JPH07106316A - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置Info
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- JPH07106316A JPH07106316A JP27314093A JP27314093A JPH07106316A JP H07106316 A JPH07106316 A JP H07106316A JP 27314093 A JP27314093 A JP 27314093A JP 27314093 A JP27314093 A JP 27314093A JP H07106316 A JPH07106316 A JP H07106316A
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
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- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高周波アンテナを用いて低圧でプラズマを発
生させそのプラズマにより処理を行うにあたって、プラ
ズマを集中化させ、高い効率でプラズマ処理を行うこ
と。 【構成】 気密構造のチャンバ２の上面外側に渦巻きコ
イルよりなる高周波アンテナ７を配置し、これに高周波
電流を流してチャンバ２内に電磁界を形成してプラズマ
を発生させる。一方ウエハＷの載置台３にセラミックな
どの絶縁材よりなるフォーカスリング６を半導体ウエハ
Ｗを囲むように配置し、その上面を内側から外側に向か
って高くなるようにかつ外側がウエハＷ表面より高くな
るように形成する。これによりプラズマの集中化を図
れ、またウエハＷ周縁部におけるプラズマ下面の平坦性
が高くなる。
生させそのプラズマにより処理を行うにあたって、プラ
ズマを集中化させ、高い効率でプラズマ処理を行うこ
と。 【構成】 気密構造のチャンバ２の上面外側に渦巻きコ
イルよりなる高周波アンテナ７を配置し、これに高周波
電流を流してチャンバ２内に電磁界を形成してプラズマ
を発生させる。一方ウエハＷの載置台３にセラミックな
どの絶縁材よりなるフォーカスリング６を半導体ウエハ
Ｗを囲むように配置し、その上面を内側から外側に向か
って高くなるようにかつ外側がウエハＷ表面より高くな
るように形成する。これによりプラズマの集中化を図
れ、またウエハＷ周縁部におけるプラズマ下面の平坦性
が高くなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマ処理装置に関
する。
する。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウエハの処理工程において、例え
ばキャパシタや素子の分離、あるいはコンタクトホール
の形成などのためにドライエッチングが行われている。
このドライエッチングを行う従来装置の代表的なものと
して平行平板型プラズマ処理装置が知られている。
ばキャパシタや素子の分離、あるいはコンタクトホール
の形成などのためにドライエッチングが行われている。
このドライエッチングを行う従来装置の代表的なものと
して平行平板型プラズマ処理装置が知られている。
【０００３】図９は平行平板型プラズマ処理装置を示す
図であり、気密なチャンバ１内に、下部電極を兼用する
載置台１１が配設されると共に、載置台１１の上方にこ
れと対向してガス供給部を兼用する上部電極１２が配設
されている。１３は排気管である。
図であり、気密なチャンバ１内に、下部電極を兼用する
載置台１１が配設されると共に、載置台１１の上方にこ
れと対向してガス供給部を兼用する上部電極１２が配設
されている。１３は排気管である。
【０００４】このようなプラズマ処理装置においては、
先ず載置台１１上にウエハＷを載置し、ガス供給部１２
から処理ガスを導入すると共に、電極１１、１２間に高
周波電源部Ｅにより高周波電力を印加してプラズマを発
生させ、このプラズマ中の反応性イオンによりウエハＷ
のエッチングが行われる。
先ず載置台１１上にウエハＷを載置し、ガス供給部１２
から処理ガスを導入すると共に、電極１１、１２間に高
周波電源部Ｅにより高周波電力を印加してプラズマを発
生させ、このプラズマ中の反応性イオンによりウエハＷ
のエッチングが行われる。
【０００５】ところでデバイスのパターンの線幅が増々
微細化する傾向にあるが、上述の装置においてプラズマ
が発生しているときのチャンバ内の圧力が１００ｍＴｏ
ｒｒ〜１Ｔｏｒｒであり、このような高い圧力ではイオ
ンの平均自由工程が小さいので微細加工が困難である。
またウエハが大口径化しつつあるが、イオンの平均自由
工程が小さいと、広い面に亘ってプラズマ分布の高い均
一性を確保できないため、大口径のウエハに対して均一
な処理が困難であるという問題点もある。
微細化する傾向にあるが、上述の装置においてプラズマ
が発生しているときのチャンバ内の圧力が１００ｍＴｏ
ｒｒ〜１Ｔｏｒｒであり、このような高い圧力ではイオ
ンの平均自由工程が小さいので微細加工が困難である。
またウエハが大口径化しつつあるが、イオンの平均自由
工程が小さいと、広い面に亘ってプラズマ分布の高い均
一性を確保できないため、大口径のウエハに対して均一
な処理が困難であるという問題点もある。
【０００６】そこで最近において、欧州特許公開明細書
第３７９８２８号や特開平３−７９０２５号公報に記載
されているように、載置台１１に対向するチャンバ１の
上面を石英ガラスなどの絶縁材により構成すると共に、
この絶縁材の外側に平面状のコイルを固定し、このコイ
ルに高周波電流を流してチャンバ１内に電磁場を形成
し、この電磁場内に流れる電子を処理ガスの中性粒子に
衝突させてプラズマを生成する高周波誘導方式が検討さ
れつつある。
第３７９８２８号や特開平３−７９０２５号公報に記載
