JPH07176398A - プラズマ処理装置 - Google Patents

プラズマ処理装置

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JPH07176398A
JPH07176398A JP6257978A JP25797894A JPH07176398A JP H07176398 A JPH07176398 A JP H07176398A JP 6257978 A JP6257978 A JP 6257978A JP 25797894 A JP25797894 A JP 25797894A JP H07176398 A JPH07176398 A JP H07176398A
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plasma
power supply
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supply device
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Shinji Kubota
紳治 久保田
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Tokyo Electron Yamanashi Ltd
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Tokyo Electron Ltd
Tokyo Electron Yamanashi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 プラズマ密度を高くして効率的な処理を行な
うことができ、また、空間的なプラズマ密度の分布を制
御することができ、空間的に均一なプラズマにより均一
な処理を行なうことのできるプラズマ処理装置を提供す
る。 【構成】 プラズマ生起用電極12は、実質的に3つの
プラズマ生起用電極12a、12b、12cからなり、
プラズマ生起用電極12aは接地されており、プラズマ
生起用電極12bは電源装置14bに、プラズマ生起用
電極12cは電源装置14cに接続されている。そし
て、電源装置14bと電源装置14cは、それぞれ位相
がずれた高周波を印加する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハ等の被処
理基板上にCVD、エッチング、その他の表面処理を行
なうプラズマ処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般にプラズマ処理装置は、半導体装置
の製造等に用いられ、半導体ウエハ等の被処理基板の表
面処理を行なう。
【0003】図5は、このようなプラズマ処理装置の例
として反応性イオンエッチングを行なうプラズマ処理装
置を示すもので、処理容器1内に配置された細孔2aを
設けられたアノ―ド電極2と、被処理基板3および絶縁
膜4を配置されたカソ―ド電極5とから構成されるプラ
ズマ生起用電極の間には、整合回路を備えた電源装置6
から高周波電圧が印加される。
【0004】そして、導入口7から導入され、排出口8
から排出されるSF6 、CCl4 、NF3 、He等の反
応ガスは、図示矢印のように流れ、アノ―ド電極2と、
カソ―ド電極5との間でプラズマ9とされる。
【0005】また、プラズマと被処理基板3との間に
は、高電界部10(プラズマシ―ス)が形成され、電気
的に中性でないイオンは、このプラズマシ―スによって
加速され、被処理基板3上に方向性をもって衝突し、エ
ッチングが行なわれる。
【0006】また、特公昭61−6536号等に示され
たプラズマ処理装置のように、アノ―ド電極とカソ―ド
電が極被処理基板の上方に対向して配置されたプラズマ
生起用電極を備えたプラズマ処理装置もある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来のプラズマ処理装置では、印加電圧の増大およびプ
ラズマ生起用電極間距離の短縮などによりプラズマ密度
を高くすると、イオンの被処理基板上への衝突のエネル
ギ―も高くなり、被処理基板に損傷を与えるため、プラ
ズマ密度を高くすることができないという問題がある。
また、電界や反応ガスの流れ等により、空間的なプラズ
マ密度の分布に不均一が生じ、エッチングレ―トが不均
一となるが、このようなプラズマ密度の空間的な分布の
制御を行なうことができないという問題がある。
【0008】本発明はかかる従来の問題に対処してなさ
れたもので、プラズマ密度を高くして効率的な処理を行
なうことができ、また、空間的なプラズマ密度の分布を
制御することができ、空間的に均一なプラズマにより均
一な処理を行なうことのできるプラズマ処理装置を提供
しようとするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明のプラズ
マ処理装置は、被処理基板を収容する処理容器と、この
処理容器内に配置された前記被処理基板を載置する載置
台と、前記処理容器内の空間に設けられた少なくとも3
つのプラズマ生起用電極と、これら少なくとも3つのプ
