の成膜分布が良いことが確認されたた
め、より成膜分布を向上させるためにプラズマ処理の処
理条件の最適化を図ったところ、本発明者らは、Arガ
スを350sccm、O2 ガスを200sccm、Si
F4 ガスを140sccmの流量で供給し、マイクロ波
電力を2.8kw、高周波電力を2.5kwとした場合
に、成膜速度が4445オングストロ−ム/minとな
り、成膜分布2.97%を達成できることを確認した。
この結果を図7に示すが、図中の数字は膜厚(単位オン
グストロ−ム)を示している。
【0032】上述のように、本実施の形態のプラズマ処
理装置では、プラズマを生成するためのマイクロ波の伝
送モ−ドをTMモ−ドとし、さらに円錐形導波管の出口
側内径の最適化を図っているので、広い面積でプラズマ
密度の均一化が図られ、この結果大口径のウエハに対し
て面内均一性の高いプラズマ処理を行なうことができ、
ウエハ上に成膜された薄膜の膜厚の均一性を向上させる
ことができる。即ち、TMモ−ド変換器である円筒形導
波管42と電界領域を広げるための円錐形導波管43と
を組み合わせて、円筒形導波管42の内径を109〜1
20mm程度に設定して高い生成効率でTMモ−ドに変
換した後、円錐形導波管43でマイクロ波を伝送してい
るので、TMモ−ドの生成効率を確保しながら電界領域
を広げることができ、この結果広い領域でプラズマ密度
を均一にすることができる。
理装置では、プラズマを生成するためのマイクロ波の伝
送モ−ドをTMモ−ドとし、さらに円錐形導波管の出口
側内径の最適化を図っているので、広い面積でプラズマ
密度の均一化が図られ、この結果大口径のウエハに対し
て面内均一性の高いプラズマ処理を行なうことができ、
ウエハ上に成膜された薄膜の膜厚の均一性を向上させる
ことができる。即ち、TMモ−ド変換器である円筒形導
波管42と電界領域を広げるための円錐形導波管43と
を組み合わせて、円筒形導波管42の内径を109〜1
20mm程度に設定して高い生成効率でTMモ−ドに変
換した後、円錐形導波管43でマイクロ波を伝送してい
るので、TMモ−ドの生成効率を確保しながら電界領域
を広げることができ、この結果広い領域でプラズマ密度
を均一にすることができる。
【0033】ここで仮に円錐形導波管を用いずに、従来
のようにTMモ−ド変換器となる円筒形導波管のみを用
いてTMモ−ドを伝送させようとすると、円筒形導波管
はその内径が109〜120mmよりも大きくなるとT
Mモ−ドの生成効率が悪化してしまうため、例えば円筒
形導波管の内径を150mm程度に大きくするとTMモ
−ドの生成効率が悪くなって、結局広い領域で均一なプ
ラズマを得ることはできない。
のようにTMモ−ド変換器となる円筒形導波管のみを用
いてTMモ−ドを伝送させようとすると、円筒形導波管
はその内径が109〜120mmよりも大きくなるとT
Mモ−ドの生成効率が悪化してしまうため、例えば円筒
形導波管の内径を150mm程度に大きくするとTMモ
−ドの生成効率が悪くなって、結局広い領域で均一なプ
ラズマを得ることはできない。
【0034】続いて本発明の第2の実施の形態について
図8、図9に基づいて説明する。本実施の形態は、プラ
ズマ処理装置において、円錐形導波管43の出口側内径
φAが第1の実施の形態で求めた最適値の上限である1
60mmよりも大きい場合に特に適した構成であって、
透過窓23の下面側の支持リング3により、供給される
マイクロ波を乱し、これによって広い領域でプラズマ密
度を均一にしようとするものである。
図8、図9に基づいて説明する。本実施の形態は、プラ
ズマ処理装置において、円錐形導波管43の出口側内径
φAが第1の実施の形態で求めた最適値の上限である1
60mmよりも大きい場合に特に適した構成であって、
透過窓23の下面側の支持リング3により、供給される
マイクロ波を乱し、これによって広い領域でプラズマ密
度を均一にしようとするものである。
【0035】本実施の形態のプラズマ処理装置が上述の
第1の実施の形態と異なる点は、円錐形導波管43の出
口側内径φAが例えば194mmであり、支持リング3
の透過窓23の下面側の内周面が、図中に鎖線で示す円
