JPH09320798A - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置Info
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- JPH09320798A JPH09320798A JP8131819A JP13181996A JPH09320798A JP H09320798 A JPH09320798 A JP H09320798A JP 8131819 A JP8131819 A JP 8131819A JP 13181996 A JP13181996 A JP 13181996A JP H09320798 A JPH09320798 A JP H09320798A
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
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Abstract
(57)【要約】
【課題】プラズマ処理の再現性を向上できるプラズマ処
理装置を提供する。 【解決手段】マイクロ波導入窓１４と対面するように設
けられた試料台と、試料台に対向してマイクロ波導入窓
１４の近傍に設けられ、電気的に接地された対向電極２
１とを備え、マイクロ波導入窓１４からマイクロ波を導
入し、また試料台に高周波を印加して、プラズマを発生
させて試料を処理するプラズマ処理装置であって、反応
容器１１が独立した内面側壁１１ａを有し、この内面側
壁１１ａが反応容器１１の他の部分と分離手段２３およ
び２５により絶縁され電気的に接地されていないプラズ
マ処理装置。
理装置を提供する。 【解決手段】マイクロ波導入窓１４と対面するように設
けられた試料台と、試料台に対向してマイクロ波導入窓
１４の近傍に設けられ、電気的に接地された対向電極２
１とを備え、マイクロ波導入窓１４からマイクロ波を導
入し、また試料台に高周波を印加して、プラズマを発生
させて試料を処理するプラズマ処理装置であって、反応
容器１１が独立した内面側壁１１ａを有し、この内面側
壁１１ａが反応容器１１の他の部分と分離手段２３およ
び２５により絶縁され電気的に接地されていないプラズ
マ処理装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、大規模集積回路
（ＬＳＩ）および液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の製造等
において、エッチング、アッシング、ＣＶＤなどに用い
られるプラズマ処理装置に関するものである。
（ＬＳＩ）および液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の製造等
において、エッチング、アッシング、ＣＶＤなどに用い
られるプラズマ処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】プラズマ処理装置は、ＬＳＩおよびＬＣ
Ｄ等の製造プロセスにおいて広く用いられている。プラ
ズマ処理装置では、反応性ガスをプラズマ化し、エッチ
ング、アッシング、ＣＶＤなどの処理が行われる。特
に、このプラズマを用いたドライエッチング技術は、Ｌ
ＳＩおよびＬＣＤ等の製造プロセスにおいて不可欠の基
本技術となっている。
Ｄ等の製造プロセスにおいて広く用いられている。プラ
ズマ処理装置では、反応性ガスをプラズマ化し、エッチ
ング、アッシング、ＣＶＤなどの処理が行われる。特
に、このプラズマを用いたドライエッチング技術は、Ｌ
ＳＩおよびＬＣＤ等の製造プロセスにおいて不可欠の基
本技術となっている。
【０００３】一方、近年のＬＳＩおよびＬＣＤ等の製造
に用いられるシリコンウエハやガラス基板などの大型化
に伴い、大面積に均一なプラズマを発生させることが求
められている。また、ドライエッチング技術や薄膜形成
における埋め込み技術においては、プラズマの発生とプ
ラズマ中のイオンのエネルギーとをそれぞれ独立に制御
することが求められている。
に用いられるシリコンウエハやガラス基板などの大型化
に伴い、大面積に均一なプラズマを発生させることが求
められている。また、ドライエッチング技術や薄膜形成
における埋め込み技術においては、プラズマの発生とプ
ラズマ中のイオンのエネルギーとをそれぞれ独立に制御
することが求められている。
【０００４】本出願人は、大面積に均一なプラズマを発
生させることができ、しかもイオンのエネルギーを制御
できるプラズマ処理装置をすでに提案した（特開平５−
１４４７７３号公報）。この装置は、反応容器の天井部
がマイクロ波透過性の誘電体板（以下、マイクロ波導入
窓と呼ぶ）で気密に封止され、このマイクロ波導入窓の
上方にマイクロ波が伝搬する誘電体層が設けられ、また
試料台には高周波を印加できる構成となっている。
生させることができ、しかもイオンのエネルギーを制御
できるプラズマ処理装置をすでに提案した（特開平５−
１４４７７３号公報）。この装置は、反応容器の天井部
がマイクロ波透過性の誘電体板（以下、マイクロ波導入
窓と呼ぶ）で気密に封止され、このマイクロ波導入窓の
上方にマイクロ波が伝搬する誘電体層が設けられ、また
試料台には高周波を印加できる構成となっている。
【０００５】この装置では、マイクロ波を誘電体層に平
面的に伝搬させることができるため、誘電体層とマイク
ロ波導入窓の面積を大きくすることにより、広い面積で
均一なプラズマを容易に発生させることができる。ま
た、試料台に高周波を印加すると、プラズマを介して試
料台−プラズマ−接地部の間で電気回路が形成され、試
料表面にバイアス電圧を発生させることができる。この
バイアス電圧により、プラズマ中のイオンのエネルギー
の制御を行う。すなわち、プラズマは主にマイクロ波に
