JPH097998A - プラズマアッシング処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】マイクロ波を利用してアッシング処理室内に発
生させるプラズマの高密度領域を適宜設定して、試料を
高速・均一処理する。 【構成】マイクロ波アッシング処理装置において、マイ
クロ波発振器１によって生成されたマイクロ波をアッシ
ング処理室４に供給するマイクロ波伝播手段２に、マイ
クロ波を特定のモードに共振させる共振器２４を取り付
け、この共振器 ２４からアッシング処理室４に、外周
高のマイクロ波電界強度分布のマイクロ波を供給し、ア
ッシングを高速で均一処理する。 【効果】ウェハ１０にアッシング処理を行う際、アッシ
ング処理室４の外周部のプラズマを高密度とすることに
より、ウエハのアッシング速度を均一にすることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラズマ処理装置およ
びプラズマ処理方法に係り、特にウエハにアッシングを
高速・均一に実施するのに好適なプラズマアッシング処
理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のプラズマアッシング処理装置は、
例えば、文献”半導体ドライエッチング技術（徳山巍
編著、産業図書発行、（１９９２）、Ｐ１９５）”に記
載のように、アッシング処理を施すウエハの上下あるい
は左右に対向電極を配置し、酸素プラズマ等でレジスト
を除去するものである。そのためには、アッシング中の
プラズマを高密度としなければならない。また、アッシ
ングプラズマにエネルギを供給する手段としてマイクロ
波を利用する手法もある。これらの手法により、エッチ
ング処理を施したウエハに残っているレジストを、二酸
化炭素あるいは水という形にして除去することを可能と
している。この内で、マイクロ波を利用した例として、
特開平５−２６７１５７号公報が挙げられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のプラズマ処理装
置では、マグネトロンから発振されたマイクロ波は、マ
イクロ波導波管を経由してアッシング処理室へ導入さ
れ、アッシング処理室内に導入されたマイクロ波のエネ
ルギは、アッシング処理室上部でプラズマに効率良く供
給され、アッシング処理室内に高密度プラズマが生成さ
れる。また、アッシング処理室内に生成されたプラズマ
は、拡散によってアッシング処理が行なわれるウエハ側
へ輸送される。このため、ウエハを均一にアッシング処
理するためには、アッシング処理が行なわれるウエハ上
のプラズマ密度をなるべく広い範囲で均一とし、特にウ
エハ中央部より外周部のプラズマ密度を大きくするよう
なプラズマ密度分布にしなければならない。

【０００４】上記従来技術のようなプラズマアッシング
処理装置において、アッシング処理室内に導入するマイ
クロ波のモード等は検討されておらず、高密度のプラズ
マを作成することのみに重点がおかれていた。その結
果、生成されたプラズマを均一にウエハまで拡散するた
めに、プラズマ室とアッシング処理室との間にプラズマ
制御板等を配置し、このプラズマ制御板にプラズマを均
一に拡散するための孔を設けていた。しかし、この方法
では、高密度のプラズマを制御してアッシングに使用す
るため、供給するエネルギに対してアッシングに使用す
るプラズマは効率的に生成されていないという問題があ
った。

【０００５】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
解決するためになされたもので、アッシング処理室内に
発生させるプラズマ高密度領域を設定でき、ウエハを高
速・均一処理することのできるプラズマアッシング処理
装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、アッシング
処理装置において、マイクロ波発振器によって生成され
たマイクロ波をプラズマ発生空間に供給するマイクロ波
伝播手段に、マイクロ波を特定のモードに共振させる共
振器を取り付け、該マイクロ波を用いて処理ガスをプラ
ズマ化しウエハを処理することにより、達成される。

