JPH0555150A - マイクロ波プラズマ処理装置 - Google Patents

マイクロ波プラズマ処理装置

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JPH0555150A
JPH0555150A JP3065841A JP6584191A JPH0555150A JP H0555150 A JPH0555150 A JP H0555150A JP 3065841 A JP3065841 A JP 3065841A JP 6584191 A JP6584191 A JP 6584191A JP H0555150 A JPH0555150 A JP H0555150A
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gas
microwave plasma
buffer chamber
closed reaction
plasma processing
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Tadashi Miyamura
忠志 宮村
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】密閉反応容器内に導入されたガスを均一に分散
させ試料の処理速度の均一化を図ることができるマイク
ロ波プラズマ処理装置を提供する。 【構成】ガス導入部25の2個のガス導入管25aを下
部壁21b側面に対称的に接続する一方、ガス導入管2
5aに接続されたガス導入部25のガス分散ノズル25
bをバッファ室24の全周にわたって配設する。またバ
ッファ室24と試料台12との間にはシャワーヘッド2
2を介装する。そしてガスを、ガス導入管25a、ガス
分散ノズル25b、バッファ室24及びシャワーヘッド
22を通過させて密閉反応容器21内に導入する。この
結果、密閉反応容器21内へガスを分散させた状態で導
入することができ、マイクロ波プラズマを密閉反応容器
21内で大面積にかつ均一に発生させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はマイクロ波プラズマ処理
装置に関し、より詳しくは主として半導体製造プロセス
においてCVD(Chemical Vapour Deposition)装置、エ
ッチング装置、アッシング装置等として用いられるマイ
クロ波プラズマ処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は実開平1−94461号公報に開
示された従来のマイクロ波プラズマ処理装置を模式的に
示した断面図である。図中11は密閉反応容器を示して
おり、密閉反応容器11は、耐熱性材料で形成され平板
状の上部壁11aと有底筒形状を有する下部壁11bと
から構成されている。密閉反応容器11内には複数個の
試料S…を保持する試料台12が配設されており、この
試料台12は回転軸13を中心にして回動可能となって
いる。また密閉反応容器11の下部壁11b側面上側に
はガス導入口14aが形成され、試料台12を挟んでガ
ス導入口14aと対向する下部壁11b側面下側にはガ
ス排気口15aが形成されている。そしてガス導入口1
4a及びガス排気口15aにはそれぞれ、ガス導入管1
4及びガス排気管15が接続されている。一方、密閉反
応容器11の上部壁11aの上方には、略円板形状又は
環形状を有する誘電体被覆線路16が配設されており、
誘電体被覆線路16にはマイクロ波伝送導波管17が接
続されている。
【0003】このように構成されているマイクロ波プラ
ズマ処理装置においては、上記した如く、略円板形状又
は環形状を有する誘電体被覆線路16にマイクロ波伝送
導波管17が接続され、この誘電体被覆線路16が密閉
反応容器11の上部壁11aの上方に配設されているの
で、マイクロ波導波管17を介して誘電体被覆線路16
にマイクロ波を導入すれば、密閉反応容器11の上部側
でマイクロ波プラズマが大面積に発生する。従って、試
料台12上に載置された複数個の試料Sを同時に均一に
処理することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
