JP3040073B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents

プラズマ処理装置

Info

Publication number
JP3040073B2
JP3040073B2 JP8156580A JP15658096A JP3040073B2 JP 3040073 B2 JP3040073 B2 JP 3040073B2 JP 8156580 A JP8156580 A JP 8156580A JP 15658096 A JP15658096 A JP 15658096A JP 3040073 B2 JP3040073 B2 JP 3040073B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
plasma
container
insulator
sample
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP8156580A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH08339991A (ja
Inventor
哲徳 加治
敬 藤井
元彦 吉開
義直 川崎
正治 西海
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP8156580A priority Critical patent/JP3040073B2/ja
Publication of JPH08339991A publication Critical patent/JPH08339991A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3040073B2 publication Critical patent/JP3040073B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【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、特に半導体素子等の製造時の各種膜の成膜やエ
ッチング等に使用されるマイクロ波と交流バイアスを併
用したプラズマ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体素子の微細化、高集積化に伴って
微細化が進められている。従来の成膜やエッチング技術
に比べ、マイクロ波プラズマを用いた薄膜処理法は、微
細加工に適した方法としてすでに定評があるが、試料に
交流バイアスを印加すると、膜盾の改善、成膜やエッチ
ング処理形状の改善ができる点などが注目されている。
【0003】図11は、マイクロ波と高周波バイアスを
併用し、かつ磁場を用いてECRプラズマを発生させ
る、例えば、特開平2−127029号公報に記載のよ
うな従来例の概略を示す。1はマイクロ波発生器、2は
マイクロ波導入手段、3は石英ベルジャ、4は金属容
器、5はガス導入手段、6はバルブ、7は排気手段、8
はコイル、9は試料、10は試料を支持する第1の電
極、11はプラズマに電位を加えるために設置された第
2の電極、12は交流発生器である。
【0004】石英ベルジャ3と金属容器4により気密容
器が構成され、ガス導入手段5、バルブ6および排気手
段7とにより所定のガスを所定の圧力に設定しながらガ
スを流す。マイクロ発生器1から発生したマイクロ波
は、導波管や同軸線路等のマイクロ波導入手段2と、石
英ベルジャ3を経由して気密容器内に入力される。コイ
ル8の磁界とマイクロ波との相互作用である電子サイク
ロン共鳴(Electron Cyclotron Resonance, ECRと略す)
現象により、気密容器内のガスは効率よくプラズマ化さ
れる。プラズマ化されたイオン類は、第1の電極10と
第2の電極11間に加えられた交流により引きつけられ
試料面に方向性よく印加される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の装
置では、第2の電極は、絶縁物である石英ベルジャよ
り、マイクロ波入射部に対して遠い方に設置されてい
る。通常、金属汚染等をさけるため、周囲が石英ベルジ
ャで囲まれた内部において、主にマイクロ波が吸収され
プラズマ強度が強くなる様にコイルの強度の調整がなさ
れ、効率良く試料にラジカルやイオン等の入射がなされ
る様に構成される。この場合、第2の電極の周辺には拡
散されて来た弱いプラズマしか存在しない。このため、
強いプラズマと第2の電極間の電位差が増大し、プラズ
マと第1の電極もしくは試料との間の電位差が減じてし
まう。また、強いプラズマと第2の電極間の電位差は処
理条件やプラズマの拡散状態により変動する欠点があ
り、従って強いプラズマと第1の電極もしくは試料との
間の電位差も変動する欠点があった。本発明の目的は、
強いプラズマと第2の電極間の電位差を少なくし、強い
プラズマと第1の電極もしくは試料間に有効かつ変動す
ることなく安定に交流電圧を印加し、異方性プラズマ処
理を安定に行うことのできるプラズマ処理装置を提供す
ることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的は、ガス導入手
段および排気手段が接続され内部を所定圧力に設定維持
される気密容器と、前記気密容器から絶縁されて該気密
容器の内部に設置され且つ試料を支持する第一の電極
と、前記気密容器内に磁場を発生させるコイルと、前記
気密容器に接続され前記磁場との作用により該気密容器
内にプラズマを生成させるマイクロ波発生器と、前記プ
ラズマに電位を加えるために前記気密容器内に設置され
た第2の電極と、周波数がマイクロ波の周波数より低く
振幅を調整可能で前記第一の電極と前記第2の電極間に
高周波を印加する交流発生器とを具備し、前記磁場との
作用によって生成された拡散前のプラズマが接する前記
気密容器の一部もしくは該気密容器の内部の一部に絶縁
体を設けるとともに、前記磁場との作用によって生成さ
れた拡散前のプラズマに接する部分であって前記絶縁体
により周囲を囲まれた部分に前記第2の電極の少なくと
も一部を設置し、前記第2の電極内を通し前記第2の電
極上部からプラズマを生成する領域にガスを導入するこ
とにより、達成される。
【0007】第2の電極の表面を絶縁物により覆うこと
により金属汚染の影響を少なくすることが出来る。この
場合、第2の電極の表面を覆った絶縁物の厚さは、第2
の電極の周囲に設置された石英ベルジャ等の絶縁物の厚
さに比べ薄くすることにより、プラズマに電位を加える
機能を保有することが出来る。
【0008】周囲が石英ベルジャ等の絶縁物で囲まれた
部分、すなわち強いプラズマが生じている部分もしくは
強いプラズマにより近い部分に、第2の電極の少なくと
も一部を設置することにより、強いプラズマと第2の電
極間の電位差を少なく出来、強いプラズマと第1の電極
もしくは試料との間に有効にかつ変動することなしに交
流電圧を印加することが出来る。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施例を図
1により説明する。マイクロ波発生器1にて発生した
2.45GHzのマイクロ波電力は、導波管や同軸線路
等のマイクロ波導入手段2、石英ベルジャ3を経由して
気密容器内15に導入される。気密容器は、石英ベルジ
ャ3と金属容器4で構成され、ガス導入手段5、バルブ
6および排気手段7が接続されている。気密容器内15
には、試料9、金属容器4とは絶縁された、試料を支持
する第1の電極10、および第2の電極11が設置され
ている。マイクロ波の導入、コイル8およびガスによ
り、試料9より、マイクロ波導入部に近い部分で強いE
CRプラズマが発生する。第1の電極10と第2の電極
11間に高周波電源12および整合器14を介して、数
+KHz〜数+MHzの高周波を印加する。第2の電極
11は、周囲が石英ベルジャ3に囲まれた部分のプラズ
マが強い部分に設置されているため、強いプラズマと第
