JP3045443B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプラズマ処理装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、被処理体、例えば半導体ウェ
ハなどを処理室内においてプラズマ処理するための装置
として、高周波（ＲＦ）を用いた平行平板形のプラズマ
処理装置が広く採用されている。処理室内に平行平板型
の２枚の電極が配置された反応性イオンエッチング（Ｒ
ＩＥ）装置を例にとってみると、いずれか一方の電極又
は両方の電極に高周波を印加することにより、両電極間
にプラズマを発生させ、このプラズマと被処理体との間
の自己バイアス電位差により、被処理体の処理面にプラ
ズマ流を入射させ、エッチング処理を行うように構成さ
れている。

【０００３】しかしながら、上記の平行平板型プラズマ
処理装置の如き従来型のプラズマ処理装置では、半導体
ウェハの超高集積化に伴い要求されるようなサブミクロ
ン単位、さらにサブハーフミクロン単位の超微細加工を
実施することは困難である。すなわち、かかるプロセス
をプラズマ処理装置により実施するためには、低圧雰囲
気において、高密度のプラズマを高い精度で制御するこ
とが重要であり、しかも、そのプラズマは大口径ウェハ
にも対応できる大面積で高均一なものであることが必要
である。また電極を用いたプラズマ処理装置では、プラ
ズマ発生時に電極自体が重金属汚染の発生源となってし
まい、特に超微細加工が要求される場合には問題となっ
ていた。

【０００４】このような技術的要求に対して、新しいプ
ラズマソースを確立するべく、これまでにも多くのアプ
ローチが様々な角度からなされてきており、たとえば欧
州特許公開明細書第３７９８２８号には、高周波アンテ
ナを用いる高周波誘導プラズマ発生装置が開示されてい
る。この高周波誘導プラズマ発生装置は、ウェハ載置台
と対向する処理室の一面を石英ガラスなどの絶縁体で構
成して、その外壁面にたとえば渦巻きコイルからなる高
周波アンテナを取り付け、この高周波アンテナに高周波
電力を印加することにより処理室内に高周波電磁場を形
成し、この電磁場空間内を流れる電子を処理ガスの中性
粒子に衝突させ、ガスを電離させ、プラズマを生成する
ように構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な高周波誘導方式のプラズマ処理装置を用いてプラズマ
処理を行う場合には、処理容器内で誘起されるプラズマ
密度が、特に半径方向に対して不均一になりやすく、特
にサブハーフミクロンの時代に入り超高精度のプラズマ
処理を行う場合には、処理容器内に高密度で均一、かつ
再現性のあるプラズマを立てる必要があることから、処
理容器内のプラズマ密度を高い精度で制御する技術の確
立が急務とされている。

【０００６】本発明は従来のプラズマ処理装置の有する
上記のような問題点に鑑みてなされてものであり、その
目的とするところは、高周波誘導プラズマによる処理装
置、すなわち処理室の外部に絶縁体を介して配置された
高周波アンテナに高周波電力を印加することによりその
処理室内に誘導プラズマを励起して、その処理室内に配
置された被処理体に所定の処理を施すプラズマ処理装置
を用いた場合であっても、高密度、高均一でかつ再現性
のプラズマを高い精度で制御することが可能であり、特
にエッチング処理に用いた場合に高い選択比を得ること
ができる、新規かつ改良されたプラズマ処理装置を提供
することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の第１の観点によれば、処理室の外部に絶縁体
を介して配置された高周波アンテナに高周波電力を印加
することによりその処理室内に誘導プラズマを励起し
て、その処理室内に配置された被処理体に所定の処理を
施すプラズマ処理装置であって、高周波アンテナの電位
を可変制御するための制御手段を設けたことを特徴とす
るプラズマ処理装置が提供される。

【０００８】さらに本発明の第２の観点によれば、処理
室の外部に絶縁体を介して配置された高周波アンテナに
高周波電力を印加することによりその処理室内に誘導プ
ラズマを励起して、その処理室内に配置された被処理体
に所定の処理を施すプラズマ処理装置であって、高周波
アンテナの途中に中間端子を設け、その中間端子と高周
波アンテナに対する高周波電力印加回路とを接続し、そ
の接続回路を流れる電流を可変制御するための制御手段
を設けたことを特徴とするプラズマ処理装置が提供され
る。

