JP4554065B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等に対してマイクロ波により生じたプラズマを作用させて処理を施す際に使用されるプラズマ処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体製品の高密度化及び高微細化に伴い半導体製品の製造工程において、成膜、エッチング、アッシング等の処理のためにプラズマ処理装置が使用される場合があり、特に、0.1mTorr(13.3mPa)〜数10mTorr(数Pa)程度の比較的圧力が低い高真空状態でも安定してプラズマを立てることができることからマイクロ波を用いて、或いはマイクロ波とリング状のコイルからの磁場とを組み合わせて高密度プラズマを発生させるマイクロ波プラズマ装置が使用される傾向にある。
このようなプラズマ処理装置は、特開平3−191073号公報、特開平5−343334号公報や本出願人による特開平9−181052号公報等に開示されている。ここで、マイクロ波を用いた一般的なプラズマ処理装置を図6及び図7を参照して概略的に説明する。図6は従来の一般的なプラズマ処理装置を示す構成図、図7は絶縁板を示す平面図である。
【0003】
図6において、このプラズマ処理装置2は、真空引き可能になされた処理容器4内に半導体ウエハWを載置する載置台6を設けており、この載置台6に対向する天井部にマイクロ波を透過する例えば図7に示すような円板状の窒化アルミ等よりなる絶縁板8を気密に設けている。
そして、この絶縁板8の上面に厚さ数mm程度の円板状の平面アンテナ部材10と、必要に応じてこの平面アンテナ部材10の半径方向におけるマイクロ波の波長を短縮するための例えば誘電体よりなる遅波材12を設置している。この遅波材12の上方には、内部に冷却水を流す冷却水流路14が形成された天井冷却ジャケット16が設けられており、遅波材12等を冷却するようになっている。
そして、アンテナ部材10には多数の略円形の貫通孔よりなるマイクロ波放射孔18が形成されている。このマイクロ波放射孔18は一般的には、同心円状に配置されたり、或いは螺旋状に配置されている。そして、平面アンテナ部材10の中心部に同軸導波管20の内部ケーブル22を接続して図示しないマイクロ波発生器より発生した、例えば2.45GHzのマイクロ波を導くようになっている。そして、マイクロ波をアンテナ部材10の半径方向へ放射状に伝播させつつアンテナ部材10に設けたマイクロ波放射孔18からマイクロ波を放出させてこれを絶縁板8に透過させて、下方の処理容器4内へマイクロ波を導入し、このマイクロ波により処理容器4内にプラズマを立てて半導体ウエハにエッチングや成膜などの所定のプラズマ処理を施すようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、処理容器4の天井部を区画する絶縁板8は、一般的には誘電損失が比較的低い窒化アルミ(AlN)等を用いて大部分のマイクロ波を下方へ透過するが、図7に示すように、一部のマイクロ波M1は、絶縁板8の中心部C1よりその半径方向へ放射状に伝播してその外周端で反射し、この反射波M2は再度、絶縁板8の中心部C1へ戻ってくる傾向にある。このため、反射波M2が中心部C1で集中して絶縁板8の中心部C1の近傍のマイクロ波の電界及びこれに付随する処理空間Sの中心部のプラズマ密度は、それぞれの周辺部よりも高くなる傾向にあり、この結果、半導体ウエハWの中心部近傍のプラズマ処理がその周辺部よりも促進されてしまい、プラズマ処理の面内均一性を十分に高く維持することができなくなる場合が生ずる、といった問題があった。
【0005】
