JP4502639B2 - シャワープレート、プラズマ処理装置、及び、製品の製造方法 - Google Patents
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図3を参照すると、Reactive Ion Etching (RIE)プロセス用のマイクロ波プラズマ処理装置が示されている。図示されたマイクロ波プラズマ処理装置は複数の排気ポート8を介して排気される処理室10を有し、前記処理室10中には被処理基板12を保持する保持台14が配置されている。処理室10を均一に排気するため、処理室10は保持台14の周囲にリング状の空間を規定しており、複数の排気ポート8は空間に連通するように等間隔で、すなわち、被処理基板12に対して軸対称に配列されている。この排気ポート8の配列により、処理室10を排気ポート8により均一に排気することができる。
y=−0.0173x2 +5.3574x +71.517
である。
図7(a)及び(b)を参照すると、CVD及び酸窒化膜プロセス用マイクロ波プラズマ処理装置に適したシャワープレート20が示されている。CVD及び酸窒化膜プロセス用マイクロ波プラズマ処理装置全体の構造自体は図3と同様であるので、ここでは説明を省略する。当該マイクロ波プラズマ処理装置内に使用されているシャワープレート20は400mmの直径、20mmの厚さを有している。ガス放出孔15は20mm間隔に設けられている。図7(a)に示されたシャワープレート20は、直径がシャワープレート20の外側に行く程、広くなるようなガス放出孔15を有している。言い換えれば、図示されたシャワープレート20は、その外側に向かうに従ってガス放出孔15の直径が増加する構造を有している。
本発明の第2実施形態に係るシャワープレートはRIE用マイクロ波プラズマ処理装置に適用される。この場合、RIE用マイクロ波プラズマ処理装置は導体構造物28からノズルを介して処理ガスとしてC5F8、O2、Arを空間に放出する点で第1実施形態に係るプラズマ処理装置とは異なっている。
図10を参照すると、Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD)プロセス用マイクロ波プラズマ処理装置が示されている。図示されたマイクロ波プラズマ処理装置は複数の排気ポート101を介して排気される処理室102を有し、前記処理室102中には被処理基板103を保持する保持台104が配置されている。処理室102を均一に排気するため、処理室102は保持台104の周囲にリング状の空間を規定しており、複数の排気ポート101は空間に連通するように等間隔で、すなわち、被処理基板103に対して軸対称に配列されている。この排気ポート101の配列により、処理室102を排気ポート101より均一に排気することができる。
y = 0.018x2 + 0.71x + 467.2
であり、ガス放出孔の配置は径方向依存性を有し、シャワープレート106の外側に向かうにつれ単位面積あたりのガス放出孔の配置数が増加している。
図13を参照すると、本発明の第4実施形態に係るシャワープレート201を示している。前記シャワープレートは、RIE用マイクロ波プラズマ処理装置に適用される。このようなRIE用マイクロ波プラズマ装置に用いられるシャワープレート201は、図12と同様に、ガス放出孔が配置されている。ただし、シャワープレートの直径60mm以内に配置されている16個のガス放出孔202においては、前記ガス放出孔202の軸が、シャワープレート201の上面もしくは下面の法線ベクトルに対して、20°の角度をもたせ、被処理基板103の中心方向に向けられている。軸を中心方向に傾ける角度は20°に限られることはなく、またこの角度に径方向依存性を持たせても良い。
図14を参照すると、本発明の第5施形態に係るシャワープレートを示している。前記シャワープレートは、RIE用マイクロ波プラズマ処理装置に適用される。この場合、導体構造物28からノズルを介して処理ガスとしてC5F8、O2、Arを空間に放出する点で第1実施形態に係るプラズマ処理装置とは異なっている。
