JP2002118095A - 半導体製造装置、被処理基板表面の処理方法およびプラズマ生成物の付着状態の観察方法 - Google Patents
半導体製造装置、被処理基板表面の処理方法およびプラズマ生成物の付着状態の観察方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】常に一定のエッチングレートでプロセスを維持
することができ、低マイクロローディング効果、高選択
性、高再現性、高精度加工を可能とする半導体製造装置
および該半導体製造装置を用いた被処理基板表面の処理
方法の提供。 【解決手段】プラズマエッチングにより被処理基板表面
を処理する装置であって、チャンバ内のガス雰囲気に、
第１の電磁波を印加して前記プラズマを生成するプラズ
マ源と、前記被処理基板に前記プラズマ中の荷電粒子を
入射させるために第２の電磁波を印加して前記バイアス
電圧を発生させるバイアス源と、前記バイアス電圧を測
定する測定手段と、前記第１の電磁波の電力を制御する
ことによって前記バイアス電圧を所定範囲内に保持する
制御手段とを有することを特徴とする半導体製造装置。
することができ、低マイクロローディング効果、高選択
性、高再現性、高精度加工を可能とする半導体製造装置
および該半導体製造装置を用いた被処理基板表面の処理
方法の提供。 【解決手段】プラズマエッチングにより被処理基板表面
を処理する装置であって、チャンバ内のガス雰囲気に、
第１の電磁波を印加して前記プラズマを生成するプラズ
マ源と、前記被処理基板に前記プラズマ中の荷電粒子を
入射させるために第２の電磁波を印加して前記バイアス
電圧を発生させるバイアス源と、前記バイアス電圧を測
定する測定手段と、前記第１の電磁波の電力を制御する
ことによって前記バイアス電圧を所定範囲内に保持する
制御手段とを有することを特徴とする半導体製造装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置、
被処理基板表面の処理方法およびプラズマ生成物の付着
状態の観察方法に関するものである。
被処理基板表面の処理方法およびプラズマ生成物の付着
状態の観察方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、微細加工用のプラズマエッチング
装置は、被エッチング膜に合わせたプロセスガスをチャ
ンバ内に導入し、マイクロ波や、１３．５６ＭＨｚ、２
７ＭＨｚあるいは６０ＭＨｚ等の高周波でプラズマを生
成し、その一方でウェハが設置される電極にバイアス電
圧を印加することにより、プラズマからウェハに入射す
るイオンエネルギを制御しつつ、被エッチング膜の異方
性加工を実現してきた。これらの代表的な放電形式とし
て、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ
Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ
ＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ）があり、低圧で高密度の
プラズマを得ることが出来る。
装置は、被エッチング膜に合わせたプロセスガスをチャ
ンバ内に導入し、マイクロ波や、１３．５６ＭＨｚ、２
７ＭＨｚあるいは６０ＭＨｚ等の高周波でプラズマを生
成し、その一方でウェハが設置される電極にバイアス電
圧を印加することにより、プラズマからウェハに入射す
るイオンエネルギを制御しつつ、被エッチング膜の異方
性加工を実現してきた。これらの代表的な放電形式とし
て、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ
Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ
ＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ）があり、低圧で高密度の
プラズマを得ることが出来る。
【０００３】以下に、ＥＣＲ励起を利用した従来のプラ
ズマエッチング装置を説明する。図５は、ＥＣＲ励起を
利用したプラズマエッチング装置１００のチャンバ構造
を模式的に示した断面図である。図中参照番号２１はチ
ャンバを示している。チャンバ２１の内壁は、石英内筒
２１ａで覆われ絶縁されているため、余剰の電荷を吸収
するためアース電極２１ｂが、設置されている。チャン
バ２１の上部には空洞共振部２２が形成され、空洞共振
部２２は、例えば石英天板２３で封止されている。石英
天板２３の下部に石英天板に平行にガスシャワープレー
ト２４が配設されており、石英天板２３とガスシャワー
プレート２４との間にはわずかに隙間がある。この隙間
にガス導入管（図示せず）が接続され、ガス導入管より
プロセスガスが導入される。
ズマエッチング装置を説明する。図５は、ＥＣＲ励起を
利用したプラズマエッチング装置１００のチャンバ構造
を模式的に示した断面図である。図中参照番号２１はチ
ャンバを示している。チャンバ２１の内壁は、石英内筒
２１ａで覆われ絶縁されているため、余剰の電荷を吸収
するためアース電極２１ｂが、設置されている。チャン
バ２１の上部には空洞共振部２２が形成され、空洞共振
部２２は、例えば石英天板２３で封止されている。石英
天板２３の下部に石英天板に平行にガスシャワープレー
ト２４が配設されており、石英天板２３とガスシャワー
プレート２４との間にはわずかに隙間がある。この隙間
にガス導入管（図示せず）が接続され、ガス導入管より
プロセスガスが導入される。
【０００４】空洞共振部２２には導波管２６が接続さ
れ、導波管２６の他端部は第１の電磁波であるマイクロ
波を供給する第１の電磁波の供給源（マイクロ波供給
源）２５に接続されている。導波管２６の一端部、空洞
共振部２２、およびチャンバ２１の一部の周囲にはこれ
らと同心状にコイル２７ａ、２７ｂ、２７ｃが配設され
ており、コイル２７ａ、２７ｂ、２７ｃには直流電源
（図示せず）が接続されている。これらの空洞共振部２
２、マイクロ波を供給するマイクロ波供給源２５、導波
管、コイル２７ａ、２７ｂ、２７等を含んで、プラズマ
源２０が構成されている。
れ、導波管２６の他端部は第１の電磁波であるマイクロ
波を供給する第１の電磁波の供給源（マイクロ波供給
源）２５に接続されている。導波管２６の一端部、空洞
共振部２２、およびチャンバ２１の一部の周囲にはこれ
らと同心状にコイル２７ａ、２７ｂ、２７ｃが配設され
ており、コイル２７ａ、２７ｂ、２７ｃには直流電源
（図示せず）が接続されている。これらの空洞共振部２
２、マイクロ波を供給するマイクロ波供給源２５、導波
管、コイル２７ａ、２７ｂ、２７等を含んで、プラズマ
源２０が構成されている。
【０００５】ガスシャワープレート２４は、チャンバ２
１上部に連接されており、ガスシャワープレート２４に
は同心状に小孔が形成されている。図示しないガス導入
管から供給された各種のプロセスガスが、ガスシャワー
プレート２４からチャンバ２１内に供給される。そし
て、可変コンダクタンスバルブ３２を介して真空ポンプ
３４で排気を行うことにより、チャンバ２１内の圧力が
制御される。チャンバ２１の中央部には、下部電極２８
が配設され、下部電極２８の上部が被処理基板を保持で
きる試料台となっている。下部電極２８には第２の電磁
波である高周波（ＲＦ) を印加してバイアス電圧を発生
させるための高周波（ＲＦ) 電源２９が接続され、この
高周波電源２９は接地されている。この高周波電源２９
によりバイアス源が構成される。
１上部に連接されており、ガスシャワープレート２４に
は同心状に小孔が形成されている。図示しないガス導入
管から供給された各種のプロセスガスが、ガスシャワー
プレート２４からチャンバ２１内に供給される。そし
て、可変コンダクタンスバルブ３２を介して真空ポンプ
３４で排気を行うことにより、チャンバ２１内の圧力が
制御される。チャンバ２１の中央部には、下部電極２８
が配設され、下部電極２８の上部が被処理基板を保持で
きる試料台となっている。下部電極２８には第２の電磁
波である高周波（ＲＦ) を印加してバイアス電圧を発生
させるための高周波（ＲＦ) 電源２９が接続され、この
高周波電源２９は接地されている。この高周波電源２９
によりバイアス源が構成される。
【０００６】このように構成されたプラズマエッチング
装置１００を用いて被処理基板をエッチングする場合、
まず、チャンバ２１を減圧し、真空にしたチャンバ２１
内に図示しないガス導入管よりプロセスガスを導入し、
圧力を所定値に制御する。そしてコイル２７ａ、２７
ｂ、２７ｃに直流電流を供給して空洞共振部２２に磁界
を形成すると共に、マイクロ波供給源２５より、例えば
２．４５ＧＨｚのマイクロ波を、導波管２６を介して空
洞共振部２２に導入する。この磁界とマイクロ波との相
互作用によりプラズマが形成される。そして、下部電極
２８に高周波電源２９より高周波電力を印加してバイア
ス電圧を発生させ、下部電極２８上部の試料台に保持さ
れる被処理基板に、プラズマ中の荷電粒子（イオン）や
中性活性粒子（ラジカル）を入射して、エッチングが行
われる。このイオンの入射エネルギーは、高周波電源２
９により下部電極２８に発生させたバイアス電圧により
制御される。
装置１００を用いて被処理基板をエッチングする場合、
まず、チャンバ２１を減圧し、真空にしたチャンバ２１
内に図示しないガス導入管よりプロセスガスを導入し、
圧力を所定値に制御する。そしてコイル２７ａ、２７
ｂ、２７ｃに直流電流を供給して空洞共振部２２に磁界
を形成すると共に、マイクロ波供給源２５より、例えば
２．４５ＧＨｚのマイクロ波を、導波管２６を介して空
洞共振部２２に導入する。この磁界とマイクロ波との相
互作用によりプラズマが形成される。そして、下部電極
