JP2000068254A - プラズマ処理方法とプラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理方法とプラズマ処理装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高密度プラズマであってもラジカル密度が低
下しないプラズマ処理方法とプラズマ処理装置を得る。 【解決手段】 真空に排気されたプラズマ生成室１に、
処理ガスを導入すると共に高周波電力を供給することに
よりプラズマを発生させ、試料処理台９に設置された被
加工試料表面を該プラズマにさらすことによって処理す
る装置であって、試料処理台外周部から試料処理室側面
壁までの空間領域Ｂにおけるプラズマ密度を、試料処理
台直上の空間領域Ａにおけるプラズマ密度より小さくし
たことを特徴とするものである。
下しないプラズマ処理方法とプラズマ処理装置を得る。 【解決手段】 真空に排気されたプラズマ生成室１に、
処理ガスを導入すると共に高周波電力を供給することに
よりプラズマを発生させ、試料処理台９に設置された被
加工試料表面を該プラズマにさらすことによって処理す
る装置であって、試料処理台外周部から試料処理室側面
壁までの空間領域Ｂにおけるプラズマ密度を、試料処理
台直上の空間領域Ａにおけるプラズマ密度より小さくし
たことを特徴とするものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、高周波放電プラ
ズマを用いたプラズマ処理方法とプラズマ処理装置、特
にエッチング処理に関するものである。
ズマを用いたプラズマ処理方法とプラズマ処理装置、特
にエッチング処理に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】高周波放電を用いたプラズマ処理方法
は、半導体製造方法において、微細加工のためのドライ
エッチング、薄膜形成のためのスパッタリング、プラズ
マＣＶＤ、イオン注入等さまざまなところで用いられて
いる。以下、プラズマ処理方法の適用例として、微細加
工に適したドライエッチングについて説明する。ドライ
エッチング技術として最も広く用いられている反応性イ
オンエッチングは、適当なガスの高周波放電プラズマ中
に試料をさらすことによりエッチング反応を起こさせ、
試料の表面の不要部分を除去するものである。
は、半導体製造方法において、微細加工のためのドライ
エッチング、薄膜形成のためのスパッタリング、プラズ
マＣＶＤ、イオン注入等さまざまなところで用いられて
いる。以下、プラズマ処理方法の適用例として、微細加
工に適したドライエッチングについて説明する。ドライ
エッチング技術として最も広く用いられている反応性イ
オンエッチングは、適当なガスの高周波放電プラズマ中
に試料をさらすことによりエッチング反応を起こさせ、
試料の表面の不要部分を除去するものである。
【０００３】反応性イオンエッチングにおいては、微細
化を促進するためにイオンの方向性を揃えることが必要
であるが、そのためにはプラズマ中でのイオンの散乱を
減らすことが不可欠である。イオンの方向性を揃えるた
めには、プラズマ発生装置内の圧力を低くし、イオンの
平均自由行程を大きくすることが効果的であるが、プラ
ズマ密度が低下しエッチ速度が低くなるという問題があ
る。
化を促進するためにイオンの方向性を揃えることが必要
であるが、そのためにはプラズマ中でのイオンの散乱を
減らすことが不可欠である。イオンの方向性を揃えるた
めには、プラズマ発生装置内の圧力を低くし、イオンの
平均自由行程を大きくすることが効果的であるが、プラ
ズマ密度が低下しエッチ速度が低くなるという問題があ
る。
【０００４】その対策として、誘導結合型プラズマ装置
やヘリコン型プラズマ装置等の高密度プラズマ装置が導
入されつつある。高密度プラズマ装置は、従来からある
平行平板型ＲＩＥ装置に比べ１０倍〜１００倍程度高密
度のプラズマを発生でき、圧力が１／１０から１／１０
０程度低い条件下でも平行平板型ＲＩＥ装置と同等以上
のエッチング速度が得られる。
やヘリコン型プラズマ装置等の高密度プラズマ装置が導
入されつつある。高密度プラズマ装置は、従来からある
平行平板型ＲＩＥ装置に比べ１０倍〜１００倍程度高密
度のプラズマを発生でき、圧力が１／１０から１／１０
０程度低い条件下でも平行平板型ＲＩＥ装置と同等以上
のエッチング速度が得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにして改良された従来のプラズマ処理方法において
も、エッチング形状の異常、マイクロローディング効果
の発生、ゲート絶縁膜の劣化や破壊の発生という問題点
があった。これらは、進行する微細化に対して依然プラ
ズマ中の化学反応の制御範囲が狭いこと、さらには高密
度プラズマであるが故に、チャージアップが著しい、過
度の解離によってラジカル密度が低下するといったこと
に原因している。以下、図７に示す誘導結合型プラズマ
装置を例にとって説明する。
うにして改良された従来のプラズマ処理方法において
も、エッチング形状の異常、マイクロローディング効果
の発生、ゲート絶縁膜の劣化や破壊の発生という問題点
があった。これらは、進行する微細化に対して依然プラ
ズマ中の化学反応の制御範囲が狭いこと、さらには高密
度プラズマであるが故に、チャージアップが著しい、過
度の解離によってラジカル密度が低下するといったこと
に原因している。以下、図７に示す誘導結合型プラズマ
装置を例にとって説明する。
【０００６】本装置は、誘導結合方式によるプラズマ生
成室６１により構成されており、チャンバーは接地され
ている。ガス導入口６２からは、反応性ガス、例えば酸
化膜エッチングの場合、ＣＨＦ3 （５０％）／Ｃ4 Ｆ8
（５０％）の混合ガスを、５０ｓｃｃｍ，５Ｐａ程度に
導入する。プラズマ生成室６１に石英板６３を隔てて上
部に取り付けられたコイル６４に、マッチング回路６５
を介して高周波電源６６より高周波電力を印加すること
によりプラズマ６７を生成することができる。試料とな
るウェハ６８は、コイル６４に対向する形で試料処理
台、すなわち下部電極６９上に置かれ、マッチング回路
７０を介して高周波電源７１より高周波電力を供給する
ことでエッチングが進行する。なお、７２ａ，７２ｂは
ガス供給系である。
成室６１により構成されており、チャンバーは接地され
ている。ガス導入口６２からは、反応性ガス、例えば酸
化膜エッチングの場合、ＣＨＦ3 （５０％）／Ｃ4 Ｆ8
（５０％）の混合ガスを、５０ｓｃｃｍ，５Ｐａ程度に
導入する。プラズマ生成室６１に石英板６３を隔てて上
部に取り付けられたコイル６４に、マッチング回路６５
を介して高周波電源６６より高周波電力を印加すること
によりプラズマ６７を生成することができる。試料とな
るウェハ６８は、コイル６４に対向する形で試料処理
台、すなわち下部電極６９上に置かれ、マッチング回路
７０を介して高周波電源７１より高周波電力を供給する
ことでエッチングが進行する。なお、７２ａ，７２ｂは
ガス供給系である。
【０００７】次に、反応性ガスとして、特にＡｒ，ＣＦ
4 ，ＣＨＦ3 ，Ｃ4 Ｆ8 を用いた場合を例にとって、生
成されるプラズマ６７の特性を図８および図９に示す。
図８および図９は、Ａｒガスを用いた場合の電子密度お
よびＣＦ4 ，ＣＨＦ3 ，Ｃ4Ｆ8 ガスを用いた場合のＦ
原子密度、ＣＦおよびＣＦ2 ラジカル密度の投入高周波
電力依存性を示す図である。図８から分かるように、１
０11から１０12cm-3の高密度プラズマが生成され、投入
電力増加とともにプラズマ密度が増加し、それに伴って
解離反応が促進されＦ原子密度も単調に増加しているの
が分かる。一方、図９では、ガス種・ラジカル種毎に差
はあるものの、高周波電力の増加に対して、すなわち、
プラズマ密度の増加あるいは解離反応の進行に対して、
ラジカル密度は増加の後、飽和あるいは減少する傾向に
ある。このことは、高密度プラズマ下にあっては、いっ
たん生成されたラジカルが、過剰な解離反応や電子衝突
によって破壊される機構が存在することを示すと考えら
れる。
4 ，ＣＨＦ3 ，Ｃ4 Ｆ8 を用いた場合を例にとって、生
成されるプラズマ６７の特性を図８および図９に示す。
図８および図９は、Ａｒガスを用いた場合の電子密度お
よびＣＦ4 ，ＣＨＦ3 ，Ｃ4Ｆ8 ガスを用いた場合のＦ
原子密度、ＣＦおよびＣＦ2 ラジカル密度の投入高周波
電力依存性を示す図である。図８から分かるように、１
