(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応ガスが供給されるプラズマ発生室と、被処理物がセットされる処理室とを備え、プラズマ発生室で発生したプラズマを多数の孔を形成した隔壁を介して処理室に導入するようにしたプラズマ処理装置において、このプラズマ処理装置はプラズマ発生室と処理室の内部圧力の差を大きくするための手段として、反応ガスの供給管に真空ポンプにつながる枝管を設け、この枝管にバルブを設けて供給管からの反応ガスを間欠的に排気することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
反応ガスが供給されるプラズマ発生室と、被処理物がセットされる処理室とを備え、プラズマ発生室で発生したプラズマを多数の孔を形成した隔壁を介して処理室に導入するようにしたプラズマ処理装置において、このプラズマ処理装置はプラズマ発生室と処理室の内部圧力の差を大きくするための手段として、排気管を２本に分岐し、１本は常時排気を行う真空ポンプにつながり、他の１本は排気を断続的に行うバルブを介して大容量の真空チャンバにつながっていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエッチング、アッシング或いはＣＶＤによる被膜形成等に利用されるプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、被処理基板の表面に形成した被膜を所定パターンにエッチングするためのプラズマ処理装置として、プラズマ発生室と処理室とを孔の開いた隔壁で画成し、基板にダメージを与えるプラズマ中の荷電粒子を除去するタイプの装置が従来から知られている。
【０００３】
上述したプラズマ処理装置で、被処理基板の面内処理を均一に行うには、隔壁の孔の数と口径を大きくし、処理室に送られるプラズマを大面積化し、広い範囲に亘るようにする必要がある。特に被処理基板自体の寸法が大きくなる傾向にあり、将来的にはプラズマの均一な拡大が更に要求される
【０００４】
しかしながら、隔壁の孔の数と口径を大きくしても、プラズマ発生室と処理室との圧力差が小さいとプラズマは均一に広がらない。また、圧力差が小さいと電子の速度が大きくなり、配線の太い箇所と細い箇所でエッチング速度に差がでるマイクロローディング効果が発生する。
【０００５】
そこで、特開平７−２６３３５３号公報及び特開平８−２８８０９６号公報には、パルスガスバルブを介してプラズマ発生室に反応ガスを導入する提案がなされている。
即ち、パルスガスバルブがオンになってガスが導入されると、プラズマ発生室の圧力は一時的に上昇し、処理室との圧力差が大きくなる。その結果、隔壁の孔の数と口径を大きくして大面積のプラズマを処理室に導くことが可能になるというものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特開平７−２６３３５３号公報及び特開平８−２８８０９６号公報にあっては、パルスガスバルブを用いている。このパルスガスバルブはバルブ本体内に組み込んだニードルを進退させることで反応ガスの出口を開閉する構造になっている。
したがって、オン・オフの際にニードルとバルブ本体とがメタルコンタクトを起こし、微小な金属粉が発生し、これが反応ガスとともにプラズマ発生室に送り込まれる。
【０００７】
また、上記のメタルコンタクトを回避するため、特開平７−２６３３５３号では、ストッパを設けてニードルとバルブ本体とをオフ状態でも接触させないで、微小な隙間を残す提案もなされている。
しかしながら、常にニードルとバルブ本体との間に形成される微小な隙間を一定に維持するのは極めて困難であり、隙間が大きくなりすぎたり、逆にメタルコンタクトを生じてしまい、更に、バルブ自体の形状にも制約が課せられてしまう。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく請求項１の発明は、反応ガスが供給されるプラズマ発生室と、被処理物がセットされる処理室とを備え、プラズマ発生室で発生したプラズマを多数の孔を形成した隔壁を介して処理室に導入するようにしたプラズマ処理装置において、プラズマ発生室と処理室の内部圧力の差を大きくするための手段として、反応ガスの供給管に間欠的に反応ガスをプラズマ発生室に送り込むガス制御ユニットを接続した。