【０００９】

【作用】本発明の第１の観点によれば、高周波アンテナ
の電位を可変制御することにより、処理容器２内に生じ
るプラズマの電子温度を制御することができるので、た
とえばフロロカーボン系のガスと水素あるいはハイドロ
カーボン系のガスを用いてエッチング処理を行う場合
に、フッ素含有率の少ない高分子膜を堆積させることが
できるので、たとえば酸化シリコン膜の下地材料、たと
えばシリコンに対する高い選択比を得ることができる。

【００１０】本発明の第２の観点によれば、高周波アン
テナの途中に中間端子を設け、その中間端子と高周波ア
ンテナに対する高周波電力印加回路とを接続し、その接
続回路を流れる電流を可変制御するので、高周波アンテ
ナの中間端子の前後を流れる電流を調整することが可能
となり、その結果、高周波アンテナ周囲の交番磁界の大
きさも中間端子の前後で調整され、各アンテナ部位によ
り励起されるプラズマ密度を調整することが可能とな
る。特に渦巻き状コイルから成る高周波アンテナに対し
て適用した場合には、半径方向に対してプラズマ密度を
自由に調整することが可能となり、精度の高いプラズマ
処理を行うことができる。

【００１１】

【実施例】以下に添付図面を参照しながら本発明に基づ
いて構成されたプラズマ処理装置の好適な実施例につい
て詳細に説明する。

【００１２】図１に示すプラズマエッチング装置１は、
導電性材料、たとえばアルミニウムなどからなる円筒あ
るいは矩形状に成形された処理容器２を有しており、こ
の処理容器２の底部にはセラミックなどの絶縁板３を介
して、被処理体、たとえば半導体ウェハＷを載置するた
めの略円柱状の載置台４が収容されている。また載置台
４の載置面とほぼ対向する処理容器の頂部は絶縁材５、
たとえば石英ガラスやセラミックからなり、その絶縁材
５の外壁面に導体、たとえば銅板、アルミニウム、ステ
ンレスなどを渦巻きコイル状に形成した高周波アンテナ
６が配置されている。

【００１３】この高周波アンテナ６の両端子（内側端子
６ａおよび外側端子６ｂ）間には、図２に示すように、
中間端子６ｃが設けられており、それぞれの端子６ａ、
６ｂ、６ｃがマッチング回路８を介してプラズマ生成用
の高周波電源７に接続されている。かかる構成により、
内側端子６ａから中間端子６ｃに流れる電流ｉ₁と中間
端子６ｃから外側端子６ｂに流れる電流ｉ₂、さらに中
間端子６ｃからマッチング回路８に流れる電流ｉ₃との
間に、次式（１）で示される関係が形成される。 ｉ₁ ＝ ｉ₂ ＋ ｉ₃ （１）

【００１４】したがって、マッチング回路８により電流
ｉ₃の値を調整してやることにより、中間端子６ｃ前後
の電流値を制御し、各アンテナ部分を流れる電流の大き
さに応じた交番電界、したがってプラズマ密度を得るこ
とが可能となる。特に図２に示すように内側から外側に
展開する渦巻き状コイルアンテナを使用し、その途中に
中間端子６ｃを設けることにより、半径方向に対して内
側と外側とのプラズマ密度を可変制御することが可能と
なるので、処理容器内に高密度で均一なプラズマを再現
良く生成することができる。

【００１５】また本発明に基づいて設置される中間端子
の数は１つに限定されず、たとえば図３に示すように、
中間端子の数を２つに増やすことも可能であり、さらに
任意の数の中間端子を使用することができる。かかる構
成により所望の区間において所望の電流値、したがって
所望のプラズマ密度を得ることが可能となるので、より
高い精度でプラズマ密度を制御することが可能である。

