JP2000012530A - エッチング方法、クリーニング方法、プラズマ処理装置及び整合回路 - Google Patents
エッチング方法、クリーニング方法、プラズマ処理装置及び整合回路Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 帯電損傷が生ぜずにエッチングの終点検出が
できるエッチング方法、クリーニングの終点検出ができ
るクリーニング方法、エッチングやクリーニングの終点
検出ができるプラズマ処理装置、及び前記両方法の終点
検出に適した整合回路を提供する。 【解決手段】 真空容器１内にガス供給装置２から所定
のガスを導入しつつ、ポンプ３により排気し真空容器内
を所定圧力に保ちながら、高周波電源４により高周波電
力を、誘電体窓５上のドーム状スパイラルコイル６に供
給して、真空容器内にプラズマを発生させ、基板電極７
上の基板８に対してエッチング処理をする。この際基板
電極７と電圧モニタ用導体１１に、整合回路９を介して
基板電極用高周波電源１０から高周波電力を供給するこ
とにより、基板８に到達するイオンエネルギーを制御す
ると同時に、電圧モニタ用導体に発生する自己バイアス
電位をモニタすることでエッチング終点を検出できる。
できるエッチング方法、クリーニングの終点検出ができ
るクリーニング方法、エッチングやクリーニングの終点
検出ができるプラズマ処理装置、及び前記両方法の終点
検出に適した整合回路を提供する。 【解決手段】 真空容器１内にガス供給装置２から所定
のガスを導入しつつ、ポンプ３により排気し真空容器内
を所定圧力に保ちながら、高周波電源４により高周波電
力を、誘電体窓５上のドーム状スパイラルコイル６に供
給して、真空容器内にプラズマを発生させ、基板電極７
上の基板８に対してエッチング処理をする。この際基板
電極７と電圧モニタ用導体１１に、整合回路９を介して
基板電極用高周波電源１０から高周波電力を供給するこ
とにより、基板８に到達するイオンエネルギーを制御す
ると同時に、電圧モニタ用導体に発生する自己バイアス
電位をモニタすることでエッチング終点を検出できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体等の電子
デバイスやマイクロマシンの製造を行うためのプラズマ
を用いたエッチング方法、プラズマ処理装置を構成する
真空容器内壁のクリーニング方法、プラズマ処理装置、
及び、負荷の高周波インピーダンスを整合させるための
整合回路に関するものである。
デバイスやマイクロマシンの製造を行うためのプラズマ
を用いたエッチング方法、プラズマ処理装置を構成する
真空容器内壁のクリーニング方法、プラズマ処理装置、
及び、負荷の高周波インピーダンスを整合させるための
整合回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の高周波誘導方式のプラズマ処理装
置の一例を図７及び図８に示す。図７において、真空容
器１内にガス供給装置２から所定のガスを導入しつつ排
気装置としてのポンプ３により排気を行い、真空容器１
内を所定の圧力に保ちながら、スパイラルコイル用高周
波電源４により高周波電力を、誘電体窓５上に配置され
たドーム状のスパイラルコイル６に供給すると、真空容
器１内にプラズマが発生し、基板電極７上に載置された
基板８に対してエッチング、堆積、表面改質等のプラズ
マ処理を行うことができる。このとき、図７に示すよう
に、基板電極７に、整合回路９を介して基板電極用高周
波電源１０により高周波電力を供給することで、基板８
に到達するイオンエネルギーを制御することができる。
なお、この方式のプラズマ処理装置は、特開平８−８３
６９６号公報及び特開平９−８２６９２号公報に詳しく
述べられている。
置の一例を図７及び図８に示す。図７において、真空容
器１内にガス供給装置２から所定のガスを導入しつつ排
気装置としてのポンプ３により排気を行い、真空容器１
内を所定の圧力に保ちながら、スパイラルコイル用高周
波電源４により高周波電力を、誘電体窓５上に配置され
たドーム状のスパイラルコイル６に供給すると、真空容
器１内にプラズマが発生し、基板電極７上に載置された
基板８に対してエッチング、堆積、表面改質等のプラズ
マ処理を行うことができる。このとき、図７に示すよう
に、基板電極７に、整合回路９を介して基板電極用高周
波電源１０により高周波電力を供給することで、基板８
に到達するイオンエネルギーを制御することができる。
なお、この方式のプラズマ処理装置は、特開平８−８３
６９６号公報及び特開平９−８２６９２号公報に詳しく
述べられている。
【０００３】図８に、基板電極７及び整合回路９の詳細
図を示す。基板電極７は、ペデスタル１２、絶縁体１
３、第１チャック電極１４、第２チャック電極１５から
成り、ペデスタル１２は整合回路９の高周波出力端子１
６に接続されている。第１及び第２チャック電極１４及
び１５に、直流電源１７より、極性の異なる高圧直流電
圧（数百〜数キロＶ）を印加することにより、基板８
は、静電チャックにより基板電極７に保持される。整合
回路９は、２つの可変コンデンサ１８及び１９、コイル
２０、高周波入力端子２１、高周波出力端子１６から成
り、高周波入力端子２１は基板電極用高周波電源１０に
接続されている。静電チャックを行うことにより、基板
８と基板電極７の熱伝導性を高め、基板８の温度がプラ
ズマにより過度に上昇するのを防止することができる。
チャックした状態で基板８と基板電極７の間にヘリウム
ガスを数百Ｐａ溜めることにより、基板８と基板電極７
の間の熱伝達効果を高めることにより、基板８の温度制
御をより正確に行うことも可能である。
図を示す。基板電極７は、ペデスタル１２、絶縁体１