そして、このようなマイクロ波の反射波の問題は、絶縁板8のみならず、平面アンテナ部材10や遅波材12においても、程度の差こそあれ、同様に発生している。例えば平面アンテナ部材10のマイクロ波放射孔18の寸法や配列ピッチ等は、計算上においてアンテナ部材10の中心部からその周辺部へ放射状に伝播するマイクロ波がアンテナ外周端にて反射して戻らないように設計されてはいるが、実際には、遅波材12の実際の誘電率が設計値と異なる等の理由から、最外周のマイクロ波放射孔18にマイクロ波が伝播した時点で全てのマイクロ波が下方向へ放射されてしまうのではなく、その一部のマイクロ波がアンテナ部材外周端で反射してアンテナ中心部に戻ってくることは避けられず、上記した問題点の早期解決が望まれている。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、処理容器の天井部を密閉する絶縁板等を平面方向、すなわち周辺部方向へ伝播する反射波の悪影響を大幅に抑制することができるプラズマ処理装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1に規定する発明は、天井部が開口されて内部が真空引き可能になされた導体よりなる処理容器と、前記処理容器の天井部の開口に気密に装着されると共にマイクロ波に対して透過性を有する絶縁板と、被処理体を載置するために前記処理容器内に設けられた載置台と、前記絶縁板の上方に設けられて所定のピッチで形成された複数のマイクロ波放射孔からプラズマ発生用のマイクロ波を前記絶縁板を透過させて前記処理容器内へ導入する平面アンテナ部材と、前記平面アンテナ部材の上方に設けられて前記マイクロ波の波長を短縮するための遅波材と、前記処理容器内へ所定のガスを導入するガス供給手段とを有するプラズマ処理装置において、前記絶縁板の外周端は、前記絶縁板の中心方向からその半径方向に伝播する前記マイクロ波の反射波を互いに打ち消すために凹凸形状になされており、前記凹凸形状の前記絶縁板の周方向におけるピッチは、前記マイクロ波が前記絶縁板を伝播する時の波長の実質的に1/4〜2倍の長さの範囲内に設定されているようにしたものである。
これによれば、処理容器に設けた絶縁板を放射状に伝播するマイクロ波はこの外周端の凹凸形状にて反射するので、この反射波は相乗して互いに打ち消すように作用し、これにより反射波の悪影響を大幅に抑制することが可能となる。従って、被処理体に対するプラズマ処理の面内均一性を向上させることが可能となる。
【0007】
請求項2に規定する発明は、天井部が開口されて内部が真空引き可能になされた導体よりなる処理容器と、前記処理容器の天井部の開口に気密に装着されると共にマイクロ波に対して透過性を有する絶縁板と、被処理体を載置するために前記処理容器内に設けられた載置台と、前記絶縁板の上方に設けられて所定のピッチで形成された複数のマイクロ波放射孔からプラズマ発生用のマイクロ波を前記絶縁板を透過させて前記処理容器内へ導入する平面アンテナ部材と、前記平面アンテナ部材の上方に設けられて前記マイクロ波の波長を短縮するための遅波材と、前記処理容器内へ所定のガスを導入するガス供給手段とを有するプラズマ処理装置において、前記絶縁板の外周端は、前記絶縁板の中心方向からその半径方向に伝播する前記マイクロ波の反射波を互いに打ち消すために凹凸形状になされており、前記絶縁板の半径方向における前記凹凸形状の凹部または凸部の長さは、前記マイクロ波が前記絶縁板を伝播する時の波長の実質的に1/4の奇数倍の長さに設定されている。
また、例えば請求項3に規定するように、前記凹凸形状の前記絶縁板の周方向におけるピッチは、前記マイクロ波が前記絶縁板を伝播する時の波長の実質的に1/4〜2倍の長さの範囲内である。
請求項4に規定する発明は、天井部が開口されて内部が真空引き可能になされた処理容器と、前記処理容器の天井部の開口に気密に装着された絶縁板と、被処理体を載置するために前記処理容器内に設けられた載置台と、前記絶縁板の上方に設けられて所定のピッチで形成された複数のマイクロ波放射孔からプラズマ発生用のマイクロ波を前記絶縁板を透過させて前記処理容器内へ導入する平面アンテナ部材と、前記平面アンテナ部材の上方に設けられて前記マイクロ波の波長を短縮するための遅波材と、前記処理容器内へ所定のガスを導入するガス供給手段とを有するプラズマ処理装置において、前記平面アンテナ部材の外周端は、前記平面アンテナ部材の中心方向からその半径方向に伝播する前記マイクロ波の反射波を互いに打ち消すために凹凸形状になされているようにしたものである。
これによれば、平面アンテナ部材を放射状に伝播するマイクロ波はこの外周端の凹凸形状にて反射するので、この反射波は相乗して互いに打ち消すように作用し、これにより反射波の悪影響を大幅に抑制することが可能となる。従って、被処理体に対するプラズマ処理の面内均一性を向上させることが可能となる。
