JPH09321030A - マイクロ波プラズマ処理装置 - Google Patents
マイクロ波プラズマ処理装置Info
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- JPH09321030A JPH09321030A JP8161188A JP16118896A JPH09321030A JP H09321030 A JPH09321030 A JP H09321030A JP 8161188 A JP8161188 A JP 8161188A JP 16118896 A JP16118896 A JP 16118896A JP H09321030 A JPH09321030 A JP H09321030A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32192—Microwave generated discharge
- H01J37/32266—Means for controlling power transmitted to the plasma
- H01J37/32284—Means for controlling or selecting resonance mode
-
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- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32192—Microwave generated discharge
Abstract
(57)【要約】
【目的】 均一なマイクロ波電界強度分布をもつマイク
ロ波の伝搬を可能としたマイクロ波プラズマ処理装置を
提供する。 【構成】 本発明によれば、ＴＥ11モードのマイクロ波
を用いたマイクロ波プラズマ処理装置において、導波管
１３０のマイクロ波伝搬方向に略垂直な断面形状を変形
させることにより、上記マイクロ波伝搬中に導波管１３
０内でマイクロ波電界分布を調整し、さらに導波管１３
０と実質的に同一または相似した断面形状を有する絶縁
壁及びプラズマ発生室を上記マイクロ波プラズマ処理装
置に適用して、調整されたマイクロ波を歪みを生じるこ
となくプラズマ発生室に導入することにより、均一な密
度分布を有するプラズマを得ることができ、被処理体に
対して均一なプラズマ処理を行うことが可能である。
ロ波の伝搬を可能としたマイクロ波プラズマ処理装置を
提供する。 【構成】 本発明によれば、ＴＥ11モードのマイクロ波
を用いたマイクロ波プラズマ処理装置において、導波管
１３０のマイクロ波伝搬方向に略垂直な断面形状を変形
させることにより、上記マイクロ波伝搬中に導波管１３
０内でマイクロ波電界分布を調整し、さらに導波管１３
０と実質的に同一または相似した断面形状を有する絶縁
壁及びプラズマ発生室を上記マイクロ波プラズマ処理装
置に適用して、調整されたマイクロ波を歪みを生じるこ
となくプラズマ発生室に導入することにより、均一な密
度分布を有するプラズマを得ることができ、被処理体に
対して均一なプラズマ処理を行うことが可能である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波プラズ
マ処理装置にかかり、特に被処理体、例えば半導体ウェ
ハに対してプラズマ処理するための処理装置に関する。
マ処理装置にかかり、特に被処理体、例えば半導体ウェ
ハに対してプラズマ処理するための処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、マイクロ波プラズマ処理装置を
用いたエッチング処理においては、例えばステンレス製
の処理室内の載置台に、半導体ウェハ（以下、「ウェ
ハ」と称する。）やＬＣＤガラス基板などの被処理体を
載置し、この処理室内に所定の処理ガスを導入するとと
もに、上記処理容器外に設けられたマイクロ波発生室内
のマグネトロンで発振したＴＥ11モードのマイクロ波、
例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を略円形導波管によ
り伝搬し、絶縁壁を介してプラズマ発生室内に導入し、
上記プラズマ発生室内において発生した高密度のＥＣＲ
プラズマを処理室内に導入することにより、被処理体上
の被処理膜をエッチング処理するように構成されてい
る。
用いたエッチング処理においては、例えばステンレス製
の処理室内の載置台に、半導体ウェハ（以下、「ウェ
ハ」と称する。）やＬＣＤガラス基板などの被処理体を
載置し、この処理室内に所定の処理ガスを導入するとと
もに、上記処理容器外に設けられたマイクロ波発生室内
のマグネトロンで発振したＴＥ11モードのマイクロ波、
例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を略円形導波管によ
り伝搬し、絶縁壁を介してプラズマ発生室内に導入し、
上記プラズマ発生室内において発生した高密度のＥＣＲ
プラズマを処理室内に導入することにより、被処理体上
の被処理膜をエッチング処理するように構成されてい
る。
【０００３】上記マイクロ波プラズマ処理装置は、従来
の平行平板型プラズマ処理装置などと比較すると、近年
求められている被処理体の高度な微細加工に適した装置
であり、その特徴として、異方性エッチングから完全等
方性エッチングまで形状制御が容易であり、イオン化率
が高いため、低イオンエネルギーで損傷の少ない高速エ
ッチングが可能であり、例えば石英製の処理室内で無電
極放電を行うため、汚染源が少ない条件下でのエッチン
グが可能であることなどが挙げられる。
の平行平板型プラズマ処理装置などと比較すると、近年
求められている被処理体の高度な微細加工に適した装置
であり、その特徴として、異方性エッチングから完全等
方性エッチングまで形状制御が容易であり、イオン化率