ラズマ生起用電極に位相の異なった電圧を印加してプラ
ズマを生起させる電源装置とを備え、前記少なくとも3
つのプラズマ生起用電極によって生起されたプラズマに
より被処理基板の処理を行なうことを特徴とする。
【0010】また、本発明のプラズマ処理装置は、被処
理基板を収容する処理容器と、この処理容器内に配置さ
れた前記被処理基板を載置する載置台と、この載置台に
高周波の電圧を印加する電源装置と、前記処理容器内の
空間に設けられた少なくとも3つのプラズマ生起用電極
と、これら少なくとも3つのプラズマ生起用電極に位相
の異なった電圧を印加してプラズマを生起させる電源装
置とを備え、前記少なくとも3つのプラズマ生起用電極
によって生起されたプラズマにより被処理基板の処理を
行なうことを特徴とする。
【0011】
【作 用】本発明のプラズマ処理装置では、3つのプラ
ズマ生起用電極間に、例えばπ/2位相のずれた電圧な
ど位相の異なった電圧が印加されるので、これらの電極
間で位相のずれた電界が生じ、ちょうど3つのプラズマ
生起用電極間に所定の電位が一定方向に回転する構成と
なり、この回転する電位がプラズマに作用して、プラズ
マが回転しこの回転により、プラズマが均一化される。
また、印加される電圧等を変えることにより、プラズマ
密度およびプラズマ密度の空間的分布も制御することが
できる。
【0012】また、請求項3,4記載のプラズマ処理装
置では、上記構成に加えてさらに被処理基板が載置され
る載置台に高周波の電圧を印加する電源装置を備えてい
る。したがって、被処理基板の被処理面の電位を変動さ
せて、プラズマ中からイオンと電子を方向性を持って交
互に被処理基板に入射させ、被処理基板に電荷が蓄積さ
れることを防止することができ、被処理面の電位を、イ
オンが方向性を持って十分大きな運動エネルギーで入射
できるレベルに維持して、エッチングをより高速に行う
ことができる。また、プラズマを発生させる電源装置と
は独立に、電源装置の電圧を設定して衝突するイオンの
運動エネルギーを制御できるので、目的とするプラズマ
処理例えばエッチング処理に最適なイオン加速エネルギ
ーを選ぶことができる。
【0013】
【実施例】以下本発明装置の実施例を図面を参照して説
明する。
【0014】図1はプラズマ処理装置として半導体ウエ
ハ等の被処理基板上に反応性イオンエッチングを行なう
プラズマ処理装置を示すもので、この実施例のプラズマ
処理装置では、アルミ等からなり内部をアルマイトで処
理された処理容器11内の上部には、ケイ素化炭素等か
らなる多数の棒状のプラズマ生起用電極12が絶縁性の
多孔質体13に保持され吊設されており、これらのプラ
ズマ生起用電極12は、接地されているものと、電源装
置14に接続されているものがある。
【0015】なおこの実施例では、これらのプラズマ生
起用電極12は、実質的に3つのプラズマ生起用電極1
2a、12b、12cからなり、図2に示すように、プ
ラズマ生起用電極12aは接地されており、プラズマ生
起用電極12bは電源装置14bに、プラズマ生起用電
極12cは電源装置14cに接続されている。そして、
電源装置14bと電源装置14cは、それぞれ位相がπ
/2ずれた周波数13.56MHzの高周波を印加する。
【0016】また、これらのプラズマ生起用電極12の
下方には、たとえば周波数400KHz程度の周波数の電圧を
印加する電源装置15に接続され、被処理基板16が載
置されるサセプタ17が配置されている。
【0017】ここで、サセプタ17に電源装置15から
高周波電圧が印加されることにより、電源装置15を使
用しない場合に較べて、次のような効果を得ることがで
きる。 すなわち、電源装置15からの高周波電圧によ
り、サセプタ17上に載置された被処理基板16の被処
理面の電位が上下動するので、これによって、プラズマ
化された反応性ガス中から、イオンと電子が方向性を持
って交互に被処理基板16に入射する。したがって、被
処理基板16に電荷が蓄積されることがなく、被処理面
の電位を、イオンが方向性を持って十分大きな運動エネ
ルギーで入射できるレベルに維持することができ、エッ
チングをより高速に行うことができる。
【0018】また、プラズマを発生させる電源装置14
とは独立に、電源装置15の電圧を設定して衝突するイ
オンの運動エネルギーを制御できるので、目的とするプ
ラズマ処理例えばエッチング処理に最適なイオン加速エ
ネルギーを電源装置15によって選ぶことができる。
【0019】そして、導入口18から導入され排出口1
9から排出されるSF6 、NF3 、F3 、CCl4 、C
Cl2 2 等の反応ガスは、プラズマ生起用電極12間
でプラズマとされ、電圧を印加されたサセプタ17上の
被処理基板16へ方向性をもって衝突し、エッチングが
行なわれる。
【0020】このとき、位相がπ/2異なる高周波電圧
を印加された電極対内の空間では、位相がπ/2異なる
電界が生じるので、電子はこの空間内から逃げることな
く、この空間内で回転し、反応ガスと衝突することによ
り、高いイオン化率が得られる。また、電子の回転運動
により、ブラズマも回転し、均一化される。
【0021】図3は、プラズマ生起用電極12によって
印加する電圧を変化させ、プラズマ密度の空間的な分布
の制御を行なう例を示すもので、実質的に3つのプラズ
