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JPH07142194A - 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

Publication number
JPH07142194A
JPH07142194A JP5286889A JP28688993A JPH07142194A JP H07142194 A JPH07142194 A JP H07142194A JP 5286889 A JP5286889 A JP 5286889A JP 28688993 A JP28688993 A JP 28688993A JP H07142194 A JPH07142194 A JP H07142194A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plasma
sample
microwave
uniformly
dielectric line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5286889A
Other languages
English (en)
Inventor
Kyoichi Komachi
恭一 小町
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority to JP5286889A priority Critical patent/JPH07142194A/ja
Publication of JPH07142194A publication Critical patent/JPH07142194A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 マイクロ波発振器23と、マイクロ波を伝送
する導波管22と、導波管22に接続された誘電体線路
20と、誘電体線路20に対向するように配置され、誘
電体線路20に対向する一端がマイクロ波を透過する耐
熱性板13で封止され、内部に試料台14が配置された
円筒形状の金属製の反応容器10と、反応容器10内に
おいて耐熱性板13に接して配置された矩形の孔17a
を有する金属板17とを備えているマイクロ波プラズマ
処理装置。 【効果】 プラズマを均一に発生させることができなが
ら、しかも試料S処理に関して不要なプラズマ発生部分
をなくし、プラズマの有効利用及び均一処理を可能にす
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はマイクロ波プラズマ処理
装置に関し、より詳細にはプラズマを利用して半導体素
子基板等にエッチング、アッシング(灰化)、CVD等
の処理を施すのに適したマイクロ波プラズマ処理装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】LSI製造プロセスにおいて、反応ガス
に外部からエネルギーを与えた際に発生するプラズマは
広く用いられており、特にプラズマを用いたドライエッ
チング技術は不可欠の基本技術となっている。
【0003】一般に、プラズマを発生させるための励起
手段としては、13.56MHzのRF(高周波)が用
いられているが、マイクロ波を用いた方が低温で高密度
のプラズマが得られ、装置の構成及び操作も簡単である
等の利点がある。しかし、従来のマイクロ波を用いたプ
ラズマ処理装置では、大きな面積に均一にプラズマを発
生させることが困難であるため、大口径の半導体基板を
均一に処理することが困難であった。
【0004】それに対して、大きな面積に均一にマイク
ロ波プラズマを発生させることが可能なマイクロ波プラ
ズマ処理装置として、本出願人が特開昭62−5600
号公報、特開昭62−99481号公報において提案し
た誘電体線路を利用する方式が知られている。このマイ
クロ波プラズマ処理装置は反応器の上部がマイクロ波の
透過が可能な耐熱性板で封止され、その上方にマイクロ
波を導入するための誘電体線路が形成された構成となっ
ている。
【0005】図5はこの種のマイクロ波プラズマ処理装
置を模式的に示した縦断面図であり、図中30は中空直
方体形状の反応容器を示している。この反応容器30は
上部壁を除く全体がAl等の金属を用いて形成され、そ
の側壁は二重構造となっており、その内部は冷却水が流
れる冷却水通路31となっている。この冷却水通路31
の内側には反応室32が形成されており、反応室32の
上部はマイクロ波の透過が可能で、かつ誘電損失が小さ
い石英ガラス、Al23 等の耐熱性板13により気密
状態に封止されている。また、反応室32内部の耐熱性
板13と対向する箇所には、試料Sを載置するための試
料台34が配設されており、反応室32の下部壁には図
示しない排気装置に接続される排気口35が形成され、
反応室32を構成する一側壁には反応室32内に所要の
反応ガスを供給するためのガス供給管36が接続されて
いる。
【0006】一方、反応容器30の上方には誘電損失が
小さいフッ素樹脂、ポリエチレンあるいはポリスチレン
等を用いて形成された誘電体線路20が配設され、誘電
体線路20の外側には誘電体線路20を覆うアルミニウ
ム等の金属板を用いて形成された蓋体21が配設されい
る。また、誘電体線路20には導波管22が接続され、