が高いため、低イオンエネルギーで損傷の少ない高速エ
ッチングが可能であり、例えば石英製の処理室内で無電
極放電を行うため、汚染源が少ない条件下でのエッチン
グが可能であることなどが挙げられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記マ
イクロ波プラズマ処理装置において、上記マイクロ波発
生室内のマグネトロンで発振したＴＥ11モードのマイク
ロ波が上記略円形導波管内を通過する際、図５（ａ）に
示すように、円形導波管の内壁の形状に応じて歪みを生
じる。その結果、図５（ｂ）に示すように、マイクロ波
伝搬方向に略垂直な断面形状におけるマイクロ波電界強
度分布が、磁力線方向の径方向に対して強いピーク値Ｐ
を有するようになる。このマイクロ波電界強度分布は、
プラズマ発生室において励起されるＥＣＲプラズマの密
度に反映するため、従来のマイクロ波電界強度分布で
は、プラズマの密度分布が不均一になり、被処理体の均
一のとれたプラズマ処理が行われないおそれがあった。
イクロ波プラズマ処理装置において、上記マイクロ波発
生室内のマグネトロンで発振したＴＥ11モードのマイク
ロ波が上記略円形導波管内を通過する際、図５（ａ）に
示すように、円形導波管の内壁の形状に応じて歪みを生
じる。その結果、図５（ｂ）に示すように、マイクロ波
伝搬方向に略垂直な断面形状におけるマイクロ波電界強
度分布が、磁力線方向の径方向に対して強いピーク値Ｐ
を有するようになる。このマイクロ波電界強度分布は、
プラズマ発生室において励起されるＥＣＲプラズマの密
度に反映するため、従来のマイクロ波電界強度分布で
は、プラズマの密度分布が不均一になり、被処理体の均
一のとれたプラズマ処理が行われないおそれがあった。
【０００５】本発明は、従来のマイクロ波プラズマ処理
装置が有する上記のような問題点に鑑みてなされたもの
であり、上記マイクロ波伝搬中に導波管内において、マ
イクロ波電界分布を調整し、プラズマ発生室内に最適な
マイクロ波電界強度分布をもつマイクロ波を供給するこ
とにより、均一な密度分布を有するプラズマを得ること
が可能な、新規かつ改良されたマイクロ波プラズマ処理
装置を提供することを目的としている。
装置が有する上記のような問題点に鑑みてなされたもの
であり、上記マイクロ波伝搬中に導波管内において、マ
イクロ波電界分布を調整し、プラズマ発生室内に最適な
マイクロ波電界強度分布をもつマイクロ波を供給するこ
とにより、均一な密度分布を有するプラズマを得ること
が可能な、新規かつ改良されたマイクロ波プラズマ処理
装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１によれば、マイクロ波発生装置から導波管
により伝搬され絶縁壁を介してプラズマ発生室に導入さ
れるマイクロ波の電場と、そのプラズマ発生室の近傍に
配された磁場の作用によりＥＣＲプラズマを生成し、そ
のＥＣＲプラズマにより処理室内に載置された被処理体
に対して所定の処理を施すマイクロ波プラズマ処理装置
において、上記マイクロ波は変形導波管中をＴＥ11モー
ドで伝搬され、上記変形導波管のマイクロ波伝搬方向に
略垂直な断面形状は、上記変形導波管中の電界強度分布
が、磁力線方向の径が上記変形導波管と実質的に同一の
仮想円形導波管中の電界強度分布よりも、曲率が小さい
プロフィルを有するように変形されている。従って、上
記変形導波管を介して、最適なマイクロ波電界強度分布
をもつマイクロ波がプラズマ発生室内に伝搬されること
により、均一な密度分布を有するプラズマを得ることが
可能となるため、被処理体に対して最適なプラズマ処理
を行うことができる。なお、本明細書においてプロフィ
ルとは電界強度分布を、例えば図２（ｂ）のようにグラ
フにプロットした場合の外形形状をいうものとする。
め、請求項１によれば、マイクロ波発生装置から導波管
により伝搬され絶縁壁を介してプラズマ発生室に導入さ
れるマイクロ波の電場と、そのプラズマ発生室の近傍に
配された磁場の作用によりＥＣＲプラズマを生成し、そ
のＥＣＲプラズマにより処理室内に載置された被処理体
に対して所定の処理を施すマイクロ波プラズマ処理装置
において、上記マイクロ波は変形導波管中をＴＥ11モー
ドで伝搬され、上記変形導波管のマイクロ波伝搬方向に
略垂直な断面形状は、上記変形導波管中の電界強度分布
が、磁力線方向の径が上記変形導波管と実質的に同一の
仮想円形導波管中の電界強度分布よりも、曲率が小さい
プロフィルを有するように変形されている。従って、上
記変形導波管を介して、最適なマイクロ波電界強度分布
をもつマイクロ波がプラズマ発生室内に伝搬されること
により、均一な密度分布を有するプラズマを得ることが
可能となるため、被処理体に対して最適なプラズマ処理
を行うことができる。なお、本明細書においてプロフィ
ルとは電界強度分布を、例えば図２（ｂ）のようにグラ
フにプロットした場合の外形形状をいうものとする。
【０００７】また、請求項２によると、上記変形導波管
の上記断面形状は、電界方向の内径が、上記仮想円形導
波管の対応する電界方向の内径よりも小さいことを特徴
としている。従って、ＴＥ11モードのマイクロ波が上記
請求項１及び２の形状を有する変形導波管内を通過する
ことにより、マイクロ波伝搬方向に略垂直な断面形状に
おいて、マイクロ波電界強度分布のみを調整することが
可能となり、最適なマイクロ波電界強度分布をもつマイ
クロ波をプラズマ発生室内に伝搬し、均一な密度分布を
有するプラズマを得ることができる。
の上記断面形状は、電界方向の内径が、上記仮想円形導
波管の対応する電界方向の内径よりも小さいことを特徴
としている。従って、ＴＥ11モードのマイクロ波が上記
請求項１及び２の形状を有する変形導波管内を通過する
ことにより、マイクロ波伝搬方向に略垂直な断面形状に
おいて、マイクロ波電界強度分布のみを調整することが
可能となり、最適なマイクロ波電界強度分布をもつマイ
