JP2003024773A - プラズマ処理方法及び装置 - Google Patents
プラズマ処理方法及び装置Info
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Abstract
させることができるプラズマ処理方法及び装置を提供す
る。 【解決手段】 真空容器1と、真空容器1を排気する真
空ポンプ3と、真空容器1内にガスを供給する手段4
と、真空容器1外に配置されたコイルまたはアンテナ5
と、コイルまたはアンテナ5に高周波電圧を印加する高
周波電源6と、真空容器1内にコイルまたはアンテナに
対向するように配設された下部電極7とを備えたプラズ
マ処理装置であって、コイルまたはアンテナ5を、1又
は複数の導体を平面または非平面の渦巻き状に巻回し、
かつ各エリア11、11’内でそれぞれ隣合う導体間の
間隔L1、L1’をほぼ同一にした複数のエリア11、
11’を、何れのエリアにおける導体間の間隔とも異な
る間隔L2をあけて形成して成る構成とした。
Description
の電子デバイスの製造に利用されるドライエッチング、
スパッタリング、CVD等のプラズマ処理方法及び装置
に関し、特にコイルまたはアンテナに高周波電力を印加
してプラズマを発生させるプラズマ処理方法及び装置に
関するものである。
化に対応するためには高密度プラズマの利用が重要であ
る。コイルまたはアンテナに高周波電力を印加すること
によってプラズマを発生させる場合、より高密度にプラ
ズマを得るためには、プラズマ発生に必要な誘導磁場強
度を大きくするため、コイルまたはアンテナに流れる電
流を増大させることが必要である。
より高周波電力を効率良く供給し、コイルまたはアンテ
ナに流れる電流を増大させ、高密度なプラズマを発生さ
せている。
7を参照して説明すると、21は真空容器、22は真空
容器21の天井壁を構成する誘電体板、23は真空容器
21内を真空排気する真空ポンプ、24は真空容器21
内にガスを供給するガス供給手段、25は誘電体板22
上に配設されたプラズマソース用のコイルまたはアンテ
ナ、26はコイルまたはアンテナ用の高周波電源、27
は真空容器21内の下部にコイルまたはアンテナ25に
対向して配設された下部電極、28は下部電極用高周波
電源、30は下部電極27上に載置される基板、29は
基板30の周囲に配設された均一化リングである。コイ
ルまたはアンテナ25は、図7に示すように、1又は複
数(図示例では8本)の導体を渦巻き状に巻回して成
り、かつ真空容器21及び誘電体板22の外周部に均等
な間隔Lで渦巻き状に巻回した部分31を配設した構成
とされている。
ス供給手段24により所定流量のガスを導入しつつ真空
ポンプ23により排気して真空容器21内を所定の圧力
に保ちながら、コイルまたはアンテナ25及び下部電極
27に高周波電力を供給すると、真空容器21内にプラ
ズマが発生し、下部電極27上に載置された基板30に
対してプラズマ処理が行われる。
処理すべき基板30の大型化が進んでおり、それに伴っ
てコイルまたはアンテナ25も大型化し、そのためコイ
ルまたはアンテナ25の長さが増大し、インダクタンス
が大きくなることにより、効率良く大電流を流すことが
困難になってきている。
の全面で不均一であると、プラズマ処理自体が不均一に
なり、製造される電子デバイスの性能劣化を引き起こす
原因となる。これまでのような比較的小さな基板30の
処理においてはプラズマ密度を均一にすることは比較的
容易であったが、大面積の基板30において全面に均一
なプラズマを発生させることは困難である。
と、大面積においてプラズマ密度を均一にすることが、
今後の電子デバイスの製造にとって重要な要因となる。
必要な強い誘導磁場を広範囲に均一にすることが困難で
あり、高密度プラズマを大面積において均一に発生させ
ることが困難であるという問題がある。
プラズマを大面積において均一に発生させることができ
るプラズマ処理方法及び装置を提供することを目的とし
ている。
法は、真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気
し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、コイルま
たはアンテナに高周波電圧を印加することにより真空容
器内にプラズマを発生させ、コイルまたはアンテナに対
向して真空容器内に配設された電極上の基板を処理する
