JP3050732B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置Info
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Description
【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。
する。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウエハの処理工程において、例え
ばキャパシタや素子の分離、あるいはコンタクトホール
の形成などのためにドライエッチングが行われている。
このドライエッチングを行う従来装置の代表的なものと
して平行平板型プラズマ処理装置が知られている。
ばキャパシタや素子の分離、あるいはコンタクトホール
の形成などのためにドライエッチングが行われている。
このドライエッチングを行う従来装置の代表的なものと
して平行平板型プラズマ処理装置が知られている。
【０００３】図８は平行平板型プラズマ処理装置を示す
図であり、気密なチャンバ１内に、下部電極を兼用する
載置台１１が配設されると共に、載置台１１の上方にこ
れと対向してガス供給部を兼用する上部電極１２が配設
されている。１３は排気管である。
図であり、気密なチャンバ１内に、下部電極を兼用する
載置台１１が配設されると共に、載置台１１の上方にこ
れと対向してガス供給部を兼用する上部電極１２が配設
されている。１３は排気管である。
【０００４】このようなプラズマ処理装置においては、
先ず載置台１１上にウエハＷを載置し、ガス供給部１２
から処理ガスを導入すると共に、電極１１、１２間に高
周波電源部Ｅにより高周波電力を印加してプラズマを発
生させ、このプラズマ中の反応性イオンによりウエハＷ
のエッチングが行われる。
先ず載置台１１上にウエハＷを載置し、ガス供給部１２
から処理ガスを導入すると共に、電極１１、１２間に高
周波電源部Ｅにより高周波電力を印加してプラズマを発
生させ、このプラズマ中の反応性イオンによりウエハＷ
のエッチングが行われる。
【０００５】ところでデバイスのパターンの線幅が増々
微細化する傾向にあるが、上述の装置においてプラズマ
が発生しているときのチャンバ内の圧力が１００ｍＴｏ
ｒｒ〜１Ｔｏｒｒであり、このような高い圧力ではイオ
ンの平均自由工程が小さいので微細加工が困難である。
またウエハが大口径化しつつあるが、イオンの平均自由
工程が小さいと、広い面に亘ってプラズマ分布の高い均
一性を確保できないため、大口径のウエハに対して均一
な処理が困難であるという問題点もある。
微細化する傾向にあるが、上述の装置においてプラズマ
が発生しているときのチャンバ内の圧力が１００ｍＴｏ
ｒｒ〜１Ｔｏｒｒであり、このような高い圧力ではイオ
ンの平均自由工程が小さいので微細加工が困難である。
またウエハが大口径化しつつあるが、イオンの平均自由
工程が小さいと、広い面に亘ってプラズマ分布の高い均
一性を確保できないため、大口径のウエハに対して均一
な処理が困難であるという問題点もある。
【０００６】そこで最近において、欧州特許公開明細書
第３７９８２８号や特開平３−７９０２５号公報に記載
されているように、載置台１１に対向するチャンバ１の
上面を石英ガラスなどの絶縁材により構成すると共に、
この絶縁材の外側に平面状のコイルを固定し、このコイ
ルに高周波電流を流してチャンバ１内に電磁場を形成
し、この電磁場内に流れる電子を処理ガスの中性粒子に
衝突させてプラズマを生成する高周波誘導方式が検討さ
れつつある。
第３７９８２８号や特開平３−７９０２５号公報に記載
されているように、載置台１１に対向するチャンバ１の
上面を石英ガラスなどの絶縁材により構成すると共に、
この絶縁材の外側に平面状のコイルを固定し、このコイ
ルに高周波電流を流してチャンバ１内に電磁場を形成
し、この電磁場内に流れる電子を処理ガスの中性粒子に
衝突させてプラズマを生成する高周波誘導方式が検討さ
れつつある。
【０００７】この方式によれば、コイルの形状に従って
略同心円状の電界を誘導し、プラズマの閉じ込め効果が
あるので、従来の平行平板型プラズマ処理装置の場合に
比べて相当低い圧力でプラズマを発生させることがで
き、従って発生したプラズマ中のイオンの平均自由工程
が大きく、このためこのプラズマによるエッチング処理
は、微細加工に適している。そしてプラズマは高密度領
域から低密度領域へ拡散するが、イオンの平均自由工程
が大きいことからプラズマ密度分布は滑らかであり、ウ
エハ平面に並行な面におけるプラズマの均一性が高く、
大口径のウエハに対するプラズマ処理の面内均一性が向
上する。
略同心円状の電界を誘導し、プラズマの閉じ込め効果が
あるので、従来の平行平板型プラズマ処理装置の場合に
比べて相当低い圧力でプラズマを発生させることがで
き、従って発生したプラズマ中のイオンの平均自由工程
が大きく、このためこのプラズマによるエッチング処理
は、微細加工に適している。そしてプラズマは高密度領
域から低密度領域へ拡散するが、イオンの平均自由工程
が大きいことからプラズマ密度分布は滑らかであり、ウ
エハ平面に並行な面におけるプラズマの均一性が高く、
大口径のウエハに対するプラズマ処理の面内均一性が向
上する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このように高周波誘導
方式はパターンの線幅の微細化、ウエハの大口径化に適
したものとして注目されるものではあるが、実用化する
