JP2001155899A - プラズマプロセス装置およびプラズマ装置を用いたプロセス - Google Patents
プラズマプロセス装置およびプラズマ装置を用いたプロセス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、プラズ
マ処理が行われる基体１０１を載置可能な第一の電極１
０２を有し、プラズマ処理が行われる面に対して磁場の
印加手段１０３を設けたプラズマプロセス装置におい
て、前記第一の電極１０２の外周囲に補助電極１０４を
備え、前記補助電極１０４の裏面にプラズマを励起し、
プラズマ中の電子が補助電極の表面１０６から補助電極
の裏面１０５且つ補助電極の裏面１０５から前記補助電
極の表面１０６にドリフトが発生することを特徴とする
プラズマプロセス装置。
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、プラズ
マ処理が行われる基体１０１を載置可能な第一の電極１
０２を有し、プラズマ処理が行われる面に対して磁場の
印加手段１０３を設けたプラズマプロセス装置におい
て、前記第一の電極１０２の外周囲に補助電極１０４を
備え、前記補助電極１０４の裏面にプラズマを励起し、
プラズマ中の電子が補助電極の表面１０６から補助電極
の裏面１０５且つ補助電極の裏面１０５から前記補助電
極の表面１０６にドリフトが発生することを特徴とする
プラズマプロセス装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマプロセス装置
およびプラズマ装置を用いたプロセスに関する。
およびプラズマ装置を用いたプロセスに関する。
【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は、例えば、０．５
Ｐａ以下のプロセス圧力、１ｍＡ／ｃｍ２以上のイオン
電流密度、１×１０ｃｍ−３以上の電子密度であり、こ
れらの性能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は、例えば、０．５
Ｐａ以下のプロセス圧力、１ｍＡ／ｃｍ２以上のイオン
電流密度、１×１０ｃｍ−３以上の電子密度であり、こ
れらの性能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、上記ダイポールリングマグ
ネット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６１−２０８２２３公報）により均一化を図る
解決法が提案されていた。
ネット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６１−２０８２２３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公報の解決法には、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公報の解決法には、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
一化する解決法が示されている。この解決方法は下部電
極上に載置する基体の表面で発生する電子ドリフトと、
上部電極の外周囲に設けられた補助電極の表面で逆方向
の電子ドリフト発生させることで、プラズマ中の電子の
循環を起こし、電子の偏りをなくすことが可能というも
のである。この解決法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３００
ｍｍ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
距離では基体表面から補助電極表面および補助電極から
基体表面に向かう電子の拡散が小さくなり、電子の流動
を妨げてしまい、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
一化する解決法が示されている。この解決方法は下部電
極上に載置する基体の表面で発生する電子ドリフトと、
上部電極の外周囲に設けられた補助電極の表面で逆方向
の電子ドリフト発生させることで、プラズマ中の電子の
循環を起こし、電子の偏りをなくすことが可能というも
のである。この解決法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３００
ｍｍ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
距離では基体表面から補助電極表面および補助電極から
基体表面に向かう電子の拡散が小さくなり、電子の流動
を妨げてしまい、プラズマを均一化することが困難とな
ってくる。
【０００７】また、マグネトロンプラズマ源を用いたス
パッタ装置では、従来ではターゲット材の削れ量が不均
一であり、ターゲットの使用効率５０％未満であるとい
う問題があった。これを解決する手段として概ね均一な
平行磁場を用いるという方法が考えられるが、その場合
には磁場や基体を処理中に回転させる必要があった。そ
のため、基体上に成膜された薄膜中のストレスが基体全
体におよび、その後の加工時にストレスが開放されて変
形してしまうという問題があった。さらに、成膜中の基
体表面が不均一なプラズマに曝されるため基体全面での
膜質の制御が非常に難しく、例えば銅配線配線のスパッ
タ成膜では、抵抗値が理論値より数倍も大きくなるとい
う問題があった。
パッタ装置では、従来ではターゲット材の削れ量が不均
一であり、ターゲットの使用効率５０％未満であるとい
う問題があった。これを解決する手段として概ね均一な
平行磁場を用いるという方法が考えられるが、その場合
には磁場や基体を処理中に回転させる必要があった。そ
のため、基体上に成膜された薄膜中のストレスが基体全
体におよび、その後の加工時にストレスが開放されて変
形してしまうという問題があった。さらに、成膜中の基
体表面が不均一なプラズマに曝されるため基体全面での
膜質の制御が非常に難しく、例えば銅配線配線のスパッ
タ成膜では、抵抗値が理論値より数倍も大きくなるとい
う問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上部電極の
形状および距離と全く独立に、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装置を及びそれ
らを用いたプロセスを提供することを目的とする。
形状および距離と全く独立に、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装置を及びそれ
らを用いたプロセスを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の第一のプラズマ
プロセス装置は、プラズマ処理が行われる基体を載置可
能な第一の電極を有し、プラズマ処理が行われるに空間
対して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、前記第一の電極の外周囲に補助電極を備え、前
記補助電極の裏面にプラズマを励起し、プラズマ中の電
