JPH11106962A

JPH11106962A - プラズマ処理装置

Info

Publication number: JPH11106962A
Application number: JP26605397A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Odera; 廣樹大寺; Masakazu Taki; 正和滝; Kenji Shintani; 賢治新谷; Kazuyasu Nishikawa; 和康西川; Shingo Tomohisa; 伸吾友久; Tatsuo Omori; 達夫大森
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-09-30
Filing date: 1997-09-30
Publication date: 1999-04-20

Abstract

(57)【要約】【課題】大面積にわたって均一、かつ電位が安定なな
プラズマを形成することによって、大口径の被処理物の
プロセスの再現性および安定性を向上することができる
プラズマ処理装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明のプラズマ処理装置は、真空容器
内においてガスを用いて励起源によりプラズマが生成さ
れるプラズマ室２と、上記真空容器内へ駆動装置９によ
りパルス的に上記ガスを供給するパルスガスバルブ８
と、プラズマ室２の一部であるその上部を一定電位に固
定した導体と、上記真空容器内において試料７が配置さ
れる処理室１と、処理室１とプラズマ室２との間に設け
られ、プラズマ室２から処理室１に連通する孔４を有す
る隔壁板３と、処理室１を排気する図示しない真空排気
手段とを備える構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、プラズマ処理装
置に関し、より特定的には、プラズマを利用して被処理
物の表面に薄膜を形成したり、被処理物の表面をエッチ
ングするプラズマ処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、プラズマ処理装置により処理する
被処理物の大口径化が進み、この大口径の被処理物を均
一に処理する技術が要望されている。この要望に応える
ためには、プラズマの大面積化が必要とされる。

【０００３】図７および８は、特開平７−２６３３５３
号公報に記載された従来のプラズマ処理装置を示す概略
断面構成図である。図７において、処理室１には試料７
を載置したステージ６が設置されている。プラズマ室２
は、処理室１の上方に設置されており、導波管１１から
マイクロ波導入窓１２を介してマイクロ波が導入され
る。

【０００４】プラズマ室２にはガス導入管１０及びパル
スガスバルブ８を介してエッチングガスが供給される。
パルスガスバルブ８は駆動装置９により制御され、パル
ス的にエッチングガスをプラズマ室２に供給する。

【０００５】隔壁板３はプラズマ室２と処理室１とを隔
てており、孔４を有している。また排気口５は図示しな
い排気系に接続されており、処理室１を真空排気する。
プラズマ室２近傍にはプラズマ室２に磁界を印加する磁
場コイル１３が設けられている。

【０００６】上記のように構成されたプラズマ処理装置
においては、パルスガスバルブ８からプラズマ室２に導
入されたエッチングガスは、隔壁板３の孔４から処理室
１を経て、排気口５より排気される。

【０００７】この時、プラズマ室２に、２．４５ＧＨｚ
のマイクロ波を導入し、磁場コイル１３によりプラズマ
室２内に８７５ガウスの磁界を形成すると、電子サイク
ロトロン共鳴プラズマが生成される。生成されたプラズ
マは各平板３の孔４から処理室１に輸送され、試料をエ
ッチングする。

【０００８】パルスガスバルブ８は駆動部９からの信号
によりＯＮ、ＯＦＦ動作する。パルスガスバルブ８がＯ
Ｎ状態で開いている間はエッチングガスが導入され、Ｏ
ＦＦ状態で閉じている間はエッチングガスの供給がスト
ップされる。

【０００９】排気系の真空能力が一定であれば、パルス
ガスバルブ８の動作に伴って、プラズマ室２と処理室１
の圧力は時間的に変化する。パルスガスバルブ８がＯＮ
状態となってエッチングガスが導入されると、プラズマ
室２の圧力は一時的に上昇し、処理室１との圧力差が大
きくなる状態が実現される。

【００１０】従って、大口径の試料に対応して大面積の
プラズマを処理室１に導くために隔壁板３の孔４を大き
くし、且つ孔４を広い範囲に多数設けた場合でも、プラ
ズマ室２と処理室１との圧力差を大きく保つことができ
る。

【００１１】図８は、図７に示されたエッチング装置と
同様の構成をしているが、導波管１１、マイクロ波導入
窓１２及び磁場コイル１３が省かれ、ＲＦ電力印加手段
２７０が設けられている。また、プラズマ室２の側壁２
７１は、例えば石英等の誘電体で形成されている。

【００１２】ＲＦ電力印加手段２７０は、ＲＦコイル２
７２にＲＦ電力を印加するプラズマＲＦ電源２７７を備
え、ＲＦコイル２７２は、側壁２７１の周囲に配置され
ている。

【００１３】パルスガスバルブ８からプラズマ室２にエ
ッチングガスが導入され、ＲＦコイル２７２にＲＦ電力
を印加すると、プラズマ室２内にプラズマが生成され
る。この場合、インダクション結合によりプラズマ室２
の側壁２７１の表面から放電が開始し、生成したしたプ
ラズマと結合する。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】従来のプラズマ処理装
置は、以上のように構成されており、隔壁板を設け、プ
ラズマ室と処理室とを備えた２室構造とし、プラズマ室
にパルスガスバルブを用いてエッチングガスをパルス的
に供給することによって大口径の被処理物の均一な処理
を可能にしている。しかしながら、大口径の被処理物に
対して更なる処理速度および処理形状の均一性が望まれ
るが、被処理物の処理過程でプラズマ室の壁に堆積物が
生成され、生成されたプラズマの電位に不均一が生じ、
被処理物の処理速度、処理形状などを不安定にしている
という問題がある。

【００１５】従って、この発明は、上記問題点を解決す
るためになされたもので、大面積にわたって均一なプラ
ズマを形成でき、大口径の被処理物をさらに安定に処理
できるプラズマ処理装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
真空容器内においてガスを用いて励起源によりプラズマ
が生成されるプラズマ室と、上記真空容器内へパルス的
に上記ガスを供給するガス供給手段と、上記真空容器内
において被処理物が配置される処理室と、上記真空容器
内において、上記処理室と上記プラズマ室とを分離形成
し、上記プラズマ室から上記処理室に連通する孔を有す
る隔壁板と、上記プラズマ室を形成し、上記プラズマと
接する少なくとも一部を一定の電位に固定した導体と、
上記処理室を排気する真空排気手段とを備えるプラズマ
処理装置である。

【００１７】請求項２に係る発明は、請求項１におい
て、導体が、プラズマ室の上部または側壁の少なくとも
一部に設けられているプラズマ処理装置である。

【００１８】請求項３に係る発明は、請求項１におい
て、導体が、隔壁板または隔壁板の一部であるプラズマ
処理装置である。

【００１９】請求項４に係る発明は、請求項１におい
て、導体が、隔壁板に設けられているプラズマ処理装置
である。

【００２０】請求項５に係る発明は、請求項１ないし４
のいずれかにおいて、導体が、絶縁膜で被覆されている
プラズマ処理装置である。

【００２１】請求項６に係る発明は、請求項５におい
て、絶縁膜の厚さが１００μｍ以下であるプラズマ処理
装置である。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、この発明のプラズマ処理装
置の実施の形態について、エッチング装置を例に図に基
づいて説明する。

【００２３】図１は、この発明の一実施の形態における
プラズマドライエッチング装置の概略構成を示す断面構
成図で、プラズマ生成にＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌ
ｙＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ）を用いた例を示して
いる。真空容器内に、処理室１が設けられている。この
処理室１内には、試料（被処理物）７を載置したステー
ジ６が設けられている。また、ステージ６には、高周波
電源（図示せず）により高周波電力が供給されている。
さらに、真空容器内には、処理室１に対して隔壁板３を
介在してプラズマ室２が設けられている。隔壁板３に
は、複数の孔４が設けられている。

【００２４】プラズマ室２は、その内部の側壁２７１
が、例えば石英ガラス、セラミック等の誘電体で形成さ
れている。また、プラズマ室２の上部が、例えばアルミ
ニウム、ステンレス等の金属からなる導体５０で形成さ
れ、その電位が一定に固定されている。この導体５０に
使用できる材料は、エッチングする被処理物７の種類に
よって異なるが、上記の材料の他に、カーボン、シリコ
ン等の導電性を有する材料を使用することができる。プ
ラズマ室２側上部に、駆動部９によってＯＮ、ＯＦＦさ
れるパルスガスバルブ８を備え、エッチングガスは、ガ
ス導入管１０からパルスガスバルブ８を介してパルス的
に供給される。

【００２５】ＲＦ電力印加手段２７０はＲＦコイル２７
２にＲＦ電力を印加するプラズマＲＦ電源２７７を備
え、ＲＦコイル２７２はプラズマ室２の側壁２７１の周
囲に配置されている。

【００２６】ガス導入管１０からパルスガスバルブ８を
介して供給されたエッチングガスは、プラズマ室２に供
給される。プラズマ室２に供給されたエッチングガス
は、隔壁板３に設けられた孔４を通過して処理室１に導
かれる。その後、排気口５から外部へ排出されることに
なる。このエッチングガスの外部への排出には、図示し
ない真空ポンプにより処理室１から真空排気される。処
理室１はプラズマ室２より高真空に保たれている。

【００２７】パルスガスバルブ８からプラズマ室２にエ
ッチングガスが導入され、ＲＦコイル２７２にＲＦ電力
を印加すると、プラズマ室２内にプラズマが生成され
る。

【００２８】本実施の形態では、プラズマと接するプラ
ズマ室２の上部が導体で形成され、その電位が一定に固
定されているので、生成されたプラズマの電位を常に一
定に保つことができ、これによってエッチング処理プロ
セスの再現性および安定性を確保することができる。

