JPS6214431A

JPS6214431A - プラズマ処理装置

Info

Publication number: JPS6214431A
Application number: JP15315985A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Kurisaki; 栗崎　哲雄
Original assignee: Tokuda Seisakusho Co Ltd
Current assignee: Tokuda Seisakusho Co Ltd
Priority date: 1985-07-11
Filing date: 1985-07-11
Publication date: 1987-01-23
Also published as: JPH051976B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は、磁場を利用したプラズマ処理装置に係わり、
特に電極構造の改良をはかったプラズマ処理装置に関す
る。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近年、半導体ウニへ等の被処理物をエツチングするもの
として、放電プラズマを利用した各種のエツチング装置
が用いられている。さらに、被処理物上に磁場を印加し
てマグネトロン放電を生起することにより、エッチレー
トの向上をはかったエツチング装置も開発されている。

第５図にこの種の装置の概略構成を示す。図中１０は真
空処理室であり、この処理室１０内にはガス導入管１１
から所定のエツチングガスが供給される。そして、処理
室１０内のガスはガス排気口１２から排気されるものと
なっている。処理室１０の底部には、絶縁環１３を介し
て電極２０が設置されている。この電極２０は、内部に
冷媒の流路２８を備えたもので、その上面（表面側）に
載置される被処理物３０を冷却するものとなっている。

また、前記処理室１０の上壁１４は前記電極２０の対向
電極として作用するもので、該上壁１４は接地されてい
る。電極２０には、マツチング回路４０を介して高周波
電源５０が接続され、電極２０に例えば１３．５６　［
ＭＨｚ］の高周波電力が印加される。また、電極２０の
下方（裏面側）には、前記被処理物３０の表面上に磁場
を印加するための磁場発生器６０が配置されている。

上記構成のエツチング装置では、処理室１０内にエツチ
ングガスを導入すると共に、電極２０に高周波電力を印
加することにより、電極２０と上壁１４との間にグロー
放電が生起し、これにより放電プラズマが生成される。

さらに、磁場発生器６０による磁場のためにマグネトロ
ン放電が生起されることになり、上記プラズマ密度は極
めて高いものとなる。そして、このプラズマ（例えばプ
ラズマ中のイオン）により、被処理物３０が高速でエツ
チングされることになる。

しかしながら、この種の装置にあっては次のような問題
があった。即ち、第６図（ｃ）に示す如く電極２０の内
部に冷媒の流路２８．が形成されているため、被処理物
３０上に現われる磁界強度は同図（ｂ）に示す如き分布
となる。このとき、被処理物３０のエツチング均一性は
、被処理物３０の直径の範囲で磁界強度分布に対応し、
磁界分布が増強された形となり、第６図（ａ）に示す如
き分布となる。

エツチング装置におけるエツチング均一性は、エツチン
グ形状と並んで重要な問題である。磁場を利用したエツ
チング装置においては、磁場発生器６０により供給され
る磁場が均一であったとしても、電極２０を介して被処
理物３０の表面に現われる磁界強度分布は第６図（ｂ）
に示す如くなり、これは電極形状に起因する。即ち、電
極２０は、その内部に冷却のための空間である冷媒流路
２８を備えており、全体は銅等の同一材料で構成されて
いる。従って、磁場発生器６ｏの表面がら、被処理物３
０の表面に至る間の電極構成材料の厚みｈｌに被処理物
面内りにおいて差が生じることになる。冷媒流路２８の
形成された部分は、他の部分の電極構成材料の厚みｈｌ
に対して（ｈ＋　−ｈｚ）と小さくなり、これにより表
面磁場が前記したように不均一となる。そして、表面磁
場の不均一性はエツチング均一性の低下を招くことにな
る。さらに、この不均一性は、磁場供給に移動磁界を用
いると、電極材料内部に発生する渦電流により、より一
層激しくなると云う問題があった。

なお、上記の問題はエツチング装置に限らず、スパッタ
リング装置、その他磁場を利用したプラズマ処理装置に
ついて同様に言えることであり、この種の装置では被処
理物の表面に現われる磁場の均一性を確保することが、
その特性上極めて重要であった。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、被処理物の表面に現われる磁場の均一
性の向上をはかり得、エツチングやスパッタリング等の
均一性の向上に寄与し得るプラズマ処理装置を提供する
ことにある。

〔発明の概要〕

本発明の骨子は、電極構造の改良により、被処理物の表
面上に均一磁場を形成することにある。

即ち本発明は、被処理物を収容する処理室と、この処理
室内に所定のガスを導入すると共に、該処理室内のガス
を排気する手段と、冷却機構が設けられその表面側に上
記被処理物を載置する電極と、上記電極に高周波電力を
印加する高周波電源と、上記電極の裏面側から上記被処
理物上に磁場を印加する磁場発生器とを備えたプラズマ
処理装置において、前記電極の材料を、前記被処理物が
載置される部分と前記冷却機構を形成する部分とで異な
らせるようにしたものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、電極の被処理物が載置Δ右る部分と冷
媒流路等を形成する部分との材質を異にすることによっ
て、被処理物表面上に現われる磁場強度分布を均一化す
ることができる。具体的には、被処理物が載置される部
分は熱伝導性が良い材料とし、冷媒流路等を形成する部
分は上記被処理物載置部分よりも電気抵抗の大きい材料
とすることにより、冷媒流路形成部分の材料厚みによる
被処理物表面磁場の変化を少なくすることができる。従
って、エツチングやスパッタリング等の均一性の向上を
はかり得る。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

ここでは、エツチング装置を例にとって説明する。エツ
チング装置の基本的構成は前記第１図と同様であり、本
実施例がこれと異なる点は電極２０の構成にある。即ち
、本実施例に用いた電極２０は、第１図に示す如く２種
の材料で構成されている。被処理物３０の載置される部
分は第１の板体２１で形成され、この板体２１は冷却効
果等を考慮して銅或いはアルミニウムを含む材料で形成
されている。また、冷却機構を形成する部分は、上面に
複数の溝（冷媒流路）２３を設けた第２の板体２２で構
成され、この板体２２は第１の板体２１の下面に取着さ
れている。なお、この取着には、溶接或いはロウ付は等
の手法を用いればよい。

また、第２の板体２２は、第１の板体２１を形成する材
料よりも電気抵抗の大きな材料、例えばステンレスやセ
ラミックス等で形成されている。

かかる構造の電極においては、被処理物３０は銅或いは
アルミニウムからなる第１の板体２１に直接接触し、そ
の裏面から冷却水等の冷却用媒体が熱を奪ってくれるの
で、被処理物３ｏの冷却効果は損われない。さらに、磁
場の均一性が電極全体を銅等の単一材料で構成していた
従来の電極に対し大幅に向上される。即ち、移動磁界に
より発生する渦電流は電極を構成する材料の電気抵抗に
よって決まり、電気抵抗が小さい材料程渦電流が大きく
、この渦電流により被処理物の表面に現われる磁場は小
さくなる。そこで、電極２０をステンレス、セラミック
ス等の電気抵抗が大きく渦電流の発生し難い材料で構成
することにより、冷却等の目的でその厚さに変化する部
分があっても、電極に対し一様な磁場が供給され、その
結果被処理物の表面には均一な磁場が現われる。

ここで、磁場分布が均一化される理由について第２図を
参照して、更に詳しく説明する。まず、第２図（ｃ）に
示す如く第１の板体２１の厚みをｄｓ、第２の板体２２
の厚みをｄＧ、溝２３の深さをｈ２とする。磁場発生器
６０による磁界は上記第１及び第２の板体２１，２２を
介して被処理物３０の表面上に印加される。このとき、
第１の板体２１の電気抵抗は小さく、渦電流が大きくな
り、この板体２１の磁場強度に与える影響は大きい。と
ころが、第１の板体２１は均一な厚みであるから、この
板体２１により減少する磁場強度は面内均−である。

一方、第２の板体２２には厚さｄＧの部分と厚さくｄｓ
−ｈ２）の部分とがあり、この厚みの差は磁場強度に影
響を与える。ところが、第２の板体２２は電気抵抗の大
きい材料で形成されているので、この板体２２を通るこ
とによる磁界強度の低下は極めて小さい。従って、第１
及び第２の板体２１，２２を介して被処理物３００表面
上に印加される磁場の分布は、第２図（ｂ）に示す如く
略均−なものとなる。そして、磁場強度が均一化される
ことから、被処理物３０のエツチング均一性も、第２図
（ａ）に示す如く良好なものとなる。

かくして本実施例によれば、被処理物３０の表面に均一
な磁場を印加することができ、これによりエツチング速
度の均一性向上をはかり得る。また、従来装置に比して
、電極構造を改良するのみの簡易な構成で実現できる等
の利点がある。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。例えば、前記電極を構成する第１及び第２の板体の
取着手段としては、第３図に示す如く第２の板体２２の
上面にＯリング２４及びネジ穴２５等を設け、各板体２
１，２２をネジの締結により一体化するようにしてもよ
い。また、電極は２つの部材からなるものに限らず、第
４図に示す如く３つの部材で形成してもよい。即ち、第
２の板体２２の上面に凹部２６を形成し、この凹部２６
に冷却等の空間を形成するための流路分離板２７を配置
することも可能である。この場合も含めて、第１の板体
以外の部分の構造に制限はなく、その材質が第１の板体
に比して電気抵抗が大きく渦電流が発生し難いものであ
ればよい。また、被処理物が載置される部分（第１の板
体）としては、電気抵抗が小さく熱伝導性の良いものが
望ましい。また、実施例ではエツチング装置を例にとり
説明したが、本発明はエツチング装置に限らずスパッタ
リング装置、さらに放電プラズマを利用した各種の装置
に適用することが可能である。その他、本発明の要旨を
逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に使用した電極の概略構成を
示す断面図、第２図は上記電極を用いたエツチング装置
の作用を説明するための模式図、第３図及び第４図はそ
れぞれ変形例を示す断面図、第５図は従来のエツチング
装置を示す概略構成図、第６図は上記従来装置の問題点
を説明するための模式図である。１０・・真空処理装置、２０・・・電極、２１・・・第
１の板体、２２・・・第２の板体、２３・・・冷媒流路
、２４・・・０リング、２５・・・ネジ穴、２６・・・
流路分離板、３０・・・被処理物、４０・・・マツチン
グ回路、５０・・・高周波電源、６０・・・磁場発生器
。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図第３図第４図第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被処理物を収容する処理室と、この処理室内に所
定のガスを導入すると共に、該処理室内のガスを排気す
る手段と、冷却機構が設けられその表面側に上記被処理
物を載置する電極と、上記電極に高周波電力を印加する
高周波電源と、上記電極の裏面側から上記被処理物上に
磁場を印加する磁場発生器とを備えたプラズマ処理装置
において、前記電極は前記被処理物が載置される部分と
前記冷却機構を形成する部分との材質を異にするもので
あることを特徴とするプラズマ処理装置。
（２）前記電極は、前記被処理物が載置される第１の板
体と、冷媒流路が設けられ上記第１の板体の裏面側に取
着された第２の板体とからなるもので、第２の板体は第
１の板体よりも電気抵抗が大きいものであることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載のプラズマ処理装置。
（３）前記第１の板体として銅或いはアルミニウムを用
い、前記第２の板体としてステンレンス鋼或いはセラミ
ックスを用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載のプラズマ処理装置。