JP2000286242A - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32532—Electrodes
- H01J37/32568—Relative arrangement or disposition of electrodes; moving means
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
Abstract
(57)【要約】
【課題】 排気空間内での異常放電を防止することが可
能なプラズマ処理装置を提供する。 【解決手段】 エッチング装置１００の処理室１０２内
には，処理室１０２内部側壁に電気的に接続されるバッ
フル板１３８と，バッフル板１３８と処理室１０２床部
とを電気的に接続する円筒部材１４０から成る電流導通
部材１３６が配置され，放電空間１４２と排気空間１４
４に区画される。下部電極１０６に２７．１２ＭＨｚの
電力を印加すると，放電空間１４２内の下部電極１０６
と上部電極１２４との間でグロー放電が生じてプラズマ
が生成される。この際，放電空間１４２の処理室１０２
内壁面Ａを流れるグランドリターン電流は，表皮効果に
よりバッフル板１３８の放電空間１４２側面表面Ｂと，
円筒部材１４０内壁面表面Ｃを流れて処理室１０２床面
表面Ｄに到達し，排気空間１４４内に侵入することなく
整合器１１４に回帰する。
能なプラズマ処理装置を提供する。 【解決手段】 エッチング装置１００の処理室１０２内
には，処理室１０２内部側壁に電気的に接続されるバッ
フル板１３８と，バッフル板１３８と処理室１０２床部
とを電気的に接続する円筒部材１４０から成る電流導通
部材１３６が配置され，放電空間１４２と排気空間１４
４に区画される。下部電極１０６に２７．１２ＭＨｚの
電力を印加すると，放電空間１４２内の下部電極１０６
と上部電極１２４との間でグロー放電が生じてプラズマ
が生成される。この際，放電空間１４２の処理室１０２
内壁面Ａを流れるグランドリターン電流は，表皮効果に
よりバッフル板１３８の放電空間１４２側面表面Ｂと，
円筒部材１４０内壁面表面Ｃを流れて処理室１０２床面
表面Ｄに到達し，排気空間１４４内に侵入することなく
整合器１１４に回帰する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，プラズマ処理装置
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来，図６に示すように，気密な処理室
１２内に上部電極１４と下部電極１６とを対向配置した
プラズマ処理装置１０が提案されている。かかる装置で
は，被処理体Ｗが載置された下部電極１６に高周波電力
を印加すると，下部電極１６と上部電極１４との間でグ
ロー放電が生じて，処理室１２内に導入された処理ガス
がプラズマ化し，被処理体Ｗにプラズマ処理が施され
る。
１２内に上部電極１４と下部電極１６とを対向配置した
プラズマ処理装置１０が提案されている。かかる装置で
は，被処理体Ｗが載置された下部電極１６に高周波電力
を印加すると，下部電極１６と上部電極１４との間でグ
ロー放電が生じて，処理室１２内に導入された処理ガス
がプラズマ化し，被処理体Ｗにプラズマ処理が施され
る。
【０００３】ここでプラズマ生成時には，高周波電力特
有の現象である表皮効果により，処理室１２の内壁面
に，いわゆるグランドリターン電流が流れることが知ら
れている。そして，かかるグランドリターン電流は，処
理室１２の放電空間１８の内壁面ａから，下部電極１６
の周囲に配されたバッフル板２２付近の内壁面ｂを通過
して，バッフル板２２下方の排気空間２０の内壁面ｃに
回り込み，床面ｄに到達する。その後，下部電極１６の
昇降機構２４の表面を成すベローズカバー２６の表面ｅ
を流れて，さらに，昇降機構２４ｆを通って，整合器２
８へと回帰するように流れている。
有の現象である表皮効果により，処理室１２の内壁面
に，いわゆるグランドリターン電流が流れることが知ら
れている。そして，かかるグランドリターン電流は，処
理室１２の放電空間１８の内壁面ａから，下部電極１６
の周囲に配されたバッフル板２２付近の内壁面ｂを通過
して，バッフル板２２下方の排気空間２０の内壁面ｃに
回り込み，床面ｄに到達する。その後，下部電極１６の
昇降機構２４の表面を成すベローズカバー２６の表面ｅ
を流れて，さらに，昇降機構２４ｆを通って，整合器２
８へと回帰するように流れている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで，従来，プラ
ズマ生成用の高周波電力として，比較的低い周波数，例
えば３８０ｋＨｚのものを使用していたが，近年，より
高密度のプラズマを生成するために，より高い周波数，
例えば１３．５６ＭＨｚや，２７．１２ＭＨｚの高周波
電力を使用する技術が開発されている。そして，このよ
うな高い周波数の高周波電力を用いた場合には，従来は
問題が生じなかった空間，例えば排気空間に異常放電が
生じることが観測されている。かかる異常放電現象を放
置した場合には，各部材が消耗して装置の寿命が短くな
ったり，電力エネルギーが減少しプラズマ密度が低下し
たりして，プラズマ処理に不利な影響を与えるため，何
らかの対策が必要である。
ズマ生成用の高周波電力として，比較的低い周波数，例
えば３８０ｋＨｚのものを使用していたが，近年，より
高密度のプラズマを生成するために，より高い周波数，
例えば１３．５６ＭＨｚや，２７．１２ＭＨｚの高周波
電力を使用する技術が開発されている。そして，このよ
