JP3396879B2 - プラズマ処理装置、マッチングボックス及び給電体 - Google Patents
プラズマ処理装置、マッチングボックス及び給電体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、マッ
チングボックス及び給電体に係り、より詳細には高周波
電源とプラズマ処理装置のプラズマ電極との間に介在さ
せるマッチングボックス、マッチングボックスからプラ
ズマ電極に高周波電力を供給する給電体及びプラズマ処
理装置に関する。
チングボックス及び給電体に係り、より詳細には高周波
電源とプラズマ処理装置のプラズマ電極との間に介在さ
せるマッチングボックス、マッチングボックスからプラ
ズマ電極に高周波電力を供給する給電体及びプラズマ処
理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、プラズマ処理装置としては図６に
示すものが知られている。
示すものが知られている。
【０００３】従来のプラズマ処理装置は、高周波電源１
とプラズマ励起電極４との間に整合回路が介在してい
る。整合回路はこれら高周波電源１とプラズマ励起電極
４との間のインピーダンスの整合を得るための回路であ
る。
とプラズマ励起電極４との間に整合回路が介在してい
る。整合回路はこれら高周波電源１とプラズマ励起電極
４との間のインピーダンスの整合を得るための回路であ
る。
【０００４】高周波電源１からの高周波電力は整合回路
を通して給電体３によりプラズマ励起電極４へ供給され
る。
を通して給電体３によりプラズマ励起電極４へ供給され
る。
【０００５】これら整合回路および給電体３は導電体か
らなるハウジング２１により形成されるマッチングボッ
クス２内に収納されている。
らなるハウジング２１により形成されるマッチングボッ
クス２内に収納されている。
【０００６】プラズマ励起電極４の下には、多数の孔７
が形成されているシャワープレート５が設けられてお
り、プラズマ励起電極４とシャワープレート５とで空間
６が形成されている。この空間６にはガス導入管１７が
設けられている。ガス導入管１７から導入されたガス
は、シャワープレート５の孔７を介してチャンバー壁１
０により形成されたチャンバー室に供給される。なお、
９はチャンバー壁１０とプラズマ励起電極４とを絶縁す
る絶縁体である。なお、排気系の図示は省略してある。
が形成されているシャワープレート５が設けられてお
り、プラズマ励起電極４とシャワープレート５とで空間
６が形成されている。この空間６にはガス導入管１７が
設けられている。ガス導入管１７から導入されたガス
は、シャワープレート５の孔７を介してチャンバー壁１
０により形成されたチャンバー室に供給される。なお、
９はチャンバー壁１０とプラズマ励起電極４とを絶縁す
る絶縁体である。なお、排気系の図示は省略してある。
【０００７】チャンバー室内には基板１６を載置しプラ
ズマ励起電極ともなるウエハサセプタ８が設けられてお
りその周囲にはサセプタシールド１２が設けられてい
る。ウエハサセプタ８及びサセプタシールド１２はベロ
ーズ１１により上下動可能となっており、プラズマ励起
電極４，８間の距離の調整ができる。
ズマ励起電極ともなるウエハサセプタ８が設けられてお
りその周囲にはサセプタシールド１２が設けられてい
る。ウエハサセプタ８及びサセプタシールド１２はベロ
ーズ１１により上下動可能となっており、プラズマ励起
電極４，８間の距離の調整ができる。
【０００８】ウエハサセプタ８には、マッチングボック
ス１４内に収納された整合回路を介して第２の高周波電
源１５が接続されている。
ス１４内に収納された整合回路を介して第２の高周波電
源１５が接続されている。
【０００９】図７に他の従来のプラズマ処理装置を示
す。
す。
【００１０】図７に示すプラズマ処理装置ではシャワー
プレートは使用されておらず、また、給電体３がマッチ
ングボックス２の外部に配置されている。すなわち、プ
ラズマ励起電極４およびプラズマ励起電極４に連結され
た給電体３はプラズマ処理室内に収納されている。他の
点は図６に示すプラズマ処理装置と同様の構成を有して
いる。
プレートは使用されておらず、また、給電体３がマッチ
ングボックス２の外部に配置されている。すなわち、プ
ラズマ励起電極４およびプラズマ励起電極４に連結され
た給電体３はプラズマ処理室内に収納されている。他の
点は図６に示すプラズマ処理装置と同様の構成を有して
いる。
【００１１】いずれのプラズマ処理装置においても、チ
ャンバー室内で励起されるプラズマの状態はガスの種