【００１６】さらにまた本発明によれば、高周波回路を
絶縁トランスなどを用いてグランド電位から浮遊させて
その電位を調整したり、あるい高周波はアンテナ６と直
列に負荷回路素子を用いて、その負荷を調整することに
よって高周波アンテナ６の電位を可変制御することによ
り、処理容器２内に生じるプラズマの電子温度を制御す
ることができるので、特にエッチング処理を行う場合に
高い選択比を得ることが可能である。

【００１７】また図１に示すように、半導体ウェハなど
の被処理体Ｗを載置するための載置台４は、アルミニウ
ムなどにより円柱状に成形されたサセプタ支持台４ａ
と、この上にボルト４ｂなどにより着脱自在に設けられ
たアルミニウムなどよりなるサセプタ４ｃとから主に構
成されている。このようにサセプタ４ｃを着脱自在に構
成することにより、メンテナンスなどを容易に実施する
ことができる。

【００１８】上記サセプタ支持台４ａには、冷却手段、
たとえば冷却ジャケット９が設けられており、このジャ
ケット９にはたとえば液体窒素などの冷媒が冷媒源１０
より冷媒導入管１１を介して導入される。さらにジャケ
ット内を循環し熱交換作用により気化した液体窒素は冷
媒排出管１２より容器外へ排出される。かかる構成によ
り、たとえば−１９６℃の液体窒素の冷熱が冷却ジャケ
ット９からサセプタ４ｃを介して半導体ウェハＷにまで
伝熱され、その処理面を所望する温度まで冷却すること
が可能である。

【００１９】また略円柱形状に成形された上記サセプタ
４ｃ上面のウェハ載置部には、静電チャック１２がウェ
ハ面積と略同面積で形成されている。この静電チャック
１２は、例えば２枚の高分子ポリイミドフィルム間に銅
箔などの導電膜１３を絶縁状態で挟み込むことにより形
成され、この導電膜１３はリード線により可変直流高圧
電源１４に接続されている。したがってこの導電膜１３
に高電圧を印加することによって、上記静電チャック１
２の上面に半導体ウェハＷをクーロン力により吸着保持
することが可能なように構成されている。

【００２０】上記サセプタ支持台４ａおよびサセプタ４
ｃには、これらを貫通してＨｅなどの熱伝達ガス（バッ
ククーリングガス）をガス源１５から半導体ウェハＷの
裏面やサセプタ４ｃを構成する各部材の接合部などに供
給するためのガス通路１６が形成されている。また上記
サセプタ４ｃの上端周縁部には、半導体ウェハＷを囲む
ように環状のフォーカスリング１７が配置されている。
このフォーカスリング１７は反応性イオンを引き寄せな
い高抵抗体、たとえばセラミックや石英ガラスなどから
なり、反応性イオンを内側の半導体ウェハＷにだけ効果
的に入射せしめるように作用する。

【００２１】さらに上記サセプタ４ｃには、マッチング
用コンデンサ１８を介して高周波電源１９が接続されて
おり、処理時にはたとえば２ＭＨｚの高周波電力をサセ
プタ４ｃに印加することにより、プラズマとの間にバイ
アス電位を生じさせプラズマ流を被処理体の処理面に効
果的に照射させることが可能である。上記サセプタ４ｃ
の上方には、石英ガラスまたはセラミックスなどからな
るガス供給手段２０が配置されている。このガス供給手
段２０は、上記サセプタ４ｃの載置面と略同面積の中空
円板形状をしており、その上部には上記絶縁材５の略中
央を貫通してガス供給手段２０の中空部に連通するガス
供給管２１が取り付けられている。ガス供給手段２０の
下面２２には多数の小孔２３が穿設されており、エッチ
ングガスを下方の処理空間に均一に吹き出すように構成
されている。また上記ガス供給手段２０の中空部には、
中央部にガス供給管２１に向かって突出する突起部２５
が設けられたバッファ円板２６が設けられており、ガス
源２７ａ、２７ｂよりマスフローコントローラ２８を介
して供給されるエッチングガスの混合を促進するととも
に、より均一な流量で処理室内にガスが吹き出すように
構成されている。さらにまた、上記ガス供給手段２０の
下面２２の周囲にはガスを被処理体の処理面に集中させ
るように作用する環状突起２９が下方に向けて取り付け
られている。