よって発生させ、プラズマ中のイオンのエネルギーは主
に高周波により制御するため、プラズマの発生とプラズ
マ中のイオンのエネルギーとをそれぞれ独立に制御でき
るのである。
面的に伝搬させることができるため、誘電体層とマイク
ロ波導入窓の面積を大きくすることにより、広い面積で
均一なプラズマを容易に発生させることができる。ま
た、試料台に高周波を印加すると、プラズマを介して試
料台−プラズマ−接地部の間で電気回路が形成され、試
料表面にバイアス電圧を発生させることができる。この
バイアス電圧により、プラズマ中のイオンのエネルギー
の制御を行う。すなわち、プラズマは主にマイクロ波に
よって発生させ、プラズマ中のイオンのエネルギーは主
に高周波により制御するため、プラズマの発生とプラズ
マ中のイオンのエネルギーとをそれぞれ独立に制御でき
るのである。
【０００６】しかしながら、この装置は、プラズマ処理
条件によっては、試料の表面に安定したバイアス電圧を
発生させることができず、イオンのエネルギー制御が困
難な場合があり、改善の余地も見られる。例えば酸化膜
のエッチングにおいては、エッチング条件によっては、
酸化膜を再現性よくエッチングできないのみならず、エ
ッチングが進まず逆に試料上に薄膜が堆積したりする場
合があった。
条件によっては、試料の表面に安定したバイアス電圧を
発生させることができず、イオンのエネルギー制御が困
難な場合があり、改善の余地も見られる。例えば酸化膜
のエッチングにおいては、エッチング条件によっては、
酸化膜を再現性よくエッチングできないのみならず、エ
ッチングが進まず逆に試料上に薄膜が堆積したりする場
合があった。
【０００７】そこで、本出願人は、さらにこのイオンの
エネルギーを安定して制御することが可能な装置を提案
している（特開平６−１０４０９８号公報）。
エネルギーを安定して制御することが可能な装置を提案
している（特開平６−１０４０９８号公報）。
【０００８】図５は、このイオンのエネルギーの制御を
安定して行うことができるプラズマ処理装置の模式的縦
断面図である。この装置においては、マイクロ波導入窓
１４の反応室１２側に電気的に接地された対向電極２１
が設けられている。
安定して行うことができるプラズマ処理装置の模式的縦
断面図である。この装置においては、マイクロ波導入窓
１４の反応室１２側に電気的に接地された対向電極２１
が設けられている。
【０００９】この対向電極２１は、アルミニウム（Ａ
ｌ）等の金属板で作製され、マイクロ波を反応室１２内
に導入するためのマイクロ波供給孔２１ａを有してい
る。
ｌ）等の金属板で作製され、マイクロ波を反応室１２内
に導入するためのマイクロ波供給孔２１ａを有してい
る。
【００１０】この装置においては、この接地された対向
電極２１を試料台１５に対向させて、しかも主にプラズ
マが発生するマイクロ波導入窓１４の近傍に設けてい
る。そのため、試料台１５に高周波を印加した際のプラ
ズマポテンシャルを安定させ、試料Ｓの表面に安定した
バイアス電圧を生じさせることができる。その結果、プ
ラズマ中のイオンのエネルギーの制御が可能になり、エ
ネルギーの適正なイオンを試料Ｓの表面に照射すること
ができる。
電極２１を試料台１５に対向させて、しかも主にプラズ
マが発生するマイクロ波導入窓１４の近傍に設けてい
る。そのため、試料台１５に高周波を印加した際のプラ
ズマポテンシャルを安定させ、試料Ｓの表面に安定した
バイアス電圧を生じさせることができる。その結果、プ
ラズマ中のイオンのエネルギーの制御が可能になり、エ
ネルギーの適正なイオンを試料Ｓの表面に照射すること
ができる。
【００１１】図６は、図５に示す装置の反応容器の側壁
部分であるＣの部分の拡大図である。対向電極２１は、
反応容器１１の側壁部分を介して電気的に接地されてい
る。また、ヒータ２７およびヒータ３１が設けられてお
り、それぞれ反応容器１１の側壁および対向電極２１を
所定の温度に加熱できるようになっている。
部分であるＣの部分の拡大図である。対向電極２１は、
反応容器１１の側壁部分を介して電気的に接地されてい
る。また、ヒータ２７およびヒータ３１が設けられてお
り、それぞれ反応容器１１の側壁および対向電極２１を
所定の温度に加熱できるようになっている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の装置においては、反応容器の側壁も電気的に接地さ
れているので、この側壁も高周波が印加される試料台に
対する接地電極となりうる。そのため、対向電極と試料
台との間および反応容器側壁と試料台との間に加わる高
周波の状態が変化し、プラズマ処理の再現性が急に悪く
なる場合があった。例えば、シリコンウエハ上のＳｉＯ
2 のエッチングにおいては、試料面内のエッチング速度
の分布が急に悪化する場合があった。
成の装置においては、反応容器の側壁も電気的に接地さ
れているので、この側壁も高周波が印加される試料台に
対する接地電極となりうる。そのため、対向電極と試料
台との間および反応容器側壁と試料台との間に加わる高
周波の状態が変化し、プラズマ処理の再現性が急に悪く
なる場合があった。例えば、シリコンウエハ上のＳｉＯ
2 のエッチングにおいては、試料面内のエッチング速度
の分布が急に悪化する場合があった。
【００１３】また、種々のプラズマ処理においては、反
応容器の内側の側壁の温度を所定の温度に保持すること
が重要である。例えば、上記ＳｉＯ2 のエッチングにお
いては、プロセスガスとしてフルオロカーボン系（Ｃｘ
Ｆｙ）ガスを用いるが、下地膜であるＳｉとの選択比を
向上させるためには、プラズマ中で分解し生成された成
膜種を試料の表面に集める必要がある。このため、試料
台を冷却して試料を冷却するともに、反応容器の側壁を
１５０℃〜２００℃程度に加熱することが行われる。
応容器の内側の側壁の温度を所定の温度に保持すること
