JPH09129397A - 表面処理装置 - Google Patents
表面処理装置Info
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- JPH09129397A JPH09129397A JP7279087A JP27908795A JPH09129397A JP H09129397 A JPH09129397 A JP H09129397A JP 7279087 A JP7279087 A JP 7279087A JP 27908795 A JP27908795 A JP 27908795A JP H09129397 A JPH09129397 A JP H09129397A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 選択性、エッチングの均一性及び加工したデ
バイスの特性の向上を図る上で障害となる誘導結合型プ
ラズマにおける寄生的な容量結合成分を抑制することで
ある。 【解決手段】 絶縁体により形成された誘電体窓１４ａ
を有し、ウエハ１８を収容する反応容器１４と、反応容
器の排気を行う真空ポンプ２８と、反応容器にガスを導
入するガス供給部２６と、反応容器の外部に配置された
ソレノイドコイル状のコイルアンテナ１６と、コイルア
ンテナに高周波電流を誘起することにより誘電体窓を介
し、反応容器の内部に誘導磁界を導入し、反応容器内に
プラズマを形成するプラズマ形成手段とを備え、誘導体
窓の外面とコイルアンテナとの間に２ｍｍ以上１０ｍｍ
以下の空隙を設けて構成される。
バイスの特性の向上を図る上で障害となる誘導結合型プ
ラズマにおける寄生的な容量結合成分を抑制することで
ある。 【解決手段】 絶縁体により形成された誘電体窓１４ａ
を有し、ウエハ１８を収容する反応容器１４と、反応容
器の排気を行う真空ポンプ２８と、反応容器にガスを導
入するガス供給部２６と、反応容器の外部に配置された
ソレノイドコイル状のコイルアンテナ１６と、コイルア
ンテナに高周波電流を誘起することにより誘電体窓を介
し、反応容器の内部に誘導磁界を導入し、反応容器内に
プラズマを形成するプラズマ形成手段とを備え、誘導体
窓の外面とコイルアンテナとの間に２ｍｍ以上１０ｍｍ
以下の空隙を設けて構成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、誘導結合型プラズ
マを用いたエッチング装置及びＣＶＤ，ＰＶＤ装置等の
表面処理装置に関するものである。
マを用いたエッチング装置及びＣＶＤ，ＰＶＤ装置等の
表面処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、表面処理装置には誘導結合型プラ
ズマを用いたものが存在する。ここで、図１３に符号１
０で示すものは、従来の誘導結合型プラズマを用いたエ
ッチング装置である。このエッチング装置１０は、内部
に反応室１２を有する反応容器１４を備えている。この
反応容器１４は、その上部にアルミナを主成分とするセ
ラミック又は石英等の絶縁体により形成された誘電体窓
１４ａを有する。この誘電体窓１４ａの外周には、ソレ
ノイドコイル状のコイルアンテナ１６が誘電体窓１４ａ
の外周に密着した状態で巻き付けられており、このアン
テナ１６に高周波を印加することにより、反応容器１４
の内部に交番磁界を生じさせ、反応容器１４の内部にプ
ラズマを形成する。
ズマを用いたものが存在する。ここで、図１３に符号１
０で示すものは、従来の誘導結合型プラズマを用いたエ
ッチング装置である。このエッチング装置１０は、内部
に反応室１２を有する反応容器１４を備えている。この
反応容器１４は、その上部にアルミナを主成分とするセ
ラミック又は石英等の絶縁体により形成された誘電体窓
１４ａを有する。この誘電体窓１４ａの外周には、ソレ
ノイドコイル状のコイルアンテナ１６が誘電体窓１４ａ
の外周に密着した状態で巻き付けられており、このアン
テナ１６に高周波を印加することにより、反応容器１４
の内部に交番磁界を生じさせ、反応容器１４の内部にプ
ラズマを形成する。
【０００３】また、ウエハ１８を支持するサセプタ２０
と反応容器１４の上部に設けられた対向電極２２との間
に高周波電流を印加することにより、ウエハ１８の表面
に形成された酸化シリコン膜等のエッチングを行ってい
る。
と反応容器１４の上部に設けられた対向電極２２との間
に高周波電流を印加することにより、ウエハ１８の表面
に形成された酸化シリコン膜等のエッチングを行ってい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の誘導
結合型プラズマを用いた表面処理装置においては、純粋
に誘導結合プラズマのみを用いているのではなく、容量
的な結合に基づくプラズマも存在する。
結合型プラズマを用いた表面処理装置においては、純粋
に誘導結合プラズマのみを用いているのではなく、容量
的な結合に基づくプラズマも存在する。
【０００５】図１４（ａ），（ｂ）は、誘導結合と容量
結合における高周波の流れを単純化し、等価回路を用い
て示したものである。
結合における高周波の流れを単純化し、等価回路を用い
て示したものである。
【０００６】ここで、図１４（ａ）の誘導結合において
は、アンテナに流した高周波電流が、プラズマ中の仮想
的なインダクタンスに対して相互誘導により電流を誘起
する。即ち、電子の運動を引き起こす。一方で、プラズ
マ中において運動する電子はガス分子との衝突により運
動エネルギーを失う。この現象は等価回路においては、
抵抗として表現されている。従って、アンテナに印加さ
れた高周波のエネルギはプラズマに移動し分子の励起や
イオン化のために消費される。なお、プラズマ中の電界
強度と放電プラズマの圧力との間には、両者の比がある
一定値の時にエネルギの効率が最も高くなることが知ら
れている。即ち、１００ＫＨｚ〜１３．５６ＭＨｚ程度
の典型的な周波数や数ターン程度のコイルを用いたアン
テナなど典型的な誘導結合プラズマにおいては、相互誘
導による電界の強度は１００〜１０００Ｖ／ｍ程度の大
きさである。このため、平均自由行程の大きい低圧力下
において効率の良いエネルギ移動が実現できるという特
徴がある。
は、アンテナに流した高周波電流が、プラズマ中の仮想
的なインダクタンスに対して相互誘導により電流を誘起
する。即ち、電子の運動を引き起こす。一方で、プラズ
マ中において運動する電子はガス分子との衝突により運
動エネルギーを失う。この現象は等価回路においては、
抵抗として表現されている。従って、アンテナに印加さ
れた高周波のエネルギはプラズマに移動し分子の励起や
イオン化のために消費される。なお、プラズマ中の電界
強度と放電プラズマの圧力との間には、両者の比がある
一定値の時にエネルギの効率が最も高くなることが知ら
れている。即ち、１００ＫＨｚ〜１３．５６ＭＨｚ程度
の典型的な周波数や数ターン程度のコイルを用いたアン
テナなど典型的な誘導結合プラズマにおいては、相互誘
導による電界の強度は１００〜１０００Ｖ／ｍ程度の大
きさである。このため、平均自由行程の大きい低圧力下
において効率の良いエネルギ移動が実現できるという特
徴がある。
【０００７】一方、図１４（ｂ）の容量結合において
は、アンテナとプラズマの間に介在する寄生容量がアン
テナからプラズマに対するエネルギ移動の仲介を行う。
容量結合においては電界が主役となるため高周波を印加
した際に最も大きな電位差の発生するアンテナ両端部の
寄与が大きい。アンテナとプラズマの間には、空隙と誘
電体窓、及びプラズマシースに対応する寄生容量Ｃ１，
Ｃ２，Ｃ３が存在する。図１４（ｂ）の等価回路におい
ては、コイルの両端に発生した電位差は、アンテナ上端
の容量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３及びプラズマの抵抗Ｒ及びアン
テナ下端の容量Ｃ′１，Ｃ′２，Ｃ′３によって分割さ
れる。上述のような典型的な条件の場合、コイルの両端
に発生する電位差は数ｋＶに達する。
は、アンテナとプラズマの間に介在する寄生容量がアン
テナからプラズマに対するエネルギ移動の仲介を行う。
容量結合においては電界が主役となるため高周波を印加
した際に最も大きな電位差の発生するアンテナ両端部の
寄与が大きい。アンテナとプラズマの間には、空隙と誘
電体窓、及びプラズマシースに対応する寄生容量Ｃ１，
Ｃ２，Ｃ３が存在する。図１４（ｂ）の等価回路におい
ては、コイルの両端に発生した電位差は、アンテナ上端
の容量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３及びプラズマの抵抗Ｒ及びアン
テナ下端の容量Ｃ′１，Ｃ′２，Ｃ′３によって分割さ
れる。上述のような典型的な条件の場合、コイルの両端
に発生する電位差は数ｋＶに達する。
【０００８】アンテナのインピーダンスや誘電体窓の材
料の誘電率によっては、Ｃ２，Ｃ３の値がＣ１に比べて
大きくなる。このような場合、各キャパシタに配分され
る電位差は容量に反比例するため、プラズマシースの両
