JP2003332321A - プラズマ処理装置及び処理方法 - Google Patents
プラズマ処理装置及び処理方法Info
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- JP2003332321A JP2003332321A JP2003056181A JP2003056181A JP2003332321A JP 2003332321 A JP2003332321 A JP 2003332321A JP 2003056181 A JP2003056181 A JP 2003056181A JP 2003056181 A JP2003056181 A JP 2003056181A JP 2003332321 A JP2003332321 A JP 2003332321A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高精度な加工を実現することのできるプラズマ
処理装置及びプラズマ処理方法を提供する。 【解決手段】真空処理室１０４、該真空処理室１０４内
に処理ガスを供給する処理ガス供給装置１０５、前記真
空処理室１０４内に配置され被処理材１１４を載置する
基板電極１１５、該電極にバイアス電圧を供給する基板
バイアス電源１１７及び前記真空処理室１０４内にプラ
ズマを生成するプラズマ生成手段１１２を備え、前記真
空処理室１０４内に配置した被処理材１１４にプラズマ
処理を施すプラズマ処理装置であって、前記基板バイア
ス電源は基板バイアス電源の正側あるいは負側の少なく
ともいずれか一方の電圧を所定電圧にクリップするクリ
ップ回路を有する。
処理装置及びプラズマ処理方法を提供する。 【解決手段】真空処理室１０４、該真空処理室１０４内
に処理ガスを供給する処理ガス供給装置１０５、前記真
空処理室１０４内に配置され被処理材１１４を載置する
基板電極１１５、該電極にバイアス電圧を供給する基板
バイアス電源１１７及び前記真空処理室１０４内にプラ
ズマを生成するプラズマ生成手段１１２を備え、前記真
空処理室１０４内に配置した被処理材１１４にプラズマ
処理を施すプラズマ処理装置であって、前記基板バイア
ス電源は基板バイアス電源の正側あるいは負側の少なく
ともいずれか一方の電圧を所定電圧にクリップするクリ
ップ回路を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はプラズマ処理装置及
び方法に係り、特に高精細度の加工を施すことのできる
プラズマ処理装置及び方法に関する。
び方法に係り、特に高精細度の加工を施すことのできる
プラズマ処理装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】プラズマを用いてエッチング処理を行う
場合、処理ガスを電離して活性化効率を上げることで処
理の高速化を図り、また被処理材に高周波電力を供給し
てイオンを垂直に入射させることにより、エッチング形
状に異方性を付与して高精度エッチング処理を行ってい
る。このような処理を行うプラズマ処理装置としては、
例えば特許文献１記載のように、真空容器外周部に空心
コイルを設け、マイクロ波、ＵＨＦ波、ＶＨＦ波等の電
磁波を伝送路より処理室に導入し、電子サイクロトロン
共鳴現象を用いてプラズマを形成し、さらに、試料台
（基板電極）に接続した高周波電源によりプラズマ中の
イオンの被処理材への入射エネルギーを制御するように
した装置が知られている。ディープトレンチ（またはホ
ール）、ＨＡＲＣ（Ｈｉｇｈ Ａｓｐｅｃｔ Ｒａｔｉ
ｏ Ｃｏｎｔａｃｔ）等の高アスペクト比エッチング加
工は、これらの装置を用いプロセスガスの種類、圧力、
流量、およびプラズマ生成用電磁波発生電源の出力、イ
オンエネルギー制御用高周波電源の出力、ウエハ載置用
電極の温度、磁場プロファイル等のプロセス条件を最適
化することによりおこなわれている。
場合、処理ガスを電離して活性化効率を上げることで処
理の高速化を図り、また被処理材に高周波電力を供給し
てイオンを垂直に入射させることにより、エッチング形
状に異方性を付与して高精度エッチング処理を行ってい
る。このような処理を行うプラズマ処理装置としては、
例えば特許文献１記載のように、真空容器外周部に空心
コイルを設け、マイクロ波、ＵＨＦ波、ＶＨＦ波等の電
磁波を伝送路より処理室に導入し、電子サイクロトロン
共鳴現象を用いてプラズマを形成し、さらに、試料台
（基板電極）に接続した高周波電源によりプラズマ中の
イオンの被処理材への入射エネルギーを制御するように
した装置が知られている。ディープトレンチ（またはホ
ール）、ＨＡＲＣ（Ｈｉｇｈ Ａｓｐｅｃｔ Ｒａｔｉ
ｏ Ｃｏｎｔａｃｔ）等の高アスペクト比エッチング加
工は、これらの装置を用いプロセスガスの種類、圧力、
流量、およびプラズマ生成用電磁波発生電源の出力、イ
オンエネルギー制御用高周波電源の出力、ウエハ載置用
電極の温度、磁場プロファイル等のプロセス条件を最適
化することによりおこなわれている。
【０００３】また、被処理材を試料台に固定する方法と
しては、例えば特許文献２記載のように、高周波電力が
印加され水冷された試料台上に誘電膜を介して被処理材
を載置し、試料台に直流電圧を印加して静電吸着力生じ
させ、被処理材を試料台に吸着させる装置が知られてい
る。
しては、例えば特許文献２記載のように、高周波電力が
印加され水冷された試料台上に誘電膜を介して被処理材
