JP3574401B2 - プラズマプロセス装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマプロセス装置に関し、たとえば半導体や液晶表示素子の製造などに使用されるエッチング装置、成膜装置、アッシング装置などのプラズマプロセス装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体素子やTFT(thin film transistor)液晶表示素子における低温プラズマプロセスにおいては、マイクロ波を用いたプラズマプロセスが注目されている。そして、基板に対し均一にプラズマプロセスを行なうことが重要である。また、0.133Pa以下の低いガス圧では放電の着火が困難になる傾向が見られ、特に電離電圧の高いガスを使用した場合にこの傾向が強い。
【0003】
これらの問題を解決するため、プラズマを均一化させる方法として、特開平5−36641号公報、特開2000−91097号公報、プラズマ着火性を改善する方法として、特開平9−232099号公報に記載された技術がある。
【0004】
まず、特開平5−36641号公報について説明する。
図13は、特開平5−36641号公報に開示されたプラズマプロセス装置の構成を概略的に示す断面図である。図13を参照して、チャンバ本体101と誘電体板103とは、図示しないOリングでシールされ、処理室100は大気から隔離される。処理室100内を排気装置(図示せず)により所定の真空圧力まで排気した後、ガス導入口109からプロセスガスが処理室100内に導入される。この後、マイクロ波発振器(図示せず)で生成したマイクロ波が導波管106でマイクロ波攪拌室102に導かれる。駆動モータ107により攪拌羽根108を回転させることにより、マイクロ波はマイクロ波攪拌室102内で四方八方に攪拌される。そして、攪拌されたマイクロ波は誘電体板103を通って処理室100内に導入される。これにより、プロセスガスが励起され、プラズマが生成する。このプラズマによって基板ホルダ104上に保持された基板105に対してプラズマ処理が行なわれる。
【0005】
次に特開2000−91097号公報に開示された技術について説明する。
図14および図15は、特開2000−91097号公報に開示されたプラズマプロセス装置の構成を概略的に示す断面図および平面図である。図14および図15を参照して、処理室100は排気装置(図示せず)により所定の真空圧力まで排気された後、ガス導入口109からプロセスガスを導入される。マイクロ波発振器122で生成したマイクロ波が導波管114を介して誘電体線路115を経て処理室100上部へ導かれる。誘電体線路115から放射されたマイクロ波は3枚の平板を重ねたマイクロ波分散板120と、マイクロ波導入窓116とを介して処理室100内へ導かれ、プロセスガスをプラズマ化させる。そして、基板ホルダ104上に保持された基板105に対してプラズマ処理が行なわれる。
【0006】
ここで、マイクロ波分散板120は一定の間隔で複数の薄いアルミシート118を並列に並べ、2枚の誘電体の板117および119で挟み込んだものであり、マイクロ波を拡散させる働きを有する。
【0007】
最後に特開平9−232099号公報に開示された技術について説明する。
図16は、特開平9−232099号公報に開示されたプラズマプロセス装置の構成を概略的に示す断面図である。図16を参照して、処理室100は排気装置(図示せず)により所定の真空圧力まで排気された後、ガス導入口109からプロセスガスが導入される。マイクロ波発振器123で生成したマイクロ波は、途中、整合器125を介して導波管124でマイクロ波導入窓126上部へ導かれ、誘電体からなるマイクロ波導入窓126を通って処理室100内へ放射される。マイクロ波導入窓126の処理室100側には凹部126aが設けられている。ガス導入口110から処理室100内に導入されたプロセスガスは、マイクロ波導入窓126から放射されるマイクロ波によって励起されプラズマ化される。そして基板ホルダ104上の基板105に対してプラズマ処理がなされる。
【0008】
ここで、マイクロ波導入窓126の凹部126aでは、形状の変化によりプラズマを集中させることができ、それにより着火性の改善を図ることができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、TFT液晶表示装置の場合、その基板は500mm角から1m角というようなサイズであり、上記の方法によるプロセスの均一化は不十分であり、それぞれ以下のような課題がある。
