JPH06112167A - プラズマ装置 - Google Patents

プラズマ装置

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Publication number
JPH06112167A
JPH06112167A JP4260287A JP26028792A JPH06112167A JP H06112167 A JPH06112167 A JP H06112167A JP 4260287 A JP4260287 A JP 4260287A JP 26028792 A JP26028792 A JP 26028792A JP H06112167 A JPH06112167 A JP H06112167A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
high frequency
current
plasma
processing chamber
frequency power
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4260287A
Other languages
English (en)
Inventor
Satoshi Kawakami
聡 川上
Jiyunichi Arami
淳一 荒見
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Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
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Publication of JPH06112167A publication Critical patent/JPH06112167A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】各外部機器へのノイズの発生がなく、再現性よ
く処理を行うことのできるプラズマ処理装置を得るこ
と。 【構成】処理室1と高周波電源3との間に処理室1のイ
ンピーダンスより高いインピーダンスのコイル90を介
挿する。高周波電源3から処理室1の電極板2に載置さ
れた半導体ウェハWに印加される高周波電流I1が処理
室のシャーシ1aを通ってリターン電流I2となると
き、同相電流がコイル90によって抑制される。これに
よりセンサ7等の外部機器のアースを通してグランドG
へ流れる漏れ電流をなくすことができ、外部機器におけ
るノイズの発生をなくすことができる。また同相電流I
Gによる高周波電流I1の乱れをなくすことができ、再現
性のよい処理を行なうことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はプラズマエッチング
(アッシング)、プラズマCVD、プラズマスパッタリ
ング等の高周波を利用して被処理体のプラズマ処理を行
なうためのプラズマ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体製造工程において、プラズマエッ
チング、プラズマCVD等のプラズマ処理が行なわれて
いる。例えばドライエッチングは微細なパターンを形成
するために欠くことのできない技術であり、真空中に導
入された反応ガスに高周波を印加することによりプラズ
マを生成し、プラズマ中のイオン、中性ラジカルなどを
用いて対象物を除去していく反応性イオンエッチング
(RIE)が最も一般的方法である。
【0003】このようなプラズマ装置は、図3に示すよ
うに、図示しない真空系に接続された処理室100と、
処理室100内に設置される電極板101と、処理室1
00にHBr、HCl、SF6、CCl4、Cl2、Ar
等の反応ガスを導入するためのガス供給系102と、電
極板101に高周波を印加するための高周波電源103
とを備え、排気系104により所定の真空度に真空引き
された処理室に被処理体例えばウェハを搬入し、電極板
101に載置した後、処理室100内に反応ガスを導入
するとともに高周波電源103により電極板に所定の高
周波例えば13.56MHzを印加してプラズマを発生
させる。ここで、電極板101と高周波電源103との
間には処理室100と高周波電源103とのインピーダ
ンスマッチングを行うためのマッチング回路105が介
挿されている。
【0004】このようなプラズマ装置においては、処理
室100側へ流れる電流I1は処理室100のシャーシ
を経て、グランド側からリターン電流I2としてマッチ
ング回路105、高周波電源103へと戻る。この電流
1とリターン電流I2は理論的には同じ大きさの差動電
流であるので、互に打消し合い外界に影響を何等与える
ことがない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、通常プ
ラズマ装置においては処理室内の温度、圧力等を監視す
るための各種センサ106が設置されており、これらの
センサ106には測定機器の各ユニット107が接続さ
れている。AC電源ライン108は、高周波電源10
3、処理室100のインピーダンス変動に応じて高周波
電源103とのインピーダンスマッチングを行うための
マッチング回路105、ユニット107にそれぞれ接続
されている。センサ106などのアースは各ユニット1
07に配線されてグランドGにアースされている。更に
高周波電源103、マッチング回路105のアースは電
源ライン108に入っているアースに接続されグランド
Gに接地され、それらの筐体はアース線で接続されてい
る。一方、上述のように処理室100のアースは、安全
性及びコスト的要請から処理室100のシャーシに落と
してグランドGに接地されている。このように、グラン
ドGには種々の機器からのアース線が接続されているた
め、グランドGを介して各機器107が接続されたグラ
ンド回路が複雑に形成されている。このため、処理装置
