JPH0729888A - プラズマ処理装置 - Google Patents

プラズマ処理装置

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JPH0729888A
JPH0729888A JP17312993A JP17312993A JPH0729888A JP H0729888 A JPH0729888 A JP H0729888A JP 17312993 A JP17312993 A JP 17312993A JP 17312993 A JP17312993 A JP 17312993A JP H0729888 A JPH0729888 A JP H0729888A
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JP
Japan
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sample support
heating element
high frequency
earth shield
sample
Prior art date
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Pending
Application number
JP17312993A
Other languages
English (en)
Inventor
Yuichi Nagayama
祐一 永山
Kazuo Suzuki
和夫 鈴木
Junji Sato
淳二 佐藤
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Hitachi Engineering and Services Co Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Engineering and Services Co Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 プラズマ処理装置の試料支持体に供給される
高周波電力による高周波電界により発熱体導体に過大な
誘導電流が流れるのを防止する。 【構成】 真空容器1は、試料2を保持する試料支持体
3と該試料支持体3を加熱又は保温する発熱体8とを内
装する。試料支持体3と発熱体8の間にはア−スシ−ル
ド11を設けると共に該アースシールド11と試料支持
体3の間には絶縁壁12が設けられる。高周波電源4か
ら試料支持体3に供給される高周波電力によって発生す
る高周波電界はア−スシ−ルド11により遮断されるの
で発熱体8の導線に高周波誘導電流が発生しない。ま
た、絶縁壁12は、試料支持体3とアースシールド11
の間のアーク放電やグロー放電の発生を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はプラズマ処理装置に係
り、特に試料表面に薄膜生成,エッチングあるいはスパ
ッタリング等を行うのに好適なプラズマ処理装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】高周波電力が印加される試料支持体と、
これを加熱又は保温する発熱体を備えた従来のプラズマ
処理装置は、例えば特開昭64−30226号公報に記
載されている。
【0003】従来のこの種のプラズマエッチング装置
は、図5及び図6に示すように、真空容器1内に試料2
を保持する試料支持体3を備える。この試料支持体3は
高周波電力を印加する高周波電源4に接続され、対向電
極5に対向している。真空容器1は排気系6によって1
Torr以下に排気され、ガス導入系7から反応ガスが導入
される。
【0004】試料支持体3は、その内部に加熱又は保温
用の発熱体8及び水冷系9が設けられる。発熱体8は、
数個から数百個の発熱素子を碁盤の目状に均一に配置し
てセラミックス基材に埋設したもので、各発熱素子は独
立して発熱制御可能なようにそれぞれの可変電源10に
接続して試料支持体3を均一な温度に加熱できるように
される。
【0005】このプラズマエッチング装置は、真空容器
1内を排気した後に反応ガスを導入して試料支持体3に
高周波電力を印加すると、真空中の電子が高周波振動し
て反応ガス分子と衝突することで反応ガス分子がイオン
化してプラズマが生成され、このイオンにより試料2が
エッチングされる。
【0006】このように発熱体8を内装した試料支持体
3は、試料2を均一に加熱又は保温することができるの
で該試料2のエッチング性能を向上させることができ
る。
【0007】しかしながら、このプラズマエッチング装
置は、試料支持体3に印加される高周波電力により発生
する高周波電界が発熱体8の導線に作用して該導線に高
周波電圧を誘起する。そしてこの誘起電圧により導線に
流れる高周波電流は、試料支持体3に印加する高周波電
力を大きくするに伴って大きくなり、過大な高周波誘導
電流により該導線が焼損する危険がある。また、試料支
持体3が加熱されると熱伸縮が発生し、その応力によっ
て該試料支持体3が変形又は破損する危険がある。
【0008】一方、発熱体を真空容器の外側に設置する
プラズマ処理装置は、試料支持体に印加する高周波電力
により発生する高周波電界が真空容器に遮られて発熱体
の導線に作用しないので、高周波誘導障害を避けること
ができる。しかしながらこのようなプラズマ処理装置
は、発熱体から試料支持体に供給すべき熱が真空容器に
拡散して試料支持体への伝熱効率が悪く、また、装置が
