JP2002176033A - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置Info
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- JP2002176033A JP2002176033A JP2000376556A JP2000376556A JP2002176033A JP 2002176033 A JP2002176033 A JP 2002176033A JP 2000376556 A JP2000376556 A JP 2000376556A JP 2000376556 A JP2000376556 A JP 2000376556A JP 2002176033 A JP2002176033 A JP 2002176033A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】プラズマ処理において、充分な均一性を得る。
【解決手段】円板状のアンテナ３から誘電体窓４を介し
て電磁波をプラズマ処理室５に導入しプラズマを生成す
る際に、誘電体窓４を比誘電率の異なる材質で構成す
る。これにより、電磁界分布を制御してプラズマの分布
を制御しプラズマ処理の均一性を向上させる。
て電磁波をプラズマ処理室５に導入しプラズマを生成す
る際に、誘電体窓４を比誘電率の異なる材質で構成す
る。これにより、電磁界分布を制御してプラズマの分布
を制御しプラズマ処理の均一性を向上させる。
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
係り、特に直径３００mm程度またはこれを越える直径を
持つ被処理基板に均一にプラズマ処理を施すためのプラ
ズマ処理装置に関する。
係り、特に直径３００mm程度またはこれを越える直径を
持つ被処理基板に均一にプラズマ処理を施すためのプラ
ズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のプラズマ処理装置としては、特開
平１１−２６０５９４号公報に記載のようにマイクロ
波，ＵＨＦあるいはＶＨＦの電磁波を同軸線路を利用し
て伝送し、同軸線路の内部導体の端にスロットアンテナ
付きの円板状アンテナを設け、処理室の石英窓を介して
円板状アンテナの外周部及び円板状アンテナ内部のスロ
ット部から処理室内に電磁波を導入するようにし、円板
のサイズ，形状ならびにスロットアンテナの位置，サイ
ズ，形状を変更してプラズマの均一性を制御しやすくし
たプラズマ処理装置が知られている。
平１１−２６０５９４号公報に記載のようにマイクロ
波，ＵＨＦあるいはＶＨＦの電磁波を同軸線路を利用し
て伝送し、同軸線路の内部導体の端にスロットアンテナ
付きの円板状アンテナを設け、処理室の石英窓を介して
円板状アンテナの外周部及び円板状アンテナ内部のスロ
ット部から処理室内に電磁波を導入するようにし、円板
のサイズ，形状ならびにスロットアンテナの位置，サイ
ズ，形状を変更してプラズマの均一性を制御しやすくし
たプラズマ処理装置が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、プラ
ズマ処理室内を所定の圧力，ガス雰囲気に保持するとと
もに、プラズマ発生用の電磁波を処理室内に透過するた
めの部材として平板状の石英窓（誘電体窓）を用いてい
るが、該誘電体窓内での電磁界分布の最適化については
考慮されておらず、プラズマ生成のための電磁界分布の
制御が円板状アンテナ以降は行なえず、被処理基板上で
エッチング等の十分な均一処理が施せないという問題が
あった。
ズマ処理室内を所定の圧力，ガス雰囲気に保持するとと
もに、プラズマ発生用の電磁波を処理室内に透過するた
めの部材として平板状の石英窓（誘電体窓）を用いてい
るが、該誘電体窓内での電磁界分布の最適化については
考慮されておらず、プラズマ生成のための電磁界分布の
制御が円板状アンテナ以降は行なえず、被処理基板上で
エッチング等の十分な均一処理が施せないという問題が
あった。
【０００４】本発明の目的は、均一なプラズマ処理が施
せるプラズマ分布を得ることのできるプラズマ処理装置
を提供することにある。
せるプラズマ分布を得ることのできるプラズマ処理装置
を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的は、電磁波を用
いてプラズマを生成し、該プラズマによって試料を処理
するプラズマ処理装置において、プラズマが生成される
プラズマ処理室の一部に、電磁波をプラズマ処理室に投
入するための誘電体窓を設け、該誘電体窓を面内におい
て誘電率の異なる誘電体で構成することにより、達成さ
