(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一部を封止部材で封止してなる容器内へ、前記封止部材を透過させてマイクロ波を導入することによってプラズマを生成し、生成したプラズマによって前記封止部材に対向配置した被処理物を処理する装置において、
前記封止部材には、渦巻き状の溝が形成してあり、
該渦巻き状の溝は封止部材の前記被処理物の周縁部近傍に対向する部分を含むように形成してあることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
容器の一部を封止する封止部材に対向して設けた誘電体線路にマイクロ波を入射し、該誘電体線路から前記容器内へ、前記封止部材を透過させてマイクロ波を導入することによってプラズマを生成し、生成したプラズマによって前記封止部材に対向配置した被処理物を処理する装置において、
前記封止部材には、渦巻き状の溝が形成してあり、
該渦巻き状の溝は封止部材の前記被処理物の周縁部近傍に対向する部分を含むように形成してあることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
一部を封止部材で封止してなる容器内へ、前記封止部材を透過させてマイクロ波を導入することによってプラズマを生成し、生成したプラズマによって前記封止部材に対向配置した被処理物を処理する装置において、
前記封止部材の表面には容器内へマイクロ波を導入する領域を制限する所定直径の穴が開設してあるマイクロ波制限板が配置され、該マイクロ波制限板が取り囲む領域に対応して前記封止部材の前記被処理物に対向する裏面には複数の環状の不連続的な溝が該封止部材の厚さ方向に形成してあり、
前記複数の環状の不連続的な溝は封止部材の前記被処理物の周縁部近傍に対向する部分を含むように形成してあることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項４】
容器の一部を封止する封止部材に対向して設けた誘電体線路にマイクロ波を入射し、該誘電体線路から前記容器内へ、前記封止部材を透過させてマイクロ波を導入することによってプラズマを生成し、生成したプラズマによって前記封止部材に対向配置した被処理物を処理する装置において、
前記封止部材の表面には容器内へマイクロ波を導入する領域を制限する所定直径の穴が開設してあるマイクロ波制限板が配置され、該マイクロ波制限板が取り囲む領域に対応して前記封止部材の前記被処理物に対向する裏面には複数の環状の不連続的な溝が該封止部材の厚さ方向に形成してあり、
前記複数の環状の不連続的な溝は封止部材の前記被処理物の周縁部近傍に対向する部分を含むように形成してあ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、マイクロ波を用いて生成したプラズマによって、半導体基板又は液晶ディスプレイ用ガラス基板等にエッチング又はアッシング等の処理を施す装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
反応ガスに外部からエネルギを与えて生じるプラズマは、ＬＳＩ又はＬＣＤ等の製造プロセスにおいて広く用いられている。特に、ドライエッチングプロセスにおいて、プラズマの利用は不可欠な基本技術となっている。このプラズマによって処理される基板の寸法が大きくなるのに伴って、より広い領域にプラズマを均一に発生させることが要求されている。また、ドライエッチング技術又は薄膜形成における埋め込み処理技術にあっては、プラズマの生成とプラズマ中のイオンに与える加速エネルギとを各別に制御し得ることも求められている。そのため、次のようなプラズマ処理装置が提案されている。
【０００３】
図８は従来のプラズマ処理装置を示す側断面図であり、図中、１はアルミニウム又はステンレス鋼を矩形箱状に成形してなる反応器である。反応器１の上部にマイクロ波導入口が設けてあり、該マイクロ波導入口は封止板33で気密状態に封止されている。この封止板33は、耐熱性及びマイクロ波透過性を有すると共に誘電損失が小さい、石英ガラス又はアルミナ等の誘電体で形成されている。
【０００４】
封止板33と反応器１との間には、反応器１の外径と略同じ外径であり、反応器１の内径より小さい内径である環状電極板５が介装してある。この環状電極板５及び反応器１はそれぞれ電気的に接地してある。
【０００５】