うな高い周波数の高周波電力を用いた場合には，従来は
問題が生じなかった空間，例えば排気空間に異常放電が
生じることが観測されている。かかる異常放電現象を放
置した場合には，各部材が消耗して装置の寿命が短くな
ったり，電力エネルギーが減少しプラズマ密度が低下し
たりして，プラズマ処理に不利な影響を与えるため，何
らかの対策が必要である。
【０００５】本発明は，従来の技術が有する上記問題点
に鑑みてなされたものであり，比較的高い周波数を使用
した場合であっても，処理室内に異常放電が生じないよ
うなグランドリターン電流の経路を確保することが可能
な，新規かつ改良されたプラズマ処理装置を提供するこ
とを目的としている。
に鑑みてなされたものであり，比較的高い周波数を使用
した場合であっても，処理室内に異常放電が生じないよ
うなグランドリターン電流の経路を確保することが可能
な，新規かつ改良された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】上記課題を解決するため
に，本発明によれば，請求項１に記載の発明のように，
気密な処理室と，処理室内に昇降自在に配され被処理体
を載置する下部電極と，下部電極に高周波電力を供給す
る電力供給系と，下部電極を昇降駆動する昇降機構とを
備えたプラズマ処理装置において，昇降機構を近接距離
で実質的に囲み処理室の床部に達する導通経路を成す導
電性の壁体と，下部電極の周囲に配され処理室の内壁と
壁体とを電気的に接続する導電性部材とを備えたことを
特徴とする，プラズマ処理装置が提供される。
に，本発明によれば，請求項１に記載の発明のように，
気密な処理室と，処理室内に昇降自在に配され被処理体
を載置する下部電極と，下部電極に高周波電力を供給す
る電力供給系と，下部電極を昇降駆動する昇降機構とを
備えたプラズマ処理装置において，昇降機構を近接距離
で実質的に囲み処理室の床部に達する導通経路を成す導
電性の壁体と，下部電極の周囲に配され処理室の内壁と
壁体とを電気的に接続する導電性部材とを備えたことを
特徴とする，プラズマ処理装置が提供される。
【０００７】かかる構成によれば，図１に示すように，
処理空間の内壁面Ａ→導電性部材（バッフル板）表面Ｂ
→壁体表面Ｃ→処理室床面Ｄ→昇降機構（ベローズ）表
面Ｅ→昇降機構Ｆ→整合器へと回帰するグランドリター
ン電流の経路を確保することができる。かかるグランド
リターン電流経路は，図６に関連して説明した従来の経
路よりも短い上，異常放電が生じやすい昇降機構表面Ｅ
と壁体表面Ｃとの間の空間が狭小空間，例えば１ミリメ
ートル以下の近接距離に設定されているので，プラズマ
源として高い周波数，例えば請求項７に記載の発明のよ
うに，１０ＭＨｚ以上の高周波電力を使用した場合で
も，異常放電が生じない。
処理空間の内壁面Ａ→導電性部材（バッフル板）表面Ｂ
→壁体表面Ｃ→処理室床面Ｄ→昇降機構（ベローズ）表
面Ｅ→昇降機構Ｆ→整合器へと回帰するグランドリター
ン電流の経路を確保することができる。かかるグランド
リターン電流経路は，図６に関連して説明した従来の経
路よりも短い上，異常放電が生じやすい昇降機構表面Ｅ
と壁体表面Ｃとの間の空間が狭小空間，例えば１ミリメ
ートル以下の近接距離に設定されているので，プラズマ
源として高い周波数，例えば請求項７に記載の発明のよ
うに，１０ＭＨｚ以上の高周波電力を使用した場合で
も，異常放電が生じない。
【０００８】また，本発明のように昇降機構を壁体で囲
んだ場合に，昇降機構の昇降動作時に，処理室内に気流
変化や圧力変化が生じ，昇降機構付近に滞在するパーテ
ィクルが巻き上げられることが懸念されるが，例えば請
求項２に記載のように，壁体に貫通孔および／または溝
を形成しておけば，処理室内の気流変化や圧力変化を緩
和し，プロセスに対する影響を最小限に抑えることがで
きる。
んだ場合に，昇降機構の昇降動作時に，処理室内に気流
変化や圧力変化が生じ，昇降機構付近に滞在するパーテ
ィクルが巻き上げられることが懸念されるが，例えば請
求項２に記載のように，壁体に貫通孔および／または溝
を形成しておけば，処理室内の気流変化や圧力変化を緩
和し，プロセスに対する影響を最小限に抑えることがで
きる。
【０００９】また，被処理体の搬入搬出動作の妨げにな
らないように，例えば請求項３に記載のように，壁体に
被処理体を搬入搬出する開口部を設けることが好まし
い。
らないように，例えば請求項３に記載のように，壁体に
被処理体を搬入搬出する開口部を設けることが好まし
い。
【００１０】また，昇降機構の駆動部への付着物の付着
を防ぎ，被処理体の搬入搬出時に昇降機構から剥がれ落
ちた付着物が被処理体に付着することを防止するために
は，例えば請求項４に記載の発明のように，昇降機構に
昇降機構の駆動部を覆うカバーを形成することが好まし
い。この際，カバーは，少なくとも被処理体が通過する
部分，例えば請求項５に記載の発明のように，少なくと
も駆動部と開口部との間に配置されていることが好まし
い。
を防ぎ，被処理体の搬入搬出時に昇降機構から剥がれ落
ちた付着物が被処理体に付着することを防止するために
は，例えば請求項４に記載の発明のように，昇降機構に
昇降機構の駆動部を覆うカバーを形成することが好まし
い。この際，カバーは，少なくとも被処理体が通過する
部分，例えば請求項５に記載の発明のように，少なくと
も駆動部と開口部との間に配置されていることが好まし
い。
【００１１】さらに，導電性部材を，例えば請求項６に
記載の発明のように，処理室内と排気経路とを連通する
バッフル板として構成すれば，装置構成を簡略化し，イ