尚、反応ガスの供給管には供給通路も含まれ、同様に、後述する排気管には排気通路も含まれる。
【０００９】
また請求項２の発明は、反応ガスの供給管に真空ポンプにつながる枝管（分岐管）を設け、この枝管にバルブを設けて供給管からの反応ガスを間欠的に排気するようにした。
【００１０】
更にまた請求項３の発明は、上記のプラズマ発生室と処理室の内部圧力の差を大きくするための手段として、排気管に排気を断続的に行うバルブを設けた。更に、請求項４の発明では、前記排気管を２本に分岐し、１本は常時排気を行う真空ポンプにつなげ、他の１本は排気を断続的に行うバルブを介して大容量の真空チャンバを介して真空ポンプにつなげた。
【００１１】
以上の如き構成とすることで、微細な金属粉等の発生を伴うことなく、プラズマ発生室と処理室との圧力差を大きくすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、図１は第１実施例に係るプラズマ処理装置の全体図であり、プラズマ処理装置はベース１に開口２を形成し、この開口２に下方から接地された載置テーブル３を臨ませている。この載置テーブル３にはウェーハＷを載置している。
【００１３】
また、前記開口２を覆うようにアルミニウム合金製の処理室５が設けられ、この処理室５の上に石英やセラミックス製のプラズマ発生室６が設けられている。これら処理室５及びプラズマ発生室６は同一材料から構成される一体物であってもよい。
【００１４】
また、処理室５とベース１との間にはチャンバー内を減圧するための排気管７が形成され、プラズマ発生室６と処理室５との間には隔壁としてのＳｉやＡｌからなる多孔グリッド８が配置され、ウェーハＷにダメージを与える成分がプラズマ発生領域からプラズマ処理領域に入り込むのを阻止している。
多孔グリッド８の孔の数は例えば２００ｍｍウェーハの場合は、直径８ｍｍの孔を２８個設ける。この孔の径や数はウェーハの大きさによって適宜変更する。
【００１５】
また、プラズマ発生室６の外周には誘導コイル１０が設けられている。誘導コイル１０は略５巻き巻回されるとともに一端が１３．５６ＭＨｚの高周波電源に接続され、他端は設置されている。載置テーブル３も同様に１３．５６ＭＨｚの高周波電源に接続されている。
【００１６】
一方、プラズマ発生室６の上端部は閉塞されている。このプラズマ発生室６の側面には反応ガス（エッチングを行う場合には、例えばＣｌ２ガス）の供給管１２が接続されている。プラズマ発生室６の上方から反応ガスを導入すると、ウェーハの中心部にエッチングが集中する傾向にあるので、供給管１２は誘導コイル１０と多孔グリット８の中間位置に臨ませると均一なエッチングが可能にとなるので好ましい。
【００１７】
前記反応ガスの供給管１２にはガス制御ユニット１４につながる配管１５を接続している。即ち、ガス制御ユニット１４のバルブ１６と大容量の反応ガスチャンバーから成り、バルブ１６と供給管１２とを配管１５で接続している。
【００１８】
以上において、排気管７から吸引してチャンバー内を減圧した後、チャンバー内に反応ガスを導入し、更に誘導コイル１０の一端に高周波を印加する。すると、プラズマ発生室６でプラズマを発生し、プラズマ発生室６内に発生したプラズマは、多数の孔を形成した多孔グリッド８を介して処理室に導入され、ウェーハＷ表面に形成された被膜に対してエッチング処理等がなされる。
【００１９】
このとき、前記ガス制御ユニット１４のバルブ１５をオンにし、反応ガスを一気にプラズマ発生室６に送り込む。するとプラズマ発生室６内の圧力が一時的に低くなるとともに、反応ガスの濃度が高まり、プラズマの濃度が増す。また、プラズマ発生室６と処理室５との圧力差が大きくなる。その結果、多孔グリッド８を介して処理室５に導入されるプラズマの面積が広がり、均一なエッチング処理がなされる。
【００２０】
尚、プラズマ発生室６と処理室５との圧力差はできるだけ大きいことが望ましいが、プラズマ発生室６の圧力を１０〜４０ｍｍＴｏｒｒとし、処理室５の圧力を１〜５ｍｍＴｏｒｒにすることが好ましい。
【００２１】
