JP2001144079A - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置Info
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Abstract
のプラズマ生成空間を形成できる多電極型のプラズマ処
理装置を提供する。 【解決手段】本発明によるプラズマ処理装置は、真空チ
ャンバー内の中央部に、アース電位に接続され、放電空
間を制御するアノード電極を配置し、このアノード電極
の両側においてアノード電極に対向させて複数の高周波
電極をそれぞれ配置し、各高周波電極をそれぞれの真空
コンデンサまたはLC回路及び共通のマッチング回路網
を介して共通の高周波電源に接続するように構成され
る。
Description
バー内に複数の電極を設け、各電極にそれぞれ処理すべ
き基板を装着し、真空チャンバー内に発生されたプラズ
マを利用して例えばエッチング、スパッタリングまたは
化学気相成長(化学蒸着)などの所定の処理を行うよう
にしたプラズマ処理装置に関するものである。
成や機能膜形成、パターン形成にプラズマを利用した種
々の装置が用いられている。このような装置の従来例と
しては、大面積の電極上に処理すべき複数の基板を装着
し、一括処理するように構成したものや、多数の真空チ
ャンバーで枚葉処理するように構成したものが知られて
いる。大面積の電極上に処理すべき複数の基板を装着
し、一括処理する方式のものでは、単位面積当たりの必
要電力を換算すると、処理枚数に見合う高い入力電力が
必要である。電圧のピーク値は、生成されるプラズマ体
積に電子、イオンの各密度を掛けた分上昇する。そのた
め、処理すべき基板の温度の上昇は大きくなり、またプ
ラズマのダメージも大きくなるという問題がある。従っ
てこの方式は、実際問題として、温度管理の必要な基板
や電気的にプラズマによるダメージを許容できない基板
の処理には適さない。そのためこのような基板の処理に
は、多室構造で枚葉処理する方式が採用されてきた。
る方式においては、真空排気系及びプラズマ励起系を処
理室毎に一台ずつ設ける必要があり、装置設備に掛かる
コストが高くつくという問題がある。そのため近年この
種の分野において求められている装置の低コスト化の要
求を満足させることはできない。
空チャンバー内に設けられる複数の高周波電極を共通の
マッチング回路網及び高周波励起電源に接続する構成の
装置も提案されてきたが、それぞれの電極容量及び電極
を装着している接続板(通常銅製)のインダクタンスの
ばらつきのために一番インピーダンスの低下する電極に
放電が集中し、パワー分配が不均一となり、高周波励起
の利点である安定したプラズマの生成が困難となる。
数のプラズマ生成空間を形成できる多電極型のプラズマ
処理装置を提供することを目的としている。
ば、一つの真空チャンバー内に設けられた複数の高周波
電極のそれぞれに処理すべき基板を装着し、真空チャン
バー内に発生されたプラズマを利用して所定の処理を行
うようにしたプラズマ処理装置において、真空チャンバ
ー内の中央部に、アース電位に接続され、放電空間を制
御するアノード電極を配置し、このアノード電極の両側
においてアノード電極に対向させて複数の高周波電極を
それぞれ配置し、各高周波電極をそれぞれの真空コンデ
ンサ及び共通のマッチング回路網を介して共通の高周波
電源に接続したことを特徴としている。
ンバー内に設けられた複数の高周波電極のそれぞれに処
理すべき基板を装着し、真空チャンバー内に発生された
プラズマを利用して所定の処理を行うようにしたプラズ
マ処理装置において、真空チャンバー内の中央部に、ア
ース電位に接続され、放電空間を制御するアノード電極
を配置し、このアノード電極の両側においてアノード電
極に対向させて複数の高周波電極をそれぞれ配置し、各
高周波電極をそれぞれのLC回路及び共通のマッチング
回路網を介して共通の高周波電源に接続したことを特徴
としている。
静電吸着電極とを備え、また各高周波電極における静電
吸着電極はそれぞれの高周波カットフィルタを介して共
通の直流電源に接続され得る。
より生成されるプラズマの生成空間を仕切るアース電位
の仕切り部材が設けられ得る。
接続された真空コンデンサは、装置の製作上伴い得る高
周波電極の容量のばらつき及び高周波電極の装着される
接続基体のインダクタンスのばらつきを補正してそれぞ
れの高周波電極に高周波電力を均一に分配するように
し、それにより各高周波電極と組合さった放電空間に満
足な放電が発生され得る。
の実施の形態を説明する。
置として実施した本発明の一実施の形態を示す。図示プ
ラズマエッチング装置においては、長方形の真空チャン
バー1の下側壁とそれに対向した上側壁にはそれぞれカ
ソード電極すなわち高周波電極2が四つずつ対称的に設
けられている。そして真空チャンバー1内において上下
両側の高周波電極2の中間位置すなわち真空チャンバー
1の長手方向中央軸線位置に沿って共通のアノード電極
3が配置されている。アノード電極3はアース電位に接
続されている。上下各側の高周波電極2は二つずつ対を
成してそれぞれの可変真空コンデンサ4を介して共通の
マッチング回路網及び13.56MHz 、3kWの高周波電源
5に接続されている。従って、図示実施の形態において
は八つの高周波電極2に対してその半分の四つの高周波
電源6が設けられる。マッチング回路網には、インピー
ダンスを完全に整合するために、LC回路(図示してい
ない)が接続される。
ード電極3との間には図示したように、孔径が3mm以下