を載置し、試料台に直流電圧を印加して静電吸着力生じ
させ、被処理材を試料台に吸着させる装置が知られてい
る。
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−２３５３９４号公報
【０００５】
【特許文献２】特公昭５６−５３８５３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のプラ
ズマ処理装置では、試料台（基板電極）に正弦波の高周
波電圧が印加されているため、被処理材である試料に入
射するイオンのエネルギーは、被処理材に供給する高周
波電力により発生するセルフバイアス電圧によって決定
されていた。この場合、試料に入射するイオンのイオン
エネルギー分布は低エネルギー側と高エネルギー側にピ
ークを持つサドルピーク型にほぼ固定される。このため
イオンエネルギー分布の幅は、プラズマ密度および印加
する高周波電圧に関係するイオンシースの厚さと高周波
電源の周波数に依存する。
ズマ処理装置では、試料台（基板電極）に正弦波の高周
波電圧が印加されているため、被処理材である試料に入
射するイオンのエネルギーは、被処理材に供給する高周
波電力により発生するセルフバイアス電圧によって決定
されていた。この場合、試料に入射するイオンのイオン
エネルギー分布は低エネルギー側と高エネルギー側にピ
ークを持つサドルピーク型にほぼ固定される。このため
イオンエネルギー分布の幅は、プラズマ密度および印加
する高周波電圧に関係するイオンシースの厚さと高周波
電源の周波数に依存する。
【０００７】一方、半導体デバイスプロセスでは、素子
分離、キャパシタ形成、配線接続等のため、ディープト
レンチ（またはホール）、ＨＡＲＣ等の高アスペクト比
加工が要求されている。高アスペクト比加工では、
（１）ラジカル、反応生成物の置換不足、（２）チャー
ジングによるイオンエネルギー、イオン量減少、等によ
り、アスペクト比が増加するほどエッチレートが低下す
る問題（マイクロローディング）がある。このため所望
のエッチング深さの加工を実現するには、マスク選択比
の向上が重要である。
分離、キャパシタ形成、配線接続等のため、ディープト
レンチ（またはホール）、ＨＡＲＣ等の高アスペクト比
加工が要求されている。高アスペクト比加工では、
（１）ラジカル、反応生成物の置換不足、（２）チャー
ジングによるイオンエネルギー、イオン量減少、等によ
り、アスペクト比が増加するほどエッチレートが低下す
る問題（マイクロローディング）がある。このため所望
のエッチング深さの加工を実現するには、マスク選択比
の向上が重要である。
【０００８】また近年、生産性向上の観点から被処理材
であるシリコンウエハの外径がφ２００ｍｍからφ３０
０ｍｍへと大口径化している。このため、高周波電圧が
印加されるウエハ載置用電極の面積Ｓｗと処理室のアー
ス面積Ｓｇの比Ｓｗ／Ｓｇが大きくなる。このため、セ
ルフバイアス電圧の絶対値が小さくなり、プラズマ電位
が増加する。処理室のアース近傍には、プラズマ電位に
応じてイオンシースが形成されるため、プラズマ電位が
増加するとイオンシース中で加速された高エネルギーイ
オンにより処理室側壁（実効アース部）がスパッタさ
れ、金属汚染の増加等の問題が生じる。また処理室下部
へのプラズマ拡散が増加するため、異物の発生が増加
し、歩留まりが低下するという問題が生じる。さらにプ
ラズマ電位の増加はチャージングダメージの増加を引き
起こしている。
であるシリコンウエハの外径がφ２００ｍｍからφ３０
０ｍｍへと大口径化している。このため、高周波電圧が
印加されるウエハ載置用電極の面積Ｓｗと処理室のアー
ス面積Ｓｇの比Ｓｗ／Ｓｇが大きくなる。このため、セ
ルフバイアス電圧の絶対値が小さくなり、プラズマ電位
が増加する。処理室のアース近傍には、プラズマ電位に
応じてイオンシースが形成されるため、プラズマ電位が
増加するとイオンシース中で加速された高エネルギーイ
オンにより処理室側壁（実効アース部）がスパッタさ
れ、金属汚染の増加等の問題が生じる。また処理室下部
へのプラズマ拡散が増加するため、異物の発生が増加
し、歩留まりが低下するという問題が生じる。さらにプ
ラズマ電位の増加はチャージングダメージの増加を引き
起こしている。
【０００９】本発明は、これらの問題点に鑑みてなされ
たもので、高精度な加工を実現することのできるプラズ
マ処理装置及びプラズマ処理方法を提供する。
たもので、高精度な加工を実現することのできるプラズ
マ処理装置及びプラズマ処理方法を提供する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために次のような手段を採用した。
解決するために次のような手段を採用した。
【００１１】真空処理室、該真空処理室内に処理ガスを
供給する処理ガス供給装置、前記真空処理室内に配置さ
れ被処理材を載置する基板電極、該基板電極に基板バイ
アス電圧を供給する基板バイアス電源及び前記真空処理
室内にプラズマを生成するプラズマ生成手段を備え、前
記真空処理室内に配置した被処理材にプラズマ処理を施
すプラズマ処理装置であって、前記基板バイアス電源は
基板バイアス電源の正側あるいは負側の少なくともいず
れか一方の電圧を所定電圧にクリップするクリップ回路
を有する。
供給する処理ガス供給装置、前記真空処理室内に配置さ
れ被処理材を載置する基板電極、該基板電極に基板バイ
