JPS6231112A - マイクロ波プラズマ反応装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［概要］ 本発明は、マイクロ波プラズマ反応装置であって、マイ
クロ波プラズマＣＶＤ装置やマイクロ波プラズマエツチ
ング装置に利用されるものであり、このようなマイクロ
波プラズマ発生装置における、マイクロ波導波管に使用
される隔壁は、マイクロ波大電力に耐えるように、機械
的強度の大なる石英を使用し、一方プラズマ反応室側の
隔壁には化学的に安定なアルミナを使用するこ、とによ
り、耐久性があり信頼性の高いマイクロ波プラズマ反応
装置を提供するものである。

［産業上の利用分野］ 本発明は、マ・イクロ波プラズマ反応装置に係わり、特
に耐久性のあるマイクロ波プラズマ反応装置の構造に関
するものである。

プラズマＣＶＤ方法や、プラズマエツチング決方は、減
圧状態でマイクロ波電力により、反応ガスの放電を行わ
せ、反応ガスを化学的活性種にすることにより、通常の
熱励起では困難な化学反応により、膜を形成したりエツ
チングを行う方法であって、一般にガス圧は１０−２〜
５　Ｔｏｒｒにしてマイクロ波の放電を行わせるもので
ある。

マイクロ波プラズマを利用する場合には、マイクロ波の
波長がプラズマ発生室の寸法に近似のため、電子の加速
エネルギーを大きくすることができる利点がある。

一般にマイクロ波の周波数として、例えば２．４５ＧＨ
ｚが使用され、マイクロ波を導波管によって、プラズマ
発生室に導き、膜の形成や膜のエツチングが行われる。

然しなから、従来マイクロ波が伝送される導波管とプラ
ズマ反応室との隔壁の材料としてアルミナが使用されて
いるが、マイクロ波電力が大電力になると、誘電率が比
較的大きいことと、プラズマからの伝導によりアルミナ
が発熱して機械的強度が低下し破壊する危険がある。

従って、そ孔に代わる材料として比較的誘電率の小さく
、高温でも機械的強度の高い石英を使用すると、プラズ
マ反応室内に弗素系のガスが導入された場合に、石英が
弗素によって腐食されて、粉塵が発生するという不都合
があり、その改善が要望されている。

［従来の技術］ 第３図は、従来のマイクロ波プラズマ反応装置の模式要
部断面図である。

マイクロ波発生装置ｌがあり、マイクロ波は導波管２を
伝播して、厚みが約１ｃｎのアルミナ製の隔壁窓３を通
過してプラズマ発生室４に導入される。

プラズマ発生室４には、膜成長または膜をエツチングを
するための所定の反応ガスを導入するためのガス導入孔
５が設けられている。

プラズマ反応室６はプラズマ発生室５と開口部７を介し
て接合してあり、プラズマ反応がなされるウェハ８が載
置台９に配置されていて、また反応ガスの排気孔１０が
設けである。

例えば、このマイクロ波プラズマ反応装置を用いて、ポ
リシリコン膜をエツチングする場合を説明すると、通常
マイクロ波電力の出力はＩＫｋ程度を用い、プラズマ反
応室内の真空度を１．５Ｔｏｒｒの減圧にし、反応ガス
として四部化炭Ｓ　（ＣＦ４）ガスを流量が６００ｃｃ
／分、酸素ガスを１００ｃｃ　／分の混合ガスを導入す
る。

上記条件で、プラズマエツチングを行うと、ポリシリコ
ン膜は、エツチングレートが３０００人／分でエツチン
グされ、更にエツチングレートを大きくするためにはマ
イクロ波の電力の増大が必要になる。

例えばＩＫＨの出力を、１．５に−に増力すると、アル
ミナ窓はプラズマに曝されること及び誘電体損失のため
に温度が上昇し、しばしば破損をする結果となる。

このアルミナに代わり、誘電体損失の少なく、高温にな
っても機械的強度が低下しない石英を隔壁窓材料に使用
すると、マイクロ波を増しても破損することはないが、
四弗化炭素ガスのごとき弗素系の反応ガスを使用すると
、石英が化学的に侵食され、塵埃の発生となってＣＶＤ
成長またはエツチングに不都合を生ずるという欠点があ
る。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の、マイクロ波プラズマ発生装置では、導波管とプ
ラズマ発生室との隔壁窓として、アルミナを使用すると
マイクロ波の誘電体損失のため温度上昇して、その窓が
破損する恐れがあ°す、石英を使用すると弗素系の反応
ガスによって化学的に腐食されることが問題点である。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上記問題点を解決するための、マイクロ波プ
ラズマ反応装置を提供するもので、その解決の手段は、
マイクロ波発生装置に接続された導波管とプラズマ発生
室との隔壁はマイクロ波に対し誘電体損失の小なる石英
を使用し、一方プラズマ発生室とプラズマ反応室との隔
壁窓には、反応ガスと化学反応がしにくいアルミナを使
用することにより達成できる。

