JP3046018B1 - 高周波合成装置型プラズマ処理装置 - Google Patents

高周波合成装置型プラズマ処理装置

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JP3046018B1
JP3046018B1 JP11064612A JP6461299A JP3046018B1 JP 3046018 B1 JP3046018 B1 JP 3046018B1 JP 11064612 A JP11064612 A JP 11064612A JP 6461299 A JP6461299 A JP 6461299A JP 3046018 B1 JP3046018 B1 JP 3046018B1
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uhf
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己拔 篠原
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Abstract

【要約】 【課題】ウェーファー面上のプラズマの電子密度および
その分布を均一にし、ターゲットバイアスの制御を行う
ために3周波(UHF、HF、MF)の高周波電力を用
い、各周波数の干渉が発生し難いプラズマ処理装置。 【解決手段】UHF帯周波数F1と、HF帯周波数F2
の高周波電力を同時に一方の電極に加え、他方の電極に
MF帯周波数F3の高周波電力を加えるプラズマ処理装
置において、各周波数の電力の3つの入力端子、2つの
出力端子、および各周波数に対応する分波器を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は半導体製造装置のC
VD、プラズマアッシャー、エッチング等に用いる高周
波合成装置型プラズマ処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体ウェーファーのCVD、プラズマ
アッシャー、エッチング等において、高周波プラズマが
現在一般的に使用されている。よく知られているよう
に、プラズマとはイオン、電子、中性粒子を含む電離し
た気体で全体として中性であるものをいう。
【0003】最近半導体ウェーファーの大型化や大面積
化の要求が高まっており、これに対応するプラズマ発生
装置が求められている。大面積のウェーファーの表面処
理においては、ウェーファー 面上のプラズマの電子密
度が均一であることが望ましく、そのためにはウェーフ
ァー面上の電磁界強度の分布を均一にすることが必要で
ある。
【0004】従来のプラズマ発生装置では、ウェーファ
ー 面上のプラズマの電子密度およびその分布の均一
化、ターゲットに与えるDCバイアス値等の問題を克服
する努力がなされている。その手段の一つとして、一方
の電極に周波数F1(UHF帯)および周波数F2(H
F帯)の高周波電力を加え、他方の電極に周波数F3
(MF帯)の高周波電力を加えるプラズマ処理装置が考
えられている。しかしながら、このプラズマ処理装置に
おいては、各周波数の干渉が発生し、各々の制御がきわ
めて難しくなり実現不可能となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題を
解決するために提案されたもので、ウェーファー 面上
のプラズマの電子密度およびその分布を均一にし、ター
ゲットバイアスの制御を行うために3周波(UHF、H
F、MF)の高周波電力を用い、かつ各周波数の干渉が
発生し難い高周波合成装置型プラズマ処理装置を提供す
ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明は、UHF帯周波数F1の高周波電力とHF
帯周波数F2の高周波電力とを同時に一方の電極に加
え、他方の電極にMF帯周波数F3の高周波電力を加え
るプラズマ処理装置において、前記他方の電極とF3の
電源との間に、F3の電力を通過させ、前記F1および
F2の電力を遮断するローパスフィルターを有し、前記
一方の電極とF1の電源との間の伝送回路にF1の電力
を通過させ、前記F2およびF3の電力を遮断するフィ
ルタを有し、さらに前記一方の電極とF2の電源との間
の伝送回路にF2の電力を通過させ、F1およびF3の
電力を遮断するフィルタを有する分波器を備え、各周波
数の高周波電力の干渉が発生し難くなるようにしたこと
を特徴とする高周波合成装置型プラズマ処理装置であ
る。
【0007】本発明の特徴とする前記分波器に用いるフ
ィルタは、バンドパスフィルタでもよいが、周波数帯に
よりさまざまな形式のものが考えられる。以下本発明に
用いる分波器の一例を挙げれば、 1、UHF帯周波数F1の高周波電力、HF帯周波数F
