JP2000040695A - プラズマプロセス装置 - Google Patents
プラズマプロセス装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 被処理基体上の圧力分布を均一に保ったま
ま、磁場の印加手段を回転させることなく基体表面に対
する生成プラズマ密度の均一化及びセルフバイアス電位
の均一化を図ることが可能となり、基体に対して均一且
つチャージアップダメージのないエッチングプロセスが
可能なプラズマエッチング装置及び基体に対して均一且
つ応力の発生しないスパッタリング装置を提供するこ
と。 【解決手段】 本発明のプラズマプロセス装置は、平行
平板型の２つの電極Ｉ１０２およびＩＩ１０５を備え、
プラズマ処理が行われる面に対して水平でかつ一方向性
を有する磁場の印加手段１１０を設けたプラズマプロセ
ス装置において、一方の電極の外周部に補助電極１０７
を設置しており、前記補助電極１０７が他方の電極と対
向する面と反対側にプラズマを励起可能な空間１１１が
設けられており、前記補助電極１０７に高周波を印加す
る手段１０９を有していることを特徴とする。
ま、磁場の印加手段を回転させることなく基体表面に対
する生成プラズマ密度の均一化及びセルフバイアス電位
の均一化を図ることが可能となり、基体に対して均一且
つチャージアップダメージのないエッチングプロセスが
可能なプラズマエッチング装置及び基体に対して均一且
つ応力の発生しないスパッタリング装置を提供するこ
と。 【解決手段】 本発明のプラズマプロセス装置は、平行
平板型の２つの電極Ｉ１０２およびＩＩ１０５を備え、
プラズマ処理が行われる面に対して水平でかつ一方向性
を有する磁場の印加手段１１０を設けたプラズマプロセ
ス装置において、一方の電極の外周部に補助電極１０７
を設置しており、前記補助電極１０７が他方の電極と対
向する面と反対側にプラズマを励起可能な空間１１１が
設けられており、前記補助電極１０７に高周波を印加す
る手段１０９を有していることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマプロセス装置
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＤＲＡＭやＭＰＵなどのチップサイズの
大型化に伴い、その基体として用いられるシリコン基板
も大口径化される傾向にある。酸化膜やポリシリコンの
エッチングは半導体生産において、最も重要な行程の１
つであるが、以前使用されてきた通常の平行平板型のＲ
ＩＥ装置では、１．０μｍ以下の微細なパターンの加工
性に対して要求されるプラズマ性能（例えば、５０ｍＴ
ｏｒｒ以下のプロセス圧力、１ｍＡ／ｃｍ2以上のイオ
ン電流密度、１×１０ｃｍ-3以上の電子密度）に答えら
れなかった。
大型化に伴い、その基体として用いられるシリコン基板
も大口径化される傾向にある。酸化膜やポリシリコンの
エッチングは半導体生産において、最も重要な行程の１
つであるが、以前使用されてきた通常の平行平板型のＲ
ＩＥ装置では、１．０μｍ以下の微細なパターンの加工
性に対して要求されるプラズマ性能（例えば、５０ｍＴ
ｏｒｒ以下のプロセス圧力、１ｍＡ／ｃｍ2以上のイオ
ン電流密度、１×１０ｃｍ-3以上の電子密度）に答えら
れなかった。
【０００３】この問題を解決するため、磁場を導入した
プラズマ源が開発され、このプラズマ源を搭載した装置
の一例として、ダイポールリングマグネット（以下ＤＲ
Ｍ）を利用したマグネトロンプラズマエッチング装置が
公表されている（特開平６−３７０５６号公報）。
プラズマ源が開発され、このプラズマ源を搭載した装置
の一例として、ダイポールリングマグネット（以下ＤＲ
Ｍ）を利用したマグネトロンプラズマエッチング装置が
公表されている（特開平６−３７０５６号公報）。
【０００４】しかしながら、上記ＤＲＭを用いたマグネ
トロンプラズマ装置では低圧・高密度プラズマの生成は
可能だが、基体上に生成するプラズマの高精度な制御は
難しいという一面を持っている。すなわち、基体上に水
平磁場を導入したことにより、基体上に対するプラズマ
密度の均一化及びセルフバイアス電圧の均一化を図るこ
とが困難であった。現状では磁場に勾配を持たせる工夫
（特開昭６２−２１０６２号公報）やプロセス空間中に
導入した磁場を回転させること（特開昭６１−２０８２
２３号公報）により均一化を図る解決法が提案されてい
た。
トロンプラズマ装置では低圧・高密度プラズマの生成は
可能だが、基体上に生成するプラズマの高精度な制御は
難しいという一面を持っている。すなわち、基体上に水
平磁場を導入したことにより、基体上に対するプラズマ
密度の均一化及びセルフバイアス電圧の均一化を図るこ
とが困難であった。現状では磁場に勾配を持たせる工夫
（特開昭６２−２１０６２号公報）やプロセス空間中に
導入した磁場を回転させること（特開昭６１−２０８２
２３号公報）により均一化を図る解決法が提案されてい
た。
【０００５】しかしながら、特開昭６２−２１０６２号
公報の記載技術の解決法はプロセス圧力などを変えた場
合に勾配磁場の最適値が変化してしまうという問題があ
った。一方、特開昭６１−２０８２２３号公報の記載技
術の解決法には、プロセス中にある基体に対して見かけ
上プラズマの均一化が図られてはいるが、磁場を回転さ
せるための機構が必要であり、プラズマ装置全体の小型
化が難しいという課題があった。