2の電極11間の電位差が低くなり、効率よくかつ変動
することなしに、プラズマと試料間に高周波を印加する
ことができる。この高周波の印加により、イオンの方向
性をそろえて、異方性でかつ高レートのエツチングが可
能となる。
【0010】図2,図3は、本発明の第2の実施例を示
すもので、第2の電極の構造例を示す。アルミ等の金属
の円環を用いる例である。電極11の表面積は試料9の
表面積に比べて大きい方が好ましい。なお、第2の電極
11としては、図3の断面図に示す様にアルミ等の金属
11−1の外側に数+〜数百マイクロメータの厚みの絶
縁物11−2(例えばアルミナ)で覆ったものを用いる
と、金属汚染を少なくしたり、プラズマによる金属の消
耗を少なくすることができる。
【0011】なお、図1のマイクロ波導入手段2には、
アイソレータや方向性結合器による入反射波のモニタ手
段等を含んでいる。
【0012】図4は、本発明の第3の実施例であり、ガ
ス導入手段5から出たガスは、ガスバッファ部13で均
一な圧力にした後、金属容器4に明けられた微小穴を通
過し、第2の電極11と石英ベルジャ3の内面で作られ
た空間を経由して気密容器内15に導入される。すなわ
ち第2の電極11の一部がガス導入路の1部を形成し、
第2の電極11の上部からガスが導入される様に構成し
ている。このようにすることにより強いプラズマの近く
に周囲から均一にガスを供給することが出来るので、均
一で強いプラズマを生成できる。
【0013】図5は、本発明の第4の実施例であり、第
2の電極の内部をガス導入路として用いる例を示す。図
4と同様の効果が得られる。なお、図4、図5共に、第
2の内部電極11を金属容器4と接して構成したもので
ある。図3で説明した様に、第2の電極11を絶縁物1
1−2で覆った場合には、金属容器4と第2の電極11
との接合部は金属同志の接合が形成される様に絶縁体を
一部除去する必要がある。
【0014】図6は、本発明の第5の実施例を示す。強
いプラズマと第2の内部電極11との間の電位差を更に
小さくするため、図7に概略図を示す様に試料9の上の
部分にメッシュ状金属を設置した例である。この場合電
子サイクロトロン共鳴を生じる磁場強度の部分(ECR
ポイント)の近くから避けて、試料9に近い側に第2の
電極11を設置すると共に、メッシュのピッチは、イオ
ンや粒子等の阻害にならない様10ミリメートル以上の
大きい値とした方が良い。
【0015】メッシュの形状としては、図7に示した矩
形状のものに限定されず、例えば、円周方向と半径方向
に金属を有するメッシュ等を用いることができる。図
6,図7ではECRポイントより試料9に近い場所にメ
ッシュを設置する場合を述べたが、マイクロ波の電磁界
に沿って金属、もしくは絶縁物を被覆した金属を設置す
れば、マイクロ波電磁界をあまり乱すことなく、ECR
ポイントに対して試料9より遠い部分にも第2の電極1
1の一部を設置することができる。なお、試料9の上の
部分に金属を設置すると、この金属による影が試料上に
転写される場合がある。この場合にはコイル8に交流電
流を重畳させてイオンを横方向にも移動させることによ
り回避できる。図6,図7の説明およびそれ以降に述べ
た内容の事項は、強い放電の生じる部分の周囲が絶縁体
で囲まれた装置に限らず、強い放電が生じる部分の周囲
が金属で囲まれた装置に対しても、同様に交流電力を効
率よくプラズマに印加することができる利点がある。
【0016】図8は、本発明の第6の実施例を示す。気
密容器は金属容器4と金属容器の一部の表面に設置され
た絶縁体3−1、マイクロ波導入のための石英板3−2
により構成される。周囲が絶縁体3−1に囲まれた気密
容器内の位置まで第2の電極11を挿入することによ
り、図1に示した効果と同様な効果が得られる。
【0017】図9は、本発明の第7の実施例を示す。第
1の電極10と試料9との間に絶縁物もしくは半導体に
よりなる誘電体16を設置し、試料9を静電気的に誘電
体16に吸引させる。いわゆる静電チャック状態を具備
させる場合の第1の電極10近傍の構成について示す。
誘電体16は高い誘電率のものが好ましい。第1の電極
10および誘電体16は、絶縁体17により、金属容器
4もしくはこれと同電位の部分と絶縁されている。誘電
体11の表面には図10のように凸凹を設け、ガス源1
8からヘリウム等のガスを導入し、誘電体16と試料9
との間の熱伝達を良くしている。第1の電極10もしく
は絶縁体17には、加熱もしくは冷却用の流体を通す管
を設けて、試料9の温度の制御を行なう。交流発生器1
2で発生した交流は整合器14及び整合器14中のコン
デンサ14−1を介して第1の電極10に加えられると
共に、静電チャック用高圧電源19も整合器14内に設
置されたインダクタンスや抵抗よりなる回路素子14−
2を介して同様に第1の電極10に加えられる。第2の
電極11は金属11−1とこれを覆った絶縁物11−2
で構成され、金属11−1は金属容器4に接している。
誘電体16や絶縁物11−2の部位で、交流に対して電
位差が発生するが、誘電体16や絶縁物11−2の構成
材料の比誘電率ξγとその厚さd(mm) をd/ξγ<<
1mmを満たす様にすることにより、交流の周波数が10
0kHz程度以上においては、その電位差を小さな値に
することができる。
【0018】これまでエッチング装置用に実施例を述べ
たが、スパッタ装置やCVD装置等の成膜装置にも同様
に適用出来る。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、強いプラズマと第2の
電極間の電位差を少なくでき、強いプラズマと第1の電
極もしくは試料間に有効かつ変動することなく安定に交
流電圧を印加することができるため、異方性プラズマ処
理が安定に行うことができる効果がある。更に、第2の
電極11の上部からガスが導入される様に構成している
ことにより、強いプラズマの近くに周囲から均一にガス
を供給することが出来るので、均一で強いプラズマを生
成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例のプラズマ処理装置の処
理室部縦断面構成図である。
【図2】本発明の第2の実施例のプラズマ処理装置の第
2の電極の斜視外観図である。
【図3】図2の第2の電極の縦断面図である。
【図4】本発明の第3の実施例のプラズマ処理装置の処
理室部縦断面構成図である。
【図5】本発明の第4の実施例のプラズマ処理装置の処
理室部部分縦断面構成図である。
【図6】本発明の第5の実施例のプラズマ処理装置の処
理室部縦断面構成図である。
【図7】図6の第2の電極の斜視外観図である。
【図8】本発明の第6の実施例のプラズマ処理装置の処
理室部縦断面構成図である。
【図9】本発明の第7の実施例のプラズマ処理装置の処
理室部縦断面構成図である。
【図10】図9の誘電体の平面図である。
【図11】プラズマ処理装置従来例の処理室部縦断面構
成図である。
【符号の説明】
1…マイクロ波発生器、2…マイクロ波導入手段、3…
石英ベルジャ、3−1…絶縁体、3−2…石英板、4…
金属容器、5…ガス導入手段、6…バルブ、7…排気手
段、8…コイル、9…試料、10…第1の電極、11…
第2の電極、12・・・交流発生器、13・・・ガスバッフ
ァ、14・・・整合器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉開 元彦 山口県下松市大字東豊井794番地 日立 テクノエンジニアリング株式会社笠戸事 業所内 (72)発明者 川崎 義直 山口県下松市大字東豊井794番地 株式 会社 日立製作所 笠戸工場内 (72)発明者 西海 正治 山口県下松市大字東豊井794番地 株式 会社 日立製作所 笠戸工場内 (56)参考文献 特開 昭60−103619(JP,A) 特開 平2−205020(JP,A) 特開 平2−211624(JP,A) 特開 平2−294483(JP,A) 実開 平2−67632(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/3065 H01L 21/205 H05H 1/46