子が前記補助電極の表面から前記補助電極の裏面且つ前
記補助電極の裏面から前記補助電極の表面にドリフトが
発生することを特徴とする。
プロセス装置は、プラズマ処理が行われる基体を載置可
能な第一の電極を有し、プラズマ処理が行われるに空間
対して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、前記第一の電極の外周囲に補助電極を備え、前
記補助電極の裏面にプラズマを励起し、プラズマ中の電
子が前記補助電極の表面から前記補助電極の裏面且つ前
記補助電極の裏面から前記補助電極の表面にドリフトが
発生することを特徴とする。
【００１０】
【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。
【実施例１】図１に示す実施例１に係るプラズマプロセ
ス装置は、プラズマ処理が行われる基体１０１載置可能
な第一の電極１０２を有し、プラズマ処理が行われる面
に対して磁場の印加手段１０３を設けたプラズマプロセ
ス装置において、前記第一の電極１０２の外周囲に補助
電極１０４を備え、補助電極の裏面１０５にプラズマを
励起し、プラズマ中の電子が補助電極の表面１０６から
補助電極の裏面１０５且つ補助電極の裏面１０５から前
記補助電極の表面１０６にドリフトが発生することを特
徴とする。
ス装置は、プラズマ処理が行われる基体１０１載置可能
な第一の電極１０２を有し、プラズマ処理が行われる面
に対して磁場の印加手段１０３を設けたプラズマプロセ
ス装置において、前記第一の電極１０２の外周囲に補助
電極１０４を備え、補助電極の裏面１０５にプラズマを
励起し、プラズマ中の電子が補助電極の表面１０６から
補助電極の裏面１０５且つ補助電極の裏面１０５から前
記補助電極の表面１０６にドリフトが発生することを特
徴とする。
【００１１】図１は本発明のプラズマプロセス装置の概
略断面図である。１０１はプラズマ処理をする基体であ
り、第一の電極１０２の上に載置してある。基体１０１
の表面にプラズマを励起してプラズマ処理を行う。１０
３は磁場を印加する手段であり、磁場を印加する手段と
しては、永久磁石や電磁石を用いたものがあるが、設置
容積、使用電力、漏洩磁場などを考慮するとダイポール
リングマグネットを用いるものが好ましい。１０４は補
助電極であり、第一の電極１０２の外周囲に設置してい
る。第一の電極の外周囲とは第一の電極の外周部すべて
取り囲むか或いは外周の一部分を囲ったものを指す。１
０５は補助電極１０４の裏面を示しており、１０６は補
助電極１０４の表面を示している。補助電極１０４は補
助電極の裏面１０５および補助電極の表面１０６にプラ
ズマを励起することを目的に設置されている。
略断面図である。１０１はプラズマ処理をする基体であ
り、第一の電極１０２の上に載置してある。基体１０１
の表面にプラズマを励起してプラズマ処理を行う。１０
３は磁場を印加する手段であり、磁場を印加する手段と
しては、永久磁石や電磁石を用いたものがあるが、設置
容積、使用電力、漏洩磁場などを考慮するとダイポール
リングマグネットを用いるものが好ましい。１０４は補
助電極であり、第一の電極１０２の外周囲に設置してい
る。第一の電極の外周囲とは第一の電極の外周部すべて
取り囲むか或いは外周の一部分を囲ったものを指す。１
０５は補助電極１０４の裏面を示しており、１０６は補
助電極１０４の表面を示している。補助電極１０４は補
助電極の裏面１０５および補助電極の表面１０６にプラ
ズマを励起することを目的に設置されている。
【００１２】図２は本発明のプラズマプロセス装置を印
加する磁場のＮ極上方から見た俯瞰図である。２０１は
基体、２０２は第一の電極、２０３は補助電極である。
２０４は補助電極の表面から補助電極の裏面への電子の
ドリフトであり、２０５は補助電極の裏面から補助電極
の表面への電子のドリフトを示す。２０６は補助電極の
裏面での電子のドリフトを示し、２０７は基体の表面及
び補助電極の表面での電子のドリフトを示す。また、２
０４、２０５、２０６および２０７に示される電子のド
リフトは磁場又は磁場とプラズマと基体及び補助電極の
間に発生するシース電界との相互作用で発生する。
加する磁場のＮ極上方から見た俯瞰図である。２０１は
基体、２０２は第一の電極、２０３は補助電極である。
２０４は補助電極の表面から補助電極の裏面への電子の
ドリフトであり、２０５は補助電極の裏面から補助電極
の表面への電子のドリフトを示す。２０６は補助電極の
裏面での電子のドリフトを示し、２０７は基体の表面及
び補助電極の表面での電子のドリフトを示す。また、２
０４、２０５、２０６および２０７に示される電子のド
リフトは磁場又は磁場とプラズマと基体及び補助電極の
間に発生するシース電界との相互作用で発生する。
【００１３】従来のマグネトロンプラズマ装置では２０
４、２０５及び２０６の電子のドリフトがほとんど存在
せず、２０７の電子のドリフトだけ存在するため、プラ
ズマ中の電子がＷ極に偏り、プラズマが不均一になって
しまう。
４、２０５及び２０６の電子のドリフトがほとんど存在
せず、２０７の電子のドリフトだけ存在するため、プラ
ズマ中の電子がＷ極に偏り、プラズマが不均一になって
しまう。
【００１４】本発明では基体表面および補助電極で発生
した電子は、基体の表面および補助電極表面で発生した
電子のドリフト２０７、補助電極の表面から補助電極の
裏面への電子のドリフト２０５、補助電極の裏面での電
子のドリフト２０６、補助電極の裏面から補助電極の表
面のドリフト２０４および拡散により流動を起こす。こ
の電子の流動によりプラズマ中の電子が印加された磁場
のある方向に偏ることがないため、プラズマ全体の均一
化が可能となる。
した電子は、基体の表面および補助電極表面で発生した
電子のドリフト２０７、補助電極の表面から補助電極の
裏面への電子のドリフト２０５、補助電極の裏面での電
子のドリフト２０６、補助電極の裏面から補助電極の表
面のドリフト２０４および拡散により流動を起こす。こ
の電子の流動によりプラズマ中の電子が印加された磁場
のある方向に偏ることがないため、プラズマ全体の均一
化が可能となる。
【００１５】
【実施例２】本例では、図３に示したプラズマエッチン
グ装置を用い、補助電極を設置した場合に表面から裏面
及び補助電極の裏面から表面にドリフトを発生させた場
合と補助電極を設置しなかった場合の基体上のセルフバ
イアス電位とイオン電流密度を測定及びエッチングを行
った。
グ装置を用い、補助電極を設置した場合に表面から裏面
及び補助電極の裏面から表面にドリフトを発生させた場
合と補助電極を設置しなかった場合の基体上のセルフバ
イアス電位とイオン電流密度を測定及びエッチングを行
った。
【００１６】図３に示すチャンバ３０１はアルミニウム
製であり、３０２は排気手段であり、ターボ分子ポンプ
を用いてチャンバ３０１内部を減圧としている。また、
ガス導入手段３０３によりＣ４Ｆ８、一酸化炭素、酸
素、キセノンを導入し、チャンバ３０１内を所望の圧力
に設定している。ガスの組み合わせはこの限りではな
く、その他の例としてＣ４Ｆ８、一酸化炭素、酸素、ア
ルゴンなどがあるが、Ｃ４Ｆ８、一酸化炭素、酸素、キ
セノンが過度のガスの解離を抑え、エッチング特性の向
上が可能であるため好ましい。第一の電極３０４は整合
