JP3889280B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3889280B2 JP3889280B2 JP2002000944A JP2002000944A JP3889280B2 JP 3889280 B2 JP3889280 B2 JP 3889280B2 JP 2002000944 A JP2002000944 A JP 2002000944A JP 2002000944 A JP2002000944 A JP 2002000944A JP 3889280 B2 JP3889280 B2 JP 3889280B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plasma
- processing apparatus
- insulating plate
- antenna member
- planar antenna
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等に対してマイクロ波により生じたプラズマを作用させて処理を施す際に使用されるプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体製品の高密度化及び高微細化に伴い半導体製品の製造工程において、成膜、エッチング、アッシング等の処理のためにプラズマ処理装置が使用される場合があり、特に、０．１ｍＴｏｒｒ（１３．３ｍＰａ）〜数１０ｍＴｏｒｒ（数Ｐａ）程度の比較的圧力が低い高真空状態でも安定してプラズマを立てることができることからマイクロ波を用いて、或いはマイクロ波とリング状のコイルからの磁場とを組み合わせて高密度プラズマを発生させるマイクロ波プラズマ装置が使用される傾向にある。
このようなプラズマ処理装置は、特開平３−１９１０７３号公報、特開平５−３４３３３４号公報や本出願人による特開平９−１８１０５２号公報等に開示されている。ここで、マイクロ波を用いた一般的なプラズマ処理装置を図８を参照して概略的に説明する。図８は従来の一般的なプラズマ処理装置を示す概略構成図である。
【０００３】
図８において、このプラズマ処理装置２は、真空引き可能になされた処理容器４内に半導体ウエハＷを載置する載置台６を設けており、この載置台６に対向する天井部にマイクロ波を透過する円板状の窒化アルミ等よりなる絶縁板８を気密に設けている。
そして、この絶縁板８の上面に厚さ数ｍｍ程度の円板状の平面アンテナ部材１０と、必要に応じてこの平面アンテナ部材１０の半径方向におけるマイクロ波の波長を短縮するための例えば誘電体よりなる遅波材１２を設置している。この遅波材１２の上方には、内部に冷却水を流す冷却水流路１４が形成された天井冷却ジャケット１６が設けられており、遅波材１２等を冷却するようになっている。そして、アンテナ部材１０には多数の、例えば略円形の貫通孔よりなるマイクロ波放射孔１８が形成されている。このマイクロ波放射孔１８は一般的には、同心円状に配置されたり、或いは螺旋状に配置されている。そして、平面アンテナ部材１０の中心部に同軸導波管２０の内部ケーブル２２を接続して図示しないマイクロ波発生器より発生した、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を導くようになっている。そして、マイクロ波をアンテナ部材１０の半径方向へ放射状に伝搬させつつアンテナ部材１０に設けたマイクロ波放射孔１８からマイクロ波を放出させてこれを絶縁板８に透過させて、下方の処理容器４内へマイクロ波を導入し、このマイクロ波により処理容器４内の処理空間Ｓにプラズマを立てて半導体ウエハにエッチングや成膜などの所定のプラズマ処理を施すようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、処理容器４の天井部を区画する絶縁板８は、一般的には誘電損失が比較的低い窒化アルミ（ＡｌＮ）等を用いて大部分のマイクロ波を下方へ透過するようになっているが、このアンテナ部材１０の周辺部近傍では、処理容器４の壁面でマイクロ波が反射され、しかも誘電体よりなる遅波材１２や絶縁板８中をマイクロ波が透過することからファラデー効果により、アンテナ部材１０や絶縁板８の円周方向に沿った定在波が発生し易くなる。この結果、処理容器４の側壁と絶縁板８の周辺部との間で、矢印に示すような異常放電２４が発生し、プラズマ密度の面内均一性が劣化するばかりか、異常放電２４によるスパッタ現象によりプロセス処理に悪影響を与える、といった問題点があった。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、平面アンテナ部材等の周辺部において円周方向へ向かう定在波の発生を抑制することにより、この部分での異常放電の発生を防止することが可能であり、更にプラズマ形成領域周辺部からのマイクロ波の漏れを防止できる電力効率の高いプラズマ処理装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に規定する発明は、天井部が開口されて内部が真空引き可能になされた処理容器と、前記処理容器の天井部の開口に気密に装着された絶縁板と、被処理体を載置するために前記処理容器内に設けられた載置台と、前記絶縁板の上方に設けられて所定のピッチで形成された複数のマイクロ波放射孔からプラズマ発生用のマイクロ波を前記絶縁板を透過させて前記処理容器内へ導入する平面アンテナ部材と、前記平面アンテナ部材の上方に設けられて前記マイクロ波の波長を短縮するための遅波材と、前記処理容器内へ所定のガスを導入するガス供給手段とを有するプラズマ処理装置において、前記平面アンテナ部材の周辺部と前記処理容器内のプラズマ形成領域の周辺部との間にくし歯状のファラデーシールド電極手段を設けるように構成したことを特徴とするプラズマ処理装置である。
これによれば、ファラデーシールド電極手段により平面アンテナ部材の周辺部近傍において円周方向へ向かう定在波の発生が抑制されるので、この部分における異常放電の発生を防止することが可能となる。この結果、処理容器内におけるプラズマ密度の面内均一性を高めることができ、しかも、プラズマ処理に悪影響を与えるスパッタの発生も抑制することが可能となる。
【０００６】
この場合、例えば請求項２に規定するように、前記ファラデーシールド電極手段は、前記処理容器の半径方向へ延びる複数のくし部材を有している。
また、例えば請求項３に規定するように、前記くし部材の長さは、前記マイクロ波が前記絶縁板を伝搬する時の波長の実質的に１／４以上の長さに設定されている。
【０００７】
また、例えば請求項４に規定するように、前記くし部材のピッチは、前記マイクロ波が前記絶縁板を伝搬する時の波長の実質的に１／４以下の長さに設定されている。
また、例えば請求項５に規定するように、前記ファラデーシールド電極手段の前記くし部材は、前記絶縁板の内部に埋め込まれている。
【０００８】
請求項６に規定する発明は、天井部が開口されて内部が真空引き可能になされた処理容器と、前記処理容器の天井部の開口に気密に装着された絶縁板と、被処理体を載置するために前記処理容器内に設けられた載置台と、前記絶縁板の上方に設けられて所定のピッチで形成された複数のマイクロ波放射孔からプラズマ発生用のマイクロ波を前記絶縁板を透過させて前記処理容器内へ導入する平面アンテナ部材と、前記平面アンテナ部材の上方に設けられて前記マイクロ波の波長を短縮するための遅波材と、前記処理容器内へ所定のガスを導入するガス供給手段とを有するプラ前記処理容器内へ所定のガスを導入するガス供給手段とを有するプラズマ処理装置において、前記平面アンテナ部材の周辺部には、ファラデーシールド効果を発生させる複数のシールド溝が形成されていることを特徴とするプラズマ処理装置である。
これによれば、ファラデーシールド効果を発生させる複数のシールド溝により平面アンテナ部材の周辺部近傍において円周方向へ向かう定在波の発生が抑制されるので、この部分における異常放電の発生を防止することが可能となる。この結果、処理容器内におけるプラズマ密度の面内均一性を高めることができ、しかも、プラズマ処理に悪影響を与えるスパッタの発生も抑制することが可能となる。