プラズマ処理方法であって、1又は複数の導体を平面ま
たは非平面の渦巻き状に巻回して成り、かつ各エリア内
でそれぞれ隣合う導体間の間隔をほぼ同一にした複数の
エリアを、何れのエリアにおける導体間の間隔とも異な
る間隔をあけて形成して成るコイルまたはアンテナに高
周波電圧を印加するものであり、導体間の間隔がほぼ同
一のエリアを流れる方向のそろった電流により発生す
る、強度及び方向のそろった誘導磁場によって高密度な
プラズマを発生させることができ、かつこのエリアを、
各エリアにおける導体間の間隔とは異なる間隔をあけて
複数形成しているため、コイルまたはアンテナを構成す
る導体の長さを長くすることなく、従って効率良く大電
流を流して高密度のプラズマを形成しながら広い範囲で
均一なプラズマを得ることができる。ここで、各エリア
における導体間の間隔は同一であっても、互いに異なっ
ていてもよい。
に大きく影響を与えない程度の間隔のばらつきは許容さ
れることを意味し、実際上±10%程度の間隔のばらつ
きは許容される。
数の導体を平面または非平面の渦巻き状に巻回して成り
かつ径方向に異なるエリアで抵抗値またはインダクタン
スを変化させたコイルまたはアンテナに高周波電圧を印
加するものであり、コイルまたはアンテナにおける径方
向のエリアの間で流れる電流値をコントロールすること
ができ、プラズマ密度及びその均一性のコントロールが
可能となり、広い範囲で均一なプラズマを得ることがで
きる。
なる複数の円弧部材を同心状に配設して成るコイルまた
はアンテナに高周波電圧を印加するものであり、各円弧
部材の長さは渦巻き状に巻回する場合に比して短いため
に効率良く大電流を流して高密度のプラズマを形成でき
るとともに、同心状に配設しているため、配設間隔を適
切に設定することで広い範囲で均一なプラズマを得るこ
とができる。
容器と、真空容器の排気手段と、真空容器内にガスを供
給する手段と、真空容器外に配置されたコイルまたはア
ンテナと、コイルまたはアンテナに高周波電圧を印加す
る高周波電源と、真空容器内にコイルまたはアンテナに
対向するように配設された電極とを備えたプラズマ処理
装置であって、コイルまたはアンテナを、1又は複数の
導体を平面または非平面の渦巻き状に巻回し、かつ各エ
リア内でそれぞれ隣合う導体間の間隔をほぼ同一にした
複数のエリアを、何れのエリアにおける導体間の間隔と
も異なる間隔をあけて形成して成る構成としたものであ
り、上記方法を実施して効率良く大電流を流して高密度
のプラズマを形成しながら広い範囲で均一なプラズマを
得ることができる。
エリア間の間隔よりも狭くし、また各エリアにおける導
体間の間隔を、エリア間の間隔の80%以下とするのが
好ましい。
たはアンテナを、1又は複数の導体を平面または非平面
の渦巻き状に巻回して構成し、かつ径方向に異なるエリ
アでコイルまたはアンテナの抵抗値またはインダクタン
スを変化させたものであり、上記方法を実施して広い範
囲で均一なプラズマを得ることができる。
ダクタンスの変化は、コイルまたはアンテナの材質を異
ならせ、またはコイルまたはアンテナの断面積を異なら
せ、またはコイルまたはアンテナの積層数を異ならせ、
またはコイルまたはアンテナの表面処理を異ならせて実
施するのが好適である。
たはアンテナを、直径の異なる複数の円弧部材を同心状
に配設して構成したものであり、上記方法を実施して高
密度てかつ広い範囲で均一なプラズマを得ることができ
る。
て高周波電力の印加部とし、各円弧部材の他端を導電体
で接続して接地し、また印加部のインダクタンスを各円
弧部材のインダクタンスより小さくし、また各円弧部材
のインダクタンスをほぼ同一とすると、より効果的であ
る。
の実施形態について、図1〜図4を参照して説明する。
態のプラズマ処理装置について、図1、図2を参照して
説明する。
器1の天井壁を構成する誘電体板、3は真空容器1内を
真空排気する真空ポンプ、4は真空容器1内にガスを供
給するガス供給手段である。5は誘電体板2上に配設さ
れたプラズマソース用のコイルまたはアンテナ、6はコ
イルまたはアンテナ用の高周波電源である。7は真空容
器1内の下部に配設された下部電極、8は下部電極用の
高周波電源、10は下部電極7上に載置される基板であ
る。9は基板10の周囲に配設された均一化リングであ
る。
縦長矩形断面の導体を一平面上で渦巻き状に巻回し、か
つ各エリア11、11’においてそれぞれ隣合う導体間
の間隔がほぼ同一のL1、L1’となっている複数のエ