０11から１０12cm-3の高密度プラズマが生成され、投入
電力増加とともにプラズマ密度が増加し、それに伴って
解離反応が促進されＦ原子密度も単調に増加しているの
が分かる。一方、図９では、ガス種・ラジカル種毎に差
はあるものの、高周波電力の増加に対して、すなわち、
プラズマ密度の増加あるいは解離反応の進行に対して、
ラジカル密度は増加の後、飽和あるいは減少する傾向に
ある。このことは、高密度プラズマ下にあっては、いっ
たん生成されたラジカルが、過剰な解離反応や電子衝突
によって破壊される機構が存在することを示すと考えら
れる。
【０００８】一般に、エッチング反応は、プラズマから
供給される様々な種によって進行し、エッチング形状
は、それらの被エッチング試料面への輸送量に大きく影
響される。すなわち、ラジカル，原子は、エッチング反
応に寄与するとともに、膜形成の前駆体として選択性向
上や側壁保護に寄与するが、一方、イオンは、エッチン
グ反応のイオン支援過程に関与し、その指向性によって
形状の異方性に寄与する。したがって、選択性・異方性
・速度に優れたエッチングを実現するには、これらをと
もに豊富に供給・制御する必要がある。しかしながら、
高密度プラズマ源においては、図８および図９に見られ
たように、高供給電力領域では高いイオン電流密度が得
られるにもかかわらず、ラジカル密度が低下するために
その特質を十分に生かし切れていない面がある。
供給される様々な種によって進行し、エッチング形状
は、それらの被エッチング試料面への輸送量に大きく影
響される。すなわち、ラジカル，原子は、エッチング反
応に寄与するとともに、膜形成の前駆体として選択性向
上や側壁保護に寄与するが、一方、イオンは、エッチン
グ反応のイオン支援過程に関与し、その指向性によって
形状の異方性に寄与する。したがって、選択性・異方性
・速度に優れたエッチングを実現するには、これらをと
もに豊富に供給・制御する必要がある。しかしながら、
高密度プラズマ源においては、図８および図９に見られ
たように、高供給電力領域では高いイオン電流密度が得
られるにもかかわらず、ラジカル密度が低下するために
その特質を十分に生かし切れていない面がある。
【０００９】この発明は、高密度プラズマであってもラ
ジカル密度が低下しないプラズマ処理方法とプラズマ処
理装置を提供することを目的とする。
ジカル密度が低下しないプラズマ処理方法とプラズマ処
理装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１記載のプラズマ
処理方法は、真空に排気された試料処理室に、処理ガス
を導入すると共に高周波電力を供給することによりプラ
ズマを発生させ、試料処理台に設置された被加工試料表
面を該プラズマにさらすことによって処理するプラズマ
処理方法であって、試料処理台外周部から試料処理室側
面壁までの空間領域におけるプラズマ密度を、試料処理
台直上の空間領域におけるプラズマ密度より小さくする
ことを特徴とするものである。
処理方法は、真空に排気された試料処理室に、処理ガス
を導入すると共に高周波電力を供給することによりプラ
ズマを発生させ、試料処理台に設置された被加工試料表
面を該プラズマにさらすことによって処理するプラズマ
処理方法であって、試料処理台外周部から試料処理室側
面壁までの空間領域におけるプラズマ密度を、試料処理
台直上の空間領域におけるプラズマ密度より小さくする
ことを特徴とするものである。
【００１１】請求項２記載のプラズマ処理装置は、真空
に排気された試料処理室に、処理ガスを導入すると共に
高周波電力を供給することによりプラズマを発生させ、
試料処理台に設置された被加工試料表面を該プラズマに
さらすことによって処理するプラズマ処理装置であっ
て、試料処理台外周部から試料処理室側面壁までの空間
領域におけるプラズマ密度が、試料処理台直上の空間領
域におけるプラズマ密度より小さくなるように、各空間
領域毎に高周波電力を独立して供給する複数のコイルを
設けたことを特徴とするものである。
に排気された試料処理室に、処理ガスを導入すると共に
高周波電力を供給することによりプラズマを発生させ、
試料処理台に設置された被加工試料表面を該プラズマに
さらすことによって処理するプラズマ処理装置であっ
て、試料処理台外周部から試料処理室側面壁までの空間
領域におけるプラズマ密度が、試料処理台直上の空間領
域におけるプラズマ密度より小さくなるように、各空間
領域毎に高周波電力を独立して供給する複数のコイルを
設けたことを特徴とするものである。
【００１２】請求項３記載のプラズマ処理装置は、真空
に排気された試料処理室に、処理ガスを導入すると共に
高周波電力を供給することによりプラズマを発生させ、
試料処理台に設置された被加工試料表面を該プラズマに
さらすことによって処理するプラズマ処理装置であっ
て、試料処理台外周部から試料処理室側面壁までの空間
領域におけるプラズマ密度が、試料処理台直上の空間領
域におけるプラズマ密度より小さくなるように、外部磁
場を設けたことを特徴とするものである。
に排気された試料処理室に、処理ガスを導入すると共に
高周波電力を供給することによりプラズマを発生させ、
試料処理台に設置された被加工試料表面を該プラズマに
さらすことによって処理するプラズマ処理装置であっ
て、試料処理台外周部から試料処理室側面壁までの空間
領域におけるプラズマ密度が、試料処理台直上の空間領
域におけるプラズマ密度より小さくなるように、外部磁
場を設けたことを特徴とするものである。
【００１３】請求項４記載のプラズマ処理装置は、真空
に排気された試料処理室に、処理ガスを導入すると共に
高周波電力を供給することによりプラズマを発生させ、
試料処理台に設置された被加工試料表面を該プラズマに
さらすことによって処理するプラズマ処理装置であっ
て、試料処理台外周部から試料処理室側面壁までの空間
領域が、試料処理台直上の空間領域より高圧でかつプラ
ズマ密度が小さくなるように、各空間領域をコンダクタ
ンスの小さい圧力隔壁にて分離したことを特徴とするも
のである。
に排気された試料処理室に、処理ガスを導入すると共に
高周波電力を供給することによりプラズマを発生させ、
試料処理台に設置された被加工試料表面を該プラズマに
さらすことによって処理するプラズマ処理装置であっ
て、試料処理台外周部から試料処理室側面壁までの空間
領域が、試料処理台直上の空間領域より高圧でかつプラ
ズマ密度が小さくなるように、各空間領域をコンダクタ
ンスの小さい圧力隔壁にて分離したことを特徴とするも
のである。
【００１４】なお、異なる圧力に分離された各空間領域
に対して別個にガス導入系を配し、供給ガス種の分圧比
を別個に定める。請求項１ないし請求項５記載のプラズ
マ処理方法とプラズマ処理装置によると、試料処理台外
周部から試料処理室側面壁までの空間領域におけるプラ
ズマ密度を、試料処理台直上の空間領域におけるプラズ
マ密度より小さくしたので、試料処理台外周部から試料
処理室側面壁までの空間領域は、主として高密度のラジ
カルの供給源となり、試料処理台直上の空間領域は、主
として均一で高いイオン電流の供給源となる。すなわ
ち、ラジカルは高密度プラズマ中における損失を除いて
は長寿命であるために、プラズマ密度の低い試料処理台
外周部から試料処理室側面壁までの空間領域で効率的に
生成され、壁近傍に停留するという性質を利用し、試料
に対峙する試料処理台直上の空間領域からは高密度プラ
ズマによってイオンが効率的に生成／輸送される一方
で、低密度プラズマによって効率的に生成されたラジカ
ルが高密度プラズマ中をなるべく通過せず、その等方性
と長寿命性によって試料台表面に輸送される。このよう
に、イオンとラジカルの供給を両立／独立させ、これま
でのプラズマ源では実現できない高機能なプラズマ処理
を実現することができる。さらに、異なる圧力に分離さ
れた各領域に対して別個にガス導入系を配することで、
主として均一で高いイオン電流を供給するのに適したガ
ス系と、高密度のラジカルを供給するのに適したガス系
を、それぞれの領域で選択することができ、より高機能
なプラズマ処理を実現することができる。
に対して別個にガス導入系を配し、供給ガス種の分圧比
を別個に定める。請求項１ないし請求項５記載のプラズ
マ処理方法とプラズマ処理装置によると、試料処理台外
周部から試料処理室側面壁までの空間領域におけるプラ
ズマ密度を、試料処理台直上の空間領域におけるプラズ
マ密度より小さくしたので、試料処理台外周部から試料