クロ波をプラズマ発生室内に伝搬し、均一な密度分布を
有するプラズマを得ることができる。
【０００８】さらに、請求項３によると、上記絶縁壁の
マイクロ波伝搬方向に対して略垂直な断面形状は、上記
変形導波管の上記断面形状と実質的に同一または相似を
成すことを特徴とするものである。従って、上記請求項
１及び２の構成により調整された、最適なマイクロ波電
界強度分布をもつＴＥ11モードのマイクロ波が、上記絶
縁壁を通過する際に歪みを生じることなく、上記プラズ
マ発生室内に伝搬されることが可能となるため、均一な
密度分布を有するプラズマを得ることができる。
マイクロ波伝搬方向に対して略垂直な断面形状は、上記
変形導波管の上記断面形状と実質的に同一または相似を
成すことを特徴とするものである。従って、上記請求項
１及び２の構成により調整された、最適なマイクロ波電
界強度分布をもつＴＥ11モードのマイクロ波が、上記絶
縁壁を通過する際に歪みを生じることなく、上記プラズ
マ発生室内に伝搬されることが可能となるため、均一な
密度分布を有するプラズマを得ることができる。
【０００９】さらにまた、請求項４によると、上記プラ
ズマ発生室のマイクロ波伝搬方向に対して略垂直な断面
形状は、上記変形導波管の上記断面形状と実質的に同一
または相似を成すことを特徴としている。従って、上記
請求項１〜３の構成により調整された、最適なマイクロ
波電界強度分布をもつＴＥ11モードのマイクロ波が、上
記プラズマ発生室内で歪みを生じることなく、均一な密
度分布を有するプラズマを得ることが可能となり、被処
理体に対して均一なプラズマ処理を行うことができる。
ズマ発生室のマイクロ波伝搬方向に対して略垂直な断面
形状は、上記変形導波管の上記断面形状と実質的に同一
または相似を成すことを特徴としている。従って、上記
請求項１〜３の構成により調整された、最適なマイクロ
波電界強度分布をもつＴＥ11モードのマイクロ波が、上
記プラズマ発生室内で歪みを生じることなく、均一な密
度分布を有するプラズマを得ることが可能となり、被処
理体に対して均一なプラズマ処理を行うことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照しながら、
本発明にかかるマイクロ波プラズマ処理装置をプラズマ
エッチング処理装置に適用した、実施の一形態について
詳細に説明する。
本発明にかかるマイクロ波プラズマ処理装置をプラズマ
エッチング処理装置に適用した、実施の一形態について
詳細に説明する。
【００１１】図１中の処理室１００は、気密で開閉自在
な処理容器１０２内に形成されている。この処理容器１
０２内には、電極としての載置台１０４が設置され、こ
の載置台１０４上に静電チャック１０６などの吸着手段
を介して被処理体、例えばウェハＷが載置されている。
静電チャック１０６は、ポリイミド樹脂などの絶縁素材
性の薄膜間に板状電極１０６ａを装着したもので、この
板状電極１０６ａに直流電源１０６ｂより高圧電力を印
加することによって、ウェハＷをクーロン力により吸着
できるものである。
な処理容器１０２内に形成されている。この処理容器１
０２内には、電極としての載置台１０４が設置され、こ
の載置台１０４上に静電チャック１０６などの吸着手段
を介して被処理体、例えばウェハＷが載置されている。
静電チャック１０６は、ポリイミド樹脂などの絶縁素材
性の薄膜間に板状電極１０６ａを装着したもので、この
板状電極１０６ａに直流電源１０６ｂより高圧電力を印
加することによって、ウェハＷをクーロン力により吸着
できるものである。
【００１２】載置台１０４内には、例えばチラーなどに
より温調されたエチレングリコールなどの冷媒を循環さ
せることが可能な冷却ジャケットなどの冷却装置１０８
や、ヒータ１１０などからなる温度調節手段が設けられ
ており、ウェハＷを所定の温度に調節することが可能で
ある。また、載置台１０４内には伝熱ガス供給手段１１
２が設けられており、静電チャック１０６上の複数の孔
から伝熱ガス、例えばヘリウムガスをウェハＷの裏面に
供給することにより、載置台１０４からウェハＷに至る
伝熱効率を高めることができる。さらに、載置台１０４
には、マッチング回路１１４を介してバイアス用高周波
電力印加用の高周波電源１１６が接続されている。
より温調されたエチレングリコールなどの冷媒を循環さ
せることが可能な冷却ジャケットなどの冷却装置１０８
や、ヒータ１１０などからなる温度調節手段が設けられ
ており、ウェハＷを所定の温度に調節することが可能で
ある。また、載置台１０４内には伝熱ガス供給手段１１
２が設けられており、静電チャック１０６上の複数の孔
から伝熱ガス、例えばヘリウムガスをウェハＷの裏面に
供給することにより、載置台１０４からウェハＷに至る
伝熱効率を高めることができる。さらに、載置台１０４
には、マッチング回路１１４を介してバイアス用高周波
電力印加用の高周波電源１１６が接続されている。
【００１３】上記処理容器１０２の上部側壁には、処理
室１００内へ所定の処理ガス、例えばフッ化炭素ガス、
酸素ガス及びアルゴンガスなどの混合ガス（Ａ）を導入
するための導入管１１８が設けられているとともに、上
記処理容器１０２下部には不図示の真空引き手段などに
通じる排気管１２０が接続されている。
室１００内へ所定の処理ガス、例えばフッ化炭素ガス、
酸素ガス及びアルゴンガスなどの混合ガス（Ａ）を導入
するための導入管１１８が設けられているとともに、上
記処理容器１０２下部には不図示の真空引き手段などに
通じる排気管１２０が接続されている。
【００１４】上記処理容器１０２の上部には、ＥＣＲプ
ラズマを発生するプラズマ発生室１２２が連結されてい
る。このプラズマ発生室１２２のマイクロ波伝搬方向に
略垂直な断面形状は、実質的に後述の変形導波管１３０
と同一または相似している。上記プラズマ発生室１２２
の上壁には、上記プラズマ発生室１２２内へプラズマ発