３、第１チャック電極１４、第２チャック電極１５から
成り、ペデスタル１２は整合回路９の高周波出力端子１
６に接続されている。第１及び第２チャック電極１４及
び１５に、直流電源１７より、極性の異なる高圧直流電
圧（数百〜数キロＶ）を印加することにより、基板８
は、静電チャックにより基板電極７に保持される。整合
回路９は、２つの可変コンデンサ１８及び１９、コイル
２０、高周波入力端子２１、高周波出力端子１６から成
り、高周波入力端子２１は基板電極用高周波電源１０に
接続されている。静電チャックを行うことにより、基板
８と基板電極７の熱伝導性を高め、基板８の温度がプラ
ズマにより過度に上昇するのを防止することができる。
チャックした状態で基板８と基板電極７の間にヘリウム
ガスを数百Ｐａ溜めることにより、基板８と基板電極７
の間の熱伝達効果を高めることにより、基板８の温度制
御をより正確に行うことも可能である。
【０００４】静電チャックを用いずに、基板８を基板電
極７に保持する方法として、図９に示すような、メカニ
カルクランプを用いる方式もある。この方式では、図９
に示すように、バネ２８の引っ張り力により、クランプ
リング２９で基板８を基板電極７に押さえつける。基板
電極７の表面は、一般に、絶縁体により覆われている。
静電チャック方式と同様、基板８と基板電極７の間にヘ
リウムガスを数百Ｐａ溜めることにより、基板８と基板
電極７の間の熱伝達効果を高めることにより、基板８の
温度制御をより正確に行うことも可能である。
極７に保持する方法として、図９に示すような、メカニ
カルクランプを用いる方式もある。この方式では、図９
に示すように、バネ２８の引っ張り力により、クランプ
リング２９で基板８を基板電極７に押さえつける。基板
電極７の表面は、一般に、絶縁体により覆われている。
静電チャック方式と同様、基板８と基板電極７の間にヘ
リウムガスを数百Ｐａ溜めることにより、基板８と基板
電極７の間の熱伝達効果を高めることにより、基板８の
温度制御をより正確に行うことも可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７〜
図９に示した従来の方式では、基板に発生する自己バイ
アス電位をモニタリングできないという問題点があっ
た。以下で、このことについて詳しく説明する。
図９に示した従来の方式では、基板に発生する自己バイ
アス電位をモニタリングできないという問題点があっ
た。以下で、このことについて詳しく説明する。
【０００６】プラズマに接している固体に高周波電力を
供給すると、電子とイオンの移動度の違いに起因する整
流効果により、固体に負の直流電位が発生する。この直
流電位を自己バイアス電位という。自己バイアス電位
は、プラズマの電圧−電流特性の反映であるから、プラ
ズマ中の粒子の組成、密度の変化に敏感である。エッチ
ング中は、真空容器内に、ガス供給装置から導入したガ
スの他に、エッチング反応で生成された物質もガス状態
で存在しているが、エッチング反応が終了して下地が露
出すると、エッチング反応で生成された物質の濃度が低
下するため、プラズマの電圧−電流特性が変化し、基板
電極７に供給する高周波電力の大きさが同じでも、自己
バイアス電位が変化する。したがって、自己バイアス電
位をモニタリングすることにより、エッチングの終点検
出が可能になる。エッチングやＣＶＤ処理により汚れた
真空容器１の内壁をクリーニングするためにプラズマを
利用する場合にも、クリーニングの終点検出方法とし
て、自己バイアス電位のモニタリングは有効な方法であ
る。なお、クリーニングを行う際は、基板電極７の消耗
を防ぐために、基板電極上にダミー基板を載置した状態
で行うのが一般的である。
供給すると、電子とイオンの移動度の違いに起因する整
流効果により、固体に負の直流電位が発生する。この直
流電位を自己バイアス電位という。自己バイアス電位
は、プラズマの電圧−電流特性の反映であるから、プラ
ズマ中の粒子の組成、密度の変化に敏感である。エッチ
ング中は、真空容器内に、ガス供給装置から導入したガ
スの他に、エッチング反応で生成された物質もガス状態
で存在しているが、エッチング反応が終了して下地が露
出すると、エッチング反応で生成された物質の濃度が低
下するため、プラズマの電圧−電流特性が変化し、基板
電極７に供給する高周波電力の大きさが同じでも、自己
バイアス電位が変化する。したがって、自己バイアス電
位をモニタリングすることにより、エッチングの終点検
出が可能になる。エッチングやＣＶＤ処理により汚れた
真空容器１の内壁をクリーニングするためにプラズマを
利用する場合にも、クリーニングの終点検出方法とし
て、自己バイアス電位のモニタリングは有効な方法であ
る。なお、クリーニングを行う際は、基板電極７の消耗
を防ぐために、基板電極上にダミー基板を載置した状態
で行うのが一般的である。
【０００７】このように、自己バイアス電位のモニタリ
ングにより有益な情報が得られるにもかかわらず、図７
〜図９に示した従来の方式では、基板に発生する自己バ
イアス電位をモニタリングできない。静電チャック方式
では、基板８は基板電極７を構成する絶縁体１３上に載
置されるため、基板８の直流電位は本質的に測定不能で
ある。また、メカニカルクランプ方式においても、基板
電極７の表面は絶縁体により覆われているため、基板８
の直流電位は測定不能である。基板電極７の表面の絶縁
体を取り除き、基板８と基板電極７を導通状態にすれ
ば、基板８の直流電位が測定可能となるが、このような
構成には問題がある。基板８と基板電極７の表面には、
微小な凹凸があるため、実際に接触しているのはお互い
のごくわずかな部分であり、そこに電流が集中して流れ
ることにより、基板上のデバイス、例えばトランジスタ
