(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応ガス及びマイクロ波を導入してプラズマを生成し、該プラズマを反応室へ導入し、複数の試料を反応室内の試料台上に逐次載置して試料をプラズマ処理する方法において、
１回のプラズマ処理が終了してプラズマ生成を停止する前に石英ガラス板にて試料台を覆い、
反応ガスの供給を停止し、
不活性ガスの供給を開始し、
処理が終了した試料を反応室から搬出し、
次回の試料を反応室へ搬入して試料台上に載置し、
不活性ガスの供給を停止し、
反応ガスの供給を再開し、
プラズマ生成を再開し、
前記石英ガラス板を試料台から前記反応室に設けられた排気口の方向へ移動させて試料の処理を再開することを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項２】
供給された不活性ガスを前記排気口より排気する請求項１に記載のプラズマ処理方法。
【請求項３】
反応ガス及びマイクロ波の導入により生成したプラズマを反応室へ導入し、複数の試料を反応室内の試料台上に逐次載置して試料をプラズマ処理するプラズマ装置において、
不活性ガスを反応室へ供給するためのガス管と、
試料台を覆う位置と反応室に設けられた排気口の側の位置とに移動可能であり、１回のプラズマ処理終了のプラズマ生成を停止する前からプラズマ生成を再開するまで試料台を覆う位置にある石英ガラスと
を備え、
石英ガラス板が試料台を覆う位置にあり且つ反応ガスの導入が停止されたときに、ガス管より不活性ガスの供給を開始すると共に、処理が終了した試料が搬出されて次回の試料が試料台に載置されたときに、不活性ガスの供給が停止されて反応ガスの供給を再開する構成にしてあることを特徴とするプラズマ装置。
【請求項４】
供給された不活性ガスを前記排気口より排気する構成にしてある請求項３に記載のプラズマ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、プラズマを利用して半導体素子，電子材料等の試料を加工処理するプラズマ処理方法及びその実施に使用するプラズマ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子サイクロトロン共鳴を利用して試料の加工を行うＥＣＲプラズマ装置は、低ガス圧で電離度が高いプラズマを生成することができる。従ってイオンエネルギの広範な選択が可能であり、イオンの指向性，均一性に優れる等の利点を有していることから、高集積半導体素子の製造における薄膜形成，エッチング等のプロセスには欠かせない技術となっており、その研究，開発が進められている。
【０００３】
図６は、従来のＥＣＲプラズマ装置を示す模式的断面図である。図中１は、円筒形のプラズマ室であり、その上側にはマイクロ波導入窓１１を介してマイクロ波導入管６が連設されている。またプラズマ室１の下側にはプラズマ引出し窓１２を介して反応室３が連設されている。さらにプラズマ室１の周囲には励磁コイル１０が配置されている。反応室３の底部中央部が台状に突出しており、この中央に試料Ｓを静電吸着保持するための試料台５となしてある。
【０００４】
反応室３の上部側壁には反応ガスを供給するためのガス管７が配設されており、また反応室３の下部側壁には排気を行うための排気口８が設けられている。排気口８に対向する反応室３の下部側壁には試料Ｓの搬入，搬出を行うための搬入，搬出口９が開口されている。そしてプラズマ室１の内壁には、透明な石英ガラス容器であるインナーベルジャー２が嵌合されており、壁面をプラズマから保護している。前記プラズマ引出し窓１２の窓枠はこのインナーベルジャー２の一部で形成されている。また反応室３の内壁のうち、ガス管７，排気口８及び搬入，搬出口９の取り付け位置を除く部分，試料Ｓの周囲，及び試料台５の側面は、フロスト処理された石英防着板４によって覆われている。
【０００５】
以上の如く構成されたＥＣＲプラズマ装置においては、ガス管７から反応ガスを供給しつつ排気口８から排気を行うことにより、プラズマ室１及び反応室３内を所要の真空度に保持する。これとともに励磁コイル１０にて磁界を形成し、マイクロ波導入管６からマイクロ波を導入して高周波電界を印加してプラズマを生成する。生成されたプラズマは、励磁コイル１０にて形成される発散磁界によってプラズマ室１からプラズマ引出し窓１２を介して反応室３内の試料Ｓ周辺に導入され、試料Ｓ表面でプラズマ流中のイオン，ラジカル粒子による表面反応を生じさせて試料Ｓ表面に成膜，エッチング等の処理を施す。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来のプラズマ装置においては、試料Ｓをプラズマ処理する際に反応生成物が発生し、プラズマ室１のインナーベルジャー２，及び反応室３の石英防着板４に付着する。そしてプラズマ処理開始時，終了時のプラズマ生成のオン・オフ、又は反応ガス供給のオン・オフ等の微小な振動，衝撃によってその付着物が剥離し、パーティクルとなる。このパーティクルは試料Ｓ上に落下して試料Ｓの加工不良を招来したり、試料Ｓが搭載されていない場合は試料台５上に落下して試料Ｓの裏面を汚染するという問題がある。
