JP2000269202A - プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置Info
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- JP2000269202A JP2000269202A JP11073065A JP7306599A JP2000269202A JP 2000269202 A JP2000269202 A JP 2000269202A JP 11073065 A JP11073065 A JP 11073065A JP 7306599 A JP7306599 A JP 7306599A JP 2000269202 A JP2000269202 A JP 2000269202A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】プラズマ処理速度の向上を図る。
【解決手段】被処理基板４を載置する下部電極３と、こ
の下部電極３と対向配置された上部電極２と、上部電極
２から下部電極３の方向であって被処理基板４主面に対
して垂直な方向にガス流入方向が設定されたガス配管１
０と、上部電極２の周縁部を囲むように該周縁部の外側
に配置され、上部電極２の周縁部の外側から内側に向け
てガスを導入する石英部材１２とから構成される。
の下部電極３と対向配置された上部電極２と、上部電極
２から下部電極３の方向であって被処理基板４主面に対
して垂直な方向にガス流入方向が設定されたガス配管１
０と、上部電極２の周縁部を囲むように該周縁部の外側
に配置され、上部電極２の周縁部の外側から内側に向け
てガスを導入する石英部材１２とから構成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、上部電極と下部電
極との間に電圧を印加してプラズマを発生させ、このプ
ラズマを利用して被処理基体に所定の処理を施すプラズ
マ処理方法及びプラズマ処理装置に関する。
極との間に電圧を印加してプラズマを発生させ、このプ
ラズマを利用して被処理基体に所定の処理を施すプラズ
マ処理方法及びプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】平行平板タイプのプラズマ処理装置にお
いては、プラズマ処理の効率を上げるために電極間のプ
ラズマの高密度化が求められている。そのためには、磁
石によるプラズマの閉じ込め効果の利用、あるいは放電
周波数を上げることにより電極間におけるイオン・電子
のトラップ増加が有効であると考えられている。実際
に、磁石強度を１２０Ｇａｕｓｓから３２０Ｇａｕｓｓ
へ上げることや、放電周波数を１３．５６ＭＨｚから２
７ＭＨｚに上げることがプラズマ処理の効率に有効であ
ることが分かってきている。
いては、プラズマ処理の効率を上げるために電極間のプ
ラズマの高密度化が求められている。そのためには、磁
石によるプラズマの閉じ込め効果の利用、あるいは放電
周波数を上げることにより電極間におけるイオン・電子
のトラップ増加が有効であると考えられている。実際
に、磁石強度を１２０Ｇａｕｓｓから３２０Ｇａｕｓｓ
へ上げることや、放電周波数を１３．５６ＭＨｚから２
７ＭＨｚに上げることがプラズマ処理の効率に有効であ
ることが分かってきている。
【０００３】しかし、上部電極に高周波を印加すること
やあるいは磁石のアシストを利用することにより、上部
電極表面にプラズマ処理の高い領域が集中し、いわゆる
電子だまりができ、平行平板電極間においてプラズマ密
度分布に偏りが顕著に生じ、電極間の全領域に均一な高
密度プラズマを実現することは困難である。
やあるいは磁石のアシストを利用することにより、上部
電極表面にプラズマ処理の高い領域が集中し、いわゆる
電子だまりができ、平行平板電極間においてプラズマ密
度分布に偏りが顕著に生じ、電極間の全領域に均一な高
密度プラズマを実現することは困難である。
【０００４】そのため、高い解離エネルギーが必要な原
料ガスを上部電極シャワーノズルのみから導入すると、
ガスは基板に対して垂直方向に導入されるために、上部
電極周辺のプラズマ密度の高い領域にガスが滞在する時
間が限られてしまい、反応性ガスの解離イオンが減少す
る。そのため、充分な成膜速度及び膜質を得ることがで
きなかった。つまり、プラズマの高密度化がプラズマ処
理の効率を妨げる場合があった。
料ガスを上部電極シャワーノズルのみから導入すると、
ガスは基板に対して垂直方向に導入されるために、上部
電極周辺のプラズマ密度の高い領域にガスが滞在する時
間が限られてしまい、反応性ガスの解離イオンが減少す
る。そのため、充分な成膜速度及び膜質を得ることがで
きなかった。つまり、プラズマの高密度化がプラズマ処
理の効率を妨げる場合があった。
【０００５】従来のプラズマＣＶＤ装置では、原料ガス
として、ＳｉＦ4とＯ2をそれぞれ２０ｓｃｃｍと１００
ｓｃｃｍ導入し、圧力３０ｍＴｏｒｒで放電を行いフッ
素添加ＳｉＯ2膜を堆積させる。放電は上部電極に対し
て高周波電圧を印加する。高周波電源の出力は３０００
Ｗで放電を行った。その際、スパッタを効果的に行うた
め、基板にＤＣバイアスを印加した。高周波電源の出力
は３００Ｗで行った。この条件の下、成膜速度は７００
Å／ｍｉｎ程度と低い。
として、ＳｉＦ4とＯ2をそれぞれ２０ｓｃｃｍと１００
ｓｃｃｍ導入し、圧力３０ｍＴｏｒｒで放電を行いフッ
