JP2002043286A - プラズマ処理装置 - Google Patents
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- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
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- H01L21/3105—After-treatment
- H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
- H01L21/31105—Etching inorganic layers
- H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
- H01L21/31116—Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching
Abstract
(57)【要約】
【課題】 プラズマ電位と処理室１の壁面の接地電位間
に電位差が生じ、壁面がプラズマ中のイオン成分による
スパッタにより壁面が侵食され、二種類の高周波電力を
同時に印加する場合には、単周波を印加する場合と比較
してスパッタレートが上昇し壁面の損傷が大きくなる。 【解決手段】 本発明のプラズマ処理装置１０は、二周
波てら使用するプラズマ処理装置において、第１の高周
波ライン１６には第２の高周波電源１５からの高周波電
圧を減衰させる第１のフィルタ回路２０を設けると共に
第２の高周波ライン１８には第１の高周波電源１４から
の高周波電圧を減衰させる第２のフィルタ回路２１を設
け、第１のフィルタ回路２０に回路定数を変更する手段
として可変コンデンサ２０Ａを設けものである。
に電位差が生じ、壁面がプラズマ中のイオン成分による
スパッタにより壁面が侵食され、二種類の高周波電力を
同時に印加する場合には、単周波を印加する場合と比較
してスパッタレートが上昇し壁面の損傷が大きくなる。 【解決手段】 本発明のプラズマ処理装置１０は、二周
波てら使用するプラズマ処理装置において、第１の高周
波ライン１６には第２の高周波電源１５からの高周波電
圧を減衰させる第１のフィルタ回路２０を設けると共に
第２の高周波ライン１８には第１の高周波電源１４から
の高周波電圧を減衰させる第２のフィルタ回路２１を設
け、第１のフィルタ回路２０に回路定数を変更する手段
として可変コンデンサ２０Ａを設けものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマ処理装置に関
し、更に詳しくは、処理容器壁面のスパッタによる損傷
を軽減することができるプラズマ処理装置に関する。
し、更に詳しくは、処理容器壁面のスパッタによる損傷
を軽減することができるプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】プラズマ処理装置には一種類の高周波電
力を印加してプラズマを発生させるタイプと、二種類の
異なる高周波電力を印加してプラズマを発生させるタイ
プがある。特に、後者のタイプのプラズマ処理装置の場
合には、周波数の高い一方の高周波電力で高密度プラズ
マを発生させ、周波数の低い他方の高周波電力でバイア
ス電位を発生させるようにしている。最近では、プラズ
マ処理の内容に応じて周波数の異なる二種類の高周波電
力を使用するプラズマ処理装置が使用されるようになっ
ている。
力を印加してプラズマを発生させるタイプと、二種類の
異なる高周波電力を印加してプラズマを発生させるタイ
プがある。特に、後者のタイプのプラズマ処理装置の場
合には、周波数の高い一方の高周波電力で高密度プラズ
マを発生させ、周波数の低い他方の高周波電力でバイア
ス電位を発生させるようにしている。最近では、プラズ
マ処理の内容に応じて周波数の異なる二種類の高周波電
力を使用するプラズマ処理装置が使用されるようになっ
ている。
【０００３】二周波を使用するプラズマ処理装置は、例
えば図７に示すように、処理室１内で互いに平行に配置
された上下の両電極２Ａ、２Ｂと、これらの両電極２
Ａ、２Ｂにそれぞれ周波数を異にする第１、第２の高周
波電力を印加する第１、第２の高周波電源３Ａ、３Ｂと
を備えている。第１、第２の高周波電源３Ａ、３Ｂとそ
れぞれの電極２Ａ、２Ｂを結ぶ第１、第２電力供給ライ
ン４Ａ、４Ｂにはマッチング回路５Ａ、５Ｂがそれぞれ
介装されている。更に、第１の電力供給ライン４Ａには
第２の高周波成分を減衰する第１のフィルタ回路６Ａが
リターン回路として接続されている。また、第２の電力
供給ライン４Ｂには第１の高周波成分を減衰する第２の
フィルタ回路６Ｂがリターン回路として接続されてい
る。そして、第１、第２のフィルタ回路６Ａ、６Ｂはそ
れぞれの回路定数が濾過すべき高周波数と共振する値に