が重要である。例えば、上記ＳｉＯ2 のエッチングにお
いては、プロセスガスとしてフルオロカーボン系（Ｃｘ
Ｆｙ）ガスを用いるが、下地膜であるＳｉとの選択比を
向上させるためには、プラズマ中で分解し生成された成
膜種を試料の表面に集める必要がある。このため、試料
台を冷却して試料を冷却するともに、反応容器の側壁を
１５０℃〜２００℃程度に加熱することが行われる。
【００１４】上記構成の装置においては、反応容器の側
壁の温度制御を側壁全体に対して行っていたため、例え
ば加熱による温度制御の際には、熱が反応容器全体に拡
散してしまう。そのため、内側の側壁の温度制御に関し
て言えば、非効率であり、また不十分であった。また、
加熱による温度制御の際には、反応容器の外側（大気
側）も加熱されて高温になるので、この周囲で装置のメ
インテナンスが困難になるという問題もあった。
壁の温度制御を側壁全体に対して行っていたため、例え
ば加熱による温度制御の際には、熱が反応容器全体に拡
散してしまう。そのため、内側の側壁の温度制御に関し
て言えば、非効率であり、また不十分であった。また、
加熱による温度制御の際には、反応容器の外側（大気
側）も加熱されて高温になるので、この周囲で装置のメ
インテナンスが困難になるという問題もあった。
【００１５】本発明は、この課題を解決するためになさ
れたものであり、プラズマ処理を安定化し再現性を向上
させることができるプラズマ処理装置を提供することを
第１の目的とし、さらに反応容器の側壁の温度制御の向
上およびメインテナンス性のの向上を第２の目的として
いる。
れたものであり、プラズマ処理を安定化し再現性を向上
させることができるプラズマ処理装置を提供することを
第１の目的とし、さらに反応容器の側壁の温度制御の向
上およびメインテナンス性のの向上を第２の目的として
いる。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明のプラズマ処理装
置は、マイクロ波を供給する手段と、反応容器と、反応
容器の天井部に設けられたマイクロ波導入窓と、反応容
器の内部であってマイクロ波導入窓と対面するように設
けられた試料台と、試料台に高周波を印加する手段と、
試料台に対向してマイクロ波導入窓の近傍に設けられ電
気的に接地された対向電極とを備えたプラズマ処理装置
であって、反応容器の側壁部分が、反応容器内部に面す
る内面側壁と反応容器の外部に面する外面側壁に分離さ
れ、この内面側壁が反応容器の他の部分から電気的に分
離され電気的に接地されていないことを特徴としてい
る。
置は、マイクロ波を供給する手段と、反応容器と、反応
容器の天井部に設けられたマイクロ波導入窓と、反応容
器の内部であってマイクロ波導入窓と対面するように設
けられた試料台と、試料台に高周波を印加する手段と、
試料台に対向してマイクロ波導入窓の近傍に設けられ電
気的に接地された対向電極とを備えたプラズマ処理装置
であって、反応容器の側壁部分が、反応容器内部に面す
る内面側壁と反応容器の外部に面する外面側壁に分離さ
れ、この内面側壁が反応容器の他の部分から電気的に分
離され電気的に接地されていないことを特徴としてい
る。
【００１７】上記の装置構成により、従来存在した試料
台から反応容器の側壁への高周波の分散がなくなるた
め、対向電極と試料台との間に高周波が効果的に印加さ
れるようになる。そのため、この高周波の印加により発
生する試料表面のバイアス電位が安定し、プラズマ処理
の再現性が向上する。
台から反応容器の側壁への高周波の分散がなくなるた
め、対向電極と試料台との間に高周波が効果的に印加さ
れるようになる。そのため、この高周波の印加により発
生する試料表面のバイアス電位が安定し、プラズマ処理
の再現性が向上する。
【００１８】本発明のプラズマ処理装置は、上記構成の
装置において、さらに前記内面側壁が反応容器の他の部
分から熱的に分離され、かつ温度制御する手段を備える
ことを特徴としている。
装置において、さらに前記内面側壁が反応容器の他の部
分から熱的に分離され、かつ温度制御する手段を備える
ことを特徴としている。
【００１９】内面側壁は反応容器のその他の部分から独
立して温度制御されるので、効率よく安定して温度制御
される。また、内面側壁の温度制御に伴う反応容器の外
側壁（大気側）の温度変化を抑えることができ、メイン
テナンスに関する問題もなくなる。
立して温度制御されるので、効率よく安定して温度制御
される。また、内面側壁の温度制御に伴う反応容器の外
側壁（大気側）の温度変化を抑えることができ、メイン
テナンスに関する問題もなくなる。
【００２０】また、上記構成の装置は、対向電極が反応
容器の内側であってマイクロ波導入窓の周縁部のみに設
けられている装置に特に好適である。例えば、中央部が
中空である環状の対向電極を備える装置に好適である。
容器の内側であってマイクロ波導入窓の周縁部のみに設
けられている装置に特に好適である。例えば、中央部が
中空である環状の対向電極を備える装置に好適である。
【００２１】このような対向電極を備える装置は、試料
台の真上に電極部分がないため試料に対するパーティク
ルの付着や金属汚染の問題が抑えられるが、対向電極が
試料台と直接対面する位置にないため、試料台から反応
容器の側壁への高周波の分散が大きくなりやすいという
欠点がある。上記の構成は、この試料台から反応容器の
側壁への高周波の分散を抑えるものであるので、この装
置においては効果がより顕著に現れるからである。
台の真上に電極部分がないため試料に対するパーティク
ルの付着や金属汚染の問題が抑えられるが、対向電極が
試料台と直接対面する位置にないため、試料台から反応
容器の側壁への高周波の分散が大きくなりやすいという
欠点がある。上記の構成は、この試料台から反応容器の
側壁への高周波の分散を抑えるものであるので、この装
置においては効果がより顕著に現れるからである。
