JPH11345801A

JPH11345801A - 真空処理装置

Info

Publication number: JPH11345801A
Application number: JP14961598A
Authority: JP
Inventors: Masaru Kasai; 西優葛; Makoto Muto; 藤真武
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 1998-05-29
Filing date: 1998-05-29
Publication date: 1999-12-14

Abstract

(57)【要約】【課題】被処理物の処理の面内均一性に優れた真空処
理装置を提供する。【解決手段】真空容器１の内部に形成された処理室２
と、真空容器１の内部にプロセスガスを導入するために
真空容器１の側壁２８に形成されたガス導入口８と、被
処理物Ｓの表面全体にラジカルを均一に供給するために
真空容器１の内部に設けられたシャワーノズル手段３５
と、を備える。シャワーノズル手段３５は、互いに離間
して配置された整流板３６及び分散板３７を有し、分散
板３７は被処理物Ｓの表面に対面して配置され、整流板
３６には、ガス導入口８を介して真空容器１の内部に導
入されたプロセスガスの流れを整えるためのガス整流口
３８が形成され、分散板３７には、ガス整流口３８を通
過したラジカルを被処理物Ｓの表面全体に均一に分散す
るためのガス噴出口３９が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プロセスガスを励
起させて生成したラジカルによって、半導体用ウエハ基
板や液晶表示用ガラス基板等といった被処理物の表面を
処理する真空処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は、従来の真空処理装置の一例とし
て、いわゆるダウンフロータイプに属する放電分離型の
ケミカルドライエッチング装置（以下、「ＣＤＥ装置」
と言う。）を示している。このＣＤＥ装置は、半導体用
ウエハ基板や液晶表示用ガラス基板等といった被処理物
に対してエッチング処理やアッシング処理を実施するた
めの装置である。

【０００３】図５において符号１は真空容器を示し、こ
の真空容器１の内部に処理室２が形成されている。処理
室２の内部には載置台３が設けられており、この載置台
３の上には被処理物Ｓが載置されている。なお、載置台
３には図示しない温度調節機構が設けられており、この
温度調節機構によって被処理物Ｓの温度を制御できるよ
うになっている。

【０００４】真空容器１の底板４には排気口５が形成さ
れており、この排気口５には、一端が真空ポンプ（図示
を省略）に接続された排気管６が取り付けられている。

【０００５】真空容器１の天板を構成する上蓋７の中央
にはガス導入口８が形成されており、このガス導入口８
にはフッ素樹脂で形成されたガス導入管９が取り付けら
れている。

【０００６】このガス導入管９には石英管１０の一端が
接続されており、この石英管１０の他端には封止部材１
１が取り付けられ、この封止部材１１の内部にはガス流
路１９が形成されている。封止部材１１にはガス輸送管
１８の一端が接続されており、ガス輸送管１８の他端は
配管２０及び配管２１に分岐している。

【０００７】配管２０及び配管２１には、第１の流量調
整弁２２を有する第１のガスボンベ２３及び第２の流量
調整弁２４を有する第２のガスボンベ２５がそれぞれ接
続されている。第１のガスボンベ２３には例えばフッ素
系のガスが充填され、第２のガスボンベ２５には例えば
酸素ガスが充填され、これらのボンベ２３、２５はガス
供給手段２６を構成する。なお、図示しない第３のガス
ボンベに塩素系のガスを充填することもできる。

【０００８】石英管１０の途中にはマイクロ波導波管１
２を備えたラジカル生成手段、すなわちプラズマ発生装
置１３が石英管１０を取り囲むようにして設けられてお
り、このプラズマ発生装置１３によって取り囲まれた石
英管１０の内部にプラズマ発生室１４が形成されてい
る。このようにプラズマ発生室１４は真空容器１の外部
に設置されている。マイクロ波導波管１２にはマイクロ
波発生器２７が接続されている。

【０００９】さらに、真空容器１の上蓋（天板）７に設
けられたガス導入口８を介して処理室２の内部に導入さ
れたラジカル（エッチング種）を、被処理物Ｓの表面全
体にわたって均一に供給するために、処理室２の上部に
ガス貯留室１５を形成するようにしてシャワーノズル１
６が設けられている。そして、シャワーノズル１６には
多数のガス噴出口１７が形成されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の真空処理装置においては、真空容器１の上蓋７
にガス導入口８を形成してそこにガス導入管９を取り付
け、このガス導入管９に石英管１０を接続しているの
で、真空容器１の内部のメンテナンスの際に上蓋７を開
放するためには上蓋７から石英管１０を切り離す必要が
あり、また、作業終了後には再接続しなければならない
ので、極めて不便であった。

