JP4017274B2 - プラズマ処理方法及び装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子や液晶表示素子の製造過程におけるドライエッチングやCVDに用いる高周波誘導結合を利用したプラズマ処理方法及び装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の大面積用のプラズマ処理方法及び装置として、特願平8−183067号に提案されたものがある。図6を参照して説明すると、101は第1誘電板、102は縦梁102aと横梁102bから成る金属製の梁、103は真空室、104は第1誘電板101の真空側表面を加熱するための抵抗加熱ヒータ、105は第2誘電板である。106は高周波誘導結合用コイル、107は電極、108は処理対象である基板、109は第1高周波電源、110は第2高周波電源である。
【0003】
111は真空室103内にガスを供給するためのガス導入口、112は真空室103内を排気するためのポンプである。114は第1誘電板101と真空室103を封止するOリングである。
【0004】
この装置の動作は、高周波誘導結合用コイル106に第1高周波電源109によって、低圧力下で高密度のプラズマを発生させ、基板108に対して薄膜形成やエッチング等の処理を行うものである。この装置は、基板サイズが大きくなっても金属製の梁102を備えていることにより、第1誘電板101を薄くでき、安価で高い強度を持たせることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では供給する高周波電力が金属製の梁102のために損失し、効率が悪化するという問題がある。さらに、高周波電力が金属製の梁102により部分的に遮断されるため、プラズマ密度の均一性が悪化するという問題がある。
【0006】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、低圧力下で大面積にわたり高周波電力効率が良好で、均一な高密度プラズマを発生させることができるプラズマ処理方法及び装置を提供することを目的としている。
【0007】
【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、真空室内に基板を載置する電極と、前記電極に対向しかつ前記真空室の一面に配置されたハニカム状の誘電体と、前記電極に対向して配置された高周波誘導結合用コイルと、前記コイルに高周波電力を印加する高周波電源とを備えたプラズマ処理装置であって、前記誘電体は板状部と1以上の梁部とが一体的に構成され、かつ、前記板状部の外周が梁部で囲まれた構成であり、前記コイルは前記板状部上に配置されると共に前記外周の梁部以外の全梁部に形成されたスリットを通して配設されているものである。
【0008】
また、本発明のプラズマ処理方法は、真空室内にガスを導入しながら排気することで、真空室内を所定の圧力に保ちながら、基板を載置する電極に対向しかつ前記真空室の一面に配置されたハニカム状の誘電体上の高周波誘導結合用コイルに高周波電力を印加することで、前記真空室内にプラズマを発生させるプラズマ処理方法であって、前記誘電体は板状部と1以上の梁部とが一体的に構成され、かつ、前記板状部の外周が梁部で囲まれた構成であり、前記コイルは前記外周の梁部以外の全梁部に形成されたスリットを通して配設されているものである。
【0009】
以上の構成によれば、誘電体がハニカム状であるので、誘電体からなっても必要な面強度を確保することができて金属製の梁を無くすことができ、金属製の梁による高周波電力の損失や部分的な遮蔽がないため、印加電力効率に優れ、かつプラズマ密度の均一性の高いプラズマ処理が可能となる。
【0010】
また、上記ハニカム状の誘電体は、板状部と1以上の梁部で一体的に構成され、前記板状部の外周が梁部で囲まれた構成であり、前記コイルは前記板状部上に配置されると共に前記外周の梁部以外の全梁部に形成されたスリットを通して配設されているので、板状部と真空室が接するようにして真空室を封止できるとともに印加電力効率に優れ、かつプラズマ密度の均一性の高いプラズマ処理が可能となる。
【0011】
【発明の実施の形態】
(第1の実施形態)