ニシャルコストを軽減できる。
記載の発明のように，処理室内と排気経路とを連通する
バッフル板として構成すれば，装置構成を簡略化し，イ
ニシャルコストを軽減できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下に，添付図面を参照しなが
ら，本発明にかかるプラズマ処理装置をプラズマエッチ
ング装置に適用した好適な実施の形態について詳細に説
明する。
ら，本発明にかかるプラズマ処理装置をプラズマエッチ
ング装置に適用した好適な実施の形態について詳細に説
明する。
【００１３】（１）エッチング装置の構成 まず，図１および図２を参照しながら，本実施の形態が
適用されるエッチング装置１００の基本的な構成につい
て説明する。図１に示すエッチング装置１００の処理室
１０２は，導電性の気密な処理容器１０４内に形成され
ている。処理容器１０４は，接地されている。また，処
理容器１０４の内壁表面は，薄く酸化処理されている。
処理室１０２内には，被処理体，例えば半導体ウェハ
（以下，「ウェハ」と称する。）Ｗを載置する載置面を
備えた導電性の下部電極１０６が配置されている。ま
た，下部電極１０６の載置面には，ウェハＷを吸着保持
するための静電チャック１０５が形成されている。さら
に，下部電極１０６には，上記載置面を囲うように絶縁
性のフォーカスリング１０７が設けられている。また，
下部電極１０６は，不図示の駆動機構に接続された昇降
軸１０８により支持されて，上下動自在に構成されてい
る。なお，昇降軸１０８は，下部電極１０６へ高周波電
力を供給する給電棒として機能するものである。下部電
極１０６には，高周波電源１１２から出力される比較的
高い周波数，例えば２７．１２ＭＨｚの高周波電力が，
整合器１１４と昇降軸（給電棒）１０８とを介して印加
される。また，下部電極１０６の側部および底部は，例
えばセラミックス製の絶縁部材１１６で覆われている。
また，昇降軸１０８の周囲には，昇降軸１０８とともに
昇降機構を構成する管状部材１２０が配置されている。
管状部材１２０は，陽極酸化処理されたアルミニウムな
どの導電性材料から成り，絶縁部材１１６と整合器１１
４に接続されている。なお，管状部材１２０と絶縁部材
１１６は，後述のグランドリターン電流の導通経路を構
成している。
適用されるエッチング装置１００の基本的な構成につい
て説明する。図１に示すエッチング装置１００の処理室
１０２は，導電性の気密な処理容器１０４内に形成され
ている。処理容器１０４は，接地されている。また，処
理容器１０４の内壁表面は，薄く酸化処理されている。
処理室１０２内には，被処理体，例えば半導体ウェハ
（以下，「ウェハ」と称する。）Ｗを載置する載置面を
備えた導電性の下部電極１０６が配置されている。ま
た，下部電極１０６の載置面には，ウェハＷを吸着保持
するための静電チャック１０５が形成されている。さら
に，下部電極１０６には，上記載置面を囲うように絶縁
性のフォーカスリング１０７が設けられている。また，
下部電極１０６は，不図示の駆動機構に接続された昇降
軸１０８により支持されて，上下動自在に構成されてい
る。なお，昇降軸１０８は，下部電極１０６へ高周波電
力を供給する給電棒として機能するものである。下部電
極１０６には，高周波電源１１２から出力される比較的
高い周波数，例えば２７．１２ＭＨｚの高周波電力が，
整合器１１４と昇降軸（給電棒）１０８とを介して印加
される。また，下部電極１０６の側部および底部は，例
えばセラミックス製の絶縁部材１１６で覆われている。
また，昇降軸１０８の周囲には，昇降軸１０８とともに
昇降機構を構成する管状部材１２０が配置されている。
管状部材１２０は，陽極酸化処理されたアルミニウムな
どの導電性材料から成り，絶縁部材１１６と整合器１１
４に接続されている。なお，管状部材１２０と絶縁部材
１１６は，後述のグランドリターン電流の導通経路を構
成している。
【００１４】また，昇降軸１０８の周囲には，ステンレ
スなどの導電性材料から成る伸縮自在なベローズ１１８
が配置されている。ベローズ１１８は，処理室１０２内
の気密性を維持するためのもので，絶縁部材１１６の側
部および底部を覆う導電部材１１９と，処理室１０２床
部に各々接続されている。
スなどの導電性材料から成る伸縮自在なベローズ１１８
が配置されている。ベローズ１１８は，処理室１０２内
の気密性を維持するためのもので，絶縁部材１１６の側
部および底部を覆う導電部材１１９と，処理室１０２床
部に各々接続されている。
【００１５】また，ベローズ１１８は，例えば陽極酸化
処理されたアルミニウム製のベローズカバー１２２によ
り覆われている。ベローズカバー１２２は，処理時に生
じた反応生成物などの付着物がベローズ１１８に付着す
ることを防止するためのもので，上記絶縁部材１１６に
より支持されている。かかる構成により，ベローズ１１
８の伸縮時にベローズ１１８から付着物が剥がれ落ち
て，ウェハＷを汚染することを防止できる。なお，上記
ベローズ１１８とベローズカバー１２２も，グランドリ
ターン電流の導通経路を構成している。
処理されたアルミニウム製のベローズカバー１２２によ
り覆われている。ベローズカバー１２２は，処理時に生
じた反応生成物などの付着物がベローズ１１８に付着す
ることを防止するためのもので，上記絶縁部材１１６に
より支持されている。かかる構成により，ベローズ１１
８の伸縮時にベローズ１１８から付着物が剥がれ落ち
て，ウェハＷを汚染することを防止できる。なお，上記
ベローズ１１８とベローズカバー１２２も，グランドリ
