JP2002246368A - System for processing a wafer using radially uniform plasma over wafer surface - Google Patents
System for processing a wafer using radially uniform plasma over wafer surfaceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業の応用の分野】本発明は、ウェハー表面径方向均
一プラズマを用いるウェハー処理システムに関し、特
に、大面積のウェハーまたは高周波電極の全面にわたり
径方向のプラズマを均一に制御可能な特性を持つプラズ
マ処理システムに関する。このシステムはエッチング、
化学的気相成長、あるいはスパッタ成膜に用いられる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wafer processing system using a uniform plasma on a wafer surface in a radial direction, and more particularly, to a plasma having a characteristic capable of uniformly controlling a radial plasma over a large-area wafer or a high-frequency electrode. Regarding the processing system. This system is etching,
Used for chemical vapor deposition or sputter deposition.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ウェハーあるいは基板の表面の全面にわ
たって径方向において、改善されたプラズマの均一性を
備えた大面積プラズマ処理システムは、大面積ウェハー
を径方向に均一にかつチャージ誘導ダメージを生じるこ
となく処理するため、非常に要求の高いものである。特
に、ウェハーの表面上における誘電体膜のプラズマ支援
ドライエッチングは、ウェハーの表面の上に作り込まれ
るデバイスからチャージ誘導ダメージを防止するため、
全ウェハー表面にわたってプラズマのより高い均一性を
必要としている。しかしながら、従来の容量的結合型プ
ラズマ（ＣＣＰ）の使用は、高周波電極の寸法の増大、
あるいはウェハーの大きさの増大に伴って径方向により
高い均一なプラズマを得るということにおいて、制限が
ある。このことを図１０と図１１を参照して説明する。2. Description of the Related Art A large area plasma processing system with improved plasma uniformity in the radial direction over the entire surface of a wafer or substrate can cause large area wafers to be radially uniform and cause charge induced damage. It is very demanding because it does not need to be processed. In particular, plasma-assisted dry etching of the dielectric film on the surface of the wafer prevents charge induced damage from devices built on the surface of the wafer,
There is a need for higher plasma uniformity over the entire wafer surface. However, the use of conventional capacitively coupled plasma (CCP) has led to an increase in the size of the high frequency electrode,
Alternatively, there is a limitation in obtaining a higher and more uniform plasma in the radial direction as the size of the wafer increases. This will be described with reference to FIGS.
【０００３】図１０は、エッチングの応用に用いられる
代表的な従来のプラズマ処理反応容器２０１を簡略化し
た図を示している。この反応容器２０１は、底板２０
２、この底壁２０２に設けられるウェハーホルダ２０
３、円筒形側壁２０４、トッププレート２０５、ガス導
入ポート２０６およびガス排気ポート２０７から構成さ
れている。ウェハーホルダ２０３は、底板２０２に固定
されたシャフト２０８によって支持されている。ガス導
入ポート２０６はガスリザーブ２０９を形成するためト
ッププレート２０５の内側領域に設けられている。ガス
排気ポート２０７は円筒形側壁の下側端部に形成されて
いる。高周波電極２１０はウェハーホルダ２０３のなか
に組み込まれている。誘電体プレート２１１は高周波電
極２１０の上側に配置されている。処理されるウェハー
（または基板）２１２が前記誘電体プレート２１１の上
に配置されている。高周波電極２１０の他の側は、通
常、誘電体物質２１３によって覆われている。電源２１
４は、整合回路２１５、ケーブル２１６、そして導体２
１７を経由して高周波電極２１０に対して高周波電力を
供給する。FIG. 10 shows a simplified view of a typical conventional plasma processing reaction vessel 201 used for etching applications. The reaction vessel 201 is
2. The wafer holder 20 provided on the bottom wall 202
3. It comprises a cylindrical side wall 204, a top plate 205, a gas introduction port 206 and a gas exhaust port 207. The wafer holder 203 is supported by a shaft 208 fixed to the bottom plate 202. The gas introduction port 206 is provided in a region inside the top plate 205 for forming the gas reserve 209. The gas exhaust port 207 is formed at the lower end of the cylindrical side wall. The high-frequency electrode 210 is incorporated in the wafer holder 203. The dielectric plate 211 is disposed above the high-frequency electrode 210. A wafer (or substrate) 212 to be processed is disposed on the dielectric plate 211. The other side of the high-frequency electrode 210 is usually covered with a dielectric substance 213. Power supply 21
4 is a matching circuit 215, a cable 216, and a conductor 2
High-frequency power is supplied to the high-frequency electrode 210 via the power supply 17.
【０００４】プロセスガスは、通常、主要なガス導入ポ
ート２１８を通してガスリザーバ２０９に供給され、そ
れからいくつかのガス導入ポート２０６を通して反応容
器２０１の中に導入される。通常、円筒形側壁２０４と
トッププレート２０５は金属で作られており、電気的に
接地されている。いくつかのプラズマシステムにおい
て、トッププレート２０５は誘電体物質によって作られ
ることもある。[0004] Process gas is typically supplied to a gas reservoir 209 through a main gas inlet port 218 and then into the reaction vessel 201 through several gas inlet ports 206. Typically, the cylindrical side wall 204 and the top plate 205 are made of metal and are electrically grounded. In some plasma systems, the top plate 205 may be made of a dielectric material.
【０００５】１〜１００ＭＨｚの範囲における周波数で
動作する高周波電流が（ラジオ周波数）が高周波電極２
１０に供給され、一方、低圧力、例えば２００mToorよ
りも低い圧力が反応容器２０１の内部で維持されている
場合において、プラズマは容量結合型機構によって生成
される。ウェハー表面の全面にわたるプラズマの径方向
の均一性は、適用される高周波電流の周波数、高周波電
力、圧力、そして誘電体プレート２１１の厚みのごとき
いくつかのパラメータに依存する。A high-frequency current operating at a frequency in the range of 1 to 100 MHz (radio frequency) is a high-frequency electrode 2
In the case where a low pressure, for example, less than 200 mToor, is maintained inside the reaction vessel 201, the plasma is generated by a capacitively coupled mechanism. The radial uniformity of the plasma over the entire surface of the wafer depends on several parameters, such as the frequency of the applied high frequency current, the high frequency power, the pressure, and the thickness of the dielectric plate 211.
【０００６】従来のプラズマ反応容器の１つとして、特
開昭６０−１６０６２０号（米国特許第４，５７９，６
１８号）に開示される装置が知られている。この装置は
改善された単一の電極反応容器を有している。単一電極
は、プラズマ反応容器を改善し、かつ表面残留物または
パーティクルを効果的に除去するために、高周波と低周
波の電力が供給される。この装置において、代表的に、
高周波は１３．５６ＭＨｚの電源から供給され、低周波
は１００ｋＨｚの電源から供給される。One of the conventional plasma reactors is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-160620 (US Pat. No. 4,579,6).
No. 18) is known. This device has an improved single electrode reaction vessel. A single electrode is supplied with high and low frequency power to improve the plasma reaction vessel and effectively remove surface residues or particles. In this device, typically,
The high frequency is supplied from a power supply of 13.56 MHz, and the low frequency is supplied from a power supply of 100 kHz.
【０００７】[0007]
【発明によって解決されるべき問題】図１０に示される
ように、高周波電流が高周波電極２１０の下側に与えら
れるとき、当該高周波電流は最初に周縁部に向かって径
方向の外方に流れ、そしてその次に高周波電極２１０の
上側の中心に向かって径方向の内方に流れる。それ故
に、高周波電流の密度は、高周波電極２１０の中心に向
かって増加するようになる。高周波電流が高周波電極２
１０の上面を流れる間、高周波電流は誘電体プレート２
１１を通してプラズマに容量的に結合する。高周波電極
２１０の中心領域ではより高い電流密度が存在するの
で、高周波電極２１０の中心領域からのプラズマに結合
する高周波電力は、同様に、より高いものである。As shown in FIG. 10, when a high-frequency current is applied below the high-frequency electrode 210, the high-frequency current first flows radially outward toward the periphery, Then, it flows radially inward toward the upper center of the high-frequency electrode 210. Therefore, the density of the high-frequency current increases toward the center of the high-frequency electrode 210. High frequency current is high frequency electrode 2
High-frequency current flows through the dielectric plate 2
Capacitively coupled to the plasma through 11. Since there is a higher current density in the central region of the RF electrode 210, the RF power coupled into the plasma from the central region of the RF electrode 210 is also higher.
【０００８】前述した理由の故に、図１０で示されたプ
ラズマ源を含む従来のプラズマ源の大部分において、プ
ラズマ密度の径方向の分布形態（プロファイル）２１９
は図１１に示される。このプロファイル２１９におい
て、中心領域はより高いプラズマ密度を有し、かつこの
プラズマ密度は縁に向かって次第に低下している。プラ
ズマのこの不均一な径方向の分布の故に、ウェハー表面
における処理速度は同様に不均一となる。For the above-mentioned reason, in most of the conventional plasma sources including the plasma source shown in FIG. 10, the radial distribution form (profile) 219 of the plasma density is obtained.
Is shown in FIG. In this profile 219, the central region has a higher plasma density, and this plasma density tapers off towards the edges. Due to this non-uniform radial distribution of the plasma, the processing speed at the wafer surface is likewise non-uniform.
【０００９】一方、上記文献のプラズマ反応容器装置
は、所定の高周波と低周波が与えられる単一の電極を有
している。しかしながら、上記文献に記述された条件を
満たす構造によって、要求される径方向に均一な密度の
大面積プラズマを達成することをできない。On the other hand, the plasma reactor apparatus disclosed in the above document has a single electrode to which predetermined high and low frequencies are applied. However, a large-area plasma having a required radially uniform density cannot be achieved by a structure satisfying the conditions described in the above literature.
【００１０】本発明の目的は、前述の問題を解消する、
大面積の基板または高周波電極の全面にわたって径方向
に均一なプラズマを作るウェハー表面径方向均一プラズ
マを用いるウェハー処理システムを提供することにあ
る。[0010] It is an object of the present invention to overcome the aforementioned problems.
It is an object of the present invention to provide a wafer processing system that uses radially uniform plasma on a wafer surface to generate uniform plasma in the radial direction over the entire surface of a large-area substrate or a high-frequency electrode.
【００１１】[0011]
【問題を解決するための手段】本発明によるシステム
は、前述の目的を達成するため次の通り構成される。The system according to the present invention is configured as follows to achieve the above-mentioned object.
