(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波透過窓よりマイクロ波を導入し且つガス導入口よりプロセスガスを導入してガスプラズマを発生させるプラズマ発光室と，その下に被処理体の処理を行う処理室と，該プラズマ発光室と該処理室との間に，中央部に該プラズマ発光室より反応活性種をダウンフローさせる輸送孔と，該輸送孔の下側に該マイクロ波遮断フランジと間隔を開けて設けられた遮蔽板とを有するマイクロ波遮断フランジを備えた半導体処理装置において，該マイクロ波遮断フランジが，その周囲にリング状に設けられた空洞部からなるプロセスガス導入部と, 該プロセスガス導入部から該プラズマ発光室に通ずる複数のプロセスガス導入孔とを有することを特徴とする半導体処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置を用いて，半導体基板の処理を行うことを特徴とする半導体処理方法。
【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励起のプラズマダウンフローの半導体処理装置及び処理方法に関する。
【０００２】
プラズマ処理は，  半導体製造プロセスにおいて酸化膜の等方性エッチングや有機レジスト膜のアッシングに利用されている。
近年，  半導体の処理装置は，  より高速で安定性の高いプラズマ処理技術が求められている。そのためにエッチングやアッシング工程において，  装置の高速性と長期間の安定稼働が望まれている。
【０００３】
【従来の技術】
次に，２種類のマイクロ波励起のダウンフローのプラズマ処理装置の従来例について説明する。
【０００４】
図２は従来例（１）  の説明図である。
図において，  １はマイクロ波導波管，    ２はマイクロ波透過窓，    ３はプラズマ発光室  （プラズマ発生室），      ４はシャワーヘッド  （μ波遮蔽板），  ５はプロセスガス導入口，    ６は処理室，  ７は被処理体である。
【０００５】
この装置は，プラズマ発光室と処理室とを分離するために多数の孔の開いたシャワーヘッドと呼ばれる導体を用いている。このようなシャワーヘッドでは，  その下にダウンフローした反応活性種の濃度を処理室内で細かく制御することができなかったため，装置の安定稼働に問題があった。さらに，  反応活性種によりシャワーヘッドの表面状態が変化し，  定期的なクリーニングを必要とし，装置の稼働率を低下させていた。
【０００６】
図３は以上の欠点を改善した従来例（２）  の説明図である。
この装置では，プラズマ発光室  ３内にガス導入口  ５に接続するリング状のガス導入部５Ａを有し，  マイクロ波遮蔽フランジ４Ａ上でマイクロ波励起により反応活性種を得ていた。生成された反応活性種は中央の孔を経て，  遮蔽板４Ｂに突き当たり，  その周囲よりダウンフローする。
【０００７】
この構造では，リング状のガス導入部５Ａの全周からプラズマ発光室  ３内にガスが吹き出す構造になっており，反応活性種の多く発生する箇所と，  そうでない箇所ができ，  反応活性種の分布にむらが生じていた。
【０００８】
さらに，  リング状のガス導入部内までマイクロ波が伝搬し，  マイクロ波の異常放電を起こす原因となっていた。また，マイクロ波遮蔽フランジ４Ａの表面が反応ガスのプラズマによって汚染されるため，処理レートの低下を招き，  装置の定期的なクリーニングを要していた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように，改善された従来例（２）  においても，処理レートの変動，  安定稼働の問題，  マイクロ波の異常放電の問題が生じていた。
【００１０】
本発明はマイクロ波遮蔽フランジの構造を改善して，処理レートを向上し，  処理レートの変動及びマイクロ波の異常放電を抑制し，装置の安定稼働を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題の解決は，
１）マイクロ波透過窓よりマイクロ波を導入し且つガス導入口よりプロセスガスを導入してガスプラズマを発生させるプラズマ発光室と，その下に被処理体の処理を行う処理室と，該プラズマ発光室と該処理室との間に，中央部に該プラズマ発光室より反応活性種をダウンフローさせる輸送孔と，該輸送孔の下側に該マイクロ波遮断フランジと間隔を開けて設けられた遮蔽板とを有するマイクロ波遮断フランジを備え，該マイクロ波遮断フランジが，その周囲にリング状に設けられた空洞部からなるプロセスガス導入部と, 該プロセスガス導入部から該プラズマ発光室に通ずる複数のプロセスガス導入孔とを有する半導体処理装置  あるいは
２）前記１記載の装置を用いて，半導体基板の処理を行う半導体処理方法により達成される。
【００１２】
【作用】
従来例（２）  及び本発明では，  プラズマ発光室内より被処理体に荷電粒子が漏れ難い構造にするため，プラズマ発光室の中心部分にマイクロ波遮蔽フランジを設置する。このマイクロ波遮蔽フランジによりマイクロ波の整合をとっている。
【００１３】
２．４５  ＧＨｚのマイクロ波で試したところ，  マイクロ波透過窓との距離が１０  ｍｍ  程度までは整合をとることができたが，それ以上の距離では反射波を生じた。従ってこの距離をある程度短くすることが必要である。このために，  プラズマ発光室の中心部分にマイクロ波遮蔽フランジを設けた構造が用いられるが，従来例（２）  では前記のような問題点が発生したので，  本発明はプラズマ発光室へのガスの導入を複数の孔から導入することにより，  発光室内に均一にガスを導入し，  且つ実験結果によると，その孔の径をλ／２０    （λはマイクロ波の波長，  ２．４５  ＧＨｚで１２．２ｃｍ）以下にすると，  マイクロ波がプロセスガス導入部に入り込むことなく，  ここでの異常放電は起こらない。