【0010】
まず、特開平5−36641号公報の装置では、図13に示すように攪拌羽根108によりマイクロ波は攪拌されて処理室100内へ導入されている。よって、回転型の攪拌羽根108では円形基板105に対しては一定の効果を持つが、矩形基板に対しての均一性は不十分である。また、攪拌羽根108を用いる構成は、小面積基板に対してマイクロ波をほぼ均一に導入する場合には有効であるが、上記のような大面積矩形基板に対して適用するのは困難である。つまり、大面積矩形基板に対して均一な処理を行なうため、マイクロ波を処理室100内へ均一に導入するための攪拌室102および攪拌羽根108の設計は非常に困難である。
【0011】
また、攪拌室102と攪拌羽根108とを複数設けることも考えられるが、その場合には攪拌羽根108などの制御や、メンテナンス性に問題がある。
【0012】
次に、特開2000−91097号公報の装置では、マイクロ波分散板120により、マイクロ波が拡散されている。マイクロ波分散板120の性能は2枚の誘電体の板117および119で挟み込んだアルミシート118の厚さおよび配置で決まる。しかし、マイクロ波を分散させ均一に導入するためにそのアルミシート118の厚さおよび配置を最適化するのは困難である。また、大面積基板に対応するマイクロ波分散板120の製作も困難である。
【0013】
さらに、このプラズマプロセス装置では、マイクロ波の導入部に誘電体線路115が用いられている。誘電体線路115は発振器122で生成したマイクロ波をチャンバ上部まで導き、基板105より一回り大きい放射平面から処理室100側にマイクロ波を放射している。この誘電体線路115はテフロンなどの誘電体からなり、そのテーパ部Tで発振器122の出力口の幅からマイクロ波放射部の幅まで広げている。マイクロ波を伝搬モードを変えずに伝えるためには、誘電体線路115のテーパ部Tのテーパを緩やかに変化させる必要がある。よって、大面積基板に対応するためには誘電体線路115のテーパ部Tが非常に長いものとなる。よって、装置として設置面積が大きくなり、大型基板105を扱う場合には問題となる。
【0014】
最後に、特開平9−232099号公報の装置では、図16に示すようにプラズマ着火性の改善のため、マイクロ波導入窓126の処理室100側に凹部126aが設けられている。この凹部126aにより、マイクロ波を導入したとき、処理室100内の凹部126a近傍に電界強度の強い部分が発生し、プラズマの着火が容易になっている。
【0015】
しかし、この装置構成では、電界強度の強い部分が存在することにより、プラズマ着火性は改善されるものの、プラズマ着火後も凹部126a近傍で電界強度の強い部分が存在し続ける。このため、その部分でのプラズマ密度が高くなり、プラズマとして均一な分布にならず、基板105に対するプラズマ処理を均一にすることができない。
【0016】
それゆえ本発明の一の目的は、プラズマプロセス処理の均一性が高いプラズマプロセス装置を提供することである。
【0017】
また本発明の他の目的は、一の目的に加えてさらにプラズマ着火性を改善できるプラズマプロセス装置を提供することである。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本発明の一の局面に従うプラズマプロセス装置は、処理室と、マイクロ波導入手段と、スロット板と、揺動手段とを備えている。処理室はプラズマを用いた処理を行なう。マイクロ波導入手段は、マイクロ波を共振させる共振部を有し、かつ共振されたマイクロ波を処理室内に導入する。スロット板は、共振部と処理室との間に配置され、かつ共振されたマイクロ波を処理室側へ通すための開口部を有している。揺動手段は、共振部とスロット板とを一体で処理室に対して揺動させる。
【0019】
本発明の一の局面に従うプラズマプロセス装置によれば、共振部とスロット板とを一体で揺動させることにより、均一なプラズマ処理を施すことができる。
【0020】