【００２２】また、上記処理容器２の底部壁には排気管
３０が接続されて、この処理容器２内の雰囲気を図示し
ない排気ポンプにより排出し得るように構成されるとと
もに、中央部側壁には図示しないゲートバルブが設けら
れており、このゲートバルブを介して半導体ウェハＷの
搬入搬出を行うように構成されている。

【００２３】さらに、上記静電チャック１２と冷却ジャ
ケット９との間のサセプタ下部にはヒータ固定台３１に
収容された温調用ヒータ３２が設けられており、この温
調用ヒータ３２へ電力源３３より供給される電力を調整
することにより、上記冷却ジャケット９からの冷熱の伝
導を制御して、半導体ウェハＷの被処理面の温度調節を
行うことができるように構成されている。

【００２４】次に、上記のように構成された処理装置の
制御系の構成について説明する。上記処理容器２の一方
の側壁には石英ガラスなどの透明な材料から構成される
透過窓３４が取り付けられており、処理室内の光を光学
系３５を介して光学センサ３６に送り、処理室内から発
生する発光スペクトルに関する信号を制御器３７に送る
ことができるように構成されている。また上記処理容器
２には処理室内の圧力などの諸条件の変化を検出するた
めのセンサ３８が取り付けられており、処理室内の圧力
に関する信号を制御器３７に送ることができるように構
成されている。制御器３７は、これらのセンサからのフ
ィードバック信号あるいは予め設定された設定値に基づ
いて、制御信号を、プラズマ発生用高周波電源７、バイ
アス用高周波電源１５、冷媒源１０、温調用電源３３、
バッククーリング用ガス源１５、処理ガス用マスフロー
コントローラ２８などに送り、たとえば本発明に即して
言えば高周波アンテナの電位を可変制御したり、あるい
は中間端子の前後の電流値を可変制御することにより、
プラズマ処理装置の動作環境を最適に調整することが可
能である。

【００２５】次に、図４に基づいて、上記プラズマ処理
装置の製造工程における構成について説明する。なお、
すでに説明したプラズマ処理装置と同じ構成については
同一番号を付することによりその詳細な説明は省略す
る。

【００２６】図示のように、本発明を適用可能な高周波
誘導プラズマ処理装置１の処理容器２の一方の側壁に
は、開閉自在に設けられたゲートバルブ３９を介して隣
接するロードロック室４０が接続されている。このロー
ドロック室４０には、搬送装置４１、たとえばアルミニ
ウム製のアームを導電性テフロンによりコーティングし
て静電対策が施された搬送アームが設けられている。ま
た上記ロードロック室４０には、底面に設けられた排気
口より排気管４２が接続され、真空排気弁４３を介して
真空ポンプ４４により真空引きが可能なように構成され
ている。

【００２７】上記ロードロック室４０の側壁には、開閉
自在に設けられたゲートバルブ４５を介して隣接するカ
セット室４６が接続されている。このカセット室４６に
は、カセット４７を載置する載置台４８が設けられてお
り、このカセット４７は、たとえば被処理体である半導
体ウェハＷ２５枚を１つのロットとして収納することが
できるように構成されている。また上記カセット室４６
には、底面に設けられた排気口より排気管４９が接続さ
れ、真空排気弁５０を介して真空ポンプ４４により室内
を真空引きが可能なように構成されている。また上記カ
セット室４６の他方の側壁は、開閉自在に設けられたゲ
ートバルブ５１を介して大気に接するように構成されて
いる。

【００２８】次に上記のように構成されたプラズマ処理
装置１の動作について簡単に説明する。まず、大気との
間に設けられたゲートバルブ５１を開口して、被処理体
Ｗを収納したカセット４７が図示しない搬送ロボットに
より、カセット室４６の載置台４８の上に載置され、上
記ゲートバルブ５１が閉口する。上記カセット室４６に
接続された真空排気弁５０が開口して、真空ポンプ４４
により上記カセット室４６が真空雰囲気、たとえば１０
^-1Ｔｏｒｒに排気される。