れる。
いてプラズマを生成し、該プラズマによって試料を処理
するプラズマ処理装置において、プラズマが生成される
プラズマ処理室の一部に、電磁波をプラズマ処理室に投
入するための誘電体窓を設け、該誘電体窓を面内におい
て誘電率の異なる誘電体で構成することにより、達成さ
れる。
【０００６】すなわち、電磁波をプラズマ処理室に導入
するために用いる誘電体窓の形状および誘電率を変える
ことで、プラズマ処理室に透過される電磁界の分布を最
適化でき、均一なエッチング処理が施せる。
するために用いる誘電体窓の形状および誘電率を変える
ことで、プラズマ処理室に透過される電磁界の分布を最
適化でき、均一なエッチング処理が施せる。
【０００７】一般に電磁波は誘電率の高い誘電体付近に
集中する傾向を持つ。そのため誘電率の分布を調整する
ことで、電磁波の電磁界分布を調整できる。この効果を
利用してアンテナ付近の誘電体の比誘電率および形状を
最適化することにより、プラズマ処理室内の高周波電磁
界分布を制御し、均一なプラズマ処理を得られるプラズ
マ分布に調整することができる。
集中する傾向を持つ。そのため誘電率の分布を調整する
ことで、電磁波の電磁界分布を調整できる。この効果を
利用してアンテナ付近の誘電体の比誘電率および形状を
最適化することにより、プラズマ処理室内の高周波電磁
界分布を制御し、均一なプラズマ処理を得られるプラズ
マ分布に調整することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明のプラズマ処理装置
の一実施例を図１ないし図３により説明する。図１は本
発明のプラズマ処理装置を示す。高周波電源１から供給
された、例えば、周波数４５０ＭＨｚの高周波（電磁
波）は整合器２を介して円形状のアンテナ３に供給され
る。アンテナ３下部には誘電体窓４を介してプラズマ処
理室５が設けられ、その内部にプラズマを発生させる。
プラズマ処理室５には図示を省略したガス供給系および
真空排気系が接続され、プラズマ処理室５内部をエッチ
ング処理に適したガス雰囲気，圧力に保持している。さ
らにプラズマ処理室５内部には被処理基板６および該基
板６を載置するための基板電極７が設けられている。被
処理基板６には整合器８を介して電源９により数１００
ｋＨｚから数ＭＨｚ程度の周波数の電磁波が供給され
る。該電磁波により被処理基板６にプラズマ中のイオン
を供給し、エッチング処理を行うことができる。
の一実施例を図１ないし図３により説明する。図１は本
発明のプラズマ処理装置を示す。高周波電源１から供給
された、例えば、周波数４５０ＭＨｚの高周波（電磁
波）は整合器２を介して円形状のアンテナ３に供給され
る。アンテナ３下部には誘電体窓４を介してプラズマ処
理室５が設けられ、その内部にプラズマを発生させる。
プラズマ処理室５には図示を省略したガス供給系および
真空排気系が接続され、プラズマ処理室５内部をエッチ
ング処理に適したガス雰囲気，圧力に保持している。さ
らにプラズマ処理室５内部には被処理基板６および該基
板６を載置するための基板電極７が設けられている。被
処理基板６には整合器８を介して電源９により数１００
ｋＨｚから数ＭＨｚ程度の周波数の電磁波が供給され
る。該電磁波により被処理基板６にプラズマ中のイオン
を供給し、エッチング処理を行うことができる。
【０００９】アンテナ３にはさらにスロットアンテナが
設けられており、供給された高周波を効率良くプラズマ
処理室５に供給することができる。さらにプラズマ処理
室５を囲むようにコイル１０が設けられ、プラズマ処理
室５内に静磁界を発生させることができる。静磁界によ
りプラズマの拡散を制御し、プラズマの分布を調整する
ことができる。また高周波電源１による電磁波の周波数
４５０ＭＨｚに対して電子サイクロトロン共鳴を起す
０.０１６ テスラの静磁界をプラズマ処理室５内に発生
するようコイル１０を調整することにより高密度のプラ
ズマを効率良く発生することができる。
設けられており、供給された高周波を効率良くプラズマ
処理室５に供給することができる。さらにプラズマ処理
室５を囲むようにコイル１０が設けられ、プラズマ処理
室５内に静磁界を発生させることができる。静磁界によ
りプラズマの拡散を制御し、プラズマの分布を調整する
ことができる。また高周波電源１による電磁波の周波数
４５０ＭＨｚに対して電子サイクロトロン共鳴を起す
０.０１６ テスラの静磁界をプラズマ処理室５内に発生
するようコイル１０を調整することにより高密度のプラ
ズマを効率良く発生することができる。
【００１０】また、誘電体窓４の中央部には空室４１が
設けてある。空室４１を設けることにより誘電体窓４内
部の高周波電磁界分布およびプラズマ処理室５内部へ透
過される高周波電磁界分布が調整される。これによっ
