JPH06177058A - プラズマ発生装置 - Google Patents

プラズマ発生装置

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JPH06177058A
JPH06177058A JP4352598A JP35259892A JPH06177058A JP H06177058 A JPH06177058 A JP H06177058A JP 4352598 A JP4352598 A JP 4352598A JP 35259892 A JP35259892 A JP 35259892A JP H06177058 A JPH06177058 A JP H06177058A
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JP
Japan
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plasma
coil
reaction chamber
frequency power
high frequency
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Application number
JP4352598A
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English (en)
Inventor
Kazuyuki Toyoda
一行 豊田
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Kokusai Electric Corp
Original Assignee
Kokusai Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】構造が簡単で製作費、メンテナンスコストの安
価な而もプラズマ密度が均一であるプラズマ発生装置を
提供する。 【構成】反応室24を画成する真空容器23の外側にプ
ラズマ発生コイル26を配設し、該プラズマ発生コイル
に高周波電源28を接続し、反応室を減圧状態にしてプ
ラズマ発生コイルに高周波電力を印加し、プラズマ発生
コイルが形成する電磁波によって反応室内にプラズマ1
1を発生させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体製造装置等プラズ
マを利用してウェーハ、ガラス基板等の被処理物を処理
する場合のプラズマ発生装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図17に於いて従来のプラズマ発生装置
を説明する。
【0003】真空容器1で画成される反応室2の下方に
は処理台3が設置され、その上にはウェーハやガラス基
板等の被処理物4が置かれる。反応室2上部には平板電
極5が設けられ、該平板電極5は絶縁ブロック6で真空
容器1と絶縁されている。前記平板電極5には、高周波
電源7が整合器10を介して接続されている。
【0004】反応室2を真空ポンプ8で排気し、減圧状
態の反応室2にガス導入管9からガスを導入し、図示し
ない圧力制御装置によって圧力を設定し、平板電極5に
高周波電源7が出力する高周波電力を整合器10を通し
て供給し、反応室2内にプラズマ11を生成する。この
プラズマ11によって、処理台3上の被処理物4を処理
する。
【0005】このプラズマ発生装置は、プラズマエッチ
ングやプラズマCVD(Chemical Vapor
Deposition)等の装置に利用されている。
【0006】次に、図18に於いて他の従来のプラズマ
発生装置を説明する。図18はプラズマ処理装置の内、
特にECR(Electlon Cyclotoron
Resonance)エッチング装置を示している。
図18中、図17中で示したものと同一の機能を有する
ものは同一符号を付してある。
【0007】真空容器1の下端にバッファ室12を画成
するバッファ容器13を連設し、反応室2の下部に平板
電極5を設ける。該平板電極5の上には被処理物4が置
かれる。前記真空容器1には冷却器18が設けられ、給
水口19より給水し、前記冷却器18を流通させ排水口
20から排水して真空容器1を冷却する様になってい
る。真空容器1の上端は石英板15で仕切られ、前記真
空容器1の上端には断面が中空矩形の導波管14が接続
され、マイクロ波電源16が出力するマイクロ波を前記
石英板15を通して前記反応室2に導く構造となってい
る。反応室2の周辺には反応室2の中に磁界を生成する
為の磁界生成用コイル17が設置されている。反応室2
の下部に設置された平板電極5には高周波電源7の出力
を整合器10を通して供給できる様になっている。
【0008】前記平板電極5は前記バッファ容器13の
底面を貫通し、貫通箇所は絶縁ブロック6で前記バッフ