【００２２】
【発明の実施の形態】本発明のプラズマ処理装置を具体
的に説明する。
的に説明する。
【００２３】図１は、本発明のプラズマ処理装置の１つ
の態様を示す模式的縦断面図である。図中１１は、中空
直方体形状の反応容器であり、アルミニウムやステンレ
ス等の金属で形成される。反応容器１１の内部には、反
応室１２が設けられている。反応容器１１の天井部は、
マイクロ波導入窓１４とＯリングによって気密に封止さ
れる。マイクロ波導入窓１４は、耐熱性とマイクロ波透
過性を有し、かつ誘電損失が小さい石英ガラス（ＳｉＯ
2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等の誘電体で形成される。
の態様を示す模式的縦断面図である。図中１１は、中空
直方体形状の反応容器であり、アルミニウムやステンレ
ス等の金属で形成される。反応容器１１の内部には、反
応室１２が設けられている。反応容器１１の天井部は、
マイクロ波導入窓１４とＯリングによって気密に封止さ
れる。マイクロ波導入窓１４は、耐熱性とマイクロ波透
過性を有し、かつ誘電損失が小さい石英ガラス（ＳｉＯ
2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等の誘電体で形成される。
【００２４】マイクロ波導入窓１４の上方には、上部を
アルミニウム等の金属板３７で覆われた誘電体層３６が
配設されている。誘電体層３６は導波管３８を介してマ
イクロ波発振器３９と連結されている。なお、この誘電
体層３６は誘電損失の小さい材料、例えばフッ素樹脂、
ポリエチレン、ポリスチレンなどで構成される。マイク
ロ波の周波数としては、例えば２．４５ＧＨｚが用いら
れる。
アルミニウム等の金属板３７で覆われた誘電体層３６が
配設されている。誘電体層３６は導波管３８を介してマ
イクロ波発振器３９と連結されている。なお、この誘電
体層３６は誘電損失の小さい材料、例えばフッ素樹脂、
ポリエチレン、ポリスチレンなどで構成される。マイク
ロ波の周波数としては、例えば２．４５ＧＨｚが用いら
れる。
【００２５】反応室１２内には、試料台１５がマイクロ
波導入窓１４と対面する位置に配設され、試料Ｓはこの
試料台１５上に載置される。試料台１５は、試料Ｓを保
持するための静電チャック等の吸着機構(図示せず)およ
び試料Ｓを恒温に保持するための媒体を循環させる循環
機構(図示せず)などを備えている。さらに、試料台１５
には、高周波電源４０が接続されている。高周波電源４
０の周波数としては、４００ｋＨｚ、２ＭＨｚ、１３．
５６ＭＨｚなどが用いられる。試料台１５は基台１６上
に固定され、反応容器１１とは絶縁部材１８により絶縁
され、また試料台１５の周囲はプラズマシールド部材１
７で覆われている。なお、試料台１５は、静電チャック
機能を持たせるために、アルミニウム製の電極本体の表
面にアルミナが溶射された構造が用いられる。絶縁部材
１８やプラズマシールド部材１７としてアルミナが用い
られる。反応容器１１には、反応室１２内にガスを導入
するためのガス導入孔１９ａおよび排気装置（図示せ
ず）に接続される排気口２０が設けられている。
波導入窓１４と対面する位置に配設され、試料Ｓはこの
試料台１５上に載置される。試料台１５は、試料Ｓを保
持するための静電チャック等の吸着機構(図示せず)およ
び試料Ｓを恒温に保持するための媒体を循環させる循環
機構(図示せず)などを備えている。さらに、試料台１５
には、高周波電源４０が接続されている。高周波電源４
０の周波数としては、４００ｋＨｚ、２ＭＨｚ、１３．
５６ＭＨｚなどが用いられる。試料台１５は基台１６上
に固定され、反応容器１１とは絶縁部材１８により絶縁
され、また試料台１５の周囲はプラズマシールド部材１
７で覆われている。なお、試料台１５は、静電チャック
機能を持たせるために、アルミニウム製の電極本体の表
面にアルミナが溶射された構造が用いられる。絶縁部材
１８やプラズマシールド部材１７としてアルミナが用い
られる。反応容器１１には、反応室１２内にガスを導入
するためのガス導入孔１９ａおよび排気装置（図示せ
ず）に接続される排気口２０が設けられている。
【００２６】マイクロ波導入窓１４の下面には複数の矩
形状のマイクロ波供給孔２１ａを有する対向電極２１が
設けられている。この対向電極２１は、反応容器１１を
介して電気的に接地され、高周波が印加される試料台１
５に対する接地電極の役割を果たす。この対向電極２１
は、シリコン（Ｓｉ）やアルミニウムなどで作製され
る。この対向電極２１を加熱するためのヒータ３１が設
けられている。
形状のマイクロ波供給孔２１ａを有する対向電極２１が
設けられている。この対向電極２１は、反応容器１１を
介して電気的に接地され、高周波が印加される試料台１
５に対する接地電極の役割を果たす。この対向電極２１
は、シリコン（Ｓｉ）やアルミニウムなどで作製され
る。この対向電極２１を加熱するためのヒータ３１が設
けられている。
【００２７】図２は、図１に示す装置の反応容器の側壁
部分であるＡの部分の拡大図である。反応容器１１の側
壁は、反応容器内面側壁１１ａと反応容器外面側壁１１
ｂとから主に構成されている。内面側壁１１ａとして、
反応室１２に面する表面が耐食性酸化皮膜で被覆された
アルミニウムなどが用いられる。なお、外面側壁１１ｂ
と対向する表面にも耐食性酸化皮膜を設けることによ
り、内面側壁１１ａと外面側壁１１ｂとの間の電気的分
離効果を向上できる。外面側壁１１ｂとして、アルミニ
ウムやステンレス鋼などが用いられる。
部分であるＡの部分の拡大図である。反応容器１１の側
壁は、反応容器内面側壁１１ａと反応容器外面側壁１１
ｂとから主に構成されている。内面側壁１１ａとして、
反応室１２に面する表面が耐食性酸化皮膜で被覆された
アルミニウムなどが用いられる。なお、外面側壁１１ｂ