類、圧力など処理条件によって変化する。そのため放電
中のインピーダンスがそれに伴って変化するので、プラ
ズマ放電の調整のために、印加した高周波の出力に対し
て反射波が最も少なくなるように、整合回路により高周
波電源１とプラズマ励起電極４との間のインピーダンス
を調整する。かかる調整を行うためにチューニングコン
デンサ２４がその一部に用いられている。
ャンバー室内で励起されるプラズマの状態はガスの種
類、圧力など処理条件によって変化する。そのため放電
中のインピーダンスがそれに伴って変化するので、プラ
ズマ放電の調整のために、印加した高周波の出力に対し
て反射波が最も少なくなるように、整合回路により高周
波電源１とプラズマ励起電極４との間のインピーダンス
を調整する。かかる調整を行うためにチューニングコン
デンサ２４がその一部に用いられている。
【００１２】図６、図７に示す例では高周波電源１と給
電体３との間にコイル２３とチューニングコンデンサ２
４とが直列に設けられ、また、高周波電源１には他のロ
ードコンデンサ２２が接続され一端がアースされてい
る。給電体３には一般的に幅５０〜１００ｍｍ、厚さ
０．５ｍｍ、長さ１００〜３００ｍｍの形状を有する銅
の表面に銀めっきを施したものが用いられており、この
給電体３はプラズマ励起電極４にネジ止めされている。
電体３との間にコイル２３とチューニングコンデンサ２
４とが直列に設けられ、また、高周波電源１には他のロ
ードコンデンサ２２が接続され一端がアースされてい
る。給電体３には一般的に幅５０〜１００ｍｍ、厚さ
０．５ｍｍ、長さ１００〜３００ｍｍの形状を有する銅
の表面に銀めっきを施したものが用いられており、この
給電体３はプラズマ励起電極４にネジ止めされている。
【００１３】かかる整合回路においては、チューニング
コンデンサ２４の容量を調整することにより高周波電源
１とプラズマ励起電極４との間のインピーダンスの調整
が行われる。
コンデンサ２４の容量を調整することにより高周波電源
１とプラズマ励起電極４との間のインピーダンスの調整
が行われる。
【００１４】しかし、従来のプラズマ処理装置を詳細に
調べたところ、電力消費効率（高周波電源１からプラズ
マ励起電極４に投入した電力に対してプラズマ中で消費
された電力の割合）は必ずしも良好ではなく、プラズマ
励起電極４とプラズマ処理装置のチャンバ壁１０との間
のキャパシタンスが増加するにつれ電力消費効率は極め
て低下していくことを本発明者は見いだした。
調べたところ、電力消費効率（高周波電源１からプラズ
マ励起電極４に投入した電力に対してプラズマ中で消費
された電力の割合）は必ずしも良好ではなく、プラズマ
励起電極４とプラズマ処理装置のチャンバ壁１０との間
のキャパシタンスが増加するにつれ電力消費効率は極め
て低下していくことを本発明者は見いだした。
【００１５】なお、電力消費効率は、次のようにして調
査した。プラズマ処理装置のチャンバ壁を集中定数回
路からなる等価回路に置き換える。インピーダンスア
ナライザを用いてチャンバの構成部品のインピーダンス
を測定する事によりそれぞれの回路の定数を決定する。
放電中のチャンバ全体のインピーダンスが入力側にダ
ミーロード５０Ωを付けたマッチングボックスのインピ
ーダンスと複素共役の関係にあることを利用し、放電中
のチャンバ全体のインピーダンスを知る。プラズマ空
間を抵抗Ｒと容量Ｃとの直列回路とみなし、それぞれの
定数を、で得られた値から算出する。以上の方法
で得られた放電中のチャンバの等価回路モデルに基づい
て、回路計算を実施し、電力消費効率を導出する。
査した。プラズマ処理装置のチャンバ壁を集中定数回
路からなる等価回路に置き換える。インピーダンスア
ナライザを用いてチャンバの構成部品のインピーダンス
を測定する事によりそれぞれの回路の定数を決定する。
放電中のチャンバ全体のインピーダンスが入力側にダ
ミーロード５０Ωを付けたマッチングボックスのインピ
ーダンスと複素共役の関係にあることを利用し、放電中
のチャンバ全体のインピーダンスを知る。プラズマ空
間を抵抗Ｒと容量Ｃとの直列回路とみなし、それぞれの
定数を、で得られた値から算出する。以上の方法
で得られた放電中のチャンバの等価回路モデルに基づい
て、回路計算を実施し、電力消費効率を導出する。
【００１６】このように、従来のプラズマ処理装置にお
いては電力消費効率が低いため成膜速度が遅く、また、
たとえば絶縁膜の成膜の場合にあってはより絶縁耐圧の
高い絶縁膜の形成が困難であるという問題点を有してい
る。
いては電力消費効率が低いため成膜速度が遅く、また、