【０００９】
この場合、例えば請求項７に規定するように、前記シールド溝は、前記処理容器の半径方向へ延びている。
また、例えば請求項８に規定するように、前記シールド溝の長さは、前記マイクロ波が前記遅波材を伝搬する時の波長の実質的に１／４以上の長さに設定されている。
【００１０】
また、例えば請求項９に規定するように、前記シールド溝のピッチは、前記マイクロ波が前記遅波材を伝搬する時の波長の実質的に１／４以下の長さに設定されている。
また、例えば請求項１０に規定するように、前記平面アンテナ部材の周辺部と前記処理容器内のプラズマ形成領域の周辺部との間にくし歯状のファラデーシールド電極手段を設けるように構成している。
これによれば、ファラデーシールド効果を発生させる複数のシールド溝とファラデーシールド電極手段との相乗効果により、平面アンテナ部材の周辺部近傍において円周方向へ向かう定在波の発生を一層抑制することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の係るプラズマ処理装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係るプラズマ処理装置の一例を示す構成図、図２は図１に示すプラズマ処理装置の平面アンテナ部材を示す平面図、図３はファラデーシールド電極手段を示す平面図、図４はプラズマ処理装置の一部を示す拡大断面図である。
本実施例においてはプラズマ処理装置をプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）処理に適用した場合について説明する。図示するようにこのプラズマ処理装置３０は、例えば側壁や底部がアルミニウム等の導体により構成されて、全体が筒体状に成形された処理容器３２を有しており、内部は密閉された処理空間Ｓとして構成されて、この処理空間Ｓがプラズマ形成領域となる。
【００１２】
この処理容器３２内には、上面に被処理体としての例えば半導体ウエハＷを載置する載置台３４が収容される。この載置台３４は、例えばアルマイト処理したアルミニウム等により凸状に平坦になされた略円柱状に形成されており、この下部は同じくアルミニウム等により円柱状になされた支持台３６により支持されると共にこの支持台３６は処理容器３２内の底部に絶縁材３８を介して設置されている。
上記載置台３４の上面には、ここにウエハを保持するための静電チャック或いはクランプ機構（図示せず）が設けられ、この載置台３４及び支持台３６は給電線４０を介してマッチングボックス４２及び例えば１３．５６ＭＨｚのバイアス用高周波電源４４に接続されている。尚、このバイアス用高周波電源４４を設けない場合もある。
【００１３】
上記載置台３４を支持する支持台３６には、プラズマ処理時のウエハを冷却するための冷却水等を流す冷却ジャケット４６が設けられる。尚、必要に応じてこの載置台３４中に加熱用ヒータを設けてもよい。
上記処理容器３２の側壁には、ガス供給手段として、容器内にプラズマ用ガス、例えばアルゴンガスを供給する石英パイプ製のプラズマガス供給ノズル４８や処理ガス、例えばデポジションガスを導入するための例えば石英パイプ製の処理ガス供給ノズル５０が設けられ、これらのノズル４８、５０はそれぞれガス供給路５２、５４によりマスフローコントローラ５６、５８及び開閉弁６０、６２を介してそれぞれプラズマガス源６４及び処理ガス源６６に接続されている。処理ガスとしてのデポジションガスは、ＳｉＨ4 、Ｏ2 、Ｎ2 ガス等を用いることができる。
【００１４】
また、容器側壁の外側には、この内部に対してウエハを搬入・搬出する時に開閉するゲートバルブ６８が設けられると共に、この側壁を冷却する冷却ジャケット６９が設けられる。また、容器底部には、排気口７０が設けられると共に、この排気口７０には図示されない真空ポンプが介接された排気路７２が接続されており、必要に応じて処理容器３２内を所定の圧力まで真空引きできるようになっている。
そして、処理容器３２の天井部は開口されて、ここに例えばＡｌＮなどのセラミック材よりなるマイクロ波に対しては透過性を有する全体の厚さが２０ｍｍ程度の絶縁板７４がＯリング等のシール部材７６を介して気密に設けられる。そして、この絶縁板７４の周辺部に本発明の特徴とするファラデーシールド電極手段７７が設けられる。尚、このファラデーシールド電極手段７７の構造については後述する。
【００１５】
そして、この絶縁板７４の上面に、また本発明の特徴とする円板状の平面アンテナ部材７８と高誘電率特性を有する遅波材８０とが設けられる。具体的にはこの平面アンテナ部材７８は、上記処理容器３２と一体的に成形されている導電性の中空円筒状容器よりなる導波箱８２の底板として構成され、前記処理容器３２内の上記載置台３４に対向させて設けられる。尚、上記平面アンテナ部材７８の構造については後述する。
この導波箱８２及び上記処理容器３２は共に接地されると共に、この導波箱８２の上部の中心には、同軸導波管８４の外管８４Ａが接続され、内部の内部ケーブル８４Ｂは、上記遅波材８０の中心の貫通孔８６を通って上記平面アンテナ部材７８の中心部に接続される。そして、この同軸導波管８４は、モード変換器８８及び導波管９０を介して例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波発生器９２に接続されており、上記平面アンテナ部材７８へマイクロ波を伝搬するようになっている。この周波数は２．４５ＧＨｚに限定されず、他の周波数、例えば８．３５ＧＨｚを用いてもよい。この導波管としては、断面円形或いは矩形の導波管や同軸導波管を用いることができる。上記導波箱８２の上部には、内部に冷却水を流す冷却水流路９４が形成された天井冷却ジャケット９６が設けられており、上記遅波材８０等を冷却するようになっている。そして、上記導波箱８２内であって、平面アンテナ部材７８の上面には、上記高誘電率特性を有する遅波材８０を設けて、この波長短縮効果により、マイクロ波の管内波長を短くしている。この遅波材８０としては、例えば上記絶縁板７４と同じ材料である窒化アルミ等を用いることができる。
【００１６】
上記平面アンテナ部材７８は、８インチサイズのウエハ対応の場合には、例えば直径が３００〜４００ｍｍ、厚みが１〜数ｍｍ、例えば５ｍｍの導電性材料よりなる、例えば表面が銀メッキされた銅板或いはアルミ板よりなり、この円板には、図２にも示すように例えば円形の貫通孔よりなる多数のマイクロ波放射孔９８が、アンテナ部材７８に略均等に配置させて設けられている。このマイクロ波放射孔９８の配置形態は、特に限定されず、例えば同心円状、螺旋状、或いは放射状に配置させてもよい。そして、この平面アンテナ部材７８の周辺部には、本発明の特徴とする、ファラデーシールド効果を発生させる複数のシールド溝１００（図２参照）が形成されている。具体的には、上記各シールド溝１００は、平面アンテナ部材７８の半径方向に沿って形成されていると共に、この平面アンテナ部材９８の周方向に沿って所定の間隔（ピッチ）でもって配列されている。各シールド溝１００は、上述のように円形のアルミ板の周辺部を細長い矩形状の閉じられた溝状に打ち抜くことにより形成されており、アンテナ部材７８の外周端側は、幅Ａ１が５ｍｍ程度の押さえ代１０２となって、図４にも示すように、この押さえ代１０２の部分を保持することによりこのアンテナ部材７８を固定すると共にこの部分を接地している。
【００１７】