端に発生する電位差も大きくなる。その結果、プラズマ
シースに生じる電界は、容易に１０００Ｖ／ｃｍ〜１０
０００Ｖ／ｃｍに達する。この値は、誘導結合による電
界に比べ３〜４桁程度大きいものでありこのような電界
中では、電子及びイオンは高エネルギに加速されること
から、プラズマの不均一や望ましくない不純物を発生す
ることとなる。
料の誘電率によっては、Ｃ２，Ｃ３の値がＣ１に比べて
大きくなる。このような場合、各キャパシタに配分され
る電位差は容量に反比例するため、プラズマシースの両
端に発生する電位差も大きくなる。その結果、プラズマ
シースに生じる電界は、容易に１０００Ｖ／ｃｍ〜１０
０００Ｖ／ｃｍに達する。この値は、誘導結合による電
界に比べ３〜４桁程度大きいものでありこのような電界
中では、電子及びイオンは高エネルギに加速されること
から、プラズマの不均一や望ましくない不純物を発生す
ることとなる。
【０００９】例えば、高エネルギのイオンは誘導体窓の
内壁面に衝突してスパッタリング作用により、誘導体窓
の内壁面からアルミニウムや酸素等の不純物を発生させ
る。このような不純物は、ウエハ表面から取り除くこと
が困難であり、素子特性を悪化させる。また、高エネル
ギーの電子はプラズマ中の分子の解離を過度に促進させ
る。例えば、フロロカーボン分子ラジカルは、酸化膜の
選択エッチングに対する寄与が大きいことが明らかにな
っているが、高エネルギ電子の存在下ではこのような分
子状のラジカルに止まらず、炭素やフッ素の原子にまで
分解してしまうことから、選択比が低下する。
内壁面に衝突してスパッタリング作用により、誘導体窓
の内壁面からアルミニウムや酸素等の不純物を発生させ
る。このような不純物は、ウエハ表面から取り除くこと
が困難であり、素子特性を悪化させる。また、高エネル
ギーの電子はプラズマ中の分子の解離を過度に促進させ
る。例えば、フロロカーボン分子ラジカルは、酸化膜の
選択エッチングに対する寄与が大きいことが明らかにな
っているが、高エネルギ電子の存在下ではこのような分
子状のラジカルに止まらず、炭素やフッ素の原子にまで
分解してしまうことから、選択比が低下する。
【００１０】また、誘導体窓の内壁面の近傍での不純物
の放出量が多いため、ウエハの中心部と周辺部とでエッ
チング速度が不均一になる（図１５参照）という問題が
生じていた。
の放出量が多いため、ウエハの中心部と周辺部とでエッ
チング速度が不均一になる（図１５参照）という問題が
生じていた。
【００１１】この発明の課題は、選択性、エッチングの
均一性及び加工したデバイスの特性の向上を図る上で障
害となる誘導結合プラズマにおける寄生的な容量結合成
分を抑制することである。
均一性及び加工したデバイスの特性の向上を図る上で障
害となる誘導結合プラズマにおける寄生的な容量結合成
分を抑制することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の表面処理
装置は、絶縁体により形成された誘電体窓を有し、被処
理基体を収容する反応容器と、該反応容器の排気を行う
排気手段と、該反応容器にガスを導入するガス導入手段
と、該反応容器の外部に配置されたコイル状のアンテナ
と、該アンテナに高周波を印加することにより前記誘電
体窓を介し、前記反応容器の内部に誘導磁界を導入し、
前記反応容器内にプラズマを形成するプラズマ形成手段
とを備え、前記誘導体窓の外面と前記アンテナとの間に
２ｍｍ以上１０ｍｍ以下の空隙を設けたことを特徴とす
る。これにより、誘導結合成分の損失を最小限にとどめ
ながら、反応容器に設けられた誘電体窓の内壁面から放
出される不純物を減少させることができる。
装置は、絶縁体により形成された誘電体窓を有し、被処
理基体を収容する反応容器と、該反応容器の排気を行う
排気手段と、該反応容器にガスを導入するガス導入手段
と、該反応容器の外部に配置されたコイル状のアンテナ
と、該アンテナに高周波を印加することにより前記誘電
体窓を介し、前記反応容器の内部に誘導磁界を導入し、
前記反応容器内にプラズマを形成するプラズマ形成手段
とを備え、前記誘導体窓の外面と前記アンテナとの間に
２ｍｍ以上１０ｍｍ以下の空隙を設けたことを特徴とす
る。これにより、誘導結合成分の損失を最小限にとどめ
ながら、反応容器に設けられた誘電体窓の内壁面から放
出される不純物を減少させることができる。
【００１３】また、請求項２記載の表面処理装置は、請
求項１記載の表面処理装置の前記被処理基体は、半導体
装置製造用のものであることを特徴とする。
求項１記載の表面処理装置の前記被処理基体は、半導体
装置製造用のものであることを特徴とする。
【００１４】また、請求項３記載の表面処理装置は、絶
縁体により形成された誘電体窓を有し、被処理基体を収
容する反応容器と、該反応容器の排気を行う排気手段
と、該反応容器にガスを導入するガス導入手段と、該反
応容器の外部に配置されたコイル状のアンテナと、該ア
ンテナに高周波を印加することにより前記誘電体窓を介
し、前記反応容器の内部に誘導磁界を導入し、前記反応
容器内にプラズマを形成するプラズマ形成手段とを備
え、前記誘導体窓の外面と前記アンテナとの間に、複数
の互いに絶縁された金属薄膜を設けたことを特徴とす
る。従って、誘電体窓を介して反応容器の内部に導入さ
れる誘導磁界の減少をくい止めると同時に容量結合の原
因となる電界を遮蔽することにより、被処理基体の不純
物による汚染量を減少させることができる。
縁体により形成された誘電体窓を有し、被処理基体を収
容する反応容器と、該反応容器の排気を行う排気手段
と、該反応容器にガスを導入するガス導入手段と、該反
応容器の外部に配置されたコイル状のアンテナと、該ア
ンテナに高周波を印加することにより前記誘電体窓を介
し、前記反応容器の内部に誘導磁界を導入し、前記反応
容器内にプラズマを形成するプラズマ形成手段とを備
え、前記誘導体窓の外面と前記アンテナとの間に、複数
の互いに絶縁された金属薄膜を設けたことを特徴とす
る。従って、誘電体窓を介して反応容器の内部に導入さ
れる誘導磁界の減少をくい止めると同時に容量結合の原
因となる電界を遮蔽することにより、被処理基体の不純
物による汚染量を減少させることができる。
【００１５】また、請求項４記載の表面処理装置は、請
求項３記載の表面処理装置の前記金属薄膜は、四角形も
しくは三角形の形状を有し、この四角形もしくは三角形
の長辺を前記アンテナの主たる電流の方向に対して直行
するように、前記アンテナのコイルの巻線方向に複数枚
配置したことを特徴とする。
求項３記載の表面処理装置の前記金属薄膜は、四角形も
しくは三角形の形状を有し、この四角形もしくは三角形
の長辺を前記アンテナの主たる電流の方向に対して直行
するように、前記アンテナのコイルの巻線方向に複数枚
配置したことを特徴とする。
【００１６】また、請求項５記載の表面処理装置は、請
求項３記載の表面処理装置の前記複数枚の金属薄膜は、
それぞれコンデンサもしくはコイルを介して接地電位に
接続されると共に、前記反応容器の内部には電極が設け
られ該電極に対し前記アンテナに印加される高周波とは
独立に制御可能な高周波を印加することを特徴とする。
求項３記載の表面処理装置の前記複数枚の金属薄膜は、
それぞれコンデンサもしくはコイルを介して接地電位に
接続されると共に、前記反応容器の内部には電極が設け
られ該電極に対し前記アンテナに印加される高周波とは
独立に制御可能な高周波を印加することを特徴とする。
【００１７】また、請求項６記載の表面処理装置は、絶
縁体により形成された誘電体窓を有し、被処理基体を収
容する反応容器と、該反応容器の排気を行う排気手段
と、該反応容器にガスを導入するガス導入手段と、該反
応容器の外部に配置されたコイル状のアンテナと、該ア
ンテナに高周波を印加することにより前記誘電体窓を介
し、前記反応容器の内部に誘導磁界を導入し、前記反応
容器内にプラズマを形成するプラズマ形成手段とを備
え、前記誘導体窓の外面と前記アンテナとの間に金属薄
膜を設け、この金属薄膜の厚みを前記高周波の周波数に
おける前記金属薄膜の金属の表皮深さの１／５以下にし
たことを特徴とする。従って、反応容器内に導入される
誘電磁界の減衰をおさえつつ、電界を遮蔽し反応容器の
内壁面から放出される不純物を減少させることができ
る。
縁体により形成された誘電体窓を有し、被処理基体を収
容する反応容器と、該反応容器の排気を行う排気手段
と、該反応容器にガスを導入するガス導入手段と、該反
応容器の外部に配置されたコイル状のアンテナと、該ア
ンテナに高周波を印加することにより前記誘電体窓を介
し、前記反応容器の内部に誘導磁界を導入し、前記反応
容器内にプラズマを形成するプラズマ形成手段とを備
え、前記誘導体窓の外面と前記アンテナとの間に金属薄
膜を設け、この金属薄膜の厚みを前記高周波の周波数に
おける前記金属薄膜の金属の表皮深さの１／５以下にし
たことを特徴とする。従って、反応容器内に導入される
誘電磁界の減衰をおさえつつ、電界を遮蔽し反応容器の
内壁面から放出される不純物を減少させることができ
る。
【００１８】また、請求項７記載の表面処理装置は、請