設定されている。
えば図７に示すように、処理室１内で互いに平行に配置
された上下の両電極２Ａ、２Ｂと、これらの両電極２
Ａ、２Ｂにそれぞれ周波数を異にする第１、第２の高周
波電力を印加する第１、第２の高周波電源３Ａ、３Ｂと
を備えている。第１、第２の高周波電源３Ａ、３Ｂとそ
れぞれの電極２Ａ、２Ｂを結ぶ第１、第２電力供給ライ
ン４Ａ、４Ｂにはマッチング回路５Ａ、５Ｂがそれぞれ
介装されている。更に、第１の電力供給ライン４Ａには
第２の高周波成分を減衰する第１のフィルタ回路６Ａが
リターン回路として接続されている。また、第２の電力
供給ライン４Ｂには第１の高周波成分を減衰する第２の
フィルタ回路６Ｂがリターン回路として接続されてい
る。そして、第１、第２のフィルタ回路６Ａ、６Ｂはそ
れぞれの回路定数が濾過すべき高周波数と共振する値に
設定されている。
【０００４】半導体ウエハ等の被処理体にプラズマ処理
を施す場合には、例えば被処理体を下部電極２Ｂに載置
し、第１、第２の高周波電力電源３Ａ、３Ｂからそれぞ
れの高周波電力を両電極２Ａ、２Ｂに印加し、上下の両
電極２Ａ、２Ｂ間でプラズマＰを発生すると共に下部電
極２Ｂにバイアイス電位を発生させ、下部電極２Ｂ上の
半導体ウエハに対して所定のプラズマ処理を施す。そし
て、第１、第２電力供給ライン４Ａ、４Ｂの異周波の高
周波電圧を減衰し、第１、第２の高周波電源３Ａ、３Ｂ
から最適な状態でそれぞれの高周波電力を上部電極２
Ａ、２Ｂに印加する。
を施す場合には、例えば被処理体を下部電極２Ｂに載置
し、第１、第２の高周波電力電源３Ａ、３Ｂからそれぞ
れの高周波電力を両電極２Ａ、２Ｂに印加し、上下の両
電極２Ａ、２Ｂ間でプラズマＰを発生すると共に下部電
極２Ｂにバイアイス電位を発生させ、下部電極２Ｂ上の
半導体ウエハに対して所定のプラズマ処理を施す。そし
て、第１、第２電力供給ライン４Ａ、４Ｂの異周波の高
周波電圧を減衰し、第１、第２の高周波電源３Ａ、３Ｂ
から最適な状態でそれぞれの高周波電力を上部電極２
Ａ、２Ｂに印加する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プラズ
マ電位と処理室１の壁面の接地電位間に電位差が生じ、
プラズマ中のイオン成分によるスパッタにより壁面が侵
食される。しかも、二種類の高周波電力を同時に印加す
る場合には、単周波を印加する場合と比較して電極一つ
分の実効的な接地面積が減少するため、その分だけスパ
ッタレートが上昇し壁面の損傷が大きくなり、処理室１
の寿命が短くなるという課題があった。この傾向は半導
体ウエハ等の被処理体が大型化したり、スループットが
向上して高周波電力が大きくなってスパッタレートの更
なる上昇により益々深刻になりつつある。確かに従来も
壁面の防護対策として処理室１を大きくして接地面積を
広く採ってスパッタレートを低減するか、あるいは壁面
に樹脂コーティングを施して壁面の消耗を防止するよう
にしているが、いずれの場合にも本質的な解決策にはな
らずコスト高になるという課題があった。
マ電位と処理室１の壁面の接地電位間に電位差が生じ、
プラズマ中のイオン成分によるスパッタにより壁面が侵
食される。しかも、二種類の高周波電力を同時に印加す
る場合には、単周波を印加する場合と比較して電極一つ
分の実効的な接地面積が減少するため、その分だけスパ
ッタレートが上昇し壁面の損傷が大きくなり、処理室１
の寿命が短くなるという課題があった。この傾向は半導
体ウエハ等の被処理体が大型化したり、スループットが
向上して高周波電力が大きくなってスパッタレートの更
なる上昇により益々深刻になりつつある。確かに従来も
壁面の防護対策として処理室１を大きくして接地面積を
広く採ってスパッタレートを低減するか、あるいは壁面
に樹脂コーティングを施して壁面の消耗を防止するよう
にしているが、いずれの場合にも本質的な解決策にはな
らずコスト高になるという課題があった。
【０００６】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、スパッタレートを低減し処理室等の処理容
器の寿命を延命することができるプラズマ処理装置を提
供することを目的としている。
れたもので、スパッタレートを低減し処理室等の処理容
器の寿命を延命することができるプラズマ処理装置を提
供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者は、第１、第２
のフィルタ回路６Ａ、６Ｂのフィルタ定数を調整するこ
とによってプラズマ電位即ちスパッタレートが変化する
ことを知見した。
のフィルタ回路６Ａ、６Ｂのフィルタ定数を調整するこ
とによってプラズマ電位即ちスパッタレートが変化する
ことを知見した。
【０００８】本発明は上記知見に基づいてなされたもの
で、本発明の請求項１に記載のプラズマ処理装置は、処
理容器内で互いに平行に配置された第１、第２の電極
