JP3799144B2 - Microwave plasma processing equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホトレジストの灰化(アッシング)、基板表面のエッチング、又はクリーニング、基板表面へのドーピング、基板表面の酸化又は窒化、基板表面上への気相化学堆積(CVD)やスパッタリング、プラズマ重合等に用いられるマイクロ波プラズマ処理装置の技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造においては、上述したプラズマ処理工程が採用されている。
【0003】
とりわけ、2.45GHzに代表されるマイクロ波を用いて生成されるプラズマはプラズマ密度が1×1010乃至1×1011ION・cm-3の高密度プラズマとなり得る。
【0004】
近年の半導体デバイス製造における微細化高集積化の進展に伴いプラズマ処理工程が増加しており、プラズマ処理の処理能力向上が強く要求されてきている。
【0005】
従来のマイクロ波プラズマ装置は、1つのチャンバと1つのマイクロ波発振器と、1つの排気系と、1つのガス供給系とを用い、被処理体である基板を一枚づつ処理する枚葉式プラズマ処理装置が一般的である。
【0006】
このような枚葉式プラズマ処理装置を用いた処理は、おおよそ次の工程からなる。まず、チャンバ内雰囲気を大気に置換する工程(約20秒)、処理済の基板をチャンバから取り出し、処理前の基板をチャンバ内に配置する基板の交換工程(約10乃至20秒)、チャンバ内を約13Pa乃至27Paの圧力になるよう排気する排気工程(約20秒)、プロセスガスをチャンバ内に導入して所定の圧力にするガス導入工程(約5秒)、そして、マイクロ波エネルギーをチャンバに投入してプラズマ処理を行う工程である。
【0007】
このようにプラズマ処理工程以外の工程に要する時間は、基板一枚あたり約55乃至65秒となり、この時間は実際の半導体デバイスの製造に寄与しない時間となる。
【0008】
特開昭63−265892号公報には、図10に示すように1つのマイクロ波発振器1から発振されたマイクロ波を分岐導波管2で2方向に分岐させ分岐した2方向のマイクロ波を2つのチャンバ2に導くようにした装置が記載されている。
【0009】
この装置では、マイクロ波発振器を2のチャンバで共有している為、装置の占有床面積(フットプリント)は比較的小さくなるものの後述するような解決すべき技術課程(1)が内在していた。
【0010】
図11は従来のプラズマ処理装置の別の一例を示している。
【0011】
マイクロ波発振器から発振されたマイクロ波は矩形導波管4を通してチャンバ3に供給される。石英ベルジャー8により大気と分離された、反応室では、ガス供給管12及びコントローラー13からなるガス供給系より供給されたガスがマイクロ波によりグロー放電プラズマを生じる。このグロー放電プラズマにより基板W表面に適切な処理が行われる。
【0012】
ここで、5はアイソレータ、6は方向性結合器、7はオートチューナーである。又、排気管10とバルブ11により不図示の真空ポンプに連結される排気系が構成されている。
【0013】
しかしながら、被処理面の大きな基板を均一に処理するには、後述するように解決すべき技術課題(2)が内在していた。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
技術課題(1)
上述した特開昭63−265892号公報に記載の装置では、2つのチャンバ内で同時にプラズマ処理を行う為、処理全工程に必要な時間に対するプラズマ処理に割り当てられる時間の比率は従来のものと変わらない。
【0015】
従って、マイクロ波発振器の稼動率は低いままであった。
【0016】
技術課程(2)
矩形導波管によるマイクロ波伝搬モードは、一般にTE01モードであるが、これは導波管の短辺側で電界強度が強くなるという特徴をもつ。
【0017】
よって、これにより得られるプラズマの強度もマイクロ波の電界強度分布に応じて分布をもつようになり、プラズマ処理の均一性が向上し難いものであった。
【0018】
【課題を解決する為の手段】
本発明は被処理体をプラズマ処理する為のチャンバの複数と、プラズマを生成する為のマイクロ波を供給するマイクロ波供給手段とを有するマイクロ波プラズマ処理装置において、マイクロ波発振器から該複数のチャンバに至るマイクロ波伝搬経路にマイクロ波の伝搬経路を切替える為の切替手段を具備することを特徴とする。
【0019】
又、本発明は被処理体をプラズマ処理する為のチャンバと、プラズマを生成する為のマイクロ波を供給するマイクロ波供給手段と、を有するマイクロ波プラズマ処理装置において、マイクロ波発振器側からチャンバ側へ伝搬されるマイクロ波の伝搬モードを円形導波管のTM01モードに変換する為のモード変換手段と、該モード変換手段と該チャンバの間にテーパー状円筒管が設けられていることを特徴とする。