回路３０５を介して周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電
源３０６を接続している。高周波電源の周波数はこの限
りではなく、２７．１２ＭＨｚや４０ＭＨｚなどがある
が、酸化膜のエッチングの場合はプラズマのセルフバイ
アス電位の大きくなる１３．５６ＭＨｚ付近の高周波が
好ましい。絶縁膜エッチングにおいては初期段階には高
セルフバイアスになるように設定し、高速にエッチング
を行い、エッチング終了段階には低セルフバイアスにな
るように設定することで、絶縁膜の下地のダメージを低
減することで絶縁膜のエッチングを行うのがより好まし
い。また、第二の電極３０７は接地してある。本例では
第二の電極に平行平板型をもちいたが、マルチターゲッ
ト型、マイクロ波励起型、電子サイクロトロン共鳴型、
誘導結合型などのプラズマ源をそなえていてもよいが、
エッチング特性の向上のためには平行平板型がより好ま
しい。第一の電極３０４の表面にシリコン酸化膜を形成
したシリコンの基体３０８が設置してある。補助電極３
０９は整合回路３１０を介して周波数１００ＭＨｚの高
周波電源３１１が設置してある。３１２は磁場印加手段
であり１２０Ｇａｕｓｓのダイポールリングマグネット
を用いている。
製であり、３０２は排気手段であり、ターボ分子ポンプ
を用いてチャンバ３０１内部を減圧としている。また、
ガス導入手段３０３によりＣ４Ｆ８、一酸化炭素、酸
素、キセノンを導入し、チャンバ３０１内を所望の圧力
に設定している。ガスの組み合わせはこの限りではな
く、その他の例としてＣ４Ｆ８、一酸化炭素、酸素、ア
ルゴンなどがあるが、Ｃ４Ｆ８、一酸化炭素、酸素、キ
セノンが過度のガスの解離を抑え、エッチング特性の向
上が可能であるため好ましい。第一の電極３０４は整合
回路３０５を介して周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電
源３０６を接続している。高周波電源の周波数はこの限
りではなく、２７．１２ＭＨｚや４０ＭＨｚなどがある
が、酸化膜のエッチングの場合はプラズマのセルフバイ
アス電位の大きくなる１３．５６ＭＨｚ付近の高周波が
好ましい。絶縁膜エッチングにおいては初期段階には高
セルフバイアスになるように設定し、高速にエッチング
を行い、エッチング終了段階には低セルフバイアスにな
るように設定することで、絶縁膜の下地のダメージを低
減することで絶縁膜のエッチングを行うのがより好まし
い。また、第二の電極３０７は接地してある。本例では
第二の電極に平行平板型をもちいたが、マルチターゲッ
ト型、マイクロ波励起型、電子サイクロトロン共鳴型、
誘導結合型などのプラズマ源をそなえていてもよいが、
エッチング特性の向上のためには平行平板型がより好ま
しい。第一の電極３０４の表面にシリコン酸化膜を形成
したシリコンの基体３０８が設置してある。補助電極３
０９は整合回路３１０を介して周波数１００ＭＨｚの高
周波電源３１１が設置してある。３１２は磁場印加手段
であり１２０Ｇａｕｓｓのダイポールリングマグネット
を用いている。
【００１７】図４は補助電極３０９を上面から見た平面
図である。本例ではリング状のものを用いたが、図５に
示すようにリングを４分割したものでもかまわないが、
分割した距離５０１は電子のサイクロイド半径以内の２
ｍｍ以内とするのが好ましい。
図である。本例ではリング状のものを用いたが、図５に
示すようにリングを４分割したものでもかまわないが、
分割した距離５０１は電子のサイクロイド半径以内の２
ｍｍ以内とするのが好ましい。
【００１８】図２は第一の電極３０４と補助電極３０９
を印加した磁場のＮ極上方から見た俯瞰図である。図２
に示すように補助電極２０５を第一の電極２０６の外周
囲に設置することで、基体２０７の表面及び補助電極２
０５の表面では印加した磁場のＥ極からＷ極への電子の
ドリフト２０３が発生し、補助電極２０５の裏面では印
加した磁場のＷ極からＥ極へ電子のドリフト２０４が発
生する。また、補助電極２０５のＷ極側では表面から裏
面への電子のドリフト２０１が発生し、補助電極２０５
のＥ極側では裏面から表面への電子ドリフトが発生す
る。この原理によりプラズマ中の電子が偏ることなく流
動を起こすことでプラズマの均一化が可能となる。
を印加した磁場のＮ極上方から見た俯瞰図である。図２
に示すように補助電極２０５を第一の電極２０６の外周
囲に設置することで、基体２０７の表面及び補助電極２
０５の表面では印加した磁場のＥ極からＷ極への電子の
ドリフト２０３が発生し、補助電極２０５の裏面では印
加した磁場のＷ極からＥ極へ電子のドリフト２０４が発
生する。また、補助電極２０５のＷ極側では表面から裏
面への電子のドリフト２０１が発生し、補助電極２０５
のＥ極側では裏面から表面への電子ドリフトが発生す
る。この原理によりプラズマ中の電子が偏ることなく流
動を起こすことでプラズマの均一化が可能となる。
【００１９】図６は本例のプラズマ装置で測定したセル
フバイアス電位を示す。補助電極を設置した場合としな
い場合について測定を行ったが、補助電極がない場合は
通常のマグネトロンプラズマ装置の場合を同等である。
補助電極がない場合はセルフバイアスが基体上で２０Ｖ
の電位差が発生しているが、補助電極を第一の電極の外
周囲に設置することで２Ｖにすることができる。
フバイアス電位を示す。補助電極を設置した場合としな
い場合について測定を行ったが、補助電極がない場合は
通常のマグネトロンプラズマ装置の場合を同等である。
補助電極がない場合はセルフバイアスが基体上で２０Ｖ
の電位差が発生しているが、補助電極を第一の電極の外
周囲に設置することで２Ｖにすることができる。
【００２０】図７は本例のプラズマ装置で測定したイオ
ン電流密度を示す。補助電極がない場合はイオン電流密
度が基体上のＥ極側でイオン電流密度が低下している
が、補助電極を第一の電極の外周囲に設置することで、
均一なイオン電流密度を基体上で実現している。
ン電流密度を示す。補助電極がない場合はイオン電流密
度が基体上のＥ極側でイオン電流密度が低下している
が、補助電極を第一の電極の外周囲に設置することで、
均一なイオン電流密度を基体上で実現している。
【００２１】さらに、本実施例のプラズマエッチング装
置を用いて、チャンバー内の圧力をＣ４Ｆ８、一酸化炭
素、酸素、キセノンの混合ガスにより５Ｐａに設定し、
表面シリコン酸化膜を１．６μｍ形成した直径２００ｍ
ｍのシリコン基体のエッチングを行い、第一の電極に接
続した高周波電力を１５００Ｗ、補助電極に接続した高
周波電力を２００Ｗの条件において±２％のエッチング
速度の均一性を得た。
置を用いて、チャンバー内の圧力をＣ４Ｆ８、一酸化炭
素、酸素、キセノンの混合ガスにより５Ｐａに設定し、
表面シリコン酸化膜を１．６μｍ形成した直径２００ｍ
ｍのシリコン基体のエッチングを行い、第一の電極に接
続した高周波電力を１５００Ｗ、補助電極に接続した高
周波電力を２００Ｗの条件において±２％のエッチング
速度の均一性を得た。
【００２２】
【実施例３】本例では、図８に示したプラズマスパッタ
成膜装置に適応した場合を示している。
成膜装置に適応した場合を示している。
