JP2001313284A - Method and apparatus for plasma processing - Google Patents

Method and apparatus for plasma processing

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JP2001313284A
JP2001313284A JP2001045365A JP2001045365A JP2001313284A JP 2001313284 A JP2001313284 A JP 2001313284A JP 2001045365 A JP2001045365 A JP 2001045365A JP 2001045365 A JP2001045365 A JP 2001045365A JP 2001313284 A JP2001313284 A JP 2001313284A
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JP
Japan
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plasma
time
substrate
power supply
khz
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JP2001045365A
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Japanese (ja)
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Masahiro Kadoya
誠浩 角屋
Hitoshi Tamura
仁 田村
Seiichi Watanabe
成一 渡辺
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable highly precise surface processing by suppressing the charging damage generated by a device-structure originated cause. SOLUTION: Highly precise etching that is free from charging damage is carried out by restricting voltage potential for a gate oxide film to be low, by operating pulsed discharge by on/off-switching a high-frequency power for plasma generation and controlling inflow quantity of positive charge and of negative charge to sparse areas and dense areas of device patterns by controlling off-time duration of the pulse discharge in which the ratio of electron/ion saturation current is lower than a specified value.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ処理方法
および装置に係り、特にプラズマを用いて半導体素子な
どを表面処理するのに好適なプラズマ処理方法および装
置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma processing method and apparatus, and more particularly to a plasma processing method and apparatus suitable for surface-treating a semiconductor element or the like using plasma.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、プラズマを用いた半導体素子等の
基板表面を処理するものとして、例えば、特許第284
5163号公報に開示されているように、ECRプラズ
マで10μ秒程度の放電時間中に充分な密度の正イオン
を生成し、その後100μ秒の放電停止を行い多量の正
負イオンを生成させ、この時、600kHzのRF電界
を放電OFF時のみに印加するようにして、基板に移動
度の同じ正負イオンのみ入射し、電子及びイオンの移動
度の違いによって発生する電荷蓄積(チャージング)を
抑制するプラズマ処理方法は知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, for processing a substrate surface of a semiconductor device or the like using plasma, for example, Japanese Patent No. 284
As disclosed in Japanese Patent No. 5163, a positive ion having a sufficient density is generated by an ECR plasma during a discharge time of about 10 μsec, and then a discharge is stopped for 100 μsec to generate a large amount of positive and negative ions. , A 600 kHz RF electric field is applied only when the discharge is OFF, and only positive and negative ions having the same mobility are incident on the substrate, and a plasma that suppresses charge accumulation (charging) generated due to a difference in electron and ion mobilities. Processing methods are known.

【0003】また、特公平4−69415号公報には、
マイクロ波電力を周期的に変調させ、プラズマ中の電子
温度の分布およびプラズマ中に発生するイオンやラジカ
ルなどの反応種の発生比率を反応条件に応じて制御する
とともに、プラズマ中から被処理物に入射するイオンを
加速させるための電圧を周期的に変化させ、プラズマ中
から被処理物に入射するイオンのエネルギ分布を反応に
応じて制御するプラズマ処理装置が開示されている。
[0003] Also, Japanese Patent Publication No. 4-69415 discloses that
The microwave power is periodically modulated to control the distribution of electron temperature in the plasma and the generation ratio of reactive species such as ions and radicals generated in the plasma according to the reaction conditions. There is disclosed a plasma processing apparatus in which a voltage for accelerating incident ions is periodically changed to control an energy distribution of ions incident from a plasma to an object according to a reaction.

【0004】また、特公平7−66918号公報および
特許第2538691号公報には、パルス状のマイクロ
波とRFバイアス電圧との発生時期を同期させるように
したプラズマ処理装置が開示されている。
Further, Japanese Patent Publication No. 7-66918 and Japanese Patent No. 2538691 disclose a plasma processing apparatus in which the generation timing of a pulsed microwave and an RF bias voltage are synchronized.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】近年、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、最小加工寸法の微細
化によりデバイス構造の加工アスペクト比が大きくな
る。このような微細な素子では、電子とイオンの質量差
からランダムな運動成分の大きい電子が、パターンに補
足され溝底まで到達できず、溝底は到達するイオンに比
べて電子が不足するため正に帯電する。この現象を電子
シェーディングという。また、このような現象によっ
て、パターンの無い疎部とパターンのある密部の間に電
位差が生じゲート酸化膜が絶縁破壊する(チャージング
ダメージ)問題が生じる。
In recent years, as the degree of integration of semiconductor integrated circuits has increased, for example, the gate oxide film of a MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor, which is a typical example of a semiconductor device, has been reduced in thickness, and the minimum processing size has been reduced. The processing aspect ratio of the device structure increases due to the miniaturization. In such a fine element, electrons having a large random motion component are captured by the pattern due to the mass difference between the electrons and the ions, and cannot reach the groove bottom. Charge. This phenomenon is called electronic shading. In addition, such a phenomenon causes a potential difference between a sparse portion having no pattern and a dense portion having a pattern, thereby causing a problem that a gate oxide film is broken down (charging damage).

【0006】なお、前記特許第2845163号公報に
記載された技術は、放電OFF時のみに600kHzの
RF電界を印加し、基板に移動度の同じ正負イオンのみ
入射させ、電荷蓄積を抑制するようにしていた。しかし
ながら、本発明者による実験ではチャージングダメージ
において、パターン疎密部に流入する電子/イオン量に
影響することが分かった。本従来技術では本発明で意図
するチャージングダメージの抑制方法には言及していな
い。
The technique described in Japanese Patent No. 2845163 discloses a technique in which an RF electric field of 600 kHz is applied only when discharge is turned off, and only positive and negative ions having the same mobility are incident on the substrate to suppress charge accumulation. I was However, experiments by the inventor have revealed that charging damage affects the amount of electrons / ions flowing into the dense / dense pattern portion. This prior art does not mention the charging damage suppression method intended in the present invention.

【0007】また、前記特公平4−69415号公報,
特公平7−66918号公報および特許第253869
1号公報は、本発明で意図するチャージングダメージの
抑制方法には言及していない。
Further, Japanese Patent Publication No. 4-69415,
Japanese Patent Publication No. 7-66918 and Japanese Patent No. 253869.
No. 1 does not mention the charging damage suppression method intended in the present invention.

【0008】本発明の目的は、デバイス構造に起因して
生じる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方法および装置を提供すること
にある。
An object of the present invention is to provide a plasma processing method and apparatus capable of suppressing charging damage caused by a device structure and performing high-precision surface processing.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的は、プラズマの
生成と基板へのプラズマ中のイオンの入射エネルギとを
独立に制御して、基板を処理するプラズマ処理方法にお
いて、プラズマの生成を断続的に行い、少なくともプラ
ズマオフ後の時間を10μ秒設けることにより、達成さ
れる。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a plasma processing method for processing a substrate by independently controlling the generation of plasma and the incident energy of ions in the plasma to the substrate. This is achieved by providing at least 10 μs after plasma off.

【0010】また上記目的は、プラズマの生成と基板へ
のプラズマ中のイオンの入射エネルギとを独立に制御し
て、前記基板を処理するプラズマ処理方法において、プ
ラズマの生成を断続的に行い、少なくともプラズマオフ
後に基板に流入する負電流/正電流比が10以下となる
時間設けることにより、達成される。
It is another object of the present invention to provide a plasma processing method for processing a substrate by independently controlling the generation of plasma and the incident energy of ions in the plasma on the substrate, wherein the plasma is generated intermittently. This is achieved by providing a time period in which the ratio of the negative current / positive current flowing into the substrate after the plasma is turned off becomes 10 or less.

