JPH0799099A - プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被処理物の処理室内でプラズマを発生させる
ことにより、被処理物及びその付近での励起活性種を高
密度にでき、しかも、この密度を均一にできるプラズマ
処理装置を提供することにある。 【構成】 処理室の側壁の外周に設けられ、マイクロ波
を供給する導波管と、この導波管の側壁に向いた側に形
成されたスリットと、側壁の一部に設けられ、導波管か
らスリットを介して供給されたマイクロ波を処理室内に
案内し、その結果、マイクロ波によりプラズマを発生さ
せるための誘電体と、を具備することを特徴としてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラズマの発生に磁場
を使用することなく、被処理物の処理室内でプラズマを
発生させることにより、被処理物及びその付近での励起
活性種を高密度にでき、しかも、この密度を均一にでき
るプラズマ処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】真空に維持された室内にプラズマを発生
させて種々の処理を行うプラズマ処理装置は、種々の分
野、例えば、ドライエッチング、スパッタリング、ＣＶ
Ｄ等で用いられている。このようなプラズマ処理のう
ち、ドライエッチング装置には、マイクロ波放電励起に
よるプラズマを利用したものとして、例えば、放電室分
離型の反応性プラズマエッチング装置、ＥＣＲエッチン
グ装置がある。

【０００３】この放電室分離型の反応性プラズマエッチ
ング装置では、放電室に所定のガスが導入されると共に
マイクロ波が導波管から供給されて放電室でプラズマが
発生され、このプラズマ中で生成されたイオンやラジカ
ル等の励起活性種が輸送管を介してエッチング室に輸送
され、これらの励起活性種により被処理物（例えば、ウ
ェハ）がエッチングされている。この装置には、放電室
とエッチング室との距離が比較的離れているため、エッ
チング室が放電室からの熱、光等の影響を受けないとい
った特徴がある。

【０００４】また、ＥＣＲエッチング装置では、エッチ
ング室の上方にコイルが配置され、このコイルにより囲
まれた空洞にＥＣＲプラズマ発生室が設けられており、
このＥＣＲプラズマ発生室に導波管からマイクロ波が供
給され、ＥＣＲ共鳴作用を利用してプラズマが発生され
ている。このプラズマにより生成された励起活性種が拡
散によりエッチング室に導かれるか、若しくは、被処理
物に高周波電圧が印加されこれにより形成される電界に
よってイオンが被処理物に導かれている。このようなイ
オンや励起活性種によって被処理物がエッチングされて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た反応性プラズマエッチング装置では、プラズマ中で生
成された励起活性種がエッチング室まで輸送される場
合、この輸送途中に励起活性種が減衰し、被処理物（例
えば、ウェハ）の付近では、励起活性種の密度が減少
し、エッチングレートが低減され、その結果、エッチン
グ処理効率、即ち、生産効率が悪化されるといった問題
がある。

【０００６】また、反応性プラズマエッチング装置で
は、輸送管の断面積がエッチング室より小さいため、輸
送管内を輸送された励起活性種が輸送管からエッチング
室に入ったときには、膨脹されることになり、その結
果、被処理物（例えば、ウェハ）の付近では、励起活性
種の密度分布が悪化し、この励起活性種の均一性が悪い
といった問題がある。

【０００７】一方、ＥＣＲエッチング装置では、被処理
物に高周波電圧が印加されこれにより形成される電界に
よってイオンが被処理物に導かれる場合、プラズマ発生
室での磁界分布と、エッチング室の被処理物（ウェハ）
付近の磁界分布とが均一でないため、イオンの密度分布
が不均一になり、エッチングレートやエッチング形状が
不均一になるといった問題がある。

【０００８】このようなことから、マイクロ波放電励起
によるプラズマを利用したプラズマ処理装置では、プラ
ズマの発生に磁場を使用することなく、被処理物の処理
室内でプラズマを発生させ、これにより、被処理物及び
その付近での励起活性種を高密度にし、しかも、この密
度を均一にするようなプラズマ処理装置の出現が待望さ
れている。