等が破壊してしまう（チャージアップダメージという）
ことがある。
ングにより有益な情報が得られるにもかかわらず、図７
〜図９に示した従来の方式では、基板に発生する自己バ
イアス電位をモニタリングできない。静電チャック方式
では、基板８は基板電極７を構成する絶縁体１３上に載
置されるため、基板８の直流電位は本質的に測定不能で
ある。また、メカニカルクランプ方式においても、基板
電極７の表面は絶縁体により覆われているため、基板８
の直流電位は測定不能である。基板電極７の表面の絶縁
体を取り除き、基板８と基板電極７を導通状態にすれ
ば、基板８の直流電位が測定可能となるが、このような
構成には問題がある。基板８と基板電極７の表面には、
微小な凹凸があるため、実際に接触しているのはお互い
のごくわずかな部分であり、そこに電流が集中して流れ
ることにより、基板上のデバイス、例えばトランジスタ
等が破壊してしまう（チャージアップダメージという）
ことがある。
【０００８】特開平３−７４８４３号公報に、基板８の
裏面に金属端子を直接接触させてモニタリングする方法
が記載されているが、この方法も、チャージアップダメ
ージの発生が避けられないという点で問題がある。
裏面に金属端子を直接接触させてモニタリングする方法
が記載されているが、この方法も、チャージアップダメ
ージの発生が避けられないという点で問題がある。
【０００９】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、チャ
ージアップダメージの発生が無く、エッチングの終点検
出を行うことができるエッチング方法、クリーニングの
終点検出を行うことができるクリーニング方法、エッチ
ングまたはクリーニングの終点検出が行えるプラズマ処
理装置、及び、エッチングまはたクリーニングの終点検
出に適した整合回路を提供することを目的としている。
ージアップダメージの発生が無く、エッチングの終点検
出を行うことができるエッチング方法、クリーニングの
終点検出を行うことができるクリーニング方法、エッチ
ングまたはクリーニングの終点検出が行えるプラズマ処
理装置、及び、エッチングまはたクリーニングの終点検
出に適した整合回路を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本願の第１発明のエッチ
ング方法は、真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内
を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、真
空容器内にプラズマを発生させるとともに、整合回路を
介して基板電極及び基板電極の周辺部に設けられた電圧
モニタ用導体に高周波電力を供給することにより、基板
電極に載置された基板をエッチングするエッチング方法
であって、電圧モニタ用導体に発生する自己バイアス電
位をモニタリングしながらエッチングすることを特徴と
する。
ング方法は、真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内
を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、真
空容器内にプラズマを発生させるとともに、整合回路を
介して基板電極及び基板電極の周辺部に設けられた電圧
モニタ用導体に高周波電力を供給することにより、基板
電極に載置された基板をエッチングするエッチング方法
であって、電圧モニタ用導体に発生する自己バイアス電
位をモニタリングしながらエッチングすることを特徴と
する。
【００１１】本願の第１発明のエッチング方法を適用す
ることにより、電圧モニタ用導体に発生する自己バイア
ス電位の変化でエッチングの終点検出を行うことができ
る。
ることにより、電圧モニタ用導体に発生する自己バイア
ス電位の変化でエッチングの終点検出を行うことができ
る。
【００１２】本願の第１発明のエッチング方法におい
て、好適には、基板電極と電圧モニタ用導体がコンデン
サを介して結合されていることが望ましい。
て、好適には、基板電極と電圧モニタ用導体がコンデン
サを介して結合されていることが望ましい。
【００１３】本願の第１発明のエッチング方法におい
て、基板が、静電チャックにより基板電極に保持されて
いてもよいし、基板が、メカニカルクランプにより基板
電極に保持されていてもよい。
て、基板が、静電チャックにより基板電極に保持されて
いてもよいし、基板が、メカニカルクランプにより基板
電極に保持されていてもよい。
【００１４】本願の第２発明のクリーニング方法は、真
空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、真空
容器内を所定の圧力に制御しながら、真空容器内にプラ
ズマを発生させるとともに、整合回路を介して基板電極
及び基板電極の周辺部に設けられた電圧モニタ用導体に
高周波電力を供給することにより、真空容器内壁をクリ
ーニングするクリーニング方法であって、電圧モニタ用
導体に発生する自己バイアス電位をモニタリングしなが
らクリーニングすることを特徴とする。
空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、真空
容器内を所定の圧力に制御しながら、真空容器内にプラ
ズマを発生させるとともに、整合回路を介して基板電極
及び基板電極の周辺部に設けられた電圧モニタ用導体に
高周波電力を供給することにより、真空容器内壁をクリ
ーニングするクリーニング方法であって、電圧モニタ用
導体に発生する自己バイアス電位をモニタリングしなが
らクリーニングすることを特徴とする。
【００１５】本願の第２発明のクリーニング方法を適用