２８に高周波電源２９より高周波電力を印加してバイア
ス電圧を発生させ、下部電極２８上部の試料台に保持さ
れる被処理基板に、プラズマ中の荷電粒子（イオン）や
中性活性粒子（ラジカル）を入射して、エッチングが行
われる。このイオンの入射エネルギーは、高周波電源２
９により下部電極２８に発生させたバイアス電圧により
制御される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
プラズマエッチング装置においても、半導体加工の微細
化に伴い、エッチングプロセスに対する要求（例えば、
低マイクロローディング効果、高選択性、高再現性、高
精度加工）はますます厳しくなっている。しかし、これ
らの要求項目はトレードオフの関係が複雑に絡んでお
り、全てを満たす安定領域は極めて狭い。そして、この
安定領域でさえ、エッチング生成物の蓄積により経時的
にシフトしてしまうのが現状である。
プラズマエッチング装置においても、半導体加工の微細
化に伴い、エッチングプロセスに対する要求（例えば、
低マイクロローディング効果、高選択性、高再現性、高
精度加工）はますます厳しくなっている。しかし、これ
らの要求項目はトレードオフの関係が複雑に絡んでお
り、全てを満たす安定領域は極めて狭い。そして、この
安定領域でさえ、エッチング生成物の蓄積により経時的
にシフトしてしまうのが現状である。
【０００８】例えば、上述のプラズマエッチング装置１
００での酸化膜エッチングにおいては、アース電極２１
ｂの表面は、プラズマからのイオン衝撃やエッチング生
成物の付着の影響を受けるため、アース能力が経時的に
低下していく。その結果、次第にチャンバ２１内のイオ
ン密度が増加し、バイアスとして一定電力を印加する下
部電極２８のバイアス電圧のピークツウピーク電圧（以
下、単にＶｐｐという）は低下する。Ｖｐｐの低下は被
処理基板であるウェハに入射するイオンエネルギを低下
させるため、マイクロローディング効果（狭スペースの
エッチレート低下）が増長される。
００での酸化膜エッチングにおいては、アース電極２１
ｂの表面は、プラズマからのイオン衝撃やエッチング生
成物の付着の影響を受けるため、アース能力が経時的に
低下していく。その結果、次第にチャンバ２１内のイオ
ン密度が増加し、バイアスとして一定電力を印加する下
部電極２８のバイアス電圧のピークツウピーク電圧（以
下、単にＶｐｐという）は低下する。Ｖｐｐの低下は被
処理基板であるウェハに入射するイオンエネルギを低下
させるため、マイクロローディング効果（狭スペースの
エッチレート低下）が増長される。
【０００９】まず、上述のプラズマエッチング装置１０
０におけるホール加工では、基板やシリサイド層、ある
いはＳＡＣ構造では窒化膜に対して、高選択性を確保す
る必要性から、Ｃ4 Ｆ8 のようなＣ／Ｆ比の高いガスを
用い、エッチングがフルオロカーボン膜のデポより若干
優勢となるところでプロセスを構築している。このた
め、イオンエネルギが低下すると、エッチングよりデポ
が優勢となりエッチングストップが生じることがある。
０におけるホール加工では、基板やシリサイド層、ある
いはＳＡＣ構造では窒化膜に対して、高選択性を確保す
る必要性から、Ｃ4 Ｆ8 のようなＣ／Ｆ比の高いガスを
用い、エッチングがフルオロカーボン膜のデポより若干
優勢となるところでプロセスを構築している。このた
め、イオンエネルギが低下すると、エッチングよりデポ
が優勢となりエッチングストップが生じることがある。
【００１０】また、素子分離（ＬＯＣＯＳ形成）のため
の窒化膜エッチングやゲートエッチングでは、下地の薄
い酸化膜や酸窒化膜に対して選択性よくエッチングする
ことが要求される。ここでも、アース能力が低下すれ
ば、マイクロローディング効果が増長される。
の窒化膜エッチングやゲートエッチングでは、下地の薄
い酸化膜や酸窒化膜に対して選択性よくエッチングする
ことが要求される。ここでも、アース能力が低下すれ
ば、マイクロローディング効果が増長される。
【００１１】図６は、窒化膜エッチングにおいて、マイ
クロローディング効果によりエッチング残りが発生した
事例を示す。図６は、上より順に、ウェハの同一面内の
トップ、レフト、センタ、ライト、ボトムを撮影したも
のである。全て同じアクティブパターンを示している。
白い部分がエッチングされた部分である。例えばセンタ
の中央には大きくエッチングされた白い部分が見え、そ
の両脇は黒く見える。この黒い部分には、本来ならボト
ムでは明らかに見える中央両脇の細長いスリットがエッ
チングされている部分であるが、マイクロローディング
効果によりエッチングが十分にされなかったため、窒化
膜が残ってしまい黒く見えている。このように、Ｖｐｐ
の低下はウェハに入射するイオンエネルギを低下させ、
狭スペースのエッチレート低下が増長される。
クロローディング効果によりエッチング残りが発生した
事例を示す。図６は、上より順に、ウェハの同一面内の
トップ、レフト、センタ、ライト、ボトムを撮影したも
のである。全て同じアクティブパターンを示している。
白い部分がエッチングされた部分である。例えばセンタ
の中央には大きくエッチングされた白い部分が見え、そ
の両脇は黒く見える。この黒い部分には、本来ならボト
ムでは明らかに見える中央両脇の細長いスリットがエッ
チングされている部分であるが、マイクロローディング
効果によりエッチングが十分にされなかったため、窒化
膜が残ってしまい黒く見えている。このように、Ｖｐｐ
の低下はウェハに入射するイオンエネルギを低下させ、
狭スペースのエッチレート低下が増長される。
【００１２】メンテナンスによりアース電極を交換する
ことでアース能力は回復するが、パーツの個体差等によ
りそれまで以上にアース能力が回復した場合には、チャ
ンバ内のプラズマのイオン密度が低下し、設定電力を維
持しようと下部電極のＶｐｐが増加する。この結果、入
射イオンエネルギが増大し、下地選択性が悪化する。
ことでアース能力は回復するが、パーツの個体差等によ
りそれまで以上にアース能力が回復した場合には、チャ
ンバ内のプラズマのイオン密度が低下し、設定電力を維
持しようと下部電極のＶｐｐが増加する。この結果、入
射イオンエネルギが増大し、下地選択性が悪化する。
【００１３】図７は、アース電極の交換によりＶｐｐが
増加し窒化膜エッチングにおいて下地酸化膜抜けが発生
した事例を示す。図７は、上より順に、ウェハの同一面
内のトップ、レフト、センタ、ライト、ボトムを撮影し
たものである。トップ、レフト、センタ、ライト、ボト
ム、それぞれ中央にレジストに覆われて黒く見える部分
があるが、その両脇に虫食い状の孔が見える。これら
は、パッド酸化膜を破ってシリコン基板までエッチング
が進んでしまった部分である。
増加し窒化膜エッチングにおいて下地酸化膜抜けが発生
した事例を示す。図７は、上より順に、ウェハの同一面
内のトップ、レフト、センタ、ライト、ボトムを撮影し
たものである。トップ、レフト、センタ、ライト、ボト
ム、それぞれ中央にレジストに覆われて黒く見える部分
があるが、その両脇に虫食い状の孔が見える。これら
は、パッド酸化膜を破ってシリコン基板までエッチング
が進んでしまった部分である。
【００１４】上述の図６、７により具体的に示す事例
は、長期的な変動の結果を示しているが、短期的な変動
としてロット内のウェハ間やロット間の変動が存在す
る。半導体製造装置の歩留まり低下の一因に、チャンバ
内付着物に起因する異物の落下がある。これを防ぐため
に、定期的なプラズマクリーニングが実施される。しか
し、プラズマクリーニング直後のアース電極表面は清浄
であるが、ウェハ処理の進行と共に付着物の影響等でア
ース能力は低下し、上述のようなマイクロローディング
効果や下地酸化膜抜けといった大きなトラブルに至らな
いまでも、微細加工の再現性のレベル（寸法や下地選択
性のシフト等）について影響が出てくる。
は、長期的な変動の結果を示しているが、短期的な変動
としてロット内のウェハ間やロット間の変動が存在す
る。半導体製造装置の歩留まり低下の一因に、チャンバ
内付着物に起因する異物の落下がある。これを防ぐため
に、定期的なプラズマクリーニングが実施される。しか
し、プラズマクリーニング直後のアース電極表面は清浄
であるが、ウェハ処理の進行と共に付着物の影響等でア
ース能力は低下し、上述のようなマイクロローディング
効果や下地酸化膜抜けといった大きなトラブルに至らな
いまでも、微細加工の再現性のレベル（寸法や下地選択
性のシフト等）について影響が出てくる。
【００１５】プロセス中に、ウェハに入射するイオンの
エネルギが変動するという上述の従来技術の問題に対
し、これまで、下部電極に高周波（ＲＦ）電力を供給す
る高周波（ＲＦ）電源の電力を制御することにより、Ｖ
ｐｐを一定の所定値にして、エッチングレートを制御す
る方法（特開平８−１９９３７８号公報）等が提案され
ている。しかし、高周波電力をＶｐｐが一定になるよう
に制御を行うと、処理状態によっては、高周波電力の過
剰供給または供給不足になってしまい、エッチング性
能、特に形状制御が出来なくなるという問題がある。
エネルギが変動するという上述の従来技術の問題に対
し、これまで、下部電極に高周波（ＲＦ）電力を供給す
る高周波（ＲＦ）電源の電力を制御することにより、Ｖ
ｐｐを一定の所定値にして、エッチングレートを制御す
る方法（特開平８−１９９３７８号公報）等が提案され
ている。しかし、高周波電力をＶｐｐが一定になるよう
に制御を行うと、処理状態によっては、高周波電力の過
剰供給または供給不足になってしまい、エッチング性
能、特に形状制御が出来なくなるという問題がある。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、常に
一定のエッチングレートでプロセスを維持することがで
き、低マイクロローディング効果、高下地選択性、高再
