JPH0855698A - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 - Google Patents
プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法Info
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- JPH0855698A JPH0855698A JP6190212A JP19021294A JPH0855698A JP H0855698 A JPH0855698 A JP H0855698A JP 6190212 A JP6190212 A JP 6190212A JP 19021294 A JP19021294 A JP 19021294A JP H0855698 A JPH0855698 A JP H0855698A
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- Plasma Technology (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関
し、特に、半導体製造工程における有機レジストのアッ
シング工程におけるアッシングレートが大きく、且つ、
ダメージの少ないアッシング装置及びアッシング方法を
提供する。 【構成】 ガスをプラズマ化するプラズマ発生室４、反
応室８、マイクロ波導波管１、及び、上記マイクロ波導
波管１と前記プラズマ発生室４とを分離するマイクロ波
透過窓２を具備すると共に、マイクロ波を遮断し且つ反
応性活性種のみを通過させるマイクロ波遮蔽体５ａ，６
ａによってプラズマ発生室と反応室とを分離するプラズ
マ処理装置において、プラズマ発生室４のプラズマ密度
が高い部分を前記マイクロ波遮蔽体を構成する導体６ａ
で遮蔽し、前記導体６ａの周囲に前記反応性活性種が通
過できる間隙７ａを設ける。
し、特に、半導体製造工程における有機レジストのアッ
シング工程におけるアッシングレートが大きく、且つ、
ダメージの少ないアッシング装置及びアッシング方法を
提供する。 【構成】 ガスをプラズマ化するプラズマ発生室４、反
応室８、マイクロ波導波管１、及び、上記マイクロ波導
波管１と前記プラズマ発生室４とを分離するマイクロ波
透過窓２を具備すると共に、マイクロ波を遮断し且つ反
応性活性種のみを通過させるマイクロ波遮蔽体５ａ，６
ａによってプラズマ発生室と反応室とを分離するプラズ
マ処理装置において、プラズマ発生室４のプラズマ密度
が高い部分を前記マイクロ波遮蔽体を構成する導体６ａ
で遮蔽し、前記導体６ａの周囲に前記反応性活性種が通
過できる間隙７ａを設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はプラズマ処理装置及びプ
ラズマ処理方法に関するものであり、特に、半導体製造
工程における有機レジストのアッシング（灰化）工程及
び酸化膜等の等方性エッチング工程に用いて好適な処理
速度が速く、且つ、ダメージの少ないプラズマ処理装置
及びプラズマ処理方法に関するものである。
ラズマ処理方法に関するものであり、特に、半導体製造
工程における有機レジストのアッシング（灰化）工程及
び酸化膜等の等方性エッチング工程に用いて好適な処理
速度が速く、且つ、ダメージの少ないプラズマ処理装置
及びプラズマ処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体集積回路装置の高集積化が
進むにつれてより高精度で且つ半導体基板に対するダメ
ージのないプラズマ処理技術が要求されており、特に、
有機レジストのアッシング工程及び絶縁膜等のエッチン
グ工程において処理速度が速く且つダメージのない処理
が要求されていた。
進むにつれてより高精度で且つ半導体基板に対するダメ
ージのないプラズマ処理技術が要求されており、特に、
有機レジストのアッシング工程及び絶縁膜等のエッチン
グ工程において処理速度が速く且つダメージのない処理
が要求されていた。
【０００３】図３は従来のシャワーヘッド型アッシング
チャンバーを示すものであり、マイクロ波導波管１に導
入されたマイクロ波によりガス導入口３からプラズマ発
生室４に導入された例えばＯ2 ガスをプラズマ化して中
性反応性活性種である酸素原子ラジカルを発生させ、こ
の酸素原子ラジカルをシャワーヘッド５ｃを通して反応
室８に導入して半導体ウェハ等の被処理基板９表面に塗
布されている有機レジストをアッシングしていた。
チャンバーを示すものであり、マイクロ波導波管１に導
入されたマイクロ波によりガス導入口３からプラズマ発
生室４に導入された例えばＯ2 ガスをプラズマ化して中
性反応性活性種である酸素原子ラジカルを発生させ、こ
の酸素原子ラジカルをシャワーヘッド５ｃを通して反応
室８に導入して半導体ウェハ等の被処理基板９表面に塗
布されている有機レジストをアッシングしていた。
【０００４】この場合、石英製のマイクロ波透過窓２を
除けばプラズマ処理装置の大部分は、マイクロ波を遮断
し且つ汚染の生じない金属であるアルミニウムで作製さ
れており、アッシング処理中にプラズマ発生室４の内部
のプラズマの影響を受けアッシング反応室８の内壁は２
００〜３００℃になり、また、シャワーヘッド５ｃは更
に高温になっていた。
除けばプラズマ処理装置の大部分は、マイクロ波を遮断
し且つ汚染の生じない金属であるアルミニウムで作製さ
れており、アッシング処理中にプラズマ発生室４の内部
のプラズマの影響を受けアッシング反応室８の内壁は２
００〜３００℃になり、また、シャワーヘッド５ｃは更
に高温になっていた。
【０００５】反応室８の金属内壁の温度が上昇すると、
酸素原子ラジカルが反応室８の内壁に衝突して消滅する
確率が増加し、したがって、アッシング速度、即ち、ア
ッシングレートが変動・低下するという問題点があっ
た。
酸素原子ラジカルが反応室８の内壁に衝突して消滅する
確率が増加し、したがって、アッシング速度、即ち、ア