ためには種々の問題点がある。例えば高周波アンテナを
チャンバの外に設ける場合、電波障害を防止するために
アンテナ全体をシールドする必要があり、このため装置
が大型化、複雑化する。そこで本発明者は、アンテナを
チャンバ内に設けることを検討しているが、そのままア
ンテナをチャンバ内に収納すると、アンテナが処理ガス
によって腐食してしまう。
方式はパターンの線幅の微細化、ウエハの大口径化に適
したものとして注目されるものではあるが、実用化する
ためには種々の問題点がある。例えば高周波アンテナを
チャンバの外に設ける場合、電波障害を防止するために
アンテナ全体をシールドする必要があり、このため装置
が大型化、複雑化する。そこで本発明者は、アンテナを
チャンバ内に設けることを検討しているが、そのままア
ンテナをチャンバ内に収納すると、アンテナが処理ガス
によって腐食してしまう。
【０００９】アンテナの腐食を防止する方策の一つとし
て、アンテナを耐食性材料でコーティングすることが挙
げられるが、アンテナに高周波電力を加えると発熱し、
例えば１００℃程度にも昇温する。このようにアンテナ
が発熱するとアンテナとその外周面のコーティング材と
の熱膨張率の違いからこれらの界面に大きな熱応力が加
わり、コーティング材が剥がれてしまうおそれがある。
コーティング材が剥がれるとパーティクルとなってウエ
ハに付着するおそれがあるので、結局アンテナを頻繁に
交換する必要が出てくる。
て、アンテナを耐食性材料でコーティングすることが挙
げられるが、アンテナに高周波電力を加えると発熱し、
例えば１００℃程度にも昇温する。このようにアンテナ
が発熱するとアンテナとその外周面のコーティング材と
の熱膨張率の違いからこれらの界面に大きな熱応力が加
わり、コーティング材が剥がれてしまうおそれがある。
コーティング材が剥がれるとパーティクルとなってウエ
ハに付着するおそれがあるので、結局アンテナを頻繁に
交換する必要が出てくる。
【００１０】またアンテナの発熱は、アンテナをチャン
バの外に設けた場合にも別の問題を引き起こす。即ちチ
ャンバの上面においてアンテナが配置される部分は、絶
縁材例えば石英により構成されるが、石英は熱伝導度が
低いので、アンテナに接している部位がアンテナの発熱
初期時に他の部位よりも昇温するので大きな熱応力が発
生し、これにより石英にクラックが入り、石英が割れて
大きな事故を引き起こす危惧がある。
バの外に設けた場合にも別の問題を引き起こす。即ちチ
ャンバの上面においてアンテナが配置される部分は、絶
縁材例えば石英により構成されるが、石英は熱伝導度が
低いので、アンテナに接している部位がアンテナの発熱
初期時に他の部位よりも昇温するので大きな熱応力が発
生し、これにより石英にクラックが入り、石英が割れて
大きな事故を引き起こす危惧がある。
【００１１】本発明はこのような事情の下になされたも
のであり、その目的は、コイルよりなる高周波アンテナ
に高周波電力を印加して得られたプラズマにより被処理
体を処理する装置において、高周波アンテナをチャンバ
内に設ける場合に、高周波アンテナを保護する保護層や
容器の使用寿命を長くすることにある。
のであり、その目的は、コイルよりなる高周波アンテナ
に高周波電力を印加して得られたプラズマにより被処理
体を処理する装置において、高周波アンテナをチャンバ
内に設ける場合に、高周波アンテナを保護する保護層や
容器の使用寿命を長くすることにある。
【００１２】本発明の他の目的は、高周波アンテナをチ
ャンバの外に設ける場合に、高周波アンテナに対向して
チャンバの一部をなす絶縁体の損傷を防止することにあ
る。
ャンバの外に設ける場合に、高周波アンテナに対向して
チャンバの一部をなす絶縁体の損傷を防止することにあ
る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、気密
構造のチャンバ内に載置台を設け、前記チャンバ内に処
理ガスを導入してプラズマ化し、そのプラズマにより載
置台上の被処理体を処理するプラズマ処理装置におい
て、前記載置台に対向してチャンバの中に設けられ、外
周面が耐食性材料で被覆された平面状のコイルよりなる
高周波アンテナとこの高周波アンテナに高周波電力を印
加するための高周波電源部と、前記高周波アンテナを冷
却するための冷却手段と、を備えてなることを特徴とす
る。
構造のチャンバ内に載置台を設け、前記チャンバ内に処
理ガスを導入してプラズマ化し、そのプラズマにより載
置台上の被処理体を処理するプラズマ処理装置におい
て、前記載置台に対向してチャンバの中に設けられ、外
周面が耐食性材料で被覆された平面状のコイルよりなる
高周波アンテナとこの高周波アンテナに高周波電力を印
加するための高周波電源部と、前記高周波アンテナを冷
却するための冷却手段と、を備えてなることを特徴とす
る。
【００１４】請求項２の発明は、気密構造のチャンバ内
に載置台を設け、前記チャンバ内に処理ガスを導入して
プラズマ化し、そのプラズマにより載置台上の被処理体
を処理するプラズマ処理装置において、前記載置台に対
向してチャンバの中に設けられた平面状のコイルよりな
る高周波アンテナと、この高周波アンテナを取り囲み、
耐食性材料であって、かつ少なくとも載置台に対向する
部分が絶縁性材料である気密な容器と、前記高周波アン
テナに高周波電力を印加するための高周波電源部と、前
記高周波アンテナを冷却するための冷却手段と、を備え
てなることを特徴とするプラズマ処理装置。
に載置台を設け、前記チャンバ内に処理ガスを導入して
プラズマ化し、そのプラズマにより載置台上の被処理体
を処理するプラズマ処理装置において、前記載置台に対