ターン電流の導通経路を構成している。
【００１６】また，下部電極１０６の載置面と対向する
処理室１０２天井部には，導電性の上部電極１２４が設
けられている。上部電極１２４には，多数のガス吐出孔
１２４ａが形成されており，ガス供給源１２６から供給
される処理ガス，例えばフルオロカーボン系ガスが，開
閉バルブ１２８，流量調整バルブ１３０およびガス吐出
孔１２４ａを介して処理室１０２内に供給される。ま
た，処理室１０２内のガスは，処理容器１０４底部に設
けられた排気系を介して，真空ポンプＰ１３２により排
気される。
処理室１０２天井部には，導電性の上部電極１２４が設
けられている。上部電極１２４には，多数のガス吐出孔
１２４ａが形成されており，ガス供給源１２６から供給
される処理ガス，例えばフルオロカーボン系ガスが，開
閉バルブ１２８，流量調整バルブ１３０およびガス吐出
孔１２４ａを介して処理室１０２内に供給される。ま
た，処理室１０２内のガスは，処理容器１０４底部に設
けられた排気系を介して，真空ポンプＰ１３２により排
気される。
【００１７】また，処理容器１０４外部には，上部電極
１２４と下部電極１０６との間に磁界を生じさせて，プ
ラズマを均一に生成させるための回転磁石１３４が配置
されている。また，上記磁石１３４の配置を妨げず，後
述の放電空間１４２内にプラズマを乱す凹凸部を形成し
ないように，処理容器１０４の下部側壁にウェハＷ搬入
出用の開口部１０４ａが設けられている。
１２４と下部電極１０６との間に磁界を生じさせて，プ
ラズマを均一に生成させるための回転磁石１３４が配置
されている。また，上記磁石１３４の配置を妨げず，後
述の放電空間１４２内にプラズマを乱す凹凸部を形成し
ないように，処理容器１０４の下部側壁にウェハＷ搬入
出用の開口部１０４ａが設けられている。
【００１８】次に，本実施の形態の特徴である電流導通
部材１３６について詳細に説明する。処理室１０２内に
配置された電流導通部材１３６は，グランドリターン電
流の導通経路を形成するためのもので，図１，図２
（ａ）および図２（ｂ）に示すように，バッフル板（導
電性部材）１３８と，円筒部材（壁体）１４０から構成
されている。また，処理室１０２内は，電流導通部材１
３６により，プラズマが生成される放電空間１４２と，
上述した排気系が接続された排気空間１４４に区画され
ている。なお，図２（ａ）は，電流導通部材１３６を示
す概略的な斜視図であり，図２（ｂ）は，電流導通部材
１３６をバッフル板１３８と円筒部材１４０に分離した
状態を示す概略的な斜視図である。
部材１３６について詳細に説明する。処理室１０２内に
配置された電流導通部材１３６は，グランドリターン電
流の導通経路を形成するためのもので，図１，図２
（ａ）および図２（ｂ）に示すように，バッフル板（導
電性部材）１３８と，円筒部材（壁体）１４０から構成
されている。また，処理室１０２内は，電流導通部材１
３６により，プラズマが生成される放電空間１４２と，
上述した排気系が接続された排気空間１４４に区画され
ている。なお，図２（ａ）は，電流導通部材１３６を示
す概略的な斜視図であり，図２（ｂ）は，電流導通部材
１３６をバッフル板１３８と円筒部材１４０に分離した
状態を示す概略的な斜視図である。
【００１９】バッフル板１３８は，例えば陽極酸化処理
されたアルミニウム製の略環状部材から成り，下部電極
１０６の周囲を囲うように配置されて，処理室１０２内
部側壁に電気的に接続されている。また，バッフル板１
２６には，放電空間１４２内のガスを排気空間１４４内
に通過させるための複数の貫通孔１２６ａが形成されて
いる。また，バッフル板１２６の内径は，下部電極１０
６の上下動を妨げることがない大きさに設定されてい
る。
されたアルミニウム製の略環状部材から成り，下部電極
１０６の周囲を囲うように配置されて，処理室１０２内
部側壁に電気的に接続されている。また，バッフル板１
２６には，放電空間１４２内のガスを排気空間１４４内
に通過させるための複数の貫通孔１２６ａが形成されて
いる。また，バッフル板１２６の内径は，下部電極１０
６の上下動を妨げることがない大きさに設定されてい
る。
【００２０】一方，円筒部材１４０は，例えば陽極酸化
処理されたアルミニウム製の略円筒部材から成り，下部
電極１０６とベローズ１１８とベローズカバー１２２の
周囲を囲うように配置されている。円筒部材１４０の上
部はバッフル板１３８の内縁部に，また円筒部材１４０
の下部は処理室１０２床部に，それぞれ電気的に接続さ
れている。かかる構成により，処理室１０２側壁とバッ
フル板１２６と，バッフル板１２６と円筒部材１４０
と，円筒部材１４０と処理室１０２床部とが電気的に導
通している。また，円筒部材１４０の内径は，バッフル
板１３８の内径と略同一に設定されている。
処理されたアルミニウム製の略円筒部材から成り，下部
電極１０６とベローズ１１８とベローズカバー１２２の
周囲を囲うように配置されている。円筒部材１４０の上
部はバッフル板１３８の内縁部に，また円筒部材１４０
の下部は処理室１０２床部に，それぞれ電気的に接続さ
れている。かかる構成により，処理室１０２側壁とバッ
フル板１２６と，バッフル板１２６と円筒部材１４０
と，円筒部材１４０と処理室１０２床部とが電気的に導
通している。また，円筒部材１４０の内径は，バッフル
板１３８の内径と略同一に設定されている。
【００２１】また，円筒部材１４０内壁面と，ベローズ
１１８との間は，後述のグランドリターン電流が流れた
際に，円筒部材１４０とベローズ１１８との間で異常放
電が生じない程度の距離に設定されている。当該距離
