JP2656326B2 - ドライプロセス装置における高周波印加電極の加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体デバイス等の微細構造物の製作工程
中に存するプラズマCVDあるいはプラズマエッチング等
の処理を行うドライプロセス装置において、半導体ウェ
ーハ等の被処理物をプラズマ励起用高周波印加電極上に
載置し、この電極をヒータにより加熱し、被処理物を加
熱してドライプロセス処理を行うための高周波印加電極
のヒータ加熱装置に関する。

〔従来の技術〕

第１図を参照して従来装置の一例を説明すると、従来
装置は反応室３内に接地電極２と高周波印加電極５を対
向して配設し、反応ガスの流通下で、高周波印加電極５
をヒータ７により加熱しながら接地電極２に対し高周波
印加電極５に高周波電源17により高周波電力を印加する
ことにより高周波印加電極５上のウェーハ４をプロセス
処理する構成になっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来装置にあっては、接地電極２
に対し高周波印加電極５に高周波電力を印加して両電極
2,5の間でプラズマ放電している時にヒータ７により高
周波印加電極５の加熱を行うと、高周波ノイズがヒータ
回路に流れる電流に重畳し、高周波ノイズによりヒータ
７あるいはヒータ電極26が破壊するおそれがあると共に
高周波ノイズが外部装置に悪影響を及ぼすおそれがある
ばかりでなく、高周波印加電極５を効率よく加熱するこ
とが困難であるという課題があった。

また、高周波印加電極５に高周波電力を印加した状態
で、ヒータ７により高周波印加電極５の加熱を行う場
合、高周波ノイズによるヒータ７またはヒータ電源26の
破壊のおそれがあること、高周波印加電極５の加熱温度
を熱電対９により高精度に測定することが高周波ノイズ
の混入により難しいこと、高周波ノイズにより熱電対９
が破損するおそれがあることから高周波ノイズの混入に
よりヒータ温度制御部22による高周波印加電極５の加熱
温度の自動制御が困難になるという課題もあった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の第１装置は上記の課題を解決するため、第１
図示のように反応室３内に接地電極２と高周波印加電極
５を対抗して配設し、反応ガスの流通下で、高周波印加
電極５をヒータ７により加熱しながら接地電極２に対し
高周波印加電極５に高周波電力を印加することにより、
被処理物４をプロセス処理するドライプロセス装置にお
いて、高周波印加電極５中に、ヒータ７を埋設したヒー
タシース６を挿設し、このヒータ７に通電するヒータ燃
線11をトロイダルコア12に巻回してインダクタンス18を
形成せしめ、このインダクタンス18にフィルタ19を接続
してノイズ除去回路23を構成すると共に、このノイズ除
去回路23をシールドケース24に収めてなる構成としたも
のである。

本発明の第２装置は上記の課題を解決するため、第１
装置において高周波印加電極５中に、感温素子９を埋設
した感温素子シース８を挿設し、この感温素子９に接続
したノイズ対策用感温素子引出部13をシールドケース24
に収め、このノイズ対策用感温素子引出部13より得られ
る電極温度検出信号をヒータ温度制御部22に入力してヒ
ータ７への通電量を調整し、高周波印加電極５の加熱温
度を自動制御するように構成したものである。

〔作 用〕

第１装置において反応ガスの流通下で、高周波印加電
極５をヒータ７により加熱しながら接地電極２に対し高
周波印加電極５に高周波電力を印加すると、両電極2,5
間にプラズマ放電が発生し、このプラズマ放電により被
処理物４がプロセス処理される。

この場合、高周波印加電極５中に、ヒータ７を埋設し
たヒータシース６が挿設されているので、ヒータ７はヒ
ータシース６を介して高周波印加電極５に接しており、
この電極５と当該電極５上の被処理物４の加熱は効率よ
く行えることになる。

また、高周波電源17により発生する高周波ノイズはヒ
ータ回路中のインダクタンス18と、フィルタ19によるノ
イズ除去回路23により除去されることになり、ヒータ７
またはヒータ電源26が高周波ノイズによって破壊される
ことがないばかりでなく、ノイズ除去回路23はシールド
ケース24に収められているので、高周波ノイズが外部装
置に悪影響を及ぼすこともない。