処理室側面壁までの空間領域は、主として高密度のラジ
カルの供給源となり、試料処理台直上の空間領域は、主
として均一で高いイオン電流の供給源となる。すなわ
ち、ラジカルは高密度プラズマ中における損失を除いて
は長寿命であるために、プラズマ密度の低い試料処理台
外周部から試料処理室側面壁までの空間領域で効率的に
生成され、壁近傍に停留するという性質を利用し、試料
に対峙する試料処理台直上の空間領域からは高密度プラ
ズマによってイオンが効率的に生成／輸送される一方
で、低密度プラズマによって効率的に生成されたラジカ
ルが高密度プラズマ中をなるべく通過せず、その等方性
と長寿命性によって試料台表面に輸送される。このよう
に、イオンとラジカルの供給を両立／独立させ、これま
でのプラズマ源では実現できない高機能なプラズマ処理
を実現することができる。さらに、異なる圧力に分離さ
れた各領域に対して別個にガス導入系を配することで、
主として均一で高いイオン電流を供給するのに適したガ
ス系と、高密度のラジカルを供給するのに適したガス系
を、それぞれの領域で選択することができ、より高機能
なプラズマ処理を実現することができる。
【００１５】請求項６記載のプラズマ処理方法は、真空
に排気された試料処理室に、処理ガスを導入すると共に
高周波電力を供給することによりプラズマを発生させ、
試料処理台に設置された被加工試料表面を該プラズマに
さらすことによって処理するプラズマ処理方法であっ
て、試料処理台周辺を含んだ底面壁近傍の空間領域にお
けるプラズマ密度を、天板壁近傍の空間領域におけるプ
ラズマ密度より小さくすることを特徴とするものであ
る。
に排気された試料処理室に、処理ガスを導入すると共に
高周波電力を供給することによりプラズマを発生させ、
試料処理台に設置された被加工試料表面を該プラズマに
さらすことによって処理するプラズマ処理方法であっ
て、試料処理台周辺を含んだ底面壁近傍の空間領域にお
けるプラズマ密度を、天板壁近傍の空間領域におけるプ
ラズマ密度より小さくすることを特徴とするものであ
る。
【００１６】請求項７記載のプラズマ処理装置は、真空
に排気された試料処理室に、処理ガスを導入すると共に
高周波電力を供給することによりプラズマを発生させ、
試料処理台に設置された被加工試料表面を該プラズマに
さらすことによって処理するプラズマ処理装置であっ
て、試料処理台周辺を含んだ底面壁近傍の空間領域にお
けるプラズマ密度が、天板壁近傍の空間領域におけるプ
ラズマ密度より小さくなるように、各空間領域毎に高周
波電力を独立して供給する複数のコイルを設けたことを
特徴とするものである。
に排気された試料処理室に、処理ガスを導入すると共に
高周波電力を供給することによりプラズマを発生させ、
試料処理台に設置された被加工試料表面を該プラズマに
さらすことによって処理するプラズマ処理装置であっ
て、試料処理台周辺を含んだ底面壁近傍の空間領域にお
けるプラズマ密度が、天板壁近傍の空間領域におけるプ
ラズマ密度より小さくなるように、各空間領域毎に高周
波電力を独立して供給する複数のコイルを設けたことを
特徴とするものである。
【００１７】請求項８記載のプラズマ処理装置は、真空
に排気された試料処理室に、処理ガスを導入すると共に
高周波電力を供給することによりプラズマを発生させ、
試料処理台に設置された被加工試料表面を該プラズマに
さらすことによって処理するプラズマ処理装置であっ
て、試料処理台周辺を含んだ底面壁近傍の空間領域にお
けるプラズマ密度が、天板壁近傍の空間領域におけるプ
ラズマ密度より小さくなるように、外部磁場を設けたこ
とを特徴とするものである。
に排気された試料処理室に、処理ガスを導入すると共に
高周波電力を供給することによりプラズマを発生させ、
試料処理台に設置された被加工試料表面を該プラズマに
さらすことによって処理するプラズマ処理装置であっ
て、試料処理台周辺を含んだ底面壁近傍の空間領域にお
けるプラズマ密度が、天板壁近傍の空間領域におけるプ
ラズマ密度より小さくなるように、外部磁場を設けたこ
とを特徴とするものである。
【００１８】請求項９記載のプラズマ処理装置は、真空
に排気された試料処理室に、処理ガスを導入すると共に
高周波電力を供給することによりプラズマを発生させ、
試料処理台に設置された被加工試料表面を該プラズマに
さらすことによって処理するプラズマ処理装置であっ
て、試料処理台周辺を含んだ底面壁近傍の空間領域が、
天板壁近傍の空間領域より高圧でかつプラズマ密度が小
さくなるように、各空間領域をコンダクタンスの小さい
圧力隔壁にて分離したことを特徴とするものである。
に排気された試料処理室に、処理ガスを導入すると共に
高周波電力を供給することによりプラズマを発生させ、
試料処理台に設置された被加工試料表面を該プラズマに
さらすことによって処理するプラズマ処理装置であっ
て、試料処理台周辺を含んだ底面壁近傍の空間領域が、
天板壁近傍の空間領域より高圧でかつプラズマ密度が小
さくなるように、各空間領域をコンダクタンスの小さい
圧力隔壁にて分離したことを特徴とするものである。
【００１９】なお、異なる圧力に分離された各空間領域
に対して別個にガス導入系を配し、供給ガス種の分圧比
を別個に定める。請求項６ないし請求項１０記載のプラ
ズマ処理方法とプラズマ処理装置によると、試料処理台
周辺を含んだ底面壁近傍の空間領域におけるプラズマ密
度を、天板壁近傍の空間領域におけるプラズマ密度より
小さくしたので、試料処理台周辺を含んだ底面壁近傍の
空間領域は、主として高密度のラジカルの供給源とな
り、天板壁近傍の空間領域は、主として均一で高いイオ
ン電流の供給源となる。すなわち、天板壁近傍の空間領
域からは高密度プラズマによってイオンが効率的に生成
／輸送される一方で、試料処理台周辺を含んだ底面壁近
傍の空間領域で低密度プラズマによって効率的に生成さ
れたラジカルが高密度プラズマ中をなるべく通過せず、
その等方性と長寿命性によって試料台表面に輸送され
る。このように、イオンとラジカルの供給を両立／独立
させ、これまでのプラズマ源では実現できない高機能な
プラズマ処理を実現することができる。さらに、異なる
圧力に分離された各領域に対して別個にガス導入系を配
することで、主として均一で高いイオン電流を供給する
のに適したガス系と、高密度のラジカルを供給するのに
適したガス系を、それぞれの領域で選択することがで
き、より高機能なプラズマ処理を実現することができ
る。
に対して別個にガス導入系を配し、供給ガス種の分圧比
を別個に定める。請求項６ないし請求項１０記載のプラ
ズマ処理方法とプラズマ処理装置によると、試料処理台
周辺を含んだ底面壁近傍の空間領域におけるプラズマ密
度を、天板壁近傍の空間領域におけるプラズマ密度より
小さくしたので、試料処理台周辺を含んだ底面壁近傍の
空間領域は、主として高密度のラジカルの供給源とな
り、天板壁近傍の空間領域は、主として均一で高いイオ
ン電流の供給源となる。すなわち、天板壁近傍の空間領
域からは高密度プラズマによってイオンが効率的に生成
／輸送される一方で、試料処理台周辺を含んだ底面壁近
傍の空間領域で低密度プラズマによって効率的に生成さ
れたラジカルが高密度プラズマ中をなるべく通過せず、
その等方性と長寿命性によって試料台表面に輸送され
る。このように、イオンとラジカルの供給を両立／独立
させ、これまでのプラズマ源では実現できない高機能な
プラズマ処理を実現することができる。さらに、異なる
圧力に分離された各領域に対して別個にガス導入系を配
することで、主として均一で高いイオン電流を供給する
のに適したガス系と、高密度のラジカルを供給するのに
適したガス系を、それぞれの領域で選択することがで
き、より高機能なプラズマ処理を実現することができ
る。
【００２０】
【発明の実施の形態】第１の実施の形態 この発明の第１の実施の形態について、図１を参照しな
がら説明する。図１は、プラズマ処理装置の構造を示す
模式図である。本装置は、誘導結合方式によるプラズマ
生成室１により構成されており、チャンバーは接地され
ているが、コイル４ａ，４ｂは同心円状に２分割されて
いる。ガス導入口２からは、反応性ガスを、５０ｓｃｃ
ｍ，５Ｐａ程度に導入する。プラズマ生成室１の上部に
石英板３を隔てて取り付けられたコイル４ａ，４ｂに、
マッチング回路５ａ，５ｂを介して高周波電源６ａ，６
ｂより高周波電力を印加することによりプラズマ７ａ，
７ｂを生成することができる。試料となるウェハ８は、