現性、高精度加工を可能とする半導体製造装置、被処理
基板表面の処理方法、およびこれらを可能とするために
半導体製造装置内におけるプラズマ生成物の付着状態を
観察する方法を提供することである。
一定のエッチングレートでプロセスを維持することがで
き、低マイクロローディング効果、高下地選択性、高再
現性、高精度加工を可能とする半導体製造装置、被処理
基板表面の処理方法、およびこれらを可能とするために
半導体製造装置内におけるプラズマ生成物の付着状態を
観察する方法を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】一般的に、プロセス中に
イオン密度が変動しウェハへの入射イオンエネルギが変
動する結果起きる、マイクロローディング効果の増大、
下地選択性の悪化、微細加工の再現性の低下等の従来技
術の問題は、チャンバ壁またはアース電極とプラズマと
の相互作用の経時変化にある。
イオン密度が変動しウェハへの入射イオンエネルギが変
動する結果起きる、マイクロローディング効果の増大、
下地選択性の悪化、微細加工の再現性の低下等の従来技
術の問題は、チャンバ壁またはアース電極とプラズマと
の相互作用の経時変化にある。
【００１８】本発明者は、この経時変化は、直接的には
チャンバ壁またはアース電極に流れるアース電流を測定
することで監視することができ、間接的には、被処理基
板を載置する下部電極側に印加されるバイアス電圧を測
定することで監視することができることを知見し、さら
に、チャンバ内壁またはアース電極とプラズマとの相互
作用の経時変化は避けがたいものであるものの、バイア
ス電圧を監視し、その値が所定範囲に保持されるよう、
マイクロ波を供給する電磁波（プラズマ波）供給源の電
力を制御することにより、チャンバ内のプラズマ中の荷
電粒子（イオン）密度を補償することが可能であり、そ
れにより、従来技術の問題を解決し、上記目的を達成で
きることを知見し、本発明を完成した。
チャンバ壁またはアース電極に流れるアース電流を測定
することで監視することができ、間接的には、被処理基
板を載置する下部電極側に印加されるバイアス電圧を測
定することで監視することができることを知見し、さら
に、チャンバ内壁またはアース電極とプラズマとの相互
作用の経時変化は避けがたいものであるものの、バイア
ス電圧を監視し、その値が所定範囲に保持されるよう、
マイクロ波を供給する電磁波（プラズマ波）供給源の電
力を制御することにより、チャンバ内のプラズマ中の荷
電粒子（イオン）密度を補償することが可能であり、そ
れにより、従来技術の問題を解決し、上記目的を達成で
きることを知見し、本発明を完成した。
【００１９】すなわち、本発明は、プラズマ中の荷電粒
子を、バイアス電圧によって制御されたエネルギで被処
理基板表面に入射させて、被処理基板表面を処理する半
導体製造装置であって、チャンバ内のガス雰囲気に、第
１の電磁波を印加して前記プラズマを生成するプラズマ
源と、前記被処理基板に前記プラズマ中の荷電粒子を入
射させるために第２の電磁波を印加して前記バイアス電
圧を発生させるバイアス源と、前記バイアス電圧を測定
する測定手段と、少なくとも前記第１の電磁波の電力を
制御することによって前記バイアス電圧を所定範囲内に
保持する制御手段とを有することを特徴とする半導体製
造装置を提供する。
子を、バイアス電圧によって制御されたエネルギで被処
理基板表面に入射させて、被処理基板表面を処理する半
導体製造装置であって、チャンバ内のガス雰囲気に、第
１の電磁波を印加して前記プラズマを生成するプラズマ
源と、前記被処理基板に前記プラズマ中の荷電粒子を入
射させるために第２の電磁波を印加して前記バイアス電
圧を発生させるバイアス源と、前記バイアス電圧を測定
する測定手段と、少なくとも前記第１の電磁波の電力を
制御することによって前記バイアス電圧を所定範囲内に
保持する制御手段とを有することを特徴とする半導体製
造装置を提供する。
【００２０】前記測定手段が、前記バイアス電圧を測定
する第１の測定手段に加えて、前記プラズマからこのプ
ラズマが接する前記チャンバ内壁もしくはアース電極に
流れるアース電流を測定する第２の測定手段を含み、前
記制御手段が、前記アース電流の測定結果に基づいて、
前記第１の電磁波の電力と第２の電磁波の電力とのいず
れかを制御することによって、前記バイアス電圧を前記
所定範囲内に保持するするのが好ましい。
する第１の測定手段に加えて、前記プラズマからこのプ
ラズマが接する前記チャンバ内壁もしくはアース電極に
流れるアース電流を測定する第２の測定手段を含み、前
記制御手段が、前記アース電流の測定結果に基づいて、
前記第１の電磁波の電力と第２の電磁波の電力とのいず
れかを制御することによって、前記バイアス電圧を前記
所定範囲内に保持するするのが好ましい。
【００２１】また、本発明は、チャンバ内のガス雰囲気
に、第１の電磁波を印加してプラズマを生成すると共
に、第２の電磁波を印加してバイアス電圧を発生させ、
被処理基板の表面に、前記プラズマ中の荷電粒子を、前
記バイアス電圧によって制御されたエネルギで入射さ
せ、被処理基板の表面を処理する方法であって、この処
理の少なくとも一時期に、前記バイアス電圧を測定する
と共に、少なくとも前記第１の電磁波の電力を制御して
該バイアス電圧を所定範囲内に保持することを特徴とす
る被処理基板表面の処理方法を提供する。
に、第１の電磁波を印加してプラズマを生成すると共
に、第２の電磁波を印加してバイアス電圧を発生させ、
被処理基板の表面に、前記プラズマ中の荷電粒子を、前
記バイアス電圧によって制御されたエネルギで入射さ
せ、被処理基板の表面を処理する方法であって、この処
理の少なくとも一時期に、前記バイアス電圧を測定する
と共に、少なくとも前記第１の電磁波の電力を制御して
該バイアス電圧を所定範囲内に保持することを特徴とす
る被処理基板表面の処理方法を提供する。
【００２２】前記バイアス電圧に加えて、前記プラズマ
からこのプラズマが接する前記チャンバ内壁もしくはア
ース電極に流れるアース電流を測定すると共に、該アー
ス電流の測定結果に基づいて、前記第１の電磁波の電力
と第２の電磁波の電力とのいずれかを制御して、前記バ
イアス電圧を前記所定範囲内に保持するのが好ましい。
からこのプラズマが接する前記チャンバ内壁もしくはア
ース電極に流れるアース電流を測定すると共に、該アー
ス電流の測定結果に基づいて、前記第１の電磁波の電力
と第２の電磁波の電力とのいずれかを制御して、前記バ
イアス電圧を前記所定範囲内に保持するのが好ましい。
【００２３】前記第１の電磁波の電力の制御によって、
前記バイアス電圧を前記所定範囲内に保持することがで
きない時に、さらに、前記第２の電磁波の電力を制御し
て前記バイアス電圧を前記所定範囲内に保持するのが好
ましい。
前記バイアス電圧を前記所定範囲内に保持することがで
きない時に、さらに、前記第２の電磁波の電力を制御し
て前記バイアス電圧を前記所定範囲内に保持するのが好
ましい。
【００２４】測定された前記バイアス電圧が前記所定範
囲の上限を上回る場合に前記第１の電磁波の電力を増大
させ、前記所定範囲の下限を下回る場合に前記第１の電
磁波の電力を減少させ、前記バイアス電圧を前記所定範
囲内に保持するのが好ましい。
囲の上限を上回る場合に前記第１の電磁波の電力を増大
させ、前記所定範囲の下限を下回る場合に前記第１の電
磁波の電力を減少させ、前記バイアス電圧を前記所定範
囲内に保持するのが好ましい。
【００２５】さらに、本発明は、チャンバ内のプラズマ
生成物の付着状態を観察する方法であって、前記チャン
バ内のガス雰囲気に電磁波を印加してプラズマを生成す
ると共に、前記プラズマからこのプラズマが接する前記
チャンバ内壁もしくはアース電極に流れるアース電流を
測定することによって、前記チャンバ内壁もしくは前記
アース電極へのプラズマ生成物の付着状態を観察する方
法を提供する。
生成物の付着状態を観察する方法であって、前記チャン
バ内のガス雰囲気に電磁波を印加してプラズマを生成す
ると共に、前記プラズマからこのプラズマが接する前記
チャンバ内壁もしくはアース電極に流れるアース電流を
測定することによって、前記チャンバ内壁もしくは前記
アース電極へのプラズマ生成物の付着状態を観察する方
法を提供する。
【００２６】
【発明の実施の形態】本発明にかかる半導体製造装置、
被処理基板表面の処理方法およびプラズマ生成物の付着
状態を観察する方法を添付の図面に示す好適実施例に基
づいて以下に詳細に説明する。図１は、本発明の被処理
基板表面の処理方法およびプラズマ生成物の付着状態を
観察する方法を実施する本発明の半導体製造装置の一実
施例にかかるＥＣＲプラズマエッチング装置である。な
お、本発明は図示例に限定されないのはもちろんであ
る。図１に示すプラズマエッチング装置１０は、図５に
示すプラズマエッチング装置１００と、電流測定手段３
０ａおよび電圧測定手段３０ｂを含む測定部３０ならび
に制御部３１を備えている点を除いては、同一の構成を
有しているので、同一の構成要素には同一の参照符号を
付し、その詳細な説明は省略し、主として相違点につい
て説明する。
被処理基板表面の処理方法およびプラズマ生成物の付着
状態を観察する方法を添付の図面に示す好適実施例に基
づいて以下に詳細に説明する。図１は、本発明の被処理
基板表面の処理方法およびプラズマ生成物の付着状態を
観察する方法を実施する本発明の半導体製造装置の一実
施例にかかるＥＣＲプラズマエッチング装置である。な
お、本発明は図示例に限定されないのはもちろんであ
る。図１に示すプラズマエッチング装置１０は、図５に
示すプラズマエッチング装置１００と、電流測定手段３
０ａおよび電圧測定手段３０ｂを含む測定部３０ならび
に制御部３１を備えている点を除いては、同一の構成を
有しているので、同一の構成要素には同一の参照符号を