【００１２】本発明による第１のシステムは、ウェハー
の表面にわたり径方向に均一なプラズマを用いて当該ウ
ェハーを処理する。プラズマは容量的に結合される機構
（メカニズム、容量的結合機構）によって作られる。当
該システムは反応容器、高周波電極、誘電体プレート、
第１と第２の高周波電流源を有している。反応容器は接
地され、さらにウェハーホルダとガス導入部を備えてい
る。ウェハーはウェハーホルダの上に搭載され、プロセ
スガスはガス導入部を通して導入される。高周波電極は
ウェハーホルダの中に組み込まれ、その表面においてキ
ャパシタンスおよび／またはインダクタンス制御部を有
している。この部分は、高周波電極とプラズマとの間の
キャパシタンス（静電容量）および／または高周波電極
の縁から中心までのインダクタンスを設定する。誘電体
プレートは高周波電極の上面に固定されている。ウェハ
ーは誘電体プレートの上に配置される。第１の高周波電
流源は第１の周波数で動作する高周波電流を高周波電極
に供給する。第２の電流源は上記高周波電極に対し第２
の周波数で動作する高周波電流を供給する。上記のシス
テムにおいて、第１周波数で動作する高周波電流によっ
て、そして第２の周波数で動作する高周波電流によって
作られる２つのプラズマは合成され、ウェハーの全面積
にわたり径方向に均一なプラズマを作る。A first system according to the present invention processes a wafer using a radially uniform plasma over the surface of the wafer. The plasma is created by a mechanism that is capacitively coupled (mechanism, capacitive coupling mechanism). The system consists of a reaction vessel, high-frequency electrodes, dielectric plates,
It has first and second high frequency current sources. The reaction vessel is grounded and further includes a wafer holder and a gas inlet. The wafer is mounted on a wafer holder, and the process gas is introduced through a gas inlet. The high-frequency electrode is integrated into the wafer holder and has a capacitance and / or inductance control on its surface. This part sets the capacitance (capacitance) between the high-frequency electrode and the plasma and / or the inductance from the edge to the center of the high-frequency electrode. The dielectric plate is fixed on the upper surface of the high-frequency electrode. The wafer is placed on a dielectric plate. The first high-frequency current source supplies a high-frequency current operating at a first frequency to a high-frequency electrode. The second current source is connected to the second
Supply a high frequency current operating at a frequency of In the above system, the two plasmas created by the high frequency current operating at the first frequency and by the high frequency current operating at the second frequency are combined to create a radially uniform plasma over the entire area of the wafer.
【００１３】本発明の上記システムにおいて、好ましく
は、キャパシタンスおよび／またはインダクタンス制御
部は、高周波電極の表面上に形成された複数の同心円の
溝であり、溝の各々には誘電体物質が満たされている。In the above system of the present invention, preferably, the capacitance and / or inductance control unit is a plurality of concentric grooves formed on the surface of the high-frequency electrode, each of which is filled with a dielectric material. ing.
【００１４】本発明の上記システムにおいて、好ましく
は、キャパシタンスおよび／またはインダクタンス制御
部は、厚みが高周波電極の中心に向かって次第に増加さ
れる誘電体プレートである。In the above system of the present invention, preferably, the capacitance and / or inductance control part is a dielectric plate whose thickness is gradually increased toward the center of the high-frequency electrode.
【００１５】本発明の上記システムにおいて、好ましく
は、第１周波数はＶＨＦの範囲にあり、第２周波数はＨ
Ｆの範囲にある。In the above system of the present invention, preferably, the first frequency is in the range of VHF and the second frequency is H
F.
【００１６】本発明の第２のシステムは、同様にまた、
容量的に結合された機構に基づいてプラズマを作る。こ
の第２システムは、前述の反応容器、単一の高周波電
極、誘電体プレート、高周波電流源を有している。単一
の高周波電極はウェハーホルダの中に組み込まれる。誘
電体プレートは高周波電極の上面に固定される。それは
キャパシタンスおよび／またはインダクタンス制御部と
して機能し、これは高周波電極とプラズマの間のキャパ
シタンスの設定、および／または、高周波電極の縁から
中心までのインダクタンスを設定する。高周波電流源は
高周波電極に対して１０〜１００ＭＨｚの周波数領域で
動作する高周波電流を供給する。上記のシステムにおい
て、高周波電流によって作られたプラズマは、上記のキ
ャパシタンスおよび／またはインダクタンス制御部によ
って、キャパシタンスおよび／またはインダクタンスを
制御することによって、径方向に均一なプラズマを作る
ように設定される。The second system of the present invention also provides
The plasma is created based on a capacitively coupled mechanism. This second system includes the above-described reaction vessel, a single high-frequency electrode, a dielectric plate, and a high-frequency current source. A single high frequency electrode is built into the wafer holder. The dielectric plate is fixed on the upper surface of the high-frequency electrode. It functions as a capacitance and / or inductance control, which sets the capacitance between the RF electrode and the plasma and / or sets the inductance from the edge to the center of the RF electrode. The high-frequency current source supplies a high-frequency current that operates in a frequency range of 10 to 100 MHz to the high-frequency electrode. In the above-described system, the plasma generated by the high-frequency current is set by the capacitance and / or inductance control unit to control the capacitance and / or the inductance so as to create a radially uniform plasma.
【００１７】本発明の上記システムにおいて、好ましく
は、誘電体プレートは平板であり、キャパシタンスおよ
び／またはインダクタンス制御部は、誘電体プレートの
各部分における誘電体物質を変化させるごとく形成され
る。In the above system of the present invention, preferably, the dielectric plate is a flat plate, and the capacitance and / or inductance control section is formed so as to change the dielectric material in each part of the dielectric plate.
【００１８】本発明の上記システムにおいて、好ましく
は、キャパシタンスおよび／またはインダクタンス制御
部は、厚みが高周波電極の中心に向かって次第に減少さ
れまたは増加される誘電体プレートである。In the above system of the present invention, preferably, the capacitance and / or inductance control part is a dielectric plate whose thickness is gradually reduced or increased toward the center of the high-frequency electrode.
【００１９】本発明の上記システムにおいて、好ましく
は、キャパシタンスおよび／またはインダクタンス制御
部は、高周波電極の表面の上に形成された複数の同心円
の溝を含み、これらの溝の各々は誘電体物質によって満
たされている。In the above system of the present invention, preferably, the capacitance and / or inductance control unit includes a plurality of concentric grooves formed on the surface of the high-frequency electrode, each of which is formed of a dielectric material. be satisfied.
【００２０】本発明の第３のシステムは、同様にまた、
容量的に結合された機構に基づいてプラズマを作る。第
２のシステムは、前述の反応容器、第１、第２、第３の
高周波電極、第１と第２の誘電体プレート、そして第
１、第２、第３の高周波電流源を有している。第１高周
波電極は反応容器の上側に設けられ、そして第１高周波
電極とプラズマの間のキャパシタンスおよび／または第
１電極の縁から中心までのインダクタンスを制御するた
めに、その下面上に複数の同心円の溝を有している。各
溝は誘電体物質によって満たされている。第１誘電体プ
レートは第１高周波電極の下側面に固定されている。第
２高周波電極はウェハーホルダの中に組み込まれてい
る。第２誘電体プレートは第２高周波電極の上側表面に
固定されている。第１高周波電流源は第１高周波電極に
対して第１周波数で動作する高周波電流を供給しそして
第２高周波電流源は第１高周波電極に対して第２周波数
で動作する高周波電流を供給する。このシステムにおい
て、第１周波数で動作する高周波電流と第２周波数で動
作する高周波電流によって作られる２つのプラズマは、
径方向に不均一なプラズマに合成され、このプラズマは
ウェハーに向かって拡散され、その結果、径方向に均一
なプラズマとなる。The third system of the present invention also
The plasma is created based on a capacitively coupled mechanism. A second system includes the above-described reaction vessel, first, second, and third high-frequency electrodes, first and second dielectric plates, and first, second, and third high-frequency current sources. I have. The first high-frequency electrode is provided on the upper side of the reaction vessel, and has a plurality of concentric circles on its lower surface for controlling the capacitance between the first high-frequency electrode and the plasma and / or the inductance from the edge to the center of the first electrode. Groove. Each groove is filled with a dielectric material. The first dielectric plate is fixed to a lower surface of the first high-frequency electrode. The second high-frequency electrode is incorporated in the wafer holder. The second dielectric plate is fixed on the upper surface of the second high-frequency electrode. The first high-frequency current source supplies a high-frequency current operating at a first frequency to the first high-frequency electrode, and the second high-frequency current source supplies a high-frequency current operating at the second frequency to the first high-frequency electrode. In this system, two plasmas created by a high frequency current operating at a first frequency and a high frequency current operating at a second frequency,
The plasma is synthesized into a radially non-uniform plasma, which is diffused toward the wafer, resulting in a radially uniform plasma.
【００２１】本発明の上記システムにおいて、好ましく
は、第３高周波電流源は第２高周波電極に対して第３周
波数で動作する高周波電流を供給する。In the above system of the present invention, preferably, the third high-frequency current source supplies a high-frequency current operating at a third frequency to the second high-frequency electrode.
【００２２】本発明の上記システムにおいて、第１周波
数はＶＨＦの範囲にあり、これに対して第２周波数はＨ
Ｆの範囲にある。In the above system of the present invention, the first frequency is in the range of VHF, whereas the second frequency is H
F.
【００２３】本発明の上記システムにおいて、第３周波
数は数ｋＨｚから３０ＭＨｚの範囲にある。In the above system of the present invention, the third frequency is in a range from several kHz to 30 MHz.
【００２４】[0024]
【発明の実施の形態】以下に、好適な実施形態が添付図
面を参照して説明される。実施形態に関する次の説明を
通して本発明の詳細が明らかにされる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments will be described below with reference to the accompanying drawings. Details of the present invention will be made clear through the following description of the embodiments.
【００２５】本発明の第１実施形態は図１，２，３を参
照して説明される。図１は第１実施形態のプラズマ処理
システムの縦断面図を示す。このプラズマ処理システム
は反応容器１０を有している。この反応容器１０はトッ
ププレート１１、底壁１２、円筒形側壁１３から構成さ
れる。反応容器１０はその内部にウェハーホルダ１４を
有している。底壁１２に設けられたシャフトはウェハー
ホルダ１４を支持している。シャフト１５は好ましくは
上下に移動される。ウェハーホルダ１４は高周波電極１
６とこの高周波電極１６の上に配置された誘電体プレー
ト（誘電体板）１７を含んでいる。トッププレート１１
は主ガス導入部１１Ａとガス導入プレート１８を有し、
ガス導入プレート１８にはいくつかのガス導入口１９が
形成されている。ガスリザーバー２０はトッププレート
１１とガス導入プレート１８との間に形成される。円筒
形側壁１３はその下側においてガス排出部２１を備えて
いる。The first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the plasma processing system according to the first embodiment. This plasma processing system has a reaction vessel 10. The reaction vessel 10 includes a top plate 11, a bottom wall 12, and a cylindrical side wall 13. The reaction vessel 10 has a wafer holder 14 therein. A shaft provided on the bottom wall 12 supports the wafer holder 14. The shaft 15 is preferably moved up and down. The wafer holder 14 is the high-frequency electrode 1
6 and a dielectric plate (dielectric plate) 17 disposed on the high-frequency electrode 16. Top plate 11
Has a main gas introduction part 11A and a gas introduction plate 18,
Several gas introduction ports 19 are formed in the gas introduction plate 18. The gas reservoir 20 is formed between the top plate 11 and the gas introduction plate 18. The cylindrical side wall 13 is provided with a gas outlet 21 on its lower side.
【００２６】円筒形側壁１３とトッププレート１１は金
属で作られており、それらは電気的に接地されている。
プロセスガスは、通常主、ガス導入部１１Ａを通してガ
スリザーバ２０に供給され、それからいくつかのガス導
入口１９を通して反応容器１０の中に導入される。反応
容器１０の内部のガスはガス排出部２１を通して排気さ
れ、当該ガス排出部２１は図１において示されていない
排気装置に接続されている。ガス排出部２１に固定され
た可変オリフィスは、通常、反応容器１０の内部の圧力
を制御する。図１において可変オリフィスは図示されて
いない。加えて、図においてシャフト１５を移動させる
移動機構は省略されている。The cylindrical side wall 13 and the top plate 11 are made of metal and they are electrically grounded.