本発明の他の局面に従うプラズマプロセス装置は、処理室と、マイクロ波導入手段と、第1のスロット板と、第2のスロット板と、スロット板駆動手段と、揺動手段とを備えている。処理室は、プラズマを用いた処理を行なう。マイクロ波導入手段は、マイクロ波を共振させる共振部を有し、かつ共振されたマイクロ波を処理室内に導入する。第1のスロット板は、共振部と処理室との間に配置され、かつ共振されたマイクロ波を処理室側へ通すための複数の第1の開口部を有している。第2のスロット板は、複数の第1の開口部の各々に対応した位置にそれぞれが設けられた複数の第2の開口部を有している。スロット板駆動手段は、処理室内のプラズマ状態に応じて、第2のスロット板を第1のスロット板に対してスライドさせる。揺動手段は、共振部と第1のスロット板とを一体で処理室に対して揺動させる。
【0021】
本発明の他の局面に従うプラズマプロセス装置によれば、共振部と第1のスロット板とを一体で揺動させることにより、均一なプラズマ処理を施すことができる。さらに、第1のスロット板に対してスライド可能な第2のスロット板を備えることにより、プラズマ着火時に、開口しているスロットの数を減らすことができ、それにより容易に着火することができる。
【0022】
上記他の局面において好ましくは、複数の第2の開口部には、スライド方向に大きな開口寸法を有する大寸法開口部と小さな開口寸法を有する小寸法開口部とが含まれている。プラズマ着火時には、大寸法開口部が複数の第1の開口部のいずれかと重なり、かつ小寸法開口部が複数の第1の開口部のいずれとも重ならない位置に第2のスロット板が配置され、プラズマ着火認識後には、大寸法開口部と小寸法開口部との各々が複数の第1の開口部の各々と重なる位置に第2のスロット板が配置される。
【0023】
この場合、プラズマの着火時は少ない開口部で、パワーを集中させ、プラズマの着火を確実に行なうことができる。さらに、プラズマの着火後にはプラズマを維持しながら開口部を増やし、均一にパワーを投入するため、基板に対して均一なプラズマ処理が実現できる。
【0024】
上記一および他の局面において好ましくは、処理室内のプラズマ状態を検出するプラズマ状態検出手段がさらに備えられ、プラズマ状態検出手段からのプラズマ状態の情報に基づいて揺動手段による共振部の揺動速度を変化できる構成が用いられている。
【0025】
これにより、プラズマ状態によって共振部の揺動速度を調整し、基板に対するプラズマ処理を均一化することができる。
【0026】
上記一および他の局面において好ましくは、プラズマ状態検出手段からのプラズマ状態の情報に基づいて、マイクロ波導入手段により処理室内に導入されるマイクロ波の強度が調整される。
【0027】
これにより、プラズマ状態によって投入するマイクロ波の強度を調整することで、基板に対するプラズマ処理を均一化することができる。
【0028】
上記一および他の局面において好ましくは、プラズマ状態検出手段はプラズマ発光強度を測定する装置である。
【0029】
これにより、プラズマ状態をプラズマ発光強度によって容易に検出することができる。
【0030】
上記一の局面において好ましくは、揺動手段による共振部およびスロット板の揺動幅は、複数の開口部のピッチよりも小さくなるように設定されている。
【0031】
このように揺動幅を開口部のピッチよりも小さくすることで、基板に対するプラズマ処理を均一化することができる。
【0032】
上記他の局面において好ましくは、記揺動手段による共振部および第1のスロット板の揺動幅が、複数の第1の開口部のピッチよりも小さく設定されている。
【0033】
このように揺動幅を第1の開口部のピッチよりも小さくすることで、基板に対するプラズマ処理を均一化することができる。
【0034】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
【0035】
(実施の形態1)
図1および図2は、本発明の実施の形態1におけるプラズマプロセス装置の構成を概略的に示す部分断面斜視図および断面図である。また図3は、図2のIII−III線に沿う概略断面図である。
【0036】
図1〜図3を参照して、本実施の形態のプラズマプロセス装置は、チャンバ上蓋1と、チャンバ本体2と、共振部3と、マイクロ波導入窓4と、基板ホルダ7と、スロット板11と、リニアガイド12、13と、導波管14と、誘電体板16と、誘電体板保持部材18とを主に有している。
【0037】
チャンバ上蓋1は、チャンバ本体2の上端に配置されており、チャンバ上蓋1とチャンバ本体2との間はOリング9によりシールされている。このチャンバ上蓋1にはスリット状の開口部1aが形成されている。その開口部1aには、SiO2、Al2O3、AlNなどの誘電体からなり、かつ逆凸形状の断面を有するマイクロ波導入窓4が嵌め込まれている。チャンバ上蓋1とマイクロ波導入窓4との間はOリング10によりシールされており、Oリング10はOリング9とともに反応室6内部の気密を保持している。
