JP2000012520A - プラズマ処理装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】酸化膜エッチングにおいて、SiやSi3N4に対す
る高選択比を、大口径ウエハ面内で均一に実現するプラ
ズマプロセス装置を提供する。 【解決手段】ガスが供給される処理室が形成され、処理
室内にウエハを指示するために設けられた電極を有し、
ガスを解離、電離させるアンテナ手段を処理室外に有
し、処理室を構成する真空容器の上面（ウエハに対抗す
る面）の面積が下面の面積より小さいプラズマ処理装置
であって、処理室内面をSiCで構成する。
る高選択比を、大口径ウエハ面内で均一に実現するプラ
ズマプロセス装置を提供する。 【解決手段】ガスが供給される処理室が形成され、処理
室内にウエハを指示するために設けられた電極を有し、
ガスを解離、電離させるアンテナ手段を処理室外に有
し、処理室を構成する真空容器の上面（ウエハに対抗す
る面）の面積が下面の面積より小さいプラズマ処理装置
であって、処理室内面をSiCで構成する。
Description
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマを使用し
て被処理物を処理するエッチング等の処理装置に関す
る。
て被処理物を処理するエッチング等の処理装置に関す
る。
【従来の技術】半導体デバイスの集積度が増加するにつ
れ、加工する被処理物であるウエハ径の拡大、回路パタ
ーンの微細化が進んでいる。種々あるLSI製造工程の
内、今後益々多用される行程に、素子と配線の間や配線
間を絶縁している酸化膜エッチングが挙げられる。酸化
膜エッチングは、マスク材によって作成されたパターン
に沿って、酸化膜を削るものであり、マスク材（レジス
トやSi3N4）及び下地となるSiやSi3N4との高選択比が要
求される。酸化膜エッチングでは炭素Ｃとフッ素Ｆを含
むガス（C4F8,C2F6もしくはCH2F2等）に高周波を印加し
てガスを解離・電離させて種々のラジカルやイオンを生
成し、その結果、Ｃを含むラジカル、例えばフルオロカ
ーボン系のラジカル（CxFyと記す）の堆積とイオン入射
とが競合してエッチングが進行する。例えば、SiO2は次
の反応、すなわちSiO2+2CF2(2C+4F)→SiF4+2COがイオン
入射によるアシストによって促進される。一方、下地で
あるSiについては、Fが存在することにより、Si+4F→Si
F4の反応が起こるが、CFやCF2等のフルオロカーボン系
のラジカルによる重合反応のため、表面が被覆され、エ
ッチング反応が阻害される。その結果として、SiO2とSi
（Si3N4も同様）のレート比、いわゆる選択比を高くと
ることが可能となる。このエッチングを支配するのは、
ラジカル密度とその組成、イオン密度とバイアス電圧
（基板に入射するイオンエネルギ）であり、また生成さ
れるフルオロカーボン膜中のＣとＦの比、いわゆるＣ／
Ｆ比が高い程、選択比は高いことが知られている。膜中
の組成は、気相中の組成に支配され、フルオロカーボン
系のラジカルCxFyとＦとの密度比が重要となる。CxFyと
Ｆとの比を制御する方法として、気相反応による制御と
壁反応の制御の２種類が挙げられる。これをC4F8ガスを
例として説明する。C4F8は解析によると図５に示すよう
に解離する。まず、Ｆが解離するのが特徴で、その後CF
2に解離する。まず、気相反応のみを考えると、低次の
解離しか進行しなければ、例えばプラズマ密度が低い場
合等、Ｆの割合が高く、CxFy／Ｆが低くなり、その結
果、膜中のC/F比が小さくなる。一方、プラズマ密度で
１０17ｍ-3以上の高密度プラズマにすると、解離が次々
に進行していくため、その過程でＦの量が増えるが、一
方でCFやCのようにC/Fの高いラジカルが生成され、しか
もそれらの付着率が高くなるため、フルオロカーボン膜
のC/F比が上がり、選択比が向上すると考えられてい
る。この例として、ECR（電子サイクロトロン共鳴）方
式や、誘導結合方式のように高密度プラズマを生成する
場合は、上記の機構によって高選択比を達成していると
考えられる。一方、平行平板を用いたＲＦでは１０16〜
１０17ｍ-3のプラズマを生成する。気相反応のみを考え
るとＦが多くなるが、Ｆはウエハもしくは対向する電極
に形成されるフルオロカーボン膜に取り込まれる。電極
もしくはウエハには高周波バイアスが印加され、フルオ