されているように、載置台１１に対向するチャンバ１の
上面を石英ガラスなどの絶縁材により構成すると共に、
この絶縁材の外側に平面状のコイルを固定し、このコイ
ルに高周波電流を流してチャンバ１内に電磁場を形成
し、この電磁場内に流れる電子を処理ガスの中性粒子に
衝突させてプラズマを生成する高周波誘導方式が検討さ
れつつある。
【０００７】この方式によれば、コイルの形状に従って
略同心円状の電界を誘導し、プラズマの閉じ込め効果が
あるので、従来の平行平板型プラズマ処理装置の場合に
比べて相当低い圧力でプラズマを発生させることがで
き、従って発生したプラズマ中のイオンの平均自由工程
が大きく、このためこのプラズマによるエッチング処理
は、微細加工に適している。そしてプラズマは高密度領
域から低密度領域へ拡散するが、イオンの平均自由工程
が大きいことからプラズマ密度分布は滑らかであり、ウ
エハ平面に並行な面におけるプラズマの均一性が高く、
大口径のウエハに対するプラズマ処理の面内均一性が向
上する。
略同心円状の電界を誘導し、プラズマの閉じ込め効果が
あるので、従来の平行平板型プラズマ処理装置の場合に
比べて相当低い圧力でプラズマを発生させることがで
き、従って発生したプラズマ中のイオンの平均自由工程
が大きく、このためこのプラズマによるエッチング処理
は、微細加工に適している。そしてプラズマは高密度領
域から低密度領域へ拡散するが、イオンの平均自由工程
が大きいことからプラズマ密度分布は滑らかであり、ウ
エハ平面に並行な面におけるプラズマの均一性が高く、
大口径のウエハに対するプラズマ処理の面内均一性が向
上する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このように高周波誘導
方式はパターンの線幅の微細化、ウエハの大口径化に適
したものとして注目されるものではあるが、まだ未知数
の部分が多く、例えば高周波電力をあまり大きくするこ
となくいかにしてより一層高密度なプラズマを生成させ
るかといった点について検討する必要がある。そして高
密度なプラズマを生成する手法の一つとしてウエハの周
縁部に絶縁体を配置してプラズマを集中化することが考
えられるが、その場合プラズマの集中の度合いをどのよ
うにして調整するか、またウエハの周縁部におけるプラ
ズマの下面の平坦性をどのようにして確保するかといっ
た点について検討する必要があり、このようなことが十
分に検討された上ではじめて上述の高周波誘導方式が実
現されることになる。
方式はパターンの線幅の微細化、ウエハの大口径化に適
したものとして注目されるものではあるが、まだ未知数
の部分が多く、例えば高周波電力をあまり大きくするこ
となくいかにしてより一層高密度なプラズマを生成させ
るかといった点について検討する必要がある。そして高
密度なプラズマを生成する手法の一つとしてウエハの周
縁部に絶縁体を配置してプラズマを集中化することが考
えられるが、その場合プラズマの集中の度合いをどのよ
うにして調整するか、またウエハの周縁部におけるプラ
ズマの下面の平坦性をどのようにして確保するかといっ
た点について検討する必要があり、このようなことが十
分に検討された上ではじめて上述の高周波誘導方式が実
現されることになる。
【０００９】本発明はこのような事情の下になされたも
のであり、その目的とするところは、コイルよりなるア
ンテナに高周波電力を印加して得られたプラズマにより
被処理体を処理するにあたって、プラズマを集中化さ
せ、またプラズマの下面について高い平坦性を得ること
のできるプラズマ処理装置を提供することにある。
のであり、その目的とするところは、コイルよりなるア
ンテナに高周波電力を印加して得られたプラズマにより
被処理体を処理するにあたって、プラズマを集中化さ
せ、またプラズマの下面について高い平坦性を得ること
のできるプラズマ処理装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決する手段】請求項１の発明は、気密構造の
チャンバ内に載置台を設け、前記チャンバ内に処理ガス
を導入してプラズマ化し、そのプラズマにより載置台上
の被処理体を処理するプラズマ処理装置において、前記
載置台に対向して設けられた平面状のコイルよりなる高
周波アンテナと、この高周波アンテナに高周波電力を印
加するための高周波電源部と、前記被処理体の周りに当
該被処理体を取り囲むように設けられ、上面が被処理体
の被処理面よりも高く設定されている絶縁体または高低
抗体よりなるプラズマ集中リングと、を備えてなること
を特徴とする。
チャンバ内に載置台を設け、前記チャンバ内に処理ガス
を導入してプラズマ化し、そのプラズマにより載置台上
の被処理体を処理するプラズマ処理装置において、前記
載置台に対向して設けられた平面状のコイルよりなる高
周波アンテナと、この高周波アンテナに高周波電力を印
加するための高周波電源部と、前記被処理体の周りに当
該被処理体を取り囲むように設けられ、上面が被処理体
の被処理面よりも高く設定されている絶縁体または高低
抗体よりなるプラズマ集中リングと、を備えてなること
を特徴とする。
【００１１】請求項２は、請求項１のプラズマ処理装置
において、プラズマ集中リングの上面は、内方側よりも
外方側の方が高くかつ少なくとも外方側が被処理体の被
処理面よりも高く設定されていることを特徴とする。
において、プラズマ集中リングの上面は、内方側よりも
外方側の方が高くかつ少なくとも外方側が被処理体の被
処理面よりも高く設定されていることを特徴とする。
【００１２】請求項３の発明は、気密構造のチャンバ内
に載置台を設け、前記チャンバ内に処理ガスを導入して
プラズマ化し、そのプラズマにより載置台上の被処理体
を処理するプラズマ処理装置において、前記載置台に対
向して設けられた平面状のコイルよりなる高周波アンテ
ナと、この高周波アンテナに高周波電力を印加するため
の高周波電源部と、前記被処理体の周りに当該被処理体
を取り囲むように設けられた導電体リングと、この導電
