(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空槽と、ラジカル生成装置とを有し、
前記ラジカル生成装置に処理ガスが導入されると、前記ラジカル生成装置内で発生されたプラズマによって前記処理ガスのラジカルが生成され、前記ラジカル生成装置から前記真空槽内に前記ラジカルが放出されるように構成された真空処理装置であって、
前記ラジカル生成装置は、アンテナと、前記アンテナを覆う内側容器と、前記内側容器を覆う外側容器と、前記外側容器に形成された放出孔とを有し、
前記内側容器と前記外側容器の間にはガス導入空間が形成され、前記処理ガスは前記ガス導入空間に導入されるように構成され、
前記真空槽の内部空間と前記ガス導入空間は前記放出孔で接続され、
前記ラジカル生成装置を複数個有し、
前記真空槽の壁面には、前記外側容器と前記内側容器に覆われた前記アンテナが一個ずつ突き出された孔が設けられた真空処理装置。
【請求項２】
前記アンテナと対面する位置に、基板電極が設けられ、前記基板電極には高周波電源が接続された請求項１記載の真空処理装置。
【請求項３】
前記アンテナは、マグネトロンである請求項１乃至請求項２のいずれか１項記載の真空処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空槽内で処理対象物を処理する真空処理装置の分野に係り、特に、生成したラジカルによって処理対象物を処理する真空処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置や液晶表示装置を製造する際には、真空雰囲気内での成膜や、真空雰囲気内でのエッチングを繰り返し行うことから、半導体装置等の製造工程に於いて、真空処理装置は非常に重要視されている。
【０００３】
そのような真空処理装置のうち、従来技術のエッチング装置を説明すると、図３のエッチング装置１００は、真空容器１１５と蓋１１６によって真空槽１１２が構成されており、蓋１１６には、複数の孔１０９が設けられている。
【０００４】
各孔１０９内には、高周波電極１２２が配置されており、高周波電極１２２と面する位置には、基板ホルダ１１４が配置されている。
【０００５】
真空槽１１２には真空排気系１４２が接続されており、真空雰囲気にされており、ガス導入系１３８から各孔１０９内にエッチングガスを供給し、高周波電源１３９によって各孔１０９内の高周波電極１２２に高周波電圧を印加すると、エッチングガスは各孔１０９内でプラズマ化し、各孔１０９の開口から真空槽１１２内に放出され、基板ホルダ１１４上に保持された基板１０８表面に到達すると、基板１０８表面に形成されている薄膜を、エッチングガスプラズマによってエッチングすることができる。
【０００６】
このようなエッチング装置１００では、孔１０９を多数配置し、各孔１０９内でエッチングガスプラズマを発生させ、基板１０８表面に到達させることで、大面積の基板１０８を均一にエッチングすることができる。
【特許文献１】特開平２０００−３１１２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら近年では、半導体装置や液晶表示装置のパターンの微細化に伴ってダメージレスの真空処理技術が求められており、プラズマが基板表面に接触する真空処理方法に替わる真空処理方法の開発が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため本発明は、真空槽と、ラジカル生成装置とを有し、前記ラジカル生成装置に処理ガスが導入されると、前記ラジカル生成装置内で発生されたプラズマによって前記処理ガスのラジカルが生成され、前記ラジカル生成装置から前記真空槽内に前記ラジカルが放出されるように構成された真空処理装置であって、前記ラジカル生成装置は、アンテナと、前記アンテナを覆う内側容器と、前記内側容器を覆う外側容器と、前記外側容器に形成された放出孔とを有し、前記内側容器と前記外側容器の間にはガス導入空間が形成され、前記処理ガスは前記ガス導入空間に導入されるように構成され、前記真空槽の内部空間と前記ガス導入空間は前記放出孔で接続され、前記ラジカル生成装置を複数個有し、前記真空槽の壁面には、前記外側容器と前記内側容器に覆われた前記アンテナが一個ずつ突き出された孔が設けられた真空処理装置である。
また、本発明は、前記アンテナと対面する位置に、基板電極が設けられ、前記基板電極には高周波電源が接続された真空処理装置である。
また、本発明は、前記アンテナは、マグネトロンである真空処理装置である。
【０００９】