【００２９】ついで、ロードロック室４０とカセット室
４６の間のゲートバルブ４５が開口して、搬送アーム４
１により被処理体Ｗが上記カセット室４６に載置された
カセット４７より取り出され、保持されて上記ロードロ
ック室４０へ搬送され、上記ゲートバルブ４５が閉口す
る。上記ロードロック室４０に接続された真空排気弁４
３が開口して、真空ポンプ４４により上記ロードロック
室４０が真空雰囲気、たとえば１０^-3Ｔｏｒｒに排気さ
れる。

【００３０】ついで、ロードロック室４０と処理容器２
との間のゲートバルブ３９が開口して、上記搬送アーム
４１により被処理体Ｗが上記処理容器２へ搬送され、サ
セプタ４ｃ上の図示しないプッシャーピンに受け渡さ
れ、上記搬送アーム４１がロードロック室４０に戻った
後、ゲートバルブ３９が閉口する。その後、静電チャッ
ク１２に高圧直流電圧を印加し、プッシャーピンを下げ
て被処理体Ｗを静電チャック１２上に載置することによ
り半導体ウェハＷがサセプタ４ｃ上に載置固定される。
この間上記処理容器２内は、真空排気弁５２を開口する
ことにより、真空ポンプ４４を介して真空雰囲気、たと
えば１０^-5Ｔｏｒｒに排気されている。

【００３１】さらに、半導体ウェハＷの裏面および載置
台４の各接合部に伝熱用のバッククーリング用ガスを供
給しながら、冷却ジャケット９から冷熱を供給し、半導
体ウェハＷの処理面を所望の温度にまで冷却する。しか
る後、ガス供給手段２０を介してＣＨＦ₃などの処理ガ
スを処理容器２内に導入し、本発明に基づいてダミーウ
ェハを用いて予め求められた最適なエッチング速度を得
るために最適な圧力雰囲気に到達したことが圧力センサ
３８により検出された後、高周波電源７からマッチング
回路８を介して高周波アンテナに、たとえば１３．５６
ＭＨｚの高周波電力が印加されることにより処理容器２
内にプラズマを励起し、さらに載置台４にバイアス電位
をかけることにより、被処理体Ｗに対してたとえばエッ
チングなどのプラズマ処理が施される。その際に、処理
室の内壁を５０℃〜１００℃、好ましくは６０℃〜８０
℃に加熱することにより、処理容器の内壁への反応生成
物の付着を防止することができる。

【００３２】プラズマ処理時には、本発明によれば、処
理容器内の環境を監視しているセンサ３６、３８からの
フィードバック信号あるいは予め設定された値に基づい
て、制御器より高周波電源７あるいはマッチング回路８
に制御信号が送られて、高周波アンテナ６の電位が可変
制御され、あるいは高周波アンテナ６の中間端子前後の
電流値が可変制御されて、処理容器２内のプラズマが高
密度かつ均一な状態に保持され、最適な処理条件に保持
される。このようにして、制御装置３７により所定のエ
ッチングが終了したと判断され、高周波エネルギーの印
加が停止されるとともに処理ガスの供給も停止され、プ
ラズマ処理動作が終了する。

【００３３】ついで、上記処理容器２内の処理ガスや反
応生成物を置換するために、窒素などの不活性ガスを上
記処理容器２内に導入するとともに、真空ポンプ４４に
よる排気が行われる。上記処理容器２内の残留処理ガス
や反応生成物が十分に排気された後に、上記処理容器２
の側面に設けられたゲートバルブ３９が開口され、隣接
するロードロック室４０より搬送アーム４１が処理容器
２内の被処理体Ｗの位置まで移動し、プッシャーピンに
より載置台４から持ち上げられた被処理体Ｗを受け取
り、上記ロードロック室４０に搬送し、上記ゲートバル
ブ３９を閉口する。このロードロック室４０において、
被処理体Ｗはヒータにより室温、たとえば１８℃まで昇
温され、その後上記ロードロック室４０よりカセット室
４６を介して大気に搬出されることにより一連の動作を
終了する。

【００３４】次に図５ないし図１４を参照しながら、処
理容器２内に高周波アンテナ６を介して励起されるプラ
ズマの状態を最適に制御するための様々な装置構成に関
する実施例について説明する。なお本明細書に添付され
る各図面において、同一の機能を有する構成要素につい
ては同一の参照番号を付することにより詳細な説明は省
略することにする。