錐形導波管43のテ−パ面43aの延長線Sよりも内側
に位置するように構成したことである。
第1の実施の形態と異なる点は、円錐形導波管43の出
口側内径φAが例えば194mmであり、支持リング3
の透過窓23の下面側の内周面が、図中に鎖線で示す円
錐形導波管43のテ−パ面43aの延長線Sよりも内側
に位置するように構成したことである。
【0036】ここで支持リング3は導電性材料例えばA
l(アルミニウム)により構成された導電性部材をなす
ものであり、図9(a)に示すように、支持リング3の
透過窓23の下面側の内径φBは、後述の実験例によ
り、φA>φB>0.9φAを満たすように設定されて
おり、φAが194mmの条件では、180mm≦φB
≦190cmになるように設定されている。その他の構
成は上述の第1の実施の形態と同様である。
l(アルミニウム)により構成された導電性部材をなす
ものであり、図9(a)に示すように、支持リング3の
透過窓23の下面側の内径φBは、後述の実験例によ
り、φA>φB>0.9φAを満たすように設定されて
おり、φAが194mmの条件では、180mm≦φB
≦190cmになるように設定されている。その他の構
成は上述の第1の実施の形態と同様である。
【0037】このような構成では、マイクロ波は円錐形
導波管43の管壁に沿って伝播するが、この際誘電体
(透過窓23)の部分では、透過窓23の厚さが10m
m程度であってマイクロ波の波長よりも十分小さいの
で、この誘電体(透過窓23)によるマイクロ波の吸収
は無視できる程極めて小さく、実質はそのまま下方側に
伝播していく。ところが透過窓23の下方側ではマイク
ロ波の伝播領域に導電性の支持リング3が突出している
ため、マイクロ波はこの支持リング3に接触して、これ
によりマイクロ波の電界が乱されて、共鳴、反射すると
考えられる。
導波管43の管壁に沿って伝播するが、この際誘電体
(透過窓23)の部分では、透過窓23の厚さが10m
m程度であってマイクロ波の波長よりも十分小さいの
で、この誘電体(透過窓23)によるマイクロ波の吸収
は無視できる程極めて小さく、実質はそのまま下方側に
伝播していく。ところが透過窓23の下方側ではマイク
ロ波の伝播領域に導電性の支持リング3が突出している
ため、マイクロ波はこの支持リング3に接触して、これ
によりマイクロ波の電界が乱されて、共鳴、反射すると
考えられる。
【0038】ここで円錐形導波管43の出口側内径φA
は194mmと大きいため、中央領域の電界強度が周縁
領域に比べて小さくなってしまうが、上述のように、透
過窓23の下面側の周縁部でマイクロ波が乱れると、こ
のマイクロ波の共鳴、反射の影響が中央領域に及び、結
果として中央の電界の薄い部分が高くなる。本実施の形
態は、この点に着目してなされたものであり、広い領域
でプラズマ密度を均一にできるように支持リング3の内
径φBを追い込み、内径φBが前記出口側内径φAに対
して、φA>φB>0.9φAの関係を満たし、φAが
194mmの場合にはφBは180〜190mmである
ことを把握した。
は194mmと大きいため、中央領域の電界強度が周縁
領域に比べて小さくなってしまうが、上述のように、透
過窓23の下面側の周縁部でマイクロ波が乱れると、こ
のマイクロ波の共鳴、反射の影響が中央領域に及び、結
果として中央の電界の薄い部分が高くなる。本実施の形
態は、この点に着目してなされたものであり、広い領域
でプラズマ密度を均一にできるように支持リング3の内
径φBを追い込み、内径φBが前記出口側内径φAに対
して、φA>φB>0.9φAの関係を満たし、φAが
194mmの場合にはφBは180〜190mmである
ことを把握した。
【0039】続いて本発明者らが行った実験例について
説明する。プラズマ処理装置として図1に示す構成の装
置を用い、円筒形導波管42の内径を109mm、円錐
形導波管43の出口側内径φAを194mm、成膜室内
径φCを250mmの条件の下で、プラズマガスとして
Arガスを200sccm、O2 ガスを150scc
m、反応性ガスとしてSiF4 ガスを79sccmの流
量で供給すると共に、マイクロ波電力を2000wと