生用のガス（Ｂ）、例えばアルゴンガスなどを導入する
ための導入管１２４が設けられている。従って、上記導
入管１１８及び１２４から所定の処理ガスが、上記処理
室１００内及びプラズマ発生室１２２内に一定量導入さ
れるとともに、不図示の真空引き手段の作動によって上
記排気管１２０から排気を行うことにより、上記処理室
１００内及びプラズマ発生室１２２内は、所定のガス圧
力に保持される構成となっている。
ラズマを発生するプラズマ発生室１２２が連結されてい
る。このプラズマ発生室１２２のマイクロ波伝搬方向に
略垂直な断面形状は、実質的に後述の変形導波管１３０
と同一または相似している。上記プラズマ発生室１２２
の上壁には、上記プラズマ発生室１２２内へプラズマ発
生用のガス（Ｂ）、例えばアルゴンガスなどを導入する
ための導入管１２４が設けられている。従って、上記導
入管１１８及び１２４から所定の処理ガスが、上記処理
室１００内及びプラズマ発生室１２２内に一定量導入さ
れるとともに、不図示の真空引き手段の作動によって上
記排気管１２０から排気を行うことにより、上記処理室
１００内及びプラズマ発生室１２２内は、所定のガス圧
力に保持される構成となっている。
【００１５】上記プラズマ発生室１２２の側壁裏面部に
は、冷却手段１２６が設けられており、例えば水を循環
させることによって、上記プラズマ発生室１２２内で発
生した熱を放熱するように構成されている。さらに、冷
却手段１２６の外部には、磁気コイル１２８がプラズマ
発生室１２２を取り囲むように設けられている。プラズ
マ発生室１２２内において、後述の構成により発振及び
伝搬されたマイクロ波により放電が励起され、その放電
中で電子がサイクロトロン運動するように磁気コイル１
２８により、例えば８７５ガウスの磁界が与えられてＥ
ＣＲプラズマが生成される。
は、冷却手段１２６が設けられており、例えば水を循環
させることによって、上記プラズマ発生室１２２内で発
生した熱を放熱するように構成されている。さらに、冷
却手段１２６の外部には、磁気コイル１２８がプラズマ
発生室１２２を取り囲むように設けられている。プラズ
マ発生室１２２内において、後述の構成により発振及び
伝搬されたマイクロ波により放電が励起され、その放電
中で電子がサイクロトロン運動するように磁気コイル１
２８により、例えば８７５ガウスの磁界が与えられてＥ
ＣＲプラズマが生成される。
【００１６】上記プラズマ発生室１２２には、マイクロ
波を伝搬するための本発明にかかる変形導波管１３０
が、石英などの誘電体からなる絶縁壁１３２を介して接
続されている。この絶縁壁１３２のマイクロ波伝搬方向
に略垂直な断面形状は、実質的に上記変形導波管１３０
と同一または相似している。上記変形導波管１３０はマ
イクロ波発生室１３４に接続されており、マイクロ波発
生室１３４内に設けられている不図示のマグネトロンに
より発振されたＴＥ11モードのマイクロ波、例えば２．
４５ＧＨｚのマイクロ波が、上記変形導波管１３０及び
絶縁壁１３２を介して、上記プラズマ発生室１２２内に
伝搬されるように構成されている。ここでは図示してい
ないが、マグネトロンで短形導波管のＴＥ10モードを励
振し、短形・円筒導波管変換器を介して、円筒のＴＥ11
モードに励振してもよい。
波を伝搬するための本発明にかかる変形導波管１３０
が、石英などの誘電体からなる絶縁壁１３２を介して接
続されている。この絶縁壁１３２のマイクロ波伝搬方向
に略垂直な断面形状は、実質的に上記変形導波管１３０
と同一または相似している。上記変形導波管１３０はマ
イクロ波発生室１３４に接続されており、マイクロ波発
生室１３４内に設けられている不図示のマグネトロンに
より発振されたＴＥ11モードのマイクロ波、例えば２．
４５ＧＨｚのマイクロ波が、上記変形導波管１３０及び
絶縁壁１３２を介して、上記プラズマ発生室１２２内に
伝搬されるように構成されている。ここでは図示してい
ないが、マグネトロンで短形導波管のＴＥ10モードを励
振し、短形・円筒導波管変換器を介して、円筒のＴＥ11
モードに励振してもよい。
【００１７】ここで、上記本発明にかかる変形導波管１
３０のマイクロ波伝搬方向に略垂直な断面形状を図２
（ａ）、３（ａ）及び４（ａ）に示す。これらいずれの
断面形状の導波管においても、マイクロ波伝搬方向に略
垂直な断面形状では、電界方向の内径が磁力線方向の内
径よりも小さくなるように構成され、導波管内壁の形状
は、磁力線方向および電界方向の中央部を原点として、
各々の方向の直交座標軸に対して略対称となっている。
さらに、図２（ａ）の形状の導波管では、上記断面形状
において、磁力線方向に対して略垂直方向に、導波管内
壁中央部が突出しており、その突出部の略両端が湾曲す
るように構成されている。図３（ａ）の形状の導波管で
は、上記断面形状において、磁力線方向に対して略垂直
方向に、導波管内壁が湾曲するように構成されている。
また、図４（ａ）の形状の導波管では、上記断面形状に
おいて、磁力線方向に対して略垂直方向の導波管内壁が
平面となるように構成されている。
３０のマイクロ波伝搬方向に略垂直な断面形状を図２
（ａ）、３（ａ）及び４（ａ）に示す。これらいずれの
断面形状の導波管においても、マイクロ波伝搬方向に略
垂直な断面形状では、電界方向の内径が磁力線方向の内
径よりも小さくなるように構成され、導波管内壁の形状
は、磁力線方向および電界方向の中央部を原点として、
各々の方向の直交座標軸に対して略対称となっている。
さらに、図２（ａ）の形状の導波管では、上記断面形状
において、磁力線方向に対して略垂直方向に、導波管内
壁中央部が突出しており、その突出部の略両端が湾曲す
るように構成されている。図３（ａ）の形状の導波管で
は、上記断面形状において、磁力線方向に対して略垂直
方向に、導波管内壁が湾曲するように構成されている。
また、図４（ａ）の形状の導波管では、上記断面形状に
おいて、磁力線方向に対して略垂直方向の導波管内壁が