体リングの周りに当該導電体リングを取り囲むように設
けられた絶縁体または高低抗体よりなるプラズマ集中リ
ングと、を備えてなることを特徴とする。
に載置台を設け、前記チャンバ内に処理ガスを導入して
プラズマ化し、そのプラズマにより載置台上の被処理体
を処理するプラズマ処理装置において、前記載置台に対
向して設けられた平面状のコイルよりなる高周波アンテ
ナと、この高周波アンテナに高周波電力を印加するため
の高周波電源部と、前記被処理体の周りに当該被処理体
を取り囲むように設けられた導電体リングと、この導電
体リングの周りに当該導電体リングを取り囲むように設
けられた絶縁体または高低抗体よりなるプラズマ集中リ
ングと、を備えてなることを特徴とする。
【００１３】
【作用】請求項１の発明によれば、プラズマ集中リング
の配置されている位置では、電気力線がこのリングから
離れようとするのでプラズマが集中化されるが、プラズ
マ集中リングの上面が被処理体よりも高いため、被処理
体の中心側へのプラズマの引き締まりの程度が大きく、
従ってプラズマの高い集中化を図ることができ、高い効
率でプラズマ処理を行うことができる。
の配置されている位置では、電気力線がこのリングから
離れようとするのでプラズマが集中化されるが、プラズ
マ集中リングの上面が被処理体よりも高いため、被処理
体の中心側へのプラズマの引き締まりの程度が大きく、
従ってプラズマの高い集中化を図ることができ、高い効
率でプラズマ処理を行うことができる。
【００１４】請求項２の発明によれば、プラズマ集中リ
ングの外側が内側に比べて高いため、プラズマ集中リン
グの外側部位にてプラズマの集中効果を得る一方、内側
部位では被処理体の被処理面のレベルからのプラズマの
反り上がりが小さくなるので被処理体の周縁部における
プラズマ下面の平坦性を高くすることができる。
ングの外側が内側に比べて高いため、プラズマ集中リン
グの外側部位にてプラズマの集中効果を得る一方、内側
部位では被処理体の被処理面のレベルからのプラズマの
反り上がりが小さくなるので被処理体の周縁部における
プラズマ下面の平坦性を高くすることができる。
【００１５】請求項３の発明によれば、外側のプラズマ
集中リングによりプラズマの集中効果が得られると共
に、導電性リングにより電気力線が外に広がるので、こ
の導電性リング上の位置ではプラズマの下面が横に広げ
られ、被処理体の周縁部におけるプラズマの下面の平坦
性が良くなる。
集中リングによりプラズマの集中効果が得られると共
に、導電性リングにより電気力線が外に広がるので、こ
の導電性リング上の位置ではプラズマの下面が横に広げ
られ、被処理体の周縁部におけるプラズマの下面の平坦
性が良くなる。
【００１６】
【実施例】図１及び図２は本発明の実施例に係るプラズ
マ処理装置例えばエッチング装置の全体構成を示す断面
図、及び一部を破断した概略斜視図である。図中２は、
上面の一部を除いて例えばアルミニウムで構成された気
密構造のチャンバであり、このチャンバ２内の中央底部
には、例えばアルミニウムよりなる載置台３が配置され
ている。
マ処理装置例えばエッチング装置の全体構成を示す断面
図、及び一部を破断した概略斜視図である。図中２は、
上面の一部を除いて例えばアルミニウムで構成された気
密構造のチャンバであり、このチャンバ２内の中央底部
には、例えばアルミニウムよりなる載置台３が配置され
ている。
【００１７】前記載置台３は、上側部分である載置部３
１と、この載置部３１を支持する下側部分である支持部
３２とがボルト３３により分離可能に結合して構成され
ており、支持部３２とチャンバ２との間には絶縁体３４
が介装されている。前記載置部３１の上面には静電チャ
ックシート４がその上面を覆うように設けられている。
この静電チャックシート４は、例えば銅箔からなる静電
チャックシート用の電極である導電膜４１を例えばポリ
イミドフィルムからなる絶縁膜４２で両側から被覆して
構成され、導電膜４１は、チャンバ２の外部の直流電源
４３にスイッチ４４を介して電気的に接続されている。
１と、この載置部３１を支持する下側部分である支持部
３２とがボルト３３により分離可能に結合して構成され
ており、支持部３２とチャンバ２との間には絶縁体３４
が介装されている。前記載置部３１の上面には静電チャ
ックシート４がその上面を覆うように設けられている。
この静電チャックシート４は、例えば銅箔からなる静電
チャックシート用の電極である導電膜４１を例えばポリ
イミドフィルムからなる絶縁膜４２で両側から被覆して
構成され、導電膜４１は、チャンバ２の外部の直流電源
４３にスイッチ４４を介して電気的に接続されている。
【００１８】前記載置部３１には、上端が当該載置部３
１の上面に開口する複数のバックサイドガス（熱伝導用
のガス）のためのの孔部５１が形成されており、これら
孔部５１の下端は例えば通気室５２を介してバックサイ
ドガス用のガス供給路５３に連通している。また前記静
電チャックシート４にも各孔部５１に対応した位置に穴
（図示せず）が穿設され、孔部５１からのバックサイド
ガスが静電チャックシート４の穴を通じてウエハＷの裏
面に吹き付けられるようになっている。前記ガス供給路
５３は、バタフライバルブなどの圧力調整器５４を介し
て図示しない例えばＨｅガスなどのガス供給源に接続さ
れている。
１の上面に開口する複数のバックサイドガス（熱伝導用
のガス）のためのの孔部５１が形成されており、これら
孔部５１の下端は例えば通気室５２を介してバックサイ
ドガス用のガス供給路５３に連通している。また前記静
電チャックシート４にも各孔部５１に対応した位置に穴
（図示せず）が穿設され、孔部５１からのバックサイド
ガスが静電チャックシート４の穴を通じてウエハＷの裏
面に吹き付けられるようになっている。前記ガス供給路
５３は、バタフライバルブなどの圧力調整器５４を介し
て図示しない例えばＨｅガスなどのガス供給源に接続さ
れている。
【００１９】そして前記通気室５２にはバックサイドガ