【００２３】図２に示すチャンバ８０１はアルミニウム
製であり、内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内面とするのが好ましい。８０
２は排気手段であり、ターボ分子ポンプを用いてチャン
バ８０１内部を減圧としている。また、ガス導入手段８
０３によりアルゴンガスを導入し、チャンバ８０１内を
所望の圧力に設定している。使用するガスはこの限りで
はなく、その他の例としてキセノンやクリプトンと酸素
の混合ガスなどがあるが、銅スパッタ成膜用にはアルゴ
ンガスが好ましい。第一の電極８０４は整合回路８０５
介して周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電源８０６を接
続している。高周波電源の周波数はこの限りではなく、
２７．１２ＭＨｚや４０ＭＨｚなどがあるが、スパッタ
にはターゲット表面に発生するセルフバイアス電位が大
きくなる１３．５６ＭＨｚ付近の高周波が好ましい。第
一の電極の表面に銅ターゲットの基体８０７が設置して
ある。本例では銅製のターゲットを設置したが、この材
料に限定されるわけではなく、成膜したい材料をターゲ
ットとして設置すればよい。補助電極８０８は整合回路
８０９を介して周波数１００ＭＨｚの高周波電源８１０
が設置してある。８１１は磁場印加手段であり１２０Ｇ
ａｕｓｓのダイポールリングマグネットを用いている。
また、第一の電極と対向する位置に第二の電極８１２が
設置してあり、表面にシリコン酸化膜を形成したシリコ
ンの基体８１３が設置してある。また第二の電極８１２
は整合回路８１４を介して周波数４０ＭＨｚの高周波電
源８１５を接続している。高周波電源の周波数はこの限
りではなく、１３．５６ＭＨｚや２７．１２ＭＨｚなど
があるが、シリコンの基体に照射するイオンの量を増加
し、発生するセルフバイアス電位を低下させるため高い
周波数が好ましい。
製であり、内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内面とするのが好ましい。８０
２は排気手段であり、ターボ分子ポンプを用いてチャン
バ８０１内部を減圧としている。また、ガス導入手段８
０３によりアルゴンガスを導入し、チャンバ８０１内を
所望の圧力に設定している。使用するガスはこの限りで
はなく、その他の例としてキセノンやクリプトンと酸素
の混合ガスなどがあるが、銅スパッタ成膜用にはアルゴ
ンガスが好ましい。第一の電極８０４は整合回路８０５
介して周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電源８０６を接
続している。高周波電源の周波数はこの限りではなく、
２７．１２ＭＨｚや４０ＭＨｚなどがあるが、スパッタ
にはターゲット表面に発生するセルフバイアス電位が大
きくなる１３．５６ＭＨｚ付近の高周波が好ましい。第
一の電極の表面に銅ターゲットの基体８０７が設置して
ある。本例では銅製のターゲットを設置したが、この材
料に限定されるわけではなく、成膜したい材料をターゲ
ットとして設置すればよい。補助電極８０８は整合回路
８０９を介して周波数１００ＭＨｚの高周波電源８１０
が設置してある。８１１は磁場印加手段であり１２０Ｇ
ａｕｓｓのダイポールリングマグネットを用いている。
また、第一の電極と対向する位置に第二の電極８１２が
設置してあり、表面にシリコン酸化膜を形成したシリコ
ンの基体８１３が設置してある。また第二の電極８１２
は整合回路８１４を介して周波数４０ＭＨｚの高周波電
源８１５を接続している。高周波電源の周波数はこの限
りではなく、１３．５６ＭＨｚや２７．１２ＭＨｚなど
があるが、シリコンの基体に照射するイオンの量を増加
し、発生するセルフバイアス電位を低下させるため高い
周波数が好ましい。
【００２４】本実施例のスパッタ装置を用いて、チャン
バー内の圧力をアルゴンのガスをにより０．１Ｐａに設
定し、第一の電極に接続した高周波電力を１５００Ｗ、
補助電極に接続した高周波電力を２００Ｗの条件におい
て銅のスパッタ成膜を行った結果、全く応力のない、膜
厚均一性±２％及び抵抗率が２．７６μΩ・ｃｍの銅薄
膜を得た。
バー内の圧力をアルゴンのガスをにより０．１Ｐａに設
定し、第一の電極に接続した高周波電力を１５００Ｗ、
補助電極に接続した高周波電力を２００Ｗの条件におい
て銅のスパッタ成膜を行った結果、全く応力のない、膜
厚均一性±２％及び抵抗率が２．７６μΩ・ｃｍの銅薄
膜を得た。
【００２５】
【実施例４】本例では、図３に示した平行平板型プラズ
マエッチング装置を用い、補助電極の表面を絶縁体で覆
った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。
マエッチング装置を用い、補助電極の表面を絶縁体で覆
った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。
【００２６】図９は補助電極の断面図である。９０１は
補助電極であり、９０１は絶縁体である。本例では絶縁
体としてＡｌＮを用いたがこの材料に限られるわけでは
なく、石英、アルミナ、テフロン、ポリイミドなどでも
よいが、熱伝導率およびプラズマ耐性の高いＡｌＮが好
ましい。
補助電極であり、９０１は絶縁体である。本例では絶縁
体としてＡｌＮを用いたがこの材料に限られるわけでは
なく、石英、アルミナ、テフロン、ポリイミドなどでも
よいが、熱伝導率およびプラズマ耐性の高いＡｌＮが好
ましい。
【００２７】その他の点は実施例１と同様である。
【００２８】図１０は補助電極の表面を絶縁体で覆った
場合と覆わない場合、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。
場合と覆わない場合、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。
【００２９】補助電極の表面を絶縁体で覆わなかった場
合、セルフバイアス電位を均一にできる補助電極に印加
する高周波電力は２００Ｗであったが、絶縁体で覆った
場合は１００Ｗであった。
合、セルフバイアス電位を均一にできる補助電極に印加
する高周波電力は２００Ｗであったが、絶縁体で覆った
場合は１００Ｗであった。
【００３０】さらに、本実施例のプラズマエッチング装
置を用いて、チャンバー内の圧力をＣ４Ｆ８、一酸化炭
素、酸素、キセノンの混合ガスにより５Ｐａに設定し、
表面シリコン酸化膜を１．６μｍ形成した直径２００ｍ
ｍのシリコン基体のエッチングを行い、第一の電極に接
続した高周波電力を１５００Ｗ、補助電極に接続した高
周波電力を１００Ｗの条件において±２％のエッチング
速度の均一性を得た。
置を用いて、チャンバー内の圧力をＣ４Ｆ８、一酸化炭
素、酸素、キセノンの混合ガスにより５Ｐａに設定し、
表面シリコン酸化膜を１．６μｍ形成した直径２００ｍ
ｍのシリコン基体のエッチングを行い、第一の電極に接
続した高周波電力を１５００Ｗ、補助電極に接続した高
周波電力を１００Ｗの条件において±２％のエッチング
速度の均一性を得た。
【００３１】補助電極の裏面に効率的にプラズマを励起
することで、より少ない高周波電力でセルフバイアス電
位を均一化し、均一なエッチングすることが可能であ