反応器１には、該反応器１の上部を覆う長方形蓋状のカバー部材８が連結してある。このカバー部材８内の天井部分には誘電体線路９が取り付けてあり、該誘電体線路９と封止板33との間にはエアギャップ10が形成されている。誘電体線路９は、テフロン（登録商標）といったフッ素樹脂，ポリエチレン樹脂又はポリスチレン樹脂等の誘電体を、平面視が略羽子板形に成形してなり、その凸部をカバー部材８の周面に連結した導波管21に内嵌させてある。導波管21にはマイクロ波発振器20が連結してあり、マイクロ波発振器20が発振したマイクロ波は、導波管21によって誘電体線路９の凸部から誘電体線路９の全体に伝播する。
【０００６】
このマイクロ波はカバー部材８の導波管21に対向する端面で反射し、入射波と反射波とが重ね合わされて誘電体線路９に定在波が形成される。この定在波によって、誘電体線路９の下方に漏れ電界が形成され、それがエアギャップ10及び封止板33を透過して反応器１内へ導入される。反応器１の内部は処理室２になっており、処理室２の底部中央には、被処理物Ｗを載置する載置台11が配してある。載置台11には高周波電源18が接続してあり、高周波電源18から載置台11に所定周波数の電圧を印加することによって、該載置台11と環状電極板５との間に高周波電界を形成する。
【０００７】
このようなプラズマ処理装置にあっては、反応器１を覆うカバー部材８に設けた誘電体線路９から処理室２内へマイクロ波を導入するため、処理室２内の広い領域に略均一にプラズマを生成することができる。また、載置台11に印加する高周波を調整することによって、処理室２内に生成したプラズマ中のイオンのエネルギを制御することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、シリコン酸化膜をエッチングする場合、ＣＨＦ3 ガスをベースガスとした反応ガスに代えて、Ｃ4 Ｆ8 ガスをベースガスとした反応ガスを用いることがある。これは、シリコン酸化膜にホールを開設する場合、ＣＨＦ3 ガスに比べてＣ4 Ｆ8 ガスの方が、ホールの角部がテーパ状になることを抑制し、エッチング形状のホール径依存性を抑制することができるからである。
【０００９】
しかし、従来の装置で、Ｃ4 Ｆ8 ガスをベースガスとした反応ガスを用いてシリコン酸化膜を形成した被処理物Ｗをエッチングした場合、被処理物Ｗの中心から周縁部に向かうに連れてエッチングレートが低下する傾向があり、被処理物Ｗの全領域を均一にエッチングするための処理条件を得ることが困難であった。
【００１０】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、容器の一部を封止する封止部材に、環状又は渦巻き状の溝を形成する構成にすることによって、Ｃ4 Ｆ8 ガスをベースガスとした反応ガスを用いた場合であっても、容易に被処理物の全領域を均一に処理し得るプラズマ処理装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るプラズマ処理装置は、一部を封止部材で封止してなる容器内へ、前記封止部材を透過させてマイクロ波を導入することによってプラズマを生成し、生成したプラズマによって前記封止部材に対向配置した被処理物を処理する装置において、前記封止部材には、渦巻き状の溝が形成してあり、該渦巻き状の溝は封止部材の前記被処理物の周縁部近傍に対向する部分を含むように形成してあることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係るプラズマ処理装置は、容器の一部を封止する封止部材に対向して設けた誘電体線路にマイクロ波を入射し、該誘電体線路から前記容器内へ、前記封止部材を透過させてマイクロ波を導入することによってプラズマを生成し、生成したプラズマによって前記封止部材に対向配置した被処理物を処理する装置において、前記封止部材には、渦巻き状の溝が形成してあり、該渦巻き状の溝は封止部材の前記被処理物の周縁部近傍に対向する部分を含むように形成してあることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係るプラズマ処理装置は、一部を封止部材で封止してなる容器内へ、前記封止部材を透過させてマイクロ波を導入することによってプラズマを生成し、生成したプラズマによって前記封止部材に対向配置した被処理物を処理する装置において、前記封止部材の表面には容器内へマイクロ波を導入する領域を制限する所定直径の穴が開設してあるマイクロ波制限板が配置され、該マイクロ波制限板が取り囲む領域に対応して前記封止部材の前記被処理物に対向する裏面には複数の環状の不連続的な溝