【0020】
【発明の実施の形態】
図1は本発明によるマイクロ波プラズマ処理装置を示している。
【0021】
21が切替手段であり、マイクロ波発振器1にて発生したマイクロ波は矩形導波管4を介して切替手段21に伝搬する。切替手段21はその設定に応じてマイクロ波を導波管28或いは導波管29のいずれかに選択的にマイクロ波を伝搬させ、対応するチャンバ3R又はチャンバ3Lにマイクロ波を供給する。
【0022】
22は共通のガス供給手段であり、バルブ23又は24を介して対応するチャンバ3R、3L内にプロセスガスを供給する。30、31は大気開放用のバルブである。
【0023】
25は共通の排気手段であり、バルブ26又は27を介して対応するチャンバよりガスを排気する。
【0024】
バルブの開閉の際には他方のチャンバ内の圧力が影響を受けないように排気量やプロセスガス供給量を適切に調整しておく。
【0025】
図2は切換手段の模式的断面図である。
【0026】
切替手段は2つの開口34、35、36を有する外側の導波部材32と、内部に導波管37を有する内側の導波部材33からなる。
【0027】
部材33は少なくとも90度回転可能であり、図2は開口34と開口35を連通させ、開口36を遮断した状態を示している。この時は、導波管4から開口34に伝搬されてくるマイクロ波は、内部にコーナーをもつ導波路37を介して開口35からの導波管28に伝搬され図1の右のチャンバ3に供給される。
【0028】
コーナー形成部材33を時計回りに90°回転させれば、開口34と開口36が連通し、マイクロ波は図1の左側のチャンバ3に供給される。
【0029】
不図示ではあるが、排気手段25、ガス供給手段22、バルブ23、24、26、27切替手段21、発振器1等の制御は不図示のコンピュータのような制御手段によりなされる。
【0030】
次に装置の動作について述べる。
【0031】
まず、図1中右側のチャンバ3R内に被処理体を配置し、ゲートバルブ(不図示)を閉じる。排気手段25の真空ポンプを作動させてバルブ26を介してチャンバ3R内を減圧する。次いでバルブ23を開けてガス供給手段22から供給されるプロセスガスをチャンバ3R内に導入し所定のプロセス圧力に維持する。この時、図中左のチャンバ内ではプラズマ処理がなされている。
【0032】
左のチャンバ3L内でのプラズマ処理が終了すると切替手段21の設定を変更し、マイクロ波を導波管28側に伝搬するように伝搬経路を切り替える。
【0033】
すると、右のチャンバ3R内でプラズマ処理が開始される。プラズマ処理が右のチャンバ3Rで行われている時、左のチャンバ3L内は、プロセスガスの供給がバルブ24を閉めることで停止され、その後、大気開放用のバルブ31が開かれてその雰囲気が大気に置換される。そして、ゲートバルブが開かれて、処理済の被処理体が左チャンバ3Lより取り出され、代わりに新しい被処理体が左チャンバ3L内に配置され、ゲートバルブが閉じられる。この後の工程は、前述した右チャンバ3Rの動作工程と同じであり、バルブ27が再び開かれてチャンバ内が排気され、プロセスガスがバルブ24を介して左チャンバ3L内に供給される。
【0034】
以上のように、一方のチャンバでプラズマ処理がなされている間、別のチャンバでは、大気開放等の雰囲気の置換、被処理体の交換、排気、プロセスガスの導入等工程が実行出来る。よって、一方のチャンバでのプラズマ処理が終了した後は、他方のチャンバでプラズマ処理が直ちに行える。つまり、一方のチャンバでプラズマ処理を行っている時、他方のチャンバは待機状態にあるか待機状態に移行しつつあるので、マイクロ波発振器の稼動率が高くなる。
【0035】
本発明は、比較的圧力の高いCVDやアッシングから圧力の低いスパッタリングまで各種のプラズマ処理装置に適用できるので、チャンバ内の動作圧力条件や処理方式によって、待機状態に至るまでの時間や実際のプラズマ処理時間は大巾に変化し得るものであり、稼動率が100%にならないこともあり得るが、それは本発明の要旨からはずれるものではない。
【0036】
図3は、本発明の別の実施態様によるマイクロ波プラズマ処理装置を示している。
【0037】
前述した図11の装置と同じ構成には同じ符号を付して説明を省略する。
【0038】
図3の装置の特徴はマイクロ波の伝搬モードを円形導波管のTM01モードにモード変換する為のモード変換手段40を設け、更に、テーパー導波管41を介してチャンバ3に接続した点にある。ここで42は圧力ゲージである。
【0039】
図4にマイクロ波の伝搬モードを矩形導波管のTE10モードから円形導波管のTM01モードに変換するモード変換手段40の一例を示す。
【0040】
