KR0159178B1 - 플라즈마처리 장치와 플라즈마처리 방법 - Google Patents

플라즈마처리 장치와 플라즈마처리 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR0159178B1
KR0159178B1 KR1019950028754A KR19950028754A KR0159178B1 KR 0159178 B1 KR0159178 B1 KR 0159178B1 KR 1019950028754 A KR1019950028754 A KR 1019950028754A KR 19950028754 A KR19950028754 A KR 19950028754A KR 0159178 B1 KR0159178 B1 KR 0159178B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
plasma
high frequency
magnetic field
wall
cooling
Prior art date
Application number
KR1019950028754A
Other languages
English (en)
Other versions
KR960026342A (ko
Inventor
이시마루 야스시
Original Assignee
세끼사와 다다시
후지쓰 가부시끼가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 세끼사와 다다시, 후지쓰 가부시끼가이샤 filed Critical 세끼사와 다다시
Publication of KR960026342A publication Critical patent/KR960026342A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR0159178B1 publication Critical patent/KR0159178B1/ko

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065Plasma etching; Reactive-ion etching
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/32458Vessel
    • H01J37/32522Temperature
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)

Abstract

저압으로 고밀도 플라즈마를 발생시키고 또한 진공벨쟈의 내면이 플라즈마에 의해서 스퍼터링 또는 에칭되는 것을 억제할 수 있는 플라즈마처리 장치를 제공한다. 측벽을 가지고 내부를 진공배기가능한 처리 용기와, 처리용기의 외부에 배치되고, 처리용기내에 고주파자장을 여기하여 유도결합에 의한 플라즈마를 발생하기 위한 자장발생수단과 처리용기내에 배치되고, 처리대상 기판을 재치하기 위한 재치대를 가지고, 처리용기는 플라즈마가 발생하는 공간근방의 측벽을 냉각하기 위한 냉각수단을 포함한다.

Description

플라즈마처리 장치와 플라즈마처리 방법
제1도는 본 발명의 실시예에 의한 플라즈마처리 장치의 단면도.
제2도는 제1도에 표시한 플라즈마처리 장치의 차폐판의 사시도.
제3도는 제1도에 표시한 플라즈마처리 장치의 진공벨쟈(belljar)와 외부벨쟈와의 간극부를 확대한 단면도.
제4도는 종래예에 의한 플라즈마처리 장치의 단면도.
본 발명은 플라즈마처리 장치에 관하고, 특히 유도결합에 의해서 플라즈마를 발생하고, 플라즈마의 에너지를 이용하여 기판표면을 플라즈마처리 하는 플라즈마처리 장치에 관한 것이다.
근년, 반도체 집적회로의 고집적화를 수반하여, 회로의 배선폭은 점점 가늘어지고, 단위면적당의 배선밀도는 커지고 있다. 기판표면을 레지스트패턴으로 덮어서 플라즈마에칭하는 경우, 배선폭이 비교적 큰 경우에는 배선간의 스페이스도 넓게 레지스프패턴의 개구부에 경사지게 입사한 이온등도 개구부 저면에 노출한 기판표면에 충돌한다.
그러나, 배선폭이 가늘어지면 배선사이의 스페이스도 좁아지고 경사지게 입사한 이온등은 레지스트패턴이 개구부 측면에 충돌하여 기판표면까지 도달하지 않게되는 확률이 높아진다. 이 때문에, 스페이스폭이 좁아지면 스페이스폭이 넓은 부분에 비하여 에칭레이트가 저하하는 마이크로로딩 효과가 현저하게 되어 간다.
마이크로로딩 효과의 영향을 억제하기 위해서는, 경사지게 입사하는 이온등의 수를 감소시키면 된다. 이 때문에, 에칭시의 분위기 압력을 저하하는 것이 유효하다.
그리하여, 저압력하에서도 안정하여 플라즈마를 발생할 수 있는 유도결합형의 플라즈마처리가 주목되어 있다.
제4도를 참조하여, 종래의 유도결합형 플라즈마처리 장치에 대하여 설명한다.
제4도는 종래의 유도결합형 플라즈마처리 장치의 개략을 표시한 단면도이다. 챔버 100과 진공벨쟈 101에 의해서 진공배기가능한 처리공간이 화정(畵定)되어 있다. 진공벨쟈 101의 주위에는 고주파코일 102가 감겨져 있다. 고주파코일 102에는 고주파전원 104에서 매칭(matching)회로 103을 통하여 고주파 전류가 공급된다.
챔버 100의 측벽에는 처리공간내에 처리 가스를 공급하기 위한 처리가스 공급공 106과 처리공간내를 배기하기 위한 배기공 107이 설치되어 있다.
챔버 100의 저면에는 플라즈마처리중에 상면에 처리대상 기판 108을 재치(載置)하기 위한 재치대(載置台) 109가 배치되어 있다. 재치대 109에는 고주파전원 111에서 매칭회로 110을 통하여 고주파전압이 인가된다.
처리가스 공급공 106에서 처리가스를 공급하고, 고주파코일 102에 고주파전류를 흘리면 진공벨쟈내의 공간에 고주파 자장이 여기되고, 유도결합에 의해서 플라즈마 105가 발생한다.
이 플라즈마중의 이온이 재치대 109에 인가된 고주파전압에 의해서 기판 108의 표면방향에 향하는 힘을 받는다. 기판 108의 표면근방에 수송된 이온 또는 수송도중에 중성이 된 라디칼이 기판표면에 작용한다.
제4도의 종래예에 의한 플라즈마처리 장치에서는 코일 102의 근방에서 발생한 플라즈마중의 이온 또는 라디칼에 의해서 진공 벨쟈 101의 내면이 스퍼터링된다. 또, 진공벨쟈의 재료와 화학반응하는 처리가스를 사용하는 경우에는 벨쟈의 내면이 에칭된다.
진공벨쟈 101의 내면이 스퍼터링 또는 에칭되면, 벨쟈의 재료중에 포함되어 있던 불순물, 또는 벨쟈에서 발생한 가스가 플라즈마중에 혼입하여 버린다. 플라즈마중에 혼입한 불순물은 처리대상기판 108에 악영향을 미친다.
진공벨쟈의 성능을 보증하고, 불순물의 발생을 방지하기 위해서는 정기적으로 벨쟈를 교환할 필요가 있다. 이 때문에, 운전비용이 높아진다.
본 발명의 목적은 진공벨쟈의 내면이 플라즈마에 의해서 스퍼터링 또는 에칭되는 것을 억제할 수 있는 플라즈마처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 플라즈마처리 장치는 측벽을 가지고 내부를 진공배기 가능한 처리용기와 상기 처리용기의 외부에 배치되고, 상기 처리용기내에 고주파자장을 여기하여 유도결합에 의한 플라즈마를 발생하기 위한 자장발생 수단과, 상기 처리용기내에 배치되고, 처리대상 기판을 재치하기 위한 재치대를 가지고, 상기 처리용기는 상기 플라즈마가 발생하는 공간근방의 측벽을 냉각하기 위한 냉각수단을 포함한다.
상기 냉각수단을 내벽과 외벽을 포함하여 구성되고 그 사이에 기밀(氣密)한 간극을 화정하는 이중벽과, 상기 간극에 냉각기체를 도입하기 위한 냉각기체도입 수단과 상기 간극에서 냉각기체를 배출하기 위한 냉각기체 배출수단을 포함하여 구성하여도 좋다.
상기 자장발생수단이 고주파자장과 수반하여 고주파 전계를 발생하는 경우에, 상기 고주파 전계를 차폐하기 위한 차폐판을 상기 간극내에 배치하여도 좋다.
상기 이중벽의 내벽 및 외벽을 중심측이 거의 연직방향에 따른 원통상형상부분을 가지도록 구성하고, 상기 이중벽에 의해서 화정된 간극내에 상기 냉각기체를 상기 원통상형상부분에 따라 나선상으로 수송하기 위한 유도로를 화정하고, 상기 냉각기체도입 수단은 상기 유도로의 하방에서 냉각기체를 도입하고, 상기 냉각기체 배기수단은 상기 유도로의 상방에서 냉각기체를 배출하도록 하여도 좋다.
상기 차폐판의 상기 이중벽의 내벽측의 면에 그 내벽의 외면에 거의 도달하는 돌기부분을 형성하고, 상기 이중벽의 내벽의 외면과 상기 차폐판이 상기 유도로의 수평방향의 위치를 화정하고, 상기 차폐판에 형성된 돌기부분이 상기 유도로의 연직방향의 위치를 화정하도록 하여도 좋다.
상기 차폐판에는 상기 고주파자기의 방향과 거의 평행으로 복수의 슬릿을 설치하는 것이 바람직하다.
상기 재치대를 상기 플라즈마가 발생하는 공간외에 배치하여도 좋다.
본 발명의 플라즈마처리 방법은 원통상의 냉매를 통하여 에천트가스에 고주파자장을 인가하고, 유도결합 플라즈마를 발생시키는 공정과, 상기 플라즈마에서 떨어진 위치에 처리대상물을 배치하고 에칭하는 공정을 포함한다.
상기 플라즈마를 발생하는 공정에서, 상기 냉매가 없는 상태에서 고주파자장의 인가를 개시하여 플라즈마를 발생시키는 공정과, 상기 냉매를 통하여 고주파자장을 인가를 계속하고, 상기 플라즈마를 유지하는 공정을 실시하는 것이 바람직하다.
냉각수단에 의해서 플라즈마가 발생하는 공간근방의 처리용기측벽을 냉각할 수가 있다. 처리용기측벽이 냉각되면, 측벽내면과 플라즈마중의 이온등과의 화학반응이 억제된다. 이 때문에, 측벽의 내면이 에칭되기 어렵게 된다.
자장발생수단에서 발생하는 고주파전계를 차폐판으로 차폐하면 처리용기측벽의 내면근방에 고주파전계가 침입하지 않게 된다. 고주파전계의 침입을 방지하면 처리용기측벽의 내면근방에 플라즈마중의 이온등이 끌어 당겨지지 않게 되고, 처리용기측벽의 내면이 스퍼터링되기 어렵다.
이와 같이, 처리용기내면이 에칭 또는 스퍼터링되기 어렵게 되므로, 에칭 또는 스퍼터링된 부분을 교환하는 빈도를 저감할 수가 있다. 이에 의해서, 플라즈마처리장치의 운전비용의 저하가 기대된다. 또, 처리용기측벽에 포함되어 있던 불순물등이 플라즈마중에 혼입하는 것을 억제할 수가 있다. 플라즈마중의 불순물이 저감하기 때문에, 불순물의 원인이 되는 반도체 장치의 신뢰성 저하 및 비율저하를 방지할 수가 있다.
차폐판이 이중벽에 의해서 화정된 냉각기체용 간극내에 배치되어 있기 때문에, 공간을 유효하게 이용되고 자장발생수단과 플라즈마발생공간과의 거리를 짧게 할 수가 있다. 자장발생수단과 플라즈마발생공간과의 거리가 축소함으로써, 플라즈마발생효율을 높게 할 수가 있다.
냉각매체를 흘리는 간극내에 나선상의 유도로를 화정하고, 이 유도로에 따라 냉각매체를 흘림으로써, 처리용기측벽을 효율적으로 또한 거의 균일하게 냉각할 수가 있다. 간극내에 배치한 차폐판에 돌기부분을 설치함으로써, 용이하게 유도로를 화정할 수가 있다.
플라즈마 발생공간에 고주파자장을 여기하면, 고주파자장에 수직의 면내에 고주파자장을 둘러싸는 원주방향의 기전력이 발생한다. 차폐판에 슬릿을 설치함으로써, 이 기전력에 의해서 흐르는 전류를 저지할 수가 있다. 고주파자장에 의한 유도전류가 저지되므로 효과적으로 플라즈마를 발생할 수가 있다.
처리대상기판을 재치하는 재치대를 플라즈마 발생공간외에 배치하면, 기판표면에 직접 플라즈마가 접촉하지 않게 된다. 이 때문에, 플라즈마에 의해서 기판표면이 받는 손상을 억제할 수가 있다.
냉각매체가 없는 상태에서 플라즈마를 발생하고, 그 후 냉각매체를 흘리면, 보다 안정되게 플라즈마를 발생할 수가 있다.
[실시예]
제1도를 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 플라즈마처리 장치에 대하여 설명한다.
제1도는 실시예에 의한 플라즈마처리 장치의 단면도를 표시한다. 상기에 원형의 개구부 10을 가지는 챔버 1과 개구부 10을 막도록 배치된 원통상측벽을 가지는 진공벨쟈 2에 의해서 기밀처리공간이 화정되어 있다.
챔버 1의 개구부 10의 주위는 측벽과 독립하게 성형된 상면부재 3으로서 구성되어 있다. 상면부재 3은 O링 4에 의하여 측벽과 기밀하게 접속되어 있다. 상면부재 3에는 개구부의 주위를 둘러싸는 가스유로 5가 형성되어 있다. 가스유로 5는 개구부 10의 내주면의 원주방향에 따라 형성된 개구를 가지고, 또 처리가스 도입관 6을 통하여 상면부재 3의 외부로 도출(導出)되어 있다. 처리가스 도입관 6 및 가스유로 5를 통하여 처리공간내에 처리가스를 공급할 수가 있다.
상면부재 3과 진공벨쟈 2와의 접속면은 O링 7에 의해서 기밀성이 유지되어 있다.
진공벨쟈 2는 그 하단 플랜지가 원환상(圓環狀)부재 11에 의해서 압압되어 상면부재 3에 고정되어 있다. 진공벨쟈 2의 하단 플랜저부의 상면과 원환상부재 11과의 접합면은 O링 12에 의해서 기밀성이 유지되어 있다.
진공벨쟈 2를 덮도록 원통상측벽을 가지는 외부벨쟈 20이 배치되어 있다. 진공벨쟈 2의 외면과 외부벨쟈 20의 내면과의 사이에는 일정의 간극 30이 화정되어 있다.
외부벨쟈 20은 그 하단 플랜지부가 원환상부재 15에 의해서 압압하여 원환상부재 11에 고정되어 있다. 외부벨쟈 20의 하단 플랜지부의 하면과 원환상부재 11과의 접합면은 O링 13에 의해 기밀성이 유지되어 있다.
원환상부재 11의 내주면은 외부벨쟈 20의 내주면과 거의 같은 정으로 되고, 진공벨쟈 2의 외주면과의 사이에 외부벨쟈 20과 함께 간극 30을 화정하여 있다. 원환상부재 11에는 그 내주면과 외주면과를 연락하는 냉각매체공급관 14가 설치되어 있다. 냉각매체공급관 14를 통하여 간극 30내에 냉각매체를 공급할 수가 있다.
외부벨쟈 20의 상부에는 냉각매체배출관 21이 접촉되어 있고, 간극 30내의 냉각매체를 외부로 배출할 수가 있다.
외부벨쟈 20의 원통상의 외주면에 따라, 외주면과 중심축을 공유하도록 코일 40이 감겨져 있다. 코일 40은 테플론등의 절연체로서 되는 지지부재 41에 의해서 소정의 위치에 지지되어 있다. 코일 40에는 고주파 전원 43에서 매칭회로 42를 통하여 고주파전류가 공급된다. 예를들면, 주파수 13.56MHz의 고주파 전류가 공급된다. 코일 40의 일단은 접지되어 있다.
코일에 고주파 전류를 흘림으로써 진공벨쟈 2내의 공간에 도면의 종방향의 고주파자장이 여기된다. 이 고주파 자장에 의해서 진공 2내의 공간에 중심축의 주위에 원주방향의 전계가 발생한다. 이 전계에 의해서 유도결합형이 플라즈마 44가 형성된다.
간극 30의 내부에는 적어도 코일 40의 상단보다 약간 상방에서 하단보다 약간 하방에 걸쳐 차폐판 50이 배치되어 있다. 차폐판 50은 접지되어 있다. 차폐판 50의 상세한 구성은 후에 제2도 및 제3도를 참조하여 설명한다.
챔버 1내의 하방에는 처리대상기판 70을 재치하기 위한 재치대 60이 배치되어 있다. 재치대 60의 상면에는 정전척(chuck)이 설치되어 있고, 처리대상 기판 70을 정전흡착할 수가 있다. 재치대 60은 도전성재료에 의해서 형성되어 있고, 고주파전원 62에서 매칭회로 61을 통하여 예를들면, 100∼200kHz의 고주파전압이 인가된다. 또, 재치대 60내에는 히터 및 냉각유로가 설치되어 있고, 처리대상기판 70을 가열 또는 냉각할 수가 있다.
챔버저면에는 처리공간을 진공배기하기 위한 배기공 63이 설치되어 있다. 처리가스 도입관 6에서 처리공간내에 일정유량이 처리가스를 공급하고, 배기공 63으로 부터의 배기유량을 조정함으로써, 처리 공간내를 일정의 압력으로 보지할 수가 있다.
다음에, 제1도에 표시하는 플라즈마 처리장치가 5인치 웨이퍼용인 경우의 구성부분의 재료 및 치수의 일예에 대하여 설명한다.
진공벨쟈 2와 외부벨쟈 20은 예를들면 석영유리로 형성된다. 챔버 1은 예를들면 알루미늄으로 형성된다. 차폐판 50는 A1등의 상자성 도전재료로서 형성된다. 코일 40의 권수는 예를들면 2회이다.
진공벨쟈 2의 원통상측벽의 내경은 254㎜, 외경은 262㎜, 간극 30의 두께는 3㎜, 외부벨쟈 20의 두께는 3㎜이다. 진공벨쟈 2의 높이는 약 250㎜이다.
챔버 1의 측벽의 외부면은 일변의 길이가 460㎜의 정방형단면을 가지는 사각주(四角柱)형상이고, 측벽의 내주면은 내경 420㎜의 원통상형상이다. 재치대 60은 직경 280㎜의 원반상(圓盤狀)형상이다.
다음에, 제2도, 제3도를 참조하여, 차폐판 50의 구성에 대하여 설명한다.
제2도는 차폐판 50의 사시도를 표시한다. 원통상형상의 도전재료로서 되는 측판 52에 축방향에 따라 복수의 슬릿이 형성되어 있다. 측판 52의 하방은 플랜지상 부분 51로 되어 있다. 측판 52에 의해서 화정된 내주면에는 하단에서 상단으로 뻗는 1개의, 나선에 따라 돌기부분 53이 형성되어 있다.
측판 52에 형성된 슬릿은 원주방향으로 흐르는 전류를 저지하는 역할을 한다. 측판 52에 의해 둘러싸인 공간에 제1도에 표시한 코일 40에 의해서 고주파 자장이 여기되면, 원주방향으로 기전력이 생긴다. 이 기전력에 의하여 전류가 흐르면 고주파 자장의 변화가 취소되어 플라즈마가 발생하지 않게 된다. 측판 52에 슬릿을 형성함으로써, 효율적으로 플라즈마를 발생할 수가 있다.
제3(a)도는 제1도에 표시한 간극 30의 부분을 확대한 단면도를 표시한다. 차폐판 50의 측판 52가 간극 30내에 배치되고, 플랜지상부분 51에 의해서 진공벨쟈 2의 플랜지부에 고정되어 있다. 측판 52의 외주면을 외부벨쟈 20의 내주면에 거의 밀착하고, 돌기부분 53의 선단은 진공벨쟈 2의 외주면에 거의 접지하여 있다.
돌기부분 53에 의해서 간극 30내에 나선상의 유로가 화정된다. 따라서, 간극 30의 하방에서 냉각매체를 공급하면, 냉각매체는 나선상의 유로에 따라 하방에서 상방으로 흐른다. 이와 같이, 냉각매체가 원통상의 간극 30내를 나선상으로 흐름으로써, 진공벨쟈 2의 측벽을 거의 균일하게 냉각할 수가 있다.
제3(b)도는 차폐판 50의 다른 구성예를 표시한다. 제2도 및 제3(a)도에서는, 측판 52에 돌기부분 53을 부착한 구성에 대하여 설명하였으나, 제3(b)도에 표시하는 바와 같이, 측판 52의 일부를 진공벨쟈 2로 향하여 돌출되도록 V자상으로 절곡하여 돌기부분 53을 형성하여도 좋다.
다음에, 제1도에 표시한 플라즈마처리 장치를 사용하여 산화실리콘막을 에칭하는 방법에 대하여 설명한다.
재치대 60의 상에, 표면에 산화실리콘막이 형성된 실리콘기판 70을 재치하고, 정전척에 의해서 고정한다. 다시, 도면에는 표시하지 않으나, 실리콘기판 70을 로드록챔버(load lock chamber)를 통하여 챔버 1내에 반입하도록 하여도 좋다.
터보분자 펌프로 챔버 1내를 약 10초간 배기한다. 소정의 압력까지 배기한 후, 처리가스 도입관 6에서 처리공간내에 CF4및 CHF3가스를 도입하고, 처리공간내의 압력이 약 10mTorr이 되도록 조정된다. CF4및 CHF3가스는, 가스유로 5를 통하여 원형개구부 10의 내주면에서 거의 같은 모양으로 공급된다. 재치대 60내의 냉각유로에 플루오르인너트(Fluorinert, 3M사제)등의 냉각매체를 흘려서 실리콘 기판 70을 -60℃까지 냉각한다.
코일 40에 주파수 13.56MHz의 고주파전류를 흘리고, 진공벨쟈 2내의 공간에 유도결합형 플라즈마 44를 발생한다. 공급전력은 예를 들면 1kW정도로 한다. 또, 재치대 60에 주파수 100kHz의 고주파전력을 인가한다. 공급전력은 예를들면 100∼200W로 한다. 더구나, 재치대 60에 인가하는 고주파는 약 100kHz정도에서 약 20MHz정도까지의 범위로 선택될 수 있을 것이다.
냉각매체공급관 14에서 간극 30내에 순수물을 공급한다. 간극 30내에 공급된 순수물은 간극 30내에 화정된 유도로에 따라 나선상으로 흘러서 상방의 냉각매체 배출관 21에서 외부로 배출된다. 이와같이, 순수물이 진공벨쟈 2의 외면에 따라 나선상으로 흐르기 때문에, 진공벨쟈 2의 내면을 거의 균일로 냉각할 수가 있다. 더욱이, 배출된 순수물을 재차냉각하여 재사용하여도 좋다.
이와 같이, 진공벨쟈 2의 내면이 균일하게 냉각되기 때문에, 플라즈마중의 이온등과 진공벨쟈 2의 내면과의 화학반응이 억제된다. 이 때문에, 진공벨쟈 2내면의 에칭을 억제할 수가 있다.
또, 코일 40과 진공벨쟈 2와의 사이에는 차폐판 50이 배치되어 있으므로, 코일 40에서 발생하는 고주파전계는 차폐판 50에서 차폐된다. 이 때문에, 진공벨쟈 2의 내면근방에는 고주파전계가 침입하지 않는다. 고주파전계가 침입하지 않으므로, 정전결합에 의한 플라즈마의 발생도 없고, 또 유도결합형 플라즈마중의 이온등이 내면근방에 끌어당겨지는 일도 없다. 냉각용 순수물은 전기저항이 높기 때문에 거의 절연물로 간주할 수가 있다.
이 때문에, 진공베쟈 2의 내면의 플라즈마중의 이온등에 의해서 스퍼터링된 것을 방지할 수가 있다.
진공벨쟈 2내의 공간에 발생한 플라즈마 44중의 이온 또는 라디칼이 실리콘 기판 70의 표면에 수송되고, 실리콘기판 70의 표면에 형성된 산화실리콘막이 에칭된다.
다른 예비실험등에서 상기조건에서의 산화실리콘막이 에칭속도는 약 700㎚/min, 산화실리콘과 실리콘과의 에칭선택비는 약 15로 추측된다. 또, 에칭속도의 분포는 패턴치수에 관계없이 ±3%로 될 것이다.
이와 같이, 저압력에도 불구하고 유도결합에 의해서 고밀도플라즈마를 발생할 수 있으므로 비교적 높은 에칭속도를 얻을 수 있다. 예를들면, 압력 0.1Torr, 입력 RF전력 1㎾의 조건으로 전자밀도 1011cm-3의 플라즈마를 발생할 수 있었다. 또, 저압력하에서 에칭하므로 마이크로파 로딩 효과의 발생을 억제할 수가 있다.
또, 실리콘 기판 70이 플라즈마 44가 발생하는 공간에서 떨어진 장소에 재치되므로, 플라즈마에 의해서 기판표면이 받는 손상을 제어할 수가 있다.
또, 냉각매체를 흐르는 간극내에 차폐판을 배치하고 있으므로, 플라즈마가 발생하는 공간과 코일과의 거리를 짧게 할 수가 있다. 이 때문에, 효율좋게 플라즈마를 발생하는 것이 가능하다.
더욱이, 상기 실시예에서는 냉각매체로서 순수물을 사용한 경우에 대하여 설명하였으나, 플루오루인너트등의 그 외의 냉각매체를 사용하여도 좋다. 다만, 고주파자장에서 발생한 기전력에 의해서 원주방향의 전류가 흐르지 않도록 하기 위하여 비도전체인 것이 바람직하다.
이상 실시예에 따라 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이들에 제한되는 것은 아니다. 예를들면, 갖가지의 변경, 개량, 조합등이 가능한 것은 당업자에 자명할 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하여, 저압으로 고밀도 플라즈마를 발생시키고, 또한 진공벨쟈 내면의 스퍼터링 또는 에칭을 억제할 수가 있다.
이 때문에, 진공벨쟈로부터의 불순물의 발생을 억제할 수 있고, 반도체 장치의 수율과 선뢰성의 향상을 도모할 수가 있다. 또 진공벨쟈의 교환주기를 연장하는 것이 가능하게 되므로, 운전비용삭감이 가능케 된다.

Claims (12)

  1. 측벽을 가지는 내부를 진공배기가능한 처리용기와, 상기 처리용기의 외부에 배치되고, 상기 처리용기내에 고주파자장을 여기하여 유도결합에 의한 플라즈마를 발생하기 위한 자장발생수단과, 상기 처리용기내에 배치되고, 처리대상 기판을 재치하기 위한 재치대를 가지고, 상기 처리용기는 상기 플라즈마가 발생하는 공간근방의 축벽을 냉각하기 위한 냉각수단을 포함하는 플라즈마처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 냉각수단은 내벽과 외벽을 포함하여 구성되고, 그 사이에 기밀한 간극을 화정하는 이중벽과, 상기 간극에 냉각매체를 도입하기 위한 냉각기체 도입수단과, 상기 간극에서 냉각매체를 배출하기 위한 냉각매체 배출수단과를 포함하는 플라즈마처리 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 자장 발생수단은 고주파자장에 수반하여 고주파 전계를 발생하고, 더욱이 상기 간극내에 배치되고, 상기 고주파 전계를 차례하기 위한 차폐판을 더 구비하는 플라즈마처리 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 이중벽의 내벽과 외벽은 중심축이 거의 연직방향에 따른 원통상형상부분을 가지고, 상기 이중벽에 의해서 화정된 간극내에는 상기 냉각매체를 상기 원통상형상부분에 따라 나선상으로 수송하기 위한 유도로가 화정되고, 상기 냉각매체 도입수단은 상기 유도로의 하방에서 냉각매체를 도입하고, 상기 냉각매체 배출수단은 상기 유도로의 상방에서 냉각매체를 배출하는 플라즈마처리 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 차폐판에는 상기 이중벽의 내벽측의 면에 그 내벽의 외면에 거의 도달하는 돌기부분이 형성되고, 상기 이중벽의 내벽의 외면과 상기 차폐판은 상기 차폐판의 수평방향의 위치를 화정하고, 상기 차폐판에 형성된 돌기부분은 상기 유도로의 연직방향의 위치를 화정하여 있는 플라즈마처리장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 차폐판에는 상기 고주파자장의 방향과 거의 평행으로 복수의 슬릿이 설치되어 있는 플라즈마처리 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 재치대는 상기 플라즈마가 발생하는 공간외부에 배치되어 있는 플라즈마처리 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 자장발생수단은 상기 플라즈마가 발생하는 공간을 둘러싸도록 상기 처리용기의 외부에 감긴 코일과, 상기 코일에 고주파전류를 공급하기 위한 고주파전원을 포함하여 구성되는 플라즈마처리 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 코일의 일단 및 상기 차폐판은 함께 접지되고, 접지전위가 인가되는 플라즈마처리 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 재치대는 도체에 의해서 형성되어 있고, 더욱이 상기 접지 전위를 기준으로서 상기 재치대에 고주파전압을 인가하기 위한 다른 고주파전원을 더 포함한 플라즈마처리장치.
  11. 원통상의 냉매에 의하여 에천트가스에 고주파자장을 인가하고, 유도결합 플라즈마를 발생시키는 공정과, 상기 플라즈마에서 떨어진 위치에 처리대상물을 배치하여 에칭하는 공정을 포함하는 플라즈마처리 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 플라즈마를 발생하는 공정은 상기 냉매의 낮은 상태에서 고주파자장의 인가를 개시하여 플라즈마를 발생시키는 공정과, 상기 냉매를 공급하여 고주파자장의 인가를 계속하고, 상기 플라즈마를 유지하는 공정을 포함하는 플라즈마처리 방법.
KR1019950028754A 1994-12-06 1995-09-04 플라즈마처리 장치와 플라즈마처리 방법 KR0159178B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP94-302373 1994-12-06
JP30237394A JP3424867B2 (ja) 1994-12-06 1994-12-06 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR960026342A KR960026342A (ko) 1996-07-22
KR0159178B1 true KR0159178B1 (ko) 1999-02-01