アス電圧を供給する基板バイアス電源及び前記真空処理
室内にプラズマを生成するプラズマ生成手段を備え、前
記真空処理室内に配置した被処理材にプラズマ処理を施
すプラズマ処理装置であって、前記基板バイアス電源は
基板バイアス電源の正側あるいは負側の少なくともいず
れか一方の電圧を所定電圧にクリップするクリップ回路
を有する。
【００１２】
【発明の実施の形態】［実施例１］以下、本発明の第１
の実施例を図１から図８を用いて説明する。 図１は、
本発明を適用するプラズマ処理装置の一実施例であるエ
ッチング装置の縦断面図である。上部が開放された真空
容器１０１の上部に真空容器１０１内にエッチングガス
を導入するためのシャワープレート１０２（例えば石英
製）、誘電体窓１０３（例えば石英製）を設置し密封す
ることにより処理室１０４を形成する。シャワープレー
ト１０２はエッチングガスを流すための多孔構造となっ
ておりガス供給装置１０５に接続されている。また真空
容器１０１には真空排気口１０６を介し真空排気装置
（図示省略）が接続されている。誘電体窓１０３上部に
は処理室１０４と略同径に構成された円筒壁１０７が処
理室１０４と電気的に接続されて設けられ、円筒壁１０
７の上部開口部には中央に円形の開口部を有する天板１
０８が円筒壁１０７と電気的に接続されて設けられ、誘
電体窓１０３と円筒壁１０７と天板１０８とで囲まれた
円筒空洞部１０９が設けられている。
の実施例を図１から図８を用いて説明する。 図１は、
本発明を適用するプラズマ処理装置の一実施例であるエ
ッチング装置の縦断面図である。上部が開放された真空
容器１０１の上部に真空容器１０１内にエッチングガス
を導入するためのシャワープレート１０２（例えば石英
製）、誘電体窓１０３（例えば石英製）を設置し密封す
ることにより処理室１０４を形成する。シャワープレー
ト１０２はエッチングガスを流すための多孔構造となっ
ておりガス供給装置１０５に接続されている。また真空
容器１０１には真空排気口１０６を介し真空排気装置
（図示省略）が接続されている。誘電体窓１０３上部に
は処理室１０４と略同径に構成された円筒壁１０７が処
理室１０４と電気的に接続されて設けられ、円筒壁１０
７の上部開口部には中央に円形の開口部を有する天板１
０８が円筒壁１０７と電気的に接続されて設けられ、誘
電体窓１０３と円筒壁１０７と天板１０８とで囲まれた
円筒空洞部１０９が設けられている。
【００１３】円筒空洞部１０９は円矩形変換導波管１１
０を介して矩形導波管１１１、電磁波発生用電源１１２
（例えばマグネトロン）と接続されている。電磁波発生
用電源１１２（例えばマグネトロン）から発振された電
磁波（例えば、マイクロ波）は、矩形導波管内１１１を
伝播した後、円矩形変換導波管１１０を介して円筒空洞
部１０９に導入される。
０を介して矩形導波管１１１、電磁波発生用電源１１２
（例えばマグネトロン）と接続されている。電磁波発生
用電源１１２（例えばマグネトロン）から発振された電
磁波（例えば、マイクロ波）は、矩形導波管内１１１を
伝播した後、円矩形変換導波管１１０を介して円筒空洞
部１０９に導入される。
【００１４】処理室１０４の外周部には、処理室１０４
内に磁場を形成する磁場発生コイル１１３が設けてあ
る。また、被処理材１１４を載置可能な基板電極１１５
は真空容器１０１下部に設置され、整合器１１６を介し
て基板バイアス電源１１７（例えば周波数４００ｋＨ
ｚ）に接続されている。基板電極１１５の上面は誘電体
膜で覆われており、基板電極１１５に接続された静電チ
ャック電源１１８から直流電圧を印加することによって
誘電体膜上に設置された被処理材１１４は静電吸着され
ている。
内に磁場を形成する磁場発生コイル１１３が設けてあ
る。また、被処理材１１４を載置可能な基板電極１１５
は真空容器１０１下部に設置され、整合器１１６を介し
て基板バイアス電源１１７（例えば周波数４００ｋＨ
ｚ）に接続されている。基板電極１１５の上面は誘電体
膜で覆われており、基板電極１１５に接続された静電チ
ャック電源１１８から直流電圧を印加することによって
誘電体膜上に設置された被処理材１１４は静電吸着され
ている。
【００１５】図２に整合器１１６及び静電チャック電源
１１８の回路構成例を示す。インダクタ（Ｌ１、Ｌ２）
およびコンデンサ（Ｃ１）で構成される整合部２００よ
りも負荷側のアクティブライン２０３とグランド線２０
４との間にダイオード(Ｄ１、Ｄ２)と直流電源部（Ｖｂ
１、Ｖｂ２）とを直列に接続したクリップ回路（基板バ
イアス電源１１７の高周波電圧を平坦化する高周波電圧
波形制御回路とすることができる）２０１とインダクタ
（Ｌ３）と直流電源（Ｖｂ３）とを直列に接続した静電
吸着回路を接続する。このとき、クリップ回路と静電吸
着回路とを接続するアクティブラインにはコンデンサ
（Ｃ２）を挿入する。クリップ回路２０１におけるダイ
オード（Ｄ１）は高周波電圧の正電圧側をカットし、直
流電源部（Ｖｂ１）によって正電位を与えるようにし
て、直流電源（Ｖｂ１）の設定値によりダイオード（Ｄ
１）の動作電圧を設定する。ダイオード（Ｄ２）は高周
波電圧の負側をカットし、直流電源部（Ｖｂ２）によっ
て負電位を与えるようにして、直流電源部（Ｖｂ２）の
設定値によりダイオード（Ｄ２）の動作電圧を設定す
る。
１１８の回路構成例を示す。インダクタ（Ｌ１、Ｌ２）
およびコンデンサ（Ｃ１）で構成される整合部２００よ
りも負荷側のアクティブライン２０３とグランド線２０