し、前記支持リング3の内径φBを変えて8インチサイ
ズのウエハWに対して、高周波バイアス電力を印加せず
に所定の成膜処理を行い、堆積速度と成膜分布を測定し
た。ここで成膜分布はウエハWの直径方向の9カ所の位
置の膜厚を測定し、この偏差を求めることにより測定し
た。またこの膜厚の測定値に基づいて、ウエハWの直径
方向の膜厚の断面を図10に示した。この結果を図10
に示すが、この図から明らかなように、支持リング3の
内径φBが175mmと小さい場合には、膜厚は中央部
で急激に厚くなってしまい成膜分布は43.9%と悪
く、一方内径φBが200mm以上になると膜厚は中央
部で急激に薄くなってしまい成膜分布が20.6%以上
と悪くなる。ところで内径φBが190mmのときに
は、膜厚分布はほぼ均一であり、成膜分布も12.2%
と高いことが確認された。
説明する。プラズマ処理装置として図1に示す構成の装
置を用い、円筒形導波管42の内径を109mm、円錐
形導波管43の出口側内径φAを194mm、成膜室内
径φCを250mmの条件の下で、プラズマガスとして
Arガスを200sccm、O2 ガスを150scc
m、反応性ガスとしてSiF4 ガスを79sccmの流
量で供給すると共に、マイクロ波電力を2000wと
し、前記支持リング3の内径φBを変えて8インチサイ
ズのウエハWに対して、高周波バイアス電力を印加せず
に所定の成膜処理を行い、堆積速度と成膜分布を測定し
た。ここで成膜分布はウエハWの直径方向の9カ所の位
置の膜厚を測定し、この偏差を求めることにより測定し
た。またこの膜厚の測定値に基づいて、ウエハWの直径
方向の膜厚の断面を図10に示した。この結果を図10
に示すが、この図から明らかなように、支持リング3の
内径φBが175mmと小さい場合には、膜厚は中央部
で急激に厚くなってしまい成膜分布は43.9%と悪
く、一方内径φBが200mm以上になると膜厚は中央
部で急激に薄くなってしまい成膜分布が20.6%以上
と悪くなる。ところで内径φBが190mmのときに
は、膜厚分布はほぼ均一であり、成膜分布も12.2%
と高いことが確認された。
【0040】即ち内径φBが大き過ぎると、中央部分の
電界強度が小さい領域が広くなり過ぎると共に、この部
分での電界強度の落ち方の程度も大きくなるため、周縁
領域におけるマイクロ波の共鳴、反射の影響だけでは中
央領域の電界強度をカバ−しきれず、結局中央領域のプ
ラズマ密度が小さくなってしまう。一方内径φBが小さ
すぎると、中央部分の電界強度が小さい領域がそれ程広
くならず、この部分での電界強度の落ち方の程度もあま
り大きくないため、周縁領域におけるマイクロ波の共
鳴、反射の影響が強すぎ、結局中央領域のプラズマ密度
が大きくなってしまう。
電界強度が小さい領域が広くなり過ぎると共に、この部
分での電界強度の落ち方の程度も大きくなるため、周縁
領域におけるマイクロ波の共鳴、反射の影響だけでは中
央領域の電界強度をカバ−しきれず、結局中央領域のプ
ラズマ密度が小さくなってしまう。一方内径φBが小さ
すぎると、中央部分の電界強度が小さい領域がそれ程広
くならず、この部分での電界強度の落ち方の程度もあま
り大きくないため、周縁領域におけるマイクロ波の共
鳴、反射の影響が強すぎ、結局中央領域のプラズマ密度
が大きくなってしまう。
【0041】そこで内径φBの最適値をさらに追い込む
ために、プラズマガスとしてArガスを300scc
m、O2 ガスを200sccm、反応性ガスとしてSi
F4 ガスを90sccmの流量で供給すると共に、マイ
クロ波電力を2700wとし、前記支持リング3の内径
φBを180〜190mmの範囲で変えて8インチサイ
ズのウエハWに対して、高周波バイアス電力を印加せず
に所定の成膜処理を行い、堆積速度と成膜分布を測定し
た。その他の条件は上述の実験例と同様とした。この結
果を図11に示すが、支持リング3の内径φBが180
〜190mmの場合には、いずれも膜厚はほぼ均一にな
り、成膜分布も9.8〜13.6%と高いことが確認さ
れ、この結果により支持リング3の内径φBの最適値
は、円錐形導波管43の出口側内径φAに対して、0.
