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JPH07254500A - プラズマ処理装置 - Google Patents

プラズマ処理装置

Info

Publication number
JPH07254500A
JPH07254500A JP6069137A JP6913794A JPH07254500A JP H07254500 A JPH07254500 A JP H07254500A JP 6069137 A JP6069137 A JP 6069137A JP 6913794 A JP6913794 A JP 6913794A JP H07254500 A JPH07254500 A JP H07254500A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plasma
generating coil
plasma generating
coil
reaction chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6069137A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuyuki Toyoda
一行 豊田
Tsutomu Tanaka
田中  勉
Sadayuki Suzuki
貞之 鈴木
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kokusai Electric Co Ltd filed Critical Kokusai Electric Co Ltd
Priority to JP6069137A priority Critical patent/JPH07254500A/ja
Publication of JPH07254500A publication Critical patent/JPH07254500A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Plasma Technology (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】プラズマ処理装置に於いて、プラズマ中の荷電
粒子の壁面への衝突を抑止し、プラズマ発生用コイルの
抵抗を減少させ、更に構造の簡略化を図る。 【構成】反応室にプラズマ発生用コイル24を設け、或
は又プラズマ発生用コイルの位置を変更可能とし、或は
プラズマ発生用コイルの表面を絶縁材25で覆い、或は
プラズマ発生用コイルをパイプで形成し、プラズマ発生
用コイルに高周波電力を印加することによって生ずる交
番磁界が反応室壁面を貫通することがなくなり、プラズ
マ中の荷電粒子の壁面への衝突を抑止でき、反応室壁面
からの不要なガスの放出を防止でき、プラズマ発生用コ
イルのコイル径を小さくできてプラズマ発生用コイルの
抵抗を小さくでき、高周波電力の供給を効率的に行え
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体製造装置の1つで
あり、プラズマを利用して半導体試料等被処理物を、C
VD(Chemical Vapor Deposit
ion)処理、ドライエッチング、アッシング等の処理
をするプラズマ処理装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のプラズマ処理装置、特にエッチン
グ処理装置を図8、図9により説明する。
【0003】導電材料で且気密構造の真空容器1の上部
に石英、セラミックス等の絶縁材料から成る円筒2が気
密に連設され、該円筒2の上端は導電材料の蓋3で気密
に閉塞され、前記真空容器1、円筒2、蓋3で囲繞され
る空間は反応室10を形成している。
【0004】前記真空容器1の下部には排気管4が連通
し、該排気管4には真空ポンプ5が接続され、前記蓋3
には前記反応室10に反応ガスを導入するガス導入管1
1が連通されている。又、前記真空容器1の内部底部に
はシールドカバー6、絶縁カバー7を介して平板電極8
が設けられている。該平板電極8はウェーハ、ガラス基
板等の被処理基板9の載置台を兼ね、前記平板電極8に