ロカーボン膜がイオンによって弾き飛ばされる。その
時、ＦはCxFyの形で気化するため、フルオロカーボン膜
のＣ／Ｆ比が上がると考えられる。高周波バイアスの値
によってフルオロカーボン膜の膜厚、組成が変化するた
め、これを調整することにより、高選択比が実現でき
る。その際、電極間隔が装置径に比べ十分小さくするこ
とにより、気相反応によるラジカルの分解よりも壁反応
による再結合や、Ｆの取り込み、及びその気化が支配す
るように、装置間隔等を選ぶことが重要となる。この方
式を用いた例として、特開平1-109725号、特開平4-1963
419号等がある。他の選択比向上に関する従来技術とし
ては、気相反応制御方法として、フルオロカーボンガス
へのH2の添加や壁反応制御として、加熱したSi板をアー
ス電極として用いたもの（セミコン関西神戸ULSI技術セ
ミナー94講演予稿集P.175-181）がある。
れ、加工する被処理物であるウエハ径の拡大、回路パタ
ーンの微細化が進んでいる。種々あるLSI製造工程の
内、今後益々多用される行程に、素子と配線の間や配線
間を絶縁している酸化膜エッチングが挙げられる。酸化
膜エッチングは、マスク材によって作成されたパターン
に沿って、酸化膜を削るものであり、マスク材（レジス
トやSi3N4）及び下地となるSiやSi3N4との高選択比が要
求される。酸化膜エッチングでは炭素Ｃとフッ素Ｆを含
むガス（C4F8,C2F6もしくはCH2F2等）に高周波を印加し
てガスを解離・電離させて種々のラジカルやイオンを生
成し、その結果、Ｃを含むラジカル、例えばフルオロカ
ーボン系のラジカル（CxFyと記す）の堆積とイオン入射
とが競合してエッチングが進行する。例えば、SiO2は次
の反応、すなわちSiO2+2CF2(2C+4F)→SiF4+2COがイオン
入射によるアシストによって促進される。一方、下地で
あるSiについては、Fが存在することにより、Si+4F→Si
F4の反応が起こるが、CFやCF2等のフルオロカーボン系
のラジカルによる重合反応のため、表面が被覆され、エ
ッチング反応が阻害される。その結果として、SiO2とSi
（Si3N4も同様）のレート比、いわゆる選択比を高くと
ることが可能となる。このエッチングを支配するのは、
ラジカル密度とその組成、イオン密度とバイアス電圧
（基板に入射するイオンエネルギ）であり、また生成さ
れるフルオロカーボン膜中のＣとＦの比、いわゆるＣ／
Ｆ比が高い程、選択比は高いことが知られている。膜中
の組成は、気相中の組成に支配され、フルオロカーボン
系のラジカルCxFyとＦとの密度比が重要となる。CxFyと
Ｆとの比を制御する方法として、気相反応による制御と
壁反応の制御の２種類が挙げられる。これをC4F8ガスを
例として説明する。C4F8は解析によると図５に示すよう
に解離する。まず、Ｆが解離するのが特徴で、その後CF
2に解離する。まず、気相反応のみを考えると、低次の
解離しか進行しなければ、例えばプラズマ密度が低い場
合等、Ｆの割合が高く、CxFy／Ｆが低くなり、その結
果、膜中のC/F比が小さくなる。一方、プラズマ密度で
１０17ｍ-3以上の高密度プラズマにすると、解離が次々
に進行していくため、その過程でＦの量が増えるが、一
方でCFやCのようにC/Fの高いラジカルが生成され、しか
もそれらの付着率が高くなるため、フルオロカーボン膜
のC/F比が上がり、選択比が向上すると考えられてい
る。この例として、ECR（電子サイクロトロン共鳴）方
式や、誘導結合方式のように高密度プラズマを生成する
場合は、上記の機構によって高選択比を達成していると
考えられる。一方、平行平板を用いたＲＦでは１０16〜
１０17ｍ-3のプラズマを生成する。気相反応のみを考え
るとＦが多くなるが、Ｆはウエハもしくは対向する電極
に形成されるフルオロカーボン膜に取り込まれる。電極
もしくはウエハには高周波バイアスが印加され、フルオ
ロカーボン膜がイオンによって弾き飛ばされる。その
時、ＦはCxFyの形で気化するため、フルオロカーボン膜
のＣ／Ｆ比が上がると考えられる。高周波バイアスの値
によってフルオロカーボン膜の膜厚、組成が変化するた
め、これを調整することにより、高選択比が実現でき
る。その際、電極間隔が装置径に比べ十分小さくするこ
とにより、気相反応によるラジカルの分解よりも壁反応
による再結合や、Ｆの取り込み、及びその気化が支配す
るように、装置間隔等を選ぶことが重要となる。この方