ッシングレートが変動・低下するという問題点があっ
た。
【０００６】この点を改善するために、本出願人はシャ
ワーヘッド５ｃの表面或いは反応室８の内壁を石英カバ
ーで覆うことにより、アッシングレートの変動・低下を
防止することを提案している（特願平５−１７０３６５
号）。
ワーヘッド５ｃの表面或いは反応室８の内壁を石英カバ
ーで覆うことにより、アッシングレートの変動・低下を
防止することを提案している（特願平５−１７０３６５
号）。
【０００７】図４は、上記提案による石英カバーを備え
たシャワーヘッド型アッシングチャンバーであり、シャ
ワーヘッド５ｃの表面を石英を微細加工して形成した微
小石英カバー１２ｃで覆っている。図４の場合はシャワ
ーヘッド５ｃの表面のみを微小石英カバー１２ｃで覆っ
ているが反応室８の内壁も石英カバーで覆っても良い。
たシャワーヘッド型アッシングチャンバーであり、シャ
ワーヘッド５ｃの表面を石英を微細加工して形成した微
小石英カバー１２ｃで覆っている。図４の場合はシャワ
ーヘッド５ｃの表面のみを微小石英カバー１２ｃで覆っ
ているが反応室８の内壁も石英カバーで覆っても良い。
【０００８】しかし、いずれの場合にもアッシングレー
トが十分でなく、且つ、微小石英カバー１２ｃの加工に
手間がかかるという問題があり、更に、フッ素系ガスを
用いた場合には、石英カバーがエッチングされるので、
フッ素系ガスを用いたアッシングには使用できないもの
であった。
トが十分でなく、且つ、微小石英カバー１２ｃの加工に
手間がかかるという問題があり、更に、フッ素系ガスを
用いた場合には、石英カバーがエッチングされるので、
フッ素系ガスを用いたアッシングには使用できないもの
であった。
【０００９】さらに、上記出願においては、アッシング
レートを上げるために中央に円筒状の開口部７ｂを有す
るマイクロ波遮蔽体５ｂとこの開口部７ｂより径の大き
な拡散板６ｂとを組み合わせたマイクロ波遮蔽体を用い
たアッシングチャンバーも提案されており、図５は、提
案されている装置をフッ素系ガスを用いたアッシングに
も使用し得るように石英カバーを除去したタイプの装置
を示すものである。
レートを上げるために中央に円筒状の開口部７ｂを有す
るマイクロ波遮蔽体５ｂとこの開口部７ｂより径の大き
な拡散板６ｂとを組み合わせたマイクロ波遮蔽体を用い
たアッシングチャンバーも提案されており、図５は、提
案されている装置をフッ素系ガスを用いたアッシングに
も使用し得るように石英カバーを除去したタイプの装置
を示すものである。
【００１０】この場合も、反応室８への酸素原子ラジカ
ルの導入機構が異なるだけで他の機構及び反応原理は同
等であるが、酸素原子ラジカルを多数の小さな孔から導
入するのではなく大きな開口から導入するので、開口の
内壁との衝突頻度が少なく、酸素原子ラジカルの消滅確
率が低くなりアッシングレートが向上する。
ルの導入機構が異なるだけで他の機構及び反応原理は同
等であるが、酸素原子ラジカルを多数の小さな孔から導
入するのではなく大きな開口から導入するので、開口の
内壁との衝突頻度が少なく、酸素原子ラジカルの消滅確
率が低くなりアッシングレートが向上する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】図５に示したアッシン
グチャンバーもアッシングレートが未だ十分ではなく、
且つ、マイクロ波が漏れて発光している部分、即ち、プ
ラズマ化された荷電粒子が被処理基板側に延びてダメー
ジが大きくなるという欠点があり、このマイクロ波の漏
れを解決するために開口部７ｂの径を小さくするとアッ
シングレートが低下するという問題点があった。
グチャンバーもアッシングレートが未だ十分ではなく、
且つ、マイクロ波が漏れて発光している部分、即ち、プ
ラズマ化された荷電粒子が被処理基板側に延びてダメー
ジが大きくなるという欠点があり、このマイクロ波の漏
れを解決するために開口部７ｂの径を小さくするとアッ
シングレートが低下するという問題点があった。
【００１２】したがって、本発明は処理速度が速く、且
つ、ダメージの少ない、更に、処理速度の変動の少ない
プラズマ処理装置を得ることを目的とするものである。
つ、ダメージの少ない、更に、処理速度の変動の少ない
プラズマ処理装置を得ることを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、ガスをプラズ
マ化するプラズマ発生室（図１の４）、プラズマ処理を
行う反応室（図１の８）、マイクロ波導波管（図１の
１）、及び、上記マイクロ波導波管と前記プラズマ発生
室とを分離するマイクロ波透過窓（図１の２）を具備す
ると共に、マイクロ波を遮断し且つ反応性活性種のみを
通過させるマイクロ波遮蔽体（図１の５ａ，６ａ）によ
ってプラズマ発生室と反応室とを分離するプラズマ処理
装置において、プラズマ発生室のプラズマ密度が高い部
分をマイクロ波遮蔽体を構成する導体からなる中央遮蔽
体（図１の６ａ）で遮蔽し、且つ前記中央遮蔽体（図１
の６ａ）の周囲に前記反応性活性種が通過できる間隙
（図１の７ａ）を設けたことを特徴とする。
マ化するプラズマ発生室（図１の４）、プラズマ処理を
行う反応室（図１の８）、マイクロ波導波管（図１の
１）、及び、上記マイクロ波導波管と前記プラズマ発生
室とを分離するマイクロ波透過窓（図１の２）を具備す
ると共に、マイクロ波を遮断し且つ反応性活性種のみを
通過させるマイクロ波遮蔽体（図１の５ａ，６ａ）によ
ってプラズマ発生室と反応室とを分離するプラズマ処理
装置において、プラズマ発生室のプラズマ密度が高い部
分をマイクロ波遮蔽体を構成する導体からなる中央遮蔽
体（図１の６ａ）で遮蔽し、且つ前記中央遮蔽体（図１
の６ａ）の周囲に前記反応性活性種が通過できる間隙
（図１の７ａ）を設けたことを特徴とする。
【００１４】また、本発明は、上記プラズマ処理装置の
プラズマ発生室（図１の４）の表面の少なくとも一部を
石英で被覆することを特徴とする。
プラズマ発生室（図１の４）の表面の少なくとも一部を
石英で被覆することを特徴とする。
【００１５】また、本発明は、プラズマ発生室（図１の