４との間にダイオード(Ｄ１、Ｄ２)と直流電源部（Ｖｂ
１、Ｖｂ２）とを直列に接続したクリップ回路（基板バ
イアス電源１１７の高周波電圧を平坦化する高周波電圧
波形制御回路とすることができる）２０１とインダクタ
（Ｌ３）と直流電源（Ｖｂ３）とを直列に接続した静電
吸着回路を接続する。このとき、クリップ回路と静電吸
着回路とを接続するアクティブラインにはコンデンサ
（Ｃ２）を挿入する。クリップ回路２０１におけるダイ
オード（Ｄ１）は高周波電圧の正電圧側をカットし、直
流電源部（Ｖｂ１）によって正電位を与えるようにし
て、直流電源（Ｖｂ１）の設定値によりダイオード（Ｄ
１）の動作電圧を設定する。ダイオード（Ｄ２）は高周
波電圧の負側をカットし、直流電源部（Ｖｂ２）によっ
て負電位を与えるようにして、直流電源部（Ｖｂ２）の
設定値によりダイオード（Ｄ２）の動作電圧を設定す
る。
【００１６】また直流電源（Ｖｂ１、Ｖｂ２）の電圧を
時間変化させることで、クリップした高周波電圧波形の
平坦部の傾きを任意に調整することができる。また直流
電源（Ｖｂ１、Ｖｂ２）の出力部にあるコンデンサの容
量を変化させることでも、高周波電圧波形の平坦部の傾
きを調整することができる。特にコンデンサの容量を小
さくすると、平坦部の電圧の絶対値が時間とともにより
大きく増加するように調整することができる。この回路
構成により正電圧側および負電圧側の電圧波形を任意の
値にクリップ（平坦化または切取り）することが可能と
なり、かつそのクリップ部（平坦部）の傾きを調整する
ことが可能となる。
時間変化させることで、クリップした高周波電圧波形の
平坦部の傾きを任意に調整することができる。また直流
電源（Ｖｂ１、Ｖｂ２）の出力部にあるコンデンサの容
量を変化させることでも、高周波電圧波形の平坦部の傾
きを調整することができる。特にコンデンサの容量を小
さくすると、平坦部の電圧の絶対値が時間とともにより
大きく増加するように調整することができる。この回路
構成により正電圧側および負電圧側の電圧波形を任意の
値にクリップ（平坦化または切取り）することが可能と
なり、かつそのクリップ部（平坦部）の傾きを調整する
ことが可能となる。
【００１７】また、基板電極１１５には直流電源（Ｖｂ
３）より直流電圧が印加され、プラズマ処理によって生
ずるセルフバイアス電圧とこの直流電圧とにより、被処
理材１１４は基板電極１１５に静電吸着されて保持され
る。このとき、クリップ回路２０１と静電吸着回路２０
３をＤＣレベルで遮断するコンデンサ（Ｃ２）によっ
て、ダイオード（Ｄ１、Ｄ２）の動作電圧は安定しかつ
直流電源（Ｖｂ３）の電流容量を小さくすることができ
る。コンデンサ（Ｃ２）が無い場合、ダイオ-ド（Ｄ
１、Ｄ２）を介して直流電源部（Ｖｂ１、Ｖｂ２）を通
過する電流に対して直流電源（Ｖｂ３）の内部抵抗によ
り電圧降下が発生するためダイオード（Ｄ１、Ｄ２）の
動作電圧が変動する。またダイオード（Ｄ１、Ｄ２）の
動作電圧を安定させるため直流電源（Ｖｂ３）の電流容
量を大容量化しなければならない。つまりコンデンサ
（Ｃ２）を挿入することでクリップ回路２０１と静電吸
着回路２０３をＤＣレベルで遮断し相互に影響しない構
成としている。
３）より直流電圧が印加され、プラズマ処理によって生
ずるセルフバイアス電圧とこの直流電圧とにより、被処
理材１１４は基板電極１１５に静電吸着されて保持され
る。このとき、クリップ回路２０１と静電吸着回路２０
３をＤＣレベルで遮断するコンデンサ（Ｃ２）によっ
て、ダイオード（Ｄ１、Ｄ２）の動作電圧は安定しかつ
直流電源（Ｖｂ３）の電流容量を小さくすることができ
る。コンデンサ（Ｃ２）が無い場合、ダイオ-ド（Ｄ
１、Ｄ２）を介して直流電源部（Ｖｂ１、Ｖｂ２）を通
過する電流に対して直流電源（Ｖｂ３）の内部抵抗によ
り電圧降下が発生するためダイオード（Ｄ１、Ｄ２）の
動作電圧が変動する。またダイオード（Ｄ１、Ｄ２）の
動作電圧を安定させるため直流電源（Ｖｂ３）の電流容
量を大容量化しなければならない。つまりコンデンサ
（Ｃ２）を挿入することでクリップ回路２０１と静電吸
着回路２０３をＤＣレベルで遮断し相互に影響しない構
成としている。
【００１８】図３は前記整合器１１６及び静電チャック
電源１１８の回路の他の構成例を示す図である。インダ
クタ（Ｌ１、Ｌ２）およびコンデンサ（Ｃ１）で構成さ
れる整合部２０２よりも負荷側のアクティブライン２０
３とグランド線２０４との間にスイッチング素子（例え
ばトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２）を設置し、トランジス
タＴｒ１，Ｔｒ２のベース電極に直流電源Ｖｂ１，Ｖｂ
２を接続してクリップ回路２０１ｂを構成する。直流電
源Ｖｂ１，Ｖｂ２を任意の電圧に設定し、この電圧でト
ランジスタをスイッチング動作さる。この回路によれば
電源側電圧を任意の電圧に高精度にクリップすることが
できる。
電源１１８の回路の他の構成例を示す図である。インダ
クタ（Ｌ１、Ｌ２）およびコンデンサ（Ｃ１）で構成さ
れる整合部２０２よりも負荷側のアクティブライン２０
３とグランド線２０４との間にスイッチング素子（例え
ばトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２）を設置し、トランジス
タＴｒ１，Ｔｒ２のベース電極に直流電源Ｖｂ１，Ｖｂ
２を接続してクリップ回路２０１ｂを構成する。直流電
源Ｖｂ１，Ｖｂ２を任意の電圧に設定し、この電圧でト