【００１１】また、被処理物Ｓを測定し、監視するため
の装置、例えば被処理物Ｓの表面に形成された薄膜の厚
さを測定するための膜厚測定器等を真空処理装置に追加
設置する場合、従来の真空処理装置では上蓋７にガス導
入管９、石英管１０等が設けられているので、真空容器
１の上蓋７上に膜厚測定器等の機器を追加設置すること
が難しかった。

【００１２】図６は上述した問題を解決するために、図
５に示した真空処理装置の構成を一部変更したものであ
り、図６に示したように真空容器１の側壁２８にガス導
入口８を形成し、ガス導入管９を真空容器１の上蓋７で
はなく側壁２８に取り付けた真空処理装置である。この
ようにすれば、上蓋７の取り外し及び取り付けが容易と
なり、また、上蓋７の上面に膜厚測定器等の機器を配置
し易くなる。

【００１３】しかしながら、図６に示した真空処理装置
のようにガス導入口８を真空容器１の側壁２８に形成し
てラジカルを含むプロセスガスを側方から真空容器１内
に導入した場合には、処理室２内へのラジカルのフロー
が不均一となり、ひいては被処理物Ｓに対するラジカル
の供給が不均一となり、このため、被処理物Ｓの処理の
面内均一性が劣化してしまう。

【００１４】図７は、図６に示した真空処理装置を用い
て被処理物Ｓをエッチング処理した場合のエッチング分
布の測定結果を示している。エッチング条件は、反応性
ガスとしてＣＦ₄ガス、Ｏ₂ガス、Ｃｌ₂ガスを用いて、
マイクロ波パワー＝７００Ｗ、圧力＝４０Ｐａ、載置台
温度＝２５℃である。図７に示したように、従来の真空
処理装置では、エッチング処理の面内不均一性が±２８
％にまで達してしまう。

【００１５】次に、図８は従来のダウンフロータイプの
真空処理装置の他の例を示しており、この真空処理装置
においては、真空容器１の内部に設けたシャワーノズル
１６の直近上部でプラズマを形成するタイプの装置であ
る。この真空処理装置は、半導体用ウエハ基板や液晶表
示用ガラス基板等といった被処理物に対してエッチング
処理やアッシング処理を実施するための装置である。

【００１６】図８に示した従来の真空処理装置は、シャ
ワーノズル１６とマイクロ波透過部材２９とで仕切られ
て形成されたプラズマ発生室３０を備えている。このプ
ラズマ発生室３０には、真空容器１の側壁２８に形成さ
れたガス導入口３１が連通しており、このガス導入口３
１にはガス輸送管３２が接続されている。

【００１７】また、真空容器１内部の上方には、上蓋７
とマイクロ波透過部材２９とで囲まれたマイクロ波導入
空間３３が形成されており、このマイクロ波導入空間３
３には、真空容器１の側壁２８に形成されたマイクロ波
導入口３４が連通している。このマイクロ波導入口３４
には石英管１０が接続されており、マイクロ波発生器２
７で発生させたマイクロ波を石英管１０を介してマイク
ロ波導入空間３３に導入する。

【００１８】一方、ガス導入口３１を介してプラズマ発
生室３０の内部にプロセスガスが導入され、このプロセ
スガスに、マイクロ波透過部材２９を透過してプラズマ
発生室３０に導入されたマイクロ波が印加され、放電に
よってプラズマＰが発生する。そして、プラズマＰによ
って生成されたラジカルがシャワーノズル１６を通って
被処理物Ｓの表面に供給される。

【００１９】しかしながら、この従来の真空処理装置に
おいては、放電及びプラズマＰの分布が被処理物Ｓとの
位置関係において図８に示したように偏ってしまう場合
があり、このような場合には被処理物Ｓに対するラジカ
ルの供給が不均一となって、被処理物Ｓの処理の面内均
一性が劣化してまう。

