JPH07135096A - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置Info
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- JPH07135096A JPH07135096A JP5307273A JP30727393A JPH07135096A JP H07135096 A JPH07135096 A JP H07135096A JP 5307273 A JP5307273 A JP 5307273A JP 30727393 A JP30727393 A JP 30727393A JP H07135096 A JPH07135096 A JP H07135096A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- high frequency
- frequency power
- plasma
- coil
- vacuum chamber
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
- H01J37/32137—Radio frequency generated discharge controlling of the discharge by modulation of energy
- H01J37/32155—Frequency modulation
- H01J37/32165—Plural frequencies
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】プラズマ処理装置に於いて装置の小型簡略化を
図ると共にプラズマの生成状態を変更可能とする。 【構成】真空室３１に装入された被処理物５を真空室内
に発生させたプラズマ１６により処理するプラズマ処理
装置に於いて、少なくとも真空室の一部が絶縁材から成
る円筒２２により形成され、該円筒の周りにプラズマ発
生コイルを巻設し、該プラズマ発生コイルに高周波電源
を接続し、又円筒の周りに複数のプラズマ発生コイル３
２，３３を巻設し、それぞれのプラズマ発生コイルに高
周波電源３５，３７を接続し、該プラズマ発生コイルに
高周波電力を印加して動磁界、動電界の作用によりプラ
ズマを発生し、又複数のプラズマ発生コイルに対する高
周波電力の印加状態を制御することでプラズマの発生状
態を制御する。
図ると共にプラズマの生成状態を変更可能とする。 【構成】真空室３１に装入された被処理物５を真空室内
に発生させたプラズマ１６により処理するプラズマ処理
装置に於いて、少なくとも真空室の一部が絶縁材から成
る円筒２２により形成され、該円筒の周りにプラズマ発
生コイルを巻設し、該プラズマ発生コイルに高周波電源
を接続し、又円筒の周りに複数のプラズマ発生コイル３
２，３３を巻設し、それぞれのプラズマ発生コイルに高
周波電源３５，３７を接続し、該プラズマ発生コイルに
高周波電力を印加して動磁界、動電界の作用によりプラ
ズマを発生し、又複数のプラズマ発生コイルに対する高
周波電力の印加状態を制御することでプラズマの発生状
態を制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体製造装置の１つで
あり、プラズマを利用しウェーハ等の被処理物のエッチ
ングを行う、プラズマ処理装置に関するものである。
あり、プラズマを利用しウェーハ等の被処理物のエッチ
ングを行う、プラズマ処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図４により従来のプラズマ処理装置を説
明する。
明する。
【０００３】図４に示すプラズマ処理装置は、電子サイ
クロトロン共鳴（ＥＣＲ）を利用したＥＣＲプラズマエ
ッチング装置である。
クロトロン共鳴（ＥＣＲ）を利用したＥＣＲプラズマエ
ッチング装置である。
【０００４】反応室１の下方にバッファ室２が連設さ
れ、該バッファ室２には真空ポンプ３が接続されてい
る。前記反応室１の下方に位置され、前記バッファ室２
の底面を貫通して平板電極４が気密に設けられている。
又、該平板電極４は絶縁ブロック６により絶縁されてい
る。前記平板電極４は被処理物置台を兼ね該平板電極４
上にはウェーハ、ガラス基板等の被処理物５が載置さ
れ、前記平板電極４は整合器７を介して高周波電源８に
接続されている。前記反応室１の上方には断面矩形の導
波管９が接続され、該導波管９始端にはマイクロ波電源
１０が設けられている。又、前記導波管９の内部と反応
室１とは石英製の天井板１１により気密に仕切られてい
る。
れ、該バッファ室２には真空ポンプ３が接続されてい
る。前記反応室１の下方に位置され、前記バッファ室２
の底面を貫通して平板電極４が気密に設けられている。
又、該平板電極４は絶縁ブロック６により絶縁されてい
る。前記平板電極４は被処理物置台を兼ね該平板電極４