ランジスタをスイッチング動作さる。この回路によれば
電源側電圧を任意の電圧に高精度にクリップすることが
できる。
【００１９】図４は前記整合器１１６及び静電チャック
電源１１８の回路の更に他の構成例を示す図である。イ
ンダクタ（Ｌ１、Ｌ２）およびコンデンサ（Ｃ１）で構
成される整合部２０３よりも負荷側のアクティブライン
２０３とグランド線２０４との間にスイッチング素子
（例えばトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２）を設置し、トラ
ンジスタＴｒ１，Ｔｒ２のベース電極にスイッチ動作用
電源３０１、３０２を接続してクリップ回路２０１ｃを
構成する。スイッチ動作用電源３０１、３０２は基板バ
イアス電源１１７と同一周波数で同期しており、スイッ
チ動作用電源３０１、３０２にそれぞれ接続した直流電
源Ｖｂ１，Ｖｂ２によりオフセットを独立に印加可能に
してある。このスイッチ動作用電源３０１、３０２によ
りバイアス周期中の任意の時間幅でトランジスタＴｒ
１，Ｔｒ２をスイッチングさせることにより、電源側電
圧を任意の電圧に高精度にクリップすることができる。
電源１１８の回路の更に他の構成例を示す図である。イ
ンダクタ（Ｌ１、Ｌ２）およびコンデンサ（Ｃ１）で構
成される整合部２０３よりも負荷側のアクティブライン
２０３とグランド線２０４との間にスイッチング素子
（例えばトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２）を設置し、トラ
ンジスタＴｒ１，Ｔｒ２のベース電極にスイッチ動作用
電源３０１、３０２を接続してクリップ回路２０１ｃを
構成する。スイッチ動作用電源３０１、３０２は基板バ
イアス電源１１７と同一周波数で同期しており、スイッ
チ動作用電源３０１、３０２にそれぞれ接続した直流電
源Ｖｂ１，Ｖｂ２によりオフセットを独立に印加可能に
してある。このスイッチ動作用電源３０１、３０２によ
りバイアス周期中の任意の時間幅でトランジスタＴｒ
１，Ｔｒ２をスイッチングさせることにより、電源側電
圧を任意の電圧に高精度にクリップすることができる。
【００２０】図１に示す装置において、処理室１０４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１０５によりエッチングガスを処理室１０４内
に導入し所望の圧力に調整する。電磁波発生用電源１１
２より発振された、例えば、マイクロ波帯の周波数２．
４５ＧＨｚのマイクロ波電力を矩形同軸線路１１１を経
由し、円矩形変換導波管１１０を介して円筒空洞部１０
９に導入する。円筒空洞部１０９に導入されたマイクロ
波電力は、誘電体窓１０３、シャワープレート１０２を
伝播して処理室１０４内に導入され、磁場発生用コイル
１１３（例えばソレノイドコイル）により形成された磁
場との相互作用により処理室１０４内に高密度プラズマ
を生成する。特に、磁場発生用コイル１１３によって電
子サイクロトロン共鳴を起こす磁場強度(例えば、０．
０８７５Ｔ)を処理室１０４内に形成した場合、効率良
く高密度プラズマを生成することができる。また基板電
極１１５に載置された被処理材１１４は基板バイアス電
源１１７より高周波電力が供給され、表面処理（例え
ば、エッチング処理）される。
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１０５によりエッチングガスを処理室１０４内
に導入し所望の圧力に調整する。電磁波発生用電源１１
２より発振された、例えば、マイクロ波帯の周波数２．
４５ＧＨｚのマイクロ波電力を矩形同軸線路１１１を経
由し、円矩形変換導波管１１０を介して円筒空洞部１０
９に導入する。円筒空洞部１０９に導入されたマイクロ
波電力は、誘電体窓１０３、シャワープレート１０２を
伝播して処理室１０４内に導入され、磁場発生用コイル
１１３（例えばソレノイドコイル）により形成された磁
場との相互作用により処理室１０４内に高密度プラズマ
を生成する。特に、磁場発生用コイル１１３によって電
子サイクロトロン共鳴を起こす磁場強度(例えば、０．
０８７５Ｔ)を処理室１０４内に形成した場合、効率良
く高密度プラズマを生成することができる。また基板電
極１１５に載置された被処理材１１４は基板バイアス電
源１１７より高周波電力が供給され、表面処理（例え
ば、エッチング処理）される。
【００２１】図５に整合器１１６のクリップ回路を用い
て負側の電圧をクリップした場合の電圧波形３０１を示
す。この電圧は例えば静電吸着回路を介して基板電極１
１５に印加する。なお、図において縦軸は電圧で横軸は
時間である。
て負側の電圧をクリップした場合の電圧波形３０１を示
す。この電圧は例えば静電吸着回路を介して基板電極１
１５に印加する。なお、図において縦軸は電圧で横軸は
時間である。
【００２２】前述したように、図２に示すクリップ回路
２０１において直流電源部（Ｖｂ１、Ｖｂ２）を任意に
設定することにより、例えば、周波数４００ｋＨｚの正
弦波の電圧波形を任意の電圧でクリップ（平坦化）し、
かつ平坦部の傾きを調整することができる。この場合、
試料は基板電極１１５上に誘電体膜を被覆した静電チャ
ックによって保持されている。このため、基板バイアス
電源１１７から電極に印加する高周波電圧はコンデンサ
として機能する前記誘電体膜を介して試料に伝送される
ことになる。このため、平坦にクリップされた高周波電