は，パッシェンの法則から求めることができる。すなわ
ち，パッシェンの法則によれば，円筒部材１４０とベロ
ーズ１１８との間の距離と，その間の空間の圧力との積
が小さくなるほど，円筒部材１４０とベローズ１１８と
の間で異常放電が発生するために必要な電圧が高くな
る。従って，該電圧が高くなるように，円筒部材１４０
とベローズ１１８との間の距離を十分に小さく，例えば
１ｍｍ以下にすれば，高周波数の高周波電力を流した場
合でも異常放電の発生を防止できる。
１１８との間は，後述のグランドリターン電流が流れた
際に，円筒部材１４０とベローズ１１８との間で異常放
電が生じない程度の距離に設定されている。当該距離
は，パッシェンの法則から求めることができる。すなわ
ち，パッシェンの法則によれば，円筒部材１４０とベロ
ーズ１１８との間の距離と，その間の空間の圧力との積
が小さくなるほど，円筒部材１４０とベローズ１１８と
の間で異常放電が発生するために必要な電圧が高くな
る。従って，該電圧が高くなるように，円筒部材１４０
とベローズ１１８との間の距離を十分に小さく，例えば
１ｍｍ以下にすれば，高周波数の高周波電力を流した場
合でも異常放電の発生を防止できる。
【００２２】また，円筒部材１４０の側壁には，ウェハ
Ｗ搬入出用の開口部１４０ａが設けられている。開口部
１４０ａは，ウェハＷおよび上記搬送機構２０２が侵入
可能な大きさに設定されており，上記処理容器１０４の
開口部１０４ａと対向して配置されている。ここで，ウ
ェハＷの搬入出工程について説明する。まず，不図示の
駆動機構により，下部電極１０６を所定の載置位置まで
降下させる。次いで，搬送機構２０２により，搬送機構
２０２上に載置されたウェハＷを，搬送室２００内から
処理容器１０４の開口部１０４ａと，処理容器１０４内
の排気空間１４４と，円筒部材１４０の開口部１４０ａ
を介して，円筒部材１４０内に侵入させて，下部電極１
０６の載置面に載置する。その後，下部電極１０６を所
定の処理位置まで上昇させた後，ウェハＷにエッチング
処理を施す。また，処理後は，上記とは逆に，下部電極
１０６を上記載置位置まで降下させた後，下部電極１０
６上のウェハＷを搬送機構２０２により搬送室２００内
に搬出する。
Ｗ搬入出用の開口部１４０ａが設けられている。開口部
１４０ａは，ウェハＷおよび上記搬送機構２０２が侵入
可能な大きさに設定されており，上記処理容器１０４の
開口部１０４ａと対向して配置されている。ここで，ウ
ェハＷの搬入出工程について説明する。まず，不図示の
駆動機構により，下部電極１０６を所定の載置位置まで
降下させる。次いで，搬送機構２０２により，搬送機構
２０２上に載置されたウェハＷを，搬送室２００内から
処理容器１０４の開口部１０４ａと，処理容器１０４内
の排気空間１４４と，円筒部材１４０の開口部１４０ａ
を介して，円筒部材１４０内に侵入させて，下部電極１
０６の載置面に載置する。その後，下部電極１０６を所
定の処理位置まで上昇させた後，ウェハＷにエッチング
処理を施す。また，処理後は，上記とは逆に，下部電極
１０６を上記載置位置まで降下させた後，下部電極１０
６上のウェハＷを搬送機構２０２により搬送室２００内
に搬出する。
【００２３】さらに，円筒部材１４０の側壁には，下部
電極１０６の降下時に，ベローズ１２２と円筒部材１４
０との間の空間に滞在するガスを排気空間１４４に放出
させるための貫通孔１４０ｂが形成されている。かかる
構成により，下部電極１０６が降下する際に，上記空間
内の圧力が高くなり，上記ガスの噴出とともにパーティ
クルが放電空間１４２内に巻き上げられて，ウェハＷや
放電空間１４２内が汚染されることを防止することがで
きる。なお，上記貫通孔１４０ｂに代えて，溝を形成し
ても，上記と同様の効果を奏することができる。
電極１０６の降下時に，ベローズ１２２と円筒部材１４
０との間の空間に滞在するガスを排気空間１４４に放出
させるための貫通孔１４０ｂが形成されている。かかる
構成により，下部電極１０６が降下する際に，上記空間
内の圧力が高くなり，上記ガスの噴出とともにパーティ
クルが放電空間１４２内に巻き上げられて，ウェハＷや
放電空間１４２内が汚染されることを防止することがで
きる。なお，上記貫通孔１４０ｂに代えて，溝を形成し
ても，上記と同様の効果を奏することができる。
【００２４】（２）グランドリターン電流の伝達構成 次に，図１を参照しながら，エッチング処理時のグラン
ドリターン電流の伝達構成について説明する。エッチン
グ処理時には，従来と同様に，下部電極１０６と上部電
極１２４との間に生じるグロー放電により，放電空間１
４２を囲う処理室１０２内壁面表面Ａにグランドリター
ン電流が流れる。
ドリターン電流の伝達構成について説明する。エッチン
グ処理時には，従来と同様に，下部電極１０６と上部電
極１２４との間に生じるグロー放電により，放電空間１
４２を囲う処理室１０２内壁面表面Ａにグランドリター
ン電流が流れる。
【００２５】その後，本実施の形態にかかるエッチング
装置１００では，処理室１０２内部側壁にバッフル板１
３８が電気的に接続されているので，上記グランドリタ
ーン電流は，処理室１０２内壁面表面Ａからバッフル板
１３８の放電空間１４２側面Ｂ表面に流れる。さらに，
グランドリターン電流は，バッフル板１３８表面Ｂか
ら，表皮効果により排気空間１４４内に侵入することな
く，円筒部材１４０の内壁面表面Ｃを通過して，処理室
１０２床面表面Ｄに流れる。かかる構成により，グラン
ドリターン電流が排気空間１４４内に入り込まないの
で，排気空間１４４内に電界生じることがなく，高周波