本発明は上記のように構成されており、アンテナが配置された空間は内側容器で覆われており、その空間は内側容器によってガス導入空間から隔てられている。従って、アンテナの周囲は所望の圧力に設定することができ、ガス導入空間はプラズマが発生しやすい圧力にしながら、アンテナ周囲の空間の圧力を、ガス導入空間よりも高圧であって、プラズマが発生しにくい圧力にすることができる。
他方、真空槽内の圧力を、ガス導入空間の圧力よりも低圧であってプラズマが発生しにくい圧力にすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
処理対象物がプラズマに曝されないので、ダメージの無い真空処理を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１の符号１０は、本発明の一例の真空処理装置を示している。
この真空処理装置１０は、真空槽１２を有しており、真空槽１２の内部には、基板電極１４が配置されている。
真空槽１２内部の基板電極１４と面する位置には、一乃至複数個のラジカル生成装置２０が配置されている。
【００１２】
ラジカル生成装置２０の構造を説明すると、各ラジカル生成装置２０は、アンテナ２２と、アンテナ２２を覆う内側容器２４と、内側容器２４の外側に配置され、内側容器２４とアンテナ２２を覆う外側容器２６を有している。内側容器２４と外側容器は先端が半球状であって、ドーム形状になっている。
【００１３】
真空槽１２の一壁面には、孔１６が複数個設けられており、各孔１６には、アンテナ２２が内側容器２４と外側容器２６に覆われた状態で配置されている。各孔１６からは、アンテナ２２と内側容器２４と外側容器２６が真空槽１２の内部空間に突き出されている。
【００１４】
内側容器２４と外側容器２６は、一定距離だけ離間しており、内側容器２４と外側容器２６の間のギャップ(隙間)でガス導入空間３０が形成されている。このギャップは、一例として３ｍｍ〜７ｍｍである。
【００１５】
外側容器２６には、外側容器２６を厚み方向に貫通する複数の放出孔２８がそれぞれ設けられており、ガス導入空間３０と真空槽１２の内部空間は、放出孔２８によって連通されている。
内側容器２４と外側容器２６の端部は取付板３２の表面に接続されている。
【００１６】
取付板３２の裏面側は、大気に曝されているが、内側容器２４と取付板３２の間と、外側容器２６と取付板３２の間は気密に固定されており、外側容器２６と真空槽１２の壁面との間も気密にされているので、ガス導入空間３０には、大気が侵入しないようにされている。
【００１７】
取付板３２の内側容器２４と外側容器２６の間の位置には、ガス導入孔３４が開口されている。
真空槽１２の外部には、ラジカル生成電源３８と、ガス供給源３９が配置されている。
取付板３２の内部には、ガス通路３５が設けられており、ガス導入孔３４は、ガス通路３５と配管３７によって、ガス供給源３９に接続されている。
【００１８】
ガス供給源３９には、ガス導入空間３０に導入するガスが配置されており、バルブを開けると、導入ガスは、ガス供給源３９に設けられたマスフローコントローラによって、流量制御された状態で配管及びガス導入孔３４を介してガス導入空間３０に導入され、ガス導入空間３０に充満する。
【００１９】
後述するように、処理ガスに補助ガスが含有されている場合、処理ガスと補助ガスは、それぞれ流量制御されて混合器に導入され、混合器で混合された後、ガス導入空間３０に導入される。
【００２０】
内側容器２４には貫通孔は設けられておらず、アンテナ２２の周囲雰囲気とガス導入空間３０は接続されておらず、ガス導入空間３０に導入されたガスはアンテナ２２の周囲雰囲気には侵入しない。
【００２１】
ここでは、内側容器２４と取付板３２とで囲まれた空間は大気と連通しており、アンテナ２２は大気圧の雰囲気に置かれている。
アンテナ２２は、ラジカル生成電源３８に接続されている。
【００２２】
真空槽１２の内部には、基板電極１４が配置されている。真空槽１２には真空排気系４２が接続されており、真空排気系４２によって真空槽１２の内部を真空排気し、真空雰囲気を維持しながら真空槽１２の内部に処理対象物である基板８を搬入し、基板電極１４上に配置する。
【００２３】
真空槽１２の内部空間が所定圧力まで低下した後、真空排気を継続しながら、各ラジカル生成装置２０のガス導入空間３０にガスを導入すると、導入されたガスは、放出孔２８から真空槽１２の内部空間に放出され、真空排気系４２によって排気される。
【００２４】
真空排気系４２の排気速度と導入ガスの導入速度を調節することで、真空槽１２の内部空間が７０Ｐａ(５３８ｍＴｏｒｒ)以下の圧力で、且つ、ガス導入空間３０を１３３Ｐａ(１Ｔｏｒｒ)以上の圧力にすることができる。
【００２５】
内側容器２４と外側容器２６は、石英等の電波が透過する誘電体で構成されている。但し、石英に限定されるものではない。
真空槽１２は接地電位に置かれており、アンテナ２２は真空槽１２とは絶縁されている。