ァ容器13と絶縁されている。又、バッファ容器13の
内部には前記磁界生成コイル17で生成した磁界の分布
を補正する為の補正コイル21が設けられている。
【0009】反応室2、バッファ室12を真空ポンプ8
で排気し、減圧状態の反応室2にガス導入管9からガス
を導入し、図示しない圧力制御装置によって圧力を設定
し、前記マイクロ波源から出力されたマイクロ波が矩形
導波管14によって反応室2に導入される。反応室2内
ではこのマイクロ波と磁界生成用コイル17で生成した
磁界による電子サイクロトロン共鳴(ECR)を利用し
て高密度のプラズマ11を発生させる。
【0010】又同時に平板電極5に高周波電源7より高
周波電力を加えて、平板電極5に直流バイアス電圧を生
成し、プラズマ中のイオンを平板電極上の被処理物4側
に多量に移動させて、平板電極5に置かれた被処理物4
をエッチングする。電子サイクロトロン共鳴を利用した
装置としては、この他にプラズマCVD装置等がある。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】前記した従来のプラズ
マ発生装置では、プラズマを生成するための平板電極5
が反応室2の内部に設けられていることにより、反応室
内部の部品点数が増え、構造が複雑になってしまう。反
応室の構造が複雑になると反応生成物による汚染箇所が
増え、併せて汚染の除去も困難となる。
【0012】又電極表面の反応生成物による汚染は、電
極の導通面積が変化する為プラズマ状態が変化し、被処
理物の処理に支障を来すことがある。この為反応室内部
を頻繁に清掃することが必要になり、メンテナンスコス
トが増大する、稼働率が低下する等の問題が生じる。
【0013】更に、後者の電子サイクロトロン共鳴を利
用してプラズマを発生させるものでは、この電子サイク
ロトロン共鳴の条件を満たす為にマイクロ波源16、マ
イクロ波を反応室2に導入する為の導波管14、反応室
内部に磁界を生成させる為の磁界生成用コイル17、コ
イルを冷却する為の水冷機構等が必要で、装置が複雑に
なり、装置の寸法が大きくなると共にコスト高となって
しまう。
【0014】又コイルで生成した磁界の強さを被処理物
の上部で均一にすることが困難で、この為プラズマが不
均一になりエッチング等の処理に問題が生じる。この傾
向は被処理物の寸法が大きくなるに従って顕著になる
為、大型の被処理物の処理を行うことが困難であるとい
う問題があった。
【0015】本発明は斯かる実情に鑑み、構造が簡単で
製作費、メンテナンスコストの安価な而もプラズマ密度
が均一であるプラズマ発生装置を提供しようとするもの
である。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明は、反応室を画成
する真空容器の外側にプラズマ発生コイルを配設し、該
プラズマ発生コイルに高周波電源を接続したことを特徴
とするものである。
【0017】
【作用】反応室を減圧状態にし、プラズマ発生コイルに
高周波電力を印加する。プラズマ発生コイルが形成する
電磁波によって反応室内にプラズマが発生する。
【0018】
【実施例】以下、図面を参照しつつ本発明の一実施例を
説明する。
【0019】先ず、第1のプラズマ発生装置の実施例に
ついて図1、図2により説明する。
【0020】角形真空容器23の上面に石英等の絶縁物
とした天井板22を設け、真空気密構造の反応室24を
形成し、該反応室24には真空ポンプ30を接続すると
共にガス導入管29を接続する。前記反応室24内部に
は被処理物載置台25が設けられ、該被処理物載置台2
5に被処理物4が載置される様になっている。
【0021】前記天井板22の上面にコイル巻形状を偏
平としたプラズマ発生コイル26が設けられる。該プラ
ズマ発生コイル26は前記真空容器23を介して接地さ
れ、又該プラズマ発生コイル26には整合器27を介し
て高周波電源28が接続されている。
【0022】尚、図1中、31はプラズマ発生コイル2
6のシールドカバーである。
【0023】反応室24を前記真空ポンプ8で排気して
減圧状態とし、減圧状態となった反応室24に前記ガス
導入管29より反応ガスを導入する。前記反応室24の
内部の圧力は、図示しない圧力制御装置によって設定し
た圧力に保持する。
【0024】前記プラズマ発生コイル26に高周波電源
28が出力する高周波電力を前記整合器27を介して印
加すると、プラズマ発生コイル26から発せられる電磁
波により反応室24にプラズマ11が生成される。
【0025】このプラズマ11により、被処理物載置台
25上の被処理物4が処理される。
【0026】上記した様に、本プラズマ発生装置では反
応室24の外部に配したプラズマ発生コイル26によっ
て前記反応室24内部にプラズマを発生させるものであ
る。
【0027】図3はプラズマ発生コイル26のコイル形
状の他の例を示している。該実施例では、プラズマ発生
