JPH11307299A

JPH11307299A - プラズマ処理装置

Info

Publication number: JPH11307299A
Application number: JP10116823A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Sakamoto; 雄一坂本; Shigekazu Tada; 重和多田; Yuji Honda; 祐二本多; Tomoyuki Araki; 智幸荒木
Original assignee: NICHIMEN DENSHI KOKEN KK; Universal Technics Co Ltd
Current assignee: NICHIMEN DENSHI KOKEN KK; Universal Technics Co Ltd
Priority date: 1998-04-27
Filing date: 1998-04-27
Publication date: 1999-11-05
Anticipated expiration: 2018-04-27
Also published as: JP3148177B2

Abstract

(57)【要約】【課題】真空容器内に設けられた高周波コイルから真空
容器に高周波電流が流れるのを防止して、均一かつ不純
物の混入の無い処理を被処理体に対して行うことができ
るプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】プラズマを使用して処理される被処理体が
収容され、導電性材料で形成された真空容器１０と、こ
の容器中に処理ガスを供給する手段と、この真空容器内
に配設され、前記処理ガスのプラズマを発生させる高周
波コイル１６と、この高周波コイルに高周波電流を供給
する給電回路１７とを有する。この給電回路は、整合回
路２０と、高周波コイルから真空容器に高周波電流が流
れるのを防止するようにバラン回路２１とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ、液
晶ディスプレイプ用ガラス基板、切削工具、並びに磁気
記録媒体のような被処理体の表面を、プラズマを利用し
て処理、例えば、エッチング、成膜、コーティング、ア
ッシング、するためのプラズマ処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、このようなプラズマ処理装置の代
表的なものとして、高周波コイルによる高周波放電によ
り処理ガスのプラズマを発生させる装置が知られてい
る。そして、このような誘導型のプラズマ処理装置は、
高周波コイルが真空容器の外に配置されている形式のも
のと、中に配置されている形式のものとに大別されてい
る。前者は、真空容器を誘電体で形成するか、または、
金属のような導電体で形成した場合には、真空容器と高
周波コイルとの間に絶縁のための誘電体層を介在させる
必要がある。この結果、高周波コイルとプラズマとの間
には、真空容器が存在するので、これらの間の結合は弱
くなり、プラズマ発生効率は低くなる。また、上述した
ように、真空容器を誘電体で形成したり、例え金属で形
成しても、誘電体層を必要としたりして、経済的ではな
い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一方、高周波コイルを
真空容器内に配置した形式のものは、上記欠点が生じな
い。しかし、高周波コイルに沿って高周波的に生じる電
圧降下により、真空容器と高周波コイルとの間に電圧が
誘起され、この結果、一部の高周波電流が高周波コイル
から真空容器に流れてしまう。このような電流は常時一
定ではなくプラズマ処理中に変動するのでプラズマも、
この電流により不安定になり、プラズマ密度が均一では
なくなる。従って、被処理体の均一な処理が行われず、
例えば、成膜の場合には、不均一な膜厚となる。また、
このような真空容器に流れる高周波電流により発生され
るイオン等により真空容器の内面がスパッターされて、
スパッター物質、粒子がプラズマ中に混入し、プラズマ
処理の純度が低下する。

【０００４】従って、本発明は上記事情に基づいて案出
されたものであり、本発明の目的は、高周波コイルを真
空容器内に設けた形式でありながら、高周波コイルから
真空容器に高周波電流が流れるのを防止して、均一かつ
不純物の混入の無い処理を被処理体に対して行うことが
できるプラズマ処理装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の一態様に係わる
プラズマ処理装置は、プラズマを使用して処理される被
処理体が収容され、少くとも一部が導電性材料で形成さ
れた真空容器と、この容器中に処理ガスを供給する手段
と、この真空容器内に配設され、前記処理ガスのプラズ
マを発生させる高周波コイルと、この高周波コイルに高
周波電流を供給する給電回路とを具備し、この給電回路
は、高周波コイルから真空容器に高周波電流が流れるの
を防止するようにバラン回路を有することを特徴とす
る。

