JPH056800A - プラズマ処理装置 - Google Patents

プラズマ処理装置

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JPH056800A
JPH056800A JP3159501A JP15950191A JPH056800A JP H056800 A JPH056800 A JP H056800A JP 3159501 A JP3159501 A JP 3159501A JP 15950191 A JP15950191 A JP 15950191A JP H056800 A JPH056800 A JP H056800A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 排気口部分における排気弁体の形状およびそ
の電位差に配慮し、上記排気口部分を含めて真空チャン
バ−内壁を一定の電位に維持し、プラズマを安定で均等
状態に保持できるようにするとともに、上記排気弁体
に、気密構造を与えて、上記排気口部分の構造を簡略化
およびコンパクト化し、更にメンテナンス性も向上した
プラズマ処理装置を提供する。 【構成】 真空チャンバ−(101)内に対向して配置
された電極(109、112)間での放電現象によりプ
ラズマ処理を行うプラズマ処理装置において、上記真空
チャンバ−(101)の内壁(102)に設けた排気口
(103)に、上記内壁面に対して凹凸の無いように、
かつ、気密に閉じられる弁体(106)を開閉可能に設
けるとともに、上記弁体(106)を上記内壁(10
2)と同電位に保持している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、放電現象を利用して、
原料ガスを分解して基板上に膜堆積をおこない、あるい
は、基板上の堆積膜をエッチングし、もしくは表面改質
するときに使用するプラズマ処理装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来技術】この種のプラズマ処理装置には、図5ある
いは図6に示す構成のものが知られている。図7に示す
従来のプラズマ処理装置は、真空チャンバ−501の内
壁502に排気口503を開口しており、この排気口5
03には主排気弁506を開閉自在に備えている。そし
て、上記排気口503の外側には排気通路504を介し
て所要の排気系505が連通されており、上記主排気弁
506の開放時、上記チャンバ−501に対して高真空
排気を行うことができる。記真空チャンバ−では、所定
の真空度まで排気された後、反応ガス系516から通路
515を介してガスを導入し、圧力調整弁(図示せず)
で、チャンバ−内圧を所定値に保つ。上記真空チャンバ
−内の高周波電極509は絶縁物508を介して内壁に
対して電気的に絶縁されており、対向する対向電極51
2との間でプラズマを発生する。このため、上記電極5
09にはリ−ド510を介してRF電源511が接続し
てあり、対向電極512は電気絶縁物513で内壁50
2に対して絶縁され、また、リ−ド514を介して接地
されている。
【0003】また、図6に示すプラズマ処理装置は、高
真空排気系と反応ガス排気系とを機能分離したもので、
ここでは真空チャンバ−601の内壁602に開口した
排気口603に主排気弁606を備えるとともに、別に
開口した反応ガス排気口600を備えている。上記排気
口603は排気通路604を介して排気系605に連通
し、また、上記排気口600は排気通路617を介して
排気系618に連通している。上記真空チャンバ−で
は、所定の真空度まで排気された後、反応ガス系616
から通路615を介してガスを導入し、圧力調整弁(図
示せず)で、チャンバ−内圧を所定値に保つ。上記真空
チャンバ−内の高周波電極609は絶縁物608を介し
て内壁に対して電気的に絶縁されており、対向する対向
電極612との間でプラズマを発生する。このため、上
記電極609にはリ−ド610を介してRF電源611
が接続してあり、対向電極612は電気絶縁物613で
内壁602に対して絶縁され、また、リ−ド614を介
して接地されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
場合、主排気弁506はプラズマ生成中、開放状態に置
かれるので、排気口503の部分での接地電位がチャン
バ−内壁と相違するため、上記プラズマの空間分布に変
化を生起させてしまう。そこで、上記主排気弁506に
対向して、上記チャンバ−内壁側に、接地されたメッシ
ュを張り、排気を妨げることなく、しかも、上記排気口
503の部分を内壁502と同電位にする試みもある
が、実質的効果が得られず、寧ろ、メッシュサイズによ
っては、かえって、メッシュにおいて放電が生起され、
本来のプラズマを乱す原因となってしまう。また、メッ
シュが細かいと、排気抵抗の増大で、排気能力が低下
し、所要の真空度まで達しなかったり、あるいは必要な
量の反応ガスが流せなくなるという問題を生じる。
【0005】後者の場合、反応ガスは、主排気弁606
を閉じた状態で、別の排気口600を介して排気するの
で、若干、プラズマの空間分布における均一性を得るこ
とができるが、上記主排気弁はゴム製O−リングなどの
非導電性材料で構成されるので、上記チャンバ−内壁と
同電位にすることが困難である。特に、RFプラズマの
