(57)【要約】【課題】一個の高周波電源で複数のプラズマ処理装置を同時に放電させて、被処理物表面に形成された被膜を各チャンバーにおいて同一レートでエッチングしたりアッシングしたりすることができる同時放電化装置を提供する【解決手段】１個の高周波電源で複数のプラズマ処理装置を同時に放電させる同時放電化装置であって、前記複数のプラズマ処理装置はプラズマ発生用電極がコイル状である誘導結合プラズマを主とするプラズマ処理装置であり、前記高周波電源からの電力供給ラインが各々の前記プラズマ処理装置に対して分岐部が設けられて分岐され、且つ前記高周波電源の分岐部の下流側で各々の前記プラズマ処理装置との間にそれぞれ固定コンデンサーが設置されていると共に、前記固定コンデンサーのインピーダンスを前記プラズマ発生用コイル状電極の同じ下流側におけるインピーダンスの２．３〜２．７倍にする。【選択図】　　　　図１
2004014904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１個の高周波電源で複数のプラズマ処理装置を同時に放電させる同時放電化装置であって、前記複数のプラズマ処理装置はプラズマ発生用電極がコイル状である誘導結合プラズマを主とするプラズマ処理装置であり、前記高周波電源からの電力供給ラインが分岐部から各々の前記プラズマ処理装置に対して分岐され、且つ前記分岐部の下流側で各々の前記プラズマ処理装置との間に固定コンデンサーがそれぞれ設置されていることを特徴とする同時放電化装置。
【請求項２】
請求項１に記載の同時放電化装置において、前記固定コンデンサーのインピーダンスが同じ下流側における前記プラズマ発生用コイル状電極のインピーダンスの２．３〜２．７倍であることを特徴とする同時放電化装置。
【請求項３】
請求項１に記載の同時放電化装置において、前記固定コンデンサー同士の差異が±５％以内であることを特徴とする同時放電化装置。
【請求項４】
請求項１に記載の同時放電化装置において、前記プラズマ発生用コイル状電極は前記プラズマ処理装置に巻回され、且つ前記プラズマ発生用コイル状電極のアース電極側に金属板が設置されていることを特徴とする同時放電化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一個の高周波電源で複数のプラズマ処理装置を同時に放電させる同時放電化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来プラズマ処理装置としてはチャンバーの内側に一対の電極を配置した平行平板型の装置と、チャンバーの外側にプラズマ発生用のアンテナ（電極）を設けたプラズマ処理装置がある。後者の装置としては更に、チャンバーの外周に一対のシート状電極を対向配置し、これら一対のシート状電極の一方に高周波電源を接続し、他方を接地したタイプと、チャンバーの周囲に螺旋状若しくは環状のコイル状電極を配置し、このコイル状電極に高周波電源を接続したタイプとがある。
【０００３】
また、高周波電源を用いてプラズマ処理装置に高周波を印加することで発生するプラズマには、容量結合型プラズマ（ＣＣＰ：　Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｐｌａｓｍａ）と誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ：　Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｐｌａｓｍａ）とがあり、シート状電極を用いたプラズマ処理装置にあっては容量結合型プラズマが主に発生し、コイル状電極を用いたプラズマ処理装置にあっては誘導結合型プラズマが主に発生する。
【０００４】
容量結合型プラズマは処理する基板にダメージを与えるので、誘導結合型プラズマの方が好ましいことが判明している。そこで、コイル状電極を用いたプラズマ処理装置であって、更に容量結合型プラズマの発生を抑制する先行技術として、特開平５−５０２９７１号公報、特開平８−５０９９６号公報もしくは特開平８−８８２２０号公報に開示されるものがある。これらの先行技術は、いずれもアンテナ（コイル状電極）とプラズマ処理用チャンバーとの間にファラディーシールドが配置され、アンテナの軸方向電場を電気的に短絡して容量結合型プラズマを抑制するというものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術においては、一個の高周波電源を用いて一つのプラズマ処理装置を放電させる場合には何の不都合はないが、一個の高周波電源で同時に複数のプラズマ処理装置を放電させる場合に、コイル状電極を構成するＲＦケーブル（即ち、電力供給ライン）等の配設状態が各プラズマ処理装置における各チャンバー間で多少異なるため、各チャンバー間で少しずつインピーダンスが異なる。その結果、インピーダンスの低いチャンバーではプラズマが発生し易く、インピーダンスの高いチャンバーではプラズマが発生し難いという問題が生じる。