４）の表面を石英で被覆しないプラズマ処理装置を用
い、ガスとして、Ｏ2 、Ｏ2 ＋Ｈ2 Ｏ、Ｏ2 ＋Ｎ2 、及
び、Ｏ 2 ＋ＣＦ4 の内のいずれか一つのガスをガス導入
口（図１の３）から上記プラズマ発生室（図１の４）に
導入し、発生した酸素原子ラジカルを用いて被処理基板
（図１の９）をプラズマ処理することを特徴とする。
４）の表面を石英で被覆しないプラズマ処理装置を用
い、ガスとして、Ｏ2 、Ｏ2 ＋Ｈ2 Ｏ、Ｏ2 ＋Ｎ2 、及
び、Ｏ 2 ＋ＣＦ4 の内のいずれか一つのガスをガス導入
口（図１の３）から上記プラズマ発生室（図１の４）に
導入し、発生した酸素原子ラジカルを用いて被処理基板
（図１の９）をプラズマ処理することを特徴とする。
【００１６】また、本発明は、プラズマ発生室（図１の
４）の表面の少なくとも一部を石英で被覆したプラズマ
処理装置を用い、ガスとして、Ｏ2 、Ｏ2 ＋Ｈ2 Ｏ、及
び、Ｏ2 ＋Ｎ2 の内のいずれか一つのガスをガス導入口
（図１の３）から上記プラズマ発生室（図１の４）に導
入し、発生した酸素原子ラジカルを用いて被処理基板
（図１の９）をプラズマ処理することを特徴とする。
４）の表面の少なくとも一部を石英で被覆したプラズマ
処理装置を用い、ガスとして、Ｏ2 、Ｏ2 ＋Ｈ2 Ｏ、及
び、Ｏ2 ＋Ｎ2 の内のいずれか一つのガスをガス導入口
（図１の３）から上記プラズマ発生室（図１の４）に導
入し、発生した酸素原子ラジカルを用いて被処理基板
（図１の９）をプラズマ処理することを特徴とする。
【００１７】
【作用】マイクロ波の電界が強いプラズマ発生室のプラ
ズマ密度が高い部分を導体で遮蔽したので、マイクロ波
が反応室に漏れ出ることはなく、また、マイクロ波遮蔽
体に設けた反応性活性種の通過口、即ち、同心円柱状の
間隙を十分広くすることができるので、処理速度が向上
する。
ズマ密度が高い部分を導体で遮蔽したので、マイクロ波
が反応室に漏れ出ることはなく、また、マイクロ波遮蔽
体に設けた反応性活性種の通過口、即ち、同心円柱状の
間隙を十分広くすることができるので、処理速度が向上
する。
【００１８】また、プラズマ発生室（図１の４）の表面
の少なくとも一部を石英で被覆することにより、フッ素
系のガスは使用できないものの、他のガスの場合には表
面の温度が上昇しても酸素ラジカルが消滅するのを防
ぎ、処理速度の変動・低下を防止することができる。
の少なくとも一部を石英で被覆することにより、フッ素
系のガスは使用できないものの、他のガスの場合には表
面の温度が上昇しても酸素ラジカルが消滅するのを防
ぎ、処理速度の変動・低下を防止することができる。
【００１９】また、ガスとしてＯ2 、Ｏ2 ＋Ｈ2 Ｏ、Ｏ
2 ＋Ｎ2 、及び、Ｏ2 ＋ＣＦ4 の内のいずれか一つのガ
スを用いることにより、有機レジストのアッシングが可
能になる。
2 ＋Ｎ2 、及び、Ｏ2 ＋ＣＦ4 の内のいずれか一つのガ
スを用いることにより、有機レジストのアッシングが可
能になる。
【００２０】
【実施例】図１は本発明のアッシングチャンバーの第１
の実施例を示す図であり、図１（ａ）に断面図を示すよ
うにこのアッシングチャンバーは、ガスをプラズマ化す
るためのマイクロ波を導入するマイクロ波導波管１、ガ
ス導入口３から導入されたガスをプラズマ化するプラズ
マ発生室４、マイクロ波導波管１とプラズマ発生室４と
を分離する石英板からなるマイクロ波透過窓２、被処理
基板９を収容したアッシング反応室８、及び、アッシン
グ反応室８とプラズマ発生室４とを分離すると共に、マ
イクロ波を遮断し且つ反応性活性種のみを通過させるマ
イクロ波遮蔽体５ａ，６ａから構成される。
の実施例を示す図であり、図１（ａ）に断面図を示すよ
うにこのアッシングチャンバーは、ガスをプラズマ化す
るためのマイクロ波を導入するマイクロ波導波管１、ガ
ス導入口３から導入されたガスをプラズマ化するプラズ
マ発生室４、マイクロ波導波管１とプラズマ発生室４と
を分離する石英板からなるマイクロ波透過窓２、被処理
基板９を収容したアッシング反応室８、及び、アッシン
グ反応室８とプラズマ発生室４とを分離すると共に、マ
イクロ波を遮断し且つ反応性活性種のみを通過させるマ
イクロ波遮蔽体５ａ，６ａから構成される。
【００２１】このマイクロ波遮蔽体５ａ，６ａの内の中
央遮蔽体６ａは、プラズマ発生室４のプラズマ密度の高
い部分を遮蔽する位置に設ける必要がある。
央遮蔽体６ａは、プラズマ発生室４のプラズマ密度の高
い部分を遮蔽する位置に設ける必要がある。
【００２２】この場合、マイクロ波透過窓２とマイクロ
波遮蔽体５ａ，６ａとの距離が長くなるとマイクロ波の
整合が取りにくくなり、即ち、反射波が生じやすくな
り、例えば、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を用いて測定
すると、両者の距離が１２ｍｍ程度以上、即ち、使用す
るマイクロ波の波長の１／１０（λ／１０）以上の距離
では反射波が生じ、整合が次第に取りにくくなっていく
ので、両者の距離はマイクロ波の整合を取りやすくする
ために使用するマイクロ波の波長の１／１０以内にする
ことが望ましい。
波遮蔽体５ａ，６ａとの距離が長くなるとマイクロ波の
整合が取りにくくなり、即ち、反射波が生じやすくな
り、例えば、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を用いて測定
すると、両者の距離が１２ｍｍ程度以上、即ち、使用す
るマイクロ波の波長の１／１０（λ／１０）以上の距離
では反射波が生じ、整合が次第に取りにくくなっていく
ので、両者の距離はマイクロ波の整合を取りやすくする
ために使用するマイクロ波の波長の１／１０以内にする
ことが望ましい。
【００２３】一方、距離を短くすると整合は容易に取れ
るがアッシングレートが遅くなるという傾向があるの
で、必要とするアッシングレートに応じてその距離を適
宜設定することになる。
るがアッシングレートが遅くなるという傾向があるの
で、必要とするアッシングレートに応じてその距離を適
宜設定することになる。