【０００９】本発明の目的は、上述したような事情に鑑
みてなされたものであって、プラズマの発生に磁場を使
用することなく、被処理物の処理室内でプラズマを発生
させることにより、被処理物及びその付近での励起活性
種を高密度にでき、しかも、この密度を均一にできるプ
ラズマ処理装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、請求項１の本発明に係るプラズマ処理装置は、略真
空にされていると共に所定のガスが供給された処理室内
にプラズマを発生させ、このプラズマにより所定の処理
を行うプラズマ処理装置において、上記処理室の側壁の
外周に設けられ、マイクロ波を供給する導波管と、この
導波管の側壁に向いた側に形成されたスリットと、側壁
の一部に設けられ、導波管からスリットを介して供給さ
れたマイクロ波を処理室内に案内し、その結果、マイク
ロ波によりプラズマを発生させるための誘電体と、を具
備することを特徴としている。

【００１１】また、請求項２の本発明に係るプラズマ処
理装置は、被処理物を載置する載置部材を電極としてこ
れに高周波電圧を印加する電圧印加手段をさらに具備す
ることを特徴としている。

【００１２】

【作用】このように、請求項１では、マイクロ波が導波
管からこれのスリットを介して処理室の側壁に設けられ
た誘電体を通して処理室内に案内されて、このマイクロ
波によってプラズマが発生されている。このように、プ
ラズマがマイクロ波によって処理室内で直接発生されて
いるため、プラズマが処理室内の全域・全空間に亘って
発生されることができ、その結果、被処理物及びその付
近でのプラズマが高密度にされ、しかも、プラズマの密
度が均一にされ得る。

【００１３】したがって、例えば、プラズマエッチング
においては、被処理物及びその付近での励起活性種が高
密度にされ、しかも、励起活性種の密度が均一にされ、
エッチングレートが高く均一性の良い等方性エッチング
を十分に実現することができる。その他のプラズマ処理
装置、例えば、スパッタリング、ＣＶＤ等においても、
プラズマの均一性のよい処理を行うことができる。

【００１４】また、請求項２では、被処理物を載置する
載置部材を電極としてこれに高周波電圧が印加されてい
る。これにより、プラズマのイオンが電界により加速さ
れ、例えば、プラズマエッチングにおいては、化学的エ
ッチングに加えて、物理的エッチングも加味されるた
め、エッチングレートが高く均一性の良い異方性エッチ
ングを十分に実現することができると共に、その他のプ
ラズマ処理装置においても、プラズマを高密度且つ高均
一に維持することができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明に係るプラズマ処理装置を、プ
ラズマエッチング装置の一実施例として、図面を参照し
つつ説明する。

【００１６】図１は、本発明の一実施例に係るプラズマ
エッチング装置の模式的断面図であり、図２は、図１の
［２］−［２］線に沿う断面図である。

【００１７】本実施例に係るプラズマエッチング装置に
は、エッチング室１が設けられている。このエッチング
室１には、円筒状であり導電性の側壁２が設けられ、こ
の側壁２を覆うようにしてこれの上方に、導電性の蓋体
３が設けられている。さらに、側壁２の下方には、被処
理物４を載置し導電性の載置部材５が設けられている。
このエッチング室１内は、略真空に維持されている。

【００１８】本実施例では、このような側壁２の中間部
に、石英等からなり円筒状の誘電体６が設けられてい
る。この円筒状の誘電体６の外周には、マイクロ波を供
給するための導波管７が設けられている。図２にも示す
ように、この導波管７は、マイクロ波を直線的に案内す
る直状部７ａと、誘電体６を取り囲むように形成された
曲状部７ｂとからなっている。さらに、本実施例では、
この導波管７に、導波管７から誘電体６に向かってマイ
クロ波を案内するようにスリット８が形成されている。
また、特に、図示しないが、プラズマエッチングを行う
ための反応ガスをエッチング室１内に供給するためのガ
ス供給管、並びに、反応後のガスを排気するためのガス
排気管が設けられている。

【００１９】このように構成されているため、図面に矢
印で示すように、導波管７の直状部７ａを通って供給さ
れたマイクロ波は、導波管７の曲状部７ｂを案内され、
その後、この導波管７に形成されたスリット８を介して
エッチング室１に向かって射出され、マイクロ波は、円
筒状の誘電体６の四方八方からこれを通してエッチング
室１内に導入される。このエッチング室１内に導かれた
マイクロ波は、エッチング室１内に供給されている反応
ガスと反応して、プラズマを発生させる。このプラズマ
により生成されたイオンやラジカル等の励起活性種が被
処理物４（例えば、ウェハ）に作用して、エッチング処
理を行う。その後、ガス排気管（図示略）を介して処理
後のガスが排出される。