することにより、電圧モニタ用導体に発生する自己バイ
アス電位の変化でクリーニングの終点検出を行うことが
できる。
することにより、電圧モニタ用導体に発生する自己バイ
アス電位の変化でクリーニングの終点検出を行うことが
できる。
【００１６】本願の第２発明のクリーニング方法におい
て、好適には、基板電極と電圧モニタ用導体がコンデン
サを介して結合されていることが望ましい。
て、好適には、基板電極と電圧モニタ用導体がコンデン
サを介して結合されていることが望ましい。
【００１７】また、好適には、基板電極上にダミー基板
を載置した状態でクリーニングすることが望ましい。
を載置した状態でクリーニングすることが望ましい。
【００１８】本願の第２発明のクリーニング方法におい
て、ダミー基板が、静電チャックにより基板電極に保持
されていてもよいし、ダミー基板が、メカニカルクラン
プにより基板電極に保持されていてもよい。
て、ダミー基板が、静電チャックにより基板電極に保持
されていてもよいし、ダミー基板が、メカニカルクラン
プにより基板電極に保持されていてもよい。
【００１９】本願の第３発明のプラズマ処理装置は、真
空容器と、真空容器内にガスを供給するためのガス供給
装置と、真空容器内を排気するための排気装置と、真空
容器内にプラズマを発生させるためのプラズマ源と、整
合回路と、基板電極と、整合回路を介して基板電極に高
周波電力を供給するための高周波電源とを備えたプラズ
マ処理装置であって、基板電極の周辺部に電圧モニタ用
導体を備え、電圧モニタ用導体と基板電極とが高周波的
に結合されており、電圧モニタ用導体の直流電位をモニ
タリングするためのモニタ回路を備えたことを特徴とす
る。
空容器と、真空容器内にガスを供給するためのガス供給
装置と、真空容器内を排気するための排気装置と、真空
容器内にプラズマを発生させるためのプラズマ源と、整
合回路と、基板電極と、整合回路を介して基板電極に高
周波電力を供給するための高周波電源とを備えたプラズ
マ処理装置であって、基板電極の周辺部に電圧モニタ用
導体を備え、電圧モニタ用導体と基板電極とが高周波的
に結合されており、電圧モニタ用導体の直流電位をモニ
タリングするためのモニタ回路を備えたことを特徴とす
る。
【００２０】本願の第３発明のプラズマ処理装置におい
て、好適には、基板電極と電圧モニタ用導体がコンデン
サを介して結合されていることが望ましい。
て、好適には、基板電極と電圧モニタ用導体がコンデン
サを介して結合されていることが望ましい。
【００２１】また、好適には、基板を、静電チャックに
より基板電極に保持する機構、または、基板を、メカニ
カルクランプにより基板電極に保持する機構を備えるこ
とが望ましい。
より基板電極に保持する機構、または、基板を、メカニ
カルクランプにより基板電極に保持する機構を備えるこ
とが望ましい。
【００２２】本願の第４発明の整合回路は、高周波電力
を取り出すための第１高周波出力端子と、第１高周波出
力端子とコンデンサを介して結合された第２高周波出力
端子と、第２高周波出力端子の直流電位をモニタリング
するためのモニタ回路と、直流電位モニタ出力端子とを
備えたことを特徴とする。
を取り出すための第１高周波出力端子と、第１高周波出
力端子とコンデンサを介して結合された第２高周波出力
端子と、第２高周波出力端子の直流電位をモニタリング
するためのモニタ回路と、直流電位モニタ出力端子とを
備えたことを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施形態につ
いて、図１〜図３を参照して説明する。
いて、図１〜図３を参照して説明する。
【００２４】図１に、本発明の第１実施形態において用
いたプラズマ処理装置の断面図を示す。図１において、
真空容器１内にガス供給装置２から所定のガスを導入し
つつ排気装置としてのポンプ３により排気を行い、真空
容器１内を所定の圧力に保ちながら、スパイラルコイル
用高周波電源４により高周波電力を、誘電体窓５上に配
置されたドーム状のスパイラルコイル６に供給すると、
真空容器１内にプラズマが発生し、基板電極７上に載置
された基板８に対してエッチング、堆積、表面改質等の
プラズマ処理を行うことができる。このとき、図１に示
すように、基板電極７に、整合回路９を介して基板電極
用高周波電源１０により高周波電力を供給することで、
基板８に到達するイオンエネルギーを制御することがで
きる。また、基板電極７の周辺部にリング状の電圧モニ
タ用導体１１が設けられている。
いたプラズマ処理装置の断面図を示す。図１において、
真空容器１内にガス供給装置２から所定のガスを導入し
つつ排気装置としてのポンプ３により排気を行い、真空
容器１内を所定の圧力に保ちながら、スパイラルコイル
用高周波電源４により高周波電力を、誘電体窓５上に配
置されたドーム状のスパイラルコイル６に供給すると、
真空容器１内にプラズマが発生し、基板電極７上に載置
された基板８に対してエッチング、堆積、表面改質等の
プラズマ処理を行うことができる。このとき、図１に示
すように、基板電極７に、整合回路９を介して基板電極
用高周波電源１０により高周波電力を供給することで、
基板８に到達するイオンエネルギーを制御することがで
きる。また、基板電極７の周辺部にリング状の電圧モニ
タ用導体１１が設けられている。
【００２５】図２に、基板電極７及び整合回路９の詳細
図を示す。基板電極７は、ペデスタル１２、絶縁体１
３、第１チャック電極１４、第２チャック電極１５から
成り、ペデスタル１２は整合回路９の第１高周波出力端
子１６に接続されている。第１及び第２チャック電極１
４及び１５に、直流電源１７より、極性の異なる高圧直
流電圧（数百〜数キロＶ）を印加することにより、基板