公報の記載技術の解決法はプロセス圧力などを変えた場
合に勾配磁場の最適値が変化してしまうという問題があ
った。一方、特開昭６１−２０８２２３号公報の記載技
術の解決法には、プロセス中にある基体に対して見かけ
上プラズマの均一化が図られてはいるが、磁場を回転さ
せるための機構が必要であり、プラズマ装置全体の小型
化が難しいという課題があった。
【０００６】この問題を解決するために、補助電極に高
周波電力を印加することで均一水平磁場でプラズマを均
一化する解決技術が示されている。この技術はプロセス
圧力などを変えた場合でも補助電極に印加する高周波の
電力を変化させることでプラズマの均一化を図ることが
可能であり、また、磁場を回転させる必要もないため、
プラズマ装置の小型化を図ることが可能であった。しか
しながら、直径３００ｍｍ以上の基体を処理するプラズ
マ装置において圧力分布を数パーセント以内に抑えるた
めに基体と上部電極の距離は３０ｍｍ以上に設定する必
要がある。このような距離では補助電極に高周波を印加
する効果が基体まで作用しないため、プラズマを均一化
することが困難となってくる。
周波電力を印加することで均一水平磁場でプラズマを均
一化する解決技術が示されている。この技術はプロセス
圧力などを変えた場合でも補助電極に印加する高周波の
電力を変化させることでプラズマの均一化を図ることが
可能であり、また、磁場を回転させる必要もないため、
プラズマ装置の小型化を図ることが可能であった。しか
しながら、直径３００ｍｍ以上の基体を処理するプラズ
マ装置において圧力分布を数パーセント以内に抑えるた
めに基体と上部電極の距離は３０ｍｍ以上に設定する必
要がある。このような距離では補助電極に高周波を印加
する効果が基体まで作用しないため、プラズマを均一化
することが困難となってくる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、基体上の圧
力分布を均一に保ったまま、磁場の印加手段を回転させ
ることなく基体表面に対する生成プラズマ密度の均一化
及びセルフバイアス電位の均一化を図ることが可能とな
り、基体に対して均一且つチャージアップダメージのな
いエッチングプロセスが可能なプラズマエッチング装置
及び基体に対して均一且つ応力の発生しないスパッタリ
ング装置を提供することを目的とする。
力分布を均一に保ったまま、磁場の印加手段を回転させ
ることなく基体表面に対する生成プラズマ密度の均一化
及びセルフバイアス電位の均一化を図ることが可能とな
り、基体に対して均一且つチャージアップダメージのな
いエッチングプロセスが可能なプラズマエッチング装置
及び基体に対して均一且つ応力の発生しないスパッタリ
ング装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のプラズマプロセ
ス装置は、平行平板型の２つの電極ＩおよびＩＩを備
え、プラズマ処理が行われる面に対して水平でかつ一方
向性を有する磁場の印加手段を設けたプラズマプロセス
装置において、一方の電極の外周部に補助電極を設置し
ており、前記補助電極が他方の電極と対向する面と反対
側にプラズマを励起可能な空間が設けられており、前記
補助電極に高周波を印加する手段を有していることを特
徴とする。
ス装置は、平行平板型の２つの電極ＩおよびＩＩを備
え、プラズマ処理が行われる面に対して水平でかつ一方
向性を有する磁場の印加手段を設けたプラズマプロセス
装置において、一方の電極の外周部に補助電極を設置し
ており、前記補助電極が他方の電極と対向する面と反対
側にプラズマを励起可能な空間が設けられており、前記
補助電極に高周波を印加する手段を有していることを特
徴とする。
【０００９】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。なお、本発明範囲は以下の実施例に限定されるも
のではない。
する。なお、本発明範囲は以下の実施例に限定されるも
のではない。
【００１０】（実施例１）図１に実施例１に係るプラズ
マプロセス装置は、平行平板型の２つの電極Ｉ１０２お
よびＩＩ１０５を備え、前記電極Ｉ１０２の前記電極Ｉ
Ｉ１０５と対向する面または前記電極ＩＩ１０５の前記
電極Ｉ１０２と対向する面の上にはプラズマを用いて処
理が行われる基体を設置しており、前記基体のプラズマ
処理が行われる面に対して水平でかつ一方向性を有する
磁場の印加手段１１０（ダイポールリングマグネット）
を設けたプラズマプロセス装置において、前記電極Ｉ１
０２の外周部に補助電極１０７を設置しており、前記補
助電極１０７が電極ＩＩ１０５と対向する面と反対側に
プラズマを励起可能な空間１１１が設けられており、前
記補助電極１０７は高周波印加手段１０９を有してい
る。
マプロセス装置は、平行平板型の２つの電極Ｉ１０２お
よびＩＩ１０５を備え、前記電極Ｉ１０２の前記電極Ｉ
Ｉ１０５と対向する面または前記電極ＩＩ１０５の前記
電極Ｉ１０２と対向する面の上にはプラズマを用いて処
理が行われる基体を設置しており、前記基体のプラズマ
処理が行われる面に対して水平でかつ一方向性を有する
磁場の印加手段１１０（ダイポールリングマグネット）
を設けたプラズマプロセス装置において、前記電極Ｉ１
０２の外周部に補助電極１０７を設置しており、前記補
助電極１０７が電極ＩＩ１０５と対向する面と反対側に
プラズマを励起可能な空間１１１が設けられており、前
記補助電極１０７は高周波印加手段１０９を有してい