【００２４】また、図１（ｂ）に線Ａ−Ｂで切断した断
面図を示すようにこのマイクロ波遮蔽体は中央に大きな
開口部を有するＡｌ等の導体からなる周辺遮蔽体５ａと
反応性活性種のみを通過させる同心円柱状の間隙７ａを
残して開口部を覆う凸状の中央遮蔽体６ａから構成され
る。なお、本明細書においては、この様な径の大きな中
空状円柱状体と径の小さな円柱状体とを同心円的に組み
合わせて形成した間隙を同心円柱状の間隙と言う。
面図を示すようにこのマイクロ波遮蔽体は中央に大きな
開口部を有するＡｌ等の導体からなる周辺遮蔽体５ａと
反応性活性種のみを通過させる同心円柱状の間隙７ａを
残して開口部を覆う凸状の中央遮蔽体６ａから構成され
る。なお、本明細書においては、この様な径の大きな中
空状円柱状体と径の小さな円柱状体とを同心円的に組み
合わせて形成した間隙を同心円柱状の間隙と言う。
【００２５】このアッシングチャンバーを用いてアッシ
ングを行う場合には、ガス導入口３からＯ2 ガス等のガ
スをプラズマ発生室４に導入し、マイクロ波によりＯ2
ガス等をプラズマ化して酸素原子ラジカルを発生させ、
この酸素原子ラジカルを同心円柱状の間隙７ａを通して
アッシング反応室８に導入してステージ１０に載置され
た被処理基板９の表面に塗布されているレジストをアッ
シング処理する。
ングを行う場合には、ガス導入口３からＯ2 ガス等のガ
スをプラズマ発生室４に導入し、マイクロ波によりＯ2
ガス等をプラズマ化して酸素原子ラジカルを発生させ、
この酸素原子ラジカルを同心円柱状の間隙７ａを通して
アッシング反応室８に導入してステージ１０に載置され
た被処理基板９の表面に塗布されているレジストをアッ
シング処理する。
【００２６】ここで、ガスとしてＯ2 ＋Ｈ2 Ｏ、Ｏ2 ＋
Ｎ2 、及び、Ｏ2 ＋ＣＦ4 を用いたアッシングを実施し
て、本発明の第１の実施例のアッシングチャンバーを用
いた場合と、従来の図３乃至図５に示したアッシングチ
ャンバーを用いた場合とを比較する。
Ｎ2 、及び、Ｏ2 ＋ＣＦ4 を用いたアッシングを実施し
て、本発明の第１の実施例のアッシングチャンバーを用
いた場合と、従来の図３乃至図５に示したアッシングチ
ャンバーを用いた場合とを比較する。
【００２７】Ｏ2 ＋Ｈ2 Ｏを用いて、処理条件として、
Ｏ2 流量：１３５０ｓｃｃｍ、Ｈ2Ｏ流量：１５０ｓｃ
ｃｍ、圧力：１ｔｏｒｒ、パワー：１．５ｋｗ、被処理
基板温度：１８０℃を採用した場合には、そのアッシン
グレートは、本発明の装置で２．６μｍ／ｍｉｎ、従来
の図３の装置で１．０μｍ／ｍｉｎ、図４の装置で１．
５μｍ／ｍｉｎ、図５の装置で１．５μｍ／ｍｉｎであ
り、本発明の第１の装置が最もアッシングレートが高か
った。
Ｏ2 流量：１３５０ｓｃｃｍ、Ｈ2Ｏ流量：１５０ｓｃ
ｃｍ、圧力：１ｔｏｒｒ、パワー：１．５ｋｗ、被処理
基板温度：１８０℃を採用した場合には、そのアッシン
グレートは、本発明の装置で２．６μｍ／ｍｉｎ、従来
の図３の装置で１．０μｍ／ｍｉｎ、図４の装置で１．
５μｍ／ｍｉｎ、図５の装置で１．５μｍ／ｍｉｎであ
り、本発明の第１の装置が最もアッシングレートが高か
った。
【００２８】この実施例においては、マイクロ波遮蔽体
５ａ，６ａに設けた同心円柱状の間隙７ａの間隔を２０
ｍｍ（〜λ／６）にしているが、アッシング処理におい
て荷電粒子が被処理基板９に到達しているか否かを確認
するために、ガスとしてＯ2ガスのみを用いて被処理基
板温度を変化させて活性化エネルギーを求めたところ
０．５ｅＶとなっており、荷電粒子が被処理基板９に到
達していないダメージフリーのアッシングであることが
確認された。
５ａ，６ａに設けた同心円柱状の間隙７ａの間隔を２０
ｍｍ（〜λ／６）にしているが、アッシング処理におい
て荷電粒子が被処理基板９に到達しているか否かを確認
するために、ガスとしてＯ2ガスのみを用いて被処理基
板温度を変化させて活性化エネルギーを求めたところ
０．５ｅＶとなっており、荷電粒子が被処理基板９に到
達していないダメージフリーのアッシングであることが
確認された。
【００２９】間隙７ａの間隔を３０ｍｍ（〜λ／４）に
した場合には、活性化エネルギーが０．４ｅＶとなり荷
電粒子が被処理基板９上に到達することを示している。
この場合、中央遮蔽体６ａの下面の径を大きくすれば荷
電粒子が被処理基板９上に到達しないようにできるが、
アッシングレートが低下することになる。
した場合には、活性化エネルギーが０．４ｅＶとなり荷
電粒子が被処理基板９上に到達することを示している。
この場合、中央遮蔽体６ａの下面の径を大きくすれば荷
電粒子が被処理基板９上に到達しないようにできるが、
アッシングレートが低下することになる。
【００３０】したがって、ある程度のアッシングレート
を確保してダメージフリーの処理を行うためには、マイ
クロ波遮蔽体５ａ，６ａに設けた同心円柱状の間隙７ａ
の間隔をλ／５以内、即ち、使用するマイクロ波の波長
の１／５以内にすることが望ましい。
を確保してダメージフリーの処理を行うためには、マイ
クロ波遮蔽体５ａ，６ａに設けた同心円柱状の間隙７ａ
の間隔をλ／５以内、即ち、使用するマイクロ波の波長
の１／５以内にすることが望ましい。
【００３１】Ｏ2 ＋Ｎ2 を用いて、処理条件として、Ｏ
2 流量：１３５０ｓｃｃｍ、Ｎ2 流量：１５０ｓｃｃ
ｍ、圧力：１ｔｏｒｒ、パワー：１．５ｋｗ、被処理基
板温度：１８０℃を採用した場合には、そのアッシング
レートは、本発明の装置で１．２μｍ／ｍｉｎ、従来の
図３の装置で０．５μｍ／ｍｉｎ、図４の装置で０．７
μｍ／ｍｉｎ、図５の装置で０．７μｍ／ｍｉｎであ
り、本発明の第１の装置が最もアッシングレートが高か
った。
2 流量：１３５０ｓｃｃｍ、Ｎ2 流量：１５０ｓｃｃ
ｍ、圧力：１ｔｏｒｒ、パワー：１．５ｋｗ、被処理基
板温度：１８０℃を採用した場合には、そのアッシング
レートは、本発明の装置で１．２μｍ／ｍｉｎ、従来の
図３の装置で０．５μｍ／ｍｉｎ、図４の装置で０．７
μｍ／ｍｉｎ、図５の装置で０．７μｍ／ｍｉｎであ
り、本発明の第１の装置が最もアッシングレートが高か
った。
