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JP4143362B2 - Plasma processing equipment - Google Patents
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ処理装置に関し、特に、真空チャンバの内部空間の一部を遮蔽する遮蔽体を設けることにより任意のプラズマ処理分布を形成可能なプラズマ処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
プラズマを利用したドライエッチング、アッシング、薄膜堆積あるいは表面改質などのプラズマ処理は、半導体製造装置や液晶ディスプレイ製造装置など、電子産業をはじめとした各種の産業分野において広く利用されている。
【0003】
以下、このようなプラズマ処理を行う装置の一例として、マイクロ波によりプラズマを励起する「マイクロ波励起型」のプラズマ処理装置について説明する。
【0004】
図13は、マイクロ波励起型プラズマ処理装置の構造を表す模式図である。この装置は、処理チャンバ10と、この処理チャンバ10の上面に設けられた平板状の誘電体板からなる透過窓30と、透過窓30の外側に設けられたマイクロ波導波管20と、透過窓30の下方の処理空間において半導体ウェーハなどの被処理物Wを載置して保持するためのステージ16と、を有する。
【0005】
処理チャンバ10は真空排気系Eにより形成される減圧雰囲気を維持可能であり、チャンバ10の側面には、処理空間に処理ガスを導入するためのガス導入管(図示せず)が適宜設けられている。
【0006】
たとえば、このプラズマ処理装置を用いて被処理物Wの表面にエッチング処理を施す際には、まず、被処理物Wが、その表面を上方に向けた状態でステージ16の上に載置される。次いで、真空排気系Eによって処理空間が減圧状態にされた後、この処理空間に、処理ガスとしてのエッチングガスが導入される。その後、処理空間に処理ガスの雰囲気が形成された状態で、マイクロ波導波管20からスロットアンテナ20Sにマイクロ波Mが導入される。
【0007】
マイクロ波Mは、スロットアンテナ20Sから透過窓30に向けて放射され、透過窓30を透過してチャンバ内の処理空間に放射される。この処理空間に放射されたマイクロ波のエネルギーにより、処理ガスのプラズマが形成される。こうして発生したプラズマ中の電子密度が透過窓30を透過して供給されるマイクロ波Mを遮蔽できる密度(カットオフ密度)以上になると、マイクロ波は透過窓30の下面からチャンバ内の処理空間に向けて一定距離(スキンデプス)dだけ入るまでの間に反射され、このマイクロ波の反射面とスロットアンテナ20Sの下面との間にはマイクロ波の定在波が形成される。
【0008】
すると、マイクロ波の反射面がプラズマ励起面となって、このプラズマ励起面で安定なプラズマPが励起されるようになる。このプラズマ励起面で励起された安定なプラズマP中においては、イオンや電子が処理ガスの分子と衝突することにより、励起された原子や分子、遊離原子(ラジカル)などの励起活性種(プラズマ生成物)が生成される。これらプラズマ生成物は、矢印Aで表したように処理空間内を拡散して被処理物Wの表面に飛来し、エッチングなどのプラズマ処理が行われる。
【0009】
ところで、被処理物Wとなる半導体ウェーハや液晶ディスプレイ用ガラス基板は、年々大面積化が進められているため、これらをプラズマ処理するために大面積にわたって密度が高く且つ均一なプラズマ発生装置が必要とされている。
【0010】
また、複雑な立体形状を有する被処理物Wの表面を均一にプラズマ処理したり、あるいは、逆に、被処理物Wの一部のみをプラズマ処理したいような場合もある。
【0011】
これらの要求に対して、図13に例示したような従来のプラズマ処理装置の場合、スロットアンテナ20Sから導入されるマイクロ波の分布を工夫することにより、処理空間において形成されるプラズマPの分布を最適化することが試みられている。
【0012】
例えば、特開2000−273646号公報には、スロットアンテナ20Sとして、その下面全域に多数のスロットを分布させた「ラジアルラインスロットアンテナ」を用いる発明が開示されている。これら多数のスロットを介して、マイクロ波導波管20から導入されたマイクロ波Mを放射することにより、チャンバ10の内部にマイクロ波をほぼ均一に放射することができるから、処理ガスのプラズマを均一に発生させることができ、これにより被処理物Wの表面に均一なプラズマ処理を施すことができるはずである。
【0013】
ところが、これらのプラズマ処理装置であっても、被処理物Wの表面を均一にプラズマ処理できない場合がある。たとえば、チャンバ10内の圧力がおよそ40Pa(パスカル)以下に設定されている場合、処理チャンバ10の内壁付近では、プラズマ中の電子が拡散により失われ、これにより電子密度が低下してマイクロ波の遮蔽が不十分になる。そのため、マイクロ波の定在波が良好に形成されず、この部分で励起されるプラズマの密度が小さくなるおそれがある。その結果として、被処理物Wの中央部と比較して、被処理物Wの周縁部に入射するイオン電流が小さくなり、被処理物Wの表面に対するプラズマ処理に「むら」を生じてしまう。
【0014】
また、このような問題を解決するために、特開2001−167900号公報においては、透過窓30の「厚み」や「誘電率」に分布を設けることにより均一なプラズマを形成することが提案されている。
【0015】
また、特開2000−273646号公報には、チャンバのマイクロ波透過窓の内側に導体板を設けることにより、プラズマ密度を均一にする発明が開示されている。この導体板には、中心から外周に向かって伸びる複数の線状突起が設けられ、この線上突起によってマイクロ波の表面波モードに対する選択性を与えることによりプラズマの均一性を高めるようにしている。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これら従来のプラズマ処理装置は、いずれも、マイクロ波の強度分布を制御することによって、チャンバ10の壁面の一部を実質的に構成する透過窓30の近傍のスキンデプスdの範囲において形成されるプラズマの均一性を改善するという思想に立脚するものである。
【0017】
高周波プラズマの場合、スキンデプスdはわずか数ミリメートルから数センチメートルに過ぎず、電子加速化は透過窓30のごく近傍でしか生じていない。従って、このプラズマにより形成される活性種、分解種、反応種などは、被処理物Wの表面に飛来するまでの間に、処理チャンバ10内を例えば、10センチメータ以上、拡散しなければならない。しかし、プラズマにより形成されるこれら活性種、分解種、反応種などは、被処理物Wの表面に飛来するまでの間にチャンバ10内を四方に拡がり、チャンバ内壁に衝突して不活性化(失活)する。その結果として、図13に矢印Aで例示したように、中心部に比べて周辺部が低い分布となりやすい。
【0018】
また、これら活性種などは、排気系Eにより形成される圧力分布あるいはガスの流れなどに応じた不均一な分布となって被処理物Wの表面に到達する場合も多い。
【0019】
またさらに、プラズマ処理の速度は被処理物Wの表面温度にも依存するため、その温度分布に応じた不均一性が生ずる場合もある。プラズマ処理の場合、被処理物Wの表面は、プラズマPからの輻射により加熱される場合も多いため、中心部において温度が高く周辺部において温度が低くなる場合も多い。
