JPS6372123A - マイクロ波プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 マイクロ波透過窓をマイクロ波の電場に対して垂直方向
に設けた導波管と、この透過窓により真空封止される真
空容器により構成されるマイクロ波プラズマ処理装置に
おいて、導波管内にマイクロ波を拡散するための金属製
の移相器を設はエネルギー分布の均一化を図ることによ
って処理速度の均一化と向上を図ったものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明はマイクロ波を用いてプラズマを発生させ被加工
物表面の処理を行なうマイクロ波プラズマ処理装置に関
する。

〔従来の技術〕

第４図は従来のマイクロ波プラズマ処理装置の概略断面
図である。この装置は、半導体集積回路素子の製造にあ
たりドライエツチング技術の一つとして用いられるマイ
クロ波プラズマエツチング法に使用される。第４図にお
いて、１０は真空容器、１１はマイクロ波１２を導く導
波管、１３は誘電体として石英又はアルミナで作ったマ
イクロ波透過窓、１４は被加工物例えばウェハ、１５は
ステージ、１６は図示しない公知の排気系に連結された
排気口、１７は酸素（０□）ガス等のガス導入口を示す
。図示の如く、被加工物１４は真空容器１０内のステー
ジ１５に載置されている。また、マイクロ波透過窓１３
は真空容器１０と導波管１１の境界にマイクロ波の電場
に対して垂直方向（即ち、マイクロ波の進行方向に対し
て平行）に設けられ、真空容器１０はこの透過窓を境界
にして真空封止されている。このように電場に垂直とな
る方向にマイクロ波透過窓を配置してもマイクロ波のモ
ードは乱れることはなく真空容器ｌｏ内に効率よく吸収
される。しかも真空容器内は真空からプラズマまでイン
ピーダンスが大きく変化するが、マツチングは容易に取
ることができる。

この装置において、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波
を用いるとき、マイクロ波透過窓１３は１２ｍｍの厚さ
の石英で作り、ステージ１５の表面と透過窓１３との間
の距離すは３ｍｍ、ステージ表面と導波管１１の土壁と
の間の距離Ｃを５０ｍｍに設定することによりマイクロ
波プラズマ装置を小型化している。そして真空容器ｌＯ
内に３００ｃｃのｏ２ガスをガス導入口１７から注入し
、０．３７ｏｒｒの真空度、１．５　ｋｗのマイクロ波
パワーで発生したＯｔガスのプラズマによってウェハ１
４上のレジストを剥離する。その結果、Ｏｔプラズマに
おいて、ＩＴｏｒｒの真空度で、マツチングなしでマイ
クロ波の反射は３０％、マツチングをとると反射は５％
とマイクロ波の整合性がすぐれている。

また、ステージ１５の内部は真空状態にする必要はない
から、冷却装置を容易に設置することができ、１００℃
以下でのプラズマ処理も可能である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述の従来の装置においては以下のような問題がある。

即ち、ウェハ表面のレジスト剥離等のエツチング処理速
度は、それ以前のマイクロ波の電場に対して透過窓を水
平に設置する形式に比べて大幅に改善されるが、被加工
物全領域から見ると中央附近と周辺附近とで処理速度に
相変らずむらがあり、結局さらに処理速度を向上させる
上では問題を残している。例えば、前述の２．４５ＧＨ
ｚのマイクロ波を用いるとき、導波管１１の断面積を例
えば５５　Ｘ　１１０ｍｍ”とすると、被加工物がウェ
ハの場合、直径１２５ｍｍ又は１５０ｎ＋ｍが一般的で
あるため、ウェハの中央附近の処理が早く、周辺にいく
につれて遅くなる。実際の例として、前述の如く真空容
器１０内に３００ｃｃの０．ガスを注入し、真空度０、
３　Ｔｏｒｒ、、マイクロ波のパワーを１．５ｋｗ、被
加工物であるウェハの直径を１５０ｍｍ（６１ｎｃｈタ
イプ）、剥離すべきレジストの厚みを１．２μｍとした
とき、実測では処理速度の早い個所で剥離に約１５秒要
したのに対して、遅い個所では約４０秒要する結果とな
り、結局全体の処理速度はこの遅い方に制約されること
となる。