2の高周波電力およびMF帯周波数F3の3周波の高周
波電力のそれぞれの入力端子と、 2、上記F1とF2の合成電力をプラズマチャンバーに
加える合成電力出力端子および上記F3電力をプラズマ
チャンバーに加える出力端子とを備え、 3、F1入力端子と該合成電力出力端子間を同軸線路で
構成し、内導体に直列に入れたUHFチョーク構造の共
振器と、 4、F1入力端子側に設けたλ/4短絡線路と、 5、F2入力端子側の近くにMFを短絡するように設け
たMF用直列共振回路と、 6、F2入力端子と合成電力出力端子との間にUHF帯
F1電力を阻止する如く動作するλ/4チョークと、 7、さらに、MF帯周波数F3電力の出力端子側にF
1、F2信号を阻止し、MF帯周波数F3信号を通過さ
せるロ−パスフィルタを設けた合成器とを有する。
【0008】本発明による上記高周波合成装置型プラズ
マ処理装置においてはさらに、F1入力端子にUHF用
同軸オートマッチング装置を設け、F2入力端子にHF
用LCオートマッチング装置を設け、F3入力端子にM
F用LCオートマッチング装置を設けることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下本発明に係るプラズマ処理装
置について、図を参照して具体的に説明する。図1は本
発明によるプラズマ処理装置の動作原理を説明するため
の回路構成図である。図1において、1は本発明に用い
る分波器である。2はプラズマチャンバーで、電極3お
よび4を備える。プラズマチャンバ2は電力の入力端子
5および6を有し、5はUHF帯周波数F1とHF帯周
波数F2の合成電力の入力端子、6はMF帯周波数F3
の電力の入力端子である。
【0010】分波器1は、UHF帯周波数F1電力の入
力端子12、HF帯周波数F2電力の入力端子13およ
びMF帯周波数F3電力の入力端子14を、またF1と
F2との合成電力の出力端子7およびF3電力の出力端
子16を備える。
【0011】さらに分波器1は、上記3つの電力の周波
数の干渉を発生し難くするように、UHFチョーク8、
短絡用λ/4チョーク9、UHFλ/4短絡線路10お
よびMF直列共振回路11を有し、 MF帯周波数F3
の電力は端子14からMF用ローパスフィルタ15を経
て、出力端子16からプラズマチャンバ2の端子6に入
力される。
【0012】図1により上記分波器の各フィルタの動作
原理を説明する。8はUHFチョーク(共振器)で、U
HF波に対し低い直列インピーダンスとなり、端子12
に入力されるUHF波を通過させるが、UHFλ/4短
絡線路(内導体)10の先端は外導体に接続(即ち接
地)されているので、HF波、MF波に対してUHFチ
ョーク8が高インピーダンス、UHFλ/4短絡線路1
0が低インピーダンスとなり、HF波、MF波はUHF
入力端子12へは通過できない。一方上記のように、U
HF入力端子12に入力したUHF波は、UHFλ/4
短絡線路10およびUHFチョーク8を通過するが、短
絡用λ/4チョーク9によりHF入力端子13には出力
されない。
【0013】11はMF直列共振回路であり、この回路
(内導体)の先端は接地されているのでMF波は遮断さ
れるが端子13に入力されるHF波は通過させる。9は
短絡用UHFλ/4チョークであり、UHF波に対し内
導体を低インピーダンスにして遮断するが、HF波、M
F波は通過させる。
【0014】HF入力端子13に入力したHF波は、M
F直列共振回路11、λ/4チョーク9を通過するが、
UHFチョーク8によりUHF入力端子12に出力され
ない。また、MF入力端子14から入力したMF波は、
UHFチョーク8によりUHF入力端子12に出力され
ず、短絡用λ/4チョーク9を通過し、MF直列共振回
路11によりHF入力端子13にも出力されない。ま
た、UHF波およびHF波は15のローパスフィルタに
よりMF入力端子14に出力されない。
【0015】上記の動作により、UHF、HF、MFの
入力端子はお互いに影響なく電力を印加できることにな
る。各周波数の入力に対しては、上記リアクタンスを含
んでおりオートマッチング装置で整合させることができ
るので問題ない。
【0016】
【実施例】図2は本発明の実施の1例を示す回路図であ
る。図2において、21は本発明による分波器、22は
プラズマチャンバである。分波器21は、450MHz
の電力の入力端子32と13.56MHzの電力の入力
端子33およびこの2つの電力の合成電力の出力端子2
7と、さらに800KHzの電力の入力端子34を備
え、この電力はMFローパスフィルタ35を介して出力
端子36からプラズマチャンバ22に供給される。
【0017】分波器21はまた、450MHz用1/4
波長のショートスタブ30、450MHz用のチョーク