【００３２】Ｏ2 ＋ＣＦ4 を用いて、処理条件として、
Ｏ2 流量：９００ｓｃｃｍ、ＣＦ4流量：１００ｓｃｃ
ｍ、圧力：１ｔｏｒｒ、パワー：１．５ｋｗ、被処理基
板温度：４０℃を採用した場合には、そのアッシングレ
ートは、本発明の第１の装置で４．０μｍ／ｍｉｎ、従
来の図３の装置で２．５μｍ／ｍｉｎ、図５の装置で
１．２μｍ／ｍｉｎであり、本発明の第１の装置が最も
アッシングレートが高かった。
Ｏ2 流量：９００ｓｃｃｍ、ＣＦ4流量：１００ｓｃｃ
ｍ、圧力：１ｔｏｒｒ、パワー：１．５ｋｗ、被処理基
板温度：４０℃を採用した場合には、そのアッシングレ
ートは、本発明の第１の装置で４．０μｍ／ｍｉｎ、従
来の図３の装置で２．５μｍ／ｍｉｎ、図５の装置で
１．２μｍ／ｍｉｎであり、本発明の第１の装置が最も
アッシングレートが高かった。
【００３３】何れの場合においても、本発明の第１の実
施例のアッシングチャンバーを用いた場合のほうがアッ
シングレートが高く、ダメージフリーのアッシングを行
うことが出来た。
施例のアッシングチャンバーを用いた場合のほうがアッ
シングレートが高く、ダメージフリーのアッシングを行
うことが出来た。
【００３４】次に、本発明の第１の装置を用いたＳｉＯ
2 のエッチングについて説明すると、Ｏ2 ＋ＣＦ4 を用
いて、処理条件として、Ｏ2 流量：８５０ｓｃｃｍ、Ｃ
Ｆ4流量：１５０ｓｃｃｍ、圧力：１ｔｏｒｒ、パワ
ー：１．５ｋｗ、被処理基板温度：１３０℃を採用した
場合には、ＳｉＯ2 のエッチングレートは、本発明の第
１の装置で２３０ｎｍμｍ／ｍｉｎ、従来の図３の装置
で１００ｎｍ／ｍｉｎ、図５の装置で１８０ｎｍ／ｍｉ
ｎであり、本発明の第１の装置が最もアッシングレート
が高かった。
2 のエッチングについて説明すると、Ｏ2 ＋ＣＦ4 を用
いて、処理条件として、Ｏ2 流量：８５０ｓｃｃｍ、Ｃ
Ｆ4流量：１５０ｓｃｃｍ、圧力：１ｔｏｒｒ、パワ
ー：１．５ｋｗ、被処理基板温度：１３０℃を採用した
場合には、ＳｉＯ2 のエッチングレートは、本発明の第
１の装置で２３０ｎｍμｍ／ｍｉｎ、従来の図３の装置
で１００ｎｍ／ｍｉｎ、図５の装置で１８０ｎｍ／ｍｉ
ｎであり、本発明の第１の装置が最もアッシングレート
が高かった。
【００３５】図２は本発明のアッシングチャンバーの第
２の実施例を示す図であり、図１のアッシングチャンバ
ーと同様にこのアッシングチャンバーは、ガスをプラズ
マ化するためのマイクロ波を導入するマイクロ波導波管
１、ガス導入口３から導入されたガスをプラズマ化する
プラズマ発生室４、マイクロ波導波管１とプラズマ発生
室４とを分離する石英板からなるマイクロ波透過窓２、
被処理基板９を収容したアッシング反応室８、及び、ア
ッシング反応室８とプラズマ発生室４とを分離すると共
に、マイクロ波を遮断し且つ反応性活性種のみを通過さ
せるマイクロ波遮蔽体５ａ，６ａから構成されており、
且つ、マイクロ波遮蔽体５ａ，６ａの荷電粒子にさらさ
れる表面を石英カバー１２ａで被覆した点に更に特徴を
有している。
２の実施例を示す図であり、図１のアッシングチャンバ
ーと同様にこのアッシングチャンバーは、ガスをプラズ
マ化するためのマイクロ波を導入するマイクロ波導波管
１、ガス導入口３から導入されたガスをプラズマ化する
プラズマ発生室４、マイクロ波導波管１とプラズマ発生
室４とを分離する石英板からなるマイクロ波透過窓２、
被処理基板９を収容したアッシング反応室８、及び、ア
ッシング反応室８とプラズマ発生室４とを分離すると共
に、マイクロ波を遮断し且つ反応性活性種のみを通過さ
せるマイクロ波遮蔽体５ａ，６ａから構成されており、
且つ、マイクロ波遮蔽体５ａ，６ａの荷電粒子にさらさ
れる表面を石英カバー１２ａで被覆した点に更に特徴を
有している。
【００３６】なお、図２においては、プラズマ発生室４
を構成するマイクロ波遮蔽体５ａ，６ａの荷電粒子にさ
らされる表面全体を石英カバー１２ａで被覆している
が、その一部だけを被覆することによっても効果はある
ものであり、また、従来の図４の装置と同様に、フッ素
系ガスを用いる処理には使用できないものである。
を構成するマイクロ波遮蔽体５ａ，６ａの荷電粒子にさ
らされる表面全体を石英カバー１２ａで被覆している
が、その一部だけを被覆することによっても効果はある
ものであり、また、従来の図４の装置と同様に、フッ素
系ガスを用いる処理には使用できないものである。
【００３７】この場合においても、マイクロ波遮蔽体５
ａ，６ａの内の中央遮蔽体６ａは、プラズマ発生室４の
プラズマ密度の高い部分を遮蔽する位置に設ける必要が
あり、また、マイクロ波の整合を取りやすくするため
に、マイクロ波透過窓２と中央遮蔽体６ａとの距離を使
用するマイクロ波の波長の１／１０以内にすることが望
ましく、必要とするアッシングレートに応じてその距離
を適宜設定することになる。
ａ，６ａの内の中央遮蔽体６ａは、プラズマ発生室４の
プラズマ密度の高い部分を遮蔽する位置に設ける必要が
あり、また、マイクロ波の整合を取りやすくするため
に、マイクロ波透過窓２と中央遮蔽体６ａとの距離を使
用するマイクロ波の波長の１／１０以内にすることが望
ましく、必要とするアッシングレートに応じてその距離
を適宜設定することになる。
【００３８】また、図２（ｂ）に線Ａ−Ｂで切断した断
面図を示すようにこのマイクロ波遮蔽体は中央に大きな
開口部を有するＡｌ等の導体からなる周辺遮蔽体５ａと
反応性活性種のみを通過させる同心円柱状の間隙７ａを
残して開口部を覆う凸状の中央遮蔽体６ａから構成さ
れ、且つ、同心円柱状の間隙７ａの表面は石英で被覆さ
れており、この場合にも、荷電粒子が被処理基板９に到
達しないように間隙７ａの石英表面の間隔は２０ｍｍに
しており、λ／５以内であることが望ましい。
面図を示すようにこのマイクロ波遮蔽体は中央に大きな
開口部を有するＡｌ等の導体からなる周辺遮蔽体５ａと
反応性活性種のみを通過させる同心円柱状の間隙７ａを
残して開口部を覆う凸状の中央遮蔽体６ａから構成さ
れ、且つ、同心円柱状の間隙７ａの表面は石英で被覆さ
れており、この場合にも、荷電粒子が被処理基板９に到