【０００７】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、処理と処理との間に、試料の処理に影響を及ぼさない不活性ガスを反応室へ供給する、及び／又は反応ガスのオン・オフ時，及びプラズマ照射のオン・オフ時には試料台上を石英ガラス板で覆うことにより、試料に付着するパーティクル数を大幅に削減することが可能なプラズマ処理方法及びその実施に使用するプラズマ装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るプラズマ処理方法は、反応ガス及びマイクロ波を導入してプラズマを生成し、該プラズマを反応室へ導入し、複数の試料を反応室内の試料台上に逐次載置して試料をプラズマ処理する方法において、１回のプラズマ処理が終了してプラズマ生成を停止する前に石英ガラス板にて試料台を覆い、反応ガスの供給を停止し、不活性ガスの供給を開始し、処理が終了した試料を反応室から搬出し、次回の試料を反応室へ搬入して試料台上に載置し、不活性ガスの供給を停止し、反応ガスの供給を再開し、プラズマ生成を再開し、前記石英ガラス板を試料台から前記反応室に設けられた排気口の方向へ移動させて試料の処理を再開することを特徴とする。
また、本発明に係るプラズマ処理方法は、供給された不活性ガスを前記排気口より排気することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係るプラズマ装置は、反応ガス及びマイクロ波の導入により生成したプラズマを反応室へ導入し、複数の試料を反応室内の試料台上に逐次載置して試料をプラズマ処理するプラズマ装置において、不活性ガスを反応室へ供給するためのガス管と、試料台を覆う位置と反応室に設けられた排気口の側の位置とに移動可能であり、１回のプラズマ処理終了のプラズマ生成を停止する前からプラズマ生成を再開するまで試料台を覆う位置にある石英ガラスとを備え、石英ガラス板が試料台を覆う位置にあり且つ反応ガスの導入が停止されたときに、ガス管より不活性ガスの供給を開始すると共に、処理が終了した試料が搬出されて次回の試料が試料台に載置されたときに、不活性ガスの供給が停止されて反応ガスの供給を再開する構成にしてあることを特徴とする。
また、本発明に係るプラズマ装置は、供給された不活性ガスを前記排気口より排気する構成にしてあることを特徴とする。
【００１０】
【作用】
本発明にあっては、処理と処理との間に、試料の処理に影響を及ぼさない不活性ガスを反応室へ供給することにより、反応生成物の剥離を促進させる。また反応生成物が浮遊する不活性ガスは、従来から備えられている排気口からの排気により反応室外へ排出される。これにより反応室内のパーティクルを除去することができる。
また反応ガスのオン・オフ時，及びプラズマ照射のオン・オフ時には試料台上を石英ガラス板で覆うので、このときの微小な振動又は衝撃により反応室側面から離脱したパーティクルが試料台上へ落下することを防止することができる。これにより試料裏面に付着するパーティクル数が大幅に削減される。
これら不活性ガスの供給及び石英ガラス板の使用を併用することにより、試料の表面及び裏面に付着するパーティクル数をより削減することができる。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的に説明する。
図１は、本発明に係るプラズマ装置を示す模式的断面図である。図中１は、ステンレス鋼からなり内径  ２７５ｍｍ，高さ  ２００ｍｍの円筒形のプラズマ室であり、その上側にはマイクロ波導入窓１１を介してマイクロ波導入管６が連設されている。またプラズマ室１の下側にはプラズマ引出し窓１２を介して、ステンレス鋼からなり内径  ４５０ｍｍの円筒形の反応室３が連設されている。さらにプラズマ室１の周囲には励磁コイル１０が配置されている。反応室３の底部中央部が台状に形成されており、その中央に試料Ｓを静電吸着保持するための試料台５となしてある。プラズマ室１下端から試料台５上の試料Ｓまでの距離は  ２７０ｍｍである。
【００１２】
反応室３の上部側壁には反応ガスを供給するためのガス管７が配設されており、また反応室３の下部側壁には排気を行うための排気口８が設けられている。排気口８に対向する反応室３の下部側壁には試料Ｓの搬入，搬出を行うための搬入，搬出口９が開口されている。そしてプラズマ室１の内壁には、透明な石英ガラス容器であるインナーベルジャー２が嵌合されて、壁面をプラズマから保護している。前記プラズマ引出し窓１２の窓枠はこのインナーベルジャー２の一部で形成されている。また反応室３の内壁のうち、ガス管７，排気口８及び搬入，搬出口９の取り付け位置を除く部分，試料Ｓの周囲，及び試料台５の側面は、フロスト処理された石英防着板４によって覆われている。