たとえば絶縁膜の成膜の場合にあってはより絶縁耐圧の
高い絶縁膜の形成が困難であるという問題点を有してい
る。
【００１７】本発明者は、電力消費効率が低い原因を鋭
意探求した。その結果、電力消費効率が低い原因は次に
述べることにあるとの知見を得た。
意探求した。その結果、電力消費効率が低い原因は次に
述べることにあるとの知見を得た。
【００１８】すなわち、まず、従来のプラズマ処理装置
においては、高周波電力は、高周波電源１から同軸ケー
ブル、整合回路、給電体３を介してプラズマ励起電極
（カソード電極）４に供給される。一方、高周波電流の
経路を考えた場合、電流はこれらを介してプラズマ空間
を経由した後、さらにもう一方の電極（サセプタ電極）
８、ベローズ１１、チャンバ側壁１０、マッチングボッ
クスのハウジングシャーシを通り、ＲＦ電源のアースに
戻る。
においては、高周波電力は、高周波電源１から同軸ケー
ブル、整合回路、給電体３を介してプラズマ励起電極
（カソード電極）４に供給される。一方、高周波電流の
経路を考えた場合、電流はこれらを介してプラズマ空間
を経由した後、さらにもう一方の電極（サセプタ電極）
８、ベローズ１１、チャンバ側壁１０、マッチングボッ
クスのハウジングシャーシを通り、ＲＦ電源のアースに
戻る。
【００１９】しかるに、従来のプラズマ処理装置におい
ては、給電体３と、給電体３を囲うマッチングボックス
２のハウジング２１とが平行であるため、往路の電流と
復路の電流とが給電体３とマッチングボックス２のハウ
ジング２１とで平行になってしまい、互いの右ネジ磁界
が影響を及ぼしあうため相互インダクタンスの増大をも
たらしてしまう。その結果、電力消費効率の低下をもた
らし、ひいては、成膜速度の低下あるいは膜質の低下を
まねいてしまうというものである。特にかかる相互イン
ダクタンスの影響は、基板１６が大型になるほど、ひい
ては給電体３とマッチングボックス２のハウジングとの
距離が大きくなるほど大であり、基板が４０〜５０ｃｍ
になると顕著にあらわれる。
ては、給電体３と、給電体３を囲うマッチングボックス
２のハウジング２１とが平行であるため、往路の電流と
復路の電流とが給電体３とマッチングボックス２のハウ
ジング２１とで平行になってしまい、互いの右ネジ磁界
が影響を及ぼしあうため相互インダクタンスの増大をも
たらしてしまう。その結果、電力消費効率の低下をもた
らし、ひいては、成膜速度の低下あるいは膜質の低下を
まねいてしまうというものである。特にかかる相互イン
ダクタンスの影響は、基板１６が大型になるほど、ひい
ては給電体３とマッチングボックス２のハウジングとの
距離が大きくなるほど大であり、基板が４０〜５０ｃｍ
になると顕著にあらわれる。
【００２０】なお、かかる課題を含む知見は本発明者が
初めて見いだしたものである。
初めて見いだしたものである。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術の
有する問題点を解決し、電力消費効率が高く、成膜速度
が従来より速くかつ、より良質の膜の形成が可能なプラ
ズマ処理装置を提供することを目的とする。
有する問題点を解決し、電力消費効率が高く、成膜速度
が従来より速くかつ、より良質の膜の形成が可能なプラ
ズマ処理装置を提供することを目的とする。
【００２２】本発明は、電力消費効率が高く、成膜速度
が従来より速くかつ、より良質の膜の形成が可能なプラ
ズマ処理装置を達成することができるマッチングボック
スを提供することを目的とする。
が従来より速くかつ、より良質の膜の形成が可能なプラ
ズマ処理装置を達成することができるマッチングボック
スを提供することを目的とする。
【００２３】本発明は、電力消費効率が高く、成膜速度
が従来より速くかつ、より良質の膜の形成が可能なプラ
ズマ処理装置を達成することができる給電体を提供する
ことを目的とする。
が従来より速くかつ、より良質の膜の形成が可能なプラ
ズマ処理装置を達成することができる給電体を提供する
ことを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】本発明のプラズマ処理装
置は、高周波電源とプラズマ励起電極との間に介在しこ
れら高周波電源とプラズマ励起電極との間のインピーダ
ンスの整合を得る整合回路と、前記高周波電源からの高
周波電力を前記整合回路を通して前記プラズマ励起電極
へ供給する給電体とを収納する導電体よりなるハウジン
グの側壁を、前記給電体に対して非平行に形成したこと
を特徴とする。
置は、高周波電源とプラズマ励起電極との間に介在しこ