【０００７】

【作用】マイクロ波発振器によって生成されたマイクロ
波をプラズマ発生空間に供給する途中に、マイクロ波を
特定のモードに共振させる共振器を取り付ける。この共
振器からプラズマ発生空間に至る開口断面積を徐々に変
化させることにより、プラズマ発生空間に導入させるマ
イクロ波のモードを所望のモードに設定することが可能
となる。例えば、マイクロ波の進行方向の断面において
所望の大きさ（径方向）のリング状の強い電界強度を有
するＴＥ０１モードのマイクロ波をプラズマ発生空間に
供給することができる。これにより、マイクロ波電界強
度の最も強い部分をリング状とすることで、プラズマ室
中にリング上の分布を有する高密度プラズマを発生させ
ることができる。このプラズマの拡散によってウエハ上
で中高（凸状）のプラズマ分布から周辺高（凹状）のプ
ラズマ分布へと均一性の改善がなされたプラズマ分布を
得ることができ、ウエハのアッシング処理に対応して最
適なプラズマ分布での処理を行なうことが可能となり、
ウエハを高速、均一処理することができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１及び図２を用
いて説明する。図１は、プラズマ処理装置の縦断面図で
ある。図１において、符号１はマイクロ波発振器である
マグネトロンであり、例えば、２．４５ＧＨｚのマイク
ロ波を発振する。符号２はマグネトロン１から発振した
マイクロ波を伝播させるためのマイクロ波伝播手段であ
り、この場合、矩形導波管２１、円矩形変換導波管２
２、円形導波管２３および共振器２４をマグネトロン１
に順次連結して構成されている。矩形導波管２１は、こ
の場合、矩形ＴＥ１１モードのマイクロ波を伝播する大
きさに設定されており、途中にマイクロ波のインピーダ
ンス整合を図るための整合器２７を有している。円形導
波管２３は、この場合、円形ＴＥ１１モードのマイクロ
波を伝播する大きさに設定されている。共振器２４は縮
小導波管２６との間にスリット板２５を有し、この場
合、図２に示すように放射状に配置された複数のスリッ
ト孔が形成されている。共振器２４は、この場合、例え
ばＴＥ０１モードのように外周部の外周部のマイクロ波
電界強度が高いマイクロ波を共振させるとともに、スリ
ット板２５から例えばＴＥ０１モードのように外周部の
外周部のマイクロ波電界強度が高いマイクロ波を放射す
るように設定されている。

【０００９】符号４はプラズマ発生空間を形成する室
で、この場合アッシング処理を兼ねたアッシング処理室
である。アッシング処理室４は導電体であり、例えば、
純度の高いアルミ等で作られ、内面は硬質アルマイト処
理等が施されており、マイクロ波の導波管の役目もして
いる。アッシング処理室４は導波管２６との間に石英板
３を設けて形成され、導波管２６側の空間と処理室内空
間とが隔離されている。アッシング処理室４は真空室５
に連通して接続されている。真空室５の底部には電気的
絶縁材を介して試料台８が支持されている。試料台８は
アッシング処理室４および真空室５によって形成された
空間内で、アッシング等の処理を行うウエハ１０を保持
している。この場合、ウエハ１０の配置面を石英板３に
対向させて設けてあり、ウエハ１０と石英板３の間にウ
エハのチャージアップを防止する目的で、多孔板３０を
取り付けている。

【００１０】真空室５には、この場合、試料台８上のウ
エハ１０に対し、アッシング処理室４上部の内面の周囲
からアッシング処理用の処理ガスを均等に供給可能なガ
ス供給手段１２が設けてあると共に、真空室５内を所定
圧力に減圧排気可能な真空排気手段１１が連結してあ
る。試料台８には試料台８へのバイアス電圧印加用の電
源である、例えば、高周波電源９が接続されている。な
お、符号２８は真空室５を仕切り、アッシング処理室４
に連結して処理室を構成するゲート弁である。