と、これらの両電極に第１、第２の電力供給ラインを介
して第１、第２の高周波電力を印加する第１、第２の高
周波電源とを備え、第１、第２の高周波電力を第１、第
２の電極に印加してプラズマを発生させていずれかの電
極に配置された被処理体に所定のプラズマ処理を施すプ
ラズマ処理装置において、第１の電力供給ラインには第
２の高周波電圧を減衰する第１のフィルタ回路を設ける
と共に第２の電力供給ラインには第１の高周波電圧を減
衰する第２のフィルタ回路を設け、第１、第２のフィル
タ回路の少なくとも一方に回路定数を変更する手段を設
けたことを特徴とするものである。
で、本発明の請求項１に記載のプラズマ処理装置は、処
理容器内で互いに平行に配置された第１、第２の電極
と、これらの両電極に第１、第２の電力供給ラインを介
して第１、第２の高周波電力を印加する第１、第２の高
周波電源とを備え、第１、第２の高周波電力を第１、第
２の電極に印加してプラズマを発生させていずれかの電
極に配置された被処理体に所定のプラズマ処理を施すプ
ラズマ処理装置において、第１の電力供給ラインには第
２の高周波電圧を減衰する第１のフィルタ回路を設ける
と共に第２の電力供給ラインには第１の高周波電圧を減
衰する第２のフィルタ回路を設け、第１、第２のフィル
タ回路の少なくとも一方に回路定数を変更する手段を設
けたことを特徴とするものである。
【０００９】また、本発明の請求項２に記載のプラズマ
処理装置は、請求項１に記載の発明において、上記回路
定数を変更する手段として可変コンデンサを設けたこと
を特徴とするものである。
処理装置は、請求項１に記載の発明において、上記回路
定数を変更する手段として可変コンデンサを設けたこと
を特徴とするものである。
【００１０】また、本発明の請求項３に記載のプラズマ
処理装置は、処理容器内で互いに平行に配置された第
１、第２の電極と、これらの両電極に第１、第２の電力
供給ラインを介して第１、第２の高周波電力を印加する
第１、第２の高周波電源とを備え、第１、第２の高周波
電力を第１、第２の電極に印加してプラズマを発生させ
ていずれかの電極に配置された被処理体に所定のプラズ
マ処理を施すプラズマ処理装置において、第１の電力供
給ラインには第２の高周波電圧を減衰する第１のフィル
タ回路を設けると共に第２の電力供給ラインには第１の
高周波電圧を減衰する第２のフィルタ回路を設け、第
１、第２のフィルタ回路の少なくとも一方のフィルタ回
路の回路定数を減衰すべき高周波数と共振する値から偏
倚させて設定したことを特徴とするものである。
処理装置は、処理容器内で互いに平行に配置された第
１、第２の電極と、これらの両電極に第１、第２の電力
供給ラインを介して第１、第２の高周波電力を印加する
第１、第２の高周波電源とを備え、第１、第２の高周波
電力を第１、第２の電極に印加してプラズマを発生させ
ていずれかの電極に配置された被処理体に所定のプラズ
マ処理を施すプラズマ処理装置において、第１の電力供
給ラインには第２の高周波電圧を減衰する第１のフィル
タ回路を設けると共に第２の電力供給ラインには第１の
高周波電圧を減衰する第２のフィルタ回路を設け、第
１、第２のフィルタ回路の少なくとも一方のフィルタ回
路の回路定数を減衰すべき高周波数と共振する値から偏
倚させて設定したことを特徴とするものである。
【００１１】また、本発明の請求項４に記載のプラズマ
処理装置は、処理容器内で互いに平行に配置された第
１、第２の電極と、これらの両電極に第１、第２の電力
供給ラインを介して第１、第２の高周波電力を印加する
第１、第２の高周波電源とを備え、第１、第２の高周波
電力を第１、第２の電極に印加してプラズマを発生させ
ていずれかの電極に配置された被処理体に所定のプラズ
マ処理を施すプラズマ処理装置において、第１の電力供
給ラインには第２の高周波電圧を減衰する第１のフィル
タ回路を設けると共に第２の電力供給ラインには第１の
高周波電圧を減衰する第２のフィルタ回路を設け、更
に、第１、第２の電力供給ラインのいずれか一方に回路
定数可変の第３のフィルタ回路を設けたことを特徴とす
るるものである。
処理装置は、処理容器内で互いに平行に配置された第
１、第２の電極と、これらの両電極に第１、第２の電力
供給ラインを介して第１、第２の高周波電力を印加する
第１、第２の高周波電源とを備え、第１、第２の高周波
電力を第１、第２の電極に印加してプラズマを発生させ
ていずれかの電極に配置された被処理体に所定のプラズ
マ処理を施すプラズマ処理装置において、第１の電力供
給ラインには第２の高周波電圧を減衰する第１のフィル
タ回路を設けると共に第２の電力供給ラインには第１の
高周波電圧を減衰する第２のフィルタ回路を設け、更
に、第１、第２の電力供給ラインのいずれか一方に回路
定数可変の第３のフィルタ回路を設けたことを特徴とす
るるものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図１〜図６に示す実施形態
