JP3323928B2 - 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】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマを用いて
エッチング、アッシング、ＣＶＤ等の処理を行うプラズ
マ処理装置に関する。
エッチング、アッシング、ＣＶＤ等の処理を行うプラズ
マ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】プラズマ処理装置は、ＬＳＩ、ＬＣＤ等
の装置の製造において広く用いられており、反応性ガス
をプラズマ化してエッチング、アッシング、ＣＶＤ等の
処理を行うものである。中でもプラズマを用いたドライ
エッチング技術は、ＬＳＩ、ＬＣＤ等の装置の製造にお
いて不可欠の基本技術となっている。
の装置の製造において広く用いられており、反応性ガス
をプラズマ化してエッチング、アッシング、ＣＶＤ等の
処理を行うものである。中でもプラズマを用いたドライ
エッチング技術は、ＬＳＩ、ＬＣＤ等の装置の製造にお
いて不可欠の基本技術となっている。
【０００３】近年、ＬＳＩに用いられるシリコンウエ
ハ、及びＬＣＤに用いられるガラス基板は大型化する傾
向にあり、これに伴って大面積に均一なプラズマを発生
させることが一層求められている。また、ドライエッチ
ング技術、及び薄膜形成における埋め込み技術において
は、プラズマの発生とプラズマ中のイオンのエネルギと
を独立して制御することが重要である。
ハ、及びＬＣＤに用いられるガラス基板は大型化する傾
向にあり、これに伴って大面積に均一なプラズマを発生
させることが一層求められている。また、ドライエッチ
ング技術、及び薄膜形成における埋め込み技術において
は、プラズマの発生とプラズマ中のイオンのエネルギと
を独立して制御することが重要である。
【０００４】そこで本出願人は、大面積に均一なプラズ
マを発生させ、しかもイオンのエネルギを制御すること
が可能なプラズマ処理装置を提案している（特開平５−
144773号公報）。この装置では、反応容器の天井部がマ
イクロ波透過性の誘電体板（以下、マイクロ波導入窓と
いう）で気密に封止されており、このマイクロ波導入窓
の上方にマイクロ波が伝搬する誘電体層が設けられてお
り、さらに試料台に高周波を印加する構成を有する。
マを発生させ、しかもイオンのエネルギを制御すること
が可能なプラズマ処理装置を提案している（特開平５−
144773号公報）。この装置では、反応容器の天井部がマ
イクロ波透過性の誘電体板（以下、マイクロ波導入窓と
いう）で気密に封止されており、このマイクロ波導入窓
の上方にマイクロ波が伝搬する誘電体層が設けられてお
り、さらに試料台に高周波を印加する構成を有する。
【０００５】このように構成された装置では、マイクロ
波が誘電体層に平面的に伝搬されるため、誘電体層とマ
イクロ波導入窓の面積を大きくした場合でも、反応容器
内の広い面積に均一なプラズマを容易に発生させること
ができる。また反応容器内の試料台に高周波を印加する
ことにより、試料台と接地部材（側壁）との間でプラズ
マを介して電気回路が形成され、試料表面にバイアス電
圧を発生させることができる。従って、マイクロ波によ
って発生したプラズマ中のイオンのエネルギを、このバ
イアス電圧によって制御することができる。以上より、
プラズマの発生と、プラズマ中のイオンのエネルギとを
独立に制御することが可能である。
波が誘電体層に平面的に伝搬されるため、誘電体層とマ
イクロ波導入窓の面積を大きくした場合でも、反応容器
内の広い面積に均一なプラズマを容易に発生させること
ができる。また反応容器内の試料台に高周波を印加する
ことにより、試料台と接地部材（側壁）との間でプラズ
マを介して電気回路が形成され、試料表面にバイアス電
圧を発生させることができる。従って、マイクロ波によ
って発生したプラズマ中のイオンのエネルギを、このバ
イアス電圧によって制御することができる。以上より、
プラズマの発生と、プラズマ中のイオンのエネルギとを
独立に制御することが可能である。
【０００６】しかしながらこの装置を使用した場合、プ
ラズマ処理条件によっては、試料台に載置された試料の
表面に発生したバイアス電圧が不安定になることがあ
り、イオンのエネルギ制御が困難な場合がある。例えば
酸化膜（ＳｉＯ2 膜）のエッチング時に再現性良くエッ
チングすることができなかったり、エッチングが進行せ
ずに逆に薄膜が形成されたりする場合がある。
ラズマ処理条件によっては、試料台に載置された試料の
表面に発生したバイアス電圧が不安定になることがあ
り、イオンのエネルギ制御が困難な場合がある。例えば
酸化膜（ＳｉＯ2 膜）のエッチング時に再現性良くエッ
チングすることができなかったり、エッチングが進行せ
ずに逆に薄膜が形成されたりする場合がある。