圧波形を前記静電容量を介して基板電極１１５に印加す
ると、試料に発生する電圧波形は平坦部に傾き（サグ）
が生じる。
２０１において直流電源部（Ｖｂ１、Ｖｂ２）を任意に
設定することにより、例えば、周波数４００ｋＨｚの正
弦波の電圧波形を任意の電圧でクリップ（平坦化）し、
かつ平坦部の傾きを調整することができる。この場合、
試料は基板電極１１５上に誘電体膜を被覆した静電チャ
ックによって保持されている。このため、基板バイアス
電源１１７から電極に印加する高周波電圧はコンデンサ
として機能する前記誘電体膜を介して試料に伝送される
ことになる。このため、平坦にクリップされた高周波電
圧波形を前記静電容量を介して基板電極１１５に印加す
ると、試料に発生する電圧波形は平坦部に傾き（サグ）
が生じる。
【００２３】従って、基板電極１１５に印加する電圧波
形は図５の電圧波形３０１のように時間とともに電圧の
絶対値が増加するように平坦部に傾きを生じさせておく
ことで、誘電体膜を介した試料に発生する電圧波形は、
図５の電圧波形３０２のように平坦部を一定電圧でクリ
ップさせた波形とすることができる。
形は図５の電圧波形３０１のように時間とともに電圧の
絶対値が増加するように平坦部に傾きを生じさせておく
ことで、誘電体膜を介した試料に発生する電圧波形は、
図５の電圧波形３０２のように平坦部を一定電圧でクリ
ップさせた波形とすることができる。
【００２４】図２に示すクリップ回路では、コンデンサ
を含む直流電源部を１段の構成としたが、図６に示すよ
うに多段の構成とすることができる。図６の場合は直流
電源部Ｖ１のコンデンサ容量を大きく設定し、直流電源
部Ｖ２の可変容量を小さく設定している。これにより、
図７に示すようにクリップ電圧と平坦部電圧の傾きをそ
れぞれ制御することができる。以上は負側のクリップに
ついて説明したが、正側のクリップについても同様であ
る。
を含む直流電源部を１段の構成としたが、図６に示すよ
うに多段の構成とすることができる。図６の場合は直流
電源部Ｖ１のコンデンサ容量を大きく設定し、直流電源
部Ｖ２の可変容量を小さく設定している。これにより、
図７に示すようにクリップ電圧と平坦部電圧の傾きをそ
れぞれ制御することができる。以上は負側のクリップに
ついて説明したが、正側のクリップについても同様であ
る。
【００２５】図８（ａ）に正弦波の高周波電圧波形のＶ
ｐｐ（ピーク・トウ・ピーク電圧）を変化させた場合
の、被処理材１１４に入射するイオンのエネルギー分布
を３次元的に示す。縦軸はイオン量（任意単位）で横軸
はイオンエネルギであり、電圧波形４０１、４０２、４
０３の順にＶｐｐが減少している。一般に、被処理材で
あるウエハに高周波電力を印加した場合のイオンエネル
ギ分布は、M. J. Kushner、 J. Appl. Phys. 58、 4024
(1985) に示されているように、高エネルギ側と低エネ
ルギ側の２個所にピークを持った分布となることが知ら
れている。
ｐｐ（ピーク・トウ・ピーク電圧）を変化させた場合
の、被処理材１１４に入射するイオンのエネルギー分布
を３次元的に示す。縦軸はイオン量（任意単位）で横軸
はイオンエネルギであり、電圧波形４０１、４０２、４
０３の順にＶｐｐが減少している。一般に、被処理材で
あるウエハに高周波電力を印加した場合のイオンエネル
ギ分布は、M. J. Kushner、 J. Appl. Phys. 58、 4024
(1985) に示されているように、高エネルギ側と低エネ
ルギ側の２個所にピークを持った分布となることが知ら
れている。
【００２６】図８（ｂ）に直流電源部（Ｖｂ２）を変化
させ電圧波形３０２を制御した場合の、被処理材１１４
に入射するイオンのエネルギ分布を示す。図８（ｂ）に
は、基板電極１１５に正弦波電圧波形を印加した場合の
イオンエネルギ分布波形４０１と、被処理材１１６に発
生する電圧波形の平坦部を−８００Ｖに設定した場合の
イオンエネルギ分布波形４０４と、被処理材１１４に発
生する電圧波形の平坦部を−６００Ｖに設定した場合の
イオンエネルギ分布波形４０５を三次元的に示す。
させ電圧波形３０２を制御した場合の、被処理材１１４
に入射するイオンのエネルギ分布を示す。図８（ｂ）に
は、基板電極１１５に正弦波電圧波形を印加した場合の
イオンエネルギ分布波形４０１と、被処理材１１６に発
生する電圧波形の平坦部を−８００Ｖに設定した場合の
イオンエネルギ分布波形４０４と、被処理材１１４に発
生する電圧波形の平坦部を−６００Ｖに設定した場合の
イオンエネルギ分布波形４０５を三次元的に示す。
【００２７】図８（ａ）に示すように、正弦波の電圧Ｖ
ｐｐを増加させても高エネルギピークと低エネルギピー
クの割合は変化しない。しかしながら図８（ｂ）に示す
ように正弦波をクリップし平坦部の電圧を−８００Ｖ、
−６００Ｖと変化させることによって、高エネルギピー
クの割合を増加させることができる。言い換えれば、単
色に近いイオンエネルギ分布を実現できる。これを利用
することによりディープトレンチ（またはホール）、Ｈ
ＡＲＣ等の高アスペクト比加工が実現できる。例えばデ
ィープトレンチの場合、ＳｉＯ２をマスクとしてＳｉ基
板をエッチングする。ＣＭＯＳ用キャパシタを作成する
場合には、開口径０．２〜０．１５μｍ、深さ８〜１０
μｍのエッチングが必要であり、マスクを含めるとアス
ペクト比５０〜１００で垂直な微細加工が要求されてい
る。エッチングガスとしてＳＦ６／ＨＢｒ／Ｏ２／Ｓｉ