の基づいて本発明を説明する。本実施形態のプラズマ処
理装置１０は、例えば図１に示すように、アルミニウム
等の導電性材料からなる処理室１１と、この処理室１１
内に互いに所定間隔を隔てて平行に配設された上部電極
１２及び下部電極１３と、これらの両電極１２、１３に
接続された第１、第２の高周波電源１４、１５とを備え
ている。下部電極１３は被処理体（例えば、半導体ウエ
ハ）を載置する載置台を兼ねている。第１の高周波電源
１４は例えば６０ＭＨｚの高周波電力を上部電極１２に
印加し、上部電極１２と下部電極１３の間で処理室１１
内に供給されたプロセスガスからプラズマＰを発生させ
る。下部電極１３には例えば２ＭＨｚの高周波電力を印
加し、プラズマ電位に対するバイアス電位を発生させ、
プラズマ中のイオン成分を半導体ウエハＷ面に引き込
み、例えば反応性イオンエッチングを行うようにしてい
る。
の基づいて本発明を説明する。本実施形態のプラズマ処
理装置１０は、例えば図１に示すように、アルミニウム
等の導電性材料からなる処理室１１と、この処理室１１
内に互いに所定間隔を隔てて平行に配設された上部電極
１２及び下部電極１３と、これらの両電極１２、１３に
接続された第１、第２の高周波電源１４、１５とを備え
ている。下部電極１３は被処理体（例えば、半導体ウエ
ハ）を載置する載置台を兼ねている。第１の高周波電源
１４は例えば６０ＭＨｚの高周波電力を上部電極１２に
印加し、上部電極１２と下部電極１３の間で処理室１１
内に供給されたプロセスガスからプラズマＰを発生させ
る。下部電極１３には例えば２ＭＨｚの高周波電力を印
加し、プラズマ電位に対するバイアス電位を発生させ、
プラズマ中のイオン成分を半導体ウエハＷ面に引き込
み、例えば反応性イオンエッチングを行うようにしてい
る。
【００１３】第１の高周波電源１４の第１の電力供給ラ
イン１６には第１のマッチング回路１７が設けられ、第
１の高周波電源１４から上部電極１２へ最大電力を供給
する。第２の高周波電源１５の第２の電力供給ライン１
８には第２のマッチング回路１９が設けられ、第２の高
周波電源１５から下部電極１３へ最大電力を供給する。
また、第１、第２の電力供給ライン１６、１８にはそれ
ぞれ第１、第２のフィルタ回路２０、２１が設けられて
いる。第１のフィルタ回路２０は例えばＬＣ直列共振回
路からなり、第２の高周波電源１５からの高周波電流を
選択、濾過し、第１の高周波電源１４に達しないように
している。第２のフィルタ回路２１は第１のフィルタ回
路２０と同様に例えばＬＣ直列共振回路からなり、第１
の高周波電源からの高周波電流が第２の高周波電源１５
に達しないようしている。
イン１６には第１のマッチング回路１７が設けられ、第
１の高周波電源１４から上部電極１２へ最大電力を供給
する。第２の高周波電源１５の第２の電力供給ライン１
８には第２のマッチング回路１９が設けられ、第２の高
周波電源１５から下部電極１３へ最大電力を供給する。
また、第１、第２の電力供給ライン１６、１８にはそれ
ぞれ第１、第２のフィルタ回路２０、２１が設けられて
いる。第１のフィルタ回路２０は例えばＬＣ直列共振回
路からなり、第２の高周波電源１５からの高周波電流を
選択、濾過し、第１の高周波電源１４に達しないように
している。第２のフィルタ回路２１は第１のフィルタ回
路２０と同様に例えばＬＣ直列共振回路からなり、第１
の高周波電源からの高周波電流が第２の高周波電源１５
に達しないようしている。
【００１４】而して、本実施形態では第１のフィルタ回
路２０に回路定数、具体的にはコンデンサ容量を変更す
る手段として可変コンデンサ２０Ａを設けてある。この
可変コンデンサ２０Ａを用いてプラズマＰによるスパッ
タレートを低減させるコンデンサ容量に設定する。従っ
て、本実施形態の第１のフィルタ回路２０は回路定数を
変更する可変コンデンサ２０Ａを有するため、このフィ
ルタ回路２０は単にリターン回路としての機能に留まら
ず、プラズマ電位に即して変化するスパッタレートに合
わせてコンデンサ容量を変え、スパッタレートを低減さ
せる機能をも有している。
路２０に回路定数、具体的にはコンデンサ容量を変更す
る手段として可変コンデンサ２０Ａを設けてある。この
可変コンデンサ２０Ａを用いてプラズマＰによるスパッ
タレートを低減させるコンデンサ容量に設定する。従っ
て、本実施形態の第１のフィルタ回路２０は回路定数を
変更する可変コンデンサ２０Ａを有するため、このフィ
ルタ回路２０は単にリターン回路としての機能に留まら
ず、プラズマ電位に即して変化するスパッタレートに合
わせてコンデンサ容量を変え、スパッタレートを低減さ
せる機能をも有している。
【００１５】第１のフィルタ回路２０の回路定数の設定
は以下のようにして行う。第１、第２の高周波電源１
４、１５から上下両電極１２、１３にそれぞれの高周波
電力（第１の高周波電源＝６０ＭＨｚ、第２の高周波電