【０００７】この対策として、本出願人はイオンのエネ
ルギをさらに安定して制御することが可能な装置を特開
平６−104098号公報にて提案している。図５は、このプ
ラズマ処理装置を示す模式的縦断面図である。この装置
では、マイクロ波導入窓14の反応室12側に電気的に接地
された対向電極21が試料台15に対向させて設けられてい
る。対向電極21はアルミニウム(Al)等の金属板からな
り、マイクロ波を反応室12内へ導入するためのマイクロ
波供給孔21a を有する。
ルギをさらに安定して制御することが可能な装置を特開
平６−104098号公報にて提案している。図５は、このプ
ラズマ処理装置を示す模式的縦断面図である。この装置
では、マイクロ波導入窓14の反応室12側に電気的に接地
された対向電極21が試料台15に対向させて設けられてい
る。対向電極21はアルミニウム(Al)等の金属板からな
り、マイクロ波を反応室12内へ導入するためのマイクロ
波供給孔21a を有する。
【０００８】図６は、同装置の反応容器11の側壁部分で
あるＢ部の拡大図である。対向電極21は反応容器11の側
壁部分を介して電気的に接地されている。また反応容器
11の側壁の上部及び内面側にヒータ31、27が設けられて
おり、対向電極21及び側壁を所定の温度に加熱するよう
になしてある。
あるＢ部の拡大図である。対向電極21は反応容器11の側
壁部分を介して電気的に接地されている。また反応容器
11の側壁の上部及び内面側にヒータ31、27が設けられて
おり、対向電極21及び側壁を所定の温度に加熱するよう
になしてある。
【０００９】この装置では対向電極21が設置されている
ことにより、試料台15に高周波を印加した際のプラズマ
ポテンシャルが安定化し、試料Ｓの表面に安定したバイ
アス電圧を生じさせることができる。その結果、プラズ
マ中のイオンのエネルギ制御が可能になり、エネルギが
適当であるイオンを試料Ｓの表面に照射することができ
る。
ことにより、試料台15に高周波を印加した際のプラズマ
ポテンシャルが安定化し、試料Ｓの表面に安定したバイ
アス電圧を生じさせることができる。その結果、プラズ
マ中のイオンのエネルギ制御が可能になり、エネルギが
適当であるイオンを試料Ｓの表面に照射することができ
る。
【００１０】種々のプラズマ処理において、反応容器11
の側壁を所定の温度に保持するよう制御することは非常
に重要な技術である。例えば上述したＳｉＯ2 膜のエッ
チングでは、プロセスガスとしてフルオロカーボン系
（Ｃx Ｆy ）ガスを用いるが、マスクであるレジストと
の選択比を向上させるためには、レジスト（マスク）の
エッチングが抑制されるように、プラズマ中におけるプ
ロセスガスの分解によって生成された成膜種（堆積物）
を試料Ｓのレジスト（マスク）表面に集める必要があ
る。このときＳｉＯ2 膜の露出部分は、プロセスガスと
の反応により気化するので、成膜種（堆積物）は付着し
ない。このため試料台15を冷却して試料Ｓを冷却すると
共に、反応容器11の側壁を 150〜200 ℃程度に加熱する
温度制御が行われる。
の側壁を所定の温度に保持するよう制御することは非常
に重要な技術である。例えば上述したＳｉＯ2 膜のエッ
チングでは、プロセスガスとしてフルオロカーボン系
（Ｃx Ｆy ）ガスを用いるが、マスクであるレジストと
の選択比を向上させるためには、レジスト（マスク）の
エッチングが抑制されるように、プラズマ中におけるプ
ロセスガスの分解によって生成された成膜種（堆積物）
を試料Ｓのレジスト（マスク）表面に集める必要があ
る。このときＳｉＯ2 膜の露出部分は、プロセスガスと
の反応により気化するので、成膜種（堆積物）は付着し
ない。このため試料台15を冷却して試料Ｓを冷却すると
共に、反応容器11の側壁を 150〜200 ℃程度に加熱する
温度制御が行われる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】このような温度制御に
おいては、反応室12に面する反応容器11の側壁内面、特
にマイクロ波導入窓14に近い部分を高温に維持すること
が重要であるが、図５、６に示す装置においては、ヒー
タ27、31による熱が反応容器11の側壁全体に拡散する。
従って側壁内面を所定の温度に維持するには、反応容器
11の全体をある程度の温度まで上昇させる必要があり、
熱効率が悪い。また側壁の外面から熱が放出されて加熱
が不十分となることがある。ところが側壁の外面につい
ては、そのメンテナンスの点、及び安全性の点から高温
でないことが望ましい。
おいては、反応室12に面する反応容器11の側壁内面、特
にマイクロ波導入窓14に近い部分を高温に維持すること
が重要であるが、図５、６に示す装置においては、ヒー
タ27、31による熱が反応容器11の側壁全体に拡散する。
従って側壁内面を所定の温度に維持するには、反応容器
11の全体をある程度の温度まで上昇させる必要があり、