付し、その詳細な説明は省略し、主として相違点につい
て説明する。
【００２７】図１に示すプラズマエッチング装置１０
は、測定部３０を有し、この測定部３０はプラズマ源２
０により供給されるプラズマからこのプラズマが接する
アース電極２１ｂに流れるアース電流を測定する電流測
定手段３０ａと、高周波（ＲＦ）電源２９により下部電
極２８に印加された電磁波により発生するバイアス電圧
を測定する電圧測定手段３０ｂとの両方を備える。しか
し、本発明はこれに限定されず、測定部３０は、少なく
とも電圧測定手段３０ｂを備えていればよい。従って、
本発明においては、測定部３０は、少なくともバイアス
電圧を測定するものであればよい。
は、測定部３０を有し、この測定部３０はプラズマ源２
０により供給されるプラズマからこのプラズマが接する
アース電極２１ｂに流れるアース電流を測定する電流測
定手段３０ａと、高周波（ＲＦ）電源２９により下部電
極２８に印加された電磁波により発生するバイアス電圧
を測定する電圧測定手段３０ｂとの両方を備える。しか
し、本発明はこれに限定されず、測定部３０は、少なく
とも電圧測定手段３０ｂを備えていればよい。従って、
本発明においては、測定部３０は、少なくともバイアス
電圧を測定するものであればよい。
【００２８】アース電極２１ｂには、アース電流を測定
するための電流測定手段３０ａの一端部が接続されてお
り、電流測定手段３０ａの他端部は接地されている。ま
た、電流測定手段３０ａは、制御部３１に接続されてい
る。下部電極２８には、バイアス電圧を測定する電圧測
定手段３０ｂの一端部が接続されており、電圧測定手段
３０ｂの他端部は接地されている。また、電圧測定手段
３０ｂは、制御部３１に接続されている。電圧測定手段
３０ｂは、バイアス電圧のピーク電圧（Ｖｐｐ）を測定
するものであってもよい。
するための電流測定手段３０ａの一端部が接続されてお
り、電流測定手段３０ａの他端部は接地されている。ま
た、電流測定手段３０ａは、制御部３１に接続されてい
る。下部電極２８には、バイアス電圧を測定する電圧測
定手段３０ｂの一端部が接続されており、電圧測定手段
３０ｂの他端部は接地されている。また、電圧測定手段
３０ｂは、制御部３１に接続されている。電圧測定手段
３０ｂは、バイアス電圧のピーク電圧（Ｖｐｐ）を測定
するものであってもよい。
【００２９】制御部３１は、導波管２６や空洞共振部２
２等にマイクロ波を供給するマイクロ波供給源２５に接
続されている。アース電流とバイアス電圧とについて、
予め、基準アース電流値を中心値として含む許容される
所定範囲と、基準バイアス電圧値を中心値として含む許
容される所定範囲が設定されている。電圧測定手段３０
ｂにより測定されたバイアス電圧に対応する入力信号
が、もしくはさらに、電流測定手段３０ａにより測定さ
れたアース電流に対応する入力信号が、制御部３１に入
力され、測定されたバイアス電圧は所定範囲に入ってい
るかが判断され、これに応じてマイクロ波供給源２５の
供給電力量の増減を指示する信号がマイクロ波供給源２
５に入力される。すなわち、測定されたバイアス電圧
が、所定範囲の上限を上回る場合にマイクロ波供給源２
５の電力を増大させ、所定範囲の下限を下回る場合にマ
イクロ波供給源２５の電力を減少させ、バイアス電圧を
所定範囲内に保持する。これによりプラズマエッチング
装置１０では、バイアス電圧を所定範囲内に保持するこ
とができる。
２等にマイクロ波を供給するマイクロ波供給源２５に接
続されている。アース電流とバイアス電圧とについて、
予め、基準アース電流値を中心値として含む許容される
所定範囲と、基準バイアス電圧値を中心値として含む許
容される所定範囲が設定されている。電圧測定手段３０
ｂにより測定されたバイアス電圧に対応する入力信号
が、もしくはさらに、電流測定手段３０ａにより測定さ
れたアース電流に対応する入力信号が、制御部３１に入
力され、測定されたバイアス電圧は所定範囲に入ってい
るかが判断され、これに応じてマイクロ波供給源２５の
供給電力量の増減を指示する信号がマイクロ波供給源２
５に入力される。すなわち、測定されたバイアス電圧
が、所定範囲の上限を上回る場合にマイクロ波供給源２
５の電力を増大させ、所定範囲の下限を下回る場合にマ
イクロ波供給源２５の電力を減少させ、バイアス電圧を
所定範囲内に保持する。これによりプラズマエッチング
装置１０では、バイアス電圧を所定範囲内に保持するこ
とができる。
【００３０】図１のプラズマエッチング装置１０では、
制御部３１が下部電極に高周波を印加してバイアス電圧
を発生させる高周波電源２９にも接続されている。これ
により、制御部３１に入力されるバイアス電圧の測定値
に基づいて、マイクロ波供給源２５の電力の増減を指示
する信号をマイクロ波供給源２５に入力するのみではな
く、高周波電源２９の電力の増減を指示する信号を高周
波電源２９に入力することもできる。
制御部３１が下部電極に高周波を印加してバイアス電圧
を発生させる高周波電源２９にも接続されている。これ
により、制御部３１に入力されるバイアス電圧の測定値
に基づいて、マイクロ波供給源２５の電力の増減を指示
する信号をマイクロ波供給源２５に入力するのみではな
く、高周波電源２９の電力の増減を指示する信号を高周
波電源２９に入力することもできる。
【００３１】例えば、電圧測定手段３０ｂにより測定さ
れたバイアス電圧が所定範囲の上限を上回っている場合
であっても、高周波電力を制御することが適切であると
判断した場合には、高周波電源２９の電力を減少させる
よう、制御部３１から高周波電源２９に信号が入力され
る。同様に、バイアス電圧が所定範囲の下限を下回って
いる場合であっても、高周波電力を制御することが適切
であると判断した場合には、高周波電源２９の電力を増
大させるよう、制御部３１から高周波電源２９に信号が
入力される。これにより、バイアス電圧を所定範囲内に
保持することができる。このように高周波電力を制御す
ることが適切であるか否かは、例えば、電流測定手段３
０ａにより測定されたアース電流が所定範囲内であるか
どうかによって判断される。
れたバイアス電圧が所定範囲の上限を上回っている場合
であっても、高周波電力を制御することが適切であると
判断した場合には、高周波電源２９の電力を減少させる
よう、制御部３１から高周波電源２９に信号が入力され
る。同様に、バイアス電圧が所定範囲の下限を下回って
いる場合であっても、高周波電力を制御することが適切
であると判断した場合には、高周波電源２９の電力を増
大させるよう、制御部３１から高周波電源２９に信号が
入力される。これにより、バイアス電圧を所定範囲内に
保持することができる。このように高周波電力を制御す
ることが適切であるか否かは、例えば、電流測定手段３
０ａにより測定されたアース電流が所定範囲内であるか
どうかによって判断される。
【００３２】図１に示すプラズマエッチング装置１０に
おいては、制御部３１は、導波管２６や空洞共振部２２
等にマイクロ波を供給するマイクロ波供給源２５に接続
され、加えて、下部電極２８に高周波を印加してバイア
ス電圧を発生する高周波（ＲＦ）電源２９に接続されて
いるが、本発明はこれに限定されず、制御部３１はマイ
クロ波供給源２５のみに接続されていても良い。従っ
て、本発明においては、制御部３１は、マイクロ波供給
源２５の電力および高周波電源２９の電力の両方を制御
するものでもよく、また、マイクロ波供給源２５の電力
のみを制御するものでもよい。
おいては、制御部３１は、導波管２６や空洞共振部２２
等にマイクロ波を供給するマイクロ波供給源２５に接続
され、加えて、下部電極２８に高周波を印加してバイア
ス電圧を発生する高周波（ＲＦ）電源２９に接続されて
いるが、本発明はこれに限定されず、制御部３１はマイ
クロ波供給源２５のみに接続されていても良い。従っ
て、本発明においては、制御部３１は、マイクロ波供給
源２５の電力および高周波電源２９の電力の両方を制御
するものでもよく、また、マイクロ波供給源２５の電力
のみを制御するものでもよい。
【００３３】本発明の半導体製造装置は、基本的に以上
のように構成されるが、以下に上記半導体製造装置の構
成を参照して、本発明の被処理基板表面の処理方法およ
びプラズマ生成物の付着状態を観察する方法について詳
細に説明する。
のように構成されるが、以下に上記半導体製造装置の構
成を参照して、本発明の被処理基板表面の処理方法およ
びプラズマ生成物の付着状態を観察する方法について詳
細に説明する。
【００３４】本発明の被処理基板表面の処理方法におい
ては、処理の少なくとも一時期に、バイアス電圧を測定
すると共に、少なくとも第１の電磁波であるマイクロ波
の供給源２５の電力を制御して、該バイアス電圧を所定
範囲内に保持することを特徴とする。
ては、処理の少なくとも一時期に、バイアス電圧を測定
すると共に、少なくとも第１の電磁波であるマイクロ波
の供給源２５の電力を制御して、該バイアス電圧を所定
範囲内に保持することを特徴とする。
【００３５】バイアス電圧については、予め、基準バイ
アス電圧値を含む許容される所定範囲が設定されてい
る。所定範囲は、目標となる基準バイアス電圧値を中心
に、目標として許容される下限と上限とが設定される。
具体的には、例えば、基準バイアス電圧値を中心に、そ
の±２．５％の範囲を所定範囲とするのが好ましい。所
定範囲は予め制御部３１に記憶されている。
アス電圧値を含む許容される所定範囲が設定されてい
る。所定範囲は、目標となる基準バイアス電圧値を中心
に、目標として許容される下限と上限とが設定される。
具体的には、例えば、基準バイアス電圧値を中心に、そ
の±２．５％の範囲を所定範囲とするのが好ましい。所
定範囲は予め制御部３１に記憶されている。
【００３６】所定範囲は、エッチングの各ステップ毎に
設定されているのが好ましい。被処理基板のエッチング