以下、本発明のプラズマ処理方法及び装置の第1の実施形態について、図1、図2を参照して説明する。
【0012】
図1において、1はハニカム状の誘電体で、好ましくは石英もしくはアルミナ、窒化珪素、窒化アルミなどのセラミックスにより構成されている。2は高周波誘導結合用コイル、3は第1高周波電源、4は真空室である。5はOリングであり、誘電体1と真空室4を封止している。
【0013】
誘電体1は、真空室4に接する平板の板状部1aと、四周を囲む梁部1b〜1eと、板状部1a上の井桁状の梁部1f〜1iにより構成されている。梁部1f〜1iにはスリット1jが複数形成されている。高周波誘導結合用コイル2は、図2に示すように、板状部1a上においてスリット1jを通して梁部1f〜1iを貫通させて配設されている。板状部1a及び梁部1b〜1iは、鋳造、溶接、接着、ねじ締結等の方法で一体化されており、それぞれの材質は熱膨張等を考慮すれば同一であることが好ましいが、異なる材質の複合体を用いることも可能である。
【0014】
6は電極、7は第2高周波電源、8は基板である。9は排気口であり、真空ポンプ(図示せず)により真空室4の排気を行う。10はガス導入口である。
【0015】
ここで、ガス導入口10から任意のガスを真空室4内に導入し、排気口9から真空室4内の排気を行うことにより、真空室4内を適当な圧力に保つ。この状態で、高周波誘導結合用コイル2に第1高周波電源3より高周波電力を印加すると、プラズマが真空室4内に発生する。また、電極6に第2高周波電源7により高周波電力を印加することにより基板8に入射するイオンのエネルギーを制御することができるようになっている。
【0016】
以上の本実施形態によれば、ハニカム状の誘電体1を用い、その板状部1aを真空室4に当接させるとともにその上に高周波誘導結合用コイル2を配設することにより、金属製梁による高周波電力の損失や部分的な遮蔽を無くすことができ、よって従来の装置に比べ、印加電力効率に優れ、プラズマ密度の均一性が高いプラズマ処理装置を提供することができる。
【0017】
(第2の実施形態)
次に、本発明のプラズマ処理方法及び装置の第2の実施形態について、図3〜図5を参照して説明する。
【0018】
図3において、11はハニカム状の誘電体で、好ましくは石英もしくはアルミナ、窒化珪素、窒化アルミなどのセラミックスにより構成されている。12は高周波誘導結合用コイル、13は第1高周波電源である。
【0019】
誘電体11は、図4に示すように、平板の板状部11aと四周を囲む梁部11b〜11eと、板状部11a上の井桁状の梁部11f〜11iにより構成されている。
【0020】
図5において、14は真空室、15はOリングであり、真空室14と誘電体11を封止している。誘電体11は四周の梁部11b〜11eが真空室14と接するように配置されており、高周波誘導結合用コイル12は板状部11a上に配設されている。板状部11a及び梁部11b〜11iは、鋳造、溶接、接着、ねじ締結等の方法で一体化されており、それぞれの材質は熱膨張等を考慮すれば同一であることが好ましいが、異なる材質の複合体を用いることも可能である。
【0021】
その他の構成及び動作は第1の実施形態と同一であるため説明は省略する。
【0022】
本実施形態によれば、ハニカム状の誘電体11を用い、梁部11b〜11eが真空室14と接するように配置し、板状部11a上に高周波誘導結合用コイル12を配置したことにより、金属製梁による高周波電力の損失や部分的な遮蔽を無くすことができ、よって従来装置に比べ、印加電力効率が優れ、プラズマ密度の均一性が高いプラズマ処理装置を提供することができる。
【0023】
また、梁部11b〜11eが真空室14に接するように配置し、板状部11a上に高周波誘導結合用コイル12を配設したことにより、第1の実施形態に比べ誘電体11の形状を単純にでき、高周波誘導結合用コイル12の設置が容易になるという効果を有する。
【0024】
なお、本発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、種々の形態で実施することができる。例えば、第1及び第2の実施形態において、誘電体1、11を構成するために平板の板状部1a、11aを用いているが、平板に限られるものではなく、例えば平板の代わりに曲面を有する板でもよい。特に、曲面として球面を用いれば、同じ曲げ強度を維持しながら板状部1a、11aの厚さを薄くすることができる。