れら高周波電源とプラズマ励起電極との間のインピーダ
ンスの整合を得る整合回路と、前記高周波電源からの高
周波電力を前記整合回路を通して前記プラズマ励起電極
へ供給する給電体とを収納する導電体よりなるハウジン
グの側壁を、前記給電体に対して非平行に形成したこと
を特徴とする。
【００２５】本発明のプラズマ処理装置は、高周波電源
とプラズマ励起電極との間に介在しこれら高周波電源と
プラズマ励起電極との間のインピーダンスの整合を得る
整合回路を通して前記高周波電源からの高周波電力を前
記プラズマ励起電極へ供給する給電体を、プラズマ処理
室内においてプラズマ励起電極へ供給する給電体を、プ
ラズマ処理室内においてプラズマ励起電極より上方のプ
ラズマ処理室に対して非平行に形成したことを特徴とす
る。
とプラズマ励起電極との間に介在しこれら高周波電源と
プラズマ励起電極との間のインピーダンスの整合を得る
整合回路を通して前記高周波電源からの高周波電力を前
記プラズマ励起電極へ供給する給電体を、プラズマ処理
室内においてプラズマ励起電極へ供給する給電体を、プ
ラズマ処理室内においてプラズマ励起電極より上方のプ
ラズマ処理室に対して非平行に形成したことを特徴とす
る。
【００２６】本発明のマッチングボックスは、少なくと
もインピーダンス整合回路と、該整合回路を収納する導
電体からなるハウジングとを具備し、該ハウジングが円
錐形、切頭円錐形、多角錐形または切頭多角錐形である
ことを特徴とする。
もインピーダンス整合回路と、該整合回路を収納する導
電体からなるハウジングとを具備し、該ハウジングが円
錐形、切頭円錐形、多角錐形または切頭多角錐形である
ことを特徴とする。
【００２７】本発明の給電体は、給電体が、円錐形、切
頭円錐形、多角錐形または切頭多角錐形であることを特
徴とする。
頭円錐形、多角錐形または切頭多角錐形であることを特
徴とする。
【００２８】
【実施例】（実施例１）
図１に実施例１に係るプラズマ処理装置を示す。
【００２９】本例のプラズマ処理装置は、高周波電源１
とプラズマ励起電極４との間に介在しこれら高周波電源
１とプラズマ励起電極４との間のインピーダンスの整合
を得る整合回路と、高周波電源１からの高周波電力を整
合回路を通してプラズマ励起電極４へ供給する給電体３
とを収納する導電体よりなるハウジング２１の側壁を、
給電体３に対して非平行に形成した。
とプラズマ励起電極４との間に介在しこれら高周波電源
１とプラズマ励起電極４との間のインピーダンスの整合
を得る整合回路と、高周波電源１からの高周波電力を整
合回路を通してプラズマ励起電極４へ供給する給電体３
とを収納する導電体よりなるハウジング２１の側壁を、
給電体３に対して非平行に形成した。
【００３０】以下に本例をより詳細に説明する。なお、
従来例と同一の部分の説明は省略する。
従来例と同一の部分の説明は省略する。
【００３１】本例では、給電体３は幅１００ｍｍ、厚さ
０．５ｍｍ、長さ１００ｍｍの板状の形状を有してお
り、銅の表面に銀めっきを施したものが用いられてお
り、この給電体３はプラズマ励起電極４の中心にネジ止
めされている。
０．５ｍｍ、長さ１００ｍｍの板状の形状を有してお
り、銅の表面に銀めっきを施したものが用いられてお
り、この給電体３はプラズマ励起電極４の中心にネジ止
めされている。
【００３２】この給電体３はマッチングボックス２内に
収納され、プラズマ励起電極４に対して法線方向に形
成、配置されている。
収納され、プラズマ励起電極４に対して法線方向に形
成、配置されている。
【００３３】一方、マッチングボックス２のハウジング
２１は切頭円錐形をしており、プラズマ励起電極４に対
して約４５度（図１のθ）の傾きを有している。この角
度θは４５度以下が好ましい。
２１は切頭円錐形をしており、プラズマ励起電極４に対
して約４５度（図１のθ）の傾きを有している。この角
度θは４５度以下が好ましい。
【００３４】なお、本例では、マッチングボックス２の
ハウジングの底面の外形は正方形である。
ハウジングの底面の外形は正方形である。
【００３５】なお、従来例においてはガス導入管１７は
プラズマ励起電極４の上部に設けてあったが本例ではプ
ラズマ励起電極４の側面に設けてある。
プラズマ励起電極４の上部に設けてあったが本例ではプ
ラズマ励起電極４の側面に設けてある。
【００３６】本例に係るプラズマ処理装置と図６に示す
プラズマ処理装置を用いて窒化ケイ素の成膜を行い、電
力消費効率、成膜速度、絶縁耐圧の測定を行ったとこ
ろ、本例に係るプラズマ処理装置を用いた場合は、図６