The process gas is usually supplied to the gas reservoir 20 mainly through the gas inlet 11A, and then introduced into the reaction vessel 10 through several gas inlets 19. The gas inside the reaction vessel 10 is exhausted through a gas exhaust unit 21, and the gas exhaust unit 21 is connected to an exhaust device not shown in FIG. The variable orifice fixed to the gas outlet 21 usually controls the pressure inside the reaction vessel 10. The variable orifice is not shown in FIG. In addition, a moving mechanism for moving the shaft 15 is omitted in the drawing.
【００２７】ウェハーホルダ１４において、高周波電極
１６の側部と底部は誘電体部材２２によって覆われてい
る。さらに、誘電体部材２２の側部と底部は外壁２３に
よって覆われている。処理されるべきウェハーすなわち
基板２４は誘電体プレート１７の上に搭載されている。In the wafer holder 14, the side and bottom of the high-frequency electrode 16 are covered with a dielectric member 22. Further, the side and bottom of the dielectric member 22 are covered by an outer wall 23. The wafer or substrate 24 to be processed is mounted on a dielectric plate 17.
【００２８】ウェハー２４とガス導入プレート１８との
間の間隔は所定の間隔になるようにセットされており、
しかしながら、これは重要な事項ではない。その間隔は
例えば１０〜１００ｍｍの範囲内で変えることができ
る。ウェハーホルダ１４は、通常、シャフト１５の上に
載せられて支持され、当該シャフト１５は上で説明した
ように図示されない移動機構によって上下に移動する。
しかしながら、ウェハーホルダ１５は反応容器１０の底
板１２に固定することもできる。ウェハーホルダ１４の
外壁２３は金属で作られ、電気的に接地されている。The distance between the wafer 24 and the gas introduction plate 18 is set so as to be a predetermined distance.
However, this is not important. The interval can be changed within a range of, for example, 10 to 100 mm. The wafer holder 14 is usually placed and supported on a shaft 15, and the shaft 15 is moved up and down by a moving mechanism (not shown) as described above.
However, the wafer holder 15 can be fixed to the bottom plate 12 of the reaction vessel 10. The outer wall 23 of the wafer holder 14 is made of metal and is electrically grounded.
【００２９】高周波電極１６だけの上面図が図２におい
て示されている。高周波電極１６は金属で作られ、例え
ば、Ａｌ（アルミニウム）で作られる。丸いディスク形
状を有する高周波電極１６の直径は、通常、約ウェハー
２４の直径と同じであるか、またはウェハーの直径より
も少しばかりより大きいものである。高周波電極１６
は、通常、ウォータージャケットを含み、あるいは図に
おいて示されていない他の冷却装置を含む。ウオーター
ジャケットは、ウェハーを処理する間、ウェハーの温度
を冷却し低下させるのに用いられる。さらに、高周波電
極１６はその上側表面に複数の同心円上の狭い円形の溝
２５(トレンチ(trench)、またはグルーブ(groove)）を
有している。これらの溝２５の中心は高周波電極１６の
中心と一致している。溝２５の幅は重要なことではな
く、それは例えば約１ミリである。溝２５の深さも同様
にまた重要なことではないが、０〜１０ｍｍの範囲内に
あり得る。２つの隣り合う溝２５の間の間隔は１〜５ｍ
ｍの範囲で変え得る。任意の２つの隣り合う溝の間の間
隔は同じにしてもよいし、または同じにしなくてもよ
い。従って高周波電極１６の上面での溝２５の数は、高
周波電極１６の直径、溝の幅、２つの隣り合う溝の間隔
のごとき物理的な大きさの条件に依存する。A top view of only the high-frequency electrode 16 is shown in FIG. The high-frequency electrode 16 is made of metal, for example, Al (aluminum). The diameter of the high frequency electrode 16 having a round disk shape is typically about the same as the diameter of the wafer 24, or slightly larger than the diameter of the wafer. High frequency electrode 16
Typically includes a water jacket or other cooling device not shown in the figures. Water jackets are used to cool and reduce the temperature of the wafer during processing of the wafer. Further, the high-frequency electrode 16 has a plurality of concentric narrow circular grooves 25 (trench or groove) on its upper surface. The centers of these grooves 25 coincide with the centers of the high-frequency electrodes 16. The width of the groove 25 is not important, for example, about 1 mm. The depth of the groove 25 is also not critical, but can be in the range of 0-10 mm. The distance between two adjacent grooves 25 is 1 to 5 m
m. The spacing between any two adjacent grooves may or may not be the same. Therefore, the number of grooves 25 on the upper surface of the high-frequency electrode 16 depends on physical size conditions such as the diameter of the high-frequency electrode 16, the width of the groove, and the interval between two adjacent grooves.
【００３０】高周波電極１６の上面に形成された複数の
溝２５の各々は誘電体物質２６で満たされている。誘電
体物質２６の例は石英またはセラミックである。溝２５
に満たされた誘電体物質２６は、高周波電極１６におけ
る外縁と中心との間で定義されるインダクタンスの制御
に貢献する。高周波電極１６の上記インダクタンスは望
ましいものに設定され得る。Each of the plurality of grooves 25 formed on the upper surface of the high-frequency electrode 16 is filled with a dielectric substance 26. Examples of the dielectric material 26 are quartz or ceramic. Groove 25
The dielectric material 26 filled in the high frequency electrode 16 contributes to control of the inductance defined between the outer edge and the center of the high-frequency electrode 16. The inductance of the high-frequency electrode 16 can be set to a desired value.
【００３１】一方、誘電体物質２６によって高周波電極
１６の上面における溝２５を満たす代わりに、誘電体プ
レート１７の下面上にそれらに類似する他の溝を作るこ
ともできる。この場合には、同様にまた、下側溝を備え
た誘電体プレートは高周波電極の上面に図１に示される
ごとく誘電体プレート１７と高周波電極１６の関係によ
って作られる同じ構造を作るように固定される。On the other hand, instead of filling the grooves 25 on the upper surface of the high-frequency electrode 16 with the dielectric substance 26, other grooves similar to those can be formed on the lower surface of the dielectric plate 17. In this case, again, the dielectric plate with the lower groove is fixed on the upper surface of the high-frequency electrode so as to form the same structure created by the relationship between the dielectric plate 17 and the high-frequency electrode 16 as shown in FIG. You.
【００３２】誘電体プレート１７は、通常、セラミック
によって作られる。しかしながら、他の物質を同様に使
うことができる。誘電体プレート１７は高周波電極１６
に固定されなければならず、それらの間により良好な物
理的接触を持つことが必要である。このことは誘電体プ
レート１７と高周波電極１６の間に良好な熱伝導性を持
つために重要なことである。それ故に、誘電体プレート
１７を高周波電極１６に固定することにおいて、金属結
合(metal bonding)または拡散結合(diffusionbonding)
のプロセスを用いることができる。The dielectric plate 17 is usually made of ceramic. However, other substances can be used as well. The dielectric plate 17 is a high-frequency electrode 16
It is necessary to have better physical contact between them. This is important for having good thermal conductivity between the dielectric plate 17 and the high-frequency electrode 16. Therefore, in fixing the dielectric plate 17 to the high-frequency electrode 16, metal bonding or diffusion bonding is performed.
Can be used.
【００３３】２つの異なる高周波の周波数で動作する２
つの高周波電流が高周波電極１６に適用されるとき、プ
ラズマは容量結合機構に基づいてウェハー２４の表面の
全面にわたり生成される。生成されたプラズマはウェハ
ー２４の全表面にわたって径方向において均一な密度と
いう特徴を有している。プラズマの径方向の均一性は、
圧力、各高周波数の高周波電力、誘電体プレート１７の
厚みと抵抗性のごときいくつかのパラメータに依存す
る。Operating at two different high frequency frequencies
When two high-frequency currents are applied to the high-frequency electrode 16, a plasma is generated over the entire surface of the wafer 24 based on a capacitive coupling mechanism. The generated plasma is characterized by a uniform radial density over the entire surface of the wafer 24. The radial uniformity of the plasma is
It depends on several parameters such as pressure, high frequency power at each high frequency, thickness and resistivity of the dielectric plate 17.
【００３４】高周波電極１６の下面の中心は、整合回路
３３，３４、高周波混合器３５、高周波入力ケーブル３
６、高周波入力動体３７を経由して２つの高周波電源３
１，３２に接続されている。これらの高周波電源３１，
３２の１つの周波数はＶＨＦの範囲にあり、これに対し
て他の高周波電源の周波数はＨＦの範囲にある。例え
ば、ＶＨＦとして８０ＭＨｚが選択され、ＨＦとして１
０ＭＨｚが選択される。なお、低い側の周波数は、例え
ば数ｋＨｚのようにあまりに低くすべきではないという
ことに注意すべきである。何故ならば、もし高周波の周
波数があまりに低くなると、高周波電極１６に与えられ
る高周波電力は主にイオンの加速の過程に貢献し、プラ
ズマ生成工程への貢献が重要でなくなるからである。そ
れ故に、選択される低い側の周波数については、当該低
周波数側の高周波電力の１部がプラズマ生成に貢献する
ように十分に大きくならなければならない。高周波数を
選択することによって、例えば１００ＭＨｚのようなＶ
ＨＦ範囲の高い端における周波数を選択することが望ま
しい。高周波数側の高周波電力のより高い割合部分がプ
ラズマ生成に貢献し、一方、そのより小さい割合部分の
みがイオンの加速工程に貢献する。The centers of the lower surfaces of the high-frequency electrodes 16 are the matching circuits 33 and 34, the high-frequency mixer 35, and the high-frequency input cable 3.
6. Two high frequency power supplies 3 via the high frequency input moving body 37
1, 32. These high frequency power supplies 31,
One frequency of 32 is in the VHF range, while the frequency of the other high frequency power supply is in the HF range. For example, 80 MHz is selected as VHF, and 1 is set as HF.
0 MHz is selected. It should be noted that the lower frequency should not be too low, for example a few kHz. This is because, if the frequency of the high frequency becomes too low, the high frequency power applied to the high frequency electrode 16 mainly contributes to the process of accelerating the ions, and the contribution to the plasma generation step becomes insignificant. Therefore, for the lower frequency selected, it must be large enough so that a portion of the lower high frequency power contributes to plasma generation. By selecting a high frequency, for example, V
It is desirable to select a frequency at the high end of the HF range. The higher fraction of the high frequency power on the high frequency side contributes to plasma generation, while only a smaller fraction contributes to the ion acceleration process.
【００３５】誘電体プレート１７は、高周波電極１６の
上面に配置され、固定される。誘電体プレート１７の直
径は、通常、高周波電極１６の直径に等しい。誘電体プ
レート１６の厚みは数μｍから数ｍｍまで変化させるこ
とができる。通常、約３ｍｍの厚みの誘電体プレートが
用いられる。The dielectric plate 17 is arranged and fixed on the upper surface of the high-frequency electrode 16. The diameter of the dielectric plate 17 is usually equal to the diameter of the high-frequency electrode 16. The thickness of the dielectric plate 16 can be changed from several μm to several mm. Usually, a dielectric plate having a thickness of about 3 mm is used.