素添加ＳｉＯ2膜を堆積させる。放電は上部電極に対し
て高周波電圧を印加する。高周波電源の出力は３０００
Ｗで放電を行った。その際、スパッタを効果的に行うた
め、基板にＤＣバイアスを印加した。高周波電源の出力
は３００Ｗで行った。この条件の下、成膜速度は７００
Å／ｍｉｎ程度と低い。
【０００６】また、膜中の原子組成比を蛍光Ｘ線で評価
すると、化学量論的組成である場合に期待されるＳｉ原
子数より過剰のＳｉが膜中に存在し、同一のフッ素濃度
を添加したＳｉＯ2膜と比較して比誘電率の上昇を招い
ている。フッ素濃度１２．０ａｔ％程度の膜を成膜１週
間後にＦＴ−ＩＲ測定を行ったところ、膜中に水分が吸
収されたことを示す３８００ｃｍ-1付近のＳｉ−ＯＨ，
Ｈ−ＯＨの結合ピークが見られた。膜の安定性を吸湿性
の観点から考慮すると、非常に不安定な膜と考えられ
る。
すると、化学量論的組成である場合に期待されるＳｉ原
子数より過剰のＳｉが膜中に存在し、同一のフッ素濃度
を添加したＳｉＯ2膜と比較して比誘電率の上昇を招い
ている。フッ素濃度１２．０ａｔ％程度の膜を成膜１週
間後にＦＴ−ＩＲ測定を行ったところ、膜中に水分が吸
収されたことを示す３８００ｃｍ-1付近のＳｉ−ＯＨ，
Ｈ−ＯＨの結合ピークが見られた。膜の安定性を吸湿性
の観点から考慮すると、非常に不安定な膜と考えられ
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
プラズマ処理装置では、上部電極への高周波の印加や磁
石のアシストを利用することにより、上部電極表面にプ
ラズマ処理の高い領域が集中し、電極間の全領域に均一
な高密度プラズマを実現することは困難であった。従っ
て、上部電極周辺のプラズマ密度の高い領域にガスが滞
在する時間が限られてしまい、反応性ガスの解離イオン
が減少し、充分な成膜速度及び膜質を得ることができな
かった。
プラズマ処理装置では、上部電極への高周波の印加や磁
石のアシストを利用することにより、上部電極表面にプ
ラズマ処理の高い領域が集中し、電極間の全領域に均一
な高密度プラズマを実現することは困難であった。従っ
て、上部電極周辺のプラズマ密度の高い領域にガスが滞
在する時間が限られてしまい、反応性ガスの解離イオン
が減少し、充分な成膜速度及び膜質を得ることができな
かった。
【０００８】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、その目的とするところは、プラズマ処理速度
の向上を図るプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置を
提供することにある。
たもので、その目的とするところは、プラズマ処理速度
の向上を図るプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置を
提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
プラズマ処理方法は、被処理基体が載置される下部電極
と該電極に対向配置された上部電極との間に電圧を印加
してプラズマを発生させ、このプラズマを利用して前記
被処理基体に所定の処理を施すプラズマ処理方法におい
て、前記上部電極から前記下部電極の方向であって前記
被処理基体の主面に対して垂直な方向に第１のガスを導
入するとともに、前記上部電極の周縁部を囲むように該
周縁部の外側に配置されたガス導入口から、前記上部電
極と前記下部電極に挟まれた領域に向けて第２のガスを
導入することを特徴とする。
プラズマ処理方法は、被処理基体が載置される下部電極
と該電極に対向配置された上部電極との間に電圧を印加
してプラズマを発生させ、このプラズマを利用して前記
被処理基体に所定の処理を施すプラズマ処理方法におい
て、前記上部電極から前記下部電極の方向であって前記
被処理基体の主面に対して垂直な方向に第１のガスを導
入するとともに、前記上部電極の周縁部を囲むように該
周縁部の外側に配置されたガス導入口から、前記上部電
極と前記下部電極に挟まれた領域に向けて第２のガスを
導入することを特徴とする。
【００１０】また、本発明の請求項２に係るプラズマ処
理方法は、被処理基体が載置される下部電極と該電極に
対向配置された上部電極との間に電圧を印加してプラズ
マを発生させ、このプラズマを利用して前記被処理基体
に所定の処理を施すプラズマ処理方法において、前記上
部電極から前記下部電極の方向であって前記被処理基体
の主面に対して垂直な方向に第１のガスを導入するとと
もに、前記上部電極の周縁部を囲むように該周縁部の外
側に配置され、前記上部電極位置よりも低く前記下部電
極位置よりも高く設けられた少なくとも１つのガス導入
口より第２のガスを導入することを特徴とする。
理方法は、被処理基体が載置される下部電極と該電極に
対向配置された上部電極との間に電圧を印加してプラズ
マを発生させ、このプラズマを利用して前記被処理基体
に所定の処理を施すプラズマ処理方法において、前記上
部電極から前記下部電極の方向であって前記被処理基体
の主面に対して垂直な方向に第１のガスを導入するとと
もに、前記上部電極の周縁部を囲むように該周縁部の外
側に配置され、前記上部電極位置よりも低く前記下部電
極位置よりも高く設けられた少なくとも１つのガス導入
口より第２のガスを導入することを特徴とする。
【００１１】また、本発明の請求項３に係るプラズマ処
理方法は、被処理基体が載置される下部電極と該電極に