源＝２ＭＨｚ）を印加し、例えば第１の電力供給ライン
１６のＡ点における電圧波形を計測しながら第１のフィ
ルタ回路２０のコンデンサ容量を設定する。第１のフィ
ルタ回路２０のコイルのインダクタンスが例えば２．５
μＨに固定されている場合には、２ＭＨｚの高周波数と
共振するコンデンサ容量は２５００ｐＦ程度までであ
る。そこで、６０ＭＨｚと２ＭＨｚの二周波を印加した
時に、コンデンサ容量を３種類（例えばフィルタ回路を
設けない場合、２５００ｐＦに設定した場合、２０００
ｐＦに設定した場合）に分け、それぞれの場合の電圧波
形を第１の電力供給ライン１６のＡ点で計測した。その
結果、フィルタ回路なし、２５００ｐＦ、２０００ｐＦ
の波形はそれぞれ図２〜図４に示すようになった。これ
らの図からも明らかなように、コイルのインダクタンス
が２．５μＨの場合にはコンデンサ容量が２５００ｐＦ
で電圧波形が正弦波に最も近く、２０００ｐＦでは２５
００ｐＦよりも多少正弦波が崩れた波形を示している。
従って、第１のフィルタ回路２０をリターン回路として
のみ使用する場合にはコンデンサ容量を２５００ｐＦに
設定するのが最適である。
は以下のようにして行う。第１、第２の高周波電源１
４、１５から上下両電極１２、１３にそれぞれの高周波
電力（第１の高周波電源＝６０ＭＨｚ、第２の高周波電
源＝２ＭＨｚ）を印加し、例えば第１の電力供給ライン
１６のＡ点における電圧波形を計測しながら第１のフィ
ルタ回路２０のコンデンサ容量を設定する。第１のフィ
ルタ回路２０のコイルのインダクタンスが例えば２．５
μＨに固定されている場合には、２ＭＨｚの高周波数と
共振するコンデンサ容量は２５００ｐＦ程度までであ
る。そこで、６０ＭＨｚと２ＭＨｚの二周波を印加した
時に、コンデンサ容量を３種類（例えばフィルタ回路を
設けない場合、２５００ｐＦに設定した場合、２０００
ｐＦに設定した場合）に分け、それぞれの場合の電圧波
形を第１の電力供給ライン１６のＡ点で計測した。その
結果、フィルタ回路なし、２５００ｐＦ、２０００ｐＦ
の波形はそれぞれ図２〜図４に示すようになった。これ
らの図からも明らかなように、コイルのインダクタンス
が２．５μＨの場合にはコンデンサ容量が２５００ｐＦ
で電圧波形が正弦波に最も近く、２０００ｐＦでは２５
００ｐＦよりも多少正弦波が崩れた波形を示している。
従って、第１のフィルタ回路２０をリターン回路として
のみ使用する場合にはコンデンサ容量を２５００ｐＦに
設定するのが最適である。
【００１６】ところが、本実施形態では第１のフィルタ
回路２０はリターン回路としての機能の他に、スパッタ
レートを低減する機能を付与している。そこで、スパッ
タレートとコンデンサ容量の関係を知るために、下記の
条件でプラズマ処理装置を使用し、第１のフィルタ回路
２０においてコイルのインダクタンスが２．５μＨで、
コンデンサ容量が２５００ｐＦの場合と２０００ｐＦの
場合のスパッタレートをそれぞれ測定した結果、図５の
（ａ）、（ｂ）に示す関係が得られた。図５に示す結果
によれば、２．５μＨ、２０００ｐＦのフィルタ回路が
２．５μＨ、２５００ｐＦのフィルタ回路と比較してＡ
ｒ／Ｏ２のガス系でスパッタレートが大幅に低減してい
ることが判った。しかし、Ｃ４Ｆ８／Ａｒ／Ｏ２のガス
系では両者のスパッタレートは殆ど変わっていないこと
も判った。Ｃ４Ｆ８／Ａｒ／Ｏ２のガス系は基本的には
化学的スパッタで、Ａｒ／Ｏ２のガス系は物理的スパッ
タである。このことは回路定数によってプラズマ電位が
変化することを意味している。従って、スパッタレート
を低減するためには、最適共振する２．５μＨ、２５０
０ｐＦのフィルタ回路よりも、共振現象では多少劣るも
のの２．５μＨ、２０００ｐＦのフィルタ回路の方が優
れていることが判った。
回路２０はリターン回路としての機能の他に、スパッタ
レートを低減する機能を付与している。そこで、スパッ
タレートとコンデンサ容量の関係を知るために、下記の
条件でプラズマ処理装置を使用し、第１のフィルタ回路
２０においてコイルのインダクタンスが２．５μＨで、
コンデンサ容量が２５００ｐＦの場合と２０００ｐＦの
場合のスパッタレートをそれぞれ測定した結果、図５の
（ａ）、（ｂ）に示す関係が得られた。図５に示す結果
によれば、２．５μＨ、２０００ｐＦのフィルタ回路が
２．５μＨ、２５００ｐＦのフィルタ回路と比較してＡ
ｒ／Ｏ２のガス系でスパッタレートが大幅に低減してい
ることが判った。しかし、Ｃ４Ｆ８／Ａｒ／Ｏ２のガス
系では両者のスパッタレートは殆ど変わっていないこと
も判った。Ｃ４Ｆ８／Ａｒ／Ｏ２のガス系は基本的には
化学的スパッタで、Ａｒ／Ｏ２のガス系は物理的スパッ
タである。このことは回路定数によってプラズマ電位が
変化することを意味している。従って、スパッタレート
を低減するためには、最適共振する２．５μＨ、２５０
０ｐＦのフィルタ回路よりも、共振現象では多少劣るも