大型化する問題がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の第1の
目的は、試料支持体に印加される高周波電力により該試
料支持体内に設置された発熱体の導線に過大な誘導電流
が流れて該導線が焼損するのを防止することにより、該
試料支持体に印加する高周波電力を大きくすることがで
きるプラズマ処理装置を提供することにある。
【0010】また、第2の目的は、前記第1の目的に加
えて、加熱により試料支持体に発生する熱変形応力を緩
和して該試料支持体の破損を防ぎ、試料を一層高温に加
熱できるプラズマ処理装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、試料を保持す
る試料支持体と、該試料支持体を加熱又は保温する発熱
体と、前記試料支持体及び発熱体を収納する真空容器
と、該真空容器内を排気する排気系と、該真空容器内に
反応ガスを導入するガス導入系とを備え、前記試料支持
体に高周波電力を印加するプラズマ処理装置において、
前記試料支持体と発熱体の間にア−スシ−ルドを設ける
と共に該試料支持体とアースシールドの間に絶縁壁を設
けたことを特徴とする。
【0012】更に、前記試料支持体は、筒状体の上端部
に弾性体で天板を摺動可能に結合するように挾持したこ
とを特徴とする。
【0013】
【作用】試料支持体から発生する高周波電界はア−スシ
−ルドにより遮断されて発熱体に作用しないので、発熱
体の導線に高周波誘導電流が発生しない。また、試料支
持体とアースシールドの間の絶縁壁は両者間の電位差に
よるアーク放電やグロー放電の発生を防止する。
【0014】そして、試料支持体は温度に比例して伸縮
するが、筒状部と天板は摺動可能に結合しているので、
該熱伸縮による応力発生が緩和される。
【0015】
【実施例】以下、本発明になるプラズマ処理装置の実施
例を図面を参照して詳細に説明する。
【0016】図1は、本発明の第1の実施例であるプラ
ズマエッチング装置の縦断側面図である。この装置は、
プラズマ処理を行う真空容器1と、該真空容器1内に試
料2を載置するように設けられ、高周波電力が印加され
る中空円柱状の試料支持体3と、前記高周波電力を供給
する高周波電源4と、対向電極5と、真空容器1内を排
気する排気系6と、排気された真空容器1内に反応ガス
を導入するガス導入系7と、前記試料支持体3を加熱す
る円柱状の発熱体8と、真空容器1の下部に配置した水
冷系9と、前記発熱体8に給電する可変電源10とを備
え、更に、前記発熱体8を間隙を保って包囲するその上
面が金網状あるいは格子状のアースシールド11と、該
アースシールド11を間隙を保って包囲する石英ガラス
の絶縁壁12とを備える特徴を有する。
【0017】このプラズマエッチング装置によれば、試
料支持体3に供給された高周波電力により発生する高周
波電界はアースシールド11に遮られて発熱体8に作用
しなくなるので、該発熱体8に高周波電界に起因する過
大な誘導電流が流れることがなく、導線が焼損するよう
なことがなくなる。また、絶縁壁12は試料支持体3と
アースシールド11間にアーク放電やグロー放電が発生
するのを防止する。そして、真空容器1内に位置して真
空状態にされる試料支持体3内は反応ガスが侵入すると
該部にプラズマが発生し易くなるが、絶縁壁12はこの
プラズマの発生を防止する。従って、試料支持体3に印
加する高周波電力を大きくすることが可能になる。
【0018】また、アースシールド11は、その上面が
金網状あるいは格子状であるので発熱体8から試料支持
体3への伝熱効率の低下を軽減することができる。
【0019】図2は、本発明の第2の実施例であるプラ
ズマエッチング装置の縦断側面図である。この実施例
は、前記第1の実施例の試料支持体3の構造を更に改良
した装置であり、その他の構成は第1の実施例と同一で
ある。
【0020】この実施例における試料支持体3は、円筒
状の電極3aと円盤状の試料載置用の天板3bに分割さ
れ、電極3aの上端部内側に形成した溝3cに天板3b
の外縁を嵌合して複数のU字状の板バネ3dにより電気
的接続を維持した状態で摺動可能に結合するように挾持
する構成である。天板3bの外周端面と溝3cの外周底
面との間は、熱伸縮による寸法変化を吸収する間隙が形
成される寸法関係に構成される。
【0021】このプラズマエッチング装置によれば、前
記第1の実施例と同等な効果が得られると共に試料支持
体3の熱変形により発生する応力を緩和することができ
るので該試料支持体3の破損を防ぐことができ、従っ
て、試料2を一層高温(例えば600℃以上)に加熱す
ることができる。
【0022】図3は、本発明の第3の実施例であるマイ
クロ波プラズマ処理装置の縦断側面図である。この実施
例は、前記第1の実施例における真空容器に対する反応
ガス導入位置を変更して磁界及びマイクロ波供給手段を
設けた装置であって、その他の構成は第1の実施例と同
一である。すなわち、このプラズマ処理装置は、真空容
器内に反応ガスを導入すると共にマイクロ波を導入し、
磁界とこのマイクロ波を電子サイクロトロン共鳴させて
該真空容器内にプラズマを発生させ、このプラズマによ
り反応ガスを化学反応させて加熱された試料上に成膜を
行うと共に試料支持体に高周波電力を印加して該試料を
プラズマエッチングする構成である。
【0023】この実施例における対向電極5は、ガス導
入系7に連通するガス吹き出し通路5aを備える。ま
た、真空容器1の側壁にはマイクロ波導入窓13aを介
して該真空容器1内にマイクロ波を導入するマイクロ波
導波管13bが接続され、更に、処理空間に磁界を供給
する磁界発生用コイル14が設けられる。