場合、主排気弁606がステンレス製などのインピ−ダ
ンスが高い材料で構成されている時、電位差が大きくな
る。そこで、前者の場合のようにメッシュを用いること
も考えられるが、この場合には、前者であげられている
ような問題を抱えることになる。また、上記内壁602
と主排気弁606とは面一になっていないので、その個
所の凹凸でプラズマの不均一を招く。
【0006】そこで、本発明者は、別に、排気口部分に
おける排気弁体の形状およびその電位差に配慮し、上記
排気口部分を含めて真空チャンバ−内壁を一定の電位に
維持し、プラズマを安定で均等状態に保持できるプラズ
マ処理装置を提唱した。
【0007】このプラズマ処理装置では、真空チャンバ
−の内壁に設けた排気口に、上記内壁面に対して凹凸の
無いように閉じられる第1の弁体を開閉可能に設けると
ともに、上記弁体を上記内壁と同電位に保持し、かつ、
上記弁体よりも排気口外側に密閉式の第2の弁体を配置
しているのである。このため、排気口にメッシュを配置
する必要がなく、プラズマを安定で均等状態に保持でき
る。
【0008】
【本発明の目的】本発明では、別に提唱したプラズマ処
理装置のように、排気口部分における排気弁体の形状お
よびその電位差に配慮し、上記排気口部分を含めて真空
チャンバ−内壁を一定の電位に維持し、プラズマを安定
で均等状態に保持できるようにするとともに、上記排気
弁体に、気密構造を与えて、上記排気口部分の構造を簡
略化およびコンパクト化し、更にメンテナンス性も向上
したプラズマ処理装置を提供しようとするものである。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、本発明にお
いては、真空チャンバ−内に対向して配置された電極間
での放電現象によりプラズマ処理を行うプラズマ処理装
置において、上記真空チャンバ−の内壁に設けた排気口
に、上記内壁面に対して凹凸の無いように、かつ、気密
に閉じられる弁体を開閉可能に設けるとともに、上記弁
体を上記内壁と同電位に保持している。
【0010】
【作用】このため、排気口にメッシュを配置する必要が
なく、プラズマを安定で均等状態に保持できるととも
に、排気口部分には一つの排気弁体を備えるだけで良
く、上記真空チャンバ−に連通する排気ユニットを構成
しなくてよいから、上記排気口部分の構造を簡略化およ
びコンパクト化し、更にメンテナンス性も向上できるこ
とになる。
【0011】
【実施例】次に、本発明の装置の一具体例を図1ないし
図4を参照して説明する。本発明のプラズマ処理装置
は、図1に示すように、真空チャンバ−101の内壁
(側壁)102に排気口103を開口している。そし
て、上記排気口103は外側に向けて拡大傾斜する周縁
103Aを持っており、この周縁103Aで嵌合する弁
体106が排気弁として上記排気口103に開閉自在に
装備してある。この場合、上記真空チャンバ−101内
に面する上記弁体106の面は、上記内壁102と面一
になっており、その個所の形状で、プラズマを乱すこと
がないようにしてある。上記弁体106にはフランジ状
の縁部106Aがあり、そこに電気良導体からなる接地
部材122が取付けてあり、上記真空チャンバ−の外側
に当接してあって、上記プラズマを安定に、かつ均一に
維持するために、上記弁体106を内壁102と同電位
にしている。また、上記内壁102の外側に対向する上
記縁部106Aの面には上記周縁103Aを囲むように
して溝条106Bが形成してあって、そこには中空メタ
ルリングガスケット123が装着してあり、上記弁体1
06の気密性を保持している。
【0012】なお、上記接地部材122は、図3あるい
は図4に示すように、U字形のクッション部をもった銅
板製で、上記弁体106にビス止めされている。また、
上記実施例では弁体106の気密性保持のための手段と
して、中空メタルリングガスケット123の構造を採用
したが、これには、一般に気密性保持手段として用いら
れるバイトン、ネオプレンなどで作られるO−リングを
採用しても良い。
【0013】本発明に係る上記プラズマ処理装置は、こ
の実施例では、高真空排気系と反応ガス排気系とを機能
分離したもので、ここでは真空チャンバ−101の内壁
102に開口した排気口103とは別に、反応ガス排気
口100を備えている。また、上記排気口103は排気
通路104を介して排気系105に連通し、上記排気口
100は排気通路117を介して排気系118に連通し
ている。上記真空チャンバ−101では、所定の真空度
まで排気された後、反応ガス系116から通路115を
介してガスを導入し、圧力調整弁(図示せず)で、チャ
ンバ−内圧を所定値に保つ。上記真空チャンバ−内の高
周波電極109は絶縁物108を介して内壁に対して電
気的に絶縁されており、対向する対向電極112との間
でプラズマを発生する。このため、上記電極109には
リ−ド110を介してRF電源111が接続してあり、
対向電極112は電気絶縁物113で内壁102と絶縁
され、また、リ−ド114を介して接地されている。
【0014】このような装置を用いて、RIEモ−ドの
エッチングを実施する場合について、以下に説明する。
電極109上に基板(図示せず)を載せた後、弁体10
6を開放し、排気系105を用いて、上記真空チャンバ
−101から真空排気を行い、上記チャンバ−101内
を所定の真空度まで減圧する。次に、弁体106を気密
に閉じ、反応ガス系116よりエッチング反応ガス、例