向してチャンバの中に設けられた平面状のコイルよりな
る高周波アンテナと、この高周波アンテナを取り囲み、
耐食性材料であって、かつ少なくとも載置台に対向する
部分が絶縁性材料である気密な容器と、前記高周波アン
テナに高周波電力を印加するための高周波電源部と、前
記高周波アンテナを冷却するための冷却手段と、を備え
てなることを特徴とするプラズマ処理装置。
【００１５】請求項３は、気密構造のチャンバ内に載置
台を設け、前記チャンバ内に処理ガスを導入してプラズ
マ化し、そのプラズマにより載置台上の被処理体を処理
するプラズマ処理装置において、前記チャンバの外側に
前記載置台に対向して設けられた平面状のコイルよりな
る高周波アンテナと、前記チャンバの壁部を構成し、前
記高周波アンテナに対向して設けられた絶縁体と、前記
高周波アンテナに高周波電力を印加するための高周波電
源部と、前記高周波アンテナを冷却するための冷却手段
と、を備えてなることを特徴とする。
台を設け、前記チャンバ内に処理ガスを導入してプラズ
マ化し、そのプラズマにより載置台上の被処理体を処理
するプラズマ処理装置において、前記チャンバの外側に
前記載置台に対向して設けられた平面状のコイルよりな
る高周波アンテナと、前記チャンバの壁部を構成し、前
記高周波アンテナに対向して設けられた絶縁体と、前記
高周波アンテナに高周波電力を印加するための高周波電
源部と、前記高周波アンテナを冷却するための冷却手段
と、を備えてなることを特徴とする。
【００１６】
【作用】請求項１の発明によれば、高周波アンテナをチ
ャンバ内に設けるにあたって、高周波アンテナに高周波
電力を印加すると高周波アンテナが発熱するが、冷却手
段により冷却されるため、高周波アンテナとその外周面
の保護層との界面における熱応力が抑えられるので、保
護層の剥れを防止できるし、また請求項２の発明の場合
には高周波アンテナを収納している容器の割れを防止で
きる。
ャンバ内に設けるにあたって、高周波アンテナに高周波
電力を印加すると高周波アンテナが発熱するが、冷却手
段により冷却されるため、高周波アンテナとその外周面
の保護層との界面における熱応力が抑えられるので、保
護層の剥れを防止できるし、また請求項２の発明の場合
には高周波アンテナを収納している容器の割れを防止で
きる。
【００１７】請求項３の発明によれば、高周波アンテナ
をチャンバの外に設ける場合に、冷却手段により冷却さ
れるため、高周波アンテナを載置しているチャンバの一
部である絶縁体において高周波アンテナに接している部
位の昇温が抑えられ、絶縁体の割れを防止できる。
をチャンバの外に設ける場合に、冷却手段により冷却さ
れるため、高周波アンテナを載置しているチャンバの一
部である絶縁体において高周波アンテナに接している部
位の昇温が抑えられ、絶縁体の割れを防止できる。
【００１８】
【実施例】図１及び図２は本発明の実施例に係るプラズ
マ処理装置例えばエッチング装置の全体構成を示す断面
図、及び一部を破断した概略分解斜視図である。図中２
は、上面の一部を除いて例えばアルミニウムで構成され
た気密構造のチャンバであり、このチャンバ２内の中央
底部には、例えばアルミニウムよりなる載置台３が配置
されている。
マ処理装置例えばエッチング装置の全体構成を示す断面
図、及び一部を破断した概略分解斜視図である。図中２
は、上面の一部を除いて例えばアルミニウムで構成され
た気密構造のチャンバであり、このチャンバ２内の中央
底部には、例えばアルミニウムよりなる載置台３が配置
されている。
【００１９】前記載置台３は、上側部分である載置部３
１と、この載置部３１を支持する下側部分である支持部
３２とがボルト３３により分離可能に結合して構成され
ており、支持部３２とチャンバ２との間には絶縁体３４
が介装されている。前記載置部３１の上面には静電チャ
ックシート４がその上面を覆うように設けられている。
この静電チャックシート４は、例えば銅箔からなる静電
チャックシート用の電極である導電膜４１を例えばポリ
イミドフィルムからなる絶縁膜４２で両側から被覆して
構成され、導電膜４１は、チャンバ２の外部の直流電源
４３にスイッチ４４を介して電気的に接続されている。
１と、この載置部３１を支持する下側部分である支持部
３２とがボルト３３により分離可能に結合して構成され
ており、支持部３２とチャンバ２との間には絶縁体３４
が介装されている。前記載置部３１の上面には静電チャ
ックシート４がその上面を覆うように設けられている。
この静電チャックシート４は、例えば銅箔からなる静電
チャックシート用の電極である導電膜４１を例えばポリ
イミドフィルムからなる絶縁膜４２で両側から被覆して
構成され、導電膜４１は、チャンバ２の外部の直流電源
４３にスイッチ４４を介して電気的に接続されている。
【００２０】前記載置部３１には、上端が当該載置部３
１の上面に開口する複数のバックサイドガス（熱伝導用
のガス）のためのの孔部５１が形成されており、これら
孔部５１の下端は例えば通気室５２を介してバックサイ
ドガス用のガス供給路５３に連通している。また前記静
電チャックシート４は各孔部５１に対応した位置に穴
（図示せず）が穿設され、孔部５１からのバックサイド
ガスが静電チャックシート４の穴を通じてウエハＷの裏
面に吹き付けられるようになっている。前記ガス供給路
５３は、バタフライバルブなどの圧力調整器５４を介し
て図示しない例えばＨｅガスなどのガス供給源に接続さ
れている。
１の上面に開口する複数のバックサイドガス（熱伝導用
のガス）のためのの孔部５１が形成されており、これら