と対向する表面にも耐食性酸化皮膜を設けることによ
り、内面側壁１１ａと外面側壁１１ｂとの間の電気的分
離効果を向上できる。外面側壁１１ｂとして、アルミニ
ウムやステンレス鋼などが用いられる。
【００２８】内面側壁１１ａと外面側壁１１ｂとは、分
離手段２３および分離手段２５で電気的、熱的に分離さ
れている。この分離手段には、絶縁性が高く、熱伝導率
が小さく、また加工性に優れるなどの理由から、テフロ
ン（登録商標）や例えばアルミナ等のセラミックスなど
が用いられる。また、反応室１２を気密に保持するため
に、フッ素ゴムやカルレッツ（登録商標）などの絶縁体
のＯリング２４、２６が用いられる。外面側壁１１ｂは
電気的に接地され、内面側壁１１ａは電気的に接地され
ていない。
離手段２３および分離手段２５で電気的、熱的に分離さ
れている。この分離手段には、絶縁性が高く、熱伝導率
が小さく、また加工性に優れるなどの理由から、テフロ
ン（登録商標）や例えばアルミナ等のセラミックスなど
が用いられる。また、反応室１２を気密に保持するため
に、フッ素ゴムやカルレッツ（登録商標）などの絶縁体
のＯリング２４、２６が用いられる。外面側壁１１ｂは
電気的に接地され、内面側壁１１ａは電気的に接地され
ていない。
【００２９】内面側壁１１ａにはヒータ２７が埋め込ま
れており、内面側壁１１ａの加熱温度制御が可能になっ
ている。また、内面側壁１１ａと外面側壁１１ｂとの間
の冷却空間２８に、冷却ガス導入孔３０ａから例えばＮ
2ガスなどを吹き込み、冷却ガス排気孔３０ｂから排気
することにより、外面側壁１１ｂの温度上昇を抑えるこ
とができる。
れており、内面側壁１１ａの加熱温度制御が可能になっ
ている。また、内面側壁１１ａと外面側壁１１ｂとの間
の冷却空間２８に、冷却ガス導入孔３０ａから例えばＮ
2ガスなどを吹き込み、冷却ガス排気孔３０ｂから排気
することにより、外面側壁１１ｂの温度上昇を抑えるこ
とができる。
【００３０】プロセスガスは、プロセスガス導入孔１９
ａから導入され、内面側壁１１ａの周方向に設けられた
複数のプロセスガス導入孔１９ｂから反応室１２内に導
入される。内面側壁１１ａと外面側壁１１ｂとの間に
は、絶縁体のＯ−リング３３が設けられ、内面側壁１１
ａの外周に沿うプロセスガス供給空間が形成されてい
る。
ａから導入され、内面側壁１１ａの周方向に設けられた
複数のプロセスガス導入孔１９ｂから反応室１２内に導
入される。内面側壁１１ａと外面側壁１１ｂとの間に
は、絶縁体のＯ−リング３３が設けられ、内面側壁１１
ａの外周に沿うプロセスガス供給空間が形成されてい
る。
【００３１】このように構成されたプラズマ処理装置を
用いて、試料Ｓの表面にプラズマ処理を施す場合につい
て、図１に基づき説明する。
用いて、試料Ｓの表面にプラズマ処理を施す場合につい
て、図１に基づき説明する。
【００３２】予め、試料台１５を所定の温度に保持
し、また反応容器１１の内面側壁１１ａを所定の温度に
加熱しておく。
し、また反応容器１１の内面側壁１１ａを所定の温度に
加熱しておく。
【００３３】反応室１２を排気口２０から排気し、そ
の後プロセスガス導入孔１９ａおよび１９ｂから反応室
１２にガスを供給する。
の後プロセスガス導入孔１９ａおよび１９ｂから反応室
１２にガスを供給する。
【００３４】マイクロ波発振器３９でマイクロ波を発
振させ、導波管３８を介して誘電体層３６にマイクロ波
を導入する。表面波電界が中空層３５に形成され、その
電界がマイクロ波導入窓１４を透過して、反応室１２に
プラズマを発生させる。
振させ、導波管３８を介して誘電体層３６にマイクロ波
を導入する。表面波電界が中空層３５に形成され、その
電界がマイクロ波導入窓１４を透過して、反応室１２に
プラズマを発生させる。
【００３５】プラズマ発生とほぼ同時に高周波電源４
０を用いて試料台１５に高周波を印加し、試料Ｓ表面に
バイアス電圧を発生させる。このバイアス電圧によって
プラズマ中のイオンのエネルギーを制御しつつ、試料Ｓ
の表面にイオンを照射させて、試料Ｓにプラズマ処理を
施す。
０を用いて試料台１５に高周波を印加し、試料Ｓ表面に
バイアス電圧を発生させる。このバイアス電圧によって
プラズマ中のイオンのエネルギーを制御しつつ、試料Ｓ
の表面にイオンを照射させて、試料Ｓにプラズマ処理を
施す。
【００３６】このとき、対向電極２１を電気的に接地
し、また内面側壁１１ａを電気的に接地しない状態で、
試料台１５に高周波を印加するので、試料台１５と対向
電極２１との間に効率的に高周波を印加して、バイアス
電圧を安定させ、プラズマ処理の再現性を向上させるこ
とができる。
し、また内面側壁１１ａを電気的に接地しない状態で、
試料台１５に高周波を印加するので、試料台１５と対向
電極２１との間に効率的に高周波を印加して、バイアス
電圧を安定させ、プラズマ処理の再現性を向上させるこ
とができる。
【００３７】また、内面側壁１１ａが反応容器１１の他
の部分から熱的にも分離されているので、内面側壁１１
ａのみを効率よく安定して温度制御できる。また、反応
容器の外面側壁（大気側）の温度上昇が抑えられるの
で、メインテナンスに関する問題もなくなる。
の部分から熱的にも分離されているので、内面側壁１１
ａのみを効率よく安定して温度制御できる。また、反応
容器の外面側壁（大気側）の温度上昇が抑えられるの
で、メインテナンスに関する問題もなくなる。
【００３８】このプラズマ処理装置は、例えばシリコン
酸化膜（ＳｉＯ2）のエッチング工程のようにイオンの
制御が特に重要な処理に用いる装置に好適である。
酸化膜（ＳｉＯ2）のエッチング工程のようにイオンの
制御が特に重要な処理に用いる装置に好適である。
【００３９】また、図１および図２に示す態様は、内面
側壁１１ａをヒータ２７により加熱するものであるが、
例えば、内面側壁１１ａに恒温流体の循環経路を設け
て、加熱や冷却などができるようにしても良い。
