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発明の名称 プラズマ処理装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−45285
公開日 平成6年(1994)2月18日
出願番号 特願平4−198079
出願日 平成4年(1992)7月24日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】高田 幸彦
発明者 加治 哲徳 / 長友 克明
要約 目的
プラズマ発生部と交流バイアス印加部を有するプラズマ処理装置において、処理特性の面内分布の改善をはかる。

構成
試料台中の電極を複数に分割し、処理特性の面内分布の均一化ができる様に、各電極に加わる交流電圧(電力)を設定する。
特許請求の範囲
【請求項1】低圧のガス又はガス状混合物を内部に蓄える気密容器と、該気密容器内にガスを導入する手段ならびに排気する手段と、気密容器から絶縁されて該気密容器の内部に設置され、かつ試料を支持する試料台と、該気密容器内でプラズマを生成する手段と、前記プラズマに電位を加えるために該気密容器内に設置された内部電極と、その振幅が調整可能で、かつ試料台内の電極と該内部電極間に加える交流発生器を有するプラズマ処理装置において、前記試料台内の電極を複数に分割し、試料台内の電極間の電位差が零でない部分を有することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項2】前記複数の試料台内の電極に対応して、複数の交流発生器を接続した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】前記複数の試料台内の電極に対応して、複数のインピーダンス素子と1つの交流発生器を接続したことを特徴とする請求項1記載のプラズマ処理装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体素子等の製造時の各種膜の成膜やエッチング等に使用されるプラズマ発生と、交流バイアスとを併用したプラズマ処理装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図7は特開平2−127029号公報に記載されたものの従来装置の概略図であり、マイクロ波と高周波バイアスを併用し、かつ磁場を用いてECRプラズマを発生させる従来例を示す。1はマイクロ波発生器、2はマイクロ波導入手段、3は石英ベルジャ、4は金属容器、5はガス導入手段、6はバルブ、7は排気手段、8はコイル、9は試料、10は試料台、11はプラズマに電位を加えるために設置された内部電極、12は交流発生器である。
【0003】石英ベルジャ3と金属容器4により気密容器が構成され、ガス導入手段5、バルブ6および排気手段7とにより所定のガスを所定の圧力に設定しながらガスを流す。マイクロ発生器1から発生したマイクロ波は、導波管や同軸線路等のマイクロ波導入手段2と、石英ベルジャ3を経由して気密容器内に入力される。コイル8の磁界とマイクロ波との相互作用である電子サイクロン共鳴(ElectronCyclotronResonance,ECRと略す)現象により、気密容器内のガスは効率よくプラズマ化される。プラズマ化されたイオン類は、試料台10内の電極と内部電極11間に加えられた交流(数+KHZ〜数+MHZ)により引きつけられ試料面に方向性よく印加される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の装置で試料をプラズマ処理した時の、試料の半径方向の処理速度分布の例を図8の実線ならびに点線で示す。処理速度分布が均一でないため、試料内の処理にバラツキを生じる欠点があった。
【0005】本発明の目的は、処理速度分布が均一なプラズマ処理装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】処理速度分布の発生は、プラズマの発生分布、交流発生器12のバイアスの印加分布、反応生成物の分布あるいはガス流れの分布等が複雑にからみあったものと考えられる。処理速度の不均一度を、今後必要となる3パーセント程度以下に改善するためには、個々の要因の改善のみでは困難であった。
【0007】本発明は、交流発生器の出力値により処理速度が大きく変化することに着目し、試料台内の電極を複数に分割して、内部電極との間の電位差を異ならせ、処理速度分布が均一になる様に設定することで達成される。