達しないように間隙７ａの石英表面の間隔は２０ｍｍに
しており、λ／５以内であることが望ましい。
【００３９】ここで、ガスとしてＯ2 ＋Ｈ2 Ｏ、及び、
Ｏ2 ＋Ｎ2 を用いたアッシングを実施して、本発明の第
２の実施例のアッシングチャンバーを用いた場合と、図
１に示す本発明の第１のアッシングチャンバーを用いた
場合とを比較する。
Ｏ2 ＋Ｎ2 を用いたアッシングを実施して、本発明の第
２の実施例のアッシングチャンバーを用いた場合と、図
１に示す本発明の第１のアッシングチャンバーを用いた
場合とを比較する。
【００４０】Ｏ2 ＋Ｈ2 Ｏを用いて、処理条件として、
Ｏ2 流量：１３５０ｓｃｃｍ、Ｈ2Ｏ流量：１５０ｓｃ
ｃｍ、圧力：１ｔｏｒｒ、パワー：１．５ｋｗ、被処理
基板温度：１８０℃を採用した場合には、そのアッシン
グレートは、本発明の第２の装置で３．５μｍ／ｍｉｎ
で本発明の第１の装置の２．６μｍ／ｍｉｎよりさらに
アッシングレートが高かった。
Ｏ2 流量：１３５０ｓｃｃｍ、Ｈ2Ｏ流量：１５０ｓｃ
ｃｍ、圧力：１ｔｏｒｒ、パワー：１．５ｋｗ、被処理
基板温度：１８０℃を採用した場合には、そのアッシン
グレートは、本発明の第２の装置で３．５μｍ／ｍｉｎ
で本発明の第１の装置の２．６μｍ／ｍｉｎよりさらに
アッシングレートが高かった。
【００４１】Ｏ2 ＋Ｎ2 を用いて、処理条件として、Ｏ
2 流量：１３５０ｓｃｃｍ、Ｎ2 流量：１５０ｓｃｃ
ｍ、圧力：１ｔｏｒｒ、パワー：１．５ｋｗ、被処理基
板温度：１８０℃を採用した場合には、そのアッシング
レートは、本発明の第２の装置で１．６μｍ／ｍｉｎで
本発明の第１の装置の１．２μｍ／ｍｉｎよりさらにア
ッシングレートが高かった。
2 流量：１３５０ｓｃｃｍ、Ｎ2 流量：１５０ｓｃｃ
ｍ、圧力：１ｔｏｒｒ、パワー：１．５ｋｗ、被処理基
板温度：１８０℃を採用した場合には、そのアッシング
レートは、本発明の第２の装置で１．６μｍ／ｍｉｎで
本発明の第１の装置の１．２μｍ／ｍｉｎよりさらにア
ッシングレートが高かった。
【００４２】この石英カバー１２ａを設けた第２のアッ
シングチャンバーは、図４の従来の石英カバー１２ｃを
有するシャワーヘッド型アッシングチャンバーと同様
に、マイクロ波遮蔽体５ａ，６ａ表面での酸素ラジカル
の消滅を抑制する効果があり、したがって、従来の装置
はもちろんのこと本発明の第１のアッシングチャンバー
と比較してもアッシングレートが高くなり、また、図４
の装置に比べて石英カバーの形状が微細ではないので石
英カバーの製造が容易になる。
シングチャンバーは、図４の従来の石英カバー１２ｃを
有するシャワーヘッド型アッシングチャンバーと同様
に、マイクロ波遮蔽体５ａ，６ａ表面での酸素ラジカル
の消滅を抑制する効果があり、したがって、従来の装置
はもちろんのこと本発明の第１のアッシングチャンバー
と比較してもアッシングレートが高くなり、また、図４
の装置に比べて石英カバーの形状が微細ではないので石
英カバーの製造が容易になる。
【００４３】上記実施例においては特に限定していない
が、装置が対称形の場合には、プラズマ発生室４の中心
部は、プラズマ密度が最も高くなるマイクロ波の定在波
の電界の腹の部分の位置と一致することになり、また、
上記実施例においてはマイクロ波遮蔽体、プラズマ発生
室、及び、反応室を構成する部材としてＡｌを用いてい
るが、他の導体でも良いものであり、さらに、マイクロ
波透過窓として石英を用いているがセラミックでも良
い。
が、装置が対称形の場合には、プラズマ発生室４の中心
部は、プラズマ密度が最も高くなるマイクロ波の定在波
の電界の腹の部分の位置と一致することになり、また、
上記実施例においてはマイクロ波遮蔽体、プラズマ発生
室、及び、反応室を構成する部材としてＡｌを用いてい
るが、他の導体でも良いものであり、さらに、マイクロ
波透過窓として石英を用いているがセラミックでも良
い。
【００４４】また、Ｃｌ2 ＋ＢＣｌ3 ＋ＳｉＣｌ4 から
なるガスでアルミニウム配線層をエッチングした後、真
空の搬送室を介してアッシングチャンバーに搬送して、
上記の実施例と同様のアッシング処理を行うことによ
り、一連の処理を被処理基板を空気中に晒すことなく連
続的に行うことができる。
なるガスでアルミニウム配線層をエッチングした後、真
空の搬送室を介してアッシングチャンバーに搬送して、
上記の実施例と同様のアッシング処理を行うことによ
り、一連の処理を被処理基板を空気中に晒すことなく連
続的に行うことができる。
【００４５】
【発明の効果】本発明によれば、反応性活性種を通過さ
せる同心円柱状の間隙を有するマイクロ波遮蔽体を用い
たので、被処理基板にダメージを与えることなく処理速
度を速くすることができ、ガスとしてフッ素系ガスを用
いない処理の場合にはプラズマ発生室を構成するマイク
ロ波遮蔽体表面を石英カバーで被覆することにより、処
理速度をより速くすることができると共に、処理速度の
変動を防止することができる。
せる同心円柱状の間隙を有するマイクロ波遮蔽体を用い
たので、被処理基板にダメージを与えることなく処理速
度を速くすることができ、ガスとしてフッ素系ガスを用
いない処理の場合にはプラズマ発生室を構成するマイク
ロ波遮蔽体表面を石英カバーで被覆することにより、処
理速度をより速くすることができると共に、処理速度の
変動を防止することができる。
【図１】本発明の第１の実施例である石英カバーのない
アッシングチャンバーを示す図である。
アッシングチャンバーを示す図である。
【図２】本発明の第２の実施例である石英カバーを設け
たアッシングチャンバーを示す図である。
たアッシングチャンバーを示す図である。
【図３】従来の石英カバーのないシャワーヘッド型のア
ッシングチャンバーを示す図である。
ッシングチャンバーを示す図である。
【図４】従来の石英カバーを設けたシャワーヘッド型の
アッシングチャンバーを示す図である。
アッシングチャンバーを示す図である。
【図５】従来の中央に穴の開いたマイクロ波遮蔽体を用
いたアッシングチャンバーを示す図である。
いたアッシングチャンバーを示す図である。
１ マイクロ波導波管 ２ マイクロ波透過窓 ３ ガス導入口 ４ プラズマ発生室 ５ａ マイクロ波周辺遮蔽体 ５ｂ マイクロ波遮蔽体 ５ｃ シャワーヘッド ６ａ マイクロ波中央遮蔽体 ６ｂ 拡散板 ７ａ 同心円柱状間隙 ７ｂ 開口部 ８ 反応室 ９ 被処理基板 １０ ステージ １１ ヒーター １２ａ 石英カバー １２ｃ 微小石英カバー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/3065
Claims (10)
- 【請求項１】 ガスをプラズマ化するプラズマ発生室、
プラズマ処理を行う反応室、マイクロ波導波管、及び、
前記マイクロ波導波管と前記プラズマ発生室とを分離す
るマイクロ波透過窓を具備すると共に、マイクロ波を遮
断し且つ反応性活性種のみを通過させるマイクロ波遮蔽
体によって前記プラズマ発生室と前記反応室とを分離す
るプラズマ処理装置において、前記プラズマ発生室のプ
ラズマ密度が高い部分を前記マイクロ波遮蔽体の一部を
構成する導体で遮蔽し、前記導体の周囲に前記反応性活
性種が通過できる間隙を設けたことを特徴とするプラズ
マ処理装置。 - 【請求項２】 上記マイクロ波透過窓と上記導体との距
離が使用するマイクロ波の波長の１／１０以内であるこ
とを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項３】 上記反応性活性種の通過する間隙が同心
円柱状であり、且つ、上記プラズマ発生室と被処理基板
との間に遮蔽物があることを特徴とする請求項１または
２記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項４】 上記間隙が使用するマイクロ波の波長の
１／５以内であることを特徴とする請求項１乃至３のい
ずれか１項に記載のプラスマ処理装置。 - 【請求項５】 上記プラズマ発生室の上記プラズマ密度
が高い部分を遮蔽する上記導体がアルミニウムであるこ
とを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の
プラズマ処理装置。 - 【請求項６】 上記被処理基板に中性の反応性活性種の
みが到達するように上記間隙及び上記遮蔽物を設定した
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載
のプラズマ処理装置。 - 【請求項７】 上記プラズマ発生室の表面の少なくとも
一部が石英で被覆されていることを特徴とする請求項１
乃至６のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項８】 上記ガスとして、Ｏ2 、Ｏ2 ＋Ｈ2 Ｏ、
Ｏ2 ＋Ｎ2 、及び、Ｏ2 ＋ＣＦ4 の内のいずれか一つの
ガスをガス導入口から上記プラズマ発生室に導入し、発
生した酸素原子ラジカルを用いてプラズマ処理すること
を特徴とする請求項６記載のプラズマ処理装置を用いた
プラズマ処理方法。 - 【請求項９】 上記ガスとして、Ｏ2 、Ｏ2 ＋Ｈ2 Ｏ、
及び、Ｏ2 ＋Ｎ2 の内のいずれか一つのガスをガス導入
口から上記プラズマ発生室に導入し、発生した酸素原子
ラジカルを用いてプラズマ処理することを特徴とする請
求項７記載のプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方
法。 - 【請求項１０】 上記プラズマ処理が有機レジストのア
ッシング処理であることを特徴とする請求項８または９
記載のプラズマ処理方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19021294A JP3438109B2 (ja) | 1994-08-12 | 1994-08-12 | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 |
| US08/498,347 US5562775A (en) | 1994-08-12 | 1995-07-05 | Plasma downstream processing |
| TW084107038A TW295774B (ja) | 1994-08-12 | 1995-07-07 | |
| KR1019950021017A KR0176271B1 (ko) | 1994-08-12 | 1995-07-18 | 플라즈마처리 장치 및 플라즈마 처리 방법 |
| US08/682,134 US5750208A (en) | 1994-08-12 | 1996-07-17 | Method for plasma downstream processing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19021294A JP3438109B2 (ja) | 1994-08-12 | 1994-08-12 | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0855698A true JPH0855698A (ja) | 1996-02-27 |
| JP3438109B2 JP3438109B2 (ja) | 2003-08-18 |
Family
ID=16254338
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19021294A Expired - Lifetime JP3438109B2 (ja) | 1994-08-12 | 1994-08-12 | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5562775A (ja) |
| JP (1) | JP3438109B2 (ja) |
| KR (1) | KR0176271B1 (ja) |
| TW (1) | TW295774B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005079124A1 (ja) * | 2004-02-17 | 2005-08-25 | Nu Eco Engineering Co., Ltd. | プラズマ発生装置 |
