JPH0684837A - プラズマ処理装置 - Google Patents

プラズマ処理装置

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JPH0684837A
JPH0684837A JP4237251A JP23725192A JPH0684837A JP H0684837 A JPH0684837 A JP H0684837A JP 4237251 A JP4237251 A JP 4237251A JP 23725192 A JP23725192 A JP 23725192A JP H0684837 A JPH0684837 A JP H0684837A
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JP
Japan
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grid plate
plasma
reaction chamber
generation chamber
plasma generation
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Application number
JP4237251A
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English (en)
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Masato Toyoda
正人 豊田
Minoru Hanazaki
稔 花崎
Taizo Ejima
泰蔵 江島
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、デバイスにダメージを与えない
で、被処理基板をプラズマ処理することができるように
改良されたプラズマ処理装置を得ることをもっとも主要
な特徴とする。 【構成】 被処理基板5を収容し、プラズマ処理を行な
うための反応室2の上に、プラズマを発生させるための
プラズマ発生室1が設けられる。反応室2とプラズマ発
生室1とを仕切るように、これらの境界に第1のグリッ
ド板301と第2のグリッド板302が設けられてい
る。第1のグリッド板301と第2のグリッド板302
は、互いに所定の間隔を隔てて平行に配置される。第1
のグリッド板301と第2のグリッド板302には、そ
れぞれ複数個の孔が設けられている。第1のグリッド板
301に設けられた孔と、第2のグリッド板302に設
けられた孔は、上下方向に互いに重ならないように配置
されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、一般にプラズマ処理
装置に関するものであり、より特定的には、被処理基板
にダメージを与えないでプラズマ処理できるように改良
されたプラズマ処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図8は、従来のプラズマ処理装置の概略
構成図である。プラズマ処理装置は、プラズマ処理を行
うための円筒形状の反応室2を備える。反応室2の上に
は、プラズマを発生させるための円筒形状のプラズマ発
生室1が設けられている。反応室2とプラズマ発生室1
では真空気密が保持されている。反応室2とプラズマ発
生室1とを仕切るように、これらの境界に、グリッド板
3が設けられる。グリッド板3には、複数個の孔3aが
設けられている。反応室2内には、基板ステージ4が配
置されている。基板ステージ4の上に、半導体ウエハ5
が配置される。反応室2の底部には、排気路6が設けら
れ、排気路6には真空ポンプ(図示せず)が接続され、
これにより、プラズマ発生室1および反応室2内は真空
排気される。プラズマ発生室1の上面には、アッシング
ガスを導入するガス導入路7が設けられている。プラズ
マ発生室1には、マイクロ波導入窓8が設けられてい
る。マイクロ波導入窓8には導波管10が接続され、導
波管10はマイクロ波発生装置9に接続されている。マ
イクロ波発生装置9から発生したマイクロ波は、導波管
10およびマイクロ波導入窓8を通って、プラズマ発生
室1内に導入される。
【0003】次に動作について説明する。プラズマ発生
室1および反応室2を真空排気する。ガス導入路7よ
り、所定流量のガスを流し、プラズマ発生室1内を所定
の圧力にする。プラズマ発生室1内にマイクロ波を導入
し、プラズマをプラズマ発生室1内に発生させる。反応
室2内の半導体ウエハ5は、上述のプラズマによりアッ
シング処理される。
【0004】図8を参照して、グリッド板3はプラズマ
中のイオン、電子等の荷電粒子をトラップし、中性粒子
のみを孔3aを通し、反応室2に送る働きを有する。ア
ッシング中にイオン、電子等の荷電粒子が半導体ウエハ
上に到達した場合、半導体ウエハ上でのチャージアップ
の発生や、物理的なスパッタ作用により、デバイスへダ
メージを与える要因となり、グリッド板3はこの防止策
として、必要不可欠なものである。しかし、最近、これ
らの荷電粒子の他に、プラズマからの紫外光、真空紫外
光もデバイスにダメージを与える要因になることがわか
ってきた。従来装置の場合、これらの光は、グリッド板
3の孔3aを通して、半導体ウエハ5上へ到達するた
め、デバイスへダメージを与えてしまうという問題点が
ある。
【0005】また、マイクロ波による放電においては、
中心部の電界が大きいという特徴がある。これにより、
周辺部に比べ、中心部の密度が大きいプラズマが生成さ
れる。それゆえに、グリッド板3の孔3aを通して、反
応室2内へ導入される中性粒子の密度も同様な分布とな