のパンチングメタルまたはメッシュメタルから成るアー
ス電位の仕切り部材6がそれぞれ設けられている。これ
らの仕切り部材6は、各高周波電極2と中央のアノード
電極3との間に画定された空間内に生成される放電プラ
ズマを閉じこめる働きをすると共に、隣接高周波電極2
間の高周波干渉を抑制する。
波電極2とアノード電極3との関連構成の詳細を拡大し
て示す。高周波電極2は真空チャンバー1の壁に設けた
開口部に例えばテフロン(登録商標)から成る絶縁部材
7を介して真空密封的に取付けられている。また高周波
電極2は内部に水冷チャネル8を備えている。高周波電
極2の表面すなわちアノード電極3に対向した面上には
アルミニウム製の台座9が固着手段10によって固定さ
れ、その上に静電吸着電極11が設けられ、この静電吸着
電極11上に処理すべき基板、例えばフイルム状基板(図
示ていない)がアルミナ製のクランプ12によって装着さ
れる。この場合、各静電吸着電極11上には一枚の基板が
装着されているが、代りに複数枚の基板を装着するよう
にしてもよい。一般に、静電吸着電極11による吸着力
は、処理すべき基板の表面形状に依存し、使用される基
板としては吸着すべき導体に制限があり、しかもパター
ン形成のためにレジストマスクを用いる表面に凸凹があ
るので、強くできない。また、基板の導体パターンでは
強く、それ以外の部分では弱い。さらに基板の熱膨張は
材質により異なり、基板の導体パターンでは熱膨張も大
きく、プラズマ処理中に膨みが発生し易い。この皺寄せ
が基板の端面に生じると、基板の端部で異常放電が生じ
ることになる。また静電吸着電極11の表面材がプラズマ
でエッチングされ、その結果寿命が短くなる。これらの
課題を解決するため、アルミナ製のクランプ12は、図示
したように基板の周囲縁部を覆うように構成され、また
熱膨張を吸収するために基板との間に隙間を残すように
構成され得る。さらに静電吸着電極11はリード線13を介
して直流電源(図示していない)に接続され、この直流
電源は好ましくは全てまたは幾つかの静電吸着電極11に
対して共通に設けられ得る。また、静電吸着電極11には
それぞれ高周波カットフィルタ(図示していない)が接
続される。
ル14が設けられている。またアノード電極3と各高周波
電極2との間の空間において中央のアノード電極3寄り
にエッチングガス供給用ガスパイプ15が設けられてい
る。エッチングガスとしてはフッ素を含むハロゲンガス
とO2やN2の混合ガス、或いはこの混合ガスにさらに
CHF3などのCHを含むガスを混合したものなどが使
用され得る。
領域を限定する仕切り部材6は、高周波プラズマによっ
て誘起される電位を最小にするために上述のようにアー
ス電位に接続され、また各高周波電極2毎のガスの移動
すなわちガスの導入及び排気を容易にするため、仕切り
部材6は好ましくは開口率45%程度、しかもプラズマの
漏れを抑制するため各孔の径3mm以下のメッシュやパン
チングメタルで構成される。
極2は片側に四つずつ設けられているが、二つまたは三
つ或いは四つ以上設けてもよい。また図示実施の形態で
は、二つの高周波電極2に対して一つの高周波電源5が
用いられているが、必要により三つ以上の高周波電極2
を一つの高周波電源に接続するように構成することもで
きる。また、図示装置はバッチ型の装置として実施して
いるが、当然ロードロック式の装置として実施すること
もできる。さらに、本発明においては、真空コンデンサ
の代りにLC回路を用いても同様な作用効果を得ること
ができる。
部で16個の高周波電極を設け、四つ一組として図1に示
すように共通の高周波電極に接続して構成した装置を用
意し、真空コンデンサの有無による放電状態及び真空コ
ンデンサの容量の調整を下表に示す。装置の動作条件と
して真空チャンバー内にCF4とO2をそれぞれ1000SC
CM、200SCCM ずつ流し、圧力を10Pa〜30Paとし、投入高
周波電力を0.5kW 〜2.5kWとして放電状態を観察した。
ンデンサの容量の値を上の表に示したように調整して、
投入高周波電力を2.5kW とした場合の真空チャンバー内
圧力10Paと20Paの時のSiO2基板のエッチングレート
(オングストローム/分)を測定したところ下記の結果
が得られた。 基 板 圧力10Paの場合の 圧力20Paの場合の 電極内5点平均値 電極内5点平均値 a 618±3% 651±12.8% b 623±3.2% 662±13.1% c 617±2.8% 648±12.4% d 628±2.1% 669±11.9% e 609±4.1% 631±13.8% f 612±1.2% 647±11.1% g 625±3.2% 671±13.1% h 619±2.9% 662±12.1% i 631±2.8% 672±12.2% j 611±2.9% 653±11.5% k 607±2.7% 654±11.9% l 608±1.8% 648±10.8% m 619±3.2% 666±12.4% o 625±4.1% 669±13.3% p 623±1.8% 665±10.7% q 631±1.1% 674±10.6%
のばらつきは±1.9%であり、圧力20Paの場合の電極
間のばらつきは±3.3%であり、低圧の方がより一様
なエッチングレートが得られることが認められる。
ロセスにおける作業ガスの種類及び流量とエッチング速
度との関係を示す。
プラズマ処理装置においては、真空チャンバー内の中央
部に、アース電位に接続され、放電空間を制御するアノ
ード電極を配置し、このアノード電極の両側においてア
ノード電極に対向させて複数の高周波電極をそれぞれ配