9φA<φB<φAの関係にあると考えられる。
ために、プラズマガスとしてArガスを300scc
m、O2 ガスを200sccm、反応性ガスとしてSi
F4 ガスを90sccmの流量で供給すると共に、マイ
クロ波電力を2700wとし、前記支持リング3の内径
φBを180〜190mmの範囲で変えて8インチサイ
ズのウエハWに対して、高周波バイアス電力を印加せず
に所定の成膜処理を行い、堆積速度と成膜分布を測定し
た。その他の条件は上述の実験例と同様とした。この結
果を図11に示すが、支持リング3の内径φBが180
〜190mmの場合には、いずれも膜厚はほぼ均一にな
り、成膜分布も9.8〜13.6%と高いことが確認さ
れ、この結果により支持リング3の内径φBの最適値
は、円錐形導波管43の出口側内径φAに対して、0.
9φA<φB<φAの関係にあると考えられる。
【0042】このように本実施の形態は、円錐形導波管
43の出口側内径φAを160mm以上にした場合で
も、支持リング3により周縁領域のマイクロ波の電界を
乱し、これにより電界強度が小さい中央領域の電界強度
を高めているので、かなり広い領域でプラズマ密度を均
一にすることができる。従ってウエハが12インチサイ
ズ以上とかなり大口径なものであっても、チャンバ形状
を最適化することによって面内均一性の高いプラズマ処
理を行うことができ、膜厚を均一にすることができる。
43の出口側内径φAを160mm以上にした場合で
も、支持リング3により周縁領域のマイクロ波の電界を
乱し、これにより電界強度が小さい中央領域の電界強度
を高めているので、かなり広い領域でプラズマ密度を均
一にすることができる。従ってウエハが12インチサイ
ズ以上とかなり大口径なものであっても、チャンバ形状
を最適化することによって面内均一性の高いプラズマ処
理を行うことができ、膜厚を均一にすることができる。
【0043】本実施の形態では、図9(b)に示すよう
に、支持リング3の透過窓23の上面側の内周面を突出
させて、その内周面を円錐形導波管43のテ−パ面43
aの出口側端部よりも内側に位置するように構成し、透
過窓23の上面側の支持リング3によりマイクロ波の電
界を乱し、共鳴、反射させるようにしてもよい。
に、支持リング3の透過窓23の上面側の内周面を突出
させて、その内周面を円錐形導波管43のテ−パ面43
aの出口側端部よりも内側に位置するように構成し、透
過窓23の上面側の支持リング3によりマイクロ波の電
界を乱し、共鳴、反射させるようにしてもよい。
【0044】以上において、本発明ではTM01モードに
限らず、TMモードの高次モードを用いるようにしても
よい。また本発明は成膜処理に限られるものではなく、
例えばエッチング処理に適用するようにしてもよい。ま
た第2の実施の形態は、円錐形導波管の出口側内径φA
が160mm以下の場合にも適用できる。
限らず、TMモードの高次モードを用いるようにしても
よい。また本発明は成膜処理に限られるものではなく、
例えばエッチング処理に適用するようにしてもよい。ま
た第2の実施の形態は、円錐形導波管の出口側内径φA
が160mm以下の場合にも適用できる。
【0045】
【発明の効果】本発明によれば、広い面積に亘って均一
なプラズマを生成することができ、大口径の被処理基板
に対して面内均一性の高いプラズマ処理を行なうことが
できる。
なプラズマを生成することができ、大口径の被処理基板
に対して面内均一性の高いプラズマ処理を行なうことが
できる。
【図1】本発明の第1の実施の形態に係るプラズマ処理
装置を示す断面図である。
装置を示す断面図である。
【図2】本発明のプラズマ処理装置の導波管を示す斜視
図である。
図である。
【図3】本発明のプラズマ処理装置の導波管を示す断面
図である。
図である。
【図4】本発明のプラズマ処理装置の作用を説明するた
めの説明図である。
めの説明図である。
【図5】第1の実施の形態の効果を確認するために行な
った実験例の結果を示す表である。
った実験例の結果を示す表である。
【図6】第1の実施の形態の効果を確認するために行な
った実験例の結果を示す、円錐形導波管の出口側内径φ
Aと成膜分布の関係を表す特性図である。
った実験例の結果を示す、円錐形導波管の出口側内径φ
Aと成膜分布の関係を表す特性図である。
【図7】第1の実施の形態の効果を確認するために行な
った実験例の結果を示す平面図である。
った実験例の結果を示す平面図である。
【図8】本発明の第2の実施の形態に係るプラズマ処理
装置を示す断面図である。
装置を示す断面図である。
【図9】本発明の第2の実施の形態に係るプラズマ処理
装置の一部を示す断面図である。
装置の一部を示す断面図である。
【図10】第2の実施の形態の効果を確認するために行
なった実験例の効果を示す表である。
なった実験例の効果を示す表である。
【図11】第2の実施の形態の効果を確認するために行
なった実験例の効果を示す表である。
なった実験例の効果を示す表である。
【図12】従来のプラズマ処理装置を示す断面図であ
る。
る。
【図13】従来のプラズマ処理装置の導波管を示す斜視
図である。
図である。
【図14】TE11モ−ドの説明図である。
【図15】TM01モ−ドの説明図である。
