JP2019220532A - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
真空容器内部に配置され内側でプラズマが形成される処理室と、
前記処理室内の前記プラズマが形成される空間の下方に配置され処理対象のウエハが、上面に載せられる試料台と、
前記試料台内部の電極に高周波電力を供給する高周波電源と、
前記処理室の上方及び側方のうち少なくとも一方の周囲を囲んで前記真空容器外部に配置され、前記真空容器内部の空間にプラズマを形成するため、前記試料台の周囲に、下向きに末広がりに形成された磁界を形成する磁界形成部と、
前記処理室内の前記試料台上面の下方であって、前記試料台の周囲に配置された磁性体製のリング板を含み、接地電位に維持された接地部材と、を備えた、ことにより達成される。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかとなる。
図1に、本発明の第一の実施形態に係るプラズマ処理装置であるエッチング装置の断面図を示す。マイクロ波源1から発振されたマイクロ波は、方形導波管2を用いて自動整合機3とアイソレータ4と円矩形変換器5を介して円形導波管6に伝送される。本実施形態では、マイクロ波源1には、工業周波数としてよく用いられる2.45GHzのマイクロ波を発生するマグネトロンを用いた。しかし、マイクロ波源1から発生するマイクロ波は、この周波数に限定されるものではなく、数十MHzから数十GHzの電磁波を用いてもよい。
本発明に係る第二の実施形態を図4に示す。磁性体で構成される磁性体接地電極22がチャンバ内壁21の内周から中心部に向かって下方に傾斜したテーパ―構造となっている。先述のように磁性体接地電極22の内周端の磁極周辺に磁界が集中するため、場合によって磁性体接地電極22に流れるバイアス電流が磁極周辺に局在する可能性がある。バイアス電流の局在化した領域では磁性体接地電極22のスパッタリングが生じる虞れがある。そこで、本実施形態のように、磁界の集中する接地電極の内周端が下方に位置するよう設置する事で、スパッタリングによる異物発生等のリスクを低減できる。それ以外の構成は、上述した実施の形態と同様であるため重複説明を省略する。
本発明に係る第三の実施形態を図5に示す。本実施形態では、磁性体接地電極22がチャンバ内壁21の内壁を貫いて外周方向に伸びている。この効果を以下に説明する。電磁コイル23により磁場を印加すると、磁性体接地電極22の外周端と内周端近傍で磁極が生じる。磁極周辺の表面では磁力線が集中しやすいが,外周端と内周端の磁極の中間近傍では磁束密度は、ほぼゼロとなる。バイアス電流は磁力線に沿って流れやすいため、磁束密度の小さい磁極間の領域にはバイアス電流が流れにくくなる。すなわち、効率的にバイアス電流を磁性体接地電極22に流すためには、本実施形態のように、磁極周辺部のみがプラズマ処理室100内に入るように磁性体接地電極22を設置すればよい。それ以外の構成は、上述した実施の形態と同様であるため重複説明を省略する。
本発明に係る第四の実施形態を図6に示す。図6は磁性体接地電極22の上方において、好ましくは基板ステージ兼高周波電極13の下方であって基板ステージ兼高周波電極13の周囲に、基板ステージ兼高周波電極13の外周に接しないようにしてリング板状の非磁性体接地電極25を設置した構成である。本実施形態では、磁性体接地電極22と、非磁性体接地電極25とで接地部材を構成する。先述のように磁性体接地電極22の内周端の磁極周辺には磁力線が集中しやすい。このため、非磁性体接地電極25がないとすると、磁極周辺にバイアス電流が局在化する可能性がある。
本発明に係る第五の実施形態を図7に示す。磁性体接地電極22の表面積を拡大するために、磁性体接地電極22は平板状ではなく放射方向に周期的な凹凸を持つ波形状となっている。更に、磁性体接地電極22の表面積を拡大するために、平板または波板の上に突起を複数設けても良い。また、前述の形状に限らず磁性体接地電極表面積拡大のために適宜形状を変更しても良い。それ以外の構成は、上述した実施の形態と同様であるため重複説明を省略する。
2 方形導波管
3 自動整合機
4 アイソレータ
5 円矩形変換器
6 円形導波管
7 空洞部
8 マイクロ波導入窓
9 シャワープレート
10 内筒
11 ガス供給手段
12 被処理基板
13 基板ステージ兼高周波電極
14 絶縁板
15 コンダクタンス調節バルブ
16 ターボ分子ポンプ
17 バイアス用自動整合機
18 バイアス電源
19 サセプタ
20 カバーリング
21 チャンバ内壁
22 磁性体接地電極
23 電磁コイル
24 ヨーク
25 非磁性体接地電極
100 プラズマ処理室
101 プラズマ
102 磁力線
Claims (12)
- 真空容器内部に配置され内側でプラズマが形成される処理室と、
前記処理室内の前記プラズマが形成される空間の下方に配置され処理対象のウエハが、上面に載せられる試料台と、