求項６記載の表面処理装置の前記金属薄膜は、接地電位
に接続されていることを特徴とする。従って、バイアス
側に印加された高周波電流が金属薄膜を介してアースに
流れることとなり、実効的に対向電極と電極との面積比
を増大させることができる。
求項６記載の表面処理装置の前記金属薄膜は、接地電位
に接続されていることを特徴とする。従って、バイアス
側に印加された高周波電流が金属薄膜を介してアースに
流れることとなり、実効的に対向電極と電極との面積比
を増大させることができる。
【００１９】また、請求項８記載の表面処理装置は、請
求項７記載の表面処理装置の前記反応容器の内部には電
極が設けられ、この電極に対し前記アンテナに印加され
る高周波に対して独立に制御可能な高周波を印加するこ
とを特徴とする。
求項７記載の表面処理装置の前記反応容器の内部には電
極が設けられ、この電極に対し前記アンテナに印加され
る高周波に対して独立に制御可能な高周波を印加するこ
とを特徴とする。
【００２０】また、請求項９記載の表面処理装置は、請
求項７記載の表面処理装置の前記電極に印加される高周
波は、前記アンテナに印加される高周波よりも周波数が
小さく且つ、前記金属薄膜の厚みは、前記電極に印加さ
れる高周波の周波数における前記金属薄膜の金属の表皮
深さの１／２以上であることを特徴とする。これによ
り、電極に印加されたバイアス電流を、金属薄膜を介し
て効率よくアースに流すことができる。
求項７記載の表面処理装置の前記電極に印加される高周
波は、前記アンテナに印加される高周波よりも周波数が
小さく且つ、前記金属薄膜の厚みは、前記電極に印加さ
れる高周波の周波数における前記金属薄膜の金属の表皮
深さの１／２以上であることを特徴とする。これによ
り、電極に印加されたバイアス電流を、金属薄膜を介し
て効率よくアースに流すことができる。
【００２１】また、請求項１０記載の表面処理装置は、
絶縁体により形成された誘電体窓を有し、被処理基体を
収容する反応容器と、該反応容器の排気を行う排気手段
と、該反応容器にガスを導入するガス導入手段と、該反
応容器の外部に配置されたコイル状のアンテナと、該ア
ンテナに高周波を印加することにより前記誘電体窓を介
し、前記反応容器の内部に誘導磁界を導入し、前記反応
容器内にプラズマを形成するプラズマ形成手段とを備
え、前記誘導体窓を形成する材質として少なくともアル
ミニウム元素を含むと共に前記ガス中にはフッ素元素を
含み、前記誘電体窓の温度を１６０℃以下に制御するこ
とを特徴とする。従って、前記誘電体窓の温度を制御す
ることにより、更に誘電体窓の内壁面から放出される不
純物の減少を図ることができる。
絶縁体により形成された誘電体窓を有し、被処理基体を
収容する反応容器と、該反応容器の排気を行う排気手段
と、該反応容器にガスを導入するガス導入手段と、該反
応容器の外部に配置されたコイル状のアンテナと、該ア
ンテナに高周波を印加することにより前記誘電体窓を介
し、前記反応容器の内部に誘導磁界を導入し、前記反応
容器内にプラズマを形成するプラズマ形成手段とを備
え、前記誘導体窓を形成する材質として少なくともアル
ミニウム元素を含むと共に前記ガス中にはフッ素元素を
含み、前記誘電体窓の温度を１６０℃以下に制御するこ
とを特徴とする。従って、前記誘電体窓の温度を制御す
ることにより、更に誘電体窓の内壁面から放出される不
純物の減少を図ることができる。
【００２２】また、請求項１１記載の表面処理装置は、
絶縁体により形成された誘電体窓を有し、被処理基体を
収容する反応容器と、該反応容器の排気を行う排気手段
と、該反応容器にガスを導入するガス導入手段と、該反
応容器の外部に配置されたコイル状のアンテナと、該ア
ンテナに高周波を印加することにより前記誘電体窓を介
し、前記反応容器の内部に誘導磁界を導入し、前記反応
容器内にプラズマを形成するプラズマ形成手段とを備
え、前記誘電体窓の材質としてアルミナ含有セラミック
を用いたことを特徴とする。従って、石英等により誘電
体窓を形成した場合に比べ、温度に対する安定性に優
れ、放電時間に対する依存性を小さくすることができ
る。また、レジストに対するエッチング速度の均一化を
も図ることができる。
絶縁体により形成された誘電体窓を有し、被処理基体を
収容する反応容器と、該反応容器の排気を行う排気手段
と、該反応容器にガスを導入するガス導入手段と、該反
応容器の外部に配置されたコイル状のアンテナと、該ア
ンテナに高周波を印加することにより前記誘電体窓を介
し、前記反応容器の内部に誘導磁界を導入し、前記反応
容器内にプラズマを形成するプラズマ形成手段とを備
え、前記誘電体窓の材質としてアルミナ含有セラミック
を用いたことを特徴とする。従って、石英等により誘電
体窓を形成した場合に比べ、温度に対する安定性に優
れ、放電時間に対する依存性を小さくすることができ
る。また、レジストに対するエッチング速度の均一化を
も図ることができる。
【００２３】また、請求項１２記載の表面処理装置は、
請求項１１記載の表面処理装置の前記反応容器の前記反
応室に面する部分であって、金属材料から構成されてい
る部分を、珪素、炭化珪素及び炭素の内の何れか１つの
材質を用いた被覆材により被覆したことを特徴とする。
従って、反応容器の誘電体窓以外の反応室に面する部分
からの不純物の放出を防止することができる。
請求項１１記載の表面処理装置の前記反応容器の前記反
応室に面する部分であって、金属材料から構成されてい
る部分を、珪素、炭化珪素及び炭素の内の何れか１つの
材質を用いた被覆材により被覆したことを特徴とする。
従って、反応容器の誘電体窓以外の反応室に面する部分
からの不純物の放出を防止することができる。
【００２４】また、請求項１３記載の表面処理装置は、
絶縁体により形成された誘電体窓を有し、被処理基体を
収容する反応容器と、該反応容器の排気を行う排気手段
と、該反応容器にガスを導入するガス導入手段と、該反
応容器の外部に配置されたコイル状のアンテナと、該ア
ンテナに高周波を印加することにより前記誘電体窓を介
し、前記反応容器の内部に誘導磁界を導入し、前記反応
容器内にプラズマを形成するプラズマ形成手段とを備
え、前記誘電体窓の材質として炭化珪素を用いたことを
特徴とする。従って、炭化珪素が反応性ガスのプラズマ
に対して高い耐性を有することから放出物を抑制するこ
とができる。
絶縁体により形成された誘電体窓を有し、被処理基体を
収容する反応容器と、該反応容器の排気を行う排気手段
と、該反応容器にガスを導入するガス導入手段と、該反
応容器の外部に配置されたコイル状のアンテナと、該ア
ンテナに高周波を印加することにより前記誘電体窓を介
し、前記反応容器の内部に誘導磁界を導入し、前記反応
容器内にプラズマを形成するプラズマ形成手段とを備
え、前記誘電体窓の材質として炭化珪素を用いたことを
特徴とする。従って、炭化珪素が反応性ガスのプラズマ
に対して高い耐性を有することから放出物を抑制するこ
とができる。
【００２５】また、請求項１４記載の表面処理装置は、
請求項１３記載の表面処理装置の前記反応容器の前記反
応室に面する部分であって、金属材料から構成されてい
る部分を、珪素及び炭化珪素の内の何れか１つの材質を
用いた被覆材により被覆したことを特徴とする。
請求項１３記載の表面処理装置の前記反応容器の前記反
応室に面する部分であって、金属材料から構成されてい
る部分を、珪素及び炭化珪素の内の何れか１つの材質を
用いた被覆材により被覆したことを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、図１〜図３を参照して本発
明の第１の実施の形態を説明する。なお、従来の技術で
説明したエッチング装置の構成と同一の構成には同一の
符号を用いて説明を行う。
明の第１の実施の形態を説明する。なお、従来の技術で
説明したエッチング装置の構成と同一の構成には同一の
符号を用いて説明を行う。
【００２７】図１は、本発明が適応可能なエッチング装
置１０の概略図である。このエッチング装置１０は、内
部に反応室１２を有する反応容器１４を備えている。こ
の反応容器１４は、その上部にアルミナを主成分とする
セラミック（以下、アルミナセラミックという。）によ
り形成された誘電体窓１４ａを有する。この誘電体窓１
４ａの外周には、ソレノイドコイル状のコイルアンテナ
１６が誘電体窓１４ａの外周からｘの距離だけ隙間を持
たせた状態で巻き付けられており、このコイルアンテナ
１６は、ソース側の高周波電源（２ＭＨｚ・１２００
Ｗ）２４に接続されている。
置１０の概略図である。このエッチング装置１０は、内
部に反応室１２を有する反応容器１４を備えている。こ
の反応容器１４は、その上部にアルミナを主成分とする
セラミック（以下、アルミナセラミックという。）によ
り形成された誘電体窓１４ａを有する。この誘電体窓１
４ａの外周には、ソレノイドコイル状のコイルアンテナ
１６が誘電体窓１４ａの外周からｘの距離だけ隙間を持
たせた状態で巻き付けられており、このコイルアンテナ
１６は、ソース側の高周波電源（２ＭＨｚ・１２００
Ｗ）２４に接続されている。