式を用いた例として、特開平1-109725号、特開平4-1963
419号等がある。他の選択比向上に関する従来技術とし
ては、気相反応制御方法として、フルオロカーボンガス
へのH2の添加や壁反応制御として、加熱したSi板をアー
ス電極として用いたもの（セミコン関西神戸ULSI技術セ
ミナー94講演予稿集P.175-181）がある。
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術には、以下の問題点が存在する。第一例の高密度プ
ラズマの場合、高密度、高電子温度によって解離が進行
し、C/Fの高いラジカルを生成するが、その付着率が高
いことからフルオロカーボン膜の堆積が進み、その分布
を制御するのは困難となる。その結果、ウエハの面内で
のエッチングレート、もしくは選択比が不均一になりや
すいことが挙げられる。通常、高密度プラズマの場合、
均一性確保のために装置の高さを大きくする必要がある
ため、プラズマの体積が大きくなり、気相反応が支配的
となり、壁反応によるラジカル組成の制御が困難とな
る。但し、ECRや誘導結合方式は低ガス圧、1Pa以下でも
プラズマを生成可能である。低ガス圧では、イオン−中
性粒子の衝突頻度が小さいため、イオン入射角がウエハ
に対してほぼ垂直になるため、エッチング形状が垂直で
あり、また寸法シフトが小さくなる。第二例の平行平板
の場合、壁反応を利用することが本質であるため、電極
間隔（装置高さ）を小さくする必要がある。また、プラ
ズマが生成されるガス圧範囲（動作範囲）が１〜２Ｐａ
程度以上必要とされ、そのプラズマ密度も前記の方法に
比べて低い。ウエハから発生する反応生成物（CxFyラジ
カルも同様）や対向電極からの反応生成物の分布は、拡
散に支配されるため、必ず中高になる。その結果、径方
向に反応生成物やラジカルの組成が不均一になるが、現
状は電極間隔を小さくすることで解決している。但し、
今後ウエハが大口径化するにつれて、径方向の反応生成
物やラジカルの組成が不均一の影響が顕著になってくる
と考えられる。これは、ガス圧が前者に比べて高いこと
から、拡散による均一化が期待できないためである。そ
の際、電極間隔を大きくすると、壁反応によるラジカル
組成制御の効果が低減し、一方気相内でのラジカルの解
離反応が進みＦの割合が増えて、CxFy/Fが小さくなり、
低選択比になると考えられる。このように、均一性と高
選択比の両立が困難になることが予想される。第三例の
H2もしくはHを含むガス添加の場合、HによるFラジカル
除去反応（H+F→HF）の結果、フルオロカーボン膜がC/F
比と成り得、対Siに対しては高選択比が見込めるが、SA
C(Self Aligned Contact)プロセスの場合に使用される
下地のSi3N4に対しては、HとNが反応することにより、
むしろ選択比が低下する。第四例の加熱Si板を用いた場
合、加熱によってフルオロカーボン膜の堆積を抑え、F
をSiによって除去しようとするものであるが、フルオロ
カーボンガスによって対Siに対する高選択比が実現され
る。すなわち、Si+4F→SiF4より膜の堆積が上回ること
から、F低減効果は不十分であることが判る。本発明の
目的は、酸化膜エッチングにおいて、SiやSi3N4に対す
る高選択比を、大口径ウエハ面内で均一に実現するプラ
ズマプロセス装置を提供することにある。
技術には、以下の問題点が存在する。第一例の高密度プ
ラズマの場合、高密度、高電子温度によって解離が進行
し、C/Fの高いラジカルを生成するが、その付着率が高
いことからフルオロカーボン膜の堆積が進み、その分布
を制御するのは困難となる。その結果、ウエハの面内で
のエッチングレート、もしくは選択比が不均一になりや
すいことが挙げられる。通常、高密度プラズマの場合、
均一性確保のために装置の高さを大きくする必要がある
ため、プラズマの体積が大きくなり、気相反応が支配的
となり、壁反応によるラジカル組成の制御が困難とな
る。但し、ECRや誘導結合方式は低ガス圧、1Pa以下でも
プラズマを生成可能である。低ガス圧では、イオン−中
性粒子の衝突頻度が小さいため、イオン入射角がウエハ
に対してほぼ垂直になるため、エッチング形状が垂直で
あり、また寸法シフトが小さくなる。第二例の平行平板
の場合、壁反応を利用することが本質であるため、電極
間隔（装置高さ）を小さくする必要がある。また、プラ
ズマが生成されるガス圧範囲（動作範囲）が１〜２Ｐａ