上にはウェーハ、ガラス基板等の被処理物５が載置さ
れ、前記平板電極４は整合器７を介して高周波電源８に
接続されている。前記反応室１の上方には断面矩形の導
波管９が接続され、該導波管９始端にはマイクロ波電源
１０が設けられている。又、前記導波管９の内部と反応
室１とは石英製の天井板１１により気密に仕切られてい
る。
【０００５】前記反応室１を囲繞する側壁１２は、水冷
構造となっており、側壁１２の内部には導水管１３が連
通し、冷却水が流通する様になっている。又、前記反応
室１には反応ガス導入管１４が連通し、反応室１に反応
ガスを導入する様になっている。
構造となっており、側壁１２の内部には導水管１３が連
通し、冷却水が流通する様になっている。又、前記反応
室１には反応ガス導入管１４が連通し、反応室１に反応
ガスを導入する様になっている。
【０００６】前記反応室１の周囲には磁界生成コイル１
５が設けられ、又バッファ室２には補正コイル１７が設
けられている。
５が設けられ、又バッファ室２には補正コイル１７が設
けられている。
【０００７】前記真空ポンプ３により所定圧迄減圧し、
前記反応ガス導入管１４より反応室１に反応ガスを導入
し、図示しない圧力制御装置により、圧力設定する。前
記マイクロ波電源１０が出力したマイクロ波は前記導波
管９に導かれ、前記天井板１１を通して反応室１に導か
れる。該反応室１では前記マイクロ波と前記磁界生成コ
イル１５により生成した静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１６を発
生させる。
前記反応ガス導入管１４より反応室１に反応ガスを導入
し、図示しない圧力制御装置により、圧力設定する。前
記マイクロ波電源１０が出力したマイクロ波は前記導波
管９に導かれ、前記天井板１１を通して反応室１に導か
れる。該反応室１では前記マイクロ波と前記磁界生成コ
イル１５により生成した静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１６を発
生させる。
【０００８】又同時に、平板電極４に高周波電力を印加
し、平板電極４に直流バイアス電圧を生じさせ、前記プ
ラズマ１６中のイオンを平板電極４上の被処理物５に向
け多量に移動させ、該被処理物５をエッチングする。
し、平板電極４に直流バイアス電圧を生じさせ、前記プ
ラズマ１６中のイオンを平板電極４上の被処理物５に向
け多量に移動させ、該被処理物５をエッチングする。
【０００９】尚、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。
置としては、この他にプラズマＣＶＤ装置等がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記従来例では電子サ
イクロトロン共鳴の条件を満たす為の構成としてマイク
ロ波源、マイクロ波を反応室に導入する為の導波管、反
応室内部に磁界を生成させる為の磁界生成コイル１５、
コイルを冷却する為の水冷機構等が必要で、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。
イクロトロン共鳴の条件を満たす為の構成としてマイク
ロ波源、マイクロ波を反応室に導入する為の導波管、反
応室内部に磁界を生成させる為の磁界生成コイル１５、
コイルを冷却する為の水冷機構等が必要で、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。
【００１１】又、磁界生成コイル１５で生成した磁界の
強さを被処理物５の上部で均一にすることが困難で、こ
の為プラズマ密度が不均一になりエッチング等の処理に
問題が生じる。この傾向は試料の寸法が大きくなるに従
って顕著になり、大型の試料処理を行うことが困難であ
り、更に、２．４５GHz 定周波数のマイクロ波でプラズ
マを生成する為、プラズマの生成状態を制御することが
困難であるという問題があった。
強さを被処理物５の上部で均一にすることが困難で、こ
の為プラズマ密度が不均一になりエッチング等の処理に
問題が生じる。この傾向は試料の寸法が大きくなるに従
って顕著になり、大型の試料処理を行うことが困難であ
り、更に、２．４５GHz 定周波数のマイクロ波でプラズ
マを生成する為、プラズマの生成状態を制御することが
困難であるという問題があった。
【００１２】本発明は斯かる実情に鑑み、プラズマ処理
装置に於いて装置の小型簡略化を図ると共にプラズマの
生成状態を変更可能とするものである。
装置に於いて装置の小型簡略化を図ると共にプラズマの
生成状態を変更可能とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、真空室に装入
された被処理物を真空室内に発生させたプラズマにより
処理するプラズマ処理装置に於いて、少なくとも真空室
の一部が絶縁材から成る円筒により形成され、該円筒の
