JPH0831806A - プラズマ処理装置 - Google Patents

プラズマ処理装置

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JPH0831806A
JPH0831806A JP6167631A JP16763194A JPH0831806A JP H0831806 A JPH0831806 A JP H0831806A JP 6167631 A JP6167631 A JP 6167631A JP 16763194 A JP16763194 A JP 16763194A JP H0831806 A JPH0831806 A JP H0831806A
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JP
Japan
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electrode
electrodes
voltage
ratio
tap
Prior art date
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Pending
Application number
JP6167631A
Other languages
English (en)
Inventor
Takahiro Tamai
高広 玉井
Arihiro Hasebe
有弘 長谷部
Masashige Harashima
正成 原島
Hiroshi Marumo
宏 丸茂
Mitsuru Ogasawara
充 小笠原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Renesas Eastern Japan Semiconductor Inc
Original Assignee
Hitachi Tokyo Electronics Co Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0831806A publication Critical patent/JPH0831806A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 真空容器内に対向して配置された第1電極と
第2電極の電極電圧比率を一定に保持し得る技術を提供
する。 【構成】 半導体ウエハWをプラズマ処理する真空容器
2内には相互に対向して上部電極3と下部電極4とが設
けられている。下部電極4にはワークWを静電吸着する
ための直流電源が印加されるようになっている。スプリ
ッタトランス6はRF電源5に接続される一次側コイル
6aと上下両電極3,4に接続される二次側コイル6b
とを有し、二次側コイル6bには接地位置を変化させて
RF電源5の電極3,4に対する分配比率を変化させる
接地タップ10が設けられている。制御部13はセンサ
11,12からの信号に基づいて接地タップ10を制御
して両方の電極3,4の電極電圧の比を一定に制御す
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
物つまりワークをガスプラズマを利用して加工するプラ
ズマ処理技術に関する。
【0002】
【従来の技術】たとえば、半導体装置を製造する際にお
ける半導体ウエハの処理には、半導体ウエハをワークと
してこれの表面に所望の物質の薄膜を形成するためのC
VD処理、ワーク上に微細な回路パターンを形成するエ
ッチング処理等がある。これらの処理を行うために、プ
ラズマ処理装置が用いられており、プラズマ処理は、反
応ガスの減圧下において放電することにより、常圧下で
は安定に得られない電子、イオンおよびラジカル等の反
応種を発生させ、所定の化学反応を促進させて前記エッ
チング処理等を行う技術である。
【0003】真空容器内に対向し合って配置された上下
の電極とRF電源との間に、電源に接続される一次側コ
イルとこれに絶縁されかつ電極に接続される二次側コイ
ルを有するトランスを設けることにより、それぞれの電
極に同電圧で相互に位相を180°ずらして電源を供給
するようにした技術が、特開平2−177459号公報
に開示されている。
【0004】また、特開平4−48727号公報には、
二次側コイルにタップを設けて、対向し合う電極に、位
相が180°ずれるとともに相互に異なる電圧を供給す
るようにした技術が開示されている。この場合の対向電
極相互間の電極電圧比は、二次側コイルの接地タップの
位置を変化させてコイル比率を変化させることにより決
定される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、発明者
が二次側コイルのコイル比率と上下両電極の電極電圧と
の関係を検討したところ、コイル比率と電極電圧の電圧
比率とが一定に対応していないことが判明した。
【0006】特に、近年ではガスプラズマを利用して半
導体ウエハを加工するためのプラズマ処理装置にあって
は、半導体デバイスの進歩と半導体ウエハのサイズの大
口径化に伴い、静電吸着によるワークのガス冷却対応が
必要不可欠となっている。このため、ワークとしての半
導体ウエハ上の酸化膜が選択されているプラズマ処理装
置では、半導体ウエハを保持する側の電極を静電吸着対
応の構造とし、さらに、電極にプラズマ生成用の電力を
供給する電源回路に、静電吸着のための直流電源回路を
接続した回路構成としている。このようなプラズマ処理
装置を用いて上部電極と下部電極の各電極電圧を測定し
たところ、トランスの二次側コイルのコイル比率と、分
割された電圧比率との対応がとられていないことが判明
した。
