JP2001267296A - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置Info
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- JP2001267296A JP2001267296A JP2000076321A JP2000076321A JP2001267296A JP 2001267296 A JP2001267296 A JP 2001267296A JP 2000076321 A JP2000076321 A JP 2000076321A JP 2000076321 A JP2000076321 A JP 2000076321A JP 2001267296 A JP2001267296 A JP 2001267296A
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- substrate electrode
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明の目的は、チャージングダメージを抑制
し、高精度な表面処理が可能なプラズマ処理装置を提供
することにある。 【解決手段】被処理材１１６に印加する高周波電力を供
給する整合回路を高周波領域で高インピーダンスとなる
よう調整する。 【効果】基板バイアス電流が高調波成分の少ない正弦波
に近い波形となるため、プラズマシースの電圧・電流特
性の非線型性より、基板電極電圧波形が正電圧側で歪
み、平坦化されるため、ゲート酸化膜間電圧が抑制され
る。従って、低ダメージで高精度なエッチング処理が可
能である。
し、高精度な表面処理が可能なプラズマ処理装置を提供
することにある。 【解決手段】被処理材１１６に印加する高周波電力を供
給する整合回路を高周波領域で高インピーダンスとなる
よう調整する。 【効果】基板バイアス電流が高調波成分の少ない正弦波
に近い波形となるため、プラズマシースの電圧・電流特
性の非線型性より、基板電極電圧波形が正電圧側で歪
み、平坦化されるため、ゲート酸化膜間電圧が抑制され
る。従って、低ダメージで高精度なエッチング処理が可
能である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はプラズマ処理装置に
係わり、特にプラズマを用いて半導体素子などの表面処
理を行うのに好適なプラズマ処理装置に関するものであ
る。
係わり、特にプラズマを用いて半導体素子などの表面処
理を行うのに好適なプラズマ処理装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】エッチング処理をプラズマ処理装置を用
いて行う場合、処理ガスを電離し活性化することで処理
の高速化をはかり、また被処理材に高周波バイアス電力
を供給しイオンを垂直に入射させることで、異方性形状
などの高精度エッチング処理を実現している。従来のプ
ラズマ処理装置は特開平9−321031号公報に記載のよう
に、被処理材に高周波電力を供給する整合回路がチャー
ジングダメージに与える影響について配慮することな
く、被処理材の表面処理を行っていた。一般にプラズマ
中では、「半導体プロセスにおけるチャージングダメー
ジ」中村守孝編、リアライズ社1996に記載のように、プ
ラズマ中の不均一などの影響により、被処理材に電位分
布が形成され、チャージングダメージを発生させる可能
性がある。
いて行う場合、処理ガスを電離し活性化することで処理
の高速化をはかり、また被処理材に高周波バイアス電力
を供給しイオンを垂直に入射させることで、異方性形状
などの高精度エッチング処理を実現している。従来のプ
ラズマ処理装置は特開平9−321031号公報に記載のよう
に、被処理材に高周波電力を供給する整合回路がチャー
ジングダメージに与える影響について配慮することな
く、被処理材の表面処理を行っていた。一般にプラズマ
中では、「半導体プロセスにおけるチャージングダメー
ジ」中村守孝編、リアライズ社1996に記載のように、プ
ラズマ中の不均一などの影響により、被処理材に電位分
布が形成され、チャージングダメージを発生させる可能
性がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】半導体集積回路の集積
度が高まるにつれ、例えば半導体素子の代表的な一例で
あるＭＯＳ(Metal Oxide Semiconductor) トランジスタ
のゲート酸化膜が薄膜化し、ゲート酸化膜が絶縁破壊す
る（チャージングダメージ）問題が深刻になりつつあ
る。また被処理基板を大面積化しスループットを向上す
るため、直径３００mmの基板が用いられる見込みであ