第２装置においては上記第１装置と同様の作用効果を
奏するだけでなく、高周波印加電極５中に、感温素子９
を埋設した感温素子シース８が埋設されているので、感
温素子９は感温素子シース８を介して高周波印加電極５
に接しており、この電極５及び被処理物４の加熱温度は
比較的高精度で検出できる。

また高周波ノイズによるヒータまたはヒータ電源26の
破壊のおそれがないこと，高周波ノイズが感温素子９の
電極温度検出信号に混入しないため、感温素子９が破損
することはなく、高周波印加電極５の加熱温度を感温素
子９により高精度に測定することができることからヒー
タ温度制御部22による高周波印加電極５の加熱温度の自
動制御が容易になるものである。

〔実施例〕

以下図面に基づいて本発明の実施例を説明する。

第１図は本発明装置の一実施例の構成を示す簡略断面
図、第２図は本発明におけるインダクタンスの一例を示
す斜視図である。

第１図において３は反応室（真空容器）で、ガス導入
口27と排気口28を有する。2,5はそれぞれ反応室３内に
対向して配設した接地電極（上部電極）と高周波印加電
極（下部電極）である。反応室３と接地電極２はアース
１に接続されている。高周波印加電極５上にはウェーハ
４がセットされており、当該電極５中にはヒータ７を埋
設したヒータシース６が挿設されている。

高周波印加電極５はフィーダ10により高周波マッチン
グユニット部15に接続され、このユニット部15に同軸ケ
ーブル16により高周波電極17が接続されており、高周波
電源17はアース１に接続されている。従って高周波印加
電極５には接地電極２に対し高周波電源17により高周波
電力が高周波マッチングユニット部15を介して印加され
る構成となっている。

ヒータ７に接続した２本のテトラフルオロエチレン被
覆線等のヒータ線を撚り合せたヒータ燃線11をトロイダ
ルコア12に巻回してインダクタンス18が形成されてい
る。例えば第２図示のように２個のトロイダルコア12を
合わせ、これにヒータ燃線11を約20回巻きしてなる。こ
のインダクタンス18に貫通形フィルタ19（C,Lのπ型で
構成される）を接続してノイズ除去回路23が構成され、
フィーダ10の部分及びこのノイズ除去回路23がシールド
ケース24に収められている。シールドケース24の外面に
は高周波マッチングユニット部15が取付けられており、
貫通形フィルタ19はシールドケース24に貫通状態で取付
けられている。

高周波印加電極５中には熱電対９を埋設した熱電対シ
ース８が挿設され、この熱電対９は熱電対素線14により
ノイズ対策用熱電対引出部13に接続されている。このノ
イズ対策用熱電対引出部13はシールドケース24に収めら
れ、貫通した状態で取付けられている。この引出部13に
接続した熱電対素線20とフィルタ19に接続したヒータケ
ーブル21はヒータ温度制御部22に接続され、このヒータ
温度制御部22にヒータ電源26が接続されている。

ヒータ温度制御部22は、熱電対９により高周波印加電
極５の加熱温度を検出し、この電極温度検出信号をノイ
ズ対策用熱電対引出部13を通して入力し、当該電極温度
検出信号に応じてヒータケーブル21,ノイズ除去回路23
を介してヒータ７に通電される通電量を調整し、高周波
印加電極５の加熱温度を自動制御するものである。

25はフィーダ10,ヒータシース６及び熱電対シース８
の反応室３より引出部に設けられた電気的絶縁兼真空シ
ール保持部である。

上記の構成においてガス導入口27より反応室３内に反
応ガスを導入し、排気口28より排気する。この反応ガス
の流通下で、ヒータ電源26によりヒータ温度制御部22,
ヒータケーブル21及びノイズ除去回路23を通してヒータ
７に通電し、高周波印加電極５を加熱する。この場合、
高周波印加電極５中に、ヒータ７を埋設したヒータシー
ス６が挿設されているので、ヒータ７はヒータシース６
を介して高周波印加電極５に接しており、この電極５と
当該電極５上のウェーハ４の加熱は効率よく行えること
になる。

