JP5559505B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents
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Description
本発明にあっては、処理室は筒状であり、第1光照射手段は、処理室内の略中央の領域に光を照射し、第2光照射手段は、処理室内の周壁側の領域及びフォーカスリングに光を照射する。従って、電子密度分布が処理室の略中央部又は周壁側に偏ることを防止することが可能である。
本発明にあっては、光照射手段は、処理ガスを構成する原子を励起又は電離させることが可能な光を照射する。処理ガスの原子が励起した場合、電離に必要なエネルギーが低下するため、処理ガスの電離が促進し、電子密度が部分的に増加する。同様に、光の照射によって処理ガスの原子が電離した場合、電子密度が部分的に増加する。
そして、本発明にあっては、光照射手段は、被処理体が載置される試料台若しくは前記処理室、又は前記処理室内に配された部材に対して、試料台若しくは前記処理室、又は前記処理室内に配された部材を構成する原子から電子を放出させることが可能な光を照射する。光の照射によって、試料台若しくは前記処理室、又は前記処理室内に配された部材から電子が放出された場合、電子密度が部分的に増加する。
本発明にあっては、処理室の外部からの光を、処理室を貫通した導光路を通じて処理室内に導き、該処理室内に光を照射する。
本発明に係るプラズマ処理装置は、前記フォーカスリングはSi又はSiO 2 からなることを特徴とする。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係るプラズマ処理装置の一例を模式的に示す側断面図、図2は、プラズマ処理装置の要部を示す拡大断面図である。本発明の実施の形態1に係るプラズマ処理装置は、チャンバ1と、被処理体Wを載置すると共に下部電極として機能する試料台2と、上部電極31として機能するガス導入シャワーヘッド3と、チャンバ1内に処理ガスを導入するガス供給手段4と、光照射手段5とを備える。
なお、透光孔31b,32bを備えず、後述の第1光源51からの励起光L1を処理室12の天側から透過させ、処理室12の中央の領域に入射させるように構成しても良い。また、処理室12内の中央の領域に配されたその他の部材に対して励起光L1を照射するように構成しても良い。
上記構成によれば、第1光源51から出射した励起光L1は、第1導光路51a及び透光窓部51bを通じて、ガス導入管41に入射する。ガス導入管41に入射した励起光L1は、プリズム51c及び集光レンズ51dによって、ガス導入管41からガス導入シャワーヘッド3の透光孔31b、32bを通じて、処理室12内の略中央部に導かれる。
なお、上述のように透光孔31b,32bを備えず、第1光源51からの励起光L1を処理室12の天側から透過させ、処理室12の中央の領域に入射させるように構成することにより、ガス導入シャワーヘッド3から電子を放出させるように構成しても良い。このように構成した場合、励起光L1は、ガス導入シャワーヘッド3を透過して、ガス導入シャワーヘッド3の下表面に達するため、結果として、処理室12内部の中央の領域に励起光L1が照射されたことになる。ガス導入シャワーヘッド3の上部電極31及び電極支持体32を構成する原子に励起光L1が照射された場合、該原子は光電効果によって電子を処理室12内に放出する。また、処理室12内に漏れ出した励起光L1は、処理室12の中央部の領域において処理ガスを励起又は電離させることもできる。
上記構成によれば、第2光源52、52から出射した励起光L2は、第2導光路52a、52aを通じて、フォーカスリング25に下方から照射される。励起光L2は、フォーカスリング25を透過して、フォーカスリング25の表面に達するため、結果として、処理室12内部の外周側の領域に励起光L2が照射されたことになる。フォーカスリング25の表面を構成する原子に励起光L2が照射された場合、該原子は光電効果によって電子を処理室12内に放出する。また、処理室12内に漏れ出した励起光L2は、処理ガスを励起又は電離させることもできる。
なお、第2光源52によって、フォーカスリング25及び処理室12内の周壁側の領域に励起光L2を照射するように構成してあるが、処理室12の周壁に対して励起光L2を照射するように構成しても良い。また、処理室12内の周壁側に配されたその他の部材に対して励起光L2を照射するように構成しても良い。