各シールド溝１００の幅Ｗ１は、例えば１〜９ｍｍ程度に設定されると共に、長さＬ１は、上記マイクロ波が上記遅波材８０を伝搬する時の波長の実質的に１／４以上の長さに設定している。また、隣設される各シールド溝１００のピッチＰ１は、上記マイクロ波が上記遅波材８０を伝搬する時の波長の実質的に１／４以下の長さに設定しており、これにより、上記アンテナ部材７８の周辺部近傍において円周方向に向かう定在波をできるだけ発生させないようにしている。ここで、上述のようにマイクロ波の周波数を２．４５ＧＨｚとし、上記遅波材８０の材料を誘電率が９程度の窒化アルミ（ＡｌＮ）であると仮定すると、上記遅波材８０を伝搬するマイクロ波の波長λ１は略４０ｍｍ程度である。従って、この１／４波長は１０ｍｍ程度であるので、上記シールド溝１００の長さＬ１は略１０ｍｍ以上とし、ピッチＰ１は略１０ｍｍ以下とする。この長さＬ１を過度に大きくすると、プラズマ形成領域が減少してしまうので、この長さＬ１の最大値は、例えば４０ｍｍ程度が好ましい。
【００１８】
また、上記絶縁板７４の周辺部に設けられる上記ファラデーシールド電極手段７７は、図３にも示すように全体が例えばアルミニウム等の導電性材料によりくし歯状に成形されている。具体的には、このファラデーシールド電極手段７７は、図３にも示すように、円形リング状になされたシールド本体７７Ａとこのリング状のシールド本体７７Ａの内面よりその中心方向へ延びる、すなわち処理容器３２の半径方向へ延びる複数のくし部材７７Ｂとにより形成されており、このくし部材７７Ｂはリング状のシールド本体７７Ａの周方向に沿って所定の間隔（ピッチ）でもって配列されている。
【００１９】
上記各くし部材７７Ｂの幅Ｗ２は、例えば１〜９ｍｍ程度に設定されると共に、長さＬ２は、上記マイクロ波が上記絶縁板７４を伝搬する時の波長の実質的に１／４以上の長さに設定している。また、隣設される各くし部材７７ＢのピッチＰ２は、上記マイクロ波が上記遅波材８０を伝搬する時の波長の実質的に１／４以下の長さに設定しており、これにより、上記絶縁板７４の周辺部近傍において円周方向に向かう定在波をできるだけ発生させないようにしている。ここで、上述のようにマイクロ波の周波数を２．４５ＧＨｚとし、上記絶縁板７４の材料を、上記遅波材９０の材料と同じ誘電率が９程度の窒化アルミ（ＡｌＮ）であると仮定すると、上記絶縁板７４を伝搬するマイクロ波の波長λ１は略４０ｍｍ程度である。従って、この１／４波長は１０ｍｍ程度であるので、上記くし部材７７Ｂの長さＬ２は略１０ｍｍ以上とし、ピッチＰ２は略１０ｍｍ以下とする。この長さＬ２を過度に大きくすると、プラズマ形成領域が減少してしまうので、この長さＬ２の最大値は、例えば４０ｍｍ程度が好ましい。
【００２０】
そして、このように形成されたファラデーシールド電極手段７７は、図１にも示すように、上記リング状のシールド本体７７Ａを、上記処理容器３２の内壁に形成した凹部に挟み込み、また、くし部材７７Ｂを上記絶縁板７４の内部に埋め込んでいる。具体的には、上記絶縁板７４を、上部絶縁板部材７４Ａと下部絶縁板部材７４Ｂとに２つに分割して形成しており、これらの上部絶縁板部材７４Ａと下部絶縁板部材７４Ｂとを、これらの周辺部に上記くし部材７７Ｂを挟み込むようにして密接させて結合することにより、上記くし部材７７Ｂを絶縁板７４内に埋め込むようにしている。
【００２１】
次に、以上のように構成されたプラズマ処理装置を用いて行なわれる処理方法について説明する。
まず、ゲートバルブ６８を介して半導体ウエハＷを搬送アーム（図示せず）により処理容器３２内に収容し、リフタピン（図示せず）を上下動させることによりウエハＷを載置台３４の上面の載置面に載置する。
そして、処理容器３２内を所定のプロセス圧力、例えば０．０１〜数Ｐａの範囲内に維持して、プラズマガス供給ノズル４８から例えばアルゴンガスを流量制御しつつ供給すると共に処理ガス供給ノズル５０から例えばＳｉＨ4 、Ｏ2 、Ｎ2 等のデポジションガスを流量制御しつつ供給する。同時にマイクロ波発生器９２にて発生したマイクロ波を、導波管９０及び同軸導波管８４を介して平面アンテナ部材７８に供給して処理空間Ｓに、遅波材８０によって波長が短くされたマイクロ波を導入し、これにより処理空間Ｓにプラズマを発生させて所定のプラズマ処理、例えばプラズマＣＶＤによる成膜処理を行う。
【００２２】
ここで、マイクロ波発生器８２にて発生した例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波はモード変換後に例えばＴＥＭモードで同軸導波管８４内を伝搬して導波箱８２内の平面アンテナ部材７８に到達し、内部ケーブル８４Ｂの接続された円板状のアンテナ部材７８の中心部から放射状に周辺部に伝搬される間に、このアンテナ部材７８に同心円状或いは螺旋状に略均等に多数形成された円形のマイクロ波放射孔９８から絶縁板７４を透過させてアンテナ部材７８の直下の処理空間Ｓにマイクロ波を導入する。
このマイクロ波により励起されたアルゴンガスがプラズマ化し、この下方に拡散してここで処理ガスを活性化して活性種を作り、この活性種の作用でウエハＷの表面に処理、例えばプラズマＣＶＤ処理が施されることになる。
【００２３】
ここで、マイクロ波が平面アンテナ部材７８の中心部からその周辺部に伝搬する際に、誘電体物質よりなる遅波材８０や絶縁板７４のファラデー効果によってマイクロ波の振動面が回転して、平面アンテナ部材７８の周辺部や絶縁板７４の周辺部に、その周方向に沿った定在波が発生する恐れが生ずる。しかしながら、本発明にあっては、平面アンテナ部材７８の周辺部に、ファラデーシールド効果を発生させる複数のシールド溝１００を形成しており、また、絶縁板７４の周辺部にもファラデーシールド電極手段を設けているので、上述したような周方向に向かうような定在波の発生を略確実に阻止することができる。
【００２４】
すなわち、平面アンテナ部材７８の周辺部にて、この円周方向に沿って発生しよとうする定在波は、この部分に形成したシールド溝１００によってその発生が阻止される。また、絶縁板７４の周辺部にて、この円周方向に沿って発生しようとする定在波も、この部分に設けたファラデーシールド電極手段７７のくし部材７７Ｂによってその発生が阻止される。
従って、処理容器３２内の天井部の周辺部において異常放電が発生することを防止でき、この結果、プラズマ密度の処理空間Ｓ内における面内方向の均一性を大幅に向上させることが可能となる。
また、ここではファラデーシールド電極手段７７のくし部材７７Ｂを、絶縁板７４内へ埋め込むような形態で設けているので、このくし部材７７Ｂと平面アンテナ部材７８との間で異常放電が発生することも防止できる。
【００２５】
上記実施例では、ファラデーシールド電極手段７７を、絶縁板７４の周辺部に設けた場合を例にとって説明したが、この設置位置に限定されず、平面アンテナ部材７８の周辺部とプラズマ形成領域（処理空間Ｓ）の周辺部との間ならばどの位置に設置しても、前述したと同様な作用効果を発揮できる。例えば図５に示すように、上記ファラデーシールド電極手段７７を、絶縁板７４の上面側、すなわち絶縁板７４とアンテナ部材７８との間に設置するようにしてもよい。
また、ここでは平面アンテナ部材７８に形成した矩形状のシールド溝１００は、４辺が完全に囲まれた形状であるが、これに限定されず、例えば図６に示すようにシールド溝１００の外周側の押さえ代１０２（図２参照）の部分も切り抜き、このシールド溝１００の形状を、その一側が外周側へ開放された矩形状となるように形成してもよい。
【００２６】
また、平面アンテナ部材７８に形成されるマイクロ波放射孔９８の形状は円形に限定されず、例えば長溝のスリット形状等でもよく、また、このスリット形状の放射孔９８を、図７に示すようにＴ字状に配列させるようにしてもよい。
また、ここでは遅波材８０や絶縁板７４の材料として窒化アルミを用いた場合を例にとって説明したが、これに限定されず、アルミナや石英等の他の誘電体物質も用いることができる。
また、ここでは、ファラデーシールド電極手段７７と平面アンテナ部材７８のシールド溝１００との双方を設けて、両者の機能を相乗的に作用させて定在波の発生を抑制させる場合を例にとって説明したが、これに限定されず、少なくとも両者のいずれか一方の構成を採用するようにしてもよい。
尚、本実施例では、半導体ウエハに成膜処理する場合を例にとって説明したが、これに限定されず、プラズマエッチング処理、プラズマアッシング処理等の他のプラズマ処理にも適用することができる。
