JPH1050496A - プラズマ処理装置 - Google Patents

プラズマ処理装置

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JPH1050496A
JPH1050496A JP8218032A JP21803296A JPH1050496A JP H1050496 A JPH1050496 A JP H1050496A JP 8218032 A JP8218032 A JP 8218032A JP 21803296 A JP21803296 A JP 21803296A JP H1050496 A JPH1050496 A JP H1050496A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electromagnetic field
alternating electromagnetic
reaction chamber
plasma
antenna
Prior art date
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Pending
Application number
JP8218032A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuyuki Toyoda
一行 豊田
Atsuhiko Suda
敦彦 須田
Kazumasa Makiguchi
一誠 巻口
Tsutomu Tanaka
田中  勉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kokusai Denki Electric Inc
Original Assignee
Kokusai Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Kokusai Electric Co Ltd filed Critical Kokusai Electric Co Ltd
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Publication of JPH1050496A publication Critical patent/JPH1050496A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】プラズマ処理装置に於いて、被処理基板の大型
化の要請に対応し、反応室を大型化してもプラズマの均
一性を確保し得、更に反応室壁面の温度制御の向上を図
るものである。 【解決手段】アンテナに高周波電力を印加し反応室に交
番電磁界を生成して反応室にプラズマを生成するプラズ
マ処理装置に於いて、反応室19を画成する真空容器2
0の一部を絶縁材として交番電磁界透過窓22を形成
し、該交番電磁界透過窓を反応室中心に向かって突出す
る凹形状とし、該交番電磁界透過窓内にプラズマ発生用
のアンテナ24を挿設し、前記アンテナにより交番電磁
界を発生させ、前記交番電磁界透過窓を透過した交番電
磁界は、反応室内の反応ガスを電離させ、プラズマが生
成され被処理基板11が処理される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマエッチン
グ、プラズマCVD(Chemical Vapor
Deposition)、プラズマアッシング等プラズ
マを利用してウェーハ、ガラス基板等被処理基板の表面
処理を行うプラズマ処理装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図5に於いて従来のプラズマ処理装置を
説明する。
【0003】上面が開放された真空容器1の上端に開口
面を閉塞する石英等絶縁材料の天井板2が設けられ、前
記真空容器1、天井板2により気密な反応室3が画成さ
れる。前記真空容器1の底部に絶縁ブロック4を介して
試料台5が設けられ、該試料台5には整合器6を介して
高周波電源7が接続されている。
【0004】前記天井板2の上側にはコイル状のアンテ
ナ8が設けられ、該アンテナ8には整合器9を介して高
周波電源10が接続されている。前記反応室3を図示し
ない排気ポンプで排気した後、反応室3へ図示しない反
応ガス供給機構により反応ガスを供給し、図示しない圧
力制御機構で真空容器1内部の圧力を所定の圧力に維持
した状態で、前記アンテナ8に高周波電源10から整合
器9を介して高周波電力を印加し、前記アンテナ8によ
り交番電磁界が発生される。前記天井板2は交番電磁界
透過窓として機能し、発生した交番電磁界は該天井板2
を透過して反応室3内部に交番電磁界を形成する。前記
供給された反応ガスは前記交番電磁界によりプラズマ化
され、生成されたプラズマ12により試料台5に載置さ
れた被処理基板11を処理する。
【0005】又、前記試料台5には高周波電源7により
整合器6を介して高周波電力を印加して直流のバイアス
電圧を発生させ、前記被処理基板11にバイアス電圧を
印加しながら処理が行われる。
【0006】図6は他の従来のプラズマ処理装置を示し
ており、真空容器1の側壁の一部に石英等絶縁材料から
成る交番電磁界透過窓14を形成し、該交番電磁界透過
窓14の周囲にアンテナ15を巻設したものであり、該
アンテナ15には整合器9を介して高周波電源10が接
続されている。図6に示すプラズマ処理装置も、前記ア
ンテナ15により発生した交番電磁界が前記交番電磁界
透過窓14を通過して反応室3内部に形成され、供給さ
れた反応ガスは前記交番電磁界によりプラズマ化され
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前述した様に、プラズ
マ処理を行うには反応室3を減圧状態にする。従って、
従来例の内、図5に示す前者のプラズマ処理装置では、
前記天井板2を大気圧と内圧との圧力差に耐え得る強度
としなくてはならない。従って、反応室3が大型化する
につれ天井板2の厚みを増す必要がある。
【0008】天井板2の厚みが厚くなると、反応室とア
ンテナ間の距離が大きくなる。アンテナが生成する交番
電磁界はアンテナに近い程強く、天井板2は極力薄くし
たいが、上記した前者の従来例では反応室が大型化する
程天井板2は厚くせざるを得ず、従ってアンテナと反応
室間の距離はますます大きくなり、アンテナが生成する
交番電磁界が反応室内部に有効に生成されない。この
為、プラズマ生成率が著しく低下するという問題があ
る。
【0009】又、アンテナを用いて高密度のプラズマを
生成してプラズマ処理を行う場合、反応室3の圧力を
0.1Pa以下の圧力で行うのが一般的であるが、その
場合反応室内での反応ガス分子、或は原子の平均自由行
程は大きくなり、音速程度の速度で飛行する反応ガス分
子或は原子等の粒子は反応室壁面に頻繁に衝突しながら
被処理基板11に到達する。従って、反応ガス分子、或
は原子のエネルギの変化は前記反応室壁面との衝突の際
に大きく変化する為、反応室壁面の状態、つまり温度や
付着物の種類や厚みが制御されていることが望ましい。
これらの反応室壁面状態が不安定であると、反応室壁面
に衝突した後の反応ガス分子や原子のエネルギの状態も
不安定となり、結果として被処理基板の処理状態も不安
定となる。
【0010】この為、反応室壁面状態を温度制御し、反
応室壁面に衝突した後の反応ガス分子や原子のエネルギ
の状態を安定させ、被処理基板の処理状態を安定とする
ことが行われるが、図5で示した前者のプラズマ処理装
置では反応室3壁面のうち、前記絶縁性の天井板2の占
める面積の割合が大きく、該天井板2の温度制御はアン
ナが発する交番電磁界の透過窓であることから温度制御
機構を設けることが難しく、又絶縁材料であることから
導電性の金属材料に比べ熱伝熱性が著しく悪いというこ
とから非常に困難であり、従って、反応室3壁面の温度
制御が難しく、反応室壁面の温度制御で被処理基板の処
理工程の安定性を向上することは困難であった。
【0011】次に、従来例の内、図6で示す後者のプラ
ズマ処理装置では、反応室の全壁面に対する交番電磁界
透過窓14の占める比率は小さくすることができるが、
反応室を大型化すると、前記アンテナ15は真空容器1
の周囲に巻設している為、反応室3に生成されるプラズ
マの密度が反応室の側壁付近で強くなり中心部で弱くな
る傾向が顕著となり、被処理基板11の処理の均一性が
損なわれる。更に、被処理基板11の処理の均一性は本
プラズマ処理装置生産性に関わるものであり、プラズマ
の均一性が得られないことが後者のプラズマ処理装置の
大きな問題であり、更に近年の被処理基板11の大型化
の要請に対応できないという問題がある。
【0012】本発明は斯かる実情に鑑み、被処理基板の
大型化の要請に対応し、反応室を大型化してもプラズマ
の均一性を確保し得、更に反応室壁面の温度制御の向上
を図るものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、アンテナに高
周波電力を印加し反応室に交番電磁界を生成して反応室
にプラズマを生成するプラズマ処理装置に於いて、反応
室を画成する真空容器の一部を絶縁材として交番電磁界
透過窓を形成し、該交番電磁界透過窓を反応室中心に向
かって突出する凹形状とし、該交番電磁界透過窓内にプ
ラズマ発生用のアンテナを挿設したプラズマ処理装置に
係り、又交番電磁界透過窓が天井中心部に設けられたプ
ラズマ処理装置に係り、又真空容器の交番電磁界透過窓
を除く部分を熱伝導性のよい材料とし、交番電磁界透過
窓を除く部分に熱制御する為の温度制御機構を設けたプ
ラズマ処理装置に係り、又アンテナがコイル状であり、
コイルの軸心が被処理基板に対して垂直な方向であるプ
ラズマ処理装置に係るものである。
【0014】前記アンテナにより交番電磁界を発生させ
ると、交番電磁界は前記交番電磁界透過窓を透過し、交
番電磁界透過窓の側面から下方に発せられた交番電磁界
により反応室内の反応ガスが電離し、プラズマが生成さ
れ、生成されたプラズマにより被処理基板が処理され
る。
【0015】アンテナは反応室の中心部近くに位置して
いるので、アンテナが生成する交番電磁界はプラズマ生
成に有効に利用され、交番電磁界透過窓は真空容器の形
状に比して小さくできるので板厚等を厚くする必要がな
く、更に処理工程中、前記反応室に面する真空容器の壁
面を前記温度制御機構により所定の温度に保持すること
でプラズマ生成の状態が安定し、均質なプラズマが生成
され、製品品質が向上する。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態を説明する。
【0017】天井、底床を有する略円筒形状をし反応室
19を画成する真空容器20の天井に窓孔21を穿設
し、該窓孔21に有底筒体の交番電磁界透過窓22を嵌
入する。該交番電磁界透過窓22は真空容器20に対し
て中心に向かって突出する凹形状となっている。該交番
電磁界透過窓22は石英等絶縁材料から成り、上端周囲
に形成したフランジ23が前記真空容器20の上面に気
密に固着されている。前記交番電磁界透過窓22内部に
はコイル状のアンテナ24が挿設されており、該アンテ
ナ24には整合器25を介して高周波電源26が接続さ
れている。
【0018】前記アンテナ24は被処理基板11に対し
て垂直な軸心線を中心として線材をコイル状に巻いて成
形したものであり、前記交番電磁界透過窓22内に挿設
することで反応室19の中心部、或は中心部近傍に位置
することができる。又、アンテナ24を交番電磁界透過
窓22内に挿入する構成であるので、アンテナ24のコ
イル径を小さくでき電磁界の有効利用が行える。
【0019】前記真空容器20の底床には絶縁ブロック
28を介して試料台29が設けられ、該試料台29は整
合器30を介して高周波電源31が接続されている。
【0020】前記真空容器20の交番電磁界透過窓22
部分を除く外面には温度制御機構32が設けられてい
る。該温度制御機構32は電熱線、或は真空容器20の
外面に固着した熱交換チューブで内部に水、オイル等の
液体の熱媒体を流通する加熱手段を備え、図示しない温
度制御器で電熱線の発熱量を制御し、或は熱媒体の温度
を制御する様にしたものである。
【0021】前記反応室19を図示しない排気ポンプで
排気した後、該反応室19へ図示しない反応ガス供給機
構により反応ガスを供給し、図示しない圧力制御機構で
反応室19の圧力を所定の圧力に維持した状態で、前記
アンテナ24に高周波電源26から整合器25を介して
高周波電力を印加し、前記アンテナ24により交番電磁
界を発生させる。
【0022】前記交番電磁界透過窓22を透過し、交番
電磁界透過窓22の側面から下方に発せられた交番電磁
界により反応室19の反応ガスが電離し、プラズマ化さ
れる。電離した電子はアンテナ24により形成された磁
界により飛行の軌道が曲げられ飛行距離が伸び、より多
くのガス粒子(分子、原子)と衝突しつつ、より多くの
粒子の電離を惹起する。従って高濃度のプラズマが生成
され、生成されたプラズマにより前記試料台29上の被
処理基板11が処理される。
【0023】前記被処理基板11の処理工程中、前記反
応室19に面する真空容器20の壁面は前記温度制御機
構32により所定の温度に保持されている。又、処理工
程中必要に応じ、前記試料台29には高周波電源31に
より整合器30を介して高周波電力を印加して直流のバ
アイス電圧を発生させ、前記被処理基板11にバイアス
電圧を印加しながら処理が行われる。
【0024】尚、前記交番電磁界透過窓22内に挿設す
るアンテナ24は図2に示す様に、被処理基板11面に
対して平行な軸心線を中心として線材をコイル状に巻い
て成形したものであってもよく、アンテナ24の向きに
ついては反応室19の形状、要求される被処理基板11
の処理条件によって適宜選択し、アンテナの形状はコイ
ル状に限られるものではない。又、同様に交番電磁界透
過窓22の形状についても、反応室19の形状、大きさ
等を考慮して決定される。
【0025】図3、図4に示すものは真空容器20が略