コイル26のコイル形状を円筒形としたものである。該
プラズマ発生コイル26に高周波電力を印加して反応室
24内にプラズマ11を発生させるについては前述した
と同様である。
【0028】次に、図4、図5により他のプラズマ発生
装置の実施例について説明する。
【0029】図中、図1、図2と同様な構成物には同符
号を付してある。
【0030】角形真空容器23の上面に石英等の絶縁物
とした天井板22を設け、真空気密構造の反応室24を
形成し、該反応室24には真空ポンプ30を接続すると
共にガス導入管29を接続する。前記反応室24の底部
には被処理物載置台を兼ねる平板電極32が設けられ、
該平板電極32に被処理物4が載置される様になってい
る。又、該平板電極32は絶縁ブロック35を介して前
記真空容器23に設けられ、更に整合器33を介して高
周波電源34に接続されている。
【0031】前記天井板22の上面にコイル巻形状を偏
平としたプラズマ発生コイル26が設けられる。該プラ
ズマ発生コイル26は前記真空容器23を介して接地さ
れ、又該プラズマ発生コイル26には整合器27を介し
て高周波電源28が接続されている。
【0032】尚、図4中、31はプラズマ発生コイル2
6のシールドカバーである。
【0033】反応室24を前記真空ポンプ8で排気して
減圧状態とし、減圧状態となった反応室24に前記ガス
導入管29より反応ガスを導入する。前記反応室24の
内部の圧力は、図示しない圧力制御装置によって設定し
た圧力に保持する。
【0034】前記プラズマ発生コイル26に高周波電源
28が出力する高周波電力を前記整合器27を介して印
加すると、プラズマ発生コイル26から発せられる電磁
波により反応室24にプラズマ11が生成される。
【0035】又、同時に前記平板電極32に高周波電源
34の高周波電力を前記整合器33を介して供給し、前
記平板電極32に直流バイアス電圧を生成し、プラズマ
11中のイオンを平板電極32の被処理物4側に多量に
移動させ、該被処理物4を処理する。
【0036】図6はプラズマ発生コイル26のコイル形
状の他の例を示している。該実施例では、プラズマ発生
コイル26のコイル形状を円筒形としたものである。該
プラズマ発生コイル26に高周波電力を印加して反応室
24内にプラズマ11を発生させるについては前述した
と同様である。
【0037】尚、被処理物4を処理する際、プラズマ密
度の分布の状態は処理状態に影響を及ぼすが、コイルの
形状、コイル設置の状態、寸法、取付け位置、コイルの
数、等はプラズマ密度の分布の状態を決定する要因とな
る。従って、これらの要因を適宜選択することで、最適
なプラズマを発生させることができる。
【0038】以下にプラズマ発生コイル26の形状、
数、設置状態について変更した例を説明する。
【0039】図7はプラズマ発生コイル26を2つのコ
イル素26a,26bを平行に配設して構成したもので
あり、図8、図9は2つのコイル素26a,26bを平
行に配設した場合の結線の態様を示している。
【0040】図8は、2つのコイル素26a,26bそ
れぞれに整合器27を介して高周波電源28を個別に接
続してコイル素26a,26bに高周波電力を印加する
様にしたものである。
【0041】図9は2つのコイル素26a,26bを1
つの高周波電源28に対して整合器27を介し並列に接
続したものである。
【0042】図10は2つのコイル素26a,26bを
1つの高周波電源28に対して整合器27を介し直列に
接続したものである。
【0043】図11はプラズマ発生コイル26を4つの
コイル素26a,26b,26c,26dを放射状に配
設して構成したものであり、図12〜図14は4つのコ
イル素26a,26b,26c,26dを放射状に配設
した場合の結線の態様を示している。
【0044】図12は、4つのコイル素26a,26
b,26c,26dそれぞれに整合器27を介して高周
波電源28を個別に接続してコイル素26a,26b,
26c,26dに高周波電力を印加する様にしたもので
ある。
【0045】図13は4つのコイル素26a,26b,
26c,26dを1つの高周波電源28に対して整合器
27を介し並列に接続したものである。
【0046】図14は4つのコイル素26a,26b,
26c,26dを1つの高周波電源28に対して整合器
27を介し直列に接続したものである。
【0047】図15はプラズマ発生コイル26のコイル
形状の他の例を示しており、該実施例では、プラズマ発
生コイル26のコイルの巻き中心をリング状としてドー
ナッツ形状としたものである。
【0048】図16はプラズマ発生コイル26のコイル
形状の他の例を示し、該実施例では、プラズマ発生コイ
ル26を反応室24に絶縁して巻付けたものである。
【0049】尚、上記した実施例に於いてコイルの保持
機構をコイルが移動可能な構造とし、コイルの位置を調