【００１３】
さらにマイクロ波導入窓１１より外側のプラズマ室１の上面には、不活性ガスを導入するためのガス管１４が配設されている。また処理と処理との間に試料台５を覆うための石英ガラス製の円板１５（直径  ２７０ｍｍ，  厚み３ｍｍ）が、移動装置１３により図における左右方向への移動が可能なようにアルミニウム製治具１６により支持されている。
【００１４】
以上の如く構成されたＥＣＲプラズマ装置においては、ガス管７から反応ガスを供給しつつ排気口８から排気を行うことにより、プラズマ室１及び反応室３内を所要の真空度に保持する。これとともに励磁コイル１０にて磁界を形成し、マイクロ波導入管６からマイクロ波を導入して高周波電界を印加してプラズマを生成する。生成されたプラズマは、励磁コイル１０にて形成される発散磁界によってプラズマ室１からプラズマ引出し窓１２を介して反応室３内の試料Ｓ周辺に導入され、試料Ｓ表面でプラズマ流中のイオン，ラジカル粒子による表面反応を生じさせて試料Ｓ表面に成膜，エッチング等の処理を施す。
【００１５】
そして処理済みの試料Ｓを搬出し次の試料Ｓを搬入するためにプラズマ照射をオフする直前に、移動装置１３を駆動させて円板１５を試料台５の上方（実線で図示）へ移動させてからガス管７からの反応ガスの供給をオフする。また反応ガスの供給をオフしたとき、ガス管１４からの不活性ガスの導入を開始する。そして処理が終了した試料Ｓを搬入，搬出口９から搬出し、次の試料Ｓを搬入，搬出口９から反応室３内へ搬入して試料台５上に載置する。その後、ガス管１４からの不活性ガスの導入を停止し、ガス管７からの反応ガスの供給を再開してプラズマ照射を再開する。プラズマが安定した後、移動装置１３を駆動させて円板１５を試料台５の上方から待機位置（破線で図示）へ移動させて試料Ｓの処理を再開する。
【００１６】
図２は、以上の如き構成の本発明装置において処理された試料Ｓのパーティクル数を処理枚数に対応させて示すグラフである。図３は不活性ガスは導入するが、円板１５を使用しない場合、図４は円板１５は使用するが不活性ガスを導入しない場合、図５は従来装置により処理した場合のパーティクル数を夫々示すグラフである。図３に示す如く不活性ガスを導入するのみでもパーティクル数は従来（図５）より減少し、また図４に示す如く円板１５を使用するのみでは、図３に示す不活性ガスを導入するのみの場合よりもパーティクル数が減少しており、特に裏面において大幅に減少している。そして図２に示す如く不活性ガス及び円板１５の両方を使用した場合はさらにパーティクル数が減少しており、特に表面においてその傾向は顕著である。
【００１７】
なお本実施例ではＥＣＲプラズマ装置の場合について述べているが、サイクロトロン共鳴を使用しないプラズマ装置に適用することも可能である。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように本発明に係るプラズマ処理方法及びその実施に使用するプラズマ装置は、処理と処理との間に、試料の処理に影響を及ぼさない不活性ガスを反応室へ供給することにより、反応生成物の剥離を促進させる。また反応生成物が浮遊する不活性ガスは、従来から備えられている排気口からの排気により反応室外へ排出される。これにより反応室内のパーティクルを除去することができる。
また反応ガスのオン・オフ時，及びプラズマ照射のオン・オフ時には試料台上を石英ガラス板で覆うので、このときの微小な振動又は衝撃により反応室側面から離脱したパーティクルが試料台上へ落下することを防止することができる。これにより試料裏面に付着するパーティクル数が大幅に削減される。以上よりプラズマ処理における良品率を向上させることが可能になる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプラズマ装置を示す模式的断面図である。
【図２】本発明装置において処理された試料のパーティクル数を処理枚数に対応させて示すグラフである。
【図３】不活性ガスは導入するが、円板を使用しない場合のパーティクル数を示すグラフである。
【図４】円板は使用するが不活性ガスを導入しない場合のパーティクル数を示すグラフである。
【図５】従来装置により処理した場合のパーティクル数を示すグラフである。
【図６】従来のプラズマ装置を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
３  反応室
５  試料台
７，１４  ガス管
８  排気口
９  搬入，搬出口
１３    移動装置
１５    円板
Ｓ  試料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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