８は、静電チャックにより基板電極７に保持される。整
合回路９は、２つの可変コンデンサ１８及び１９、コイ
ル２０、高周波入力端子２１、第１高周波出力端子１
６、第２高周波出力端子２２、結合コンデンサ２３、モ
ニタ回路２４、直流電位モニタ出力端子２５から成り、
高周波入力端子２２は基板電極用高周波電源１０に接続
されている。電圧モニタ用導体１１には、結合コンデン
サ２３及び第２高周波出力端子２２を介して高周波電力
が供給されるが、第２高周波出力端子２２と電圧モニタ
用導体１１は同電位であるから、第２高周波出力端子２
２から取り出した電圧をモニタ回路２４で分圧・整流す
ることにより、直流電位モニタ出力端子２５に、電圧モ
ニタ用導体１１の直流電位（自己バイアス電位）に比例
する電圧が現れる。結合コンデンサ２３は、電圧モニタ
用導体１１とペデスタル１２を直流的に分離するための
ものである。結合コンデンサ２３が無い場合、ペデスタ
ル１２に大きな負の直流電圧が発生し、絶縁体１３の劣
化を引き起こす場合がある。なお、第２高周波出力端子
２２とモニタ回路２４の間には、高周波電力の浸入を防
止するためのローパスフィルタ２６が設けられている。
また、直流電位モニタ出力端子２５は、プラズマ処理装
置の制御系２７に接続されている。
図を示す。基板電極７は、ペデスタル１２、絶縁体１
３、第１チャック電極１４、第２チャック電極１５から
成り、ペデスタル１２は整合回路９の第１高周波出力端
子１６に接続されている。第１及び第２チャック電極１
４及び１５に、直流電源１７より、極性の異なる高圧直
流電圧（数百〜数キロＶ）を印加することにより、基板
８は、静電チャックにより基板電極７に保持される。整
合回路９は、２つの可変コンデンサ１８及び１９、コイ
ル２０、高周波入力端子２１、第１高周波出力端子１
６、第２高周波出力端子２２、結合コンデンサ２３、モ
ニタ回路２４、直流電位モニタ出力端子２５から成り、
高周波入力端子２２は基板電極用高周波電源１０に接続
されている。電圧モニタ用導体１１には、結合コンデン
サ２３及び第２高周波出力端子２２を介して高周波電力
が供給されるが、第２高周波出力端子２２と電圧モニタ
用導体１１は同電位であるから、第２高周波出力端子２
２から取り出した電圧をモニタ回路２４で分圧・整流す
ることにより、直流電位モニタ出力端子２５に、電圧モ
ニタ用導体１１の直流電位（自己バイアス電位）に比例
する電圧が現れる。結合コンデンサ２３は、電圧モニタ
用導体１１とペデスタル１２を直流的に分離するための
ものである。結合コンデンサ２３が無い場合、ペデスタ
ル１２に大きな負の直流電圧が発生し、絶縁体１３の劣
化を引き起こす場合がある。なお、第２高周波出力端子
２２とモニタ回路２４の間には、高周波電力の浸入を防
止するためのローパスフィルタ２６が設けられている。
また、直流電位モニタ出力端子２５は、プラズマ処理装
置の制御系２７に接続されている。
【００２６】ガス供給装置２から、真空容器１内に塩素
ガスを導入し、スパイラルコイル６に５００Ｗ、基板電
極１０及び電圧モニタ用導体１１に合計５０Ｗの高周波
電力を供給し、基板８上の多結晶シリコン膜をエッチン
グした。このときの、電圧モニタ用導体１１の自己バイ
アス電位の変化を図３に示す。図３の（Ａ）で高周波の
供給が開始され、数秒の過渡現象の後に、多結晶シリコ
ン膜のエッチングが行われた（Ｂ）。（Ｃ）で急激に電
位が変化しているが、これは、被エッチング物である多
結晶シリコン膜のエッチングが終了し、プラズマ中の粒
子の組成・密度が急変したためである。すなわち、エッ
チング中はプラズマ中に四塩化シリコンを主成分とする
エッチング反応生成物質が存在するため、プラズマの電
子密度が小さく、自己バイアス電位は大きい負の値とな
るが、エッチングが終了すると、プラズマ中に四塩化シ
リコンがほとんど無くなるため、プラズマの電子密度が
大きくなり、自己バイアス電位は小さな負の値となる。
したがって、自己バイアス電位のモニタリングにより、
エッチングの終点検出が行えることがわかる。
ガスを導入し、スパイラルコイル６に５００Ｗ、基板電
極１０及び電圧モニタ用導体１１に合計５０Ｗの高周波
電力を供給し、基板８上の多結晶シリコン膜をエッチン
グした。このときの、電圧モニタ用導体１１の自己バイ
アス電位の変化を図３に示す。図３の（Ａ）で高周波の
供給が開始され、数秒の過渡現象の後に、多結晶シリコ
ン膜のエッチングが行われた（Ｂ）。（Ｃ）で急激に電
位が変化しているが、これは、被エッチング物である多
結晶シリコン膜のエッチングが終了し、プラズマ中の粒
子の組成・密度が急変したためである。すなわち、エッ
チング中はプラズマ中に四塩化シリコンを主成分とする
エッチング反応生成物質が存在するため、プラズマの電
子密度が小さく、自己バイアス電位は大きい負の値とな
るが、エッチングが終了すると、プラズマ中に四塩化シ
リコンがほとんど無くなるため、プラズマの電子密度が
大きくなり、自己バイアス電位は小さな負の値となる。
したがって、自己バイアス電位のモニタリングにより、
エッチングの終点検出が行えることがわかる。
【００２７】このようにしてエッチングを行って製造し
た基板８上のトランジスタを評価したところ、チャージ
アップダメージに起因するデバイスの破壊は全く認めら
れなかった。これは、従来例と異なり、本発明の第１実
施形態では、基板８と基板電極７とが直流的に絶縁され
ているため、基板８と基板電極７との接触面の特定の部
位に電流が集中して流れることが無かったためであると
考えられる。
た基板８上のトランジスタを評価したところ、チャージ
アップダメージに起因するデバイスの破壊は全く認めら
れなかった。これは、従来例と異なり、本発明の第１実