【００２０】本発明は、上述した種々の問題点に鑑みて
なされたものであって、被処理物の処理の面内均一性に
優れた真空処理装置を提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明による真空処理装
置は、プロセスガスを励起させて生成したラジカルによ
って被処理物の表面を処理する真空処理装置において、
内部を真空排気可能な真空容器と、前記真空容器の内部
に形成された処理室と、前記真空容器の内部にプロセス
ガスを導入するために前記真空容器の側壁に形成された
ガス導入口と、前記被処理物の表面全体にラジカルを均
一に供給するために前記真空容器の内部に設けられたシ
ャワーノズル手段と、を備え、前記シャワーノズル手段
は、互いに離間して配置された整流板及び分散板を有
し、前記分散板は前記被処理物の表面に対面して配置さ
れており、前記整流板には、前記ガス導入口を介して前
記真空容器の内部に導入されたプロセスガスの流れを整
えるためのガス整流口が形成されており、前記分散板に
は、前記ガス整流口を通過したラジカルを前記被処理物
の表面全体に均一に分散するためのガス噴出口が形成さ
れていることを特徴とする。

【００２２】また、好ましくは、前記整流板と前記分散
板とは互いに平行に配置されており、前記ガス整流口は
前記整流板の中央に形成されており、前記ガス噴出口は
前記分散板の全体に多数形成されている。

【００２３】また、好ましくは、前記真空処理装置は、
プロセスガスを励起させてラジカルを生成するためのプ
ラズマ発生室を前記真空容器の外部に備え、前記プラズ
マ発生室で励起された後のプロセスガスを前記ガス導入
口を介して前記真空容器の内部に導入するようにする。

【００２４】また、好ましくは、前記真空処理装置は、
プロセスガスを励起させてラジカルを生成するためのプ
ラズマ発生室を前記真空容器の内部に備え、前記ガス導
入口を介して前記真空容器の内部に導入されたプロセス
ガスを前記プラズマ発生室で励起するようにする。

【００２５】

【発明の実施の形態】第１実施形態以下、本発明の第１実施形態による真空処理装置につい
て、図１乃至図３を参照して説明する。なお、本実施形
態による真空処理装置は、図５又は図６に示した従来の
ＣＤＥ装置の構成の一部を変更したものであり、以下で
は、従来の装置と同一の構成要素には同一符号を付して
詳細な説明は省略する。

【００２６】本実施形態による真空処理装置（ＣＤＥ装
置）はプロセスガスを励起させて生成したラジカルによ
って被処理物Ｓの表面を処理する装置であり、図１に示
したように、ガス導入口８が真空容器１の側壁２８に形
成されており、ガス導入管９は側壁２８に取り付けられ
ている。

【００２７】真空容器１の内部には、被処理物Ｓの表面
全体にラジカルを均一に供給するためのシャワーノズル
手段３５が設けられている。このシャワーノズル手段３
５は、互いに平行に離間配置された整流板３６及び分散
板３７を有し、分散板３７は被処理物Ｓの表面に対面し
て配置されている。

【００２８】整流板３６には、ガス導入口８を介して真
空容器１の内部に導入されたプロセスガスの流れを整え
るためのガス整流口３８が中央に形成されている。一
方、分散板３７には、ガス整流口３８を通過したラジカ
ルを被処理物Ｓの表面全体に均一に分散するための多数
のガス噴出口３９が形成されている。

【００２９】次に、本実施形態による真空処理装置の作
用について説明する。

【００３０】まず、排気管６及び排気口５を介して真空
容器１の内部を真空ポンプ（図示せず）によって排気し
て真空状態にする。次に、ガスボンベ２３、２５に接続
されているガス輸送管１８及び封止部材１１のガス流路
１９を介して、プロセスガスを石英管１０の一端から導
入する。

【００３１】そして、真空容器１の外部に設けられたプ
ラズマ発生装置１３のマイクロ波導波管１２を介して、
マイクロ波発生器２７からプラズマ発生室１４にマイク
ロ波を印加する。すると、プラズマ発生室１４の内部に
グロー放電が生じてプラズマＰが発生し、これによって
ラジカルが生成される。ラジカルを含んだプロセスガス
はガス導入口８を介して、上蓋７と整流板３６とで囲ま
れた空間４０に流入する。

【００３２】図２に示したように、空間４０に流入した
プロセスガスは、整流板３６の中央に形成されたガス整
流口３８を介して、整流板３６と分散板３７とによって
囲まれた空間４１に流入する。

【００３３】このように、プロセスガスは一旦空間４０
に流入した後に整流板３６の中央のガス整流口３８を介
して空間４１に流れるので、真空容器１の側方からプロ
セスガスを導入したにも係わらず、真空容器１の中央上
方から導入した場合と同じ状態を達成することができ
る。このため、分散板３７によるラジカルの分散機能を
十分に発揮させることが可能であり、被処理物の表面全
体にラジカルを均一に供給することができる。