数の高周波電力を使用しても，排気空間１４４内で異常
放電が発生することがない。その結果，排気空間１４４
内に露出する処理室１０２内壁面が消耗せず，高周波エ
ネルギーのロスも生じることがない。さらに，放電空間
１４２を形成するバッフル板１３８が接地された処理容
器１０４に電気的に接続されているので，放電空間１４
２内のグランド電位を一定にすることができ，均一なプ
ラズマを生成することができる。
装置１００では，処理室１０２内部側壁にバッフル板１
３８が電気的に接続されているので，上記グランドリタ
ーン電流は，処理室１０２内壁面表面Ａからバッフル板
１３８の放電空間１４２側面Ｂ表面に流れる。さらに，
グランドリターン電流は，バッフル板１３８表面Ｂか
ら，表皮効果により排気空間１４４内に侵入することな
く，円筒部材１４０の内壁面表面Ｃを通過して，処理室
１０２床面表面Ｄに流れる。かかる構成により，グラン
ドリターン電流が排気空間１４４内に入り込まないの
で，排気空間１４４内に電界生じることがなく，高周波
数の高周波電力を使用しても，排気空間１４４内で異常
放電が発生することがない。その結果，排気空間１４４
内に露出する処理室１０２内壁面が消耗せず，高周波エ
ネルギーのロスも生じることがない。さらに，放電空間
１４２を形成するバッフル板１３８が接地された処理容
器１０４に電気的に接続されているので，放電空間１４
２内のグランド電位を一定にすることができ，均一なプ
ラズマを生成することができる。
【００２６】そして，上記グランドリターン電流は，処
理室１０２床面表面Ｄから，ベローズ１１８の外壁面表
面Ｅと，ベローズカバー１２２の外壁面表面Ｅａと，絶
縁部材１１６Ｆａと，管状部材１２０Ｆを流れて，整合
器１１４に回帰する。
理室１０２床面表面Ｄから，ベローズ１１８の外壁面表
面Ｅと，ベローズカバー１２２の外壁面表面Ｅａと，絶
縁部材１１６Ｆａと，管状部材１２０Ｆを流れて，整合
器１１４に回帰する。
【００２７】かかる構成を採用すれば，円筒部材１４０
がベローズ１１８に近接して配置されているので，
がベローズ１１８に近接して配置されているので，
【００２８】
【数１】
【００２９】から分かるように，図６に示す従来の装置
の如くグランドリターン電流が排気空間２０内を通過し
て整合器２６に回帰する場合よりも，インダクタンスを
小さくすることができ，整合器１１４の出力側と入力側
との間での電位差も小さくできるので，異常放電の発生
をさらに防止することができる。なお，上記式におい
て，Ｌはインダクタンスを表し，μ０は定数を表し，μ
は処理容器１０４内のガスの比透磁率を表し，ｌはグラ
ンドリターン電流の経路の長さを表し，ｄはベローズ１
１８と円筒部材１４０との距離を表し，Ｒは処理容器１
０４の厚みを表す。
の如くグランドリターン電流が排気空間２０内を通過し
て整合器２６に回帰する場合よりも，インダクタンスを
小さくすることができ，整合器１１４の出力側と入力側
との間での電位差も小さくできるので，異常放電の発生
をさらに防止することができる。なお，上記式におい
て，Ｌはインダクタンスを表し，μ０は定数を表し，μ
は処理容器１０４内のガスの比透磁率を表し，ｌはグラ
ンドリターン電流の経路の長さを表し，ｄはベローズ１
１８と円筒部材１４０との距離を表し，Ｒは処理容器１
０４の厚みを表す。
【００３０】（３）実施例および比較例 次に，図３を参照しながら，上記実施の形態の実施例お
よびその比較例について説明する。実施例は，図１に示
すエッチング装置１００を用いて，また比較例は，図６
に示す従来の装置１０を用いて，放電空間１８，１４２
内のプラズマ密度を測定した。また，放電空間１８，１
４２内には，Ａｒを２００ｓｃｃｍの流量で供給し，該
空間１８，１４２内を４０ｍＴｏｒｒの圧力に維持し
て，下部電極１６，１０６に１３．５６ＭＨｚと，２
７．１２ＭＨｚの高周波電力をそれぞれ印加した。
よびその比較例について説明する。実施例は，図１に示
すエッチング装置１００を用いて，また比較例は，図６
に示す従来の装置１０を用いて，放電空間１８，１４２
内のプラズマ密度を測定した。また，放電空間１８，１
４２内には，Ａｒを２００ｓｃｃｍの流量で供給し，該
空間１８，１４２内を４０ｍＴｏｒｒの圧力に維持し
て，下部電極１６，１０６に１３．５６ＭＨｚと，２
７．１２ＭＨｚの高周波電力をそれぞれ印加した。
【００３１】その結果，図３に示すように，２７．１２
ＭＨｚの高周波電力を使用した場合には，電流導通部材
１３６を採用した方が，採用しなかった場合よりも，プ
ラズマ密度が高くなった。さらに，電流導通部材１３６
を採用した場合には，電力を大きくするにつれて比例的
にプラズマ密度を高めることができた。かかる結果よ
り，異常放電の発生が防止されて，高周波エネルギーが
ロスし難いことがわかる。一方，１３．５６ＭＨｚの高
周波電力を使用した場合には，電流導通部材１３６の有
無によるプラズマ密度の大きな差はなかった。従って，
エッチング装置１００は，特に高密度プラズマを生成可
能な１３．５６ＭＨｚよりも高い周波数の高周波電力を
採用する場合に有効であることがわかる。
ＭＨｚの高周波電力を使用した場合には，電流導通部材
１３６を採用した方が，採用しなかった場合よりも，プ
ラズマ密度が高くなった。さらに，電流導通部材１３６
を採用した場合には，電力を大きくするにつれて比例的
にプラズマ密度を高めることができた。かかる結果よ
り，異常放電の発生が防止されて，高周波エネルギーが
ロスし難いことがわかる。一方，１３．５６ＭＨｚの高
周波電力を使用した場合には，電流導通部材１３６の有