熱効率が悪い。また側壁の外面から熱が放出されて加熱
が不十分となることがある。ところが側壁の外面につい
ては、そのメンテナンスの点、及び安全性の点から高温
でないことが望ましい。
【００１２】本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたも
のであり、側壁の内面と外面とを分離し、ヒータによる
熱の拡散を抑制すると共に、対向接地電極の接地性を確
実にすることが可能なプラズマ処理装置を提供すること
を目的とする。
のであり、側壁の内面と外面とを分離し、ヒータによる
熱の拡散を抑制すると共に、対向接地電極の接地性を確
実にすることが可能なプラズマ処理装置を提供すること
を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
ヒータが側壁に内蔵された反応容器内に試料台が設置さ
れており、該試料台に高周波を印加することにより、前
記試料台上の試料表面にバイアス電圧を発生させた状態
で、該試料に対してプラズマ処理を行う装置において、
前記反応容器の側壁は、前記ヒータを内蔵し、周方向に
連続する導電材製の内側壁と、該内側壁の外側を間隙を
隔てて囲う外側壁とを含む二重構造をなしており、前記
外側壁と前記内側壁との間に介在させた断熱材と、一端
が前記内側壁に接続されており、他端が前記外側壁を介
して接地されるべき導電体とを備えることを特徴とす
る。
ヒータが側壁に内蔵された反応容器内に試料台が設置さ
れており、該試料台に高周波を印加することにより、前
記試料台上の試料表面にバイアス電圧を発生させた状態
で、該試料に対してプラズマ処理を行う装置において、
前記反応容器の側壁は、前記ヒータを内蔵し、周方向に
連続する導電材製の内側壁と、該内側壁の外側を間隙を
隔てて囲う外側壁とを含む二重構造をなしており、前記
外側壁と前記内側壁との間に介在させた断熱材と、一端
が前記内側壁に接続されており、他端が前記外側壁を介
して接地されるべき導電体とを備えることを特徴とす
る。
【００１４】本発明においては、反応容器の側壁を、ヒ
ータを内蔵する内側壁とこの内側壁の外側を間隙を隔て
て囲う外側壁とにより構成し、これらの内側壁と外側壁
との間に断熱材を介在させて両側壁を熱的に分離してあ
ることにより、前記ヒータからの熱が外側壁へ拡散する
ことを抑制することができる。従って高温に維持される
べき内側壁の温度制御性が向上する。また内側壁が導電
体及び外側壁を介して接地されるので、外側壁と内側壁
とが熱的に分離されている場合でも、マイクロ波導入窓
の内側に試料台と対向するように配設された対向電極と
共に、内側壁を接地電極として機能させることができ
る。接地面積が充分確保されていることにより、ハイパ
ワー条件でプラズマ処理を行った場合でも、対向電極及
び内側壁が受けるダメージを低減することが可能であ
る。
ータを内蔵する内側壁とこの内側壁の外側を間隙を隔て
て囲う外側壁とにより構成し、これらの内側壁と外側壁
との間に断熱材を介在させて両側壁を熱的に分離してあ
ることにより、前記ヒータからの熱が外側壁へ拡散する
ことを抑制することができる。従って高温に維持される
べき内側壁の温度制御性が向上する。また内側壁が導電
体及び外側壁を介して接地されるので、外側壁と内側壁
とが熱的に分離されている場合でも、マイクロ波導入窓
の内側に試料台と対向するように配設された対向電極と
共に、内側壁を接地電極として機能させることができ
る。接地面積が充分確保されていることにより、ハイパ
ワー条件でプラズマ処理を行った場合でも、対向電極及
び内側壁が受けるダメージを低減することが可能であ
る。
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面に基づき具体的に説明する。 実施の形態１．図１は、本発明に係るプラズマ処理装置
を示す模式的縦断面図であり、図２は図１のＡ部の拡大
図である。図中12は、アルミニウム又はステンレス鋼等
の金属からなる反応容器11で形成された反応室であり、
天井部は対向電極21を介してマイクロ波導入窓14によっ
て気密に封止されている。マイクロ波導入窓14は、耐熱
性及びマイクロ波透過性に優れ、しかも誘電損失が小さ
い石英ガラス（ＳｉＯ2）、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）等
の誘電体で形成されている。対向電極21は、アルミニウ
ム（Ａｌ）等の金属からなり、その中央部にマイクロ波
を透過させるための孔部211 を有する。また対向電極21
の縁部下面にヒータ31を備える。反応容器11の側壁下部
には、反応ガスの導入口19及び排気口20が開口されてい
る。
示す図面に基づき具体的に説明する。 実施の形態１．図１は、本発明に係るプラズマ処理装置
を示す模式的縦断面図であり、図２は図１のＡ部の拡大