Family

ID=17908126

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019950028754A KR0159178B1 (ko) 1994-12-06 1995-09-04 플라즈마처리 장치와 플라즈마처리 방법

Country Status (3)

Country Link
US (1) US5681418A (ko)
JP (1) JP3424867B2 (ko)
KR (1) KR0159178B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100739979B1 (ko) * 2006-08-24 2007-07-16 동부일렉트로닉스 주식회사 플라즈마 건식 식각장치의 돔 온도 조절 유닛

Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6095083A (en) * 1991-06-27 2000-08-01 Applied Materiels, Inc. Vacuum processing chamber having multi-mode access
TW283250B (en) 1995-07-10 1996-08-11 Watkins Johnson Co Plasma enhanced chemical processing reactor and method
KR100275597B1 (ko) * 1996-02-23 2000-12-15 나카네 히사시 플리즈마처리장치
US5944899A (en) * 1996-08-22 1999-08-31 Applied Materials, Inc. Inductively coupled plasma processing chamber
US6367410B1 (en) * 1996-12-16 2002-04-09 Applied Materials, Inc. Closed-loop dome thermal control apparatus for a semiconductor wafer processing system
US6286451B1 (en) * 1997-05-29 2001-09-11 Applied Materials, Inc. Dome: shape and temperature controlled surfaces
US5903106A (en) * 1997-11-17 1999-05-11 Wj Semiconductor Equipment Group, Inc. Plasma generating apparatus having an electrostatic shield
US6117788A (en) * 1998-09-01 2000-09-12 Micron Technology, Inc. Semiconductor etching methods
WO2000019483A1 (de) * 1998-09-30 2000-04-06 Unaxis Balzers Aktiengesellschaft Vakuumbehandlungskammer und verfahren zur oberflächenbehandlung
IT1312150B1 (it) * 1999-03-25 2002-04-09 Lpe Spa Perfezionata camera di reazione per reattore epitassiale
US6447637B1 (en) * 1999-07-12 2002-09-10 Applied Materials Inc. Process chamber having a voltage distribution electrode
ES2336303T3 (es) * 2000-05-17 2010-04-12 Ihi Corporation Aparato y procedimiento de cvd por plasma.
US7482757B2 (en) * 2001-03-23 2009-01-27 Tokyo Electron Limited Inductively coupled high-density plasma source
US7163603B2 (en) * 2002-06-24 2007-01-16 Tokyo Electron Limited Plasma source assembly and method of manufacture
JP3857707B2 (ja) * 2002-09-11 2006-12-13 富士通株式会社 光デバイスの製造方法
US6689646B1 (en) 2002-11-14 2004-02-10 Sharp Laboratories Of America, Inc. Plasma method for fabricating oxide thin films
US7381595B2 (en) * 2004-03-15 2008-06-03 Sharp Laboratories Of America, Inc. High-density plasma oxidation for enhanced gate oxide performance
US6902960B2 (en) 2002-11-14 2005-06-07 Sharp Laboratories Of America, Inc. Oxide interface and a method for fabricating oxide thin films
US20040173314A1 (en) * 2003-03-05 2004-09-09 Ryoji Nishio Plasma processing apparatus and method
US20050205211A1 (en) * 2004-03-22 2005-09-22 Vikram Singh Plasma immersion ion implantion apparatus and method
US7102562B2 (en) * 2004-03-22 2006-09-05 Motorola, Inc. Radio frequency anechoic chamber with improved test stand
US7220943B2 (en) * 2004-03-26 2007-05-22 Aviza Technology Limted RF stand offs
JP4657620B2 (ja) * 2004-04-13 2011-03-23 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置
KR100673389B1 (ko) * 2004-06-03 2007-01-24 세메스 주식회사 플라즈마 처리 장치
US20080003377A1 (en) * 2006-06-30 2008-01-03 The Board Of Regents Of The Nevada System Of Higher Ed. On Behalf Of The Unlv Transparent vacuum system
US8339256B2 (en) * 2006-08-02 2012-12-25 Koninklijke Philips Electronics N.V. Radiofrequency safety of switchable segmented transmission lines
JP5583413B2 (ja) * 2007-02-28 2014-09-03 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 大面積基板に堆積するための装置及び方法
US20090056877A1 (en) 2007-08-31 2009-03-05 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus
US8525419B2 (en) * 2008-11-25 2013-09-03 Oregon Physics, Llc High voltage isolation and cooling for an inductively coupled plasma ion source
JP5099101B2 (ja) * 2009-01-23 2012-12-12 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP5136574B2 (ja) 2009-05-01 2013-02-06 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処理方法
US8642974B2 (en) 2009-12-30 2014-02-04 Fei Company Encapsulation of electrodes in solid media for use in conjunction with fluid high voltage isolation
EP2341525B1 (en) 2009-12-30 2013-10-23 FEI Company Plasma source for charged particle beam system
US8987678B2 (en) 2009-12-30 2015-03-24 Fei Company Encapsulation of electrodes in solid media
JP5586286B2 (ja) * 2010-03-19 2014-09-10 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置
US8736177B2 (en) 2010-09-30 2014-05-27 Fei Company Compact RF antenna for an inductively coupled plasma ion source
US20130098871A1 (en) 2011-10-19 2013-04-25 Fei Company Internal Split Faraday Shield for an Inductively Coupled Plasma Source
US9279722B2 (en) 2012-04-30 2016-03-08 Agilent Technologies, Inc. Optical emission system including dichroic beam combiner
US9655223B2 (en) 2012-09-14 2017-05-16 Oregon Physics, Llc RF system, magnetic filter, and high voltage isolation for an inductively coupled plasma ion source
JP6218650B2 (ja) * 2014-03-11 2017-10-25 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
WO2015145663A1 (ja) * 2014-03-27 2015-10-01 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法および基板処理装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH064915B2 (ja) * 1985-08-14 1994-01-19 日本電気株式会社 立方晶窒化ホウ素の合成方法
GB8629634D0 (en) * 1986-12-11 1987-01-21 Dobson C D Reactive ion & sputter etching
US4795879A (en) * 1987-04-13 1989-01-03 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Method of processing materials using an inductively coupled plasma
JPH01211921A (ja) * 1988-02-19 1989-08-25 Toshiba Corp ドライエッチング装置
US5087434A (en) * 1989-04-21 1992-02-11 The Pennsylvania Research Corporation Synthesis of diamond powders in the gas phase
US5304282A (en) * 1991-04-17 1994-04-19 Flamm Daniel L Processes depending on plasma discharges sustained in a helical resonator
JP2908912B2 (ja) * 1991-08-30 1999-06-23 日本電子株式会社 誘導プラズマ発生装置におけるプラズマ着火方法
US5234529A (en) * 1991-10-10 1993-08-10 Johnson Wayne L Plasma generating apparatus employing capacitive shielding and process for using such apparatus
US5241245A (en) * 1992-05-06 1993-08-31 International Business Machines Corporation Optimized helical resonator for plasma processing
US5346578A (en) * 1992-11-04 1994-09-13 Novellus Systems, Inc. Induction plasma source
US5514246A (en) * 1994-06-02 1996-05-07 Micron Technology, Inc. Plasma reactors and method of cleaning a plasma reactor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100739979B1 (ko) * 2006-08-24 2007-07-16 동부일렉트로닉스 주식회사 플라즈마 건식 식각장치의 돔 온도 조절 유닛

Also Published As

Publication number Publication date
US5681418A (en) 1997-10-28
JPH08162440A (ja) 1996-06-21
JP3424867B2 (ja) 2003-07-07
KR960026342A (ko) 1996-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR0159178B1 (ko) 플라즈마처리 장치와 플라즈마처리 방법
KR100455091B1 (ko) 플라즈마처리장치
KR100752800B1 (ko) 반도체처리용의 기판유지구조 및 플라즈마 처리장치
KR100471728B1 (ko) 플라즈마 처리장치
US5622635A (en) Method for enhanced inductive coupling to plasmas with reduced sputter contamination
KR100274306B1 (ko) 에칭방법
US6320320B1 (en) Method and apparatus for producing uniform process rates
KR100270207B1 (ko) 플라즈마 처리장치
TW392245B (en) ECR plasma generator and an ECR system using the generator
JP4141234B2 (ja) プラズマ処理装置
US6518705B2 (en) Method and apparatus for producing uniform process rates
JP2001185542A (ja) プラズマ処理装置及びそれを用いたプラズマ処理方法
US6797111B2 (en) Plasma processing apparatus
KR102218686B1 (ko) 플라스마 처리 장치
KR100842947B1 (ko) 플라즈마 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치
KR20010079817A (ko) 플라스마 처리 장치
US6462483B1 (en) Induction plasma processing chamber
CN110770880B (zh) 等离子处理装置
KR100553757B1 (ko) 유도결합형 플라즈마 처리장치
KR100592241B1 (ko) 유도결합형 플라즈마 처리장치
JP7329131B2 (ja) プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
US6432730B2 (en) Plasma processing method and apparatus
JP4527833B2 (ja) プラズマ処理装置および方法
JPH11251301A (ja) プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
IL159935A (en) Method and apparatus for producing uniform process rates

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120724

Year of fee payment: 15

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130719

Year of fee payment: 16

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140721

Year of fee payment: 17

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150716

Year of fee payment: 18

EXPY Expiration of term