る。
することで、より少ない高周波電力でセルフバイアス電
位を均一化し、均一なエッチングすることが可能であ
る。
【００３２】
【実施例５】本例では、図４に示した平行平板型プラズ
マエッチング装置を用い、補助電極に第一の電極の高周
波電力と同じ周波数の１３．５６ＭＨｚで位相を０°か
ら１８０°まで変化させた高周波電力を印加した場合の
チャンバー内壁の消耗率を測定した。
マエッチング装置を用い、補助電極に第一の電極の高周
波電力と同じ周波数の１３．５６ＭＨｚで位相を０°か
ら１８０°まで変化させた高周波電力を印加した場合の
チャンバー内壁の消耗率を測定した。
【００３３】他の点は実施例１と同様である。
【００３４】図１１は、チャンバ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、チャンバ内壁の厚さの変化を
測定した。１３．５６ＭＨｚを同位相の０°で印加した
場合では厚みが３０μｍ減少し、逆位相の１８０°で印
加した場合は７μｍ減少した。
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、チャンバ内壁の厚さの変化を
測定した。１３．５６ＭＨｚを同位相の０°で印加した
場合では厚みが３０μｍ減少し、逆位相の１８０°で印
加した場合は７μｍ減少した。
【００３５】さらに、本実施例のプラズマエッチング装
置を用いて、チャンバー内の圧力をＣ４Ｆ８、一酸化炭
素、酸素、キセノンの混合ガスにより５Ｐａに設定し、
表面シリコン酸化膜を１．６μｍ形成した直径２００ｍ
ｍのシリコン基体のエッチングを３００回試行しは場
合、チャンバー壁の消耗は７μｍであり、従来のエッチ
ング装置の５０μｍよりも７分の１であった。
置を用いて、チャンバー内の圧力をＣ４Ｆ８、一酸化炭
素、酸素、キセノンの混合ガスにより５Ｐａに設定し、
表面シリコン酸化膜を１．６μｍ形成した直径２００ｍ
ｍのシリコン基体のエッチングを３００回試行しは場
合、チャンバー壁の消耗は７μｍであり、従来のエッチ
ング装置の５０μｍよりも７分の１であった。
【００３６】この結果から、第一の電極と同じ周波数で
異なる位相の高周波電力を補助電極に印加することでプ
ラズマ電位が低くなるため、チャンバー内壁がスパッタ
されるを抑えることができ、逆位相の時もっともチャン
バー壁のスパッタを抑えることができる。
異なる位相の高周波電力を補助電極に印加することでプ
ラズマ電位が低くなるため、チャンバー内壁がスパッタ
されるを抑えることができ、逆位相の時もっともチャン
バー壁のスパッタを抑えることができる。
【００３７】
【実施例６】本例では補助電極に第一の電極に印加する
１３．５６ＭＨｚの高周波電力よりも高い周波数である
１００ＭＨｚ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。他の点は実施例４と同様である。本
例では１３．５６ＭＨｚと１００ＭＨｚの高周波電力を
用いたがこの組み合わせに限定されるわけではなく、第
一の電極に２７ＭＨｚ、補助電極に６０ＭＨｚなどの組
み合わせ及び第一の電極に４０ＭＨｚ、補助電極に８０
ＭＨｚやその他の組み合わせでもよいが、補助電極に印
加する高周波の周波数は高いほうが好ましい。
１３．５６ＭＨｚの高周波電力よりも高い周波数である
１００ＭＨｚ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。他の点は実施例４と同様である。本
例では１３．５６ＭＨｚと１００ＭＨｚの高周波電力を
用いたがこの組み合わせに限定されるわけではなく、第
一の電極に２７ＭＨｚ、補助電極に６０ＭＨｚなどの組
み合わせ及び第一の電極に４０ＭＨｚ、補助電極に８０
ＭＨｚやその他の組み合わせでもよいが、補助電極に印
加する高周波の周波数は高いほうが好ましい。
【００３８】図１２に示すように、補助電極に接続され
た高周波電源の周波数を高めることによって、補助電極
に発生するセルフバイアス電圧を低く抑えることがで
き、補助電極のスパッタによる消耗を抑えることができ
る。
た高周波電源の周波数を高めることによって、補助電極
に発生するセルフバイアス電圧を低く抑えることがで
き、補助電極のスパッタによる消耗を抑えることができ
る。
【００３９】さらに、本実施例のプラズマエッチング装
置を用いて、チャンバー内の圧力をＣ４Ｆ８、一酸化炭
素、酸素、キセノンの混合ガスにより５Ｐａに設定し、
表面シリコン酸化膜を１．６μｍ形成した直径２００ｍ
ｍのシリコン基体のエッチングを３００回試行した場
合、補助電極の消耗は５ｍｍであり、従来のエッチング
装置の６５ｍｍと比較して１３分の１に低減した。
置を用いて、チャンバー内の圧力をＣ４Ｆ８、一酸化炭
素、酸素、キセノンの混合ガスにより５Ｐａに設定し、
表面シリコン酸化膜を１．６μｍ形成した直径２００ｍ
ｍのシリコン基体のエッチングを３００回試行した場
合、補助電極の消耗は５ｍｍであり、従来のエッチング
装置の６５ｍｍと比較して１３分の１に低減した。
【００４０】
【実施例７】本例は第一の電極の表面と補助電極の表面
の高さによって、セルフバイアス電位をもっとも均一に
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。
の高さによって、セルフバイアス電位をもっとも均一に
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。
【００４１】他の点は実施例１と同様である。
【００４２】図１３は第一の電極の上面と補助電極の上
面の高さによって、セルフバイアス電位を均一にできる
補助電極に印加する高周波電力を調べたものである。
面の高さによって、セルフバイアス電位を均一にできる
補助電極に印加する高周波電力を調べたものである。
【００４３】高さが等しい場合は、セルフバイアス電位
を均一にできる補助電極に印加する高周波電極は１００
Ｗであったが、高さに５０ｍｍ異なる場合は、３００Ｗ
であった。
を均一にできる補助電極に印加する高周波電極は１００
Ｗであったが、高さに５０ｍｍ異なる場合は、３００Ｗ
であった。
【００４４】図１４に示すように、補助電極１４０１の
表面で発生する電子ドリフト１４０４が第一の電極１４
０２で消滅および基体１４０３の表面で発生する電子ド
リフト１４０５が補助電極１４０１に衝突して消滅する
のを防ぐため、電子ドリフトのサイクロイド半径よりも
小さい必要がある。
表面で発生する電子ドリフト１４０４が第一の電極１４
０２で消滅および基体１４０３の表面で発生する電子ド
リフト１４０５が補助電極１４０１に衝突して消滅する
のを防ぐため、電子ドリフトのサイクロイド半径よりも
小さい必要がある。
【００４５】補助電極１４０１の表面を基体１４０３の
表面と等しい高さ又は２ｍｍ以内にすることによって、
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。
表面と等しい高さ又は２ｍｍ以内にすることによって、
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。
【００４６】さらに、本実施例のプラズマエッチング装