【0008】
この場合、例えば請求項5にも規定するように、前記平面アンテナ部材の半径方向における前記凹凸形状の凹部または凸部の長さは、前記マイクロ波が前記遅波材を伝播する時の波長の実質的に1/4の奇数倍の長さに設定されている。
また、例えば請求項6に規定するように、前記凹凸形状の前記平面アンテナ部材の周方向におけるピッチは、前記マイクロ波が前記遅波材を伝播する時の波長の実質的に1/4〜2倍の長さの範囲内であるである。
請求項7に規定する発明は、天井部が開口されて内部が真空引き可能になされた導体よりなる処理容器と、前記処理容器の天井部の開口に気密に装着されると共にマイクロ波に対して透過性を有する絶縁板と、被処理体を載置するために前記処理容器内に設けられた載置台と、前記絶縁板の上方に設けられて所定のピッチで形成された複数のマイクロ波放射孔からプラズマ発生用のマイクロ波を前記絶縁板を透過させて前記処理容器内へ導入する平面アンテナ部材と、前記平面アンテナ部材の上方に設けられて前記マイクロ波の波長を短縮するための遅波材と、前記処理容器内へ所定のガスを導入するガス供給手段とを有するプラズマ処理装置において、前記遅波材の外周端は、前記遅波材の中心方向からその半径方向に伝播する前記マイクロ波の反射波を互いに打ち消すために凹凸形状になされており、前記凹凸形状の前記遅波材の周方向におけるピッチは、前記マイクロ波が前記遅波材を伝播する時の波長の実質的に1/4〜2倍の長さの範囲内に設定されているようにしたものである。
これによれば、マイクロ波の波長を短縮する遅波材を放射状に伝播するマイクロ波はこの外周端の凹凸形状にて反射するので、この反射波は相乗して互いに打ち消すように作用し、これにより反射波の悪影響を大幅に抑制することが可能となる。従って、被処理体に対するプラズマ処理の面内均一性を向上させることが可能となる。
【0009】
また請求項8に規定する発明は、天井部が開口されて内部が真空引き可能になされた導体よりなる処理容器と、前記処理容器の天井部の開口に気密に装着されると共にマイクロ波に対して透過性を有する絶縁板と、被処理体を載置するために前記処理容器内に設けられた載置台と、前記絶縁板の上方に設けられて所定のピッチで形成された複数のマイクロ波放射孔からプラズマ発生用のマイクロ波を前記絶縁板を透過させて前記処理容器内へ導入する平面アンテナ部材と、前記平面アンテナ部材の上方に設けられて前記マイクロ波の波長を短縮するための遅波材と、前記処理容器内へ所定のガスを導入するガス供給手段とを有するプラズマ処理装置において、前記遅波材の外周端は、前記遅波材の中心方向からその半径方向に伝播する前記マイクロ波の反射波を互いに打ち消すために凹凸形状になされており、前記遅波材の半径方向における前記凹凸形状の凹部または凸部の長さは、前記マイクロ波が前記遅波材を伝播する時の波長の実質的に1/4の奇数倍の長さに設定されている。
また、例えば請求項9に規定するように、前記凹凸形状の前記遅波材の周方向におけるピッチは、前記マイクロ波が前記遅波材を伝播する時の波長の実質的に1/4〜2倍の長さの範囲内であるようにしたものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の係るプラズマ処理装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図1は本発明に係るプラズマ処理装置の一例を示す構成図、図2は図1に示すプラズマ処理装置の絶縁板を示す平面図、図3は絶縁板の一部を示す部分拡大平面図である。
本実施例においてはプラズマ処理装置をプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)処理に適用した場合について説明する。図示するようにこのプラズマ処理装置30は、例えば側壁や底部がアルミニウム等の導体により構成されて、全体が筒体状に成形された処理容器32を有しており、内部は密閉された処理空間Sとして構成されている。
【0011】
この処理容器32内には、上面に被処理体としての例えば半導体ウエハWを載置する載置台34が収容される。この載置台34は、例えばアルマイト処理したアルミニウム等により凸状に平坦になされた略円柱状に形成されており、この下部は同じくアルミニウム等により円柱状になされた支持台36により支持されると共にこの支持台36は処理容器32内の底部に絶縁材38を介して設置されている。