図である。図中12は、アルミニウム又はステンレス鋼等
の金属からなる反応容器11で形成された反応室であり、
天井部は対向電極21を介してマイクロ波導入窓14によっ
て気密に封止されている。マイクロ波導入窓14は、耐熱
性及びマイクロ波透過性に優れ、しかも誘電損失が小さ
い石英ガラス（ＳｉＯ2）、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）等
の誘電体で形成されている。対向電極21は、アルミニウ
ム（Ａｌ）等の金属からなり、その中央部にマイクロ波
を透過させるための孔部211 を有する。また対向電極21
の縁部下面にヒータ31を備える。反応容器11の側壁下部
には、反応ガスの導入口19及び排気口20が開口されてい
る。
【００１８】反応室12の上方には、一側面を除いて金属
板37で覆われた表面波電界形成室35が連設されており、
この一側面には、例えば2.45ＧＨｚのマイクロ波を発振
するマイクロ波発振器39に接続されたマイクロ波導波管
38が連結されている。表面波電界形成室35の上壁内側か
らマイクロ波導波管38の途中にわたって、誘電損失が小
さい、例えばフッ素樹脂、ポリエチレン、ポリスチレン
等の材料からなる誘電体線路36が配設されている。
板37で覆われた表面波電界形成室35が連設されており、
この一側面には、例えば2.45ＧＨｚのマイクロ波を発振
するマイクロ波発振器39に接続されたマイクロ波導波管
38が連結されている。表面波電界形成室35の上壁内側か
らマイクロ波導波管38の途中にわたって、誘電損失が小
さい、例えばフッ素樹脂、ポリエチレン、ポリスチレン
等の材料からなる誘電体線路36が配設されている。
【００１９】反応室12内には、マイクロ波導入窓14と対
向するように試料台15が配設されており、その上に試料
Ｓを載置するようになしてある。試料台15は、試料Ｓを
固定保持するための静電チャック等の吸着機構、及び試
料Ｓを恒温保持するための恒温保持機構（例えば冷媒を
循環させる機構）を備える。また試料台15には高周波電
源40が接続されており、例えば 400ｋＨｚ、２ＭＨｚ、
又は 13.56ＭＨｚ等の高周波が印加されるようになして
ある。
向するように試料台15が配設されており、その上に試料
Ｓを載置するようになしてある。試料台15は、試料Ｓを
固定保持するための静電チャック等の吸着機構、及び試
料Ｓを恒温保持するための恒温保持機構（例えば冷媒を
循環させる機構）を備える。また試料台15には高周波電
源40が接続されており、例えば 400ｋＨｚ、２ＭＨｚ、
又は 13.56ＭＨｚ等の高周波が印加されるようになして
ある。
【００２０】以上は従来と同様であり、本発明の特徴は
以下の通りである。即ち、反応容器11の側壁のうち試料
台15よりも上側に位置する内面部分を分離し、周方向に
連続する環状の内側壁11a としてある。内側壁11a は、
反応室12に面する表面が耐食性酸化皮膜で覆われたアル
ミニウムで構成されており、その内部にはヒータ27が設
けられている。その他の側壁部分である外側壁11b は、
アルミニウム又はステンレス鋼等の金属からなり、前記
内側壁11a の外側を間隙を隔てて囲繞するように設計さ
れている。
以下の通りである。即ち、反応容器11の側壁のうち試料
台15よりも上側に位置する内面部分を分離し、周方向に
連続する環状の内側壁11a としてある。内側壁11a は、
反応室12に面する表面が耐食性酸化皮膜で覆われたアル
ミニウムで構成されており、その内部にはヒータ27が設
けられている。その他の側壁部分である外側壁11b は、
アルミニウム又はステンレス鋼等の金属からなり、前記
内側壁11a の外側を間隙を隔てて囲繞するように設計さ
れている。
【００２１】内側壁11a の下面は、外側壁11b の一部に
より直接接触しないように支持されている。この支持
は、内側壁11a の下面に対向する外側壁11b の一部に平
面視枠状の凹部111 を設け、凹部111 には断面視Ｌ字型
の絶縁材41を挿入し、該絶縁材41により内側壁11a の下
面を支えることにより実現されている。従って絶縁材41
は凹部111 の深さよりも高くなしてある。絶縁材41は、
絶縁性が高く、熱伝導率が小さく、加工性に優れる材
料、例えばテフロン（登録商標）等を用い、前記内側壁
11a と前記外側壁11b とを熱的に分離する断熱材として
の作用を兼ねるべく介在させてある。絶縁材41のＬ字型
の内側と凹部111 とで形成される空間には、絶縁シール
材としてのフッ素ゴム又はカルレッツ（登録商標）から
なるＯリング42が嵌合されている。
より直接接触しないように支持されている。この支持
は、内側壁11a の下面に対向する外側壁11b の一部に平
面視枠状の凹部111 を設け、凹部111 には断面視Ｌ字型
の絶縁材41を挿入し、該絶縁材41により内側壁11a の下
