JP2001127055A - プラズマ処理装置 - Google Patents

プラズマ処理装置

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JP2001127055A
JP2001127055A JP30403899A JP30403899A JP2001127055A JP 2001127055 A JP2001127055 A JP 2001127055A JP 30403899 A JP30403899 A JP 30403899A JP 30403899 A JP30403899 A JP 30403899A JP 2001127055 A JP2001127055 A JP 2001127055A
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JP
Japan
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reaction chamber
cathode electrode
self
electrode
plasma
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JP30403899A
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English (en)
Inventor
Motonari Takebayashi
基成 竹林
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Hitachi Kokusai Electric Inc
Original Assignee
Hitachi Kokusai Electric Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 カソード電極の自己バイアス電位を変化させ
ることにより、エッチング能力及びクリーニング能力を
向上させる。 【解決手段】 反応室2内にカソード電極3とアノード
電極4を対向配置し、反応室2内に処理ガスを導入した
状態でカソード電極3に高周波電力を印加することで反
応室2内にプラズマを発生させ、このプラズマを利用す
ることで、アノード電極4上に配した基板Wに所定の処
理を施すプラズマ処理装置において、カソード電極3
を、自己バイアス電位制御手段としてのコイル30を介
してアースに接続した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン基板やガ
ラス基板に対して薄膜を形成したり薄膜のエッチングを
行ったりするプラズマ処理装置に係り、特に、電極の自
己バイアス電位を変化させることにより、エッチング効
率やクリーニング効率を向上させるようにしたプラズマ
処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】プラズマを利用して基板に所定の処理を
施すプラズマ処理装置の一種にプラズマCVD装置があ
る。図3はプラズマCVD装置の一例を示している。
【0003】図3において、1は真空容器で、その内部
が反応室2となっている。真空容器1の上壁部には、絶
縁材8を介して円板状のカソード電極3が設けられてい
る。また、反応室2の内底部には、基板載置台を兼ねた
円板状のアノード電極4が設けられている。このアノー
ド電極4は、それを支持している軸部10と真空容器1
の間に絶縁材9を介在させることで絶縁状態に保持され
ている。これらカソード電極3とアノード電極4は上下
に対向しており、アノード電極4の上面に処理すべき基
板Wが載置されるようになっている。
【0004】アノード電極3とカソード電極4に挟まれ
た空間はプラズマ生成領域となっており、このプラズマ
生成領域を囲むように、真空容器1の周壁部にはリング
電極5が絶縁材6、7を介して配置されている。そし
て、カソード電極3、アノード電極4、及びリング電極
5には、それぞれ位相整合器22、26、24を介して
高周波発振器21、25、23が接続されている。
【0005】また、反応室2の上部に位置するカソード
電極3の中央には、アノード電極4上の基板Wに向けて
処理ガスを供給するガス導入口18が設けられ、真空容
器1の周壁底部には、反応室2内の雰囲気ガスを排気す
る排気口19が設けられている。ガス導入口18は図示
略のガス供給系に接続され、排気口19は図示略の排気
ポンプに接続されている。
【0006】基板処理に用いるガスとしては、Si
4、Si(OC25)4、NH3、NF3、C26、O2
Ar、He、N2、N2Oの各ガスの中から選択される1
種類のガス、または、2種類以上の混合ガスが利用され
る。
【0007】次に、基板に対して薄膜形成処理を行う場
合の上記プラズマCVD装置の運転の流れについて説明
すると、運転は次の順番で進められる。
【0008】(1)まず、図示略の基板搬送手段によっ
て、反応室2内のアノード電極4上に基板Wを搬送し、
図示略の排気ポンプを用いて反応室2内を真空にする。 (2)次に、その基板Wを、その処理に適した温度に図
示略の加熱手段で加熱し、加熱したらガス導入口18か
ら処理ガスを反応室2内に供給する。 (3)同時に、高周波発振器21、25、23から高周
波電力をそれぞれカソード電極3、アノード電極4、リ
ング電極5に印加し、反応室2内にプラズマを発生さ
せ、そのプラズマを利用して、基板Wの表面に薄膜を形
成する。 (4)基板処理後は、高周波電力の印加を止め、排気処
理を行った後、処理した基板Wを反応室2内より外へ搬
出する。 (5)次に、反応室2内にクリーニングガスを導入す
る。 (6)そして、高周波発振器21、23から高周波電力
をそれぞれカソード電極3、リング電極5に印加し、反
応室2内にプラズマを発生させ、そのプラズマを利用し
て、反応室2内の、特にアノード電極4に付着した膜を
クリーニングする。 (7)クリーニング処理が終了したら、高周波電力の印
加を止め、排気処理を行う。 以上の(1)〜(7)の工程を繰り返し、連続処理を行