【0011】また上記目的は、プラズマの生成と基板へ
のプラズマ中のイオンの入射エネルギとを独立に制御し
て、前記基板を処理するプラズマ処理方法において、プ
ラズマの生成を1kHzから90kHzの周期で断続的
に行い、少なくともデューティー比を10%以上とし、
プラズマオフ後の時間を10μ秒設けることにより、達
成される。
[0011] It is another object of the present invention to provide a plasma processing method for processing a substrate by independently controlling the generation of plasma and the incident energy of ions in the plasma on the substrate, wherein the plasma is generated at a frequency of 1 kHz to 90 kHz. Intermittently, at least the duty ratio is 10% or more,
This is achieved by providing a time after plasma off of 10 μs.

【0012】また上記目的は、真空排気装置が接続され
内部を減圧可能な処理室と、該処理室内へガスを供給す
るガス供給装置と、該処理室内に時間変調させたプラズ
マを発生させるための高周波電源を含むプラズマ発生手
段と、被処理材を載置可能な基板電極と、該基板電極へ
高周波バイアス電力を供に給するためのバイアス電源と
を備えたプラズマ処理装置によるプラズマ処理方法おい
て、プラズマ発生手段のプラズマ発生用高周波電源を、
プラズマの時間変調周期間で、基板に流入する負電流/
正電流比が10以下となる時間が占める比率を40%以
上とするように時間変調することにより、達成される。
[0012] Further, the above object is to provide a processing chamber to which a vacuum pumping device is connected and the inside of which can be depressurized, a gas supply device for supplying gas into the processing chamber, and a time-modulated plasma in the processing chamber. In a plasma processing method using a plasma processing apparatus including a plasma generating unit including a high-frequency power supply, a substrate electrode on which a processing target material can be placed, and a bias power supply for supplying high-frequency bias power to the substrate electrode. , The high frequency power supply for plasma generation of the plasma generation means,
The negative current flowing into the substrate during the time modulation period of the plasma /
This is achieved by performing time modulation so that the ratio of the time when the positive current ratio is 10 or less occupies 40% or more.

【0013】また上記目的は、真空排気装置が接続され
内部を減圧可能な処理室と、該処理室内へガスを供給す
るガス供給装置と、該処理室内に時間変調させたプラズ
マを発生させるための高周波電源を含むプラズマ発生手
段と、被処理材を載置可能な基板電極と、該基板電極へ
高周波バイアス電力を供給するためのバイアス電源とを
備えたプラズマ処理装置において、プラズマ発生手段の
プラズマ発生用高周波電源を、プラズマの時間変調周期
間で、基板に流入する負電流/正電流比が10以下とな
る時間が占める比率を40%以上とするように時間変調
することにより、達成される。
The object of the present invention is also to provide a processing chamber to which a vacuum pumping device is connected and whose inside can be depressurized, a gas supply device for supplying a gas into the processing chamber, and a time-modulated plasma in the processing chamber. In a plasma processing apparatus including a plasma generation unit including a high-frequency power supply, a substrate electrode on which a material to be processed can be placed, and a bias power supply for supplying high-frequency bias power to the substrate electrode, This is achieved by time-modulating the high frequency power supply for use so that the ratio of the time during which the negative current / positive current flowing into the substrate is 10 or less occupies 40% or more during the time modulation cycle of the plasma.

【0014】さらに、プラズマ発生用高周波電源の繰り
返し周波数を、1kHzから90kHzでかつパルスデ
ューティー比を60%以下とする。
Further, the repetition frequency of the high frequency power supply for plasma generation is 1 kHz to 90 kHz and the pulse duty ratio is 60% or less.

【0015】さらに、基板に供給する前記高周波バイア
ス電力を、繰り返し周波数1kHz以上かつ、デューテ
ィー比60%以下で時間変調する。
Further, the high frequency bias power supplied to the substrate is time-modulated at a repetition frequency of 1 kHz or more and a duty ratio of 60% or less.

【0016】また上記目的は、真空排気装置が接続され
内部を減圧可能な処理室と該処理室内へガスを供給する
ガス供給装置と、該処理室内に時間変調させたプラズマ
を発生させるための高周波電源を含むプラズマ発生手段
と、被処理材、該被処理材を載置可能な基板電極と、該
基板電極へ高周波電力を供給するための高周波バイアス
電源を備えたプラズマ処理装置において、プラズマの時
間変調周期間で、基板に流入する負電流と正電流が等し
くなる時間が占める比率を20%以上とするように、プ
ラズマ発生用高周波電源を時間変調することにより、達
成される。
It is another object of the present invention to provide a processing chamber to which a vacuum pumping device is connected, the inside of which can be depressurized, a gas supply device for supplying gas into the processing chamber, and a high-frequency wave for generating time-modulated plasma in the processing chamber. In a plasma processing apparatus including a plasma generation unit including a power supply, a target material, a substrate electrode on which the target material can be mounted, and a high-frequency bias power supply for supplying high-frequency power to the substrate electrode, This is achieved by time-modulating the plasma-generating high-frequency power supply so that the ratio of the time during which the negative current and the positive current flowing into the substrate are equal during the modulation period is 20% or more.

【0017】さらに、プラズマ発生用高周波電源の繰り
返し周波数を1kHzから90kHzかつパルスデューテ
ィー比を60%以下とする。
Further, the repetition frequency of the high frequency power supply for plasma generation is set to 1 kHz to 90 kHz, and the pulse duty ratio is set to 60% or less.

【0018】さらに、高周波バイアス電力を、繰り返し
周波数1kHz以上かつ、デューティー比60%以下で
時間変調する。
Further, the high frequency bias power is time-modulated at a repetition frequency of 1 kHz or more and a duty ratio of 60% or less.

【0019】また上記目的は、プラズマの生成と基板へ
のプラズマ中のイオンの入射エネルギとを独立に制御し
て、前記基板を処理するプラズマ処理方法において、プ
ラズマの生成を1kHzから90kHzの周期で断続的
に行い、少なくともデューティー比を10%以上とし、
プラズマオフ後の時間を10μ秒設けるとともに、イオ
ンの入射エネルギを制御するバイアス電圧を時間変調す
ることにより、達成される。
The above object is also achieved by a plasma processing method for processing a substrate by independently controlling the generation of plasma and the incident energy of ions in the plasma to the substrate, wherein the plasma is generated at a frequency of 1 kHz to 90 kHz. Intermittently, at least the duty ratio is 10% or more,
This can be achieved by providing a time of 10 μs after the plasma is turned off and time-modulating a bias voltage for controlling the incident energy of ions.

【0020】さらに、バイアス電圧の時間変調はプラズ
マ生成の周期と同期させる。
Further, the time modulation of the bias voltage is synchronized with the cycle of plasma generation.

【0021】また上記目的は、プラズマ発生用高周波電
力をオン・オフしてパルス放電を行い、所定の電子/イ
オン飽和電流比以下となるパルス放電のオフ時間を制御
し、デバイスパターン疎部・密部への正電荷・負電荷の
流入量を制御して、チャージングダメージを抑制するこ
とにより、達成される。
The object of the present invention is to turn on / off the high frequency power for plasma generation to perform a pulse discharge, to control the off time of the pulse discharge to be equal to or less than a predetermined electron / ion saturation current ratio, and to make the device pattern sparse and dense. This is achieved by controlling the amount of positive and negative charges flowing into the section to suppress charging damage.

【0022】本発明のプラズマ処理装置では、投入する
プラズマ発生用高周波電力をオン・オフし、オフ時間を
制御することにより、デバイスパターンの疎部・密部に
流入する正電荷と負電荷量の比を制御し、ゲート酸化膜
に発生する電圧を低く押さえることによりチャージング
ダメージの発生を抑制できる。これにより、高精度なエ
ッチング処理が可能である。
In the plasma processing apparatus of the present invention, by turning on / off the supplied high frequency power for plasma generation and controlling the off time, the amount of positive and negative charges flowing into the sparse / dense part of the device pattern is reduced. By controlling the ratio and keeping the voltage generated in the gate oxide film low, the occurrence of charging damage can be suppressed. Thereby, highly accurate etching can be performed.