マイクロ波プラズマ処理装置にあっては、密閉反応容器
11内へのガスの導入はガス導入口14aからの一か所
だけであり、しかも導入されたガスを分散させる手段が
ないため、ガスが密閉反応容器11内に偏って存在して
しまい、ガス利用効率が悪いという課題を有していた。
またガスが密閉反応容器11内に均一に分散しないため
にプラズマが均一に発生せず、複数個の試料Sの処理速
度が均一に行なわれないという課題もあった。
【0005】本発明は上記した課題に鑑みなされたもの
であり、密閉反応容器内に導入されたガスを均一に分散
させることができ、試料の処理速度の均一化を図ること
ができるマイクロ波プラズマ処理装置を提供することを
目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために本発明に係るマイクロ波プラズマ処理装置は、マ
イクロ波伝送導波管に接続された誘電体被覆線路を備
え、該誘電体被覆線路の下方に試料台が内装されている
密閉反応容器を備えたマイクロ波プラズマ処理装置にお
いて、前記密閉反応容器に複数個のガス導入部が接続さ
れ、これらガス導入部が前記密閉反応容器内の上側部に
形成されたバッファ室を介して連通していることを特徴
とし、また上記した装置において、バッファ室の全周に
わたりガス導入部を構成するガス分散ノズルが配設され
ていることを特徴としている。
【0007】さらに上記したいずれかの装置において、
バッファ室に供給されたガスが試料台の上面全面をカバ
ーするシャワーヘッドから供給されるようになっている
ことを特徴としている。
【0008】
【作用】上記した装置によれば、マイクロ波伝送導波管
に接続された誘電体被覆線路を備え、該誘電体被覆線路
の下方に試料台が内装されている密閉反応容器を備えた
マイクロ波プラズマ処理装置において、前記密閉反応容
器に複数個のガス導入部が接続され、これらガス導入部
が前記密閉反応容器内の上側部に形成されたバッファ室
を介して連通しているので、前記ガス導入部より導入さ
れたガスは分散された状態で前記バッファ室に入り込
む。そしてこのバッファ室内でさらに分散されて前記密
閉反応容器の中央部に導入される。従って前記ガスは、
前記密閉反応容器内に均一に分散した状態で存在するこ
とになり、マイクロ波プラズマを均一に発生させること
が可能となる。
【0009】また上記した装置において、バッファ室の
全周にわたりガス導入部を構成するガス分散ノズルが配
設されている場合には、前記ガス分散ノズルに導入され
たガスは、前記ガス分散ノズルに形成された複数個のガ
ス出口より前記バッファ室内全体にさらに分散して噴き
出す。そして噴き出したガスは、前記バッファ室内より
密閉反応容器の中央部に導入される。従って前記ガス
は、前記密閉反応容器内に一層均一に分散した状態で存
在することになり、マイクロ波プラズマを均一に発生さ
せることが可能となる。
【0010】さらに上記したいずれかの装置において、
バッファ室に供給されたガスが試料台の上面全面をカバ
ーするシャワーヘッドから供給されるようになっている
場合には、前記シャワーヘッドの孔を通過することによ
って前記ガスはさらに分散されて前記密閉反応容器の中
央部に導入される。従って前記ガスは、前記密閉反応容
器内により一層均一に分散した状態で存在することにな
る。
【0011】
【実施例】以下、本発明に係るマイクロ波プラズマ処理
装置の実施例を図面に基づいて説明する。なお、従来例
と同一機能を有する構成部品には同一の符合を付すこと
とする。図1は本発明に係るマイクロ波プラズマ処理装
置としてのアッシング装置の一実施例を模式的に示した
断面図であり、図2は図1におけるA−A線断面図であ
る。図中21は密閉反応容器であり、密閉反応容器21
は主に、セラミック等で形成されかつ略矩形形状を有す
る上部壁21aと有底筒形状を有する下部壁21bとか
ら構成されている。密閉反応容器21内には複数個の試
料S…を保持する試料台12が配設されており、試料台
12は回転軸(図示せず)を中心にして回動可能となっ
ている。また試料台12の上方の上部壁21aの下面近
傍には、略矩形形状を有するシャワーヘッド22が試料
台12全面をカバーするように配設されており、シャワ
ーヘッド22には複数個の孔22aが穿設されている。