孔部５１の下端は例えば通気室５２を介してバックサイ
ドガス用のガス供給路５３に連通している。また前記静
電チャックシート４は各孔部５１に対応した位置に穴
（図示せず）が穿設され、孔部５１からのバックサイド
ガスが静電チャックシート４の穴を通じてウエハＷの裏
面に吹き付けられるようになっている。前記ガス供給路
５３は、バタフライバルブなどの圧力調整器５４を介し
て図示しない例えばＨｅガスなどのガス供給源に接続さ
れている。
【００２１】そして前記通気室５２にはバックサイドガ
スの圧力を検出する圧力検出部５５が設けられ、本発明
装置の制御系に含まれるコントローラ５６は、圧力検出
部５５の圧力検出値にもとづいて、前記孔部５１からウ
エハＷの裏面へ向けて吹き出すバックサイドガスの圧力
が所定値例えば１０Ｔｏｒｒになるように、圧力調整器
５４例えばバタフライバルブの開度を調整する機能を有
している。
スの圧力を検出する圧力検出部５５が設けられ、本発明
装置の制御系に含まれるコントローラ５６は、圧力検出
部５５の圧力検出値にもとづいて、前記孔部５１からウ
エハＷの裏面へ向けて吹き出すバックサイドガスの圧力
が所定値例えば１０Ｔｏｒｒになるように、圧力調整器
５４例えばバタフライバルブの開度を調整する機能を有
している。
【００２２】前記載置部３１の上には、ウエハＷを囲む
ような環状のフォーカスリング２１が配設される。この
フォーカスリング２１は、反応性イオンを引き寄せない
絶縁性の材質から構成され、反応性イオンを内側のウエ
ハＷに効果的に引き寄せる役割をもっている。
ような環状のフォーカスリング２１が配設される。この
フォーカスリング２１は、反応性イオンを引き寄せない
絶縁性の材質から構成され、反応性イオンを内側のウエ
ハＷに効果的に引き寄せる役割をもっている。
【００２３】前記支持部３２の内部には、載置台３を介
してウエハＷを冷却するために、冷却媒体を循環させる
冷媒溜３５が形成され、これには導入管３６Ａと排出管
３６Ｂとが設けられていて、導入管３６Ａを介して冷媒
溜３５内に供給された冷却媒体例えば液体窒素は排出管
３６Ｂを介して装置外部へ排出される。
してウエハＷを冷却するために、冷却媒体を循環させる
冷媒溜３５が形成され、これには導入管３６Ａと排出管
３６Ｂとが設けられていて、導入管３６Ａを介して冷媒
溜３５内に供給された冷却媒体例えば液体窒素は排出管
３６Ｂを介して装置外部へ排出される。
【００２４】前記チャンバ２内の上面付近には、載置台
２に対向するように平面状のコイル例えば渦巻きコイル
からなる高周波アンテナ６が設けられている。この高周
波アンテナ６は、導電性材料例えばアルミニウムから作
られており、その外周面には、処理ガスによる腐食を防
止するために耐食性材料例えば酸化アルミニウムよりな
る保護層６０により被覆されている。なおこの耐食性材
料としては例えばフッ素樹脂やセラミックなどを用いて
もよい。この高周波アンテナ６の両端子（内側端子及び
外側端子）間には、プラズマ生成用の高周波電源部６１
よりマッチング回路６２を介して例えば１３．５６ＭＨ
ｚ、１ｋｗの高周波電圧が印加される。これによりアン
テナ６に高周波電源が流れ、後述するようにアンテナ６
直下の空間でプラズマが生成されることとなる。
２に対向するように平面状のコイル例えば渦巻きコイル
からなる高周波アンテナ６が設けられている。この高周
波アンテナ６は、導電性材料例えばアルミニウムから作
られており、その外周面には、処理ガスによる腐食を防
止するために耐食性材料例えば酸化アルミニウムよりな
る保護層６０により被覆されている。なおこの耐食性材
料としては例えばフッ素樹脂やセラミックなどを用いて
もよい。この高周波アンテナ６の両端子（内側端子及び
外側端子）間には、プラズマ生成用の高周波電源部６１
よりマッチング回路６２を介して例えば１３．５６ＭＨ
ｚ、１ｋｗの高周波電圧が印加される。これによりアン
テナ６に高周波電源が流れ、後述するようにアンテナ６
直下の空間でプラズマが生成されることとなる。
【００２５】前記高周波アンテナ６の下面側には、この
高周波アンテナ６を支持すると共に冷却するための冷却
手段例えば冷却プレート７が設けられている。この冷却
プレート７は、図２に示すようにチャンバ２に取り付け
部材７０を介して取り付けられると共に、絶縁材例えば
セラミックよりなる、内部が空洞のプレート本体７１
と、このプレート本体７１内に設けられ、絶縁材例えば
プラスチックよりなる冷媒管７２とから構成されてお
り、冷媒管７２には、チャンバ２の外部から例えば純水
などの冷却水が通流される。
高周波アンテナ６を支持すると共に冷却するための冷却
手段例えば冷却プレート７が設けられている。この冷却
プレート７は、図２に示すようにチャンバ２に取り付け
部材７０を介して取り付けられると共に、絶縁材例えば
セラミックよりなる、内部が空洞のプレート本体７１
と、このプレート本体７１内に設けられ、絶縁材例えば
プラスチックよりなる冷媒管７２とから構成されてお
り、冷媒管７２には、チャンバ２の外部から例えば純水
などの冷却水が通流される。
【００２６】また前記載置台３とアースとの間には、当
該載置台３に、高周波アンテナ６に印加される高周波電
圧の周波数より低い周波数例えば４００ＫＨｚのバイア
ス電圧を与えるために、高周波電源部２２が接続されて
いる。そしてチャンバ２はアースに接続されており、こ
のため載置台３とチャンバ２との間に電界が形成され、
この結果チャンバ２内のプラズマ中の反応性イオンのウ
エハＷに対する垂直性が増すこととなる。
該載置台３に、高周波アンテナ６に印加される高周波電