る。
【００１１】本例では、図１に示した平行平板型プラズ
マエッチング装置を用い、補助電極の下部にプラズマ空
間が存在するか否かで電極Ｉに高周波電力（１３．５６
ＭＨｚ）を印加した際に生成したセルフバイアス電位及
びプラズマ密度分布を調べた。
マエッチング装置を用い、補助電極の下部にプラズマ空
間が存在するか否かで電極Ｉに高周波電力（１３．５６
ＭＨｚ）を印加した際に生成したセルフバイアス電位及
びプラズマ密度分布を調べた。
【００１２】図１に示すチャンバ１００はアルミニウム
製であり、１０１は排気手段であり、ターボ分子ポンプ
（セイコー精機製ＳＴＰ１０００）を用いてチャンバ１
０１内部を減圧としている。また、ガス導入手段１１２
によりアルゴンガスを導入し、所望のチャンバ１０１内
を所望の圧力に設定している。電極Ｉ１０２は整合回路
１０３を介して周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電源１
０４を接続している。また電極ＩＩ１０５はアースに接
地してある。また、電極Ｉはプラズマのセルフバイアス
電位およびイオン電流密度を測定するためのプローブ１
０６が１７個所設置してある。電極Ｉ１０２を上部より
見たものを図２に示す。補助電極１０７は整合回路１０
８を介して周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電源１０９
が設置してある。また補助電極１０７は取り外し可能な
構造とした。図１の１１０は磁場印加手段であり１２０
Ｇａｕｓｓの平行磁場を電極Ｉ１０２の上に印加してい
る。１１１はプラズマが励起可能な空間である。
製であり、１０１は排気手段であり、ターボ分子ポンプ
（セイコー精機製ＳＴＰ１０００）を用いてチャンバ１
０１内部を減圧としている。また、ガス導入手段１１２
によりアルゴンガスを導入し、所望のチャンバ１０１内
を所望の圧力に設定している。電極Ｉ１０２は整合回路
１０３を介して周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電源１
０４を接続している。また電極ＩＩ１０５はアースに接
地してある。また、電極Ｉはプラズマのセルフバイアス
電位およびイオン電流密度を測定するためのプローブ１
０６が１７個所設置してある。電極Ｉ１０２を上部より
見たものを図２に示す。補助電極１０７は整合回路１０
８を介して周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電源１０９
が設置してある。また補助電極１０７は取り外し可能な
構造とした。図１の１１０は磁場印加手段であり１２０
Ｇａｕｓｓの平行磁場を電極Ｉ１０２の上に印加してい
る。１１１はプラズマが励起可能な空間である。
【００１３】図４は、セルフバイアス電位を測定した結
果である。補助電極１０７を設置せず、プラズマが励起
可能な空間１１１が存在しない場合すなわち従来のプラ
ズマプロセス装置と同じ構造では電極Ｉ上のＥ極側でセ
ルフバイアス電位が負に大きかったものが、補助電極１
０７設置し、プラズマ励起可能な空間が存在する場合で
は電極Ｉ上のＥ極側のセルフバイアス電位が小さくな
り、全体としてセルフバイアス電位が均一になることが
分かる。
果である。補助電極１０７を設置せず、プラズマが励起
可能な空間１１１が存在しない場合すなわち従来のプラ
ズマプロセス装置と同じ構造では電極Ｉ上のＥ極側でセ
ルフバイアス電位が負に大きかったものが、補助電極１
０７設置し、プラズマ励起可能な空間が存在する場合で
は電極Ｉ上のＥ極側のセルフバイアス電位が小さくな
り、全体としてセルフバイアス電位が均一になることが
分かる。
【００１４】図５は、イオン電流密度によりプラズマ密
度を測定した結果である。補助電極下部にプラズマ空間
が設けてある場合、Ｅ極側で下がっていたプラズマ密度
を均一にすることができる。
度を測定した結果である。補助電極下部にプラズマ空間
が設けてある場合、Ｅ極側で下がっていたプラズマ密度
を均一にすることができる。
【００１５】（実施例２）本例では補助電極に電極Ｉの
高周波電力（１３．５６ＭＨｚ）と同じ周波数で位相が
１８０度異なるの高周波電力を印加した場合のプラズマ
電位および電極ＩＩの消耗率を測定した。他の点は実施
例１と同様である。
高周波電力（１３．５６ＭＨｚ）と同じ周波数で位相が
１８０度異なるの高周波電力を印加した場合のプラズマ
電位および電極ＩＩの消耗率を測定した。他の点は実施
例１と同様である。
【００１６】図６は、補助電極に１３．５６ＭＨｚを同
位相で印加した場合と逆位相で印加した場合のプラズマ
電位を示す。同位相で印加した場合は３５Ｖであったプ
ラズマ電位が逆位相にすることで１５Ｖにすることがで
きる。
位相で印加した場合と逆位相で印加した場合のプラズマ
電位を示す。同位相で印加した場合は３５Ｖであったプ
ラズマ電位が逆位相にすることで１５Ｖにすることがで
きる。
【００１７】図７は、電極ＩＩがプラズマによりスパッ
タされて消耗しまう量を測定したものを示す。プラズマ
を２４時間励起した後、電極ＩＩの厚さの変化を測定し
た。１３．５６ＭＨｚを同位相で印加した場合では厚み
が２４μｍ減少し、逆位相で印加した場合は１μｍ減少
した。
タされて消耗しまう量を測定したものを示す。プラズマ
を２４時間励起した後、電極ＩＩの厚さの変化を測定し
た。１３．５６ＭＨｚを同位相で印加した場合では厚み