無によるプラズマ密度の大きな差はなかった。従って，
エッチング装置１００は，特に高密度プラズマを生成可
能な１３．５６ＭＨｚよりも高い周波数の高周波電力を
採用する場合に有効であることがわかる。
【００３２】以上，本発明の好適な実施の一形態につい
て，添付図面を参照しながら説明したが，本発明はかか
る構成に限定されるものではない。特許請求の範囲に記
載された技術的思想の範疇において，当業者であれば，
各種の変更例および修正例に想到し得るものであり，そ
れら変更例および修正例についても本発明の技術的範囲
に属するものと了解される。
て，添付図面を参照しながら説明したが，本発明はかか
る構成に限定されるものではない。特許請求の範囲に記
載された技術的思想の範疇において，当業者であれば，
各種の変更例および修正例に想到し得るものであり，そ
れら変更例および修正例についても本発明の技術的範囲
に属するものと了解される。
【００３３】例えば，上記実施の形態において，ベロー
ズの周囲を全周にわたって囲う円筒部材を採用する構成
を例に挙げて説明したが，本発明はかかる構成に限定さ
れるものではなく，例えば図４（ａ）に示すように一部
が切断された円筒部材２００や，図４（ｂ）に示すよう
に一部が切り欠かれた円筒部材３００を採用しても，本
発明を実施することができる。
ズの周囲を全周にわたって囲う円筒部材を採用する構成
を例に挙げて説明したが，本発明はかかる構成に限定さ
れるものではなく，例えば図４（ａ）に示すように一部
が切断された円筒部材２００や，図４（ｂ）に示すよう
に一部が切り欠かれた円筒部材３００を採用しても，本
発明を実施することができる。
【００３４】また，上記実施の形態において，処理室内
壁と円筒部材とをバッフル板で接続する構成を例に挙げ
て説明したが，本発明はかかる構成に限定されるもので
はなく，例えば図５に示すように，処理室１０２内壁と
円筒部材１４０とを導電性部材４００で接続する構成を
採用しても，本発明を実施することができる。
壁と円筒部材とをバッフル板で接続する構成を例に挙げ
て説明したが，本発明はかかる構成に限定されるもので
はなく，例えば図５に示すように，処理室１０２内壁と
円筒部材１４０とを導電性部材４００で接続する構成を
採用しても，本発明を実施することができる。
【００３５】さらに，上記実施の形態において，バッフ
ル板を略環状に形成し，円筒部材を略円筒形に形成する
構成を例に挙げて説明したが，本発明はかかる構成に限
定されるものではなく，壁体や導電性部材の形状を，処
理室内の形状や，下部電極および昇降機構の配置や形状
などに応じて適宜変更しても，本発明を実施することが
できる。
ル板を略環状に形成し，円筒部材を略円筒形に形成する
構成を例に挙げて説明したが，本発明はかかる構成に限
定されるものではなく，壁体や導電性部材の形状を，処
理室内の形状や，下部電極および昇降機構の配置や形状
などに応じて適宜変更しても，本発明を実施することが
できる。
【００３６】また，上記実施の形態において，ベローズ
カバーを絶縁部材に取り付ける構成を例に挙げて説明し
たが，本発明はかかる構成に限定されるものではなく，
例えばベローズカバーを管状部材に取り付けても，本発
明を実施することができる。
カバーを絶縁部材に取り付ける構成を例に挙げて説明し
たが，本発明はかかる構成に限定されるものではなく，
例えばベローズカバーを管状部材に取り付けても，本発
明を実施することができる。
【００３７】
【発明の効果】本発明によれば，処理室内の異常放電を
防止できるので，プラズマ処理装置の寿命を延長でき
る。さらに，高周波エネルギーの伝達ロスが生じないの
で，高密度プラズマを生成することができる。さらに，
プラズマ生成空間内のグランド電位を一定に保てるの
で，均一なプラズマを生成することができる。
防止できるので，プラズマ処理装置の寿命を延長でき
る。さらに，高周波エネルギーの伝達ロスが生じないの
で，高密度プラズマを生成することができる。さらに，
プラズマ生成空間内のグランド電位を一定に保てるの
で，均一なプラズマを生成することができる。
【図１】本発明を適用可能なエッチング装置を示す概略
的な断面図である。
的な断面図である。
【図２】図１に示すエッチング装置の電流導通部材を表
す概略的な斜視図である。
す概略的な斜視図である。
【図３】電流導通部材の有無によるプラズマ密度の変化
を説明するための概略的な説明図である。
を説明するための概略的な説明図である。
【図４】図１に示すエッチング装置に採用可能な他の円
筒部材を表す概略的な斜視図である。
筒部材を表す概略的な斜視図である。
【図５】図１に示すエッチング装置に採用可能な他の導
電性部材を表す概略的な斜視図である。
電性部材を表す概略的な斜視図である。
【図６】従来のプラズマ処理装置のグランドリターン電
流の導通経路を説明するための概略的な説明図である。
流の導通経路を説明するための概略的な説明図である。
１００ エッチング装置 １０２ 処理室 １０６ 下部電極 １１２ 高周波電源 １１４ 整合器 １１６ 絶縁部材 １１８ ベローズ １２０ 管状部材 １２２ ベローズカバー １３６ 電流導通部材 １３８ バッフル板 １３８ａ 貫通孔 １４０ 円筒部材 １４０ａ 開口部 １４０ｂ 貫通孔 Ｗ ウェハ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大野 剛 山梨県韮崎市藤井町北下条2381番地の１ 東京エレクトロン山梨株式会社内 Ｆターム(参考） 4G075 AA30 BC06 CA47 EB41 EC21 ED13 EE12 FA01 FB02 FB04 FC11 5F004 AA01 AA16 BA04 BB11 BB17 BB22 BC02 BC03 BC06 DA23