コイル４ａ，４ｂに対向する形で試料処理台となる下部
電極９上に置かれ、マッチング回路１０を介して高周波
電源１１よりバイアス用高周波電力が供給される。例え
ば酸化膜エッチングの場合、ＣＨＦ3 （５０％）／Ｃ4
Ｆ8 （５０％）の混合ガスをガス供給系１２ａ，１２ｂ
を用いて混合した後、ガス導入口２に送り込む。
がら説明する。図１は、プラズマ処理装置の構造を示す
模式図である。本装置は、誘導結合方式によるプラズマ
生成室１により構成されており、チャンバーは接地され
ているが、コイル４ａ，４ｂは同心円状に２分割されて
いる。ガス導入口２からは、反応性ガスを、５０ｓｃｃ
ｍ，５Ｐａ程度に導入する。プラズマ生成室１の上部に
石英板３を隔てて取り付けられたコイル４ａ，４ｂに、
マッチング回路５ａ，５ｂを介して高周波電源６ａ，６
ｂより高周波電力を印加することによりプラズマ７ａ，
７ｂを生成することができる。試料となるウェハ８は、
コイル４ａ，４ｂに対向する形で試料処理台となる下部
電極９上に置かれ、マッチング回路１０を介して高周波
電源１１よりバイアス用高周波電力が供給される。例え
ば酸化膜エッチングの場合、ＣＨＦ3 （５０％）／Ｃ4
Ｆ8 （５０％）の混合ガスをガス供給系１２ａ，１２ｂ
を用いて混合した後、ガス導入口２に送り込む。
【００２１】すなわち、プラズマ生成室１に、コイル４
ａ，４ｂを用いて複数の誘導結合型プラズマ源を設け、
試料台外周部から試料処理室側面壁までの空間領域Ｂ
と、試料台直上の空間領域Ａに対し、それぞれ独立なプ
ラズマ７ｂ，７ａを発生させることができる。試料台直
上の空間領域Ａは主として均一で高いイオン電流を供給
する高密度プラズマ７ａの生成部とし、試料台外周部か
ら試料処理室側面壁までの空間領域Ｂはこれとは独立に
主として高密度のラジカルを供給する比較的低密度のプ
ラズマ７ｂの生成部としている。空間的にプラズマ密度
を変える方法としては、本誘導結合方式の場合を例にと
ると、単位面積あたりのコイルターン数を変えたり、電
流密度を変えたりする方法等がある。
ａ，４ｂを用いて複数の誘導結合型プラズマ源を設け、
試料台外周部から試料処理室側面壁までの空間領域Ｂ
と、試料台直上の空間領域Ａに対し、それぞれ独立なプ
ラズマ７ｂ，７ａを発生させることができる。試料台直
上の空間領域Ａは主として均一で高いイオン電流を供給
する高密度プラズマ７ａの生成部とし、試料台外周部か
ら試料処理室側面壁までの空間領域Ｂはこれとは独立に
主として高密度のラジカルを供給する比較的低密度のプ
ラズマ７ｂの生成部としている。空間的にプラズマ密度
を変える方法としては、本誘導結合方式の場合を例にと
ると、単位面積あたりのコイルターン数を変えたり、電
流密度を変えたりする方法等がある。
【００２２】このように構成されたプラズマ処理方法と
プラズマ処理装置によると、試料処理台外周部から試料
処理室側面壁までの空間領域Ｂと、試料処理台直上の空
間領域Ａに対してそれぞれ独立してプラズマを発生させ
るので、試料処理台外周部から試料処理室側面壁までの
空間領域Ｂは、主として高密度のラジカルを供給する比
較的低密度のプラズマ７ｂの生成部とし、試料処理台直
上の空間領域Ａは、主として均一で高いイオン電流を供
給する高密度プラズマ７ａの生成部とすることで、プラ
ズマ生成領域を径方向に分離して、それぞれを主にラジ
カルとイオンの供給源にすることができる。すなわち、
ラジカルは高密度プラズマ中における損失を除いては長
寿命であるために、プラズマ密度の低い試料処理台外周
部から試料処理室側面壁までの空間領域Ｂで効率的に生
成され、壁近傍に停留するという性質を利用し、試料に
対峙する試料処理台直上の空間領域Ａからは高密度プラ
ズマ７ａによってイオンが効率的に生成／輸送される一
方で、低密度プラズマ７ｂによって効率的に生成された
ラジカルが高密度プラズマ７ａ中をなるべく通過せず、
その等方性と長寿命性によって試料台表面に輸送され
る。このように、イオンとラジカルの供給を両立／独立
させ、これまでのプラズマ源では実現できない高機能な
プラズマ処理を実現することができる。
プラズマ処理装置によると、試料処理台外周部から試料
処理室側面壁までの空間領域Ｂと、試料処理台直上の空
間領域Ａに対してそれぞれ独立してプラズマを発生させ
るので、試料処理台外周部から試料処理室側面壁までの
空間領域Ｂは、主として高密度のラジカルを供給する比
較的低密度のプラズマ７ｂの生成部とし、試料処理台直
上の空間領域Ａは、主として均一で高いイオン電流を供
給する高密度プラズマ７ａの生成部とすることで、プラ
ズマ生成領域を径方向に分離して、それぞれを主にラジ
カルとイオンの供給源にすることができる。すなわち、
ラジカルは高密度プラズマ中における損失を除いては長
寿命であるために、プラズマ密度の低い試料処理台外周
部から試料処理室側面壁までの空間領域Ｂで効率的に生
成され、壁近傍に停留するという性質を利用し、試料に
対峙する試料処理台直上の空間領域Ａからは高密度プラ
ズマ７ａによってイオンが効率的に生成／輸送される一
方で、低密度プラズマ７ｂによって効率的に生成された
ラジカルが高密度プラズマ７ａ中をなるべく通過せず、
その等方性と長寿命性によって試料台表面に輸送され
る。このように、イオンとラジカルの供給を両立／独立
させ、これまでのプラズマ源では実現できない高機能な
プラズマ処理を実現することができる。
【００２３】第２の実施の形態 この発明の第２の実施の形態について、図２を参照しな
がら説明する。なお、図１と同一部分は同一符号を付し
てその説明を省略する。図２は、プラズマ処理装置の構
造を示す模式図である。本装置も誘導結合方式による
が、磁場コイル（ヘルムホルツコイル）１３によって外
部磁場を印加できる構成になっている。１４はコイル、
１５はマッチング回路、１６は高周波電源である。
がら説明する。なお、図１と同一部分は同一符号を付し
てその説明を省略する。図２は、プラズマ処理装置の構
造を示す模式図である。本装置も誘導結合方式による
が、磁場コイル（ヘルムホルツコイル）１３によって外
部磁場を印加できる構成になっている。１４はコイル、
１５はマッチング回路、１６は高周波電源である。
【００２４】イオン／ラジカル生成の機構からは、最低
限、試料台外周部から試料処理室側面壁までの空間領域
Ｂのプラズマ密度を、試料台直上の空間領域Ａのプラズ
マ密度よりも小さくすることが必要である。空間的にプ
ラズマ密度を変える方法としては、カプス磁場等による
プラズマの閉じこめを利用することができ、試料台外周
部から試料処理室側面壁までの空間領域Ｂに低密度プラ
ズマ１７ｂを、試料台直上の空間領域Ａに高密度プラズ
マ１７ａを発生させることができる。
限、試料台外周部から試料処理室側面壁までの空間領域
Ｂのプラズマ密度を、試料台直上の空間領域Ａのプラズ
マ密度よりも小さくすることが必要である。空間的にプ
ラズマ密度を変える方法としては、カプス磁場等による
プラズマの閉じこめを利用することができ、試料台外周
部から試料処理室側面壁までの空間領域Ｂに低密度プラ
ズマ１７ｂを、試料台直上の空間領域Ａに高密度プラズ
マ１７ａを発生させることができる。
【００２５】このように構成されたプラズマ処理方法と
プラズマ処理装置によると、試料処理台外周部から試料
処理室側面壁までの空間領域Ｂは、主として高密度のラ
ジカルを供給する比較的低密度のプラズマ１７ｂの生成
部とし、試料処理台直上の空間領域Ａは、主として均一
で高いイオン電流を供給する高密度プラズマ１７ａの生
成部とすることで、プラズマ生成領域を径方向に分離し
て、それぞれを主にラジカルとイオンの供給源にするこ
とができ、高機能なプラズマ処理を実現することができ
る。
プラズマ処理装置によると、試料処理台外周部から試料
処理室側面壁までの空間領域Ｂは、主として高密度のラ
ジカルを供給する比較的低密度のプラズマ１７ｂの生成
部とし、試料処理台直上の空間領域Ａは、主として均一
で高いイオン電流を供給する高密度プラズマ１７ａの生
成部とすることで、プラズマ生成領域を径方向に分離し
て、それぞれを主にラジカルとイオンの供給源にするこ
とができ、高機能なプラズマ処理を実現することができ
る。
【００２６】第３の実施の形態 この発明の第３の実施の形態について、図３を参照しな
がら説明する。なお、図１および図２と同一部分は同一
符号を付してその説明を省略する。図３は、プラズマ処
理装置の構造を示す模式図である。本装置も誘導結合方
式によるが、コンダクタンスの低い圧力隔壁２４によっ
