JPH1187094A - 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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- JPH1187094A JPH1187094A JP9250503A JP25050397A JPH1187094A JP H1187094 A JPH1187094 A JP H1187094A JP 9250503 A JP9250503 A JP 9250503A JP 25050397 A JP25050397 A JP 25050397A JP H1187094 A JPH1187094 A JP H1187094A
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- Plasma Technology (AREA)
Abstract
プットを向上させる。 【解決手段】 複数のチャンバと1つの発振器を有する
マイクロ波プラズマ処理装置において、マイクロ波の伝
搬経路を切替える切替手段を設ける。又、マイクロ波の
伝搬モードを変換する変換手段を設け、均一性を高め
る。
Description
化(アッシング)、基板表面のエッチング、又はクリー
ニング、基板表面へのドーピング、基板表面の酸化又は
窒化、基板表面上への気相化学堆積(CVD)やスパッ
タリング、プラズマ重合等に用いられるマイクロ波プラ
ズマ処理装置の技術分野に属する。
したプラズマ処理工程が採用されている。
イクロ波を用いて生成されるプラズマはプラズマ密度が
1×1010乃至1×1011ION・cm-3の高密度プラ
ズマとなり得る。
高集積化の進展に伴いプラズマ処理工程が増加してお
り、プラズマ処理の処理能力向上が強く要求されてきて
いる。
チャンバと1つのマイクロ波発振器と、1つの排気系
と、1つのガス供給系とを用い、被処理体である基板を
一枚づつ処理する枚葉式プラズマ処理装置が一般的であ
る。
た処理は、おおよそ次の工程からなる。まず、チャンバ
内雰囲気を大気に置換する工程(約20秒)、処理済の
基板をチャンバから取り出し、処理前の基板をチャンバ
内に配置する基板の交換工程(約10乃至20秒)、チ
ャンバ内を約13Pa乃至27Paの圧力になるよう排
気する排気工程(約20秒)、プロセスガスをチャンバ
内に導入して所定の圧力にするガス導入工程(約5
秒)、そして、マイクロ波エネルギーをチャンバに投入
してプラズマ処理を行う工程である。
要する時間は、基板一枚あたり約55乃至65秒とな
り、この時間は実際の半導体デバイスの製造に寄与しな
い時間となる。
10に示すように1つのマイクロ波発振器1から発振さ
れたマイクロ波を分岐導波管2で2方向に分岐させ分岐
した2方向のマイクロ波を2つのチャンバ2に導くよう
にした装置が記載されている。
ャンバで共有している為、装置の占有床面積(フットプ
リント)は比較的小さくなるものの後述するような解決
すべき技術課程(1)が内在していた。
例を示している。
波は矩形導波管4を通してチャンバ3に供給される。石
英ベルジャー8により大気と分離された、反応室では、
ガス供給管12及びコントローラー13からなるガス供
給系より供給されたガスがマイクロ波によりグロー放電
プラズマを生じる。このグロー放電プラズマにより基板
W表面に適切な処理が行われる。
合器、7はオートチューナーである。又、排気管10と
バルブ11により不図示の真空ポンプに連結される排気
系が構成されている。
一に処理するには、後述するように解決すべき技術課題
(2)が内在していた。
では、2つのチャンバ内で同時にプラズマ処理を行う
為、処理全工程に必要な時間に対するプラズマ処理に割
り当てられる時間の比率は従来のものと変わらない。
ままであった。
01モードであるが、これは導波管の短辺側で電界強度が
強くなるという特徴をもつ。
度もマイクロ波の電界強度分布に応じて分布をもつよう
になり、プラズマ処理の均一性が向上し難いものであっ
た。
マ処理する為のチャンバの複数と、プラズマを生成する
為のマイクロ波を供給するマイクロ波供給手段とを有す