置を用いて、チャンバー内の圧力をＣ４Ｆ８、一酸化炭
素、酸素、キセノンの混合ガスにより５Ｐａに設定し、
表面シリコン酸化膜を１．６μｍ形成した直径２００ｍ
ｍのシリコン基体のエッチングを行い、第一の電極に接
続した高周波電力を１５００Ｗ、補助電極に接続した高
周波電力を１００Ｗの条件において±２％のエッチング
速度の均一性を得た。
置を用いて、チャンバー内の圧力をＣ４Ｆ８、一酸化炭
素、酸素、キセノンの混合ガスにより５Ｐａに設定し、
表面シリコン酸化膜を１．６μｍ形成した直径２００ｍ
ｍのシリコン基体のエッチングを行い、第一の電極に接
続した高周波電力を１５００Ｗ、補助電極に接続した高
周波電力を１００Ｗの条件において±２％のエッチング
速度の均一性を得た。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
上部電極の形状および距離と全く独立に、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で、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装置を及びそれ
らを用いたプロセスが可能となる。
上部電極の形状および距離と全く独立に、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で、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装置を及びそれ
らを用いたプロセスが可能となる。
【００４８】また、本プラズマプロセス装置の補助電極
の表面を絶縁体で覆うことで高周波電力効率の高いプラ
ズマプロセス装置が実現できる。
の表面を絶縁体で覆うことで高周波電力効率の高いプラ
ズマプロセス装置が実現できる。
【００４９】さらに、第一の電極に載置した基体の表面
と補助電極の表面の高さが等しいあるいは±２ｍｍ以内
とすることで高周波電力効率の高いプラズマプロセス装
置が実現できる。
と補助電極の表面の高さが等しいあるいは±２ｍｍ以内
とすることで高周波電力効率の高いプラズマプロセス装
置が実現できる。
【００５０】磁場の印加手段をダイポールリングマグネ
ットとすることで電力、設置容積、漏洩磁場が少ないプ
ラズマプロセス装置が実現できる。
ットとすることで電力、設置容積、漏洩磁場が少ないプ
ラズマプロセス装置が実現できる。
【００５１】また、第一の電極に印加する高周波の周波
数ｆ１を補助電極に印加する高周波の周波数ｆ２と等し
い周波数で異なる位相とすることでチャンバー壁のスパ
ッタを防止できるプラズマプロセス装置が実現できる。
数ｆ１を補助電極に印加する高周波の周波数ｆ２と等し
い周波数で異なる位相とすることでチャンバー壁のスパ
ッタを防止できるプラズマプロセス装置が実現できる。
【００５２】さらに、第一の電極に印加する高周波の周
波数ｆ１を補助電極に印加する高周波の周波数ｆ２をｆ
２＞ｆ１とすることで補助電極の消耗を抑えることがで
きるプラズマプロセス装置が実現できる。
波数ｆ１を補助電極に印加する高周波の周波数ｆ２をｆ
２＞ｆ１とすることで補助電極の消耗を抑えることがで
きるプラズマプロセス装置が実現できる。
【図１】実施例１に係る、補助電極を設置し、プラズマ
中の電子が補助電極の表面から裏面且つ補助電極の裏面
から表面にドリフトが発生するプラズマプロセス装置の
断面模式図である。
中の電子が補助電極の表面から裏面且つ補助電極の裏面
から表面にドリフトが発生する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、第一の電極及び補助電極を印
加した磁場のＮ極上方から見た俯瞰図である。
加した磁場のＮ極上方から見た俯瞰図である。
【図３】実施例１に係る、補助電極を設置し、プラズマ
中の電子が補助電極の表面から裏面且つ補助電極の裏面
から表面にドリフトが発生するプラズマエッチング装置
の断面模式図である。
中の電子が補助電極の表面から裏面且つ補助電極の裏面
から表面にドリフトが発生するプラズマエッチング装置
の断面模式図である。
【図４】実施例１に係る、補助電極の平面図である。
【図５】実施例１に係る、補助電極を４分割した平面図
である。
である。
【図６】実施例１に係る、基体上におけるプラズマのセ
ルフバイアス電位を測定したグラフである。
ルフバイアス電位を測定したグラフである。
【図７】実施例１に係る、基体上におけるプラズマのイ
オン電流密度を測定したグラフである。
オン電流密度を測定したグラフである。
【図８】実施例２に係る、補助電極を設置し、プラズマ
中の電子が補助電極の表面から裏面且つ補助電極の裏面
から表面にドリフトが発生するプラズマエッチング装置
の断面模式図である。
中の電子が補助電極の表面から裏面且つ補助電極の裏面
から表面にドリフトが発生するプラズマエッチング装置
の断面模式図である。
【図９】実施例３に係る、補助電極の断面図である。
【図１０】実施例３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１１】実施例４に係る、チャンバー壁のスパッタ量
を測定したグラフである。
を測定したグラフである。
【図１２】実施例５に係る、補助電極の消耗量を測定し
たグラフである。
たグラフである。
【図１３】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１４】実施例６に係る、補助電極の高さと電子ドリ
フトの関係を示す側面図である。
フトの関係を示す側面図である。
１０１ 基体 １０２ 第一の電極 １０３ 磁場印加手段 １０４ 補助電極 １０５ 補助電極の表面 ２０１ 基体 ２０２ 第一の電極 ２０３ 補助電極 ２０４ 補助電極の裏面から表面への電子ドリフト ２０５ 補助電極の表面から裏面への電子ドリフト ２０６ 補助電極の裏面における電子ドリフト ２０６ 基体の表面及び補助電極面おける電子ドリフト ３０１ チャンバー ３０２ 排気手段 ３０３ ガス導入手段 ３０４ 第一の電極 ３０５ 整合回路 ３０６ 高周波電源 ３０７ 第二の電極 ３０８ 基体 ３０９ 補助電極 ３１０ 整合回路 ３１１ 高周波電源 ３１２ 磁場印加手段 ５０１ 補助電極の分割間隔 ８０１ チャンバー ８０２ 排気手段 ８０３ ガス導入手段 ８０４ 第一の電極 ８０５ 整合回路 ８０６ 高周波電源 ８０７ 基体 ８０８ 補助電極 ８０９ 整合回路 ８１０ 高周波電源 ８１１ 磁場印加手段 ８１２ 第二の電極 ８１３ 基体 ８１４ 整合回路 ８１５ 高周波電源 ９０１ 補助電極 ９０２ 絶縁体 １４０１ 補助電極 １４０２ 第一の電極 １４０３ 基体 １４０４ 補助電極表面における電子ドリフト １４０５ 基体表面における電子ドリフト
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年２月１６日（２０００．２．１
６）
６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図４】
【図２】
【図３】
【図６】
【図１３】
【図５】
【図７】