面を支えることにより実現されている。従って絶縁材41
は凹部111 の深さよりも高くなしてある。絶縁材41は、
絶縁性が高く、熱伝導率が小さく、加工性に優れる材
料、例えばテフロン（登録商標）等を用い、前記内側壁
11a と前記外側壁11b とを熱的に分離する断熱材として
の作用を兼ねるべく介在させてある。絶縁材41のＬ字型
の内側と凹部111 とで形成される空間には、絶縁シール
材としてのフッ素ゴム又はカルレッツ（登録商標）から
なるＯリング42が嵌合されている。
【００２２】また内側壁11a には、外側壁11b 側へ突出
させた銅板取り付け部43が下部に形成されており、外側
壁11b に貫挿された銅板（導電体）44の端部が、銅板取
り付け部43にワッシャ45を嵌合させたボルト46にて取り
付けられている。さらに内側壁11a と外側壁11b との間
の空間に冷却ガスを導入するための冷却ガス導入孔30a
と、冷却ガスを排気するための冷却ガス排気孔30b と
が、前記外側壁11b に形成されている。
させた銅板取り付け部43が下部に形成されており、外側
壁11b に貫挿された銅板（導電体）44の端部が、銅板取
り付け部43にワッシャ45を嵌合させたボルト46にて取り
付けられている。さらに内側壁11a と外側壁11b との間
の空間に冷却ガスを導入するための冷却ガス導入孔30a
と、冷却ガスを排気するための冷却ガス排気孔30b と
が、前記外側壁11b に形成されている。
【００２３】以上の如く構成されたプラズマ処理装置に
おいて、試料Ｓに対してプラズマ処理を施す方法につい
て説明する。 予め試料台15を所定の温度に保持し、反応容器11の内
側壁11a をヒータ27にて所定の温度に加熱しておく。 反応室12に残留する気体を排気口20から排気した後、
導入口19から反応室12へプロセスガスを導入する。 マイクロ波発振器39でマイクロ波を発振させ、導波管
38を介して誘電体層36にマイクロ波を導入する。表面波
電界が表面波電界形成室35に形成され、その電界がマイ
クロ波導入窓14を透過して、反応室12にプラズマを発生
させる。 プラズマ発生と略同時に、高周波電源40によって試料
台15に高周波を印加し、試料Ｓ表面にバイアス電圧を発
生させる。このバイアス電圧によってプラズマ中のイオ
ンのエネルギを制御しつつ、試料Ｓの表面にイオンを照
射させて、試料Ｓにプラズマ処理を施す。
おいて、試料Ｓに対してプラズマ処理を施す方法につい
て説明する。 予め試料台15を所定の温度に保持し、反応容器11の内
側壁11a をヒータ27にて所定の温度に加熱しておく。 反応室12に残留する気体を排気口20から排気した後、
導入口19から反応室12へプロセスガスを導入する。 マイクロ波発振器39でマイクロ波を発振させ、導波管
38を介して誘電体層36にマイクロ波を導入する。表面波
電界が表面波電界形成室35に形成され、その電界がマイ
クロ波導入窓14を透過して、反応室12にプラズマを発生
させる。 プラズマ発生と略同時に、高周波電源40によって試料
台15に高周波を印加し、試料Ｓ表面にバイアス電圧を発
生させる。このバイアス電圧によってプラズマ中のイオ
ンのエネルギを制御しつつ、試料Ｓの表面にイオンを照
射させて、試料Ｓにプラズマ処理を施す。
【００２４】本発明装置では、前記ヒータ27による加熱
が、反応容器11の内側壁11a に対してなされ、該内側壁
11a から前記絶縁材41及び冷却ガスによって熱的に分離
された外側壁11b に殆ど伝わらない。これにより加熱さ
れた内側壁11a の保温効果が高まりエネルギ効率が向上
する。しかも熱の拡散が低減されていることにより、内
側壁11a の熱制御が容易に行える。また対向電極21が、
内側壁11a 及び銅板44を介して接地される構成となして
あるので、試料台15に印加された高周波に対する対向電
極21の接地電位が安定に保たれる。従って試料台15と対
向電極21との間に所望する安定したバイアス電圧が形成
される。
が、反応容器11の内側壁11a に対してなされ、該内側壁
11a から前記絶縁材41及び冷却ガスによって熱的に分離
された外側壁11b に殆ど伝わらない。これにより加熱さ
れた内側壁11a の保温効果が高まりエネルギ効率が向上
する。しかも熱の拡散が低減されていることにより、内
側壁11a の熱制御が容易に行える。また対向電極21が、
内側壁11a 及び銅板44を介して接地される構成となして
あるので、試料台15に印加された高周波に対する対向電
極21の接地電位が安定に保たれる。従って試料台15と対
向電極21との間に所望する安定したバイアス電圧が形成
される。
【００２５】図３(b) に示す上部電極51（対向電極21及
び内側壁11a ）と下部電極52（試料台15）との間には、
図３(a) に示す如き電位分布を有する。プラズマポテン
シャルＰと各電圧との間には以下式が成立する。