り、半導体ウエハ面内のアッシングレートも、周辺に比
べ、中心部の速度が高い、不均一な分布となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
プラズマ処理装置においては、図8を参照して、プラズ
マ発生室1内で生成したプラズマからの紫外光、真空紫
外光が、グリッド板3の孔3aを通して、半導体ウエハ
5上へ到達するため、デバイスへダメージを与えるとい
う問題点があった。
【0007】また、マイクロ波放電の特徴から、プラズ
マ発生室1内において、周辺に比べ中心部の密度が大き
いプラズマが生成されるため、グリッド板3の孔3aを
通して、反応室2へ導入される中性粒子の密度も、同様
な分布となり、半導体ウエハ面内のアッシングレート
も、周辺に比べ、中心部の速度が高い、不均一な分布に
なるという問題点があった。
【0008】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので、ダメージの要因となる紫外
光、真空紫外光が半導体ウエハ上に到達しないように改
良されたプラズマ処理装置を提供することを目的とす
る。
【0009】この発明の他の目的は、ウエハ面内のいず
れの部分においても、アッシングレートが均一になるよ
うに改良されたプラズマ処理装置を提供することを目的
とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明に従うプラズマ処理装置は、被処理基板を
収容し、プラズマ処理を行なうための反応室と、上記反
応室の上に設けられ、プラズマを発生させるためのプラ
ズマ発生室と、を備える。上記反応室と上記プラズマ発
生室とを仕切るように、これらの境界に第1のグリッド
板と第2のグリッド板とが設けられる。第1のグリッド
板と第2のグリッド板は、互いに所定の間隔を隔てて平
行に配置される。第1のグリッド板と第2のグリッド板
は、上記プラズマ発生室内で発生した上記プラズマ中の
イオン、電子等の荷電粒子をトラップし、中性粒子のみ
を上記反応室に送込むためのものである。上記第1のグ
リッド板と上記第2のグリッド板には、それぞれ複数個
の孔が設けられている。上記第1のグリッド板に設けら
れた孔と、上記第2のグリッド板に設けられた孔は、上
下方向に互いに重ならないように配置されている。
【0011】この発明の好ましい実施態様によれば、上
記第1のグリッド板に設けられた複数個の孔は同心円上
に配置されており、上記第2のグリッド板に設けられた
複数個の孔は同心円上に配置されている。
【0012】この発明の他の局面に従うプラズマ処理装
置は、被処理基板を収納し、プラズマ処理を行なうため
の反応室と、上記反応室に設けられ、プラズマを発生さ
せるためのプラズマ発生室と、を備える。上記反応室と
上記プラズマ発生室とを仕切るように、これらの境界
に、グリッド板が設けられている。上記グリッド板に
は、複数個の孔が設けられている。上記複数個の孔は、
中心から半径方向にそれらの径が徐々に大きくされてい
る。
【0013】
【作用】この発明の第1の局面に従うプラズマ処理装置
によれば、第1のグリッド板に設けられた孔と、第2の
グリッド板に設けられた孔は、上下方向に互いに重なら
ないように配置されているので、プラズマから生じる紫
外光、真空紫外光が被処理基板に到達しなくなる。
【0014】この発明の第2の局面に従うプラズマ処理
装置によれば、グリッド板に設けられた複数個の孔が、
中心から半径方向に、それらの径が徐々に大きくされて
いるので、均一な密度分布の中性粒子を反応室内に送込
むことができる。
【0015】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。
【0016】図1は、この発明の一実施例にかかるプラ
ズマ処理装置の概略構成図である。プラズマ処理装置
は、半導体ウエハ5を収容し、これのプラズマ処理を行
なうための反応室2を備える。反応室2の上には、プラ
ズマを発生させるためのプラズマ発生室1が設けられて
いる。反応室2とプラズマ発生室1とを仕切るように、
これらの境界に第1のグリッド板301と第2のグリッ
ド板302が設けられている。第1のグリッド板301
と第2のグリッド板302は、数mm間隔を隔てて、平
行に配置されている。第1のグリッド板301と第2の
グリッド板302には、それぞれ複数個の孔が設けられ
ている。第1のグリッド板301と第2のグリッド板3
02は、プラズマ発生室1内で発生したプラズマ中のイ
オン、電子等の荷電粒子をトラップし、中性粒子のみを
反応室2に送込むためのものである。反応室2内には、
基板ステージ4が設けられている。基板ステージ4は、
その軸心を中心に回転する。基板ステージ4の上に、半
導体ウエハ5が配置される。反応室2の底面には排気路
6が設けられており、排気路6は、真空ポンプ(図示せ
ず)に接続される。排気路6から、プラズマ発生室1お
よび反応室2内が真空排気される。プラズマ発生室1の
上面には、アッシングガスを導入するガス導入路7が設
けられている。プラズマ発生室1の上面には、石英のマ
イクロ波導入窓8が設けられている。マイクロ波導入窓
8には、導波管10を介して、マイクロ波発生装置9が
接続されている。第1のグリッド板301に設けられた
孔と、第2のグリッド板302に設けられた孔は、図2
を参照して、上下方向に互いに重ならないように配置さ
れている。また、第1のグリッド板301に設けられた
複数個の孔は同心円上に配置されており、第2のグリッ
ド板302に設けられた複数個の孔は同心円上に配置さ
れている。
【0017】第1のグリッド板301に設けられた孔
と、第2のグリッド板302に設けられた孔が、上下方