【００２８】また、反応容器１４には、ガス供給部２６
から供給されるエッチングガス（Ｃ４Ｆ８＋Ａｒガス）
を反応容器１４内に導入するためのガス供給口１４ｂが
設けられている。更に、反応容器１４には、反応室１２
内の排気を行うため真空ポンプ２８に接続されている排
気口１４ｃが設けられている。
から供給されるエッチングガス（Ｃ４Ｆ８＋Ａｒガス）
を反応容器１４内に導入するためのガス供給口１４ｂが
設けられている。更に、反応容器１４には、反応室１２
内の排気を行うため真空ポンプ２８に接続されている排
気口１４ｃが設けられている。
【００２９】上述の反応容器１２内には、サセプタ２０
が設けられ、その上面で被処理基体であるウエハ１８が
支持されている。このサセプタ（電極）２０と反応容器
１４の上部に設けられた対向電極２２とは、バイアス側
の高周波電源（１．８ＭＨｚ・１４００Ｗ）３０に接続
されている。
が設けられ、その上面で被処理基体であるウエハ１８が
支持されている。このサセプタ（電極）２０と反応容器
１４の上部に設けられた対向電極２２とは、バイアス側
の高周波電源（１．８ＭＨｚ・１４００Ｗ）３０に接続
されている。
【００３０】このように構成されたエッチング装置１０
によりエッチングを行う場合には、まず、ウエハ１８を
サセプタ（電極）２０上に載置し、その後真空ポンプ２
８により反応室１４内の排気を行い、反応室１４内が所
定の真空度となったときに、ガス供給部２６により反応
室１４内にエッチングガスを導入する。
によりエッチングを行う場合には、まず、ウエハ１８を
サセプタ（電極）２０上に載置し、その後真空ポンプ２
８により反応室１４内の排気を行い、反応室１４内が所
定の真空度となったときに、ガス供給部２６により反応
室１４内にエッチングガスを導入する。
【００３１】反応室１４内の真空度が一定となった時点
で、コイルアンテナ１６にソース側の高周波電源２４に
より高周波を印加することで、誘電体窓１４ａを介し反
応容器１４の内部に誘導磁界を導入し、反応容器１４の
内部に交番磁界を生じさせプラズマを形成する。また、
サセプタ（電極）２０と反応容器１４の上部に設けられ
た対向電極２２との間にバイアス側の高周波電源３０よ
り高周波を印加することにより、ウエハ１８の表面に形
成された酸化シリコン膜等のエッチングを行う。
で、コイルアンテナ１６にソース側の高周波電源２４に
より高周波を印加することで、誘電体窓１４ａを介し反
応容器１４の内部に誘導磁界を導入し、反応容器１４の
内部に交番磁界を生じさせプラズマを形成する。また、
サセプタ（電極）２０と反応容器１４の上部に設けられ
た対向電極２２との間にバイアス側の高周波電源３０よ
り高周波を印加することにより、ウエハ１８の表面に形
成された酸化シリコン膜等のエッチングを行う。
【００３２】図２は、上述のエッチング装置１０を用い
てエッチングを行った場合の、アルミニウムによる汚染
量及びエッチング速度を示すグラフ図である。このグラ
フ図においては、コイルアンテナ１６と誘電体窓１４ａ
の外周との距離を０〜２０ｍｍの範囲内で変化させて実
験を行った場合のエッチング速度（／ｍｉｎ）、アルミ
ニウムの付着量（atoms/cm2 ）が示されている。この実
験結果から明らかなように、コイルアンテナ１６と誘電
体窓１４ａの外周との距離を２（ｍｍ）まで広げるとア
ルミニウムによる汚染量が急激に減少する。また、エッ
チング速度は、コイルアンテナ１６と誘電体窓１４ａの
外周との距離が１０（ｍｍ）以下の場合には、緩やかな
減速が生じるに過ぎない。
てエッチングを行った場合の、アルミニウムによる汚染
量及びエッチング速度を示すグラフ図である。このグラ
フ図においては、コイルアンテナ１６と誘電体窓１４ａ
の外周との距離を０〜２０ｍｍの範囲内で変化させて実
験を行った場合のエッチング速度（／ｍｉｎ）、アルミ
ニウムの付着量（atoms/cm2 ）が示されている。この実
験結果から明らかなように、コイルアンテナ１６と誘電
体窓１４ａの外周との距離を２（ｍｍ）まで広げるとア
ルミニウムによる汚染量が急激に減少する。また、エッ
チング速度は、コイルアンテナ１６と誘電体窓１４ａの
外周との距離が１０（ｍｍ）以下の場合には、緩やかな
減速が生じるに過ぎない。
【００３３】従って、コイルアンテナ１６と誘電体窓１
４ａの外周との距離が２〜１０（ｍｍ）の場合において
は、エッチング速度を落とすことなくアルミニウムによ
る汚染量を減少させることができる。
４ａの外周との距離が２〜１０（ｍｍ）の場合において
は、エッチング速度を落とすことなくアルミニウムによ
る汚染量を減少させることができる。
【００３４】次に、上述のエッチング装置１０の誘電体
窓１４ａを石英により形成した場合について説明する。
窓１４ａを石英により形成した場合について説明する。
【００３５】誘電体窓１４ａを石英により形成した場合
には、コイルアンテナ１６と誘電体窓１４ａの外周との
間にｘの距離だけ隙間を持たせることにより、ウエハの
中心部と周辺部とでエッチング速度を均一にすることが
できる。
には、コイルアンテナ１６と誘電体窓１４ａの外周との
間にｘの距離だけ隙間を持たせることにより、ウエハの
中心部と周辺部とでエッチング速度を均一にすることが
できる。
【００３６】図３は、コイルアンテナ１６と誘電体窓１
４ａの外周との間の距離ｘを５、１０（ｍｍ）と変化さ
せた場合のウエハ上の位置におけるエッチング速度を示
すグラフ図である。このグラフ図において明かなよう
に、ｘを増加させることによりウエハの中心部における
エッチング速度とウエハの周辺部におけるエッチング速
度との差を小さくすることができる。
４ａの外周との間の距離ｘを５、１０（ｍｍ）と変化さ
せた場合のウエハ上の位置におけるエッチング速度を示
すグラフ図である。このグラフ図において明かなよう
に、ｘを増加させることによりウエハの中心部における
エッチング速度とウエハの周辺部におけるエッチング速
度との差を小さくすることができる。
【００３７】一方、エッチング速度もコイルアンテナ１
６のアンテナ径の増大と共に減少するが、コイルアンテ
ナ１６と誘電体窓１４ａの外周との間の距離が１０ｍｍ
以下の場合には、アルミナセラミックにより形成された
誘電体窓の場合と同様に、減少率は小さい。
６のアンテナ径の増大と共に減少するが、コイルアンテ
ナ１６と誘電体窓１４ａの外周との間の距離が１０ｍｍ
以下の場合には、アルミナセラミックにより形成された
誘電体窓の場合と同様に、減少率は小さい。
【００３８】次に、図４〜図５を参照して本発明の第２
の実施の形態を説明する。この実施の形態のエッチング
装置１０は、図４（ａ）の側面断面概略図及び、図４
（ｂ）の平面断面概略図に示すように、第１の実施の形
態におけるエッチング装置１０のコイルアンテナ１６と
誘電体窓１４ａの外面との間に、複数の互いに絶縁され
た金属薄膜のシールド３２を設けたものである。ここ
で、シールド３２は、四角形の形状を有し、この四角形
の長辺をコイルアンテナ１６の電流の流れる方向に対し
て直行するように配置させると共に、コイルアンテナ１
６のコイルの巻線方向に複数枚、即ち反応容器１４を取
り巻くように配置されている。
の実施の形態を説明する。この実施の形態のエッチング
装置１０は、図４（ａ）の側面断面概略図及び、図４
（ｂ）の平面断面概略図に示すように、第１の実施の形
態におけるエッチング装置１０のコイルアンテナ１６と
誘電体窓１４ａの外面との間に、複数の互いに絶縁され
た金属薄膜のシールド３２を設けたものである。ここ
で、シールド３２は、四角形の形状を有し、この四角形
の長辺をコイルアンテナ１６の電流の流れる方向に対し
て直行するように配置させると共に、コイルアンテナ１
６のコイルの巻線方向に複数枚、即ち反応容器１４を取
り巻くように配置されている。
【００３９】このように、各シールド３２を互いに絶縁
することで誘電体窓１４ａを介し反応容器１４の内部に
導入される誘導磁界の減少をくい止めることができる。
また、図５のグラフ図に示すように、コイルアンテナ１
６と誘電体窓１４ａの外面との間に、複数の互いに絶縁
された金属薄膜のシールド３２を設けた場合には、第１
の実施の形態におけるエッチング装置に比べ、更にアル
ミニウムによる汚染量を減少させることができる。即
ち、容量結合成分が遮蔽されるためにプラズマからのイ
オンによる衝撃が抑制され、また、サセプタ（電極）２
０にバイアス側の高周波を印加した場合、バイアス側の
高周波電流は、対向電極２２のみならずシールド３２を
介してアースに流れるようになるため、アース側の電極
の面積が増大することになる。従って、アース側の電圧
が低くなりプラズマからのイオンが誘電体窓１４ａの内
壁に与える衝撃が抑制される結果、アルミニウムによる
汚染量を減少させることができる。
することで誘電体窓１４ａを介し反応容器１４の内部に
導入される誘導磁界の減少をくい止めることができる。
また、図５のグラフ図に示すように、コイルアンテナ１
６と誘電体窓１４ａの外面との間に、複数の互いに絶縁
された金属薄膜のシールド３２を設けた場合には、第１
の実施の形態におけるエッチング装置に比べ、更にアル