て圧力的に試料台外周部から試料処理室側面壁までの空
間領域Ｂと、試料台直上の空間領域Ａを分離した構成に
なっている。試料台直上の空間領域Ａは主として均一で
高いイオン電流を供給する低圧高密度プラズマ２７ａの
生成部とし、試料台外周部から試料処理室側面壁までの
空間領域Ｂはこれとは独立に主として高密度のラジカル
を供給する比較的高圧低密度のプラズマ２７ｂの生成部
とする。
がら説明する。なお、図１および図２と同一部分は同一
符号を付してその説明を省略する。図３は、プラズマ処
理装置の構造を示す模式図である。本装置も誘導結合方
式によるが、コンダクタンスの低い圧力隔壁２４によっ
て圧力的に試料台外周部から試料処理室側面壁までの空
間領域Ｂと、試料台直上の空間領域Ａを分離した構成に
なっている。試料台直上の空間領域Ａは主として均一で
高いイオン電流を供給する低圧高密度プラズマ２７ａの
生成部とし、試料台外周部から試料処理室側面壁までの
空間領域Ｂはこれとは独立に主として高密度のラジカル
を供給する比較的高圧低密度のプラズマ２７ｂの生成部
とする。
【００２７】本装置では、さらに別個にガス導入口２２
ａ，２２ｂを設け、供給する混合ガスの分圧差を設ける
ことを特徴としており、主として均一で高いイオン電流
を供給するに適したガス系、例えばＣＦ4 ／Ａｒと、高
密度のラジカルを供給するに適したガス系、例えばＣ4
Ｆ8 をそれぞれの領域で選択することができる。すなわ
ち、試料台直上の空間領域Ａには、主として均一で高い
イオン電流を供給するに適したガス系のガス導入口２２
ｂが接続され、試料台外周部から試料処理室側面壁まで
の空間領域Ｂには、高密度のラジカルを供給するに適し
たガス系のガス導入口２２ａが接続されている。
ａ，２２ｂを設け、供給する混合ガスの分圧差を設ける
ことを特徴としており、主として均一で高いイオン電流
を供給するに適したガス系、例えばＣＦ4 ／Ａｒと、高
密度のラジカルを供給するに適したガス系、例えばＣ4
Ｆ8 をそれぞれの領域で選択することができる。すなわ
ち、試料台直上の空間領域Ａには、主として均一で高い
イオン電流を供給するに適したガス系のガス導入口２２
ｂが接続され、試料台外周部から試料処理室側面壁まで
の空間領域Ｂには、高密度のラジカルを供給するに適し
たガス系のガス導入口２２ａが接続されている。
【００２８】このように構成されたプラズマ処理方法と
プラズマ処理装置によると、試料処理台外周部から試料
処理室側面壁までの空間領域Ｂは、主として高密度のラ
ジカルを供給する比較的高圧低密度のプラズマ２７ｂの
生成部とし、試料処理台直上の空間領域Ａは、主として
均一で高いイオン電流を供給する低圧高密度プラズマ２
７ａの生成部とすることで、プラズマ生成領域を径方向
に分離して、それぞれを主にラジカルとイオンの供給源
にすることができ、高機能なプラズマ処理を実現するこ
とができる。さらに、異なる圧力に分離された各領域に
対して別個にガス導入系を配することで、主として均一
で高いイオン電流を供給するに適したガス系と、高密度
のラジカルを供給するに適したガス系を、それぞれの空
間領域Ａ，Ｂで選択することができ、より高機能なプラ
ズマ処理を実現することができる。
プラズマ処理装置によると、試料処理台外周部から試料
処理室側面壁までの空間領域Ｂは、主として高密度のラ
ジカルを供給する比較的高圧低密度のプラズマ２７ｂの
生成部とし、試料処理台直上の空間領域Ａは、主として
均一で高いイオン電流を供給する低圧高密度プラズマ２
７ａの生成部とすることで、プラズマ生成領域を径方向
に分離して、それぞれを主にラジカルとイオンの供給源
にすることができ、高機能なプラズマ処理を実現するこ
とができる。さらに、異なる圧力に分離された各領域に
対して別個にガス導入系を配することで、主として均一
で高いイオン電流を供給するに適したガス系と、高密度
のラジカルを供給するに適したガス系を、それぞれの空
間領域Ａ，Ｂで選択することができ、より高機能なプラ
ズマ処理を実現することができる。
【００２９】第４の実施の形態 この発明の第４の実施の形態について、図４を参照しな
がら説明する。なお、図１と同一部分は同一符号を付し
てその説明を省略する。図４は、プラズマ処理装置の構
造を示す模式図である。本装置も誘導結合方式によるプ
ラズマ生成室１により構成されており、チャンバーは接
地されているが、コイルは天板壁と側壁部に、それぞれ
スパイラルタイプ３４ａとヘルムホルツタイプ３４ｂに
分割されて設けられている。なお、３５ａ，３５ｂはマ
ッチング回路、３６ａ，３６ｂは高周波電源である。本
発明によれば、コイル３４ａ，３４ｂを用いて、天板壁
近傍の空間領域Ｃと、試料台周辺を含んだ底面壁近傍の
空間領域Ｄに対してそれぞれ独立なプラズマ３７ａ，３
７ｂを発生させることができる。天板壁近傍の空間領域
Ｃは主として均一で高いイオン電流を供給する高密度プ
ラズマ３７ａの生成部とし、試料台周辺を含んだ底面壁
近傍の空間領域Ｄはこれとは独立に主として高密度のラ
ジカルを供給する比較的低密度のプラズマ３７ｂの生成
部とする。空間的にプラズマ密度を変える方法として
は、本誘導結合方式の場合を例にとると、単位面積あた
りのコイルターン数を変えたり、電流密度を変えたりす
る方法等がある。
がら説明する。なお、図１と同一部分は同一符号を付し
てその説明を省略する。図４は、プラズマ処理装置の構
造を示す模式図である。本装置も誘導結合方式によるプ
ラズマ生成室１により構成されており、チャンバーは接
地されているが、コイルは天板壁と側壁部に、それぞれ
スパイラルタイプ３４ａとヘルムホルツタイプ３４ｂに
分割されて設けられている。なお、３５ａ，３５ｂはマ
ッチング回路、３６ａ，３６ｂは高周波電源である。本
発明によれば、コイル３４ａ，３４ｂを用いて、天板壁
近傍の空間領域Ｃと、試料台周辺を含んだ底面壁近傍の
空間領域Ｄに対してそれぞれ独立なプラズマ３７ａ，３
７ｂを発生させることができる。天板壁近傍の空間領域
Ｃは主として均一で高いイオン電流を供給する高密度プ
ラズマ３７ａの生成部とし、試料台周辺を含んだ底面壁
近傍の空間領域Ｄはこれとは独立に主として高密度のラ
ジカルを供給する比較的低密度のプラズマ３７ｂの生成
部とする。空間的にプラズマ密度を変える方法として
は、本誘導結合方式の場合を例にとると、単位面積あた
りのコイルターン数を変えたり、電流密度を変えたりす
る方法等がある。
【００３０】このように構成されたプラズマ処理方法と
プラズマ処理装置によると、試料処理台周辺を含んだ底
面壁近傍の空間領域Ｄと、天板壁近傍の空間領域Ｃに対
してそれぞれ独立してプラズマを発生させるので、試料
処理台周辺を含んだ底面壁近傍の空間領域Ｄは、主とし
て高密度のラジカルを供給する比較的低密度のプラズマ
３７ｂの生成部とし、天板壁近傍の空間領域Ｃは、主と
して均一で高いイオン電流を供給する高密度プラズマ３
７ａの生成部とすることで、プラズマ生成領域を軸方向
に分離して、それぞれを主にラジカルとイオンの供給源
にすることができる。すなわち、天板壁近傍の空間領域
Ｃからは高密度プラズマ３７ａによってイオンが効率的
に生成／輸送される一方で、試料処理台周辺を含んだ底
面壁近傍の空間領域Ｄで低密度プラズマ３７ｂによって
効率的に生成されたラジカルが高密度プラズマ３７ａ中
をなるべく通過せず、その等方性と長寿命性によって試
料台表面に輸送される。このように、イオンとラジカル
の供給を両立／独立させ、これまでのプラズマ源では実
現できない高機能なプラズマ処理を実現することができ
る。
プラズマ処理装置によると、試料処理台周辺を含んだ底
面壁近傍の空間領域Ｄと、天板壁近傍の空間領域Ｃに対
してそれぞれ独立してプラズマを発生させるので、試料
処理台周辺を含んだ底面壁近傍の空間領域Ｄは、主とし
て高密度のラジカルを供給する比較的低密度のプラズマ
３７ｂの生成部とし、天板壁近傍の空間領域Ｃは、主と
して均一で高いイオン電流を供給する高密度プラズマ３
７ａの生成部とすることで、プラズマ生成領域を軸方向
に分離して、それぞれを主にラジカルとイオンの供給源
にすることができる。すなわち、天板壁近傍の空間領域
Ｃからは高密度プラズマ３７ａによってイオンが効率的
に生成／輸送される一方で、試料処理台周辺を含んだ底
面壁近傍の空間領域Ｄで低密度プラズマ３７ｂによって
効率的に生成されたラジカルが高密度プラズマ３７ａ中
をなるべく通過せず、その等方性と長寿命性によって試
料台表面に輸送される。このように、イオンとラジカル
の供給を両立／独立させ、これまでのプラズマ源では実