リア11、11’を、これら各エリア11、11’にお
ける導体間の間隔L1、L1’より広い間隔L2をあけ
て形成して構成されている。なお、各エリア11、1
1’における導体間の間隔L1、L1’は同一であって
も、互いに異なっていてもよい。
供給手段4により所定流量のガスを導入しつつ真空ポン
プ3により排気して真空容器1内を所定の圧力に保ちな
がら、コイルまたはアンテナ5及び下部電極7に高周波
電力を供給すると、真空容器1内にプラズマが発生し、
下部電極7上に載置された基板10に対してプラズマ処
理が行われる。
の間隔L1、L1’となっているエリア11、11’を
流れる方向のそろった電流により発生する、強度及び方
向のそろった誘導磁場によって高密度なプラズマが発生
され、かつこれらのエリア11、11’を、各エリア1
1、11’における導体間の間隔L1、L1’よりも大
きい間隔L2をあけて複数形成しているため、コイルま
たはアンテナを構成している導体の長さを長くすること
なく、従って効率良く大電流を流して高密度のプラズマ
を形成しながら広い範囲で均一なプラズマを得ることが
できる。
アンテナ5として、各エリア11、11’における導体
間の間隔L1、L1’を10mm、エリア11、11’
間の間隔L2を40mmとしたものについて、大型の基
板10に相当する600×720mmの範囲の42ポイ
ントにおける下部電極7の直上の飽和イオン電流(Isa
t )を専用の測定器を用いて測定した。その結果を、図
2(a)に示す。また、比較のため、図6に示した従来
例の構成における間隔Lを10mmとするとともにコイ
ルまたはアンテナ5の長さを同じにしたものについて、
同様に測定した結果を図2(b)に示す。ここで、飽和
イオン電流(Isat )を測定したのは、プラズマ密度は
このIsat から計算で求めることができ、かつ測定器で
容易に測定することができることによる。ここでは、L
1とL1’を同一にして行ったが、L1とL1’が異な
る場合でも、L1、L1’がL2の80%以下である場
合は、同様の効果が得られる。
いては、従来例のコイル25に比較して、外周部のIsa
t はほぼ同等で、中央部のIsat が向上している。これ
は、比較的内周部にも間隔L1のエリアを配設した結果
であると言える。こうして、内周部のIsat が向上した
ことにより、全体的に均一性が向上している。
の全体で、間隔がほぼ同一の第1の間隔L1になるよう
にした場合には、結果的にコイル5を構成する導体の長
さが長くなるため、全体的に誘導磁場が低下し、プラズ
マ密度を低下させることになる。
実施形態のプラズマ処理装置について、図3を参照して
説明する。なお、第1の実施形態と同一の構成要素につ
いては同一参照符号を付して説明を省略し、相違点のみ
を説明する。
ぼ同一の第1の間隔L1のエリア11を外周部に配設し
た下部のコイルまたはアンテナ12と、同エリア11を
内周部に配設した上部のコイルまたはアンテナ13にて
コイルまたはアンテナを構成するとともに、これらの下
部と上部のコイルまたはアンテナ12、13を高周波電
源6に並列接続している。そして、これら下部のコイル
またはアンテナ12と上部のコイルまたはアンテナ13
の抵抗値またはインダクタンスを、適宜に変化させて設
定している。
またはインダクタンスは、これらを構成する導体の材質
を異ならせ、または導体の断面積を異ならせ、または導
体の積層数を異ならせ、または導体の表面処理を異なら
せることによって変化させることができる。
12は、導体の材質が銅、その断面積が21mm2 、導
体は2枚積層構成で、表面処理は銀メッキ15μmのも
のを用い、上部のコイルまたはアンテナ13は、導体の
材質が銅、その断面積が15mm2 、導体は2枚積層構
成で、表面処理は銀メッキ10μmのものを用いてい
る。なお、導体は、単体の場合と上記のように積層した
ものがあり、積層構成とすることで、表面積が増加して
高周波電流に対するインダクタンスを低下することがで
きる。
1を有する下部のコイルまたはアンテナ12と、内周部
にエリア11を有する上部のコイルまたはアンテナ13
で、それらのエリア11を流れる電流値をコントロール
することができ、プラズマ密度及びその均一性のコント
ロールが可能となり、広い範囲で均一なプラズマを得る
ことができる。
実施形態のプラズマ処理装置について、図4、図5を参
照して説明する。なお、第1の実施形態と同一の構成要
素については同一参照符号を付して説明を省略し、相違
点のみを説明する。