ミニウムによる汚染量を減少させることができる。即
ち、容量結合成分が遮蔽されるためにプラズマからのイ
オンによる衝撃が抑制され、また、サセプタ（電極）２
０にバイアス側の高周波を印加した場合、バイアス側の
高周波電流は、対向電極２２のみならずシールド３２を
介してアースに流れるようになるため、アース側の電極
の面積が増大することになる。従って、アース側の電圧
が低くなりプラズマからのイオンが誘電体窓１４ａの内
壁に与える衝撃が抑制される結果、アルミニウムによる
汚染量を減少させることができる。
【００４０】また、ウエハ１８上には逆に高い電圧を発
生させることができるため、低いバイアス電力でも高速
エッチングが実行できる。更に、誘電体窓１４ａを石英
により形成した場合には、第１の実施の形態におけるエ
ッチング装置１０に比較して、ウエハ１８の中心部と周
辺部とのエッチング形状の均一性を更に向上させること
ができることも確認された（図６参照）。
生させることができるため、低いバイアス電力でも高速
エッチングが実行できる。更に、誘電体窓１４ａを石英
により形成した場合には、第１の実施の形態におけるエ
ッチング装置１０に比較して、ウエハ１８の中心部と周
辺部とのエッチング形状の均一性を更に向上させること
ができることも確認された（図６参照）。
【００４１】なお、反応容器１４の外周に配置されるシ
ールド３２は、四角形の形状を有するものに限らず三角
形の形状を有するものとしてもよい。
ールド３２は、四角形の形状を有するものに限らず三角
形の形状を有するものとしてもよい。
【００４２】次に、図７（ａ），（ｂ）を参照して本発
明の第３の実施の形態を説明する。この実施の形態のエ
ッチング装置１０は、図７（ａ）の側面断面概略図に示
すように、第２の実施の形態におけるエッチング装置１
０に設けられている複数の金属薄膜のシールド３２のそ
れぞれをコンデンサ３４を介してアースに接続したもの
である。このエッチング装置１０においては、コイルア
ンテナ１６は、ソース側の電源（４００ＫＨｚ）２４に
接続されており、サセプタ（電極）２０と対向電極２２
とは、バイアス側の電源（１３．５６ＭＨｚ）３０に接
続されている。
明の第３の実施の形態を説明する。この実施の形態のエ
ッチング装置１０は、図７（ａ）の側面断面概略図に示
すように、第２の実施の形態におけるエッチング装置１
０に設けられている複数の金属薄膜のシールド３２のそ
れぞれをコンデンサ３４を介してアースに接続したもの
である。このエッチング装置１０においては、コイルア
ンテナ１６は、ソース側の電源（４００ＫＨｚ）２４に
接続されており、サセプタ（電極）２０と対向電極２２
とは、バイアス側の電源（１３．５６ＭＨｚ）３０に接
続されている。
【００４３】ここで、コンデンサ３４の容量を適切な値
に設定することにより、コンデンサ３４は、高周波電力
に対してはハイパスフィルタとして機能することから、
バイアス側の高周波電流はコンデンサ３４を通過してア
ースに流れると共に対向電極２２を介してアースに流れ
る。一方、ソース側の電流は、コンデンサ３４を通過し
ないため、アース側にリークすることなくこのソース側
の電流により反応室１２の内部に誘導磁界を導入するこ
とができる。
に設定することにより、コンデンサ３４は、高周波電力
に対してはハイパスフィルタとして機能することから、
バイアス側の高周波電流はコンデンサ３４を通過してア
ースに流れると共に対向電極２２を介してアースに流れ
る。一方、ソース側の電流は、コンデンサ３４を通過し
ないため、アース側にリークすることなくこのソース側
の電流により反応室１２の内部に誘導磁界を導入するこ
とができる。
【００４４】従って、第２の実施の形態におけるエッチ
ング装置１０に比較して、実効的にサセプタ（電極）２
０と対向電極２２との面積比が増大することになり、ア
ルミニウムによる汚染量を更に減少させることができ
る。また、小さいバイアス電力でウエハ上に高い電圧を
発生させることができることから、低いバイアス電力で
エッチング速度を上げることができる。
ング装置１０に比較して、実効的にサセプタ（電極）２
０と対向電極２２との面積比が増大することになり、ア
ルミニウムによる汚染量を更に減少させることができ
る。また、小さいバイアス電力でウエハ上に高い電圧を
発生させることができることから、低いバイアス電力で
エッチング速度を上げることができる。
【００４５】また、このように第３の実施の形態のエッ
チング装置１０においては、エッチング速度を上げるこ
とができることから、バイアス側により高周波電源を用
いることができ、イオンのエネルギー分布がシャープに
なりエッチングの選択比を向上させることができる。
チング装置１０においては、エッチング速度を上げるこ
とができることから、バイアス側により高周波電源を用
いることができ、イオンのエネルギー分布がシャープに
なりエッチングの選択比を向上させることができる。
【００４６】次に、図８を参照して本発明の第４の実施
の形態を説明する。この実施の形態のエッチング装置１
０は、図８に示すように、反応容器１４の上部にドーム
形状の誘電体窓１４ａが設けられている。この誘電体窓
１４ａは、アルミニウムのシールド電極１４ｄを内部及
び外部の石英１４ｅにより挟んだ構造になっており、シ
ールド電極１４ｄとサセプタ（電極）２０とは、バイア
ス側の電源（１３．５６ＭＨｚ）３０に接続されてい
る。
の形態を説明する。この実施の形態のエッチング装置１
０は、図８に示すように、反応容器１４の上部にドーム
形状の誘電体窓１４ａが設けられている。この誘電体窓
１４ａは、アルミニウムのシールド電極１４ｄを内部及
び外部の石英１４ｅにより挟んだ構造になっており、シ
ールド電極１４ｄとサセプタ（電極）２０とは、バイア
ス側の電源（１３．５６ＭＨｚ）３０に接続されてい
る。
【００４７】ここで、アルミニウムのシールド電極１４
ｄは、６０μの厚さを有するものである。この厚さは、
表皮深さ、即ちシールドの金属の種類と電源の周波数に
より決定される深さ（シールドの金属としてアルミニウ
ムが用いられ、電源（ソース側）の周波数が１００ＫＨ
ｚの場合には３００μ）の１／５として決定されたもの
である。これにより、誘導電界の減少率を１０％以下と
することができる。また、上述のシールド電極１４ｄの
厚さ（６０μ）は、電源（バイアス側）の周波数により
定められる表皮深さ、即ち、（シールドの金属としてア
ルミニウムが用いられ、電源（バイアス側）の周波数が
１３．５６ＭＨｚの場合には２５μ）の１／２以上の厚
さが選択されており、バイアス電流を効率良くアースに
流す構造になっている。
ｄは、６０μの厚さを有するものである。この厚さは、
表皮深さ、即ちシールドの金属の種類と電源の周波数に
より決定される深さ（シールドの金属としてアルミニウ
ムが用いられ、電源（ソース側）の周波数が１００ＫＨ
ｚの場合には３００μ）の１／５として決定されたもの
である。これにより、誘導電界の減少率を１０％以下と
することができる。また、上述のシールド電極１４ｄの
厚さ（６０μ）は、電源（バイアス側）の周波数により
定められる表皮深さ、即ち、（シールドの金属としてア
ルミニウムが用いられ、電源（バイアス側）の周波数が
１３．５６ＭＨｚの場合には２５μ）の１／２以上の厚
さが選択されており、バイアス電流を効率良くアースに
流す構造になっている。
【００４８】なお、ドーム形状の誘電体窓１４ａの外面
には、コイルアンテナ１６が螺旋状に巻き付けられてお
り、このコイルアンテナ１６は、ソース側の電源（１０
０ＫＨｚ）２４に接続されている。
には、コイルアンテナ１６が螺旋状に巻き付けられてお
り、このコイルアンテナ１６は、ソース側の電源（１０
０ＫＨｚ）２４に接続されている。
【００４９】このエッチング装置１０でエッチングを行
うことにより、ウエハ上のアルミニウムによる汚染量を
減少させることができ、また、エッチング形状の均一性
の向上を図ることができる。
うことにより、ウエハ上のアルミニウムによる汚染量を
減少させることができ、また、エッチング形状の均一性
の向上を図ることができる。
【００５０】なお、上述のシールド電極１４ｄは、アル
ミニウムの他に銅、タングステン等により形成すること
も可能である。この場合には、シールドの金属の種類毎
に表皮深さが決定される。即ち、シールドの金属として
銅を用い、電源の周波数が１００ＫＨｚの場合には２２
０μ、シールドの金属としてタングステンを用い、周波
数が１００ＫＨｚの場合には４２０μ等のように定めら
れる。
ミニウムの他に銅、タングステン等により形成すること
も可能である。この場合には、シールドの金属の種類毎
に表皮深さが決定される。即ち、シールドの金属として
銅を用い、電源の周波数が１００ＫＨｚの場合には２２
０μ、シールドの金属としてタングステンを用い、周波
数が１００ＫＨｚの場合には４２０μ等のように定めら
れる。
【００５１】次に、図９を参照して本発明の第５の実施
の形態を説明する。この実施の形態のエッチング装置１
０は、誘電体窓１４ａをアルミナセラミックにより形成
し、エッチングガスにＣ４Ｆ８等フッ素を含むガスとし