て、発生するプラズマの分布を最適化することができ
る。
設けてある。空室４１を設けることにより誘電体窓４内
部の高周波電磁界分布およびプラズマ処理室５内部へ透
過される高周波電磁界分布が調整される。これによっ
て、発生するプラズマの分布を最適化することができ
る。
【００１１】誘電体窓の材質としてアルミナセラミッ
ク，石英等を用いることができる。アルミナセラミック
は比誘電率が９.７程度、石英は３.８程度であることが
知られている。空室４１部分は比誘電率１の空気で満た
されている。このように誘電体窓４の中央部に空室４１
を設けることにより、誘電体窓内部での比誘電率が大き
く異なるため、誘電体窓付近の高周波電磁界分布を効果
的に調整することができる。また、空室４１内部に他の
材質を埋め込んでも良い。例えば、誘電体窓の材質を石
英とした場合に、アルミナセラミックを空室４１内部に
埋めても良い。
ク，石英等を用いることができる。アルミナセラミック
は比誘電率が９.７程度、石英は３.８程度であることが
知られている。空室４１部分は比誘電率１の空気で満た
されている。このように誘電体窓４の中央部に空室４１
を設けることにより、誘電体窓内部での比誘電率が大き
く異なるため、誘電体窓付近の高周波電磁界分布を効果
的に調整することができる。また、空室４１内部に他の
材質を埋め込んでも良い。例えば、誘電体窓の材質を石
英とした場合に、アルミナセラミックを空室４１内部に
埋めても良い。
【００１２】一般に周囲より比誘電率の大きい材料を置
くと、高誘電体材料近傍で電界が集中する。逆に周囲よ
り比誘電率の低い材料を置くと、その近傍で電界が弱め
られる。この効果を利用し、誘電体窓近傍での高周波電
磁界分布を調整することができる。前述のように誘電体
窓中央に比誘電率１の空室を設けると図２（ａ）に示す
ように、空室を設けない図２（ｂ）に比べ中央部の電界
を弱めることができる。逆に石英を誘電体窓とした場
合、中央部の空室を石英より誘電率の高いアルミナセラ
ミックで埋めると中央の電界を強めることができる。ま
た、平板状石英にリング状アルミナセラミックを重ねる
とリング状に電界強度を強めることができる。
くと、高誘電体材料近傍で電界が集中する。逆に周囲よ
り比誘電率の低い材料を置くと、その近傍で電界が弱め
られる。この効果を利用し、誘電体窓近傍での高周波電
磁界分布を調整することができる。前述のように誘電体
窓中央に比誘電率１の空室を設けると図２（ａ）に示す
ように、空室を設けない図２（ｂ）に比べ中央部の電界
を弱めることができる。逆に石英を誘電体窓とした場
合、中央部の空室を石英より誘電率の高いアルミナセラ
ミックで埋めると中央の電界を強めることができる。ま
た、平板状石英にリング状アルミナセラミックを重ねる
とリング状に電界強度を強めることができる。
【００１３】高周波電磁界分布の調整を目的とした誘電
体窓付近の構成は上述の構成に限ったものでなく、例え
ば、図３に示すような変形が考えられる。図３は図１に
おける誘電体窓４および空室４１に置き換えて使用でき
る誘電体窓付近の構造を示したものである。誘電体窓４
５の上部に２種の誘電体４６および誘電体４７が設けら
れている。誘電体としては例えばアルミナセラミック，
石英，空気等を用いることができる。被処理基板および
装置構造が概略軸対称であるため図３に示す誘電体窓付
近の構造も軸対称としている。前述のように誘電体窓の
被誘電率に対し高い比誘電率を持つ材料，低い誘電率を
持つ材料，同一の誘電率を持つ材料を組み合わせて用い
ることで高周波電磁界を調整可能である。なお図１に示
す誘電体窓と空室との組み合わせは、図３における誘電
体窓４５と誘電体４６を同一の材料とし、誘電体４７を
空室とした場合に相当する。これら各誘電体は位置的に
近接していれば一体化していても分離していても良い。
また誘電体としては、アルミナセラミック，石英，空気
に限定されるものではなく、他の組み合わせであっても
良い。
体窓付近の構成は上述の構成に限ったものでなく、例え
ば、図３に示すような変形が考えられる。図３は図１に
おける誘電体窓４および空室４１に置き換えて使用でき
る誘電体窓付近の構造を示したものである。誘電体窓４
５の上部に２種の誘電体４６および誘電体４７が設けら
れている。誘電体としては例えばアルミナセラミック，
石英，空気等を用いることができる。被処理基板および
装置構造が概略軸対称であるため図３に示す誘電体窓付
近の構造も軸対称としている。前述のように誘電体窓の
被誘電率に対し高い比誘電率を持つ材料，低い誘電率を
持つ材料，同一の誘電率を持つ材料を組み合わせて用い
ることで高周波電磁界を調整可能である。なお図１に示
す誘電体窓と空室との組み合わせは、図３における誘電
体窓４５と誘電体４６を同一の材料とし、誘電体４７を
空室とした場合に相当する。これら各誘電体は位置的に
近接していれば一体化していても分離していても良い。
また誘電体としては、アルミナセラミック，石英，空気
に限定されるものではなく、他の組み合わせであっても
良い。
【００１４】また異なる誘電体を混合することで誘電率
を調整することができる。誘電率の異なる材料を波長に
比べて短いスケールで混合すれば、その混合比に応じて
誘電率を調整することができる。例えば多孔質の石英は
比誘電率１の空気と比誘電率３.８ の石英の混合物と考
えることができ、誘電率を１から３.８ の間の値に調整
することができる。多孔質の場合の気泡の大きさ，泡の
間隔等は誘電体中の波長の長さに対して十分短ければよ
い。また、気泡の形状も必ずしも球体である必要はな
く、円柱，角柱等の形状であってもよい。このように混
合物で構成した誘電体を用いて誘電体窓付近の誘電率を
調整しても良い。また異なる誘電率の材料を粉末とし、
これを混合しても良い。例えばアルミナセラミックと石
英を粉末とし混合する、あるいはブロックの組み合わ
せ、平板の重ね合わせ等とすることで等価的な比誘電率
を３.８から９.７の間に調整することができる。
を調整することができる。誘電率の異なる材料を波長に
比べて短いスケールで混合すれば、その混合比に応じて
誘電率を調整することができる。例えば多孔質の石英は
比誘電率１の空気と比誘電率３.８ の石英の混合物と考
えることができ、誘電率を１から３.８ の間の値に調整
することができる。多孔質の場合の気泡の大きさ，泡の
間隔等は誘電体中の波長の長さに対して十分短ければよ
い。また、気泡の形状も必ずしも球体である必要はな
く、円柱，角柱等の形状であってもよい。このように混
合物で構成した誘電体を用いて誘電体窓付近の誘電率を
調整しても良い。また異なる誘電率の材料を粉末とし、
これを混合しても良い。例えばアルミナセラミックと石
英を粉末とし混合する、あるいはブロックの組み合わ
せ、平板の重ね合わせ等とすることで等価的な比誘電率
を３.８から９.７の間に調整することができる。
【００１５】以上、本発明のプラズマ処理装置は、エッ
チング装置に限らず、他のプラズマ処理装置、例えば、
プラズマＣＶＤ装置，プラズマアッシング装置にも適用
可能である。
チング装置に限らず、他のプラズマ処理装置、例えば、
プラズマＣＶＤ装置，プラズマアッシング装置にも適用
可能である。
【００１６】
【発明の効果】以上、本発明によれば広い面積を持つ被
処理基板に対して高品質な処理を均一性よく施すことが
できるという効果がある。
処理基板に対して高品質な処理を均一性よく施すことが
できるという効果がある。
【図１】本発明のプラズマ処理装置の一実施例を示す断
面図である。
面図である。
【図２】図１の装置の誘電体窓部の電磁界分布を示す断
面図である。
面図である。
【図３】誘電体窓の他の実施例を示す縦断面図である。
１…高周波電源、２…整合器、３…アンテナ、４，４５
…誘電体窓、５…プラズマ処理室、６…被処理基板、７
…基板電極、８…整合器、９…電源、１０…コイル、４
１…空室、４６，４７…誘電体。
…誘電体窓、５…プラズマ処理室、６…被処理基板、７
…基板電極、８…整合器、９…電源、１０…コイル、４
１…空室、４６，４７…誘電体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G075 AA30 BC04 BC06 BC10 BD14 CA24 CA47 EB42 EC14 FB04 FB06 FC04 FC15 4K030 FA01 KA30 KA37 LA15 5F004 AA01 BA16 BA20 BB11 BB29 BD01 BD04 5F045 AA08 BB02 BB16 EB03 EC05 EH03 EH17
Claims (5)
- 【請求項１】電磁波を用いてプラズマを生成し、該プラ
ズマによって試料を処理するプラズマ処理装置におい
て、前記プラズマが生成されるプラズマ処理室の一部
に、前記電磁波を前記プラズマ処理室に投入するための
誘電体窓を設け、該誘電体窓を面内において誘電率の異
なる誘電体で構成したことを特徴とするプラズマ処理装
置。 - 【請求項２】請求項１記載のプラズマ処理装置におい
て、前記電磁波をスロットアンテナによって放射するこ
とを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項３】請求項２記載のプラズマ処理装置におい
て、前記誘電体窓の中央部と外周部との実効的な誘電率
を異ならせたことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項４】請求項２記載のプラズマ処理装置におい
て、前記誘電体窓を構成する複数の誘電体が石英，空
気，アルミナセラミックまたはこれらの混合物であるこ
とを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項５】請求項３記載のプラズマ処理装置におい
て、前記誘電体窓の中央部に空室を設けたことを特徴と
するプラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000376556A JP2002176033A (ja) | 2000-12-06 | 2000-12-06 | プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000376556A JP2002176033A (ja) | 2000-12-06 | 2000-12-06 | プラズマ処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002176033A true JP2002176033A (ja) | 2002-06-21 |
Family
ID=18845401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000376556A Pending JP2002176033A (ja) | 2000-12-06 | 2000-12-06 | プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002176033A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005100931A (ja) * | 2003-09-04 | 2005-04-14 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理装置 |
| JP2008130651A (ja) * | 2006-11-17 | 2008-06-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | プラズマエッチング装置 |
| JP2011192911A (ja) * | 2010-03-16 | 2011-09-29 | Tokyo Electron Ltd | 電極及びプラズマ処理装置 |
-
2000
- 2000-12-06 JP JP2000376556A patent/JP2002176033A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005100931A (ja) * | 2003-09-04 | 2005-04-14 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理装置 |
| JP4563729B2 (ja) * | 2003-09-04 | 2010-10-13 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置 |
| US7930992B2 (en) | 2003-09-04 | 2011-04-26 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing equipment |
| TWI454186B (zh) * | 2003-09-04 | 2014-09-21 | Tokyo Electron Ltd | Plasma processing device |
| JP2008130651A (ja) * | 2006-11-17 | 2008-06-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | プラズマエッチング装置 |
| JP2011192911A (ja) * | 2010-03-16 | 2011-09-29 | Tokyo Electron Ltd | 電極及びプラズマ処理装置 |
| US8920598B2 (en) | 2010-03-16 | 2014-12-30 | Tokyo Electron Limited | Electrode and plasma processing apparatus |
| KR101761191B1 (ko) * | 2010-03-16 | 2017-07-25 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 전극 및 플라즈마 처리 장치 |
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