またはアンテナ14は、直径の異なる複数の円弧部材1
5を同心状に配設して構成している。各円弧部材15の
一端を導電体17で接続して印加部16とし、この印加
部16に高周波電源6を接続し、各円弧部材15の他端
も導電体18で接続して接地している。また、印加部1
6のインダクタンスは、各円弧部材15のインダクタン
スより小さくしている。さらに、本実施形態では各円弧
部材15の長さは異なってもインダクタンスがほぼ同一
となるように構成している。
長さが、上記実施形態のように渦巻き状に巻回した場合
に比して短いために効率良く大電流を流して高密度のプ
ラズマを形成することができるとともに、各円弧部材1
5を同心状に配設しているため、配設間隔を適切に設定
することで広い範囲で均一なプラズマを得ることができ
る。
弧部材15のインダクタンスより小さくしているので、
印加部16から接続位置の異なる各円弧部材15に対し
て均等に電流を流すことができ、また各円弧部材15の
インダクタンスをほぼ同一としているので、各円弧部材
15を均等配置して広い範囲で均一なプラズマを得るこ
とができる。
れば、以上のように1又は複数の導体を平面または非平
面の渦巻き状に巻回して成り、かつ各エリア内でそれぞ
れ隣合う導体間の間隔をほぼ同一にした複数のエリア
を、何れのエリアにおける導体間の間隔とも異なる間隔
をあけて形成して成るコイルまたはアンテナに高周波電
圧を印加するようにしたので、間隔がほぼ同一のエリア
を流れる電流により発生する誘導磁場によって高密度な
プラズマを発生させることができ、かつこのエリアを、
各エリアにおける導体間の間隔とは異なる間隔をあけて
複数形成しているため、コイルまたはアンテナを構成す
る導体の長さを長くすることなく、従って効率良く大電
流を流して高密度のプラズマを形成しながら広い範囲で
均一なプラズマを得ることができる。
れば、1又は複数の導体を平面または非平面の渦巻き状
に巻回して成りかつ径方向に異なるエリアで抵抗値また
はインダクタンスを変化させたコイルまたはアンテナに
高周波電圧を印加するようにしたので、コイルまたはア
ンテナにおける径方向のエリアの間で流れる電流値をコ
ントロールすることができ、プラズマ密度及びその均一
性のコントロールが可能となり、広い範囲で均一なプラ
ズマを得ることができる。
れば、直径の異なる複数の円弧部材を同心状に配設して
成るコイルまたはアンテナに高周波電圧を印加するよう
にしたので、各円弧部材の長さは渦巻き状に巻回する場
合に比して短いために効率良く大電流を流して高密度の
プラズマを形成できるとともに、同心状に配設している
ため、配設間隔を適切に設定することで広い範囲で均一
なプラズマを得ることができる。
縦断面図である。
分布図である。
縦断面図である。
縦断面図である。
ある。
平面図である。
Claims (15)
- 【請求項1】 真空容器内にガスを供給しつつ真空容器
内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、
コイルまたはアンテナに高周波電圧を印加することによ
り真空容器内にプラズマを発生させ、コイルまたはアン
テナに対向して真空容器内に配設された電極上の基板を
処理するプラズマ処理方法であって、1又は複数の導体
を平面または非平面の渦巻き状に巻回して成り、かつ各
エリア内でそれぞれ隣合う導体間の間隔をほぼ同一にし
た複数のエリアを、何れのエリアにおける導体間の間隔
とも異なる間隔をあけて形成して成るコイルまたはアン
テナに高周波電圧を印加することを特徴とするプラズマ
処理方法。 - 【請求項2】 真空容器内にガスを供給しつつ真空容器
内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、
コイルまたはアンテナに高周波電圧を印加することによ
り真空容器内にプラズマを発生させ、コイルまたはアン
テナに対向して真空容器内に配設された電極上の基板を
処理するプラズマ処理方法であって、1又は複数の導体
を平面または非平面の渦巻き状に巻回して成りかつ径方
向に異なるエリアで抵抗値またはインダクタンスを変化
させたコイルまたはアンテナに高周波電圧を印加するこ
とを特徴とするプラズマ処理方法。 - 【請求項3】 真空容器内にガスを供給しつつ真空容器
内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、
コイルまたはアンテナに高周波電圧を印加することによ