平面となるように構成されている。
【００１８】従って、上記図２（ａ）、３（ａ）及び４
（ａ）に示した断面形状を有する導波管内を、上記ＴＥ
11モードのマイクロ波が伝搬されると、それぞれ図２
（ｂ）、３（ｂ）及び４（ｂ）に示したように、いずれ
もマイクロ波伝搬方向に略垂直な断面形状において、磁
力線方向の径方向に対して曲率が小さいプロフィルを有
するマイクロ波電界強度分布をもつマイクロ波を、上記
プラズマ発生室１２２内に伝搬することが可能となり、
このプラズマ発生室１２２内で均一な密度分布を有する
プラズマが生じることにより、被処理体に対して均一な
プラズマ処理を行うことができる。
（ａ）に示した断面形状を有する導波管内を、上記ＴＥ
11モードのマイクロ波が伝搬されると、それぞれ図２
（ｂ）、３（ｂ）及び４（ｂ）に示したように、いずれ
もマイクロ波伝搬方向に略垂直な断面形状において、磁
力線方向の径方向に対して曲率が小さいプロフィルを有
するマイクロ波電界強度分布をもつマイクロ波を、上記
プラズマ発生室１２２内に伝搬することが可能となり、
このプラズマ発生室１２２内で均一な密度分布を有する
プラズマが生じることにより、被処理体に対して均一な
プラズマ処理を行うことができる。
【００１９】本実施例にかかるＥＣＲプラズマ処理装置
は以上のように構成されており、例えばこのＥＣＲプラ
ズマ処理装置を用いて、ウェハＷ上の被処理膜、例えば
シリコン酸化膜のエッチングを実施する場合について以
下に説明する。処理室１００内の載置台１０４上にウェ
ハＷが載置され、上記載置台１０４上の静電チャック１
０６へ直流電源１０６ｂより高圧電力が印加されると、
ウェハＷは上記載置台１０４上に吸着保持される。
は以上のように構成されており、例えばこのＥＣＲプラ
ズマ処理装置を用いて、ウェハＷ上の被処理膜、例えば
シリコン酸化膜のエッチングを実施する場合について以
下に説明する。処理室１００内の載置台１０４上にウェ
ハＷが載置され、上記載置台１０４上の静電チャック１
０６へ直流電源１０６ｂより高圧電力が印加されると、
ウェハＷは上記載置台１０４上に吸着保持される。
【００２０】上記載置台１０４内には温度調節手段であ
る冷却装置１０８及びヒータ１１０が設けられており、
載置台１０４は所定の温度、例えば２５゜Ｃに保たれて
いる。さらに、上記載置台１０４上には伝熱ガス供給手
段１１２が設けられており、ウェハＷ裏面に所定の圧力
の伝熱ガス、例えばヘリウムガスを導入して、プラズマ
処理中に生じたウェハＷ上の熱を効率よく放熱させて、
所定の温度を保つことが可能である。
る冷却装置１０８及びヒータ１１０が設けられており、
載置台１０４は所定の温度、例えば２５゜Ｃに保たれて
いる。さらに、上記載置台１０４上には伝熱ガス供給手
段１１２が設けられており、ウェハＷ裏面に所定の圧力
の伝熱ガス、例えばヘリウムガスを導入して、プラズマ
処理中に生じたウェハＷ上の熱を効率よく放熱させて、
所定の温度を保つことが可能である。
【００２１】処理容器１０２の上部側壁に設けられてい
る導入管１１８から、上記処理室１００内へ所定の処理
ガス、例えばフッ化炭素ガス、酸素ガス及びアルゴンガ
スなどの混合ガス（Ａ）が導入され、上記処理容器上部
のプラズマ発生室１２２の上壁に設けられている導入管
１２４から、上記プラズマ発生室１２２内へプラズマ発
生用のガス（Ｂ）が導入されるとともに、上記処理容器
１０２下部に設けられている排気管１２０から、不図示
の真空引き手段の作動によって排気が行われることによ
り、上記処理室１００内及び上記プラズマ発生室１２２
内は所定の減圧雰囲気に保持される。
る導入管１１８から、上記処理室１００内へ所定の処理
ガス、例えばフッ化炭素ガス、酸素ガス及びアルゴンガ
スなどの混合ガス（Ａ）が導入され、上記処理容器上部
のプラズマ発生室１２２の上壁に設けられている導入管
１２４から、上記プラズマ発生室１２２内へプラズマ発
生用のガス（Ｂ）が導入されるとともに、上記処理容器
１０２下部に設けられている排気管１２０から、不図示
の真空引き手段の作動によって排気が行われることによ
り、上記処理室１００内及び上記プラズマ発生室１２２
内は所定の減圧雰囲気に保持される。
【００２２】上記プラズマ発生室１２２側壁裏面部の冷
却手段１２６には冷媒、例えば水が循環しており、プラ
ズマ処理中に生じたプラズマ発生室１２２内の熱を効率
よく放熱させて、所定の温度を保つことが可能である。
さらに、上記冷却手段１２６の外部に設けられている磁
気コイル１２８を作動することにより、上記プラズマ発
生室１２２内に所定の磁界、例えば８７５ガウスの磁界
が生じる。
却手段１２６には冷媒、例えば水が循環しており、プラ
ズマ処理中に生じたプラズマ発生室１２２内の熱を効率
よく放熱させて、所定の温度を保つことが可能である。
さらに、上記冷却手段１２６の外部に設けられている磁
気コイル１２８を作動することにより、上記プラズマ発
生室１２２内に所定の磁界、例えば８７５ガウスの磁界
が生じる。
【００２３】上記処理室１００及びプラズマ発生室１２
２において、上記所定の条件が整った後、ＴＥ11モード
のマイクロ波、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波が上
記マイクロ波発生室１３４内に設けられた不図示のマグ
ネトロンにより発振され、上記変形導波管１３０及び絶
縁壁１３２を介することにより、マイクロ波伝搬方向に
略垂直な断面形状において、磁力線方向の径方向に対し
て曲率が小さいプロフィルを有するマイクロ波電界強度
分布をもつマイクロ波が、上記プラズマ発生室１２２に
伝搬される。上記磁気コイル１２８の作動により所定の
磁界が生じているプラズマ発生室１２２内では、上記調
整されたマイクロ波が伝搬されたことにより放電が励起
し、この放電中で電子がサイクロトロン運動をすること
により、このプラズマ発生室１２２内で均一な密度分布