が２４μｍ減少し、逆位相で印加した場合は１μｍ減少
した。
【００１８】この結果から、電極Ｉと逆位相の高周波電
力を補助電極に印加することでプラズマ電位を下げ、そ
の結果、電極ＩＩや真空容器の消耗を抑えることができ
る。
力を補助電極に印加することでプラズマ電位を下げ、そ
の結果、電極ＩＩや真空容器の消耗を抑えることができ
る。
【００１９】（実施例３）本例では補助電極に電極Ｉの
高周波電極（１３．５６ＭＨｚ）よりも高い周波数（１
００ＭＨｚ）の高周波電力を印加した場合の補助電極の
消耗率を測定した。
高周波電極（１３．５６ＭＨｚ）よりも高い周波数（１
００ＭＨｚ）の高周波電力を印加した場合の補助電極の
消耗率を測定した。
【００２０】他の点は実施例２と同様である。
【００２１】図８は、補助電極に１３．５６ＭＨｚの高
周波電力を印加した場合と１００ＭＨｚを印加した場合
の補助電極がプラズマでスパッタされて消耗した量を測
定したものを示す。
周波電力を印加した場合と１００ＭＨｚを印加した場合
の補助電極がプラズマでスパッタされて消耗した量を測
定したものを示す。
【００２２】プラズマを２４時間励起した後、補助電極
の厚さの変化を測定した。１３．５６ＭＨｚの高周波電
力を補助電極に印加した場合では厚みが０．２２５ｍｍ
減少し、１００ＭＨｚで印加した場合は０．０１１ｍｍ
減少した。
の厚さの変化を測定した。１３．５６ＭＨｚの高周波電
力を補助電極に印加した場合では厚みが０．２２５ｍｍ
減少し、１００ＭＨｚで印加した場合は０．０１１ｍｍ
減少した。
【００２３】この結果から、電極Ｉよりも十分高い周波
数の高周波電力を補助電極に印加することで真補助電極
の消耗を抑えることができる。
数の高周波電力を補助電極に印加することで真補助電極
の消耗を抑えることができる。
【００２４】（実施例４）本例は電極Ｉと補助電極を電
気的に短絡して、補助電極に接続する高周波電源を省略
した例である。
気的に短絡して、補助電極に接続する高周波電源を省略
した例である。
【００２５】図９に示す９０１は電極Ｉであり、９０２
は補助電極である。９０３は高周波電源であり、整合回
路９０４を介して電極Ｉと補助電極に接続してある。９
０５は短絡板であり、アルミニウムなどの導電性の材料
であるが、この材料に限定されるわけではない。また、
電極Ｉと補助電極を一体としてもよいことはいうまでも
ない。
は補助電極である。９０３は高周波電源であり、整合回
路９０４を介して電極Ｉと補助電極に接続してある。９
０５は短絡板であり、アルミニウムなどの導電性の材料
であるが、この材料に限定されるわけではない。また、
電極Ｉと補助電極を一体としてもよいことはいうまでも
ない。
【００２６】その他の点は実施例１と同様である。
【００２７】１０は電極Ｉと補助電極を電気的に短絡し
て、補助電極に接続する高周波電源を省略した場合とお
のおのに高周波電源（１３．５６ＭＨｚ）を印加した場
合のセルフバイアス電圧分布を測定したものである。２
つともほぼ同様な結果であることが分かる。同様な効果
を得ながら高周波電源が１つ省略できるため、装置全体
が簡略化することが可能である。
て、補助電極に接続する高周波電源を省略した場合とお
のおのに高周波電源（１３．５６ＭＨｚ）を印加した場
合のセルフバイアス電圧分布を測定したものである。２
つともほぼ同様な結果であることが分かる。同様な効果
を得ながら高周波電源が１つ省略できるため、装置全体
が簡略化することが可能である。
【００２８】（実施例５）本例は電極Ｉと補助電極をコ
ンデンサにより電気的に結合し、補助電極に接続する高
周波電源を省略した場合のプラズマ密度分布を調べたも
のである。
ンデンサにより電気的に結合し、補助電極に接続する高
周波電源を省略した場合のプラズマ密度分布を調べたも
のである。
【００２９】図１１に示す１１０１は電極Ｉであり、１
１０２は補助電極である。１１０３は高周波電源であ
り、整合回路１１０４を介して電極Ｉに接続してある。
１１０５はコンデンサであり、電極Ｉと補助電極の間に
設けてある。他の点は実施例１と同様である。
１０２は補助電極である。１１０３は高周波電源であ
り、整合回路１１０４を介して電極Ｉに接続してある。
１１０５はコンデンサであり、電極Ｉと補助電極の間に
設けてある。他の点は実施例１と同様である。
【００３０】図１２は電極Ｉと補助電極をコンデンサー
（２０ｐＦ）で接続した場合と、短絡の場合のプラズマ
密度をイオン電流により測定したものである。
（２０ｐＦ）で接続した場合と、短絡の場合のプラズマ
密度をイオン電流により測定したものである。
【００３１】この結果より、短絡した場合よりもコンデ
ンサーで接続した場合のほうがプラズマ密度をより均一
にすることができることが分かる。
ンサーで接続した場合のほうがプラズマ密度をより均一
にすることができることが分かる。
【００３２】（実施例６）本例は補助電極の下面が導入
される磁場に平行にした場合、セルフバイアス電位を最
も均一にできる補助電極に印加する高周波電力を調べた
ものである。
される磁場に平行にした場合、セルフバイアス電位を最
も均一にできる補助電極に印加する高周波電力を調べた
ものである。
【００３３】図１３は補助電極の側面図である。１３０
０は磁場印加手段であり、１３０１は補助電極であり、
１３０２は磁場印加手段により印加される磁場の磁力線
を示す。
０は磁場印加手段であり、１３０１は補助電極であり、
１３０２は磁場印加手段により印加される磁場の磁力線