が該封止部材の厚さ方向に形成してあり、前記複数の環状の不連続的な溝は封止部材の前記被処理物の周縁部近傍に対向する部分を含むように形成してあることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係るプラズマ処理装置は、容器の一部を封止する封止部材に対向して設けた誘電体線路にマイクロ波を入射し、該誘電体線路から前記容器内へ、前記封止部材を透過させてマイクロ波を導入することによってプラズマを生成し、生成したプラズマによって前記封止部材に対向配置した被処理物を処理する装置において、前記封止部材の表面には容器内へマイクロ波を導入する領域を制限する所定直径の穴が開設してあるマイクロ波制限板が配置され、該マイクロ波制限板が取り囲む領域に対応して前記封止部材の前記被処理物に対向する裏面には複数の環状の不連続的な溝が該封止部材の厚さ方向に形成してあり、前記複数の環状の不連続的な溝は封止部材の前記被処理物の周縁部近傍に対向する部分を含むように形成してあることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係るプラズマ処理装置は、容器の一部を封止する封止部材に溝を形成することによって、封止部材の他の部分の厚さより薄くしてある。反応器内に導入されるマイクロ波のエネルギ強度は、封止部材の厚さが薄い場合の方が、厚さが厚い場合より大きいため、前者の場合の方が後者の場合より生成されるプラズマの密度が高い。この溝は、被処理物の処理速度が相対的に遅い部分に対応して、即ち、封止部材の被処理物の周縁部近傍に対向する部分又は該部分を含むように形成する。
【００１６】
これによって、Ｃ4 Ｆ8 ガスをベースガスとした反応ガスを反応器内へ導入した場合であっても、容易に反応器内に略均一な密度のプラズマを生成することができ、被処理物の表面はその全領域で略均一に処理される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明に係るプラズマ処理装置を示す側断面図であり、図中、１はアルミニウム又はステンレス鋼を矩形箱状に成形してなる反応器である。反応器１の上部中央にはマイクロ波導入口が開設してあり、該マイクロ波導入口は封止板３で気密状態に封止されている。この封止板３は、耐熱性及びマイクロ波透過性を有すると共に誘電損失が小さい、石英ガラス又はアルミナ等の誘電体で形成されている。
【００１８】
封止板３と反応器１との間には、反応器１の外径と略同じ外径であり、反応器１の内径より小さい内径である環状の環状電極板５が介装してある。この環状電極板５及び反応器１はそれぞれ電気的に接地してある。
【００１９】
反応器１には、該反応器１の上部を覆う長方形蓋状のカバー部材８が連結してある。このカバー部材８内の天井部分には誘電体線路９が取り付けてあり、該誘電体線路９と封止板３との間にはエアギャップ10が形成されている。誘電体線路９は、テフロン（登録商標）といったフッ素樹脂，ポリエチレン樹脂又はポリスチレン樹脂等の誘電体を、平面視が略羽子板形に成形してなり、その凸部をカバー部材８の周面に連結した導波管21に内嵌させてある。導波管21にはマイクロ波発振器20が連結してあり、マイクロ波発振器20が発振したマイクロ波は、導波管21によって誘電体線路９の凸部から誘電体線路９の全体に伝播する。
【００２０】
このマイクロ波はカバー部材８の導波管21に対向する端面で反射し、入射波と反射波とが重ね合わされて誘電体線路９に定在波が形成される。この定在波によって、誘電体線路９の下方に漏れ電界が形成され、それがエアギャップ10及び封止板３を透過して反応器１内へ導入される。また、封止板３上には、反応器１内へマイクロ波を導入する領域を制限すべく、前述したマイクロ波導入口に臨ませて適宜直径の穴が開設してあるマイクロ波制限板７が対向配置してあり、該マイクロ波制限板７によって、反応器１の内周面近傍にマイクロ波が導入されることが制限される。
【００２１】
反応器１の内部は処理室２になっており、処理室２の周囲壁を貫通する貫通穴に嵌合させたガス導入管15から処理室２内に所要のガスが導入される。反応器１の周壁には排気口16が開設してあり、排気口16から処理室２の内気を排出するようになしてある。
【００２２】
