JPH051976B2

JPH051976B2 -

Info

Publication number: JPH051976B2
Application number: JP60153159A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Kurisaki
Original assignee: Shibaura Engineering Works Co Ltd
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 1985-07-11
Filing date: 1985-07-11
Publication date: 1993-01-11
Also published as: JPS6214431A

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つたプラズマ
処理装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近年、半導体ウエハ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、エツチレートの向上をはかつた
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つている。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つて
いる。

また、前記処理室１０の上壁１４は前記電極２
０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、この種の装置にあつては次のよ
うな問題があつた。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３
０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つたとし
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。従つて、磁場発生器６０の表面から、被
処理物３０の表面に至る間の電極構成材料の厚み
h₁に被処理物面内Ｄ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h₁に対して（h₁−h₂）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つた。

なお、上記の問題はエツチング装置に限らず、
スパツタリング装置、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
要であつた。

〔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
やスパツ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、前記電極の前記被処理物が載置され
る部分の電気抵抗に比較して大きい電気抵抗を有
する材料で前記冷却機構を形成したものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、電極の被処理物が載置される
部分の電気抵抗に比較して大きい電気抵抗を有す
る材料で冷却機構を形成することによつて、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。従つて、エツチング
やスパツ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つて説
明する。

ここでは、エツチング装置を例にとつて説明す
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２
０の構成にある。即ち、本実施例に用いた電極２
０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、溶接或いはロウ付け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ツ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
が熱を奪つてくれるので、被処理物３０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
よつて決まり、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、セラミツ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つても、
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d₅、
第２の板体２２の厚みをd₆、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一で
ある。

一方、第２の板体２２には厚さd₆の部分と厚さ
（d₆−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。従つて、第１及び第２の板体２
１，２２を介して被処理物３０の表面上に印加さ
れる磁場の分布は、第２図ｂに示す如く略均一な
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のエツチンク均一性も、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２１，２２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
らずスパツタリング装置、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……Ｏリング、２５……ネジ穴、２
６……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。

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、前記被処理物を載置する部分が一様
な厚みの電極材料で形成され、前記冷却機構を構
成する部分が上記電極材料の電気抵抗に比較して
大きい電気抵抗を有する材料で形成されているこ
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の板体とから構成され、
第２の板体は第１の板体よりも電気抵抗の大きい
材料で形成されてい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の板体は銅或いはアルミニウムで形
成され、前記第２の板体はステンレス鋼或いはセ
ラミツクスで形成されていることを特徴とする特
許請求の範囲第２項記載のプラズマ処理装置。