【００３６】ここで、前述したシステムにおける２つの
高周波の周波数によって生成されるプラズマの径方向均
一性の制御性を、図３，４Ａ，４Ｂ，４Ｃを参照して説
明する。図３は、高周波電極１６と誘電体プレート１７
と高周波入力導体３７の拡大された縦断面図を示す。図
４Ａ，４Ｂ，４Ｃはプラズマ密度の径方向の分布形態
（プロファイル）を示す。図４Ａ，４Ｂ，４Ｃにおいて
横軸は高周波電極を横切る距離を意味し、縦軸はプラズ
マの密度を意味する。図３において、誘電体プレート１
６によるキャパシタンスはＣとされ、高周波電極１６の
外縁から中心４１にいたるインダクタンスはＬとされて
いる。そのとき周波数ｆの与えられた高周波電流につい
て、容量インピーダンスＺCおよび誘導インピーダンス
ＺLは、次のように書くことができる。 ＺC＝１／ｉωＣ ＺL＝ｉωＬ ここでω＝２πｆである。Here, the controllability of the radial uniformity of the plasma generated by the two high-frequency frequencies in the above-described system will be described with reference to FIGS. 3, 4A, 4B, and 4C. FIG. 3 shows a high-frequency electrode 16 and a dielectric plate 17.
3 is an enlarged longitudinal sectional view of the high-frequency input conductor 37. 4A, 4B, and 4C show distribution forms (profiles) of the plasma density in the radial direction. 4A, 4B, and 4C, the horizontal axis represents the distance across the high-frequency electrode, and the vertical axis represents the plasma density. In FIG. 3, the dielectric plate 1
The capacitance from C to 6 is C, and the inductance from the outer edge of the high-frequency electrode 16 to the center 41 is L. At that time, for a high-frequency current given a frequency f, the capacitance impedance Z C and the induction impedance Z L can be written as follows. Z C = 1 / iωC Z L = iωL where ω = 2πf.
【００３７】ここで、２つの高周波の周波数ｆ1とｆ2を
考える。ここでｆ1＞ｆ2である。そのとき、次の関係を
形式化することができる。 ＺCf1＜ＺCf2 ＺLf1＞ＺLf2 Here, two high-frequency frequencies f 1 and f 2 are considered. Here, f 1 > f 2 . Then, the following relationship can be formalized: Z Cf1 <Z Cf2 Z Lf1 > Z Lf2
【００３８】ｆ1を考慮するとき、高周波電極１６の縁
から中心までのインダクタンス（誘導）インピーダンス
はキャパシタンス（容量）インピーダンスよりも高くな
る。従って、周波数ｆ1の高周波電流は、高周波電極１
６の中心４１に向かって流れることよりもむしろ高周波
電極１６の上面に到達するときにおいて、プラズマに容
量的に結合し始める。それ故、高周波電流のより小さい
割合部分のみが高周波電極１６の中心に到達することが
できる。この理由のため、高周波電極１６の上に生成さ
れるプラズマの径方向プロファイルは変化させられ、図
４Ａは、周波数ｆ1を有する高周波電流の場合に生成さ
れる径方向プロファイル４２の形状を示している。図４
Ａは、同様にまた、高周波電力（Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3）のプ
ラズマ密度プロファイルの変化を示している。When f 1 is considered, the inductance (inductive) impedance from the edge to the center of the high-frequency electrode 16 becomes higher than the capacitance (capacitance) impedance. Therefore, the high-frequency current of the frequency f 1 is
When it reaches the upper surface of the RF electrode 16, rather than flowing towards the center 41 of the 6, it begins to capacitively couple to the plasma. Therefore, only a small portion of the high-frequency current can reach the center of the high-frequency electrode 16. For this reason, the radial profile of the plasma generated on the high-frequency electrode 16 has been changed, and FIG. 4A shows the shape of the radial profile 42 generated for a high-frequency current having a frequency f 1 . I have. FIG.
A also shows the change in the plasma density profile of the high frequency power (P 1 , P 2 , P 3 ).
【００３９】反対に、周波数ｆ2の高周波電流はより高
い容量インピーダンスを持ち、誘電体プレート１７を通
してプラズマに結合され、こうして周波数ｆ2の高周波
電流の大部分は高周波電極１６の中心４１に流れる。こ
のことは、高周波電極１６の中心４１においてより高い
高周波電流密度を生じる。それ故に、このｆ2高周波電
流によって生成されるプラズマの径方向プロファイル４
３は図４Ｂにおいて与えられる形状をとる。再び、適用
される高周波電力（Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3）に伴うプラズマ密
度の径方向プロファイルの変化は、同様にまた、図４Ｂ
において示される。Conversely, the high frequency current of frequency f 2 has a higher capacitive impedance and is coupled to the plasma through the dielectric plate 17, so that most of the high frequency current of frequency f 2 flows to the center 41 of the high frequency electrode 16. This results in a higher high frequency current density at the center 41 of the high frequency electrode 16. Therefore, the radial profile 4 of the plasma generated by this f 2 high-frequency current
3 takes the shape given in FIG. 4B. Again, the change in the radial profile of the plasma density with the applied high frequency power (P 1 , P 2 , P 3 ) is likewise also shown in FIG.
Shown in
【００４０】２つの高周波の周波数ｆ1，ｆ2に関して上
記の高周波電力Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3の適当な１つを選択する
とき、結合されたプラズマ密度は図４Ｃに示されるよう
にウェハー２４の表面にわたって径方向に均一なプラズ
マを形成する。図４Ｃの例によれば、径方向プロファイ
ル４４を有する径方向均一プラズマは径方向プロファイ
ル４２ａ，４３ａを選択する時に作られる。このことは
径方向プロファイル４２ａ，４３ａの結合はウェハー２
４の全表面にわたって径方向に均一なプラズマを作ると
いうことを意味する。径方向プロファイル４２ａは上記
ｆ2とＰ2に基づいており、径方向プロファイル４３ａは
上記ｆ1とＰ1に基づいている。When selecting an appropriate one of the above high-frequency powers P 1 , P 2 , P 3 for the two high-frequency frequencies f 1 , f 2 , the combined plasma density is reduced by the wafer as shown in FIG. 4C. A uniform plasma is formed in the radial direction over the surface of 24. According to the example of FIG. 4C, a radially uniform plasma having a radial profile 44 is created when selecting the radial profiles 42a, 43a. This means that the connection of the radial profiles 42a and 43a
4 means to create a radially uniform plasma over the entire surface. Radial profile 42a is based on the f 2 and P 2, the radial profile 43a is based on the f 1 and P 1.
【００４１】通常、プラズマ生成圧力を変化させると
き、プラズマ密度の径方向プロファイルも同様にまた変
化させられる。しかしながら、この場合において、高周
波電流ｆ1とｆ2は径方向に均一なプラズマが生成される
まで適当に再び変更され得る。従ってこの技術を用いれ
ば、径方向に均一なプラズマを相当な圧力の範囲にわた
って得ることができる。Usually, when changing the plasma generation pressure, the radial profile of the plasma density is changed as well. However, in this case, the high-frequency currents f 1 and f 2 can be changed appropriately again until a radially uniform plasma is generated. Therefore, using this technique, a radially uniform plasma can be obtained over a considerable pressure range.
【００４２】高周波電極１６における溝２５の寸法を決
定することにおいて、ｆ1，ｆ2の値が考慮されるべきで
ある。さらに誘電体プレート１７の物質のタイプと寸法
は、同様にまた、選択された高周波の周波数ｆ1とｆ2を
考慮することによって決定される。一方、高周波電極１
６の表面におけるインダクタンスＬ、誘電体プレート１
７によるキャパシタンスＣに依存して、ｆ1とｆ2を選択
してもよいという反対の方法を行うこともできる。これ
らのパラメータＬ，Ｃ，ｆ1，ｆ2は、先に説明され、か
つ図４Ａ，４Ｂ，４Ｃに示されるごとく、プラズマ密度
プロファイルを生じさせるために選択される。圧力が変
化されるとき、プラズマ密度の径方向プロファイルは同
様に変化させられる。そのとき周波数ｆ1とｆ2の高周波
電力は、求された径方向の均一性が与えられるまで変化
させられるべきである。In determining the size of the groove 25 in the high-frequency electrode 16, the values of f 1 and f 2 should be considered. Furthermore, the type and dimensions of the material of the dielectric plate 17 are likewise determined by taking into account the selected high-frequency frequencies f 1 and f 2 . On the other hand, the high-frequency electrode 1
6, the inductance L on the surface, the dielectric plate 1
The opposite method can be performed, in which f 1 and f 2 may be selected depending on the capacitance C according to. These parameters L, C, f 1 , f 2 are selected to produce a plasma density profile as described above and shown in FIGS. 4A, 4B, 4C. When the pressure is changed, the radial profile of the plasma density is changed as well. The high frequency power at frequencies f 1 and f 2 should then be varied until the required radial uniformity is provided.
【００４３】第１実施形態の上記システムに従えば、誘
電体物質が満たされた溝が高周波電極１６の上面に形成
されるので、その表面におけるインダクタンスはさらに
増加される。インダクタンスを増加する代わりに、同様
にキャパシタンスを変えることもできる。例えば、図５
に示されるごとく、高周波電極１６の変形の１つである
高周波電極４５を作ることができる。この高周波電極４
５において、誘電体プレート４６の厚みはその中心部に
向かって次第に増加される。誘電体プレート４６におい
て、周縁でのキャパシタンスＣ1と中心に近い領域での
キャパシタンスＣ2が定義される。キャパシタンスＣ2は
キャパシタンスＣ1よりも小さい。誘電体プレート４６
によれば、キャパシタンスは径方向の位置に依存して変
化させられる。高周波電極４５と誘電体プレート４５の
上記構造は、高周波電流の流れの制御性を改善すること
ができ、さらにより望ましくなるようにプラズマ密度プ
ロファイルを改善することができる。According to the above-described system of the first embodiment, since the groove filled with the dielectric material is formed on the upper surface of the high-frequency electrode 16, the inductance on the surface is further increased. Instead of increasing the inductance, the capacitance can be changed as well. For example, FIG.
As shown in FIG. 7, a high-frequency electrode 45 which is one of the deformations of the high-frequency electrode 16 can be produced. This high-frequency electrode 4
At 5, the thickness of the dielectric plate 46 is gradually increased toward its center. In the dielectric plate 46, the capacitance C 2 in the region close to the capacitance C 1 and the center of the peripheral is defined. The capacitance C 2 is smaller than the capacitance C 1. Dielectric plate 46
Thus, the capacitance is varied depending on the radial position. The above-described structure of the high-frequency electrode 45 and the dielectric plate 45 can improve the controllability of the flow of the high-frequency current, and can further improve the plasma density profile as desired.
【００４４】次に、本発明に係る第２実施形態が図６を
参照して説明される。この図は第２実施形態によるプラ
ズマ処理システムの断面図を示している。図６におい
て、第１実施形態で説明された要素と実質的に同一な要
素は、それぞれ同じ参照番号が割り当てられている。第
２実施形態のプラズマ処理システムは、２つの高周波電
極、すなわち上部電極５１と下部高周波電極５２を有し
ている。下部高周波電極５２はウェハーホルダ１４の中
に組み込まれている。上部高周波電極５１はウェハーホ
ルダ１４の上方に平行に配置されている。Next, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. This figure shows a sectional view of the plasma processing system according to the second embodiment. In FIG. 6, elements that are substantially the same as the elements described in the first embodiment are assigned the same reference numerals. The plasma processing system according to the second embodiment has two high-frequency electrodes, that is, an upper electrode 51 and a lower high-frequency electrode 52. The lower high-frequency electrode 52 is incorporated in the wafer holder 14. The upper high-frequency electrode 51 is arranged in parallel above the wafer holder 14.