るマイクロ波プラズマ処理装置において、マイクロ波発
振器から該複数のチャンバに至るマイクロ波伝搬経路に
マイクロ波の伝搬経路を切替える為の切替手段を具備す
ることを特徴とする。
為のチャンバと、プラズマを生成する為のマイクロ波を
供給するマイクロ波供給手段と、を有するマイクロ波プ
ラズマ処理装置において、マイクロ波発振器側からチャ
ンバ側へ伝搬されるマイクロ波の伝搬モードを円形導波
管のTM01モードに変換する為のモード変換手段と、該
モード変換手段と該チャンバの間にテーパー状円筒管が
設けられていることを特徴とする。
ラズマ処理装置を示している。
1にて発生したマイクロ波は矩形導波管4を介して切替
手段21に伝搬する。切替手段21はその設定に応じて
マイクロ波を導波管28或いは導波管29のいずれかに
選択的にマイクロ波を伝搬させ、対応するチャンバ3R
又はチャンバ3Lにマイクロ波を供給する。
23又は24を介して対応するチャンバ3R、3L内に
プロセスガスを供給する。30、31は大気開放用のバ
ルブである。
又は27を介して対応するチャンバよりガスを排気す
る。
圧力が影響を受けないように排気量やプロセスガス供給
量を適切に調整しておく。
有する外側の導波部材32と、内部に導波管37を有す
る内側の導波部材33からなる。
り、図2は開口34と開口35を連通させ、開口36を
遮断した状態を示している。この時は、導波管4から開
口34に伝搬されてくるマイクロ波は、内部にコーナー
をもつ導波路37を介して開口35からの導波管28に
伝搬され図1の右のチャンバ3に供給される。
回転させれば、開口34と開口36が連通し、マイクロ
波は図1の左側のチャンバ3に供給される。
給手段22、バルブ23、24、26、27切替手段2
1、発振器1等の制御は不図示のコンピュータのような
制御手段によりなされる。
理体を配置し、ゲートバルブ(不図示)を閉じる。排気
手段25の真空ポンプを作動させてバルブ26を介して
チャンバ3R内を減圧する。次いでバルブ23を開けて
ガス供給手段22から供給されるプロセスガスをチャン
バ3R内に導入し所定のプロセス圧力に維持する。この
時、図中左のチャンバ内ではプラズマ処理がなされてい
る。
了すると切替手段21の設定を変更し、マイクロ波を導
波管28側に伝搬するように伝搬経路を切り替える。
理が開始される。プラズマ処理が右のチャンバ3Rで行
われている時、左のチャンバ3L内は、プロセスガスの
供給がバルブ24を閉めることで停止され、その後、大
気開放用のバルブ31が開かれてその雰囲気が大気に置
換される。そして、ゲートバルブが開かれて、処理済の
被処理体が左チャンバ3Lより取り出され、代わりに新
しい被処理体が左チャンバ3L内に配置され、ゲートバ
ルブが閉じられる。この後の工程は、前述した右チャン
バ3Rの動作工程と同じであり、バルブ27が再び開か
れてチャンバ内が排気され、プロセスガスがバルブ24
を介して左チャンバ3L内に供給される。
処理がなされている間、別のチャンバでは、大気開放等
の雰囲気の置換、被処理体の交換、排気、プロセスガス
の導入等工程が実行出来る。よって、一方のチャンバで
のプラズマ処理が終了した後は、他方のチャンバでプラ
ズマ処理が直ちに行える。つまり、一方のチャンバでプ
ラズマ処理を行っている時、他方のチャンバは待機状態
にあるか待機状態に移行しつつあるので、マイクロ波発
振器の稼動率が高くなる。
シングから圧力の低いスパッタリングまで各種のプラズ
マ処理装置に適用できるので、チャンバ内の動作圧力条
件や処理方式によって、待機状態に至るまでの時間や実
際のプラズマ処理時間は大巾に変化し得るものであり、
稼動率が100%にならないこともあり得るが、それは
本発明の要旨からはずれるものではない。
クロ波プラズマ処理装置を示している。
符号を付して説明を省略する。
ドを円形導波管のTM01モードにモード変換する為のモ
ード変換手段40を設け、更に、テーパー導波管41を
介してチャンバ3に接続した点にある。ここで42は圧
力ゲージである。
管のTE10モードから円形導波管のTM01モードに変換
するモード変換手段40の一例を示す。
筒導波部44とが直角に交わるように接続された形状に