えば、CF4 などを上記チャンバ−101内に導入す
る。これにより、エッチングガスは、圧力調整弁(図示
せず)で設定された圧力にチャンバ−内圧を保ちなが
ら、上記チャンバ−101を満たし、排気系117を介
して排気される。所定の圧力に到達したならば、電極1
09、112間に電圧を印加して、上記チャンバ−10
1内にプラズマを生起する。これにより、反応ガスから
基板上の堆積膜に対して所定厚さまでエッチングを行う
のである。この場合、内壁102と弁体106とは同電
位に保持され、また、表面上の凹凸がないから、チャン
バ−101内でのプラズマの空間分布は均等に維持さ
れ、乱されることがない。特に、この実施例では、反応
ガスが、プラズマ生成中も、排気口100を介して均一
に排気されているので、上記プラズマが揺らぐことな
く、安定に保持され、均一なエッチングがなされる。し
かして、所定厚さまで、エッチングがなされると、電力
の供給を停止し、反応ガスの供給を停止する。その後、
排気系118により上記チャンバ−101を排気し、所
定圧力まで減圧した段階で、弁体106を開放し、次の
真空排気を行うのである。
【0015】例えば、基板上のa−Si膜をCF4 ガス
を用いてエッチングした場合、供給電力500W、エッ
チング圧力109a、CF4 ガス流量100SCCMとすれ
ば、図2に示すように、エッチングレ−ト分布は400
角の基板内で、±5%以内に改善されていることを確認
できる。
【0016】なお、上記弁体106は、インピ−ダンス
を考慮してアルミニウムで作り、接地部材122はリン
青銅を用いるとよい。なお、弁体106がステンレスな
どのインピ−ダンスが高い材料で作られるときには、図
4の実施例のように弁体106の裏面全体に、接地部材
122の延長部分として、リン青銅、アルミニウム、銅
などのインピ−ダンスの低い材料で覆うようにしてもよ
い。
【0017】
【発明の効果】以上の実施例で示したように、本発明の
プラズマ処理装置によれば、真空チャンバ−内に対向し
て配置された電極間での放電現象によりプラズマ処理を
行うプラズマ処理装置において、上記真空チャンバ−の
内壁に設けた排気口に、上記内壁面に対して凹凸の無い
ように、かつ、気密に閉じられる弁体を開閉可能に設け
るとともに、上記弁体を上記内壁と同電位に保持してい
るので、排気口にメッシュを配置する必要がなく、プラ
ズマを安定で均等状態に保持できるとともに、排気口部
分には一つの排気弁体を備えるだけで良く、上記真空チ
ャンバ−に連通する排気ユニットを構成しなくてよいか
ら、上記排気口部分の構造を簡略化およびコンパクト化
し、更にメンテナンス性も向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施するための成膜装置の一実施例の
概略図である。
【図2】本発明におけるエッチングレ−トを示したグラ
フである。
【図3】本発明における弁体の接地手段を示した縦断側
面図である。
【図4】本発明における弁体の接地手段を示した縦断側
面図である。
【図5】従来例のプラズマ処理装置の概略図である。
【図6】従来例のプラズマ処理装置の概略図である。
【符号の説明】
101 真空チャンバ− 102 内壁 103 排気口 106 弁体 109、112 高周波電極 122 接地部材 123 中空リングガスケット

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 真空チャンバ−内に対向して配置された
    電極間での放電現象によりプラズマ処理を行うプラズマ
    処理装置において、上記真空チャンバ−の内壁に設けた
    排気口に、上記内壁面に対して凹凸の無いように、か
    つ、気密に閉じられる弁体を開閉可能に設けるととも
    に、上記弁体を上記内壁と同電位に保持していることを
    特徴とするプラズマ処理装置。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0714998A3 (en) * 1994-11-30 1996-12-04 Applied Materials Inc CVD processing chamber
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WO2001041182A1 (en) * 1999-11-22 2001-06-07 Tokyo Electron Limited Plasma processor, cluster tool, and method of controlling plasma
JP2002367969A (ja) * 2001-06-12 2002-12-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd プラズマ処理方法及び装置
KR20200049739A (ko) * 2017-10-26 2020-05-08 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
US11049737B2 (en) 2017-10-26 2021-06-29 Semes Co. Ltd. Apparatus and method for treating substrate

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