【0023】[0023]

【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ないし図7により説明する。図1は本発
明のプラズマ処理装置の一実施例であるマイクロ波プラ
ズマエッチング装置を示す。上部が開放された真空容器
101の上部には、誘電体窓102(例えば石英窓)を設
置し密封する。真空容器101下部には真空排気口10
3を介して真空排気装置(図示省略)が接続され、真空
容器101上部にはガス供給装置104が接続されてい
る。真空容器101上部には誘電体窓102を介して導
波管107,マグネトロン106が順次接続されてお
り、マグネトロン106は該マグネトロンと共にプラズ
マ発生用高周波電源を構成するマイクロ波電源105に
接続されている。マイクロ波電源105は、マイクロ波
出力を任意の周波数およびデューティー比でオン・オフ
する。真空容器101の上部外周部および導波管107
の一部外周には真空容器101内に磁場を形成する磁場
発生用コイル108が巻装されている。
[Embodiment 1] Hereinafter, the first embodiment of the present invention will be described.
Will be described with reference to FIGS. 1 to 7. FIG. FIG. 1 shows a microwave plasma etching apparatus which is an embodiment of the plasma processing apparatus of the present invention. A dielectric window 102 (for example, a quartz window) is provided on the upper portion of the vacuum container 101 whose upper portion is open and sealed. A vacuum exhaust port 10 is provided below the vacuum vessel 101.
A vacuum evacuation device (not shown) is connected to the vacuum container 101 via a gas supply device 3. A waveguide 107 and a magnetron 106 are sequentially connected to the upper portion of the vacuum vessel 101 via a dielectric window 102, and the magnetron 106 is connected to a microwave power supply 105 constituting a high-frequency power supply for generating plasma together with the magnetron. . The microwave power supply 105 turns on / off the microwave output at an arbitrary frequency and a duty ratio. Upper outer peripheral portion of vacuum vessel 101 and waveguide 107
A magnetic field generating coil 108 for generating a magnetic field in the vacuum vessel 101 is wound around a part of the outer periphery of the vacuum container 101.

【0024】一方、被処理材112を載置可能な基板電
極109は、真空容器101下部に設置され、マッチン
グボックス110を介してバイアス電源である高周波電
源111に接続されている。高周波電源111は、基板
電極109に高周波電力(例えば、周波数400kH
z,800kHz,2MHz等)を印加可能であり、さ
らに時間変調させて発振可能である。
On the other hand, the substrate electrode 109 on which the material to be processed 112 can be placed is installed below the vacuum vessel 101 and is connected via a matching box 110 to a high frequency power supply 111 which is a bias power supply. The high-frequency power supply 111 supplies high-frequency power (for example, a frequency of 400 kHz) to the substrate electrode 109.
z, 800 kHz, 2 MHz, etc.), and can be oscillated with time modulation.

【0025】上記のように構成された装置において、プ
ラズマエッチング処理を行うには、まず、真空容器10
1の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104よりエッチングガスを真空容器
101内に導入し所望の圧力に調整する。次に、プラズ
マ発生用高周波電源、すなわち、マイクロ波電源105
およびマグネトロン106によって発振された、例え
ば、2.45GHz のマイクロ波は導波管107を伝播
し、誘電体窓102を介して真空容器101内に導入さ
れる。このマイクロ波電力は、磁場発生用コイル108
により生成された、例えば875Gの磁場との相互作用
により、真空容器101内で効率良くガスを電離しプラ
ズマを発生させる。
To perform the plasma etching process in the apparatus configured as described above, first, the vacuum vessel 10
After the pressure in the chamber 1 is reduced by a vacuum exhaust device (not shown), an etching gas is introduced from the gas supply device 104 into the vacuum chamber 101 and adjusted to a desired pressure. Next, a high frequency power supply for plasma generation, that is, a microwave power supply 105
For example, the microwave of 2.45 GHz oscillated by the magnetron 106 propagates through the waveguide 107 and is introduced into the vacuum chamber 101 through the dielectric window 102. This microwave power is supplied to the magnetic field generating coil 108.
Interaction with a magnetic field of, for example, 875 G generated by the above process efficiently ionizes the gas in the vacuum vessel 101 to generate plasma.

【0026】なお、デバイスパターンの密部と疎部に流
入する正電荷・負電荷量の不均一によって、電子シェー
ディングによるチャージングダメージが発生する。本実
施例では、プラズマ発生用高周波電源により投入するマ
イクロ波パルスを、オン・オフ制御し、パルス放電を行
うことによりチャージングダメージを低減することがで
きる。
It should be noted that charging damage due to electron shading occurs due to the non-uniformity of the positive and negative charges flowing into the dense and sparse portions of the device pattern. In the present embodiment, charging damage can be reduced by performing on / off control of a microwave pulse supplied from a high frequency power supply for plasma generation and performing pulse discharge.

【0027】図2に、プラズマ発生用高周波電源による
パルス放電のオン・オフ波形を示す。パルスオン・オフ
波形201は周期202を持つ繰り返し波形である。パ
ルスオン時間203/パルス周期202×100をデュ
ーティー比と呼び、周期202の逆数を繰り返し周波数と
呼ぶ。この場合、1kHzから100kHzの周波数帯
を用いる。
FIG. 2 shows ON / OFF waveforms of pulse discharge by the high frequency power supply for plasma generation. The pulse on / off waveform 201 is a repetitive waveform having a period 202. The pulse-on time 203 / pulse cycle 202 × 100 is called a duty ratio, and the reciprocal of the cycle 202 is called a repetition frequency. In this case, a frequency band of 1 kHz to 100 kHz is used.

【0028】次に、このプラズマ発生用高周波電源によ
るパルス放電の効果について、図3および図4を参照し
て説明する。図3に、パルス放電時にデバイスパターン
に入射するイオンおよび電子飽和電流の時間変化を示
す。縦軸は対数目盛りで飽和電流を表し、横軸は時間で
ある。この場合のパルス放電の周期は10kHzであ
り、図3におけるパルスオンとパルスオフとの比率は5
0%で示してある。パルスオン期間には電子飽和電流3
01とイオン飽和電流302の差は大きいが、パルスオ
フと同時に電子飽和電流301は急速に減少し、その
後、時間τの間、電子飽和電流301とイオン飽和電流
302は等しくなる。この場合の1周期における時間τ
の比率はほぼ20%であった。
Next, the effect of the pulse discharge by the high frequency power supply for plasma generation will be described with reference to FIGS. FIG. 3 shows the time change of the ion and electron saturation currents incident on the device pattern at the time of pulse discharge. The vertical axis represents the saturation current on a logarithmic scale, and the horizontal axis represents time. In this case, the cycle of the pulse discharge is 10 kHz, and the ratio of the pulse on and the pulse off in FIG.
It is shown at 0%. During the pulse-on period, the electron saturation current 3
Although the difference between 01 and the ion saturation current 302 is large, the electron saturation current 301 rapidly decreases at the same time as the pulse is turned off, and thereafter, during the time τ, the electron saturation current 301 and the ion saturation current 302 become equal. Time τ in one cycle in this case
Was about 20%.