現できない高機能なプラズマ処理を実現することができ
る。
【００３１】第５の実施の形態 この発明の第５の実施の形態について、図５を参照しな
がら説明する。なお、図１および図２と同一部分は同一
符号を付してその説明を省略する。図５は、プラズマ処
理装置の構造を示す模式図である。本装置も誘導結合方
式によるが、磁場コイル（ヘルムホルツコイル）４３に
よって外部磁場が印加できる構成になっている。イオン
／ラジカル生成の機構からは、最低限、試料処理台周辺
を含んだ底面壁近傍の空間領域Ｄのプラズマ密度を、天
板壁近傍の空間領域Ｃのプラズマ密度よりも小さくする
ことが必要である。空間的にプラズマ密度を変える方法
としては、カプス磁場等によるプラズマの閉じこめを利
用することができ、試料処理台周辺を含んだ底面壁近傍
の空間領域Ｄに低密度プラズマ４７ｂを、天板壁近傍の
空間領域Ｃに高密度プラズマ４７ａを発生させることが
できる。
がら説明する。なお、図１および図２と同一部分は同一
符号を付してその説明を省略する。図５は、プラズマ処
理装置の構造を示す模式図である。本装置も誘導結合方
式によるが、磁場コイル（ヘルムホルツコイル）４３に
よって外部磁場が印加できる構成になっている。イオン
／ラジカル生成の機構からは、最低限、試料処理台周辺
を含んだ底面壁近傍の空間領域Ｄのプラズマ密度を、天
板壁近傍の空間領域Ｃのプラズマ密度よりも小さくする
ことが必要である。空間的にプラズマ密度を変える方法
としては、カプス磁場等によるプラズマの閉じこめを利
用することができ、試料処理台周辺を含んだ底面壁近傍
の空間領域Ｄに低密度プラズマ４７ｂを、天板壁近傍の
空間領域Ｃに高密度プラズマ４７ａを発生させることが
できる。
【００３２】このように構成されたプラズマ処理方法と
プラズマ処理装置によると、試料処理台周辺を含んだ底
面壁近傍の空間領域Ｄは、主として高密度のラジカルを
供給する比較的低密度のプラズマ４７ｂの生成部とし、
天板壁近傍の空間領域Ｃは、主として均一で高いイオン
電流を供給する高密度プラズマ４７ａの生成部とするこ
とで、プラズマ生成領域を軸方向に分離して、それぞれ
を主にラジカルとイオンの供給源にすることができ、高
機能なプラズマ処理を実現することができる。
プラズマ処理装置によると、試料処理台周辺を含んだ底
面壁近傍の空間領域Ｄは、主として高密度のラジカルを
供給する比較的低密度のプラズマ４７ｂの生成部とし、
天板壁近傍の空間領域Ｃは、主として均一で高いイオン
電流を供給する高密度プラズマ４７ａの生成部とするこ
とで、プラズマ生成領域を軸方向に分離して、それぞれ
を主にラジカルとイオンの供給源にすることができ、高
機能なプラズマ処理を実現することができる。
【００３３】第６の実施の形態 この発明の第６の実施の形態について、図６を参照しな
がら説明する。なお、図１ないし図３と同一部分は同一
符号を付してその説明を省略する。図６は、プラズマ処
理装置の構造を示す模式図である。本装置も誘導結合方
式によるが、コンダクタンスの低い圧力隔壁５４によっ
て圧力的に試料台周辺を含んだ底面壁近傍の空間領域Ｄ
と、天板壁近傍の空間領域Ｃを分離した構成になってい
る。天板壁近傍の空間領域Ｃは、主として均一で高いイ
オン電流を供給する低圧高密度プラズマ５７ａの生成部
とし、試料台周辺を含んだ底面壁近傍の空間領域Ｄは、
これとは独立に主として高密度のラジカルを供給する比
較的高圧低密度のプラズマ５７ｂの生成部とする。
がら説明する。なお、図１ないし図３と同一部分は同一
符号を付してその説明を省略する。図６は、プラズマ処
理装置の構造を示す模式図である。本装置も誘導結合方
式によるが、コンダクタンスの低い圧力隔壁５４によっ
て圧力的に試料台周辺を含んだ底面壁近傍の空間領域Ｄ
と、天板壁近傍の空間領域Ｃを分離した構成になってい
る。天板壁近傍の空間領域Ｃは、主として均一で高いイ
オン電流を供給する低圧高密度プラズマ５７ａの生成部
とし、試料台周辺を含んだ底面壁近傍の空間領域Ｄは、
これとは独立に主として高密度のラジカルを供給する比
較的高圧低密度のプラズマ５７ｂの生成部とする。
【００３４】本装置ではさらに別個にガス導入口５２
ａ，５２ｂを設け、供給する混合ガスの分圧差を設ける
ことを特徴としており、主として均一で高いイオン電流
を供給するに適したガス系、例えばＣＦ4 ／Ａｒと、高
密度のラジカルを供給するに適したガス系、例えばＣ4
Ｆ8 をそれぞれの領域で選択することができる。すなわ
ち、天板壁近傍の空間領域Ｃには主として均一で高いイ
オン電流を供給するに適したガス系のガス導入口５２ａ
を接続し、試料台周辺を含んだ底面壁近傍の空間領域Ｄ
には高密度のラジカルを供給するに適したガス系のガス
導入口５２ｂを接続する。
ａ，５２ｂを設け、供給する混合ガスの分圧差を設ける
ことを特徴としており、主として均一で高いイオン電流
を供給するに適したガス系、例えばＣＦ4 ／Ａｒと、高
密度のラジカルを供給するに適したガス系、例えばＣ4
Ｆ8 をそれぞれの領域で選択することができる。すなわ
ち、天板壁近傍の空間領域Ｃには主として均一で高いイ
オン電流を供給するに適したガス系のガス導入口５２ａ
を接続し、試料台周辺を含んだ底面壁近傍の空間領域Ｄ
には高密度のラジカルを供給するに適したガス系のガス
導入口５２ｂを接続する。
【００３５】このように構成されたプラズマ処理方法と
プラズマ処理装置によると、試料処理台周辺を含んだ底
面壁近傍の空間領域Ｄは、主として高密度のラジカルを
供給する比較的高圧低密度のプラズマ５７ｂの生成部と
し、天板壁近傍の空間領域Ｃは、主として均一で高いイ
オン電流を供給する低圧高密度プラズマ５７ａの生成部
とすることで、プラズマ生成領域を軸方向に分離して、
それぞれを主にラジカルとイオンの供給源にすることが
でき、高機能なプラズマ処理を実現することができる。
さらに、異なる圧力に分離された各領域に対して別個に
ガス導入系を配することで、主として均一で高いイオン
電流を供給するに適したガス系と、高密度のラジカルを
供給するに適したガス系を、それぞれの空間領域Ｃ，Ｄ
で選択することができ、より高機能なプラズマ処理を実
現することができる。
プラズマ処理装置によると、試料処理台周辺を含んだ底
面壁近傍の空間領域Ｄは、主として高密度のラジカルを
供給する比較的高圧低密度のプラズマ５７ｂの生成部と
し、天板壁近傍の空間領域Ｃは、主として均一で高いイ
オン電流を供給する低圧高密度プラズマ５７ａの生成部
とすることで、プラズマ生成領域を軸方向に分離して、
それぞれを主にラジカルとイオンの供給源にすることが
でき、高機能なプラズマ処理を実現することができる。
さらに、異なる圧力に分離された各領域に対して別個に
ガス導入系を配することで、主として均一で高いイオン
電流を供給するに適したガス系と、高密度のラジカルを
供給するに適したガス系を、それぞれの空間領域Ｃ，Ｄ
で選択することができ、より高機能なプラズマ処理を実
現することができる。
【００３６】なお、前記各実施の形態では、微細加工に
適したドライエッチングについて示したが、これに限る
ものではなく、例えば、薄膜形成のためのスパッタリン
グ、プラズマＣＶＤ、イオン注入等におけるプラズマ処
理に適用してもよい。
適したドライエッチングについて示したが、これに限る
ものではなく、例えば、薄膜形成のためのスパッタリン
グ、プラズマＣＶＤ、イオン注入等におけるプラズマ処
理に適用してもよい。
【００３７】
【発明の効果】請求項１ないし請求項５記載のプラズマ
処理方法とプラズマ処理装置によると、試料処理台外周
部から試料処理室側面壁までの空間領域におけるプラズ
マ密度を、試料処理台直上の空間領域におけるプラズマ
密度より小さくしたので、試料処理台外周部から試料処
理室側面壁までの空間領域は、主として高密度のラジカ
ルの供給源となり、試料処理台直上の空間領域は、主と
して均一で高いイオン電流の供給源となる。すなわち、
ラジカルは高密度プラズマ中における損失を除いては長
寿命であるために、プラズマ密度の低い試料処理台外周
部から試料処理室側面壁までの空間領域で効率的に生成
され、壁近傍に停留するという性質を利用し、試料に対
峙する試料処理台直上の空間領域からは高密度プラズマ
によってイオンが効率的に生成／輸送される一方で、低
密度プラズマによって効率的に生成されたラジカルが高
密度プラズマ中をなるべく通過せず、その等方性と長寿
命性によって試料台表面に輸送される。このように、イ