り、大面積の被処理材基板用で、チャージングダメージ
の発生しない半導体製造装置を提供する必要がある。
度が高まるにつれ、例えば半導体素子の代表的な一例で
あるＭＯＳ(Metal Oxide Semiconductor) トランジスタ
のゲート酸化膜が薄膜化し、ゲート酸化膜が絶縁破壊す
る（チャージングダメージ）問題が深刻になりつつあ
る。また被処理基板を大面積化しスループットを向上す
るため、直径３００mmの基板が用いられる見込みであ
り、大面積の被処理材基板用で、チャージングダメージ
の発生しない半導体製造装置を提供する必要がある。
【０００４】本発明の目的は、チャージングダメージを
抑制し、高精度な表面処理が可能なプラズマ処理装置を
提供することにある。
抑制し、高精度な表面処理が可能なプラズマ処理装置を
提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のプラズマ処理装
置では、被処理材に印加する高周波電力を伝送する整合
回路を最適化することにより、プラズマ特性の面内分布
に起因する被処理材面内の電位分布を低く押さえ、チャ
ージングダメージの発生を抑制する。このことにより、
高精度なエッチング処理が可能である。
置では、被処理材に印加する高周波電力を伝送する整合
回路を最適化することにより、プラズマ特性の面内分布
に起因する被処理材面内の電位分布を低く押さえ、チャ
ージングダメージの発生を抑制する。このことにより、
高精度なエッチング処理が可能である。
【０００６】
【発明の実施の形態】［実施例１］以下、本発明の第1
の実施例を図1から図５を用いて説明する。図1は、本発
明を適用するプラズマ処理装置の一実施例であるエッチ
ング装置の縦断面図である。
の実施例を図1から図５を用いて説明する。図1は、本発
明を適用するプラズマ処理装置の一実施例であるエッチ
ング装置の縦断面図である。
【０００７】図１において、上部が開放された真空容器
１０１の上部に処理容器１０４，誘電体窓１０２(例え
ば石英製)，上部電極１０３(例えばＳｉ製)を設置，密
封することにより処理室１２０を形成する。上部電極１
０３はエッチングガスを流すための多孔構造となってお
りガス供給装置１０７に接続されている。また真空容器
１０１には真空排気口１０６を介して真空排気装置（図
示省略）が接続されている。上部電極１０３上部には同
軸線路１１１，整合器１１０ａ，整合器１１０ｂ，フィ
ルター１０９，１１３を介して高周波電源１０８（例え
ば周波数４５０ＭＨｚ）、アンテナバイアス電源１１２
（例えば周波数１３.５６ＭＨｚ ）が接続されている。
また、被処理材１１６を載置可能な基板電極１１５は真
空容器１０１下部に設置され、整合器１１８を介して基
板バイアス電源１１７（例えば周波数８００ｋＨｚ）に
接続されている。また被処理材１１６を静電的に吸着さ
せるために静電チャック電源１２１が基板電極１１５に
接続されている。
１０１の上部に処理容器１０４，誘電体窓１０２(例え
ば石英製)，上部電極１０３(例えばＳｉ製)を設置，密
封することにより処理室１２０を形成する。上部電極１
０３はエッチングガスを流すための多孔構造となってお
りガス供給装置１０７に接続されている。また真空容器
１０１には真空排気口１０６を介して真空排気装置（図
示省略）が接続されている。上部電極１０３上部には同
軸線路１１１，整合器１１０ａ，整合器１１０ｂ，フィ
ルター１０９，１１３を介して高周波電源１０８（例え
ば周波数４５０ＭＨｚ）、アンテナバイアス電源１１２
（例えば周波数１３.５６ＭＨｚ ）が接続されている。
また、被処理材１１６を載置可能な基板電極１１５は真
空容器１０１下部に設置され、整合器１１８を介して基
板バイアス電源１１７（例えば周波数８００ｋＨｚ）に
接続されている。また被処理材１１６を静電的に吸着さ
せるために静電チャック電源１２１が基板電極１１５に
接続されている。
【０００８】上記のように構成された装置において処理
室１２０内部を真空排気装置（図示省略）により減圧し
た後、ガス供給装置１０７によりエッチングガスを処理
室１２０内に導入し所望の圧力に調整する。高周波電源
１０８より発振された例えば周波数４５０ＭＨｚの高周
波電力は同軸線路１１１を伝播し、上部電極１０３およ
び誘電体窓１０２を介して処理室１２０内に導入され、
磁場発生用コイル１１４（例えばソレノイドコイル）に
より形成された磁場との相互作用により、処理室１２０
内に高密度プラズマを生成する。特に電子サイクロトロ
ン共鳴を起こす磁場強度（例えば１６０Ｇ）を処理室内
に形成した場合、効率良く高密度プラズマを生成するこ
とができる。また、アンテナバイアス電源１１２より例
えば周波数１３.５６ＭＨｚ の高周波電力が同軸線路１
１１を介して上部電極１０３に供給される。また基板電
極１１５に載置された被処理材１１６は、基板バイアス
電源１１７より高周波電力（例えば周波数８００ｋＨ
ｚ）が供給され、表面処理（例えばエッチング処理）さ
れる。
室１２０内部を真空排気装置（図示省略）により減圧し
た後、ガス供給装置１０７によりエッチングガスを処理
室１２０内に導入し所望の圧力に調整する。高周波電源
１０８より発振された例えば周波数４５０ＭＨｚの高周
波電力は同軸線路１１１を伝播し、上部電極１０３およ
び誘電体窓１０２を介して処理室１２０内に導入され、
磁場発生用コイル１１４（例えばソレノイドコイル）に
より形成された磁場との相互作用により、処理室１２０
内に高密度プラズマを生成する。特に電子サイクロトロ
ン共鳴を起こす磁場強度（例えば１６０Ｇ）を処理室内
に形成した場合、効率良く高密度プラズマを生成するこ
とができる。また、アンテナバイアス電源１１２より例
えば周波数１３.５６ＭＨｚ の高周波電力が同軸線路１
１１を介して上部電極１０３に供給される。また基板電
極１１５に載置された被処理材１１６は、基板バイアス
電源１１７より高周波電力（例えば周波数８００ｋＨ
ｚ）が供給され、表面処理（例えばエッチング処理）さ
れる。
【０００９】一般にプラズマ中では、プラズマ特性の面
内不均一などの影響により、被処理材に電位分布が形成
され、チャージングダメージを発生させる可能性があ
る。しかし本実施例の場合、整合器１１８の回路を最適
化することにより、被処理材の電位分布を低減しチャー
ジングダメージの発生を低減することができる。図２に
チャージングダメージを低減することが可能な整合器回
路の周波数特性図を示す。図２（１）に、電源の内部イ
ンピーダンスを５０Ωとし、プラズマ側から見た整合器
のインピーダンスの周波数特性を示す。縦軸，横軸とも
に対数目盛である。図中実線が低ダメージ化に効果のあ
る整合器を用いた場合のプラズマ側から見たインピーダ
ンスの周波数特性２０２であり、破線が従来の整合器を
用いた場合のプラズマ側から見たインピーダンスの周波
数特性２０３である。低ダメージ化に効果のある整合器
は、印加するバイアス周波数よりも高周波数領域におい
て高インピーダンスであるためチャージングダメージを
低減することが可能である。また、図２（２）は縦軸に
インピーダンスの位相、横軸に対数目盛で周波数を示
す。図中、実線が低ダメージ化に効果がある整合器を用
いた場合２０５で、破線が従来の整合器を用いた場合２
０４である。位相が高周波数領域で＋９０度となる場
合、つまりインダクタンス成分が大きい場合にチャージ
ングダメージを低減することが可能である。
内不均一などの影響により、被処理材に電位分布が形成
され、チャージングダメージを発生させる可能性があ
る。しかし本実施例の場合、整合器１１８の回路を最適
化することにより、被処理材の電位分布を低減しチャー
ジングダメージの発生を低減することができる。図２に
チャージングダメージを低減することが可能な整合器回
路の周波数特性図を示す。図２（１）に、電源の内部イ
ンピーダンスを５０Ωとし、プラズマ側から見た整合器
のインピーダンスの周波数特性を示す。縦軸，横軸とも
に対数目盛である。図中実線が低ダメージ化に効果のあ
る整合器を用いた場合のプラズマ側から見たインピーダ
ンスの周波数特性２０２であり、破線が従来の整合器を
用いた場合のプラズマ側から見たインピーダンスの周波
数特性２０３である。低ダメージ化に効果のある整合器
は、印加するバイアス周波数よりも高周波数領域におい
て高インピーダンスであるためチャージングダメージを
低減することが可能である。また、図２（２）は縦軸に
インピーダンスの位相、横軸に対数目盛で周波数を示
す。図中、実線が低ダメージ化に効果がある整合器を用
いた場合２０５で、破線が従来の整合器を用いた場合２
０４である。位相が高周波数領域で＋９０度となる場
合、つまりインダクタンス成分が大きい場合にチャージ
ングダメージを低減することが可能である。
【００１０】図３に低ダメージ化に効果のある整合器を
用いた場合３０２，３０４（図中実線）と従来の整合器
を用いた場合（３０１，３０３）の基板電極１１５の電
圧・電流波形を示す。図３（１）は縦軸が基板電極１１
５の電圧で横軸が時間である。低ダメージ化に効果のあ
る整合器を用いた場合３０２、正の電圧側で電圧波形が
歪んでいるのに対し、従来の整合器を用いた場合の電圧
波形３０１は正弦波的である。次に図３（２）は縦軸が
基板電極１１５の電流で横軸が時間である。低ダメージ
化に効果のある整合器を用いた場合の電流波形３０４が
正弦波的であるのに対し、従来の整合器を用いた場合の
電流波形３０３は、歪みが大きい。これはプラズマシー
スの非線型性により生じる、基板バイアス電源１１７よ
り被処理材１１６に供給される高周波電力の周波数の高
調波成分が、整合器１１８を介して遮断されているか否
かによる相違である。従って、低ダメージ化に効果のあ
る高周波領域でのインピーダンスが高いような整合器を
用いることにより、基板電極電流の高調波成分を遮断し
正弦波的にすることにより、プラズマシースの電圧・電
流特性の非線型性より、基板電極電圧の正の電圧側での
電圧が歪み、平坦化される。そのためプラズマ特性の面
内分布に起因するプラズマシース特性の面内分布の影響
が低減されるため、チャージングダメージ発生と正の相
関のあるゲート酸化膜間電圧が低減される。その結果、
低ダメージで高精度なエッチング処理が可能であるとい
う効果がある。
用いた場合３０２，３０４（図中実線）と従来の整合器
を用いた場合（３０１，３０３）の基板電極１１５の電
圧・電流波形を示す。図３（１）は縦軸が基板電極１１
５の電圧で横軸が時間である。低ダメージ化に効果のあ
る整合器を用いた場合３０２、正の電圧側で電圧波形が
歪んでいるのに対し、従来の整合器を用いた場合の電圧
波形３０１は正弦波的である。次に図３（２）は縦軸が
基板電極１１５の電流で横軸が時間である。低ダメージ
化に効果のある整合器を用いた場合の電流波形３０４が
正弦波的であるのに対し、従来の整合器を用いた場合の
電流波形３０３は、歪みが大きい。これはプラズマシー
スの非線型性により生じる、基板バイアス電源１１７よ
り被処理材１１６に供給される高周波電力の周波数の高
調波成分が、整合器１１８を介して遮断されているか否
かによる相違である。従って、低ダメージ化に効果のあ
る高周波領域でのインピーダンスが高いような整合器を
用いることにより、基板電極電流の高調波成分を遮断し
正弦波的にすることにより、プラズマシースの電圧・電
流特性の非線型性より、基板電極電圧の正の電圧側での
電圧が歪み、平坦化される。そのためプラズマ特性の面
内分布に起因するプラズマシース特性の面内分布の影響
が低減されるため、チャージングダメージ発生と正の相
関のあるゲート酸化膜間電圧が低減される。その結果、
低ダメージで高精度なエッチング処理が可能であるとい
う効果がある。
【００１１】また、図２に示すような周波数特性を持つ
整合回路の一例を図４に示す。いずれもインダクタとコ
ンデンサを組み合わせた回路構成となっている。整合器
401,４０２はダメージ低減に効果があり、整合器４０
３，４０４はダメージ低減に効果がない従来の整合器で
ある。ダメージ低減に効果がある整合器４０１，４０２
のように高周波数側で高インピーダンスの特性を示すの
は、整合器内のアクティブラインに設置されているイン
ダクターよりも負荷側に、該インダクターよりもインピ
ーダンスが小さい素子（例えばコンデンサ）をアクティ
ブラインとグランドライン間に設置しない場合である。
整合回路の一例を図４に示す。いずれもインダクタとコ
ンデンサを組み合わせた回路構成となっている。整合器
401,４０２はダメージ低減に効果があり、整合器４０
３，４０４はダメージ低減に効果がない従来の整合器で
ある。ダメージ低減に効果がある整合器４０１，４０２
のように高周波数側で高インピーダンスの特性を示すの
は、整合器内のアクティブラインに設置されているイン
ダクターよりも負荷側に、該インダクターよりもインピ
ーダンスが小さい素子（例えばコンデンサ）をアクティ
ブラインとグランドライン間に設置しない場合である。
【００１２】また、図５（１）にチャージングダメージ
に関係するゲート酸化膜間電圧と基板に印加するバイア
スのピーク・トゥ・ピーク（peak-to-peak）電圧Ｖppと
の関係を示す。図中破線が高周波領域でのインピーダン
スが低い整合回路を用いた場合５０１であり、実線が高
周波領域でのインピーダンスが高い整合回路を用いた場
合５０２である。Ｖppが２５０Ｖ程度までは両者の間に
大きな差は見られないが、Ｖppを増加させるとともに、
高周波領域でのインピーダンスが高い整合回路を用いた
場合の方がゲート酸化膜間電圧が低減されている。これ
はＶppが増加するとともに、プラズマシース特性の面内
分布の影響が大きくなるために、高周波領域でのインピ
ーダンスが高い整合回路を用いることにより、効果的に
ゲート酸化膜間電圧を低減することが可能であるためで
ある。図５（２）に電極電流歪率とＶppの相関図を示
す。図中、黒丸が従来の整合器を用いた場合５０３であ
り、白丸がダメージ低減効果のある整合器を用いた場合
５０４である。従来の整合器を用いた場合５０３は、Ｖ
ppを増加させるとともに電極電流歪率が増加するのに対
し、ダメージ低減効果のある整合器を用いた場合５０４
は、Ｖppを増加させても電極電流歪率は０.１以下で、
電極電流波形は正弦波的である。従ってプラズマシース
の電圧・電流特性の非線型性より、正の電圧側が歪み平