上記載置台34の上面には、ここにウエハを保持するための静電チャック或いはクランプ機構(図示せず)が設けられ、この載置台34は給電線40を介してマッチングボックス42及び例えば13.56MHzのバイアス用高周波電源44に接続されている。尚、このバイアス用高周波電源44を設けない場合もある。
【0012】
上記載置台34を支持する支持台36には、プラズマ処理時のウエハを冷却するための冷却水等を流す冷却ジャケット46が設けられる。尚、必要に応じてこの載置台34中に加熱用ヒータを設けてもよい。
上記処理容器32の側壁には、ガス供給手段として、容器内にプラズマ用ガス、例えばアルゴンガスを供給する石英パイプ製のプラズマガス供給ノズル48や処理ガス、例えばデポジションガスを導入するための例えば石英パイプ製の処理ガス供給ノズル50が設けられ、これらのノズル48、50はそれぞれガス供給路52、54によりマスフローコントローラ56、58及び開閉弁60、62を介してそれぞれプラズマガス源64及び処理ガス源66に接続されている。処理ガスとしてのデポジションガスは、SiH4 、O2 、N2 ガス等を用いることができる。
【0013】
また、容器側壁の外側には、この内部に対してウエハを搬入・搬出する時に開閉するゲートバルブ68が設けられると共に、この側壁を冷却する冷却ジャケット69が設けられる。また、容器底部には、排気口70が設けられると共に、この排気口70には図示されない真空ポンプが介接された排気路72が接続されており、必要に応じて処理容器32内を所定の圧力まで真空引きできるようになっている。
そして、処理容器32の天井部は開口されて、ここに例えばAlNなどのセラミック材よりなるマイクロ波に対しては透過性を有する厚さが20mm程度の本発明の特徴とする絶縁板74がOリング等のシール部材76を介して気密に設けられる。尚、この絶縁板74の構造については後述する。
【0014】
そして、この絶縁板74の上面に本発明の特徴とする円板状の平面アンテナ部材78と高誘電率特性を有する遅波材80とが設けられる。具体的にはこの平面アンテナ部材78は、上記処理容器32と一体的に成形されている中空円筒状容器よりなる導波箱82の底板として構成され、前記処理容器32内の上記載置台34に対向させて設けられる。
この導波箱82及び上記処理容器32は共に接地されると共に、この導波箱82の上部の中心には、同軸導波管84の外管84Aが接続され、内部の内部ケーブル84Bは、上記遅波材80の中心の貫通孔86を通って上記平面アンテナ部材78の中心部に接続される。そして、この同軸導波管84は、モード変換器88及び導波管90を介して例えば2.45GHzのマイクロ波発生器92に接続されており、上記平面アンテナ部材78へマイクロ波を伝播するようになっている。この周波数は2.45GHzに限定されず、他の周波数、例えば8.35GHzを用いてもよい。この導波管としては、断面円形或いは矩形の導波管や同軸導波管を用いることができる。上記導波箱82の上部には、内部に冷却水を流す冷却水流路94が形成された天井冷却ジャケット96が設けられており、上記遅波材80等を冷却するようになっている。そして、上記導波箱82内であって、平面アンテナ部材78の上面には、上記高誘電率特性を有する遅波材80を設けて、この波長短縮効果により、マイクロ波の管内波長を短くしている。この遅波材80としては、例えば窒化アルミ等を用いることができる。
【0015】
また、上記平面アンテナ部材78は、8インチサイズのウエハ対応の場合には、例えば直径が30〜40mm、厚みが1〜数mm、例えば5mmの導電性材料よりなる円板、例えば表面が銀メッキされた銅板或いはアルミ板よりなり、この円板には例えば円形の貫通孔よりなる多数のマイクロ波放射孔98が、アンテナ部材78に略均等に配置させて設けられている。このマイクロ波放射孔98の配置形態は、特に限定されず、例えば同心円状、螺旋状、或いは放射状に配置させてもよい。また、マイクロ波放射孔98の形状は円形に限定されず、例えば長溝のスリット形状等でもよく、また、このスリット形状の放射孔をハの字状に配列させるようにしてもよい。