スの圧力を検出する圧力検出部５５が設けられ、本発明
装置の制御系に含まれるコントローラ５６は、圧力検出
部５５の圧力検出値にもとづいて、前記孔部５１からウ
エハＷの裏面へ向けて吹き出すバックサイドガスの圧力
が所定値例えば１０Ｔｏｒｒになるように、圧力調整器
５４例えばバタフライバルブの開度を調整する機能を有
している。
スの圧力を検出する圧力検出部５５が設けられ、本発明
装置の制御系に含まれるコントローラ５６は、圧力検出
部５５の圧力検出値にもとづいて、前記孔部５１からウ
エハＷの裏面へ向けて吹き出すバックサイドガスの圧力
が所定値例えば１０Ｔｏｒｒになるように、圧力調整器
５４例えばバタフライバルブの開度を調整する機能を有
している。
【００２０】また前記載置台３の上面には、ウエハＷの
周りにウエハＷを取り囲むように絶縁体例えばセラミッ
クや石英よりなるプラズマ集中リング（フォーカスリン
グ）６が設けられている。このフォーカスリング６は、
図３に示すようにウエハＷの外形と相似形状に作られる
と共に、内周縁から外周縁に向かって高くなるように傾
斜しており、図４に示すように例えば８インチウエハに
対してはフォーカスリング６のリング幅ａは３０ｍｍ、
ウエハ表面に対する外周縁の高さｂは２ｍｍ、ウエハＷ
とリング内縁との距離ｃは０．５ｍｍ、ウエハ表面に対
する内周縁の高さｄは１．５ｍｍに設定されている。前
記フォーカスリング６は、チャンバ２内の電気力線をチ
ャンバ中央部側へ寄せるためのものであり、この例では
絶縁体で作られるが、絶縁体に限らず高低抗体（導電性
高低抗体及び半導体の抵抗値を有する材質を含む）によ
り構成してもよい。
周りにウエハＷを取り囲むように絶縁体例えばセラミッ
クや石英よりなるプラズマ集中リング（フォーカスリン
グ）６が設けられている。このフォーカスリング６は、
図３に示すようにウエハＷの外形と相似形状に作られる
と共に、内周縁から外周縁に向かって高くなるように傾
斜しており、図４に示すように例えば８インチウエハに
対してはフォーカスリング６のリング幅ａは３０ｍｍ、
ウエハ表面に対する外周縁の高さｂは２ｍｍ、ウエハＷ
とリング内縁との距離ｃは０．５ｍｍ、ウエハ表面に対
する内周縁の高さｄは１．５ｍｍに設定されている。前
記フォーカスリング６は、チャンバ２内の電気力線をチ
ャンバ中央部側へ寄せるためのものであり、この例では
絶縁体で作られるが、絶縁体に限らず高低抗体（導電性
高低抗体及び半導体の抵抗値を有する材質を含む）によ
り構成してもよい。
【００２１】前記支持部３２の内部には、載置台３を介
してウエハＷを冷却するために、冷却媒体を循環させる
冷媒溜３５が形成され、これには導入管３６Ａと排出管
３６Ｂとが設けられていて、導入管３６Ａを介して冷媒
溜３５内に供給された冷却媒体例えば液体窒素は排出管
３６Ｂを介して装置外部へ排出される。
してウエハＷを冷却するために、冷却媒体を循環させる
冷媒溜３５が形成され、これには導入管３６Ａと排出管
３６Ｂとが設けられていて、導入管３６Ａを介して冷媒
溜３５内に供給された冷却媒体例えば液体窒素は排出管
３６Ｂを介して装置外部へ排出される。
【００２２】前記載置台３に対向するチャンバ２の上面
は絶縁材例えば石英ガラス板２１により構成され、この
石英ガラス２１の上面には平面状のコイル例えば渦巻き
コイルからなる高周波アンテナ７が固着されている。こ
の高周波アンテナ７の両端子（内側端子及び外側端子）
間には、プラズマ生成用の高周波電源部７１よりマッチ
ング回路７２を介して例えば１３．５６ＭＨｚ、１ｋｗ
の高周波電圧が印加される。これによりアンテナ７に高
周波電流が流れ、後述するようにアンテナ７直下のチャ
ンバ２内空間でプラズマが生成されることとなる。
は絶縁材例えば石英ガラス板２１により構成され、この
石英ガラス２１の上面には平面状のコイル例えば渦巻き
コイルからなる高周波アンテナ７が固着されている。こ
の高周波アンテナ７の両端子（内側端子及び外側端子）
間には、プラズマ生成用の高周波電源部７１よりマッチ
ング回路７２を介して例えば１３．５６ＭＨｚ、１ｋｗ
の高周波電圧が印加される。これによりアンテナ７に高
周波電流が流れ、後述するようにアンテナ７直下のチャ
ンバ２内空間でプラズマが生成されることとなる。
【００２３】また前記載置台３とアースとの間には、当
該載置台３に、高周波アンテナ７に印加される高周波電
圧の周波数より低い周波数例えば４００ＫＨｚのバイア
ス電圧を与えるために、高周波電源部２２が接続されて
いる。そしてチャンバ２はアースに接続されており、こ
のため載置台３とチャンバ２との間に電界が形成され、
この結果チャンバ２内のプラズマ中の反応性イオンのウ
エハＷに対する垂直性が増すこととなる。
該載置台３に、高周波アンテナ７に印加される高周波電
圧の周波数より低い周波数例えば４００ＫＨｚのバイア
ス電圧を与えるために、高周波電源部２２が接続されて
いる。そしてチャンバ２はアースに接続されており、こ
のため載置台３とチャンバ２との間に電界が形成され、
この結果チャンバ２内のプラズマ中の反応性イオンのウ
エハＷに対する垂直性が増すこととなる。
【００２４】前記チャンバ２の側面上部にはガス供給管
２３が接続されている。このガス供給管２３よりチャン
バ２内に供給される処理ガスは加工の種類によって異な
り、例えばエッチング加工の場合にはＣＨＦ3 やＣＦ4
等のエッチングガスが供給される。図示の例では１本の
ガス供給管２３だけ示されているが、均一に処理ガスを
流すため適当な本数のガス供給管をチャンバ２に接続す
ればよい。
２３が接続されている。このガス供給管２３よりチャン
バ２内に供給される処理ガスは加工の種類によって異な
り、例えばエッチング加工の場合にはＣＨＦ3 やＣＦ4
等のエッチングガスが供給される。図示の例では１本の
ガス供給管２３だけ示されているが、均一に処理ガスを
流すため適当な本数のガス供給管をチャンバ２に接続す
ればよい。
【００２５】前記チャンバ２の底面には、複数の排気管