なっており、矩形導波部43から伝搬された例えばTE
10モードのマイクロ波はTM01モードに変換され円筒導
波部44側に伝わっていく。
り、これはちょうど円すい形の頂部を切取ったような形
をしている。
手段40の円筒導波部44の出口開口とほぼ同じ形状を
なし、内径240mm程の円形の開口46はチャンバ3
の入口開口とほぼ同じ形状をなしている。長さ(高さ)
は例えば230mmくらいである。
インチウエハーのホトレジストのプラズマアッシングを
行う場合約±20%の不均一性がウエハ面上で生じるこ
とがあった。その為に、ウエハをその面内で自転させる
ことで±10%にまで均一性を高めることが出来た。し
かしながら、プラズマ強度の不均一性が改善されたわけ
ではない。本発明によれば、電界強度が管の中心から放
射状に対称になる為、均一な強度分布をもつプラズマを
生成出来る。
エハーを面内自転させずとも8インチウエハー上のホト
レジストのアッシングレートは基板温度200℃、マイ
クロ波電力1000W、圧力約80Pa、酸素流量45
0sccmで約3μm/minとなり均一性は±5%以
下となる。
る磁場を必要としない。
ロ波プラズマ処理装置を示す模式的斜視図である。
とを組み合わせたものとみなすことが出来る。
バ3R、3Lを2つ有しており、それらに対応して、被
処理体をのせるヒーター付ステージ9、テーパー導波管
41、モード変換器40矩形導波管29をそれぞれ2つ
づつ有している。
2.45GHzのマイクロ波は矩形導波管4を通じて切
替器21に伝搬されていく。矩形導波管4は、ダミロー
ドを有するアイソレーター5やパワーモニター58や不
図示の4Eチューナーを有しており、マイクロ波の伝搬
が制御される。
波管の一方と矩形導波管4とをコーナーを用いて接続す
る。
を実行する場合には、マイクロ波はモード変換器40に
てTE10モードからTM01モードに変換され、円形テー
パー導波管41を介してチャンバ3Lに供給される。
照して後述する。
セットを載せるローディング部、53は処理済の被処理
体を複数収容する為のカセットを載せるアンロード部で
ある。
熱する予備加熱器、55は処理済の被処理体を一枚ずつ
載せて室温まで冷却する冷却器である。
グ部52、予備加熱部54、チャンバ3R、3L、冷却
部55、アンロード部53の間を搬送するアーム57を
有する搬送手段である。
付加熱ステージ9、搬送手段56、予備加熱器等の動作
を制御するコンピュータ等からなる制御手段である。
略して描かれている。
るが、右側チャンバ3Rもほぼ同様な構成である。
図中矢印の方向に不図示の駆動手段により下降させられ
て、チャンバ内が開放される。この開放状態で被処理体
Wのステージ9上への載置及びステージ9上からの取り
出しがアーム57により行われる。チャンバ及びマイク
ロ波供給機構の位置を固定したままステージが上下動し
て基板を搬入・搬出できるので基板の変換が容易であ
る。
複数の個所に設けられた開孔12Pより反応室の中心に
向けて放出され基板の下にある吸引孔10pより排出さ
れるので、プラズマ処理の均一性が増し、パーチクルも
少ない。
る。
23又は24を介してチャンバ3R、3Lに供給され
る。
ブ61又は62を介してチャンバ3R、3L内に窒素等
のパージガスを供給する。
スフローを示している。
ージガスが導入され、その後バルブ31が開かれる。こ
うしてチャンバ3L内はプロセスガス雰囲気から大気に
置換される。(工程70)。次にチャンバ3Lが開かれ
て被処理体としての基板が取り出され、新しい基板がチ
ャンバ3L内に収められる。(工程71)。チャンバ3
L内が排気手段25によって排気される(工程72)。
次にプロセスガスがバルブ24を介して導入され処理圧
力になる。(工程73)。この工程70から工程73ま
での間に、別のチャンバ3Rではプラズマ処理がなされ
ている。実際にマイクロ波が導入され処理が行われる時
間は例えば30秒乃至60秒くらいであり、工程74の
時間より短くてもよい。
は、IC製造用のシリコンウエハや化合物半導体ウエ
ハ、表示デバイス製造用の石英又はガラス等の基板が代
表的なものとして挙げられる。