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガス導入手段および排気手段が接続され内
    部を所定圧力に設定維持される気密容器と、前記気密容
    器から絶縁されて該気密容器の内部に設置され且つ試料
    を支持する第一の電極と、前記気密容器内に磁場を発生
    させるコイルと、前記気密容器に接続され前記磁場との
    作用により該気密容器内にプラズマを生成させるマイク
    ロ波発生器と、前記プラズマに電位を加えるために前記
    気密容器内に設置された第2の電極と、周波数がマイク
    ロ波の周波数より低く振幅を調整可能で前記第一の電極
    と前記第2の電極間に高周波を印加する交流発生器と
    具備し、前記磁場との作用によって生成された拡散前の
    プラズマが接する前記気密容器の一部もしくは該気密容
    器の内部の一部に絶縁体を設けるとともに、前記磁場と
    の作用によって生成された拡散前のプラズマに接する部
    分であって前記絶縁体により周囲を囲まれた部分に前記
    第2の電極の少なくとも一部を設置し、前記第2の電極
    内を通し前記第2の電極上部からプラズマを生成する領
    域にガスを導入することを特徴とするプラズマ処理装
    置。
JP8156580A 1996-06-18 1996-06-18 プラズマ処理装置 Expired - Fee Related JP3040073B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8156580A JP3040073B2 (ja) 1996-06-18 1996-06-18 プラズマ処理装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8156580A JP3040073B2 (ja) 1996-06-18 1996-06-18 プラズマ処理装置