【０００６】好ましくは、高周波コイルが、真空容器内
に発生されるプラズマに晒されてコイルがプラズマによ
り生成された粒子によりスパッターされるのを防止する
ように、セラミック製の鞘で覆われている。この結果、
より均一で不純物の混入の無い処理を被処理体に対して
行うことができる。また、高周波コイルの寿命も長くな
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施例に係わる
プラズマ処理装置を添付図面を参照して説明する。図
中、符号１０は、ステンレススチール、アルミ等の金属
よりなる導電性材料で形成された真空容器を示す。この
真空容器１０の周壁の一部には、図示しない処理ガス
源、例えば、エッチングガス源に接続されて、真空容器
１０内に処理ガスを供給するガス供給ポート１１が設け
られている。また、真空容器１０の底壁の内面には、電
気絶縁板１２が装着されており、この上には、被処理
体、例えば、半導体ウエハ１３を載置するためのサセプ
タ１４が真空容器１０とは電気的に絶縁されて設けられ
ている。また、真空容器１０の底壁には、図示しない真
空装置に接続されて、真空容器内を一定の圧力に減圧可
能な排気ポート１５が設けられている。そして、真空容
器１０内のサセプタ１４の上方には、これと同軸的に、
高周波コイル１６が配設されている。この高周波コイル
１６は、後で詳述する給電回路１７を介して、高周波電
源１８に接続されている。この高周波電源１８は、例え
ば、１３．５６ＭＨｚの高周波電流を高周波コイル１６
に供給して、真空容器１０内の半導体ウエハ１３の上方
に処理ガスのプラズマを発生させる。

【０００８】前記高周波コイル１６は、好ましくは、金
属フレキシブル・チューブや網組線のような可撓性のあ
る部材により形成された１ターンのコイルにより構成さ
れており、図３に示すように中空となっている。この高
周波コイルは、真空容器１０内では、処理ガスに直接晒
されないようにセラミックで形成された鞘１９で覆われ
ている。換言すれば、処理容器１０内には、サセプタ１
４と同軸的に鞘１９が配設されており、この鞘１９中に
高周波コイルが挿入されている。この、セラミック製の
鞘１９は、例えば、溶融石英やアルミナのように、化学
的に安定でかつイオン衝撃によるスパッタリング率の低
い材料で、好ましくは、形成されている。このようなセ
ラミック製の鞘１９中に、高周波コイル１６を収容する
ためには、例えば、上述したように、高周波コイル１６
を可撓性のある部材で構成し、予め形成された鞘１９に
高周波コイル１６を挿入しても、また、高周波コイル１
６の表面にセラミック材を塗布し、これを焼結させるよ
うにしても良い。この鞘１９は高周波コイル１６と接触
していると放電が生じて破損する恐れがあるので、好ま
しくは、これの内面が高周波コイル１６の外面と接触し
ないように、鞘１９の内径は、高周波コイル１６の外形
よりも少し大きく設定されている。この好ましい実施の
形態では、使用中に高周波コイル１６は、これが過度に
加熱されるのを防止するために、上述したように中空と
なっており、この中を冷媒、例えば冷却水が循環可能と
なっている。このような冷媒は、高周波コイル１６と鞘
１９との間の間隙を流すようにしても良いし、また、併
用しても良い。

【０００９】このような構成のプラズマ処理装置におい
ては、例えば、処理ガスとしてエッチングガスを減圧し
た真空容器１０内に供給し、高周波コルル１６に高周波
電流を流すことにより、エッチングガスによるプラズマ
が半導体ウエハ１３の上方に発生され、このプラズマに
より生成されたイオン、ラジカル等によりウエハのエッ
チングが行われる。

【００１０】尚、本発明のプラズマ処理装置として、エ
ッチング装置を例として説明したが、他の装置、例え
ば、成膜、コーティング、もしくはアッシングのための
装置として適用できる。