そして、まず、本発明の特徴とする上記絶縁板74は、図2に示すように、その外周端は凹凸形状100になされており、いわば絶縁板74全体が、歯先が矩形状の歯車のように形成されている。そして、この凹凸形状100のパターンに嵌合するように、ここでは処理容器32の内壁面も凹凸状になされている。
【0016】
ここで、図3にも示すように、上記凹凸形状100の凹部100A及び凸部100Bの深さH1、すなわち絶縁板74の半径方向における長さH1は、上記マイクロ波がこの絶縁板74を伝播する時の波長λ1の実質的に1/4の奇数倍の長さに設定されている。ここで、上述のようにマイクロ波の周波数を2.45GHzとし、絶縁板74の材料を誘電率が9程度の窒化アルミ(AlN)であると仮定すると、上記絶縁板74を伝播するマイクロ波の波長λ1は略41.8mmである。従って、この1/4波長は10.45mmである。このように、上記凹部100A或いは凸部100Bの長さH1を上記波長λ1の1/4の奇数倍の長さに設定することにより、上記凹部100Aの端面で反射したマイクロ波M3と、上記凹部100Aに隣接する凸部100Bの端面で反射したマイクロ波M4との間では実質的に1/2・λ1(半波長)の位相差が生ずることになり、これにより上記反射マイクロ波M3、M4を相乗させて互いに打ち消し合わせて減衰し得るようになっている。
【0017】
また、この場合、上記絶縁板74の周方向における上記凹凸形状100のピッチP1は、上記波長λ1の実質的に1/4倍から2倍の範囲内に設定する。このピッチP1が1/4・λ1よりも小さいと、絶縁板74の加工が複雑化すると共に、反射波の打ち消し効果も減少する。また、逆に、ピッチP1が波長λ1の2倍よりも大きくなると、この場合も反射波の打ち消し効果が減少してしまう。
また、上記絶縁板74としては、窒化アルミの他に、アルミナ(Al2 O3 )や石英(SiO2 )等を用いることができるが、アルミナを用いた場合には波長λ1は略37mmに、石英を用いた場合には波長λ1は略67mmになる。
【0018】
次に、以上のように構成されたプラズマ処理装置を用いて行なわれる処理方法について説明する。
まず、ゲートバルブ68を介して半導体ウエハWを搬送アーム(図示せず)により処理容器32内に収容し、リフタピン(図示せず)を上下動させることによりウエハWを載置台34の上面の載置面に載置する。
そして、処理容器32内を所定のプロセス圧力、例えば0.01〜数Paの範囲内に維持して、プラズマガス供給ノズル48から例えばアルゴンガスを流量制御しつつ供給すると共に処理ガス供給ノズル50から例えばSiH4 、O2 、N2 等のデポジションガスを流量制御しつつ供給する。同時にマイクロ波発生器92からのマイクロ波を、導波管90及び同軸導波管84を介して平面アンテナ部材78に供給して処理空間Sに、遅波材80によって波長が短くされたマイクロ波を導入し、これによりプラズマを発生させて所定のプラズマ処理、例えばプラズマCVDによる成膜処理を行う。
【0019】
ここで、マイクロ波発生器82にて発生した例えば2.45GHzのマイクロ波はモード変換後に例えばTEMモードで同軸導波管84内を伝播して導波箱82内の平面アンテナ部材78に到達し、内部ケーブル84Bの接続された円板状のアンテナ部材78の中心部から放射状に周辺部に伝播される間に、このアンテナ部材78に同心円状或いは螺旋状に略均等に多数形成された円形のマイクロ波放射孔98から絶縁板74を透過させてアンテナ部材78の直下の処理空間Sにマイクロ波を導入する。
このマイクロ波により励起されたアルゴンガスがプラズマ化し、この下方に拡散してここで処理ガスを活性化して活性種を作り、この活性種の作用でウエハWの表面に処理、例えばプラズマCVD処理が施されることになる。
【0020】
ここで、絶縁板72をマイクロ波が透過する際に、図3にも示すように、一部のマイクロ波Mは絶縁板74の中心部C1から放射状にその半径方向へも伝播して行くことになる。従来装置にあっては、この半径方向へ伝播するマイクロ波Mが端面で反射するとこの反射波が同じ位相で絶縁板の中央部近傍に集中して相乗すると、この部分におけるマイクロ波の電界が異常に大きくなっていたが、本実施例の場合には、絶縁板74の外周端に凹凸形状100を形成しているので、絶縁板74の中心部C1から半径方向へ伝播するマイクロ波Mの反射波M3、M4が互いに打ち消し合って略消滅することになる。