に示すプラズマ処理装置を用いた場合に比べ、電力消費
効率は約１．５倍、成膜速度は約１．２倍、絶縁耐圧は
約１．２倍であった。
プラズマ処理装置を用いて窒化ケイ素の成膜を行い、電
力消費効率、成膜速度、絶縁耐圧の測定を行ったとこ
ろ、本例に係るプラズマ処理装置を用いた場合は、図６
に示すプラズマ処理装置を用いた場合に比べ、電力消費
効率は約１．５倍、成膜速度は約１．２倍、絶縁耐圧は
約１．２倍であった。
【００３７】なお、成膜条件は次の通りとした。
基板温度：３００℃
高周波電源１の電力：４００Ｗ
高周波電源１５の電力：０Ｗ
ガス：ＳｉＨ4：ＮＨ3：Ｎ2＝４０：１６０：６００
（ｓｃｃｍ）
（ｓｃｃｍ）
【００３８】（実施例２）
図２に実施例２に係るプラズマ処理装置を示す。
【００３９】本例は、チューニングコンデンサおよび給
電体を複数個設けた例である。すなわち、チューニング
コンデンサ２４ａとそれに直列接続された給電体３ａ
と、チューニングコンデンサ２４ｂとそれに直列接続さ
れた給電体３ｂとを設けてある。
電体を複数個設けた例である。すなわち、チューニング
コンデンサ２４ａとそれに直列接続された給電体３ａ
と、チューニングコンデンサ２４ｂとそれに直列接続さ
れた給電体３ｂとを設けてある。
【００４０】プラズマ励起電極４のサイズ（給電中心か
ら電極周辺までの最長距離）がプラズマ励起周波数の１
／４波長に比べて大きくなると定在波が問題となる。す
なわち、プラズマ密度に分布が生じ、膜厚や膜質の基板
面内での均一性が損なわれるという問題が生ずる。一般
には、プラズマ励起電極４のサイズがプラズマ歴周波数
の（１／１０）波長より小さいことが望ましい。本例で
は複数のチューニングコンデンサ２４−１，２４−２，
２４−３，２４−４を設けているため上記問題を回避す
ることができる。なお、最も近く隣接するチューニング
コンデンサ同士の間隔としては、波長に比べ十分小さい
間隔（１／１０）波長より小さい間隔とすることが好ま
しい。
ら電極周辺までの最長距離）がプラズマ励起周波数の１
／４波長に比べて大きくなると定在波が問題となる。す
なわち、プラズマ密度に分布が生じ、膜厚や膜質の基板
面内での均一性が損なわれるという問題が生ずる。一般
には、プラズマ励起電極４のサイズがプラズマ歴周波数
の（１／１０）波長より小さいことが望ましい。本例で
は複数のチューニングコンデンサ２４−１，２４−２，
２４−３，２４−４を設けているため上記問題を回避す
ることができる。なお、最も近く隣接するチューニング
コンデンサ同士の間隔としては、波長に比べ十分小さい
間隔（１／１０）波長より小さい間隔とすることが好ま
しい。
【００４１】本例に係るプラズマ処理装置と図６に示す
プラズマ処理装置を用いて窒化ケイ素の成膜を行い、電
力消費効率、成膜速度、絶縁耐圧の測定を行ったとこ
ろ、本例に係るプラズマ処理装置を用いた場合は、図６
に示すプラズマ処理装置を用いた場合に比べ、電力消費
効率は約１．５倍、成膜速度は約１．２倍、絶縁耐圧は
約１．２倍であった。また、定在波に関する問題も生じ
なかった。
プラズマ処理装置を用いて窒化ケイ素の成膜を行い、電
力消費効率、成膜速度、絶縁耐圧の測定を行ったとこ
ろ、本例に係るプラズマ処理装置を用いた場合は、図６
に示すプラズマ処理装置を用いた場合に比べ、電力消費
効率は約１．５倍、成膜速度は約１．２倍、絶縁耐圧は
約１．２倍であった。また、定在波に関する問題も生じ
なかった。
【００４２】なお、成膜条件は次の通りとした。
基板温度：３００℃
高周波電源１の電力：４００Ｗ
高周波電源１５の電力：０Ｗ
ガス：ＳｉＨ4：ＮＨ3：Ｎ2＝４０：１６０：６００
（ｓｃｃｍ）
（ｓｃｃｍ）
【００４３】（実施例３）
図３に実施例３に係るプラズマ処理装置を示す。
【００４４】本例は、給電体３がマッチングボックス２
の外部に配置された図７に示すプラズマ処理装置を改良
したものである。
の外部に配置された図７に示すプラズマ処理装置を改良
したものである。
【００４５】すなわち、 高周波電源１とプラズマ励起
電極４との間に介在しこれら高周波電源１とプラズマ励
起電極４との間のインピーダンスの整合を得る整合回路
を通して高周波電源１からの高周波電力をプラズマ励起
電極４へ供給する給電体３を、プラズマ処理室６０内に
おいてプラズマ励起電極４上方のプラズマ処理室６０の
側壁１０ａに対して非平行に形成した。
電極４との間に介在しこれら高周波電源１とプラズマ励
起電極４との間のインピーダンスの整合を得る整合回路
を通して高周波電源１からの高周波電力をプラズマ励起