対向配置された上部電極との間に電圧を印加してプラズ
マを発生させ、このプラズマを利用して前記被処理基体
に所定の処理を施すプラズマ処理方法において、前記上
部電極から前記下部電極の方向であって前記被処理基体
の主面に対して垂直な方向に第１のガスを導入するとと
もに、前記上部電極の周縁部を囲むように該周縁部の外
側に配置されたガス導入口から、前記上部電極と前記下
部電極に挟まれた領域の方向にガス流入方向を設定し、
前記上部電極から前記下部電極に向かう前記被処理基体
主面に対して垂直な方向に対して０°から１８０°まで
の範囲でガス流入角度を設定して第２のガスを導入する
ことを特徴とする。
理方法は、被処理基体が載置される下部電極と該電極に
対向配置された上部電極との間に電圧を印加してプラズ
マを発生させ、このプラズマを利用して前記被処理基体
に所定の処理を施すプラズマ処理方法において、前記上
部電極から前記下部電極の方向であって前記被処理基体
の主面に対して垂直な方向に第１のガスを導入するとと
もに、前記上部電極の周縁部を囲むように該周縁部の外
側に配置されたガス導入口から、前記上部電極と前記下
部電極に挟まれた領域の方向にガス流入方向を設定し、
前記上部電極から前記下部電極に向かう前記被処理基体
主面に対して垂直な方向に対して０°から１８０°まで
の範囲でガス流入角度を設定して第２のガスを導入する
ことを特徴とする。
【００１２】また、本発明の請求項５に係るプラズマ処
理装置は、被処理基体が載置される下部電極と、この下
部電極に対向配置された上部電極と、前記上部電極から
前記下部電極の方向であって前記被処理基体の主面に対
して垂直な方向にガス流入方向が設定された第１のガス
導入口と、前記上部電極の周縁部を囲むように該周縁部
の外側に配置され、前記上部電極と前記下部電極に挟ま
れた領域に向けてガスを導入する第２のガス導入口とを
具備してなることを特徴とする。
理装置は、被処理基体が載置される下部電極と、この下
部電極に対向配置された上部電極と、前記上部電極から
前記下部電極の方向であって前記被処理基体の主面に対
して垂直な方向にガス流入方向が設定された第１のガス
導入口と、前記上部電極の周縁部を囲むように該周縁部
の外側に配置され、前記上部電極と前記下部電極に挟ま
れた領域に向けてガスを導入する第２のガス導入口とを
具備してなることを特徴とする。
【００１３】また、本発明の請求項６に係るプラズマ処
理装置は、被処理基体が載置される下部電極と、この下
部電極に対向配置された上部電極と、前記上部電極から
前記下部電極の方向であって前記被処理基体の主面に対
して垂直な方向にガス流入方向が設定された第１のガス
導入口と、前記上部電極の周縁部を囲むように該周縁部
の外側に配置され、前記上部電極位置よりも低く前記下
部電極位置よりも高く設けられた第２のガス導入口とを
具備してなることを特徴とする。
理装置は、被処理基体が載置される下部電極と、この下
部電極に対向配置された上部電極と、前記上部電極から
前記下部電極の方向であって前記被処理基体の主面に対
して垂直な方向にガス流入方向が設定された第１のガス
導入口と、前記上部電極の周縁部を囲むように該周縁部
の外側に配置され、前記上部電極位置よりも低く前記下
部電極位置よりも高く設けられた第２のガス導入口とを
具備してなることを特徴とする。
【００１４】また、本発明の請求項７に係るプラズマ処
理装置は、被処理基体が載置される下部電極と、この下
部電極に対向配置された上部電極と、前記上部電極から
前記下部電極の方向であって前記被処理基体の主面に対
して垂直な方向にガス流入方向が設定された第１のガス
導入口と、前記上部電極の周縁部を囲むように該周縁部
の外側に配置され、前記上部電極と前記下部電極に挟ま
れた領域の方向にガス流入方向が設定され、前記上部電
極から前記下部電極に向かう前記被処理基体主面に対し
て垂直な方向に対して０°から１８０°までの範囲でガ
ス流入角度が設定された第２のガス導入口とを具備して
なることを特徴とする。
理装置は、被処理基体が載置される下部電極と、この下
部電極に対向配置された上部電極と、前記上部電極から
前記下部電極の方向であって前記被処理基体の主面に対
して垂直な方向にガス流入方向が設定された第１のガス
導入口と、前記上部電極の周縁部を囲むように該周縁部
の外側に配置され、前記上部電極と前記下部電極に挟ま
れた領域の方向にガス流入方向が設定され、前記上部電
極から前記下部電極に向かう前記被処理基体主面に対し
て垂直な方向に対して０°から１８０°までの範囲でガ
ス流入角度が設定された第２のガス導入口とを具備して
なることを特徴とする。
【００１５】ここで、第１のガスと第２のガスは異なる
種類のガスでも同種のガスでも良い。
種類のガスでも同種のガスでも良い。
【００１６】本発明の望ましい形態を以下に示す。
【００１７】（１）プラズマ処理にマグネトロン放電を
利用する。
利用する。
【００１８】（２）プラズマ処理はプラズマＣＶＤ処理
である。
である。
【００１９】（３）上部電極には、所定の周波数を有す
る高周波電源が少なくとも１台接続されており、さらに
望ましくは、異なる周波数を有する高周波電源が２台接
続されている。
る高周波電源が少なくとも１台接続されており、さらに
望ましくは、異なる周波数を有する高周波電源が２台接
続されている。
【００２０】（４）下部電極には、所定の周波数を有す
る高周波電源が少なくとも１台接続されており、さらに
望ましくは、異なる周波数を有する高周波電源が２台接
