JP2000277293A - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置Info
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Abstract
能なプラズマ処理装置を提供する。 【解決手段】 真空容器1と、真空容器内に配置され、
それぞれの表面が接地から電気的に浮遊した状態で配置
された複数の壁から構成される導電性のプラズマ処理容
器4と、各壁に互いに位相の異なる交流電圧を印加する
ための電圧印加手段とを具備することを特徴とするプラ
ズマ処理装置。
Description
どに用いるプラズマ処理装置に関し、特にプラズマ処理
容器内壁をプラズマを用いてクリーニングして、プラズ
マ中の粒子組成を制御することが可能なプラズマ処理装
置に関する。
セスは、中性ラジカルやイオンなどの反応粒子を用いて
おり、それらの間の微妙なバランスの上に成り立ってい
る。
は、プロセス中に膜が堆積される場合が多い。堆積され
た膜の膜厚はプロセス時間とともに増加する。膜厚が増
加すると、容器内壁表面への粒子の付着確率が変化した
り、堆積された膜中に反応粒子が吸蔵されたり、この膜
から反応粒子が放出されるようになる。その結果、プロ
セス時間とともにプラズマ中の粒子組成が変わるため、
プラズマプロセスの結果が時間とともに変化するなどの
悪影響が現れる。
でクリーニングして容器内壁の状態を元に復帰させる過
程を繰り返している。クリーニングは、例えば容器内壁
に高周波印加用の電極を配置し、この電極と接地された
真空容器内壁との間で放電を起こして行う。すなわち、
放電によって発生したプラズマの電位によってイオンを
加速して容器内壁に衝突させ、容器内壁の膜を取り除く
(プラズマクリーニング)。しかし、接地された容器内
壁に面するプラズマの電位は容器の接地電位によって規
定されてしまうため、容器内壁に衝突するイオンのエネ
ルギーはあまり高くない。そのため、真空容器内壁のプ
ラズマクリーニングがあまり良好でないという問題があ
った。
ズマクリーニングを行うことが可能なプラズマ処理装置
を提供することを目的とする。
器と、真空容器内に配置され、それぞれの表面が接地か
ら電気的に浮遊した状態で配置された複数の壁から構成
される導電性のプラズマ処理容器と、各壁に互いに位相
の異なる交流電圧を印加するための電圧印加手段とを具
備することを特徴とするプラズマ処理装置が提供され
る。
るプラズマ処理容器と、この壁の外側に配置された又は
この壁の内部に埋設された複数の電極と、各電極へ互い
に位相の異なる交流電圧を印加する電圧印加手段とを具
備することを特徴とするプラズマ処理装置が提供され
る。
は、CVD、エッチングなどの通常のプラズマ処理に対
して適用することができる。また、当該処理装置は、プ
ラズマ処理中にプラズマ処理容器内壁に堆積した膜を除
去してクリーニングするための手段を備える。
処理装置の第1の実施態様の例を示す概略断面図であ
る。第1の実施態様のプラズマ処理装置は、真空容器1
と、この真空容器1内に配置された複数の壁2、3から
なるプラズマ処理容器4と、各壁2、3に交流電圧を印
加するための電圧印加手段5とを備えている。
導電材料から形成されている。また、真空容器1は、排
気ポンプ(図示せず)によって、プラズマ処理を行うた
めの所定の圧力まで真空排気される。真空容器1は、図
1および図2に示すように通常は接地されているが、後
述するように電圧印加手段5で低周波電圧を発生させる
場合には、接地されていなくても良い。
膜の堆積を防止するためのものであり、ステンレスなど
の金属等の導電材料から形成されている。プラズマ発生
装置(図示せず)によって、処理容器4の内部でプラズ
マ6を発生させてプラズマ処理を行う。
例えば、平行平板型装置、誘導結合型装置、およびマイ
クロ波プラズマ装置などが挙げられる。平行平板型装置
は、処理容器4内に設けられた高周波電力が印加される
一対の平行平板電極と、処理容器4内へプラズマ用ガス
を導入するガス導入手段とを備える。誘導結合型装置
は、容器4内または外に設けられた高周波電力が印加さ
れるアンテナとガス導入手段とを備える。マイクロ波プ
ラズマ装置は、容器内4へマイクロ波を導入するマイク
ロ波導波管とガス導入手段とを備える。
と電気的に絶縁されている。また、処理容器4は複数の
壁2、3から構成されている。図1および図2に示す装
置では、一例として2枚の壁2、3から構成された処理
容器4を示しているが、3枚以上の壁から構成されてい
ても良い。各電極は好ましくは同様の形状をなしてい
る。
相の異なる交流電圧を印加する。電圧印加手段5は、通
常の交流電源などである。図1および図2に示すような
2枚の壁2、3については、電圧印加手段5によって各