【００２０】このように、本実施例では、マイクロ波が
導波管７からこれのスリット８を介してエッチング室１
の側壁２に設けられた誘電体６を通してエッチング室１
内に案内されて、プラズマがマイクロ波によってエッチ
ング室１内で直接発生されているため、プラズマがエッ
チング室１内の略全空間に亘って発生されることがで
き、その結果、被処理物４及びその付近でのプラズマが
高密度にされ、しかも、プラズマの密度が均一にされ得
る。したがって、プラズマエッチングにおいては、被処
理物４及びその付近での励起活性種が高密度にされ、し
かも、励起活性種の密度が均一にされ、エッチングレー
トが高く均一性の良い等方性エッチングを十分に実現す
ることができる。

【００２１】次に、図１及び図２を参照して本発明の他
の実施例を説明する。この他の実施例では、被処理物４
を載置する載置部材５を電極としてこれに高周波電圧を
印加する電圧印加手段（図示略）が設けられている。こ
れにより、先の実施例により発生されたプラズマのイオ
ンが、電圧印加手段による電界によって加速され、プラ
ズマエッチングにおいては、化学的エッチングに加え
て、物理的エッチングも加味されるため、エッチングレ
ートが高く均一性の良い異方性エッチングを十分に実現
することができる。

【００２２】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れないのは勿論であり、種々変形可能である。特に、上
記実施例においては、プラズマ処理装置としてプラズマ
エッチング装置を説明したが、本発明に係るプラズマ処
理装置は、その他、スパッタリング、ＣＶＤ等、真空に
維持された室内にプラズマを発生させて種々の処理を行
う種々の装置に適用される。このような場合にも、プラ
ズマを高密度且つ高均一に維持することができる。ま
た、本発明に用いる誘電体は、実施例では、石英とした
が、種々のものであってもよいことは勿論である。

【００２３】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１では、マイ
クロ波が導波管からこれのスリットを介して処理室の側
壁に設けられた誘電体を通して処理室内に案内され、プ
ラズマがマイクロ波によって処理室内で直接発生されて
いるため、プラズマが処理室内の全域・全空間に亘って
発生されることができ、その結果、被処理物及びその付
近でのプラズマが高密度にされ、しかも、プラズマの密
度が均一にされ得る。したがって、例えば、プラズマエ
ッチングにおいては、被処理物及びその付近での励起活
性種が高密度にされ、しかも、励起活性種の密度が均一
にされ、エッチングレートが高く均一性の良い等方性エ
ッチングを十分に実現することができる。

【００２４】また、請求項２では、被処理物を載置する
載置部材を電極としてこれに高周波電圧が印加されてい
る。これにより、プラズマのイオンが電界により加速さ
れ、例えば、プラズマエッチングにおいては、化学的エ
ッチングに加えて、物理的エッチングも加味されるた
め、エッチングレートが高く均一性の良い異方性エッチ
ングを十分に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るプラズマエッチング装
置の模式的断面図。

【図２】図１の［２］−［２］線に沿う断面図。

【符号の説明】

１ エッチング室（処理室） ２ 側壁 ４ 被処理物 ６ 誘電体 ７ 導波管 ８ スリット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 津 上 芳 三 神奈川県座間市相模が丘６丁目25番22号 株式会社芝浦製作所相模工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】略真空にされていると共に所定のガスが供
   給された処理室内にプラズマを発生させ、このプラズマ
   により所定の処理を行うプラズマ処理装置において、 上記処理室の側壁の外周に設けられ、マイクロ波を供給
   する導波管と、 この導波管の側壁に向いた側に形成されたスリットと、 側壁の一部に設けられ、導波管からスリットを介して供
   給されたマイクロ波を処理室内に案内し、その結果、マ
   イクロ波によりプラズマを発生させるための誘電体と、
   を具備することを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 【請求項２】被処理物を載置する載置部材を電極として
   これに高周波電圧を印加する電圧印加手段をさらに具備
   することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装
   置。