また、被処理体としても半導体ウエハに限定されず、ガラス基板、ＬＣＤ基板等に対しても適用することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のプラズマ処理装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
請求項１〜５に係る発明によれば、ファラデーシールド電極手段により平面アンテナ部材の周辺部近傍において円周方向へ向かう定在波の発生が抑制されるので、この部分における異常放電の発生を防止することができる。この結果、処理容器内におけるプラズマ密度の面内均一性を高めることができ、しかも、プラズマ処理に悪影響を与えるスパッタの発生も抑制することができる。
請求項６〜９に係る発明によれば、ファラデーシールド効果を発生させる複数のシールド溝により平面アンテナ部材の周辺部近傍において円周方向へ向かう定在波の発生が抑制されるので、この部分における異常放電の発生を防止することができる。この結果、処理容器内におけるプラズマ密度の面内均一性を高めることができ、しかも、プラズマ処理に悪影響を与えるスパッタの発生も抑制することができる。
請求項１０に係る発明によれば、ファラデーシールド効果を発生させる複数のシールド溝とファラデーシールド電極手段との相乗効果により、平面アンテナ部材の周辺部近傍において円周方向へ向かう定在波の発生を一層抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプラズマ処理装置の一例を示す構成図である。
【図２】図１に示すプラズマ処理装置の平面アンテナ部材を示す平面図である。
【図３】ファラデーシールド電極手段を示す平面図である。
【図４】プラズマ処理装置の一部を示す拡大断面図である。
【図５】本発明のプラズマ処理装置の変形例の一部を示す部分拡大図である。
【図６】本発明のプラズマ処理装置の平面アンテナ部材の変形例を示す平面図である。
【図７】本発明のプラズマ処理装置の平面アンテナ部材のマイクロ波放射孔の変形例を示す平面図である。
【図８】従来の一般的なプラズマ処理装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
３０ プラズマ処理装置
３２ 処理容器
３４ 載置台
４８，５０ ノズル（ガス供給手段）
７４ 絶縁板
７４Ａ 上部絶縁板部材
７４Ｂ 下部絶縁板部材
７７ ファラデーシールド電極手段
７７Ａ シールド本体
７７Ｂ くし部材
７８ 平面アンテナ部材
８０ 遅波材
９２ マイクロ波発生器
９８ マイクロ波放射孔
Ｓ 処理空間（プラズマ形成領域）
Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等に対してマイクロ波により生じたプラズマを作用させて処理を施す際に使用されるプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体製品の高密度化及び高微細化に伴い半導体製品の製造工程において、成膜、エッチング、アッシング等の処理のためにプラズマ処理装置が使用される場合があり、特に、０．１ｍＴｏｒｒ（１３．３ｍＰａ）〜数１０ｍＴｏｒｒ（数Ｐａ）程度の比較的圧力が低い高真空状態でも安定してプラズマを立てることができることからマイクロ波を用いて、或いはマイクロ波とリング状のコイルからの磁場とを組み合わせて高密度プラズマを発生させるマイクロ波プラズマ装置が使用される傾向にある。
このようなプラズマ処理装置は、特開平３−１９１０７３号公報、特開平５−３４３３３４号公報や本出願人による特開平９−１８１０５２号公報等に開示されている。ここで、マイクロ波を用いた一般的なプラズマ処理装置を図８を参照して概略的に説明する。図８は従来の一般的なプラズマ処理装置を示す概略構成図である。
【０００３】
図８において、このプラズマ処理装置２は、真空引き可能になされた処理容器４内に半導体ウエハＷを載置する載置台６を設けており、この載置台６に対向する天井部にマイクロ波を透過する円板状の窒化アルミ等よりなる絶縁板８を気密に設けている。
そして、この絶縁板８の上面に厚さ数ｍｍ程度の円板状の平面アンテナ部材１０と、必要に応じてこの平面アンテナ部材１０の半径方向におけるマイクロ波の波長を短縮するための例えば誘電体よりなる遅波材１２を設置している。この遅波材１２の上方には、内部に冷却水を流す冷却水流路１４が形成された天井冷却ジャケット１６が設けられており、遅波材１２等を冷却するようになっている。そして、アンテナ部材１０には多数の、例えば略円形の貫通孔よりなるマイクロ波放射孔１８が形成されている。このマイクロ波放射孔１８は一般的には、同心円状に配置されたり、或いは螺旋状に配置されている。そして、平面アンテナ部材１０の中心部に同軸導波管２０の内部ケーブル２２を接続して図示しないマイクロ波発生器より発生した、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を導くようになっている。そして、マイクロ波をアンテナ部材１０の半径方向へ放射状に伝搬させつつアンテナ部材１０に設けたマイクロ波放射孔１８からマイクロ波を放出させてこれを絶縁板８に透過させて、下方の処理容器４内へマイクロ波を導入し、このマイクロ波により処理容器４内の処理空間Ｓにプラズマを立てて半導体ウエハにエッチングや成膜などの所定のプラズマ処理を施すようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、処理容器４の天井部を区画する絶縁板８は、一般的には誘電損失が比較的低い窒化アルミ（ＡｌＮ）等を用いて大部分のマイクロ波を下方へ透過するようになっているが、このアンテナ部材１０の周辺部近傍では、処理容器４の壁面でマイクロ波が反射され、しかも誘電体よりなる遅波材１２や絶縁板８中をマイクロ波が透過することからファラデー効果により、アンテナ部材１０や絶縁板８の円周方向に沿った定在波が発生し易くなる。この結果、処理容器４の側壁と絶縁板８の周辺部との間で、矢印に示すような異常放電２４が発生し、プラズマ密度の面内均一性が劣化するばかりか、異常放電２４によるスパッタ現象によりプロセス処理に悪影響を与える、といった問題点があった。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、平面アンテナ部材等の周辺部において円周方向へ向かう定在波の発生を抑制することにより、この部分での異常放電の発生を防止することが可能であり、更にプラズマ形成領域周辺部からのマイクロ波の漏れを防止できる電力効率の高いプラズマ処理装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に規定する発明は、天井部が開口されて内部が真空引き可能になされた処理容器と、前記処理容器の天井部の開口に気密に装着された絶縁板と、被処理体を載置するために前記処理容器内に設けられた載置台と、前記絶縁板の上方に設けられて所定のピッチで形成された複数のマイクロ波放射孔からプラズマ発生用のマイクロ波を前記絶縁板を透過させて前記処理容器内へ導入する平面アンテナ部材と、前記平面アンテナ部材の上方に設けられて前記マイクロ波の波長を短縮するための遅波材と、前記処理容器内へ所定のガスを導入するガス供給手段とを有するプラズマ処理装置において、前記平面アンテナ部材の周辺部と前記処理容器内のプラズマ形成領域の周辺部との間にくし歯状のファラデーシールド電極手段を設けるように構成したことを特徴とするプラズマ処理装置である。
これによれば、ファラデーシールド電極手段により平面アンテナ部材の周辺部近傍において円周方向へ向かう定在波の発生が抑制されるので、この部分における異常放電の発生を防止することが可能となる。この結果、処理容器内におけるプラズマ密度の面内均一性を高めることができ、しかも、プラズマ処理に悪影響を与えるスパッタの発生も抑制することが可能となる。
【０００６】
この場合、例えば請求項２に規定するように、前記ファラデーシールド電極手段は、前記処理容器の半径方向へ延びる複数のくし部材を有している。