側壁１１ａをヒータ２７により加熱するものであるが、
例えば、内面側壁１１ａに恒温流体の循環経路を設け
て、加熱や冷却などができるようにしても良い。
【００４０】図３は、この本発明のプラズマ処理装置の
別の態様を示す模式的縦断面図である。対向電極２１と
して、試料Ｓの真上部分が中空である環状電極が用いら
れている。また、反応容器内面側壁と反応容器外面側壁
との間の分離手段として複合部材を用いた点のみ、先の
態様と異なる。
別の態様を示す模式的縦断面図である。対向電極２１と
して、試料Ｓの真上部分が中空である環状電極が用いら
れている。また、反応容器内面側壁と反応容器外面側壁
との間の分離手段として複合部材を用いた点のみ、先の
態様と異なる。
【００４１】図４は、図３に示す装置の反応容器の側壁
部分であるＢの部分の拡大図である。環状の対向電極２
１の外周部分には、アルミナや石英などからなる対向電
極外縁絶縁板２２が設けられている。また、この環状の
対向電極２１を加熱するためのヒータ３１が埋め込まれ
ている。内面側壁１１ａと外面側壁１１ｂとの間の分離
手段２３および２５として、それぞれテフロン２３ａと
Ｏ−リング２３ｂからなる複合部材、テフロン２５ａと
Ｏ−リング２５ｂからなる複合部材が用いられている。
テフロンの代わりに、例えばアルミナ等のセラミックス
を用いることもできる。分離手段としてＯ−リングのよ
うな弾性体を加えた複合部材を用いることにより、内面
側壁１１ａと外面側壁１１ｂとの間に分離手段を均一に
密着させて挿入することができる。これにより、内面側
壁１１ａと外面側壁１１ｂとの間の熱流を分離手段に沿
う方向に容易に均一化させて、内面側壁１１ａの周方向
の温度分布を容易に均一にできる。
部分であるＢの部分の拡大図である。環状の対向電極２
１の外周部分には、アルミナや石英などからなる対向電
極外縁絶縁板２２が設けられている。また、この環状の
対向電極２１を加熱するためのヒータ３１が埋め込まれ
ている。内面側壁１１ａと外面側壁１１ｂとの間の分離
手段２３および２５として、それぞれテフロン２３ａと
Ｏ−リング２３ｂからなる複合部材、テフロン２５ａと
Ｏ−リング２５ｂからなる複合部材が用いられている。
テフロンの代わりに、例えばアルミナ等のセラミックス
を用いることもできる。分離手段としてＯ−リングのよ
うな弾性体を加えた複合部材を用いることにより、内面
側壁１１ａと外面側壁１１ｂとの間に分離手段を均一に
密着させて挿入することができる。これにより、内面側
壁１１ａと外面側壁１１ｂとの間の熱流を分離手段に沿
う方向に容易に均一化させて、内面側壁１１ａの周方向
の温度分布を容易に均一にできる。
【００４２】この態様においては、対向電極２１がマイ
クロ波導入孔１３の外縁部分にしかないにもかかわら
ず、内面側壁１１ａを電気的に接地しないことにより、
対向電極２１と試料台１５との間に効果的に高周波を印
加させることができる。そのため、先の態様と同様に、
プラズマ処理の再現性を向上させることができる。ま
た、内面側壁１１ａを効率よく安定して温度制御でき、
また、外面側壁（大気側）１１ｂの温度変化を抑え、メ
インテナンスの困難性の問題もなくすことができる。
クロ波導入孔１３の外縁部分にしかないにもかかわら
ず、内面側壁１１ａを電気的に接地しないことにより、
対向電極２１と試料台１５との間に効果的に高周波を印
加させることができる。そのため、先の態様と同様に、
プラズマ処理の再現性を向上させることができる。ま
た、内面側壁１１ａを効率よく安定して温度制御でき、
また、外面側壁（大気側）１１ｂの温度変化を抑え、メ
インテナンスの困難性の問題もなくすことができる。
【００４３】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明のプラズマ
処理装置によれば、反応容器の内面側壁が電気的に分離
され電気的に接地されていないことによりプラズマ処理
の再現性を向上できる。また、さらに内面側壁を反応容
器の他の部分から熱的に分離することにより、反応室に
面する内面側壁の温度制御を向上でき、またメインテナ
ンス性が向上する。
処理装置によれば、反応容器の内面側壁が電気的に分離
され電気的に接地されていないことによりプラズマ処理
の再現性を向上できる。また、さらに内面側壁を反応容
器の他の部分から熱的に分離することにより、反応室に
面する内面側壁の温度制御を向上でき、またメインテナ
ンス性が向上する。
【図１】本発明のプラズマ処理装置の１つの態様の模式
的縦断面図である。
的縦断面図である。
【図２】図１に示す装置の反応容器の側壁部分であるＡ
の部分の拡大図である。
の部分の拡大図である。
【図３】本発明のプラズマ処理装置の別の態様の模式的
縦断面図である。
縦断面図である。
【図４】図３に示す装置の反応容器の側壁部分であるＢ
の部分の拡大図である。
の部分の拡大図である。
【図５】従来のプラズマ処理装置の模式的縦断面図であ
る。
る。
【図６】図５に示す装置の反応容器の側壁部分であるＣ
の部分の拡大図である。
の部分の拡大図である。
１１ 反応容器 １２ 反応室 １４ マイクロ波導入窓 １５ 試料台 １６ 基台 １７ プラズマシールド部材 １８ 絶縁部材 １９ プロセスガス導入孔 ２０ 排気孔 ２１ 対向電極 ２１ａ マイクロ波供給孔 ２２ 対向電極外縁絶縁板 ２３ 分離手段 ２３ａ テフロン ２３ｂ Ｏ−リング ２４ Ｏ−リング ２５ 分離手段 ２５ａ テフロン ２５ｂ Ｏ−リング ２６ Ｏ−リング ２７ ヒータ ２８ 冷却空間 ２９ 冷却ガス導入孔 ３０ 冷却ガス排気孔 ３１ ヒータ ３２ Ｏ−リング ３３ Ｏ−リング ３５ 中空部 ３６ 誘電体層 ３７ 金属板 ３８ 導波管 ３９ マイクロ波発振器 ４０ 高周波電源
Claims (3)
- 【請求項１】マイクロ波を供給する手段と、反応容器