程度以上必要とされ、そのプラズマ密度も前記の方法に
比べて低い。ウエハから発生する反応生成物（CxFyラジ
カルも同様）や対向電極からの反応生成物の分布は、拡
散に支配されるため、必ず中高になる。その結果、径方
向に反応生成物やラジカルの組成が不均一になるが、現
状は電極間隔を小さくすることで解決している。但し、
今後ウエハが大口径化するにつれて、径方向の反応生成
物やラジカルの組成が不均一の影響が顕著になってくる
と考えられる。これは、ガス圧が前者に比べて高いこと
から、拡散による均一化が期待できないためである。そ
の際、電極間隔を大きくすると、壁反応によるラジカル
組成制御の効果が低減し、一方気相内でのラジカルの解
離反応が進みＦの割合が増えて、CxFy/Fが小さくなり、
低選択比になると考えられる。このように、均一性と高
選択比の両立が困難になることが予想される。第三例の
H2もしくはHを含むガス添加の場合、HによるFラジカル
除去反応（H+F→HF）の結果、フルオロカーボン膜がC/F
比と成り得、対Siに対しては高選択比が見込めるが、SA
C(Self Aligned Contact)プロセスの場合に使用される
下地のSi3N4に対しては、HとNが反応することにより、
むしろ選択比が低下する。第四例の加熱Si板を用いた場
合、加熱によってフルオロカーボン膜の堆積を抑え、F
をSiによって除去しようとするものであるが、フルオロ
カーボンガスによって対Siに対する高選択比が実現され
る。すなわち、Si+4F→SiF4より膜の堆積が上回ること
から、F低減効果は不十分であることが判る。本発明の
目的は、酸化膜エッチングにおいて、SiやSi3N4に対す
る高選択比を、大口径ウエハ面内で均一に実現するプラ
ズマプロセス装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
のは、気相中の解離反応を制御し得ること、プラズマ密
度や電子温度がある程度の範囲で自由に外部から制御可
能なこと、及びこれとは独立に壁反応によるラジカル組
成や反応生成物の組成を制御し得る必要がある。本発明
の特徴とするところは、ガスが供給される処理室を備
え、当該処理室内にウエハを支持する電極を有し、ガス
を解離、電離させるアンテナ手段を前記処理室の外に有
し、前記処理室を構成する真空容器の、前記ウエハに対
抗する上面の面積が、下面の面積より小さいプラズマ処
理装置において、前記処理室の少なくとも内面をSiCで
構成したことにある。上記のように構成したことによ
り、Si+4F(2F)→SiF4(SiF2)反応によるF除去に加え、C+
xF→CFxによるF除去とエッチングに寄与するフルオロカ
ーボンラジカルへの変換によって気相中のラジカル組成
を制御する。壁全面によってF除去を図れば、装置内の
ラジカルを均一に高C/F比化できる。さらに、このアン
テナを用いた誘導結合方式では、低圧で高密度プラズマ
が生成でき、しかも低ガス圧で動作させると、反応生成
物の均一化も図れるので、均一、高選択のエッチングが
実現できる。さらに、反応生成物密度を制御する方法と
して、ウエハに対向する面に、金属または半導体で構成
した板を配置する。この板に高周波電圧を印加し、容量
結合放電によってプラズマを追加熱し、ウエハから放出
された反応生成物を解離させ、反応生成物及び再解離生
成物の密度を変化させる。または、追加熱によってラジ
カル組成及びその分布を局所的に変化させる。また、処
理室外部に静電界を遮蔽するファラデーシールドを配置
し、このファラデーシールドの電位を電位制御手段で変
えることにより、容器壁の電位を変える。これによっ
て、容器壁−プラズマ間に電位差を与え、イオンを加速
することにより、壁に堆積したフルオロカーボン膜（F
を取り込んでいる）や付着したSiF4をスパッタできるの
で、新たにSiCを表面に露出させFラジカルと反応しやす
くすることができる。これによって、安定して、気相中
のFラジカルを低減し、またSiO2エッチングに寄与するC
xFyラジカルを導入できる。Fラジカルの低減は、フルオ
ロカーボン膜の高C/F比化となるので高選択比を図るこ
とができる。さらに、壁から放出されるフルオロカーボ
ンラジカルの量は、容器壁の電圧によって変化させるこ
とができるので、ラジカル組成や密度を変化させること
ができる。気相反応（これは圧力やパワーによって制御
できる）に加えて壁反応の両者から、ラジカル組成や密
度の制御が図れるので、安定したエッチングが可能とな