を示す。
【００３４】その他の点は実施例１と同様である。
【００３５】図１４は補助電極の下面が導入される磁場
に平行にした場合と平行でない場合のセルフバイアス電
位を最も均一にできる補助電極に印加する高周波電力を
調べたものである。
に平行にした場合と平行でない場合のセルフバイアス電
位を最も均一にできる補助電極に印加する高周波電力を
調べたものである。
【００３６】磁場に平行でない場合、セルフバイアス電
位に均一にできる補助電極に印加する高周波電力は２０
０Ｗであったが 磁場に平行である場合は、１００Ｗで
あった。補助電極の下面を磁場に平行にすることで少な
い高周波電力でセルフバイアス電位を均一化することが
可能である。
位に均一にできる補助電極に印加する高周波電力は２０
０Ｗであったが 磁場に平行である場合は、１００Ｗで
あった。補助電極の下面を磁場に平行にすることで少な
い高周波電力でセルフバイアス電位を均一化することが
可能である。
【００３７】（実施例７）図１５は本発明のプラズマプ
ロセス装置をプラズマエッチング装置に適応した一例を
示す模式的な断面図である。
ロセス装置をプラズマエッチング装置に適応した一例を
示す模式的な断面図である。
【００３８】図１５において１５００はチャンバ、１５
０１は電極Ｉ、１５０２は電極ＩＩ、１５０３は補助電
極、１５０４は磁場印加手段、１５０５および１５０６
は高周波電源、１５０７及び１５０８は整合回路、１５
０９は被処理基体、１５１０は電極ＩＩに内蔵されたプ
ロセスガスを導入する機構、１５１１は排気手段であ
る。チャンバ１５００および電極ＩＩ１５０２はアルミ
ニウム製であり、表面はフッ化処理を行いフッ化アルミ
ニウムを形成させ保護膜としているが、この材料の組み
合わせに限定されるわけではない。
０１は電極Ｉ、１５０２は電極ＩＩ、１５０３は補助電
極、１５０４は磁場印加手段、１５０５および１５０６
は高周波電源、１５０７及び１５０８は整合回路、１５
０９は被処理基体、１５１０は電極ＩＩに内蔵されたプ
ロセスガスを導入する機構、１５１１は排気手段であ
る。チャンバ１５００および電極ＩＩ１５０２はアルミ
ニウム製であり、表面はフッ化処理を行いフッ化アルミ
ニウムを形成させ保護膜としているが、この材料の組み
合わせに限定されるわけではない。
【００３９】チャンバ１５００は排気手段１５１１によ
り減圧容器として機能する。補助電極１５０３は炭化シ
リコンを用いたが、アルミニウムなどの導電性材料およ
びこれらの表面に絶縁膜を形成したものでもかまわな
い。磁場印加手段１６０４は１２０Ｇａｕｓｓの均一磁
場ダイポールリングマグネットを用いた。
り減圧容器として機能する。補助電極１５０３は炭化シ
リコンを用いたが、アルミニウムなどの導電性材料およ
びこれらの表面に絶縁膜を形成したものでもかまわな
い。磁場印加手段１６０４は１２０Ｇａｕｓｓの均一磁
場ダイポールリングマグネットを用いた。
【００４０】高周波電源１５０５は１３．５６ＭＨｚの
高周波電源で整合回路１５０７を介して電極Ｉ１５０１
に接続されている。高周波電源１５０６も１３．５６Ｍ
Ｈｚの高周波電源であるが、高周波電源１５０５と同期
させて逆位相となるように整合回路１５０８を介して補
助電極１５０２に接続されている。
高周波電源で整合回路１５０７を介して電極Ｉ１５０１
に接続されている。高周波電源１５０６も１３．５６Ｍ
Ｈｚの高周波電源であるが、高周波電源１５０５と同期
させて逆位相となるように整合回路１５０８を介して補
助電極１５０２に接続されている。
【００４１】被処理体１５０９はシリコンウエーハであ
り、表面にシリコン酸化膜およびパターンを形成したレ
ジストが形成されている。
り、表面にシリコン酸化膜およびパターンを形成したレ
ジストが形成されている。
【００４２】１５１０はプロセスガスを導入する手段で
あり、シャワープレートと呼ばれる、小さな孔を多数設
けた構造とし、均一に被処理体１５０９にプロセスガス
を導入できるようにした。また用いたプロセスガスはキ
セノン、八フッ化四炭素、一酸化炭素及び酸素の混合ガ
スを用いた。また、チャンバ内の圧力が３０ｍＴｏｒｒ
となるようにガス流量を設定した。排気手段１５１１は
スクリュー分子ポンプ（ダイキン製ＤＭＳ３００）３台
によりチャンバ１５００内部を減圧可能とした。
あり、シャワープレートと呼ばれる、小さな孔を多数設
けた構造とし、均一に被処理体１５０９にプロセスガス
を導入できるようにした。また用いたプロセスガスはキ
セノン、八フッ化四炭素、一酸化炭素及び酸素の混合ガ
スを用いた。また、チャンバ内の圧力が３０ｍＴｏｒｒ
となるようにガス流量を設定した。排気手段１５１１は
スクリュー分子ポンプ（ダイキン製ＤＭＳ３００）３台
によりチャンバ１５００内部を減圧可能とした。
【００４３】図１６に本例のプラズマエッチング装置を
用いてシリコン酸化膜のエッチングレートの被処理基体
面内分布を示す。従来のプラズマエッチング装置の場合
は被処理基体の中央部と周辺部で１０００Å程度の差が
あるが、本発明ではほとんど差が認められなかった。
用いてシリコン酸化膜のエッチングレートの被処理基体
面内分布を示す。従来のプラズマエッチング装置の場合
は被処理基体の中央部と周辺部で１０００Å程度の差が
あるが、本発明ではほとんど差が認められなかった。
【００４４】（実施例８）図１７は本発明のプラズマプ
ロセス装置をスパッタ装置に適応した一例を示す模式的
な断面図である。