100から高周波電源103へ戻るリターン電流I2
2=I1とならず、I1=I2+IGとなる(IGはグラン
ド回路に漏れる電流)。この電流IGは、外部機器10
7に対してノイズ源となり、センサ等に悪影響を及ぼ
す。一方、電流IGは、グランド回路を経て処理室10
0へ流れる同相電流となり、外界に不必要な電磁波を発
生するとともに、高周波電源103からの電流I1に影
響を及ぼす。従って、処理室100において一定の高周
波出力が得られない、その結果エッチングレートが一定
しない、処理効率が下がる、処理の再現性が悪い等の結
果を招くおそれがある。
【0006】本発明はこのような従来の問題点を解決す
るためになされたもので、グランド回路に生じる同相電
流による外部機器へのノイズを除去するとともに、一定
のエッチングレートが得られ安定した処理を行うことが
できるプラズマ装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明のプラズマ装置は、処理室内に高周波を印加し
てプラズマを発生させるプラズマ装置において、高周波
を印加するための高周波電源と処理室との配線の間に供
給電流とリターン電流の差電流を減衰するインピーダン
ス手段を備えたものである。
【0008】
【作用】高周波電源と処理室との間に高インピーダンス
のインピーダンス手段を挿入することにより、処理装置
から高周波電源へ戻るリターン電流I2と同相の同相電
流IGが流れなくなる。従って、電流IGによる外部機器
におけるノイズの発生を防止できるとともに、高周波電
源から電流I1とリターン電流I2がI1=I2となり、一
定の高周波出力を得ることができ、再現性よくプラズマ
処理を行うことができる。
【0009】
【実施例】以下、本発明のプラズマ装置による好ましい
実施例について図面を参照して説明する。図1は本発明
のプラズマ装置が適用される反応性イオンエッチング
(RIE)装置10を示す図で、主として反応ガスの中
性ラジカル及び反応ガスイオンの相乗効果により被処理
体例えば半導体ウェハWに形成された酸化シリコン膜、
ポリシリコン膜、Al等のメタル膜等をエッチング処理
するための処理室即ち反応室1と、反応室1内に設置さ
れ半導体ウェハWを載置するための電極板2と、電極板
2に高周波を印加するための高周波電源3とを備える。
【0010】反応室1は、例えばステンレス鋼等により
円筒状に形成された密閉容器(シャーシ)1aから成
り、装置本体4に固定されたシャーシ1aが装置本体4
に連結されたグランドGに接続されアースがとられてい
る。反応室1の一方の端部には高周波によりプラズマ化
する反応ガス例えばHBr、Hcl、SF6、CCl4
Cl2、Arガス等を導入するためのガス導入口5が形
成され、ガス導入口5は図示しないガス供給系に接続さ
れている。また、反応室1は被処理体である半導体ウェ
ハWを電極板2上に搬入、搬出するための開口(図示せ
ず)を有しており、この開口はロードロック室等とゲー
トバルブを介して連結され、ウェハ搬送系に接続され
る。
【0011】更に、反応室1には図示しない排気系に接
続された排気管6が連結されており、反応室1内を所定
の真空度、例えばプラズマ処理前であれば1×10-6
1×10-7Torr、プラズマ処理時に1×10-4〜1×1
-3Torrに維持するするように構成される。また、反応
室1のシャーシ1aには反応室内の圧力や温度を監視す
る圧力計、温度計等のセンサ7(図では1つのみを示
す)が取り付けられている。これらセンサ7は測定機器
71に連結され、その電源ライン11のアース線を介し
てグランドGに接地されている。
【0012】高周波電源3は電極板2に数MHz〜数1
0MHzの高周波を印加するもので、高周波としては通
常13.56MHzのものが利用されるが、27.12
MHz、40.68MHz等上記範囲の比較的広い範囲
のものが利用可能である。高周波電源3には反応室1と
のインピーダンスマッチングをとるためのマッチング回
路8を備えられている。マッチング回路9はコイル81
及び直並列接続された2つの可変コンデンサ82、83
から成り、コイル81と一方の可変コンデンサ82との
直列回路が高周波が印加される電極板2に接続され、他
方の可変コンデンサ83がシャーシ1aからの戻りライ
ン側との間に接続されている。一般に、反応室1は電気
的にも動的な系で反応の進行に伴い常時インピーダンス
R(例えば、ZR=20-j50 Ω)が微細に変化しているが、
マッチング回路8はこのインピーダンスの変化を測定
し、これをフィィードバックし、インピーダンス変化に
対応して可変コンデンサ82、83を自動調整すること
により高周波電源3と反応室1とのインピーダンスマッ
チングをとっている。
【0013】このマッチング回路8と電極板2との間に
はインピーダンス手段9が介挿される。インピーダンス
手段9は図1に摸式的に示すように1対のコイル90か
ら成り、差動電流には何の影響も与えずにこれを通過さ
せ、一方同相電流に対しては高周波チョークの性質を示
してこれの電流経路を切り、センサ等のアースからグラ
ンドGへと漏れる漏れ電流IGの発生を防止する。この
ような目的のためコイル90のインピーダンスZは、反
応室1のインピーダンスZRの数倍程度、好適には5倍
以上あればよく、Z=2πfL(fは周波数、Lはコイ
ルのインダクタンス)であるから、Zが反応室1のイン
ピーダンスZRの数倍となるようにコイルのインダクタ
ンスを選べばよい。
【0014】このようなコイルの構成としてはフェライ
ト、Fe系非晶質合金等の透磁率が100以上、好適に
は250以上の高透磁率材料から成るコアに高周波電流
1のラインとリターン電流I2のラインの2本の導線を
所定ターン巻きつけてコイルを構成することができる
が、通常これら高周波電流ラインは同軸ケーブル構成と
なっているので、製造上は図2に示すように同軸ケーブ
ルの外周に高透磁率材料から成るコアを同軸上に設けた
ものが好適である。即ち、図2に示す実施例では、高周