【0025】
また、第1及び第2の実施形態において、誘電体1、11を構成するために断面長方形の井桁状の梁部1f〜1i、11f〜11iを用いているが、梁の数、位置、形状はこの限りではなく、例えば梁の高さを大きくすれば梁の数を減らすことができ、形状も平面だけでなく曲面により構成されたものでも全く同様の効果を奏する。要は、大気圧により誘電体1、11が割れないだけの十分な強度を持たせればよいのである。
【0026】
また、第1及び第2の実施形態において、誘電体1、11、真空室4、14、基板8、電極6の形状は四角形に限られるものではなく、例えば半導体素子製造のように円形の基板を処理する場合はそれぞれ円形で構成さている方が装置構成上容易である。
【0027】
また、第1及び第2の実施形態において、誘電体1、11を構成するために四周に梁部1b〜1e、11b〜11eを用いたが、梁の数、位置、形状はこの限りではなく、例えば梁の高さを大きくすれば梁の数を減らすことができ、形状も平面だけでなく曲面により構成されたものでも全く同様の効果を奏する。要するに、大気圧により誘電体1、11が割れないだけの十分な強度を有していれば良い。従って、板状部1a、11a、梁部1f〜1i、11f〜11i等、他の要素で強度が確保されていれば、梁部1b〜1e、11b〜11eは減らしたり、無くしたりすることができる。
【0028】
また、第1の実施形態において高周波誘導結合用コイル2の配置位置は誘電体1の板状部1a上に限られるものではなく、より上方、例えば誘電体1上に接するように配設することもできる。この場合はプラズマ密度が低下するという問題はあるが、高周波誘導結合用コイル2の配設が容易になるという効果がある。
【0029】
【発明の効果】
本発明のプラズマ処理方法及び装置によれば、以上のように誘電体がハニカム状であるので、誘電体からなっても必要な面強度を確保することができて金属製の梁を無くすことができ、金属製の梁による高周波電力の損失や部分的な遮蔽がないため、印加電力効率に優れ、かつプラズマ密度の均一性の高いプラズマ処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態にかかるプラズマ処理装置の分解斜視図である。
【図2】同実施形態におけるプラズマ処理装置の部分断面図である。
【図3】本発明の第2の実施形態にかかるプラズマ処理装置の部分斜視図である。
【図4】同実施形態におけるハニカム状誘電体を下方から見た斜視図である。
【図5】同実施形態におけるプラズマ処理装置の部分断面図である。
【図6】従来例のプラズマ処理装置の部分断面分解斜視図である。
【符号の説明】
1、11 ハニカム状の誘電体
1a、11a 板状部
1b〜1i、11b〜11i 梁部
2、12 高周波誘導結合用コイル
4、14 真空室
8 基板
Claims (2)
- 真空室内に基板を載置する電極と、前記電極に対向しかつ前記真空室の一面に配置されたハニカム状の誘電体と、前記電極に対向して配置された高周波誘導結合用コイルと、前記コイルに高周波電力を印加する高周波電源とを備えたプラズマ処理装置であって、前記誘電体は板状部と1以上の梁部とが一体的に構成され、かつ、前記板状部の外周が梁部で囲まれた構成であり、前記コイルは前記板状部上に配置されると共に前記外周の梁部以外の全梁部に形成されたスリットを通して配設されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
- 真空室内にガスを導入しながら排気することで、真空室内を所定の圧力に保ちながら、基板を載置する電極に対向しかつ前記真空室の一面に配置されたハニカム状の誘電体上の高周波誘導結合用コイルに高周波電力を印加することで、前記真空室内にプラズマを発生させるプラズマ処理方法であって、前記誘電体は板状部と1以上の梁部とが一体的に構成され、かつ、前記板状部の外周が梁部で囲まれた構成であり、前記コイルは前記外周の梁部以外の全梁部に形成されたスリットを通して配設されていることを特徴とするプラズマ処理方法。
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