【００３５】図５には、絶縁材５の外壁面に取り付けら
れる高周波アンテナ６の他の実施例が示されている。こ
の実施例においては、渦巻きコイルからなる高周波アン
テナ６の一部が２重巻き（部分Ａ）にされ、その重複部
分Ａからより強い電磁場を形成することが可能なように
構成されている。このように、中間端子６ｃに加えてさ
らに渦巻きコイルの巻き数を部分的に可変にすることに
より、処理容器２内に励起されるプラズマの密度分布を
より高い精度で調整することができる。なお図示の例で
は、高周波アンテナ６の重複部分を外周部分に設定した
が、重複部分は必要なプラズマの密度分布に応じて高周
波アンテナ６の任意の部分に設定することが可能であ
る。また図示の例では、高周波アンテナ６の重複部分を
単に２重巻きに構成したが、必要なプラズマの密度分布
に応じて任意の巻き数に設定することが可能である。

【００３６】図６には、処理容器２の内部に、載置台４
を囲むように同間隔で放射状にたとえばアルミニウム製
の第２の電極５３ａ、５３ｂを配置した実施例が示され
ている。これらの電極５３ａ、５３ｂにはそれぞれマッ
チング回路５４ａ、５４ｂを介して高周波電源５５ａ、
５５ｂが接続されている。かかる構成により、載置台４
に印加されるバイアス用高周波エネルギに加えて、被処
理体Ｗの被処理面を半径方向外周から同間隔で放射状に
囲む第２の電極５３ａ、５３ｂにもバイアス用高周波エ
ネルギを印加することが可能なので、各高周波エネルギ
の大きさ、振幅、位相、周波数などを調整することによ
り、処理容器２内に励起されるプラズマの状態を最適に
制御することが可能である。

【００３７】図７には、処理容器２の内部に、ガス供給
手段２０のガス吹き出し面の下方かつ載置台４の上方に
たとえばシリコンまたはアルミニウムからなるメッシュ
状の電極５６が配置された実施例が示されている。この
電極５６には可変電源５７が接続されており、適当な電
流をこの電極５６に流すことにより、処理容器２内に高
周波アンテナ６の作用により形成された電界の分布を制
御し、処理容器２内に所望の密度分布を有するプラズマ
を励起することが可能となる。

【００３８】また図１に示す実施例においては、処理容
器２の上面に石英ガラスなどの絶縁材５を介して高周波
アンテナ６を配しているが、本発明はかかる実施例に限
定されない。たとえば図８に示すように、処理容器２の
側壁の一部を石英ガラスやセラミックスなどの絶縁材５
８から構成し、その絶縁材５８の外壁面に第２の高周波
アンテナ５９を取り付けた構成を採用することも可能で
ある。これらの第２の高周波アンテナ５９は好ましくは
同間隔で放射状に配置され、マッチング回路６０を介し
て接続された高周波電源６１より高周波エネルギを印加
することが可能なように構成されている。かかる構成に
より処理容器２の側壁部分からもプラズマを励起するこ
とが可能となるので、各アンテナに印加される高周波エ
ネルギを調整することにより、高密度で均一なプラズマ
を所望の密度分布で処理容器２内に発生させることが可
能となり、より精度の高いプラズマ処理が可能となる。

【００３９】また図９に示すように載置台４の一部を石
英ガラスなどの絶縁材６２から構成し、その下面に高周
波アンテナ６３を配し、マッチング回路６７を介して接
続された高周波電源６８より高周波エネルギを高周波ア
ンテナ６３に印加する構成とすることも可能である。か
かる構成によって処理容器２の載置台４の下面からもプ
ラズマを励起することが可能となるので、各アンテナに
印加される高周波エネルギを調整することにより、高密
度で均一なプラズマを所望の密度分布で処理容器２内に
発生させることが可能となり、より精度の高いプラズマ
処理が可能となる。