【０００６】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、一個の高周波電源で複数のプラズマ処理装置を同時に放電させて、半導体ウェーハ等の被処理物表面に形成された被膜を各チャンバーにおいて同一レートでエッチングしたりアッシングしたりすることができる同時放電化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】
上記課題を解決すべく本発明の同時放電化装置は、１個の高周波電源で複数のプラズマ処理装置を同時に放電させる同時放電化装置であって、前記複数のプラズマ処理装置はプラズマ発生用電極がコイル状である誘導結合プラズマを主とするプラズマ処理装置であり、前記高周波電源からの電力供給ラインが各々の前記プラズマ処理装置に対して分岐部が設けられて分岐され、且つ前記分岐部の下流側で各々の前記プラズマ処理装置との間に固定コンデンサーがそれぞれ設置された構成とした。ここで、前記固定コンデンサーのインピーダンスを同じ下流側における前記プラズマ発生用コイル状電極のインピーダンスの２．３〜２．７倍にするのが好ましい。
【０００８】
高周波電源からの電力供給ラインが各々の前記プラズマ処理装置に対して分岐部を設けて分岐されることで、ＲＦ電力を同時に各プラズマ処理装置に流すことができる。
【０００９】
また、高周波電源の分岐部の下流側で各々の前記プラズマ処理装置との間にそれぞれ固定コンデンサーが設置されていると共に、前記固定コンデンサーのインピーダンスを前記プラズマ発生用コイル状電極のインピーダンスの２．３〜２．７倍にすることで、一個の高周波電源から各プラズマ処理装置に同時に放電することができる。
【００１０】
また、固定コンデンサー同士の差異を±５％以内に設定することで、各プラズマ処理装置のチャンバーに対してＲＦ電力を均等に分配することができる。更に、プラズマ発生用コイル状電極を前記プラズマ処理装置に巻回し、且つ前記プラズマ発生用コイル状電極のアース電極側に微調整用の金属板を設置することで、より確実に各プラズマ処理装置を同時に放電させることができる。
即ち、一個の高周波電源で複数のプラズマ処理装置を同時に放電させ、各処理チャンバー内の被処理物に対して同時に且つ均一に処理を施すことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明に係る同時放電化装置の概略図であり、図２は図１における一方のプラズマ処理装置の部分拡大図である。
図１に示すように、誘導結合プラズマ処理装置Ａ及びＢは、それぞれベース１及び１′に載置される石英やアルミナセラミックス製の下部チャンバー２及び２′と、これらの下部チャンバー２及び２′の上に載置される石英やアルミナセラミックス製の上部チャンバー３及び３′と、更にこれらの上部チャンバー３及び３′の上にフランジを有する天板４及び４′を備えている。なお、天板４及び４′から反応ガスが導入されている。
【００１２】
即ち、下部チャンバー２及び２′は、それぞれ上部チャンバー３及び３′と連通され、下部チャンバー２及び２′をそれぞれ被処理物Ｗ及びＷ′の処理領域とし、上部チャンバー３及び３′をそれぞれプラズマ発生領域としている。
【００１３】
また、ベース１及び１′にはそれぞれ開口部５および５′が形成され、これらの開口部５及び５′の下方からそれぞれステージ６及び６′が臨んでいる。これらのステージ６及び６′はウェーハ等の被処理物Ｗ及びＷ′を載置して昇降動可能とされるとともにヒータが内蔵されている。さらに、開口部５及び５′の内周にそれぞれ排気リング７及び７′が設けられ、これらの排気リング７及び７′に形成した穴から排気を行うようにしている。なお、これらの排気リング７及び７′は発生したプラズマが飛ばないように絶縁処理を施すことが好ましい。
【００１４】
また、それぞれの上部チャンバー３及び３′の外側に透磁率の高いアルミニウム合金製のファラディーシールド８及び８′が配置され、更にファラディーシールド８及び８′の外周にそれぞれコイル状電極９及び９′が３周巻回されている。
【００１５】
一方、この実施の形態の特徴として、図１に示すように、高周波電源１０が電力供給ライン１１（即ち、電力供給ケーブル）で繋がれている。この高周波電源１０の周波数は、４００ＫＨｚ〜２７ＭＨｚである。
【００１６】
また、この高周波電源１０の一端はアースされ、他の端はＭ点で分岐されている。分岐された高周波電源１０は、電力供給ライン１１を通して、それぞれソリッドコンデンサー（即ち固定コンデンサー）１２及び１２′に繋がり、それらのソリッドコンデンサー１２及び１２′がさらにそれぞれコイル状電極９及び９′の上端に繋がっている。なお、コイル状電極９及び９′の下端は金属板１３及び１３′に繋がってからアースされている。
【００１７】
そして、固定コンデンサー１２及び１２′のインピーダンスは一度決定するとその後は大きく変わらない。この実施例では、固定コンデンサー１２及び１２′のインピーダンスはそれぞれ同じ下流側におけるプラズマ発生用コイル状電極９および９′のインピーダンスの２．３〜２．７倍にしている。
【００１８】
このように、高周波電源１０から電力を同時にプラズマ処理装置Ａ及びＢに均等に流すためには、固定コンデンサー１２及び１２′が必要であるが、固定コンデンサー１２及び１２′のインピーダンスが不変であるので、プラズマが発生することにより見かけ上可変するプラズマ発生用コイル状電極９及び９′のインピーダンスの大小により電力の流れは偏在することになる。