高周波印加電極５の加熱温度は熱電対９により検出さ
れる。高周波印加電極５中に、熱電対９を埋設した熱電
対シース８が挿設されているので、熱電対９は熱電対シ
ース８を介して高周波印加電極５に接しており、この電
極５及び当該電極５上のウェーハ４の加熱温度は比較的
高精度で検出できる。この電極温度検出信号は熱電対素
線14,ノイズ対策用熱電対引出部13及び熱電対素線20を
通してヒータ温度制御部22に入力され、この電極温度検
出信号に応じてヒータケーブル21,ノイズ除去回路23を
通してヒータ７に通電される通電量が調整され、高周波
印加電極５及び当該電極５上のウェーハ４の加熱温度が
自動制御されることになる。

このように高周波印加電極５及びウェーハ４が自動温
度制御されている場合に接地電極２に対し高周波印加電
極５に高周波電源17により同軸ケーブル16,高周波マッ
チングユニット部15及びフィーダ10を通して高周波電力
を印加すると、両電極2,5間にプラズマ放電が発生し、
このプラズマ放電により高周波印加電極５上のウェーハ
４がプロセス処理されることになる。かくしてプラズマ
放電と高周波印加電極５の加熱制御を同時に行うことが
できる。

放電中に温度制御を行う際に問題となるのが高周波電
源17により発生する高周波ノイズである。この高周波電
源17により発生する高周波ノイズはヒータ回路中のイン
ダクタンス18と、フィルタ19によるノイズ除去回路23に
より除去されることになり、ヒータ７またはヒータ電源
26が高周波ノイズによって破壊されることがないばかり
でなく、ノイズ除去回路23はシールドケース24に収めら
れているので、高周波ノイズが外部装置に悪影響を及ぼ
すこともない。

また、熱電対回路にはノイズ対策用熱電対引出部13が
設けられているので、高周波ノイズが熱電対９の電極温
度検出信号に混入しないため、熱電対９が高周波ノイズ
により破損されることはなく、高周波印加電極５の加熱
温度を熱電対９により高精度に測定することができるこ
と、高周波ノイズによる熱電対９またはヒータ７あるい
はヒータ電源26の破壊のおそれがないことからヒータ温
度制御部22による高周波印加電極５の加熱温度の自動制
御が容易になるものである。

ヒータ電流が流れるヒータ線を撚り合せ、このヒータ
燃線11をトロイダルコア12に巻き付けてインダクタンス
18を形成することによりヒータ電流（数アンペア）によ
るトロイダルコア12の磁気飽和が防止できると共にヒー
タ回路に重畳する高周波ノイズを低減することができ
る。インダクタンス18とフィルタ19によりローパスフィ
ルタを構成しているので、高周波電源17により発生した
高周波ノイズが除去され、シールドケース24でシールド
しているため、外部に漏れることはない。

トロイダルコア12を用いることによりインダクタンス
18を小形にでき、このインダクタンス18とフィルタ19に
より形成されるノイズ除去回路23も小形にできる。

本実施例においては、ヒータパワーは少なくとも500W
まで安定して供給できる。ヒータ７はヒータシース６を
介して高周波印加電極５に接触しているので熱伝導がよ
く、約400℃まで昇温できる。

〔発明の効果〕

上述のように本発明の第１装置は、反応室３内に接地
電極２と高周波印加電極５を対抗して配設し、反応ガス
の流動下で、高周波印加電極５をヒータ７により加熱し
ながら接地電極２に対し高周波印加電極５に高周波電力
を印加することにより、被処理物４をプロセス処理する
ドライプロセス装置において、高周波印加電極５中に、
ヒータ７を埋設したヒータシース６を挿設し、このヒー
タ７に通電するヒータ燃線11をトロイダルコア12に巻回
してインダクタンス18を形成せしめ、このインダクタン
ス18にフィルタ19を接続してノイズ除去回路23を構成す
ると共に、このノイズ除去回路23をシールドケース24に
収めてなるので、ヒータ７はヒータシース６を介して高
周波印加電極５に接しており、熱伝導が良好となるた
め、高周波印加電極５と被処理物４の加熱を効率よく行
うことができる。また、高周波電源17により発生する高
周波ノイズはヒータ回路中のインダクタンス18とフィル
タ19によるノイズ除去回路23により除去されるので、ヒ
ータ７またはヒータ電源26を高周波ノイズにより破壊す
るおそれがないばかりでなく、ノイズ除去回路23はシー
ルドケース24に収められているので、高周波ノイズが外
部装置に悪影響を及ぼすことはない。