る。上記の容器壁の電位を変える手段として、容器外部
に設けたファラデーシールドにコンデンサー、もしくは
コイルを接続してファラデーシールドの電位が浮遊とな
るようにし、これらの容量等を変化させることで、ファ
ラデーシールドの電位を、プラズマ発生手段であるアン
テナの電位とは独立に制御できるので、装置の制御性が
向上する。
のは、気相中の解離反応を制御し得ること、プラズマ密
度や電子温度がある程度の範囲で自由に外部から制御可
能なこと、及びこれとは独立に壁反応によるラジカル組
成や反応生成物の組成を制御し得る必要がある。本発明
の特徴とするところは、ガスが供給される処理室を備
え、当該処理室内にウエハを支持する電極を有し、ガス
を解離、電離させるアンテナ手段を前記処理室の外に有
し、前記処理室を構成する真空容器の、前記ウエハに対
抗する上面の面積が、下面の面積より小さいプラズマ処
理装置において、前記処理室の少なくとも内面をSiCで
構成したことにある。上記のように構成したことによ
り、Si+4F(2F)→SiF4(SiF2)反応によるF除去に加え、C+
xF→CFxによるF除去とエッチングに寄与するフルオロカ
ーボンラジカルへの変換によって気相中のラジカル組成
を制御する。壁全面によってF除去を図れば、装置内の
ラジカルを均一に高C/F比化できる。さらに、このアン
テナを用いた誘導結合方式では、低圧で高密度プラズマ
が生成でき、しかも低ガス圧で動作させると、反応生成
物の均一化も図れるので、均一、高選択のエッチングが
実現できる。さらに、反応生成物密度を制御する方法と
して、ウエハに対向する面に、金属または半導体で構成
した板を配置する。この板に高周波電圧を印加し、容量
結合放電によってプラズマを追加熱し、ウエハから放出
された反応生成物を解離させ、反応生成物及び再解離生
成物の密度を変化させる。または、追加熱によってラジ
カル組成及びその分布を局所的に変化させる。また、処
理室外部に静電界を遮蔽するファラデーシールドを配置
し、このファラデーシールドの電位を電位制御手段で変
えることにより、容器壁の電位を変える。これによっ
て、容器壁−プラズマ間に電位差を与え、イオンを加速
することにより、壁に堆積したフルオロカーボン膜（F
を取り込んでいる）や付着したSiF4をスパッタできるの
で、新たにSiCを表面に露出させFラジカルと反応しやす
くすることができる。これによって、安定して、気相中
のFラジカルを低減し、またSiO2エッチングに寄与するC
xFyラジカルを導入できる。Fラジカルの低減は、フルオ
ロカーボン膜の高C/F比化となるので高選択比を図るこ
とができる。さらに、壁から放出されるフルオロカーボ
ンラジカルの量は、容器壁の電圧によって変化させるこ
とができるので、ラジカル組成や密度を変化させること
ができる。気相反応（これは圧力やパワーによって制御
できる）に加えて壁反応の両者から、ラジカル組成や密
度の制御が図れるので、安定したエッチングが可能とな
る。上記の容器壁の電位を変える手段として、容器外部
に設けたファラデーシールドにコンデンサー、もしくは
コイルを接続してファラデーシールドの電位が浮遊とな
るようにし、これらの容量等を変化させることで、ファ
ラデーシールドの電位を、プラズマ発生手段であるアン
テナの電位とは独立に制御できるので、装置の制御性が
向上する。
【発明の実施の形態】本発明の実施例を図１〜図４に示
す。本発明の第１の実施例を図１に示す。この図は誘導
結合型プラズマ生成装置を示し、プラズマ処理装置１０
０はガス導入系２を介しガス３が導入される反応室４と
被処理物を支持する支持台（電極）５とを備えた真空容
器１を有し、反応室４内のガス３は排気系６によって排
気される。真空容器１の周囲には、高周波電流を流すア
ンテナ７と、このアンテナ７による静電界を遮蔽するフ
ァラデーシールド８を備え、アンテナ７は高周波伝送路
９を通してマッチングボックス１０に接続されると共
に、冷却材１１でその熱を除去する。また、真空容器１
は断熱材１２で覆われ、温度一定の恒温曹１３内に配置
する。真空容器１の部材は誘電体で構成され、真空容器
１上面（被処理物の支持台５より遠い方）が真空容器１
下面の面積より小さい。ここで、真空容器１の部材をSi
Cで構成する。または、真空容器１の内壁をSiCで構成す
る。要するに、少なくとも真空容器１の内壁は、SiCで
構成する。図２は本発明の第２の実施例を示す。反応生