【0038】
チャンバ上蓋1の真空側には、SiO2、Al2O3、AlNなどの誘電体からなる誘電体板16が設置されている。この誘電体板16の外周部には、誘電体板16をチャンバ上蓋1に支持するための金属板よりなる誘電体板保持部材18がチャンバ上蓋1に固定されている。
【0039】
チャンバ上蓋1の大気側には、マイクロ波導入窓4の上部表面を覆うようにスロット板11が配置されている。このスロット板11には、マイクロ波導入窓4の一部表面を露出する複数のスロット11aが設けられている。このスロット板11を覆うように共振部3がチャンバ上蓋1の上部に配設されている。スロット板11はこの共振部3に固定されており、共振部3はリニアガイド13を介してチャンバ上蓋1に移動可能に取付けられている。
【0040】
この共振部3の上部には、導波管14がリニアガイド12を介して接続されている。共振部3とチャンバ上蓋1および導波管14の接続部には、マイクロ波が漏れることがないよう十分な金属接触が確保されている。
【0041】
これにより、共振部3はスロット板11とともにチャンバ上蓋1や導波管14に対して自由に矢印A方向にスライドでき、かつマイクロ波は漏れることなく導波管14から共振部3へ導かれる。
【0042】
なお、共振部3は、図示しない駆動部により駆動されるため、チャンバ上蓋1に対する共振部3の位置を自由に設定することができる。
【0043】
チャンバ本体2にはガス供給管5が設けられており、このガス供給管5から処理室6内に反応ガスが供給され、真空ポンプ(図示せず)により処理室6内は所望のガス圧力に設定可能となっている。
【0044】
導波管14は、マイクロ波発振源(図示せず)と接続されており、マイクロ波発振源により生成されたマイクロ波を共振部3に導く。
【0045】
なお、チャンバ本体2内には、基板8を保持するための基板ホルダ7がチャンバ上蓋1の真空側に対向して設置されている。
【0046】
なお、スロット板11にスロット11aを設けない場合、共振部3内ではマイクロ波の定在波が発生する。その定在波の腹(定在波の電界振幅が極大になる部分)直下位置にスロット11aが設けられている。マイクロ波は、共振器3からスロット11aを通りマイクロ波導入窓4および誘電体板16を介して処理室6内に放射される。そして、処理室6内に導入された反応ガスがプラズマ化される。
【0047】
次に、本実施の形態のプラズマプロセス装置の制御系の構成について説明する。
【0048】
図4は、本発明の実施の形態1におけるプラズマプロセス装置の制御系の構成を示す図である。図4を参照して、チャンバ本体2の壁面には、処理室6内のプラズマ状態を検出する手段として、プラズマ発光強度検出器25が設けられている。このプラズマ発光強度検出器25によりプラズマの発光強度を検出することができる。
【0049】
プラズマ発光強度検出器25の情報は制御回路28へ送られ、制御回路28はその情報をもとに、投入するマイクロ波の強度およびスロット11aの位置調整を行なう。そして制御回路28は、マイクロ波の強度およびスロット11aの位置の制御信号のそれぞれをマイクロ波発振器29とスロット位置制御回路30とへ送る。マイクロ波発振器29は、制御回路28からの制御信号に従ってマイクロ波を発生する。また、スロット位置制御回路30は、制御回路28からの制御信号に従って共振器駆動モータドライバ31を介して駆動モータ26を駆動させる。これによりスロット板11および共振器3が矢印A方向にスライドされる。
【0050】
プラズマ発光強度検出器25によって検出された発光強度により、マイクロ波発振器29で生成するマイクロ波の強度が調整される。たとえば、発光強度が弱い場合には共振器3の駆動速度を遅くするよう、また発光強度が強い場合には共振器3の駆動速度を速めるように共振器3の駆動速度が調整される。以上によって、基板8に対する処理が均一となるように制御回路28はマイクロ波発振器29とスロット位置制御回路30とを制御する。
【0051】
次に、共振器3とスロット板11とをスライドさせる駆動機構について具体的に説明する。
【0052】