のの２．５μＨ、２０００ｐＦのフィルタ回路の方が優
れていることが判った。
【００１７】１．処理条件（Ｃ４Ｆ８／Ａｒ／Ｏ２系の
場合） ウエハ：３００ｍｍ 被エッチング膜：シリコン酸化膜 処理内容：コンタクト 上部電極：電源周波数＝６０ＭＨｚ、電源電力＝３３０
０Ｗ 下部電極：電源高周波数＝２ＭＨｚ、電源電力＝３８０
０Ｗ 電極間ギャップ：３５ｍｍ 処理圧力：２０ｍTorr プロセスガス：Ｃ４Ｆ８＝２０sccm、Ａｒ＝４００scc
m、Ｏ２＝１５sccm ２．処理条件（Ａｒ／Ｏ２系の場合） 被エッチング膜：シリコン酸化膜 処理内容：コンタクト 上部電極：電源周波数＝６０ＭＨｚ、電源電力＝３３０
０Ｗ 下部電極：電源高周波数＝２ＭＨｚ、電源電力＝３８０
０Ｗ 電極間ギャップ：３５ｍｍ 処理圧力：２０ｍTorr プロセスガス：Ａｒ＝４００sccm、Ｏ２＝４００sccm
場合） ウエハ：３００ｍｍ 被エッチング膜：シリコン酸化膜 処理内容：コンタクト 上部電極：電源周波数＝６０ＭＨｚ、電源電力＝３３０
０Ｗ 下部電極：電源高周波数＝２ＭＨｚ、電源電力＝３８０
０Ｗ 電極間ギャップ：３５ｍｍ 処理圧力：２０ｍTorr プロセスガス：Ｃ４Ｆ８＝２０sccm、Ａｒ＝４００scc
m、Ｏ２＝１５sccm ２．処理条件（Ａｒ／Ｏ２系の場合） 被エッチング膜：シリコン酸化膜 処理内容：コンタクト 上部電極：電源周波数＝６０ＭＨｚ、電源電力＝３３０
０Ｗ 下部電極：電源高周波数＝２ＭＨｚ、電源電力＝３８０
０Ｗ 電極間ギャップ：３５ｍｍ 処理圧力：２０ｍTorr プロセスガス：Ａｒ＝４００sccm、Ｏ２＝４００sccm
【００１８】以上説明したように本実施形態によれば、
第１の高周波ライン１６には第２の高周波電源１５から
の高周波電流を減衰させる第１のフィルタ回路２０を設
けると共に第２の高周波ライン１８には第１の高周波電
源１４からの高周波電流を減衰させる第２のフィルタ回
路２１を設け、第１のフィルタ回路２０に回路定数を変
更する手段として可変コンデンサ２０Ａを設けたため、
第１の高周波電源１４の高周波数と最適共振する第１の
フィルタ回路２０の回路定数が処理室１１の壁面に対す
るスパッタレートを低減させる回路定数が一致しない時
には、第１のフィルタ回路２０の可変コンデンサ２０Ａ
を用いてコンデンサ容量を最適共振するコンデンサ容量
から偏倚させることにより処理室１１の壁面に対するス
パッタレートを低減することができ、ひいては処理室１
１の寿命を延ばすことができる。
第１の高周波ライン１６には第２の高周波電源１５から
の高周波電流を減衰させる第１のフィルタ回路２０を設
けると共に第２の高周波ライン１８には第１の高周波電
源１４からの高周波電流を減衰させる第２のフィルタ回
路２１を設け、第１のフィルタ回路２０に回路定数を変
更する手段として可変コンデンサ２０Ａを設けたため、
第１の高周波電源１４の高周波数と最適共振する第１の
フィルタ回路２０の回路定数が処理室１１の壁面に対す
るスパッタレートを低減させる回路定数が一致しない時
には、第１のフィルタ回路２０の可変コンデンサ２０Ａ
を用いてコンデンサ容量を最適共振するコンデンサ容量
から偏倚させることにより処理室１１の壁面に対するス
パッタレートを低減することができ、ひいては処理室１
１の寿命を延ばすことができる。
【００１９】図６は本発明の他の実施形態を示す構成図
である。本実施形態のプラズマ処理装置３０は、図６に
示すように、処理容器３１内で互いに平行に配置された
上下の電極３２、３３と、これらの両電極３２、３３に
第１、第２の電力供給ライン３６、３８を介して第１、
第２の高周波電力を印加する第１、第２の高周波電源３
４、３５とを備えている。第１の電力供給ライン３６に
は第２の高周波電圧３５を減衰する第１のフィルタ回路
４０が設けられていると共に第２の電力供給ライン３８
には第１の高周波電圧を減衰する第２のフィルタ回路４
１を設けられている。そして、第１の電力供給ライン３
６の第１の回路フィルタ４０と処理室３１の間には回路
定数可変の第３のフィルタ回路４２が設けられている。
第１、第２のフィルタ回路４０、４１はそれぞれ例えば
ＬＣ直列共振回路からなり、それぞれの回路定数は固定
されている。第３のフィルタ回路４２は可変コンデンサ
４２Ａを有し、この可変コンデンサ４２Ａを用いて例え
ば最適共振する２．５μＨ、２５００ｐＦの回路定数か
ら多少偏倚し且つ共振現象では多少劣る２．５μＨ、２
０００ｐＦの回路定数に設定し、スパッタレートを低減
するようにしてある。つまり、第１の電力供給ライン３
６では第１のフィルタ回路３２が第２の高周波電源３５
からの高周波の減衰専用回路として使用され、第３のフ
ィルタ回路４２がスパッタレート低減用の専用回路とし
て使用されている。従って、本実施形態においても上記
実施形態と同様の作用効果を期することができる。尚、
図６において、３７、３９は第１、第２のマッチング回
路である。