導波管22にはマイクロ波発振器23が連結されてお
り、マイクロ波発振器23から発振されたマイクロ波が
誘電体線路20に導入されるようになっている。
【0007】このように構成されたマイクロ波プラズマ
処理装置を用い、試料S表面にエッチング処理等を施す
場合、まず試料台34上に試料Sを載置し、次に冷却水
通路31内に冷却水を循環させた後、排気口35から排
気して反応室32を所要の真空度に設定し、この後ガス
供給管36から反応ガスを供給する。次いで、マイクロ
波発振器23においてマイクロ波を発振させ、導波管2
2を介して誘電体線路20にマイクロ波を導入し、誘電
体線路20の下方に電界を形成する。形成された電界は
耐熱性板13を通過して反応室32内に至り、プラズマ
を発生させ、このプラズマによって試料S表面にエッチ
ング等の処理が施される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来のマイク
ロ波プラズマ処理装置においては、プラズマを均一に発
生させるために、マイクロ波の伝搬特性等を考慮して反
応容器30の内部形状が直方体形状となっている。しか
しながら、反応容器30の内部形状が直方体形状である
と、プラズマが反応室32内の角部にも発生するため、
試料Sが円形のSiウエハ等である場合に、角部のプラ
ズマを処理に直接関係させることができず無駄になると
いう課題があった。また円形の試料Sを処理することが
多いことから試料台34も通常平面視円形状をしてお
り、プラズマの流れが試料台34の形状に対応せず、試
料S表面へプラズマが均一に供給されず、均一処理を行
うことができないという課題があった。
【0009】本発明はこのような課題に鑑みなされたも
のであって、プラズマを均一に発生させることができな
がら、しかも試料処理に関して不要なプラズマ発生部分
をなくし、プラズマの有効利用及び均一処理を可能とす
る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。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係るマイクロ波プラズマ処理装置は、マイク
ロ波発生手段と、マイクロ波を伝送する導波管と、該導
波管に接続された誘電体線路と、該誘電体線路に対向す
るように配置され、該誘電体線路に対向する一端がマイ
クロ波を透過する耐熱性板で封止され、内部に試料台が
配置された円筒形状の金属製の反応容器と、該反応容器
内において前記耐熱性板に接して配置された矩形の孔を
有する金属板とを備えていることを特徴としている。
【0011】
【作用】上記マイクロ波プラズマ処理装置では、マイク
ロ波が前記誘電体線路を伝搬する際、該誘電体線路に垂
直な方向にも、電界が形成される。そして、この電界に
よって前記耐熱性板の下に前記誘電体線路と平行的にプ
ラズマが発生するので、マイクロ波が前記誘電体線路に
垂直方向に供給され、前記耐熱性板の下にプラズマを発
生させているとみなすことができる。また主要部の形状
が略矩形形状である前記誘電体線路は、その上面が金属
板からなる蓋体により覆われているので、前記誘電体線
路上のマイクロ波電力はマイクロ波の伝搬方向に垂直な
面に関し、及び伝搬方向に関してどの地点においてもほ
ぼ同じと考えられる。
【0012】従って、反応容器内において前記耐熱性板
に接して配置された矩形の孔を有する金属板を備えてい
ることにより、前記矩形の孔から反応室に均一にマイク
ロ波電力が供給され、前記反応室でのプラズマの均一発
生が可能となる。
【0013】また、前記反応容器の内部空間が円筒形状
であるので、発生した均一なプラズマが前記反応室内で
円筒形状に拡散する。したがって、プラズマの流れが前
記試料台の形状に対応することとなり、前記試料表面に
プラズマが均一に供給され、均一な処理を行うことが可
能となると共に、不要なプラズマ発生部分がなくなり、
プラズマを効率良く処理に用いることが可能となる。
【0014】
【実施例及び比較例】以下、本発明に係るマイクロ波プ
ラズマ処理装置の実施例及び比較例を図面に基づいて説
明する。なお、実施例に係るマイクロ波プラズマ処理装
置の構成は図5に示した従来のマイクロ波プラズマ処理
装置の構成と略同様であるため、ここでは同じ部分の説
明は省略し、従来のものと相違する箇所についてのみそ
の構成を説明する。また、従来例と同一の構成部品には
同一の符合を付すこととする。図2は実施例に係るマイ
クロ波プラズマ処理装置を示した模式的縦断面図であ
り、図3は金属板が設置された状態の反応容器を示した
平面図である。図中10は中空円筒形状の反応容器を示
しており、反応容器10は上部壁を除く全体がAl、ス
テンレス等の金属を用いて形成され、その側壁は二重構
造となっており、その内部は冷却水が流れる冷却水通路
11となっている。この冷却水通路11の内側には反応
室12が形成されており、反応室12の上部はマイクロ
波の透過が可能で、かつ誘電損失が小さな材料、例えば
石英ガラスまたはAl23 板等を用いて形成された耐
熱性板13により気密状態に封止されている。耐熱性板
13直下にはAlを用いて形成された金属板17が設置
されており、この金属板17の所定箇所には矩形の孔1
7aが形成されている。また、反応室12内部の金属板
17と対向する箇所には、試料Sを載置するための試料
台14が配設されており、反応室12の下部壁には図示