【0007】本発明の目的は、真空容器内に対向して配
置された第1電極と第2電極の電極電圧比率を一定に保
持し得る技術を提供することである。
【0008】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【0009】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【0010】すなわち、本発明のプラズマ処理装置は、
ワークをプラズマ処理する真空容器を有しており、この
中には相互に対向して第1電極と第2電極とが配置され
ている。それぞれの電極には、トランスの二次側コイル
が接続されておりRF電源からの電力が相互に180°
位相をずらして供給される。二次側コイルには接地タッ
プが設けられており、二次側コイルの接地位置を変化さ
せて前記RF電源の前記それぞれの電極に対する分配比
率を変化する。制御手段は両方の電極のそれぞれの電圧
値を検出するセンサからの信号に基づいて接地タップを
制御して両電極の電極電圧の比を一定に制御することを
特徴とする。
【0011】さらに本発明のプラズマ処理装置は、一方
の電極にワークを静電吸着するための直流電源が印加さ
れるようになっている。さらに、接地タップは二次側コ
イルの接地位置を無段階に変化させる。また、RF電源
は350〜450kHzの周波数を生成する。
【0012】
【作用】第1電極と第2電極の電圧値を検出して、その
検出値に基づいて接地タップによる電極に対する分配比
率をフィードバック制御するようにしたので、第1電極
と第2電極の電極電圧比が一定に保持される。これによ
り、最適条件でのプラズマ処理を行うことができる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。
【0014】図1は本発明の一実施例であるプラズマ処
理装置を示す概略断面図であり、このプラズマ処理装置
は、内部に処理室1が形成された真空容器2を有し、こ
の真空容器2内には、第1電極としての上部電極3と第
2電極としての下部電極4とが相互に対向して配置され
ている。
【0015】それぞれの電極3,4にプラズマ生成用の
電力を供給するためのRF電源5は、スプリッタトラン
ス6の一次側コイル6aに接続され、この一次側コイル
6aに絶縁された二次側コイル6bの両端は、上部電極
3と下部電極4とにそれぞれ接続されている。したがっ
て、上部電極3と下部電極4には、相互に位相が180
°ずらされた電力が供給される。RF電源5は、350
〜450KHz程度の比較的低い周波数の電力を供給す
る。
【0016】下部電極つまり第2電極4は、ワークであ
る半導体ウエハWを静電吸着するためのチャック電極と
なっており、その表面には誘電体からなる静電チャック
7が設けられている。下部電極4には、直流電源つまり
DC電源8がフィルター9を介して接続されており、静
電チャック7に対してワークWを静電吸着するために必
要なDC電圧が印加されるようになっている。
【0017】二次側コイル6bには接地タップ10が設
けられており、この接地タップ10により二次側コイル
6bの接地位置を変化させると、上部電極3と下部電極
4に対して供給される電圧の分配比率が変化することに
なる。したがって、接地タップ10の二次側コイル6b
に対する接地位置を変化させることにより、それぞれの
電極3,4に対しては、相互に位相が180°ずらされ
て同一の電圧あるいは異なる電圧となってRF電源5か
らの電力が供給される。
【0018】上部電極3と下部電極4の電圧値を検出す
るためのセンサ11,12が設けられており、これらの
センサ11,12からの検出信号は、制御部13に送信
されるようになっている。一方、この制御部13からは
接地タップ10に対して制御信号が送られるようになっ
ている。この制御部13には図示しない操作パネルが接
続されており、その操作パネルからの入力信号により、
それぞれの電極3,4に対して供給される電極電圧の分
配比率を無段階に設定し得るようになっている。そし
て、設定された分配比率とそれぞれのセンサ11,12
によって検出された電極電圧の比率とを比較して、制御
部13からは接地タップ10に対してフィードバック信
号が供給されるようになっている。
【0019】制御部13にはCRT等からなる表示部1
4が接続されており、制御部13からの信号によってそ
れぞれの電極3,4の電圧値がモニタリングされるよう
になっている。また、操作パネルからの入力により設定
された設定電圧値を表示部14にモニタするようにして
も良い。
【0020】図2は二次側コイル6bに対する接地タッ
プ10の位置を変化させることにより、両電極3,4と
のスプリット比を変化させた場合における上部電極3側
のスプリット比と、それぞれの電極3,4に供給される
電極電圧Vppとの関係を示す測定結果を示すグラフであ
る。この場合は、下部電極4にウエハWを静電吸着する
ために直流電源8からDC250Vの電力を印加してお
り、接地タップ10によって両電極3,4を、図2にお
いて符号Aで示す50%のスプリット比に設定しても、
上部電極3の電圧の方が下部電極4よりも高い電極電圧
となった。
【0021】二次側コイル6bの接地タップ10による
スプリット比を、符号Bで示すように47〜48%に設
定すると、それぞれの電極3,4に対して供給される電
極電圧は相互に同圧となることが判明した。
【0022】そこで、センサ11,12によって得られ
た電極電圧値を制御部13において比較し、同電圧とな
るように設定された場合には、制御部13からのフィー
ドバック信号により接地タップ10が移動して分配比率
が変化する。これにより、それぞれの電極電圧が同圧と