図5は、本発明の実施の形態1におけるプラズマプロセス装置の具体的な駆動機構を示す概略斜視図である。図5を参照して、共振部3は、リニアガイド12および13により図中矢印A方向に自由に動けるようになっている。共振部3の端部にはラック3aが設けられており、そのラック3aに、駆動モータ26に接続されたピニオン27が噛み合っている。これにより、共振部3はモータ26の駆動力により駆動される。また、所定の速度および所定の時間間隔でモータ26の回転方向を反転させることにより、共振部3およびスロット板11が揺動し、それにより処理室6内のプラズマ密度が高い部分も揺動することになる。
【0053】
次に、共振部3およびスロット板11を揺動させることによって基板8に対するプラズマ処理を均一化できることについて説明する。
【0054】
図6〜図8は、本発明の実施の形態1におけるプラズマプロセス装置をエッチングプロセスに用いた場合のエッチング進行状態を工程順に示す概略断面図である。なお、説明の便宜上、図6〜図8においては、誘電体板16および誘電体板保持部材18の図示は省略されている。
【0055】
まず図6を参照して、この状態では、スロット板11は図中左方向にスライドした状態にある。この状態で、処理室6内にプロセスガスを導入した後にマイクロ波を導入すると、マイクロ波はスロット11aからマイクロ波導入窓4を通って処理室6内に放射され、プロセスガスをプラズマ化する。プラズマ化されたガスによって基板8表面の処理対象膜8bのエッチングが行なわれる。このエッチングの面内分布は、発生したプラズマの密度分布に従うため、スロット11aの直下を中心にその周辺部がエッチングされる。このエッチング途中の膜のプロファイルは図に示すプロファイル20aとなる。
【0056】
次に図7を参照して、共振部3とスロット板11を図中右側へ揺動させる。これにより、スロット11aの位置が図中右側へ移動し、それによりマイクロ波の放射位置も右側へ移動する。このため、スロット11aの移動とともにプラズマ密度分布も移動する。よって、エッチング途中の膜のプロファイルは図に示すプロファイル20bとなる。
【0057】
次に図8を参照して、さらにスロット11aが図中右側へ移動することにより、エッチング途中の膜のプロファイルは図に示すプロファイル20cとなり、ほぼ均一にエッチング処理が施されることがわかる。
【0058】
ここで、スロット11aのピッチをdsとし(図6)、処理対象膜8bのエッチングされる領域の幅をWpとし(図6)、図6から図8までのスロット11aの揺動幅をWsとした場合、Ws=ds−Wpの関係とすることにより、処理対象膜20を均一にエッチングすることができる。
【0059】
次に、本実施の形態のプラズマプロセス装置をエッチング装置として用いた場合の動作について説明する。
【0060】
図4を参照して、処理室6内は真空ポンプ(図示せず)により真空状態に保持されている。マイクロ波発振器(図示せず)により発せられたマイクロ波が導波管14を通って、共振部3へ導かれ、スロット板11のスロット11aを通過する。アルミニウムなどの誘電体からなるマイクロ波導入窓4と誘電体板16はマイクロ波を通すため、スロット11aを通過したマイクロ波はマイクロ波導入窓4、誘電体板16を通って処理室6内に導かれる。
【0061】
マイクロ波を処理室6内に導く前に、所要のプロセスガスが反応ガス導入口5より処理室6内へ供給され、処理室6内は所定のガス圧とされる。この状態で、マイクロ波が処理室6内に導かれると、処理室6内においてプラズマが生成される。発生するプラズマはスロット11aから処理室6内に放射させるマイクロ波の電界強度に応じた密度となるため、スロット11a直下に密度が濃いプラズマが発生する。
【0062】
そして、プラズマ発光強度検出器25によりプラズマ生成を認識した後、共振器3とスロット板11とが一体で揺動される。これによって、密度分布があるプラズマも揺動することとなり、基板8に対するプロセス処理を均一化することができる。
【0063】
また、プラズマ発光強度検出器25が検出するプラズマの状態により、共振器3の揺動速度およびマイクロ波発振器で発生させるマイクロ波のパワーを調整することによって、処理をさらに均一化することができる。つまり、プラズマ発光強度が弱い場合には、マイクロ波発振器で発生させるマイクロ波のパワーを上げるとともに共振器3の揺動速度を遅くするような調整が行なわれる。逆に、プラズマ発光強度が強い場合には、マイクロ波発振器で発生させるマイクロ波のパワーを下げるとともに共振器3の揺動速度を遅くするような調整が行なわれる。あるいは、マイクロ波発振器で発生させるマイクロ波のパワーを調整した後に共振器3の揺動速度を調整する、もしくは共振器3の揺動速度を調整した後にマイクロ波のパワーが調整されてもよい。これにより、基板8に対するプラズマ処理をさらに均一化することができる。