り真空容器内にプラズマを発生させ、コイルまたはアン
テナに対向して真空容器内に配設された電極上の基板を
処理するプラズマ処理方法であって、直径の異なる複数
の円弧部材を同心状に配設して成るコイルまたはアンテ
ナに高周波電圧を印加することを特徴とするプラズマ処
理方法。 - 【請求項4】 真空容器と、真空容器の排気手段と、真
空容器内にガスを供給する手段と、真空容器外に配置さ
れたコイルまたはアンテナと、コイルまたはアンテナに
高周波電圧を印加する高周波電源と、真空容器内にコイ
ルまたはアンテナに対向するように配設された電極とを
備えたプラズマ処理装置であって、コイルまたはアンテ
ナを、1又は複数の導体を平面または非平面の渦巻き状
に巻回し、かつ各エリア内でそれぞれ隣合う導体間の間
隔をほぼ同一にした複数のエリアを、何れのエリアにお
ける導体間の間隔とも異なる間隔をあけて形成して成る
構成としたことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項5】 各エリアにおける導体間の間隔を、エリ
ア間の間隔よりも狭くしたことを特徴とする請求項4記
載のプラズマ処理装置。 - 【請求項6】 各エリアにおける導体間の間隔を、エリ
ア間の間隔の80%以下としたことを特徴とする請求項
5記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項7】 真空容器と、真空容器の排気手段と、真
空容器内にガスを供給する手段と、真空容器外に配置さ
れたコイルまたはアンテナと、コイルまたはアンテナに
高周波電圧を印加する高周波電源と、真空容器内にコイ
ルまたはアンテナに対向するように配設された電極とを
備えたプラズマ処理装置であって、コイルまたはアンテ
ナを、1又は複数の導体を平面または非平面の渦巻き状
に巻回して構成し、かつ径方向に異なるエリアでコイル
またはアンテナの抵抗値またはインダクタンスを変化さ
せたことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項8】 導体の材質を異ならせて抵抗値またはイ
ンダクタンスを変化させたことを特徴とする請求項7記
載のプラズマ処理装置。 - 【請求項9】 導体の断面積を異ならせて抵抗値または
インダクタンスを変化させたことを特徴とする請求項7
記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項10】 導体の積層数を異ならせて抵抗値また
はインダクタンスを変化させたことを特徴とする請求項
7記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項11】 導体の表面処理を異ならせて抵抗値ま
たはインダクタンスを変化させたことを特徴とする請求
項7記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項12】 真空容器と、真空容器の排気手段と、
真空容器内にガスを供給する手段と、真空容器外に配置
されたコイルまたはアンテナと、コイルまたはアンテナ
に高周波電圧を印加する高周波電源と、真空容器内にコ
イルまたはアンテナに対向するように配設された電極と
を備えたプラズマ処理装置であって、コイルまたはアン
テナを、直径の異なる複数の円弧部材を同心状に配設し
て構成したことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項13】 各円弧部材の一端を導電体で接続して
高周波電力の印加部とし、各円弧部材の他端を導電体で
接続して接地したことを特徴とする請求項12記載のプ
ラズマ処理装置。 - 【請求項14】 印加部のインダクタンスを各円弧部材
のインダクタンスより小さくしたことを特徴とする請求
項13記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項15】 各円弧部材のインダクタンスをほぼ同
一としたことを特徴とする請求項14記載のプラズマ処
理装置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2001219535A JP2003024773A (ja) | 2001-07-19 | 2001-07-19 | プラズマ処理方法及び装置 |
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