壁2、3に例えば互いに180度位相の異なる交流電圧
を印加する。また、3枚の壁のときには、各壁に例えば
互いに120度位相の異なる交流電圧を印加する。電圧
印加手段5によって印加される交流電圧は、周波数が例
えば200KHz〜1MHzの低周波電圧、または周波
数が例えば10MHz〜30MHzの高周波電圧であ
る。印加される電圧の値は、低周波、高周波電圧の両方
について、例えば50V〜500Vである。
いては、プラズマ処理容器4の各壁2、3の表面、より
詳しくはプラズマ処理中にプラズマ6にさらされる壁
2、3の表面は、接地から電気的に浮遊している状態と
なっている。ここで、ある部材が「接地から電気的に浮
遊している」状態とは、その部材から接地電位に直流電
流が流れないように、その部材が絶縁材料もしくはコン
デンサーなどを介して接地電位と電気的に絶縁されてい
る状態である。
器4の各壁2、3および電圧印加手段5が、絶縁部材
(図示せず)によって真空容器1を含む接地電位と電気
的に絶縁されている。そのため、各壁2、3は接地電位
から電気的に浮遊した状態となっている。各壁2、3が
電気的に浮遊しているため、壁2、3に印加される交流
電圧が高周波電源の場合には壁2、3にセルフバイアス
電圧が発生し、壁2、3に衝突するイオンのエネルギー
を高くすることができ、壁2、3に堆積した膜を良好に
除去してクリーニングすることができる。なお、その代
わりに、図1に示す装置においては各壁2、3の表面に
アルマイトなどの絶縁物がコーティングなどによって形
成されていても良い。こうすることにより、壁2、3自
体が接地されていても壁2、3の表面を電気的に浮遊し
た状態とすることができる。
器4の各壁2、3はトランス7を介して電圧印加手段で
ある交流電源5と接続されている。交流電源5からの交
流電圧は、トランス7を介して各壁2、3に印加され
る。図2に示したように、交流電源5は接地されている
が、処理容器4の各壁2、3は、トランス7によって交
流電源5を含む接地電位と電気的に絶縁されている。そ
のため、図1の装置と同様に、各壁2、3は電気的に浮
遊しており、図2に示す装置も図1の装置と同様の効果
を呈する。なお、図2に示す装置においても各壁2、3
の表面にアルマイトなどの絶縁物がコーティングなどに
よって形成されていても良い。
処理装置の第2の実施態様の例を示す概略断面図であ
る。第2の実施態様の装置においては、真空容器を兼ね
たプラズマ処理容器4が石英などの絶縁物から形成され
ている。ステンレスなどの金属等の導電材料からなる複
数の電極8、9が処理容器の壁4の外側、つまり壁4の
大気側に配置されているか、または壁4の内部に埋設さ
れている。図3に示す装置は、電極8、9が処理容器の
壁4の外側に配置されている例である。図4に示す装置
は、電極8、9が処理容器の壁4の内部に埋設されてい
る例である。図3および図4に示す電極8、9は、処理
容器4の内壁のうちプラズマ処理中に膜が堆積する部分
に対応するように、配置または埋設されている。なお、
図3および図4では、一例として2枚の電極8、9を示
しているが、3枚以上であっても良い。各電極8、9は
好ましくは同様の形状をなしている。電圧印加手段5に
ついては、図1、2に示す第1の実施態様の装置で用い
たものと同様である。
容器4自体が絶縁物から形成されている。従って、第1
の実施態様の装置と同様に、プラズマ処理中にプラズマ
6に面する処理容器4の内壁表面は、電気的に浮遊した
状態となっている。また、電極8、9が処理容器4の内
部に配置されていないため、クリーニング中に被処理デ
バイスなどが金属汚染されることを防ぐことができる。
作についてより詳細に説明する。例として、図1に示し
た装置について図5の電圧変化図を参照して説明する。
たはプロセスを終了させたのちプラズマ発生装置によっ
て処理容器4内にプラズマを発生させながら、処理容器
4の各壁2、3に交流電圧を印加してクリーニングを行
う。
1に示すように壁A、Bという)に印加された電圧
VA 、VB 、およびプラズマ6の電位VP を示す図であ
る。横軸は時間、縦軸は電圧を示す。前述したように、
壁A、Bには互いに180度位相の異なる交流電圧が印
加されている。そのため、壁A、Bの電位VA 、V
B は、時間とともに、VA >VB である状態とVA <V
B である状態とを交互に繰り返す。
している。一般的に、プラズマ6中に電気的に浮遊する
複数の部材が存在し、各部材が異なる電位を有する場
合、プラズマ6の電位は常にほぼ高い方の電位に追従す
る。すなわち、図1の装置においては、処理中のプラズ
マ6の電位VP は、常に壁A、Bの電位VA 、VB のう
ち高い方の電位にほぼ等しくなっている。このことによ
り、壁AおよびBが時間とともに交互にイオンによって