成物密度を制御する方法として、ウエハに対向する面
に、金属または半導体で構成される板１８を配置する。
この板に高周波印加手段１９を用いて、高周波電圧を印
加し、容量結合放電によって、プラズマを追加熱して、
ラジカル組成や、ウエハもしくは壁から放出された反応
生成物を解離させ、反応生成物及び再解離生成物の密度
を変化させる。また、高周波電圧を変えることにより、
設けた板１８の表面でのフルオロカーボン膜のスパッタ
率を変化させ、気相からのFの取り込み量や気相へのCxF
yのリサイクリング量を変化させる。設けた板の表面１
８ａが処理室内面と同じくSiCであれば、より均一に処
理でき、効果的である。図３は本発明の第３の実施例を
示す。開口部を有する金属（例えば静電界を遮蔽するフ
ァラデーシールド８）を真空容器１の外部に配置し、こ
の金属の電位制御手段２０を設けて、金属に掛ける電圧
を制御することにより、壁反応を制御する。図４は本発
明の第４の実施例を示す。この図は特に、上記実施例に
おいて、ファラデーシールド８の電位制御方法の一例を
示したものである。コンデンサ、もしくはコイル２１を
アンテナ７に接続し、ファラデーシールド８に接続し
て、ファラデーシールド８の電位が浮遊となるようにし
たこと、またコンデンサ容量やコイルのインダクタンス
制御手段２２を設けることによりファラデーシールド８
の電位を可変とする。また、ファラデーシールド８にコ
ンデンサ、もしくはコイル２１を接続させてもよい。
す。本発明の第１の実施例を図１に示す。この図は誘導
結合型プラズマ生成装置を示し、プラズマ処理装置１０
０はガス導入系２を介しガス３が導入される反応室４と
被処理物を支持する支持台（電極）５とを備えた真空容
器１を有し、反応室４内のガス３は排気系６によって排
気される。真空容器１の周囲には、高周波電流を流すア
ンテナ７と、このアンテナ７による静電界を遮蔽するフ
ァラデーシールド８を備え、アンテナ７は高周波伝送路
９を通してマッチングボックス１０に接続されると共
に、冷却材１１でその熱を除去する。また、真空容器１
は断熱材１２で覆われ、温度一定の恒温曹１３内に配置
する。真空容器１の部材は誘電体で構成され、真空容器
１上面（被処理物の支持台５より遠い方）が真空容器１
下面の面積より小さい。ここで、真空容器１の部材をSi
Cで構成する。または、真空容器１の内壁をSiCで構成す
る。要するに、少なくとも真空容器１の内壁は、SiCで
構成する。図２は本発明の第２の実施例を示す。反応生
成物密度を制御する方法として、ウエハに対向する面
に、金属または半導体で構成される板１８を配置する。
この板に高周波印加手段１９を用いて、高周波電圧を印
加し、容量結合放電によって、プラズマを追加熱して、
ラジカル組成や、ウエハもしくは壁から放出された反応
生成物を解離させ、反応生成物及び再解離生成物の密度
を変化させる。また、高周波電圧を変えることにより、
設けた板１８の表面でのフルオロカーボン膜のスパッタ
率を変化させ、気相からのFの取り込み量や気相へのCxF
yのリサイクリング量を変化させる。設けた板の表面１
８ａが処理室内面と同じくSiCであれば、より均一に処
理でき、効果的である。図３は本発明の第３の実施例を
示す。開口部を有する金属（例えば静電界を遮蔽するフ
ァラデーシールド８）を真空容器１の外部に配置し、こ
の金属の電位制御手段２０を設けて、金属に掛ける電圧
を制御することにより、壁反応を制御する。図４は本発
明の第４の実施例を示す。この図は特に、上記実施例に
おいて、ファラデーシールド８の電位制御方法の一例を
示したものである。コンデンサ、もしくはコイル２１を
アンテナ７に接続し、ファラデーシールド８に接続し
て、ファラデーシールド８の電位が浮遊となるようにし
たこと、またコンデンサ容量やコイルのインダクタンス
制御手段２２を設けることによりファラデーシールド８
の電位を可変とする。また、ファラデーシールド８にコ
ンデンサ、もしくはコイル２１を接続させてもよい。
【発明の効果】酸化膜エッチングにおいて、処理室を構
成する真空容器の内面をSiCにすることにより、フルオ
ロカーボンガスから精製されるFラジカルをSi+4F(2F)→
SiF4(SiF2)反応及び、C+xF→CFx反応によって除去し、
また壁からフルオロカーボンラジカルを気相中に導入す
る。これによって、気相中のラジカル組成（CxFy,F,C）
を制御し、ウエハに付着するフルオロカーボン膜のC/F