【００４５】第２実施形態のプラズマ源は上記の２つの
高周波電極５１，５２から構成されている。上部高周波
電極５１の下面は複数の溝５３を備えており、複数の溝
の各々は誘電体物質５４で満たされている。溝５３と誘
電体物質５４の構造とその作用は第１実施形態において
説明されたそれらの構造と同じである。上部高周波電極
５１は誘電体支持部材５０によって囲まれ、支持されて
いる。一方、下部高周波電極５２は単に丸いディスク形
状を有している。誘電体プレート１７は下部高周波電極
５２の上に配置されている。The plasma source of the second embodiment comprises the above two high-frequency electrodes 51 and 52. The lower surface of the upper high-frequency electrode 51 has a plurality of grooves 53, each of which is filled with a dielectric substance 54. The structures of the groove 53 and the dielectric material 54 and their functions are the same as those described in the first embodiment. The upper high-frequency electrode 51 is surrounded and supported by the dielectric support member 50. On the other hand, the lower high-frequency electrode 52 simply has a round disk shape. The dielectric plate 17 is arranged on the lower high-frequency electrode 52.
【００４６】溝５３の寸法は、同様にまた、第１実施形
態において説明されたように選択される。さらに、上部
高周波電極５１の下面は誘電体プレート５５によって覆
われている。上部高周波電極５１の直径は、通常、ウェ
ハーホルダ１４上に配置されたウェハーの直径よりも１
０〜５０ｍｍだけ大きい。上部高周波電極５１、溝５
３、誘電体物質５４、誘電体プレート５５のすべてのそ
の他の特徴は、第１実施形態において説明された高周波
電極１６に関するそれらと同じである。下部高周波電極
５２の位置は実質的に高周波電極１６が存在する位置と
同じである。上部高周波電極５１は２つの異なる周波数
で動作する２つの異なる高周波電力発生器から高周波電
力を供給される。これらの高周波電力発生器の属性は同
様にまた第１実施形態で与えられたそれらと類似してい
る。すなわち、上部高周波電極５１の上面の中心は整合
回路３３，３４、高周波電流混合器３５、高周波入力ケ
ーブル３６を経由して高周波電源３１，３２に接続され
ている。The dimensions of the groove 53 are likewise selected as described in the first embodiment. Further, the lower surface of the upper high-frequency electrode 51 is covered with a dielectric plate 55. Generally, the diameter of the upper high-frequency electrode 51 is smaller than the diameter of the wafer placed on the wafer holder 14 by one.
It is larger by 0 to 50 mm. Upper high-frequency electrode 51, groove 5
3. All other features of the dielectric material 54 and the dielectric plate 55 are the same as those of the high-frequency electrode 16 described in the first embodiment. The position of the lower high-frequency electrode 52 is substantially the same as the position where the high-frequency electrode 16 exists. The upper high frequency electrode 51 is supplied with high frequency power from two different high frequency power generators operating at two different frequencies. The attributes of these RF power generators are likewise similar to those given in the first embodiment. That is, the center of the upper surface of the upper high-frequency electrode 51 is connected to the high-frequency power supplies 31 and 32 via the matching circuits 33 and 34, the high-frequency current mixer 35, and the high-frequency input cable 36.
【００４７】ウェハーホルダ１４において、下部高周波
電極５２の上に配置された誘電体プレート１７は本質的
なことではない。この場合において、下部高周波電極５
２の上に直接にウェハー２４を置くこともできる。下部
高周波電極５２は高周波電力を与えられる。下部高周波
電極５２に与えられた高周波電力は高周波電源（高周波
発生器）５７から整合回路５６と入力導体３７を通して
供給される。高周波電源５７からの高周波電力の周波数
は重要なことではなく、例えば数ｋＨｚから３０ＭＨｚ
に変化させられる。なお高周波電極５２に与えられる高
周波電力は、本質的なことではないことに注意すべきで
ある。In the wafer holder 14, the dielectric plate 17 arranged on the lower high-frequency electrode 52 is not essential. In this case, the lower high-frequency electrode 5
The wafer 24 can be placed directly on the wafer 2. The lower high-frequency electrode 52 is supplied with high-frequency power. High-frequency power applied to the lower high-frequency electrode 52 is supplied from a high-frequency power source (high-frequency generator) 57 through a matching circuit 56 and an input conductor 37. The frequency of the high-frequency power from the high-frequency power supply 57 is not important, for example, several kHz to 30 MHz.
Is changed to It should be noted that the high frequency power applied to the high frequency electrode 52 is not essential.
【００４８】プロセスガスは側壁１３に接近して設けら
れた円形管５９上に形成されたいくつかのガス導入孔５
８を通して反応容器１０の中に導入される。円形管５９
は側壁１３の内面の上部分に沿って配置され、ガス導入
孔５８から放出されるガスは上部高周波電極５１と処理
されるべきウェハー２４との間のスペースに与えられ
る。しかしながら、このガス導入方法は重要なことでは
なく、それ故に反応容器内にガスを導入する異なる方法
を用いることができる。The process gas is supplied to several gas introduction holes 5 formed on a circular pipe 59 provided close to the side wall 13.
It is introduced into the reaction vessel 10 through 8. Circular tube 59
Are arranged along the upper portion of the inner surface of the side wall 13, and gas released from the gas introduction holes 58 is supplied to a space between the upper high-frequency electrode 51 and the wafer 24 to be processed. However, the method of gas introduction is not critical, and therefore different methods of introducing gas into the reaction vessel can be used.
【００４９】プラズマは上部高周波電極５１に高周波電
流を適用することによって生成される。他方、下部高周
波電極５２に適用された高周波電流は主にウェハー表面
に衝突するイオンのエネルギーを制御するために用いら
れる。The plasma is generated by applying a high-frequency current to the upper high-frequency electrode 51. On the other hand, the high-frequency current applied to the lower high-frequency electrode 52 is mainly used to control the energy of ions that collide with the wafer surface.
【００５０】上部高周波電極５１に適用される高周波電
流の周波数は前述したｆ1とｆ2である。ｆ1とｆ2の範囲
は第１実施形態において述べられた通りである。上部高
周波電極５１、誘電体物質５４が満たされた溝５３、誘
電体プレート５５について寸法を決定した後に、周波数
ｆ1とｆ2はウェハー表面における径方向均一な密度のプ
ラズマを与えることができるように選択され、または逆
の場合も成立する。The frequencies of the high-frequency current applied to the upper high-frequency electrode 51 are f 1 and f 2 described above. range of f 1 and f 2 are as described in the first embodiment. Upper radio frequency electrode 51, the dielectric material 54 is filled groove 53, after determining the size for the dielectric plate 55, the frequency f 1 and f 2 are so as to be able to provide a plasma radial uniform density in the wafer surface And vice versa.
【００５１】第１実施形態に比較して第２実施形態にお
ける主要な相違点は、反対側の下部高周波電極の上に存
在するウェハーの表面上で径方向に均一なプラズマを与
えるように、ｆ1とｆ2の周波数を持つ高周波電流が変化
されるということである。それ故に、第２実施形態の場
合には、上部高周波電極上における径方向プラズマ密度
プロファイルは本質的に均一である必要はない。図７は
上部高周波電極５１と下部高周波電極５２の間の空間に
おいて径方向プラズマ密度プロファイルの変化を示して
いる。上部高周波電極５１の真下の径方向プラズマ密度
プロファイル６１は径方向に不均一な密度のプラズマで
あり、これに対して、下部高周波電極５２の真上の径方
向プラズマ密度プロファイル６２は径方向に均一な密度
プラズマである。径方向プラズマ密度プロファイル６１
は上部電極５１から下部電極５２への方向において、次
第に、径方向プラズマ密度プロファイル６２に変化して
行く。The main difference in the second embodiment compared to the first embodiment is that f provides a radially uniform plasma on the surface of the wafer lying on the lower RF electrode on the opposite side. high frequency current having a frequency of 1 and f 2 is that is changed. Therefore, in the case of the second embodiment, the radial plasma density profile on the upper high-frequency electrode does not need to be essentially uniform. FIG. 7 shows a change in the radial plasma density profile in the space between the upper high-frequency electrode 51 and the lower high-frequency electrode 52. A radial plasma density profile 61 immediately below the upper high-frequency electrode 51 is plasma having a non-uniform density in the radial direction, whereas a radial plasma density profile 62 directly above the lower high-frequency electrode 52 is uniform in the radial direction. High density plasma. Radial plasma density profile 61
Gradually changes in the direction from the upper electrode 51 to the lower electrode 52 to a radial plasma density profile 62.
【００５２】再び、第１実施形態に説明されるごとく、
上部高周波電極５１の下面に形成されている、誘電体物
質５４が満たされた溝５３は、この技術を用いることに
とって本質的なことではない。その代わりに、誘電体プ
レート５５の厚みまたは誘電体プレート５５の物質を変
えることもできる。Again, as described in the first embodiment,
The groove 53 filled with the dielectric substance 54 formed on the lower surface of the upper high-frequency electrode 51 is not essential for using this technique. Alternatively, the thickness of the dielectric plate 55 or the material of the dielectric plate 55 can be changed.
【００５３】次に、図８と図９を参照して第３実施形態
が説明される。図８は第３実施形態の反応容器の断面図
を示す。第３実施形態の反応容器において高周波電極の
構造は第１実施形態のそれに類似している。第３実施形
態において第１実施形態で説明された要素と実質的に同
一の要素はそれぞれ同じ参照番号が割り当てられてい
る。第３実施形態による反応容器１０に設けられたプラ
ズマ源は、ウェハーホルダ１４の内部に設けられた単一
の高周波電極７１を有している。図８に示された構造に
従えば、高周波電極７１は溝と誘電体物質を備えていな
い。処理されるべきウェハー２４が搭載された誘電体プ
レート７２は高周波電極７１の上に配置されている。高
周波電極７１は、高周波電源７３から、整合回路７４と
前述の入力ケーブル３６と入力導体３７を介しておよそ
１０〜１００ＭＨｚの範囲の周波数で動作する高周波電
流が与えられる。その他の構成は第１実施形態のそれら
と同じである。それ故に他の構成についての説明は省略
される。Next, a third embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 8 shows a sectional view of the reaction vessel of the third embodiment. The structure of the high-frequency electrode in the reaction vessel of the third embodiment is similar to that of the first embodiment. In the third embodiment, substantially the same elements as those described in the first embodiment are assigned the same reference numerals. The plasma source provided in the reaction vessel 10 according to the third embodiment has a single high-frequency electrode 71 provided inside the wafer holder 14. According to the structure shown in FIG. 8, the high-frequency electrode 71 has no groove and no dielectric material. The dielectric plate 72 on which the wafer 24 to be processed is mounted is arranged on the high-frequency electrode 71. The high-frequency electrode 71 is supplied with a high-frequency current operating at a frequency in the range of approximately 10 to 100 MHz from the high-frequency power supply 73 via the matching circuit 74, the input cable 36, and the input conductor 37 described above. Other configurations are the same as those of the first embodiment. Therefore, description of the other components is omitted.
【００５４】高周波電極７１はウェハーホルダ１４の組
込み部分である。高周波電極７１の直径は、通常、ウェ
ハーのほぼ直径であるように選択される。高周波電極７
１の上面と誘電体プレート７２の下面は好ましくは平坦
な形状である。The high-frequency electrode 71 is a part where the wafer holder 14 is incorporated. The diameter of the high frequency electrode 71 is usually selected to be approximately the diameter of the wafer. High frequency electrode 7
The upper surface of 1 and the lower surface of dielectric plate 72 are preferably flat.