【００１９】
ところで、各プラズマ処理装置Ａ及びＢのインピーダンスは、各プラズマ処理装置側の固定コンデンサーとプラズマ発生用コイル状電極のインピーダンスの和とみなすことができるので、各固定コンデンサーのインピーダンスを各プラズマ発生用コイル状電極のインピーダンスよりも大きく設定すれば、各プラズマ発生用コイル状電極のインピーダンスの違いは、各プラズマ処理装置Ａ及びＢ全体のインピーダンスから見た場合、それほど差がでない。しかし、各固定コンデンサーのインピーダンスが大きすぎても、また小さすぎても、安定して均等にプラズマ処理することができない。
【００２０】
そこで鋭意研究したところ、前記固定コンデンサーのインピーダンスが同じ下流側における前記プラズマ発生用コイル状電極の２．３〜２．７倍とすることにより、プラズマ発生用コイル状電極のインピーダンスが多少可変しても同時に放電することができる。
【００２１】
固定コンデンサーのインピーダンスがプラズマ発生用コイル状電極のインピーダンスの２．３倍未満の場合は、放電はどちらか一方でのみ生じ、同時放電は行われない。反対に固定コンデンサーのインピーダンスがプラズマ発生用コイル状電極のインピーダンスの約２．７倍以上ある場合は、コンデンサー自身の抵抗が大きくなりすぎてプラズマ効率が悪くなり、好ましくない。
【００２２】
また、プラズマ処理装置Ａ及びＢは同時に放電することができるものの、各プラズマ処理装置Ａ及びＢに分配された電力は均一でなければ、アッシング又はエッチング等のレートに差が生じる。この実施例ではコンデンサー１２及び１２′同士の差異を設定値±５％以内（好ましくは２％）に設定する。即ち、固定コンデンサー同士の差異を小さくすることで、より均一に電力を分配することができる。
【００２３】
さらに、各プラズマ処理装置間の電力を均一するために、この実施例では、金属板１３及び１３′が微調整としてそれぞれコイル状電極９及び９′の下端のアース側に設置されている。それらの金属板の中、金属板１３を拡大して図２に示す。金属板には奇数の穴が穿たれており、その中心の穴が最初の設定位置としている。複数のプラズマ処理装置のうちのどちらかのレートが低い方は、その金属板の穴を１つ伸ばす方向にずらす。逆の場合は縮む方向にずらす。このように、金属板の穴を１つずつずらすことによって、各プラズマ処理装置のレートをほぼ同じに調整することができる。
【００２４】
以上において、高周波電源１０からの電力が分岐点Ｍで分岐され、それぞれ固定コンデンサー１２及び１２′を通って、プラズマ処理装置Ａ及びＢに印加すると、コイル状電極９及び９′の軸方向電場がファラディーシールド８及び８′によって電気的に短絡され、その結果、上部チャンバー３及び３′内に容量結合型プラズマの発生が抑制され、主として誘導結合型プラズマが発生する。
【００２５】
そして、発生した誘導結合型プラズマは天板４及び４′から導入された反応ガスとともにそれぞれ下部チャンバー２及び２′内に導入され、ステージ６及び６′上に載置されているウェーハ等の被処理物Ｗ及びＷ′に対してアッシングやエッチング等の所定の処理を行う。
【００２６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、高周波電源からの電力供給ラインが分岐部から各々の前記プラズマ処理装置に対して分岐されることで、ＲＦ電力を同時に各プラズマ処理装置に流すことができる。また、高周波電源の分岐部の下流側で各々の前記プラズマ処理装置との間にそれぞれ固定コンデンサーが設置されて、また例えば、前記固定コンデンサーのインピーダンスを前記プラズマ発生用コイル状電極の同じ下流側におけるインピーダンスの２．３〜２．７倍にすることで、一個の高周波電源から各プラズマ処理装置に同時に放電することができる。
【００２７】
また、固定コンデンサー同士の差異を±５％以内に設定することで、各プラズマ処理装置のチャンバーに対してＲＦ電力を均等に分配することができる。更に、プラズマ発生用コイル状電極は前記プラズマ処理装置に巻回し、且つ前記プラズマ発生用コイル状電極のアース電極側に微調整用の金属板を設置することで、より確実に各プラズマ処理装置を同時に放電させることができる。
即ち、一個の高周波電源で複数のプラズマ処理装置を同時に放電させ、各処理チャンバー内の被処理物に対して同時に且つ均一に処理を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る同時放電化装置の概略図
【図２】図１に示すプラズマ処理装置の部分拡大図
【符号の説明】
Ａ、Ｂ…プラズマ処理装置、　１、１′…ベース、　２、２′…下部チャンバー、　３、３′…上部チャンバー、　４、４′…天板、　５、５′…開口部、　６、６′…ステージ、　７、７′…排気リング、　８、８′…ファラディーシールド、　９、９′…プラズマ発生用コイル状電極、　１０…高周波電源、　１１…電力供給ライン、　１２、１２′…固定コンデンサー、　１３、１３′…金属板、　Ｗ、Ｗ′…被処理物。
【図１】
2004014904.tif 000003
【図２】
2004014904.tif 000004