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP12906491A Division JP3375646B2 (ja) 1991-05-31 1991-05-31 プラズマ処理装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08339991A JPH08339991A (ja) 1996-12-24
JP3040073B2 true JP3040073B2 (ja) 2000-05-08

Family

ID=15630876

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8156580A Expired - Fee Related JP3040073B2 (ja) 1996-06-18 1996-06-18 プラズマ処理装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3040073B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3314151B2 (ja) * 1998-01-05 2002-08-12 株式会社日立国際電気 プラズマcvd装置及び半導体装置の製造方法
JP4717186B2 (ja) * 2000-07-25 2011-07-06 株式会社アルバック スパッタリング装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPH08339991A (ja) 1996-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3375646B2 (ja) プラズマ処理装置
KR100542459B1 (ko) 플라즈마처리장치 및 플라즈마처리방법
KR101094123B1 (ko) 에칭 속도의 균일성을 향상시키기 위한 장치 및 방법
US6262538B1 (en) High density plasma tool with adjustable uniformity and stochastic electron heating for reduced gas cracking
JP2000323298A (ja) プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP3174981B2 (ja) ヘリコン波プラズマ処理装置
KR980012066A (ko) 플라즈마 처리장치
WO2001080297A1 (fr) Appareil de traitement au plasma
JP3499104B2 (ja) プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
US20190189396A1 (en) Plasma processing apparatus
JP3254069B2 (ja) プラズマ装置
JPH04279044A (ja) 試料保持装置
JP2000331996A (ja) プラズマ処理装置
JP3040073B2 (ja) プラズマ処理装置
JPS60154620A (ja) マイクロ波プラズマ処理方法及び装置
JPWO2019229784A1 (ja) プラズマ処理装置
JP3212253B2 (ja) プラズマ処理装置
JP2003077904A (ja) プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP3599670B2 (ja) プラズマ処理方法および装置
JP3043215B2 (ja) プラズマ発生装置
JPH08321493A (ja) プラズマ処理装置
JP4527833B2 (ja) プラズマ処理装置および方法
JP3112610B2 (ja) プラズマ発生装置
JP3687474B2 (ja) プラズマ処理装置
JP3192352B2 (ja) プラズマ処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090303

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100303

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110303

Year of fee payment: 11

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees