JPH0864389A - 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】 処理室の上方に設けられ、マイクロ波を供給
する導波管と、この導波管の壁に設けられ、マイクロ波
を射出するためのスリットと、このスリットから射出さ
れたマイクロ波を上記処理室の上方に向けて案内するた
めの導電性のカバーと、処理室の上壁の一部に設けら
れ、導電性のカバーにより案内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、上記処理室の上方に
設けられ、マイクロ波を供給する導波管と、この導波管
の壁に設けられ、マイクロ波を射出するためのスリット
と、このスリットから射出されたマイクロ波を上記処理
室の上方に向けて案内するための導電性のカバーと、上
記処理室の上壁の一部に設けられ、導電性のカバーによ
り案内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上壁の一部に設
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、導電性の上壁
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、このような上壁３の中央部
に、石英等からなり円板状の誘電体６が設けられてい
る。

【００１９】上壁３の上方には、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。この導波管７は、マ
イクロ波を直線的に下方に向けて案内する直状部７ａ
と、この直状部に連結されて曲状に形成された曲状部７
ｂ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から後述するカバー９の内部空間にマ
イクロ波を射出するためのスリット８が設けられてい
る。

【００２０】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。

【００２１】さらに、本実施例では、導波管７を被覆す
る導電性のカバー９が上壁３の上に設けられている。こ
れにより、この上壁３と導波管７との間に、内部空間１
０が形成されている。これにより、スリット８から射出
されたマイクロ波は、この内部空間１０を通して上記誘
電体６まで案内されるようになっている。

【００２２】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
内部空間１０に射出される。このマイクロ波は、この内
部空間１０内を下方に案内されて上壁３の誘電体６まで
到達する。その後、マイクロ波は、この誘電体６を介し
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。

【００２３】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
の上壁３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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】

【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上
壁の一部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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【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 ３ 上壁 ４ 被処理物 ６ 誘電体 ７ 導波管 ８ スリット ９ 導電性のカバー １０ 空間

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、 上記処理室の上方に設けられ、マイクロ波を供給する導
   波管と、 この導波管の壁に設けられ、マイクロ波を射出するため
   のスリットと、 このスリットから射出されたマイクロ波を上記処理室の
   上方に向けて案内するための導電性のカバーと、 上記処理室の上壁の一部に設けられ、導電性のカバーに
   より案内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。