は整合器12を介して電極用高周波電源13が接続され
ている。
【0005】前記円筒2の周囲に、プラズマ発生用コイ
ル14を設け、該プラズマ発生用コイル14の一端に整
合器15を介してコイル用高周波電源16を接続し、前
記プラズマ発生用コイル14の他端は前記コイル用高周
波電源16に接続されている。
【0006】上記従来のプラズマ処理装置に於いて、前
記被処理基板9を前記平板電極8に載置し、前記反応室
10を前記真空ポンプ5で排気し、減圧状態になった前
記反応室10に前記ガス導入管11から反応性ガスを導
入し、図示しない圧力制御装置によって圧力を設定す
る。前記プラズマ発生用コイル14にコイル用高周波電
源16が出力する高周波電力を前記整合器15を介して
印加すると、前記プラズマ発生用コイル14の発する交
流の電界と磁界の作用により前記反応室10にプラズマ
17が生成される。
【0007】同時に前記平板電極8に電極用高周波電源
13が出力する高周波電力を前記整合器12を介して供
給し、前記平板電極8とプラズマ17との間に直流バイ
アス電圧を生成したり、或はプラズマ17自体を図中、
上下方向に振動させ、イオンエネルギを利用して平板電
極8上の被処理基板9をエッチング処理する。前記電極
用高周波電源13の周波数は処理する被処理基板9の種
類、対象とするプロセスに応じて適切な値に設定され
る。
【0008】通常は、前記電極用高周波電源13の周波
数は100KHz から40MHz 、前記コイル用高周波
電源16の周波数は1MHz から100MHz の範囲に
於いて選択する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来のプラズ
マ処理装置では円筒2の外側、即ち反応室10の外側に
プラズマ発生用コイル14が設けられており、該プラズ
マ発生用コイル14に高周波電力を印加することで生じ
る交番磁界は前記絶縁物の円筒2を貫通する。プラズマ
17中の荷電粒子は磁力線を横切る方向には移動し難い
が、磁力線の方向には容易に移動できる為、前記荷電粒
子が円筒2(反応室10)の壁面に衝突する。又、前記
プラズマ発生用コイル14の導体部付近の円筒の内側に
はシースが発生し、イオン等の活性種がシース電圧で加
速され、前記円筒2の壁面をスパッタする。この活性種
の衝突により絶縁物の壁面からガスが発生する。前記円
筒2の材質が石英の場合は、前記活性種の衝突により酸
素が放出され、この酸素はエッチング等の処理に悪影響
を及ぼす。
【0010】又、プラズマ発生用コイル14を円筒2の
外側に設ける場合は、プラズマ発生用コイル14の直径
は少なくとも前記円筒2の外形よりも大きくする必要が
ある。この為、前記プラズマ発生用コイル14のインダ
クタンスが必要以上に大きくなって抵抗が増え、前記プ
ラズマ発生用コイル14に高周波電力を印加した際、プ
ラズマ発生用コイル14の端子部の電圧が上昇し危険で
ある。又、構造上もプラズマ発生用コイル14の外側に
シールドカバーを取付ける必要がある等複雑になる問題
があった。
【0011】本発明は斯かる実情に鑑み、荷電粒子の壁
面への衝突を抑止し、プラズマ発生用コイルの抵抗を減
少させ、更に構造の簡略化を図るものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、反応室にプラ
ズマ発生用コイルを設けたプラズマ処理装置に係り、又
プラズマ発生用コイルの位置を変更可能とし、或はプラ
ズマ発生用コイルの表面を絶縁材で覆い、或はプラズマ
発生用コイルをパイプで形成し、該プラズマ発生用コイ
ルに熱媒体を流通させる構造としたプラズマ処理装置に
係るものである。
【0013】
【作用】プラズマ発生用コイルを反応室に設けた構造で
ある為、プラズマ発生用コイルに高周波電力を印加する
ことによって生ずる交番磁界が反応室壁面を貫通するこ
とがなく、荷電粒子の壁面への衝突を抑止でき、反応室
壁面からの不要なガスの放出を防止でき、プラズマ発生
用コイルのコイル径を小さくでき抵抗を小さくできて高
周波電力の供給を効率的に行え、更に必要に応じプラズ
マ発生用コイルに冷却媒体を流通させプラズマ発生用コ
イルを所定温度に維持する。
【0014】
【実施例】以下、図面を参照しつつ本発明の一実施例を
説明する。