衝撃される。すなわち、図5に示したように、V A >V
B のときにはプラズマ6の電位はVA にほぼ等しく、プ
ラズマ6の電位は壁Bに対して電位差VP (≒VA )−
VB だけ高い。このため、プラズマ6から壁Bに向って
エネルギーVP −VB でイオンが加速される。逆に、V
A <VB のときには、プラズマ6の電位はVB にほぼ等
しく、プラズマ6の電位は壁Aに対して電位差VP (≒
VB )−VA だけ高い。このため、プラズマ6から壁A
に向ってエネルギーVP −VA でイオンが加速される。
このようにして、壁AおよびBが時間とともにイオンに
よって交互に衝撃される。なお、このようなイオンの加
速は、壁A、Bに印加する交流電圧として低周波電圧を
用いた場合には、その交流電圧自身によってもたらされ
る。また、高周波電圧を用いた場合には、壁A、Bの隙
間を通って真空容器1(接地されている)と面するプラ
ズマ6に対して壁A、Bが有するセルフバイアス電圧に
よってもたらされる。
互にスパッタされるか、または壁A、Bの表面で化学反
応が促進されるため、壁A、Bの表面に堆積した膜の除
去、クリーニングが良好に行われる。またプロセス中に
クリーニングすることによって、膜からラジカル等の反
応粒子を放出させてプラズマ中の粒子組成を制御するこ
とができる。
動作によって、壁2、3の表面に堆積した膜が除去され
る。図3および図4に示した装置については、処理容器
4内にプラズマ6を発生させながら、電極8、9に交流
電圧を印加する。処理容器4の内壁が電気的に浮遊して
いるため、上述と同様にして、電極8、9に対応する容
器内壁の各領域が交互にイオン衝撃される。イオン衝撃
によるスパッタまたは化学反応の促進によって、容器4
の内壁に堆積した膜の除去、クリーニングが良好に行わ
れる。
を実施した。図6に示した装置は、図2に示した装置と
同様に、プラズマ処理容器の各壁がトランスを介して交
流電源と接続されているタイプのものである。図6にお
いて、円筒形の真空容器1内に、ステンレス製の半円筒
形の壁A、Bから構成される円筒形のプラズマ処理容器
4が配置されている。壁A、Bは真空容器1から絶縁さ
れている。また、壁A、Bは、トランス7を介して、マ
ッチング回路10および低周波電源11から電気的に絶
縁されている。接地された低周波電源11で発生した周
波数400kHzおよびバイアスパワー0〜600Wの
低周波電圧が、マッチング回路10を通った後に、トラ
ンス7を介して各壁A、Bに印加される。
型プラズマ)の放電アンテナ12が真空容器1内部に挿
入されている。このアンテナ12は、真空容器1外部に
配置されたマッチング回路13およびプラズマ発生用の
高周波電源14と接続されている。高周波電源14で発
生した周波数13.56MHz、パワー600Wの高周
波電圧がアンテナ12から真空容器1内に導入されてプ
ラズマが発生させる。プラズマはC4 F8 またはArの
ガス(圧力約10mTorr)を用いて発生させた。
VB は、高電圧プローブ(図示せず)を用いて測定し
た。また、壁A、Bの温度は、熱電対15を用いて温度
計16によって測定した。プラズマ中のラジカルの密度
は、四重極質量分析器17を用いて測定した。
0W、処理容器の壁A、Bへのバイアスパワー600W
において、壁A、Bの電圧VA 、VB の時間変化を測定
した結果である。図7から分かるように、VA 、VB は
互いに位相が180度ずれており、VAmin 、VBmin =
−300VからVAmax 、VBmax =50Vまでの範囲で
変化していた。このことから、プラズマ電位Vp は約5
0Vであることが分かった。また、壁Aは最大で350
eV(=50+300)(Vp −VAmin)、壁Bも最大
で350eV(=50+300)(Vp −VBmin )の
エネルギーで、プラズマ中のイオンによって交互に衝撃
されることが分かった。
バイアスパワーとの間の関係を測定した結果である。図
8に示すように、VAmin、VBmin はバイアスパワーと
ともに小さくなることが分かった。一方、VAmax 、V
Bmax 、すなわちプラズマ電位Vp は、バイアスパワー
を変えてもほとんど変化しなかった。このことより、バ
イアスパワーによってVAmin、VBmin を調整して、壁
A、Bへのイオン衝撃のエネルギーを制御できることが
分かった。
バイアス電圧の有り無しによるラジカルの密度変化を測
定した結果である。測定は以下のようにして行った。ま
ず、処理容器内壁A、Bにフロロカーボン膜を堆積させ
た。フロロカーボン膜の堆積は、C4 F8 10mTor
r、ICP600W、壁A、Bへのバイアスなしでプラ
ズマを放電させて行った。次に、Ar10mTorr、
ICP600Wで放電させながら、壁A、Bにバイアス
600WをON/OFFしてCF2 ラジカルの密度変化