モード変換手段40は矩形導波部43と円筒導波部44とが直角に交わるように接続された形状になっており、矩形導波部43から伝搬された例えばTE10モードのマイクロ波はTM01モードに変換され円筒導波部44側に伝わっていく。
【0041】
図5は、テーパー導波管41を示しており、これはちょうど円すい形の頂部を切取ったような形をしている。
【0042】
内径110mm程の円形の開口45は変換手段40の円筒導波部44の出口開口とほぼ同じ形状をなし、内径240mm程の円形の開口46はチャンバ3の入口開口とほぼ同じ形状をなしている。長さ(高さ)は例えば230mmくらいである。
【0043】
従来2.45GHzのマイクロ波を用い8インチウエハーのホトレジストのプラズマアッシングを行う場合約±20%の不均一性がウエハ面上で生じることがあった。その為に、ウエハをその面内で自転させることで±10%にまで均一性を高めることが出来た。しかしながら、プラズマ強度の不均一性が改善されたわけではない。本発明によれば、電界強度が管の中心から放射状に対称になる為、均一な強度分布をもつプラズマを生成出来る。
【0044】
こうして、本発明の実施形態によれば、ウエハーを面内自転させずとも8インチウエハー上のホトレジストのアッシングレートは基板温度200℃、マイクロ波電力1000W、圧力約80Pa、酸素流量450sccmで約3μm/minとなり均一性は±5%以下となる。
【0045】
又、この装置では、電磁石や永久磁石による磁場を必要としない。
【0046】
図6は本発明の別の実施形態によるマイクロ波プラズマ処理装置を示す模式的斜視図である。
【0047】
この装置は前述の図1の装置と図3の装置とを組み合わせたものとみなすことが出来る。
【0048】
この装置はプラズマ処理を行う為のチャンバ3R、3Lを2つ有しており、それらに対応して、被処理体をのせるヒーター付ステージ9、テーパー導波管41、モード変換器40矩形導波管29をそれぞれ2つづつ有している。
【0049】
マイクロ波発振器1により発生した例えば2.45GHzのマイクロ波は矩形導波管4を通じて切替器21に伝搬されていく。矩形導波管4は、ダミロードを有するアイソレーター5やパワーモニター58や不図示の4Eチューナーを有しており、マイクロ波の伝搬が制御される。
【0050】
切替器は図2に示したように左右の矩形導波管の一方と矩形導波管4とをコーナーを用いて接続する。
【0051】
例えば左側のチャンバ3Lでプラズマ処理を実行する場合には、マイクロ波はモード変換器40にてTE10モードからTM01モードに変換され、円形テーパー導波管41を介してチャンバ3Lに供給される。
【0052】
チャンバ3L内の構成については図7を参照して後述する。
【0053】
52は未処理の被処理体を複数収容したカセットを載せるローディング部、53は処理済の被処理体を複数収容する為のカセットを載せるアンロード部である。
【0054】
54は、被処理体を一枚ずつ載せて予備加熱する予備加熱器、55は処理済の被処理体を一枚ずつ載せて室温まで冷却する冷却器である。
【0055】
56は、被処理体を一枚ずつ、ローディング部52、予備加熱部54、チャンバ3R、3L、冷却部55、アンロード部53の間を搬送するアーム57を有する搬送手段である。
【0056】
51は、発振器1、切替器21、ヒーター付加熱ステージ9、搬送手段56、予備加熱器等の動作を制御するコンピュータ等からなる制御手段である。
【0057】
図6では、ガス供給系及びガス排気系は省略して描かれている。
【0058】
図7は左側チャンバ3Lの断面を示しているが、右側チャンバ3Rもほぼ同様な構成である。
【0059】
被処理体Wの支持手段であるステージ9は図中矢印の方向に不図示の駆動手段により下降させられて、チャンバ内が開放される。この開放状態で被処理体Wのステージ9上への載置及びステージ9上からの取り出しがアーム57により行われる。チャンバ及びマイクロ波供給機構の位置を固定したままステージが上下動して基板を搬入・搬出できるので基板の変換が容易である。
【0060】
又、処理ガスは、チャンバの内周に沿って複数の個所に設けられた開孔12Pより反応室の中心に向けて放出され基板の下にある吸引孔10pより排出されるので、プラズマ処理の均一性が増し、パーチクルも少ない。
【0061】
図8は排気系及びガス供給系を示している。
【0062】
プロセスガスは供給手段22によりバルブ23又は24を介してチャンバ3R、3Lに供給される。
【0063】
30、31は大気開放用のバルブである。
【0064】
61はパージガスの供給手段であり、バルブ61又は62を介してチャンバ3R、3L内に窒素等のパージガスを供給する。
【0065】
図9は2つのチャンバ3R、3Lのプロセスフローを示している。
【0066】