を有する、高密度のＥＣＲプラズマが生じる。
２において、上記所定の条件が整った後、ＴＥ11モード
のマイクロ波、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波が上
記マイクロ波発生室１３４内に設けられた不図示のマグ
ネトロンにより発振され、上記変形導波管１３０及び絶
縁壁１３２を介することにより、マイクロ波伝搬方向に
略垂直な断面形状において、磁力線方向の径方向に対し
て曲率が小さいプロフィルを有するマイクロ波電界強度
分布をもつマイクロ波が、上記プラズマ発生室１２２に
伝搬される。上記磁気コイル１２８の作動により所定の
磁界が生じているプラズマ発生室１２２内では、上記調
整されたマイクロ波が伝搬されたことにより放電が励起
し、この放電中で電子がサイクロトロン運動をすること
により、このプラズマ発生室１２２内で均一な密度分布
を有する、高密度のＥＣＲプラズマが生じる。
【００２４】上記処理室１００内には上記所定の処理ガ
ス（Ａ）が導入されているため、上記プラズマ発生室１
２２内で生じたプラズマの作用により、処理ガス中の反
応ガス、例えばフッ化炭素ガス及び酸素ガスが解離して
ラジカルが生じる。一方、上記処理室１００内の載置台
１０４には、高周波電源１１６からマッチング回路１１
４を介してバイアス用高周波電力が印加され、さらに上
記処理容器１０２下部の排気管１２０から排気が行われ
ているため、上記プラズマ発生室１２２内などで生じた
プラズマ及びラジカルは、上記載置台１０４上に誘導さ
れる。従って、上記載置台１０４上に載置されたウェハ
Ｗ上の被処理膜、例えばシリコン酸化膜を均一にエッチ
ング処理することができる。
ス（Ａ）が導入されているため、上記プラズマ発生室１
２２内で生じたプラズマの作用により、処理ガス中の反
応ガス、例えばフッ化炭素ガス及び酸素ガスが解離して
ラジカルが生じる。一方、上記処理室１００内の載置台
１０４には、高周波電源１１６からマッチング回路１１
４を介してバイアス用高周波電力が印加され、さらに上
記処理容器１０２下部の排気管１２０から排気が行われ
ているため、上記プラズマ発生室１２２内などで生じた
プラズマ及びラジカルは、上記載置台１０４上に誘導さ
れる。従って、上記載置台１０４上に載置されたウェハ
Ｗ上の被処理膜、例えばシリコン酸化膜を均一にエッチ
ング処理することができる。
【００２５】本発明によれば、マイクロ波発生室１３４
内で生じたＴＥ11モードのマイクロ波を、上記本発明に
かかる変形導波管１３０等を介することにより調整し、
マイクロ波伝搬方向に略垂直な断面形状において、磁力
線方向の径方向に対して曲率が小さいプロフィルを有す
るマイクロ波電界分布をもつマイクロ波を、プラズマ発
生室１２２内に伝搬することが可能となる。従って、最
適なマイクロ波電界強度分布をもつマイクロ波から、均
一な密度分布を有するプラズマを得ることが可能とな
り、被処理体に対して均一なプラズマ処理を行うことが
できる。
内で生じたＴＥ11モードのマイクロ波を、上記本発明に
かかる変形導波管１３０等を介することにより調整し、
マイクロ波伝搬方向に略垂直な断面形状において、磁力
線方向の径方向に対して曲率が小さいプロフィルを有す
るマイクロ波電界分布をもつマイクロ波を、プラズマ発
生室１２２内に伝搬することが可能となる。従って、最
適なマイクロ波電界強度分布をもつマイクロ波から、均
一な密度分布を有するプラズマを得ることが可能とな
り、被処理体に対して均一なプラズマ処理を行うことが
できる。
【００２６】以上、本発明の好適な実施例について、半
導体ウェハ上のシリコン酸化膜をエッチング処理するプ
ラズマエッチング処理装置を例に挙げて説明したが、本
発明はかかる構成に限定されるものではない。当業者で
あれば、特許請求の範囲の技術的思想の範疇において、
さまざまな形態のマイクロ波プラズマ処理装置を想到し
得るはずであり、それらさまざまな形態のマイクロ波プ
ラズマ処理装置についても、本発明の技術的範囲に当然
属するものと解される。
導体ウェハ上のシリコン酸化膜をエッチング処理するプ
ラズマエッチング処理装置を例に挙げて説明したが、本
発明はかかる構成に限定されるものではない。当業者で
あれば、特許請求の範囲の技術的思想の範疇において、
さまざまな形態のマイクロ波プラズマ処理装置を想到し
得るはずであり、それらさまざまな形態のマイクロ波プ
ラズマ処理装置についても、本発明の技術的範囲に当然
属するものと解される。
【００２７】上記実施の形態において、導波管のマイク
ロ波伝搬方向に略垂直な断面形状を３形態挙げて説明し
たが、本発明は上記形態に限定されるものではない。本
発明は、導波管のマイクロ波伝搬方向に略垂直な断面形
状を変形させることによってマイクロ波を調整し、磁力
線方向の径方向に対して曲率が小さいプロフィルを有す
るマイクロ波電界分布を形成するものであれば、いかな
る断面形状の導波管であっても、上記マイクロ波プラズ
マ処理装置に適用することが可能である。また、上記実
施の形態において、絶縁壁及びプラズマ発生室の形状を
それぞれ導波管の形状と同一あるいは相似させたが、本
発明は上記組合わせによる構成に限定されず、それぞれ
異なる形状のものを組み合わせることも可能である。
ロ波伝搬方向に略垂直な断面形状を３形態挙げて説明し
たが、本発明は上記形態に限定されるものではない。本
発明は、導波管のマイクロ波伝搬方向に略垂直な断面形
状を変形させることによってマイクロ波を調整し、磁力
線方向の径方向に対して曲率が小さいプロフィルを有す
るマイクロ波電界分布を形成するものであれば、いかな
る断面形状の導波管であっても、上記マイクロ波プラズ
マ処理装置に適用することが可能である。また、上記実
施の形態において、絶縁壁及びプラズマ発生室の形状を
それぞれ導波管の形状と同一あるいは相似させたが、本
発明は上記組合わせによる構成に限定されず、それぞれ