び内側壁11a ）と下部電極52（試料台15）との間には、
図３(a) に示す如き電位分布を有する。プラズマポテン
シャルＰと各電圧との間には以下式が成立する。
【００２６】 ｜Ｐ−Ｖ1 ｜＝Ｋ（Ａ2 ／Ａ1 ）4 ｜Ｐ−Ｖ2 ｜ 但し、Ｐ ：プラズマポテンシャル Ｖ1 ：上部電極電位 Ｖ2 ：下部電極電位 Ａ1 ：上部電極面積 Ａ2 ：下部電極面積 Ｋ ：比例定数
【００２７】高周波高電力プロセスの場合、｜Ｖ2 ｜が
大きくなるために｜Ｐ−Ｖ2 ｜が上昇し、高いイオンエ
ネルギが得られ、高エッチング速度が得られる。しかし
ながら｜Ｐ−Ｖ1 ｜が上昇することにより、対向電極21
がスパッタされてダメージを受けることがあり、コンタ
ミネーション又はパーティクルの発生につながる。そこ
で｜Ｐ−Ｖ1 ｜を下げるためには上部電極51の面積Ａ1
を大きくすればよいことが上式より判る。
大きくなるために｜Ｐ−Ｖ2 ｜が上昇し、高いイオンエ
ネルギが得られ、高エッチング速度が得られる。しかし
ながら｜Ｐ−Ｖ1 ｜が上昇することにより、対向電極21
がスパッタされてダメージを受けることがあり、コンタ
ミネーション又はパーティクルの発生につながる。そこ
で｜Ｐ−Ｖ1 ｜を下げるためには上部電極51の面積Ａ1
を大きくすればよいことが上式より判る。
【００２８】そこで本発明では内側壁11a を対向電極の
一部として機能させるために、対向電極21と内側壁11a
とを接触させ、銅板44を介してこれらを接地する。これ
により大面積の接地電極が得られるので、高エッチング
速度を得るために高周波高電力を用いた処理においても
対向電極21が受けるダメージを最小限に抑制することが
可能である。
一部として機能させるために、対向電極21と内側壁11a
とを接触させ、銅板44を介してこれらを接地する。これ
により大面積の接地電極が得られるので、高エッチング
速度を得るために高周波高電力を用いた処理においても
対向電極21が受けるダメージを最小限に抑制することが
可能である。
【００２９】実施の形態２． 図４は、実施の形態２の構成を示す模式的断面図であ
り、図２と同様、図１におけるＡ部の拡大図となってい
る。本実施の形態では、銅板44の上に熱伝導率が低い材
料（例えばテフロン、登録商標）からなるスペーサ47を
挟み、ボルト46にて銅板取り付け部43に締結している。
また凹部111 よりも内周側に別途凹部112を設けて、こ
の凹部112 にテフロンからなる絶縁材41を嵌合させてあ
る。この絶縁材41は、図２に示す絶縁材41と同様、前記
内側壁11a の下面を前記外側壁11bと直接接触しないよ
うに両者間に間隙を隔てて支持し、内側壁11a の下面を
前記外側壁11b との間を熱的に分離する断熱材として介
在させたものである。凹部111 にはＯリング42のみが嵌
合されている。さらに外側壁11b にも銅板取り付け部48
を設け、銅板44は銅板取り付け部48にのみ貫挿させてあ
る。その他の構成は実施の形態１と同様であり、同符号
を付して説明を省略する。
り、図２と同様、図１におけるＡ部の拡大図となってい
る。本実施の形態では、銅板44の上に熱伝導率が低い材
料（例えばテフロン、登録商標）からなるスペーサ47を
挟み、ボルト46にて銅板取り付け部43に締結している。
また凹部111 よりも内周側に別途凹部112を設けて、こ
の凹部112 にテフロンからなる絶縁材41を嵌合させてあ
る。この絶縁材41は、図２に示す絶縁材41と同様、前記
内側壁11a の下面を前記外側壁11bと直接接触しないよ
うに両者間に間隙を隔てて支持し、内側壁11a の下面を
前記外側壁11b との間を熱的に分離する断熱材として介
在させたものである。凹部111 にはＯリング42のみが嵌
合されている。さらに外側壁11b にも銅板取り付け部48
を設け、銅板44は銅板取り付け部48にのみ貫挿させてあ
る。その他の構成は実施の形態１と同様であり、同符号
を付して説明を省略する。
【００３０】実施の形態１の構成では、内側壁11a の保
持温度が高い場合、銅板44が薄いために反ることがあ
る。そうすると銅板44と内側壁11a との接触面積が小さ
くなって、点接触となり内側壁11a の接地が良好に行え
なくなる可能性がある。しかしながら銅板44を介して内
側壁11a の熱が外側壁11b へ拡散することを抑制するた
めには、銅板44を厚くすることは望ましくない。従って
熱伝導率が低いスペーサ47を使用することにより、外側
壁11b へ熱を逃がすことなく、対向電極21及び内側壁11
a の接地を確実に行うことができる。
持温度が高い場合、銅板44が薄いために反ることがあ
る。そうすると銅板44と内側壁11a との接触面積が小さ
くなって、点接触となり内側壁11a の接地が良好に行え
なくなる可能性がある。しかしながら銅板44を介して内
側壁11a の熱が外側壁11b へ拡散することを抑制するた