【0064】
以上により、本実施の形態のプラズマプロセス装置では均一なプラズマ処理(たとえばエッチング)を実現することができる。
【0065】
(実施の形態2)
図9は、本発明の実施の形態2におけるプラズマプロセス装置の構成を概略的に示した断面図である。図9を参照して、本実施の形態は、実施の形態1の構成に、第2のスロット板32を追加した点において実施の形態1と異なる。第2のスロット板32は、第1のスロット板11の上側に配設され、かつスロット板スライド機構34により第1のスロット板11に対してスライド可能とされている。この第2のスロット板32には、図中横方向の開口寸法が異なる2種類のスロット32aおよび32bが設けられている。
【0066】
スロット32aは、スロット11aに比べ、第2のスロット板32のスライド方向に長い形状を有しており、第2のスロット板32がスライドしても常にスロット32aとスロット11aが重なって開口するように設定されている。
【0067】
スロット32bは、スロット11aとは同一形状もしくはスロット11aよりわずかに大きく、第2のスロット板32が図中右側もしくは左側に一方にスライドしたときにのみスロット32bとスロット11aとが重なって開口するように設定されている。
【0068】
なお、これ以外の構成については、上述した実施の形態1の構成とほぼ同じであるため、同一の部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0069】
本実施の形態では、プラズマ着火時に、図9に示すようにスロット32aがスロット11aと重なり、かつスロット32bはスロット11aと重ならない状態とされる。またプラズマ着火の確認後には、図10に示すようにスロット32aおよび32bの各々が、スロット11aの各々と重なる状態とされる。
【0070】
本実施の形態では、プラズマ着火時には、図9に示すように第2のスロット板32のスロット32aとスロット11aのみが重なり、かつスロット32bとスロット11aとは重ならない位置に第2のスロット板32が設定される。この状態で、マイクロ波が共振器3に導入される。この状態では、共振空間に開口するマイクロ波導入窓4の開口部が少ないため、処理室6内に放射される電界強度が大きくなり、プラズマが着火しやすい。
【0071】
そして、プラズマの着火がプラズマ発光強度検出器25によって検出されると、制御回路35はプラズマ発光強度検出器25からの検出信号に従ってスロット板スライド機構34へ第2のスロット板32をスライドさせる指令を出す。これにより第2のスロット板32は図中右方向へスライドして図10に示す状態となる。
【0072】
図10を参照して、この状態では、第2のスロット板32のスロット32aおよび32bの各々が、スロット11aと重なっている。このため、共振空間に開口する誘電体4の開口部を図9の状態より増やすことができるとともに、大面積の基板8に対して均等に開口部が配置されることとなる。この状態で共振器3と第1および第2のスロット板11、32が一体で基板8に対して揺動される。これにより、実施の形態1で説明したように基板8の処理対象物に対して均一なプラズマ処理を施すことができる。
【0073】
以上より、本実施の形態のプラズマプロセス装置では、プラズマ着火を確実に行なうことができ、かつ均一なプラズマ処理を実現することができる。
【0074】
(実施の形態3)
図11は、本発明の実施の形態3におけるプラズマプロセス装置の構成を概略的に示す断面図である。図11を参照して、本実施の形態は、マイクロ波導入窓部の形状において実施の形態1と異なる。チャンバ上蓋1には、矩形状の孔1dが設けられており、その孔1dにAl2O3などの誘電体からなる誘電体板37が嵌め込まれ、Oリング10によってシールされている。またこのマイクロ波導入窓37の真空側には誘電体板およびその誘電体板を支持するための誘電体板保持部材は設けられていない。
【0075】
なお、これ以外の構成については、上述した実施の形態1の構成とほぼ同じであるため、同一の部材については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【0076】