た場合に、反応容器１４に設けられたヒーターと空冷機
構により、誘電体窓１４ａの温度を制御できるようにし
たものである。
の形態を説明する。この実施の形態のエッチング装置１
０は、誘電体窓１４ａをアルミナセラミックにより形成
し、エッチングガスにＣ４Ｆ８等フッ素を含むガスとし
た場合に、反応容器１４に設けられたヒーターと空冷機
構により、誘電体窓１４ａの温度を制御できるようにし
たものである。
【００５２】このエッチング装置１０においては、誘電
体窓１４ａをアルミナセラミックにより形成したため、
石英等により誘電体窓１４ａを形成した場合に比べ温度
の安定性が優れ、放電時間に対する依存性を小さくする
ことができる。また、レジストに対するエッチング速度
の均一化も図ることができる。更に、フッ素を含むプラ
ズマに対する耐性が高く酸素の放出量を少なくすること
ができる。
体窓１４ａをアルミナセラミックにより形成したため、
石英等により誘電体窓１４ａを形成した場合に比べ温度
の安定性が優れ、放電時間に対する依存性を小さくする
ことができる。また、レジストに対するエッチング速度
の均一化も図ることができる。更に、フッ素を含むプラ
ズマに対する耐性が高く酸素の放出量を少なくすること
ができる。
【００５３】図９は、誘電体窓１４ａの温度を変化させ
た場合のアルミニウムによる汚染量を示すグラフ図であ
る。図９には、誘電体窓１４ａの温度を２００℃、１６
０℃、１００℃と変化させた場合の実験結果が示されて
いる。このグラフ図からも明らかなように誘電体窓１４
ａの温度を１６０℃以下とした場合に、アルミニウムに
よる汚染量が激減することがわかる。
た場合のアルミニウムによる汚染量を示すグラフ図であ
る。図９には、誘電体窓１４ａの温度を２００℃、１６
０℃、１００℃と変化させた場合の実験結果が示されて
いる。このグラフ図からも明らかなように誘電体窓１４
ａの温度を１６０℃以下とした場合に、アルミニウムに
よる汚染量が激減することがわかる。
【００５４】次に、図１０を参照して本発明の第６の実
施の形態を説明する。この実施の形態のエッチング装置
１０は、反応容器１４の誘電体窓１４ａ以外の反応室１
２に面する金属材料で形成されたハウジング部分１４ｄ
を材質として珪素を用いた被覆材３６により被覆したも
のである。このような構成とすることで反応容器１４の
内壁面から放出される不純物の量を減少させることがで
きる。なお、この実施の形態のエッチング装置１０にお
いては、被覆材の材質として珪素を用いたがこれに限ら
ず、炭化珪素又は炭素等を用いることも可能である。
施の形態を説明する。この実施の形態のエッチング装置
１０は、反応容器１４の誘電体窓１４ａ以外の反応室１
２に面する金属材料で形成されたハウジング部分１４ｄ
を材質として珪素を用いた被覆材３６により被覆したも
のである。このような構成とすることで反応容器１４の
内壁面から放出される不純物の量を減少させることがで
きる。なお、この実施の形態のエッチング装置１０にお
いては、被覆材の材質として珪素を用いたがこれに限ら
ず、炭化珪素又は炭素等を用いることも可能である。
【００５５】上述の第１〜第６の実施の形態においては
誘電体窓１４ａの材質として、アルミナセラミック等を
用いているが、反応性ガスのプラズマに対して高い耐性
を持つ材料を用いることも、誘電体窓１４ａの内壁面か
らの放出成生物を抑制することによりエッチング特性や
素子の特性劣化を抑制するという本願の発明の目的に寄
与するものである。
誘電体窓１４ａの材質として、アルミナセラミック等を
用いているが、反応性ガスのプラズマに対して高い耐性
を持つ材料を用いることも、誘電体窓１４ａの内壁面か
らの放出成生物を抑制することによりエッチング特性や
素子の特性劣化を抑制するという本願の発明の目的に寄
与するものである。
【００５６】従って、発明者らは、数種類のセラミック
系材料（ＳｉＣ（Ａ）：シリコンカーバイト燃結体，Ｓ
ｉＣ（Ｂ）ＣＶＤ：気相成長により形成，ＧＣ：グラフ
シーカーボン，９９．５％Ａｌ２０３，９９．９９％Ａ
ｌ２０３，Ｑｚ：石英ガラス）に対して、誘導結合プラ
ズマに対する耐性試験を行った。図１１はその結果を示
すものであり、Ｃ４Ｆ８ガスとアルゴンガスのプラズマ
に３分間さらし、酸素ガスとアルゴンガスのプラズマに
２分間さらす処理を３６回繰り返し行った後に、各材料
の重量減少を計測した結果である。
系材料（ＳｉＣ（Ａ）：シリコンカーバイト燃結体，Ｓ
ｉＣ（Ｂ）ＣＶＤ：気相成長により形成，ＧＣ：グラフ
シーカーボン，９９．５％Ａｌ２０３，９９．９９％Ａ
ｌ２０３，Ｑｚ：石英ガラス）に対して、誘導結合プラ
ズマに対する耐性試験を行った。図１１はその結果を示
すものであり、Ｃ４Ｆ８ガスとアルゴンガスのプラズマ
に３分間さらし、酸素ガスとアルゴンガスのプラズマに
２分間さらす処理を３６回繰り返し行った後に、各材料
の重量減少を計測した結果である。
【００５７】アルミナセラミックは、化学的な耐性が極
めて高いため、グロー放電、マグネトロン放電、マイク
ロ波放電等の比較的低密度のプラズマに対して石英ガラ
スや炭化珪素に比較して高い耐性を示すことは従来から
知られていた。
めて高いため、グロー放電、マグネトロン放電、マイク
ロ波放電等の比較的低密度のプラズマに対して石英ガラ
スや炭化珪素に比較して高い耐性を示すことは従来から
知られていた。
【００５８】しかし、図１１に示す実験結果によると９
９．５％〜９９．９９％の範囲のアルミナセラミック
は、誘導結合プラズマに対する耐性は比較的小さいこと
が明らかになった。また、アルミナセラミックは、石英
ガラスと比較した場合でも低い耐性を示した。これは、
石英ガラスの場合には、表面に変質層が生じておりこの
変質層が保護膜の役割を果たしているものであるが、こ
のような変質層の存在は、エッチング特性に好ましくな
い影響を与えるものである。
９．５％〜９９．９９％の範囲のアルミナセラミック
は、誘導結合プラズマに対する耐性は比較的小さいこと
が明らかになった。また、アルミナセラミックは、石英
ガラスと比較した場合でも低い耐性を示した。これは、
石英ガラスの場合には、表面に変質層が生じておりこの
変質層が保護膜の役割を果たしているものであるが、こ
のような変質層の存在は、エッチング特性に好ましくな
い影響を与えるものである。
【００５９】一方、炭化珪素は、焼結により形成したも
のも気相成長により形成したものもいずれも高い耐性を
示すことが明らかになった。
のも気相成長により形成したものもいずれも高い耐性を
示すことが明らかになった。
【００６０】従来のプラズマでは、反応容器を浸食する
主たるエッチャントはラジカルと考えられる。一方、低
圧力で高密度の高周波誘導放電プラズマにおいては、反
応容器を浸食する主たるエッチャントはイオンと考えら
れる。上述の実験結果より、炭化珪素が最も反応ガスの
プラズマに対して高い耐性を持つことが明らかになっ
た。
主たるエッチャントはラジカルと考えられる。一方、低
圧力で高密度の高周波誘導放電プラズマにおいては、反
応容器を浸食する主たるエッチャントはイオンと考えら
れる。上述の実験結果より、炭化珪素が最も反応ガスの
プラズマに対して高い耐性を持つことが明らかになっ
た。
【００６１】この実験結果に基づき炭化珪素からなる誘
電体窓を持つ高周波誘導プラズマ装置を試作したとこ
ろ、誘電体窓の寿命がセラミックに比較して３倍向上す
ることが明かとなった。また、同時に被エッチング物の
酸化膜とレジストの選択比も８から１２に向上した。
電体窓を持つ高周波誘導プラズマ装置を試作したとこ
ろ、誘電体窓の寿命がセラミックに比較して３倍向上す
ることが明かとなった。また、同時に被エッチング物の
酸化膜とレジストの選択比も８から１２に向上した。
【００６２】また、放電時間の経過に伴う誘電体窓の温
度変化はセラミックの＋−５℃に対して、炭化珪素の誘
電体窓の場合には＋−１．５℃に抑制されることも明ら
かになった。フロロカーボンプラズマによる酸化膜のエ
ッチング特性は、反応容器の温度の影響を強く受けるこ
とはよく知られており、炭化珪素からなる誘電体窓は、
エッチング特性の経時的変動を抑制する上でも有効とい
える。
度変化はセラミックの＋−５℃に対して、炭化珪素の誘
電体窓の場合には＋−１．５℃に抑制されることも明ら
かになった。フロロカーボンプラズマによる酸化膜のエ
ッチング特性は、反応容器の温度の影響を強く受けるこ
とはよく知られており、炭化珪素からなる誘電体窓は、
エッチング特性の経時的変動を抑制する上でも有効とい
える。
【００６３】なお、誘電体窓を炭化珪素により形成した
場合においても、反応容器の誘電体窓以外の反応室に面
する金属材料で形成されたハウジング部分を珪素または
炭化珪素の材質からなる被覆材により被覆することによ
り、反応容器の内壁面から放出される不純物を減少させ
ることができる。
場合においても、反応容器の誘電体窓以外の反応室に面
する金属材料で形成されたハウジング部分を珪素または
炭化珪素の材質からなる被覆材により被覆することによ
り、反応容器の内壁面から放出される不純物を減少させ
ることができる。
