(57)【要約】【課題】マイクロ波を導波させる導波管の両側でプラズマ処理を行うことができるようにする。【解決手段】マイクロ波の腹の位置に対応して配置されたスリット１３ａ、１３ｂを導波管１２の両面にそれぞれ設け、ガス導入管１７ａ、１７ｂを介してチャンバ１１内にプロセスガスを導入し、マイクロ波を導波管１２内に導波させ、スリット１３ａ、１３ｂをそれぞれ介してマイクロ波を導波管１２の両側から放射させることにより、導波管１２の両側に表面波プラズマを発生させ、基板１８ａ、１８ｂのプラズマ処理を行う。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波を導波させる導波管と、
前記導波管の両面にそれぞれ設けられ、前記導波管を導波するマイクロ波の腹の位置に対応して配置されたスリットと、
前記スリットにそれぞれ接するようにして前記導波管の両面にそれぞれ配置された誘電体と、
前記スリットを介して放射されたマイクロ波にて前記導波管の両側に表面波プラズマを発生させるプラズマ発生手段とを備えることを特徴とするプラズマ発生装置。
【請求項２】
マイクロ波を導波させる導波管と、
前記導波管の両面にそれぞれ設けられ、前記導波管を導波するマイクロ波の腹の位置に対応して配置されたスリットと、
前記スリットにそれぞれ接するようにして前記導波管の両面にそれぞれ配置された誘電体と、
前記スリットを介して放射されたマイクロ波にて発生された表面波プラズマによる処理を行う処理室とを備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記処理室内に設けられ、前記導波管の両面にそれぞれ対向配置されるようにして処理対象を保持する保持部と、
前記処理室内にプロセスガスを導入するガス導入部とを備えることを特徴とする請求項２記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記プロセスガスは、成膜用ガス、スパッタガスまたはエッチングガスであることを特徴とする請求項２または３記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
導波管を導波するマイクロ波を前記導波管の両側から放射させることにより、前記導波管の両側に表面波プラズマを発生させる工程と、
前記導波管の両側に発生された表面波プラズマによる処理を行う工程とを備えることを特徴とするプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラズマ発生装置、プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関し、特に、マイクロ波励起表面波プラズマＣＶＤ装置に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波励起表面波プラズマ処理装置においては、ガスの励起源としてマイクロ波を使用することから、高い周波数をもつ電界にて電子を加速することができ、ガス分子を効率的にイオン化したり、励起させたりすることができる。このため、マイクロ波励起表面波プラズマ処理装置では、ガスのイオン化効率、励起効率及び解離効率が高く、高密度のプラズマを比較的容易に形成し、低温で高速に高品質な処理を行うことができる。また、マイクロ波が石英ガラスのような誘電体を透過する性質を有することから、マイクロ波励起表面波プラズマ処理装置を無電極放電タイプのものとして構成でき、プラズマ処理において高清浄性を確保することができる。
【０００３】
また、特許文献１には、被処理体の半径方向及び周方向における処理の制御性を高めるために、マイクロ波を放射する為の複数のスロットが設けられた面を有する環状導波路を有するプラズマ処理装置において、環状導波路の中心に対してスロットの中心を偏らせて配置する方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−７３１５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のマイクロ波励起表面波プラズマＣＶＤ装置では、導波管を導波するマイクロ波が下方に放射され、導波管の下方でのみしか成膜ができないことから、製造効率の向上の支障になるという問題があった。