電極４へ供給する給電体３を、プラズマ処理室６０内に
おいてプラズマ励起電極４上方のプラズマ処理室６０の
側壁１０ａに対して非平行に形成した。
【００４６】本例でも給電体は、プラズマ励起電極４に
対して法線方向に形成されており、、一方給電体３は、
プラズマ処理室６０内のプラズマ励起電極４の上方の側
壁１０ａに対して斜め方向に形成されている。
対して法線方向に形成されており、、一方給電体３は、
プラズマ処理室６０内のプラズマ励起電極４の上方の側
壁１０ａに対して斜め方向に形成されている。
【００４７】なお、本例では給電体３は１つのみ設けて
あるが、複数個を設けてもよい。複数個を設ける際には
プラズマ励起電極４の中心に対して点対象に設けること
が好ましい。
あるが、複数個を設けてもよい。複数個を設ける際には
プラズマ励起電極４の中心に対して点対象に設けること
が好ましい。
【００４８】本例では、θは約１５度としてある。他の
点は実施例１と同様である。
点は実施例１と同様である。
【００４９】本例に係るプラズマ処理装置と図７に示す
プラズマ処理装置を用いて窒化ケイ素の成膜を行い、電
力消費効率、成膜速度、絶縁耐圧の測定を行ったとこ
ろ、本例に係るプラズマ処理装置を用いた場合は、図７
に示すプラズマ処理装置を用いた場合に比べ、電力消費
効率は約１．３倍、成膜速度は約１．１倍、絶縁耐圧は
約１．１倍であった。
プラズマ処理装置を用いて窒化ケイ素の成膜を行い、電
力消費効率、成膜速度、絶縁耐圧の測定を行ったとこ
ろ、本例に係るプラズマ処理装置を用いた場合は、図７
に示すプラズマ処理装置を用いた場合に比べ、電力消費
効率は約１．３倍、成膜速度は約１．１倍、絶縁耐圧は
約１．１倍であった。
【００５０】なお、成膜条件は次の通りとした。
基板温度：３００℃
高周波電源１の電力：４００Ｗ
高周波電源１５の電力：０Ｗ
ガス：ＳｉＨ4：ＮＨ3：Ｎ2＝４０：１６０：６００
（ｓｃｃｍ）
（ｓｃｃｍ）
【００５１】（実施例４）
図４に実施例４に係るプラズマ処理装置を示す。
【００５２】本例は、プラズマ励起電極４上方のプラズ
マ処理室６０の側壁１０ａはプラズマ励起電極４に対し
て法線方向に形成されているが、給電体３がこの側壁に
対して斜めになるように（相互に非平行となるように）
給電体３は円錐形としてある。
マ処理室６０の側壁１０ａはプラズマ励起電極４に対し
て法線方向に形成されているが、給電体３がこの側壁に
対して斜めになるように（相互に非平行となるように）
給電体３は円錐形としてある。
【００５３】なお、本例では給電体３は１つのみ設けて
あるが、複数個を設けてもよい。複数個を設ける際には
プラズマ励起電極４の中心に対して点対象に設けること
が好ましい。
あるが、複数個を設けてもよい。複数個を設ける際には
プラズマ励起電極４の中心に対して点対象に設けること
が好ましい。
【００５４】本例では、θは約１５度としてある。
【００５５】他の点は実施例１と同様である。
【００５６】本例に係るプラズマ処理装置と図７に示す
プラズマ処理装置を用いて窒化ケイ素の成膜を行い、電
力消費効率、成膜速度、絶縁耐圧の測定を行ったとこ
ろ、本例に係るプラズマ処理装置を用いた場合は、図７
に示すプラズマ処理装置を用いた場合に比べ、電力消費
効率は約１．３倍、成膜速度は約１．１倍、絶縁耐圧は
約１．１倍であった。
プラズマ処理装置を用いて窒化ケイ素の成膜を行い、電
力消費効率、成膜速度、絶縁耐圧の測定を行ったとこ
ろ、本例に係るプラズマ処理装置を用いた場合は、図７
に示すプラズマ処理装置を用いた場合に比べ、電力消費
効率は約１．３倍、成膜速度は約１．１倍、絶縁耐圧は
約１．１倍であった。
【００５７】なお、成膜条件は次の通りとした。
基板温度：３００℃
高周波電源１の電力：４００Ｗ
高周波電源１５の電力：０Ｗ
ガス：ＳｉＨ4：ＮＨ3：Ｎ2＝４０：１６０：６００
（ｓｃｃｍ） なお、図４では給電体３は円錐形の場合を示したが、切
頭円錐形、多角錘形、切頭多角錘形でもよい。
（ｓｃｃｍ） なお、図４では給電体３は円錐形の場合を示したが、切
頭円錐形、多角錘形、切頭多角錘形でもよい。
【００５８】（実施例５）
実施例４では、給電体３は一体化された円錐形のものを
用いたが、図５に示すように、給電体３を複数の導線７
０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ，７０ｅ，７０ｆにより
構成し、それぞれの導線を円錐形あるいは多角錘形とな
るように配置してプラズマ励起電極４にそれぞれ、点
ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆにおいて繋げてもよい。