【００５５】誘電体プレート７２の厚みは次のように決
定される。The thickness of the dielectric plate 72 is determined as follows.
【００５６】上で述べられたように、高周波電極７１は
およそ１０ＭＨｚから１００ＭＨｚの周波数範囲で動作
する高周波電流が与えられる。第１実施形態で説明され
たように、この高周波電流は、誘電体プレート７２を通
して容量的に結合された機構に基づいてプラズマと結合
される。高周波電流は、２つのタイプのインピーダン
ス、すなわち、第１実施形態で述べたような容量インピ
ーダンスと誘導インピーダンスに出会う。もし容量イン
ピーダンスが誘導インピーダンスに比較して高いのであ
るならば、高周波電流の大部分は高周波電極７１の中心
に向かって流れる。それ故に、より高い周波数の高周波
電流は容量結合を経由して中心領域におけるプラズマに
流れる。このことは高周波電極の縁におけるプラズマ密
度と比較して中心領域においてより高いプラズマ密度が
作られる。As described above, the high-frequency electrode 71 is supplied with a high-frequency current operating in a frequency range of approximately 10 MHz to 100 MHz. As described in the first embodiment, this high-frequency current is coupled to the plasma based on a mechanism capacitively coupled through the dielectric plate 72. The high-frequency current encounters two types of impedances, namely the capacitive impedance and the inductive impedance as described in the first embodiment. If the capacitive impedance is high compared to the inductive impedance, most of the high frequency current will flow toward the center of the high frequency electrode 71. Therefore, the higher frequency radio frequency current flows through the capacitive coupling into the plasma in the central region. This creates a higher plasma density in the central region compared to the plasma density at the edges of the high frequency electrode.
【００５７】反対に、容量インピーダンスが誘導インピ
ーダンスに比較して低いのであるならば、高周波電流の
大部分は、高周波電極７１の中心に流れることよりも、
高周波電極７１の外縁におけるプラズマと結合する。こ
のことは高周波電極７１の外縁においてより高い密度の
プラズマをもたらすという結果となる。On the contrary, if the capacitive impedance is lower than the inductive impedance, most of the high-frequency current flows rather than flowing to the center of the high-frequency electrode 71.
It combines with the plasma at the outer edge of the high-frequency electrode 71. This results in a higher density plasma at the outer edge of the high frequency electrode 71.
【００５８】従って、径方向における誘電体プレート７
２の部分に依存させて適当な誘電体物質を選択すること
によって、それらの部分のキャパシタンス（Ｃ）をウェ
ハー２４の表面上の径方向均一プラズマを作るように変
化することができる。他方、同様にまた、高周波電極７
１の上面におけるインダクタンス（Ｌ）をウェハー表面
上の径方向均一プラズマを作るように変化することがで
きる。Accordingly, the dielectric plate 7 in the radial direction
By selecting the appropriate dielectric material depending on the two portions, the capacitance (C) of those portions can be varied to create a radially uniform plasma on the surface of the wafer 24. On the other hand, likewise, the high-frequency electrode 7
The inductance (L) at the top surface of one can be varied to create a radially uniform plasma on the wafer surface.
【００５９】さらに、上で述べたごとく、径方向に均一
なプラズマを作るためにキャパシタンスおよび／または
インダクタンスを変化させる代わりに、同じ結果を得る
ために適用される高周波電力の周波数を変えることもで
きる。この場合には、キャパシタンスとインダクタンス
は一定に保持され、他方、周波数はウェハー表面上で径
方向に均一なプラズマが結果としてもたらされるまで変
化させられる。Further, as noted above, instead of varying the capacitance and / or inductance to create a radially uniform plasma, the frequency of the applied high frequency power can be varied to achieve the same result. . In this case, the capacitance and inductance are kept constant, while the frequency is varied until a radially uniform plasma on the wafer surface results.
【００６０】さらに、キャパシタンスまたはインダクタ
ンス、または両方を同時に変化させるために、高周波電
極７１の上面に関して異なる形態たとえば図９（Ａ）、
図９（Ｂ）に示されるごとく選択することができる。図
９（Ａ）と図９（Ｂ）に示されるように、高周波電極
（７１ａ，７１ｂ）の上面と誘電体プレート（７２ａ，
７２ｂ）の下面は凸状または凹状のピラミッド形状にす
ることができる。高周波電極７１の上面形状に依存して
誘電体プレート７２の下面は変更され、その結果誘電体
プレート７２は高周波電極７１の上に適宜に固定される
ことができる。すなわち、図９（Ａ）に示されるごと
く、高周波電極７１ａの上面が凸状のピラミッド形状で
あるときには、誘電体プレート７２Ａの下面は凹状のピ
ラミッド形状である。反対に、図９（Ｂ）に示されるご
とく、高周波電極７１Ｂの上面が凹状のピラミッド形状
であるときには誘電体プレート７２Ｂの下面は凸状のピ
ラミッド形状である。Further, in order to simultaneously change the capacitance or the inductance, or both, the upper surface of the high-frequency electrode 71 has a different form, for example, FIG.
The selection can be made as shown in FIG. As shown in FIGS. 9A and 9B, the upper surfaces of the high-frequency electrodes (71a, 71b) and the dielectric plates (72a,
The lower surface of 72b) can be in the form of a convex or concave pyramid. The lower surface of the dielectric plate 72 is changed depending on the shape of the upper surface of the high-frequency electrode 71, so that the dielectric plate 72 can be appropriately fixed on the high-frequency electrode 71. That is, as shown in FIG. 9A, when the upper surface of the high-frequency electrode 71a has a convex pyramid shape, the lower surface of the dielectric plate 72A has a concave pyramid shape. Conversely, as shown in FIG. 9B, when the upper surface of the high-frequency electrode 71B has a concave pyramid shape, the lower surface of the dielectric plate 72B has a convex pyramid shape.
【００６１】前述したごとく誘電体プレート７２に対し
て適当な厚みを選択することによって、キャパシタンス
（Ｃ）はウェハー表面の上で径方向に均一なプラズマを
作るように変化させられる。さらにウェハー表面の上で
径方向に均一なプラズマを作るように高周波電極の上面
におけるインダクタンス（Ｌ）を変化させることができ
る。By selecting an appropriate thickness for the dielectric plate 72 as described above, the capacitance (C) is varied to create a radially uniform plasma on the wafer surface. Further, the inductance (L) on the upper surface of the high-frequency electrode can be changed so as to generate a uniform plasma in the radial direction on the wafer surface.
【００６２】さらに、高周波電極７１の上面で図９
（Ｃ）に示されるごとく溝を持つことも可能である。図
９（Ｃ）に示された例の構造と作用は第１実施形態にお
いて説明されたそれらと同じである。Further, FIG.
It is also possible to have a groove as shown in FIG. The structure and operation of the example shown in FIG. 9C are the same as those described in the first embodiment.
【００６３】特別な実施形態を参照して本発明が説明さ
れたが、本発明の精神と範囲からはなれることなく、当
業者にとって様々な変形や変化を生じさせることができ
るのは明らかである。Although the invention has been described with reference to particular embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and changes may be made without departing from the spirit and scope of the invention. .
【００６４】[0064]
【発明の効果】本発明によれば、容量結合の機構に基づ
いて大面積ウェハーのために適当なるプラズマを作り出
すのに用いられる単一の高周波電極、または上側と下側
の高周波電極を有するプラズマ源が径方向に均一な密度
のプロファイルを持つプラズマを作ることが可能となる
ように改善される。大面積の高周波電極の表面あるいは
ウェハーの表面にわたって改善された径方向プラズマ密
度プロファイルはウェハー処理に要求される望ましい圧
力においてプラズマ密度の均一性の制御を容易化する。In accordance with the present invention, a single RF electrode or a plasma having upper and lower RF electrodes used to create a suitable plasma for large area wafers based on the mechanism of capacitive coupling. The source is improved to be able to create a plasma with a radially uniform density profile. An improved radial plasma density profile across the surface of a large area RF electrode or the surface of a wafer facilitates control of plasma density uniformity at the desired pressures required for wafer processing.
【図１】この図は、第１実施形態のプラズマ源の構成の
断面図を示し、そこでは異なる周波数で動作する２つの
異なる高周波電流が高周波電極に適用される。FIG. 1 shows a cross-sectional view of a configuration of a plasma source of a first embodiment, in which two different high-frequency currents operating at different frequencies are applied to a high-frequency electrode.
【図２】この図は、高周波電極の上面図を示す。FIG. 2 shows a top view of the high-frequency electrode.
【図３】この図は、高周波電極と誘電体プレートの拡大
された断面図を示す。FIG. 3 is an enlarged sectional view of a high-frequency electrode and a dielectric plate.
【図４Ａ】この図は、プラズマがｆ1とｆ2の周波数で発
火される場合における径方向プラズマ密度プロファイル
の第１の例を示す。FIG. 4A shows a first example of a radial plasma density profile when the plasma is ignited at frequencies f 1 and f 2 .
【図４Ｂ】この図は、プラズマがｆ1とｆ2の周波数で発
火される場合における径方向プラズマ密度プロファイル
の第２の例を示す。FIG. 4B shows a second example of a radial plasma density profile when the plasma is ignited at frequencies f 1 and f 2 .
【図４Ｃ】この図は、上記の第１と第２の径方向プラズ
マ密度プロファイルの例を合成することによって形成さ
れる径方向プラズマ密度プロファイルの例を示す。FIG. 4C shows an example of a radial plasma density profile formed by combining the first and second examples of the radial plasma density profile described above.
【図５】この図は、高周波電極と誘電体プレートの他の
構成を示す。FIG. 5 shows another configuration of the high-frequency electrode and the dielectric plate.
【図６】この図は、第２実施形態のプラズマ源の構成の
断面図を示す。FIG. 6 is a cross-sectional view of a configuration of a plasma source according to a second embodiment.
【図７】この図は、プラズマが拡散されるときにおける
径方向プラズマ密度プロファイルの変化を示す。FIG. 7 shows the change in the radial plasma density profile when the plasma is diffused.
【図８】この図は、第３実施形態のプラズマ源の構成の
断面図を示す。FIG. 8 is a sectional view of a configuration of a plasma source according to a third embodiment.
【図９】この図は、高周波電極と誘電体プレートの３つ
の異なる形態を示す。FIG. 9 shows three different configurations of a high-frequency electrode and a dielectric plate.
【図１０】この図は、単一の高周波電流のみが採用され
る場合の従来のプラズマ処理システムを示す。FIG. 10 shows a conventional plasma processing system when only a single high-frequency current is employed.
【図１１】この図は、図１に示された従来のプラズマ処
理システムで得られる径方向プラズマ密度プロファイル
を示す。FIG. 11 shows a radial plasma density profile obtained with the conventional plasma processing system shown in FIG.