中央部光照射量は、電子密度分布を均一にするために、処理室12の略中央部に照射すべき励起光L1の光量を示し、外周部光照射量は、処理室12の周壁側の領域に照射すべき励起光L2の光量を示している。
図5は、電子密度分布の制御方法を概念的に示す説明図である。図5(a)に示すように、処理ガスを構成する基底状態の原子に励起光が照射されると、図5(b)に示すように、該原子は励起状態に遷移する。励起状態にある粒子は、電子衝突又はイオン衝突等によって電離し易くなる。このため、励起光を照射することによって、該励起光が照射された領域のプラズマの電子密度を増加させることができる。
U=(Max−Min)×2/(Max+Min)・・・(1)
但し、Uは、電子密度分布の均一性、Maxは、電子密度の最大値、Minは電子密度の最小値である。
図9は、変形例に係るプラズマ処理装置の一例を模式的に示す断面図である。変形例に係るプラズマ処理装置は、光照射手段105の構成、特に第2光源152、152に係る構成のみが実施の形態1とは異なるため、以下では主に上記相異点について説明する。
上記構成によれば、第2光源152、152から出射した励起光L2は、第2導光路152a、152aを通じて、処理室12の外部から内部へ導かれ、フォーカスリング25の上面に照射される。
図10は、実施の形態2に係るプラズマ処理装置の一例を模式的に示す断面図である。実施の形態2に係るプラズマ処理装置は、例えばRLSA型であり、気密に構成されかつ接地された略円筒状のチャンバ201を備える。チャンバ201は、例えば、アルミ(Al)製であり、略中央部に円形の開口部201bが形成された平板円環状の底壁201aと、底壁201aに周設された側壁とを有し、上部が開口している。該側壁によって囲まれた領域は処理室212を構成している。チャンバ201の内周には、石英からなる円筒状のライナが設けられている。
また、チャンバ201の側壁には、プラズマ処理装置に隣接する搬送室(図示せず)との間で被処理体Wの搬入出を行うための搬入出口216と、この搬入出口216を開閉するゲートバルブ217とが設けられている。
上記構成によれば、第1光源251から出射された励起光L1は、第1導光路251aを通じて誘電体窓261の略中央部の上面に照射される。励起光L1は、誘電体窓261を通過し、処理室212内の略中央部に照射される。
上記構成によれば、第2光源252、252から出射した励起光L2は、第2導光路252a、252aを通じて、処理室212の外部から内部へ導かれ、処理室212の周壁側の領域に照射される。
2 試料台
3 ガス導入シャワーヘッド
4 ガス供給手段
5 光照射手段
12 処理室
13 排気室
25 フォーカスリング
31 上部電極
31b、32b 透光孔
41 ガス導入管
51 第1光源
51a 第1導光路
51b 透光窓部
51c プリズム
51d 集光レンズ
52、52 第2光源
52a、52a 第2導光路
53 制御部
54 記憶部
L1,L2 励起光
W 被処理体
Claims (5)
- フォーカスリングが配置された試料台に載置された被処理体が収容された処理室内に処理ガスを供給してプラズマを生成し、生成したプラズマにて被処理体にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、
前記処理室は筒状をなし、
前記処理室内に導光路で導かれ、前記プラズマ中の原子若しくは分子を励起若しくは電離させ、又は部材を構成する原子から電子を放出させる紫外線又はX線からなる光を照射する第1光照射手段及び第2光照射手段を備え、
前記第1光照射手段は、前記処理室内の略中央の領域に光を照射し、
前記第2光照射手段は、前記フォーカスリングに光を照射し、該フォーカスリングを介し前記処理室内の周壁側の領域に光を照射するように構成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 前記第2光照射手段は、複数の光源を備える
ことを特徴とする請求項1に記載のプラズマ処理装置。 - 40MHz〜100MHzの高周波を利用したことを特徴とする請求項1に記載のプラズマ処理装置。
- 前記フォーカスリングはSi又はSiO2 からなることを特徴とする請求項1に記載のプラズマ処理装置。
- 前記処理室の外部から該処理室内へ光を入射させるための透光窓部を備え、
前記光照射手段は、
前記透光窓部を通じて前記処理室内に光を照射するようにしてある
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置。
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