【００２６】
ラジカル生成電源３８を動作させ、上記圧力下でアンテナ２２に２．４５ＧＨｚ程度の高周波電圧を印加し、アンテナ２２から電磁波(電波)を放出させると、真空槽１２の内部であって、外側容器２６の外部では、導入されたガスによるプラズマは形成されずに、内側容器２４と外側容器２６の間の位置、即ち、ガス導入空間３０内でプラズマが形成される。
ここでは、アンテナ２２はマグネトロンであり、アンテナ２２から強力なマイクロ波が放出され、導入ガスが高効率にプラズマ化される。
【００２７】
本発明の真空処理装置１０では、ガス導入空間３０内に導入される導入ガスには処理ガス(ここでは酸素ガス)と補助ガス(ここではクリプトン)の混合ガス(Ｋｒ：Ｏ2＝４００：８０ｓｃｃｍ)が用いられており、プラズマ化した処理ガスからラジカルが生成される他、ガス導入空間３０内では、補助ガスのプラズマが処理ガスのプラズマよりも多く生成され、プラズマ化していない処理ガスは補助ガスのプラズマによってラジカル化される。
【００２８】
ガス導入空間３０内で生成されたプラズマは放出孔２８から真空槽１２の内部空間には漏れ出さず、生成されたラジカルが、ラジカルではないガスと共に、放出孔２８から放出され、基板８の表面に到達する。
【００２９】
基板電極１４は交流電源４０に接続されており、基板電極１４には、交流電源４０によって交流電圧が印加されている。
ここでは、基板８の表面にはシリコン層が露出されており、放出孔２８から放出された処理ガスのラジカル(この例では酸素ガスラジカル)がシリコン層に到達すると、シリコン層は酸素ラジカルによって酸化され、酸化シリコン層が形成される。
【００３０】
酸化シリコン層形成後、ガス導入空間３０内へのガス導入とマイクロ波の放出を停止し、基板８を真空槽１２の外部に搬出する。
真空槽１２の内部にはプラズマが形成されず、基板８はプラズマに曝されないため、ダメージの無い真空処理を行なうことができる。
【００３１】
上記実施例では、ラジカル生成装置２０を配置する孔１６は、真空槽１２の天井に設けたが、孔１６を底面や側面に設けてラジカル生成装置２０を配置することも可能である。
上記実施例では、処理ガスに酸素ガスを用いたが、酸素ガスに限定されるものではなく、窒素ガスのラジカルによって処理対象物を窒化させることもできる。
【００３２】
また、上記実施例では、酸素ガスを処理ガスとして用い、クリプトンガスを補助ガスとして用いたが、処理ガスはラジカル化して処理対象物の真空処理を行なえるガスであればよく、窒素ガスを用いて処理対象物の窒化処理を行なってもよいし、また酸化性ガス、還元性ガスを用いて処理対象物の表面処理を行なってもよい。更に、処理ガスはそれらのガスのように反応性を有するガスに限らず、希ガスであってもよい。要するに、処理対象物の真空処理を行なえるガスであればよい。
【００３３】
また、補助ガスは、処理ガスのラジカル生成を促進するガスであって、処理ガスによる真空処理を阻害しないガスであればよく、一般には希ガスを用いることもできる。
処理ガスと補助ガスは上記のように混合してガス導入空間３０に導入してもよいし、個別に導入してガス導入空間３０で混合するようにしてもよい。
【００３４】
また、真空槽１２に原料ガス導入系を接続し、処理ガスに加えて原料ガス導入系から薄膜の原料ガスを導入し、ラジカル生成装置２０内で生成され、真空槽１２内に放出された処理ガスのラジカルと、真空槽１２内に導入された原料ガスとを反応させ、得られた反応生成物を処理対象物の表面に堆積させ、薄膜を成長させることができる。
【００３５】
更にまた、ガス導入空間３０内にエッチングガスと補助ガスを導入し、補助ガスのプラズマによってラジカル化されたエッチングガスを処理対象物表面に到達させ、処理対象物をエッチングすることもできる。
要するに、本発明は成膜装置やエッチング装置や表面改質装置等の真空処理を行なう真空処理装置を広く含む。
【００３６】
いずれの真空処理装置の場合も、処理対象物の表面に処理ガスのラジカルが均一に到達するように、複数のラジカル生成装置２０を分散して配置することができるので、大面積基板でも均一な真空処理が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施例の真空処理装置
【図２】その真空処理装置のラジカル生成装置を説明するための図面
【図３】従来技術の真空処理装置
【符号の説明】
【００３８】
１２……真空槽
２０……ラジカル生成装置
２２……アンテナ
２４……内側容器
２６……外側容器
２８……放出孔
３０……ガス導入空間
【図１】
0005307383.tif 000002
【図２】
0005307383.tif 000003
【図３】
0005307383.tif 000004