【００３４】処理室２の内部に供給され、被処理物Ｓの
表面に到達したラジカルは、被処理物Ｓの表面の薄膜と
反応してこの薄膜をエッチングする。被処理物Ｓの表面
の薄膜と反応したラジカルは反応生成物として、排気口
５及び排気管６を介して真空ポンプによって排気され
る。

【００３５】図３は本実施形態による真空処理装置によ
って被処理物Ｓをエッチング処理した場合のエッチング
分布の測定結果を示している。エッチング条件は、従来
の真空処理装置での既述のエッチング条件（図７参照）
と同一である。つまり、エッチング条件は、反応性ガス
としてＣＦ₄ガス、Ｏ₂ガス、Ｃｌ₂ガスを用いて、マイ
クロ波パワー＝７００Ｗ、圧力＝４０Ｐａ、載置台温度
＝２５℃である。

【００３６】図３から分かるように本実施形態による真
空処理装置によれば、エッチングの面内不均一性が、従
来は±２８％であったところが±８％にまで向上した。

【００３７】以上述べたように本実施形態による真空処
理装置によれば、整流板３６及び分散板３７からなるシ
ャワーノズル手段３５を設け、真空容器１の内部に導入
されたプロセスガスの流れを整流板３６のガス整流口３
８によって一旦中央に集めて整え、しかる後に分散板３
７の多数のガス噴出口３９によってプロセスガスを分散
させるようにしたので、真空容器１の側方からプロセス
ガスを導入しているにも係わらず、被処理物Ｓの表面全
体にラジカルを均一に供給することが可能であり、エッ
チング処理の面内均一性を向上させることができる。

【００３８】また、ガス導入口８を真空容器１の側壁２
８に形成し、ガス導入管９及び石英管１０を側壁２８に
接続するようにしたので、真空容器１の上蓋７の取り付
け及び取り外し作業が容易になり、また、上蓋７の上に
膜厚測定器等の機器を配置し易くなる。

【００３９】第２実施形態次に、本発明の第２実施形態による真空処理装置につい
て、図４を参照して説明する。なお、本実施形態による
真空処理装置は、図８に示した従来の真空処理装置の構
成の一部を変更したものであるので、従来の装置と同一
の構成要素には同一符号を付して詳細な説明は省略す
る。

【００４０】本実施形態による真空処理装置はプロセス
ガスを励起させて生成したラジカルによって被処理物Ｓ
の表面を処理する装置である。

【００４１】図４に示したように本実施形態による真空
処理装置の真空容器１の内部には、被処理物Ｓの表面全
体にラジカルを均一に供給するためのシャワーノズル手
段４５が設けられている。このシャワーノズル手段４５
は、互いに平行に離間配置された整流板４６及び分散板
４７を有し、分散板４７は被処理物Ｓの表面に対面して
配置されている。

【００４２】整流板４６には、ガス導入口３１を介して
真空容器１の内部に導入されたプロセスガスの流れを整
えるためのガス整流口４８が中央に形成されている。一
方、分散板４７には、ガス整流口４８を通過したラジカ
ルを被処理物Ｓの表面全体に均一に分散するための多数
のガス噴出口４９が形成されている。

【００４３】次に、本実施形態による真空処理装置の作
用について説明する。

【００４４】真空容器１の内部に設けられたプラズマ発
生室３０においてプロセスガスにマイクロ波が印加され
てプラズマが生成され、これによってラジカルが生成さ
れる。ここで、ガス導入口３１を介してプラズマ発生室
３０に導入されたプロセスガスは、整流板４６の中央の
ガス整流口４８を介して、整流板４６と分散板４７とで
囲まれた空間５０の内部に流入する。

【００４５】このように、プラズマ発生室３０に流入し
たプロセスガスは整流板３６の中央のガス整流口３８を
介して空間５０に流れるので、真空容器１の側方からプ
ロセスガスを導入したにも係わらず、真空容器１の中央
上方から導入した場合と同じ状態を達成することができ
る。

【００４６】このため、プラズマ発生室３０内でのプラ
ズマの発生分布を整えることができると共に、分散板４
７によるラジカルの分散機能を十分に発揮させることが
でき、被処理物の表面全体にラジカルを均一に供給する
ことができる。

【００４７】以上述べたように本実施形態による真空処
理装置によれば、整流板４６及び分散板４７からなるシ
ャワーノズル手段４５を設け、真空容器１の内部に導入
されたプロセスガスの流れを整流板４６のガス整流口４
８によって一旦中央に集めて整え、しかる後に分散板４
７の多数のガス噴出口４９によってプロセスガスを分散
させるようにしたので、被処理物Ｓの表面全体にラジカ
ルを均一に供給することが可能であり、エッチング処理
の面内均一性を向上させることができる。