すなわち、半径方向へ伝播するマイクロ波Mは、凹凸形状100の凹部100Aの端面及び凸部100Bの端面においてそれぞれ反射波M3及びM4となって反射するが、この場合、凹部100A或いは凸部100Bの長さH1は1/4・λ1の奇数倍の長さ、例えば1/4・λ1に設定されているので、ここの長さH1をマイクロ波が往復する間に、互いに隣接する凹部100A及び凸部100Bより反射する両マイクロ波M3、M4間には略1/2・λ1の位相差が生じ、このために、これらの両反射波M3、M4が相乗して互いに打ち消し合うように作用することになる。このような反射波M3、M4の打ち消し作用は、絶縁板74の全外周端からの反射波において発生することになり、結果的に、絶縁板74の中心部C1に戻ってくる反射波を略ゼロにすることが可能となる。
【0021】
このため、マイクロ波及びその電界が絶縁板74の中心部C1の近傍に集中することがなくなり、この結果、処理空間Sにおけるプラズマ密度の面内均一性及び半導体ウエハWに対するプラズマ処理の面内均一性を大幅に向上させることが可能となる。
尚、上記実施例においては、絶縁板74のみの外周端に凹凸形状100を形成したが、これに代えて、或いはこれと共に、平面アンテナ部材78の外周端及び遅波材80の外周端、或いは平面アンテナ部材78と遅波材80の少なくとも一方の外周端に上述したような凹凸形状を設けるようにしてもよい。
図4及び図5は上記した構造を示す図であり、図4は平面アンテナ部材の外周端を凹凸形状に成形した場合を示す平面図、図5は遅波材の外周端を凹凸形状に形成した場合を示す平面図である。
【0022】
図4に示すように、ここではマイクロ波放射孔98を有する平面アンテナ部材78の外周端を、図2にて説明したと全く同様な構造の凹凸形状110に形成している。
この場合も、凹凸形状110の凹部110A或いは凸部110Bの長さ(深さ)H2は、上記マイクロ波が、絶縁板74ではなく遅波材80を伝播する時の波長λ2の実質的に1/4の奇数倍の長さに設定し、また、平面アンテナ部材78の周方向における上記凹凸形状110のピッチP2は上記波長λ2の実質的に1/4倍から2倍の範囲内に設定するのは、図2にて説明した場合と同じである。
この場合にも、平面アンテナ部材78の外周端の凹凸形状110の凹部110Aと凸部110Bとで反射したマイクロ波の反射波は互いに打ち消し合うように作用し、結果的にマイクロ波の反射波が平面アンテナ部材78の中心部C2に集中することを防止することができる。
【0023】
また、図5に示すように、ここでは中央部に貫通孔86を有する遅波材80の外周端を、図2にて説明したと全く同様な構造の凹凸形状120に形成している。
この場合も、凹凸形状120の凹部120A或いは凸部120Bの長さ(深さ)H3は、図4にて説明したと同様に上記マイクロ波が、絶縁板74ではなく遅波材80を伝播する時の波長λ2の実質的に1/4の奇数倍の長さに設定し、また、遅波材80の周方向における上記凹凸形状120のピッチP3は上記波長λ2の実質的に1/4倍から2倍の範囲内に設定するのは、図2にて説明した場合と同じである。
この場合にも、遅波材80の外周端の凹凸形状120の凹部120Aと凸部120Bとで反射したマイクロ波の反射波は互いに打ち消し合うように作用し、結果的にマイクロ波の反射波が遅波材80の中心部C3に集中することを防止することができる。
【0024】
このようにして、絶縁板74、平面アンテナ部材78及び遅波材80の各外周端を、全て凹凸形状に成形すれば、最も効果的にマイクロ波の反射波を打ち消してプラズマ密度の面内均一性を向上させることができるが、上記3つの構成部材の内、いずれか1つ、或いは2つに選択的に凹凸形状を形成するようにしてもよい。
尚、本実施例では、半導体ウエハに成膜処理する場合を例にとって説明したが、これに限定されず、プラズマエッチング処理、プラズマアッシング処理等の他のプラズマ処理にも適用することができる。
また、被処理体としても半導体ウエハに限定されず、ガラス基板、LCD基板等に対しても適用することができる。