向に互いに重ならないように配置されている。またこれ
らの孔は、図3を参照して、プラズマ発生室1内で発生
した光が、第1のグリッド板301に設けられた孔にど
の角度から入射しようとも、第2のグリッド板302に
遮られ、反応室2内に入らないように配置されている。
【0018】上述のように構成されたプラズマ処理装置
においては、アッシング処理を行なった場合、プラズマ
内で発生する紫外光、真空紫外光は、第1のグリッド板
301の孔を通過するが、第2のグリッド板302に遮
断され、反応室2内には入射しない。したがって、実施
例にかかるプラズマ処理装置を用いると、半導体ウエハ
5上には紫外光、真空紫外光は到達せず、デバイスにダ
メージを与えることがない。
【0019】図4は、従来例と本実施例のグリッド板を
用いて、ウエハ上の表面電荷を測定した結果を示す。実
施例の場合、従来例の場合に比べて、電荷量も低減し、
かつ、ウエハの中心および周辺のいずれの部分において
も、電荷は均一に分布していた。
【0020】図5は、この発明の他の実施例にかかるプ
ラズマ処理装置に用いるグリッド板の平面図である。グ
リッド板に設けられた孔は、中心から半径方向に徐々に
大きい径にされ、同心円上に配置されている。このよう
な構成のグリッド板を用いて、図6に示すようなプラズ
マ処理装置を構成した場合、プラズマ発生室1で発生
し、グリッド板3を通過するプラズマ内の中性粒子量
は、中心部に比べ周辺部の方が多くなる。図7は、図8
に示す従来例と図6に示す本実施例にかかる装置を用い
て、アッシングレートを測定した結果を示す。図7に示
す結果から明らかなように、本実施例にかかる装置を用
いた場合、グリッド板を通過するときに、プラズマ発生
室1の周辺で少なかった中性粒子量が補正するように増
加させられ、ウエハ周辺部のアッシングレートが増加
し、ひいては均一性が向上する。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の第1の
局面に従うプラズマ処理装置によれば、第1のグリッド
板に設けられた孔と、第2のグリッド板に設けられた孔
が、上下方向に互いに重ならないように配置されている
ので、プラズマ発生室内で発生した紫外光、真空紫外光
は、第1のグリッド板に設けられた孔を通過するが、第
2のグリッド板に遮断され、反応室内に入射しなくな
る。そのため、ウエハ上には、紫外光、真空紫外光は到
達せず、ひいてはデバイスにダメージを与えないという
効果を奏する。
【0022】また、この発明の第2の局面に従うプラズ
マ処理装置によれば、グリッド板の孔を中心から半径方
向に徐々にその径を大きくしたので、プラズマ発生室で
発生しグリッド板を通過するプラズマ内の中性粒子量
は、中心部に比べ周辺部の方が多くなる。その結果、グ
リッド板を通過するときに、プラズマ発生室の周辺で少
なかった中性粒子量が補正するように増加させられ、ウ
エハ周辺部のアッシングレートが増加し、均一性が向上
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例にかかるプラズマ処理装置の
概略構成図である。
【図2】本発明に用いられる第1のグリッド板と第2の
グリッド板に設けられた孔の、相対的位置関係を示す図
である。
【図3】第1のグリッド板と第2のグリッド板との組合
せにより、紫外光等が遮られる様子を示す図である。
【図4】本実施例と従来例にかかる装置を用いたとき
の、表面電荷量を示すグラフである。
【図5】本発明の他の実施例にかかるプラズマ処理装置
に用いるグリッド板の概略図である。
【図6】本発明の他の実施例にかかるプラズマ処理装置
の概略構成図である。
【図7】本発明の第2の実施例と従来例にかかる装置を
用いたときのアッシングレートを示すグラフ図である。
【図8】従来のプラズマ処理装置の概略構成図である。
【符号の説明】
1 プラズマ発生室 2 反応室 301 第1のグリッド板 302 第2のグリッド板 5 半導体ウエハ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被処理基板を収容し、プラズマ処理を行
    なうための反応室と、 前記反応室の上に設けられ、プラズマを発生させるため
    のプラズマ発生室と、 上記反応室と上記プラズマ発生室とを仕切るように、こ
    れらの境界に設けられ、かつ互いに所定の間隔を隔てて
    平行に配置され、前記プラズマ発生室内で発生した前記
    プラズマ中のイオン、電子等の荷電粒子をトラップし、
    中性粒子のみを前記反応室に送込むための第1のグリッ
    ド板と第2のグリッド板と、を備え、 前記第1のグリッド板と前記第2のグリッド板には、そ
    れぞれ複数個の孔が設けられており、 前記第1のグリッド板に設けられた孔と、前記第2のグ
    リッド板に設けられた孔は、上下方向に互いに重ならな
    いように配置されている、プラズマ処理装置。
  2. 【請求項2】 被処理基板を収容し、プラズマ処理を行
    なうための反応室と、 前記反応室の上に設けられ、プラズマを発生させるため
    のプラズマ発生室と、 前記反応室と前記プラズマ発生室とを仕切るように、こ
    れらの境界に設けられたグリッド板と、を備え、 前記グリッド板には、複数個の孔が設けられており、 前記複数個の孔は、中心から半径方向にそれらの径が徐
    々に大きくされている、 プラズマ処理装置。
JP4237251A 1992-09-04 1992-09-04 プラズマ処理装置 Pending JPH0684837A (ja)

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