続されている。
る高周波電源が少なくとも１台接続されており、さらに
望ましくは、異なる周波数を有する高周波電源が２台接
続されている。
【００２１】（５）上部電極と下部電極には異なる高周
波電源が接続されている。
波電源が接続されている。
【００２２】（６）（５）において、異なる周波数電源
は異なる周波数を発生させる。
は異なる周波数を発生させる。
【００２３】（７）下部電極には、被処理基体を加熱す
る機構又被処理基体は加熱及び冷却する機構を有する。
る機構又被処理基体は加熱及び冷却する機構を有する。
【００２４】（８）下部電極には、被処理基体を冷却す
る機構を有する。
る機構を有する。
【００２５】（９）第２のガス導入口は石英製である。
【００２６】（１０）第１のガス導入口は上部電極に一
体的に取り付けられ、第２のガス導入口は上部電極とは
別個に取り付けられる。
体的に取り付けられ、第２のガス導入口は上部電極とは
別個に取り付けられる。
【００２７】（作用）本発明では、第１のガス導入口か
ら、上部電極から下部電極の方向に被処理基体主面に垂
直に流入方向を設定してガスを導入するのみならず、上
部電極の周縁部の外側であって上部電極と下部電極に挟
まれた領域を囲むように配置された第２のガス導入口を
用いて、上部電極と下部電極に挟まれた領域の方向にガ
スを導入する。これにより、上部電極近傍の高密度プラ
ズマ領域にガスを導入することができ、また高密度プラ
ズマ中にガスを遮蔽することが可能となる。また、第２
のガス導入口から導入されたガスは上部電極と下部電極
に挟まれた領域の周縁部から中心部に向かって流れるた
め、第１のガス導入口のみからガスが導入される場合に
比較して、ガスが上部電極近傍を出てから被処理基体に
到達する間に長いガス経路が確保され、高密度プラズマ
領域に効果的に原料ガスが供給される。
ら、上部電極から下部電極の方向に被処理基体主面に垂
直に流入方向を設定してガスを導入するのみならず、上
部電極の周縁部の外側であって上部電極と下部電極に挟
まれた領域を囲むように配置された第２のガス導入口を
用いて、上部電極と下部電極に挟まれた領域の方向にガ
スを導入する。これにより、上部電極近傍の高密度プラ
ズマ領域にガスを導入することができ、また高密度プラ
ズマ中にガスを遮蔽することが可能となる。また、第２
のガス導入口から導入されたガスは上部電極と下部電極
に挟まれた領域の周縁部から中心部に向かって流れるた
め、第１のガス導入口のみからガスが導入される場合に
比較して、ガスが上部電極近傍を出てから被処理基体に
到達する間に長いガス経路が確保され、高密度プラズマ
領域に効果的に原料ガスが供給される。
【００２８】また、第２のガス導入口が上部電極の周縁
部を囲むように配置されることにより、上部電極と下部
電極の間に形成されたプラズマの拡散を防止することが
でき、高密度なプラズマを保持することができる。
部を囲むように配置されることにより、上部電極と下部
電極の間に形成されたプラズマの拡散を防止することが
でき、高密度なプラズマを保持することができる。
【００２９】従って、ガスの解離効率が向上し、充分な
プラズマ処理速度を得ることができる。また、このよう
なプラズマ処理をＣＶＤに適用することにより、充分な
膜質を得ることができる。
プラズマ処理速度を得ることができる。また、このよう
なプラズマ処理をＣＶＤに適用することにより、充分な
膜質を得ることができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の一実施形態を説明する。
の一実施形態を説明する。
【００３１】図１は本発明の一実施形態に係るプラズマ
処理装置の全体構成を示す図である。図１に示すよう
に、プラズマ処理を施す反応室１の上蓋には上部電極２
が支持されている。この反応室１内には、平板状の上部
電極２と対向して平板状の下部電極３が設置され、両電
極２，３により平行平板電極をなす。下部電極３上には
被処理基板４が載置される。この反応室１はその側壁に
取り付けられた排気システム５により真空に排気され
る。また、反応室１側面であって、反応室１外には、マ
グネトロン放電のための磁石６が設置されている。
処理装置の全体構成を示す図である。図１に示すよう
に、プラズマ処理を施す反応室１の上蓋には上部電極２
が支持されている。この反応室１内には、平板状の上部
電極２と対向して平板状の下部電極３が設置され、両電
極２，３により平行平板電極をなす。下部電極３上には
被処理基板４が載置される。この反応室１はその側壁に
取り付けられた排気システム５により真空に排気され
る。また、反応室１側面であって、反応室１外には、マ
グネトロン放電のための磁石６が設置されている。
【００３２】上部電極２は、上部電極２の温度を一定に
保持するために冷却剤を循環させるための冷却パイプ７
と、上部電極２の温度を高温にするためのヒータ８を内
蔵する。上部電極２には高周波電源９が接続されてい
る。
保持するために冷却剤を循環させるための冷却パイプ７
と、上部電極２の温度を高温にするためのヒータ８を内
蔵する。上部電極２には高周波電源９が接続されてい
る。
【００３３】また、上部電極２にはガス配管１０が一体
的に取り付けられている。このガス配管１０によって反
応室１内に流入されるガスの流入方向は、上部電極２か
ら下部電極３の方向であって被処理基板４主面に対して
垂直な方向に設定される。反応室１外から導入されたガ
スはガス配管１０を通って微小孔１１より被処理基板４