本実施の形態では、Oリング9および10によって処理室6内は真空に保たれ、マイクロ波が共振器3に導入される。そして、スロット板11のスロット11aから放射されるマイクロ波は誘電体板37内で拡散されて処理室6内に放射される。これにより、ガス導入口5から処理室6内に導入されたプロセスガスが励起され、プラズマが生成される。プラズマ生成後、共振器3とスロット板11とは一体で揺動される。これにより、基板に対して均一にプラズマ処理を行なうことができる。
【0077】
(実施の形態4)
図12は、本発明の実施の形態4におけるプラズマプロセス装置の構成を概略的に示す断面図である。図12を参照して、本実施の形態は、誘電体板16にガス流路16aを設けてシャワープレートとした点において実施の形態1の構成と異なる。
【0078】
このシャワープレート16は、マイクロ波導入窓4に接触するように誘電体板保持部材18により固設されている。このシャワープレート16は、Al2O3などの誘電体からなり、プロセスガスを噴出するためのガス噴出口16aを多数有している。この多数のガス噴出口16aの各々は、チャンバ上蓋1に設けられたガス流路1bに連通している。
【0079】
なお、これ以外の構成については、上述した実施の形態1の構成とほぼ同じであるため、同一の部材については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【0080】
本実施の形態においては、プロセスガスが大面積の基板8に対しても均一に導入することが可能となり、均一なプラズマ処理を実現することができる。特に、ガスの導入が均一に行なわれる必要があるCVD(chemical vapor deposition)などのプロセスを行なう場合に有効である。
【0081】
以上により、本実施の形態のプラズマプロセス装置では、基板に対し均一なプラズマプロセスを実現することができる。
【0082】
上記実施の形態1〜4においては、プラズマプロセス装置をエッチング装置に適用した構成について説明したが、何らこれに限定されるものではなく、たとえばCVD装置として適用し得ることは言うまでもない。
【0083】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【0084】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のプラズマプロセス装置によれば、共振部とスロット板とを一体で揺動させることにより、均一なプラズマ処理を施すことができる。
【0085】
また、プラズマの状態により、マイクロ波の投入パワーや、共振器の揺動速度を調整することにより、さらに均一なプラズマ処理が実現できる。
【0086】
さらに、プラズマ着火時とプラズマ維持時で開口しているスロットの数を変えることができ、確実にプラズマを着火させることができる。
【0087】
以上のことから、本発明のプラズマプロセス装置では、プラズマ着火を確実に行なうことができ、かつ基板に対し均一なプラズマプロセスを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1におけるプラズマプロセス装置の構成を概略的に示す部分断面斜視図である。
【図2】本発明の実施の形態1におけるプラズマプロセス装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図3】図2のIII−III線に沿う概略断面図である。
【図4】本発明の実施の形態1におけるプラズマプロセス装置をその制御系とともに示す概略断面図である。
【図5】本発明の実施の形態1におけるプラズマプロセス装置の共振器駆動部の構成を示す概略斜視図である。
【図6】本発明の実施の形態1におけるプラズマプロセス装置のプラズマプロセスの第1工程を示す図である。
【図7】本発明の実施の形態1におけるプラズマプロセス装置のプラズマプロセスの第2工程を示す図である。
【図8】本発明の実施の形態1におけるプラズマプロセス装置のプラズマプロセスの第3工程を示す図である。
【図9】本発明の実施の形態2におけるプラズマプロセス装置のプラズマ着火時における概略断面図である。
【図10】本発明の実施の形態2におけるプラズマプロセス装置のプラズマ着火確認後の概略断面図である。