オンとラジカルの供給を両立／独立させ、これまでのプ
ラズマ源では実現できない高機能なプラズマ処理を実現
することができる。さらに、異なる圧力に分離された各
領域に対して別個にガス導入系を配することで、主とし
て均一で高いイオン電流を供給するのに適したガス系
と、高密度のラジカルを供給するのに適したガス系を、
それぞれの領域で選択することができ、より高機能なプ
ラズマ処理を実現することができる。
処理方法とプラズマ処理装置によると、試料処理台外周
部から試料処理室側面壁までの空間領域におけるプラズ
マ密度を、試料処理台直上の空間領域におけるプラズマ
密度より小さくしたので、試料処理台外周部から試料処
理室側面壁までの空間領域は、主として高密度のラジカ
ルの供給源となり、試料処理台直上の空間領域は、主と
して均一で高いイオン電流の供給源となる。すなわち、
ラジカルは高密度プラズマ中における損失を除いては長
寿命であるために、プラズマ密度の低い試料処理台外周
部から試料処理室側面壁までの空間領域で効率的に生成
され、壁近傍に停留するという性質を利用し、試料に対
峙する試料処理台直上の空間領域からは高密度プラズマ
によってイオンが効率的に生成／輸送される一方で、低
密度プラズマによって効率的に生成されたラジカルが高
密度プラズマ中をなるべく通過せず、その等方性と長寿
命性によって試料台表面に輸送される。このように、イ
オンとラジカルの供給を両立／独立させ、これまでのプ
ラズマ源では実現できない高機能なプラズマ処理を実現
することができる。さらに、異なる圧力に分離された各
領域に対して別個にガス導入系を配することで、主とし
て均一で高いイオン電流を供給するのに適したガス系
と、高密度のラジカルを供給するのに適したガス系を、
それぞれの領域で選択することができ、より高機能なプ
ラズマ処理を実現することができる。
【００３８】請求項６ないし請求項１０記載のプラズマ
処理方法とプラズマ処理装置によると、試料処理台周辺
を含んだ底面壁近傍の空間領域におけるプラズマ密度
を、天板壁近傍の空間領域におけるプラズマ密度より小
さくしたので、試料処理台周辺を含んだ底面壁近傍の空
間領域は、主として高密度のラジカルの供給源となり、
天板壁近傍の空間領域は、主として均一で高いイオン電
流の供給源となる。すなわち、天板壁近傍の空間領域か
らは高密度プラズマによってイオンが効率的に生成／輸
送される一方で、試料処理台周辺を含んだ底面壁近傍の
空間領域で低密度プラズマによって効率的に生成された
ラジカルが高密度プラズマ中をなるべく通過せず、その
等方性と長寿命性によって試料台表面に輸送される。こ
のように、イオンとラジカルの供給を両立／独立させ、
これまでのプラズマ源では実現できない高機能なプラズ
マ処理を実現することができる。さらに、異なる圧力に
分離された各領域に対して別個にガス導入系を配するこ
とで、主として均一で高いイオン電流を供給するのに適
したガス系と、高密度のラジカルを供給するのに適した
ガス系を、それぞれの領域で選択することができ、より
高機能なプラズマ処理を実現することができる。
処理方法とプラズマ処理装置によると、試料処理台周辺
を含んだ底面壁近傍の空間領域におけるプラズマ密度
を、天板壁近傍の空間領域におけるプラズマ密度より小
さくしたので、試料処理台周辺を含んだ底面壁近傍の空
間領域は、主として高密度のラジカルの供給源となり、
天板壁近傍の空間領域は、主として均一で高いイオン電
流の供給源となる。すなわち、天板壁近傍の空間領域か
らは高密度プラズマによってイオンが効率的に生成／輸
送される一方で、試料処理台周辺を含んだ底面壁近傍の
空間領域で低密度プラズマによって効率的に生成された
ラジカルが高密度プラズマ中をなるべく通過せず、その
等方性と長寿命性によって試料台表面に輸送される。こ
のように、イオンとラジカルの供給を両立／独立させ、
これまでのプラズマ源では実現できない高機能なプラズ
マ処理を実現することができる。さらに、異なる圧力に
分離された各領域に対して別個にガス導入系を配するこ
とで、主として均一で高いイオン電流を供給するのに適
したガス系と、高密度のラジカルを供給するのに適した
ガス系を、それぞれの領域で選択することができ、より
高機能なプラズマ処理を実現することができる。
【図１】この発明の第１の実施の形態におけるプラズマ
処理装置の模式図である。
処理装置の模式図である。
【図２】この発明の第２の実施の形態におけるプラズマ
処理装置の模式図である。
処理装置の模式図である。
【図３】この発明の第３の実施の形態におけるプラズマ
処理装置の模式図である。
処理装置の模式図である。
【図４】この発明の第４の実施の形態におけるプラズマ
処理装置の模式図である。
処理装置の模式図である。
【図５】この発明の第５の実施の形態におけるプラズマ
処理装置の模式図である。
処理装置の模式図である。
【図６】この発明の第６の実施の形態におけるプラズマ
処理装置の模式図である。
処理装置の模式図である。
【図７】従来例におけるプラズマ処理装置の模式図であ
る。
る。
【図８】従来例におけるプラズマ処理装置の特性図であ
る。
る。
【図９】従来例におけるプラズマ処理装置の特性図であ
る。
る。
Ａ 試料台直上の空間領域 Ｂ 試料台外周部から試料処理室側面壁までの空間領域 Ｃ 天板壁近傍の空間領域 Ｄ 試料処理台周辺を含んだ底面壁近傍の空間領域 １ プラズマ生成室（試料処理室） ２，２２ａ，２２ｂ，５２ａ，５２ｂ ガス導入口 ３ 石英板 ４ａ，４ｂ，１４，３４ａ，３４ｂ コイル ５ａ，５ｂ，１０，１５，３５ａ，３５ｂ マッチング
回路 ６ａ，６ｂ，１１，１６，３６ａ，３６ｂ 高周波電源 ７ａ，１７ａ，２７ａ，３７ａ，４７ａ，５７ａ 高圧
プラズマ ７ｂ，１７ｂ，２７ｂ，３７ｂ，４７ｂ，５７ｂ 低圧
プラズマ ８ ウェハ ９ 下部電極（試料処理台） １２ａ，１２ａ ガス供給系 １３，４３ 磁場コイル ２４，５４ 圧力隔壁
回路 ６ａ，６ｂ，１１，１６，３６ａ，３６ｂ 高周波電源 ７ａ，１７ａ，２７ａ，３７ａ，４７ａ，５７ａ 高圧
プラズマ ７ｂ，１７ｂ，２７ｂ，３７ｂ，４７ｂ，５７ｂ 低圧
プラズマ ８ ウェハ ９ 下部電極（試料処理台） １２ａ，１２ａ ガス供給系 １３，４３ 磁場コイル ２４，５４ 圧力隔壁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/31 Ｈ０１Ｌ 21/31 Ｃ Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｈ０５Ｈ 1/46 Ａ Ｌ (72)発明者 久保田 正文 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内 Ｆターム(参考） 4K030 CA04 DA04 EA06 FA04 HA07 HA08 JA07 JA09 JA16 JA20 KA12 KA30 KA32 KA34 LA15 4K057 DA16 DD01 DD02 DE08 DE14 DE20 DG12 DG15 DM01 DM06 DM17 DM22 DM28 5F004 BA20 BB07 BB13 BB28 BC03 BD04 BD05 BD06 CA02 DA01 DA16 DA23 DB03 5F045 AA08 AA19 DP02 DQ11 EB02 EE12 EH01 EH02 EH04 EH06 EH11 EH16 5F103 AA08 AA10 BB15 BB23 PP15
Claims (10)
- 【請求項１】 真空に排気された試料処理室に、処理ガ
スを導入すると共に高周波電力を供給することによりプ
ラズマを発生させ、試料処理台に設置された被加工試料
表面を該プラズマにさらすことによって処理するプラズ
マ処理方法であって、試料処理台外周部から試料処理室
側面壁までの空間領域におけるプラズマ密度を、試料処
理台直上の空間領域におけるプラズマ密度より小さくす
ることを特徴とするプラズマ処理方法。 - 【請求項２】 真空に排気された試料処理室に、処理ガ
スを導入すると共に高周波電力を供給することによりプ
ラズマを発生させ、試料処理台に設置された被加工試料
表面を該プラズマにさらすことによって処理するプラズ
マ処理装置であって、試料処理台外周部から試料処理室
側面壁までの空間領域におけるプラズマ密度が、試料処
理台直上の空間領域におけるプラズマ密度より小さくな
るように、前記各空間領域毎に高周波電力を独立して供
給する複数のコイルを設けたことを特徴とするプラズマ