図15を参照すると、Reactive Ion Etching (RIE)プロセス用マイクロ波プラズマ処理装置が示されている。第1実施例から第5実施例と内容が同じものについては、説明を省略する。図15を参照するに、プラズマ励起ガス供給ポート401がシールリング405を介してシャワープレート406に接続されている。プラズマ励起ガスは、系外から前記プラズマ励起ガス供給ポート401より、シャワープレートとカバープレートの間に形成された前記プラズマガス空間の外周部へ連通するように設けられたプラズマ励起ガス供給通路402を介して前記プラズマガス空間へ導入される。前記プラズマ励起ガス供給ポート401及びそれに対応したプラズマ励起ガス供給通路402は、均一なガス供給を行なうために複数個設置されるのが望ましい。このようなRIE用マイクロ波プラズマ装置に用いられるシャワープレート406は、図14と同様なガス放出孔が配置されている。本実施例においては、さらに前記シャワープレート406の中心に、垂直にもう1つのガス放出孔404が空けられている。この構成のRIEマイクロ波プラズマ処理装置を使用した結果、被処理基板中央におけるガスフローの特異点が消滅し、均一なガスフローが実現し、さらに被処理基板へ到達するプラズマ流束も均一となり、高エッチングレートで高均一なエッチングプロセスが可能となった。
Claims (10)
- ガスを放出する複数の放出孔を備えた誘電体の半導体製造装置用シャワープレートにおいて、前記放出孔は、前記ガスが流入側の直径が流出する側の直径よりも大きく、且つ、流出する側の直径がプラズマシース厚の2倍以下の所定の直径を有し、更に、前記放出孔の長さは、前記流入側の直径及び前記流出する側の直径よりも長く、前記放出孔の単位面積当たりの個数yは、前記シャワープレートの中心からの距離xの2次曲線によって表され、且つ、前記放出孔のガスが孔から流出する側における孔径のシャワープレート全体におけるバラツキが1%以内であって、前記2次曲線は、
y=−0.0173x2+5.3574x+71.517で表されることを特徴とする半導体製造装置用シャワープレート。 - 請求項1において、前記ガスが孔から流出する側の直径が0.02mm以上、10mm以下であることを特徴とする半導体製造装置用シャワープレート。
- 請求項1において、前記放出孔はガスが孔内に流入する側で直径が0.5mm超、5mm以下の部分を有し、前記ガスが孔から流出する側で直径が0.02mm以上、0.5mm以下の部分を有することを特徴とする半導体製造装置用シャワープレート。
- 請求項3において、前記直径が0.02mm以上、0.5mm以下の部分は長さが0.2mmから2mmであることを特徴とする半導体製造装置用シャワープレート。
- 請求項1〜4のいずれか一項において、半導体製造装置用シャワープレートの厚さが少なくとも20mmであることを特徴とする半導体製造装置用シャワープレート。
- 請求項5において、前記放出孔のガスが孔から流出する側の孔径の半導体製造装置用シャワープレート全体におけるバラツキが0.25%以内であることを特徴とする半導体製造装置用シャワープレート。
- ガス流入側直径1mm及びガス流出側直径0.1mmで、前記流入側及び流出側の直径よりも長さの長い複数の放出孔を備え、誘電体の半導体製造装置用シャワープレートにおいて、前記半導体製造装置用シャワープレートのガスを流出側の面が中央部より周辺部が突出し、且つ、前記放出孔の単位面積当たりの個数yは、シャワープレートの中心からの距離xの2次曲線によって表れ、前記2次曲線は、
y=0.018x 2 +0.71x+467.2で表されることを特徴とする半導体製造装置用シャワープレート。 - ガス流入側の直径1mm及びガス流出側直径0.1mmを有し、且つ、長さが20mmの複数の放出孔を備えた誘電体の半導体製造装置用シャワープレートを含むプラズマ処理装置において、前記半導体製造装置用シャワープレート中心部における単位面積あたりの前記放出孔の個数が周辺部における単位面積あたりの前記放出孔の個数よりも少なく、且つ、前記放出孔の単位面積当たりの個数yは、前記半導体製造装置用シャワープレートの中心からの距離xの2次曲線によって表され、前記2次曲線は、
y=−0.0173x 2 +5.3574x+71.517で表されることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項1乃至7のいずれか一つに記載された半導体製造装置用シャワープレートを使用して処理を行い、製品を製造することを特徴とする製品の製造方法。
- 請求項9において、前記製品は半導体装置であることを特徴とする製品の製造方法。
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