圧の周波数より低い周波数例えば４００ＫＨｚのバイア
ス電圧を与えるために、高周波電源部２２が接続されて
いる。そしてチャンバ２はアースに接続されており、こ
のため載置台３とチャンバ２との間に電界が形成され、
この結果チャンバ２内のプラズマ中の反応性イオンのウ
エハＷに対する垂直性が増すこととなる。
【００２７】前記チャンバ２の側面上部には、加熱手段
や冷却手段を組み合わせてなり、処理ガスを所定の温度
に調整するための温調手段２３ａを備えたガス供給管２
３が接続されている。このガス供給管２３よりチャンバ
２内に供給される処理ガスは加工の種類によって異な
り、例えばエッチング加工の場合にはＣＨＦ3 やＣＦ4
等のエッチングガスが供給される。図示の例では１本の
ガス供給管２３だけ示されているが、均一に処理ガスを
流すため、適当な本数のガス供給管をチャンバ２に接続
すればよい。
や冷却手段を組み合わせてなり、処理ガスを所定の温度
に調整するための温調手段２３ａを備えたガス供給管２
３が接続されている。このガス供給管２３よりチャンバ
２内に供給される処理ガスは加工の種類によって異な
り、例えばエッチング加工の場合にはＣＨＦ3 やＣＦ4
等のエッチングガスが供給される。図示の例では１本の
ガス供給管２３だけ示されているが、均一に処理ガスを
流すため、適当な本数のガス供給管をチャンバ２に接続
すればよい。
【００２８】前記チャンバ２の底面には、複数の排気管
２４の一端がチャンバ２の周方向に等間隔な位置に接続
されている。図示の例では２本の排気管２４の一端がチ
ャンバ２の軸に対称に接続されている。そしてこれら排
気管２４の他端側は、図２に示すようにバタフライバル
ブなどの圧力調整器２５及び真空ポンプ２６が介装され
た共通の排気管２７に接続されている。またこの実施例
では排気系は、真空引き初期には緩やかに排気してパー
ティクルを巻き上げないように、またある程度真空引き
した後は急速に排気するように、チャンバ２内に設けら
れた圧力検出部２８よりの圧力検出値にもとづいて排気
コントローラ２９が圧力調整器２５を調整するように構
成されている。
２４の一端がチャンバ２の周方向に等間隔な位置に接続
されている。図示の例では２本の排気管２４の一端がチ
ャンバ２の軸に対称に接続されている。そしてこれら排
気管２４の他端側は、図２に示すようにバタフライバル
ブなどの圧力調整器２５及び真空ポンプ２６が介装され
た共通の排気管２７に接続されている。またこの実施例
では排気系は、真空引き初期には緩やかに排気してパー
ティクルを巻き上げないように、またある程度真空引き
した後は急速に排気するように、チャンバ２内に設けら
れた圧力検出部２８よりの圧力検出値にもとづいて排気
コントローラ２９が圧力調整器２５を調整するように構
成されている。
【００２９】次に上述実施例の作用について説明する。
先ず図示しない搬送アームにより被処理体例えばウエハ
Ｗをチャンバ２内に搬入して静電チャックシート４上に
載置する。そして真空ポンプ２６により排気管２４を介
して、所定の真空雰囲気に真空排気すると共に、ガス供
給管２３より例えばＣＦ4 ガスなどのエッチングガスを
チャンバ２内に供給しながら排気管２４より真空排気し
てチャンバ２内を例えば数ｍＴｏｒｒ〜数１０ｍＴｏｒ
ｒの真空度に維持すると共に、高周波アンテナ６に高周
波電源部６１より高周波電圧を印加する。この高周波電
圧の印加により高周波アンテナ６に高周波電流が流れる
と、アンテナ導体の周りに交番磁界が発生し、その磁束
の多くはアンテナ中心部を縦方向に通って閉ループを形
成する。このような交番磁界によってアンテナ６の直下
で概ね同心円状に円周方向の交番電界が誘起され、この
交番電界により円周方向に加速された電子が処理ガスの
中性粒子に衝突することでガスが電離してプラズマが生
成される。こうして発生したプラズマ中の反応性イオン
によってウエハＷの表面がエッチングされる。
先ず図示しない搬送アームにより被処理体例えばウエハ
Ｗをチャンバ２内に搬入して静電チャックシート４上に
載置する。そして真空ポンプ２６により排気管２４を介
して、所定の真空雰囲気に真空排気すると共に、ガス供
給管２３より例えばＣＦ4 ガスなどのエッチングガスを
チャンバ２内に供給しながら排気管２４より真空排気し
てチャンバ２内を例えば数ｍＴｏｒｒ〜数１０ｍＴｏｒ
ｒの真空度に維持すると共に、高周波アンテナ６に高周
波電源部６１より高周波電圧を印加する。この高周波電
圧の印加により高周波アンテナ６に高周波電流が流れる
と、アンテナ導体の周りに交番磁界が発生し、その磁束
の多くはアンテナ中心部を縦方向に通って閉ループを形
成する。このような交番磁界によってアンテナ６の直下
で概ね同心円状に円周方向の交番電界が誘起され、この
交番電界により円周方向に加速された電子が処理ガスの
中性粒子に衝突することでガスが電離してプラズマが生
成される。こうして発生したプラズマ中の反応性イオン
によってウエハＷの表面がエッチングされる。
【００３０】そして高周波アンテナ６は、高周波電力の
印加により発熱するが、その熱は、高周波アンテナ６に
接している冷却プレート７により吸熱されるため、結果
として高周波アンテナ６の昇温が抑えられる。ここで高
周波アンテナ６とその外周面の酸化アルミニウム層など
の保護層２０とは熱膨張率が異なるが、アンテナ６の温
度がそれ程高くならないため、界面に生じる熱応力は小
さく、従って保護層の割れや剥離を防止することがで
き、高周波アンテナをチャンバ２内に設けたことに起因
するパーティクルの発生を防止することができる。
印加により発熱するが、その熱は、高周波アンテナ６に