そこで、本発明の目的は、マイクロ波を導波させる導波管の両側でプラズマ処理を行うことが可能なプラズマ発生装置、プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するために、請求項１記載のプラズマ発生装置によれば、マイクロ波を導波させる導波管と、前記導波管の両面にそれぞれ設けられ、前記導波管を導波するマイクロ波の腹の位置に対応して配置されたスリットと、前記スリットにそれぞれ接するようにして前記導波管の両面にそれぞれ配置された誘電体と、前記スリットを介して放射されたマイクロ波にて前記導波管の両側に表面波プラズマを発生させるプラズマ発生手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
また、請求項２記載のプラズマ処理装置によれば、マイクロ波を導波させる導波管と、前記導波管の両面にそれぞれ設けられ、前記導波管を導波するマイクロ波の腹の位置に対応して配置されたスリットと、前記スリットにそれぞれ接するようにして前記導波管の両面にそれぞれ配置された誘電体と、前記スリットを介して放射されたマイクロ波にて発生された表面波プラズマによる処理を行う処理室とを備えることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項３記載のプラズマ処理装置によれば、前記処理室内に設けられ、前記導波管の両面にそれぞれ対向配置されるようにして処理対象を保持する保持部と、前記処理室内にプロセスガスを導入するガス導入部とを備えることを特徴とする。
また、請求項４記載のプラズマ処理装置によれば、前記プロセスガスは、成膜用ガス、スパッタガスまたはエッチングガスであることを特徴とする。
また、請求項５記載のプラズマ処理方法によれば、導波管を導波するマイクロ波を前記導波管の両側から放射させることにより、前記導波管の両側に表面波プラズマを発生させる工程と、前記導波管の両側に発生された表面波プラズマによる処理を行う工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように、本発明によれば、導波管を導波するマイクロ波を導波管の両側から放射させることにより、導波管の両側に表面波プラズマを発生させることができる。このため、導波管の両側でプラズマ処理を行うことが可能となり、導波管の下方のみでプラズマ処理を行う方法に比べて、製造効率を２倍に向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係るプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。なお、図１（ａ）は、図１（ｂ）のＡ−Ａ´線で切断したものである。
図１において、プラズマ処理装置には、マイクロ波を導波させる導波管１２が設けられ、導波管１２には、マイクロ波の腹の位置に対応して配置されたスリット１３ａ、１３ｂが導波管１２の両面にそれぞれ設けられている。なお、マイクロ波としてはＴＥ１０モードのマイクロ波を使用することができる。そして、導波管１２の両面にはスリット１３ａ、１３ｂにそれぞれ接するように配置された誘電体１４ａ、１４ｂが設けられている。なお、誘電体１４ａ、１４ｂとしては、例えば、石英板や酸化アルミニウムを使用することができる。
【００１０】
また、プラズマ処理装置には、導波管１２の周囲を囲むように配置されたチャンバ１１が設けられ、チャンバ１１内には、導波管１２の両面にそれぞれ対向配置されるように基板１８ａ、１８ｂをそれぞれ載置するステージ１５ａ、１５ｂが設けられている。そして、導波管１２の両側には、チャンバ１１内を排気する排気ポート１６ａ、１６ｂがそれぞれ設けられるとともに、チャンバ１１内にプロセスガスを導入するガス導入管１７ａ、１７ｂがそれぞれ設けられている。なお、プロセスガスとしては、成膜用ガス、スパッタガスまたはエッチングガスを用いることができる。
【００１１】
そして、基板１８ａ、１８ｂのプラズマ処理を行う場合、ステージ１５ａ、１５ｂ上に基板１８ａ、１８ｂをそれぞれ載置する。そして、排気ポート１６ａ、１６ｂを介してチャンバ１１内を排気するとともに、ガス導入管１７ａ、１７ｂを介してチャンバ１１内にプロセスガスを導入する。そして、マイクロ波を導波管１２内に導波させ、スリット１３ａ、１３ｂをそれぞれ介してマイクロ波を導波管１２の両側から放射させることにより、導波管１２の両側に表面波プラズマを発生させる。
【００１２】
例えば、誘電体１４ａ、１４ｂとして、１ｍ角の酸化アルミニウムを使用し、誘電体１４ａ、１４ｂと基板１８ａ、１８ｂとの距離をそれぞれ２００ｍｍとすることができる。そして、基板温度を２００℃、チャンバ１１内の圧力を１００ｍＴｏｒｒ、マイクロ波の周波数を２．４５ＧＨｚに設定し、Ａｒの流量を１００ｓｃｃｍ、Ｈ2の流量を１００ｓｃｃｍ、ＳｉＨ4の流量を５００ｓｃｃｍに設定することにより、ａ−Ｓｉを基板１８ａ、１８ｂに成膜することができる。