Ｆ４／あるいはＮＦ３／ＨＢｒ／Ｏ２等を使用する。上
述のようにウエハに正弦波をクリップした波形を印加す
ることにより、単色近いイオンエネルギ分布が得られる
ため、高アスペクト比のホールあるいはトレンチ内に垂
直に効率よくイオンが入射し、高速で高アスペクト比の
加工ができるという効果がある。 同様にコンタクトホ
ール用のＨＡＲＣの場合は、エッチングガスとしてＡｒ
／Ｃ５Ｆ８／Ｏ２、Ａｒ／Ｃ４Ｆ８／Ｏ２あるいはこれ
らのガスにＣＯを添加した混合ガスを使用し、レジスト
をマスクとしてＳｉＯ２をエッチングする。ＨＡＲＣの
場合はＣＦ系のガスを使用するため、高アスペクト比で
はホール内のラジカル組成が変化しエッチストップしや
すい。しかしながら、上述のようにウエハに正弦波をク
リップした波形を印加することにより単色に近いイオン
エネルギ分布が得られるため、エッチングの抜け性が向
上し、エッチレートが増加するという効果がある。上述
ではキャパシタ用ディープトレンチ（またはホール）、
コンタクトホール用のＨＡＲＣについて述べたが、素子
分離用のディープトレンチ、後工程の配線接続部の加
工、積層チップ等のスーパーコネクト、あるいは半導体
デバイスに限らず、マイクロマシン、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃ
ｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓ
ｔｅｍ）用の高アスペクト比加工において適用でき、同
様の作用効果がある。また単色に近いイオンエネルギ分
布が得られるため、微細加工性が向上する。トランジス
タゲートの加工では、デバイス特性に影響するため、ゲ
ート長のＣＤ制御が重要である。Ｐｏｌｙ−Ｓｉゲート
ではＨＢｒ／Ｃｌ２／Ｏ２等でエッチングするが、上述
のようにウエハに正弦波をクリップした波形を印加する
ことにより単色に近いイオンエネルギが得られるため、
垂直加工が可能であり、ＣＤ制御性が向上する。メタル
ゲートやダマシンゲート加工でも同様の効果がある。ま
たレジストをマスクとしたハードマスクの加工において
もＣＤ制御が重要であり、この場合にも同様の作用効果
がある。
ｐｐを増加させても高エネルギピークと低エネルギピー
クの割合は変化しない。しかしながら図８（ｂ）に示す
ように正弦波をクリップし平坦部の電圧を−８００Ｖ、
−６００Ｖと変化させることによって、高エネルギピー
クの割合を増加させることができる。言い換えれば、単
色に近いイオンエネルギ分布を実現できる。これを利用
することによりディープトレンチ（またはホール）、Ｈ
ＡＲＣ等の高アスペクト比加工が実現できる。例えばデ
ィープトレンチの場合、ＳｉＯ２をマスクとしてＳｉ基
板をエッチングする。ＣＭＯＳ用キャパシタを作成する
場合には、開口径０．２〜０．１５μｍ、深さ８〜１０
μｍのエッチングが必要であり、マスクを含めるとアス
ペクト比５０〜１００で垂直な微細加工が要求されてい
る。エッチングガスとしてＳＦ６／ＨＢｒ／Ｏ２／Ｓｉ
Ｆ４／あるいはＮＦ３／ＨＢｒ／Ｏ２等を使用する。上
述のようにウエハに正弦波をクリップした波形を印加す
ることにより、単色近いイオンエネルギ分布が得られる
ため、高アスペクト比のホールあるいはトレンチ内に垂
直に効率よくイオンが入射し、高速で高アスペクト比の
加工ができるという効果がある。 同様にコンタクトホ
ール用のＨＡＲＣの場合は、エッチングガスとしてＡｒ
／Ｃ５Ｆ８／Ｏ２、Ａｒ／Ｃ４Ｆ８／Ｏ２あるいはこれ
らのガスにＣＯを添加した混合ガスを使用し、レジスト
をマスクとしてＳｉＯ２をエッチングする。ＨＡＲＣの
場合はＣＦ系のガスを使用するため、高アスペクト比で
はホール内のラジカル組成が変化しエッチストップしや
すい。しかしながら、上述のようにウエハに正弦波をク
リップした波形を印加することにより単色に近いイオン
エネルギ分布が得られるため、エッチングの抜け性が向
上し、エッチレートが増加するという効果がある。上述
ではキャパシタ用ディープトレンチ（またはホール）、
コンタクトホール用のＨＡＲＣについて述べたが、素子
分離用のディープトレンチ、後工程の配線接続部の加
工、積層チップ等のスーパーコネクト、あるいは半導体
デバイスに限らず、マイクロマシン、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃ
ｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓ
ｔｅｍ）用の高アスペクト比加工において適用でき、同
様の作用効果がある。また単色に近いイオンエネルギ分
布が得られるため、微細加工性が向上する。トランジス
タゲートの加工では、デバイス特性に影響するため、ゲ
ート長のＣＤ制御が重要である。Ｐｏｌｙ−Ｓｉゲート
ではＨＢｒ／Ｃｌ２／Ｏ２等でエッチングするが、上述
のようにウエハに正弦波をクリップした波形を印加する
ことにより単色に近いイオンエネルギが得られるため、
垂直加工が可能であり、ＣＤ制御性が向上する。メタル
ゲートやダマシンゲート加工でも同様の効果がある。ま
たレジストをマスクとしたハードマスクの加工において
もＣＤ制御が重要であり、この場合にも同様の作用効果
がある。
【００２８】またクリップ電圧を変化させ、高エネルギ
イオンと低エネルギイオンの割合を変化させることによ
り、ガス種、圧力等のプロセス条件を変化させることな
くエッチング形状、すなわちテーパ角等も制御すること