接している冷却プレート７により吸熱されるため、結果
として高周波アンテナ６の昇温が抑えられる。ここで高
周波アンテナ６とその外周面の酸化アルミニウム層など
の保護層２０とは熱膨張率が異なるが、アンテナ６の温
度がそれ程高くならないため、界面に生じる熱応力は小
さく、従って保護層の割れや剥離を防止することがで
き、高周波アンテナをチャンバ２内に設けたことに起因
するパーティクルの発生を防止することができる。
【００３１】以上において本発明では、高周波アンテナ
の冷却手段としては、冷却プレートに限らず、例えば図
３に示すように高周波アンテナ６を耐食性材料であって
かつ絶縁材である例えばセラミックよりなる気密な容器
７３内に収納し、この中に冷媒導入管７１及び冷媒排出
管７５により冷媒ガス例えば不活性ガスを通流するよう
に構成した冷却手段を用いてもよい。
の冷却手段としては、冷却プレートに限らず、例えば図
３に示すように高周波アンテナ６を耐食性材料であって
かつ絶縁材である例えばセラミックよりなる気密な容器
７３内に収納し、この中に冷媒導入管７１及び冷媒排出
管７５により冷媒ガス例えば不活性ガスを通流するよう
に構成した冷却手段を用いてもよい。
【００３２】また上述のように高周波アンテナ６をチャ
ンバ２内に設ければ、高周波アンテナ６をチャンバ２の
外に設けた場合に比べて、チャンバ２を高周波アンテナ
６のシールド体として兼用できる点で有利な構造である
が、本発明では図４に示すようにチャンバ２の上面を、
例えば載置台３と対向する領域よりも広い領域に亘って
石英などの絶縁体２０により構成すると共に、この絶縁
体２０の上に既述したと同様な冷却プレート７を載置し
更にその上に高周波アンテナ６を載置する構成としても
よい。この場合例えば石英は熱伝導性が低いので、高周
波アンテナ６の発熱初期時に大きな温度分布が生じると
割れが生じるおそれがあるが、高周波アンテナ６との間
に冷却プレート７が介在しているため、チャンバ２と反
対側の面の温度上昇が抑えられ、従って石英などの絶縁
体の割れを防止でき、チャンバ２の破裂事故を防止でき
る。
ンバ２内に設ければ、高周波アンテナ６をチャンバ２の
外に設けた場合に比べて、チャンバ２を高周波アンテナ
６のシールド体として兼用できる点で有利な構造である
が、本発明では図４に示すようにチャンバ２の上面を、
例えば載置台３と対向する領域よりも広い領域に亘って
石英などの絶縁体２０により構成すると共に、この絶縁
体２０の上に既述したと同様な冷却プレート７を載置し
更にその上に高周波アンテナ６を載置する構成としても
よい。この場合例えば石英は熱伝導性が低いので、高周
波アンテナ６の発熱初期時に大きな温度分布が生じると
割れが生じるおそれがあるが、高周波アンテナ６との間
に冷却プレート７が介在しているため、チャンバ２と反
対側の面の温度上昇が抑えられ、従って石英などの絶縁
体の割れを防止でき、チャンバ２の破裂事故を防止でき
る。
【００３３】ここで処理ガスを供給する手段の一例に関
して図５及び図６を参照しながら説明すると、図中８
は、例えば高周波アンテナ６の外径よりも、内径が若干
大きなリング体であり、このリング体８は管状体より構
成されていて、その下面側に多数のガス吹き出し穴８１
が周方向に形成されている。またリング体８には、Ｌ字
形の支持管８２の上端が結合されると共に、この支持管
８２の下端はチャンバ２の外部に底壁を通じて突き抜け
ており、チャンバ２の外の昇降機構８３により昇降可能
に構成されている。支持管８２内には処理ガス用のガス
供給管８４が挿入されており、その内端はリング体８の
内部空間に開口している。従ってリング体８のガス吹き
出し穴８１から処理ガスが吹き出すこととなるが、この
ように構成すれば、ウエハ表面におけるガスの流れの面
内均一性を高めることができる上、リング体８の高さを
変えることができるので、ウエハＷ表面におけるガスの
流れを調整できるという利点がある。またエッチングに
よる反応生成物を速やかに排気するために、前記リング
体８において、ガス吹き出し穴と排気穴とを例えば交互
に配列するようにしてもよい。
して図５及び図６を参照しながら説明すると、図中８
は、例えば高周波アンテナ６の外径よりも、内径が若干
大きなリング体であり、このリング体８は管状体より構
成されていて、その下面側に多数のガス吹き出し穴８１
が周方向に形成されている。またリング体８には、Ｌ字
形の支持管８２の上端が結合されると共に、この支持管
８２の下端はチャンバ２の外部に底壁を通じて突き抜け
ており、チャンバ２の外の昇降機構８３により昇降可能
に構成されている。支持管８２内には処理ガス用のガス
供給管８４が挿入されており、その内端はリング体８の
内部空間に開口している。従ってリング体８のガス吹き
出し穴８１から処理ガスが吹き出すこととなるが、この
ように構成すれば、ウエハ表面におけるガスの流れの面
内均一性を高めることができる上、リング体８の高さを
変えることができるので、ウエハＷ表面におけるガスの
流れを調整できるという利点がある。またエッチングに
よる反応生成物を速やかに排気するために、前記リング
体８において、ガス吹き出し穴と排気穴とを例えば交互
に配列するようにしてもよい。
【００３４】そしてまた処理ガスを供給する手段として
は、図７に示すように、下面にガス吹き出し穴９１を備
えた円筒状のガス供給室９２をチャンバ２の上部に設け
ると共に、このガス供給室９２に連通するガス混合室９
３を設け、このガス混合室９３に複数の（図示の例では
２本）ガス供給管９４を接続して構成してもよく、この
ようにすれば処理ガスを高い均一性で混合できる。