【0025】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のプラズマ処理装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
請求項1、2、3に係る発明によれば、処理容器に設けた絶縁板を放射状に伝播するマイクロ波はこの外周端の凹凸形状にて反射するので、この反射波は相乗して互いに打ち消すように作用し、これにより反射波の悪影響を大幅に抑制することができる。従って、被処理体に対するプラズマ処理の面内均一性を向上させることができる。
請求項4、5、6に係る発明によれば、平面アンテナ部材を放射状に伝播するマイクロ波はこの外周端の凹凸形状にて反射するので、この反射波は相乗して互いに打ち消すように作用し、これにより反射波の悪影響を大幅に抑制することができる。従って、被処理体に対するプラズマ処理の面内均一性を向上させることができる。
請求項7、8、9に係る発明によれば、マイクロ波の波長を短縮する遅波材を放射状に伝播するマイクロ波はこの外周端の凹凸形状にて反射するので、この反射波は相乗して互いに打ち消すように作用し、これにより反射波の悪影響を大幅に抑制することができる。従って、被処理体に対するプラズマ処理の面内均一性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るプラズマ処理装置の一例を示す構成図である。
【図2】図1に示すプラズマ処理装置の絶縁板を示す平面図である。
【図3】絶縁板の一部を示す部分拡大平面図である。
【図4】平面アンテナ部材の外周端を凹凸形状に成形した場合を示す平面図である。
【図5】遅波材の外周端を凹凸形状に形成した場合を示す平面図である。
【図6】従来の一般的なプラズマ処理装置を示す構成図である。
【図7】絶縁板を示す平面図である。
【符号の説明】
30 プラズマ処理装置
32 処理容器
34 載置台
48,50 ノズル(ガス供給手段)
74 絶縁板
78 平面アンテナ部材
80 遅波材
88 マイクロ波発生器
98 マイクロ波放射孔
100,110,120 凹凸形状
100A,110A,120A 凹部
100B,110B,120B 凸部
W 半導体ウエハ(被処理体)
Claims (9)
- 天井部が開口されて内部が真空引き可能になされた導体よりなる処理容器と、前記処理容器の天井部の開口に気密に装着されると共にマイクロ波に対して透過性を有する絶縁板と、被処理体を載置するために前記処理容器内に設けられた載置台と、前記絶縁板の上方に設けられて所定のピッチで形成された複数のマイクロ波放射孔からプラズマ発生用のマイクロ波を前記絶縁板を透過させて前記処理容器内へ導入する平面アンテナ部材と、前記平面アンテナ部材の上方に設けられて前記マイクロ波の波長を短縮するための遅波材と、前記処理容器内へ所定のガスを導入するガス供給手段とを有するプラズマ処理装置において、
前記絶縁板の外周端は、前記絶縁板の中心方向からその半径方向に伝播する前記マイクロ波の反射波を互いに打ち消すために凹凸形状になされており、
前記凹凸形状の前記絶縁板の周方向におけるピッチは、前記マイクロ波が前記絶縁板を伝播する時の波長の実質的に1/4〜2倍の長さの範囲内に設定されていることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 天井部が開口されて内部が真空引き可能になされた導体よりなる処理容器と、前記処理容器の天井部の開口に気密に装着されると共にマイクロ波に対して透過性を有する絶縁板と、被処理体を載置するために前記処理容器内に設けられた載置台と、前記絶縁板の上方に設けられて所定のピッチで形成された複数のマイクロ波放射孔からプラズマ発生用のマイクロ波を前記絶縁板を透過させて前記処理容器内へ導入する平面アンテナ部材と、前記平面アンテナ部材の上方に設けられて前記マイクロ波の波長を短縮するための遅波材と、前記処理容器内へ所定のガスを導入するガス供給手段とを有するプラズマ処理装置において、