主面に対して垂直方向に反応室１内に導入される。
的に取り付けられている。このガス配管１０によって反
応室１内に流入されるガスの流入方向は、上部電極２か
ら下部電極３の方向であって被処理基板４主面に対して
垂直な方向に設定される。反応室１外から導入されたガ
スはガス配管１０を通って微小孔１１より被処理基板４
主面に対して垂直方向に反応室１内に導入される。
【００３４】一方、上部電極２の周縁部を囲むように該
周縁部の外側に配置され、上部電極２の位置よりも低く
下部電極３の位置よりも高い位置に円筒状の石英部材１
２が設置される。この石英部材１２には配管が設けら
れ、この配管を介して反応室１外部からガスが導入され
る。そして、導入されたガスは微小孔１３から放出され
る。この石英部材１２内の配管より導入されるガスの流
入方向は上部電極２と下部電極３に挟まれた領域の方向
に設定されており、流入角度は被処理基板４主面に対し
て水平である。なお、このガスの流入角度は自由に設定
することができ、上部電極２から下部電極３の方向に対
して０°〜１８０°の範囲に設定されていればよい。
周縁部の外側に配置され、上部電極２の位置よりも低く
下部電極３の位置よりも高い位置に円筒状の石英部材１
２が設置される。この石英部材１２には配管が設けら
れ、この配管を介して反応室１外部からガスが導入され
る。そして、導入されたガスは微小孔１３から放出され
る。この石英部材１２内の配管より導入されるガスの流
入方向は上部電極２と下部電極３に挟まれた領域の方向
に設定されており、流入角度は被処理基板４主面に対し
て水平である。なお、このガスの流入角度は自由に設定
することができ、上部電極２から下部電極３の方向に対
して０°〜１８０°の範囲に設定されていればよい。
【００３５】下部電極３は支柱により支持されている。
この支柱は昇降可能に構成され、上部電極２との間隔を
変えることができる。反応室１と下部電極３との間隙に
は、反応室１内を気密に保持するための蛇腹１４が設け
られている。また、支柱の上部には被処理基板４を載置
するためのサセプタ１５が設置される。上部電極２の場
合と同様に、サセプタ１５内にはサセプタ温度を一定に
保持するために冷却材を循環させる冷却パイプ１６と、
下部電極３の温度を高温にするためのヒータ１７が設け
られている。また、サセプタ１５上に被処理基板４を保
持する場合、被処理基板４とサセプタ１５との熱伝導を
保持するため、静電力により被処理基板４をチャックす
る静電チャック機構１８が設けられている。また、サセ
プタ１５には、被処理基板４とサセプタ１５との間に気
体を導入するためのガス供給パイプ１９が設けられてい
る。このガス供給パイプ１９に反応室１外から気体が封
入されることにより、被処理基板４とサセプタ１５との
間の熱伝導が保持されるようになっている。サセプタ１
５には支柱を介して高周波電圧を印加する高周波電源２
０が接続されている。
この支柱は昇降可能に構成され、上部電極２との間隔を
変えることができる。反応室１と下部電極３との間隙に
は、反応室１内を気密に保持するための蛇腹１４が設け
られている。また、支柱の上部には被処理基板４を載置
するためのサセプタ１５が設置される。上部電極２の場
合と同様に、サセプタ１５内にはサセプタ温度を一定に
保持するために冷却材を循環させる冷却パイプ１６と、
下部電極３の温度を高温にするためのヒータ１７が設け
られている。また、サセプタ１５上に被処理基板４を保
持する場合、被処理基板４とサセプタ１５との熱伝導を
保持するため、静電力により被処理基板４をチャックす
る静電チャック機構１８が設けられている。また、サセ
プタ１５には、被処理基板４とサセプタ１５との間に気
体を導入するためのガス供給パイプ１９が設けられてい
る。このガス供給パイプ１９に反応室１外から気体が封
入されることにより、被処理基板４とサセプタ１５との
間の熱伝導が保持されるようになっている。サセプタ１
５には支柱を介して高周波電圧を印加する高周波電源２
０が接続されている。
【００３６】上記実施形態に係るプラズマ処理装置の動
作を以下説明する。
作を以下説明する。
【００３７】まず、ガス配管１０からＳｉＦ4ガスを１
０ｓｃｃｍ、Ｏ2ガスを１００ｓｃｃｍ反応室１内に導
入する。一方、石英部材１２内の配管を通して反応室１
内にＳｉＦ4ガスを１０ｓｃｃｍ導入する。そして、上
部電極２に対して高周波電圧を印加する高周波電源９に
３０００Ｗの電力を与え、圧力３０ｍＴｏｒｒで放電を
行い、プラズマＣＶＤ法で被処理基板４上にフッ素添加
ＳｉＯ2膜を堆積させる。その際、スパッタを効果的に
行うため、被処理基板４にＤＣバイアスを印加する高周
波電源２０に３００Ｗ出力させる。
０ｓｃｃｍ、Ｏ2ガスを１００ｓｃｃｍ反応室１内に導
入する。一方、石英部材１２内の配管を通して反応室１
内にＳｉＦ4ガスを１０ｓｃｃｍ導入する。そして、上
部電極２に対して高周波電圧を印加する高周波電源９に
３０００Ｗの電力を与え、圧力３０ｍＴｏｒｒで放電を
行い、プラズマＣＶＤ法で被処理基板４上にフッ素添加
ＳｉＯ2膜を堆積させる。その際、スパッタを効果的に
行うため、被処理基板４にＤＣバイアスを印加する高周
波電源２０に３００Ｗ出力させる。
【００３８】このように、上部電極２から下部電極３の
方向にガスを導入するのみならず、上部電極２の表面近
傍に石英部材１２の配管からもガスを導入することによ
り、上部電極２近傍の高密度プラズマ領域に充分にガス