周りにプラズマ発生コイルを巻設し、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し、又円筒の
周りに複数のプラズマ発生コイルを巻設し、それぞれの
プラズマ発生コイルに高周波電源を接続したものであ
る。
された被処理物を真空室内に発生させたプラズマにより
処理するプラズマ処理装置に於いて、少なくとも真空室
の一部が絶縁材から成る円筒により形成され、該円筒の
周りにプラズマ発生コイルを巻設し、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し、又円筒の
周りに複数のプラズマ発生コイルを巻設し、それぞれの
プラズマ発生コイルに高周波電源を接続したものであ
る。
【００１４】
【作用】プラズマ発生コイルに高周波電力を印加するこ
とで、動磁界、動電界が形成され、この動磁界、動電界
の作用により真空室内にプラズマが生成され、又プラズ
マ発生コイルを複数とし、該プラズマ発生コイルに対す
る高周波電力の印加状態を制御することでプラズマの発
生状態を制御する。
とで、動磁界、動電界が形成され、この動磁界、動電界
の作用により真空室内にプラズマが生成され、又プラズ
マ発生コイルを複数とし、該プラズマ発生コイルに対す
る高周波電力の印加状態を制御することでプラズマの発
生状態を制御する。
【００１５】
【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。
説明する。
【００１６】導電体材料で且真空構造の反応室２１の天
井には、該反応室２１と同心に石英、或はセラミック等
の絶縁物を材料とした円筒２２が連設され、該反応室２
２の上端は導電体の蓋２３により閉塞され、前記反応室
２１、円筒２２、蓋２３により気密な真空室３１が形成
される。
井には、該反応室２１と同心に石英、或はセラミック等
の絶縁物を材料とした円筒２２が連設され、該反応室２
２の上端は導電体の蓋２３により閉塞され、前記反応室
２１、円筒２２、蓋２３により気密な真空室３１が形成
される。
【００１７】前記蓋２３にはガス導入管２４が連通さ
れ、前記反応室２１の底面には排気管２５を介して排気
ポンプ２６が連通されている。前記反応室２１の内部に
は絶縁材２７を介して平板電極２８が設けられ、該平板
電極２８にはウェーハ等の被処理物５を載置可能となっ
ており、前記平板電極２８には整合器２９を介して高周
波電源３０が接続されている。
れ、前記反応室２１の底面には排気管２５を介して排気
ポンプ２６が連通されている。前記反応室２１の内部に
は絶縁材２７を介して平板電極２８が設けられ、該平板
電極２８にはウェーハ等の被処理物５を載置可能となっ
ており、前記平板電極２８には整合器２９を介して高周
波電源３０が接続されている。
【００１８】前記円筒２２の周囲にはプラズマ発生用の
第１コイル３２、第２コイル３３が上下に巻設され、前
記第１コイル３２の一端は第１整合器３４の出力端子に
接続され、前記第１コイル３２の他端は前記第１整合器
３４に接続された第１高周波電源３５のリターン側に接
続されている。又、前記第２コイル３３の一端は第２整
合器３６の出力端子に接続され、前記第２コイル３３の
他端は前記第２整合器３６に接続された第２高周波電源
３７のリターン側に接続されている。
第１コイル３２、第２コイル３３が上下に巻設され、前
記第１コイル３２の一端は第１整合器３４の出力端子に
接続され、前記第１コイル３２の他端は前記第１整合器
３４に接続された第１高周波電源３５のリターン側に接
続されている。又、前記第２コイル３３の一端は第２整
合器３６の出力端子に接続され、前記第２コイル３３の
他端は前記第２整合器３６に接続された第２高周波電源
３７のリターン側に接続されている。
【００１９】而して、前記第１高周波電源３５により第
１コイル３２に前記第１整合器３４を介して、又前記第
２高周波電源３７により前記第２コイル３３に前記第２
整合器３６を介してそれぞれ高周波電力を印加可能とな
っている。
１コイル３２に前記第１整合器３４を介して、又前記第
２高周波電源３７により前記第２コイル３３に前記第２
整合器３６を介してそれぞれ高周波電力を印加可能とな
っている。
【００２０】前記第１高周波電源３５、第２高周波電源
３７には位相シフタ３８が接続され、該位相シフタ３８
により各々の高周波電源が出力する高周波電力の位相差
を任意に設定することが可能となっている。
３７には位相シフタ３８が接続され、該位相シフタ３８
により各々の高周波電源が出力する高周波電力の位相差
を任意に設定することが可能となっている。
【００２１】以下、作動を説明する。
【００２２】前記排気ポンプ２６により真空室３１を排
気し、図示しない圧力制御装置で所定の圧力に維持しつ
つ、前記ガス導入管２４より反応ガスを導入し、前記第
１高周波電源３５により第１コイル３２に前記第１整合
器３４を介して、又同時に前記第２高周波電源３７によ
り前記第２コイル３３に前記第２整合器３６を介してそ
れぞれ高周波電力を印加する。前記第１コイル３２、第