チャンバ3Lではバルブ63が開かれてパージガスが導入され、その後バルブ31が開かれる。こうしてチャンバ3L内はプロセスガス雰囲気から大気に置換される。(工程70)。次にチャンバ3Lが開かれて被処理体としての基板が取り出され、新しい基板がチャンバ3L内に収められる。(工程71)。チャンバ3L内が排気手段25によって排気される(工程72)。次にプロセスガスがバルブ24を介して導入され処理圧力になる。(工程73)。この工程70から工程73までの間に、別のチャンバ3Rではプラズマ処理がなされている。実際にマイクロ波が導入され処理が行われる時間は例えば30秒乃至60秒くらいであり、工程74の時間より短くてもよい。
【0067】
本発明により処理できる被処理体としては、IC製造用のシリコンウエハや化合物半導体ウエハ、表示デバイス製造用の石英又はガラス等の基板が代表的なものとして挙げられる。
【0068】
本発明によりなされるプラズマ処理とは、被処理体上に設けられたホトレジストのアッシング;被処理体表面のエッチングやクリーニング;被処理体上へのCVDやスパッタリング又はプラズマ重合等による被膜の形成;被処理体表面へのプラズマドーピング;被処理体表面の酸化又は窒化処理等が挙げられる。
【0069】
本発明に用いられるプロセスガスとは、水素、酸素、窒素、He、Ne、Ar、Kr、Xe、NH3 、N2 O 、フッ素、塩素、SiH4 、Si2 H6 、SiCl4 、SiH2Cl2 、CF4 、CCl4 、NF3 、BF3 等から少なくとも1つ選択される通常のアッシング用ガス、エッチング用ガス、CVD用ガス、スパッタリング用ガスである。
【0070】
チャンバ内圧力、具体的には反応室内圧力は、133.3Pa乃至1.3×10-2Paから各処理条件に合ったものを選択すればよい。
【0071】
Siウエハ上に付着しているノボラック系のホトレジストをアッシングする場合は、プロセスガスとしてO2 を用い、圧力を133.3Pa〜13.3Pa程に圧力を保ち、酸素プラズマによってアッシングを行う。この時のマイクロ波の投入パワーは1000〜1400W、O2 の流量は400〜600sccm,基板温度は200℃〜300℃が適当であり、これによりアッシングレートは5μm/min〜7μm/minとなり、最適化すれば約5%のアッシングの均一性が得られる。
【0072】
この装置で窒化シリコン膜をCVD法により堆積させる場合は、プロセスガスとしてSiH4 とN2 ガスを用い、13.3Pa〜6.0Pa程に圧力を保ち、プラズマCVDにより成膜する。
【0073】
この装置でSiウエハをクリーニングする場合は、プロセスガスとしてArを用い、133.3Pa〜1.33Paの圧力でアルゴンイオンのスパッタリング効果によって異物(汚れ)をクリーニングする。
【0074】
【発明の効果】
本発明によれば、マイクロ波発振器の稼動率が向上し、被処理体の単位時間当たりの処理枚数が従来のものに比べ多くなった。
【0075】
又、本発明によれば、高処理速度で且つ均一性の高いプラズマ処理を行うことが出来た。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態によるマイクロ波プラズマ処理装置の模式図。
【図2】マイクロ波伝搬経路を切り替える切替器の模式的断面図。
【図3】本発明の別の実施の形態によるマイクロ波プラズマ処理装置の模式図。
【図4】本発明に用いられるモード変換器の模式図。
【図5】本発明に用いられるテーパー管の模式図。
【図6】本発明の更に別の実施の形態によるマイクロ波プラズマ処理装置の模式図。
【図7】図6のマイクロ波プラズマ処理装置のチャンバ周辺の模式的断面図。
【図8】図6のマイクロ波プラズマ処理装置のガス供給排気系を示す模式図。
【図9】本発明によるマイクロ波プラズマ処理の工程を示す図。
【図10】従来のマイクロ波処理装置を示す図。
【図11】従来のマイクロ波処理装置を示す図。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention includes photoresist ashing (ashing), substrate surface etching or cleaning, substrate surface doping, substrate surface oxidation or nitridation, vapor phase chemical deposition (CVD) and sputtering, plasma polymerization on the substrate surface. It belongs to the technical field of the microwave plasma processing apparatus used for the above.