層の変化により、同一のイオン密度でもバイアス電圧が
異なる場合が考えられるが、このような場合でも、エッ
チングの各ステップでの好ましいバイアス電圧の所定範
囲に一致していることが重要である。
設定されているのが好ましい。被処理基板のエッチング
層の変化により、同一のイオン密度でもバイアス電圧が
異なる場合が考えられるが、このような場合でも、エッ
チングの各ステップでの好ましいバイアス電圧の所定範
囲に一致していることが重要である。
【００３７】電圧測定手段３０ｂにより測定されたバイ
アス電圧に対応する入力信号が、制御部３１に入力さ
れ、測定されたバイアス電圧が所定範囲を上回る場合
に、制御部３１からマイクロ波供給源２５にマイクロ波
の電力の増大を指示する信号が入力され、これによりマ
イクロ波供給源２５の電力が制御され、バイアス電圧が
所定範囲内に保持される。マイクロ波供給源２５に入力
される信号は、例えば、予め定められた一定幅の増大を
指示するものであってもいい。この場合には、バイアス
電圧を所定範囲内に保持するためには、バイアス電圧の
測定とマイクロ波電力の制御とを繰り返し実施する。制
御部３１内で、測定されたバイアス電圧と所定範囲との
差分を演算し、予め定められた補正式、もしくは補正テ
ーブルに基づいて、バイアス電圧を所定範囲内に保持す
るために必要なマイクロ波電力増大量を算出してから、
この増大量を指示する信号をマイクロ波供給源２５に入
力することも可能である。一方、測定したバイアス電圧
が所定範囲の下限を下回る場合には、制御部３１からマ
イクロ波供給源２５にマイクロ波の電力の減少を指示す
る信号が入力される。
アス電圧に対応する入力信号が、制御部３１に入力さ
れ、測定されたバイアス電圧が所定範囲を上回る場合
に、制御部３１からマイクロ波供給源２５にマイクロ波
の電力の増大を指示する信号が入力され、これによりマ
イクロ波供給源２５の電力が制御され、バイアス電圧が
所定範囲内に保持される。マイクロ波供給源２５に入力
される信号は、例えば、予め定められた一定幅の増大を
指示するものであってもいい。この場合には、バイアス
電圧を所定範囲内に保持するためには、バイアス電圧の
測定とマイクロ波電力の制御とを繰り返し実施する。制
御部３１内で、測定されたバイアス電圧と所定範囲との
差分を演算し、予め定められた補正式、もしくは補正テ
ーブルに基づいて、バイアス電圧を所定範囲内に保持す
るために必要なマイクロ波電力増大量を算出してから、
この増大量を指示する信号をマイクロ波供給源２５に入
力することも可能である。一方、測定したバイアス電圧
が所定範囲の下限を下回る場合には、制御部３１からマ
イクロ波供給源２５にマイクロ波の電力の減少を指示す
る信号が入力される。
【００３８】このように、電圧測定手段３０ｂによりバ
イアス電圧を測定することにより、チャンバ２１内のイ
オン密度の変動を監視し、測定されたバイアス電圧に応
じてマイクロ波供給源２５を制御することによりバイア
ス電圧を所定範囲内に保持し、基板表面に入射するイオ
ンのエネルギを一定に維持することで、エッチングレー
トを一定とすることが出来る。それにより、低マイクロ
ローディング効果、高選択性、高再現性、高精度加工を
達成することが出来る。
イアス電圧を測定することにより、チャンバ２１内のイ
オン密度の変動を監視し、測定されたバイアス電圧に応
じてマイクロ波供給源２５を制御することによりバイア
ス電圧を所定範囲内に保持し、基板表面に入射するイオ
ンのエネルギを一定に維持することで、エッチングレー
トを一定とすることが出来る。それにより、低マイクロ
ローディング効果、高選択性、高再現性、高精度加工を
達成することが出来る。
【００３９】チャンバ２１内のプラズマのイオン密度の
変動は、通常、付着物の堆積やアース電極２１ｂの交換
等によるチャンバ２１内の環境の変化、すなわち、アー
ス能力等の変化に起因していると考えられる。この場合
には、第１の電磁波供給源であるマイクロ波供給源２５
の電力の制御で対応することが好ましい。この場合に第
２の電磁波供給源である高周波電源２９の電力の制御は
不要である。むしろ、高周波電源２９の電力の制御を行
うことは逆効果である。すなわち例えば、プラズマ中の
荷電粒子（イオン）の密度が増大している場合、高周波
電源２９の制御でバイアス電圧の制御を行おうとする
と、高周波電源２９の電力を増大させることになる。こ
の結果、エッチングレートが増大してオーバーエッチン
グを引き起こしてしまう。
変動は、通常、付着物の堆積やアース電極２１ｂの交換
等によるチャンバ２１内の環境の変化、すなわち、アー
ス能力等の変化に起因していると考えられる。この場合
には、第１の電磁波供給源であるマイクロ波供給源２５
の電力の制御で対応することが好ましい。この場合に第
２の電磁波供給源である高周波電源２９の電力の制御は
不要である。むしろ、高周波電源２９の電力の制御を行
うことは逆効果である。すなわち例えば、プラズマ中の
荷電粒子（イオン）の密度が増大している場合、高周波
電源２９の制御でバイアス電圧の制御を行おうとする
と、高周波電源２９の電力を増大させることになる。こ
の結果、エッチングレートが増大してオーバーエッチン
グを引き起こしてしまう。
【００４０】しかし、アース能力等以外の原因に起因し
てバイアス電圧の変動が発生する場合もある。このよう
な場合には、バイアス源である高周波電源２９の電力を
制御することが好ましい。マイクロ波供給源２５の電力
制御だけではバイアス電圧を所定範囲内に保持すること
ができない場合に、すなわち例えば、マイクロ波電力に
対して予め定められた可変範囲内でマイクロ波電力を調
整しても、バイアス電圧を所定範囲内に保持することが
できない場合に、さらに、高周波電力を制御して、バイ
アス電圧を所定範囲内に保持することも可能である。
てバイアス電圧の変動が発生する場合もある。このよう
な場合には、バイアス源である高周波電源２９の電力を
制御することが好ましい。マイクロ波供給源２５の電力
制御だけではバイアス電圧を所定範囲内に保持すること
ができない場合に、すなわち例えば、マイクロ波電力に
対して予め定められた可変範囲内でマイクロ波電力を調
整しても、バイアス電圧を所定範囲内に保持することが
できない場合に、さらに、高周波電力を制御して、バイ
アス電圧を所定範囲内に保持することも可能である。
【００４１】また、バイアス電圧の変動を検出したとき
に、アース電流の測定を行い、予め定められた所定範囲
との比較を行って、バイアス電圧の変動がアース能力等
の変動に起因するか否かを判定し、その判定結果に基づ
いて、マイクロ波電力を制御すべきか高周波電力を制御
すべきかを決定することも可能である。すなわち、アー
ス電流の測定値が所定範囲から逸脱している場合には、
特に、その逸脱の方向が、アース能力変動に起因すると
解釈できる方向である場合には、バイアス電圧の変動が
アース能力等の変動に起因すると判断し、マイクロ波電
力を制御する。一方、アース電流が所定範囲内である場
合、もしくは、アース能力変動に起因すると解釈できる
変動の方向とは逆の方向へ、所定範囲から逸脱している
場合には、アース能力等の変動に起因しない変動である
と判断し、高周波電力を調整する。
に、アース電流の測定を行い、予め定められた所定範囲
との比較を行って、バイアス電圧の変動がアース能力等
の変動に起因するか否かを判定し、その判定結果に基づ
いて、マイクロ波電力を制御すべきか高周波電力を制御
すべきかを決定することも可能である。すなわち、アー
ス電流の測定値が所定範囲から逸脱している場合には、
特に、その逸脱の方向が、アース能力変動に起因すると
解釈できる方向である場合には、バイアス電圧の変動が
アース能力等の変動に起因すると判断し、マイクロ波電
力を制御する。一方、アース電流が所定範囲内である場
合、もしくは、アース能力変動に起因すると解釈できる
変動の方向とは逆の方向へ、所定範囲から逸脱している
場合には、アース能力等の変動に起因しない変動である
と判断し、高周波電力を調整する。
【００４２】このような場合、アース電流についても、
予め、基準アース電流値を含む許容される所定範囲を設
定する。所定範囲は、目標とする基準アース電流値を中
心に、目標として許容される下限と上限とが設定され
る。具体的には例えば、基準アース電流値を中心にし
て、その±８％の範囲を所定範囲とすることが好まし
い。所定範囲は、エッチングの各ステップ毎に設定され
ているのが好ましい。所定範囲は予め制御部３１に記憶
されている。
予め、基準アース電流値を含む許容される所定範囲を設
定する。所定範囲は、目標とする基準アース電流値を中
心に、目標として許容される下限と上限とが設定され
る。具体的には例えば、基準アース電流値を中心にし
て、その±８％の範囲を所定範囲とすることが好まし
い。所定範囲は、エッチングの各ステップ毎に設定され
ているのが好ましい。所定範囲は予め制御部３１に記憶
されている。
【００４３】なお、本発明の被処理基板表面の処理方法
による処理を継続的に行う場合、マイクロ波電力の制御
によって、マイクロ波電力を初期の設定値とは異なる値
に変更して、処理を継続する場合がある。この変更の後
に再びバイアス電圧の変動が検出された場合に、その変
動がアース能力等の変動に起因するか否かを判定するた
めには、アース電流の所定範囲を、マイクロ波電力に依
存する形式で設定することが好ましい。もしくは、マイ
クロ波電力を変更した場合に、その直後のアース電流を
測定し、制御部３１に記憶しておき、再びバイアス電圧
の変動が検出された場合には、その時点でのアース電流
と記憶されたアース電流との比較を行って、変動の原因
を判定することも可能である。すなわち例えば、マイク
ロ波電力変更直後からのアース電流の変動が、予め定め
られた許容変動幅（絶対値もしくは比率）を超える場合