施形態では、基板８と基板電極７とが直流的に絶縁され
ているため、基板８と基板電極７との接触面の特定の部
位に電流が集中して流れることが無かったためであると
考えられる。
【００２８】次に、本発明の第２実施形態について説明
する。本実施形態に用いた装置は、本発明の第１実施形
態で用いたプラズマ処理装置と同様であるので、説明を
省略する。
する。本実施形態に用いた装置は、本発明の第１実施形
態で用いたプラズマ処理装置と同様であるので、説明を
省略する。
【００２９】基板電極７上に、基板８を載置した状態
で、ガス供給装置２から、真空容器１内にシランガス、
酸素ガス及びアルゴンガスを導入し、スパイラルコイル
６に１０００Ｗ、基板電極１０及び電圧モニタ用導体１
１に合計５００Ｗの高周波電力を供給し、基板８上にシ
リコン酸化膜を堆積した。この操作を数回繰り返すと、
真空容器１の内壁にもシリコン酸化膜が厚く堆積したた
め、今度は、基板電極７上に、ダミー基板８を載置した
状態で、ガス供給装置２から、真空容器１内に四フッ化
炭素ガス及び酸素ガスを導入し、スパイラルコイル６に
１０００Ｗ、基板電極７及び電圧モニタ用導体１１に合
計１００Ｗの高周波電力を供給し、真空容器１の内壁の
クリーニングを行った。このときの、電圧モニタ用導体
１１の自己バイアス電位の変化を図４に示す。図４の
（Ｄ）で高周波の供給が開始され、数秒の過渡現象の後
に、真空容器１の内壁に堆積したシリコン酸化膜のエッ
チング（クリーニング）が行われた（Ｅ）。（Ｆ）で急
激に電位が変化しているが、これは、被エッチング物で
あるシリコン酸化膜のエッチング（クリーニング）が終
了し、プラズマ中の粒子の組成・密度が急変したためで
ある。すなわち、クリーニング中はプラズマ中に四フッ
化シリコン及び二酸化炭素を主成分とするエッチング反
応生成物質が存在するため、プラズマの電子密度が小さ
く、自己バイアス電位は大きい負の値となるが、クリー
ニングが終了すると、プラズマ中に四フッ化シリコン及
び二酸化炭素がほとんど無くなるため、プラズマの電子
密度が大きくなり、自己バイアス電位は小さな負の値と
なる。したがって、自己バイアス電位のモニタリングに
より、クリーニングの終点検出が行えることがわかる。
で、ガス供給装置２から、真空容器１内にシランガス、
酸素ガス及びアルゴンガスを導入し、スパイラルコイル
６に１０００Ｗ、基板電極１０及び電圧モニタ用導体１
１に合計５００Ｗの高周波電力を供給し、基板８上にシ
リコン酸化膜を堆積した。この操作を数回繰り返すと、
真空容器１の内壁にもシリコン酸化膜が厚く堆積したた
め、今度は、基板電極７上に、ダミー基板８を載置した
状態で、ガス供給装置２から、真空容器１内に四フッ化
炭素ガス及び酸素ガスを導入し、スパイラルコイル６に
１０００Ｗ、基板電極７及び電圧モニタ用導体１１に合
計１００Ｗの高周波電力を供給し、真空容器１の内壁の
クリーニングを行った。このときの、電圧モニタ用導体
１１の自己バイアス電位の変化を図４に示す。図４の
（Ｄ）で高周波の供給が開始され、数秒の過渡現象の後
に、真空容器１の内壁に堆積したシリコン酸化膜のエッ
チング（クリーニング）が行われた（Ｅ）。（Ｆ）で急
激に電位が変化しているが、これは、被エッチング物で
あるシリコン酸化膜のエッチング（クリーニング）が終
了し、プラズマ中の粒子の組成・密度が急変したためで
ある。すなわち、クリーニング中はプラズマ中に四フッ
化シリコン及び二酸化炭素を主成分とするエッチング反
応生成物質が存在するため、プラズマの電子密度が小さ
く、自己バイアス電位は大きい負の値となるが、クリー
ニングが終了すると、プラズマ中に四フッ化シリコン及
び二酸化炭素がほとんど無くなるため、プラズマの電子
密度が大きくなり、自己バイアス電位は小さな負の値と
なる。したがって、自己バイアス電位のモニタリングに
より、クリーニングの終点検出が行えることがわかる。
【００３０】以上述べた本発明の実施形態においては、
高周波誘導方式のプラズマ処理装置を用いた例について
説明したが、本発明の適用は高周波誘導方式のプラズマ
処理に限定されるものではなく、平行平板型プラズマ処
理装置、有磁場マイクロ波プラズマ処理装置、ヘリコン
波プラズマ処理装置、表面波プラズマ処理装置等、他の
方式のプラズマ処理装置を用いた場合も、本発明の適用
範囲とみなすことができる。
高周波誘導方式のプラズマ処理装置を用いた例について
説明したが、本発明の適用は高周波誘導方式のプラズマ
処理に限定されるものではなく、平行平板型プラズマ処
理装置、有磁場マイクロ波プラズマ処理装置、ヘリコン
波プラズマ処理装置、表面波プラズマ処理装置等、他の
方式のプラズマ処理装置を用いた場合も、本発明の適用
範囲とみなすことができる。
【００３１】また、以上述べた本発明の実施形態におい
て、リング状の電圧モニタ用導体を用いた場合について
説明したが、電圧モニタ用導体の形状として他にさまざ
まなバリエーションが考えられることはいうまでもな
い。
て、リング状の電圧モニタ用導体を用いた場合について
説明したが、電圧モニタ用導体の形状として他にさまざ
まなバリエーションが考えられることはいうまでもな
い。
【００３２】また、以上述べた本発明の実施形態におい
て、静電チャック方式で基板またはダミー基板を基板電
極に保持する場合について説明したが、基板またはダミ
ー基板を基板電極に保持する方法として、従来例の図９
に示したような、メカニカルクランプを用いる場合に
も、本発明は適用可能である。この場合、電圧モニタ用
導体１１は、図５に示すように、バネ２８の引っ張り力
により、基板８またはダミー基板８を基板電極７に押さ
えつけるためのクランプリング２９の周囲に設けてもよ
いし、図６に示すように、クランプリング２９上に設け