2 真空容器
21 プラズマ室
22 成膜室
3 支持リング
4 導波管
41 矩形導波管
42 円筒形導波管
43 円錐形導波管
5 ソレノイドコイル
7 載置台
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 青木 武志
神奈川県津久井郡城山町町屋1丁目2番
41号 東京エレクトロン東北株式会社
相模事業所内
(56)参考文献 特開 昭59−103341(JP,A)
特開 平2−207529(JP,A)
特開 平5−255858(JP,A)
特開 平10−150031(JP,A)
特開 平5−152216(JP,A)
特開 平3−130369(JP,A)
特開 平8−31748(JP,A)
特開 平5−65653(JP,A)
特開 平4−293783(JP,A)
特開 平7−263348(JP,A)
特開 平2−36527(JP,A)
特開 平5−315294(JP,A)
特開 昭63−60530(JP,A)
特開 昭62−67822(JP,A)
特開 昭62−291032(JP,A)
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
H01L 21/31
Claims (3)
- 【請求項1】 被処理基板の載置台が内部に設けられる
と共に、高周波を透過するための誘電体よりなる透過窓
が設けられた真空容器と、前記真空容器内に磁界を形成
するための磁界形成手段と、前記真空容器内にプラズマ
発生用の2.45GHzの高周波をTMモ−ドで供給す
るための高周波供給手段と、を備え、電子サイクロトロ
ン共鳴を用いてプラズマガスをプラズマ化し、そのプラ
ズマにより被処理基板に対して処理を行なうプラズマ処
理装置において、 前記高周波供給手段は、出口側が前記透過窓の外面に設
けられ、透過窓に近づくつれて口径が大きくなる円錐形
導波管を含み、 前記円錐形導波管の出口側に、マイクロ波の電界を乱し
て被処理基板の面内におけるプラズマ密度の均一性を高
くするために円錐形導波管の出口側開口縁よりも内側
に、その内周面が位置するようにリング状の導電性部材
を設け、 円錐形導波管の出口側の内径をφA、導電性部材の内周
面の内径をφBとすると、φA>160mmであり、か
つφA>φBであることを特徴とするプラズマ処理装
置。 - 【請求項2】 リング状の導電性部材は、透過窓の内面
側に設けられていることを特徴とする請求項1記載のプ
ラズマ処理装置。 - 【請求項3】 リング状の導電性部材は、透過窓の外面
側の内周面を突出させて、その内周面を円錐形導波管の
テーパ面の出口側端部よりも内側に位置するように構成
したことを特徴とする請求項1記載のプラズマ処理装
置。
Priority Applications (6)
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JP32455996A JP3368159B2 (ja) | 1996-11-20 | 1996-11-20 | プラズマ処理装置 |
TW086117399A TW463265B (en) | 1996-11-20 | 1997-11-20 | Plasma processing apparatus |
EP97913415A EP1094505A4 (en) | 1996-11-20 | 1997-11-20 | PLASMA APPARATUS |
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PCT/JP1997/004225 WO1998022977A1 (fr) | 1996-11-20 | 1997-11-20 | Dispositif de traitement au plasma |
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DE19952215C2 (de) * | 1999-10-29 | 2001-10-31 | Roche Diagnostics Gmbh | Testelement-Analysesystem |
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RU2216818C1 (ru) * | 2003-01-28 | 2003-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭпиЛаб" | Эцр-плазменный источник для обработки полупроводниковых структур, способ обработки полупроводниковых структур, способ изготовления полупроводниковых приборов и интегральных схем (варианты), полупроводниковый прибор или интегральная схема (варианты) |
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