波電流ラインはAl等から成る所定直径例えば50〜6
0mm程度のパイプ状の導体91内を高周波電源3と電
極板2とを接続する導線92が通る同軸ケーブル型にな
っており、前述のように高透磁率材料から成るコア93
がそのパイプ状導体91の外側に同軸状に1又は複数配
置される。コア93一個でコイルの1ターンと等価であ
るから、所定のインダクタンスを得るために必要な数の
コア93を積み重ねればよい。
【0015】次に以上のような構成におけるプラズマエ
ッチング装置の動作を説明する。まず、反応室1の開口
を開けてウェハWを搬送し、電極板2に載置した後、開
口を閉じ排気管6を介して反応室1内を所定の真空度に
真空引きした後、ガス導入口5から反応ガスとしてCl2
ガスを所定の流量で導入して所定の圧力、例えば反応室
1が5×10-3Torrとなるように維持する。次いで電極
板2に所定周波数例えば13.50MHz、所定電力値
例えば数百〜2kWの高周波電力を印加しながら、反応
室1内にプラズマを発生させる。このプラズマにより反
応ガスが解離して中性ラジカル、イオン等の多種類の活
性種を発生し、例えば以下のような反応によってウェハ
をエッチング処理する。
【0016】 Si+4Cl-→SiCl4 SiO2+4Cl-→SiCl4+O2 反応室1における反応は、各センサ7により圧力、温度
等反応系の監視が行われ進行する。反応の進行に伴い、
反応室1のインピーダンスが変化するがこの変化もセン
サによって検出され、マッチング回路8の可変コンデン
サ82、83を自動的に変化させて高周波電源とのイン
ピーダンスのマッチングを図る。
【0017】この際、例えば高周波電力が2kW、電圧
が500Vであるとすると電極板2には4A程度の高周
波電流I1が印加され、シャーシ1aを通る電流I2とし
て高周波電源側へ戻る。ここで反応室1のインピーダン
スに比べインピーダンス手段9のインピーダンスが充分
高く設定されているので、同相電流が断ち切られ、或い
は低減され、I1=I2となる。従って、同相電流による
外界への電磁波の発生等の影響がなくなり、又安定した
高周波電流I1が供給される。一方、同相電流がなくな
ることにより各センサのアースを介してグランドGへと
向う漏れ電流I Gの発生が抑えられ、その結果各センサ
へノイズが発生することもない。
【0018】なお、以上の実施例ではRIE装置に適用
した例について説明したが、本発明のプラズマ装置はプ
ラズマエッチング装置のみならず、プラズマCVD、プ
ラズマスパッタエッチング、レジスト除去のためのプラ
ズマアッシャ等にも適用できる。
【0019】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように本発明
のプラズマ装置によれば、処理室内に高周波を印加して
プラズマを発生させるプラズマ装置において、高周波電
源と処理室との配線の間に供給電流とリターン電流の差
電流を減衰するインピーダンス手段を設けることによ
り、高周波ラインにおいて同相電流の発生を抑制するこ
とができる。従って、同相電流による外界への悪影響、
外部機器へのノイズの発生等を防止するとともに、高周
波電源から常に一定の高周波出力を得ることができ、安
定したエッチングレートで再現性よくプラズマ処理を行
うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のプラズマ装置を適用したエッチング装
置の一実施例を示す図。
【図2】図1のプラズマ装置の要部を示す斜視図。
【図3】従来のプラズマ装置を示す図。
【符号の説明】
1・・・・・・反応室 3・・・・・・高周波電源 8・・・・・・インピーダンス手段 W・・・・・・ウェハ(被処理体)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H05H 1/46 9014−2G

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】処理室内に高周波を印加してプラズマを発
    生させるプラズマ装置において、高周波を印加するため
    の高周波電源と前記処理室との配線の間に供給電流とリ
    ターン電流の差電流を減衰するインピーダンス手段を備
    えたことを特徴とするプラズマ装置。
JP4260287A 1992-09-29 1992-09-29 プラズマ装置 Withdrawn JPH06112167A (ja)

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JP4260287A JPH06112167A (ja) 1992-09-29 1992-09-29 プラズマ装置

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100476460B1 (ko) * 2001-11-05 2005-03-17 주성엔지니어링(주) 플라즈마 공정챔버 모니터링 방법 및 그 시스템
KR100525961B1 (ko) * 1996-11-04 2005-12-21 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 플라즈마시스에서발생하는고주파를필터링하는플라즈마처리장치및방법
KR100589051B1 (ko) * 2000-07-25 2006-06-13 삼성전자주식회사 플라즈마를 사용하는 반도체 제조 장치
KR100636052B1 (ko) * 2000-08-28 2006-10-18 삼성전자주식회사 플라즈마 챔버의 부하 측정 장치
US8251011B2 (en) * 2002-07-12 2012-08-28 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus

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Effective date: 19991130