このシャワーヘッド22は下部壁21bの上部側面に突
設された断面略L字形状の支持板23によって支持され
ており、密閉反応容器21内の上側部には、支持板2
3、上部壁21a、下部壁21b及びシャワーヘッド2
2で仕切られたバッファ室24が形成されている。
【0012】密閉反応容器21内のバッファ室24に対
応する箇所には、ガス導入部25を構成する2個のガス
導入管25aが対称的に接続されており、バッファ室2
4内にはガス導入管25aに接続されたガス分散ノズル
25bがバッファ室24全周にわたって配設されてい
る。さらにガス分散ノズル25bには略所定間隔で複数
個のガス出口25c…が形成されており、ガス分散ノズ
ル25bはガス導入管25aと共にガス導入部25を構
成している。このように、ガス導入部25はバッファ室
24を介して密閉反応容器21に連通した状態となって
いる。また下部壁21bの底面には、真空排気孔27が
形成されている。
【0013】一方、密閉反応容器21の上部壁21aの
上方には、略平板形状を有する誘電体被覆線路16が配
設されており、誘電体被覆線路16にはマイクロ波伝送
導波管(図示せず)が接続されている。さらに誘電体被
覆線路16上面及びその周りにはシールド板26が配設
されており、誘電体被覆線路16は上部壁21a及びシ
ールド板26によって囲まれた状態となっている。
【0014】このように構成されたアッシング装置を用
いて試料Sのアッシングを行なう場合は、試料台12に
試料Sを載置した後、密閉反応容器21内を所要の真空
度に設定し、次いで複数のガス導入管25aより所要の
ガスをバッファ室24内のガス分散ノズル25bに導入
する。このとき複数のガス導入管25aは対称的に配設
されているので、ガスは分散された状態でガス分散ノズ
ル25b内に導入される。また上記したように、ガス分
散ノズル25bはバッファ室24の全周にわたって配設
されており、しかも略所定間隔で複数個のガス出口25
c…が形成されているので、ガス分散ノズル25bに導
入されたガスは各ガス出口25cよりバッファ室24内
全体にさらに分散して噴き出す。そして噴き出したガス
は、バッファ室24内よりシャワーヘッド22の孔22
aを介して密閉反応容器21内に導入されるが、このと
きシャワーヘッド22の孔22aを通過することによっ
てさらに分散される。従ってガス導入部25のガス導入
管25aから導入されたガスは、密閉反応容器21内に
均一に分散されて供給される。続いてマイクロ波伝送導
波管より誘電体被覆線路16にマイクロ波を導入する
と、密閉反応容器21内のガスが共鳴励起されてマイク
ロ波プラズマが大面積にかつ均一に発生する。その結
果、試料台12上の複数の試料Sは均一な速度でアッシ
ング処理される。
【0015】上記した装置を用いてアッシング処理した
後の試料Sの様子を図3に示す。また比較例として図5
に示した従来の装置を用いてアッシング処理した後の試
料Sの様子を図4に示す。なおいずれも試料Sとして6
インチのウエハにポジ型のレジストが被着されたものを
用い、導入ガスとしてO2 及びCF4 を用いた。また本
実施例に係る装置を用いた場合においては、密閉反応容
器21内の圧力を0.56Torr、O2 ガス、CF4
ガスの流量をそれぞれ736SCCM、64SCCM、
さらにマイクロ波の電力を1.5kwに設定した条件で
アッシングを行ない、従来の装置を用いた場合において
は、密閉反応容器21内の圧力を0.9Torrとした
他は上記と同様の条件でアッシングを行なった。
【0016】図3及び図4から明らかなように、従来の
装置を用いた場合では試料Sの膜厚分布の均一性は±1
7.5%と低く凹凸が激しいのに対し、本実施例に係る
装置を用いた場合では試料Sの膜厚分布の均一性は±
4.1%と高く、膜厚をほぼ一定にすることができた。
【0017】以上説明したように、上記実施例に係るマ
イクロ波プラズマ処理装置にあっては、ガス導入部25
の2個のガス導入管25aが下部壁21b側面に対称的
に接続される一方、ガス導入管25aに接続されたガス
導入部25のガス分散ノズル25bがバッファ室24の
全周にわたって配設され、またバッファ室24と試料台
12との間にはシャワーヘッド22が介装されているの
で、ガス導入管25a、ガス分散ノズル25b、バッフ