【0020】
以上説明したように、プラズマPを均一に形成しても、被処理物Wの表面におけるプラズマ処理は均一にはならない場合が多い。
【0021】
本発明はかかる課題の認識に基づいてなされたものであり、その目的は、従来とは異なる発想に基づき、被処理物の表面において均一なプラズマ処理が可能なプラズマ処理装置を提供することにある。
【0022】
上記目的を達成するため、本発明のマイクロ波励起型プラズマ処理装置は、
チャンバ内においてプラズマを形成し、前記プラズマにより生成されるプラズマ生成物を前記チャンバ内に載置された被処理物の表面に作用させることによりプラズマ処理を行うマイクロ波励起型プラズマ処理装置であって、
前記チャンバ内の処理空間の、前記被処理物の前記表面に向けて拡散する前記プラズマ生成物が形成される空間の一部と、前記プラズマ生成物が前記被処理物の前記表面に向けて拡散する空間の一部と、に亘って設けられた遮蔽体を備え、
前記遮蔽体は、前記プラズマ生成物が形成される空間に設けられる部分の大きさの方が、前記プラズマ生成物が前記表面に向けて拡散する空間に設けられる部分の大きさよりも小さくなるように形成されており、前記プラズマ生成物が形成される空間に設けられる部分が、前記被処理物が載置されるステージと対向する前記チャンバの内壁に保持されていること、を特徴とする。
【0023】
上記構成によれば、遮蔽体を設けることにより被処理物の表面に飛来するプラズマ生成物の量を調節し、均一なプラズマ処理を行うことができる。
【0024】
ここで、本願明細書において「プラズマ生成物」とは、プラズマにより形成される励起された原子や分子、遊離原子(ラジカル)などの励起活性種や、原料ガスがプラズマによって分解されて形成された分子や原子を含むものとする。
【0031】
ここで、上記のマイクロ波励起型プラズマ処理装置において、前記遮蔽体は、その表面において前記プラズマ生成物の失活が生ずるものであるものとすれば、過剰なプラズマ生成物を抑制して均一な分布を得ることが容易となる。
【0033】
また、前記遮蔽体は、接地電位に接続可能とすれば、荷電粒子などによるチャージアップを防ぐことが容易となる。
【0035】
また、前記遮蔽体は、冷却機構を有するものとすれば、プラズマの輻射などによる加熱を防ぎ、プラズマによる損傷なども軽減できる。
【0036】
また、前記遮蔽体は、加熱機構を有するものとすれば、被処理物のプラズマ処理速度の局所的な調整が容易となる。
【0037】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、具体例を参照しつつ詳細に説明する。
【0038】
図1は、本発明の実施の形態にかかるプラズマ発生装置の要部基本構成を説明するための概念図である。
【0039】
すなわち、本具体例のプラズマ発生装置も「マイクロ波励起型」のプラズマ処理装置であり、処理チャンバ10と、この処理チャンバ10の上面に設けられた平板状の誘電体板からなる透過窓30と、透過窓30の外側に設けられたマイクロ波導波管20と、透過窓30の下方の処理空間において半導体ウェーハなどの被処理物Wを載置して保持するためのステージ16と、を有する。
【0040】
処理チャンバ10は真空排気系Eにより形成される減圧雰囲気を維持可能であり、チャンバ10の側面には、処理空間に処理ガスを導入するためのガス導入管(図示せず)が適宜設けられている。
【0041】
そして、本発明においては、チャンバ内に遮蔽体40が設けられている。本具体例の場合、この遮蔽体40は、プラズマが形成される空間と、そのプラズマにより生成された活性種や分解種などが被処理物Wの表面に向かって拡散する空間とに亘って設けられている。
【0042】
この遮蔽体40は、プラズマPにより形成される処理ガスの励起活性種などのプラズマ生成物の空間的な分布を調節する役割を果たす。すなわち、透過窓30から導入されたマイクロ波MによりプラズマPが形成され、このプラズマPにより形成された活性種などのプラズマ生成物は、矢印Aで表したように、チャンバ10内を拡散して被処理物Wの表面に到達する。この際に、遮蔽体40を設けることにより、その部分におけるプラズマ生成物の量を適宜抑制して分布を均一化することが可能となる。
【0043】
図2は、本具体例において、遮蔽体40の有無によるプラズマ処理速度分布の違いを例示するグラフ図である。すなわち、同図の横軸は、被処理物Wの表面における中心からの距離を表し、縦軸はプラズマ処理速度を表す。
【0044】
遮蔽体40を設けない場合には、プラズマ処理速度は、被処理物Wの中心において高くなる略同心円状の分布を有する。これに対して、遮蔽体40を設けると、同図に実線で例示した如く、中心部におけるプラズマ処理速度は低下して、分布を均一にすることができる。またさらに、遮蔽体40を設けたことにより、チャンバ内でのプラズマ生成物の拡散の状態が変化し、図2に2点鎖線で例示したように、遮蔽体40を設けない場合よりも、周辺部におけるプラズマ処理速度は上昇して分布を均一化することも可能となる場合がある。
【0045】
本発明における遮蔽体40の作用は、まず第一に、活性種や分解種などのプラズマ生成物の拡散空間の一部を占めることにより、その分布を制御することにある。すなわち、プラズマPにより形成された活性種などが拡散する空間の一部を遮蔽することにより、その部分でのプラズマ生成物の量を減らし、被処理物の表面における分布を適正化させることが可能となる。
【0046】
遮蔽体40の材料としては、例えば、各種の金属や無機材料あるいは有機材料などを用いることができる。但し、プラズマPや活性種などにより損傷を受けにくい材料を用いることが望ましい。また、遮蔽体40の表面にコーティングを施して耐久性を上げることもできる。
【0047】
また、遮蔽体40の表面において、活性種を積極的に失活させることができる。例えば、チャンバ10の内壁と同様の材料により遮蔽体40の表面を形成した場合は、活性種は失活しやすくなり、被処理物Wの中心付近において活性種を効果的に抑制することができる。具体的には、遮蔽体40の表面をチャンバ内壁と同様の酸化アルミニウムなどにより形成すると、活性種などが失活しやすくなる。
【0048】
一方、遮蔽体40の第2の作用として、プラズマからの輻射量を調節する点を挙げることができる。すなわち、プラズマ処理に際しては、プラズマPからの熱輻射により、被処理物Wの表面が加熱されて温度が上昇する。この際に、プラズマPを均一に形成しても、被処理物Wの表面における温度は、中心において高く、周辺において低くなりやすい。エッチングや薄膜形成などの多くのプラズマ処理においては、被処理物Wの温度により処理速度は影響を受けるため、温度分布が均一でないと処理速度にも分布が生ずることとなる。
【0049】
これに対して、本発明によれば、遮蔽体40を設けることにより、プラズマPからの熱輻射を適宜遮蔽して、被処理物Wの表面における温度分布を制御することができる。その結果として、図2に例示した如く、処理速度の分布も均一にすることができる。
【0050】
また、本具体例の場合、遮蔽体40は、プラズマPの形成される空間の一部も占めている。このため、プラズマPの分布も併せて調節することにより、被処理物Wの表面における処理速度の分布を均一にすることができる。
【0051】
図3は、本発明のプラズマ処理装置の第2の具体例を表す模式図である。同図については、図1に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