置し、各高周波電極をそれぞれの真空コンデンサまたは
LC回路及び共通のマッチング回路網を介して共通の高
周波電源に接続するように構成しているので、全高周波
電極に高周波電力を均一に分配することができると共
に、電源及びマッチング回路網の数を大幅に(実際には
半分以下に)削減することができるようになる。その結
果、装置のコストを大幅に低減させることができるだけ
でなく、装置の重量も低減でき、さらにはメンテナンス
のための十分な空間が確保できるなどの効果が得られ
る。
装置を示す概略平面図。
す拡大縦断面図。
ドの高速エッチングプロセスにおける作業ガスの種類及
び流量とエッチング速度との関係を示すグラフ。
Claims (5)
- 【請求項1】一つの真空チャンバー内に設けられた複数
の高周波電極のそれぞれに処理すべき基板を装着し、真
空チャンバー内に発生されたプラズマを利用して所定の
処理を行うようにしたプラズマ処理装置において、 真空チャンバー内の中央部に、アース電位に接続され、
放電空間を制御するアノード電極を配置し、このアノー
ド電極の両側においてアノード電極に対向させて複数の
高周波電極をそれぞれ配置し、 各高周波電極をそれぞれの真空コンデンサ及び共通のマ
ッチング回路網を介して共通の高周波電源に接続したこ
とを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項2】各高周波電極が水冷本体と静電吸着電極と
を備え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】各高周波電極における静電吸着電極をそれ
ぞれの高周波カットフィルタを介して共通の直流電源に
接続したことを特徴とする請求項2に記載のプラズマ処
理装置。 - 【請求項4】さらに各高周波電極により生成されるプラ
ズマの生成空間を仕切りるアース電位の仕切り部材を設
けた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5】一つの真空チャンバー内に設けられた複数
の高周波電極のそれぞれに処理すべき基板を装着し、真
空チャンバー内に発生されたプラズマを利用して所定の
処理を行うようにしたプラズマ処理装置において、 真空チャンバー内の中央部に、アース電位に接続され、
放電空間を制御するアノード電極を配置し、このアノー
ド電極の両側においてアノード電極に対向させて複数の
高周波電極をそれぞれ配置し、 各高周波電極をそれぞれのLC回路及び共通のマッチン
グ回路網を介して共通の高周波電源に接続したことを特
徴とするプラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000145487A JP4528418B2 (ja) | 1999-09-03 | 2000-05-17 | プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24992699 | 1999-09-03 | ||
JP11-249926 | 1999-09-03 | ||
JP2000145487A JP4528418B2 (ja) | 1999-09-03 | 2000-05-17 | プラズマ処理装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001144079A true JP2001144079A (ja) | 2001-05-25 |
JP4528418B2 JP4528418B2 (ja) | 2010-08-18 |
Family
ID=26539556
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000145487A Expired - Lifetime JP4528418B2 (ja) | 1999-09-03 | 2000-05-17 | プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4528418B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2010066151A1 (zh) * | 2008-12-09 | 2010-06-17 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 等离子体加工设备 |
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-
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- 2000-05-17 JP JP2000145487A patent/JP4528418B2/ja not_active Expired - Lifetime
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US9736919B2 (en) | 2010-07-30 | 2017-08-15 | Plasmart, Inc. | RF power distribution device and RF power distribution method |
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Publication number | Publication date |
---|---|
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