直方体形状をし、又交番電磁界透過窓22も同様に略直
方体形状をしたものであり、液晶表示板等を製造する場
合に用いられる。この場合のアンテナ24の方向も前述
したと同様反応室19の形状、要求される被処理基板1
1の処理条件によって適宜選択される。尚、図3,図4
中、図1中で示したものと同様のものには同符号を付し
てある。
【0026】
【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、下記の
優れた効果を発揮する。
【0027】 反応室壁面に設ける交番電磁界透過窓
を反応室中心に向かって凹形状とすることにより、反応
室の外形寸法を大きくしても、前記交番電磁界透過窓の
厚みを外形寸法に応じて大きくする必要がなく、アンテ
ナが生成する交番電磁界をプラズマ生成の為に有効に利
用することができる。
【0028】 反応室に設ける交番電磁界透過窓を反
応室中心に向かって凹形状とし、交番電磁界透過窓内に
アンテナを挿設したので、アンテナが生成する交番電磁
界の殆どが交番電磁界透過窓を透過するので交番電磁界
をプラズマ生成の為に有効に利用することができる。
【0029】 反応室壁面に設ける交番電磁界透過窓
を反応室中心に向かって凹形状とすることにより、温度
制御可能な反応室壁面の面積に対して温度制御が困難な
交番電磁界透過窓部の構成面積を小さくすることが可能
で、反応室壁面の温度制御によって、より安定な処理プ
ロセスを実行することが可能である。
【0030】 反応室壁面に設ける交番電磁界透過窓
を反応室中心に向かって凹形状とすることにより、反応
室の外形寸法を大きくしても、プラズマ密度の高い部分
が反応室の周囲に分布することがなく、被処理試料の処
理プロセスをより均一に行うことが可能となり、大型基
板の処理が可能となると共に歩留りが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す概略正断面図であ
る。
【図2】同前実施の形態の変更した一部を示す断面図で
ある。
【図3】本発明の他の実施の形態を示す概略正断面図で
ある。
【図4】本発明の他の実施の形態を示す概略側断面図で
ある。
【図5】従来例を示す概略正断面図である。
【図6】他の従来例を示す概略正断面図である。
【符号の説明】
11 被処理基板 19 反応室 20 真空容器 22 交番電磁界透過窓 24 アンテナ 26 高周波電源 28 絶縁ブロック 29 試料台 30 整合器 31 高周波電源 32 温度制御機構
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/3065 H01L 21/31 C 21/31 21/302 B (72)発明者 田中 勉 東京都中野区東中野三丁目14番20号 国際 電気株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アンテナに高周波電力を印加し反応室に
    交番電磁界を生成して反応室にプラズマを生成するプラ
    ズマ処理装置に於いて、反応室を画成する真空容器の一
    部を絶縁材として交番電磁界透過窓を形成し、該交番電
    磁界透過窓を反応室中心に向かって突出する凹形状と
    し、該交番電磁界透過窓内にプラズマ発生用のアンテナ
    を挿設したことを特徴とするプラズマ処理装置。
  2. 【請求項2】 交番電磁界透過窓が天井中心部に設けら
    れた請求項1のプラズマ処理装置。
  3. 【請求項3】 真空容器の交番電磁界透過窓を除く部分
    を熱伝導性のよい材料とし、交番電磁界透過窓を除く部
    分に熱制御する為の温度制御機構を設けた請求項1のプ
    ラズマ処理装置。
  4. 【請求項4】 アンテナがコイル状であり、コイルの軸
    心が被処理基板に対して垂直な方向である請求項1のプ
    ラズマ処理装置。
JP8218032A 1996-07-31 1996-07-31 プラズマ処理装置 Pending JPH1050496A (ja)

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JP8218032A JPH1050496A (ja) 1996-07-31 1996-07-31 プラズマ処理装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100722848B1 (ko) 2006-07-19 2007-05-30 주식회사 아이피에스 박막증착장치
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