８１の一端がチャンバ２の周方向に等間隔な位置に接続
されている。図示の例では２本の排気管８１の一端がチ
ャンバ２の軸に対称に接続されている。そしてこれら排
気管８１の他端側は、図２に示すようにバタフライバル
ブなどの圧力調整器８２及び真空ポンプ８３が介装され
た共通の排気管８４に接続されている。またこの実施例
では排気系は、真空引き初期には緩やかに排気してパー
ティクルを巻き上げないように、またある程度真空引き
した後は急速に排気するように、チャンバ２内に設けら
れた圧力検出部８５よりの圧力検出値にもとづいて排気
コントローラ８６が圧力調整器８２を調整するように構
成されている。
８１の一端がチャンバ２の周方向に等間隔な位置に接続
されている。図示の例では２本の排気管８１の一端がチ
ャンバ２の軸に対称に接続されている。そしてこれら排
気管８１の他端側は、図２に示すようにバタフライバル
ブなどの圧力調整器８２及び真空ポンプ８３が介装され
た共通の排気管８４に接続されている。またこの実施例
では排気系は、真空引き初期には緩やかに排気してパー
ティクルを巻き上げないように、またある程度真空引き
した後は急速に排気するように、チャンバ２内に設けら
れた圧力検出部８５よりの圧力検出値にもとづいて排気
コントローラ８６が圧力調整器８２を調整するように構
成されている。
【００２６】次に上述実施例の作用について説明する。
先ず図示しない搬送アームにより被処理体例えばウエハ
Ｗをチャンバ２内に搬入して静電チャックシート４上に
載置する。そして真空ポンプ８３により排気管８１を介
して、所定の真空雰囲気に真空排気すると共に、ガス供
給管２３より例えばＣＦ4 ガスなどのエッチングガスを
チャンバ２内に供給しながら排気管８１より真空排気し
てチャンバ２内を例えば数ｍＴｏｒｒ〜数１０ｍＴｏｒ
ｒの真空度に維持すると共に、高周波アンテナ７に高周
波電源部７１より高周波電圧を印加する。この高周波電
圧の印加により高周波アンテナ７に高周波電流が流れる
と、アンテナ導体の周りに交番磁界が発生し、その磁束
の多くはアンテナ中心部を縦方向に通って閉ループを形
成する。このような交番磁界によってアンテナ７の直下
で概ね同心円状に円周方向の交番電界が誘起され、この
交番電界により円周方向に加速された電子が処理ガスの
中性粒子に衝突することでガスが電離してプラズマが生
成される。こうして発生したプラズマ中の反応性イオン
によってウエハＷの表面がエッチングされる。
先ず図示しない搬送アームにより被処理体例えばウエハ
Ｗをチャンバ２内に搬入して静電チャックシート４上に
載置する。そして真空ポンプ８３により排気管８１を介
して、所定の真空雰囲気に真空排気すると共に、ガス供
給管２３より例えばＣＦ4 ガスなどのエッチングガスを
チャンバ２内に供給しながら排気管８１より真空排気し
てチャンバ２内を例えば数ｍＴｏｒｒ〜数１０ｍＴｏｒ
ｒの真空度に維持すると共に、高周波アンテナ７に高周
波電源部７１より高周波電圧を印加する。この高周波電
圧の印加により高周波アンテナ７に高周波電流が流れる
と、アンテナ導体の周りに交番磁界が発生し、その磁束
の多くはアンテナ中心部を縦方向に通って閉ループを形
成する。このような交番磁界によってアンテナ７の直下
で概ね同心円状に円周方向の交番電界が誘起され、この
交番電界により円周方向に加速された電子が処理ガスの
中性粒子に衝突することでガスが電離してプラズマが生
成される。こうして発生したプラズマ中の反応性イオン
によってウエハＷの表面がエッチングされる。
【００２７】ここでウエハＷの外側に絶縁体または高抵
抗体よりなるフォーカスリング６が設けられているた
め、電気力線がここから離れようとするのでプラズマが
ウエハＷの中心側へ集中化される。そしてフォーカスリ
ング６の上面は外側が高くなるように傾斜しているた
め、図５に点線で示すようにプラズマの高い集中化を図
ることができると共に、プラズマの下面は急激に内側に
寄せられるのではなく、湾曲した形状になるのでウエハ
Ｗの周縁部のプラズマの下面の平坦性を確保することが
でき、この結果高い効率で面内均一性の高いプラズマ処
理を行うことができる。そしてフォーカスリング６の上
面の高さや、傾斜面の角度を調整することにより、プラ
ズマの集中の度合い及びプラズマ下面の形状を調整する
ことができる。
抗体よりなるフォーカスリング６が設けられているた
め、電気力線がここから離れようとするのでプラズマが
ウエハＷの中心側へ集中化される。そしてフォーカスリ
ング６の上面は外側が高くなるように傾斜しているた
め、図５に点線で示すようにプラズマの高い集中化を図
ることができると共に、プラズマの下面は急激に内側に
寄せられるのではなく、湾曲した形状になるのでウエハ
Ｗの周縁部のプラズマの下面の平坦性を確保することが
でき、この結果高い効率で面内均一性の高いプラズマ処
理を行うことができる。そしてフォーカスリング６の上
面の高さや、傾斜面の角度を調整することにより、プラ
ズマの集中の度合い及びプラズマ下面の形状を調整する
ことができる。
【００２８】フォーカスリング６の上面は上述の実施例
では傾斜面とされているが、図６（ａ）に示すように段
部を複数形成する構成、図６（ｂ）に示すようにＬ字型
に形成する構成、図６（ｃ）に示すように外側を傾斜面
にして内側を平坦面にする構成等を採用しても同様の効
果が得られる。なおフォーカスリング６の内側はウエハ
Ｗの表面より低くても同一の高さでもよく、プラズマの
密度などに応じてウエハＷの周縁部の平坦性を確保でき
るように適宜設定すればよい。
では傾斜面とされているが、図６（ａ）に示すように段
部を複数形成する構成、図６（ｂ）に示すようにＬ字型
に形成する構成、図６（ｃ）に示すように外側を傾斜面
にして内側を平坦面にする構成等を採用しても同様の効
果が得られる。なおフォーカスリング６の内側はウエハ
Ｗの表面より低くても同一の高さでもよく、プラズマの
密度などに応じてウエハＷの周縁部の平坦性を確保でき
るように適宜設定すればよい。