【0015】図1、図2中、図8、図9中で示したもの
と同一のものには同符号を付してある。
【0016】導電材料で且気密構造の真空容器20の上
端は導電材料の反応室蓋21で気密に閉塞され、前記真
空容器20、反応室蓋21で囲繞される空間は反応室1
0を形成している。
【0017】前記真空容器20の側面には排気管4が連
通し、該排気管4には排気管バルブ22、可変コンダク
タンスバルブ23、真空ポンプ5が接続され、前記反応
室蓋21には前記反応室10に反応ガスを導入するガス
導入管11が連通されている。又、前記真空容器20の
内部底部にはシールドカバー6、絶縁カバー7を介して
平板電極8が設けられている。該平板電極8はウェー
ハ、ガラス基板等の被処理基板9の載置台を兼ね、前記
平板電極8には整合器12を介して電極用高周波電源1
3が接続されている。
【0018】前記反応室10に前記平板電極8と対向
し、該平板電極8と平行なプラズマ発生用コイル24を
配設する。該プラズマ発生用コイル24は中空管であ
り、抵抗値の低い材質で製作するが、前記反応室10の
汚染を考慮し、アルミニウム等の材質とする。前記プラ
ズマ発生用コイル24は1巻以上任意の巻数とし、表面
は絶縁管25で覆ってある。該絶縁管25の材料は、弗
化樹脂、セラミックス、石英等が挙げられる。前記プラ
ズマ発生用コイル24は反応室10にあることから、プ
ラズマ発生用コイル自体にセルフバイアス電圧を生じ
る。その為プラズマ発生用コイル24の表面はイオンに
よりスパッタされる。前記絶縁管25は金属表面が直接
反応室10に露出することを防止し、イオンのスパッタ
により、金属原子がプラズマ中に放出されることを抑止
し、被処理基板9が汚染されることを防止する。
【0019】前記プラズマ発生用コイル24の端子は真
空シールブロック26を介して前記反応室蓋21を気密
に貫通する。該真空シールブロック26はOリング等の
シール部材を備え、プラズマ発生用コイル24の貫通部
を気密にシールすると共に前記プラズマ発生用コイル2
4を上下方向に移動可能に保持し、プラズマ発生用コイ
ル24の高さ方向の位置を容易に変え得る様になってい
る。
【0020】前記プラズマ発生用コイル24の一端に整
合器15を介してコイル用高周波電源16を接続し、前
記プラズマ発生用コイル24の他端は前記コイル用高周
波電源16に接続されている。又、前記プラズマ発生用
コイル24の両端には図示しない冷却源に接続された冷
却管27が連通している。
【0021】前記真空容器20の側壁には半導体試料、
例えばウェーハ等の被処理基板9を搬入搬出する水平方
向に偏平な搬送口28を設け、該搬送口28にはゲート
バルブ29を設け、該ゲートバルブ29を介して搬送室
30を連設する。該搬送室30には図示しない搬送ユニ
ットが設けられている。
【0022】以下、作動を説明する。
【0023】前記被処理基板9を前記平板電極8に載置
し、前記反応室10を前記真空ポンプ5で排気し、減圧
状態になった前記反応室10に前記ガス導入管11から
反応ガスを導入し、図示しない圧力制御装置によって圧
力を設定する。前記プラズマ発生用コイル24にコイル
用高周波電源16が出力する高周波電力を前記整合器1
5を介して印加すると、前記プラズマ発生用コイル24
の発する交流の電界と磁界により前記反応室10にプラ
ズマ17が生成される。
【0024】前記冷却管27より冷却媒体、例えば水を
前記プラズマ発生用コイル24内に流通させ、該プラズ
マ発生用コイル24を所要の温度以上とならない様に冷
却する。尚、プラズマ発生用コイル24の温度上昇が問
題とならない場合は、冷却媒体を流す必要がなく、更に
この場合プラズマ発生用コイル24を管材ではなく中実
材としてもよい。
【0025】同時に前記平板電極8に電極用高周波電源
13が出力する高周波電力を前記整合器12を介して供
給し、前記平板電極8とプラズマ17との間に直流バイ
アス電圧を生成したり、或はプラズマ17自体を図中、
上下方向に振動させ、イオンエネルギを利用して平板電
極8上の被処理基板9をエッチング処理する。
【0026】尚、上記した様にプラズマ発生用コイル2
4の高さ方向の位置を変更可能であるので、プラズマ発
生用コイル24の位置を調整してプラズマの発生状態を
変更させることができる。
【0027】前記電極用高周波電源13の周波数は処理