トロイダルコア12にヒータ燃線11を巻回して形成され
る小形のインダクタンス18と，小形のフィルタ19を用い
ることによりノイズ除去回路23を小形にでき、部品点数
も少なく、安価に実施できる。

また第２装置は第１装置において高周波印加電極５中
に、感温素子９を埋設した感温素子シース８を挿設し、
この感温素子９に接続したノイズ対策用感温素子引出部
13をシールドケース24に収め、このノイズ対策用感温素
子引出部13より得られる電極温度検出信号をヒータ温度
制御部22に入力してヒータ７への通電量を調整し、高周
波印加電極５の加熱温度を自動制御するように構成した
ので、第１装置と同様の作用効果を奏するだけでなく、
感温素子９は感温素子シース８を介して高周波印加電極
５に接しており、熱伝導が良好となるため、高周波印加
電極５及び被処理物４の加熱温度を比較的高精度で検出
できる。

また高周波ノイズによるヒータまたはヒータ電源26の
破壊のおそれがないこと，高周波ノイズが感温素子９の
電極温度検出信号に混入しないため、感温素子９が破損
することはなく、高周波印加電極５の加熱温度を感温素
子９により高精度に測定することができることからヒー
タ温度制御部22による高周波印加電極５の加熱温度の自
動制御が容易になるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例の構成を示す簡略断面
図、第２図は本発明におけるインダクタンスの一例を示
す斜視図である。 ２……接地電極、３……反応室、４……被処理物（ウェ
ーハ）、５……高周波印加電極、６……ヒータシース、
７……ヒータ、８……感温素子（熱電対）シース、９…
…感温素子（熱電対）、10……フィーダ、11……ヒータ
燃線、12……トロイダルコア、13……ノイズ対策用感温
素子（熱電対）引出部、14……感温素子（熱電対）素
線、15……高周波マッチングユニット部、16……同軸ケ
ーブル、17……高周波電源、18……インダクタンス、19
……（貫通形）フィルタ、20……感温素子（熱電対）素
線、21……ヒータケーブル、22……ヒータ温度制御部、
23……ノイズ除去回路、24……シールドケース、26……
ヒータ電源、27……ガス導入口、28……排気口。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】反応室（３）内に接地電極（２）と高周波
   印加電極（５）を対抗して配設し、反応ガスの流通下
   で、高周波印加装置（５）をヒータ（７）により加熱し
   ながら接地電極（２）に対し高周波印加電極（５）に高
   周波電力を印加することにより、被処理物（４）をプロ
   セス処理するドライプロセス装置において、高周波印加
   電極（５）中に、ヒータ（７）を埋設したヒータシース
   （６）を挿設し、このヒータ（７）に通電するヒータ燃
   線（11）をトロイダルコア（12）に巻回してインダクタ
   ンス（18）を形成せしめ、このインダクタンス（18）に
   フィルタ（19）を接続してノイズ除去回路（23）を構成
   すると共に、このノイズ除去回路（23）をシールドケー
   ス（24）に収めてなるドライプロセス装置における高周
   波印加電極の加熱装置。
2. 【請求項２】高周波印加電極（５）中に、感温素子
   （９）を埋設した感温素子シース（８）を挿設し、この
   感温素子（９）に接続したノイズ対策用感温素子引出部
   （13）をシールドケース（24）に収め、このノイズ対策
   用感温素子引出部（13）より得られる電極温度検出信号
   をヒータ温度制御部（22）に入力してヒータ（７）への
   通電量を調整し、高周波印加電極（５）の加熱温度を自
   動制御するように構成した特許請求の範囲第１項記載の
   ドライプロセス装置における高周波印加電極の加熱装
   置。