【００１４】
本発明が発光室内に均一にガスを導入できる理由は，  外部より導入されたガスはリング状のガス導入部で一旦蓄えられ，リングの全周にわたってほぼ均一な圧力になっ状態から，  リングの周囲に設けられた複数の孔から吹き出すため，各孔から均一にプラズマ発光室に導入されることにによる。
【００１５】
【実施例】
図１は本発明の実施例の説明図である。
図において，  １はマイクロ波導波管，    ２はマイクロ波透過窓，    ３はプラズマ発光室  （プラズマ発生室），    ４Ｄはマイクロ波遮蔽フランジ，  ４Ｂはマイクロ波遮蔽板，  ４Ｃは固定ネジ，    ５はプロセスガス導入口，  ５Ａはプロセスガス導入部，  ５Ｂはプロセスガス導入孔，    ６は処理室  （反応室），  ７は被処理体である。
【００１６】
従来例（２）  との相違点は，  マイクロ波遮蔽フランジ４Ｄにおいて，リング状のプロセスガス導入部５Ａとプラズマ発光室  ３との境界は仕切られ，  ガスはこの仕切り部の円周上に設けられたプロセスガス導入孔５Ｂよりプラズマ発光室  ３に吹き出される構造である。
【００１７】
また，マイクロ波遮蔽フランジ４Ｄ，  マイクロ波遮蔽板４Ｂはクリーニングの際に取り外しができるように固定ネジ４Ｃにより取りつけられる。
なお，実施例ではプロセスガス導入孔５Ｂは円周上に４個設けられているが，円周上等間隔にもっと多数設けてもよい。
【００１８】
次に，この装置を利用したプロセスの説明をする。
実施例１：    Ｏ２＋ＣＦ４  ガスによるアッシング
図１のような反応活性種が拡散して輸送される構造にし，アッシングレートを測定した。また，実施例のマイクロ波遮蔽フランジの効果を確認するため，マイクロ波遮蔽フランジのない従来例（１）  及びマイクロ波遮蔽フランジのある従来例（２）  との比較を行った。
【００１９】
アッシング条件は以下の通りである。
0003567508.tif 000002
アッシングの結果，  そのレートは以下のようになった。
【００２０】
実施例    ：    ２．８  μｍ／分
従来例（１）  ：    ０．７  μｍ／分
従来例（２）  ：    ２．０  μｍ／分
すなわち，マイクロ波遮蔽フランジがあり，かつガス量の制御できる実施例が最もアッシングが高速化できるということが確認された。
【００２１】
実施例２：    Ｏ２＋ＣＦ４  ガスによるアッシングの稼働安定性
アッシングと同様の条件でエッチング処理を  ４００回行った後，  実施例１と同じ条件でアッシングレートを測定した。
【００２２】
その結果，  アッシングレートは以下のようになった。
実施例    ：    ２．４  μｍ／分
従来例（１）  ：    ０．３  μｍ／分
従来例（２）  ：    ２．０  μｍ／分
また，  アッシング処理を  ４００回行った後，  実施例１と同じ条件でアッシングレートを測定した。
【００２３】
その結果，  アッシングレートは以下のようになった。
実施例    ：    ２．３  μｍ／分
従来例（１）  ：    ０．２  μｍ／分
従来例（２）  ：    １．３  μｍ／分
いずれの結果も，  実施例の方が最もアッシングレートの変動が少ない安定したアッシングレートが得られた。
【００２４】
実施例３：    Ｏ２＋ＣＦ４  ガスによる酸化膜エッチング
エッチング条件は以下の通りである。
0003567508.tif 000003
その結果，  エッチングレートは以下のようになった。
【００２５】
実施例    ：  １４００  Å／分
従来例（２）  ：  ９００  Å／分
実施例の方が，  エッチングレートが大きい。
【００２６】
実施例１〜３の結果より，本発明は処理の高速化，安定化に有効であることがわかる。
また，従来例（２）  の装置では，プラズマによって変質したプラズマ発光室を定期的にクリーニングする必要があったが，実施例の装置ではプラズマ発光室内にネジ止めされたマイクロ波遮蔽フランジを交換するだけで，クリーニングと同等の効果が得られ，装置の補修性が向上した。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば，プラズマ発光室内に導入するガスを制御できるように，外周上に配置された複数のガス導入口を有するマイクロ波遮蔽フランジを設けることにより，処理レートの向上と安定化が達成でき，またプラズマの異常放電も抑制でき，且つ装置の補修性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の説明図
【図２】従来例（１）  の説明図
【図３】従来例（２）  の説明図
【符号の説明】
１    マイクロ波導波管
２    マイクロ波透過窓
３    プラズマ発光室
４Ｄ      マイクロ波遮蔽フランジ
４Ｂ      マイクロ波遮蔽板
４Ｃ      固定ネジ
５      プロセスガス導入口
５Ａ      プロセスガス導入部
５Ｂ      プロセスガス導入孔
６    処理室
７      被処理体
【図１】
0003567508.tif 000004
【図２】
0003567508.tif 000005
【図３】
0003567508.tif 000006