と、反応容器の天井部に設けられたマイクロ波導入窓
と、マイクロ波導入窓と対面して反応容器の内部に設け
られた試料台と、試料台に高周波を印加する手段と、試
料台に対向してマイクロ波導入窓の近傍に設けられ電気
的に接地された対向電極とを備えたプラズマ処理装置で
あって、反応容器の側壁部分が、反応容器内部に面する
内面側壁と反応容器の外部に面する外面側壁に分離さ
れ、この内面側壁が反応容器の他の部分から電気的に分
離され電気的に接地されていないことを特徴とするプラ
ズマ処理装置。 - 【請求項２】前記内面側壁が反応容器の他の部分から熱
的に分離され、かつ温度制御する手段を備えることを特
徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項３】前記対向電極が反応容器の内側であってマ
イクロ波導入窓の周縁部に設けられていることを特徴と
する請求項１または請求項２のいずれかに記載のプラズ
マ処理装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8131819A JP3050124B2 (ja) | 1996-05-27 | 1996-05-27 | プラズマ処理装置 |
| DE69736267T DE69736267T2 (de) | 1996-05-27 | 1997-05-22 | Plasmabehandlungsvorrichtung und -verfahren |
| PCT/JP1997/001756 WO1997046057A1 (fr) | 1996-05-27 | 1997-05-22 | Appareil de traitement au plasma et procede de traitement au plasma |
| KR1019980700254A KR100279656B1 (ko) | 1996-05-27 | 1997-05-22 | 플라즈마 처리장치 및 플라즈마 처리방법 |
| EP97922165A EP0841838B1 (en) | 1996-05-27 | 1997-05-22 | Plasma treatment apparatus and plasma treatment method |
| TW087212647U TW399773U (en) | 1996-05-27 | 1997-05-23 | Plasma processing device |
| US09/013,258 US6092486A (en) | 1996-05-27 | 1998-01-26 | Plasma processing apparatus and plasma processing method |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8131819A JP3050124B2 (ja) | 1996-05-27 | 1996-05-27 | プラズマ処理装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09320798A true JPH09320798A (ja) | 1997-12-12 |
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Family
ID=15066848
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| Country | Link |
|---|---|
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| KR (1) | KR100279656B1 (ja) |
| DE (1) | DE69736267T2 (ja) |
| TW (1) | TW399773U (ja) |
| WO (1) | WO1997046057A1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP2006501608A (ja) * | 2002-09-30 | 2006-01-12 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理システムにおける改良された堆積シールドのための方法及び装置 |
| JP2010505265A (ja) * | 2006-09-28 | 2010-02-18 | ラム リサーチ コーポレーション | フォトレジスト剥離および金属エッチング後パッシベーション用の高チャンバ温度プロセスおよびチャンバ設計 |
| WO2011043297A1 (ja) * | 2009-10-05 | 2011-04-14 | 株式会社島津製作所 | 表面波プラズマｃｖｄ装置および成膜方法 |
| US7942425B2 (en) | 2002-10-25 | 2011-05-17 | Nok Corporation | Plasma resistant seal |
| JP2013522463A (ja) * | 2010-03-12 | 2013-06-13 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 複式噴射を伴う原子層堆積チャンバ |
| JP5337482B2 (ja) * | 2006-05-09 | 2013-11-06 | 株式会社アルバック | 薄膜製造装置 |
| JP5413463B2 (ja) * | 2009-10-05 | 2014-02-12 | 株式会社島津製作所 | 表面波プラズマｃｖｄ装置および成膜方法 |
| JP2014532989A (ja) * | 2011-10-28 | 2014-12-08 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | チャンバ壁温度制御を備えたプラズマリアクタ |