【００１３】
これにより、導波管１２の両側でプラズマ処理を行うことが可能となり、導波管１２の下方のみでプラズマ処理を行う方法に比べて、製造効率を２倍に向上させることが可能となる。
なお、基板１８ａ、１８ｂは、半導体であっても、導電性のものであっても、あるいは電気絶縁性のものであってもよく、例えば、Ｓｉウエハ、ＳＯＩウエハ、ＧａＡａウエハ等の半導体基体が挙げることができる。
【００１４】
導電性基体としては、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｂなどの金属またはこれらの合金、例えば真鍮、ステンレス鋼などを挙げることができる。
絶縁性基体としては、石英ガラスやそれ以外の各種ガラス、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＬｉＦ、ＣａＦ2 、ＢａＦ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＡｌＮ、ＭｇＯなどの無機物、ポリエステル、ポリカーボネート、セルロースアセテート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミドなどの有機物のフィルム、シートなどを挙げることができる。
【００１５】
プラズマＣＶＤ法にて基板１８ａ、１８ｂ上に薄膜を形成するための成膜用ガスとしては、例えば、ａ−Ｓｉ、ｐｏｌｙ−Ｓｉ、ＳｉＣなどのＳｉ系半導体薄膜を形成する場合には、ＳｉＨ4 、Ｓｉ2 Ｈ6 などの無機シラン類、テトラエチルシラン（ＴＥＳ）、テトラメチルシラン（ＴＭＳ）、ジメチルシラン（ＤＭＳ）、ジメチルジフルオロシラン（ＤＭＤＦＳ）、ジメチルジクロルシラン（ＤＭＤＣＳ）などの有機シラン類、ＳｉＦ4 、Ｓｉ2 Ｆ6 、Ｓｉ3 Ｆ8 、ＳｉＨＦ3 、ＳｉＨ2 Ｆ2 、ＳｉＣｌ4 、Ｓｉ2 Ｃｌ6 、ＳｉＨＣｌ3 、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 、ＳｉＨ3 Ｃｌ、ＳｉＣｌ2 Ｆ2 などのハロシラン類等を挙げることができる。また、この場合に混合してもよい添加ガスまたはキャリアガスとしては、Ｈ2 、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎを挙ることができる。
【００１６】
Ｓｉ3 Ｎ4 、ＳｉＯ2 などのＳｉ化合物系薄膜を基板１８ａ、１８ｂに形成する場合には、ＳｉＨ4 、Ｓｉ2 Ｈ6 などの無機シラン類、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）、テトラメトキシシラン（ＴＭＯＳ）、オクタメチルシクロテトラシラン（ＯＭＣＴＳ）、ジメチルジフルオロシラン（ＤＭＤＦＳ）、ジメチルジクロルシラン（ＤＭＤＣＳ）などの有機シラン類、ＳｉＦ4 、Ｓｉ2 Ｆ6 、Ｓｉ3 Ｆ8 、ＳｉＨＦ3 、ＳｉＨ2 Ｆ2 、ＳｉＣｌ4 、Ｓｉ2 Ｃｌ6 、ＳｉＨＣｌ3 、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 、ＳｉＨ3 Ｃｌ、ＳｉＣｌ2 Ｆ2 などのハロゲン化シラン類等を挙げることができる。また、この場合に混合してもよい窒素原料ガスまたは酸素原料ガスとしては、Ｎ2 、ＮＨ3 、Ｎ2 Ｈ4 、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、Ｏ2 、Ｏ3 、Ｈ2 Ｏ、ＮＯ、Ｎ2 Ｏ、ＮＯ2 などを挙げることができる。
【００１７】
Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａなどの金属薄膜を基板１８ａ、１８ｂに形成する場合には、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）、トリエチルアルミニウム（ＴＥＡｌ）、トリイソブチルアルミニウム（ＴＩＢＡｌ）、ジメチルアルミニウムハイドライド（ＤＭＡｌＨ）、タングステンカルボニル（Ｗ（ＣＯ）6）、モリブデンカルボニル（Ｍｏ（ＣＯ）6 ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧａ）などの有機金属、ＡｌＣｌ3 、ＷＦ6 、ＴｉＣｌ3 、ＴａＣｌ3 などのハロゲン化金属等を挙げることができる。また、この場合に混合してもよい添加ガスまたはキャリアガスとしては、Ｈ2 、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎを挙げることができる。