【００２９】またフォーカスリング６の外側を内側より
も高くすれば、プラズマ下面の周縁部の平坦性が良くな
る点で好ましいが、本発明では必ずしもフォーカスリン
グ６の上面における外側、内側の高さ関係を上述のよう
に限定するものではなく、高いプラズマの集中効果を得
る点からすればフォーカスリング６の上面がウエハＷの
表面よりも高ければ例えばその上面はウエハＷに並行な
平面であってもよい。
も高くすれば、プラズマ下面の周縁部の平坦性が良くな
る点で好ましいが、本発明では必ずしもフォーカスリン
グ６の上面における外側、内側の高さ関係を上述のよう
に限定するものではなく、高いプラズマの集中効果を得
る点からすればフォーカスリング６の上面がウエハＷの
表面よりも高ければ例えばその上面はウエハＷに並行な
平面であってもよい。
【００３０】そしてまた本発明では、図７に示すごとく
ウエハＷを取り囲むように、導電性材質例えばカーボン
よりなる導電性リング６１が載置台３上に配置されてい
る。この導電性リング６１は内周面がＬ字形に形成され
ており、段面部がウエハＷの下面に重なるように、また
上面がウエハＷの表面よりも高くなるように構成されて
いる。更にこの導電性６１の外側には絶縁材あるいは高
低抗体よりなる、例えば石英やセラミックからなるフォ
ーカスリング６２が設けられている。このように構成す
れば、プラズマはフォーカスリング６２により上に押し
上げられるが、導電性６１が置かれている部分では電気
力線が外に広がるので、プラズマの下面は実線に示すよ
うに横に広げられ（点線は導電性リング６１の代わりに
フォーカスリングを置いた場合のプラズマの形状であ
る）、このためウエハＷの周縁部における平坦性が良く
なるので、プラズマ処理の面内均一性を高めることがで
きる。
ウエハＷを取り囲むように、導電性材質例えばカーボン
よりなる導電性リング６１が載置台３上に配置されてい
る。この導電性リング６１は内周面がＬ字形に形成され
ており、段面部がウエハＷの下面に重なるように、また
上面がウエハＷの表面よりも高くなるように構成されて
いる。更にこの導電性６１の外側には絶縁材あるいは高
低抗体よりなる、例えば石英やセラミックからなるフォ
ーカスリング６２が設けられている。このように構成す
れば、プラズマはフォーカスリング６２により上に押し
上げられるが、導電性６１が置かれている部分では電気
力線が外に広がるので、プラズマの下面は実線に示すよ
うに横に広げられ（点線は導電性リング６１の代わりに
フォーカスリングを置いた場合のプラズマの形状であ
る）、このためウエハＷの周縁部における平坦性が良く
なるので、プラズマ処理の面内均一性を高めることがで
きる。
【００３１】ここで高周波誘導方式を利用するにあたっ
て、電界によるウエハＷのダメージを防止するための好
ましい実施例について述べる。高周波アンテナ７により
発生した電界は、プラズマが立っているときには表皮効
果によりウエハＷまで達しないが、プラズマが立ってい
ないときにはウエハＷまで達し、垂直方向の電界成分に
よりウエハＷの表面がダメージを受けるおそれがあるた
め、図８に示すように、ウエハＷと同じサイズかそれよ
りも大きいメカニカルシャッタ８を進退自在に設けた
り、あるいは載置台３を上下動可能に構成して電界発生
時には下方側に退避させ、こうして電界がウエハＷに達
しないようにするか、またはチャンバ２内の処理ガスの
雰囲気が所定の圧力になってから高周波電力を高周波ア
ンテナに供給するようにしてもよい。
て、電界によるウエハＷのダメージを防止するための好
ましい実施例について述べる。高周波アンテナ７により
発生した電界は、プラズマが立っているときには表皮効
果によりウエハＷまで達しないが、プラズマが立ってい
ないときにはウエハＷまで達し、垂直方向の電界成分に
よりウエハＷの表面がダメージを受けるおそれがあるた
め、図８に示すように、ウエハＷと同じサイズかそれよ
りも大きいメカニカルシャッタ８を進退自在に設けた
り、あるいは載置台３を上下動可能に構成して電界発生
時には下方側に退避させ、こうして電界がウエハＷに達
しないようにするか、またはチャンバ２内の処理ガスの
雰囲気が所定の圧力になってから高周波電力を高周波ア
ンテナに供給するようにしてもよい。
【００３２】以上において、プラズマ処理としてエッチ
ング処理の例を挙げて説明したが、本発明はプラズマＣ
ＶＤ装置、プラズマアッシング装置、プラズマスパッタ
装置など他のプラズマ処理装置にも適用することができ
る。なお高周波アンテナは、例えば表面を耐食処理して
チャンバ内に設けるようにしてもよいし、被処理体とし
ては半導体ウエハに限らず、ＬＣＤ基板などであっても
よい。
ング処理の例を挙げて説明したが、本発明はプラズマＣ
ＶＤ装置、プラズマアッシング装置、プラズマスパッタ
装置など他のプラズマ処理装置にも適用することができ
る。なお高周波アンテナは、例えば表面を耐食処理して
チャンバ内に設けるようにしてもよいし、被処理体とし
ては半導体ウエハに限らず、ＬＣＤ基板などであっても
よい。
【００３３】
【発明の効果】請求項１の発明によれば低圧下で密度の
高いプラズマを発生できる高周波アンテナを用いたプラ
ズマ処理装置において、上面が被処理体の被処理面より
も高いプラズマ集中リングを用いているため、プラズマ
の高い集中化を図ることができ、高い効率でプラズマ処
理を行うことができる。
高いプラズマを発生できる高周波アンテナを用いたプラ
ズマ処理装置において、上面が被処理体の被処理面より
も高いプラズマ集中リングを用いているため、プラズマ
の高い集中化を図ることができ、高い効率でプラズマ処
理を行うことができる。
【００３４】請求項２の発明によれば、プラズマ集中リ
ングの外側が内側に比べて高いため、被処理体の周縁部
におけるプラズマの下面の平坦性が高くなる。
ングの外側が内側に比べて高いため、被処理体の周縁部
におけるプラズマの下面の平坦性が高くなる。
【００３５】請求項３の発明によれば、導電性リングと