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|---|---|---|---|---|
| JP3438109B2 (ja) * | 1994-08-12 | 2003-08-18 | 富士通株式会社 | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 |
| US5698036A (en) * | 1995-05-26 | 1997-12-16 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus |
| US5707452A (en) * | 1996-07-08 | 1998-01-13 | Applied Microwave Plasma Concepts, Inc. | Coaxial microwave applicator for an electron cyclotron resonance plasma source |
| JPH1180975A (ja) * | 1997-09-04 | 1999-03-26 | Speedfam Co Ltd | プラズマエッチング装置の耐食システム及びその方法 |
| AU2003253610A1 (en) * | 2002-06-28 | 2004-01-19 | Tokyo Electron Limited | Anisotropic dry etching of cu-containing layers |
| DE10260745A1 (de) * | 2002-12-23 | 2004-07-01 | Outokumpu Oyj | Verfahren und Anlage zur thermischen Behandlung von körnigen Feststoffen |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4718976A (en) * | 1982-03-31 | 1988-01-12 | Fujitsu Limited | Process and apparatus for plasma treatment |
| JPS62213126A (ja) * | 1986-03-13 | 1987-09-19 | Fujitsu Ltd | マイクロ波プラズマ処理装置 |
| JPH0225577A (ja) * | 1988-07-15 | 1990-01-29 | Mitsubishi Electric Corp | 薄膜形成装置 |
| JP2890432B2 (ja) * | 1989-01-10 | 1999-05-17 | 富士通株式会社 | 有機物の灰化方法 |
| KR910016054A (ko) * | 1990-02-23 | 1991-09-30 | 미다 가쓰시게 | 마이크로 전자 장치용 표면 처리 장치 및 그 방법 |
| US5480533A (en) * | 1991-08-09 | 1996-01-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Microwave plasma source |
| JPH05206069A (ja) * | 1992-01-29 | 1993-08-13 | Fujitsu Ltd | プラズマエッチング法及びプラズマエッチング装置 |
| JP3288490B2 (ja) * | 1993-07-09 | 2002-06-04 | 富士通株式会社 | 半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装置 |
| JP3438109B2 (ja) * | 1994-08-12 | 2003-08-18 | 富士通株式会社 | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 |
-
1994
- 1994-08-12 JP JP19021294A patent/JP3438109B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-07-05 US US08/498,347 patent/US5562775A/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-07-07 TW TW084107038A patent/TW295774B/zh not_active IP Right Cessation
- 1995-07-18 KR KR1019950021017A patent/KR0176271B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1996
- 1996-07-17 US US08/682,134 patent/US5750208A/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005079124A1 (ja) * | 2004-02-17 | 2005-08-25 | Nu Eco Engineering Co., Ltd. | プラズマ発生装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW295774B (ja) | 1997-01-11 |
| US5562775A (en) | 1996-10-08 |
| KR0176271B1 (ko) | 1999-04-15 |
| JP3438109B2 (ja) | 2003-08-18 |
| US5750208A (en) | 1998-05-12 |
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