２コイル３３が形成する電界、磁界の作用により反応ガ
スが解離して真空室３１にプラズマ１６が発生する。
気し、図示しない圧力制御装置で所定の圧力に維持しつ
つ、前記ガス導入管２４より反応ガスを導入し、前記第
１高周波電源３５により第１コイル３２に前記第１整合
器３４を介して、又同時に前記第２高周波電源３７によ
り前記第２コイル３３に前記第２整合器３６を介してそ
れぞれ高周波電力を印加する。前記第１コイル３２、第
２コイル３３が形成する電界、磁界の作用により反応ガ
スが解離して真空室３１にプラズマ１６が発生する。
【００２３】又この時、前記位相シフタ３８により第１
高周波電源３５の出力する高周波電力と前記第２高周波
電源３７の出力する高周波電力との位相差を調整するこ
とで、電界、磁界に攪拌作用が生じプラズマの生成状態
が制御される。
高周波電源３５の出力する高周波電力と前記第２高周波
電源３７の出力する高周波電力との位相差を調整するこ
とで、電界、磁界に攪拌作用が生じプラズマの生成状態
が制御される。
【００２４】前記第１コイル３２、第２コイル３３に印
加する高周波電力の周波数は同一とするが、周波数の値
は前記被処理物５の種類、処理の仕様により適宜選択さ
れ、通常は１MHz 〜１００MHz の範囲に於いて適切な値
が選択される。
加する高周波電力の周波数は同一とするが、周波数の値
は前記被処理物５の種類、処理の仕様により適宜選択さ
れ、通常は１MHz 〜１００MHz の範囲に於いて適切な値
が選択される。
【００２５】又、前記第１コイル３２、第２コイル３３
に高周波電力を印加するのと同時に、前記平板電極２８
にも前記高周波電源３０により整合器２９を経て高周波
電力が印加される。前記平板電極２８に印加された高周
波電力により、該平板電極２８に直流バイアス電圧を生
じさせたり、或はプラズマ１６内のイオンを振動させ、
被処理物５の処理状態を制御する。前記平板電極２８に
印加する高周波電力の周波数も、前記被処理物５の種
類、処理の仕様に応じて適切な値が選択設定され、通常
は１００KHz 〜１０MHz の範囲に於いて適切な値が選択
される。
に高周波電力を印加するのと同時に、前記平板電極２８
にも前記高周波電源３０により整合器２９を経て高周波
電力が印加される。前記平板電極２８に印加された高周
波電力により、該平板電極２８に直流バイアス電圧を生
じさせたり、或はプラズマ１６内のイオンを振動させ、
被処理物５の処理状態を制御する。前記平板電極２８に
印加する高周波電力の周波数も、前記被処理物５の種
類、処理の仕様に応じて適切な値が選択設定され、通常
は１００KHz 〜１０MHz の範囲に於いて適切な値が選択
される。
【００２６】尚、前記実施例ではプラズマ発生用のコイ
ルは２組であったが、３組以上であってもよい。
ルは２組であったが、３組以上であってもよい。
【００２７】次に、図３は他の実施例を示しており、該
他の実施例では前記位相シフタ３８は具備していない
が、一方の第１高周波電源３５は周波数固定型であり、
他方の第２高周波電源３７は周波数可変型である。周波
数固定型の第１高周波電源３５の周波数の値は、前記被
処理物５の種類、処理の仕様により適宜選択され、通常
は１MHz 〜１００MHz の範囲に於いて適切な値に設定す
る。
他の実施例では前記位相シフタ３８は具備していない
が、一方の第１高周波電源３５は周波数固定型であり、
他方の第２高周波電源３７は周波数可変型である。周波
数固定型の第１高周波電源３５の周波数の値は、前記被
処理物５の種類、処理の仕様により適宜選択され、通常
は１MHz 〜１００MHz の範囲に於いて適切な値に設定す
る。
【００２８】前記第２高周波電源３７の周波数を前記第
１高周波電源３５の周波数と異ならせてプラズマを発生
させることで、電界、磁界に攪拌作用が生じプラズマの
生成状態が制御される。
１高周波電源３５の周波数と異ならせてプラズマを発生
させることで、電界、磁界に攪拌作用が生じプラズマの
生成状態が制御される。
【００２９】前記第２高周波電源３７の周波数と前記第
１高周波電源３５の周波数との差は、対象とする処理条
件により決定する。
１高周波電源３５の周波数との差は、対象とする処理条
件により決定する。
【００３０】尚、第１高周波電源３５と第２高周波電源
３７を共に周波数可変型としてもよく、又一方の周波数
を固定した場合他方の周波数を所要範囲で連続的に変動
させるようにしてもよく、更にプラズマ発生用のコイル
を３以上とし、それぞれのコイルの周波数を異ならせる
等、更にコイルの巻数は適宜選択が可能である等種々変
更が可能である。
３７を共に周波数可変型としてもよく、又一方の周波数
を固定した場合他方の周波数を所要範囲で連続的に変動
させるようにしてもよく、更にプラズマ発生用のコイル
を３以上とし、それぞれのコイルの周波数を異ならせる
等、更にコイルの巻数は適宜選択が可能である等種々変
更が可能である。
【００３１】