【0008】なお、プラズマを発生する手段として、図7ではマイクロ波を用いる場合について述べたが、本発明は何らこれに限定されるものではない。高周波ないしは交流による方法や光による方法等においても、同様に適用できる。
【0009】また、内部電極はプラズマに電位を与えるものであれば良く、金属製気密容器壁や薄い絶縁物を被膜した金属等でもよい。
【0010】
【作用】試料台中の電極を複数個に分割し、処理速度の遅い部分の電極にはより大きい振幅の交流を加え、処理速度の早い部分の電極にはより小さい振幅の交流を加えることにより、処理速度分布を均一化できる。
【0011】なお、試料台中の複数個の電極に異なる振幅の交流を加える手段としては、図1(a)に示す様に個々に交流発生器12−1〜12−n(n=2,3,・・)を設置するか、図1(b)に示す様に1台の交流発生器12に対して複数個のインピーダンス素子13−1〜13−n(n=2,3,・・・)を設置すればよい。インピーダンス素子としては抵抗、インダクタンス、キャパシタンスあるいはこれらの組合せで構成される。
【0012】
【実施例】本発明の一実施例を図2及び図3に示す。試料台10の横断図を図2に、上面図を図3に示す。試料台10は、複数の電極21−1,21−2,21−3と絶縁体23,シールド24ならびに各電極用配線25−1,25−2,25−3によって構成される。図3は処理速度が試料の中心軸に対してほぼ軸対称な場合適用した例であり、複数の電極21−1,21−2,21−3は同心円ないしは円環としている。
【0013】処理速度が試料の中心軸に対してはほぼ左右対称であるが、上下と左右で分布の傾斜が異なる場合には、複数の電極21−1,21−2,21−3としては図4に示す様に円/円環、楕円/楕円環の組合せを用いるとよい。なお電極21−1,21−2,21−3の形状は処理速度分布の形に依存して決定すればよく、図3、図4に示した形に何ら限定されるものではない。
【0014】各電極用配線25−1,25−2,25−3は、図1(a)に示す複数の交流発生器12−1,12−2,12−3もしくは図1(b)に示す複数のインピーダンス素子13−1,13−2,13−3に接続される。
【0015】図5に本発明の他の実施例を示す。誘電体26と試料9間の電荷の吸引により試料9を静電気的に誘電体26に吸着させる例である。内部電極11(図7参照)とプラズマを経由して、静電吸着電源27からの直流印加により試料9と複数電極21−1,21−2,21−3との間に直流電圧が加わり、試料9は試料台10中の誘電体26に吸着される。試料台10と試料9間の間隙が少なくなり、試料9と試料台10との間の熱の伝導が良くなり、ひいては試料9の温度分布を改善できる。なお試料9と試料台10との熱の伝導を更によくするには、試料9と試料台10との間に熱伝達性の良いガス(例えばヘリウム)を流せば良い。
【0016】図1に示した交流発生器12−1,12−2,12−3、あるいはインピーダンス素子13−1,13−2,13−3から供給される交流と静電吸着電源27からの直流とを別々に供給するためには、図5に示した様に各電極用配線25−1,25−2,25−3毎にインダクタンス28−1,28−2,28−3と、キャパシタンス29−1,29−2,29−3を設け、直流電圧はインダクタンス側より、交流電圧はキャパシタンス側より加える。なお、複数電極に交流電圧を加える方法として図1(b)を用いる場合には、キャパシタンス29−1,29−2,29−3はインピーダンス素子13−1,13−2,13−3中に含ませることもできる。
【0017】図6に静電吸着により試料9を試料台10に吸着させる場合の本発明の他の実施例を示す。図5と異なる点は、複数電極21−1,21−2,21−3,21−4の隣り合う2つの電極間に、静電吸着電源27からの直流電圧が加わり、試料9を吸着させている点である。他の部分は図5と基本的には同じである。
【0018】なお、これまでの説明では試料面内の処理速度の改善について述べたが、本発明は何らこれに限定されるものでなく、交流バイアスの大きさにより変化する特性(例えば形状、選択比等)に対する面内分布の改善にも有効であることはもちろんである。
【0019】
【発明の効果】試料台中の電極を複数に分割し、内部電極との間の交流電圧を、処理速度分布に対応して、処理速度分布が均一になる様に設定することにより、処理速度分布の不均一度を改善し、試料中の処理のバラツキを大幅に改善することができる。




 

 


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