(通過)28、450MHz用のチョーク(短絡)2
9、800KHz用の直列共振回路31を有する。プラ
ズマチャンバ22は図1と同様電極23、24を備え、
端子25には分波器の出力端子27から450MHzと
13.56MHzの2つの電力の合成電力が、また、端
子26には出力端子36から800KHzの電力が入力
される。
【0018】上記構成の分波器21を使用することによ
り、450MHz、13.56MHzおよび800KH
zの3周波数の高周波電力は前記の動作原理に基づき、
相互に干渉することなくプラズマチャンバに印加され、
希望通りのプラズマ処理を実施することができた。
【0019】
【発明の効果】本発明に係る高周波合成装置型プラズマ
処理装置は上記の構成であるから、ターゲットバイアス
の制御を行うために3周波(UHF、HF、MF)の高
周波電力を用い、かつ独特の分波器を使用することによ
り各周波数の高周波の干渉を発生し難くすることができ
るので、大面積のウェーファーにおいても、ウェーファ
ー 面上のプラズマの電子密度およびその分布を均一に
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるプラズマ処理装置の動作原理を説
明するための回路構成図。
【図2】本発明の1実施例を示す回路図。
【符号の説明】
1、21 本発明に用いる分波器 2、22 プラズマチャンバ 3、4、23、24 電極 5、6、25、26 チャンバの入力端子 7 UHFおよびHF合成電力出力端子 8 UHFチョーク 9 λ/4チョーク 10 UHFλ/4短絡線路 11 MF直列共振回路 12 UHF入力端子 13 HF入力端子 14 MF入力端子 15 MF用ローパスフィルタ 16 MF電力出力端子 27 450MHzと13.56MHzの電力の合成電力の出力
端子 28 450MHz用チョーク 29 450MHz用λ/4チョーク 30 450MHz用λ/4ショートスタブ 31 800KHz直列共振回路 32 450MHz入力端子 33 13.56MHzの入力端子 34 800 KHz入力端子 35 800 KHz用ローパスフィルタ 36 800 KHz出力端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 21/31 H01L 21/302 B

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 UHF帯周波数F1の高周波電力とHF
    帯周波数F2の高周波電力とを同時に一方の電極に加
    え、他方の電極にMF帯周波数F3の高周波電力を加え
    るプラズマ処理装置において、上記他方の電極とF3の
    電源との間に、F3の電力を通過させ、前記F1および
    F2の電力を遮断するローパスフィルターを有し、前記
    一方の電極とF1の電源との間の伝送回路にF1の電力
    を通過させ、前記F2およびF3の電力を遮断するフィ
    ルタを有し、さらに前記一方の電極とF2の電源との間
    の伝送回路にF2の電力を通過させ、F1およびF3の
    電力を遮断するフィルタを有する分波器を備え、各周波
    数の高周波電力の干渉が発生し難くなるようにしたこと
    を特徴とする高周波合成装置型プラズマ処理装置。
  2. 【請求項2】 分波器が、UHF帯周波数F1の高周波
    電力、HF帯周波数F2の高周波電力およびMF帯周波
    数F3の3周波の高周波電力のそれぞれの入力端子と、
    上記F1とF2の合成電力をプラズマチャンバーに加え
    る合成電力出力端子および上記F3電力をプラズマチャ
    ンバーに加える出力端子とを備え、F1入力端子と該合
    成電力出力端子間を同軸線路で構成し、内導体に直列に
    入れたUHFチョーク構造の共振器と、F1入力端子側
    に設けたλ/4短絡線路と、F2入力端子側の近くにM
    Fを短絡するように設けたMF用直列共振回路と、F2
    入力端子と合成電力出力端子との間にUHF帯F1電力
    を阻止する如く動作するλ/4チョークと、さらに、M
    F帯周波数F3電力の出力端子側にF1、F2信号を阻
    止し、MF帯周波数F3信号を通過させるロ−パスフィ
    ルタを設けた合成器とを有する請求項1記載の高周波合
    成装置型プラズマ処理装置。
  3. 【請求項3】 F1入力端子にUHF用同軸オートマッ
    チング装置、F2入力端子にHF用LCオートマッチン
    グ装置、F3入力端子にMF用LCオートマッチング装
    置をそれぞれ設けた請求項1記載の高周波合成装置型プ
    ラズマ処理装置。
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