処理室２の底部中央には、被処理物Ｗを載置する載置台11が配してあり、該載置台11は基台12の上面に取り付けてある。基台12は絶縁部材14を介して反応器１に固定してあり、基台12及び載置台11の側部はプラズマシールド部材13によって覆ってある。載置台11には高周波電源18が接続してあり、高周波電源18から載置台11に所定周波数の電圧を印加することによって、該載置台11と前述した環状電極板５との間に高周波電界を形成する。また、載置台11には、該載置台11の温度を調節すべく熱媒体を通流させる通流路（図示せず）が開設してある。
【００２３】
このようなプラズマ処理装置を用いて、例えばシリコン酸化膜が形成してある被処理物Ｗにエッチング処理を施すには、載置台11の通流路に適宜温度の熱媒体を通流させて、載置台11を所要の温度に調整すると共に、排気口16から排気して処理室２内を所望の圧力まで減圧した後、ガス導入管15から処理室２内にＣ4 Ｆ8 ガスをベースガスとした反応ガスを供給する。
【００２４】
次いで、マイクロ波発振器20からマイクロ波を発振させ、これを導波管21を介して誘電体線路９に導入し、誘電体線路９内に定在波を形成する。この定在波によって、誘電体線路９の下方に漏れ電界が形成され、それがエアギャップ10、マイクロ波制限板７の開口及び封止板３を透過して処理室２内へ導入される。このようにしてマイクロ波が処理室２内へ伝播し、処理室２内にプラズマが生成される。載置台11には高周波電源18から高周波電圧が印加されており、それによって形成される高周波電界によって、プラズマ中のイオンを被処理物Ｗ上に導き、被処理物Ｗの表面をエッチングする。
【００２５】
図２は図１に示した封止板３の平面図である。図２及び図１に示した如く、封止板３の環状電極板５の開口に対向する部分には、環状の溝４が反応器１の中心軸と同心円上に設けてある。この溝４の寸法は、前述した環状電極板５の内径及び封止板３の厚さ等によって定めてある。
【００２６】
このように封止板３に溝４を形成することによって、反応器１内へマイクロ波を導入する導入口の周縁部近傍の厚さを、前記導入口の中央の部分の厚さより薄くしてある。反応器１内に導入されるマイクロ波のエネルギ強度は、封止板３の厚さが薄い場合の方が、厚さが厚い場合より大きいため、前者の場合の方が後者の場合より生成されるプラズマの密度が高い。そのため、Ｃ4 Ｆ8 ガスをベースガスとした反応ガスを反応器１内へ導入した場合であっても、反応器１内の前記導入口に対向する領域に、略均一な密度のプラズマを生成することができる。このプラズマ中のイオンが、載置台11と環状電極板５との間に形成される電界によって載置台11上に載置された被処理物Ｗの表面に導かれ、該被処理物Ｗをエッチングするため、被処理物Ｗの表面はその全領域で略均一に処理される。
【００２７】
このように本発明に係るプラズマ処理装置にあっては、誘電体線路９からこれと対向する封止板３の全領域に、マイクロ波を漏れ電界として略均一に伝播させることができると共に、封止板３に設けた溝４の幅，深さ及び直径等を変更することによって、処理室２内の封止板３に対向する領域におけるマイクロ波のエネルギ強度を微妙に調整することができる。
【００２８】
（実施の形態２）
図３は本発明に係る他の封止板を示す平面図である。図３に示した如く、略正方形の封止板３の裏面に渦巻き状の溝4aが設けてある。これによって、前同様、反応器１内の前記導入口に対向する領域に、略均一な密度のプラズマが生成され、被処理物Ｗ（何れも図１参照）の表面はその全領域で略均一にプラズマ処理される。また、溝4aの幅を、外周側から内周側に向かうに従って徐々に狭くすることによって、プラズマの密度を更に均一にすることができる。
【００２９】
なお、本実施の形態では渦巻き状の溝4aの巻数を複数になしてあるが、本発明はこれに限らず、渦巻き状の溝を１巻になしてもよい。この場合、被処理物の直径方向の複数の位置におけるエッチング速度と、前記方向に直交する方向の複数の位置におけるエッチング速度とが異なっているとき、封止板を配置する方向を調整することによって、両方向の複数の位置におけるエッチング速度を均一化することができる。
【００３０】
なお、上述した両実施の形態では溝の側面を底面に垂直に形成してあるが、本発明はこれに限らず、溝の側面をテーパ状になしてもよい。また、封止板に環状の溝又は渦巻き状の溝を１本設けてあるが、本発明はこれに限らず、封止板に環状の溝又は渦巻き状の溝を複数本設けてもよい。
【００３１】
更に、溝は連続的に設けてあるが、本発明はこれに限らず、不連続的な溝を封止板に設けてよいことはいうまでもない。また、両実施の形態では、封止板上に対向配置した誘電体線路から反応器内へマイクロ波を導入するようになした装置に適用した場合を示しているが、本発明はこれに限らず、電子サイクロトロン共鳴プラズマ処理装置というように、封止板を透過させて反応器内にマイクロ波を導入するプラズマ処理装置であれば適用し得ることはいうまでもない。