坦化され、ダメージ低減に効果がある。従って、低ダメ
ージで高精度なエッチング処理が可能であるという効果
がある。
に関係するゲート酸化膜間電圧と基板に印加するバイア
スのピーク・トゥ・ピーク（peak-to-peak）電圧Ｖppと
の関係を示す。図中破線が高周波領域でのインピーダン
スが低い整合回路を用いた場合５０１であり、実線が高
周波領域でのインピーダンスが高い整合回路を用いた場
合５０２である。Ｖppが２５０Ｖ程度までは両者の間に
大きな差は見られないが、Ｖppを増加させるとともに、
高周波領域でのインピーダンスが高い整合回路を用いた
場合の方がゲート酸化膜間電圧が低減されている。これ
はＶppが増加するとともに、プラズマシース特性の面内
分布の影響が大きくなるために、高周波領域でのインピ
ーダンスが高い整合回路を用いることにより、効果的に
ゲート酸化膜間電圧を低減することが可能であるためで
ある。図５（２）に電極電流歪率とＶppの相関図を示
す。図中、黒丸が従来の整合器を用いた場合５０３であ
り、白丸がダメージ低減効果のある整合器を用いた場合
５０４である。従来の整合器を用いた場合５０３は、Ｖ
ppを増加させるとともに電極電流歪率が増加するのに対
し、ダメージ低減効果のある整合器を用いた場合５０４
は、Ｖppを増加させても電極電流歪率は０.１以下で、
電極電流波形は正弦波的である。従ってプラズマシース
の電圧・電流特性の非線型性より、正の電圧側が歪み平
坦化され、ダメージ低減に効果がある。従って、低ダメ
ージで高精度なエッチング処理が可能であるという効果
がある。
【００１３】［実施例２］本発明の第２の実施例を図６
を用いて説明する。本図において図１と同符号は同一部
材として説明を省略する。本図が図１と異なる点を以下
説明する。上部が開放された処理容器１０４の上部に誘
電体窓６０３を設置し密封し処理室１２０を形成する。
誘電体窓６０３上部には導波管６０２を介し、マグネト
ロン６０１が接続されている。マグネトロン６０１より
発振された例えば２.４５ＧＨｚのマイクロ波は導波管
６０２を伝播し、誘電体窓６０３を介して、処理室１２
０内に導入され、磁場発生用コイル１１４により生成さ
れた例えば８７５Ｇの磁場との相互作用により、効率良
くガスを電離しプラズマを発生させる。第１の実施例と
同様に、印加するバイアス周波数よりも高周波領域での
インピーダンスが高い整合回路を有する整合器１１８を
用いることにより、ゲート酸化膜間電圧を低減すること
ができる。このため低ダメージで高精度なエッチング処
理が可能であるという効果がある。
を用いて説明する。本図において図１と同符号は同一部
材として説明を省略する。本図が図１と異なる点を以下
説明する。上部が開放された処理容器１０４の上部に誘
電体窓６０３を設置し密封し処理室１２０を形成する。
誘電体窓６０３上部には導波管６０２を介し、マグネト
ロン６０１が接続されている。マグネトロン６０１より
発振された例えば２.４５ＧＨｚのマイクロ波は導波管
６０２を伝播し、誘電体窓６０３を介して、処理室１２
０内に導入され、磁場発生用コイル１１４により生成さ
れた例えば８７５Ｇの磁場との相互作用により、効率良
くガスを電離しプラズマを発生させる。第１の実施例と
同様に、印加するバイアス周波数よりも高周波領域での
インピーダンスが高い整合回路を有する整合器１１８を
用いることにより、ゲート酸化膜間電圧を低減すること
ができる。このため低ダメージで高精度なエッチング処
理が可能であるという効果がある。
【００１４】［実施例３］本発明の第３の実施例を図７
を用いて説明する。本図において図１と同符号は同一部
材として説明を省略する。本図が図１と異なる点を以下
説明する。上部が開放された処理容器１０４の上部に誘
電体窓６０３を設置し密封し処理室１２０を形成する。
誘電体窓６０３上部にはループアンテナ７０１が設置さ
れている。またこのループアンテナ７０１は例えば１
３.５６ＭＨｚのアンテナ電源７０２に接続されてい
る。ループアンテナ７０１より誘電体窓６０３を介して
高周波電力が処理室１２０内に供給されプラズマを生成
する。第１の実施例と同様に、印加するバイアス周波数
よりも高周波領域でのインピーダンスが高い整合回路を
有する整合器１１８を用いることにより、ゲート酸化膜
間電圧を低減することができる。このため低ダメージで
高精度なエッチング処理が可能であるという効果があ
る。
を用いて説明する。本図において図１と同符号は同一部
材として説明を省略する。本図が図１と異なる点を以下
説明する。上部が開放された処理容器１０４の上部に誘
電体窓６０３を設置し密封し処理室１２０を形成する。
誘電体窓６０３上部にはループアンテナ７０１が設置さ
れている。またこのループアンテナ７０１は例えば１
３.５６ＭＨｚのアンテナ電源７０２に接続されてい
る。ループアンテナ７０１より誘電体窓６０３を介して
高周波電力が処理室１２０内に供給されプラズマを生成
する。第１の実施例と同様に、印加するバイアス周波数
よりも高周波領域でのインピーダンスが高い整合回路を
有する整合器１１８を用いることにより、ゲート酸化膜
間電圧を低減することができる。このため低ダメージで
高精度なエッチング処理が可能であるという効果があ
る。
【００１５】［実施例４］本発明の第４の提供例を図８
を用いて説明する。本図において図１と同符号は同一部
材として説明を省略する。本図が図１と異なる点を以下
説明する。上部が開放された処理容器１０４の上部に誘
電体窓１０２（例えば石英製）および上部電極１０３を
設置し密封する。上部電極１０３は例えば２７ＭＨｚ，
６０ＭＨｚの高周波電源８０１に接続されている。上部
電極１０３より処理室１２０内に供給される高周波電力
によりプラズマが生成される。第１の実施例と同様に、
印加するバイアス周波数よりも高周波領域でのインピー
ダンスが高い整合回路を有する整合器１１８を用いるこ
とにより、ゲート酸化膜間電圧を低減することができ
る。このため低ダメージで高精度なエッチング処理が可
能であるという効果がある。
を用いて説明する。本図において図１と同符号は同一部
材として説明を省略する。本図が図１と異なる点を以下
説明する。上部が開放された処理容器１０４の上部に誘
電体窓１０２（例えば石英製）および上部電極１０３を
設置し密封する。上部電極１０３は例えば２７ＭＨｚ，
６０ＭＨｚの高周波電源８０１に接続されている。上部
電極１０３より処理室１２０内に供給される高周波電力
によりプラズマが生成される。第１の実施例と同様に、
印加するバイアス周波数よりも高周波領域でのインピー
ダンスが高い整合回路を有する整合器１１８を用いるこ
とにより、ゲート酸化膜間電圧を低減することができ
る。このため低ダメージで高精度なエッチング処理が可
能であるという効果がある。
【００１６】また上記実施例ではエッチング装置につい
て述べたが、アッシング装置，プラズマＣＶＤ装置な
ど、基板電極へ高周波電力を供給する他のプラズマ処理
装置においても同様の効果がある。
て述べたが、アッシング装置，プラズマＣＶＤ装置な
ど、基板電極へ高周波電力を供給する他のプラズマ処理
装置においても同様の効果がある。
【００１７】
【発明の効果】本発明の高周波領域でのインピーダンス
が高い整合回路を有する整合器を用いることにより、プ
ラズマ特性の面内分布に起因する被処理材面内の電位分
布を低減し、チャージングダメージの発生を抑制すると
いう効果がある。
が高い整合回路を有する整合器を用いることにより、プ
ラズマ特性の面内分布に起因する被処理材面内の電位分
布を低減し、チャージングダメージの発生を抑制すると
いう効果がある。
【図１】本発明を用いた第１の実施例であるエッチング
装置を示す縦断面図である。
装置を示す縦断面図である。
【図２】本発明および従来の整合器回路の周波数特性の
説明図である。
説明図である。
【図３】本発明および従来の整合器回路を用いた場合の
被処理材の電圧・電流波形の説明図である。
被処理材の電圧・電流波形の説明図である。
【図４】本発明および従来の整合器回路の回路構成の説
明図である。
明図である。
【図５】本発明および従来の整合器回路を用いた場合の
ゲート酸化膜間電圧と基板に印加するバイアスのピーク
トゥピーク（peak-to-peak）電圧の相関図および、電極
電流歪み率とバイアスのピークトゥピーク（peak-to-pe
ak）電圧の相関図である。
ゲート酸化膜間電圧と基板に印加するバイアスのピーク
トゥピーク（peak-to-peak）電圧の相関図および、電極
電流歪み率とバイアスのピークトゥピーク（peak-to-pe
ak）電圧の相関図である。
【図６】本発明を用いた第２の実施例であるエッチング
装置を示す縦断面図である。
装置を示す縦断面図である。
【図７】本発明を用いた第３の実施例であるエッチング
装置を示す縦断面図である。
装置を示す縦断面図である。
【図８】本発明を用いた第４の実施例であるエッチング
装置を示す縦断面図である。
装置を示す縦断面図である。
１０１…真空容器、１０２…誘電体窓、１０３…上部電
極、１０４…処理容器、１０６…真空排気口、１０７…
ガス供給装置、１０８…高周波電源、１０９…フィルタ
ー、１１０，１１８ａ，１１８ｂ…整合器、１１１…同
軸線路、１１２…アンテナバイアス電源、１１３…フィ
ルター、１１４…磁場発生用コイル、１１５…基板電
極、１１６…被処理材、１１７…基板バイアス電源、１
２０…処理室、１２１…静電チャック電源、２０２…低
ダメージ整合器のインピーダンスの周波数特性、２０３
…従来の整合器のインピーダンスの周波数特性、２０４
…従来の整合器のインピーダンスの位相の周波数特性、
２０５…低ダメージ整合器のインピーダンスの位相の周
波数特性、３０１…従来の整合器を用いた場合の被処理
材に印加される電圧波形、３０２…低ダメージ整合器を
用いた場合の被処理材に印加される電圧波形、３０３…
従来の整合器を用いた場合の被処理材に流入する電流波
形、３０４…低ダメージを用いた場合の被処理材に流入
する電流波形、４０１，４０２…低ダメージ整合器の回
路構成例、４０３，４０４…従来の整合器の回路構成
例、５０１…従来の整合器を用いた場合のゲート酸化膜
間電圧のＶpp依存性、５０２…低ダメージ整合器を用い
た場合のゲート酸化膜間電圧のＶpp依存性、５０３…従
来の整合器を用いた場合の電極電流歪率のＶpp依存性、
５０４…低ダメージ整合器を用いた場合の電極電流歪率
のＶpp依存性、６０１…マグネトロン、６０２…導波
管、６０３…誘電体窓、７０１…ループアンテナ、７０
２…アンテナ電源、８０１…高周波電源。
極、１０４…処理容器、１０６…真空排気口、１０７…
ガス供給装置、１０８…高周波電源、１０９…フィルタ
ー、１１０，１１８ａ，１１８ｂ…整合器、１１１…同
軸線路、１１２…アンテナバイアス電源、１１３…フィ
ルター、１１４…磁場発生用コイル、１１５…基板電
極、１１６…被処理材、１１７…基板バイアス電源、１
２０…処理室、１２１…静電チャック電源、２０２…低
ダメージ整合器のインピーダンスの周波数特性、２０３
…従来の整合器のインピーダンスの周波数特性、２０４
…従来の整合器のインピーダンスの位相の周波数特性、
２０５…低ダメージ整合器のインピーダンスの位相の周
波数特性、３０１…従来の整合器を用いた場合の被処理
材に印加される電圧波形、３０２…低ダメージ整合器を
用いた場合の被処理材に印加される電圧波形、３０３…
従来の整合器を用いた場合の被処理材に流入する電流波
形、３０４…低ダメージを用いた場合の被処理材に流入
する電流波形、４０１，４０２…低ダメージ整合器の回
路構成例、４０３，４０４…従来の整合器の回路構成
例、５０１…従来の整合器を用いた場合のゲート酸化膜
間電圧のＶpp依存性、５０２…低ダメージ整合器を用い
た場合のゲート酸化膜間電圧のＶpp依存性、５０３…従
来の整合器を用いた場合の電極電流歪率のＶpp依存性、
５０４…低ダメージ整合器を用いた場合の電極電流歪率
のＶpp依存性、６０１…マグネトロン、６０２…導波
管、６０３…誘電体窓、７０１…ループアンテナ、７０
２…アンテナ電源、８０１…高周波電源。
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｒ Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｂ (72)発明者 渡辺 成一 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸事業所内 Ｆターム(参考） 4G075 AA24 AA30 BC04 BC06 BC10 BD14 CA47 EB42 FC13 5F004 AA06 BA14 BA20 BB07 BB11 BB13 BD01 BD04 CA03 CA06 5F045 AA08 BB16 DP02 EH11 EH17 EH20
Claims (4)
- 【請求項１】真空排気装置が接続され内部を減圧可能な
処理室、該処理室内へガスを供給するガス供給装置、前
記処理室内にプラズマを発生させるための手段、被処理
材、該被処理材を載置可能な基板電極、該基板電極へ接
続された高周波電源および整合器からなるプラズマ処理
装置において、前記高周波電源の周波数よりも高い周波
数領域であって、前記整合器の負荷側から測定したイン
ピーダンスが、前記高周波電源の周波数における前記イ
ンピーダンスよりも大きくなるように構成したことを特
徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項２】真空排気装置が接続され内部を減圧可能な
処理室、該処理室内へガスを供給するガス供給装置、前
記処理室内にプラズマを発生させるための手段、被処理
材、該被処理材を載置可能な基板電極、該基板電極へ接
続された高周波電源および整合器からなるプラズマ処理
装置において、高調波の発生を抑制する整合器を具備す
ることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項３】真空排気装置が接続され内部を減圧可能な
処理室、該処理室内へガスを供給するガス供給装置、前
記処理室内にプラズマを発生させるための手段、被処理
材、該被処理材を載置可能な基板電極、該基板電極へ高
周波電力を供給するための高周波電源および整合回路か
らなるプラズマ処理装置において、前記整合器を用いて