を導入することができ、また高密度プラズマ中にガスを
遮蔽することが可能となる。また、石英部材１２の配管
から導入されたガスは上部電極２の周縁部から中心部に
向かって流れるため、上部電極２から下部電極３に向け
て被処理基板主面に垂直な方向にのみガスが導入される
場合に比較して、ガスが上部電極２近傍を出てから被処
理基板４に到達するまでの間に長いガス経路が確保さ
れ、高密度プラズマ領域に効果的に原料ガスが供給され
る。
方向にガスを導入するのみならず、上部電極２の表面近
傍に石英部材１２の配管からもガスを導入することによ
り、上部電極２近傍の高密度プラズマ領域に充分にガス
を導入することができ、また高密度プラズマ中にガスを
遮蔽することが可能となる。また、石英部材１２の配管
から導入されたガスは上部電極２の周縁部から中心部に
向かって流れるため、上部電極２から下部電極３に向け
て被処理基板主面に垂直な方向にのみガスが導入される
場合に比較して、ガスが上部電極２近傍を出てから被処
理基板４に到達するまでの間に長いガス経路が確保さ
れ、高密度プラズマ領域に効果的に原料ガスが供給され
る。
【００３９】また、石英部材１２が上部電極２の周縁部
を囲むように配置されることにより、上部電極２と下部
電極３の間に形成されたプラズマの拡散を防止すること
ができ、高密度なプラズマを保持することが可能とな
る。
を囲むように配置されることにより、上部電極２と下部
電極３の間に形成されたプラズマの拡散を防止すること
ができ、高密度なプラズマを保持することが可能とな
る。
【００４０】このように、高密度プラズマ領域に効果的
に原料ガスが供給されることにより、ガスの解離効率が
向上し、反応室１内の反応性ガスの解離イオンを増加さ
せることが可能となる。解離イオンを増加させることに
より、膜堆積の充分な成膜速度及び膜質を得ることがで
きる。
に原料ガスが供給されることにより、ガスの解離効率が
向上し、反応室１内の反応性ガスの解離イオンを増加さ
せることが可能となる。解離イオンを増加させることに
より、膜堆積の充分な成膜速度及び膜質を得ることがで
きる。
【００４１】このような条件で行った実験では、成膜速
度が１０００Å／ｍｉｎ程度になった。この結果は、反
応室１内に被処理基板４主面に対して垂直にガスを導入
するのみの従来の実験結果で得られた成膜速度７００Å
／ｍｉｎに対して、格段に向上していることが分かる。
度が１０００Å／ｍｉｎ程度になった。この結果は、反
応室１内に被処理基板４主面に対して垂直にガスを導入
するのみの従来の実験結果で得られた成膜速度７００Å
／ｍｉｎに対して、格段に向上していることが分かる。
【００４２】また、成膜されたＳｉＯ2膜中の原子組成
比を蛍光Ｘ線で評価すると、化学量論的組成に則ったフ
ッ素添加ＳｉＯ2膜が形成されたことが分かった。ま
た、フッ素濃度１２．０ａｔ％程度の膜を成膜した後１
週間後にＦＴ−ＩＲ測定を行ったところ、膜中に水分が
吸収されたことを示す３８００ｃｍ-1付近のＳｉ−Ｏ
Ｈ，Ｈ−ＯＨの結合ピークは見られなかった。膜の安定
性を吸湿性の観点から考慮すると非常に安定な膜と考え
られる。この実験結果より、本実施形態によれば膜堆積
の充分な成膜速度及び膜質を得られることが分かる。
比を蛍光Ｘ線で評価すると、化学量論的組成に則ったフ
ッ素添加ＳｉＯ2膜が形成されたことが分かった。ま
た、フッ素濃度１２．０ａｔ％程度の膜を成膜した後１
週間後にＦＴ−ＩＲ測定を行ったところ、膜中に水分が
吸収されたことを示す３８００ｃｍ-1付近のＳｉ−Ｏ
Ｈ，Ｈ−ＯＨの結合ピークは見られなかった。膜の安定
性を吸湿性の観点から考慮すると非常に安定な膜と考え
られる。この実験結果より、本実施形態によれば膜堆積
の充分な成膜速度及び膜質を得られることが分かる。
【００４３】なお、本実施形態ではＳｉＦ4ガスとＯ2ガ
スを用いて成膜する場合を示したが、他のガスを用いる
こともできる。例えばＳｉＨ4ガスとＯ2ガスの組み合わ
せ、又はＳｉＦ4ガス，Ｏ2ガス及びＳｉＨ4ガスの組み
合わせであっても本実施形態と同様の効果が得られる。
また、高周波電源９の他に異なる高周波数の電圧を印加
する高周波電源を設け、異なる２種類の周波数の電圧を
印加するものでもよい。下部電極３についても同様に異
なる２種類の周波数の電圧を印加するものでもよい。
スを用いて成膜する場合を示したが、他のガスを用いる
こともできる。例えばＳｉＨ4ガスとＯ2ガスの組み合わ
せ、又はＳｉＦ4ガス，Ｏ2ガス及びＳｉＨ4ガスの組み
合わせであっても本実施形態と同様の効果が得られる。
また、高周波電源９の他に異なる高周波数の電圧を印加
する高周波電源を設け、異なる２種類の周波数の電圧を
印加するものでもよい。下部電極３についても同様に異
なる２種類の周波数の電圧を印加するものでもよい。
【００４４】また、本実施形態ではプラズマ処理として
プラズマＣＶＤについて述べたがこれに限定されるわけ
ではなく、プラズマクリーニング処理やイオンエッチン
グ処理（ＲＩＥ）、プラズマダウンストリーム処理等、
あらゆるプラズマ処理に応用が可能である。
プラズマＣＶＤについて述べたがこれに限定されるわけ
ではなく、プラズマクリーニング処理やイオンエッチン
グ処理（ＲＩＥ）、プラズマダウンストリーム処理等、
あらゆるプラズマ処理に応用が可能である。
【００４５】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、上
部電極の周縁部を囲むように周縁部外側に配置された第