てもよい。図５や図６に示すものの他にも、さまざまな
バリエーションが考えられることはいうまでもない。
て、静電チャック方式で基板またはダミー基板を基板電
極に保持する場合について説明したが、基板またはダミ
ー基板を基板電極に保持する方法として、従来例の図９
に示したような、メカニカルクランプを用いる場合に
も、本発明は適用可能である。この場合、電圧モニタ用
導体１１は、図５に示すように、バネ２８の引っ張り力
により、基板８またはダミー基板８を基板電極７に押さ
えつけるためのクランプリング２９の周囲に設けてもよ
いし、図６に示すように、クランプリング２９上に設け
てもよい。図５や図６に示すものの他にも、さまざまな
バリエーションが考えられることはいうまでもない。
【００３３】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本願の
第１発明のエッチング方法によれば、真空容器内にガス
を供給しつつ真空容器内を排気し、真空容器内を所定の
圧力に制御しながら、真空容器内にプラズマを発生させ
るとともに、整合回路を介して基板電極及び基板電極の
周辺部に設けられた電圧モニタ用導体に高周波電力を供
給することにより、基板電極に載置された基板をエッチ
ングするエッチング方法であって、電圧モニタ用導体に
発生する自己バイアス電位をモニタリングしながらエッ
チングするため、チャージアップダメージの発生が無
く、エッチングの終点検出を行うことができる。
第１発明のエッチング方法によれば、真空容器内にガス
を供給しつつ真空容器内を排気し、真空容器内を所定の
圧力に制御しながら、真空容器内にプラズマを発生させ
るとともに、整合回路を介して基板電極及び基板電極の
周辺部に設けられた電圧モニタ用導体に高周波電力を供
給することにより、基板電極に載置された基板をエッチ
ングするエッチング方法であって、電圧モニタ用導体に
発生する自己バイアス電位をモニタリングしながらエッ
チングするため、チャージアップダメージの発生が無
く、エッチングの終点検出を行うことができる。
【００３４】また、本願の第２発明のクリーニング方法
によれば、真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を
排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、真空
容器内にプラズマを発生させるとともに、整合回路を介
して基板電極及び基板電極の周辺部に設けられた電圧モ
ニタ用導体に高周波電力を供給することにより、真空容
器内壁をクリーニングするクリーニング方法であって、
電圧モニタ用導体に発生する自己バイアス電位をモニタ
リングしながらクリーニングするため、クリーニングの
終点検出を行うことができる。
によれば、真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を
排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、真空
容器内にプラズマを発生させるとともに、整合回路を介
して基板電極及び基板電極の周辺部に設けられた電圧モ
ニタ用導体に高周波電力を供給することにより、真空容
器内壁をクリーニングするクリーニング方法であって、
電圧モニタ用導体に発生する自己バイアス電位をモニタ
リングしながらクリーニングするため、クリーニングの
終点検出を行うことができる。
【００３５】また、本願の第３発明のプラズマ処理装置
によれば、真空容器と、真空容器内にガスを供給するた
めのガス供給装置と、真空容器内を排気するための排気
装置と、真空容器内にプラズマを発生させるためのプラ
ズマ源と、整合回路と、基板電極と、整合回路を介して
基板電極に高周波電力を供給するための高周波電源とを
備えたプラズマ処理装置であって、基板電極の周辺部に
電圧モニタ用導体を備え、電圧モニタ用導体と基板電極
とが高周波的に結合されており、電圧モニタ用導体の直
流電位をモニタリングするためのモニタ回路を備えるた
め、エッチングまたはクリーニングの終点検出が行え
る。
によれば、真空容器と、真空容器内にガスを供給するた
めのガス供給装置と、真空容器内を排気するための排気
装置と、真空容器内にプラズマを発生させるためのプラ
ズマ源と、整合回路と、基板電極と、整合回路を介して
基板電極に高周波電力を供給するための高周波電源とを
備えたプラズマ処理装置であって、基板電極の周辺部に
電圧モニタ用導体を備え、電圧モニタ用導体と基板電極
とが高周波的に結合されており、電圧モニタ用導体の直
流電位をモニタリングするためのモニタ回路を備えるた
め、エッチングまたはクリーニングの終点検出が行え
る。
【００３６】また、本願の第４発明の整合回路によれ
ば、高周波電力を取り出すための第１高周波出力端子
と、第１高周波出力端子とコンデンサを介して結合され
た第２高周波出力端子と、第２高周波出力端子の直流電
位をモニタリングするためのモニタ回路と、直流電位モ
ニタ出力端子とを備えるため、エッチングまはたクリー
ニングの終点検出に適した整合回路を提供することがで
きる。
ば、高周波電力を取り出すための第１高周波出力端子
と、第１高周波出力端子とコンデンサを介して結合され
た第２高周波出力端子と、第２高周波出力端子の直流電
位をモニタリングするためのモニタ回路と、直流電位モ
ニタ出力端子とを備えるため、エッチングまはたクリー
ニングの終点検出に適した整合回路を提供することがで
きる。
【図１】本発明の第１実施形態で用いたプラズマ処理装
置の構成を示す断面図
置の構成を示す断面図
【図２】本発明の第１実施形態における、基板電極及び
整合回路の詳細図
整合回路の詳細図
【図３】本発明の第１実施形態における、電圧モニタ用