プラズマ集中リングとを用いているため、被処理体の周
縁部におけるプラズマの下面の平坦性が高くなる。
プラズマ集中リングとを用いているため、被処理体の周
縁部におけるプラズマの下面の平坦性が高くなる。
【図１】本発明の実施例の全体構成を示す断面図であ
る。
る。
【図２】本発明の実施例の全体構成の概略を示す概略斜
視図である。
視図である。
【図３】載置台及びフォーカスリングを示す分解斜視図
である。
である。
【図４】載置台とフォーカスリングとの位置関係を示す
説明図である。
説明図である。
【図５】プラズマの形状を示す説明図である。
【図６】フォーカスリングの他の例を示す断面図であ
る。
る。
【図７】本発明の他の実施例の要部を示す断面図であ
る。
る。
【図８】被処理体の電界によるダメージ防止のための構
成例を示す説明図である。
成例を示す説明図である。
【図９】従来のプラズマ処理装置を示す説明図である。
２ チャンバ ２１ 石英ガラス板 ３ 載置台 ４ 静電チャックシート ５３ バックサイドガスのガス供給路 ６、６２ フォーカスリング（プラズマ集中リング） ６１ 導電性リング ７ 高周波アンテナ ７１ 高周波電源部 Ｗ 半導体ウエハ
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 Ｈ０１Ｑ 9/27 Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｂ 9014−2Ｇ
Claims (3)
- 【請求項１】 気密構造のチャンバ内に載置台を設け、
前記チャンバ内に処理ガスを導入してプラズマ化し、そ
のプラズマにより載置台上の被処理体を処理するプラズ
マ処理装置において、 前記載置台に対向して設けられた平面状のコイルよりな
る高周波アンテナと、 この高周波アンテナに高周波電力を印加するための高周
波電源部と、 前記被処理体の周りに当該被処理体を取り囲むように設
けられ、上面が被処理体の被処理面よりも高く設定され
ている絶縁体または高低抗体よりなるプラズマ集中リン
グと、 を備えてなることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項２】 プラズマ集中リングの上面は、内方側よ
りも外方側の方が高くかつ少なくとも外方側が被処理体
の被処理面よりも高く設定されていることを特徴とする
請求項１記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項３】 気密構造のチャンバ内に載置台を設け、
前記チャンバ内に処理ガスを導入してプラズマ化し、そ
のプラズマにより載置台上の被処理体を処理するプラズ
マ処理装置において、 前記載置台に対向して設けられた平面状のコイルよりな
る高周波アンテナと、 この高周波アンテナに高周波電力を印加するための高周
波電源部と、 前記被処理体の周りに当該被処理体を取り囲むように設
けられた導電体リングと、 この導電体リングの周りに当該導電体リングを取り囲む
ように設けられた絶縁体または高低抗体よりなるプラズ
マ集中リングと、 を備えてなることを特徴とするプラズマ処理装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27314093A JP3173693B2 (ja) | 1993-10-04 | 1993-10-04 | プラズマ処理装置及びその方法 |
| TW083109091A TW285813B (ja) | 1993-10-04 | 1994-10-01 | |
| US08/317,490 US5529657A (en) | 1993-10-04 | 1994-10-04 | Plasma processing apparatus |
| KR1019940025300A KR100264445B1 (ko) | 1993-10-04 | 1994-10-04 | 플라즈마처리장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27314093A JP3173693B2 (ja) | 1993-10-04 | 1993-10-04 | プラズマ処理装置及びその方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07106316A true JPH07106316A (ja) | 1995-04-21 |
| JP3173693B2 JP3173693B2 (ja) | 2001-06-04 |
Family
ID=17523680
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27314093A Expired - Fee Related JP3173693B2 (ja) | 1993-10-04 | 1993-10-04 | プラズマ処理装置及びその方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3173693B2 (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1116891A (ja) * | 1997-06-20 | 1999-01-22 | Nec Kyushu Ltd | プラズマ処理装置 |
| US6093457A (en) * | 1997-03-27 | 2000-07-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for plasma processing |
| JP2001516948A (ja) * | 1997-09-16 | 2001-10-02 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | プラズマチャンバの半導体ワークピースを取り囲むシールド又はリング |