１０ 反応容器 １１ トッププレート １２ 底板 １３ 円筒形側壁 １４ ウェハーホルダ １６ 高周波電極 １７ 誘電体プレート １８ ガス導入プレート １９ ガス導入部 ２０ ガス排出部 ２４ ウェハー ２５ 溝 ２６ 誘電体物質 ３１，３２ 高周波電源 ４２ ｆ2によって生成されるプラズマの径方向
プロファイル ４３ ｆ1によって生成されるプラズマの高周波
プロファイル ４５ 高周波電極 ４６ 誘電体プレートDESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Reaction container 11 Top plate 12 Bottom plate 13 Cylindrical side wall 14 Wafer holder 16 High frequency electrode 17 Dielectric plate 18 Gas introduction plate 19 Gas introduction part 20 Gas exhaust part 24 Wafer 25 Groove 26 Dielectric substance 31, 32 High frequency power supply 42 f 2 Radial profile of plasma generated by f 43 High frequency profile of plasma generated by f 1 45 High frequency electrode 46 Dielectric plate
Claims (12)
でウェハーを処理するシステムであり、前記プラズマは
容量的結合型機構によって生成され、 接地されかつウェハーホルダとガス導入部を備え、前記
ウェハーが前記ウェハーホルダの上に搭載され、プロセ
スガスが前記ガス導入部を通して投入される反応容器
と、 前記ウェハーホルダの中に組み込まれ、表面上にキャパ
シタンスおよび／またはインダクタンス制御部を有し、
前記高周波電極と前記プラズマとの間のキャパシタンス
および／または前記高周波電極の縁から中心までのイン
ダクタンスを設定する高周波電極と、 前記高周波電極の上面に固定され、その上に前記ウェハ
ーが配置される誘電体プレートと、 前記高周波電極に対して第１周波数で動作する高周波電
流を供給する第１高周波電流源と、そして前記高周波電
極に対し第２周波数で動作する高周波電流を供給する第
２の電流源とを備え、 前記構成において、前記第１周波数で動作する前記高周
波電流と前記第２周波数で動作する前記高周波電流によ
って生成される両方のプラズマは前記径方向に均一なプ
ラズマを作るように合成されることを特徴とするウェハ
ー表面径方向均一プラズマを用いるウェハー処理システ
ム。1. A system for treating a wafer with a radially uniform plasma on the surface of the wafer, wherein the plasma is generated by a capacitively coupled mechanism, is grounded and comprises a wafer holder and a gas inlet, wherein the wafer is A reaction container mounted on the wafer holder and into which a process gas is introduced through the gas introduction unit; and having a capacitance and / or inductance control unit on a surface incorporated in the wafer holder,
A high-frequency electrode for setting a capacitance between the high-frequency electrode and the plasma and / or an inductance from an edge to a center of the high-frequency electrode; and a dielectric fixed to an upper surface of the high-frequency electrode, on which the wafer is disposed. A body plate, a first high-frequency current source supplying a high-frequency current operating at a first frequency to the high-frequency electrode, and a second current source supplying a high-frequency current operating at a second frequency to the high-frequency electrode In the above configuration, both plasmas generated by the high-frequency current operating at the first frequency and the high-frequency current operating at the second frequency are combined to create a uniform plasma in the radial direction. A wafer processing system using uniform plasma on a wafer surface in a radial direction.
ダクタンス制御部は、前記高周波電極の表面の上に形成
された複数の同心円の溝であって、前記溝の各々には誘
電体物質が満たされている前記溝であることを特徴とす
る請求項１記載のウェハー表面径方向均一プラズマを用
いるウェハー処理システム。2. The capacitance and / or inductance control unit is a plurality of concentric grooves formed on a surface of the high-frequency electrode, wherein each of the grooves is filled with a dielectric material. 2. The wafer processing system according to claim 1, wherein the plasma is a groove.
ダクタンス制御部は、誘電体板であり、その厚みは前記
高周波電極の中心に向かって次第に増加することを特徴
とする請求項１記載のウェハー表面径方向均一プラズマ
を用いるウェハー処理システム。3. The wafer surface radial direction uniformity according to claim 1, wherein said capacitance and / or inductance control unit is a dielectric plate, and a thickness thereof gradually increases toward a center of said high frequency electrode. Wafer processing system using plasma.
前記第２周波数はＨＦの範囲にあることを特徴とする請
求項１〜３のいずれか１項に記載のウェハー表面径方向
均一プラズマを用いるウェハー処理システム。4. The method according to claim 1, wherein the first frequency is in a range of VHF.
4. The wafer processing system according to claim 1, wherein the second frequency is in a range of HF.
るウェハー処理システムであり、前記プラズマは容量的
結合型機構によって生成され、 接地されかつウェハーホルダとガス導入部を備え、前記
ウェハーは前記ウェハーホルダの上に搭載され、プロセ
スガスが前記ガス導入部を通して導入される反応容器
と、 前記ウェハーホルダに組み込まれる単一の高周波電極
と、 前記高周波電極の上側表面に固定され、前記高周波電極
と前記プラズマの間のキャパシタンスおよび／または前
記ウェハーが配置される前記高周波電極の縁から中心ま
でのインダクタンスを設定するためのキャパシタンスお
よび／またはインダクタンス制御部として機能する誘電
体プレートと、そして前記高周波電極に対して１０〜１
００ＭＨｚの周波数範囲で動作する高周波電流を供給す
る高周波電流源とを備え、 前記構成において、前記高周波電流によって生成される
プラズマは、前記キャパシタンスおよび／またはインダ
クタンス制御部によって前記径方向均一プラズマを作る
ように前記キャパシタンスおよび／またはインダクタン
スを制御することによって径方向均一プラズマを作るよ
うに設定されることを特徴とするウェハー表面径方向均
一プラズマを用いるウェハー処理システム。5. A wafer processing system using a uniform plasma on a wafer surface in a radial direction, wherein the plasma is generated by a capacitively coupled mechanism, is grounded, and includes a wafer holder and a gas introduction unit, wherein the wafer is provided on the wafer holder. A reaction vessel into which a process gas is introduced through the gas introduction unit, a single high-frequency electrode incorporated in the wafer holder, and fixed to the upper surface of the high-frequency electrode, the high-frequency electrode and the plasma A dielectric plate functioning as a capacitance and / or inductance control for setting the capacitance between and / or the inductance from the edge to the center of the high-frequency electrode on which the wafer is arranged; ~ 1
A high-frequency current source that supplies a high-frequency current operating in a frequency range of 00 MHz, wherein the plasma generated by the high-frequency current creates the radially uniform plasma by the capacitance and / or inductance control unit. A wafer processing system using radially uniform plasma on a wafer surface, wherein the system is set to generate radially uniform plasma by controlling the capacitance and / or inductance.
キャパシタンスおよび／またはインダクタンス制御部
は、前記誘電体プレートの各部における誘電物質を変化
させることで形成されることを特徴とする請求項５記載
のウェハー表面径方向均一プラズマを用いるウェハー処
理システム。6. The dielectric plate according to claim 5, wherein the dielectric plate is a flat plate, and the capacitance and / or inductance control unit is formed by changing a dielectric material in each part of the dielectric plate. Wafer processing system using uniform plasma in the wafer surface radial direction.
ダクタンス制御部は、厚みが前記高周波電極の中心に向
かって次第に減少される前記誘電体プレートであること
を特徴とする請求項５記載のウェハー表面径方向均一プ
ラズマを用いるウェハー処理システム。7. The wafer surface radial uniformity according to claim 5, wherein the capacitance and / or inductance control unit is the dielectric plate whose thickness is gradually reduced toward the center of the high frequency electrode. Wafer processing system using plasma.
ダクタンス制御部は、厚みが前記高周波電極の中心に向
かって次第に増加される誘電体プレートであることを特
徴とする請求項５記載のウェハー表面径方向均一プラズ
マを用いるウェハー処理システム。8. The uniform plasma in a wafer surface radial direction according to claim 5, wherein the capacitance and / or inductance control unit is a dielectric plate whose thickness is gradually increased toward the center of the high frequency electrode. Wafer processing system using.
ダクタンス制御部は、前記高周波電極の表面の上に形成
された複数の同心円の溝を含み、前記溝の各々は誘電体
物質で満たされていることを特徴とする請求項５記載の
ウェハー表面径方向均一プラズマを用いるウェハー処理
システム。9. The capacitance and / or inductance control unit includes a plurality of concentric grooves formed on a surface of the high-frequency electrode, each of the grooves being filled with a dielectric material. 6. A wafer processing system according to claim 5, wherein the uniform plasma is used in the wafer surface radial direction.
いるウェハー処理システムであり、プラズマは容量結合
型機構によって生成され、 接地されかつウェハーホルダとガス導入部を備え、ウェ
ハーが前記ウェハーホルダの上に搭載され、プロセスガ
スが前記ガス導入部を通して導入される反応容器と、 前記反応容器の上側に設けられる第１高周波電極であっ
て、この第１高周波電極とプラズマの間のキャパシタン
スおよび／または前記第１電極の縁から中心までのイン
ダクタンスを制御するため、その下面に複数の同心円の
溝を有し、前記溝の各々には誘電体物質が満たされる前
記第１高周波電極と、 前記第１高周波電極の下面に固定された第１誘電体プレ
ートと、 前記ウェハーホルダに組み込まれた第２高周波電極と、 前記第２高周波電極の下面に固定された第２誘電体プレ
ートであって、その上に前記ウェハーが配置される前記
誘電体プレートと、 前記第１高周波電極に対して第１周波数で動作する高周
波電流を供給する第１高周波電流源と、そして、 前記第１高周波電極に対して第２周波数で動作する高周
波電流を供給する第２高周波電流源とを備え、 前記構成において、前記第１周波数で動作する前記高周
波電流と前記第２周波数で動作する前記高周波電流によ
って作られる２つのプラズマが径方向不均一のプラズマ
となるように合成され、この径方向に不均一のプラズマ
は前記ウェハーに向かって拡散され、その結果、前記径
方向均一プラズマとなることを特徴とするウェハー表面
径方向均一プラズマを用いるウエハー処理システム。 【請求項１０】 前記第２高周波電極に対して第３周波
数で動作する高周波電流を供給する第３高周波電流源を
含むことを特徴とする請求項９記載のウェハー表面径方
向均一プラズマを用いるウェハー処理システム。10. A wafer processing system using a uniform plasma in a wafer surface radial direction, wherein the plasma is generated by a capacitively coupled mechanism, is grounded, has a wafer holder and a gas inlet, and mounts the wafer on the wafer holder. A reaction vessel into which a process gas is introduced through the gas introduction unit; and a first high-frequency electrode provided on the upper side of the reaction vessel, wherein a capacitance between the first high-frequency electrode and plasma and / or the first In order to control the inductance from the edge to the center of the electrode, the lower surface has a plurality of concentric grooves, and each of the grooves is filled with a dielectric substance, the first high-frequency electrode; A first dielectric plate fixed to a lower surface, a second high-frequency electrode incorporated in the wafer holder, and a second high-frequency electrode A second dielectric plate fixed to a lower surface of a pole, the dielectric plate on which the wafer is disposed, and a high-frequency current operating at a first frequency supplied to the first high-frequency electrode; A first high-frequency current source; and a second high-frequency current source that supplies a high-frequency current operating at a second frequency to the first high-frequency electrode, wherein the high-frequency current operates at the first frequency. The current and the two plasmas created by the high frequency current operating at the second frequency are combined to form a radially non-uniform plasma, the radially non-uniform plasma being diffused toward the wafer, As a result, the uniform plasma in the radial direction is obtained, and the wafer processing system uses uniform plasma in the radial direction on the wafer surface. 10. The wafer according to claim 9, further comprising a third high-frequency current source for supplying a high-frequency current operating at a third frequency to the second high-frequency electrode. Processing system.
り、前記第２周波数はＨＦの範囲にあることを特徴とす
る請求項９または１０記載のウェハー表面径方向均一プ
ラズマを用いるウェハー処理システム。11. The wafer processing system according to claim 9, wherein the first frequency is in a range of VHF and the second frequency is in a range of HF.
Ｈｚの範囲にあることを特徴とする請求項１０または１
１記載のウェハー表面径方向均一プラズマを用いるウェ
ハー処理システム。12. The third frequency is from several kHz to 30M.