う。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来では、
前述したクリーニング処理時のエッチングレートが低い
ために、クリーニング効率が悪いという問題があった。
【0010】すなわち、プラズマCVD装置におけるク
リーニング性能の評価は、SiO2を堆積させたウェー
ハ(基板)をアノード電極上に載置し、クリーニング処
理前後のSiO2の膜厚を比較し、SiO2のエッチング
レートを算出することで行っており、従来では、高周波
電力、ガスの種類、ガスの流量、圧力などを変化パラメ
ータとして、SiO2のエッチング効率が最もよい条件
を見つけ出して、その条件でクリーニングを行うように
しているが、それらを最適な条件に設定してクリーニン
グを実施しても、依然として、リーニング効率が低いと
いう問題があった。
【0011】因みに、従来技術によるクリーニング性能
評価を行ったときのプロセス条件とプロセス結果を示す
と、 (a)プロセス条件 ・ガス :NF3を1000[sccm] ・圧力 :30pa ・高周波電力:カソード電極のみに27.12[MH
z]、1000[W]の電力を印加 (b)プロセス結果 ・エッチングレート:423[Å/min] であった。
【0012】この結果を踏まえて詳細に検討してみたと
ころ、図4に示すように、クリーニング処理時のカソー
ド電極3の電位は約−10[V]、アノード電極4の電
位は約−30[V]であり、クリーニングガスの正イオ
ンの一部が、カソード電極3に引き寄せられてしまい、
その分、アノード電極4のエッチングレートが減少する
ことが原因であることが推察できた。
【0013】本発明は、上記事情を考慮し、カソード電
極の自己バイアス電位を変化させることにより、エッチ
ング能力及びクリーニング能力を向上させるようにした
プラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、反応
室内にカソード電極とアノード電極を対向配置し、前記
反応室内に処理ガスを導入した状態でカソード電極に高
周波電力を印加することで反応室内にプラズマを発生さ
せ、このプラズマを利用することで、アノード電極上に
配した基板に所定の処理を施すプラズマ処理装置におい
て、少なくとも前記カソード電極の自己バイアス電位を
制御する自己バイアス電位制御手段を設けたことを特徴
とする。
【0015】この発明においては、カソード電極のみに
自己バイアス電位制御手段を設けると、アノード電極上
に、処理ガスの正イオンを集中的に引き寄せることがで
きるようになるので、アノード電極に設置された基板上
へのエッチング効果を向上させることができる。従っ
て、アノード電極上に付着した膜のエッチング作用によ
るクリーニング処理を効率的に行うことができる。ま
た、カソード電極とアノード電極に共に自己バイアス電
位制御手段を設けると、反応室壁に処理ガスの正イオン
を集中的に引き寄せることができるようになるので、反
応室壁に対するエッチング作用が高められることで、反
応室壁のクリーニング効果が向上する。
【0016】上記発明で、特に、自己バイアス電位制御
手段として、カソード電極をアースに接続するコイルを
設けることが好ましい。
【0017】カソード電極がコイルを介してアースに接
続されていると、カソード電極の自己バイアス電位をゼ
ロ[V]にすることができる。ここで、カソード電極の
自己バイアス電位(直流電位)をゼロ[V]にするに
は、カソード電極をアースに単に導線で短絡させればよ
いが、単純に短絡させると、カソード電極に印加してい
る高周波電位も短絡してしまう。そこで、直流電位のみ
を短絡させ、高周波電位は短絡させないようにするため
に、単なる導線ではなくコイルを使用しているのであ
る。その理由は、コイルは、直流電圧に対しては短絡す
る道として機能することになるが、高周波電圧に対して
は、R=2πf・L(f:高周波周波数[Hz]、L:
自己インダクタンス)という抵抗を生じることになっ
て、短絡しなくなるからである。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図1は本発明の実施形態としてのプ
ラズマCVD装置を示している。図3にて示したものと
同じように、このプラズマCVD装置は、反応室2内の
上部にカソード電極3、反応室2の内底部にアノード電
極4、反応室2の周壁部にリング電極5を有している。
【0019】カソード電極3とアノード電極4とリング
電極5には、図3の装置と同様に、位相整合器22、2
4、26及び高周波発振器21、23、25からなる高
周波電源装置(高周波電力印加回路)が接続されてお
り、所望の高周波電力をカソード電極3、アノード電極
4及びリング電極5に印加できるようになっている。
【0020】そして、カソード電極3と位相整合器22
の結線途中に、カソード電極3の自己バイアス電位を制
御するための手段として、コイル30の一端を接続し、
該コイル30の他端をアースに接続している。コイル3
0を接続したのは、高周波電位はアースに短絡させず
に、直流電位のみをアースに短絡させるためであり、こ
れにより、カソード電極3の自己バイアス電位は、ゼロ
[V]にすることができる。それ以外の構成は、図3の
装置と同じであるので、同一要素に同一符号を付して説
明を省略する。
【0021】前記のコイル30を付けない場合は、カソ
ード電極3の自己バイアス電位は約−10〜20[V]
となるが、コイル30を付けたことで、カソード電極3
の自己バイアス電位は0[V]になり、図2に示すよう
に、プラズマ電離され正の電荷を持つエッチングガスの
イオンが、カソード電極3に引き寄せられずに、自己バ
イアス電位が約−30Vのアノード電極4方向に引き寄
せられる。その結果、エッチングガスの正イオンがアノ
ード電極4に多く集まるようになり、アノード電極4上
におけるエッチング反応が促進されることになる。
【0022】つまり、図のようにアノード電極4上に基
板Wを載せている場合は、基板Wに対するエッチング効
率が促進される。また、クリーニング処理の際には、ア
ノード電極4に付着している膜のクリーニング効果が促
進される。なお、クリーニング処理に用いるガスは、N
3、C26、O2の中から選択される1種類のガス、ま