| KR100315088B1 (ko) * | 1999-09-29 | 2001-11-24 | 윤종용 | 포커스 링을 갖는 반도체 웨이퍼 제조 장치 |
| JP2002241946A (ja) * | 2001-02-20 | 2002-08-28 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理装置 |
| KR100417327B1 (ko) * | 1995-06-30 | 2004-03-31 | 램 리서치 코포레이션 | 진공플라즈마프로세서 |
| US7247888B2 (en) | 2004-03-01 | 2007-07-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Film forming ring and method of manufacturing semiconductor device |
| JP2008103760A (ja) * | 2007-12-27 | 2008-05-01 | Hitachi High-Technologies Corp | プラズマ処理装置 |
| WO2011142261A1 (ja) * | 2010-05-11 | 2011-11-17 | シャープ株式会社 | ドライエッチング装置 |
| JP2013512564A (ja) * | 2009-11-30 | 2013-04-11 | ラム リサーチ コーポレーション | 傾斜側壁を備える静電チャック |
| WO2019181438A1 (ja) * | 2018-03-19 | 2019-09-26 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜装置およびそれに用いる載置台 |
| CN111095497A (zh) * | 2018-06-12 | 2020-05-01 | 东京毅力科创株式会社 | 等离子体处理装置以及控制其高频电源的方法 |
-
1993
- 1993-10-04 JP JP27314093A patent/JP3173693B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100417327B1 (ko) * | 1995-06-30 | 2004-03-31 | 램 리서치 코포레이션 | 진공플라즈마프로세서 |
| US6875307B2 (en) | 1997-03-27 | 2005-04-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method and apparatus for plasma processing |
| US6093457A (en) * | 1997-03-27 | 2000-07-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for plasma processing |
| US7135089B2 (en) | 1997-03-27 | 2006-11-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method and apparatus for plasma processing |
| JPH1116891A (ja) * | 1997-06-20 | 1999-01-22 | Nec Kyushu Ltd | プラズマ処理装置 |
| JP2001516948A (ja) * | 1997-09-16 | 2001-10-02 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | プラズマチャンバの半導体ワークピースを取り囲むシールド又はリング |
| KR100315088B1 (ko) * | 1999-09-29 | 2001-11-24 | 윤종용 | 포커스 링을 갖는 반도체 웨이퍼 제조 장치 |
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| US7247888B2 (en) | 2004-03-01 | 2007-07-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Film forming ring and method of manufacturing semiconductor device |
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| JP2013512564A (ja) * | 2009-11-30 | 2013-04-11 | ラム リサーチ コーポレーション | 傾斜側壁を備える静電チャック |
| WO2011142261A1 (ja) * | 2010-05-11 | 2011-11-17 | シャープ株式会社 | ドライエッチング装置 |
| WO2019181438A1 (ja) * | 2018-03-19 | 2019-09-26 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜装置およびそれに用いる載置台 |
| CN111095497A (zh) * | 2018-06-12 | 2020-05-01 | 东京毅力科创株式会社 | 等离子体处理装置以及控制其高频电源的方法 |
| CN111095497B (zh) * | 2018-06-12 | 2024-05-07 | 东京毅力科创株式会社 | 等离子体处理装置以及控制其高频电源的方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3173693B2 (ja) | 2001-06-04 |
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