は、図７に示すように、下面にガス吹き出し穴９１を備
えた円筒状のガス供給室９２をチャンバ２の上部に設け
ると共に、このガス供給室９２に連通するガス混合室９
３を設け、このガス混合室９３に複数の（図示の例では
２本）ガス供給管９４を接続して構成してもよく、この
ようにすれば処理ガスを高い均一性で混合できる。
【００３５】なお上述の冷却プレート７は高周波アンテ
ナ６の下面側に設ける代わりに上面側に設け、高周波ア
ンテナ６を別途支持するようにしてもよいし、あるいは
ペルチェ素子を用いたものであってもよい。更にまた、
プラズマ処理としてエッチング処理の例を挙げて説明し
たが、本発明はプラズマ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他のプラズマ処理装
置にも適用することができ、また被処理体としては半導
体ウエハに限らず、ＬＣＤ基板などであってもよい。
ナ６の下面側に設ける代わりに上面側に設け、高周波ア
ンテナ６を別途支持するようにしてもよいし、あるいは
ペルチェ素子を用いたものであってもよい。更にまた、
プラズマ処理としてエッチング処理の例を挙げて説明し
たが、本発明はプラズマ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他のプラズマ処理装
置にも適用することができ、また被処理体としては半導
体ウエハに限らず、ＬＣＤ基板などであってもよい。
【００３６】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、高周波アンテ
ナをチャンバ内に設けるにあたって、高周波アンテナに
高周波電力を印加すると高周波アンテナが発熱するが、
これが冷却されるため、高周波アンテナとその外周面の
保護層との界面における熱応力が抑えられるので、保護
層の剥れを防止でき、高周波アンテナの使用寿命が長い
し、またパーティクルの発生が抑えられる。
ナをチャンバ内に設けるにあたって、高周波アンテナに
高周波電力を印加すると高周波アンテナが発熱するが、
これが冷却されるため、高周波アンテナとその外周面の
保護層との界面における熱応力が抑えられるので、保護
層の剥れを防止でき、高周波アンテナの使用寿命が長い
し、またパーティクルの発生が抑えられる。
【００３７】請求項２の発明によれば、耐食性かつ絶縁
性の容器内に高周波アンテナを設けてこれを処理ガスか
ら保護する場合に、高周波アンテナを収納している容器
の割れを防止できる。
性の容器内に高周波アンテナを設けてこれを処理ガスか
ら保護する場合に、高周波アンテナを収納している容器
の割れを防止できる。
【００３８】請求項３の発明によれば、高周波アンテナ
をチャンバの外に設ける場合に、冷却手段により冷却さ
れるため、高周波アンテナを載置しているチャンバの一
部である絶縁体において高周波アンテナに接している部
位の昇温が抑えられ、絶縁体の割れを防止でき、チャン
バの破裂事故を防止できる。
をチャンバの外に設ける場合に、冷却手段により冷却さ
れるため、高周波アンテナを載置しているチャンバの一
部である絶縁体において高周波アンテナに接している部
位の昇温が抑えられ、絶縁体の割れを防止でき、チャン
バの破裂事故を防止できる。
【図１】本発明の実施例の全体構成を示す断面図であ
る。
る。
【図２】本発明の実施例の全体構成の概略を示す概略分
解斜視図である。
解斜視図である。
【図３】本発明の他の実施例を示す概略断面図である。
【図４】本発明の更に他の実施例の一部を示す断面図で
ある。
ある。
【図５】処理ガスを供給する手段の一例を示す斜視図で
ある。
ある。
【図６】図５に示すガス供給用のリング体の下面図であ
る。
る。
【図７】本発明の更にまた他の実施例を示す断面図であ
る。
る。
【図８】従来のプラズマ処理装置を示す説明図である。
２ チャンバ ２３、８４ 処理ガス供給管 ２４ 排気管 ３ 載置台 ４ 静電チャックシート ５３ バックサイドガスのガス供給路 ６ 高周波アンテナ ６１ 高周波電源 ６０ 保護層 ７ 冷却プレート ７２ 冷媒管 Ｗ 半導体ウエハ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｈ０１Ｑ 9/27 Ｈ０１Ｑ 9/27 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｃ
Claims (3)
- 【請求項１】 気密構造のチャンバ内に載置台を設け、
前記チャンバ内に処理ガスを導入してプラズマ化し、そ
のプラズマにより載置台上の被処理体を処理するプラズ
マ処理装置において、 前記載置台に対向してチャンバの中に設けられ、外周面
が耐食性材料よりなる保護層で被覆された平面状のコイ
ルよりなる高周波アンテナとこの高周波アンテナに高周
波電力を印加するための高周波電源部と、 前記高周波アンテナを冷却するための冷却手段と、 を備えてなることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項２】 気密構造のチャンバ内に載置台を設け、
前記チャンバ内に処理ガスを導入してプラズマ化し、そ
のプラズマにより載置台上の被処理体を処理するプラズ
マ処理装置において、 前記載置台に対向してチャンバの中に設けられた平面状
のコイルよりなる高周波アンテナと、 この高周波アンテナを取り囲み、耐食性材料であって、
かつ少なくとも載置台に対向する部分が絶縁性材料であ
る気密な容器と、 前記高周波アンテナに高周波電力を印加するための高周