Claims (7)
- 【請求項１】 気密な処理室と，前記処理室内に昇降自
在に配され被処理体を載置する下部電極と，前記下部電
極に高周波電力を供給する電力供給系と，前記下部電極
を昇降駆動する昇降機構とを備えたプラズマ処理装置に
おいて，前記昇降機構を近接距離で実質的に囲み前記処
理室の床部に達する導通経路を成す導電性の壁体と，前
記下部電極の周囲に配され前記処理室の内壁と前記壁体
とを電気的に接続する導電性部材とを備えたことを特徴
とする，プラズマ処理装置。 - 【請求項２】 前記壁体には，貫通孔および／または溝
が形成されていることを特徴とする，請求項１に記載の
プラズマ処理装置。 - 【請求項３】 前記壁体には，前記被処理体を搬入搬出
する開口部が形成されていることを特徴とする，請求項
１または２のいずれかに記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項４】 前記昇降機構には，前記昇降機構の駆動
部を覆うカバーが形成されていることを特徴とする，請
求項３に記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項５】 前記カバーは，少なくとも前記駆動部と
前記開口部との間に配置されることを特徴とする，請求
項４に記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項６】 前記導電性部材は，前記処理室内と排気
経路とを連通するバッフル板であることを特徴とする，
請求項１，２，３，４または５のいずれかに記載のプラ
ズマ処理装置。 - 【請求項７】 前記高周波電力の周波数は，１０ＭＨｚ
以上であることを特徴とする，請求項１，２，３，４，
５または６のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11091566A JP2000286242A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | プラズマ処理装置 |
| KR1020017012346A KR100628616B1 (ko) | 1999-03-31 | 2000-03-31 | 플라즈마 처리 장치 |
| PCT/JP2000/002081 WO2000059019A1 (fr) | 1999-03-31 | 2000-03-31 | Systeme de traitement au plasma |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11091566A JP2000286242A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | プラズマ処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000286242A true JP2000286242A (ja) | 2000-10-13 |
Family
ID=14030080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11091566A Withdrawn JP2000286242A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | プラズマ処理装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000286242A (ja) |
| KR (1) | KR100628616B1 (ja) |
| WO (1) | WO2000059019A1 (ja) |
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| JP2020136062A (ja) * | 2019-02-19 | 2020-08-31 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板処理装置 |
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| US11670515B2 (en) * | 2018-12-17 | 2023-06-06 | Advanced Micro-Fabrication Equipment Inc. China | Capacitively coupled plasma etching apparatus |
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-
1999
- 1999-03-31 JP JP11091566A patent/JP2000286242A/ja not_active Withdrawn
-
2000
- 2000-03-31 WO PCT/JP2000/002081 patent/WO2000059019A1/ja active IP Right Grant
- 2000-03-31 KR KR1020017012346A patent/KR100628616B1/ko not_active IP Right Cessation
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