ロセス装置をスパッタ装置に適応した一例を示す模式的
な断面図である。
【００４５】図１７において１７００はチャンバ、１７
０１は電極Ｉ、１７０２は電極ＩＩ、１７０３は補助電
極、１７０４は磁場印加手段、１７０５、１７０６、１
７０７は高周波電源、１７０８、１７０９、１７１０は
整合回路、１７１１は被処理基体、１７１２はプロセス
ガスを導入する機構、１７１３は排気手段、１７１４は
直流電源、１７１５はローパスフィルタである。
０１は電極Ｉ、１７０２は電極ＩＩ、１７０３は補助電
極、１７０４は磁場印加手段、１７０５、１７０６、１
７０７は高周波電源、１７０８、１７０９、１７１０は
整合回路、１７１１は被処理基体、１７１２はプロセス
ガスを導入する機構、１７１３は排気手段、１７１４は
直流電源、１７１５はローパスフィルタである。
【００４６】チャンバ１７００はアルミニウム製であ
り、表面はフッ化処理を行いフッ化アルミニウムを形成
させ保護膜としているが、この材料の組み合わせに限定
されるわけではなく、水分などプロセスガス以外のガス
放出の極力少ない材料が好ましい。チャンバ１７００は
排気手段１７１１により減圧容器として機能する。
り、表面はフッ化処理を行いフッ化アルミニウムを形成
させ保護膜としているが、この材料の組み合わせに限定
されるわけではなく、水分などプロセスガス以外のガス
放出の極力少ない材料が好ましい。チャンバ１７００は
排気手段１７１１により減圧容器として機能する。
【００４７】電極Ｉ１７０１はターゲット材であり、本
例ではタンタルを用いているが、被処理体１７０９の表
面に成膜するための材料を用いる。電極ＩＩ１７０２は
被処理体１７１１を設置している。補助電極１７０３は
タンタルを用いた。アルミニウムなどの導電性材料およ
びこれらの表面に絶縁膜を形成したものでもかまわない
が、電極Ｉ１７０９と同じ材質が好ましい。
例ではタンタルを用いているが、被処理体１７０９の表
面に成膜するための材料を用いる。電極ＩＩ１７０２は
被処理体１７１１を設置している。補助電極１７０３は
タンタルを用いた。アルミニウムなどの導電性材料およ
びこれらの表面に絶縁膜を形成したものでもかまわない
が、電極Ｉ１７０９と同じ材質が好ましい。
【００４８】磁場印加手段１７０６は１２０Ｇａｕｓｓ
のダイポールリングマグネットを用いた。高周波電源１
７０５は４０ＭＨｚの高周波電源で整合回路１７０８を
介して電極Ｉ１７０１に接続されている。高周波電源１
７０６も４０ＭＨｚの高周波電源であるが、高周波電源
１７０５と同期させて逆位相となるように整合回路１７
０７を介して補助電極１７０２に接続されている。また
高周波電源１７０７は１３．５６ＭＨｚの高周波電源で
あり整合回路１７１０を介して電極ＩＩ１７０２に接続
されている。直流電源１７１４はローパスフィルタ１７
１５を介して電極Ｉに接続されている。
のダイポールリングマグネットを用いた。高周波電源１
７０５は４０ＭＨｚの高周波電源で整合回路１７０８を
介して電極Ｉ１７０１に接続されている。高周波電源１
７０６も４０ＭＨｚの高周波電源であるが、高周波電源
１７０５と同期させて逆位相となるように整合回路１７
０７を介して補助電極１７０２に接続されている。また
高周波電源１７０７は１３．５６ＭＨｚの高周波電源で
あり整合回路１７１０を介して電極ＩＩ１７０２に接続
されている。直流電源１７１４はローパスフィルタ１７
１５を介して電極Ｉに接続されている。
【００４９】被処理体１７１１はシリコンウエーハであ
り、表面にシリコン酸化膜を形成されている。
り、表面にシリコン酸化膜を形成されている。
【００５０】１７１２はプロセスガスを導入する手段で
ありキセノンガスを用いた。チャンバ内の圧力が１０ｍ
Ｔｏｒｒとなるようにガス流量を設定した。排気手段１
７１１はターボ分子ポンプ（セイコー精機製ＳＴＰ２２
００）によりチャンバ１７００内部を減圧可能とした。
ありキセノンガスを用いた。チャンバ内の圧力が１０ｍ
Ｔｏｒｒとなるようにガス流量を設定した。排気手段１
７１１はターボ分子ポンプ（セイコー精機製ＳＴＰ２２
００）によりチャンバ１７００内部を減圧可能とした。
【００５１】
【発明の効果】本発明によれば、基体上の圧力分布を均
一に保ったまま、磁場の印加手段を回転させることなく
基体表面に対する生成プラズマ密度の均一化及びセルフ
バイアス電位の均一化を図ることが可能となり、基体に
対して均一かつチャージアップダメージのないエッチン
グプロセスが可能なプラズマエッチングおよび基体に対
して均一且つ応力の発生しないスパッタ成膜を実現でき
る。
一に保ったまま、磁場の印加手段を回転させることなく
基体表面に対する生成プラズマ密度の均一化及びセルフ
バイアス電位の均一化を図ることが可能となり、基体に
対して均一かつチャージアップダメージのないエッチン
グプロセスが可能なプラズマエッチングおよび基体に対
して均一且つ応力の発生しないスパッタ成膜を実現でき
る。
【図１】実施例１に係る、補助電極を設置し、電極ＩＩ
と対向する面と反対側にプラズマを励起可能な空間を設
けたプラズマプロセス装置の断面模式図である。
と対向する面と反対側にプラズマを励起可能な空間を設
けたプラズマプロセス装置の断面模式図である。
【図２】実施例１に係る、電極Ｉを電極ＩＩ側から見た
平面図である。
平面図である。
【図３】実施例１に係る、補助電極を電極ＩＩ側から見
た平面図である。
た平面図である。
【図４】実施例１に係る、電極Ｉ上におけるプラズマの