前記基板電極へ供給する高周波電流波形の歪率を0.1以
下とするように構成したことを特徴とするプラズマ処理
装置。 - 【請求項４】真空排気装置が接続され内部を減圧可能な
処理室、該処理室内へガスを供給するガス供給装置、前
記処理室内にプラズマを発生させるための手段、被処理
材、該被処理材を載置可能な基板電極、該基板電極へ接
続された高周波電源および整合器からなるプラズマ処理
装置において、前記高周波電源の周波数よりも高い周波
数領域であって、前記整合器内のアクティブラインに設
置されているインダクターよりも負荷側のアクティブラ
インとグランドライン間に接続される素子のインピーダ
ンスが、アクティブラインに接続されている素子のイン
ピーダンスよりも大きくなるように構成したことを特徴
とするプラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000076321A JP3687474B2 (ja) | 2000-03-14 | 2000-03-14 | プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000076321A JP3687474B2 (ja) | 2000-03-14 | 2000-03-14 | プラズマ処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001267296A true JP2001267296A (ja) | 2001-09-28 |
| JP3687474B2 JP3687474B2 (ja) | 2005-08-24 |
Family
ID=18594081
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000076321A Expired - Lifetime JP3687474B2 (ja) | 2000-03-14 | 2000-03-14 | プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3687474B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017188029A1 (ja) * | 2016-04-28 | 2017-11-02 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置 |
| JP2017201611A (ja) * | 2016-04-28 | 2017-11-09 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置 |
| JP2022007460A (ja) * | 2020-06-26 | 2022-01-13 | 株式会社日立ハイテク | プラズマ処理装置 |
-
2000
- 2000-03-14 JP JP2000076321A patent/JP3687474B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
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|---|---|---|---|---|
| WO2017188029A1 (ja) * | 2016-04-28 | 2017-11-02 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置 |
| JP2017201611A (ja) * | 2016-04-28 | 2017-11-09 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置 |
| CN109075065A (zh) * | 2016-04-28 | 2018-12-21 | 东京毅力科创株式会社 | 等离子体处理装置 |
| TWI721156B (zh) * | 2016-04-28 | 2021-03-11 | 日商東京威力科創股份有限公司 | 電漿處理裝置 |
| JP2022007460A (ja) * | 2020-06-26 | 2022-01-13 | 株式会社日立ハイテク | プラズマ処理装置 |
| JP7249315B2 (ja) | 2020-06-26 | 2023-03-30 | 株式会社日立ハイテク | プラズマ処理装置 |
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| JP3687474B2 (ja) | 2005-08-24 |
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