被処理体上に設けられたホトレジストのアッシング;被
処理体表面のエッチングやクリーニング;被処理体上へ
のCVDやスパッタリング又はプラズマ重合等による被
膜の形成;被処理体表面へのプラズマドーピング;被処
理体表面の酸化又は窒化処理等が挙げられる。
素、酸素、窒素、He、Ne、Ar、Kr、Xe、NH
3 、N2 O 、フッ素、塩素、SiH4 、Si2 H6 、
SiCl4 、SiH2Cl2 、CF4 、CCl4 、NF3
、BF3 等から少なくとも1つ選択される通常のアッ
シング用ガス、エッチング用ガス、CVD用ガス、スパ
ッタリング用ガスである。
は、133.3Pa乃至1.3×10-2Paから各処理
条件に合ったものを選択すればよい。
のホトレジストをアッシングする場合は、プロセスガス
としてO2 を用い、圧力を133.3Pa〜13.3P
a程に圧力を保ち、酸素プラズマによってアッシングを
行う。この時のマイクロ波の投入パワーは1000〜1
400W、O2 の流量は400〜600sccm,基板
温度は200℃〜300℃が適当であり、これによりア
ッシングレートは5μm/min〜7μm/minとな
り、最適化すれば約5%のアッシングの均一性が得られ
る。
り堆積させる場合は、プロセスガスとしてSiH4 とN
2 ガスを用い、13.3Pa〜6.0Pa程に圧力を保
ち、プラズマCVDにより成膜する。
場合は、プロセスガスとしてArを用い、133.3P
a〜1.33Paの圧力でアルゴンイオンのスパッタリ
ング効果によって異物(汚れ)をクリーニングする。
動率が向上し、被処理体の単位時間当たりの処理枚数が
従来のものに比べ多くなった。
一性の高いプラズマ処理を行うことが出来た。
処理装置の模式図。
的断面図。
ズマ処理装置の模式図。
プラズマ処理装置の模式図。
周辺の模式的断面図。
排気系を示す模式図。
示す図。
Claims (14)
- 【請求項1】 被処理体をプラズマ処理する為のチャン
バの複数と、プラズマを生成する為のマイクロ波を供給
するマイクロ波供給手段とを有するマイクロ波プラズマ
処理装置において、 マイクロ波発振器から該複数のチャンバに至るマイクロ
波伝搬経路にマイクロ波の伝搬経路を切替える為の切替
手段を具備す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】 該複数のチャンバには、それぞれ共通の
ガス供給手段及び排気手段が接続されている請求項1に
記載のマイクロ波プラズマ処理装置。 - 【請求項3】 該切替手段と該複数のチャンバ間にはマ
イクロ波の伝搬モードを変換するモード変換手段が設け
られている請求項1に記載のマイクロ波プラズマ処理装
置。 - 【請求項4】 該モード変換手段はTE10モードをTM
01モードに変換する請求項3に記載のマイクロ波プラズ
マ処理装置。 - 【請求項5】 該モード変換手段と該チャンバとの間に
はテーパー円筒状管が設けられている請求項3に記載の
マイクロ波プラズマ処理装置。 - 【請求項6】 該複数のチャンバのうち1つのチャンバ
内で処理を行うとともに別のチャンバでは雰囲気の置換
基板の置換、排気及びプロセスガス導入の少なくともい
ずれか1つの工程を行うように制御する為の制御手段を
有する請求項1に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。 - 【請求項7】 該複数のチャンバのうち1つのチャンバ
にマイクロ波を供給している時、別のチャンバでは雰囲
気の置換、基板の置換、排気及びプロセスガス導入の少
なくともいずれか1つの工程を行うように制御する為の
制御手段を有する請求項1に記載のマイクロ波プラズマ
処理装置。 - 【請求項8】 請求項1に記載の装置を用いて、該複数
のチャンバのうち少なくとも1つで基板のプラズマ処理
を行うと同時に、別のチャンバの少なくとも1つでプラ
ズマ処理の為の前後の工程を行うプラズマ処理方法。 - 【請求項9】 該プラズマ処理は、アッシング、エッチ
ング、クリーニング、ドーピング、酸化、窒化、堆積、
重合の少なくともいずれか1つである請求項8に記載の
プラズマ処理方法。 - 【請求項10】 該前後の工程とは、雰囲気の置換、基