比を制御することにより、高選択の酸化膜エッチングを
実現する。また、ウエハに対向する面に電極を配置する
ことにより、プラズマの追加熱を行い、ラジカル組成
や、ウエハからの反応生成物の密度分布を制御すること
により、より均一な処理を図る。更に、開口を有する金
属（例えば静電界を遮蔽するファラデーシールド）を真
空容器外部に配置し、その電圧を変えることにより、壁
に入射するイオンのエネルギーを変えて、壁でのスパッ
タ、F除去量やフルオロカーボンラジカルのリサイクリ
ング量を変化させ、気相中のラジカル組成を制御する。
これによって、高選択、高均一の酸化膜エッチングを実
現することができる。
成する真空容器の内面をSiCにすることにより、フルオ
ロカーボンガスから精製されるFラジカルをSi+4F(2F)→
SiF4(SiF2)反応及び、C+xF→CFx反応によって除去し、
また壁からフルオロカーボンラジカルを気相中に導入す
る。これによって、気相中のラジカル組成（CxFy,F,C）
を制御し、ウエハに付着するフルオロカーボン膜のC/F
比を制御することにより、高選択の酸化膜エッチングを
実現する。また、ウエハに対向する面に電極を配置する
ことにより、プラズマの追加熱を行い、ラジカル組成
や、ウエハからの反応生成物の密度分布を制御すること
により、より均一な処理を図る。更に、開口を有する金
属（例えば静電界を遮蔽するファラデーシールド）を真
空容器外部に配置し、その電圧を変えることにより、壁
に入射するイオンのエネルギーを変えて、壁でのスパッ
タ、F除去量やフルオロカーボンラジカルのリサイクリ
ング量を変化させ、気相中のラジカル組成を制御する。
これによって、高選択、高均一の酸化膜エッチングを実
現することができる。
【図１】本発明の第１の実施例を示すプラズマ処理装置
である。
である。
【図２】本発明の第２の実施例を示すプラズマ処理装置
である。
である。
【図３】本発明の第３の実施例を示すプラズマ処理装置
である。
である。
【図４】本発明の第４の実施例を示すプラズマ処理装置
である。
である。
【図５】C4F8ガスの解離経路を示す図である。
１００…プラズマ処理装置、１…真空容器、２…ガス導
入系、３…ガス、４…反応室、５…支持台（電極）、６
…排気系、７…アンテナ、８…ファラデーシールド、９
…高周波伝送路、１０…マッチングボックス、１１…冷
却材、１２…断熱材、１３…恒温曹、１４…プラズマ、
１５…被処理物、１６…真空容器上面、１７…真空容器
下面、１８…電極板（導体もしくは半導体）、１８ａ…
SiC、１９…高周波印加手段、２０…電位制御手段、２
１…コンデンサもしくはコイル、２２…電位制御手段。
入系、３…ガス、４…反応室、５…支持台（電極）、６
…排気系、７…アンテナ、８…ファラデーシールド、９
…高周波伝送路、１０…マッチングボックス、１１…冷
却材、１２…断熱材、１３…恒温曹、１４…プラズマ、
１５…被処理物、１６…真空容器上面、１７…真空容器
下面、１８…電極板（導体もしくは半導体）、１８ａ…
SiC、１９…高周波印加手段、２０…電位制御手段、２
１…コンデンサもしくはコイル、２２…電位制御手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K057 DA11 DA13 DB06 DB15 DB20 DD01 DE06 DM40 DN01 5F004 AA01 AA02 BA20 BB13 BB29 CA03 DB03 5F045 AA08 BB01 DP03 EB02 EB03 EC05 EH02 EH11 EH12 EK01 GB04
Claims (6)
- 【請求項１】ガスが供給される処理室を備え、当該処理
室内にウエハを支持する電極を有し、ガスを解離、電離
させるアンテナ手段を前記処理室の外に有し、前記処理
室を構成する真空容器の、前記ウエハに対抗する上面の
面積が、下面の面積より小さいプラズマ処理装置におい
て、 前記処理室の少なくとも内面をSiCで構成したことを特
徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項２】ウエハに対向する上面に、金属性、もしく
は半導体からなる板を中心部に配置し、当該板に高周波
電圧を印加し、容量結合放電によってプラズマを追加熱
する手段を備え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】ウエハに対向する上面に設けた板の表面