しない排気装置に接続される排気口15が形成され、反
応室12を構成する一側壁には反応室12内に所要の反
応ガスを供給するためのガス供給管16が接続されてい
る。
【0015】このように構成されたマイクロ波プラズマ
処理装置を用い、円形のSiウエハ等の試料S表面にプ
ラズマ処理等を行う場合、図5に示した従来の装置の場
合と同様に行うことにより、誘電体線路20の下方に電
界が形成され、形成された電界は耐熱性板13を透過
し、さらに矩形の孔17を通って円筒形状の反応室12
内に至り、均一なプラズマが生成される。この均一なプ
ラズマが反応室12内の試料S周辺に円筒形状に導か
れ、試料Sの表面を均一に処理する。
【0016】図4は実施例及び比較例に係るマイクロ波
プラズマ処理装置において、発生させたプラズマの発生
効率を評価するために、イオン電流密度を測定した結果
を示したグラフである。
【0017】なおイオン電流密度の測定は、試料台14
上であって耐熱性板13から下方に50mmの位置にイ
オン電流測定用プローブを置き、ガスとしてArを用
い、反応室12内の圧力を10mTorrに設定し、マ
イクロ波発振器23から1kWのマイクロ波電力を供給
し、前記イオン電流測定用プローブに流れる電流を測定
した。イオン電流密度は電流を前記イオン電流測定用プ
ローブの電極面積で割ることにより求めた。
【0018】実施例3として、反応容器10の内径を3
10mm、金属板17に設けられた矩形の孔17aの寸
法を縦200mm×横200mmにそれぞれ設定した場
合におけるイオン電流密度を測定した。また比較例とし
て、図5に示した従来の装置において、反応容器30の
寸法を縦300mm×横300mmに設定した場合につ
いても同様に実験を行い、イオン電流密度を測定した。
ただし、いずれの装置においても誘電体線路20として
厚さ20mm、長さ500mm、幅300mmのふっ素
樹脂を用いた。
【0019】図4から明らかなように実施例に係る装置
では、平均イオン電流密度が20mA/cm2 、イオン
電流密度の均一性が±5%であったのに対し、比較例に
係る装置では、平均イオン電流密度が約13mA/cm
2 、イオン電流密度の均一性が±8%であった。このよ
うに耐熱性板13の下に矩形の孔17aを有する金属板
17が接して設置され、かつ円筒形状の反応容器10が
配設されていることにより、供給される平均イオン電流
密度を高くかつ均一にし、プラズマの均一発生及び有効
利用が可能になる。
【0020】以上説明したように実施例に係るマイクロ
波プラズマ処理装置にあっては、反応容器10内におい
て耐熱性板13に接して配置された矩形の孔17aを有
する金属板17とを備えているので、マイクロ波を矩形
の孔17aから反応容器10内へ導入することにより、
反応室12に均一にマイクロ波電力を供給し、反応室1
2内でプラズマを均一に発生させることができる。
【0021】また反応容器10の内部空間が円筒形状で
あるので、発生した均一なプラズマを反応室12内で円
筒形状に拡散させることにより、プラズマの流れを試料
台14の円形形状に対応させ、試料S表面にプラズマを
均一に供給して均一な処理を行うことができると共に、
不要なプラズマ発生部分をなくし、プラズマを効率良く
処理に用いることができる。
【0022】なお本実施例では、金属板17にAlを用
いた場合を例とって説明したが、別の実施例では、金属
板17にステンレス等を用いても良い。
【0023】
【発明の効果】以上詳述したように本発明に係るマイク
ロ波プラズマ処理装置においては、マイクロ波発生手段
と、マイクロ波を伝送する導波管と、該導波管に接続さ
れた誘電体線路と、該誘電体線路に対向するように配置
され、該誘電体線路に対向する一端がマイクロ波を透過
する耐熱性板で封止され、内部に試料台が配置された円
筒形状の金属製の反応容器と、該反応容器内において耐
熱性板に接して配置された矩形の孔を有する金属板とを
備えているので、前記矩形の孔から反応室へ均一にマイ
クロ波電力を供給し、前記反応室でのプラズマの均一発
生を行うことができる。
【0024】また前記反応容器の内部空間が円筒形状で
あるので、発生した均一なプラズマを前記反応室内で円
筒形状に拡散させることにより、プラズマの流れを前記
試料台の形状に対応させ、前記試料表面にプラズマを均
一に供給し、均一な処理を行うことができると共に、不
要なプラズマ発生部分をなくし、プラズマを効率良く処
理に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】マイクロ波プラズマ処理装置におけるマイクロ
波による電界発生部分を模式的に示した縦断面図であ
る。
【図2】本発明に係るマイクロ波プラズマ処理装置の実
施例を模式的に示した縦断面図である。
【図3】実施例に係る金属板が設置された状態の反応容
器を示した平面図である。
【図4】実施例及び比較例に係るマイクロ波プラズマ処
理装置におけるイオン電流密度の密度分布を示したグラ
フである。
【図5】従来のマイクロ波プラズマ処理装置を模式的に
示した縦断面図である。
【符号の説明】
10 反応容器 13 耐熱性板 14 試料台 17 金属板 17a 矩形の孔 20 誘電体線路 22 導波管 23 マイクロ波発振器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/3065