である。本実施形態のプラズマ処理装置３０は、図６に
示すように、処理容器３１内で互いに平行に配置された
上下の電極３２、３３と、これらの両電極３２、３３に
第１、第２の電力供給ライン３６、３８を介して第１、
第２の高周波電力を印加する第１、第２の高周波電源３
４、３５とを備えている。第１の電力供給ライン３６に
は第２の高周波電圧３５を減衰する第１のフィルタ回路
４０が設けられていると共に第２の電力供給ライン３８
には第１の高周波電圧を減衰する第２のフィルタ回路４
１を設けられている。そして、第１の電力供給ライン３
６の第１の回路フィルタ４０と処理室３１の間には回路
定数可変の第３のフィルタ回路４２が設けられている。
第１、第２のフィルタ回路４０、４１はそれぞれ例えば
ＬＣ直列共振回路からなり、それぞれの回路定数は固定
されている。第３のフィルタ回路４２は可変コンデンサ
４２Ａを有し、この可変コンデンサ４２Ａを用いて例え
ば最適共振する２．５μＨ、２５００ｐＦの回路定数か
ら多少偏倚し且つ共振現象では多少劣る２．５μＨ、２
０００ｐＦの回路定数に設定し、スパッタレートを低減
するようにしてある。つまり、第１の電力供給ライン３
６では第１のフィルタ回路３２が第２の高周波電源３５
からの高周波の減衰専用回路として使用され、第３のフ
ィルタ回路４２がスパッタレート低減用の専用回路とし
て使用されている。従って、本実施形態においても上記
実施形態と同様の作用効果を期することができる。尚、
図６において、３７、３９は第１、第２のマッチング回
路である。
【００２０】尚、上記実施形態では、プラズマを高密化
するための電力供給ライン１６に設けた第１のフィルタ
回路２０または第３のフィルタ回路４２に可変コンデン
サ２０Ａまたは４２Ａを設けてそれぞれの回路定数を可
変にしたプラズマ処理装置１０、３０について説明した
が、バイアス電位を作るための電力供給ライン１８、３
８に設けた第２のフィルタ回路２１、４１についても同
様の対策を採ることができる。
するための電力供給ライン１６に設けた第１のフィルタ
回路２０または第３のフィルタ回路４２に可変コンデン
サ２０Ａまたは４２Ａを設けてそれぞれの回路定数を可
変にしたプラズマ処理装置１０、３０について説明した
が、バイアス電位を作るための電力供給ライン１８、３
８に設けた第２のフィルタ回路２１、４１についても同
様の対策を採ることができる。
【００２１】
【発明の効果】本発明の請求項１〜請求項４に記載の発
明によれば、スパッタレートを低減し処理室等の処理容
器の寿命を延命することができるプラズマ処理装置を提
供することができる。
明によれば、スパッタレートを低減し処理室等の処理容
器の寿命を延命することができるプラズマ処理装置を提
供することができる。
【図１】本発明のプラズマ処理装置の一実施形態を示す
構成図である。
構成図である。
【図２】図１に示す第１のフィルタ回路を省略した場合
の電力供給ラインＡでの第２の高周波電源からの高周波
電圧の波形図である。
の電力供給ラインＡでの第２の高周波電源からの高周波
電圧の波形図である。
【図３】図１に示す第１のフィルタ回路のコンデンサ容
量を２５００ｐＦに設定した場合の電力供給ラインＡで
の第２の高周波電源からの高周波電圧の波形図である。
量を２５００ｐＦに設定した場合の電力供給ラインＡで
の第２の高周波電源からの高周波電圧の波形図である。
【図４】図１に示す第１のフィルタ回路のコンデンサ容
量を２０００ｐＦに設定した場合の電力供給ラインＡで
の第２の高周波電源からの高周波電圧の波形図である。
量を２０００ｐＦに設定した場合の電力供給ラインＡで
の第２の高周波電源からの高周波電圧の波形図である。
【図５】処理室壁面のスパッタレートとフィルタ回路の
コンデンサ容量との関係を示すグラフで、（ａ）はコン
デンサ容量が２５００ｐＦの場合を示し、（ｂ）はコン
デンサ容量が２０００ｐＦの場合を示す。
コンデンサ容量との関係を示すグラフで、（ａ）はコン
デンサ容量が２５００ｐＦの場合を示し、（ｂ）はコン
デンサ容量が２０００ｐＦの場合を示す。
【図６】本発明のプラズマ処理装置の他の実施形態を示
す構成図である。
す構成図である。
【図７】従来のプラズマ処理装置の一例を示す構成図で
ある。
ある。
１０、３０ プラズマ処理装置 １１、３１ 処理室 １２、３２ 上部電極 １３、３３ 下部電極 １４、３４ 第１の高周波電源 １５、３５ 第２の高周波電源 １６、３６ 第１の電力供給ライン １８、３８ 第２の電力供給ライン １９、３９ 第１のフィルタ回路 ２０、４０ 第２のフィルタ回路 ４２ 第３のフィルタ回路 ２０Ａ、４２Ａ 可変コンデンサ（回路定数を変更する
手段） Ｗ ウエハ（被処理体）
手段） Ｗ ウエハ（被処理体）
Claims (4)
- 【請求項１】 処理容器内で互いに平行に配置された第
１、第２の電極と、これらの両電極に第１、第２の電力
供給ラインを介して第１、第２の高周波電力を印加する