また、例えば請求項３に規定するように、前記くし部材の長さは、前記マイクロ波が前記絶縁板を伝搬する時の波長の実質的に１／４以上の長さに設定されている。
【０００７】
また、例えば請求項４に規定するように、前記くし部材のピッチは、前記マイクロ波が前記絶縁板を伝搬する時の波長の実質的に１／４以下の長さに設定されている。
また、例えば請求項５に規定するように、前記ファラデーシールド電極手段の前記くし部材は、前記絶縁板の内部に埋め込まれている。
【０００８】
請求項６に規定する発明は、天井部が開口されて内部が真空引き可能になされた処理容器と、前記処理容器の天井部の開口に気密に装着された絶縁板と、被処理体を載置するために前記処理容器内に設けられた載置台と、前記絶縁板の上方に設けられて所定のピッチで形成された複数のマイクロ波放射孔からプラズマ発生用のマイクロ波を前記絶縁板を透過させて前記処理容器内へ導入する平面アンテナ部材と、前記平面アンテナ部材の上方に設けられて前記マイクロ波の波長を短縮するための遅波材と、前記処理容器内へ所定のガスを導入するガス供給手段とを有するプラ前記処理容器内へ所定のガスを導入するガス供給手段とを有するプラズマ処理装置において、前記平面アンテナ部材の周辺部には、ファラデーシールド効果を発生させる複数のシールド溝が形成されていることを特徴とするプラズマ処理装置である。
これによれば、ファラデーシールド効果を発生させる複数のシールド溝により平面アンテナ部材の周辺部近傍において円周方向へ向かう定在波の発生が抑制されるので、この部分における異常放電の発生を防止することが可能となる。この結果、処理容器内におけるプラズマ密度の面内均一性を高めることができ、しかも、プラズマ処理に悪影響を与えるスパッタの発生も抑制することが可能となる。
【０００９】
この場合、例えば請求項７に規定するように、前記シールド溝は、前記処理容器の半径方向へ延びている。
また、例えば請求項８に規定するように、前記シールド溝の長さは、前記マイクロ波が前記遅波材を伝搬する時の波長の実質的に１／４以上の長さに設定されている。
【００１０】
また、例えば請求項９に規定するように、前記シールド溝のピッチは、前記マイクロ波が前記遅波材を伝搬する時の波長の実質的に１／４以下の長さに設定されている。
また、例えば請求項１０に規定するように、前記平面アンテナ部材の周辺部と前記処理容器内のプラズマ形成領域の周辺部との間にくし歯状のファラデーシールド電極手段を設けるように構成している。
これによれば、ファラデーシールド効果を発生させる複数のシールド溝とファラデーシールド電極手段との相乗効果により、平面アンテナ部材の周辺部近傍において円周方向へ向かう定在波の発生を一層抑制することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の係るプラズマ処理装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係るプラズマ処理装置の一例を示す構成図、図２は図１に示すプラズマ処理装置の平面アンテナ部材を示す平面図、図３はファラデーシールド電極手段を示す平面図、図４はプラズマ処理装置の一部を示す拡大断面図である。
本実施例においてはプラズマ処理装置をプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）処理に適用した場合について説明する。図示するようにこのプラズマ処理装置３０は、例えば側壁や底部がアルミニウム等の導体により構成されて、全体が筒体状に成形された処理容器３２を有しており、内部は密閉された処理空間Ｓとして構成されて、この処理空間Ｓがプラズマ形成領域となる。
【００１２】
この処理容器３２内には、上面に被処理体としての例えば半導体ウエハＷを載置する載置台３４が収容される。この載置台３４は、例えばアルマイト処理したアルミニウム等により凸状に平坦になされた略円柱状に形成されており、この下部は同じくアルミニウム等により円柱状になされた支持台３６により支持されると共にこの支持台３６は処理容器３２内の底部に絶縁材３８を介して設置されている。
上記載置台３４の上面には、ここにウエハを保持するための静電チャック或いはクランプ機構（図示せず）が設けられ、この載置台３４及び支持台３６は給電線４０を介してマッチングボックス４２及び例えば１３．５６ＭＨｚのバイアス用高周波電源４４に接続されている。尚、このバイアス用高周波電源４４を設けない場合もある。
【００１３】
上記載置台３４を支持する支持台３６には、プラズマ処理時のウエハを冷却するための冷却水等を流す冷却ジャケット４６が設けられる。尚、必要に応じてこの載置台３４中に加熱用ヒータを設けてもよい。
上記処理容器３２の側壁には、ガス供給手段として、容器内にプラズマ用ガス、例えばアルゴンガスを供給する石英パイプ製のプラズマガス供給ノズル４８や処理ガス、例えばデポジションガスを導入するための例えば石英パイプ製の処理ガス供給ノズル５０が設けられ、これらのノズル４８、５０はそれぞれガス供給路５２、５４によりマスフローコントローラ５６、５８及び開閉弁６０、６２を介してそれぞれプラズマガス源６４及び処理ガス源６６に接続されている。処理ガスとしてのデポジションガスは、ＳｉＨ4 、Ｏ2 、Ｎ2 ガス等を用いることができる。
【００１４】
また、容器側壁の外側には、この内部に対してウエハを搬入・搬出する時に開閉するゲートバルブ６８が設けられると共に、この側壁を冷却する冷却ジャケット６９が設けられる。また、容器底部には、排気口７０が設けられると共に、この排気口７０には図示されない真空ポンプが介接された排気路７２が接続されており、必要に応じて処理容器３２内を所定の圧力まで真空引きできるようになっている。
そして、処理容器３２の天井部は開口されて、ここに例えばＡｌＮなどのセラミック材よりなるマイクロ波に対しては透過性を有する全体の厚さが２０ｍｍ程度の絶縁板７４がＯリング等のシール部材７６を介して気密に設けられる。そして、この絶縁板７４の周辺部に本発明の特徴とするファラデーシールド電極手段７７が設けられる。尚、このファラデーシールド電極手段７７の構造については後述する。
【００１５】
そして、この絶縁板７４の上面に、また本発明の特徴とする円板状の平面アンテナ部材７８と高誘電率特性を有する遅波材８０とが設けられる。具体的にはこの平面アンテナ部材７８は、上記処理容器３２と一体的に成形されている導電性の中空円筒状容器よりなる導波箱８２の底板として構成され、前記処理容器３２内の上記載置台３４に対向させて設けられる。尚、上記平面アンテナ部材７８の構造については後述する。
この導波箱８２及び上記処理容器３２は共に接地されると共に、この導波箱８２の上部の中心には、同軸導波管８４の外管８４Ａが接続され、内部の内部ケーブル８４Ｂは、上記遅波材８０の中心の貫通孔８６を通って上記平面アンテナ部材７８の中心部に接続される。そして、この同軸導波管８４は、モード変換器８８及び導波管９０を介して例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波発生器９２に接続されており、上記平面アンテナ部材７８へマイクロ波を伝搬するようになっている。この周波数は２．４５ＧＨｚに限定されず、他の周波数、例えば８．３５ＧＨｚを用いてもよい。この導波管としては、断面円形或いは矩形の導波管や同軸導波管を用いることができる。上記導波箱８２の上部には、内部に冷却水を流す冷却水流路９４が形成された天井冷却ジャケット９６が設けられており、上記遅波材８０等を冷却するようになっている。そして、上記導波箱８２内であって、平面アンテナ部材７８の上面には、上記高誘電率特性を有する遅波材８０を設けて、この波長短縮効果により、マイクロ波の管内波長を短くしている。この遅波材８０としては、例えば上記絶縁板７４と同じ材料である窒化アルミ等を用いることができる。
【００１６】