【００６４】上述の第１〜第６の実施の形態においては
本願発明をエッチング装置に適応した場合について説明
したが、第７の実施の形態として本願発明をスパッタ装
置に適応した場合について説明する。なお、上述のエッ
チング装置と同一の構成には同一の符号を用いて説明を
行う。
本願発明をエッチング装置に適応した場合について説明
したが、第７の実施の形態として本願発明をスパッタ装
置に適応した場合について説明する。なお、上述のエッ
チング装置と同一の構成には同一の符号を用いて説明を
行う。
【００６５】図１２は、本発明が適応可能なスパッタ装
置５０の概略図である。このスパッタ装置５０は、ター
ゲット５２とウエハ２２を支持する対向電極２２との間
に、バイアス電力（１００ＫＨｚ）が印加されると共
に、コイルアンテナ１６には、ソース電力（１３．５６
ＭＨｚ）２４が印加されている。
置５０の概略図である。このスパッタ装置５０は、ター
ゲット５２とウエハ２２を支持する対向電極２２との間
に、バイアス電力（１００ＫＨｚ）が印加されると共
に、コイルアンテナ１６には、ソース電力（１３．５６
ＭＨｚ）２４が印加されている。
【００６６】また、誘電体窓１４ａとコイルアンテナ１
６との間に設けられている複数の金属薄膜のシールド３
２のそれぞれは、コイル５４を介してアースに接続され
ている。ここで、コイル５４はローパスフィルターとし
て機能することからバイアス側の電流は、対向電極２２
のみならずシールド３２を介してアースに流れるように
なるため、アース側の電極の面積が増大することにな
る。
６との間に設けられている複数の金属薄膜のシールド３
２のそれぞれは、コイル５４を介してアースに接続され
ている。ここで、コイル５４はローパスフィルターとし
て機能することからバイアス側の電流は、対向電極２２
のみならずシールド３２を介してアースに流れるように
なるため、アース側の電極の面積が増大することにな
る。
【００６７】従って、ターゲット５２に高い電圧を発生
させることができ、スパッタ速度を向上させることがで
きる。
させることができ、スパッタ速度を向上させることがで
きる。
【００６８】
【発明の効果】本発明によれば、誘導結合型プラズマを
用いた表面処理装置において、反応容器に設けられた誘
電体窓の内壁面から放出されるアルミニウム、酸素等の
不純物を減少させることができる。従って、被処理基体
に対するアルミニウム等による汚染量を減少させること
ができ、また、被処理基体の周辺部と中心部とでエッチ
ング速度の均一化を図ることができる。
用いた表面処理装置において、反応容器に設けられた誘
電体窓の内壁面から放出されるアルミニウム、酸素等の
不純物を減少させることができる。従って、被処理基体
に対するアルミニウム等による汚染量を減少させること
ができ、また、被処理基体の周辺部と中心部とでエッチ
ング速度の均一化を図ることができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態のエッチング装置の
概略図である。
概略図である。
【図２】アンテナ・誘電体窓間の距離とアルミニウムに
よる汚染量、エッチング速度との関係を示すグラフ図で
ある。
よる汚染量、エッチング速度との関係を示すグラフ図で
ある。
【図３】コイルアンテナと誘電体窓の外周との間の距離
ｘを変化させた場合のウエハ上の位置に置けるエッチン
グ速度を示すグラフ図である。
ｘを変化させた場合のウエハ上の位置に置けるエッチン
グ速度を示すグラフ図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態のエッチング装置の
概略図である。
概略図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態のエッチング装置に
おけるアルミニウムの汚染量を示すグラフ図である。
おけるアルミニウムの汚染量を示すグラフ図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態のエッチング装置に
おけるエッチング形状を示す図である。
おけるエッチング形状を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態のエッチング装置の
概略図である。
概略図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態のエッチング装置の
概略図である。
概略図である。
【図９】本発明の第５の実施の形態のエッチング装置に
おいて、 誘電体窓の温度を変化させた場合のアルミニウ
ムによる汚染量を示すグラフ図である。
おいて、 誘電体窓の温度を変化させた場合のアルミニウ
ムによる汚染量を示すグラフ図である。
【図１０】本発明の第６の実施の形態のエッチング装置
の概略図である。
の概略図である。
【図１１】誘導結合プラズマに対する耐性試験の結果を
示すグラフ図である。
示すグラフ図である。
【図１２】本発明の第７の実施の形態のスパッタ装置の
概略図である。
概略図である。
【図１３】従来のエッチング装置の概略図である。
【図１４】誘導結合と容量結合における高周波の流れを
示す等価回路図である。
示す等価回路図である。
【図１５】従来のエッチング装置におけるエッチング形
状を示す図である。
状を示す図である。
１０…エッチング装置、１２…反応室、１４…反応容
器、１４ａ…誘電体窓、１６…コイルアンテナ、１８…
ウエハ、２０…サセプタ、２２…対向電極、２４…ソー
ス側電源、２６…ガス供給部、２８…真空ポンプ、３０
…バイアス側電源、３２…シールド、３４…コンデン
サ、３６…被覆材、５０…スパッタ装置、５２…ターゲ
ット、５４…コイル。
器、１４ａ…誘電体窓、１６…コイルアンテナ、１８…
ウエハ、２０…サセプタ、２２…対向電極、２４…ソー
ス側電源、２６…ガス供給部、２８…真空ポンプ、３０
…バイアス側電源、３２…シールド、３４…コンデン
サ、３６…被覆材、５０…スパッタ装置、５２…ターゲ
ット、５４…コイル。
───────────────────────────────────────────────────── 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 21/3065 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｃ (72)発明者 熊谷 浩洋 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内 アプライド マテリアルズ ジャパン 株式会社内 (72)発明者 石川 吉夫 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内 アプライド マテリアルズ ジャパン 株式会社内 (72)発明者 新井 泉 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内 アプライド マテリアルズ ジャパン 株式会社内
Claims (14)
- 【請求項１】 絶縁体により形成された誘電体窓を有
し、被処理基体を収容する反応容器と、 該反応容器の排気を行う排気手段と、 該反応容器にガスを導入するガス導入手段と、 該反応容器の外部に配置されたコイル状のアンテナと、 該アンテナに高周波を印加することにより前記誘電体窓
を介し、前記反応容器の内部に誘導磁界を導入し、前記
反応容器内にプラズマを形成するプラズマ形成手段とを
備え、 前記誘導体窓の外面と前記アンテナとの間に２ｍｍ以上
１０ｍｍ以下の空隙を設けたことを特徴とする表面処理
装置。 - 【請求項２】 前記被処理基体は、半導体装置製造用の
ものであることを特徴とする請求項１記載の表面処理装
置。 - 【請求項３】 絶縁体により形成された誘電体窓を有
し、被処理基体を収容する反応容器と、 該反応容器の排気を行う排気手段と、 該反応容器にガスを導入するガス導入手段と、 該反応容器の外部に配置されたコイル状のアンテナと、 該アンテナに高周波を印加することにより前記誘電体窓
を介し、前記反応容器の内部に誘導磁界を導入し、前記
反応容器内にプラズマを形成するプラズマ形成手段とを
備え、 前記誘導体窓の外面と前記アンテナとの間に、複数の互
いに絶縁された金属薄膜を設けたことを特徴とする表面
処理装置。 - 【請求項４】 前記金属薄膜は、四角形もしくは三角形
の形状を有し、この四角形もしくは三角形の長辺を前記
アンテナの主たる電流の方向に対して直行するように、
前記アンテナのコイルの巻線方向に複数枚配置したこと
を特徴とする請求項３記載の表面処理装置。 - 【請求項５】 前記複数枚の金属薄膜は、それぞれコン
デンサもしくはコイルを介して接地電位に接続されると
共に、前記反応容器の内部には電極が設けられ該電極に
対し前記アンテナに印加される高周波とは独立に制御可
能な高周波を印加することを特徴とする請求項３記載の
表面処理装置。 - 【請求項６】 絶縁体により形成された誘電体窓を有