たは2種以上の混合ガスである。
【0023】ここで、理想的なコイル30をあげるとす
れば、全く抵抗のない材質でできた無限に長いコイルを
使用するのが望ましいが、クリーニング性能評価のため
の実験例では、φ4mmの導線をφ80mmの筒に20
回巻き付けた自己インダクタンスL=約20[μH]の
ものを使用した。
【0024】このようなコイル30を追加した装置にお
いてクリーニング性能評価を行ったときのプロセス条件
とプロセス結果を示すと、 (a)プロセス条件(従来例と同様) ・ガス :NF3を1000[sccm] ・圧力 :30pa ・高周波電力:カソード電極のみに27.12[MH
z]、1000[W]の電力を印加 (b)プロセス結果 ・エッチングレート:938[Å/min] であった。
【0025】この結果から明らかなように、本発明のよ
うにコイル30を挿入したことで、エッチングレートが
2倍になった。下表に改良前後のエッチングレートとカ
ソード電極3の自己バイアス電位を示す。
【0026】 改良前 改良後 エッチングレート[Å/min ] 423 938 自己バイアス電位 [V] −12 0
【0027】また、この装置では、コイル30を1個追
加するだけなので、小スペース、低コストに実現できる
メリットもある。
【0028】なお、上記実施形態では、カソード電極3
にのみコイル30を設けたが、反応室2の内壁が最も膜
がつきやすくてクリーニングが必要な場合は、カソード
電極3とアノード電極4の両方にコイル30を設けて、
反応室2の内壁のクリーニング効率を上げることもでき
る。
【0029】また、上記実施形態では、プラズマCVD
装置の場合を示したが、他のタイプのプラズマ処理装置
にも本発明は適用することができる。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
よれば、少なくともカソード電極の自己バイアス電位を
制御する手段を設けたので、エッチングガスの正イオン
をカソード電極に引き寄せないで、アノード電極や反応
室壁に多く向かわせることができ、エッチングレートを
向上させることができる。従って、カソード電極のみに
自己バイアス電位制御手段を設けた場合は、アノード電
極に設置された基板上へのエッチング効果を向上させる
ことができ、アノード電極のクリーニングの際には、ア
ノード電極上に付着した膜のエッチング作用によるクリ
ーニング処理を効率的に行うことができる。また、カソ
ード電極とアノード電極に共に自己バイアス電位制御手
段を設けた場合は、反応室壁に処理ガスの正イオンを集
中的に引き寄せることができるようになるので、反応室
壁のクリーニング効果を向上させることができる。
【0031】また、請求項2の発明のように、自己バイ
アス電位制御手段として、カソード電極をアースに接続
するコイルを設けた場合は、小スペース、低コストで上
記の実効をあげることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態のプラズマCVD装置の概略
構成図である。
【図2】同装置におけるエッチングガスの正イオンの挙
動を示す図である。
【図3】従来のプラズマCVD装置の概略構成図であ
る。
【図4】従来の装置におけるエッチングガスの正イオン
の挙動を示す図である。
【符号の説明】
2 反応室 3 カソード電極 4 アノード電極 21 高周波発振器 22 位相整合器 30 コイル(自己バイアス電位制御手段) W 基板
フロントページの続き Fターム(参考) 4K030 CA04 CA06 DA04 DA06 FA03 KA20 KA30 KA41 5F004 AA03 AA15 BA09 BB13 BB18 BC08 CA03 CA06 DA02 DA17 DA26 DB03 5F045 AA08 AC02 AC11 AF03 AF07 BB10 EB05 EB06 EH06 EH14 EH20

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 反応室内にカソード電極とアノード電極
    を対向配置し、前記反応室内に処理ガスを導入した状態
    でカソード電極に高周波電力を印加することで反応室内
    にプラズマを発生させ、このプラズマを利用すること
    で、アノード電極上に配した基板に所定の処理を施すプ
    ラズマ処理装置において、 少なくとも前記カソード電極の自己バイアス電位を制御
    する自己バイアス電位制御手段を設けたことを特徴とす
    るプラズマ処理装置。
JP30403899A 1999-10-26 1999-10-26 プラズマ処理装置 Pending JP2001127055A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1306567C (zh) * 2003-05-16 2007-03-21 东京毅力科创株式会社 等离子体处理装置及其控制方法
CN102387655A (zh) * 2010-09-06 2012-03-21 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 用于等离子体设备的下电极及等离子体设备
WO2014052228A1 (en) * 2012-09-26 2014-04-03 Applied Materials, Inc. Bottom and side plasma tuning having closed loop control

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1306567C (zh) * 2003-05-16 2007-03-21 东京毅力科创株式会社 等离子体处理装置及其控制方法
CN102387655A (zh) * 2010-09-06 2012-03-21 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 用于等离子体设备的下电极及等离子体设备
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