なるように自動的に制御される。プラズマ処理がなされ
ている過程においてそれぞれの電極電圧が設定値からず
れた場合にも、自動的に設定電圧値に制御される。
【0023】このような構造のプラズマ処理装置を用い
て、ウエハWにエッチング処理するには、下部電極4の
静電チャック7の上にウエハWを載置した後に、処理室
1内を所定の真空度に保持するとともに処理ガスを供給
した状態のもとで、RF電源5から所定の周波数の電力
をそれぞれの電極3,4に供給し、直流電源8からDC
電力を下部電極に印加する。これにより、両電極3,4
の間にプラズマ放電が発生して、ウエハW表面にエッチ
ング処理がなされる。プラズマ処理の過程で電極電圧が
設定値からずれた場合には、自動的にフィードバック制
御がなされて設定値に修正される。
【0024】これにより、最適条件により安定的にプラ
ズマを生成させてワークを処理することができる。そし
て、それぞれの電極電圧は設定された同電圧あるいは異
なる電圧に設定され、しかも相互に位相が180°ずれ
ることになる。
【0025】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることはいうまでもない。
【0026】たとえば、図示する接地タップ10は二次
側コイル6bの分力比率を無段階に設定し得るようにな
っているが、相互に接地位置が相違した複数の固定式接
地タップを設けて、そのうち任意のものを接地させるよ
うにしても良い。
【0027】また、2つの電極にそれぞれ位相を180
°ずらして電力を供給するタイプのプラズマ処理装置で
あれば、バレル型プラズマエッチング装置、反応性イオ
ンエッチング装置、およびマグネトロンRIE装置等の
プラズマ処理装置にも本発明を適用することができる。
【0028】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその利用分野であるエッチング処理に適
用した場合について説明したが、これに限定されるもの
ではなく、たとえば、CVD処理装置にも本発明を適用
できる。
【0029】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【0030】(1).第1電極と第2電極の電極電圧比が設
定された所定値に一定に保持されることになる。
【0031】(2).ワークを静電吸着するためのDC電源
の影響を受けることなく、両方の電極の電極電圧を一定
に保持することができる。
【0032】(3).これにより、プラズマを最適条件によ
り安定的に生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例であるプラズマ処理装置を示
す概略断面図である。
【図2】電極電圧とコイル比率つまりスプリット比との
関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1 処理室 2 真空容器 3 上部電極(第1電極) 4 下部電極(第2電極) 5 RF電源 6 スプリッタトランス 6a 一次側コイル 6b 二次側コイル 7 静電チャック 8 直流電源 9 フィルター 10 接地タップ 11,12 センサ 13 制御部(制御手段) 14 表示部 W ウエハ(ワーク)
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 H05H 1/46 M 9216−2G (72)発明者 原島 正成 東京都青梅市藤橋3丁目3番地2 日立東 京エレクトロニクス株式会社内 (72)発明者 丸茂 宏 東京都青梅市藤橋3丁目3番地2 日立東 京エレクトロニクス株式会社内 (72)発明者 小笠原 充 東京都青梅市藤橋3丁目3番地2 日立東 京エレクトロニクス株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 相互に対向して配置された第1電極と第
    2電極とを有し、ワークをプラズマ処理する真空容器
    と、 RF電源に接続される一次側コイルと両端がそれぞれ前
    記第1および第2電極に接続される二次側コイルとを有
    し、相互に180°位相をずらして前記RF電源を前記
    第1および第2電極に給電するトランスと、 前記二次側コイルの接地位置を変化させて前記RF電源
    の前記それぞれの電極に対する分配比率を変化させる接
    地タップと、 前記第1および第2電極のそれぞれの電圧値を検出する
    センサからの信号に基づいて前記接地タップを制御して
    前記第1電極と前記第2電極の電極電圧の比を一定に制
    御する制御手段とを有することを特徴とするプラズマ処
    理装置。
  2. 【請求項2】 前記第2電極の表面に設けられた誘電体
    からなる静電チャックと、この静電チャックに直流電力
    を印加する直流電源とを有し、前記静電チャックに発生
    される静電吸着力により前記ワークを保持するようにし
    た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】 前記接地タップは、前記二次側コイルの
    接地位置を無段階に変化させるようにしたことを特徴と
    する請求項1または2記載のプラズマ処理装置。
  4. 【請求項4】 前記RF電源は350〜450kHzの周
    波数を生成することを特徴とする請求項1,2または3
    記載のプラズマ処理装置。
JP6167631A 1994-07-20 1994-07-20 プラズマ処理装置 Pending JPH0831806A (ja)

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