する被処理基板9の種類、対象とするプロセスに応じて
適切な値に設定される。通常は、前記電極用高周波電源
13の周波数は100KHz から40MHz 、前記コイ
ル用高周波電源16の周波数は1MHz から100MH
z の範囲に於いて選択する。
【0028】上述した様に、前記プラズマ発生用コイル
24は反応室10に設ける。上記実施例ではプラズマ発
生用コイル24の支持を該プラズマ発生用コイル24の
端子で行ったが、プラズマ発生用コイル24の端子によ
る固定ができない場合は、図3に示す様に、絶縁材料の
コイル固定足31を介して反応室蓋21に固定する。
又、固定位置は反応室蓋21に限らず、図4、図5に示
す様に真空容器20の側壁、或は底面部に固定してもよ
い。又、これら取付け位置を組合わせてもよい。更に、
コイル固定足31の取付け位置を変更することで前記プ
ラズマ発生用コイル24の位置を変更可能としてもよ
い。
【0029】更に、プラズマ発生用コイル24の端子を
外部に貫通する位置は、前記反応室蓋21に限らず、真
空容器20の側壁、或は底面部であってもよい。
【0030】更に又、プロセス条件によっては前記プラ
ズマ発生用コイル24表面の絶縁管25は省略すること
も可能であり、プラズマ発生用コイル24の形状も図
6、図7で示す様に、4角形コイル、円形コイルでもよ
い。
【0031】
【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、プラズ
マ発生用コイルを反応室に設けた構造である為、プラズ
マ発生用コイルに印加することによって生ずる交番磁界
が反応室壁面を貫通することがなく、反応室壁面からの
不要なガスの放出を防止でき、絶縁材料の円筒を設ける
必要がなくなり、更にプラズマ発生用コイルのシールド
ケースが不要となるので、構造が単純になり、更にプラ
ズマ発生用コイルのコイル径を小さくできて抵抗を小さ
くでき、高周波電力の供給を効率的に行うことができる
等の優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す断面図である。
【図2】同前本発明の一実施例を示す一部を破断した斜
視図である。
【図3】コイルの支持方法を示す断面図である。
【図4】コイルの支持方法を示す断面図である。
【図5】コイルの支持方法を示す断面図である。
【図6】プラズマ発生用コイルの形状を示す外形図であ
る。
【図7】プラズマ発生用コイルの形状を示す外形図であ
る。
【図8】従来例の構造を示す断面図である。
【図9】従来例を示す斜視図である。
【符号の説明】
8 平板電極 9 被処理基板 11 ガス導入管 12 整合器 16 コイル用高周波電源 21 反応室蓋 24 プラズマ発生用コイル 25 絶縁管 27 冷却管
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 21/31 H01L 21/31 C

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 反応室にプラズマ発生用コイルを設けた
    ことを特徴とするプラズマ処理装置。
  2. 【請求項2】 プラズマ発生用コイルの位置を変更可能
    とした請求項1のプラズマ処理装置。
  3. 【請求項3】 プラズマ発生用コイルの表面を絶縁材で
    覆った請求項1のプラズマ処理装置。
  4. 【請求項4】 プラズマ発生用コイルをパイプで形成
    し、該プラズマ発生用コイルに熱媒体を流通させる構造
    とした請求項1のプラズマ処理装置。
  5. 【請求項5】 プラズマ発生用コイルの固定部を真空容
    器の天井部とした請求項1のプラズマ処理装置。
  6. 【請求項6】 プラズマ発生用コイルの固定部を真空容
    器の側壁部とした請求項1のプラズマ処理装置。
  7. 【請求項7】 プラズマ発生用コイルの固定部を真空容
    器の底面部とした請求項1のプラズマ処理装置。
JP6069137A 1994-03-14 1994-03-14 プラズマ処理装置 Pending JPH07254500A (ja)

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