【図１１】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１４】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平山 昌樹 宮城県仙台市青葉区荒巻字青葉05 東北大 学大学院工学研究科電子工学科内 (72)発明者 海原 竜 宮城県仙台市青葉区荒巻字青葉05 東北大 学大学院工学研究科電子工学科内 Ｆターム(参考） 5F004 AA01 AA06 BA08 BB11 BB13 BB30 BD05 DA23 DA26 DB02 DB03
Claims (7)
- 【請求項１】プラズマ処理が行われる基体を載置可能な
第一の電極を有し、プラズマ処理が行われる面に対して
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、前記第一の電極の外周囲に補助電極を備え、前記補
助電極の裏面にプラズマを励起し、プラズマ中の電子が
前記補助電極の表面から前記補助電極の裏面且つ前記補
助電極の裏面から前記補助電極の表面にドリフトが発生
することを特徴とするプラズマプロセス装置。 - 【請求項２】前記補助電極の表面が絶縁体で覆われてい
ることを特徴とする請求項１に記載のプラズマプロセス
装置。 - 【請求項３】前記第一の電極に載置した基体の表面と前
記補助電極の表面の高さが等しいか或いは±２ｍｍ以内
であることを特徴とする請求項１〜２のいずれか１項記
載のプラズマプロセス装置。 - 【請求項４】前期磁場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１〜３のいずれか
１項記載のプラズマプロセス装置。 - 【請求項５】前記第一の電極に印加する高周波の周波数
ｆ１と前期補助電極に印加する高周波の周波数ｆ２は等
しい周波数で且つ位相が異なることを特徴とする請求項
１〜４のいずれか１項記載のプラズマプロセス装置。 - 【請求項６】前記第一の電極に印加する高周波の周波数
ｆ１とｆ２＞ｆ１なる周波数ｆ２の高周波を前期補助電
極に印加するすることを特徴とする請求項１〜４記載の
プラズマプロセス装置。 - 【請求項７】プラズマ処理が行われる基体を載置可能な
第一の電極を有し、プラズマ処理が行われる面に対して
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、前記第一の電極の外周囲に補助電極を備え、前記補
助電極の裏面にプラズマを励起し、プラズマ中の電子が
前記補助電極の表面から前記補助電極の裏面且つ前記補
助電極の裏面から前記補助電極の表面にドリフトが発生
することを特徴とするプラズマプロセス装置を用いたプ
ロセス。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37597499A JP2001155899A (ja) | 1999-11-25 | 1999-11-25 | プラズマプロセス装置およびプラズマ装置を用いたプロセス |
| EP00977871A EP1152646A4 (en) | 1999-11-25 | 2000-11-22 | PROCESS AND APPARATUS FOR PLASMA PROCESSING |
| PCT/JP2000/008247 WO2001039559A1 (fr) | 1999-11-25 | 2000-11-22 | Procede et appareil de traitement au plasma |
| KR10-2001-7009277A KR100415795B1 (ko) | 1999-11-25 | 2000-11-22 | 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법 |
| US09/827,307 US20020020497A1 (en) | 1999-11-25 | 2001-04-06 | Plasma processing apparatus and plasma processing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37597499A JP2001155899A (ja) | 1999-11-25 | 1999-11-25 | プラズマプロセス装置およびプラズマ装置を用いたプロセス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001155899A true JP2001155899A (ja) | 2001-06-08 |
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ID=18506369
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP37597499A Pending JP2001155899A (ja) | 1999-11-25 | 1999-11-25 | プラズマプロセス装置およびプラズマ装置を用いたプロセス |
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| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP2001155899A (ja) |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010521051A (ja) * | 2007-03-12 | 2010-06-17 | アイクストロン、アーゲー | 改善された処理能力のための新規なプラズマシステム |
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|---|---|---|---|---|
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| WO2003085716A1 (fr) * | 2002-04-08 | 2003-10-16 | Tokyo Electron Limited | Procede de gravure au plasma et dispositif de gravure au plasma |
| US7615164B2 (en) * | 2004-06-23 | 2009-11-10 | Micron Technology, Inc. | Plasma etching methods and contact opening forming methods |
| US20060270066A1 (en) | 2005-04-25 | 2006-11-30 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Organic transistor, manufacturing method of semiconductor device and organic transistor |
| US8318554B2 (en) * | 2005-04-28 | 2012-11-27 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of forming gate insulating film for thin film transistors using plasma oxidation |