異なる形状のものを組み合わせることも可能である。
【００２８】上記実施の形態ではエッチング装置を例に
挙げて説明したが、本発明は導波管等を用いたマイクロ
波プラズマ処理装置に適用することが可能であるため、
例えばアッシング装置等にも適用可能である。また、上
記実施の形態ではウェハを例に挙げて説明したが、例え
ば本発明はこのほかにもＬＣＤ用ガラス基板等のプラズ
マ処理にも適用可能である。
挙げて説明したが、本発明は導波管等を用いたマイクロ
波プラズマ処理装置に適用することが可能であるため、
例えばアッシング装置等にも適用可能である。また、上
記実施の形態ではウェハを例に挙げて説明したが、例え
ば本発明はこのほかにもＬＣＤ用ガラス基板等のプラズ
マ処理にも適用可能である。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、従来のマイクロ波
プラズマ処理装置において、上記マイクロ波発生室内の
マグネトロンで発振したＴＥ11モードのマイクロ波が、
略円形導波管内を通過する際に、略円形導波管の内壁の
形状に応じて歪みを生じ、マイクロ波伝搬方向に略垂直
な断面形状において、マイクロ波電界強度分布が磁力線
方向の径方向に対して強いピーク値を有していた。この
マイクロ波電界強度分布は、プラズマ発生室において励
起されるＥＣＲプラズマの密度に反映するため、プラズ
マの密度分布が不均一になり、被処理体の均一のとれた
プラズマ処理が行われないおそれがあった。本発明によ
ると、上記マイクロ波プラズマ処理装置において導波
管、絶縁壁及びプラズマ発生室の断面形状を変形させる
ことにより、上記マイクロ波伝搬中に導波管内におい
て、マイクロ波電界分布を調整し、プラズマ発生室内に
最適なマイクロ波電界強度分布をもつマイクロ波を供給
することにより、均一な密度分布を有するプラズマを得
ることが可能となり、被処理体に対して均一なプラズマ
処理を行うことができる。
プラズマ処理装置において、上記マイクロ波発生室内の
マグネトロンで発振したＴＥ11モードのマイクロ波が、
略円形導波管内を通過する際に、略円形導波管の内壁の
形状に応じて歪みを生じ、マイクロ波伝搬方向に略垂直
な断面形状において、マイクロ波電界強度分布が磁力線
方向の径方向に対して強いピーク値を有していた。この
マイクロ波電界強度分布は、プラズマ発生室において励
起されるＥＣＲプラズマの密度に反映するため、プラズ
マの密度分布が不均一になり、被処理体の均一のとれた
プラズマ処理が行われないおそれがあった。本発明によ
ると、上記マイクロ波プラズマ処理装置において導波
管、絶縁壁及びプラズマ発生室の断面形状を変形させる
ことにより、上記マイクロ波伝搬中に導波管内におい
て、マイクロ波電界分布を調整し、プラズマ発生室内に
最適なマイクロ波電界強度分布をもつマイクロ波を供給
することにより、均一な密度分布を有するプラズマを得
ることが可能となり、被処理体に対して均一なプラズマ
処理を行うことができる。
【図１】本発明を適用可能なＥＣＲプラズマエッチング
装置の一実施例を示す概略的な断面図である。
装置の一実施例を示す概略的な断面図である。
【図２】ＴＥ11モードのマイクロ波が本発明にかかる導
波管内を通過する際のマイクロ波伝搬方向に略垂直な断
面形状におけるマイクロ波電界強度分布である。
波管内を通過する際のマイクロ波伝搬方向に略垂直な断
面形状におけるマイクロ波電界強度分布である。
【図３】ＴＥ11モードのマイクロ波が本発明にかかる導
波管内を通過する際のマイクロ波伝搬方向に略垂直な断
面形状におけるマイクロ波電界強度分布である。
波管内を通過する際のマイクロ波伝搬方向に略垂直な断
面形状におけるマイクロ波電界強度分布である。
【図４】ＴＥ11モードのマイクロ波が本発明にかかる導
波管内を通過する際のマイクロ波伝搬方向に略垂直な断
面形状におけるマイクロ波電界強度分布である。
波管内を通過する際のマイクロ波伝搬方向に略垂直な断
面形状におけるマイクロ波電界強度分布である。
【図５】ＴＥ11モードのマイクロ波が従来の略円形導波
管内を通過する際のマイクロ波伝搬方向に略垂直な断面
形状におけるマイクロ波電界強度分布である。
管内を通過する際のマイクロ波伝搬方向に略垂直な断面
形状におけるマイクロ波電界強度分布である。
１００ 処理室 １０２ 処理容器 １０４ 載置台 １０６ 静電チャック １０８ 冷却装置 １１２ 伝熱ガス手段 １１６ 高周波電源 １１８、１２４ 導入管 １２０ 排気管 １２２ プラズマ発生室 １２８ 磁気コイル １３０ 導波管 １３２ 絶縁壁 １３４ マイクロ波発生室 Ｐ ピーク値 Ｗ ウェハ
Claims (4)
- 【請求項１】 マイクロ波発生装置から導波管により伝
搬され絶縁壁を介してプラズマ発生室に導入されるマイ
クロ波の電場とそのプラズマ発生室の近傍に配された磁
場の作用によりＥＣＲプラズマを生成し、そのＥＣＲプ
ラズマにより処理室内に載置された被処理体に対して所
定の処理を施すマイクロ波プラズマ処理装置において、 前記マイクロ波は変形導波管中をＴＥ11モードで伝搬さ
れ、前記変形導波管のマイクロ波伝搬方向に略垂直な断
面形状は、前記変形導波管中の電界強度分布が、磁力線
方向の径が前記変形導波管と実質的に同一の仮想円形導
波管中の電界強度分布よりも曲率が小さいプロフィルを
有するように、変形されていることを特徴とする、マイ
クロ波プラズマ処理装置。 - 【請求項２】 前記変形導波管の前記断面形状は、電界
方向の内径が、前記仮想円形導波管の対応する電界方向
の内径よりも小さいことを特徴とする、請求項１に記載
のマイクロ波プラズマ処理装置。 - 【請求項３】 前記絶縁壁のマイクロ波伝搬方向に対し
て略垂直な断面形状は、前記変形導波管の前記断面形状
と実質的に同一または相似を成すことを特徴とする、請
求項１または２に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。 - 【請求項４】 前記プラズマ発生室のマイクロ波伝搬方