【００４０】また図１０に示すように載置台４の上面周
囲に配置されるフォーカスリングを石英ガラスやセラミ
ックスなどの絶縁材６９から構成し、その周囲に高周波
アンテナ７０を配し、その高周波アンテナ７０にマッチ
ング回路７１を介して接続された高周波電源７２より高
周波エネルギを印加する構成とすることも可能である。
かかる構成によって処理容器２の載置台４の周囲からも
プラズマを励起することが可能となるので、各アンテナ
に印加される高周波エネルギを調整することにより、高
密度で均一なプラズマを所望の密度分布で処理容器２内
に発生させることが可能となり、より精度の高いプラズ
マ処理が可能となる。

【００４１】またＬＣＤなどの比較的大面積の被処理体
をプラズマ処理する場合には、図１１に示すように複数
の高周波アンテナ７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７５ｄを処
理容器２の上面に配置された絶縁材５の外壁部に取り付
け、それぞれの高周波アンテナにマッチング回路７５
ａ、７５ｂ、７５ｃ、７５ｄを介して接続された高周波
電源７６ａ、７６ｂ、７６ｃ、７６ｄより高周波エネル
ギを印加する構成を採用することも可能である。かかる
構成により、比較的大面積の被処理体を処理する大型の
処理容器２であっても高密度で均一な高周波プラズマを
励起することが可能となる。

【００４２】また上記実施例においては、被処理体Ｗを
載置台４の上面に載置して、処理容器２の上面に配置さ
れた高周波アンテナ６によりプラズマを励起する構成を
採用しているが、本発明はかかる構成に限定されない。
たとえば、図１２に示すようなフェイスダウン方式を採
用することも可能である。この装置構成は、図１に示す
処理装置の各構成要素をほぼ天地逆転して配置したもの
であり、図１に示す各構成要素と同一の機能を有するも
のについては同一の参照番号を付するとともに、図１の
構成要素と識別するために「’」を付して示すことにす
る。ただし図１２に示すフェイスダウン方式の装置の場
合には、被処理体Ｗを下方から支持するための上下動可
能な支持機構７６および被処理体Ｗを静電チャック１２
より外すための上下動可能なプッシャーピン機構７７を
設けることが好ましい。かかる構成を採用することによ
り、被処理体Ｗの処理面を微粒子などの汚染から保護す
ることが可能なので、歩留まりおよびスループットのよ
り一層の向上を図ることができる。

【００４３】あるいは図１３に示すように、略円筒形状
の処理容器２”を垂直方向に配置し、その両面に絶縁材
５”を配し、各絶縁材５”の外壁面にそれぞれ高周波ア
ンテナ６”を取り付ける構成とし、処理容器２”の中央
に略垂直に配置された載置台４”の両面に静電チャック
１２”を介して被処理体Ｗを吸着固定する構成を採用す
ることも可能である。なお図１３に示す装置の各構成要
素は、図１に示す処理装置の各構成要素とほぼ同様のも
のであり、図１に示す各構成要素と同一の機能を有する
ものについては同一の参照番号を付するとともに、図１
の構成要素と識別するために「”」を付して示すことに
する。かかる構成を採用することにより、複数の被処理
体Ｗを同時に処理することが可能となるとともに、被処
理体Ｗの被処理面が垂直に配されるので、被処理面が微
粒子などの汚染から保護され、歩留まりおよびスループ
ットのより一層の向上を図ることができる。

【００４４】図１４には、本発明に基づくプラズマ処理
装置のさらに別の実施例が示されている。この実施例に
おいては、サセプタ４が処理容器２の壁面とは完全に別
体として、すなわち上下動可能な昇降機構７８の上に載
置され、サセプタ４に冷熱源や伝熱ガスを供給する管路
または各種電気的回線はこの昇降機構７８の内部に配置
されている。かかる構成を採用することにより、サセプ
タ４の被処理面をプラズマ発生源である高周波アンテナ
６に対して上下動させ調整することにより、最適なプラ
ズマ密度分布を有する空間に被処理面を移動させて処理
を行うことが可能となる。