【0029】次に、図4にパルス放電を行った時の、パ
ターン疎部・密部にそれぞれ入射する電子/イオン飽和
電流比(負電流/正電流比)の時間変化を示す。縦軸は
対数目盛りで電子/イオン飽和電流比を表し、横軸は時
間である。この場合のパルス放電の周期は10kHzで
あり、図4におけるパルスオンとパルスオフとの比率は
50%で示してある。パルスオン期間には疎部に入射す
る電子/イオン飽和電流比501の方が密部に入射する
電子/イオン飽和電流比502よりも大きいが、パルス
をオフすると同時にその差は急激に小さくなり、疎部・
密部両方で時間τの間、電子/イオン飽和電流比が1に
近づく。この場合の1周期における時間τの比率はほぼ
20%であった。また、パルスをオフ後、電子/イオン
飽和電流比が10以下となる時間以降、すなわち、パル
スオフ後の1周期時間のおよそ1/10の時間以降で
は、粗部および密部に流入する電子/イオン飽和電流比
はほぼ一致している。このことから、つまりパルス放電
において、パルスオフ後の電子/イオン飽和電流比が1
0以下となる時間以降では、パルスオフ期間にパターン
疎部と密部間の電子/イオン飽和電流比の差が少ないこ
とから、ゲート酸化膜に電圧が発生しないように作用
し、チャージングダメージを低減できるという効果があ
る。
FIG. 4 shows the change over time of the electron / ion saturation current ratio (negative current / positive current ratio) incident on the sparse and dense portions of the pattern when pulse discharge is performed. The vertical axis represents the electron / ion saturation current ratio on a logarithmic scale, and the horizontal axis represents time. In this case, the cycle of the pulse discharge is 10 kHz, and the ratio of pulse on and pulse off in FIG. 4 is shown as 50%. During the pulse-on period, the electron / ion saturation current ratio 501 incident on the sparse portion is larger than the electron / ion saturation current ratio 502 incident on the dense portion, but the difference decreases sharply as soon as the pulse is turned off. Department
The electron / ion saturation current ratio approaches 1 during time τ in both dense areas. In this case, the ratio of the time τ in one cycle was approximately 20%. Also, after the pulse is turned off, after the time when the electron / ion saturation current ratio becomes 10 or less, that is, after about 1/10 of one cycle time after the pulse is turned off, the electron / ion flowing into the coarse portion and the dense portion is returned. The saturation current ratios are almost the same. From this, that is, in the pulse discharge, the electron / ion saturation current ratio after the pulse is turned off is 1
After the time when it becomes 0 or less, the difference in the electron / ion saturation current ratio between the sparse part and the dense part during the pulse-off period is small, so that a voltage is not generated in the gate oxide film and the charging damage is reduced. There is an effect that can be.

【0030】比較のために、図5に、連続放電時におけ
るパターン疎部および密部に入射する電子/イオン飽和
電流比の時間変化を示す。縦軸は対数目盛りで電子/イ
オン飽和電流比を表し,横軸は時間である。疎部に入射
する電子/イオン飽和電流比401より密部に入射する
電子/イオン飽和電流比402の方が小さい。これは、
密部に入射する電子が電子シェーディングにより減少し
ているためである。つまり、図5に示したようなパター
ン疎部・密部に入射する電荷量の差が、チャージングダ
メージ発生の原因である。これに対して、本実施例によ
るパルス放電では、パルスオフ期間におけるパターン疎
部・密部に入射する電荷量の差が少ないため、チャージ
ングダメージを低減することができる。
For comparison, FIG. 5 shows the change over time of the electron / ion saturation current ratio incident on the sparse and dense portions of the pattern during continuous discharge. The vertical axis represents the electron / ion saturation current ratio on a logarithmic scale, and the horizontal axis represents time. The electron / ion saturation current ratio 402 incident on the dense portion is smaller than the electron / ion saturation current ratio 401 incident on the sparse portion. this is,
This is because the number of electrons incident on the dense portion is reduced by electron shading. That is, the difference in the amount of charge incident on the sparse and dense portions of the pattern as shown in FIG. 5 causes charging damage. On the other hand, in the pulse discharge according to the present embodiment, since the difference in the amount of charge incident on the sparse and dense portions of the pattern during the pulse-off period is small, charging damage can be reduced.

【0031】図6に、パルスオフ期間に電子/イオン飽
和電流比が1となる時間τのパルス1周期あたりの比率
と、ゲート酸化膜に発生する電圧との関係を示す。パル
ス周期は10kHzである。縦軸が電圧,横軸が時間τ
の1周期あたりの比率を示し、両軸とも等分目盛りであ
る。ゲート酸化膜電圧601は、時間τの1周期あたり
の比率を増加させていくに従い減少する。例えば、時間
τのパルス1周期あたりの比率が20%以下では、ゲー
ト酸化膜の破壊電圧602(この場合、6V)以上の電
圧がゲート酸化膜に印加されるが、時間τのパルス1周
期あたりの比率を20%以上、言い換えると、時間τを
20μ秒以上とすることにより、ゲート酸化膜電圧をゲ
ート破壊電圧602以下に抑制することができる。これ
により、チャージングダメージを抑制することが可能と
なる。
FIG. 6 shows the relationship between the ratio of the time τ during which the electron / ion saturation current ratio becomes 1 during the pulse-off period per pulse period and the voltage generated in the gate oxide film. The pulse period is 10 kHz. The vertical axis is voltage, the horizontal axis is time τ
And the ratio per cycle is shown, and both axes are equally divided. The gate oxide film voltage 601 decreases as the ratio of time τ per cycle increases. For example, if the ratio of time τ per pulse period is 20% or less, a voltage higher than the breakdown voltage 602 (6 V in this case) of the gate oxide film is applied to the gate oxide film. Is 20% or more, in other words, by setting the time τ to 20 μs or more, the gate oxide film voltage can be suppressed to the gate breakdown voltage 602 or less. Thereby, charging damage can be suppressed.

【0032】ここで、図4を参照すると上記条件は電子
/イオン飽和電流比が10以下となる時間のパルス1周
期当たりの比率を40%以上とすることに相当する。従
って、プラズマ発生用高周波電源のパルス繰り返し周波
数およびデューティー比を調整し、時間τのパルス1周
期あたりの比率または電子/イオン飽和電流比が10以
下となる時間のパルス1周期当たりの比率を増加させる
ことによってチャージングダメージを低減することがで
き、高精度なエッチング処理が可能になるという効果が
ある。
Here, referring to FIG. 4, the above condition corresponds to setting the ratio of the time when the electron / ion saturation current ratio is 10 or less per pulse period to 40% or more. Therefore, the pulse repetition frequency and the duty ratio of the high frequency power supply for plasma generation are adjusted to increase the ratio of the time τ per pulse or the period of time during which the electron / ion saturation current ratio becomes 10 or less per pulse. Thereby, charging damage can be reduced, and there is an effect that highly accurate etching can be performed.

【0033】また、上記条件はパルス繰り返し周波数1
kHzから90kHz、デューティー比は60%以下の
範囲で有効である。例えば、パルス周波数が1kHzの
ように低い場合には、1周期の時間が長くなるのでデュ
ーティー比が50%より大きくてもパルスオフ時間を充
分に設けることが可能となる。ちなみに、周波数1kH
zの場合にはデューティー比60%でパルスオフ時間は
600μ秒となる。したがって、パルスオフ後の時間を
考えればデューティー比を60%よりもさらに大きくで
きるが、パルスオン時の時間が長くなるとチャージ時間
が長くなり、ゲート酸化膜破壊電圧(例えば、6V)に
達してしまうので、周波数1kHzの場合にはデューテ
ィー比60%以下が望ましい。
Further, the above condition is such that the pulse repetition frequency is 1
It is effective within a range of kHz to 90 kHz and a duty ratio of 60% or less. For example, when the pulse frequency is as low as 1 kHz, the time of one cycle becomes longer, so that a sufficient pulse-off time can be provided even if the duty ratio is larger than 50%. By the way, frequency 1kHz
In the case of z, the pulse off time is 600 μsec at a duty ratio of 60%. Therefore, considering the time after the pulse is turned off, the duty ratio can be made larger than 60%. However, if the time during the pulse on is long, the charge time is long, and the gate oxide film breakdown voltage (for example, 6 V) is reached. When the frequency is 1 kHz, the duty ratio is desirably 60% or less.