前記試料台内部の電極に高周波電力を供給する高周波電源と、
前記処理室の上方及び側方のうち少なくとも一方の周囲を囲んで前記真空容器外部に配置され、前記真空容器内部の空間にプラズマを形成するため、前記試料台の周囲に、下向きに末広がりに形成された磁界を形成する磁界形成部と、
前記処理室内の前記試料台上面の下方であって、前記試料台の周囲に配置された磁性体製のリング板を含み、接地電位に維持された接地部材と、を備えた、
ことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項1に記載のプラズマ処理装置であって、
前記接地部材が前記試料台から、すきまをあけて配置された、
ことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項1または2に記載のプラズマ処理装置であって、
前記接地部材が、前記磁性体製のリング板と、前記磁性体製のリング板の上面を覆う非磁性体製のリング板とからなる、
ことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項3に記載のプラズマ処理装置であって、
前記非磁性体製のリング板と前記試料台とのすきまが、前記磁性体製のリング板と前記試料台とのすきまより小さい、
ことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項1乃至4の何れか1項に記載のプラズマ処理装置であって、
前記処理室内に供給されるマイクロ波の電界と、前記磁界とにより前記プラズマが形成される、
ことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項1乃至5の何れか1項に記載のプラズマ処理装置であって、
前記接地部材において、前記磁性体製のリング板の外周端部が前記処理室の内側壁の内周に位置した、
ことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項1乃至5の何れか1項に記載のプラズマ処理装置であって、
前記接地部材において、前記磁性体製のリング板が前記処理室の内側壁を貫通している、
ことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項1乃至7の何れか1項に記載のプラズマ処理装置であって、
前記接地部材において、前記磁性体製のリング板が前記処理室の中央下方に向かって傾斜したテーパ―形状を有する、
ことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項1乃至8の何れか1項に記載のプラズマ処理装置であって、
前記接地部材において、前記磁性体製のリング板が波形である、
ことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項1乃至9の何れか1項に記載のプラズマ処理装置であって、
前記磁性体製のリング板の材料の主成分が、パーマロイ、純鉄,けい素鉄、Fe-Si-Al合金、フェライト、Co基アモルファス、Fe基アモルファスの何れかである、
ことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項1乃至10の何れか1項に記載のプラズマ処理装置であって、
前記磁性体製のリング板の表面にはコーティングがなされている、
ことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 真空容器内部に配置され内側でプラズマが形成される処理室と、前記処理室内の前記プラズマが形成される空間の下方に配置され処理対象のウエハが、上面に載せられる試料台と、前記試料台内部の電極に高周波電力を供給する高周波電源と、前記処理室の上方及び側方のうち少なくとも一方の周囲を囲んで前記真空容器外部に配置され、前記真空容器内部の空間にプラズマを形成するため、前記試料台の周囲に、下向きに末広がりに形成された磁界を形成する磁界形成部と,前記処理室内の前記試料台上面の下方であって、前記試料台の周囲に配置された磁性体製のリング板を含み、接地電位に維持された接地部材と、を備えたプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法であって、
前記磁性体製のリング板近傍において、前記磁界形成部により形成される磁力線を前記磁性体製のリング板の方向に向かうように曲げるとともに、前記高周波電源からのバイアス電流を、前記試料台から前記磁性体製のリング板に流す、
ことを特徴とするプラズマ処理方法。
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2018
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