[0002]
[Prior art]
In the manufacture of semiconductor devices, the above-described plasma treatment process is employed.
[0003]
In particular, a plasma generated using a microwave represented by 2.45 GHz can be a high-density plasma having a plasma density of 1 × 10 10 to 1 × 10 11 ION · cm −3 .
[0004]
With the progress of miniaturization and high integration in the recent semiconductor device manufacturing, the number of plasma processing steps is increasing, and there is a strong demand for improving the processing capability of plasma processing.
[0005]
A conventional microwave plasma apparatus uses a single chamber, a single microwave oscillator, a single exhaust system, and a single gas supply system to process single-wafer plasma, which is a substrate to be processed, one by one. Processing devices are common.
[0006]
The processing using such a single wafer plasma processing apparatus is roughly composed of the following steps. First, a step of replacing the atmosphere in the chamber with the atmosphere (about 20 seconds), a substrate replacement step of taking out the processed substrate from the chamber and placing the substrate before processing in the chamber (about 10 to 20 seconds), Evacuating the gas to a pressure of about 13 Pa to 27 Pa (about 20 seconds), introducing a process gas into the chamber to a predetermined pressure (about 5 seconds), and microwave energy to the chamber This is a step of performing plasma processing by putting it in the chamber.
[0007]
Thus, the time required for the steps other than the plasma processing step is about 55 to 65 seconds per substrate, and this time does not contribute to the actual manufacturing of the semiconductor device.
[0008]
In Japanese Patent Laid-Open No. 63-265892, as shown in FIG. 10, the microwaves oscillated from one
[0009]
In this apparatus, since the microwave oscillator is shared by the two chambers, the occupied floor area (footprint) of the apparatus is relatively small, but there is a technical process (1) to be solved as described later. .
[0010]
FIG. 11 shows another example of a conventional plasma processing apparatus.
[0011]
The microwave oscillated from the microwave oscillator is supplied to the chamber 3 through the rectangular waveguide 4. In the reaction chamber separated from the atmosphere by the
[0012]
Here, 5 is an isolator, 6 is a directional coupler, and 7 is an auto tuner. The
[0013]
However, in order to uniformly process a substrate having a large surface to be processed, there is a technical problem (2) to be solved as described later.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
Technical issues (1)
In the apparatus described in Japanese Patent Laid-Open No. 63-265892 described above, since the plasma processing is simultaneously performed in the two chambers, the ratio of the time allocated for the plasma processing to the time required for the entire processing is different from the conventional one. Absent.
[0015]
Therefore, the operating rate of the microwave oscillator remained low.
[0016]
Technical course (2)
The microwave propagation mode by the rectangular waveguide is generally the TE 01 mode, which has a feature that the electric field strength is increased on the short side of the waveguide.
[0017]
Therefore, the intensity of the plasma obtained thereby has a distribution according to the electric field intensity distribution of the microwave, and it is difficult to improve the uniformity of the plasma processing.
[0018]
[Means for solving the problems]
The present invention relates to a microwave plasma processing apparatus having a plurality of chambers for plasma processing an object to be processed and a microwave supply means for supplying microwaves for generating plasma. And a switching means for switching the microwave propagation path to the microwave propagation path leading to.