【0034】逆にパルス周波数が50kHzのように高
くなる場合には、1周期の時間が短くなるのでデューテ
ィー比を50%より小さくしてパルスオフ時間を確保す
ることにより実施することができる。ちなみに、プラス
マ生成のためにデューティー比10%を必要とし、プラ
ズマオフ後の電子/イオン飽和電流比の差が小さくなる
のに最低10μ秒の時間が必要であるので、この場合の
パルス放電周期は約90kHzとなる。したがって、本
実施例ではパルス繰り返し周波数1kHzから90kH
z、デューティー比は60%以下の範囲で有効である。
Conversely, when the pulse frequency becomes high, such as 50 kHz, the period of one cycle is shortened, so that it can be implemented by making the duty ratio smaller than 50% to secure the pulse off time. Incidentally, a 10% duty ratio is required for plasma generation, and a time of at least 10 μs is required to reduce the difference in the electron / ion saturation current ratio after the plasma is turned off. Therefore, the pulse discharge cycle in this case is It is about 90 kHz. Therefore, in this embodiment, the pulse repetition frequency is from 1 kHz to 90 kHz.
z and the duty ratio are effective within the range of 60% or less.

【0035】上述のチャージングダメージ低減の効果
は、基板に高周波バイアス電力を時間変調して供給する
ことにより、さらに改善される。図7に、基板に連続バ
イアスを印加した場合701と、時間変調(TM)バイ
アス(この場合、電源周波数400kHz,繰り返し周
波数2kHz,デューティー比40%)を印加した場合
702の、パルスデューティー比依存性を示す。縦軸は
ゲート酸化膜に印加される電圧、横軸がパルス放電のデ
ューティー比である。目盛りは共に等分目盛りである。
なお、この場合のパルス放電周期は10kHzである。
The above-described effect of reducing the charging damage is further improved by time-modulating and supplying the high-frequency bias power to the substrate. FIG. 7 shows the pulse duty ratio dependence of 701 when a continuous bias is applied to the substrate and 702 when a time modulation (TM) bias (in this case, a power supply frequency of 400 kHz, a repetition frequency of 2 kHz, and a duty ratio of 40%) is applied. Is shown. The vertical axis represents the voltage applied to the gate oxide film, and the horizontal axis represents the duty ratio of the pulse discharge. Both scales are equally divided.
The pulse discharge cycle in this case is 10 kHz.

【0036】図7から明らかなように、連続バイアス、
時間変調(TM)バイアスともに、時間τが長くなるよ
うにパルスデューティー比を減少させると、ゲート酸化
膜に発生する電圧が減少している。また、印加するバイ
アスを時間変調させた場合702の方が、連続バイアス
を印加した場合701よりもゲート酸化膜電圧が低く抑
えられている。これは、連続バイアスの場合にはプラズ
マ中のイオンを基板に連続的に引き込むので電子/イオ
ンの飽和電流比が大きくなるのに対し、時間変調バイア
スではオフ時間が設けられるので基板へのイオンの入射
が減少し電子/イオンの飽和電流比が大きくなるのを抑
制されるためと考えられる。
As is apparent from FIG. 7, the continuous bias,
In both the time modulation (TM) bias, when the pulse duty ratio is reduced so that the time τ becomes longer, the voltage generated in the gate oxide film decreases. Further, the gate oxide film voltage is lower in the case 702 when the applied bias is time-modulated than in the case 701 when the continuous bias is applied. This is because, in the case of the continuous bias, the ions in the plasma are continuously drawn into the substrate, so that the saturation current ratio of electrons / ions becomes large. This is probably because the incidence is reduced and the electron / ion saturation current ratio is prevented from increasing.

【0037】また、時間変調バイアスにおいて、パルス
放電周期と時間変調バイアスの周期とを同期させ、パル
ス放電がオンのときに時間変調バイアスもオンに同期さ
せることによって、さらにゲート酸化膜に生じる電圧を
下げることができる。これは、パルス放電のオフ時間に
おいて、連続バイアスの場合にはパルスオフ後も減衰中
のプラズマのイオンを基板に入射させているのに対し、
時間変調バイアスではパルス放電後にはプラズマ中のイ
オンを基板に入射させる作用がないので、基板面上の疎
密部では図4に示すように電子/イオン飽和電流比が素
早く減少するためと考えられる。
In the time modulation bias, the pulse discharge cycle is synchronized with the cycle of the time modulation bias, and when the pulse discharge is on, the time modulation bias is also turned on to further reduce the voltage generated in the gate oxide film. Can be lowered. This is because in the off time of the pulse discharge, in the case of a continuous bias, the ions of the plasma that are attenuating after the pulse is turned off are incident on the substrate,
It is considered that the time modulation bias has no effect of causing ions in the plasma to be incident on the substrate after the pulse discharge, and thus the electron / ion saturation current ratio is rapidly reduced in the dense / dense area on the substrate surface as shown in FIG.

【0038】また、時間変調バイアスの繰り返し周波数
としては、チャージアップと減衰の時間が1m秒程度の
現象であるのでこれよりも早い周期が必要となるので、
1kHz以上の繰り返し周波数が必要となる。また、バ
イアス電源の周波数は特に限定されないが、繰り返し周
波数の上限は電源周波数の1/2以下にする必要があ
る。
Further, the repetition frequency of the time modulation bias is a phenomenon in which the time of charge-up and decay is about 1 ms, so that a period earlier than this is necessary.
A repetition frequency of 1 kHz or more is required. The frequency of the bias power supply is not particularly limited, but the upper limit of the repetition frequency needs to be 以下 or less of the power supply frequency.

【0039】以上本実施例によれば、プラズマ発生用高
周波電力をオン・オフしてパルス放電を行い、所定の電
子/イオン飽和電流比以下となるパルス放電のオフ時間
を制御することによって、デバイスパターン疎部・密部
への正電荷・負電荷の流入量を制御し、ゲート酸化膜電
位を低く抑制できるので、チャージングダメージのない
高精度なエッチングを行うことができるという効果があ
る。
As described above, according to the present embodiment, the high-frequency power for plasma generation is turned on and off to perform pulse discharge, and the off-time of the pulse discharge at or below a predetermined electron / ion saturation current ratio is controlled, whereby the device Since the amount of positive and negative charges flowing into the sparse and dense portions of the pattern can be controlled and the potential of the gate oxide film can be suppressed low, there is an effect that highly accurate etching without charging damage can be performed.

【0040】また、疎密パターの被エッチング部を有す
る基板に高周波バイアスを印加しプラズマ処理する場
合、パルス繰り返し周波数およびデューティー比を調整
し、電子/イオン飽和電流比が1となる時間τまたはパ
ターン疎密部の電子/イオン飽和電流比の差が小さくな
る電子/イオン飽和電流比1/10以下の時間のパルス
1周期あたりの比率を増加させることによって、チャー
ジングダメージを低減することができる。また、時間変
調バイアスをパルス放電と組合わせる、さらには同期さ
せて用いることにより、さらにゲート酸化膜に発生する
電圧を低減することができ、チャージングダメージを低
減させて、高精度なエッチング処理を可能とすることが
できるという効果がある。
When a high-frequency bias is applied to a substrate having a portion to be etched of a dense / dense pattern to perform a plasma process, the pulse repetition frequency and the duty ratio are adjusted so that the time τ at which the electron / ion saturation current ratio becomes 1 or the pattern sparse / dense is obtained. The charging damage can be reduced by increasing the ratio per pulse period of 1/10 or less of the electron / ion saturation current ratio at which the difference in the electron / ion saturation current ratio of the portion becomes small. In addition, by using the time modulation bias in combination with the pulse discharge or using it in synchronization, the voltage generated in the gate oxide film can be further reduced, the charging damage is reduced, and a highly accurate etching process is performed. There is an effect that it can be made possible.

【0041】[実施例2]本発明の第2の実施例を図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
材を示し説明を省略する。本図が図1と異なる点を以下
説明する。真空容器101の上部を、誘電体窓801
(例えば石英製)および上部電極802(例えばSi
製)で密封する。上部電極802はエッチングガスを流
すための多穴構造となっており、ガス供給装置104に
接続されている。電磁波源806から発振された例えば
450MHzの高周波電力は、ハイパスフィルタ805
を介して、またアンテナバイアス電源808から発振さ
れた、例えば、13.56MHzの高周波電力はローパ
スフィルタ807を介してそれぞれチューナー804に
伝えられ、同軸線路803を経由し誘電体窓801およ
び上部電極802を介して真空容器101内に伝播し、
プラズマを生成する。また、プラズマ発生用高周波電源
としての電磁波源806およびアンテナバイアス電源8
08は、パルス変調発振が可能である。一方、基板電極
109はバイアス電源としての高周波電源111に接続
されている。本実施例のように構成した装置において
も、第1の実施例と同様にパルス放電および時間変調バ
イアスを行うことにより、パターン疎部・密部への正電
荷・負電荷の流入量を制御しゲート酸化膜電位を低く抑
制することができるため、チャージングダメージのない
高精度なエッチングを行うことができるという効果があ
る。
Embodiment 2 FIG. 8 shows a second embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG. In this figure, the same reference numerals as in FIG. 1 denote the same members, and a description thereof will be omitted. The difference between this figure and FIG. 1 will be described below. The upper part of the vacuum vessel 101 is
(For example, quartz) and the upper electrode 802 (for example, Si
Made). The upper electrode 802 has a multi-hole structure for flowing an etching gas, and is connected to the gas supply device 104. High-frequency power of, for example, 450 MHz oscillated from the electromagnetic wave source 806 is supplied to a high-pass filter 805.
, And 13.56 MHz high-frequency power oscillated from the antenna bias power supply 808 are transmitted to the tuner 804 via the low-pass filter 807, respectively, and passed through the coaxial line 803 to the dielectric window 801 and the upper electrode 802. And propagates into the vacuum vessel 101 through
Generates plasma. Further, an electromagnetic wave source 806 as a high frequency power supply for plasma generation and an antenna bias power supply 8
08 is capable of pulse modulation oscillation. On the other hand, the substrate electrode 109 is connected to a high frequency power supply 111 as a bias power supply. Also in the apparatus configured as in the present embodiment, the amount of positive and negative charges flowing into the sparse and dense portions of the pattern is controlled by performing pulse discharge and time modulation bias in the same manner as in the first embodiment. Since the gate oxide film potential can be suppressed low, there is an effect that highly accurate etching without charging damage can be performed.

【0042】[実施例3]本発明の第3の実施例を図9
を用いて説明する。本図において図1と同符号は同一部
材を示し説明を省略する。本図が図1と異なる点を以下
説明する。真空容器101上部を誘電体窓801(例え
ば石英製)および上部電極802(例えばSi製)で密
封する。上部電極802はエッチングガスを流すための
多穴構造となっており、ガス供給装置104に接続され
ている。プラズマ発生用高周波電源としての電磁波源9
03から発振された、例えば、27MHzまたは60M
Hzの高周波電力は、上部電極802を介して真空容器
101内に伝播しプラズマを生成する。また、電磁波源
903はパルス変調発振が可能である。一方、基板電極
109はバイアス電源としての高周波電源111に接続
されている。本実施例のように構成した装置において
も、第1の実施例と同様にパルス放電および時間変調バ
イアスを行うことにより、パターン疎部・密部への正電
荷・負電荷の流入量を制御しゲート酸化膜電位を低く抑
制することができるため、チャージングダメージのない
高精度なエッチングを行うことができるという効果があ
る。
[Embodiment 3] FIG. 9 shows a third embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG. In this figure, the same reference numerals as in FIG. 1 denote the same members, and a description thereof will be omitted. The difference between this figure and FIG. 1 will be described below. The upper portion of the vacuum vessel 101 is sealed with a dielectric window 801 (for example, made of quartz) and an upper electrode 802 (for example, made of Si). The upper electrode 802 has a multi-hole structure for flowing an etching gas, and is connected to the gas supply device 104. Electromagnetic wave source 9 as high frequency power supply for plasma generation
03, for example, 27MHz or 60M
The high frequency power of Hz propagates through the upper electrode 802 into the vacuum chamber 101 to generate plasma. Further, the electromagnetic wave source 903 can perform pulse modulation oscillation. On the other hand, the substrate electrode 109 is connected to a high frequency power supply 111 as a bias power supply. Also in the apparatus configured as in the present embodiment, the amount of positive and negative charges flowing into the sparse and dense portions of the pattern is controlled by performing pulse discharge and time modulation bias in the same manner as in the first embodiment. Since the gate oxide film potential can be suppressed low, there is an effect that highly accurate etching without charging damage can be performed.

【0043】本発明の第4の実施例を図10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を示し説
明を省略する。本図が図1と異なる点を以下説明する。
真空容器101上部を誘電体窓102にて密封する。誘
電体窓102の上部にはループアンテナ901が設置さ
れており、例えば13.56MHz のアンテナ電源90
2に接続されている。ループアンテナ901より誘電体
窓102を介して高周波電力が真空容器101内に供給
されプラズマを生成する。ここで、プラズマ発生用高周
波電源としてのアンテナ電源902はパルス変調発振が
可能である。一方、基板電極109はバイアス電源とし
ての高周波電源111に接続されている。本実施例のよ
うに構成した装置においても、第1の実施例と同様にパ
ルス放電および時間変調バイアスを行うことにより、パ
ターン疎部・密部への正電荷・負電荷の流入量を制御し
ゲート酸化膜電位を低く抑制することができるため、チ
ャージングダメージのない高精度なエッチングを行うこ
とができるという効果がある。
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this figure, the same reference numerals as in FIG. 1 denote the same members, and a description thereof will be omitted. The difference between this figure and FIG. 1 will be described below.
The upper part of the vacuum vessel 101 is sealed with a dielectric window 102. A loop antenna 901 is provided above the dielectric window 102. For example, an antenna power supply 90 of 13.56 MHz is provided.
2 are connected. High frequency power is supplied from the loop antenna 901 through the dielectric window 102 into the vacuum vessel 101 to generate plasma. Here, the antenna power supply 902 as the high frequency power supply for plasma generation can perform pulse modulation oscillation. On the other hand, the substrate electrode 109 is connected to a high frequency power supply 111 as a bias power supply. Also in the apparatus configured as in the present embodiment, the amount of positive and negative charges flowing into the sparse and dense portions of the pattern is controlled by performing pulse discharge and time modulation bias in the same manner as in the first embodiment. Since the gate oxide film potential can be suppressed low, there is an effect that highly accurate etching without charging damage can be performed.

【0044】なお、上述のこれら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,CVD装置な
ど本発明を他のプラズマ処理装置に適用しても良い。
In the above embodiments, the etching apparatus has been described. However, the present invention may be applied to other plasma processing apparatuses such as an ashing apparatus and a CVD apparatus.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上、本発明によれば、パルスオフ期間
の電子/イオン飽和電流比が1となる時間τの1周期あ
たりの比率または、パターン疎密部の電子/イオン飽和
電流比の差が小さくなる電子/イオン飽和電流比10以
下の時間のパルス1周期あたりの比率が高くなるよう
に、すなわち、所定の電子/イオン飽和電流比以下とな
る時間が長くなるようにパルス放電条件を制御すること
によって、電子シェーディングにより発生するチャージ
ングダメージを抑制することができるという効果があ
る。
As described above, according to the present invention, the ratio of the period of time τ during which the electron / ion saturation current ratio during the pulse-off period becomes 1 per cycle or the difference between the electron / ion saturation current ratios in the dense / dense pattern portion is small. The pulse discharge condition is controlled so that the ratio of the period of the electron / ion saturation current ratio of 10 or less per one pulse period is high, that is, the time of the predetermined electron / ion saturation current ratio or less is long. Accordingly, there is an effect that charging damage generated by electron shading can be suppressed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【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。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an etching apparatus according to a first embodiment using the present invention.

【図2】図1の実施例におけるパルス放電のオン・オフ
波形例を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing an example of an ON / OFF waveform of a pulse discharge in the embodiment of FIG.