板の置換、排気及びプロセスガス導入の少なくともいず
れか1つの工程である請求項8に記載のプラズマ処理方
法。 - 【請求項11】 被処理体をプラズマ処理する為のチャ
ンバと、プラズマを生成する為のマイクロ波を供給する
マイクロ波供給手段と、を有するマイクロ波プラズマ処
理装置において、 マイクロ波発振器側からチャンバ側へ伝搬されるマイク
ロ波の伝搬モードを円形導波管のTM01モードに変換す
る為のモード変換手段と、 該モード変換手段と該チャンバの間にテーパー状円筒管
が設けら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12】 該プラズマ処理は磁場を用いずに行う
請求項11に記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項13】 請求項11に記載の装置を用いて基板
のプラズマ処理を行うプラズマ処理方法。 - 【請求項14】 該プラズマ処理は、アッシング、エッ
チング、クリーニング、ドーピング、酸化、窒化、堆
積、重合の少なくともいずれか1つである請求項13に
記載のプラズマ処理方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25050397A JP3799144B2 (ja) | 1997-09-16 | 1997-09-16 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25050397A JP3799144B2 (ja) | 1997-09-16 | 1997-09-16 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1187094A true JPH1187094A (ja) | 1999-03-30 |
JP3799144B2 JP3799144B2 (ja) | 2006-07-19 |
Family
ID=17208860
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25050397A Expired - Lifetime JP3799144B2 (ja) | 1997-09-16 | 1997-09-16 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3799144B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012014779A (ja) * | 2010-06-30 | 2012-01-19 | Ulvac Japan Ltd | 磁気記録媒体の製造方法 |
JP2016081948A (ja) * | 2014-10-10 | 2016-05-16 | スピードファム株式会社 | 局所ドライエッチング装置 |
JP2017150007A (ja) * | 2016-02-22 | 2017-08-31 | 株式会社Cnk | 処理方法及び処理装置 |
-
1997
- 1997-09-16 JP JP25050397A patent/JP3799144B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012014779A (ja) * | 2010-06-30 | 2012-01-19 | Ulvac Japan Ltd | 磁気記録媒体の製造方法 |
JP2016081948A (ja) * | 2014-10-10 | 2016-05-16 | スピードファム株式会社 | 局所ドライエッチング装置 |
JP2017150007A (ja) * | 2016-02-22 | 2017-08-31 | 株式会社Cnk | 処理方法及び処理装置 |
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---|---|
JP3799144B2 (ja) | 2006-07-19 |
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