めには、銅板44を厚くすることは望ましくない。従って
熱伝導率が低いスペーサ47を使用することにより、外側
壁11b へ熱を逃がすことなく、対向電極21及び内側壁11
a の接地を確実に行うことができる。
【００３１】従って大面積に均一なプラズマを発生さ
せ、しかもイオンのエネルギを制御することが可能なプ
ラズマ処理装置において、側壁の温度制御が容易に行え
るので、プラズマエッチング時の選択比が向上し、高精
度な処理が行える。また側壁の加熱効率が向上するため
に経費削減につながる。さらにハイパワー条件にも耐え
得る構成を有するので、高速処理を行っても装置へのダ
メージが少ない。
せ、しかもイオンのエネルギを制御することが可能なプ
ラズマ処理装置において、側壁の温度制御が容易に行え
るので、プラズマエッチング時の選択比が向上し、高精
度な処理が行える。また側壁の加熱効率が向上するため
に経費削減につながる。さらにハイパワー条件にも耐え
得る構成を有するので、高速処理を行っても装置へのダ
メージが少ない。
【００３２】またＯリング42が、内側壁11a と外側壁11
b とに直接接触しているので、確実に気密性を保持する
ことができる。なおこの構成は実施の形態１に適用して
もよい。
b とに直接接触しているので、確実に気密性を保持する
ことができる。なおこの構成は実施の形態１に適用して
もよい。
【００３３】
【実施例】図５に示す従来装置と、図４に示す本発明装
置とにおいて、マイクロ波パワーを1300Ｗ及び1600Ｗと
してエッチング処理を行った。試料は８インチのＳｉＯ
2膜が形成されたウエハであり、エッチングガスはＣＨ
Ｆ3 である。処理条件及び結果を表１に示す。
置とにおいて、マイクロ波パワーを1300Ｗ及び1600Ｗと
してエッチング処理を行った。試料は８インチのＳｉＯ
2膜が形成されたウエハであり、エッチングガスはＣＨ
Ｆ3 である。処理条件及び結果を表１に示す。
【００３４】
【表１】
【００３５】表１より明らかな如く本発明装置において
はエッチングレートが約８％向上した。また従来装置に
おいては対向電極21及び反応容器11の側壁にダメージが
見られたが、本発明装置においてはほとんど見られなか
った。
はエッチングレートが約８％向上した。また従来装置に
おいては対向電極21及び反応容器11の側壁にダメージが
見られたが、本発明装置においてはほとんど見られなか
った。
【００３６】
【発明の効果】以上のように本発明に係るプラズマ処理
装置は、反応容器の側壁を二重構造とし、内側壁と外側
壁との間に断熱材を介在させ、対向接地電極を内側壁、
導電体及び外側壁を介して接地することにより、側壁の
所要部分の高温保持性を高め、またハイパワー条件にも
耐え得る等、本発明は優れた効果を奏する。
装置は、反応容器の側壁を二重構造とし、内側壁と外側
壁との間に断熱材を介在させ、対向接地電極を内側壁、
導電体及び外側壁を介して接地することにより、側壁の
所要部分の高温保持性を高め、またハイパワー条件にも
耐え得る等、本発明は優れた効果を奏する。
【図１】本発明に係るプラズマ処理装置を示す模式的縦
断面図である。
断面図である。
【図２】実施の形態１に係る部分拡大図である。
【図３】電圧分布を説明するための図である。
【図４】実施の形態２に係る部分拡大図である。
【図５】従来のプラズマ処理装置を示す模式的縦断面図
である。
である。
【図６】図５に示すプラズマ処理装置の部分拡大図であ
る。
る。
11 反応容器 11a 内側壁 11b 外側壁 12 反応室 14 マイクロ波導入窓 15 試料台 21 対向電極 27 ヒータ 36 誘電体線路 38 マイクロ波導波管 39 マイクロ波発振器 40 高周波電源 41 絶縁材 43 銅板取り付け部 44 銅板 45 ワッシャ 46 ボルト 47 スペーサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−78392（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−335567（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−184924（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−253629（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/3065 C23C 16/509
Claims (1)
- 【請求項１】 ヒータが側壁に内蔵された反応容器内に
試料台が設置されており、該試料台に高周波を印加する
ことにより、前記試料台上の試料表面にバイアス電圧を
発生させた状態で、該試料に対してプラズマ処理を行う
装置において、前記反応容器の側壁は、前記ヒータを内
蔵し、周方向に連続する導電材製の内側壁と、該内側壁