マ生起用電極12a、12d、12eのうち、プラズマ
生起用電極12aは接地されており、プラズマ生起用電
極12d、12eは、それぞれ位相がπ/2ずれた周波
数13.56MHzの高周波を印加する電源装置14d、14e
にそれぞれ可変抵抗20を介して接続されており、可変
抵抗20を調節し、たとえばプラスマ密度が低くなる領
域に配置されたプラズマ生起用電極12d、12eに印
加する電圧を高くし、プラスマ密度が高くなる領域に配
置されたプラズマ生起用電極12d、12eに印加する
電圧を低くする等、プラズマ生起用電極12d、12e
毎に印加する電圧を変化させ、プラズマ密度の空間的な
分布を制御する。
【0022】図4は、コンデンサを用いてプラズマ生起
用電極12によって印加する電圧の位相を変化させた例
を示すもので、実質的に3つのプラズマ生起用電極12
a、12f、12gのうち、プラズマ生起用電極12a
は接地されており、周波数13.56MHzの高周波を印加する
電源装置14fに接続されたプラズマ生起用電極12f
と、この電源装置14fにコンデンサ21を介して接続
されたプラズマ生起用電極12gとの間には、印加され
る電圧に位相の差が生じる。
【0023】すなわち、この実施例のプラズマ処理装置
では、3つのプラズマ生起用電極12を備え、これらの
プラズマ生起用電極12によって生起されたプラズマに
よって被処理基板16上に処理を施すので、イオンの衝
突エネルギ―を変化させることなくプラズマ密度を任意
に高くして効率的な処理を行なうことができる。
【0024】またプラズマ生起用電極12によって印加
電圧、周波数、位相等を任意に変更し、プラズマ密度の
空間的な分布を制御することができ、均一なプラズマに
よって均一な処理を行なうことができる。
【0025】なお、この実施例では被処理基板16上に
反応性イオンエッチングを行なうプラズマ処理装置につ
いて説明したが、本発明のプラズマ処理装置はかかる実
施例に限定されるものではなく、たとえばプラズマCV
Dその他の表面処理を行なうプラズマ処理装置に適用す
ることができることは勿論である。
【0026】
【発明の効果】上述のように本発明のプラズマ処理装置
では、プラズマ密度を高くして効率的な処理を行なうこ
とができる。また、空間的なプラズマ密度の分布を制御
することができ、空間的に均一なプラズマにより均一な
処理を行なうことができる。
【0027】また、第2の発明のプラズマ処理装置で
は、上記効果に加えて、さらに、被処理基板に電荷が蓄
積されることを防止することができ、エッチングをより
高速に行うことができるとともに、目的とするプラズマ
処理例えばエッチング処理に最適なイオン加速エネルギ
ーを選ぶことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のプラズマ処理装置を示す縦
断面図
【図2】第1図の配線図
【図3】第1図の他の配線例を示す配線図
【図4】第1図の他の配線例を示す配線図
【図5】従来のプラズマ処理装置を示す縦断面図
【符号の説明】
11 処理容器 12 プラズマ生起用電極 14 電源装置 16 被処理基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/205 21/3065 21/31

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被処理基板を収容する処理容器と、 この処理容器内に配置された前記被処理基板を載置する
    載置台と、 前記処理容器内の空間に設けられた少なくとも3つのプ
    ラズマ生起用電極と、 これら少なくとも3つのプラズマ生起用電極に位相の異
    なった電圧を印加してプラズマを生起させる電源装置と
    を備え、 前記少なくとも3つのプラズマ生起用電極によって生起
    されたプラズマにより被処理基板の処理を行なうことを
    特徴とするプラズマ処理装置。
  2. 【請求項2】 前記電源装置は、前記少なくとも3つの
    プラズマ生起用電極に位相の異なった電圧を印加してプ
    ラズマを生起させプラズマ中の電子を回転運動させるこ
    とを特徴とする請求項1記載のプラズマ処理装置。
  3. 【請求項3】 被処理基板を収容する処理容器と、 この処理容器内に配置された前記被処理基板を載置する
    載置台と、 この載置台に高周波の電圧を印加する電源装置と、 前記処理容器内の空間に設けられた少なくとも3つのプ
    ラズマ生起用電極と、 これら少なくとも3つのプラズマ生起用電極に位相の異
    なった電圧を印加してプラズマを生起させる電源装置と
    を備え、 前記少なくとも3つのプラズマ生起用電極によって生起
    されたプラズマにより被処理基板の処理を行なうことを
    特徴とするプラズマ処理装置。
  4. 【請求項4】 前記プラズマを生起させる電源装置は、
    前記少なくとも3つのプラズマ生起用電極に位相の異な
    った電圧を印加してプラズマを生起させプラズマ中の電
    子を回転運動させることを特徴とする請求項3記載のプ
    ラズマ処理装置。
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