[0019]
The present invention also relates to a microwave plasma processing apparatus having a chamber for plasma processing an object to be processed and a microwave supply means for supplying a microwave for generating plasma. features and mode conversion means for converting a propagation mode of the microwaves in the TM 01 mode of the circular waveguide is propagated to, that tapered cylindrical tube is provided between the mode conversion means and the chamber And
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a microwave plasma processing apparatus according to the present invention.
[0021]
[0022]
[0023]
A common exhaust means 25 exhausts gas from the corresponding chamber via a
[0024]
When the valve is opened and closed, the exhaust amount and the process gas supply amount are appropriately adjusted so that the pressure in the other chamber is not affected.
[0025]
FIG. 2 is a schematic sectional view of the switching means.
[0026]
The switching means includes an outer waveguide member 32 having two
[0027]
The
[0028]
If the
[0029]
Although not shown, the exhaust means 25, gas supply means 22,
[0030]
Next, the operation of the apparatus will be described.
[0031]
First, an object to be processed is placed in the
[0032]
When the plasma processing in the
[0033]
Then, plasma processing is started in the
[0034]
As described above, while plasma processing is performed in one chamber, steps such as replacement of an atmosphere such as release to the atmosphere, replacement of an object to be processed, exhaust, and introduction of a process gas can be performed in another chamber. Therefore, after the plasma processing in one chamber is completed, the plasma processing can be immediately performed in the other chamber. That is, when the plasma processing is performed in one chamber, the operation rate of the microwave oscillator is increased because the other chamber is in a standby state or is shifting to a standby state.
[0035]
Since the present invention can be applied to various plasma processing apparatuses from CVD and ashing with relatively high pressure to sputtering with low pressure, depending on the operating pressure conditions and the processing method in the chamber, the time required to reach the standby state and the actual plasma The processing time can vary greatly, and the operating rate may not reach 100%, but this is not deviated from the gist of the present invention.
[0036]
FIG. 3 shows a microwave plasma processing apparatus according to another embodiment of the present invention.
[0037]
The same components as those in the apparatus shown in FIG.
[0038]
The apparatus of FIG. 3 is characterized in that mode conversion means 40 for mode conversion of the microwave propagation mode to the TM 01 mode of a circular waveguide is provided, and further connected to the chamber 3 via a tapered
[0039]
FIG. 4 shows an example of the mode conversion means 40 for converting the microwave propagation mode from the TE 10 mode of the rectangular waveguide to the TM 01 mode of the circular waveguide.
[0040]
The mode conversion means 40 has a shape in which the rectangular waveguide portion 43 and the
[0041]
FIG. 5 shows a tapered
[0042]
A
[0043]
Conventionally, when plasma ashing is performed on photoresist of an 8-inch wafer using a microwave of 2.45 GHz, non-uniformity of about ± 20% may occur on the wafer surface. Therefore, the uniformity was improved to ± 10% by rotating the wafer in the plane. However, the plasma intensity non-uniformity is not improved. According to the present invention, since the electric field strength is radially symmetric from the center of the tube, plasma having a uniform intensity distribution can be generated.
[0044]
Thus, according to an embodiment of the present invention, the ashing rate of the photoresist on the 8-inch wafer without rotating the wafer in-plane is about 3 μm / second at a substrate temperature of 200 ° C., a microwave power of 1000 W, a pressure of about 80 Pa, and an oxygen flow rate of 450 sccm. Min and uniformity becomes ± 5% or less.
[0045]
Further, this apparatus does not require a magnetic field by an electromagnet or a permanent magnet.
[0046]
FIG. 6 is a schematic perspective view showing a microwave plasma processing apparatus according to another embodiment of the present invention.
[0047]
This apparatus can be regarded as a combination of the apparatus shown in FIG. 1 and the apparatus shown in FIG.
[0048]
This apparatus has two
[0049]
For example, a microwave of 2.45 GHz generated by the
[0050]
As shown in FIG. 2, the switch connects one of the left and right rectangular waveguides and the rectangular waveguide 4 using corners.
[0051]
For example, when plasma processing is performed in the
[0052]
The configuration in the
[0053]
52 is a loading unit for loading a cassette containing a plurality of unprocessed objects to be processed, and 53 is an unloading unit for loading a cassette for accommodating a plurality of processed objects to be processed.
[0054]
54 is a preheater that pre-heats the objects to be processed one by one, and 55 is a cooler that places the objects to be processed one by one and cools them to room temperature.