【００３２】
【実施例】
次に比較試験を行った結果について説明する。
図４は本発明に係るプラズマ処理装置の要部寸法を説明する説明図であり、図６は比較試験に用いたプラズマ処理装置の要部寸法を説明する説明図である。図４に示した如く、本発明に係るプラズマ処理装置にあっては、封止板の中央部の厚さＴＷ１が３０ｍｍ、封止板の環状電極板に対向する部分の厚さＴＷ２が２０ｍｍ、封止板に設けた溝の内径ＤＡ１が２００ｍｍ、封止板に設けた溝の外径ＤＡ２が２８０ｍｍ、封止板に設けた溝の深さＨＡ１が５ｍｍ、環状電極板の内径ＤＡ３が２９８ｍｍになしてある。
【００３３】
一方、図６に示した如く、比較試験に用いたプラズマ処理装置には、裏面中央に円柱状の凹部が設けてある封止板が配設してあり、該封止板の厚さＴＷ１が３０ｍｍ、封止板の環状電極板に対向する部分の厚さＴＷ２が２０ｍｍ、前記凹部の直径ｄａ１が２８０ｍｍ、凹部の深さｈａ１が１０ｍｍ、環状電極板の内径ＤＡ３が２９８ｍｍになしてある。
【００３４】
両プラズマ処理装置に、Ｃ4 Ｆ8 ガスをベースガスとした反応ガスを導入してプラズマを生成し、生成したプラズマによって、表面にシリコン酸化膜が形成してある被処理物をエッチングし、被処理物の中心から周縁部に向かって適宜の間隔の位置でエッチング速度をそれぞれ測定した。
【００３５】
図７は比較試験に用いたプラズマ処理装置によってシリコン酸化膜が形成してある被処理物をエッチングした結果を示すグラフであり、縦軸は相対エッチング速度を横軸は被処理物の中心からの位置を示している。図中、○印は被処理物の直径方向の複数の位置で測定した結果を、また□印は、前記方向と直交する方向の複数の位置で測定した結果をそれぞれ示している。
【００３６】
図７から明らかな如く、比較試験に用いたプラズマ処理装置にあっては、被処理物の中心から周縁部に向かうに従ってエッチング速度が低下しており、被処理物の全領域を均一にエッチングすることができない。
【００３７】
図５は本発明に係るプラズマ処理装置によってシリコン酸化膜が形成してある被処理物をエッチングした結果を示すグラフであり、縦軸は相対エッチング速度を横軸は被処理物の中心からの位置を示している。図中、○印は被処理物の直径方向の複数の位置で測定した結果を、また□印は、前記方向と直交する方向の複数の位置で測定した結果をそれぞれ示している。
【００３８】
図５から明らかな如く、本発明に係るプラズマ処理装置にあっては、被処理物の中心におけるエッチング速度と、被処理物の周縁部におけるエッチング速度が略同じであり、被処理物の全領域を略均一にエッチングすることができた。
【００３９】
【発明の効果】
以上詳述した如く、本発明に係るプラズマ処理装置にあっては、Ｃ4 Ｆ8 ガスをベースガスとした反応ガスを反応器内へ導入した場合であっても、反応器内に略均一な密度のプラズマを生成することができ、被処理物の表面をその全領域で略均一に処理することができる等、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処理装置を示す側断面図である。
【図２】図１に示した封止板の平面図である。
【図３】本発明に係る他の封止板を示す平面図である。
【図４】本発明に係るプラズマ処理装置の要部寸法を説明する説明図である。
【図５】本発明に係るプラズマ処理装置によってシリコン酸化膜が形成してある被処理物をエッチングした結果を示すグラフである。
【図６】比較試験に用いたプラズマ処理装置の要部寸法を説明する説明図である。
【図７】比較試験に用いたプラズマ処理装置によってシリコン酸化膜が形成してある被処理物をエッチングした結果を示すグラフである。
【図８】従来のプラズマ処理装置を示す側断面図である。
【符号の説明】
１    反応器
２    処理室
３    封止板
４    溝
５    環状電極板
９    誘電体線路
１１  載置台
１８  高周波電源
Ｗ    被処理物
【図１】
0004024389.tif 000002
【図２】
0004024389.tif 000003
【図３】
0004024389.tif 000004
【図４】
0004024389.tif 000005
【図５】
0004024389.tif 000006
【図６】
0004024389.tif 000007
【図７】
0004024389.tif 000008
【図８】
0004024389.tif 000009