10. The frequency range of the Hz.
2. A wafer processing system according to claim 1, wherein the plasma is used.
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Cited By (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004070808A1 (en) * | 2003-02-03 | 2004-08-19 | Octec Inc. | Plasma treating device, and plasma treating device electrode plate, and electrode plate producing method |
| JP2007080811A (en) * | 2005-08-05 | 2007-03-29 | Advanced Micro-Fabrication Equipment Inc Asia | Radio frequency (rf) matching network for vacuum reaction chamber and method of arranging same |
| JP2008501224A (en) * | 2004-05-28 | 2008-01-17 | ラム リサーチ コーポレーション | Plasma processor having electrodes responsive to multiple RF frequencies |
| JP2008182129A (en) * | 2007-01-26 | 2008-08-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Wafer holder for semiconductor manufacturing device, method of manufacturing same, and semiconductor manufacturing device on which same is mounted |
| WO2009006062A1 (en) * | 2007-06-28 | 2009-01-08 | Lam Research Corporation | Methods and apparatus for substrate processing |
| US7510665B2 (en) | 2003-08-15 | 2009-03-31 | Applied Materials, Inc. | Plasma generation and control using dual frequency RF signals |
| JP2009071280A (en) * | 2007-08-17 | 2009-04-02 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Plasma cvd apparatus, method for manufacturing microcrystalline semiconductor layer, and method for manufacturing thin film transistor |
| US7736914B2 (en) | 2007-11-29 | 2010-06-15 | Applied Materials, Inc. | Plasma control using dual cathode frequency mixing and controlling the level of polymer formation |
| KR100979186B1 (en) | 2007-10-22 | 2010-08-31 | 다이나믹솔라디자인 주식회사 | Capacitively coupled plasma reactor |
| US7879731B2 (en) | 2007-01-30 | 2011-02-01 | Applied Materials, Inc. | Improving plasma process uniformity across a wafer by apportioning power among plural VHF sources |
| US7884025B2 (en) | 2007-01-30 | 2011-02-08 | Applied Materials, Inc. | Plasma process uniformity across a wafer by apportioning ground return path impedances among plural VHF sources |
| US7967930B2 (en) | 2006-10-30 | 2011-06-28 | Applied Materials, Inc. | Plasma reactor for processing a workpiece and having a tunable cathode |
| US7968469B2 (en) | 2007-01-30 | 2011-06-28 | Applied Materials, Inc. | Method of processing a workpiece in a plasma reactor with variable height ground return path to control plasma ion density uniformity |
| US7976671B2 (en) | 2006-10-30 | 2011-07-12 | Applied Materials, Inc. | Mask etch plasma reactor with variable process gas distribution |
| US8012366B2 (en) | 2006-10-30 | 2011-09-06 | Applied Materials, Inc. | Process for etching a transparent workpiece including backside endpoint detection steps |
| JP2013016818A (en) * | 2005-09-30 | 2013-01-24 | Lam Research Corporation | Electrostatic chuck assembly with dielectric material and/or cavity having varying thickness, profile and/or shape, method of using the same and apparatus incorporating the same |
| CN103269556A (en) * | 2013-05-14 | 2013-08-28 | 哈尔滨工业大学 | Large-area atmosphere plasma even discharge electrode |
| JP2013211574A (en) * | 2003-02-03 | 2013-10-10 | Okutekku:Kk | Plasma processing apparatus and electrode plate for plasma processing apparatus |
| JP2014241394A (en) * | 2013-05-17 | 2014-12-25 | キヤノンアネルバ株式会社 | Etching apparatus |
| CN104715996A (en) * | 2013-12-13 | 2015-06-17 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | Bottom electrode device and plasma machining device |
| US9218944B2 (en) | 2006-10-30 | 2015-12-22 | Applied Materials, Inc. | Mask etch plasma reactor having an array of optical sensors viewing the workpiece backside and a tunable element controlled in response to the optical sensors |
| JP2016522539A (en) * | 2013-04-17 | 2016-07-28 | 東京エレクトロン株式会社 | Capacitively coupled plasma device with uniform plasma density |
| JP2017063128A (en) * | 2015-09-25 | 2017-03-30 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Plasma processing device |
| WO2019078126A1 (en) * | 2017-10-16 | 2019-04-25 | 株式会社アルバック | Plasma processing device |
| WO2022050083A1 (en) * | 2020-09-01 | 2022-03-10 | 東京エレクトロン株式会社 | Plasma treatment device |
-
2001
- 2001-02-14 JP JP2001036622A patent/JP2002246368A/en active Pending
Cited By (41)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7585386B2 (en) | 2003-02-03 | 2009-09-08 | Octec Inc. | Plasma processing apparatus, electrode plate for plasma processing apparatus, and electrode plate manufacturing method |
| EP1594161A1 (en) * | 2003-02-03 | 2005-11-09 | Octec Inc. | Plasma processing apparatus, electrode plate for plasma processing apparatus, and electrode plate manufacturing method |
| JP2013211574A (en) * | 2003-02-03 | 2013-10-10 | Okutekku:Kk | Plasma processing apparatus and electrode plate for plasma processing apparatus |
| US7922862B2 (en) | 2003-02-03 | 2011-04-12 | Octec Inc. | Plasma processing apparatus, electrode plate for plasma processing apparatus, and electrode plate manufacturing method |
| WO2004070808A1 (en) * | 2003-02-03 | 2004-08-19 | Octec Inc. | Plasma treating device, and plasma treating device electrode plate, and electrode plate producing method |
| EP1594161A4 (en) * | 2003-02-03 | 2008-10-22 | Octec Inc | Plasma processing apparatus, electrode plate for plasma processing apparatus, and electrode plate manufacturing method |
| US7510665B2 (en) | 2003-08-15 | 2009-03-31 | Applied Materials, Inc. | Plasma generation and control using dual frequency RF signals |
| JP2008501224A (en) * | 2004-05-28 | 2008-01-17 | ラム リサーチ コーポレーション | Plasma processor having electrodes responsive to multiple RF frequencies |
| JP2007080811A (en) * | 2005-08-05 | 2007-03-29 | Advanced Micro-Fabrication Equipment Inc Asia | Radio frequency (rf) matching network for vacuum reaction chamber and method of arranging same |
| JP2016149574A (en) * | 2005-09-30 | 2016-08-18 | ラム リサーチ コーポレーションＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | Electrostatic chuck assembly and plasma processing apparatus |
| JP2013016818A (en) * | 2005-09-30 | 2013-01-24 | Lam Research Corporation | Electrostatic chuck assembly with dielectric material and/or cavity having varying thickness, profile and/or shape, method of using the same and apparatus incorporating the same |
| US7976671B2 (en) | 2006-10-30 | 2011-07-12 | Applied Materials, Inc. | Mask etch plasma reactor with variable process gas distribution |
| US10170280B2 (en) | 2006-10-30 | 2019-01-01 | Applied Materials, Inc. | Plasma reactor having an array of plural individually controlled gas injectors arranged along a circular side wall |
| US9218944B2 (en) | 2006-10-30 | 2015-12-22 | Applied Materials, Inc. | Mask etch plasma reactor having an array of optical sensors viewing the workpiece backside and a tunable element controlled in response to the optical sensors |
| US7967930B2 (en) | 2006-10-30 | 2011-06-28 | Applied Materials, Inc. | Plasma reactor for processing a workpiece and having a tunable cathode |
| US8012366B2 (en) | 2006-10-30 | 2011-09-06 | Applied Materials, Inc. | Process for etching a transparent workpiece including backside endpoint detection steps |
| JP2008182129A (en) * | 2007-01-26 | 2008-08-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Wafer holder for semiconductor manufacturing device, method of manufacturing same, and semiconductor manufacturing device on which same is mounted |
| US7879731B2 (en) | 2007-01-30 | 2011-02-01 | Applied Materials, Inc. | Improving plasma process uniformity across a wafer by apportioning power among plural VHF sources |
| US7968469B2 (en) | 2007-01-30 | 2011-06-28 | Applied Materials, Inc. | Method of processing a workpiece in a plasma reactor with variable height ground return path to control plasma ion density uniformity |
| US8076247B2 (en) | 2007-01-30 | 2011-12-13 | Applied Materials, Inc. | Plasma process uniformity across a wafer by controlling RF phase between opposing electrodes |
| US8080479B2 (en) | 2007-01-30 | 2011-12-20 | Applied Materials, Inc. | Plasma process uniformity across a wafer by controlling a variable frequency coupled to a harmonic resonator |
| US7884025B2 (en) | 2007-01-30 | 2011-02-08 | Applied Materials, Inc. | Plasma process uniformity across a wafer by apportioning ground return path impedances among plural VHF sources |
| US8211324B2 (en) | 2007-06-28 | 2012-07-03 | Lam Research Corporation | Methods and arrangements for controlling plasma processing parameters |
| WO2009006062A1 (en) * | 2007-06-28 | 2009-01-08 | Lam Research Corporation | Methods and apparatus for substrate processing |
| KR101513752B1 (en) | 2007-06-28 | 2015-04-20 | 램 리써치 코포레이션 | Methods and apparatus for substrate processing |
| JP2012256905A (en) * | 2007-08-17 | 2012-12-27 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Plasma cvd apparatus |
| US8368075B2 (en) | 2007-08-17 | 2013-02-05 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Plasma CVD apparatus |
| JP2009071280A (en) * | 2007-08-17 | 2009-04-02 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Plasma cvd apparatus, method for manufacturing microcrystalline semiconductor layer, and method for manufacturing thin film transistor |
| KR101512761B1 (en) * | 2007-08-17 | 2015-04-16 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | Plasma CVD apparatus method for manufacturing microcrystalline semiconductor layer and method for manufacturing thin film transistor |
| KR100979186B1 (en) | 2007-10-22 | 2010-08-31 | 다이나믹솔라디자인 주식회사 | Capacitively coupled plasma reactor |
| US7736914B2 (en) | 2007-11-29 | 2010-06-15 | Applied Materials, Inc. | Plasma control using dual cathode frequency mixing and controlling the level of polymer formation |
| JP2016522539A (en) * | 2013-04-17 | 2016-07-28 | 東京エレクトロン株式会社 | Capacitively coupled plasma device with uniform plasma density |
| CN103269556A (en) * | 2013-05-14 | 2013-08-28 | 哈尔滨工业大学 | Large-area atmosphere plasma even discharge electrode |
| JP2014241394A (en) * | 2013-05-17 | 2014-12-25 | キヤノンアネルバ株式会社 | Etching apparatus |
| US11195700B2 (en) | 2013-05-17 | 2021-12-07 | Canon Anelva Corporation | Etching apparatus |
| WO2015085882A1 (en) * | 2013-12-13 | 2015-06-18 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | Bottom electrode apparatus and plasma processing device |
| CN104715996A (en) * | 2013-12-13 | 2015-06-17 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | Bottom electrode device and plasma machining device |
| JP2017063128A (en) * | 2015-09-25 | 2017-03-30 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Plasma processing device |
| WO2019078126A1 (en) * | 2017-10-16 | 2019-04-25 | 株式会社アルバック | Plasma processing device |
| JPWO2019078126A1 (en) * | 2017-10-16 | 2019-11-14 | 株式会社アルバック | Plasma processing equipment |
| WO2022050083A1 (en) * | 2020-09-01 | 2022-03-10 | 東京エレクトロン株式会社 | Plasma treatment device |
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