を測定した。図9から分かるように、CF2 ラジカル密
度は、壁A、Bにバイアス電圧をかけると大きく上昇し
た。この結果は、アルゴンイオンの衝撃によって、壁
A、Bに堆積したフロロカーボン膜からCF2 ラジカル
が脱離していることを示している。このことより、本発
明によって処理容器の壁A、Bのクリーニングが良好に
行われることが確認できた。なお、測定中の壁A、Bの
温度は280℃にまで達していた。従って、クリーニン
グにはイオン衝撃によるスパッタ効果だけでなく、化学
反応の促進効果も寄与していることが期待できることが
分かった。
ば、良好なクリーニングを行うことが可能なプラズマ処
理装置が提供される。その結果、プラズマプロセスと同
時に又はプロセス後にクリーニングを行うことによっ
て、プラズマ処理中の内壁の状態を常に清浄なものに保
つことができる。また、プロセス中のクリーニングによ
って、内壁に堆積した膜からラジカル等の反応粒子を放
出させてプラズマ中の粒子組成を制御することができ
る。
様の一例を示す概略断面図。
様の他の例を示す概略断面図。
様の一例を示す概略断面図。
様の他の例を示す概略断面図。
るための電圧変化を示す図。
す概略断面図。
ル密度を示す図
Claims (2)
- 【請求項1】 真空容器と、 真空容器内に配置され、それぞれの表面が接地から電気
的に浮遊した状態で配置された複数の壁から構成される
導電性のプラズマ処理容器と、 各壁に互いに位相の異なる交流電圧を印加するための電
圧印加手段とを具備することを特徴とするプラズマ処理
装置。 - 【請求項2】 絶縁物の壁からなるプラズマ処理容器
と、 この壁の外側に配置された又はこの壁の内部に埋設され
た複数の電極と、 各電極へ互いに位相の異なる交流電圧を印加する電圧印
加手段とを具備することを特徴とするプラズマ処理装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11081305A JP2000277293A (ja) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11081305A JP2000277293A (ja) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | プラズマ処理装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000277293A true JP2000277293A (ja) | 2000-10-06 |
Family
ID=13742692
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11081305A Pending JP2000277293A (ja) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000277293A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002043235A (ja) * | 2000-07-28 | 2002-02-08 | Tohoku Techno Arch Co Ltd | プラズマ処理装置 |
JP2007234273A (ja) * | 2006-02-28 | 2007-09-13 | Sumitomo Precision Prod Co Ltd | プラズマ反応装置 |
WO2024029612A1 (ja) * | 2022-08-05 | 2024-02-08 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板処理システム及び基板処理方法 |
-
1999
- 1999-03-25 JP JP11081305A patent/JP2000277293A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002043235A (ja) * | 2000-07-28 | 2002-02-08 | Tohoku Techno Arch Co Ltd | プラズマ処理装置 |
JP2007234273A (ja) * | 2006-02-28 | 2007-09-13 | Sumitomo Precision Prod Co Ltd | プラズマ反応装置 |
WO2024029612A1 (ja) * | 2022-08-05 | 2024-02-08 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板処理システム及び基板処理方法 |
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