上記平面アンテナ部材７８は、８インチサイズのウエハ対応の場合には、例えば直径が３００〜４００ｍｍ、厚みが１〜数ｍｍ、例えば５ｍｍの導電性材料よりなる、例えば表面が銀メッキされた銅板或いはアルミ板よりなり、この円板には、図２にも示すように例えば円形の貫通孔よりなる多数のマイクロ波放射孔９８が、アンテナ部材７８に略均等に配置させて設けられている。このマイクロ波放射孔９８の配置形態は、特に限定されず、例えば同心円状、螺旋状、或いは放射状に配置させてもよい。そして、この平面アンテナ部材７８の周辺部には、本発明の特徴とする、ファラデーシールド効果を発生させる複数のシールド溝１００（図２参照）が形成されている。具体的には、上記各シールド溝１００は、平面アンテナ部材７８の半径方向に沿って形成されていると共に、この平面アンテナ部材９８の周方向に沿って所定の間隔（ピッチ）でもって配列されている。各シールド溝１００は、上述のように円形のアルミ板の周辺部を細長い矩形状の閉じられた溝状に打ち抜くことにより形成されており、アンテナ部材７８の外周端側は、幅Ａ１が５ｍｍ程度の押さえ代１０２となって、図４にも示すように、この押さえ代１０２の部分を保持することによりこのアンテナ部材７８を固定すると共にこの部分を接地している。
【００１７】
各シールド溝１００の幅Ｗ１は、例えば１〜９ｍｍ程度に設定されると共に、長さＬ１は、上記マイクロ波が上記遅波材８０を伝搬する時の波長の実質的に１／４以上の長さに設定している。また、隣設される各シールド溝１００のピッチＰ１は、上記マイクロ波が上記遅波材８０を伝搬する時の波長の実質的に１／４以下の長さに設定しており、これにより、上記アンテナ部材７８の周辺部近傍において円周方向に向かう定在波をできるだけ発生させないようにしている。ここで、上述のようにマイクロ波の周波数を２．４５ＧＨｚとし、上記遅波材８０の材料を誘電率が９程度の窒化アルミ（ＡｌＮ）であると仮定すると、上記遅波材８０を伝搬するマイクロ波の波長λ１は略４０ｍｍ程度である。従って、この１／４波長は１０ｍｍ程度であるので、上記シールド溝１００の長さＬ１は略１０ｍｍ以上とし、ピッチＰ１は略１０ｍｍ以下とする。この長さＬ１を過度に大きくすると、プラズマ形成領域が減少してしまうので、この長さＬ１の最大値は、例えば４０ｍｍ程度が好ましい。
【００１８】
また、上記絶縁板７４の周辺部に設けられる上記ファラデーシールド電極手段７７は、図３にも示すように全体が例えばアルミニウム等の導電性材料によりくし歯状に成形されている。具体的には、このファラデーシールド電極手段７７は、図３にも示すように、円形リング状になされたシールド本体７７Ａとこのリング状のシールド本体７７Ａの内面よりその中心方向へ延びる、すなわち処理容器３２の半径方向へ延びる複数のくし部材７７Ｂとにより形成されており、このくし部材７７Ｂはリング状のシールド本体７７Ａの周方向に沿って所定の間隔（ピッチ）でもって配列されている。
【００１９】
上記各くし部材７７Ｂの幅Ｗ２は、例えば１〜９ｍｍ程度に設定されると共に、長さＬ２は、上記マイクロ波が上記絶縁板７４を伝搬する時の波長の実質的に１／４以上の長さに設定している。また、隣設される各くし部材７７ＢのピッチＰ２は、上記マイクロ波が上記遅波材８０を伝搬する時の波長の実質的に１／４以下の長さに設定しており、これにより、上記絶縁板７４の周辺部近傍において円周方向に向かう定在波をできるだけ発生させないようにしている。ここで、上述のようにマイクロ波の周波数を２．４５ＧＨｚとし、上記絶縁板７４の材料を、上記遅波材９０の材料と同じ誘電率が９程度の窒化アルミ（ＡｌＮ）であると仮定すると、上記絶縁板７４を伝搬するマイクロ波の波長λ１は略４０ｍｍ程度である。従って、この１／４波長は１０ｍｍ程度であるので、上記くし部材７７Ｂの長さＬ２は略１０ｍｍ以上とし、ピッチＰ２は略１０ｍｍ以下とする。この長さＬ２を過度に大きくすると、プラズマ形成領域が減少してしまうので、この長さＬ２の最大値は、例えば４０ｍｍ程度が好ましい。
【００２０】
そして、このように形成されたファラデーシールド電極手段７７は、図１にも示すように、上記リング状のシールド本体７７Ａを、上記処理容器３２の内壁に形成した凹部に挟み込み、また、くし部材７７Ｂを上記絶縁板７４の内部に埋め込んでいる。具体的には、上記絶縁板７４を、上部絶縁板部材７４Ａと下部絶縁板部材７４Ｂとに２つに分割して形成しており、これらの上部絶縁板部材７４Ａと下部絶縁板部材７４Ｂとを、これらの周辺部に上記くし部材７７Ｂを挟み込むようにして密接させて結合することにより、上記くし部材７７Ｂを絶縁板７４内に埋め込むようにしている。
【００２１】
次に、以上のように構成されたプラズマ処理装置を用いて行なわれる処理方法について説明する。
まず、ゲートバルブ６８を介して半導体ウエハＷを搬送アーム（図示せず）により処理容器３２内に収容し、リフタピン（図示せず）を上下動させることによりウエハＷを載置台３４の上面の載置面に載置する。
そして、処理容器３２内を所定のプロセス圧力、例えば０．０１〜数Ｐａの範囲内に維持して、プラズマガス供給ノズル４８から例えばアルゴンガスを流量制御しつつ供給すると共に処理ガス供給ノズル５０から例えばＳｉＨ4 、Ｏ2 、Ｎ2 等のデポジションガスを流量制御しつつ供給する。同時にマイクロ波発生器９２にて発生したマイクロ波を、導波管９０及び同軸導波管８４を介して平面アンテナ部材７８に供給して処理空間Ｓに、遅波材８０によって波長が短くされたマイクロ波を導入し、これにより処理空間Ｓにプラズマを発生させて所定のプラズマ処理、例えばプラズマＣＶＤによる成膜処理を行う。
【００２２】
ここで、マイクロ波発生器８２にて発生した例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波はモード変換後に例えばＴＥＭモードで同軸導波管８４内を伝搬して導波箱８２内の平面アンテナ部材７８に到達し、内部ケーブル８４Ｂの接続された円板状のアンテナ部材７８の中心部から放射状に周辺部に伝搬される間に、このアンテナ部材７８に同心円状或いは螺旋状に略均等に多数形成された円形のマイクロ波放射孔９８から絶縁板７４を透過させてアンテナ部材７８の直下の処理空間Ｓにマイクロ波を導入する。
このマイクロ波により励起されたアルゴンガスがプラズマ化し、この下方に拡散してここで処理ガスを活性化して活性種を作り、この活性種の作用でウエハＷの表面に処理、例えばプラズマＣＶＤ処理が施されることになる。
【００２３】
ここで、マイクロ波が平面アンテナ部材７８の中心部からその周辺部に伝搬する際に、誘電体物質よりなる遅波材８０や絶縁板７４のファラデー効果によってマイクロ波の振動面が回転して、平面アンテナ部材７８の周辺部や絶縁板７４の周辺部に、その周方向に沿った定在波が発生する恐れが生ずる。しかしながら、本発明にあっては、平面アンテナ部材７８の周辺部に、ファラデーシールド効果を発生させる複数のシールド溝１００を形成しており、また、絶縁板７４の周辺部にもファラデーシールド電極手段を設けているので、上述したような周方向に向かうような定在波の発生を略確実に阻止することができる。
【００２４】
すなわち、平面アンテナ部材７８の周辺部にて、この円周方向に沿って発生しよとうする定在波は、この部分に形成したシールド溝１００によってその発生が阻止される。また、絶縁板７４の周辺部にて、この円周方向に沿って発生しようとする定在波も、この部分に設けたファラデーシールド電極手段７７のくし部材７７Ｂによってその発生が阻止される。
従って、処理容器３２内の天井部の周辺部において異常放電が発生することを防止でき、この結果、プラズマ密度の処理空間Ｓ内における面内方向の均一性を大幅に向上させることが可能となる。
また、ここではファラデーシールド電極手段７７のくし部材７７Ｂを、絶縁板７４内へ埋め込むような形態で設けているので、このくし部材７７Ｂと平面アンテナ部材７８との間で異常放電が発生することも防止できる。
【００２５】
上記実施例では、ファラデーシールド電極手段７７を、絶縁板７４の周辺部に設けた場合を例にとって説明したが、この設置位置に限定されず、平面アンテナ部材７８の周辺部とプラズマ形成領域（処理空間Ｓ）の周辺部との間ならばどの位置に設置しても、前述したと同様な作用効果を発揮できる。例えば図５に示すように、上記ファラデーシールド電極手段７７を、絶縁板７４の上面側、すなわち絶縁板７４とアンテナ部材７８との間に設置するようにしてもよい。