し、被処理基体を収容する反応容器と、 該反応容器の排気を行う排気手段と、 該反応容器にガスを導入するガス導入手段と、 該反応容器の外部に配置されたコイル状のアンテナと、 該アンテナに高周波を印加することにより前記誘電体窓
を介し、前記反応容器の内部に誘導磁界を導入し、前記
反応容器内にプラズマを形成するプラズマ形成手段とを
備え、 前記誘導体窓の外面と前記アンテナとの間に金属薄膜を
設け、この金属薄膜の厚みを前記高周波の周波数におけ
る前記金属薄膜の金属の表皮深さの１／５以下にしたこ
とを特徴とする表面処理装置。 - 【請求項７】 前記金属薄膜は、接地電位に接続されて
いることを特徴とする請求項６記載の表面処理装置。 - 【請求項８】 前記反応容器の内部には電極が設けら
れ、この電極に対し前記アンテナに印加される高周波に
対して独立に制御可能な高周波を印加することを特徴と
する請求項７記載の表面処理装置。 - 【請求項９】 前記電極に印加される高周波は、前記ア
ンテナに印加される高周波よりも周波数が小さく且つ、
前記金属薄膜の厚みは、前記電極に印加される高周波の
周波数における前記金属薄膜の金属の表皮深さの１／２
以上であることを特徴とする請求項７記載の表面処理装
置。 - 【請求項１０】 絶縁体により形成された誘電体窓を有
し、被処理基体を収容する反応容器と、 該反応容器の排気を行う排気手段と、 該反応容器にガスを導入するガス導入手段と、 該反応容器の外部に配置されたコイル状のアンテナと、 該アンテナに高周波を印加することにより前記誘電体窓
を介し、前記反応容器の内部に誘導磁界を導入し、前記
反応容器内にプラズマを形成するプラズマ形成手段とを
備え、 前記誘導体窓を形成する材質として少なくともアルミニ
ウム元素を含むと共に前記ガス中にはフッ素元素を含
み、前記誘電体窓の温度を１６０℃以下に制御すること
を特徴とする表面処理装置。 - 【請求項１１】 絶縁体により形成された誘電体窓を有
し、被処理基体を収容する反応容器と、 該反応容器の排気を行う排気手段と、 該反応容器にガスを導入するガス導入手段と、 該反応容器の外部に配置されたコイル状のアンテナと、 該アンテナに高周波を印加することにより前記誘電体窓
を介し、前記反応容器の内部に誘導磁界を導入し、前記
反応容器内にプラズマを形成するプラズマ形成手段とを
備え、 前記誘電体窓の材質としてアルミナ含有セラミックを用
いたことを特徴とする表面処理装置。 - 【請求項１２】 前記反応容器の前記反応室に面する部
分であって、金属材料から構成されている部分を、珪
素、炭化珪素及び炭素の内の何れか１つの材質を用いた
被覆材により被覆したことを特徴とする請求項１１記載
の表面処理装置。 - 【請求項１３】 絶縁体により形成された誘電体窓を有
し、被処理基体を収容する反応容器と、 該反応容器の排気を行う排気手段と、 該反応容器にガスを導入するガス導入手段と、 該反応容器の外部に配置されたコイル状のアンテナと、 該アンテナに高周波を印加することにより前記誘電体窓
を介し、前記反応容器の内部に誘導磁界を導入し、前記
反応容器内にプラズマを形成するプラズマ形成手段とを
備え、 前記誘電体窓の材質として炭化珪素を用いたことを特徴
とする表面処理装置。 - 【請求項１４】 前記反応容器の前記反応室に面する部
分であって、金属材料から構成されている部分を、珪素
及び炭化珪素の内の何れか１つの材質を用いた被覆材に
より被覆したことを特徴とする請求項１３記載の表面処
理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7279087A JPH09129397A (ja) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | 表面処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7279087A JPH09129397A (ja) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | 表面処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09129397A true JPH09129397A (ja) | 1997-05-16 |
Family
ID=17606244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7279087A Pending JPH09129397A (ja) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | 表面処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09129397A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000340513A (ja) * | 1999-05-05 | 2000-12-08 | Applied Materials Inc | 基板処理チャンバ用アンテナコイルアセンブリ |
| JP2002534785A (ja) * | 1998-12-30 | 2002-10-15 | 東京エレクトロン株式会社 | 大面積プラズマ源 |
| JP2010141341A (ja) * | 1998-07-29 | 2010-06-24 | Applied Materials Inc | 基板を処理する方法及び装置及びそれらのためのセラミック組成物 |
| JP2015015342A (ja) * | 2013-07-04 | 2015-01-22 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置及びプラズマ分布調整方法 |
| JPWO2018110150A1 (ja) * | 2016-12-14 | 2019-07-18 | 株式会社アルバック | 成膜装置及び成膜方法 |
| US10893600B2 (en) | 2011-02-03 | 2021-01-12 | Tekna Plasma Systems Inc. | High performance induction plasma torch |
| JP2023098793A (ja) * | 2021-12-29 | 2023-07-11 | ピーエスケー インコーポレイテッド | プラズマ発生ユニット及びこれを含む基板処理装置 |
-
1995
- 1995-10-26 JP JP7279087A patent/JPH09129397A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010141341A (ja) * | 1998-07-29 | 2010-06-24 | Applied Materials Inc | 基板を処理する方法及び装置及びそれらのためのセラミック組成物 |
| JP2014042060A (ja) * | 1998-07-29 | 2014-03-06 | Applied Materials Inc | 基板を処理する方法及び装置及びそれらのためのセラミック組成物 |
| JP2002534785A (ja) * | 1998-12-30 | 2002-10-15 | 東京エレクトロン株式会社 | 大面積プラズマ源 |
| JP2000340513A (ja) * | 1999-05-05 | 2000-12-08 | Applied Materials Inc | 基板処理チャンバ用アンテナコイルアセンブリ |
| JP4540797B2 (ja) * | 1999-05-05 | 2010-09-08 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 基板処理チャンバ及び基板処理チャンバ用のアンテナコイルアセンブリ |
| US10893600B2 (en) | 2011-02-03 | 2021-01-12 | Tekna Plasma Systems Inc. | High performance induction plasma torch |
| JP2015015342A (ja) * | 2013-07-04 | 2015-01-22 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置及びプラズマ分布調整方法 |
| JPWO2018110150A1 (ja) * | 2016-12-14 | 2019-07-18 | 株式会社アルバック | 成膜装置及び成膜方法 |
| JP2023098793A (ja) * | 2021-12-29 | 2023-07-11 | ピーエスケー インコーポレイテッド | プラズマ発生ユニット及びこれを含む基板処理装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050830 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060314 |