が、処理室内面と同様のSiCであることを特徴とする請
求項２記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項４】処理室外部に開口部を有する金属を配置
し、当該金属の電位を制御する電位制御手段を設けたこ
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５】処理室外部にファラデーシールドを配置
し、当該ファラデーシールドにコンデンサ、もしくはコ
イルを接続して前記ファラデーシールドの電位が浮遊と
なるよう構成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６】処理室外部にファラデーシールドを配置
し、ファラデーシールドにコンデンサ、もしくはコイル
を接続し、当該コンデンサ容量や、当該コイルのインダ
クタンスを制御する制御手段を設け、前記ファラデーシ
ールドの電位を可変とすることを特徴とする請求項１記
載のプラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10172551A JP2000012520A (ja) | 1998-06-19 | 1998-06-19 | プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10172551A JP2000012520A (ja) | 1998-06-19 | 1998-06-19 | プラズマ処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000012520A true JP2000012520A (ja) | 2000-01-14 |
Family
ID=15943971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10172551A Pending JP2000012520A (ja) | 1998-06-19 | 1998-06-19 | プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000012520A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7670688B2 (en) | 2001-06-25 | 2010-03-02 | Applied Materials, Inc. | Erosion-resistant components for plasma process chambers |
-
1998
- 1998-06-19 JP JP10172551A patent/JP2000012520A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7670688B2 (en) | 2001-06-25 | 2010-03-02 | Applied Materials, Inc. | Erosion-resistant components for plasma process chambers |
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|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040217 |
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| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040419 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040706 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040906 |
|
| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20041104 |
|
| A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20041203 |
|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20060427 |