また、ここでは平面アンテナ部材７８に形成した矩形状のシールド溝１００は、４辺が完全に囲まれた形状であるが、これに限定されず、例えば図６に示すようにシールド溝１００の外周側の押さえ代１０２（図２参照）の部分も切り抜き、このシールド溝１００の形状を、その一側が外周側へ開放された矩形状となるように形成してもよい。
【００２６】
また、平面アンテナ部材７８に形成されるマイクロ波放射孔９８の形状は円形に限定されず、例えば長溝のスリット形状等でもよく、また、このスリット形状の放射孔９８を、図７に示すようにＴ字状に配列させるようにしてもよい。
また、ここでは遅波材８０や絶縁板７４の材料として窒化アルミを用いた場合を例にとって説明したが、これに限定されず、アルミナや石英等の他の誘電体物質も用いることができる。
また、ここでは、ファラデーシールド電極手段７７と平面アンテナ部材７８のシールド溝１００との双方を設けて、両者の機能を相乗的に作用させて定在波の発生を抑制させる場合を例にとって説明したが、これに限定されず、少なくとも両者のいずれか一方の構成を採用するようにしてもよい。
尚、本実施例では、半導体ウエハに成膜処理する場合を例にとって説明したが、これに限定されず、プラズマエッチング処理、プラズマアッシング処理等の他のプラズマ処理にも適用することができる。
また、被処理体としても半導体ウエハに限定されず、ガラス基板、ＬＣＤ基板等に対しても適用することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のプラズマ処理装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
請求項１〜５に係る発明によれば、ファラデーシールド電極手段により平面アンテナ部材の周辺部近傍において円周方向へ向かう定在波の発生が抑制されるので、この部分における異常放電の発生を防止することができる。この結果、処理容器内におけるプラズマ密度の面内均一性を高めることができ、しかも、プラズマ処理に悪影響を与えるスパッタの発生も抑制することができる。
請求項６〜９に係る発明によれば、ファラデーシールド効果を発生させる複数のシールド溝により平面アンテナ部材の周辺部近傍において円周方向へ向かう定在波の発生が抑制されるので、この部分における異常放電の発生を防止することができる。この結果、処理容器内におけるプラズマ密度の面内均一性を高めることができ、しかも、プラズマ処理に悪影響を与えるスパッタの発生も抑制することができる。
請求項１０に係る発明によれば、ファラデーシールド効果を発生させる複数のシールド溝とファラデーシールド電極手段との相乗効果により、平面アンテナ部材の周辺部近傍において円周方向へ向かう定在波の発生を一層抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプラズマ処理装置の一例を示す構成図である。
【図２】図１に示すプラズマ処理装置の平面アンテナ部材を示す平面図である。
【図３】ファラデーシールド電極手段を示す平面図である。
【図４】プラズマ処理装置の一部を示す拡大断面図である。
【図５】本発明のプラズマ処理装置の変形例の一部を示す部分拡大図である。
【図６】本発明のプラズマ処理装置の平面アンテナ部材の変形例を示す平面図である。
【図７】本発明のプラズマ処理装置の平面アンテナ部材のマイクロ波放射孔の変形例を示す平面図である。
【図８】従来の一般的なプラズマ処理装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
３０ プラズマ処理装置
３２ 処理容器
３４ 載置台
４８，５０ ノズル（ガス供給手段）
７４ 絶縁板
７４Ａ 上部絶縁板部材
７４Ｂ 下部絶縁板部材
７７ ファラデーシールド電極手段
７７Ａ シールド本体
７７Ｂ くし部材
７８ 平面アンテナ部材
８０ 遅波材
９２ マイクロ波発生器
９８ マイクロ波放射孔
Ｓ 処理空間（プラズマ形成領域）
Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）
Claims (10)
- 天井部が開口されて内部が真空引き可能になされた処理容器と、
前記処理容器の天井部の開口に気密に装着された絶縁板と、
被処理体を載置するために前記処理容器内に設けられた載置台と、
前記絶縁板の上方に設けられて所定のピッチで形成された複数のマイクロ波放射孔からプラズマ発生用のマイクロ波を前記絶縁板を透過させて前記処理容器内へ導入する平面アンテナ部材と、
前記平面アンテナ部材の上方に設けられて前記マイクロ波の波長を短縮するための遅波材と、
前記処理容器内へ所定のガスを導入するガス供給手段とを有するプラズマ処理装置において、
前記平面アンテナ部材の周辺部と前記処理容器内のプラズマ形成領域の周辺部との間にくし歯状のファラデーシールド電極手段を設けるように構成したことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 前記ファラデーシールド電極手段は、前記処理容器の半径方向へ延びる複数のくし部材を有していることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
- 前記くし部材の長さは、前記マイクロ波が前記絶縁板を伝搬する時の波長の実質的に１／４以上の長さに設定されていることを特徴とする請求項２記載のプラズマ処理装置。
- 前記くし部材のピッチは、前記マイクロ波が前記絶縁板を伝搬する時の波長の実質的に１／４以下の長さに設定されていることを特徴とする請求項２又は３のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
- 前記ファラデーシールド電極手段の前記くし部材は、前記絶縁板の内部に埋め込まれていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
- 天井部が開口されて内部が真空引き可能になされた処理容器と、
前記処理容器の天井部の開口に気密に装着された絶縁板と、
被処理体を載置するために前記処理容器内に設けられた載置台と、
前記絶縁板の上方に設けられて所定のピッチで形成された複数のマイクロ波放射孔からプラズマ発生用のマイクロ波を前記絶縁板を透過させて前記処理容器内へ導入する平面アンテナ部材と、
前記平面アンテナ部材の上方に設けられて前記マイクロ波の波長を短縮するための遅波材と、
前記処理容器内へ所定のガスを導入するガス供給手段とを有するプラ前記処理容器内へ所定のガスを導入するガス供給手段とを有するプラズマ処理装置において、
前記平面アンテナ部材の周辺部には、ファラデーシールド効果を発生させる複数のシールド溝が形成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 前記シールド溝は、前記処理容器の半径方向へ延びていることを特徴とする請求項６記載のプラズマ処理装置。
- 前記シールド溝の長さは、前記マイクロ波が前記遅波材を伝搬する時の波長の実質的に１／４以上の長さに設定されていることを特徴とする請求項６または７記載のプラズマ処理装置。
- 前記シールド溝のピッチは、前記マイクロ波が前記遅波材を伝搬する時の波長の実質的に１／４以下の長さに設定されていることを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