【００２９】電位を一定に固定した導体５０は、プラズ
マ室２内の少なくとも一部に設ければよい。図２は、プ
ラズマ室２側壁の下部に設けた例を示している。

【００３０】図３は、隔壁板３を導体で形成したものを
示しており、隔壁板３の一部、例えばプラズマ室２側の
孔４を除く全面あるいは周囲の面などを導体で形成して
もよい。

【００３１】上記図１〜３では、プラズマ室２の一部あ
るいは隔壁板３を導体５０とする構成が示されている
が、プラズマ室２の一部あるいは隔壁板３の面に導体５
０を設ける構造としてもよい。

【００３２】また、プラズマ室２内の少なくとも一部に
設けた導体の表面を、被処理物の種類によって異なる
が、例えばＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃の他、セラミック等の絶
縁膜で被覆することによって、導体５０から重金属等が
発生するのを抑制し、被処理物を清浄に処理することが
できる。図４は、プラズマ室２の上部の導体５０を絶縁
膜５１で被覆したプラズマ処理装置を示し、図５および
６は、それぞれプラズマ室２側壁の下部に形成した導体
５０および隔壁板３のプラズマ室２側の面に形成した導
体５０の表面を絶縁膜５１で被覆したプラズマ処理装置
を示している。

【００３３】絶縁膜５１で被覆する場合、絶縁膜５１の
厚さが厚過ぎると、プラズマの電位を一定に保つ効果が
得られないので、その厚さは１００μｍ以下とするのが
好ましい。

【００３４】なお、上述した実施の形態において、プラ
ズマを生成する形式としてＩＰＣ方式のプラズマ発生装
置について述べたが、必ずしもこの形式に限られること
なく、例えばその他の誘導結合方式、ＥＣＲ方式、マグ
ネトロン方式、平行平板型等のプラズマ発生装置を用い
ても同様の作用効果を得ることができる。

【００３５】従って、今回開示した実施の形態はすべて
の点で例示であって、制限的なものではないと考えられ
るべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、
特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等
の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが
意図される。

【００３６】

【発明の効果】本発明は、以下に述べる効果がある。請
求項１ないし４に係る発明によれば、プラズマ室を形成
し、プラズマと接する少なくとも一部を一定の電位に固
定した導体としているので、生成されたプラズマの電位
を常に一定に保つことができ、これによってエッチング
処理プロセスの再現性および安定性を確保することがで
きる。

【００３７】請求項５に係る発明によれば、導体が、絶
縁膜で被覆されているので、上記導体から汚染の原因と
なる異物の発生を抑制し、被処理物を清浄に処理するこ
とができる。

【００３８】請求項６に係る発明によれば、絶縁膜の厚
さが１００μｍ以下であるので、導体の機能を好ましく
発揮し、プラズマ電位を一定に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態のプラズマドライエ
ッチング装置の概略を示す断面構成図である。

【図２】この発明の他の実施の形態のプラズマドライ
エッチング装置の概略を示す断面構成図である。

【図３】この発明の他の実施の形態のプラズマドライ
エッチング装置の概略を示す断面構成図である。

【図４】この発明の他の実施の形態のプラズマドライ
エッチング装置の概略を示す断面構成図である。

【図５】この発明の他の実施の形態のプラズマドライ
エッチング装置の概略を示す断面構成図である。

【図６】この発明の他の実施の形態のプラズマドライ
エッチング装置の概略を示す断面構成図である。

【図７】従来のプラズマドライエッチング装置の概略
を示す断面構成図である。

【図８】従来のプラズマドライエッチング装置の概略
を示す断面構成図である。

【符号の説明】

１処理室、２プラズマ室、３隔壁板、４孔、５
排気口、６ステージ、７試料（被処理物）、８
パルスガスバルブ、９駆動装置、１０ガス導入管、
５０導体、５１絶縁膜、２７０ＲＦ電力印加手
段、２７１側壁、２７２ＲＦコイル、２７７プラ
ズマＲＦ電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西川和康東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者友久伸吾東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者大森達夫東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空容器内においてガスを用いて励起源
によりプラズマが生成されるプラズマ室と、上記真空容
器内へパルス的に上記ガスを供給するガス供給手段と、
上記真空容器内において被処理物が配置される処理室
と、上記真空容器内において、上記処理室と上記プラズ
マ室とを分離形成し、上記プラズマ室から上記処理室に
連通する孔を有する隔壁板と、上記プラズマ室を形成
し、上記プラズマと接する少なくとも一部を一定の電位
に固定した導体と、上記処理室を排気する真空排気手段
とを備えるプラズマ処理装置。
【請求項２】導体が、プラズマ室の上部または側壁の
少なくとも一部に設けられている請求項１に記載のプラ
ズマ処理装置。
【請求項３】導体が、隔壁板または隔壁板の一部であ
る請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】導体が、隔壁板に設けられている請求項
１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】導体が、絶縁膜で被覆されている請求項
１ないし４のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】絶縁膜の厚さが１００μｍ以下である請
求項５に記載のプラズマ処理装置。