整してプラズマの生成状態を調整する様にしてもよい。
【0050】
【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、構造が
単純となり、製作コストが低減できると共に発生するプ
ラズマ密度の均一化が容易であり、又プラズマ発生用の
プラズマ発生コイルを反応室の外側に設けるので、反応
室内部の構造が簡単で清掃が容易で保守性の向上が図れ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の斜視図である。
【図2】同前実施例の断面図である。
【図3】同前実施例でプラズマ発生コイルの形状を変更
したものを示す斜視図である。
【図4】本発明の他の実施例の斜視図である。
【図5】同前他の実施例の断面図である。
【図6】同前他の実施例でコイルの形状を変更したもの
を示す斜視図である。
【図7】プラズマ発生コイルを2つのコイルで構成した
場合のコイルの配置を示す説明図である。
【図8】プラズマ発生コイルを2つのコイルで構成した
場合のコイルと高周波電源との接続状態を示す説明図で
ある。
【図9】プラズマ発生コイルを2つのコイルで構成した
場合のコイルと高周波電源との接続状態を示す説明図で
ある。
【図10】プラズマ発生コイルを2つのコイルで構成し
た場合のコイルと高周波電源との接続状態を示す説明図
である。
【図11】プラズマ発生コイルを4つのコイルで構成し
た場合のコイルの配置を示す説明図である。
【図12】プラズマ発生コイルを4つのコイルで構成し
た場合のコイルと高周波電源との接続状態を示す説明図
である。
【図13】プラズマ発生コイルを4つのコイルで構成し
た場合のコイルと高周波電源との接続状態を示す説明図
である。
【図14】プラズマ発生コイルを4つのコイルで構成し
た場合のコイルと高周波電源との接続状態を示す説明図
である。
【図15】プラズマ発生コイルの他の形状を示す説明図
である。
【図16】プラズマ発生コイルの他の形状を示す説明図
である。
【図17】プラズマ発生装置の従来例を示す断面図であ
る。
【図18】プラズマ発生装置の他の従来例を示す断面図
である。
【符号の説明】
4 被処理物 11 プラズマ 23 真空容器 24 反応室 26 プラズマ発生コイル 28 高周波電源 32 平板電極 34 高周波電源

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 反応室を画成する真空容器の外側にプラ
    ズマ発生コイルを配設し、該プラズマ発生コイルに高周
    波電源を接続したことを特徴とするプラズマ発生装置。
  2. 【請求項2】 反応室を画成する真空容器の外側にプラ
    ズマ発生コイルを配設し、該プラズマ発生コイルに高周
    波電源を接続し、反応室内部に被処理物載置台を兼ねる
    平板電極を設け、該平板電極に高周波電源を接続したこ
    とを特徴とするプラズマ発生装置。
  3. 【請求項3】 プラズマ発生コイルを複数のコイル素で
    構成した請求項1又は請求項2のプラズマ発生装置。
  4. 【請求項4】 複数のコイル素にそれぞれ個別に高周波
    電源を接続した請求項3のプラズマ発生装置。
  5. 【請求項5】 複数のコイル素を高周波電源に並列接続
    した請求項3のプラズマ発生装置。
  6. 【請求項6】 複数のコイル素を高周波電源に直列接続
    した請求項3のプラズマ発生装置。
  7. 【請求項7】 プラズマ発生コイルを真空容器の周囲に
    巻付けた請求項1又は請求項2のプラズマ発生装置。
JP4352598A 1992-12-10 1992-12-10 プラズマ発生装置 Pending JPH06177058A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004537839A (ja) * 2001-07-30 2004-12-16 プラズマート カンパニー リミテッド 誘導結合型プラズマ発生装置のアンテナ構造
JP2007123008A (ja) * 2005-10-27 2007-05-17 Nissin Electric Co Ltd プラズマ生成方法及び装置並びにプラズマ処理装置
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JP2010118324A (ja) * 2008-11-14 2010-05-27 Semes Co Ltd プラズマアンテナおよびこれを含むプラズマ処理装置
JP2012156261A (ja) * 2011-01-25 2012-08-16 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法

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