前記絶縁板の外周端は、前記絶縁板の中心方向からその半径方向に伝播する前記マイクロ波の反射波を互いに打ち消すために凹凸形状になされており、前記絶縁板の半径方向における前記凹凸形状の凹部または凸部の長さは、前記マイクロ波が前記絶縁板を伝播する時の波長の実質的に1/4の奇数倍の長さに設定されていることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 前記凹凸形状の前記絶縁板の周方向におけるピッチは、前記マイクロ波が前記絶縁板を伝播する時の波長の実質的に1/4〜2倍の長さの範囲内であることを特徴とする請求項2記載のプラズマ処理装置。
- 天井部が開口されて内部が真空引き可能になされた処理容器と、前記処理容器の天井部の開口に気密に装着された絶縁板と、被処理体を載置するために前記処理容器内に設けられた載置台と、前記絶縁板の上方に設けられて所定のピッチで形成された複数のマイクロ波放射孔からプラズマ発生用のマイクロ波を前記絶縁板を透過させて前記処理容器内へ導入する平面アンテナ部材と、前記平面アンテナ部材の上方に設けられて前記マイクロ波の波長を短縮するための遅波材と、前記処理容器内へ所定のガスを導入するガス供給手段とを有するプラズマ処理装置において、
前記平面アンテナ部材の外周端は、前記平面アンテナ部材の中心方向からその半径方向に伝播する前記マイクロ波の反射波を互いに打ち消すために凹凸形状になされていることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 前記平面アンテナ部材の半径方向における前記凹凸形状の凹部または凸部の長さは、前記マイクロ波が前記遅波材を伝播する時の波長の実質的に1/4の奇数倍の長さに設定されることを特徴とする請求項4記載のプラズマ処理装置。
- 前記凹凸形状の前記平面アンテナ部材の周方向におけるピッチは、前記マイクロ波が前記遅波材を伝播する時の波長の実質的に1/4〜2倍の長さの範囲内であることを特徴とする請求項4または5記載のプラズマ処理装置。
- 天井部が開口されて内部が真空引き可能になされた導体よりなる処理容器と、前記処理容器の天井部の開口に気密に装着されると共にマイクロ波に対して透過性を有する絶縁板と、被処理体を載置するために前記処理容器内に設けられた載置台と、前記絶縁板の上方に設けられて所定のピッチで形成された複数のマイクロ波放射孔からプラズマ発生用のマイクロ波を前記絶縁板を透過させて前記処理容器内へ導入する平面アンテナ部材と、前記平面アンテナ部材の上方に設けられて前記マイクロ波の波長を短縮するための遅波材と、前記処理容器内へ所定のガスを導入するガス供給手段とを有するプラズマ処理装置において、
前記遅波材の外周端は、前記遅波材の中心方向からその半径方向に伝播する前記マイクロ波の反射波を互いに打ち消すために凹凸形状になされており、前記凹凸形状の前記遅波材の周方向におけるピッチは、前記マイクロ波が前記遅波材を伝播する時の波長の実質的に1/4〜2倍の長さの範囲内に設定されていることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 天井部が開口されて内部が真空引き可能になされた導体よりなる処理容器と、前記処理容器の天井部の開口に気密に装着されると共にマイクロ波に対して透過性を有する絶縁板と、被処理体を載置するために前記処理容器内に設けられた載置台と、前記絶縁板の上方に設けられて所定のピッチで形成された複数のマイクロ波放射孔からプラズマ発生用のマイクロ波を前記絶縁板を透過させて前記処理容器内へ導入する平面アンテナ部材と、前記平面アンテナ部材の上方に設けられて前記マイクロ波の波長を短縮するための遅波材と、前記処理容器内へ所定のガスを導入するガス供給手段とを有するプラズマ処理装置において、
前記遅波材の外周端は、前記遅波材の中心方向からその半径方向に伝播する前記マイクロ波の反射波を互いに打ち消すために凹凸形状になされており、前記遅波材の半径方向における前記凹凸形状の凹部または凸部の長さは、前記マイクロ波が前記遅波材を伝播する時の波長の実質的に1/4の奇数倍の長さに設定されることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 前記凹凸形状の前記遅波材の周方向におけるピッチは、前記マイクロ波が前記遅波材を伝播する時の波長の実質的に1/4〜2倍の長さの範囲内であることを特徴とする請求項8記載のプラズマ処理装置。
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