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明は上
述の問題点を解消したマイクロ波プラズマ処理装置を提
供することにあり、その手段は、マイクロ波を導入する
マイクロ波導波管と、該マイクロ波導波管にマイクロ波
の電場に対して垂直方向に設けたマイクロ波透過窓と、
該マイクロ波透過窓によって真空封止されかつ被加工物
を収容する真空容器とを有するマイクロ波プラズマ処理
装置において、該マイクロ波導波管の内部に該マイクロ
波を拡散するための金属製の移相手段を設けたことを特
徴とする。

〔実施例〕

第１図は本発明に係るマイクロ波プラズマ処理装置の概
略断面図である。第１図において従来と同一構成要素に
は同一番号が附与されている。

１８は本発明に係る移相器の取付断面図である。

移相器１８は第２図に概略上面図、第３図に斜視図で示
す如き構造となっている。即ち、移相器１８は、例えば
、アルミニウム等の金属片１８ａと耐熱性絶縁物として
のテフロンによる支持体１８ｂにより構成される。第３
図に示す如く金属片１８ａは支持体１８ｂに嵌入され固
定されている。支持体１８ｂは導波管１１の内側上面に
例えばネジ止めされる。また、移相器１８の位置として
は図示の如く経験的に金属片１８ａの先端と透過窓１３
との面が合うように設けるのがよい。金属片１８ａの寸
法は６１ｎｃｈのウェハの場合２辺が５ｃＩｍの２等辺
３角形状のアルミニウム板が適切である。

金属片１８ａは接地せず電位的に浮かせる必要がある。

これは導波管等に接地するとマイクロ波を吸収してしま
うからである。このため支持体１８ｂは電気的ｖＡ縁物
で構成されている。この金属片１８ａの作用は次のよう
に考えられる。即ち、理論的には必ずしも明確ではない
が、この金属片が一種のアンテナとして作用し、マイク
ロ波を反射し、拡散することにより均一なエネルギー分
布が得られるためと考えられ、直接透過窓１３を透過す
るマイクロ波と金属片から反射して透過するマイクロ波
との重畳作用によってプラズマを均一に発生させること
ができるものである。

経験的には前述の如＜　２．４５Ｇ）ｌｚのマイクロ波
を用い、真空容器１０内に３００ｃｃの０２ガスを注入
し、真空度Ｑ、　３　Ｔｏｒｒ−、マイクロ波のパワー
を１．５ｋｗ、被加工物であるウェハの直径を１５０ｍ
ｍ　、レジストの厚みを１．２μｍとしたとき、レジス
ト剥離に要した時間は均一に２０〜２５秒であり、従来
の最大４０秒に比べて全体的に処理速度の向上が顕著で
ある。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、マイクロ波導波
管を電場に対して垂直方向に設置することによりマイク
ロ波の透過窓に対する反射が減少するので被加工物の処
理速度の向上が図れると共に、移相器によるマイクロ波
の均一なエネルギー分布によって被加工物表面の処理む
らを解消することができ全体としてのレジスト剥離等の
処理速度の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るマイクロ波プラズマ処理装置の一
実施例概略断面図、 第２図は第１図装置の概略上面図、 第３図は第１図装置の移相器の斜視図、および第４図は
従来のマイクロ波プラズマ処理装置の概略断面図である
。 （符号の説明） １０・・・真空容器、　　　１１・・・マイクロ波導波
管、１２・・・マイクロ波、　１３・・・マイクロ波透
過窓、１４・・・被加工物、　　　１５・・・ステージ
、１６・・・排気口、　　　　１７・・・ガス導入口、
１８・・・移相器、　　　１８ａ・・・金属片、１８ｂ
・・・支持体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、マイクロ波を導入するマイクロ波導波管と、該マイ
   クロ波導波管にマイクロ波の電場に対して垂直方向に設
   けたマイクロ波透過窓と、該マイクロ波透過窓によって
   真空封止されかつ被加工物を収容する真空容器とを有す
   るマイクロ波プラズマ処理装置において、該マイクロ波
   導波管の内部であって、該マイクロ波透過窓の上方に該
   マイクロ波を拡散するための金属製の移相手段を設けた
   ことを特徴とするマイクロ波プラズマ処理装置。 ２、該移相手段が３角形状の金属板から成る特許請求の
   範囲第１項記載の装置。 ３、該移相手段が電位的に浮いた状態に支持される特許
   請求の範囲第１項記載の装置。