[0055]
Reference numeral 56 denotes a transport unit having an
[0056]
[0057]
In FIG. 6, the gas supply system and the gas exhaust system are omitted.
[0058]
Although FIG. 7 shows a cross section of the
[0059]
The
[0060]
Further, since the processing gas is discharged toward the center of the reaction chamber through the
[0061]
FIG. 8 shows an exhaust system and a gas supply system.
[0062]
The process gas is supplied to the
[0063]
30 and 31 are valves for opening to the atmosphere.
[0064]
A purge gas supply means 61 supplies a purge gas such as nitrogen into the
[0065]
FIG. 9 shows the process flow of the two
[0066]
In the
[0067]
Typical examples of the object to be processed according to the present invention include a silicon wafer and a compound semiconductor wafer for manufacturing an IC, and a substrate such as quartz or glass for manufacturing a display device.
[0068]
The plasma treatment performed according to the present invention includes ashing of a photoresist provided on a target object; etching or cleaning of the target object surface; formation of a film on the target object by CVD, sputtering, plasma polymerization, or the like; Examples include plasma doping on the surface of the processing object; oxidation or nitriding treatment on the surface of the processing object.
[0069]
The process gas used in the present invention is hydrogen, oxygen, nitrogen, He, Ne, Ar, Kr, Xe, NH 3 , N 2 O, fluorine, chlorine, SiH 4 , Si 2 H 6 , SiCl 4 , SiH 2. A normal ashing gas, etching gas, CVD gas, or sputtering gas selected from at least one selected from Cl 2 , CF 4 , CCl 4 , NF 3 , BF 3 and the like.
[0070]
The pressure in the chamber, specifically the pressure in the reaction chamber, may be selected from 133.3 Pa to 1.3 × 10 −2 Pa according to each processing condition.
[0071]
When ashing a novolak photoresist adhering to the Si wafer, O 2 is used as a process gas, the pressure is kept at about 133.3 Pa to 13.3 Pa, and ashing is performed by oxygen plasma. At this time, the input power of the microwave is 1000 to 1400 W, the flow rate of O 2 is 400 to 600 sccm, and the substrate temperature is appropriately 200 ° C. to 300 ° C. As a result, the ashing rate is 5 μm / min to 7 μm / min. As a result, ashing uniformity of about 5% can be obtained.
[0072]
When a silicon nitride film is deposited by the CVD method using this apparatus, SiH 4 and N 2 gas are used as process gases, and the pressure is maintained at about 13.3 Pa to 6.0 Pa, and the film is formed by plasma CVD.
[0073]
When cleaning an Si wafer with this apparatus, Ar is used as a process gas, and foreign matter (dirt) is cleaned by a sputtering effect of argon ions at a pressure of 133.3 Pa to 1.33 Pa.
[0074]
【The invention's effect】
According to the present invention, the operating rate of the microwave oscillator is improved, and the number of processed objects per unit time is increased compared to the conventional one.
[0075]
In addition, according to the present invention, plasma processing with high processing speed and high uniformity can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a microwave plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a switch for switching a microwave propagation path.
FIG. 3 is a schematic view of a microwave plasma processing apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram of a mode converter used in the present invention.
FIG. 5 is a schematic view of a tapered tube used in the present invention.
FIG. 6 is a schematic view of a microwave plasma processing apparatus according to still another embodiment of the present invention.
7 is a schematic cross-sectional view around the chamber of the microwave plasma processing apparatus of FIG. 6. FIG.
8 is a schematic diagram showing a gas supply / exhaust system of the microwave plasma processing apparatus of FIG. 6. FIG.
FIG. 9 is a diagram showing a process of microwave plasma processing according to the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing a conventional microwave processing apparatus.
FIG. 11 is a diagram showing a conventional microwave processing apparatus.
Claims (6)
マイクロ波発振器から該複数のチャンバに至るマイクロ波伝搬経路に屈曲した導波路を内部に有する導波部材が回転することによりマイクロ波の伝播経路を切替る為の切り替え手段を具備することを特徴とするマイクロ波プラズマ処理装置。In a microwave plasma processing apparatus having a plurality of chambers for plasma processing an object to be processed and a microwave supply means for supplying a microwave for generating plasma,
Characterized in that it comprises switching means for switching a microwave propagation path by rotating a waveguide member having a waveguide bent in the microwave propagation path from the microwave oscillator to the plurality of chambers. Microwave plasma processing equipment.
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