【００４５】以上本発明の好適な実施例について、プラ
ズマエッチング装置を例に挙げて説明したが、本発明は
かかる実施例に限定されることなく、プラズマＣＶＤ装
置、プラズマアッシング装置、プラズマスパッタ装置な
どの他のプラズマ処理装置にも適用することが可能であ
り、被処理体についても半導体ウェハに限らずＬＣＤ基
板その他の被処理体にも適用することが可能である。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１の観
点によれば、高周波アンテナの電位を可変制御すること
により、処理容器内に生成されるプラズマの電子温度を
制御することができるので、特にエッチング処理に用い
た場合に、高い選択比を得ることができる。

【００４７】また本発明の第２の観点によれば、高周波
アンテナの中間端子の前後を流れる電流値を可変制御す
ることにより、各アンテナ部位の対応するプラズマ密度
を調整することができるので、処理容器内のプラズマを
高密度、均一に制御することができる。特に渦巻き状コ
イルからなる高周波アンテナの場合には、半径方向に対
してプラズマ密度を最適に制御することができるので、
被処理体の処理面に対して均一なプラズマ流を照射する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づいて構成されたプラズマ処理装置
の一実施例に関する概略的な断面図である。

【図２】本発明に基づいて中間端子が設置された高周波
アンテナの一実施例に関する平面図である。

【図３】本発明に基づいて中間端子が設置された高周波
アンテナの一実施例に関する平面図である。

【図４】図１に示すプラズマ処理装置を組み込んだ製造
システムの構成図である。

【図５】さらに別の構成の高周波アンテナを取り付けた
処理装置の実施例を示す概略的な断面図である。

【図６】処理容器内に第２の電極を取り付けた処理装置
の実施例を示す概略的な断面図である。

【図７】処理容器内に第２の電極を取り付けた処理装置
の他の実施例を示す概略的な断面図である。

【図８】処理容器の側壁に第２の高周波アンテナを取り
付けた処理装置の実施例を示す概略的な断面図である。

【図９】処理容器の載置台内に第２の高周波アンテナを
取り付けた処理装置の実施例を示す概略的な断面図であ
る。

【図１０】処理容器の載置台のフォーカスリングの周囲
に第２の高周波アンテナを取り付けた処理装置の実施例
を示す概略的な断面図である。

【図１１】処理容器の絶縁材の外壁面に複数の高周波ア
ンテナを配した処理装置の実施例を示す概略的な断面図
である。

【図１２】フェイスダウン方式処理装置の実施例を示す
概略的な断面図である。

【図１３】被処理体を垂直に配した処理装置の実施例を
示す概略的な断面図である。

【図１４】載置台を処理容器と別体に構成した処理装置
の実施例を示す概略的な断面図である。

【符号の説明】

１ プラズマ処理装置 ２ 処理容器 ４ 載置台 ５ 絶縁材 ６ 高周波アンテナ ６ｃ 中間端子 ７ 高周波電源 ８ マッチング回路 ２０ ガス供給手段 ３４ 透過窓 ３６ 光学センサ ３７ 制御器 ３８ 圧力センサ Ｗ 半導体ウェハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｃ２３Ｆ 4/00 Ｃ２３Ｆ 4/00 Ｃ Ｈ０１Ｌ 21/203 Ｈ０１Ｌ 21/203 Ｓ 21/205 21/205 21/3065 21/302 Ｂ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理室の外部に絶縁体を介して配置され
   た高周波アンテナに高周波電力を印加することによりそ
   の処理室内に誘導プラズマを励起して、その処理室内に
   配置された被処理体に所定の処理を施すプラズマ処理装
   置であって、 前記高周波アンテナの電位を可変制御するための制御手
   段を設けたことを特徴とする、プラズマ処理装置。
2. 【請求項２】 処理室の外部に絶縁体を介して配置され
   た高周波アンテナに高周波電力を印加することによりそ
   の処理室内に誘導プラズマを励起して、その処理室内に
   配置された被処理体に所定の処理を施すプラズマ処理装
   置であって、 前記高周波アンテナの途中に中間端子を設け、その中間
   端子と前記高周波アンテナに対する高周波電力印加回路
   とを接続し、その接続回路を流れる電流を可変制御する
   ための制御手段を設けたことを特徴とする、プラズマ処
   理装置。