本具体例の場合、チャンバに設けられた透過窓30は、一体的に形成された単一の窓からなり、この下方に、遮蔽体40が配置されている。透過窓30から導入されたマイクロ波Mにより、そのスキンデプスの近傍に高い強度のプラズマPが形成される。そして、遮蔽体40は、プラズマPが形成される空間は遮蔽せず、活性種の拡散空間のみを一部遮蔽するように設けられている。プラズマPにおいて生成された処理ガスの活性種や分解種などのプラズマ生成物を遮蔽体40により適宜遮蔽することにより、被処理物Wの表面におけるプラズマ処理速度を均一にすることができる。
【0052】
すなわち、被処理物Wが、プラズマPが形成される空間から離れて配置される場合には、遮蔽体40を、プラズマPの形成される空間から離して配置することが可能となる。
【0053】
遮蔽体40をこのように配置するためには、例えば、チャンバ10の内壁から活性種の拡散空間に向けて延出した固定用部材(図示せず)により遮蔽体40をチャンバ10の内部空間に適宜保持すればよい。
【0054】
本具体例においては、遮蔽体40は、プラズマPの形成空間は遮蔽していない。従って、遮蔽体40を配置してもプラズマPの生成モードに影響を与えることがなくなり、プラズマ生成条件の再調節が不用である。
【0055】
そして、プラズマPにより形成された活性種などは、その拡散空間において、遮蔽体40により分布が均一化され、また、プラズマPからの熱輻射も遮蔽体40により調節されて、被処理物Wの表面において均一なプラズマ処理を施すことが可能となる。図3に表した具体例においては、活性種の量が多い中心付近に遮蔽体40を設けることにより、その部分のダイレクト成分を遮蔽して、周囲からの「回り込み」により均一な分布が得られるようにすることができる。
【0056】
図4は、本発明のプラズマ処理装置の第3の具体例を表す模式図である。同図については、図1乃至図3に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
本具体例の場合、遮蔽体40は、接地電位に接続されている。このようにすれば、大量の活性種や荷電粒子などが遮蔽体40の表面で失活した場合にも、遮蔽体40がチャージアップすることなく、安定した遮蔽機能を果たすことができる。
【0057】
図5は、本発明のプラズマ処理装置の第4の具体例を表す模式図である。同図については、図1乃至図4に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
本具体例の場合、遮蔽体40は、矢印Dで表したように、上下に移動可能とされている。このようにすれば、被処理物Wの形状や大きさ、形成するプラズマの強度、処理ガスの種類及び量流、処理温度、処理圧力などの各種のパラメータを変えた場合にも、遮蔽体40を移動させることにより、最適な配置を得ることができ、常に均一なプラズマ処理を実現できる。
【0058】
なお、このように遮蔽体40を移動可能とするためには、例えば、磁気結合方式やベローズ方式などの手段によりチャンバ10の外部から運動を与えてもよく、または、チャンバ10内に真空モータなどを設けて、運動を与えてもよい。
【0059】
図6は、本発明のプラズマ処理装置の第5の具体例を表す模式図である。同図については、図1乃至図5に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
本具体例の場合、遮蔽体40は、被処理物Wの中心からずれた位置に配置されている。本発明においては、このように、遮蔽体40を任意の場所に配置して、プラズマ処理の均一性を改善することもできる。すなわち、遮蔽体40を配置しない状態において、プラズマ処理の速度の分布が対称でないような場合がある。
【0060】
例えば、処理ガスの流れは、ガスの供給口から、排気系Eに向けて圧力分布を有することが多い。このため、ガスの供給口の近くと、排気系Eの近くとでは、活性種の濃度が異なり、プラズマ処理速度に差が生ずる場合がある。
【0061】
また、これ以外にも、チャンバ10の内部形状や、被処理物Wの形状、あるいは、プラズマPの分布などが非対称となるような場合にも、プラズマ処理の速度の分布は非対称になりやすい。
【0062】
本発明においては、これらの場合に、遮蔽体40をチャンバ内の任意の場所に配置して、プラズマ処理の均一性を改善することが容易となる。
【0063】
さらに、図6において矢印Dで表したように、遮蔽体40を移動可能とすれば、ガス流量や被処理物Wの形状などが変化した場合でも、柔軟に対応することができ便利である。
【0064】
なお、この場合の移動機構としても、図5に関して前述したような磁気結合方式、ベローズ方式、真空モータ方式などの各種の機構を適宜用いればよい。またさらに、図5に例示したような上下方向の移動機構と、図6に例示したような横方向の移動機構とを組み合わせてもよい。つまり、遮蔽体40をチャンバ内で上下左右の任意の位置に移動可能とすれば、ガス流量や被処理物Wの形状の変化に対して、さらに柔軟に対応できる。
【0065】
図7は、本発明のプラズマ処理装置の第6の具体例を表す模式図である。同図については、図1乃至図6に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
本具体例の場合、遮蔽体40は、プラズマPの生成空間においては小さく、被処理物Wの側においては大きく形成されている。このようにすれば、遮蔽体40がプラズマPに与える影響を抑制することができる。すなわち、プラズマPの形成条件の変動を抑制しつつ、高い遮蔽効果が得られる。
【0066】
また、本発明においては、遮蔽体40の形状として、図7に例示したもの以外にも各種の形状を与えることができる。
【0067】
図8は、本発明のプラズマ処理装置の第7の具体例を表す模式図である。同図については、図1乃至図7に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
本具体例の場合、遮蔽体40は、冷却機構40Cを有する。すなわち、遮蔽体40は、プラズマPからの輻射により加熱され、また、その表面がプラズマPや活性種などにより損傷を受けることもあり得る。これに対して、冷却機構40Cを設けることにより、遮蔽体40の温度の上昇を抑制し、プラズマなどによる損傷も低減できる。その結果として、被処理物Wの温度上昇や、その表面への不純物の付着なども抑制できる。
【0068】
なお、冷却機構40Cとしては、気体または液体を用いた冷媒方式のものでもよいし、または、ペルチェクーラなどの電子冷却方式を用いたものでもよい。
【0069】
図9は、本発明のプラズマ処理装置の第8の具体例を表す模式図である。同図については、図1乃至図8に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
本具体例の場合、遮蔽体40は、その先端付近に、加熱機構40Hを有する。このような加熱機構40Hを設けることにより、被処理物Wの表面の温度を上げてプラズマ処理速度の分布を制御・調節することが可能となる。
【0070】
例えば、プラズマPの投入パワーやガス量流などを変化させた場合に、図5または図6に例示した如く、それに合わせて遮蔽体40を移動させて均一性を確保してもよいが、その代わりに、加熱機構40Hにより被処理物Wを局所的に加熱してプラズマ処理の均一性を確保することができる。例えば、加熱機構40Hにより被処理物Wの一部を加熱すると、エッチングなどのプラズマ処理の速度が上昇する場合がある。この現象を利用して、被処理物Wの表面におけるプラズマ処理速度の分布をより均一に近づけることができる。
【0071】
図10は、本発明のプラズマ処理装置の第9の具体例を表す模式図である。同図については、図1乃至図9に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
本具体例の場合、プラズマPにより生成された活性種などが拡散する空間に、複数の遮蔽体40が設けられている。例えば、透過窓30を介して導入されるプラズマPの強度分布が双峰的であるような場合、それぞれのピークに対応させて遮蔽体40をそれぞれ配置することにより、被処理物Wの表面におけるプラズマ処理速度を均一に近づけることができる。
【0072】
なお、本発明においては、遮蔽体40の数は、2つには限定されず、3つあるいはそれ以上の遮蔽体40を配置してもよい。また、それら遮蔽体40の形状やサイズについても、同一である必要はない。すなわち、複数の遮蔽体40をチャンバ内に適宜配置することにより、プラズマPの強度分布や、処理ガスの圧力分布、チャンバ内の圧力分布、被処理物Wの温度分布などに柔軟に対応して、被処理物Wの表面でのプラズマ処理速度の均一化を図ることができる。
【0073】
また、被処理物Wが凹凸状であったり、傾斜した表面を有するような場合に、それら形状に対応させて複数の遮蔽体40を適宜配置することにより、被処理物Wの表面において均一なプラズマ処理を施すことが可能となる。
【0074】
図11は、本発明のプラズマ処理装置の第10の具体例を表す模式図である。同図についても、図1乃至図10に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
本具体例の場合、チャンバには設けられた複数の透過窓30が設けられ、これらそれぞれからマイクロ波Mが導入される。このように複数の透過窓30を設けた場合でも、その下方に配置した被処理物Wの表面でのプラズマ処理の速度分布は、図2に例示した如く中心部が高いものとなる場合もある。このような場合に、図11に例示した如く遮蔽体40を設けてプラズマ生成物を適宜遮蔽することにより、被処理物Wの表面におけるプラズマ処理速度を均一にすることができる。
【0075】
なお、本発明において用いる透過窓30の構造は、図1乃至図11に例示したものには限定されず、その他各種の構造の透過窓を用いた場合にも、遮蔽体40を適宜配置することにより、本発明の作用効果が得られる。
【0076】
さらに、本発明は、「マイクロ波励起型」のプラズマ処理装置に限定されず、その他各種の形式にプラズマ処理装置に同様に適用して同様の作用効果を得ることができる。
【0077】
例えば、図12に例示したものは、対向電極型のプラズマ処理装置である。このプラズマ処理装置は、エッチングまたはアッシングを行うもので、真空チャンバ10とRF電源110とを有する。電源110の一端は、接続ケーブル120Aを介してステージ16に接続され、他端は、接続ケーブル120Bを介してチャンバ101の内部に設けられた対向電極104に接続されている。そして、ステージ16の上には被処理物Wが設置される。
【0078】
プラズマ処理に際しては、まず、真空排気ポンプEによりチャンバ10内を真空状態にし、ガス供給源107から酸素などの処理ガスを導入してチャンバ内を所定の放電圧力に維持する。そして、電源110によりステージ16と対向電極104との間に高周波電界を印加し、プラズマPを発生させる。すると、処理ガスの活性種や分解種などが生成され、これらが被処理物Wの表面に到達してエッチングやアッシングが行われる。
【0079】
そして、このような対向電極型のプラズマ処理装置においても、対向電極104と被処理物Wとの間に遮蔽体40を適宜配置することにより、被処理物Wの表面におけるプラズマ処理の速度を均一にすることができる。
【0080】
以上具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。
【0081】
例えば、本発明において用いる遮蔽体、透過窓、あるいはチャンバの外側に設けられるマイクロ波の電源や導波機構などの要素は、本発明の趣旨に基づいて当業者が適宜変形したのも本発明の範囲に包含される。
【0082】
また、チャンバの形状やサイズ、あるいは遮蔽体や透過窓などの配置関係についても、図示したものには限定されず、プラズマ処理の内容や条件などを考慮して適宜決定することができる。
【0083】
さらにまた、本発明は、マイクロ波励起型や対向電極型のプラズマ処理装置に限定されず、その他、プラズマを利用した各種のプラズマ処理装置に適用して同様の作用効果を得ることができる。
【0084】
さらにまた、上述した具体例においては、エッチングあるいはアッシングを行うプラズマ処理装置を例に挙げて説明したが、これ以外にも、薄膜堆積装置、表面処理装置、プラズマドーピング装置などとして実現したプラズマ処理装置のいずれもが本発明の範囲に包含される。
【0085】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、被処理物の表面において均一なプラズマ処理が可能なプラズマ処理装置を提供することができ、産業上のメリットは多大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態にかかるプラズマ発生装置の要部基本構成を説明するための概念図である。
【図2】本発明において、遮蔽体40の有無によるプラズマ処理速度分布の違いを例示するグラフ図である。
【図3】本発明のプラズマ処理装置の第2の具体例を表す模式図である。
【図4】本発明のプラズマ処理装置の第3の具体例を表す模式図である。
【図5】本発明のプラズマ処理装置の第4の具体例を表す模式図である。
【図6】本発明のプラズマ処理装置の第5の具体例を表す模式図である。
【図7】本発明のプラズマ処理装置の第6の具体例を表す模式図である。
【図8】本発明のプラズマ処理装置の第7の具体例を表す模式図である。
【図9】本発明のプラズマ処理装置の第8の具体例を表す模式図である。
【図10】本発明のプラズマ処理装置の第9の具体例を表す模式図である。
【図11】本発明のプラズマ処理装置の第10の具体例を表す模式図である。
【図12】本発明のプラズマ処理装置の第11の具体例を表す模式図である。
【図13】マイクロ波励起型プラズマ処理装置の構造を表す模式図である。
【符号の説明】
10 チャンバ
16 ステージ
20 マイクロ波導波管
20S スロットアンテナ
30 透過窓
40 遮蔽体
40C 冷却機構
40H 加熱機構
101 チャンバ
104 対向電極
107 ガス供給源
110 電源
120A、120B 接続ケーブル
E 排気系
M マイクロ波
P プラズマ
W 被処理物
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a plasma processing apparatus, and more particularly, to a plasma processing apparatus capable of forming an arbitrary plasma processing distribution by providing a shield that shields a part of the internal space of a vacuum chamber.
[0002]
[Prior art]
Plasma processing such as dry etching, ashing, thin film deposition, or surface modification using plasma is widely used in various industrial fields such as a semiconductor manufacturing apparatus and a liquid crystal display manufacturing apparatus.
[0003]
Hereinafter, as an example of an apparatus for performing such plasma processing, a “microwave excitation type” plasma processing apparatus that excites plasma by microwaves will be described.
[0004]
FIG. 13 is a schematic diagram showing the structure of a microwave excitation type plasma processing apparatus. This apparatus includes a processing chamber 10, a transmission window 30 made of a flat dielectric plate provided on the upper surface of the processing chamber 10, a microwave waveguide 20 provided outside the transmission window 30, and a transmission window. And a stage 16 for placing and holding a workpiece W such as a semiconductor wafer in a processing space below 30.
[0005]
The processing chamber 10 can maintain a reduced-pressure atmosphere formed by the vacuum exhaust system E, and a gas introduction pipe (not shown) for introducing a processing gas into the processing space is appropriately provided on the side surface of the chamber 10. Yes.
[0006]
For example, when performing an etching process on the surface of the workpiece W using this plasma processing apparatus, first, the workpiece W is placed on the stage 16 with the surface facing upward. . Next, after the processing space is depressurized by the vacuum exhaust system E, an etching gas as a processing gas is introduced into the processing space. Thereafter, the microwave M is introduced from the microwave waveguide 20 to the slot antenna 20S in a state where the atmosphere of the processing gas is formed in the processing space.
[0007]
The microwave M is radiated from the slot antenna 20S toward the transmission window 30, and is transmitted through the transmission window 30 and radiated to the processing space in the chamber. Plasma of processing gas is formed by the energy of the microwave radiated into the processing space. When the electron density in the plasma thus generated becomes higher than the density (cut-off density) that can shield the microwave M supplied through the transmission window 30, the microwave passes from the lower surface of the transmission window 30 to the processing space in the chamber. A microwave standing wave is formed between the reflection surface of the microwave and the lower surface of the slot antenna 20S.
[0008]
Then, the microwave reflection surface becomes a plasma excitation surface, and the stable plasma P is excited on this plasma excitation surface. In the stable plasma P excited on this plasma excitation surface, ions and electrons collide with the molecules of the processing gas, thereby causing excited active species (plasma generation) such as excited atoms, molecules, and free atoms (radicals). Product) is generated. These plasma products diffuse in the processing space as indicated by arrow A and fly to the surface of the workpiece W, and plasma processing such as etching is performed.
[0009]
By the way, since the area of semiconductor wafers and glass substrates for liquid crystal displays that are to be processed W is increasing year by year, a plasma generating apparatus having a high density and a uniform density over a large area is required for plasma processing of these. It is said that.
[0010]
In some cases, the surface of the workpiece W having a complicated three-dimensional shape may be uniformly plasma-treated, or conversely, only a part of the workpiece W may be plasma-treated.
[0011]
In response to these requirements, in the case of the conventional plasma processing apparatus as illustrated in FIG. 13, the distribution of the plasma P formed in the processing space is improved by devising the distribution of the microwave introduced from the slot antenna 20S. Attempts have been made to optimize.
[0012]
For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-273646 discloses an invention using a “radial line slot antenna” in which a large number of slots are distributed over the entire lower surface of the slot antenna 20S. By radiating the microwave M introduced from the microwave waveguide 20 through these many slots, the microwave can be radiated almost uniformly into the chamber 10, so that the plasma of the processing gas is made uniform. Thus, it should be possible to perform uniform plasma treatment on the surface of the workpiece W.
[0013]
However, even with these plasma processing apparatuses, the surface of the workpiece W may not be uniformly plasma processed. For example, when the pressure in the chamber 10 is set to about 40 Pa (Pascal) or less, electrons in the plasma are lost due to diffusion near the inner wall of the processing chamber 10, thereby lowering the electron density and reducing the microwave density. Insufficient shielding. For this reason, the standing wave of the microwave is not formed well, and the density of the plasma excited in this portion may be reduced. As a result, as compared with the central portion of the workpiece W, the ion current incident on the peripheral portion of the workpiece W is reduced, and “unevenness” occurs in the plasma processing on the surface of the workpiece W.
[0014]
In order to solve such a problem, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-167900 proposes to form a uniform plasma by providing a distribution in the “thickness” and “dielectric constant” of the transmission window 30. ing.
[0015]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-273646 discloses an invention in which the plasma density is made uniform by providing a conductor plate inside the microwave transmission window of the chamber. The conductor plate is provided with a plurality of linear protrusions extending from the center toward the outer periphery, and the uniformity of plasma is enhanced by giving selectivity to the surface wave mode of the microwaves by the on-line protrusions.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
However, all of these conventional plasma processing apparatuses are formed in the range of the skin depth d near the transmission window 30 that substantially constitutes a part of the wall surface of the chamber 10 by controlling the intensity distribution of the microwave. This is based on the idea of improving the uniformity of the plasma generated.
[0017]
In the case of high-frequency plasma, the skin depth d is only a few millimeters to a few centimeters, and electron acceleration occurs only in the immediate vicinity of the transmission window 30. Therefore, the active species, decomposed species, reactive species, and the like formed by the plasma must diffuse within the processing chamber 10 by, for example, 10 centimeters or more before flying on the surface of the workpiece W. . However, these active species, decomposed species, reactive species, and the like formed by plasma spread in the chamber 10 in all directions until they fly to the surface of the workpiece W, and collide with the inner wall of the chamber to be inactivated ( Deactivated). As a result, as illustrated by an arrow A in FIG. 13, the peripheral portion tends to have a lower distribution than the central portion.
[0018]
Moreover, these active species often reach the surface of the workpiece W in a non-uniform distribution according to the pressure distribution formed by the exhaust system E or the gas flow.
[0019]
Furthermore, since the plasma processing speed also depends on the surface temperature of the workpiece W, non-uniformity may occur depending on the temperature distribution. In the case of the plasma processing, the surface of the workpiece W is often heated by radiation from the plasma P, and thus the temperature is often high in the central portion and low in the peripheral portion.
[0020]
As described above, even if the plasma P is uniformly formed, the plasma treatment on the surface of the workpiece W is often not uniform.
[0021]
The present invention has been made on the basis of recognition of such problems, and an object thereof is to provide a plasma processing apparatus capable of performing uniform plasma processing on the surface of an object to be processed based on an idea different from the conventional one. .
[0022]
In order to achieve the above object, a microwave-excited plasma processing apparatus of the present invention includes:
A microwave-excited plasma processing apparatus for performing plasma processing by forming plasma in a chamber and causing a plasma product generated by the plasma to act on a surface of an object to be processed placed in the chamber. ,
A part of a space in the processing space in the chamber where the plasma product that diffuses toward the surface of the object to be processed is formed, and the plasma product diffuses toward the surface of the object to be processed. A part of the space to be provided, and a shield provided over the space,
The shield is such that the size of the portion provided in the space where the plasma product is formed is smaller than the size of the portion provided in the space where the plasma product diffuses toward the surface. Formed And a portion provided in the space where the plasma product is formed is held on the inner wall of the chamber facing the stage on which the workpiece is placed. It is characterized by that.
[0023]
According to the above configuration, by providing the shield, the amount of plasma product flying on the surface of the object to be processed can be adjusted, and uniform plasma processing can be performed.
[0024]
Here, in the present specification, “plasma product” is formed by decomposing an excited active species such as excited atoms or molecules formed by plasma, free atoms (radicals), or a source gas by plasma. Includes molecules and atoms.
[0031]
Where above Microwave excitation type plasma processing equipment In this case, if the plasma product is deactivated on the surface of the shield, it is easy to suppress the excessive plasma product and obtain a uniform distribution.
[0033]
Further, if the shield is connectable to the ground potential, it becomes easy to prevent charge-up due to charged particles or the like.
[0035]
Further, if the shield has a cooling mechanism, it is possible to prevent heating due to plasma radiation or the like and to reduce damage due to plasma.
[0036]
Moreover, if the said shield has a heating mechanism, local adjustment of the plasma processing speed of a to-be-processed object will become easy.
[0037]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to specific examples.
[0038]
FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining a basic configuration of a main part of a plasma generator according to an embodiment of the present invention.
[0039]
That is, the plasma generation apparatus of this specific example is also a “microwave excitation type” plasma processing apparatus, and includes a processing chamber 10 and a transmission window 30 made of a flat dielectric plate provided on the upper surface of the processing chamber 10. And a microwave waveguide 20 provided outside the transmission window 30 and a stage 16 for mounting and holding a workpiece W such as a semiconductor wafer in a processing space below the transmission window 30.
[0040]
The processing chamber 10 can maintain a reduced-pressure atmosphere formed by the vacuum exhaust system E, and a gas introduction pipe (not shown) for introducing a processing gas into the processing space is appropriately provided on the side surface of the chamber 10. Yes.
[0041]
In the present invention, a shield 40 is provided in the chamber. In the case of this specific example, the shield 40 is provided over a space where plasma is formed and a space where active species and decomposed species generated by the plasma diffuse toward the surface of the workpiece W. It has been.
[0042]
The shield 40 serves to adjust the spatial distribution of plasma products such as excited active species of the processing gas formed by the plasma P. That is, a plasma P is formed by the microwave M introduced from the transmission window 30, and plasma products such as active species formed by the plasma P diffuse in the chamber 10 as indicated by an arrow A. It reaches the surface of the workpiece W. At this time, by providing the shield 40, it is possible to appropriately suppress the amount of the plasma product in that portion and make the distribution uniform.
[0043]
FIG. 2 is a graph illustrating the difference in the plasma processing speed distribution depending on the presence or absence of the shield 40 in this specific example. That is, the horizontal axis in the figure represents the distance from the center on the surface of the workpiece W, and the vertical axis represents the plasma processing speed.
[0044]
When the shield 40 is not provided, the plasma processing speed has a substantially concentric distribution that increases at the center of the workpiece W. On the other hand, when the shield 40 is provided, as exemplified by the solid line in the figure, the plasma processing speed in the central portion is reduced, and the distribution can be made uniform. Furthermore, by providing the shield 40, the diffusion state of the plasma product in the chamber changes, and as shown by the two-dot chain line in FIG. In some cases, the plasma processing speed in the portion increases to make the distribution uniform.
[0045]
The action of the shield 40 in the present invention is primarily to control its distribution by occupying a part of the diffusion space of plasma products such as active species and decomposed species. That is, by shielding a part of the space where active species formed by the plasma P diffuses, the amount of plasma products in that part can be reduced and the distribution on the surface of the object to be processed can be optimized. It becomes.
[0046]
As a material of the shield 40, for example, various metals, inorganic materials, or organic materials can be used. However, it is desirable to use a material that is not easily damaged by plasma P or active species. Further, the surface of the shield 40 can be coated to increase durability.
[0047]
Further, the active species can be actively deactivated on the surface of the shield 40. For example, when the surface of the shield 40 is formed of the same material as the inner wall of the chamber 10, the active species are easily deactivated, and the active species can be effectively suppressed near the center of the workpiece W. . Specifically, when the surface of the shield 40 is formed of aluminum oxide or the like similar to the inner wall of the chamber, active species and the like are easily deactivated.
[0048]
On the other hand, the second function of the shield 40 is to adjust the amount of radiation from the plasma. That is, during the plasma processing, the surface of the workpiece W is heated by the heat radiation from the plasma P, and the temperature rises. At this time, even if the plasma P is uniformly formed, the temperature on the surface of the workpiece W is likely to be high at the center and low at the periphery. In many plasma processes such as etching and thin film formation, the processing speed is affected by the temperature of the workpiece W. Therefore, if the temperature distribution is not uniform, the processing speed is also distributed.
[0049]
On the other hand, according to the present invention, by providing the shield 40, the heat radiation from the plasma P can be appropriately shielded, and the temperature distribution on the surface of the workpiece W can be controlled. As a result, the processing speed distribution can be made uniform as illustrated in FIG.
[0050]
In this specific example, the shield 40 also occupies a part of the space where the plasma P is formed. For this reason, the distribution of the processing speed on the surface of the workpiece W can be made uniform by adjusting the distribution of the plasma P together.
[0051]
FIG. 3 is a schematic view showing a second specific example of the plasma processing apparatus of the present invention. In the figure, the same elements as those described above with reference to FIG.
In the case of this specific example, the transmission window 30 provided in the chamber is a single window formed integrally, and the shield 40 is disposed below this. The microwave M introduced from the transmission window 30 forms a high-intensity plasma P in the vicinity of the skin depth. The shield 40 is provided so as not to shield the space in which the plasma P is formed, but to partially shield only the active species diffusion space. By appropriately shielding the plasma products such as active species and decomposition species of the processing gas generated in the plasma P by the shield 40, the plasma processing speed on the surface of the workpiece W can be made uniform.
[0052]
That is, when the workpiece W is disposed away from the space where the plasma P is formed, the shield 40 can be disposed away from the space where the plasma P is formed.
[0053]
In order to arrange the shield 40 in this way, for example, the shield 40 is placed in the internal space of the chamber 10 by a fixing member (not shown) extending from the inner wall of the chamber 10 toward the diffusion space of the active species. What is necessary is just to hold | maintain suitably.
[0054]
In this specific example, the shield 40 does not shield the plasma P formation space. Therefore, even if the shield 40 is disposed, the generation mode of the plasma P is not affected, and readjustment of plasma generation conditions is unnecessary.
[0055]
The active species and the like formed by the plasma P are uniformly distributed by the shield 40 in the diffusion space, and the heat radiation from the plasma P is also adjusted by the shield 40 so that the workpiece W It becomes possible to perform a uniform plasma treatment on the surface. In the specific example shown in FIG. 3, by providing the shield 40 near the center where the amount of active species is large, the direct component of that part is shielded, and a uniform distribution can be obtained by “wraparound” from the surroundings. Can be.
[0056]
FIG. 4 is a schematic view showing a third specific example of the plasma processing apparatus of the present invention. In this figure, the same elements as those described above with reference to FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
In this specific example, the shield 40 is connected to the ground potential. In this way, even when a large amount of active species or charged particles are deactivated on the surface of the shielding body 40, the shielding body 40 can perform a stable shielding function without being charged up.
[0057]
FIG. 5 is a schematic view showing a fourth specific example of the plasma processing apparatus of the present invention. In the figure, the same elements as those described above with reference to FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
In this specific example, the shield 40 is movable up and down as indicated by the arrow D. In this way, even when various parameters such as the shape and size of the workpiece W, the intensity of the plasma to be formed, the type and amount flow of the processing gas, the processing temperature, the processing pressure, and the like are changed, the shield 40 is used. By moving the lens, an optimal arrangement can be obtained, and a uniform plasma treatment can always be realized.
[0058]
In order to make the shield 40 movable in this way, for example, a motion may be applied from the outside of the chamber 10 by means such as a magnetic coupling method or a bellows method, or a vacuum motor or the like may be provided in the chamber 10. You may provide exercise.
[0059]
FIG. 6 is a schematic view showing a fifth example of the plasma processing apparatus of the present invention. In the figure, the same elements as those described above with reference to FIGS. 1 to 5 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
In the case of this specific example, the shield 40 is disposed at a position shifted from the center of the workpiece W. In the present invention, it is also possible to improve the uniformity of the plasma processing by arranging the shield 40 at an arbitrary position. That is, in a state where the shield 40 is not disposed, the plasma processing speed distribution may not be symmetrical.
[0060]
For example, the flow of the processing gas often has a pressure distribution from the gas supply port toward the exhaust system E. For this reason, the concentration of active species differs between the vicinity of the gas supply port and the vicinity of the exhaust system E, and there may be a difference in the plasma processing speed.
[0061]
In addition, when the internal shape of the chamber 10, the shape of the workpiece W, or the distribution of the plasma P is asymmetric, the distribution of the plasma processing speed is likely to be asymmetric.
[0062]
In the present invention, in these cases, it is easy to improve the uniformity of the plasma processing by arranging the shield 40 at an arbitrary location in the chamber.
[0063]
Furthermore, as shown by the arrow D in FIG. 6, if the shield 40 can be moved, it is convenient to flexibly cope with changes in the gas flow rate, the shape of the workpiece W, and the like.
[0064]
As the moving mechanism in this case, various mechanisms such as the magnetic coupling method, the bellows method, and the vacuum motor method as described above with reference to FIG. 5 may be used as appropriate. Furthermore, a vertical movement mechanism as illustrated in FIG. 5 and a horizontal movement mechanism as illustrated in FIG. 6 may be combined. That is, if the shield 40 can be moved to any position in the chamber in the vertical and horizontal directions, it is possible to more flexibly cope with changes in the gas flow rate and the shape of the workpiece W.
[0065]
FIG. 7 is a schematic view showing a sixth specific example of the plasma processing apparatus of the present invention. In this figure, the same elements as those described above with reference to FIGS. 1 to 6 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
In the case of this example, the shield 40 is small in the plasma P generation space and large on the workpiece W side. In this way, the influence of the shield 40 on the plasma P can be suppressed. That is, a high shielding effect is obtained while suppressing fluctuations in the plasma P formation conditions.
[0066]
In the present invention, various shapes other than those exemplified in FIG. 7 can be given as the shape of the shield 40.
[0067]
FIG. 8 is a schematic diagram showing a seventh example of the plasma processing apparatus of the present invention. In this figure, the same elements as those described above with reference to FIGS. 1 to 7 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
In this specific example, the shield 40 has a cooling mechanism 40C. That is, the shield 40 is heated by radiation from the plasma P, and the surface thereof may be damaged by the plasma P, active species, or the like. In contrast, by providing the cooling mechanism 40C, it is possible to suppress an increase in the temperature of the shield 40 and to reduce damage due to plasma or the like. As a result, the temperature rise of the workpiece W and the adhesion of impurities to the surface can be suppressed.
[0068]
The cooling mechanism 40C may be a refrigerant type using gas or liquid, or an electronic cooling type such as a Peltier cooler.
[0069]
FIG. 9 is a schematic diagram showing an eighth example of the plasma processing apparatus of the present invention. In this figure, the same elements as those described above with reference to FIGS. 1 to 8 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
In the case of this example, the shield 40 has a heating mechanism 40H in the vicinity of its tip. By providing such a heating mechanism 40H, it is possible to increase the temperature of the surface of the workpiece W to control / adjust the plasma processing speed distribution.
[0070]
For example, when the input power of the plasma P or the gas flow rate is changed, as illustrated in FIG. 5 or FIG. Instead, the workpiece W can be locally heated by the heating mechanism 40H to ensure the uniformity of the plasma processing. For example, when a part of the workpiece W is heated by the heating mechanism 40H, the speed of plasma processing such as etching may increase. By utilizing this phenomenon, the plasma processing speed distribution on the surface of the workpiece W can be made more uniform.
[0071]
FIG. 10 is a schematic view showing a ninth example of the plasma processing apparatus of the present invention. In the figure, the same elements as those described above with reference to FIGS. 1 to 9 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
In the case of this specific example, a plurality of shields 40 are provided in a space where active species generated by the plasma P diffuse. For example, in the case where the intensity distribution of the plasma P introduced through the transmission window 30 is bimodal, by arranging the shields 40 corresponding to the respective peaks, the surface P of the workpiece W is arranged. The plasma processing speed can be made nearly uniform.
[0072]
In the present invention, the number of shields 40 is not limited to two, and three or more shields 40 may be arranged. Also, the shape and size of the shields 40 need not be the same. That is, by appropriately arranging a plurality of shields 40 in the chamber, it is possible to flexibly cope with the intensity distribution of the plasma P, the pressure distribution of the processing gas, the pressure distribution in the chamber, the temperature distribution of the workpiece W, and the like. The plasma processing speed on the surface of the workpiece W can be made uniform.
[0073]
In addition, when the workpiece W is uneven or has an inclined surface, the plurality of shields 40 are appropriately arranged in accordance with these shapes, so that the surface of the workpiece W is uniform. Plasma processing can be performed.
[0074]
FIG. 11 is a schematic view showing a tenth example of the plasma processing apparatus of the present invention. Also in this figure, the same elements as those described above with reference to FIGS. 1 to 10 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
In the case of this specific example, a plurality of transmission windows 30 provided in the chamber are provided, and the microwave M is introduced from each of them. Even in the case where a plurality of transmission windows 30 are provided in this way, the plasma processing speed distribution on the surface of the workpiece W disposed therebelow may have a high central portion as illustrated in FIG. . In such a case, the plasma processing speed on the surface of the workpiece W can be made uniform by providing the shield 40 as illustrated in FIG. 11 and appropriately shielding the plasma product.
[0075]
Note that the structure of the transmission window 30 used in the present invention is not limited to that illustrated in FIGS. 1 to 11, and the shielding body 40 is appropriately disposed even when transmission windows having various structures are used. Thus, the effect of the present invention can be obtained.
[0076]
Furthermore, the present invention is not limited to the “microwave excitation type” plasma processing apparatus, and can be similarly applied to various other types of plasma processing apparatuses to obtain the same effects.
[0077]
For example, what is illustrated in FIG. 12 is a counter electrode type plasma processing apparatus. This plasma processing apparatus performs etching or ashing, and includes a vacuum chamber 10 and an RF power source 110. One end of the power source 110 is connected to the stage 16 via the connection cable 120A, and the other end is connected to the counter electrode 104 provided inside the chamber 101 via the connection cable 120B. A workpiece W is placed on the stage 16.
[0078]
In plasma processing, first, the inside of the chamber 10 is evacuated by the vacuum exhaust pump E, and a processing gas such as oxygen is introduced from the gas supply source 107 to maintain the inside of the chamber at a predetermined discharge pressure. Then, a high-frequency electric field is applied between the stage 16 and the counter electrode 104 by the power source 110 to generate plasma P. Then, active species and decomposed species of the processing gas are generated, and these reach the surface of the workpiece W and etching and ashing are performed.
[0079]
Even in such a counter electrode type plasma processing apparatus, the speed of the plasma processing on the surface of the workpiece W is made uniform by appropriately arranging the shield 40 between the counter electrode 104 and the workpiece W. Can be.
[0080]
The embodiments of the present invention have been described with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples.
[0081]
For example, elements such as a microwave power source and a waveguide mechanism provided outside the chamber, the transmission window, or the chamber used in the present invention are appropriately modified by those skilled in the art based on the spirit of the present invention. Included in the range.
[0082]
Further, the shape and size of the chamber, or the arrangement relationship of the shielding body and the transmission window is not limited to the illustrated one, and can be appropriately determined in consideration of the contents and conditions of the plasma processing.
[0083]
Furthermore, the present invention is not limited to the microwave excitation type or counter electrode type plasma processing apparatus, and can be applied to various plasma processing apparatuses using plasma to obtain the same effects.
[0084]
Furthermore, in the specific examples described above, the plasma processing apparatus that performs etching or ashing has been described as an example. However, in addition to this, the plasma processing apparatus realized as a thin film deposition apparatus, a surface processing apparatus, a plasma doping apparatus, or the like Any of these are included in the scope of the present invention.
[0085]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide a plasma processing apparatus capable of performing uniform plasma processing on the surface of an object to be processed, and there are great industrial advantages.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining a basic configuration of a main part of a plasma generator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph illustrating the difference in plasma processing speed distribution depending on the presence or absence of a shield 40 in the present invention.
FIG. 3 is a schematic view showing a second specific example of the plasma processing apparatus of the present invention.
FIG. 4 is a schematic view showing a third specific example of the plasma processing apparatus of the present invention.
FIG. 5 is a schematic view showing a fourth specific example of the plasma processing apparatus of the present invention.
FIG. 6 is a schematic view showing a fifth specific example of the plasma processing apparatus of the present invention.
FIG. 7 is a schematic view showing a sixth specific example of the plasma processing apparatus of the present invention.
FIG. 8 is a schematic view showing a seventh specific example of the plasma processing apparatus of the present invention.
FIG. 9 is a schematic view showing an eighth example of the plasma processing apparatus of the present invention.
FIG. 10 is a schematic view showing a ninth example of the plasma processing apparatus of the present invention.
FIG. 11 is a schematic view showing a tenth specific example of the plasma processing apparatus of the present invention.
FIG. 12 is a schematic view showing an eleventh example of the plasma processing apparatus of the present invention.
FIG. 13 is a schematic diagram showing the structure of a microwave excitation type plasma processing apparatus.
[Explanation of symbols]
10 chambers
16 stages
20 Microwave waveguide
20S slot antenna
30 Transmission window
40 Shield
40C cooling mechanism
40H heating mechanism
101 chamber
104 Counter electrode
107 Gas supply source
110 Power supply
120A, 120B connection cable
E Exhaust system
M microwave
P Plasma
W Workpiece

Claims (5)

チャンバ内においてプラズマを形成し、前記プラズマにより生成されるプラズマ生成物を前記チャンバ内に載置された被処理物の表面に作用させることによりプラズマ処理を行うマイクロ波励起型プラズマ処理装置であって、
前記チャンバ内の処理空間の、前記被処理物の前記表面に向けて拡散する前記プラズマ生成物が形成される空間の一部と、前記プラズマ生成物が前記被処理物の前記表面に向けて拡散する空間の一部と、に亘って設けられた遮蔽体を備え、
前記遮蔽体は、前記プラズマ生成物が形成される空間に設けられる部分の大きさの方が、前記プラズマ生成物が前記表面に向けて拡散する空間に設けられる部分の大きさよりも小さくなるように形成されており、前記プラズマ生成物が形成される空間に設けられる部分が、前記被処理物が載置されるステージと対向する前記チャンバの内壁に保持されていること、を特徴とするマイクロ波励起型プラズマ処理装置。
A microwave-excited plasma processing apparatus for performing plasma processing by forming plasma in a chamber and causing a plasma product generated by the plasma to act on a surface of an object to be processed placed in the chamber. ,
A part of a space in the processing space in the chamber where the plasma product that diffuses toward the surface of the object to be processed is formed, and the plasma product diffuses toward the surface of the object to be processed. A part of the space to be provided, and a shield provided over the space,
The shield is such that the size of the portion provided in the space where the plasma product is formed is smaller than the size of the portion provided in the space where the plasma product diffuses toward the surface. A microwave is formed, and a portion provided in a space in which the plasma product is formed is held on an inner wall of the chamber facing a stage on which the workpiece is placed. Excitation type plasma processing equipment.
前記遮蔽体は、その表面において前記プラズマ生成物の失活が生ずるものであることを特徴とする請求項1記載のマイクロ波励起型プラズマ処理装置。  The microwave-excited plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the shield is one in which the plasma product is deactivated on a surface thereof. 前記遮蔽体は、接地電位に接続可能とされていることを特徴とする請求項1または2に記載のマイクロ波励起型プラズマ処理装置。  The microwave-excited plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the shield is connectable to a ground potential. 前記遮蔽体は、冷却機構を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載のマイクロ波励起型プラズマ処理装置。  The microwave-excited plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the shield has a cooling mechanism. 前記遮蔽体は、加熱機構を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載のマイクロ波励起型プラズマ処理装置。  The microwave-excited plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the shield has a heating mechanism.
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