用いたが、図５に示すように、給電体３を複数の導線７
０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ，７０ｅ，７０ｆにより
構成し、それぞれの導線を円錐形あるいは多角錘形とな
るように配置してプラズマ励起電極４にそれぞれ、点
ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆにおいて繋げてもよい。
【００５９】なお、点ａと点ｃ、点ｂと点ｅ、点ｃと点
ｆとはプラズマ励起電極４の中心点に関して点対称をな
している。
ｆとはプラズマ励起電極４の中心点に関して点対称をな
している。
【００６０】
【発明の効果】本発明によれば、電力消費効率を高くす
ることができ、成膜速度が従来より速くかつ、より良質
の膜の形成が可能となる。
ることができ、成膜速度が従来より速くかつ、より良質
の膜の形成が可能となる。
【図１】実施例１に係るプラズマ処理装置の断面図であ
る。
る。
【図２】実施例２に係るプラズマ処理装置の断面図であ
る。
る。
【図３】実施例３に係るプラズマ処理装置の断面図であ
る。
る。
【図４】実施例４に係るプラズマ処理装置の断面図であ
る。
る。
【図５】実施例５に係るプラズマ処理装置の給電体を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図６】従来例に係るプラズマ処理装置の断面図であ
る。
る。
【図７】従来例に係るプラズマ処理装置の断面図であ
る。
る。
１ 高周波電源、２ マッチングボックス、３ 給電
体、３ａ，３ｂ 給電体、４ プラズマ励起電極、５
シャワープレート、６ 空間、７ 孔、８ ウエハサセ
プタ、９ 絶縁体、１０ チャンバー壁、１０ａ プラ
ズマ励起電極４上方のチャンバー壁、１１ ベローズ、
１２ サセプタシールド、１４ マッチングボックス、
１５ 第２の高周波電源、１６ 基板、１７ ガス導入
管、２１ ハウジング、２２ ロードコンデンサ、２３
コイル、２４ａ，２４ｂ チューニングコンデンサ、
６０ プラズマ処理室、７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０
ｄ，７０ｅ，７０ｆ 導線。
体、３ａ，３ｂ 給電体、４ プラズマ励起電極、５
シャワープレート、６ 空間、７ 孔、８ ウエハサセ
プタ、９ 絶縁体、１０ チャンバー壁、１０ａ プラ
ズマ励起電極４上方のチャンバー壁、１１ ベローズ、
１２ サセプタシールド、１４ マッチングボックス、
１５ 第２の高周波電源、１６ 基板、１７ ガス導入
管、２１ ハウジング、２２ ロードコンデンサ、２３
コイル、２４ａ，２４ｂ チューニングコンデンサ、
６０ プラズマ処理室、７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０
ｄ，７０ｅ，７０ｆ 導線。
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フロントページの続き
(72)発明者 福田 航一
宮城県仙台市泉区明通３−31株式会社フ
ロンテック内
(72)発明者 笠間 泰彦
宮城県仙台市泉区明通３−31株式会社フ
ロンテック内
(72)発明者 小野 昭一
東京都大田区雪谷大塚町１番７号アルプ
ス電気株式会社内
(72)発明者 大見 忠弘
宮城県仙台市青葉区米ケ袋２−１−17−
301
(56)参考文献 特開 平３−204925（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H05H 1/46
C23C 16/50 - 16/507
H01L 21/205
H01L 21/31
Claims (8)
- 【請求項１】 高周波電源と、プラズマ励起電力が設け
られたプラズマ処理室との間に介在し、これら高周波電
源とプラズマ処理室との間のインピーダンスの整合を得
る整合回路と、 前記高周波電源からの高周波電力を前記整合回路を通し
て前記プラズマ励起電極へ供給する給電体とを収納する
導電体よりなるハウジングの側壁を、前記給電体に対し
て非平行に形成したことを特徴とするプラズマ処理装
置。 - 【請求項２】 前記給電体が、前記プラズマ励起電極に
対して法線方向に形成され、前記ハウジングの側壁が前
記給電体に対して斜め方向に形成されていることを特徴
とする請求項１記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項３】 前記ハウジングの側壁が、前記プラズマ