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| US7166166B2 (en) | 2002-09-30 | 2007-01-23 | Tokyo Electron Limited | Method and apparatus for an improved baffle plate in a plasma processing system |
| US7204912B2 (en) | 2002-09-30 | 2007-04-17 | Tokyo Electron Limited | Method and apparatus for an improved bellows shield in a plasma processing system |
| US6837966B2 (en) | 2002-09-30 | 2005-01-04 | Tokyo Electron Limeted | Method and apparatus for an improved baffle plate in a plasma processing system |
| TW200423195A (en) | 2002-11-28 | 2004-11-01 | Tokyo Electron Ltd | Internal member of a plasma processing vessel |
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|---|---|---|---|---|
| JP2532401Y2 (ja) * | 1991-04-16 | 1997-04-16 | ソニー株式会社 | バイアスｅｃｒプラズマｃｖｄ装置 |
| US5477975A (en) * | 1993-10-15 | 1995-12-26 | Applied Materials Inc | Plasma etch apparatus with heated scavenging surfaces |
| JP3042208B2 (ja) * | 1992-09-22 | 2000-05-15 | 住友金属工業株式会社 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
| JP2765788B2 (ja) * | 1992-11-13 | 1998-06-18 | 日立造船株式会社 | プラズマｃｖｄ装置 |
| US5419029A (en) * | 1994-02-18 | 1995-05-30 | Applied Materials, Inc. | Temperature clamping method for anti-contamination and collimating devices for thin film processes |
| JP3171222B2 (ja) * | 1994-06-14 | 2001-05-28 | 日本電気株式会社 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
| JP3218917B2 (ja) * | 1995-05-19 | 2001-10-15 | 株式会社日立製作所 | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 |
-
1996
- 1996-05-27 JP JP8131819A patent/JP3050124B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-05-22 KR KR1019980700254A patent/KR100279656B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1997-05-22 EP EP97922165A patent/EP0841838B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-05-22 DE DE69736267T patent/DE69736267T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-05-22 WO PCT/JP1997/001756 patent/WO1997046057A1/ja active IP Right Grant
- 1997-05-23 TW TW087212647U patent/TW399773U/zh not_active IP Right Cessation
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|---|---|---|---|---|
| JP2006501608A (ja) * | 2002-09-30 | 2006-01-12 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理システムにおける改良された堆積シールドのための方法及び装置 |
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| WO2011043297A1 (ja) * | 2009-10-05 | 2011-04-14 | 株式会社島津製作所 | 表面波プラズマｃｖｄ装置および成膜方法 |
| JP5413463B2 (ja) * | 2009-10-05 | 2014-02-12 | 株式会社島津製作所 | 表面波プラズマｃｖｄ装置および成膜方法 |
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