ァ室24及びシャワーヘッド22を通過させることによ
り、導入ガスを均一に分散させた状態で密閉反応容器2
1内に供給することができる。従って、マイクロ波プラ
ズマを密閉反応容器21内で大面積にかつ均一に発生さ
せることができ、試料台12上の複数の試料Sを均一な
速度でアッシング処理することができる。この結果、膜
厚の均一な試料Sを得ることができる。なお、上記実施
例においてはアッシング装置に用いられる場合について
説明したが、別の実施例ではCVD装置あるいはエッチ
ング装置等に用いることも可能である。
【0018】
【発明の効果】以上の説明により明らかなように、本発
明に係るマイクロ波プラズマ処理装置にあっては、マイ
クロ波伝送導波管に接続された誘電体被覆線路を備え、
該誘電体被覆線路の下方に試料台が内装されている密閉
反応容器を備えたマイクロ波プラズマ処理装置におい
て、前記密閉反応容器に複数個のガス導入部が接続さ
れ、これらガス導入部が前記密閉反応容器内の上側部に
形成されたバッファ室を介して連通しているので、前記
ガス導入部より導入されたガスを前記密閉反応容器内に
均一に分散した状態で供給することができる。従って、
前記密閉反応容器内でマイクロ波プラズマを均一に発生
させることができ、複数の試料を均一な速度で処理する
ことができる。
【0019】また上記した装置において、バッファ室の
全周にわたりガス導入部を構成するガス分散ノズルが配
設されている場合には、前記ガス分散ノズルを通過させ
ることによって前記ガスをさらに分散させて前記密閉反
応容器内に導入することができる。従って、前記密閉反
応容器内でマイクロ波プラズマをより均一に発生させる
ことができ、複数の試料を均一な速度で処理することが
できる。
【0020】さらに上記したいずれかの装置において、
バッファ室に供給されたガスが試料台の上面全面をカバ
ーするシャワーヘッドから供給されるようになっている
場合には、前記シャワーヘッドの孔を通過させることに
よって前記ガスをさらに分散させて前記密閉反応容器内
に導入することができる。従って前記密閉反応容器内で
マイクロ波プラズマをより一層均一に発生させることが
でき、複数の試料をより均一な速度で処理することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るマイクロ波プラズマ処理装置とし
てのアッシング装置の一実施例を模式的に示した断面図
である。
【図2】図1におけるA−A線断面図である。
【図3】実施例に係るマイクロ波プラズマ処理装置の一
例であるアッシング装置を用いてアッシング処理を行な
った後の試料の様子を模式的に示した斜視図である。
【図4】従来のマイクロ波プラズマ処理装置の一例であ
るアッシング装置を用いてアッシング処理を行なった後
の試料の様子を模式的に示した斜視図である。
【図5】従来のマイクロ波プラズマ処理装置を模式的に
示した断面図である。
【符号の説明】
12 試料台 16 誘電体被覆線路 17 マイクロ波伝送導波管 21 密閉反応容器 22 シャワーヘッド 24 バッファ室 25 ガス導入部 25b ガス分散ノズル

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マイクロ波伝送導波管に接続された誘電
    体被覆線路を備え、該誘電体被覆線路の下方に試料台が
    内装されている密閉反応容器を備えたマイクロ波プラズ
    マ処理装置において、前記密閉反応容器に複数個のガス
    導入部が接続され、これらガス導入部が前記密閉反応容
    器内の上側部に形成されたバッファ室を介して連通して
    いることを特徴とするマイクロ波プラズマ処理装置。
  2. 【請求項2】 バッファ室の全周にわたりガス導入部を
    構成するガス分散ノズルが配設されている請求項1記載
    のマイクロ波プラズマ処理装置。
  3. 【請求項3】 バッファ室に供給されたガスが試料台の
    上面全面をカバーするシャワーヘッドから供給されるよ
    うになっている請求項1記載又は請求項2記載のマイク
    ロ波プラズマ処理装置。
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