励起電極に対して法線方向に形成され、前記給電体が前
記ハウジングの側壁に対して斜め方向に形成されている
ことを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項４】 高周波電源とプラズマ処理室との間に介
在しこれら高周波電源とプラズマ処理室との間のインピ
ーダンスの整合を得る整合回路を通して前記高周波電源
からの高周波電力を、前記プラズマ処理室内においてプ
ラズマ励起電極へ供給する給電体を、前記プラズマ処理
室内において前記プラズマ励起電極より上方のプラズマ
処理室の側壁に対して非平行に形成したことを特徴とす
るプラズマ処理装置。 - 【請求項５】 前記給電体が、前記プラズマ励起電極に
対して法線方向に形成され、プラズマ処理室の前記側壁
が前記給電体に対して斜め方向に形成されていることを
特徴とする請求項４記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項６】 プラズマ処理室の前記側壁が、前記プラ
ズマ励起電極に対して法線方向に形成され、前記給電体
がプラズマ処理室の前記側壁に対して斜め方向に形成さ
れていることを特徴とする請求項４記載のプラズマ処理
装置。 - 【請求項７】 少なくともインピーダンス整合回路と、
該整合回路を収納する導電体からなるハウジングとを具
備し、該ハウジングが円錐形、切頭円錐形、多角錐形ま
たは切頭多角錐形であることを特徴とするマッチングボ
ックス。 - 【請求項８】 前記給電体が、円錐形、切頭円錐形、多
角錐形または切頭多角錐形であることを特徴とする請求
項１または請求項４に記載のプラズマ処理装置の給電
体。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34585197A JP3396879B2 (ja) | 1997-11-30 | 1997-11-30 | プラズマ処理装置、マッチングボックス及び給電体 |
| US09/199,944 US6155202A (en) | 1997-11-28 | 1998-11-25 | Plasma processing apparatus, matching box, and feeder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34585197A JP3396879B2 (ja) | 1997-11-30 | 1997-11-30 | プラズマ処理装置、マッチングボックス及び給電体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11158641A JPH11158641A (ja) | 1999-06-15 |
| JP3396879B2 true JP3396879B2 (ja) | 2003-04-14 |
Family
ID=18379425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34585197A Expired - Fee Related JP3396879B2 (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-30 | プラズマ処理装置、マッチングボックス及び給電体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3396879B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3640609B2 (ja) * | 2000-10-16 | 2005-04-20 | アルプス電気株式会社 | プラズマ処理装置，プラズマ処理システムおよびこれらの性能確認システム，検査方法 |
| JP3923323B2 (ja) * | 2002-01-30 | 2007-05-30 | アルプス電気株式会社 | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 |
-
1997
- 1997-11-30 JP JP34585197A patent/JP3396879B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11158641A (ja) | 1999-06-15 |
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