【図3】図1の実施例における、パルス放電時のパター
ンに入射するイオン・電子飽和電流時間変化を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a change over time of an ion / electron saturation current incident on a pattern at the time of pulse discharge in the embodiment of FIG. 1;

【図4】図1の実施例における、パルス放電時のパター
ンに入射するイオン/電子飽和電流比時間変化を示す
図。
FIG. 4 is a diagram showing a change over time in an ion / electron saturation current ratio incident on a pattern at the time of pulse discharge in the embodiment of FIG. 1;

【図5】比較のために示す従来の装置における、連続放
電時のパターンに入射するイオン/電子飽和電流比時間
変化を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a change over time of an ion / electron saturation current ratio incident on a pattern during continuous discharge in a conventional device shown for comparison.

【図6】図1の実施例における、ゲート酸化膜電圧の時
間τ依存性を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a time τ dependency of a gate oxide film voltage in the embodiment of FIG. 1;

【図7】図1の実施例における、バイアス印加時のゲー
ト酸化膜電圧のパルスデューティー比依存性を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing a pulse duty ratio dependency of a gate oxide film voltage when a bias is applied in the embodiment of FIG. 1;

【図8】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。
FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing an etching apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図9】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。
FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing an etching apparatus according to a third embodiment using the present invention.

【図10】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。
FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing an etching apparatus according to a fourth embodiment using the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101…真空容器、102…誘電体窓、103…真空排
気口、104…ガス供給装置、105…マイクロ波電
源、106…マグネトロン、107…導波管、108…
磁場発生用コイル、109…基板電極、110…マッチ
ングボックス、111…高周波電源、112…被処理
材、201…パルスオン・オフ波形、202…周期、20
3…パルスオン時間、301…電子飽和電流、302…
イオン飽和電流、401,501…疎部に入射する電子
/イオン飽和電流比、402,502…密部に入射する
電子/イオン飽和電流比、601…ゲート酸化膜電圧、
602…ゲート酸化膜破壊電圧、701…連続バイアス
印加時のゲート酸化膜電圧、702…時間変調バイアス
印加時のゲート酸化膜電圧、801…誘電体窓、802…
上部電極、803…同軸線路、804…チューナー、8
05,807…フィルター、806…電磁波源、808
…アンテナバイアス電源、901…ループアンテナ、9
02…アンテナ電源、903…電磁波源。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... vacuum container, 102 ... dielectric window, 103 ... vacuum exhaust port, 104 ... gas supply apparatus, 105 ... microwave power supply, 106 ... magnetron, 107 ... waveguide, 108 ...
Magnetic field generating coil, 109: substrate electrode, 110: matching box, 111: high-frequency power supply, 112: workpiece, 201: pulse on / off waveform, 202: cycle, 20
3: pulse on time, 301: electron saturation current, 302:
Ion saturation current, 401,501: electron / ion saturation current ratio incident on a sparse portion, 402,502: electron / ion saturation current ratio incident on a dense portion, 601: gate oxide film voltage,
602: gate oxide breakdown voltage; 701: gate oxide voltage when a continuous bias is applied; 702: gate oxide film voltage when a time modulation bias is applied; 801: dielectric window;
Upper electrode, 803: Coaxial line, 804: Tuner, 8
05, 807: filter, 806: electromagnetic wave source, 808
... antenna bias power supply, 901 ... loop antenna, 9
02: antenna power supply, 903: electromagnetic wave source.