- 前記平面アンテナ部材の周辺部と前記処理容器内のプラズマ形成領域の周辺部との間にくし歯状のファラデーシールド電極手段を設けるように構成したことを特徴とする請求項６乃至９のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002000944A JP3889280B2 (ja) | 2002-01-07 | 2002-01-07 | プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002000944A JP3889280B2 (ja) | 2002-01-07 | 2002-01-07 | プラズマ処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003203869A JP2003203869A (ja) | 2003-07-18 |
| JP3889280B2 true JP3889280B2 (ja) | 2007-03-07 |
Family
ID=27641184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002000944A Expired - Fee Related JP3889280B2 (ja) | 2002-01-07 | 2002-01-07 | プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3889280B2 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005251803A (ja) | 2004-03-01 | 2005-09-15 | Canon Inc | プラズマ処理装置およびその設計方法 |
| EP2053631A1 (fr) * | 2007-10-22 | 2009-04-29 | Industrial Plasma Services & Technologies - IPST GmbH | Procédé et dispositif pour le traitement par plasma de substrats au défilé |
| JP4705967B2 (ja) * | 2008-02-26 | 2011-06-22 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置 |
| JP4593652B2 (ja) * | 2008-06-06 | 2010-12-08 | 東京エレクトロン株式会社 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
| GB2468865B (en) * | 2009-03-24 | 2014-04-16 | Tri Air Developments Ltd | Improved air decontamination device |
| KR101782384B1 (ko) * | 2010-07-02 | 2017-09-28 | 삼성전자주식회사 | 마이크로웨이브 플라즈마 처리 장치 |
| US8980047B2 (en) | 2010-07-02 | 2015-03-17 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Microwave plasma processing apparatus |
| KR101870668B1 (ko) * | 2011-09-01 | 2018-08-02 | 세메스 주식회사 | 기판 처리 장치 |
| KR102175080B1 (ko) * | 2013-12-31 | 2020-11-05 | 세메스 주식회사 | 기판 처리 장치 및 방법 |
| CN110453202B (zh) * | 2019-06-28 | 2023-08-25 | 郑州磨料磨具磨削研究所有限公司 | 一种天线位置可调的波导模式转换器及mpcvd装置 |
| CN110565150B (zh) * | 2019-10-24 | 2025-02-14 | 新阳硅密（上海）半导体技术有限公司 | 屏蔽环、屏蔽装置、电镀设备及电镀方法 |
| CN114121712B (zh) * | 2020-08-31 | 2025-12-30 | 华润润安科技(重庆)有限公司 | 用于等离子清洗设备的压框结构 |
-
2002
- 2002-01-07 JP JP2002000944A patent/JP3889280B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003203869A (ja) | 2003-07-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9252001B2 (en) | Plasma processing apparatus, plasma processing method and storage medium | |
| JP3496560B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JP3828539B2 (ja) | マイクロ波プラズマ処理装置、プラズマ処理方法及びマイクロ波放射部材 | |
| JP5805227B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JP5438205B2 (ja) | プラズマ処理装置用の天板及びプラズマ処理装置 | |
| JP3478266B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JP3430959B2 (ja) | 平面アンテナ部材、これを用いたプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 | |
| JP4366856B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
| WO2007046414A1 (ja) | 処理装置 | |
| JP4093212B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JP3889280B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
| KR101411171B1 (ko) | 플라즈마 처리 장치 | |
| JP4554065B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JPWO2009044798A1 (ja) | プラズマ処理装置およびプラズマ密度分布の調整方法 | |
| JP2008182102A (ja) | 天板部材及びこれを用いたプラズマ処理装置 | |
| JP4747404B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JP2011029416A (ja) | 平面アンテナ部材およびこれを備えたプラズマ処理装置 | |
| JP4252220B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JP4709192B2 (ja) | プラズマ処理装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050405 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050603 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060829 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061027 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20061128 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20061129 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |