JPH11111496A - プラズマ処理装置 - Google Patents

プラズマ処理装置

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Publication number
JPH11111496A
JPH11111496A JP9266828A JP26682897A JPH11111496A JP H11111496 A JPH11111496 A JP H11111496A JP 9266828 A JP9266828 A JP 9266828A JP 26682897 A JP26682897 A JP 26682897A JP H11111496 A JPH11111496 A JP H11111496A
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JP
Japan
Prior art keywords
plasma
chamber
coil
processing
generated
Prior art date
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Pending
Application number
JP9266828A
Other languages
English (en)
Inventor
Masakazu Taki
正和 滝
Hiroki Odera
廣樹 大寺
Kazuyasu Nishikawa
和康 西川
Shingo Tomohisa
伸吾 友久
Kenji Shintani
賢治 新谷
Tatsuo Omori
達夫 大森
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラズマ室と処理室とを備えた2室構造のプ
ラズマ処理装置において、プラズマが生成されるプラズ
マ室から処理室に高密度プラズマを導き、被処理物の高
速処理を実現する。 【解決手段】 ガスを用い、プラズマ室2の周囲に配置
されたRFコイル22によって供給されるRF電力によ
りプラズマを生成する。この際、試料室1のステージ6
に載置される試料7から遠い位置にあるRFコイル22
のコイル端をアース電位に接続する。