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Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】プラズマの生成と基板へのプラズマ中のイ
オンの入射エネルギとを独立に制御して、前記基板を処
理するプラズマ処理方法において、 前記プラズマの生成を断続的に行い、少なくともプラズ
マオフ後の時間を10μ秒設けることを特徴とするプラ
ズマ処理方法。
1. A plasma processing method for processing a substrate by independently controlling the generation of plasma and the incident energy of ions in the plasma to the substrate, wherein the plasma is generated intermittently and at least the plasma is turned off. A plasma processing method characterized by providing a later time of 10 μs.
【請求項2】プラズマの生成と基板へのプラズマ中のイ
オンの入射エネルギとを独立に制御して、前記基板を処
理するプラズマ処理方法において、 前記プラズマの生成を断続的に行い、少なくともプラズ
マオフ後に前記基板に流入する負電流/正電流比が10
以下となる時間設けることを特徴とするプラズマ処理方
法。
2. A plasma processing method for processing a substrate by independently controlling the generation of plasma and the incident energy of ions in the plasma on the substrate, wherein the plasma is generated intermittently and at least the plasma is turned off. The ratio of the negative current / positive current flowing into the substrate later is 10
A plasma processing method characterized by providing the following time.
【請求項3】プラズマの生成と基板へのプラズマ中のイ
オンの入射エネルギとを独立に制御して、前記基板を処
理するプラズマ処理方法において、 前記プラズマの生成を1kHzから90kHzの周期で
断続的に行い、少なくともデューティー比を10%以上
とし、プラズマオフ後の時間を10μ秒設けることを特
徴とするプラズマ処理方法。
3. A plasma processing method for processing a substrate by independently controlling generation of plasma and incident energy of ions in the plasma on the substrate, wherein the generation of the plasma is intermittently performed at a period of 1 kHz to 90 kHz. Wherein the duty ratio is at least 10% and the time after plasma is turned off is provided for 10 μs.
【請求項4】真空排気装置が接続され内部を減圧可能な
処理室と、該処理室内へガスを供給するガス供給装置
と、該処理室内に時間変調させたプラズマを発生させる
ための高周波電源を含むプラズマ発生手段と、被処理材
を載置可能な基板電極と、該基板電極へ高周波バイアス
電力を供に給するためのバイアス電源とを備えたプラズ
マ処理装置によるプラズマ処理方法おいて、 前記プラズマ発生手段のプラズマ発生用高周波電源を、
プラズマの時間変調周期間で、基板に流入する負電流/
正電流比が10以下となる時間が占める比率を40%以
上とするように時間変調することを特徴とするプラズマ
処理方法。
4. A processing chamber to which a vacuum pumping device is connected and whose inside can be depressurized, a gas supply device for supplying gas into the processing chamber, and a high-frequency power supply for generating time-modulated plasma in the processing chamber. The plasma processing method according to claim 1, further comprising: a plasma generating unit including a plasma generating unit, a substrate electrode on which a target material can be placed, and a bias power supply for supplying high-frequency bias power to the substrate electrode. The high frequency power supply for plasma generation of the generation means,
The negative current flowing into the substrate during the time modulation period of the plasma /
A plasma processing method characterized in that time modulation is performed so that the ratio of the time when the positive current ratio is 10 or less is 40% or more.
【請求項5】真空排気装置が接続され内部を減圧可能な
処理室と、該処理室内へガスを供給するガス供給装置
と、該処理室内に時間変調させたプラズマを発生させる
ための高周波電源を含むプラズマ発生手段と、被処理材
を載置可能な基板電極と、該基板電極へ高周波バイアス
電力を供給するためのバイアス電源とを備えたプラズマ
処理装置において、 前記プラズマ発生手段のプラズマ発生用高周波電源を、
プラズマの時間変調周期間で、基板に流入する負電流/
正電流比が10以下となる時間が占める比率を40%以
上とするように時間変調することを特徴とするプラズマ
処理装置。
5. A processing chamber to which a vacuum evacuation device is connected and whose inside can be decompressed, a gas supply device for supplying a gas into the processing chamber, and a high-frequency power supply for generating time-modulated plasma in the processing chamber. A plasma processing apparatus comprising: a plasma generating means including a plasma generating means, a substrate electrode on which a material to be processed can be placed, and a bias power supply for supplying a high frequency bias power to the substrate electrode; Power supply
The negative current flowing into the substrate during the time modulation period of the plasma /
A plasma processing apparatus, wherein time modulation is performed so that a ratio of a time when a positive current ratio is 10 or less is 40% or more.
【請求項6】請求項5記載のプラズマ処理装置におい
て、前記プラズマ発生用高周波電源の繰り返し周波数
を、1kHzから90kHzでかつパルスデューティー
比を60%以下とすることを特徴とするプラズマ処理装
置。
6. The plasma processing apparatus according to claim 5, wherein a repetition frequency of said high frequency power supply for plasma generation is 1 kHz to 90 kHz and a pulse duty ratio is 60% or less.
【請求項7】請求項5または6記載のプラズマ処理装置
において、基板に供給する前記高周波バイアス電力を、
繰り返し周波数1kHz以上かつ、デューティー比60
%以下で時間変調することを特徴とするプラズマ処理装
置。
7. The plasma processing apparatus according to claim 5, wherein the high frequency bias power supplied to the substrate is:
Repetition frequency 1 kHz or more and duty ratio 60
%. Time-modulated at less than%.
【請求項8】真空排気装置が接続され内部を減圧可能な
処理室と該処理室内へガスを供給するガス供給装置と、
該処理室内に時間変調させたプラズマを発生させるため
の高周波電源を含むプラズマ発生手段と、被処理材,該
被処理材を載置可能な基板電極と、該基板電極へ高周波
電力を供給するための高周波バイアス電源を備えたプラ
ズマ処理装置において、プラズマの時間変調周期間で、
基板に流入する負電流と正電流が等しくなる時間が占め
る比率を20%以上とするように、前記プラズマ発生用
高周波電源を時間変調することを特徴とするプラズマ処
理装置。
8. A processing chamber to which a vacuum evacuation device is connected and whose inside can be decompressed, a gas supply device for supplying gas into the processing chamber,
A plasma generating means including a high-frequency power supply for generating time-modulated plasma in the processing chamber, a material to be processed, a substrate electrode on which the material to be processed can be mounted, and a high-frequency power supply to the substrate electrode In a plasma processing apparatus equipped with a high-frequency bias power supply of
A plasma processing apparatus, wherein the high frequency power supply for plasma generation is time-modulated so that a ratio of a time when a negative current and a positive current flowing into a substrate occupy are equal to or more than 20%.
【請求項9】請求項8記載のプラズマ処理装置におい
て、前記プラズマ発生用高周波電源の繰り返し周波数を
1kHzから90kHzかつパルスデューティー比を6
0%以下とすることを特徴とするプラズマ処理装置。
9. The plasma processing apparatus according to claim 8, wherein the repetition frequency of the high frequency power supply for plasma generation is 1 kHz to 90 kHz and the pulse duty ratio is 6 kHz.
A plasma processing apparatus characterized by being at most 0%.
【請求項10】請求項8または9記載のプラズマ処理装
置において、前記高周波バイアス電力を、繰り返し周波
数1kHz以上かつ、デューティー比60%以下で時間
変調することを特徴とするプラズマ処理装置。
10. The plasma processing apparatus according to claim 8, wherein said high-frequency bias power is time-modulated at a repetition frequency of 1 kHz or more and a duty ratio of 60% or less.
【請求項11】プラズマの生成と基板へのプラズマ中の
イオンの入射エネルギとを独立に制御して、前記基板を
処理するプラズマ処理方法において、 前記プラズマの生成を1kHzから90kHzの周期で
断続的に行い、少なくともデューティー比を10%以上
とし、プラズマオフ後の時間を10μ秒設けるととも
に、前記イオンの入射エネルギを制御するバイアス電圧
を時間変調することを特徴とするプラズマ処理方法。
11. A plasma processing method for processing a substrate by independently controlling generation of plasma and incident energy of ions in the plasma on the substrate, wherein the generation of the plasma is intermittently performed at a period of 1 kHz to 90 kHz. Wherein the duty ratio is at least 10%, the time after plasma is turned off is 10 μs, and the bias voltage for controlling the ion incident energy is time-modulated.
【請求項12】請求項12記載のプラズマ処理方法にお
いて、前記バイアス電圧の時間変調は前記プラズマ生成
の周期と同期させるプラズマ処理方法。
12. The plasma processing method according to claim 12, wherein the time modulation of the bias voltage is synchronized with a cycle of the plasma generation.
【請求項13】プラズマ発生用高周波電力をオン・オフ
してパルス放電を行い、所定の電子/イオン飽和電流比
以下となるパルス放電のオフ時間を制御し、デバイスパ
ターン疎部・密部への正電荷・負電荷の流入量を制御し
て、チャージングダメージを抑制することを特徴とする
プラズマ処理方法。
13. A pulse discharge is performed by turning on / off the high frequency power for plasma generation, controlling the off time of the pulse discharge at or below a predetermined electron / ion saturation current ratio, and controlling the off time of the device pattern sparse part / dense part. A plasma processing method comprising controlling the inflow of positive charges and negative charges to suppress charging damage.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009071292A (en) * 2007-08-17 2009-04-02 Tokyo Electron Ltd Plasma processing apparatus, plasma processing method, and storage medium
JP2010519758A (en) * 2007-02-21 2010-06-03 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド Pulsed plasma system for etching semiconductor structures using pulsed sample bias
JP2010519767A (en) * 2007-02-21 2010-06-03 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド A pulsed plasma system supplemented with a pulsed reactive gas for etching semiconductor structures
JP2010153880A (en) * 2010-01-25 2010-07-08 Hitachi High-Technologies Corp Plasma processing apparatus
JP2012009544A (en) * 2010-06-23 2012-01-12 Tokyo Electron Ltd Substrate processing method
KR101341534B1 (en) * 2011-07-27 2013-12-13 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈 Plasma processing method and plasma processing apparatus
US9659756B2 (en) 2008-12-09 2017-05-23 Tokyo Electron Limited Plasma etching apparatus and plasma cleaning method
JP7433095B2 (en) 2020-03-18 2024-02-19 東京エレクトロン株式会社 Substrate processing method and substrate processing apparatus

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010519758A (en) * 2007-02-21 2010-06-03 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド Pulsed plasma system for etching semiconductor structures using pulsed sample bias
JP2010519767A (en) * 2007-02-21 2010-06-03 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド A pulsed plasma system supplemented with a pulsed reactive gas for etching semiconductor structures
JP2014039050A (en) * 2007-02-21 2014-02-27 Applied Materials Inc Pulsed plasma system with pulsed sample bias for etching semiconductor structure
KR101434015B1 (en) * 2007-08-17 2014-08-25 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Plasma processing apparatus
JP2009071292A (en) * 2007-08-17 2009-04-02 Tokyo Electron Ltd Plasma processing apparatus, plasma processing method, and storage medium
US8703002B2 (en) 2007-08-17 2014-04-22 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus, plasma processing method and storage medium
JP2014135512A (en) * 2007-08-17 2014-07-24 Tokyo Electron Ltd Plasma etching method
US9659756B2 (en) 2008-12-09 2017-05-23 Tokyo Electron Limited Plasma etching apparatus and plasma cleaning method
JP2010153880A (en) * 2010-01-25 2010-07-08 Hitachi High-Technologies Corp Plasma processing apparatus
JP2012009544A (en) * 2010-06-23 2012-01-12 Tokyo Electron Ltd Substrate processing method
US8828254B2 (en) 2011-07-27 2014-09-09 Hitachi High-Technologies Corporation Plasma processing method
TWI500066B (en) * 2011-07-27 2015-09-11 Hitachi High Tech Corp Plasma processing device
US9349603B2 (en) 2011-07-27 2016-05-24 Hitachi High-Technologies Corporation Plasma processing method
KR101341534B1 (en) * 2011-07-27 2013-12-13 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈 Plasma processing method and plasma processing apparatus
KR101858047B1 (en) 2011-07-27 2018-05-18 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈 Plasma processing method and plasma processing apparatus
US10600619B2 (en) 2011-07-27 2020-03-24 Hitachi High-Technologies Corporation Plasma processing apparatus
US11658011B2 (en) 2011-07-27 2023-05-23 Hitachi High-Tech Corporation Plasma processing apparatus
JP7433095B2 (en) 2020-03-18 2024-02-19 東京エレクトロン株式会社 Substrate processing method and substrate processing apparatus

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