【００４８】なお、上述した第１及び第２の実施形態に
おいては、被処理物Ｓのエッチング処理を例にとって説
明したが、上記各実施形態は被処理物のアッシング処理
にも適用できるものである。

【００４９】また、本発明を適用し得る真空処理装置
は、第１及び第２の実施形態に示した装置に限られるも
のではなく、ラジカルを用いて被処理物を処理する各種
のダウンフロータイプの真空処理装置に適用することが
できる。

【００５０】

【発明の効果】以上述べたように本発明による真空処理
装置によれば、整流板及び分散板を有するシャワーノズ
ル手段を真空容器の内部に設け、真空容器の内部に導入
されたプロセスガスの流れを整流板のガス整流口によっ
て整え、しかる後に分散板の多数のガス噴出口によって
プロセスガスを分散するようにしたので、真空容器の側
方からプロセスガスを導入しているにも係わらず、被処
理物の表面全体にラジカルを均一に供給することが可能
であり、エッチング処理の面内均一性を向上させること
ができる。

【００５１】また、ガス導入口を真空容器の側壁に形成
したので、真空容器の上面に膜厚測定器等の機器を配置
し易くなると共に、例えば真空容器の天板を取り外し可
能な上蓋によって形成した場合には、この上蓋の取り付
け及び取り外し作業が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態による真空処理装置の概
略構成を示した縦断面図。

【図２】本発明の第１実施形態による真空処理装置の作
用を説明するための真空容器部分の縦断面図。

【図３】本発明の第１実施形態による真空処理装置を用
いて被処理物をエッチング処理した場合のエッチング分
布の測定結果を示した図。

【図４】本発明の第２実施形態による真空処理装置の概
略構成を示した縦断面図。

【図５】従来の真空処理装置の一例を示した縦断面図。

【図６】図５に示した従来の真空処理装置の構成を一部
変更して真空容器の側方からプロセスガスを導入するよ
うにした装置の作用を説明するための縦断面図。

【図７】図６に示した真空処理装置を用いて被処理物を
エッチング処理した場合のエッチング分布の測定結果を
示した図。

【図８】従来の真空処理装置の他の例を示した縦断面
図。

【符号の説明】

１真空容器２処理室８、３１ガス導入口１４、３０プラズマ発生室２８真空容器の側壁３５、４５シャワーノズル手段３６、４６整流板３７、４７分散板３８、４８ガス整流口３９、４９ガス噴出口Ｓ被処理物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プロセスガスを励起させて生成したラジカ
ルによって被処理物の表面を処理する真空処理装置にお
いて、内部を真空排気可能な真空容器と、前記真空容器の内部
に形成された処理室と、前記真空容器の内部にプロセス
ガスを導入するために前記真空容器の側壁に形成された
ガス導入口と、前記被処理物の表面全体にラジカルを均
一に供給するために前記真空容器の内部に設けられたシ
ャワーノズル手段と、を備え、前記シャワーノズル手段は、互いに離間して配置された
整流板及び分散板を有し、前記分散板は前記被処理物の
表面に対面して配置されており、前記整流板には、前記ガス導入口を介して前記真空容器
の内部に導入されたプロセスガスの流れを整えるための
ガス整流口が形成されており、前記分散板には、前記ガス整流口を通過したラジカルを
前記被処理物の表面全体に均一に分散するためのガス噴
出口が形成されていることを特徴とする真空処理装置。
【請求項２】前記整流板と前記分散板とは互いに平行に
配置されており、前記ガス整流口は前記整流板の中央に
形成されており、前記ガス噴出口は前記分散板の全体に
多数形成されていることを特徴とする請求項１記載の真
空処理装置。
【請求項３】前記真空処理装置は、プロセスガスを励起
させてラジカルを生成するためのプラズマ発生室を前記
真空容器の外部に備え、前記プラズマ発生室で励起され
た後のプロセスガスを前記ガス導入口を介して前記真空
容器の内部に導入するようにしたことを特徴とする請求
項１又は請求項２に記載の真空処理装置。
【請求項４】前記真空処理装置は、プロセスガスを励起
させてラジカルを生成するためのプラズマ発生室を前記
真空容器の内部に備え、前記ガス導入口を介して前記真
空容器の内部に導入されたプロセスガスを前記プラズマ
発生室で励起するようにしたことを特徴とする請求項１
又は請求項２に記載の真空処理装置。