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| US7608490B2 (en) * | 2005-06-02 | 2009-10-27 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| US7820495B2 (en) * | 2005-06-30 | 2010-10-26 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing semiconductor device |
| US7838347B2 (en) * | 2005-08-12 | 2010-11-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device and manufacturing method of display device |
| US7723205B2 (en) * | 2005-09-27 | 2010-05-25 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd | Semiconductor device, manufacturing method thereof, liquid crystal display device, RFID tag, light emitting device, and electronic device |
| US8895388B2 (en) * | 2006-07-21 | 2014-11-25 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing a semiconductor device and a non-volatile semiconductor storage device including the formation of an insulating layer using a plasma treatment |
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| KR102197611B1 (ko) * | 2019-07-15 | 2020-12-31 | 세메스 주식회사 | 기판 처리 시스템 |
| KR102277801B1 (ko) * | 2019-12-12 | 2021-07-14 | 세메스 주식회사 | 기판 처리 장치 |
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|---|---|---|---|---|
| JPS61265820A (ja) * | 1985-05-21 | 1986-11-25 | Anelva Corp | プラズマ処理装置 |
| JPH05109665A (ja) * | 1991-10-15 | 1993-04-30 | Sharp Corp | ドライエツチング装置 |
| US5680013A (en) * | 1994-03-15 | 1997-10-21 | Applied Materials, Inc. | Ceramic protection for heated metal surfaces of plasma processing chamber exposed to chemically aggressive gaseous environment therein and method of protecting such heated metal surfaces |
| DE4443608C1 (de) * | 1994-12-07 | 1996-03-21 | Siemens Ag | Plasmareaktor und Verfahren zu dessen Betrieb |
| US5928427A (en) * | 1994-12-16 | 1999-07-27 | Hwang; Chul-Ju | Apparatus for low pressure chemical vapor deposition |
| US6663713B1 (en) * | 1996-01-08 | 2003-12-16 | Applied Materials Inc. | Method and apparatus for forming a thin polymer layer on an integrated circuit structure |
| TW418461B (en) * | 1997-03-07 | 2001-01-11 | Tokyo Electron Ltd | Plasma etching device |
| JP4066214B2 (ja) * | 1998-07-24 | 2008-03-26 | 財団法人国際科学振興財団 | プラズマプロセス装置 |
| JP2000183038A (ja) * | 1998-12-14 | 2000-06-30 | Hitachi Ltd | プラズマ処理装置 |
| JP3531511B2 (ja) * | 1998-12-22 | 2004-05-31 | 株式会社日立製作所 | プラズマ処理装置 |
-
1999
- 1999-11-25 JP JP37597499A patent/JP2001155899A/ja active Pending
-
2000
- 2000-11-22 KR KR10-2001-7009277A patent/KR100415795B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2000-11-22 EP EP00977871A patent/EP1152646A4/en not_active Withdrawn
- 2000-11-22 WO PCT/JP2000/008247 patent/WO2001039559A1/ja active Application Filing
-
2001
- 2001-04-06 US US09/827,307 patent/US20020020497A1/en not_active Abandoned
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010521051A (ja) * | 2007-03-12 | 2010-06-17 | アイクストロン、アーゲー | 改善された処理能力のための新規なプラズマシステム |
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| EP1152646A1 (en) | 2001-11-07 |
| KR100415795B1 (ko) | 2004-01-31 |
| WO2001039559A1 (fr) | 2001-05-31 |
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