【００１１】前記給電回路１７は、図４に示すように、
後段側が前記高周波コイル１６に接続された整合回路２
０と、この整合回路２０の前段側と高周波電源１８との
間に接続されたバラン回路２１とにより構成されてい
る。この整合回路２０は、この分野では良く知られた構
成をしており、夫々がコイルと可変容量とを有する入力
ライン２２ａと、出力ライン２２ｂとを有し、高周波電
源１８から供給される高周波電流は、矢印で示すよう
に、入力ライン２２ａから高周波コイル１６を通って出
力ライン２２ｂに流れる。前記バラン回路２１は、図５
に示すように、リング状の磁性体２３と、この磁性体２
１に巻回された一次コイル２４ａと二次コイル２４ｂと
からなっている。これらコイル２４ａ，２４ｂは、一次
コイル２４ａを流れる電流と、二次コイル２４ｂを流れ
る電流とが、磁気回路中に作る磁場が互いに打ち消す合
うように、ほぼ同じ巻き数で反対方向に巻かれている。
これら一次コイル２４ａ並びに二次コイル２４ｂの後端
側は高周波電源１８に接続され、また、前端側は、夫々
入力ライン２２ａ並びに出力ライン２２ｂに接続されて
いる。

【００１２】このような構成の装置において、図４に示
すように、高周波コイル１６に流入する電流をＩ₁ 、高
周波コイル１６から流出する電流をＩ₂ 、そして、高周
波コイル１６から真空容器１０に流れる電流Ｉ₃ とし、
高周波電流のバランスを考えると次式が成立する。

【００１３】Ｉ₁ ＝Ｉ₂ ＋Ｉ₃ そこで、バラン回路２１が高周波電源１８と、整合回路
２０との間に設けられていることにより、若し、Ｉ₃ ≠
０なら、一次コイル２４ａと二次コイル２４ｂとが作る
インピーダンスが大きくなり、コイル電流は小さくな
る。Ｉ₃ ＝０の場合に、このインピーダンスが最小とな
り、Ｉ₁ ＝Ｉ₂ が成り立つ。即ち、高周波コイル１
６と真空容器１０の周壁との間の放電が押さえられる。
従って、均一で安定なプラズマが得られ、また、真空容
器１０の内周面のスパッターによる不純物の発生も押さ
えることができる。尚、上記実施例では、高周波コイル
として１ターンのものを例にして説明したが、複数のタ
ーンのものでも、また、他の形状のものでも良い。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わるプ
ラズマ処理装置においては、給電回路にバラン回路を付
加することにより、高周波コイルを真空容器内に配設し
ても、このコイルから真空容器に流れる高周波電流の発
生を防止することができる。このために、真空容器内に
発生させたプラズマの、上記高周波電流による密度の不
均一を防止することができて、均一なプラズマを発生さ
せることができる。また、高周波電流による真空容器の
内周面でのスパッタリングを防止できるので、不純物の
発生がない。従って、高品質のプラズマ処理を被処理体
にすることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係わるプラズマ処理装
置を概略的に示す図である。

【図２】図１に示す装置を２−２線方向から見た断面図
である。

【図３】図２の３−３線に沿う断面図である。

【図４】本発明のプラズマ処理装置の特に給電回路を示
す図である。

【図５】本発明のに係わる給電回路で使用されているバ
ラン回路の具体例を示す図である。

【符号の説明】

１０…真空容器、１３…半導体ウエハ、１６…高周波コ
イル、１７…給電回路，１８…高周波電源、１９…セラ
ミック製の鞘、２０…整合回路、２１…バラン回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０１Ｌ 21/31 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｂ (72)発明者本多祐二千葉県四街道市四街道1533−29 (72)発明者荒木智幸東京都江東区大島４−１−４−216

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラズマを使用して処理される被処理体
が収容され、少くとも一部が導電性材料で形成された真
空容器と、この容器中に処理ガスを供給する手段と、こ
の真空容器内に配設され、前記処理ガスのプラズマを発
生させる高周波コイルと、この高周波コイルに高周波電
流を供給する給電回路とを具備し、この給電回路は、高
周波コイルから真空容器に高周波電流が流れるのを防止
するようにバラン回路を有することを特徴とするプラズ
マ処理装置。
【請求項２】前記高周波コイルが、真空容器内に発生
されるプラズマに晒されるのを防止するように、セラミ
ック製の鞘で覆われていることを特徴とする請求項１の
プラズマ処理装置。