【図11】本発明の実施の形態3におけるプラズマプロセス装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図12】本発明の実施の形態4におけるプラズマプロセス装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図13】特開平5−36641号公報に開示されたプラズマプロセス装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図14】特開2000−91097号公報に開示されたプラズマプロセス装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図15】特開2000−91097号公報に開示されたプラズマプロセス装置の構成を概略的に示す平面図である。
【図16】特開平9−232099号公報に開示されたプラズマプロセス装置の構成を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
1 チャンバ上蓋、2 チャンバ本体、3 共振部、3a ラック部、4,37 マイクロ波導入窓、5 ガス導入口、6 処理室、7 基板ホルダ、8 基板、9,10 Oリング、11 スロット板、11a スロット、12,13 リニアガイド、14 導波管、16,31 誘電体板、18 誘電体板保持部材、20 処理対象膜、20a,20b,20c エッチングプロファイル、26駆動モータ、27 ピニオン、32 第2のスロット板、34 スロット板スライド機構、35 制御回路。
Claims (8)
- プラズマを用いた処理を行なう処理室と、
マイクロ波を共振させる共振部を有し、かつ共振されたマイクロ波を前記処理室内に導入するマイクロ波導入手段と、
前記共振部と前記処理室との間に配置され、かつ共振されたマイクロ波を前記処理室側へ通すための開口部を有するスロット板と、
前記共振部と前記スロット板とを一体で前記処理室に対して揺動させる揺動手段とを備えた、プラズマプロセス装置。 - プラズマを用いた処理を行なう処理室と、
マイクロ波を共振させる共振部を有し、かつ共振されたマイクロ波を前記処理室内に導入するマイクロ波導入手段と、
前記共振部と前記処理室との間に配置され、かつ共振されたマイクロ波を前記処理室側へ通すための複数の第1の開口部を有する第1のスロット板と、
複数の前記第1の開口部の各々に対応した位置にそれぞれが設けられた複数の第2の開口部を有する第2のスロット板と、
前記処理室内のプラズマ状態に応じて、前記第2のスロット板を第1のスロット板に対してスライドさせるスロット板駆動手段と、
前記共振部と前記第1のスロット板とを一体で前記処理室に対して揺動させる揺動手段とを備えた、プラズマプロセス装置。 - 複数の前記第2の開口部には、スライド方向に大きな開口寸法を有する大寸法開口部と小さな開口寸法を有する小寸法開口部とが含まれており、
プラズマ着火時には、前記大寸法開口部が複数の前記第1の開口部のいずれかと重なり、かつ前記小寸法開口部が複数の前記第1の開口部のいずれとも重ならない位置に前記第2のスロット板が配置され、
プラズマ着火認識後には、前記大寸法開口部と前記小寸法開口部との各々が複数の前記第1の開口部の各々と重なる位置に前記第2のスロット板が配置されることを特徴とする、請求項2に記載のプラズマプロセス装置。 - 前記処理室内のプラズマ状態を検出するプラズマ状態検出手段をさらに備え、
前記プラズマ状態検出手段からのプラズマ状態の情報に基づいて、前記揺動手段による前記共振部の揺動速度を変化できる構成を有していることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載のプラズマプロセス装置。 - 前記プラズマ状態検出手段からのプラズマ状態の情報に基づいて、前記マイクロ波導入手段により前記処理室内に導入されるマイクロ波の強度を調整することを特徴とする、請求項4に記載のプラズマプロセス装置。
- 前記プラズマ状態検出手段はプラズマ発光強度を測定する装置であることを特徴とする、請求項4または5に記載のプラズマプロセス装置。
- 前記揺動手段による前記共振部および前記スロット板の揺動幅を、複数の前記開口部のピッチよりも小さくしたことを特徴とする、請求項1に記載のプラズマプロセス装置。
- 前記揺動手段による前記共振部および前記第1のスロット板の揺動幅を、複数の前記第1の開口部のピッチよりも小さくしたことを特徴とする、請求項2に記載のプラズマプロセス装置。
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