処理装置。 - 【請求項３】 真空に排気された試料処理室に、処理ガ
スを導入すると共に高周波電力を供給することによりプ
ラズマを発生させ、試料処理台に設置された被加工試料
表面を該プラズマにさらすことによって処理するプラズ
マ処理装置であって、試料処理台外周部から試料処理室
側面壁までの空間領域におけるプラズマ密度が、試料処
理台直上の空間領域におけるプラズマ密度より小さくな
るように、外部磁場を設けたことを特徴とするプラズマ
処理装置。 - 【請求項４】 真空に排気された試料処理室に、処理ガ
スを導入すると共に高周波電力を供給することによりプ
ラズマを発生させ、試料処理台に設置された被加工試料
表面を該プラズマにさらすことによって処理するプラズ
マ処理装置であって、試料処理台外周部から試料処理室
側面壁までの空間領域が、試料処理台直上の空間領域よ
り高圧でかつプラズマ密度が小さくなるように、前記各
空間領域をコンダクタンスの小さい圧力隔壁にて分離し
たことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項５】 異なる圧力に分離された各空間領域に対
して別個にガス導入系を配し、供給ガス種の分圧比を別
個に定めることを特徴とする請求項４記載のプラズマ処
理装置。 - 【請求項６】 真空に排気された試料処理室に、処理ガ
スを導入すると共に高周波電力を供給することによりプ
ラズマを発生させ、試料処理台に設置された被加工試料
表面を該プラズマにさらすことによって処理するプラズ
マ処理方法であって、試料処理台周辺を含んだ底面壁近
傍の空間領域におけるプラズマ密度を、天板壁近傍の空
間領域におけるプラズマ密度より小さくすることを特徴
とするプラズマ処理方法。 - 【請求項７】 真空に排気された試料処理室に、処理ガ
スを導入すると共に高周波電力を供給することによりプ
ラズマを発生させ、試料処理台に設置された被加工試料
表面を該プラズマにさらすことによって処理するプラズ
マ処理装置であって、試料処理台周辺を含んだ底面壁近
傍の空間領域におけるプラズマ密度が、天板壁近傍の空
間領域におけるプラズマ密度より小さくなるように、前
記各空間領域毎に高周波電力を独立して供給する複数の
コイルを設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項８】 真空に排気された試料処理室に、処理ガ
スを導入すると共に高周波電力を供給することによりプ
ラズマを発生させ、試料処理台に設置された被加工試料
表面を該プラズマにさらすことによって処理するプラズ
マ処理装置であって、試料処理台周辺を含んだ底面壁近
傍の空間領域におけるプラズマ密度が、天板壁近傍の空
間領域におけるプラズマ密度より小さくなるように、外
部磁場を設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項９】 真空に排気された試料処理室に、処理ガ
スを導入すると共に高周波電力を供給することによりプ
ラズマを発生させ、試料処理台に設置された被加工試料
表面を該プラズマにさらすことによって処理するプラズ
マ処理装置であって、試料処理台周辺を含んだ底面壁近
傍の空間領域が、天板壁近傍の空間領域より高圧でかつ
プラズマ密度が小さくなるように、前記各空間領域をコ
ンダクタンスの小さい圧力隔壁にて分離したことを特徴
とするプラズマ処理装置。 - 【請求項１０】 異なる圧力に分離された各空間領域に
対して別個にガス導入系を配し、供給ガス種の分圧比を
別個に定めることを特徴とする請求項９記載のプラズマ
処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10238999A JP2000068254A (ja) | 1998-08-25 | 1998-08-25 | プラズマ処理方法とプラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10238999A JP2000068254A (ja) | 1998-08-25 | 1998-08-25 | プラズマ処理方法とプラズマ処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000068254A true JP2000068254A (ja) | 2000-03-03 |
Family
ID=17038405
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10238999A Pending JP2000068254A (ja) | 1998-08-25 | 1998-08-25 | プラズマ処理方法とプラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000068254A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002531914A (ja) * | 1998-12-01 | 2002-09-24 | シリコン ジェネシス コーポレイション | プラズマ浸漬イオン注入用増強プラズマモード、方法およびシステム |
| JP2003529930A (ja) * | 2000-03-30 | 2003-10-07 | 東京エレクトロン株式会社 | ドライシリル化プラズマエッチング方法 |
| WO2004001822A1 (ja) * | 2002-06-19 | 2003-12-31 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法及びプラズマ成膜装置及びプラズマ成膜方法 |
| US7520246B2 (en) | 2000-06-23 | 2009-04-21 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Power supply antenna and power supply method |
| JP2020006352A (ja) * | 2018-07-12 | 2020-01-16 | 株式会社エスイー | 表面処理装置及び表面処理方法 |
-
1998
- 1998-08-25 JP JP10238999A patent/JP2000068254A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002531914A (ja) * | 1998-12-01 | 2002-09-24 | シリコン ジェネシス コーポレイション | プラズマ浸漬イオン注入用増強プラズマモード、方法およびシステム |
| JP2003529930A (ja) * | 2000-03-30 | 2003-10-07 | 東京エレクトロン株式会社 | ドライシリル化プラズマエッチング方法 |
| US7520246B2 (en) | 2000-06-23 | 2009-04-21 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Power supply antenna and power supply method |
| WO2004001822A1 (ja) * | 2002-06-19 | 2003-12-31 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法及びプラズマ成膜装置及びプラズマ成膜方法 |
| US8662010B2 (en) | 2002-06-19 | 2014-03-04 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Plasma processing apparatus, plasma processing method, plasma film deposition apparatus, and plasma film deposition method |
| JP2020006352A (ja) * | 2018-07-12 | 2020-01-16 | 株式会社エスイー | 表面処理装置及び表面処理方法 |
| JP7139550B2 (ja) | 2018-07-12 | 2022-09-21 | 株式会社エスイー | 表面処理装置及び表面処理方法 |
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