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、高密度化が必要とされ
る。
【0003】図4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
図であり、このプラズマ処理装置は例えば電子サイクロ
トロン共鳴プラズマを用いたドライエッチング装置であ
る。図において、1はチャンバーの下方の空間である処
理室、2はチャンバーの上方の空間であるプラズマ室、
3はチャンバー内の処理室1とプラズマ室2とを仕切る
隔壁板、4は隔壁板3に設けられた孔、5は排気口、6
はステージ、7は試料、8はパルスガスバルブ、9は駆
動装置、10はガス導入管、11は導波管、12はマイ
クロ波導入窓、13は磁場コイルである。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には処理室1の上方に設置されており、導波管1
1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
は隔壁板3の孔4から処理室1に輸送され、試料をエッ
チングしたり、CVD(Chemical Vapor Decompositio
n)処理などを行う。
【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】排気系の真空排気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、定常的
なガス供給に比べると、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5は、他の従来例のプラズマ処理装置を
示す概略断面構成図であり、図4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、高周波(以
下RFと略記する)電力印加手段20が設けられてい
る。また、プラズマ室2の側壁21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20はRFコイル22に
RF電力を印加するRF電源23を備え、RFコイル2
2は側壁21の周囲に配置されている。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、R
Fコイル22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。生成されたプラズマは、前記
装置と同様、隔壁板3の孔4から処理室1に輸送され、
試料をエッチングしたり、CVD処理などを行う。この
RF電力印加手段の場合は、プラズマ室2内にはRF印
加電極が存在しないので金属汚染のない清浄なプラズマ
が生成される。
【0013】
【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室構造となっており、処
理室に高密度プラズマを導くことができず、処理速度が
不十分で、更なる高速処理が望まれている。
【0014】この発明は、上記課題を解決するためにな
されたもので、被処理物を高速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。
【0015】
【課題を解決するための手段】この発明に係るプラズマ
処理装置は、ガスを用いて、その周囲に配置された高周
波コイルにより供給される高周波電力によりプラズマが
生成されるプラズマ室と、試料が配置され、プラズマ処
理が施される試料室と、前記プラズマ室と前記処理室と
の間に設けられ、前記プラズマ室から処理室に連通する
孔を有する隔壁板と、前記処理室を排気する真空排気手
段と、前記プラズマ室へガスを供給するガス供給手段と
を備えるもので、前記高周波コイルの前記試料から遠い
位置にあるコイル端をアース電位に接続したものであ
る。
【0016】
【発明の実施の形態】実施の形態1.図1はこの発明の
一実施の形態のプラズマ処理装置を示す概略断面構成図
である。図において、24はプラズマ室2を構成する、
その上方に位置するベルジャーで、この場合は石英ガラ
ス製である。そして、この周囲に5ターンのRFコイル
22が設置されており、試料7(即ちステージ6)から
遠い位置にあるコイル端がアース電位に接続され、近い
他端がRF電源23に接続されている。なお、ベルジャ
ー24の他の部品もセラミクス等の高周波損失の少ない
材料で形成されている。
【0017】上記構成の装置をエッチング装置として用
いる場合について説明する。ガス導入口14からプラズ
マ室2に供給されたエッチングガスは、隔壁板3の孔4
から処理室1へ噴出し、処理室1の排気口5から排気さ
れる。ここでRFコイル22にRF電源23から高周波
を印加するとベルジャー24内にプラズマが生成され
る。生成されたプラズマはプラズマ室2と処理室1との
圧力差により隔壁板3の孔4から処理室1へ噴出し、処
理室1へ輸送される。輸送されたプラズマはステージ6
に載置された試料7であるウエハをエッチングする。
【0018】次いで、この装置を用いた場合、即ち、こ
の一実施の形態に示すRFコイル22への高周波の印加
方法(RFコイル22への給電方法)をとった場合のエ
ッチング速度について検討した。比較のため、図2の概
略断面構成図に示す、RFコイル22の試料7から近い
位置にあるコイル端をアース電位に接続し、遠い他端を
RF電源23に接続した、高周波の印加方法のみを変え
た装置におけるエッチング速度についても同様に計測し
た。処理室1の圧力とPoly−Siのエッチング速度
との関係について調べた。以下、具体的な実験条件を示
し、詳細に説明する。エッチングガスとして塩素ガスを
用い、毎分100ccの流量でガス導入口14からプラ
ズマ室2にパルス的に(60msec開、240mse
c閉)ガスを供給した。この場合、プラズマ室2の平均
圧力は約20mTorr、処理室1の平均圧力は約2m
Torrとなる。RF電源23の周波数は13.56
(MHz)、電力は2kWである。ガス条件は一定にし
て、排気条件を変えることにより処理室1の圧力を変化
させた。
【0019】図3はRFコイル22への高周波の印加方
法(給電方法)の違いによるエッチング速度の違いを示
すグラフである。(i)はこの実施の形態1における処理
室1の圧力とPoly−Siのエッチング速度との関係
を示す特性曲線、(ii)は比較例における処理室1の圧力
とPoly−Siのエッチング速度との関係を示す特性
曲線である。処理室1の圧力が1〜5mTorrの範囲
において、この実施の形態1の給電方法の場合は、比較
例に比べてエッチング速度が3〜5割増加していること