第１、第２の高周波電源とを備え、第１、第２の高周波
電力を第１、第２の電極に印加してプラズマを発生させ
ていずれかの電極に配置された被処理体に所定のプラズ
マ処理を施すプラズマ処理装置において、第１の電力供
給ラインには第２の高周波電圧を減衰する第１のフィル
タ回路を設けると共に第２の電力供給ラインには第１の
高周波電圧を減衰する第２のフィルタ回路を設け、第
１、第２のフィルタ回路の少なくとも一方に回路定数を
変更する手段を設けたことを特徴とするプラズマ処理装
置。 - 【請求項２】 上記回路定数を変更する手段として可変
コンデンサを設けたことを特徴とする請求項１に記載の
プラズマ処理装置。 - 【請求項３】 処理容器内で互いに平行に配置された第
１、第２の電極と、これらの両電極に第１、第２の電力
供給ラインを介して第１、第２の高周波電力を印加する
第１、第２の高周波電源とを備え、第１、第２の高周波
電力を第１、第２の電極に印加してプラズマを発生させ
ていずれかの電極に配置された被処理体に所定のプラズ
マ処理を施すプラズマ処理装置において、第１の電力供
給ラインには第２の高周波電圧を減衰する第１のフィル
タ回路を設けると共に第２の電力供給ラインには第１の
高周波電圧を減衰する第２のフィルタ回路を設け、第
１、第２のフィルタ回路の少なくとも一方のフィルタ回
路の回路定数を減衰すべき高周波数と共振する値から偏
倚させて設定したことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項４】 処理容器内で互いに平行に配置された第
１、第２の電極と、これらの両電極に第１、第２の電力
供給ラインを介して第１、第２の高周波電力を印加する
第１、第２の高周波電源とを備え、第１、第２の高周波
電力を第１、第２の電極に印加してプラズマを発生させ
ていずれかの電極に配置された被処理体に所定のプラズ
マ処理を施すプラズマ処理装置において、第１の電力供
給ラインには第２の高周波電圧を減衰する第１のフィル
タ回路を設けると共に第２の電力供給ラインには第１の
高周波電圧を減衰する第２のフィルタ回路を設け、更
に、第１、第２の電力供給ラインのいずれか一方に回路
定数可変の第３のフィルタ回路を設けたことを特徴とす
るプラズマ処理装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000219783A JP4514911B2 (ja) | 2000-07-19 | 2000-07-19 | プラズマ処理装置 |
| TW090117475A TW519673B (en) | 2000-07-19 | 2001-07-17 | Plasma processing apparatus |
| US09/906,731 US6485602B2 (en) | 2000-07-19 | 2001-07-18 | Plasma processing apparatus |
| KR1020010043167A KR20020011076A (ko) | 2000-07-19 | 2001-07-18 | 플라즈마 처리 장치 |
| US10/277,814 US20030041972A1 (en) | 2000-07-19 | 2002-10-23 | Plasma processing apparatus |
| US10/851,325 US7156949B2 (en) | 2000-07-19 | 2004-05-24 | Plasma processing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000219783A JP4514911B2 (ja) | 2000-07-19 | 2000-07-19 | プラズマ処理装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002043286A true JP2002043286A (ja) | 2002-02-08 |
| JP4514911B2 JP4514911B2 (ja) | 2010-07-28 |
Family
ID=18714503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000219783A Expired - Fee Related JP4514911B2 (ja) | 2000-07-19 | 2000-07-19 | プラズマ処理装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP4514911B2 (ja) |
| KR (1) | KR20020011076A (ja) |
| TW (1) | TW519673B (ja) |
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