【００１８】
Ａｌ2 Ｏ3 、ＡｌＮ、Ｔａ2 Ｏ5 、ＴｉＯ2 、ＴｉＮ、ＷＯ3 などの金属化合物薄膜を基板１８ａ、１８ｂに形成する場合には、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）、トリエチルアルミニウム（ＴＥＡｌ）、トリイソブチルアルミニウム（ＴＩＢＡｌ）、ジメチルアルミニウムハイドライド（ＤＭＡｌＨ）、タングステンカルボニル（Ｗ（ＣＯ）6 ）、モリブデンカルボニル（Ｍｏ（ＣＯ）6 ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧａ）などの有機金属、ＡｌＣｌ3 、ＷＦ6 、ＴｉＣｌ3 、ＴａＣｌ5 などのハロゲン化金属等を挙げることができる。また、この場合に混合してもよい酸素原料ガスまたは窒素原料ガスとしては、Ｏ2 、Ｏ3 、Ｈ2 、Ｏ、ＮＯ、Ｎ2 Ｏ、ＮＯ2 、Ｎ2 、ＮＨ3 、Ｎ2 Ｈ4 、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）などを挙げることができる。
【００１９】
アモーファスカーボン、ダイヤモンドライクカーボン、ダイヤモンド等のカーボン膜を基板１８ａ、１８ｂに形成する場合には、ＣＨ4 、Ｃ2 Ｈ6 等の炭素含有ガスを用いることができ、フルオロカーボン膜を基板１８ａ、１８ｂに形成する場合には、ＣＦ4 やＣ2 Ｆ6 等のフッ素、炭素含有ガスを用いることができる。
基板１８ａ、１８ｂの表面をエッチングする場合のエッチングガスとしては、Ｆ2 、ＣＦ4 、ＣＨ2 Ｆ2 、Ｃ2 Ｆ6 、Ｃ4 Ｆ8 、ＣＦ2 Ｃｌ2 、ＳＦ6 、ＮＦ3 、Ｃｌ2 、ＣＣｌ4 、ＣＨ2 Ｃｌ2 、Ｃ2 Ｃｌ6 などを挙げることができる。
フォトレジストなど基板１８ａ、１８ｂ上の有機成分をアッシング除去する場合のアッシング用ガスとしては、Ｏ2 、Ｏ3 、Ｈ2 Ｏ、Ｎ2 、ＮＯ、Ｎ2 Ｏ、ＮＯ2 などを挙げることができる。
【００２０】
図２は、本発明の第２実施形態に係るプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。なお、図２（ａ）は、図２（ｂ）のＢ−Ｂ´線で切断したものである。
図２において、プラズマ処理装置には、マイクロ波を導波させる導波管２２が設けられ、導波管２２には、マイクロ波の腹の位置に対応して配置されたスリット２３ａ、２３ｂが導波管２２の両面にそれぞれ設けられている。そして、導波管２２の両面にはスリット２３ａ、２３ｂにそれぞれ接するように配置された誘電体２４ａ、２４ｂが設けられている。
【００２１】
また、導波管１２の両側には、誘電体２４ａ、２４ｂをそれぞれ介してチャンバ２１ａ、２１ｂがそれぞれ設けられ、チャンバ２１ａ、２１ｂ内には、導波管２２の両面にそれぞれ対向配置されるように基板２８ａ、２８ｂをそれぞれ載置するステージ２５ａ、２５ｂが設けられている。そして、導波管２２の両側には、チャンバ２１ａ、２１ｂ内をそれぞれ排気する排気ポート２６ａ、２６ｂがそれぞれ設けられるとともに、チャンバ２１内にプロセスガスを導入するガス導入管２７ａ、２７ｂがそれぞれ設けられている。
【００２２】
そして、基板２８ａ、２８ｂのプラズマ処理を行う場合、ステージ２５ａ、２５ｂ上に基板２８ａ、２８ｂをそれぞれ載置する。そして、排気ポート２６ａ、２６ｂをそれぞれ介してチャンバ２１ａ、２１ｂ内を排気するとともに、ガス導入管２７ａ、２７ｂをそれぞれ介してチャンバ２１ａ、２１ｂ内にプロセスガスを導入する。そして、マイクロ波を導波管２２内に導波させ、スリット２３ａ、２３ｂをそれぞれ介してマイクロ波を導波管２２の両側から放射させることにより、導波管２２の両側に表面波プラズマを発生させる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１１、２１ａ、２１ｂ  チャンバ
１２、２２  導波管
１３ａ、１３ｂ、２３ａ、２３ｂ  スリット
１４ａ、１４ｂ、２４ａ、２４ｂ  誘電体
１５ａ、１５ｂ、２５ａ、２５ｂ  ステージ
１６ａ、１６ｂ、２６ａ、２６ｂ  排気ポート
１７ａ、１７ｂ、２７ａ、２７ｂ  ガス導入管
１８ａ、１８ｂ、２８ａ、２８ｂ  基板
【図１】
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【図２】
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