２のガス導入口から、上部電極と下部電極に挟まれた領
域に向けてガスを導入することにより、高密度プラズマ
領域に効果的にガスを導入することが可能となり、上部
電極と下部電極の間に形成されたプラズマの拡散を防止
することができる。これにより、ガスの解離効率が向上
し、充分なプラズマ処理速度を得ることができる。
部電極の周縁部を囲むように周縁部外側に配置された第
２のガス導入口から、上部電極と下部電極に挟まれた領
域に向けてガスを導入することにより、高密度プラズマ
領域に効果的にガスを導入することが可能となり、上部
電極と下部電極の間に形成されたプラズマの拡散を防止
することができる。これにより、ガスの解離効率が向上
し、充分なプラズマ処理速度を得ることができる。
【図１】本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置の
全体構成を示す図。
全体構成を示す図。
１…反応室 ２…上部電極 ３…下部電極 ４…被処理基板 ５…排気システム ６…磁石 ７，１７…冷却パイプ ８，１６…ヒータ ９，２０…高周波電源 １０…ガス配管 １１，１３…微小孔 １２…石英部材 １４…蛇腹 １５…サセプタ １８…静電チャック機構 １９…ガス供給パイプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｃ Ｆターム(参考） 4K030 AA04 AA06 BA44 EA06 FA03 KA12 KA17 KA49 4K057 DA16 DD01 DG15 DM05 DM17 DM18 DM19 DM22 DM35 5F004 AA16 BA05 BA08 BA09 BB18 BB22 BD04 CA02 CA03 5F045 AA08 AB32 AC02 AC11 AE19 BB09 DP03 DP04 EH04 EH16 EM05
Claims (8)
- 【請求項１】 被処理基体が載置される下部電極と該電
極に対向配置された上部電極との間に電圧を印加してプ
ラズマを発生させ、このプラズマを利用して前記被処理
基体に所定の処理を施すプラズマ処理方法において、 前記上部電極から前記下部電極の方向であって前記被処
理基体の主面に対して垂直な方向に第１のガスを導入す
るとともに、前記上部電極の周縁部を囲むように該周縁
部の外側に配置されたガス導入口から、前記上部電極と
前記下部電極に挟まれた領域に向けて第２のガスを導入
することを特徴とするプラズマ処理方法。 - 【請求項２】 被処理基体が載置される下部電極と該電
極に対向配置された上部電極との間に電圧を印加してプ
ラズマを発生させ、このプラズマを利用して前記被処理
基体に所定の処理を施すプラズマ処理方法において、 前記上部電極から前記下部電極の方向であって前記被処
理基体の主面に対して垂直な方向に第１のガスを導入す
るとともに、前記上部電極の周縁部を囲むように該周縁
部の外側に配置され、前記上部電極位置よりも低く前記
下部電極位置よりも高く設けられた少なくとも１つのガ
ス導入口より第２のガスを導入することを特徴とするプ
ラズマ処理方法。 - 【請求項３】 被処理基体が載置される下部電極と該電
極に対向配置された上部電極との間に電圧を印加してプ
ラズマを発生させ、このプラズマを利用して前記被処理
基体に所定の処理を施すプラズマ処理方法において、 前記上部電極から前記下部電極の方向であって前記被処
理基体の主面に対して垂直な方向に第１のガスを導入す
るとともに、前記上部電極の周縁部を囲むように該周縁
部の外側に配置されたガス導入口から、前記上部電極と
前記下部電極に挟まれた領域の方向にガス流入方向を設
定し、前記上部電極から前記下部電極に向かう前記被処
理基体主面に対して垂直な方向に対して０°から１８０
°までの範囲でガス流入角度を設定して第２のガスを導
入することを特徴とするプラズマ処理方法。 - 【請求項４】 前記第１のガスは、前記上部電極に一体
的に取り付けられた配管から導入することを特徴とする
請求項１〜３のいずれかに記載のプラズマ処理方法。 - 【請求項５】 被処理基体が載置される下部電極と、 この下部電極に対向配置された上部電極と、 前記上部電極から前記下部電極の方向であって前記被処
理基体の主面に対して垂直な方向にガス流入方向が設定
された第１のガス導入口と、 前記上部電極の周縁部を囲むように該周縁部の外側に配
置され、前記上部電極と前記下部電極に挟まれた領域に
向けてガスを導入する第２のガス導入口とを具備してな
ることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項６】 被処理基体が載置される下部電極と、 この下部電極に対向配置された上部電極と、 前記上部電極から前記下部電極の方向であって前記被処
理基体の主面に対して垂直な方向にガス流入方向が設定
された第１のガス導入口と、 前記上部電極の周縁部を囲むように該周縁部の外側に配
置され、前記上部電極位置よりも低く前記下部電極位置
よりも高く設けられた第２のガス導入口とを具備してな
ることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項７】 被処理基体が載置される下部電極と、 この下部電極に対向配置された上部電極と、 前記上部電極から前記下部電極の方向であって前記被処
理基体の主面に対して垂直な方向にガス流入方向が設定
された第１のガス導入口と、 前記上部電極の周縁部を囲むように該周縁部の外側に配