［作用］ 本発明のマイクロ波プラズマ発生装置では、マイクロ波
の隔壁窓材料として、マイクロ波電力の透過窓材料と、
プラズマ反応における化学反応用の隔壁窓とを、別個の
材料を使用することにより問題を解決するもので、マイ
クロ波電力の透過窓には誘電体損失の小なる石英を、プ
ラズマ反応室との隔壁には、化学反応に強いアルミナを
使用するもので、それぞれの隔壁窓材料に最適の材料を
使用したものである。

［実施例］ 第１図は本発明のマイクロ波プラズマ反応装置の模式要
部断面図である。

マイクロ波発生装置１１があり、マイクロ波は導波管１
２を伝播して、厚みが約１ｃ１１の誘電率の小なる石英
製の隔壁窓１３と結合する真空導波管１４を通過して、
更に化学的に強いアルミナ製の隔壁窓１５を有するプラ
ズマ発生室１６に導入される。

プラズマ発生室１６には、膜成長または膜エツチングを
するための反応ガス導入孔１７が設けられていて、ここ
から反応ガスが供給され、マイクロ波°によってプラズ
マ化がなされる。

プラズマ反応室１８はプラズマ発生室と開口部１９を介
して接合してあり、プラズマ反応がなされるウェハ２０
がプラズマ反応室内に配置されていて、反応ガスは排気
孔２１により外部に排気される。

真空導波管１４は、石英の隔壁窓１５の一方向からの減
圧による圧力を軽減するために、排気孔２２から排気を
するが、マイクロ波の漏洩電波を防止するために、金属
メツシュを排気孔の断面に設けるのがよい。

この構造では、石英製の隔壁窓１３はマイクロ波電力に
対し低損失であるので温度上昇がなく、また直接反応ガ
スと接触することがないので、化学反応による石英の腐
食がない。

またアルミナの隔壁窓は、反応ガスとの化学反応がしに
くく、従来の腐食や粉塵を発生することがない。

第２図は、本発明の他の実施例であるマイクロ波プラズ
マ反応装置の模式要部断面図である。

マイクロ波発生装置３１があり、マイクロ波は導波管３
２を伝播して、厚みが約１ｃｍ＋の石英製の隔壁窓３３
を透過して真空導波管３４に接続され、更にアルミナ製
の隔壁窓３５を介してプラズマ発生室３６に導入される
。

プラズマ発生室３６には、反応ガスを導入するためのガ
ス導入孔３７と排気孔３８が設けられていて、供給され
る反応ガスがプラズマ化されて、ウェハ３９とプラズマ
反応が行われる。

このように、石英製の結合窓が直接反応ガスと接触する
ことがなく、またアルミナの結合窓は両面が減圧されて
いるので圧力が加わらないため、破壊しにくい等、構造
的に極めて優れたマイクロ波プラズマ反応装置ができる
。

［発明の効果コ 以上、詳細に説明したように、本発明によるマイクロ波
プラズマ反応装置は、耐久性があって高性能の機能を有
し、この装置によって製造されたウェハは高品質のＣＶ
Ｄまたはエツチングがなされるという効果大なるものが
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のマイクロ波プラズマ反応装置の模式
要部断面図、 第２図は、本発明の他の実施例であるマイクロ波プラズ
マ反応装置の模式要部断面図、第３図は、従来のマイク
ロ波プラズマ反応装置の模式要部断面図、 図において、 １１はマイクロ波発生装置、１２は導波管、１３は隔壁
窓、°１４は真空導波管、 １５は隔壁窓、　　　　　　１６はプラズマ発生室１７
はのガス導入孔、　　　１８はプラズマ反応室１９は開
口部、　　　　　　２０はウェハ、２１は排気孔、　　
　　　　２２は排気孔、３１はマイクロ波発生装置、３
２は導波管、３３は隔壁窓、　　　　　　３４は真空導
波管、３５は隔壁窓、　　　　　　３６はプラズマ発生
室３７はガス導入孔、　　　　３８は排気孔、をそれぞ
れ示している。 第１図 第２図 オルＺブ７０．’／芝７°うＺ′“２紋１（！ｎ渚牟σ
ｈし口第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 マイクロ波発生装置（１１）に接続された、導波管（１
   ２）とプラズマ発生室（１６）との隔壁窓を、それぞれ
   異なる材質の二重隔壁とし、 導波管側の隔壁窓（１３）は誘電率の小なる石英を使用
   し、プラズマ反応室側の隔壁窓（１５）は化学反応に耐
   蝕性のあるアルミナを使用したことを特徴とするマイク
   ロ波プラズマ反応装置。