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マイクロ波発生手段と、マイクロ波を伝
    送する導波管と、該導波管に接続された誘電体線路と、
    該誘電体線路に対向するように配置され、該誘電体線路
    に対向する一端がマイクロ波を透過する耐熱性板で封止
    され、内部に試料台が配置された円筒形状の金属製の反
    応容器と、該反応容器内において前記耐熱性板に接して
    配置された矩形の孔を有する金属板とを備えていること
    を特徴とするマイクロ波プラズマ処理装置。
JP5286889A 1993-11-16 1993-11-16 マイクロ波プラズマ処理装置 Pending JPH07142194A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5286889A JPH07142194A (ja) 1993-11-16 1993-11-16 マイクロ波プラズマ処理装置

Applications Claiming Priority (1)

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JP5286889A JPH07142194A (ja) 1993-11-16 1993-11-16 マイクロ波プラズマ処理装置

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JPH07142194A true JPH07142194A (ja) 1995-06-02

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ID=17710319

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JP5286889A Pending JPH07142194A (ja) 1993-11-16 1993-11-16 マイクロ波プラズマ処理装置

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JP (1) JPH07142194A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7728251B2 (en) 2004-10-29 2010-06-01 Sharp Kabushiki Kaisha Plasma processing apparatus with dielectric plates and fixing member wavelength dependent spacing

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7728251B2 (en) 2004-10-29 2010-06-01 Sharp Kabushiki Kaisha Plasma processing apparatus with dielectric plates and fixing member wavelength dependent spacing

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