置され、前記上部電極と前記下部電極に挟まれた領域の
方向にガス流入方向が設定され、前記上部電極から前記
下部電極に向かう前記被処理基体主面に対して垂直な方
向に対して０°から１８０°までの範囲でガス流入角度
が設定された第２のガス導入口とを具備してなることを
特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項８】 前記第１のガス導入口は、前記上部電極
に一体的に取り付けられてなることを特徴とする請求項
５〜７のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11073065A JP2000269202A (ja) | 1999-03-18 | 1999-03-18 | プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 |
| US09/525,038 US6344420B1 (en) | 1999-03-15 | 2000-03-14 | Plasma processing method and plasma processing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11073065A JP2000269202A (ja) | 1999-03-18 | 1999-03-18 | プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000269202A true JP2000269202A (ja) | 2000-09-29 |
Family
ID=13507579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11073065A Abandoned JP2000269202A (ja) | 1999-03-15 | 1999-03-18 | プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000269202A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004281528A (ja) * | 2003-03-13 | 2004-10-07 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 |
| JP2009120881A (ja) * | 2007-11-13 | 2009-06-04 | Tsukishima Kikai Co Ltd | プラズマｃｖｄ装置及びプラスチック表面保護膜の形成方法 |
| CN112885691A (zh) * | 2019-11-29 | 2021-06-01 | 中微半导体设备(上海)股份有限公司 | 等离子体处理装置及其稳定性优化的方法 |
| CN113871280A (zh) * | 2020-06-30 | 2021-12-31 | 中微半导体设备(上海)股份有限公司 | 等离子体处理装置及其边缘气体组件 |
-
1999
- 1999-03-18 JP JP11073065A patent/JP2000269202A/ja not_active Abandoned
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004281528A (ja) * | 2003-03-13 | 2004-10-07 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 |
| JP4656364B2 (ja) * | 2003-03-13 | 2011-03-23 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理方法 |
| JP2009120881A (ja) * | 2007-11-13 | 2009-06-04 | Tsukishima Kikai Co Ltd | プラズマｃｖｄ装置及びプラスチック表面保護膜の形成方法 |
| CN112885691A (zh) * | 2019-11-29 | 2021-06-01 | 中微半导体设备(上海)股份有限公司 | 等离子体处理装置及其稳定性优化的方法 |
| CN112885691B (zh) * | 2019-11-29 | 2024-05-14 | 中微半导体设备(上海)股份有限公司 | 等离子体处理装置及其稳定性优化的方法 |
| CN113871280A (zh) * | 2020-06-30 | 2021-12-31 | 中微半导体设备(上海)股份有限公司 | 等离子体处理装置及其边缘气体组件 |
| CN113871280B (zh) * | 2020-06-30 | 2024-05-14 | 中微半导体设备(上海)股份有限公司 | 等离子体处理装置及其边缘气体组件 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040609 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050228 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050308 |
|
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