【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、マイク
ロ波電源、導波管、冷却壁を必要としないので構成が簡
単となり、製作費を低減でき、高周波電力により電界、
磁界を形成させているので、動電界、動磁界となり発生
するプラズマ密度の均一化が図れ、更にプラズマの生成
状態を制御可能であるのでプラズマ処理の適用範囲を広
げることが可能となる、等の優れた効果を発揮する。
ロ波電源、導波管、冷却壁を必要としないので構成が簡
単となり、製作費を低減でき、高周波電力により電界、
磁界を形成させているので、動電界、動磁界となり発生
するプラズマ密度の均一化が図れ、更にプラズマの生成
状態を制御可能であるのでプラズマ処理の適用範囲を広
げることが可能となる、等の優れた効果を発揮する。
【図１】本発明の一実施例を示す概略斜視図である。
【図２】同前実施例の概略断面を示す説明図である。
【図３】本発明の他の実施例を示す概略斜視図である。
【図４】従来のプラズマ処理装置の概略断面を示す説明
図である。
図である。
５ 被処理物 １６ プラズマ ２２ 円筒 ２８ 平板電極 ３０ 高周波電源 ３１ 真空室 ３２ 第１コイル ３３ 第２コイル ３５ 第１高周波電源 ３７ 第２高周波電源 ３８ 位相シフタ
Claims (4)
- 【請求項１】 真空室に装入された被処理物を真空室内
に発生させたプラズマにより処理するプラズマ処理装置
に於いて、少なくとも真空室の一部が絶縁材から成る円
筒により形成され、該円筒の周りにプラズマ発生コイル
を巻設し、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処理装置。 - 【請求項２】 円筒の周りに複数のプラズマ発生コイル
を巻設し、それぞれのプラズマ発生コイルに複数の高周
波電源を接続した請求項１のプラズマ処理装置。 - 【請求項３】 複数の高周波電源に位相シフタを接続
し、複数のプラズマ発生コイルに印加する高周波電力の
位相を異ならせる様にした請求項２のプラズマ処理装
置。 - 【請求項４】 少なくとも１つの高周波電源の出力電力
の周波数を異ならせる様にした請求項２のプラズマ処理
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30727393A JP3685461B2 (ja) | 1993-11-12 | 1993-11-12 | プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30727393A JP3685461B2 (ja) | 1993-11-12 | 1993-11-12 | プラズマ処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07135096A true JPH07135096A (ja) | 1995-05-23 |
| JP3685461B2 JP3685461B2 (ja) | 2005-08-17 |
Family
ID=17967142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30727393A Expired - Lifetime JP3685461B2 (ja) | 1993-11-12 | 1993-11-12 | プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3685461B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7355357B2 (en) | 2005-09-27 | 2008-04-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Plasma accelerator |
| KR100823808B1 (ko) * | 1999-09-13 | 2008-04-21 | 동경 엘렉트론 주식회사 | 기판의 플라즈마 처리에서 손상을 제거하기 위한 플라즈마처리 방법 및 장치 |
| JP2012256660A (ja) * | 2011-06-08 | 2012-12-27 | Tokyo Electron Ltd | 誘導結合プラズマ用アンテナユニットおよび誘導結合プラズマ処理装置 |
-
1993
- 1993-11-12 JP JP30727393A patent/JP3685461B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US7355357B2 (en) | 2005-09-27 | 2008-04-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Plasma accelerator |
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