導体の自己バイアス電位の変化を示す図
導体の自己バイアス電位の変化を示す図
【図４】本発明の第２実施形態における、電圧モニタ用
導体の自己バイアス電位の変化を示す図
導体の自己バイアス電位の変化を示す図
【図５】本発明の他の実施形態で用いたプラズマ処理装
置の構成を示す断面図
置の構成を示す断面図
【図６】本発明の他の実施形態で用いたプラズマ処理装
置の構成を示す断面図
置の構成を示す断面図
【図７】従来例で用いたプラズマ処理装置の構成を示す
断面図
断面図
【図８】従来例における、基板電極及び整合回路の詳細
図
図
【図９】従来例で用いたプラズマ処理装置の構成を示す
断面図
断面図
１・・・真空容器 ２・・・ガス供給装置 ３・・・ポンプ ４・・・スパイラルコイル用高周波電源 ５・・・誘電体窓 ６・・・スパイラルコイル ７・・・基板電極 ８・・・基板 ９・・・整合回路 １０・・・基板電極用高周波電源 １１・・・電圧モニタ用導体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K057 DA01 DA02 DA14 DB06 DD01 DE08 DE20 DJ01 DM35 DM40 DN01 5F004 AA06 AA15 BA04 BA14 BA20 BB13 BB21 BB22 CA06 CB05 CB14 CB16 DA23
Claims (16)
- 【請求項１】 真空容器内にガスを供給しつつ真空容器
内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、
真空容器内にプラズマを発生させるとともに、整合回路
を介して基板電極及び基板電極の周辺部に設けられた電
圧モニタ用導体に高周波電力を供給することにより、基
板電極に載置された基板をエッチングするエッチング方
法であって、電圧モニタ用導体に発生する自己バイアス
電位をモニタリングしながらエッチングすることを特徴
とするエッチング方法。 - 【請求項２】 電圧モニタ用導体に発生する自己バイア
ス電位の変化でエッチングの終点検出を行うことを特徴
とする、請求項１記載のエッチング方法。 - 【請求項３】 基板電極と電圧モニタ用導体がコンデン
サを介して結合されていることを特徴とする、請求項１
記載のエッチング方法。 - 【請求項４】 基板が、静電チャックにより基板電極に
保持されていることを特徴とする、請求項１記載のエッ
チング方法。 - 【請求項５】 基板が、メカニカルクランプにより基板
電極に保持されていることを特徴とする、請求項１記載
のエッチング方法。 - 【請求項６】 真空容器内にガスを供給しつつ真空容器
内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、
真空容器内にプラズマを発生させるとともに、整合回路
を介して基板電極及び基板電極の周辺部に設けられた電
圧モニタ用導体に高周波電力を供給することにより、真
空容器内壁をクリーニングするクリーニング方法であっ
て、電圧モニタ用導体に発生する自己バイアス電位をモ
ニタリングしながらクリーニングすることを特徴とする
クリーニング方法。 - 【請求項７】 電圧モニタ用導体に発生する自己バイア
ス電位の変化でクリーニングの終点検出を行うことを特
徴とする、請求項６記載のクリーニング方法。 - 【請求項８】 基板電極と電圧モニタ用導体がコンデン
サを介して結合されていることを特徴とする、請求項６
記載のクリーニング方法。 - 【請求項９】 基板電極上にダミー基板を載置した状態
でクリーニングすることを特徴とする、請求項６記載の
クリーニング方法。 - 【請求項１０】 ダミー基板が、静電チャックにより基
板電極に保持されていることを特徴とする、請求項９記
載のクリーニング方法。 - 【請求項１１】 ダミー基板が、メカニカルクランプに
より基板電極に保持されていることを特徴とする、請求
項９記載のクリーニング方法。 - 【請求項１２】 真空容器と、真空容器内にガスを供給
するためのガス供給装置と、真空容器内を排気するため
の排気装置と、真空容器内にプラズマを発生させるため
のプラズマ源と、整合回路と、基板電極と、整合回路を
介して基板電極に高周波電力を供給するための高周波電
源とを備えたプラズマ処理装置であって、基板電極の周
辺部に電圧モニタ用導体を備え、電圧モニタ用導体と基
板電極とが高周波的に結合されており、電圧モニタ用導
体の直流電位をモニタリングするためのモニタ回路を備
えたことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項１３】 基板電極と電圧モニタ用導体がコンデ
ンサを介して結合されていることを特徴とする、請求項
１２記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項１４】 基板を、静電チャックにより基板電極
に保持する機構を備えたことを特徴とする、請求項１２
記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項１５】 基板を、メカニカルクランプにより基
板電極に保持する機構を備えたことを特徴とする、請求
項１２記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項１６】 高周波電力を取り出すための第１高周
波出力端子と、第１高周波出力端子とコンデンサを介し
て結合された第２高周波出力端子と、第２高周波出力端
子の直流電位をモニタリングするためのモニタ回路と、
直流電位モニタ出力端子とを備えたことを特徴とする整
合回路。
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