には、アース能力の更なる変動が発生したと判断し、再
びマイクロ波電力を制御し、許容変動幅内である場合に
は、アース能力等の更なる変動が発生していないと判断
し、高周波電力を制御する。
による処理を継続的に行う場合、マイクロ波電力の制御
によって、マイクロ波電力を初期の設定値とは異なる値
に変更して、処理を継続する場合がある。この変更の後
に再びバイアス電圧の変動が検出された場合に、その変
動がアース能力等の変動に起因するか否かを判定するた
めには、アース電流の所定範囲を、マイクロ波電力に依
存する形式で設定することが好ましい。もしくは、マイ
クロ波電力を変更した場合に、その直後のアース電流を
測定し、制御部３１に記憶しておき、再びバイアス電圧
の変動が検出された場合には、その時点でのアース電流
と記憶されたアース電流との比較を行って、変動の原因
を判定することも可能である。すなわち例えば、マイク
ロ波電力変更直後からのアース電流の変動が、予め定め
られた許容変動幅（絶対値もしくは比率）を超える場合
には、アース能力の更なる変動が発生したと判断し、再
びマイクロ波電力を制御し、許容変動幅内である場合に
は、アース能力等の更なる変動が発生していないと判断
し、高周波電力を制御する。
【００４４】チャンバ２１の内壁やアース電極２１ｂに
付着物が堆積し始めると、バイアス電圧を変動させなく
ても、チャンバ内壁やアース電極からの付着物成分の脱
離でプラズマ中の活性種の構成比が変動しうる。このよ
うな場合、被処理基板の処理数の増加と共に、下地選択
性が変化したり、エッチングしているホールのテーパー
が変動してしまう。従って、バイアス電圧が変動する場
合はもちろん、変動しない場合でも、アース電流の変動
を監視することは好ましい。
付着物が堆積し始めると、バイアス電圧を変動させなく
ても、チャンバ内壁やアース電極からの付着物成分の脱
離でプラズマ中の活性種の構成比が変動しうる。このよ
うな場合、被処理基板の処理数の増加と共に、下地選択
性が変化したり、エッチングしているホールのテーパー
が変動してしまう。従って、バイアス電圧が変動する場
合はもちろん、変動しない場合でも、アース電流の変動
を監視することは好ましい。
【００４５】本発明の被処理基板表面の処理方法では、
バイアス電圧の測定は、被処理基板表面の処理の少なく
とも一時期に行われる。測定が行われるのが、処理の期
間中、１回でも２回以上でもよく、また、処理の全期間
にわたって常時、繰り返し、もしくは連続的に測定して
も良い。実際の被処理基板表面の処理を行っている期間
中に常時バイアス電圧を測定し、所定範囲内に保持され
るようにマイクロ波電力を制御することにより、ウェハ
１枚１枚について、バイアス電圧が所定範囲から外れる
期間が発生することを防止でき、エッチングレートを一
定に保持することが出来、より高度な寸法安定性、高再
現性、さらに高選択性を得、マイクロローディング効果
を低減することができる。
バイアス電圧の測定は、被処理基板表面の処理の少なく
とも一時期に行われる。測定が行われるのが、処理の期
間中、１回でも２回以上でもよく、また、処理の全期間
にわたって常時、繰り返し、もしくは連続的に測定して
も良い。実際の被処理基板表面の処理を行っている期間
中に常時バイアス電圧を測定し、所定範囲内に保持され
るようにマイクロ波電力を制御することにより、ウェハ
１枚１枚について、バイアス電圧が所定範囲から外れる
期間が発生することを防止でき、エッチングレートを一
定に保持することが出来、より高度な寸法安定性、高再
現性、さらに高選択性を得、マイクロローディング効果
を低減することができる。
【００４６】このように、実際に被処理基板表面の処理
を行っている期間中にリアルタイムでバイアス電圧の測
定を行い、マイクロ波電力の制御を行うことにより、特
に顕著な効果を得ることができる。しかし、アース電極
交換時など、チャンバ内の環境の大きな変化が予想され
る時には、まず、ダミーウェハを使用して、バイアス電
圧の測定およびマイクロ波電力の制御を行い、所定範囲
内のバイアス電圧が発生する状態に装置を調整してか
ら、実際の被処理基板表面の処理を開始することが好ま
しい。この場合には、実際に被処理基板表面の処理を行
っている期間中ではないが、そのための装置準備を含め
た処理全体の中の一時期に、バイアス電圧の測定および
マイクロ波電力の制御が行われる。もちろん、準備段階
での測定、制御と、実際の被処理基板表面の処理期間中
のリアルタイムの測定、制御との、両方を併用すること
がさらに好ましい。
を行っている期間中にリアルタイムでバイアス電圧の測
定を行い、マイクロ波電力の制御を行うことにより、特
に顕著な効果を得ることができる。しかし、アース電極
交換時など、チャンバ内の環境の大きな変化が予想され
る時には、まず、ダミーウェハを使用して、バイアス電
圧の測定およびマイクロ波電力の制御を行い、所定範囲
内のバイアス電圧が発生する状態に装置を調整してか
ら、実際の被処理基板表面の処理を開始することが好ま
しい。この場合には、実際に被処理基板表面の処理を行
っている期間中ではないが、そのための装置準備を含め
た処理全体の中の一時期に、バイアス電圧の測定および
マイクロ波電力の制御が行われる。もちろん、準備段階
での測定、制御と、実際の被処理基板表面の処理期間中
のリアルタイムの測定、制御との、両方を併用すること
がさらに好ましい。
【００４７】次に、本発明の被処理基板表面の処理方法
の一実施例において、バイアス電圧を、第１の電磁波の
電力、あるいはさらに第２の電磁波の電力を制御して、
所定範囲内に保持する方法を、図２に示すフローチャー
トに基づき説明する。
の一実施例において、バイアス電圧を、第１の電磁波の
電力、あるいはさらに第２の電磁波の電力を制御して、
所定範囲内に保持する方法を、図２に示すフローチャー
トに基づき説明する。
【００４８】制御が開始されると、Ｓ１において、測定
されたバイアス電圧がエッチングに先立ち予め設定され
ているバイアス電圧の所定範囲の上限以下かが判断され
る。上限以下でないと判断されると、Ｓ２において、ア
ース電流がエッチングに先立ち予め設定されているアー
ス電流の所定範囲の上限以下かが判断される。上限以下
でないと判断されると、Ｓ３において、第１の電磁波供
給源の電磁波を発生させるマグネトロンの出力（すなわ
ち、第１の電磁波供給源の電力）が許容範囲内かが判断
される。許容範囲内でないと判断されると、これは、プ
ラズマエッチング処理の異常と判断して、アラームを発
する。このアラームにより異常なプラズマ処理を未然に
防止することができる。許容範囲内であると判断される
と、マグネトロンの出力を上げるよう指示する信号が、
前述の制御手段よりマグネトロンに出力され、この後、
Ｓ１に戻る。
されたバイアス電圧がエッチングに先立ち予め設定され
ているバイアス電圧の所定範囲の上限以下かが判断され
る。上限以下でないと判断されると、Ｓ２において、ア
ース電流がエッチングに先立ち予め設定されているアー
ス電流の所定範囲の上限以下かが判断される。上限以下
でないと判断されると、Ｓ３において、第１の電磁波供
給源の電磁波を発生させるマグネトロンの出力（すなわ
ち、第１の電磁波供給源の電力）が許容範囲内かが判断
される。許容範囲内でないと判断されると、これは、プ
ラズマエッチング処理の異常と判断して、アラームを発
する。このアラームにより異常なプラズマ処理を未然に
防止することができる。許容範囲内であると判断される
と、マグネトロンの出力を上げるよう指示する信号が、
前述の制御手段よりマグネトロンに出力され、この後、
Ｓ１に戻る。
【００４９】Ｓ２において、アース電流がエッチングに
先立ち予め設定されているアース電流の所定範囲の上限
以下であると判断されると、Ｓ４において、第２の電磁
波供給源である高周波電源（ＲＦ）の出力（すなわち、
第２の電磁波供給源の電力）が許容範囲内かが判断され
る。許容範囲内でないと判断されると、アラームを発す
る。許容範囲内であると判断されると、ＲＦの出力を下
げるよう指示する信号が、前述の制御手段よりＲＦに出
力され、この後、Ｓ１に戻る。
先立ち予め設定されているアース電流の所定範囲の上限
以下であると判断されると、Ｓ４において、第２の電磁
波供給源である高周波電源（ＲＦ）の出力（すなわち、
第２の電磁波供給源の電力）が許容範囲内かが判断され
る。許容範囲内でないと判断されると、アラームを発す
る。許容範囲内であると判断されると、ＲＦの出力を下
げるよう指示する信号が、前述の制御手段よりＲＦに出
力され、この後、Ｓ１に戻る。
【００５０】一方、Ｓ１において、測定されたバイアス
電圧がエッチングに先立ち予め設定されているバイアス
電圧の所定範囲の上限以下であると判断されると、Ｓ５
において、バイアス電圧は所定範囲の下限以上であるか
が判断され、下限以上でないと判断されると、Ｓ６にお
いて、アース電流は下限以上かが判断される。下限以上
でないと判断されると、Ｓ７において、エッチング処理
を開始する前に行われたプラズマクリーニング後、被処
理基板の処理枚数はＮ枚以下かが判断される。Ｎ枚以下
でないと判断され、すなわち、Ｎ枚が相当な枚数であれ
ば、チャンバ壁に付着するプラズマ生成物の堆積が進ん
でいると考えられるので、プラズマクリーニングが実施
される。Ｎは、例えば、１ロットに含まれるウェハの枚
数の値から選択して、１ロットの中でプラズマクリーニ
ングが必要かが判断されてもよいし、２つのロットをま
とめた２カセットでのウェハの枚数の値から選択して、
２カセットの範囲で判断される値としてもよく、任意に
設定される値である。
電圧がエッチングに先立ち予め設定されているバイアス
電圧の所定範囲の上限以下であると判断されると、Ｓ５
において、バイアス電圧は所定範囲の下限以上であるか
が判断され、下限以上でないと判断されると、Ｓ６にお