【００１１】上記のように構成されたプラズマ処理装置
において、マグネトロン１から発せられたマイクロ波は
矩形導波管２１，整合器２７，円矩形変換導波管２２，
円形導波管２３を経てマイクロ波の共振器２４に導かれ
る。共振器２４に導かれたマイクロ波は、内部で特定の
マイクロ波のモードに共振させられるとともに、該特定
モードで放出させるスリット板２５を介して導波管２６
に導かれる。導波管２６を通過したマイクロ波は石英板
３を介してアッシング処理室４内に導かれる。アッシン
グ処理室４内に導かれたマイクロ波は、アッシング処理
室４内の処理ガスをプラズマ化する。このとき、マグネ
トロン１から発せられたマイクロ波がマイクロ波の共振
器２４および導波管２６を介してアッシング処理室４内
に導入されることにより、アッシング処理室４内に生成
されるプラズマの密度及び分布は高密度で均一なものに
改善される。

【００１２】本実施例によれば、共振器で設定した特定
モードのマイクロ波を導波管を用いてプラズマ処理室に
導入させることにより、プラズマの高密度分布領域を従
来の中高状態から周辺方向の最適な位置へ変えることが
でき、アッシング処理に最適なプラズマ状態を作り出す
ことができるので、ウエハを均一に処理、また高速処理
することができる。

【００１３】

【発明の効果】本発明によれば、プラズマ発生空間へマ
イクロ波を供給するマイクロ波伝播手段に、特定のモー
ドのマイクロ波を共振，放射させる共振器と、この共振
器からプラズマ発生空間に至る開口断面積を徐々に変化
させる導波管とを設けることにより、アッシング処理室
内に発生させるプラズマの高密度領域を適宜設定でき、
ウエハ上でのプラズマをウエハのアッシング処理に対し
て最適なプラズマ状態にできウエハを均一処理すること
ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるプラズマ処理装置を示
す縦断面図である。

【図２】図１の装置におけるスリット板の詳細を示す説
明図である。

【符号の説明】

１…マグネトロン、２…マイクロ波伝播手段、３…石英
板、４…アッシング処理室、５…真空室、８…試料台、
１０…ウエハ、１１…真空排気手段、１２…ガス供給手
段、２１…矩形導波管、２２…円矩形変換導波管、２３
…円形導波管、２４…共振器、２５…スリット板、２６
…導波管、２７…整合器、３０…多孔板。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プラズマによりエッチング等の処理を施し
   た後のウエハ上のレジストを取り除くアッシング処理を
   行うプラズマ発生空間と、該プラズマ発生空間にマイク
   ロ波等のエネルギを供給するプラズマ発生装置と、前記
   プラズマ発生空間にマイクロ波等のエネルギを移送させ
   るエネルギ伝達装置と、前記プラズマ発生空間を減圧状
   態に保持することを可能とするアッシング処理室と、該
   アッシング処理室にアッシング処理を行うガスを供給す
   るアッシングガス供給装置と、アッシング処理を施すウ
   エハを保持する試料台と、前記アッシング処理室を減圧
   可能とする真空排気装置より成るプラズマ処理装置にお
   いて、 前記アッシング処理室内の試料台上のプラズマ密度の分
   布を、中央部より外周部で高くするように構成したこと
   を特徴とするプラズマアッシング処理装置
2. 【請求項２】請求項１記載において、アッシング処理を
   施すガスにエネルギを供給するプラズマ発生装置にマイ
   クロ波を用い、マイクロ波発振器より発振したマイクロ
   波をマイクロ波伝播手段を介してプラズマ発生空間に導
   き、前記マイクロ波伝播手段が、該手段を伝播するマイ
   クロ波を特定のモードに共振させる共振器と、該共振器
   から前記プラズマ発生空間に至る間の空間の開口断面積
   が前記マイクロ波の伝播方向に徐々に変化する導波管と
   を具備したことを特徴とするプラズマアッシング処理装
   置。
3. 【請求項３】請求項２記載において、前記共振器の前記
   導波管側をスリット板としたことを特徴とするプラズマ
   アッシング処理装置。