セルフバイアス電位の分布を測定したグラフである。
セルフバイアス電位の分布を測定したグラフである。
【図５】実施例１に係る、電極Ｉ上におけるプラズマの
イオン電流密度の分布を測定したグラフである。
イオン電流密度の分布を測定したグラフである。
【図６】実施例２に係る、プラズマ電位を測定したグラ
フである。
フである。
【図７】実施例２に係る、電極ＩＩの消耗量を測定した
グラフである。
グラフである。
【図８】実施例３に係る、補助電極の消耗量を測定した
グラフである。
グラフである。
【図９】実施例４に係る、電極Ｉと補助電極を電気的に
短絡して補助電極に接続する公衆は電源を省略した一例
である。
短絡して補助電極に接続する公衆は電源を省略した一例
である。
【図１０】実施例４に係る、電極Ｉ上におけるプラズマ
のセルフバイアス電位の分布を測定したグラフである。
のセルフバイアス電位の分布を測定したグラフである。
【図１１】実施例５に係る、電極Ｉと補助電極をコンデ
ンサにより電気的に結合し、補助電極に接続する公衆は
電源を省略した一例である。
ンサにより電気的に結合し、補助電極に接続する公衆は
電源を省略した一例である。
【図１２】実施例５に係る、電極Ｉ上におけるプラズマ
のイオン電流密度の分布を測定したグラフである。
のイオン電流密度の分布を測定したグラフである。
【図１３】実施例６に係る、補助電極の側面図である。
【図１４】実施例６に係る、セルフバイアス電位の分布
を最も均一にできる補助電極に印加する高周波電力を測
定したグラフである。
を最も均一にできる補助電極に印加する高周波電力を測
定したグラフである。
【図１５】実施例７に係る、プラズマエッチング装置の
一例を示す模式的な断面図である。
一例を示す模式的な断面図である。
【図１６】実施例７に係る、シリコン酸化膜のエッチン
グ速度を測定したグラフである。
グ速度を測定したグラフである。
【図１７】実施例８に係る、スパッタ装置の一例を示す
模式的な断面図である。
模式的な断面図である。
１００ チャンバ、 １０１ 排気手段、 １０２ 電極Ｉ、 １０３ 整合回路、 １０４ 高周波電源、 １０５ 電極ＩＩ、 １０６ プローブ、 １０７ 補助電極、 １０８ 整合回路、 １０９ 高周波電源、 １１０ 磁場印加手段、 １１１ プラズマが励起可能な空間、 １１２ ガス導入手段、 ９０１ 電極Ｉ、 ９０２ 補助電極、 ９０３ 高周波電源、 ９０４ 整合回路、 ９０５ 短絡板、 １１０１ 電極Ｉ、 １１０２ 補助電極 １１０３ 高周波電源、 １１０４ 整合回路、 １１０５ コンデンサ、 １３００ 磁場印加手段、 １３０１ 補助電極、 １３０２ 磁力線、 １５００ チャンバ、 １５０１ 電極Ｉ、 １５０２ 電極ＩＩ、 １５０３ 補助電極、 １５０４ 磁場印加手段、 １５０５ 高周波電源、 １５０６ 高周波電源、 １５０７ 整合回路、 １５０８ 整合回路、 １５０９ 被処理基体、 １５１０ ガス導入手段、 １５１１ 排気機構、 １７００ チャンバ、 １７０１ 電極Ｉ、 １７０２ 電極ＩＩ、 １７０３ 補助電極、 １７０４ 磁場印加手段、 １７０５ 高周波電源、 １７０６ 高周波電源、 １７０７ 高周波電源、 １７０８ 整合回路、 １７０９ 整合回路、 １７１０ 整合回路、 １７１１ 被処理基体、 １７１２ ガス導入手段、 １７１３ 排気機構、 １７１４ ローパスフィルタ、 １７１５ 直流電源。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新田 雄久 東京都文京区本郷４丁目１番４号 株式会 社ウルトラクリーンテクノロジー開発研究 所内 (72)発明者 平山 昌樹 宮城県仙台市青葉区荒巻字青葉（無番地) 東北大学内 (72)発明者 海原 竜 宮城県仙台市青葉区荒巻字青葉（無番地) 東北大学内 (72)発明者 伊野 和英 宮城県仙台市青葉区荒巻字青葉（無番地) 東北大学内 Ｆターム(参考） 4K057 DA16 DB06 DB15 DB20 DD01 DE14 DM02 DM09 DM18 DM40 DN01 5F004 AA01 AA06 BA05 BA08 BB11 BB13 BD05 CA03 CA06 DA00 DA23 DA26 DB03 5F103 AA08 AA10 BB09 BB23 BB51 BB56 RR10
Claims (7)
- 【請求項１】 平行平板型の２つの電極ＩおよびＩＩを
備え、プラズマ処理が行われる面に対して水平でかつ一
方向性を有する磁場の印加手段を設けたプラズマプロセ
ス装置において、 一方の電極の外周部に補助電極を設置しており、前記補
助電極が他方の電極と対向する面と反対側にプラズマを
励起可能な空間が設けられており、前記補助電極に高周
波を印加する手段を有していることを特徴とするプラズ
マプロセス装置。 - 【請求項２】 前記電極Ｉに接続されている高周波の周
波数ｆ1と前記補助電極に印加する高周波の周波数ｆ2は
同じ周波数で逆位相であること特徴とする請求項１記載
のプラズマプロセス装置。 - 【請求項３】 前記電極Ｉに接続されている高周波の周
波数ｆ1とｆ2＞＞ｆ1なる周波数ｆ2の高周波を前記補助
電極に印加することを特徴とする請求項１記載のプラズ
マプロセス装置。 - 【請求項４】 前記電極Ｉと前記補助電極を電気的に短
絡していることを特徴とする請求項１記載のプラズマプ
ロセス装置。 - 【請求項５】 前記電極Ｉと前記補助電極がコンデンサ
を介して電気的に結合していることを特徴とする請求項