向に対して略垂直な断面形状は、前記変形導波管の前記
断面形状と実質的に同一または相似を成すことを特徴と
する、請求項１〜３のいずれかに記載のマイクロ波プラ
ズマ処理装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8161188A JPH09321030A (ja) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
| US08/865,070 US6390018B1 (en) | 1996-05-31 | 1997-05-29 | Microwave plasma treatment apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8161188A JPH09321030A (ja) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09321030A true JPH09321030A (ja) | 1997-12-12 |
Family
ID=15730266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8161188A Withdrawn JPH09321030A (ja) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6390018B1 (ja) |
| JP (1) | JPH09321030A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2792854B1 (fr) * | 1999-04-29 | 2001-08-03 | Sidel Sa | Dispositif pour le depot par plasma micro-ondes d'un revetement sur un recipient en materiau thermoplastique |
| US20050003673A1 (en) * | 2003-07-02 | 2005-01-06 | Omid Mahdavi | Thin film resistor etch |
| EP2501610B1 (en) * | 2009-11-16 | 2014-02-19 | Kingtime International Limited | Enclosed offshore tank for storing crude oil |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2952046C2 (de) * | 1979-12-22 | 1982-04-15 | Deutsche Forschungs- und Versuchsanstalt für Luft- und Raumfahrt e.V., 5300 Bonn | Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung einer elektrischen Entladung in einem mit Überschallgeschwindigkeit strömenden Gas |
| US4866346A (en) | 1987-06-22 | 1989-09-12 | Applied Science & Technology, Inc. | Microwave plasma generator |
| DE3822229A1 (de) * | 1988-07-01 | 1990-01-04 | Messer Griesheim Gmbh | Verfahren zum elektrischen anregen eines lasergases |
| JP2530793B2 (ja) | 1991-05-14 | 1996-09-04 | 新日本製鐵株式会社 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
| US5234526A (en) | 1991-05-24 | 1993-08-10 | Lam Research Corporation | Window for microwave plasma processing device |
| EP0554039B1 (en) * | 1992-01-30 | 1996-11-20 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for generating plasma, and semiconductor processing methods |
| JPH0641633A (ja) | 1992-07-24 | 1994-02-15 | Kawasaki Steel Corp | 降伏比上昇の少ない高張力鋼材の加工方法 |
| DE4235914A1 (de) * | 1992-10-23 | 1994-04-28 | Juergen Prof Dr Engemann | Vorrichtung zur Erzeugung von Mikrowellenplasmen |
-
1996
- 1996-05-31 JP JP8161188A patent/JPH09321030A/ja not_active Withdrawn
-
1997
- 1997-05-29 US US08/865,070 patent/US6390018B1/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6390018B1 (en) | 2002-05-21 |
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