いて、アース電流は下限以上かが判断される。下限以上
でないと判断されると、Ｓ７において、エッチング処理
を開始する前に行われたプラズマクリーニング後、被処
理基板の処理枚数はＮ枚以下かが判断される。Ｎ枚以下
でないと判断され、すなわち、Ｎ枚が相当な枚数であれ
ば、チャンバ壁に付着するプラズマ生成物の堆積が進ん
でいると考えられるので、プラズマクリーニングが実施
される。Ｎは、例えば、１ロットに含まれるウェハの枚
数の値から選択して、１ロットの中でプラズマクリーニ
ングが必要かが判断されてもよいし、２つのロットをま
とめた２カセットでのウェハの枚数の値から選択して、
２カセットの範囲で判断される値としてもよく、任意に
設定される値である。
【００５１】しかし、Ｎ枚以下であると判断された場合
は、エッチング処理を開始してから処理枚数が少ないの
であるから、プラズマ生成物の堆積が原因ではないの
で、次に、Ｓ９において、マグネトロンの出力が許容範
囲内かが判断される。許容範囲内でないと判断される
と、これは、プラズマエッチング処理の異常と判断し
て、アラームを発する。許容範囲内であると判断される
と、マグネトロンの出力を下げるよう指示する信号が、
前述の制御手段よりマグネトロンに出力され、この後、
Ｓ１に戻る。
は、エッチング処理を開始してから処理枚数が少ないの
であるから、プラズマ生成物の堆積が原因ではないの
で、次に、Ｓ９において、マグネトロンの出力が許容範
囲内かが判断される。許容範囲内でないと判断される
と、これは、プラズマエッチング処理の異常と判断し
て、アラームを発する。許容範囲内であると判断される
と、マグネトロンの出力を下げるよう指示する信号が、
前述の制御手段よりマグネトロンに出力され、この後、
Ｓ１に戻る。
【００５２】Ｓ６において、アース電流は下限以上であ
ると判断されとＳ８において、第２の電磁波供給源であ
る高周波電源の出力が許容範囲内かが判断される。許容
範囲内でないと判断されると、アラームを発する。許容
範囲内であると判断されると、ＲＦの出力を上げるよう
指示する信号が、前述の制御手段よりＲＦに出力され、
この後、Ｓ１に戻る。
ると判断されとＳ８において、第２の電磁波供給源であ
る高周波電源の出力が許容範囲内かが判断される。許容
範囲内でないと判断されると、アラームを発する。許容
範囲内であると判断されると、ＲＦの出力を上げるよう
指示する信号が、前述の制御手段よりＲＦに出力され、
この後、Ｓ１に戻る。
【００５３】Ｓ５において、バイアス電圧は所定範囲の
下限以上であると判断されると、エッチング処理は続行
される。
下限以上であると判断されると、エッチング処理は続行
される。
【００５４】
【実施例】以下に、本発明の実施例を示し、本発明をさ
らに具体的に説明する。ここでは、図１に示す、本発明
の半導体製造装置の一実施例である、ＥＣＲ励起を利用
したプラズマエッチングを行うプラズマエッチング装置
１０を使用して、ポリシリコン膜のエッチングに適用し
た場合を、従来のＥＣＲエッチング装置を使用した場合
と対比して説明する。
らに具体的に説明する。ここでは、図１に示す、本発明
の半導体製造装置の一実施例である、ＥＣＲ励起を利用
したプラズマエッチングを行うプラズマエッチング装置
１０を使用して、ポリシリコン膜のエッチングに適用し
た場合を、従来のＥＣＲエッチング装置を使用した場合
と対比して説明する。
【００５５】（実施例１、比較例１）サンプルとして、
シリコン基板上に熱酸化により４ｎｍのゲート酸化膜を
形成し、その後、ＣＶＤ法でｕｎｄｏｐｅｄ ｐｏｌｙ
Ｓｉを２００ｎｍ堆積したものに、線幅凡そ０．１５
μｍのレジストパターンを形成したものを用いた。上記
サンプルをＣｌ2-ＨＢｒ−Ｏ2 系プラズマでエッチング
し、エッチング前後の寸法差を測長ＳＥＭで計測した。
シリコン基板上に熱酸化により４ｎｍのゲート酸化膜を
形成し、その後、ＣＶＤ法でｕｎｄｏｐｅｄ ｐｏｌｙ
Ｓｉを２００ｎｍ堆積したものに、線幅凡そ０．１５
μｍのレジストパターンを形成したものを用いた。上記
サンプルをＣｌ2-ＨＢｒ−Ｏ2 系プラズマでエッチング
し、エッチング前後の寸法差を測長ＳＥＭで計測した。
【００５６】図３は、ＳＦ6 系のプラズマクリーニング
を実施後、ウェハ１００枚の連続処理を行った場合の、
加工変換差について、本発明の基板表面の処理方法に従
って、バイアス電圧が所定範囲内に入っていて略一定と
なるよう、プラズマを生成するための電磁波供給源を制
御した実施例１（図３に示すグラフ中、▲で示す）と、
電磁波供給源を制御を行わずに、一定電力の供給を続け
た比較例１（図３に示すグラフ中、○で示す）での、加
工変換差シフト量の推移を示したものである。縦軸が加
工変換差シフト量［μｍ］、横軸が処理枚数である。
を実施後、ウェハ１００枚の連続処理を行った場合の、
加工変換差について、本発明の基板表面の処理方法に従
って、バイアス電圧が所定範囲内に入っていて略一定と
なるよう、プラズマを生成するための電磁波供給源を制
御した実施例１（図３に示すグラフ中、▲で示す）と、
電磁波供給源を制御を行わずに、一定電力の供給を続け
た比較例１（図３に示すグラフ中、○で示す）での、加
工変換差シフト量の推移を示したものである。縦軸が加
工変換差シフト量［μｍ］、横軸が処理枚数である。
【００５７】実施例１、比較例１において、ガス流量、
チャンバ内圧力、バイアス電圧を印加するための高周波
電源の電力および周波数は以下のとおりであった。 Ｃｌ2,ＨＢｒ, Ｏ2 流量：５０ｓｃｃｍ、５０ｓｃｃ
ｍ、５ｓｃｃｍ チャンバ内圧力：０．５Ｐａ 高周波電源の電力および周波数：３０Ｗ、８００ＫＨｚ バイアス電圧の所定範囲：±２．５％
チャンバ内圧力、バイアス電圧を印加するための高周波
電源の電力および周波数は以下のとおりであった。 Ｃｌ2,ＨＢｒ, Ｏ2 流量：５０ｓｃｃｍ、５０ｓｃｃ
ｍ、５ｓｃｃｍ チャンバ内圧力：０．５Ｐａ 高周波電源の電力および周波数：３０Ｗ、８００ＫＨｚ バイアス電圧の所定範囲：±２．５％
【００５８】比較例１では、１００枚の連続処理で、加
工変換差シフト量が＋０．０１μｍ以上であったのに対
し、実施例１では＋０．００５μｍ以下であった。
工変換差シフト量が＋０．０１μｍ以上であったのに対
し、実施例１では＋０．００５μｍ以下であった。
【００５９】（実施例２、比較例２）サンプルとして、
シリコン基板上に熱酸化により４ｎｍのゲート酸化膜を
形成し、その後、ＣＶＤ法でｕｎｄｏｐｅｄ ｐｏｌｙ
Ｓｉを２００ｎｍ堆積したものにレジストパターンを
形成したもの（製品サンプル）と、シリコン基板上に熱
酸化により１００ｎｍの熱酸化膜を形成し、レジストパ
ターンを形成したもの（選択比測定用サンプル）を用い
た。上記製品サンプルのエッチングを行うと共に、定期
的に、上記サンプルを一般的なオーバーエッチング条件
であるＨＢｒ−Ｏ2 系プラズマでエッチングし、エッチ
ング前後の膜厚差を光学式膜厚計で計測し、酸化膜に対
するｐｏｌｙ Ｓｉの選択比（エッチング速度比）を算
出した。
シリコン基板上に熱酸化により４ｎｍのゲート酸化膜を
形成し、その後、ＣＶＤ法でｕｎｄｏｐｅｄ ｐｏｌｙ
Ｓｉを２００ｎｍ堆積したものにレジストパターンを
形成したもの（製品サンプル）と、シリコン基板上に熱
酸化により１００ｎｍの熱酸化膜を形成し、レジストパ
ターンを形成したもの（選択比測定用サンプル）を用い
た。上記製品サンプルのエッチングを行うと共に、定期
的に、上記サンプルを一般的なオーバーエッチング条件
であるＨＢｒ−Ｏ2 系プラズマでエッチングし、エッチ
ング前後の膜厚差を光学式膜厚計で計測し、酸化膜に対
するｐｏｌｙ Ｓｉの選択比（エッチング速度比）を算
出した。
【００６０】図４は、製造ラインで使い古されたアース
電極を交換した前後に、本発明の基板表面の処理方法に
従って、バイアス電圧が所定範囲内に入っていて略一定
となるよう、プラズマを生成するための電磁波供給源を
制御した実施例２（図４に示すグラフ中、▲で示す）
と、電磁波供給源を制御を行わずに、一定電力の供給を
続けた比較例２（図４に示すグラフ中、○で示す）で
の、ｐｏｌｙ Ｓｉ／ＳｉＯ2 エッチングレート比（ｐ
ｏｌｙ Ｓｉ／ＳｉＯ2 選択比）の変化について示した
ものである。縦軸がｐｏｌｙ Ｓｉ／ＳｉＯ2 選択比、
横軸が放電時間の累積値［ｈｒ］である。
電極を交換した前後に、本発明の基板表面の処理方法に
従って、バイアス電圧が所定範囲内に入っていて略一定
となるよう、プラズマを生成するための電磁波供給源を
制御した実施例２（図４に示すグラフ中、▲で示す）
と、電磁波供給源を制御を行わずに、一定電力の供給を
続けた比較例２（図４に示すグラフ中、○で示す）で
の、ｐｏｌｙ Ｓｉ／ＳｉＯ2 エッチングレート比（ｐ
ｏｌｙ Ｓｉ／ＳｉＯ2 選択比）の変化について示した
ものである。縦軸がｐｏｌｙ Ｓｉ／ＳｉＯ2 選択比、
横軸が放電時間の累積値［ｈｒ］である。
【００６１】実施例２、比較例２において、ガス流量、
チャンバ内圧力、バイアス電圧を印加するための高周波
電源の周波数は以下のとおりであった。 ＨＢｒ，Ｏ2 流量：１００ｓｃｃｍ、５ｓｃｃｍ チャンバ内圧力：１．５Ｐａ 高周波電源の周波数：８００ＫＨｚ バイアス電圧の所定範囲：±２．５％
チャンバ内圧力、バイアス電圧を印加するための高周波
電源の周波数は以下のとおりであった。 ＨＢｒ，Ｏ2 流量：１００ｓｃｃｍ、５ｓｃｃｍ チャンバ内圧力：１．５Ｐａ 高周波電源の周波数：８００ＫＨｚ バイアス電圧の所定範囲：±２．５％
【００６２】比較例２では、アース電極交換により、ア
ース能力が急激に回復し、バイアス電圧が増大し、イオ
ンアシストでエッチングされるＳｉＯ2 がより選択され
たため、ｐｏｌｙ Ｓｉ／ＳｉＯ2 選択比が２０％以上
低下したが、実施例２では、選択比はアース電極交換の
影響をほとんど受けず、プロセス性能が安定に維持され
たことが分かる。
ース能力が急激に回復し、バイアス電圧が増大し、イオ
ンアシストでエッチングされるＳｉＯ2 がより選択され
たため、ｐｏｌｙ Ｓｉ／ＳｉＯ2 選択比が２０％以上
低下したが、実施例２では、選択比はアース電極交換の
影響をほとんど受けず、プロセス性能が安定に維持され
たことが分かる。
【００６３】
【発明の効果】本発明によれば、バイアス電圧、あるい
はさらに、プラズマからチャンバ内壁もしくはアース電
極に流れるアース電流を監視することにより、プラズマ
の状態を把握することが出来、プラズマ密度や、入射イ
オンエネルギ等のプラズマの状態を一定範囲に保つよう
に、プラズマを生成するために印加される第１の電磁波
供給源の電力を制御することにより、被処理基板に入射
するイオンエネルギを一定にすることができる。
はさらに、プラズマからチャンバ内壁もしくはアース電
極に流れるアース電流を監視することにより、プラズマ
の状態を把握することが出来、プラズマ密度や、入射イ
オンエネルギ等のプラズマの状態を一定範囲に保つよう
に、プラズマを生成するために印加される第１の電磁波
供給源の電力を制御することにより、被処理基板に入射
するイオンエネルギを一定にすることができる。
【００６４】この結果、本発明によれば、チャンバクリ
ーニングやパーツ交換、連続処理による反応生成物の付
着の影響を受けることなく、常に一定のプロセスを維持
することが出来る。すなわち、チャンバ内の環境の変化
による、マイクロローディング効果、エッチングストッ
プ、下地選択性の悪化、加工変換差のシフト等を抑止す
ることが出来る。
ーニングやパーツ交換、連続処理による反応生成物の付
着の影響を受けることなく、常に一定のプロセスを維持
することが出来る。すなわち、チャンバ内の環境の変化
による、マイクロローディング効果、エッチングストッ
プ、下地選択性の悪化、加工変換差のシフト等を抑止す
ることが出来る。
【図１】 本発明の半導体製造装置の一実施例を模式的
に表した断面図である。
に表した断面図である。
【図２】 本発明の基板処理の方法の一実施例におけ
る、制御手段の動作を概略的に示したフローチャートで
ある。
る、制御手段の動作を概略的に示したフローチャートで
ある。
【図３】 基板表面の処理において、バイアス電圧を所
定範囲内に保持する制御を行ってプラズマエッチングを
行ったときと、バイアス電圧を制御せずにプラズマエッ
チングを行ったときの、エッチング前後の寸法差を示す
グラフである。
定範囲内に保持する制御を行ってプラズマエッチングを
行ったときと、バイアス電圧を制御せずにプラズマエッ
チングを行ったときの、エッチング前後の寸法差を示す
グラフである。
【図４】 基板表面の処理において、バイアス電圧を所
定範囲内に保持する制御を行ってプラズマエッチングを
行ったときと、バイアス電圧を制御せずにプラズマエッ
チングを行ったときの、アース電極交換前後の下地選択
比の変化を示すグラフである。
定範囲内に保持する制御を行ってプラズマエッチングを
行ったときと、バイアス電圧を制御せずにプラズマエッ
チングを行ったときの、アース電極交換前後の下地選択
比の変化を示すグラフである。
【図５】 ＥＣＲ励起を利用した従来の半導体製造装置
を模式的に示した断面図である。
を模式的に示した断面図である。
【図６】 マイクロローディング効果によりＳｉＮエッ
チングで開口不良が生じたウェハを表す模式図である。
チングで開口不良が生じたウェハを表す模式図である。
【図７】 バイアス電圧変動によりＳｉＮエッチング時
に下地酸化膜抜けが生じたウェハを表す模式図である。
に下地酸化膜抜けが生じたウェハを表す模式図である。
１０ プラズマエッチング装置 ２０ プラズマ源 ２１ チャンバ ２２ 空洞共振部 ２３ 石英天板 ２４ ガスシャワープレート ２５ マイクロ波供給源 ２６ 導波管 ２７ａ コイル ２７ｂ コイル ２７ｃ コイル ２８ 下部電極 ２９ 高周波電源 ３０ 測定部 ３０ａ アース電流を測定する第１の測定手段 ３０ｂ バイアス電圧を測定する第２の測定手段 ３１ 制御部 ３２ 可変コンダクタンスバルブ ３４ 真空ポンプ
Claims (7)
- 【請求項１】プラズマ中の荷電粒子を、バイアス電圧に
よって制御されたエネルギで被処理基板表面に入射させ
て、被処理基板表面を処理する半導体製造装置であっ
て、 チャンバ内のガス雰囲気に、第１の電磁波を印加して前
記プラズマを生成するプラズマ源と、前記被処理基板に
前記プラズマ中の荷電粒子を入射させるために第２の電
磁波を印加して前記バイアス電圧を発生させるバイアス
源と、前記バイアス電圧を測定する測定手段と、少なく
とも前記第１の電磁波の電力を制御することによって前
記バイアス電圧を所定範囲内に保持する制御手段とを有
することを特徴とする半導体製造装置。 - 【請求項２】前記測定手段が、前記バイアス電圧を測定
する第１の測定手段に加えて、前記プラズマからこのプ
ラズマが接する前記チャンバ内壁もしくはアース電極に
流れるアース電流を測定する第２の測定手段を含み、前
記制御手段が、前記アース電流の測定結果に基づいて、
前記第１の電磁波の電力と第２の電磁波の電力とのいず
れかを制御することによって、前記バイアス電圧を前記
所定範囲内に保持することを特徴とする請求項１に記載
の半導体製造装置。 - 【請求項３】チャンバ内のガス雰囲気に、第１の電磁波
を印加してプラズマを生成すると共に、第２の電磁波を
印加してバイアス電圧を発生させ、被処理基板の表面
に、前記プラズマ中の荷電粒子を、前記バイアス電圧に
よって制御されたエネルギで入射させ、被処理基板の表
面を処理する方法であって、 この処理の少なくとも一時期に、前記バイアス電圧を測
定すると共に、少なくとも前記第１の電磁波の電力を制
御して該バイアス電圧を所定範囲内に保持することを特
徴とする被処理基板表面の処理方法。 - 【請求項４】前記バイアス電圧に加えて、前記プラズマ
からこのプラズマが接する前記チャンバ内壁もしくはア
ース電極に流れるアース電流を測定すると共に、該アー
ス電流の測定結果に基づいて、前記第１の電磁波の電力
と第２の電磁波の電力とのいずれかを制御して、前記バ
イアス電圧を前記所定範囲内に保持することを特徴とす
る請求項３に記載の被処理基板表面の処理方法。 - 【請求項５】前記第１の電磁波の電力の制御によって、
前記バイアス電圧を前記所定範囲内に保持することがで
きない時に、さらに、前記第２の電磁波の電力を制御し
て前記バイアス電圧を前記所定範囲内に保持することを
特徴とする請求項３に記載の被処理基板表面の処理方
法。 - 【請求項６】測定された前記バイアス電圧が前記所定範
囲の上限を上回る場合に前記第１の電磁波の電力を増大
させ、前記所定範囲の下限を下回る場合に前記第１の電
磁波の電力を減少させ、前記バイアス電圧を前記所定範
囲内に保持することを特徴とする請求項３〜５のいずれ
かに記載の被処理基板表面の処理方法。 - 【請求項７】チャンバ内のプラズマ生成物の付着状態を
観察する方法であって、 前記チャンバ内のガス雰囲気に電磁波を印加してプラズ
マを生成すると共に、前記プラズマからこのプラズマが
接する前記チャンバ内壁もしくはアース電極に流れるア
ース電流を測定することによって、前記チャンバ内壁も
しくは前記アース電極へのプラズマ生成物の付着状態を
観察する方法。
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|---|---|---|---|
| JP2000307237A JP4666740B2 (ja) | 2000-10-06 | 2000-10-06 | 半導体製造装置、被処理基板表面の処理方法およびプラズマ生成物の付着状態の観察方法 |
| US09/970,763 US6815369B2 (en) | 2000-10-06 | 2001-10-05 | Method for monitoring deposition reaction during processing the surface of a semiconductor substrate |
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|---|---|---|---|
| JP2000307237A JP4666740B2 (ja) | 2000-10-06 | 2000-10-06 | 半導体製造装置、被処理基板表面の処理方法およびプラズマ生成物の付着状態の観察方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002118095A true JP2002118095A (ja) | 2002-04-19 |
| JP2002118095A5 JP2002118095A5 (ja) | 2007-12-06 |
| JP4666740B2 JP4666740B2 (ja) | 2011-04-06 |
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| JP (1) | JP4666740B2 (ja) |
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| JP4777481B2 (ja) * | 2008-08-11 | 2011-09-21 | 住友精密工業株式会社 | プラズマ制御装置 |
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-
2001
- 2001-10-05 US US09/970,763 patent/US6815369B2/en not_active Expired - Fee Related
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