の外側を間隙を隔てて囲う外側壁とを含む二重構造をな
しており、前記外側壁と前記内側壁との間に介在させた
断熱材と、一端が前記内側壁に接続されており、他端が
前記外側壁を介して接地されるべき導電体とを備えるこ
とを特徴とするプラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24322497A JP3323928B2 (ja) | 1997-09-08 | 1997-09-08 | プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24322497A JP3323928B2 (ja) | 1997-09-08 | 1997-09-08 | プラズマ処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1187320A JPH1187320A (ja) | 1999-03-30 |
| JP3323928B2 true JP3323928B2 (ja) | 2002-09-09 |
Family
ID=17100689
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24322497A Expired - Fee Related JP3323928B2 (ja) | 1997-09-08 | 1997-09-08 | プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3323928B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
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|---|---|---|---|---|
| AU2003254871A1 (en) * | 2002-10-25 | 2004-05-13 | Nok Corporation | Plasma resistant seal |
| JP4617701B2 (ja) * | 2004-04-12 | 2011-01-26 | ソニー株式会社 | Ｏリング取り外し用窪み構造を有する容器部材 |
| US20070148367A1 (en) | 2005-12-22 | 2007-06-28 | Lewis Daniel J | Chemical vapor deposition apparatus and methods of using the apparatus |
| JP4985973B2 (ja) * | 2007-12-11 | 2012-07-25 | Ｎｏｋ株式会社 | 密封構造 |
| JP5396256B2 (ja) * | 2009-12-10 | 2014-01-22 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置 |
| US9869392B2 (en) | 2011-10-20 | 2018-01-16 | Lam Research Corporation | Edge seal for lower electrode assembly |
| US9859142B2 (en) | 2011-10-20 | 2018-01-02 | Lam Research Corporation | Edge seal for lower electrode assembly |
| CN104299874B (zh) * | 2013-07-17 | 2017-10-20 | 中微半导体设备(上海)有限公司 | 一种等离子体处理装置 |
| US10090211B2 (en) | 2013-12-26 | 2018-10-02 | Lam Research Corporation | Edge seal for lower electrode assembly |
| JP7274347B2 (ja) | 2019-05-21 | 2023-05-16 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置 |
| CN111996590B (zh) * | 2020-08-14 | 2021-10-15 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 一种工艺腔室 |
-
1997
- 1997-09-08 JP JP24322497A patent/JP3323928B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1187320A (ja) | 1999-03-30 |
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