【0024】このプラズマ処理装置は、真空容器1内を
1Torr以下に排気し、真空容器1内に反応ガスを導入す
ると共にマイクロ波導波管13bからマイクロ波を導入
し、磁界発生用コイル14による磁界とこのマイクロ波
を電子サイクロトロン共鳴させて該真空容器1内にプラ
ズマを発生させ、このプラズマにより反応ガスを化学反
応させて、発熱体8により加熱された試料2上に成膜を
行なうと共に試料支持体3に高周波電力を印加して試料
2をプラズマエッチングするものである。
【0025】このプラズマ処理装置も、前記第1の実施
例と同等な効果が得られる。
【0026】図4は、本発明の第4の実施例であるプラ
ズマエッチング装置の縦断側面図である。この実施例
は、前記第1の実施例の試料支持体3と発熱体8とア−
スシ−ルド11と絶縁壁12とを一体化して小型化と伝
熱効率を向上するように改良した装置であって、その他
の構成は第1の実施例と同一である。この実施例におけ
る前記試料支持体3と発熱体8とア−スシ−ルド11と
絶縁壁12を密に嵌合する寸法に形成されて一体的に組
み合わされているが、成形材を使用して一体的に形成す
るようにしても良い。
【0027】この装置は、前記第1の実施例と同等な効
果と共に発熱体8から試料支持体3への伝熱効率が一層
向上し、また、装置を一層小型化できる効果が得られ
る。
【0028】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、発熱体を
高周波電界から隔離できるので該発熱体の導線が過大な
高周波誘導電流により焼損するのを防止することがで
き、従って、試料支持体に印加する高周波電力を大きく
できる。
【0029】また、試料支持体は温度に比例して伸縮す
るが、筒状部と天板は摺動可能に結合しているので、熱
伸縮による応力発生が緩和され、従って試料を一層高温
に加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例であるプラズマエッチン
グ装置の縦断側面図である。
【図2】本発明の第2の実施例であるプラズマエッチン
グ装置の縦断側面図である。
【図3】本発明の第3の実施例であるマイクロ波プラズ
マ処理装置の縦断側面図である。
【図4】本発明の第4の実施例であるプラズマエッチン
グ装置の縦断側面図である。
【図5】従来のプラズマエッチング装置の縦断側面図で
ある。
【図6】従来のプラズマエッチング装置の発熱体の平面
図である。
【符号の説明】
1 真空容器 3 試料支持体 4 高周波電源 5 対向電極 6 排気系 7 ガス導入系 8 発熱体 11 アースシールド 12 絶縁壁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 淳二 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 試料を保持する試料支持体と、該試料支
    持体を加熱又は保温する発熱体と、前記試料支持体及び
    発熱体を収納する真空容器と、該真空容器内を排気する
    排気系と、該真空容器内に反応ガスを導入するガス導入
    系とを備え、前記試料支持体に高周波電力を印加するプ
    ラズマ処理装置において、 前記試料支持体と発熱体の間にア−スシ−ルドを設ける
    と共に該試料支持体とアースシールドの間に絶縁壁を設
    けたことを特徴とするプラズマ処理装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記ア−スシ−ルド
    はその一部又は全部が金網状又は格子状であることを特
    徴とするプラズマ処理装置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において、前記アースシ
    ールドは前記発熱体を包囲し、前記絶縁壁は前記アース
    シールドを包囲し、前記試料支持体は前記絶縁壁を包囲
    したことを特徴とするプラズマ処理装置。
  4. 【請求項4】 請求項3において、前記アースシールド
    は間隙を保って前記発熱体を包囲し、前記絶縁壁は間隙
    を保って前記アースシールドを包囲し、前記試料支持体
    は間隙を保って前記絶縁壁を包囲したことを特徴とする
    プラズマ処理装置。
  5. 【請求項5】 請求項3において、前記発熱体とアース
    シールドと絶縁壁と試料支持体は一体化されたことを特
    徴とするプラズマ処理装置。
  6. 【請求項6】 試料を保持する試料支持体と、該試料支
    持体を加熱又は保温する発熱体と、前記試料支持体及び
    発熱体を収納する真空容器と、該真空容器内を排気する
    排気系と、該真空容器内に反応ガスを導入するガス導入
    系とを備え、前記試料支持体に高周波電力を印加するプ
    ラズマ処理装置において、 前記試料支持体と発熱体の間にア−スシ−ルドを設ける
    と共に該試料支持体とアースシールドの間に絶縁壁を設
    け、前記試料支持体は筒状体の上端部に弾性体で天板を
    摺動可能に結合するように挾持したことを特徴とするプ
    ラズマ処理装置。
JP17312993A 1993-07-13 1993-07-13 プラズマ処理装置 Pending JPH0729888A (ja)

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Cited By (3)

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