図２は第２実施例に係るプラズマ処理装置の全体図であり、この実施例にあっては、反応ガスの供給管１２から真空ポンプにつながる枝管１７を設け、この枝管１７にバルブ１８を設ける。
真空ポンプは常時排気を行っているので、バルブ１８をオン・オフすることで、供給管１２から反応ガスを間欠的に排気させ、プラズマ発生室６と処理室５の圧力差を大きくする。また、枝管１７の径を供給管１２の径より大きくすることでこの圧力差は一層大きくなる。
【００２２】
更に、真空ポンプの後には排気した反応ガスを外部に漏らさないための除害筒を設置する。
使用する反応ガスによっては、真空ポンプに悪影響を与える場合があるので、このようなときには、真空ポンプとバルブ１８との間にトラップを設けるとよい。
【００２３】
図３は第３実施例に係るプラズマ処理装置の全体図であり、この実施例にあっては、排気管７に排気を断続的に行うバルブ１９を設けている。このバルブ１９についてはオン・オフに際してメタルコンタクトを行う通常のバルブにしても、金属粉などは処理室５に戻る虞れはないので構わない。また、バルブ１９と真空ポンプの間にはターボ分子ポンプを設置する。
【００２４】
図４は第４実施例に係るプラズマ処理装置の全体図であり、この実施例にあっては、排気管７から配管２０を分岐し、排気管７については図３に示したと同様に真空ポンプにつなげて常時排気を行い、配管２０については断続的にオン・オフするバルブ２１を介して大容量の真空チャンバ２２につなげている。また、図３と同様に真空ポンプの前にターボ分子ポンプを設置する。
ターボ分子ポンプはチャンバー内を一気に減圧するのに有効であるが、ターボ分子ポンプで形成される真空度は１０−３Ｔｏｒｒ〜１０−９Ｔｏｒｒなので、大気圧から徐々に真空にするにあたっては真空ポンプを使用することが望ましい。
このような構成とすることで、処理室５の圧力をプラズマ発生室６に比べて大幅に低くすることができ、プラズマを均一に拡散せしめることができる。
【００２５】
尚、図示したプラズマ処理装置では、チャンバー外に設けた誘導コイルにてプラズマを発生せしめるようにしたが、チャンバー外に設けた一方が高周波電源に他方が接地された一対のシート状電極、磁場コイルによるＥＣＲ放電或いは導波管や導波ケーブルを用いたマイクロ波放電を利用した装置にも本発明は適用できる。
【００２６】
また、実施例にあってはプラズマ処理装置をエッチング処理に用いた例を示したが、反応ガスを例えばＳｉＨ４等に変えることでＣＶＤ等の被膜形成にも用いることができる。
【００２７】
また、チャンバー内の圧力に脈動を持たせるための他の手段として、ガス導入管を大径、小径を交互に並べた玉入コンデンサー状としたものも有効である。
【００２８】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明によれば、プラズマ処理装置のプラズマ発生室と処理室との圧力差を大きくすることができるので、大面積化したプラズマを処理室に導くことができ、被処理基板が大径化しても、均一な処理を行うことができ、しかも内部差を大きくするための手段として、パルスガスバルブを用いていないので、微細な金属粉の発生が防止され、歩留まりも向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例に係るプラズマ処理装置の全体図
【図２】第２実施例に係るプラズマ処理装置の全体図
【図３】第３実施例に係るプラズマ処理装置の全体図
【図４】第４実施例に係るプラズマ処理装置の全体図
【符号の説明】
１…ベース、２…開口、３…載置テーブル、５…処理室、６…プラズマ発生室、７…排気管、８…多孔グリッド（隔壁）、１０…誘導コイル、１２…反応ガスの供給管、１３…拡散板、１４…ガス制御ユニット、１６…バルブ、１７…枝管、１８…バルブ、１９…排気を断続的に行うバルブ、２０…分岐した配管、２１…バルブ、２２…真空チャンバー、Ｗ…ウェーハ（被処理物）。
【図１】
0003574558.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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