がわかる。
【0020】この有意差は以下の理由により説明され
る。図2に示す比較例のように、試料7から近い位置に
あるRFコイル22のコイル端をアース電位に接続し、
遠い他端をRF電源23に接続した場合、アース電位に
あるコイル端は同じくアース電位に設置されているプラ
ズマ室2壁の近傍に位置することになる。従って、RF
コイル22の試料7から遠い端からみた電位は、RFコ
イル22の試料7に近い端の付近から隔壁板3までの領
域においておなじレベルとなる。そのため、ベルジャー
24内で生成されたプラズマを隔壁板3に向かわせる電
気的なエネルギーが小さいため、プラズマのプラズマ室
2から処理室1への輸送は二室の圧力差のみになる。従
って、処理室1へのプラズマの輸送が少なく、試料であ
るウエハのエッチング速度が遅くなる。これに対して、
図1に示すこの実施の形態のように、試料7から遠い位
置にあるRFコイル22のコイル端をアース電位に接続
し、近い他端をRF電源23に接続した場合は、RF電
源23に接続されているコイル端付近とプラズマ室2壁
から隔壁板3までの領域に電位が生じる。この電位はベ
ルジャー24内で生成されたプラズマを隔壁板3に向か
わせるエネルギーとなるため、効率よくプラズマが処理
室1へ噴出することになる。その結果、高密度のプラズ
マが処理室1のステージ6上に輸送され、試料(ウエ
ハ)7が高速でエッチングされる。また、ガスのパルス
的供給により、RFコイル22付近で生成されるプラズ
マがベルジャー24の上下方向に発散し、処理室1へ効
率よく輸送される効果もある。
【0021】さらに、前記で説明したように、プラズマ
室2にエッチングガスをパルス的に供給しているので、
大口径の被処理物を均一に処理できる。この実施の形態
1によれば、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均一に高速処理できるという効
果がある。
【0022】なお、ステージ6にはエッチングの条件に
より、図示しない第2のRF電源によりRFバイアスを
印加するようにしてもよい。
【0023】また、図5に示すベルジャー24がない構
成において、同様に試料7から遠い位置にあるRFコイ
ル22のコイル端をアース電位に接続し、近い他端をR
F電源23に接続した場合も、同様に処理室1,隔壁板
3がアース電位になっているので、上記実施の形態1と
同様、処理室1へのプラズマ輸送効率が良くなる。従っ
て大口径の被処理物を均一に高速処理できる。
【0024】さらに、ガスを定常的に供給する場合にも
同様にRF電源23に接続されているコイル端付近とプ
ラズマ室2壁から隔壁板3までの領域に電位が生じ、プ
ラズマを隔壁板3に向かわせるエネルギーが生じるた
め、同様にプラズマ輸送効率が良くなり、プラズマ処理
が高速に行える。
【0025】上記実施の形態ではプラズマ処理としてエ
ッチングの場合を例に説明したが、CVD等の他のプラ
ズマ処理においても、同様、高速に処理できるという効
果を奏する。
【0026】
【発明の効果】この発明に係るプラズマ処理装置によれ
ば、ガスを用いて、その周囲に配置された高周波コイル
により供給される高周波電力によりプラズマが生成され
るプラズマ室と、試料が配置され、プラズマ処理が施さ
れる試料室と、前記プラズマ室と前記処理室との間に設
けられ、前記プラズマ室から処理室に連通する孔を有す
る隔壁板と、前記処理室を排気する真空排気手段と、前
記プラズマ室へガスを供給するガス供給手段とを備える
プラズマ処理装置において、前記高周波コイルの前記試
料から遠い位置にあるコイル端をアース電位に接続した
ので、プラズマ室から処理室へのプラズマ輸送効率が良
くなり、高速でプラズマ処置が行えるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置を
示す概略断面構成図である。
【図2】 本発明の比較例のプラズマ処理装置を示す概
略断面構成図である。
【図3】 本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置に
よるエッチング速度を比較例とともに示すグラフであ
る。
【図4】 従来例のプラズマ処理装置を示す概略断面構
成図である。
【図5】 他の従来例のプラズマ処理装置を示す概略断
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、6
ステージ、7 試料、20 RF電力印加手段、22
RFコイル、23 RF電源、24 ベルジャー。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 21/31 H01L 21/302 B (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 新谷 賢治 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 (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガスを用いて、その周囲に配置された高
    周波コイルにより供給される高周波電力によりプラズマ
    が生成されるプラズマ室と、試料が配置され、プラズマ
    処理が施される試料室と、前記プラズマ室と前記処理室
    との間に設けられ、前記プラズマ室から処理室に連通す
    る孔を有する隔壁板と、前記処理室を排気する真空排気
    手段と、前記プラズマ室へガスを供給するガス供給手段
    とを備えるプラズマ処理装置において、前記高周波コイ
    ルの前記試料から遠い位置にあるコイル端をアース電位
    に接続したことを特徴とするプラズマ処理装置。
JP9266828A 1997-09-30 1997-09-30 プラズマ処理装置 Pending JPH11111496A (ja)

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JP9266828A JPH11111496A (ja) 1997-09-30 1997-09-30 プラズマ処理装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030046189A (ko) * 2001-12-05 2003-06-12 변홍식 플라즈마 발생장치
KR100734778B1 (ko) 2005-08-25 2007-07-03 세메스 주식회사 플라즈마를 이용한 기판 처리 장치 및 방법

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040316