波電源部と、 前記高周波アンテナを冷却するための冷却手段と、 を備えてなることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項３】 気密構造のチャンバ内に載置台を設け、
前記チャンバ内に処理ガスを導入してプラズマ化し、そ
のプラズマにより載置台上の被処理体を処理するプラズ
マ処理装置において、 前記チャンバの外側に前記載置台に対向して設けられた
平面状のコイルよりなる高周波アンテナと、 前記チャンバの壁部を構成し、前記高周波アンテナに対
向して設けられた絶縁体と、 前記高周波アンテナに高周波電力を印加するための高周
波電源部と、 前記高周波アンテナを冷却するための冷却手段と、 を備えてなることを特徴とするプラズマ処理装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27314293A JP3050732B2 (ja) | 1993-10-04 | 1993-10-04 | プラズマ処理装置 |
| TW083109098A TW273067B (ja) | 1993-10-04 | 1994-10-01 | |
| US08/317,752 US5683537A (en) | 1993-10-04 | 1994-10-04 | Plasma processing apparatus |
| KR1019940025301A KR100270207B1 (ko) | 1993-10-04 | 1994-10-04 | 플라즈마 처리장치 |
| US08/892,163 US6024827A (en) | 1993-10-04 | 1997-07-14 | Plasma processing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27314293A JP3050732B2 (ja) | 1993-10-04 | 1993-10-04 | プラズマ処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07106096A JPH07106096A (ja) | 1995-04-21 |
| JP3050732B2 true JP3050732B2 (ja) | 2000-06-12 |
Family
ID=17523709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27314293A Expired - Lifetime JP3050732B2 (ja) | 1993-10-04 | 1993-10-04 | プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3050732B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6245202B1 (en) | 1996-04-12 | 2001-06-12 | Hitachi, Ltd. | Plasma treatment device |
| US5863376A (en) * | 1996-06-05 | 1999-01-26 | Lam Research Corporation | Temperature controlling method and apparatus for a plasma processing chamber |
| US6367410B1 (en) * | 1996-12-16 | 2002-04-09 | Applied Materials, Inc. | Closed-loop dome thermal control apparatus for a semiconductor wafer processing system |
| US6357385B1 (en) * | 1997-01-29 | 2002-03-19 | Tadahiro Ohmi | Plasma device |
| JP2002248345A (ja) * | 2001-02-27 | 2002-09-03 | Foi:Kk | プラズマ処理装置 |
| KR20030041217A (ko) * | 2001-11-19 | 2003-05-27 | 주성엔지니어링(주) | Ｉｃｐ 발생 장치의 안테나 전극 |
| US7691243B2 (en) * | 2004-06-22 | 2010-04-06 | Tokyo Electron Limited | Internal antennae for plasma processing with metal plasma |
| US10167554B2 (en) | 2010-12-30 | 2019-01-01 | Veeco Instruments Inc. | Wafer processing with carrier extension |
| CN116581056B (zh) * | 2023-04-13 | 2023-12-22 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 半导体工艺设备及其清洗腔室 |
-
1993
- 1993-10-04 JP JP27314293A patent/JP3050732B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07106096A (ja) | 1995-04-21 |
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