１記載のプラズマプロセス装置。 - 【請求項６】 前記補助電極の下面は前記磁場印加手段
により導入される磁場に平行であることを特徴とする請
求項１〜５のいずれか１項記載のプラズマプロセス装
置。 - 【請求項７】 前記磁場の印加手段はダイポールリング
マグネットであることを特徴とする請求項１〜６のいず
れか１項記載のプラズマプロセス装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21013698A JP4066214B2 (ja) | 1998-07-24 | 1998-07-24 | プラズマプロセス装置 |
| US09/365,923 US6719875B1 (en) | 1998-07-24 | 1999-08-03 | Plasma process apparatus |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21013698A JP4066214B2 (ja) | 1998-07-24 | 1998-07-24 | プラズマプロセス装置 |
| US09/365,923 US6719875B1 (en) | 1998-07-24 | 1999-08-03 | Plasma process apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000040695A true JP2000040695A (ja) | 2000-02-08 |
| JP4066214B2 JP4066214B2 (ja) | 2008-03-26 |
Family
ID=32737600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21013698A Expired - Fee Related JP4066214B2 (ja) | 1998-07-24 | 1998-07-24 | プラズマプロセス装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6719875B1 (ja) |
| JP (1) | JP4066214B2 (ja) |
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| KR101322552B1 (ko) * | 2003-08-22 | 2013-10-25 | 램 리써치 코포레이션 | 다중 주파수 플라즈마 에칭 반응기 |
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| CN114156157A (zh) * | 2021-12-01 | 2022-03-08 | 大连理工大学 | 一种等离子体产生装置 |
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| JP4550507B2 (ja) * | 2004-07-26 | 2010-09-22 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | プラズマ処理装置 |
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| KR20110031466A (ko) * | 2008-06-20 | 2011-03-28 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 가스 분배 샤워헤드 스커트 |
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|---|---|---|---|---|
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| JPS5861631A (ja) * | 1981-10-08 | 1983-04-12 | Matsushita Electronics Corp | ドライエツチング装置 |
| JPS6173331A (ja) * | 1984-09-17 | 1986-04-15 | Mitsubishi Electric Corp | ドライエツチング装置 |
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| JPH02298024A (ja) * | 1989-05-12 | 1990-12-10 | Tadahiro Omi | リアクティブイオンエッチング装置 |
| US5102496A (en) * | 1989-09-26 | 1992-04-07 | Applied Materials, Inc. | Particulate contamination prevention using low power plasma |
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1998
- 1998-07-24 JP JP21013698A patent/JP4066214B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1999
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