ができる。これは上述のゲート加工、ディープトレンチ
（ホール）、ＨＡＲＣの加工ばかりでなく、Ａｌ配線、
ダマシン加工等の配線工程でのエッチングおよびＳＴＩ
等の加工において有効である。特にＣｌ２／Ｏ２ガスを
使用するＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓ
ｏｌａｔｉｏｎ；浅溝素子分離）では応力集中を緩和す
るため、トップラウンド、ボトムラウンドと呼ばれる開
口部と底部にラウンド加工が要求されている。この場合
は、エッチング中にクリップ電圧を徐々にあるいはステ
ップ状に変化させることにより前記ラウンド加工を実現
できるという効果がある。
イオンと低エネルギイオンの割合を変化させることによ
り、ガス種、圧力等のプロセス条件を変化させることな
くエッチング形状、すなわちテーパ角等も制御すること
ができる。これは上述のゲート加工、ディープトレンチ
（ホール）、ＨＡＲＣの加工ばかりでなく、Ａｌ配線、
ダマシン加工等の配線工程でのエッチングおよびＳＴＩ
等の加工において有効である。特にＣｌ２／Ｏ２ガスを
使用するＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓ
ｏｌａｔｉｏｎ；浅溝素子分離）では応力集中を緩和す
るため、トップラウンド、ボトムラウンドと呼ばれる開
口部と底部にラウンド加工が要求されている。この場合
は、エッチング中にクリップ電圧を徐々にあるいはステ
ップ状に変化させることにより前記ラウンド加工を実現
できるという効果がある。
【００２９】入射イオンエネルギとエッチレート（エッ
チイールド）との関係は一般に被エッチング材料ごとに
異なる。このこととイオンエネルギの単色化を利用すれ
ば、高選択比エッチングを実現できる。すなわちマスク
材料や下地材料に対してはエッチングレートは小さい
が、被処理材に対してはエッチレートが大きいイオンエ
ネルギを選択すれば良い。例として高アスペクト比のデ
ィープトレンチエッチングにおける、被エッチング材
（例えばシリコン）とマスク材（例えばシリコン酸化
膜）のイオンエネルギ（Ｅ）に対するエッチングレート
の関係を図９に示す。ここで被エッチング材（例えばシ
リコン）のエッチングレートを５０１、マスク材（例え
ばシリコン酸化膜）のエッチングレートを５０２で示
す。図９に示すように、イオンエネルギを０ｅＶから増
加させるとエッチングが開始するしきい値のイオンエネ
ルギが現れる。この閾値は、被エッチング材ではＡ（ｅ
Ｖ）、マスク材ではＢ（ｅＶ）である。したがってＡ
（ｅＶ）からＢ（ｅＶ）の単色に近いイオンエネルギ分
布のイオンをウエハに入射すれば、理論上、被エッチン
グ材とマスク材の選択比は無限大となる。図８のような
イオンエネルギ分布を有する場合において、イオンエネ
ルギ分布γ（Ｅ）と図９のエッチングレートとイオンエ
ネルギとの関係Ψ（Ｅ）をもとに（１）式より各材料の
エッチングレート（ＥＲ）を求めることができる。
チイールド）との関係は一般に被エッチング材料ごとに
異なる。このこととイオンエネルギの単色化を利用すれ
ば、高選択比エッチングを実現できる。すなわちマスク
材料や下地材料に対してはエッチングレートは小さい
が、被処理材に対してはエッチレートが大きいイオンエ
ネルギを選択すれば良い。例として高アスペクト比のデ
ィープトレンチエッチングにおける、被エッチング材
（例えばシリコン）とマスク材（例えばシリコン酸化
膜）のイオンエネルギ（Ｅ）に対するエッチングレート
の関係を図９に示す。ここで被エッチング材（例えばシ
リコン）のエッチングレートを５０１、マスク材（例え
ばシリコン酸化膜）のエッチングレートを５０２で示
す。図９に示すように、イオンエネルギを０ｅＶから増
加させるとエッチングが開始するしきい値のイオンエネ
ルギが現れる。この閾値は、被エッチング材ではＡ（ｅ
Ｖ）、マスク材ではＢ（ｅＶ）である。したがってＡ
（ｅＶ）からＢ（ｅＶ）の単色に近いイオンエネルギ分
布のイオンをウエハに入射すれば、理論上、被エッチン
グ材とマスク材の選択比は無限大となる。図８のような
イオンエネルギ分布を有する場合において、イオンエネ
ルギ分布γ（Ｅ）と図９のエッチングレートとイオンエ
ネルギとの関係Ψ（Ｅ）をもとに（１）式より各材料の
エッチングレート（ＥＲ）を求めることができる。
【００３０】
【数１】
図１０に（１）式より求めた、被エッチング材のエッチ
ングレートと、被エッチング材とマスク材との選択比の
関係を示す。ここで図８（ａ）の正弦波電圧波形のＶｐ
ｐ（ピーク・トウ・ピーク電圧）を変化させた場合が曲
線６０１であり、図８（ｂ）のクリップ電圧を変化させ
た場合が曲線６０２である。図８（ｂ）に示すように、
高エネルギイオンの割合を増加させることにより、同じ
エッチングレートで高い選択比を得ることができるとい
う効果がある。これは前述のＨＡＲＣエッチングにおけ
るマスク材のレジストと被処理材のＳｉＯ２との選択比
向上、ＢＣｌ３／Ｃｌ２を用いたＡｌエッチングにおけ
るマスク材のレジストと被処理材のＡｌとの選択比向
上、Ｎ２／Ｈ２あるいはＮＨ３を用いた有機Ｌｏｗ−ｋ
（低誘電率）エッチングにおけるマスク材のＳｉＯ２と
被処理材のＦＬＡＲＥ、ＳｉＬｋ等の有機Ｌｏｗ−ｋと
の選択比向上、あるいは無機Ｌｏｗ−ｋエッチングにお
ける選択比向上等に効果がある。
ングレートと、被エッチング材とマスク材との選択比の
関係を示す。ここで図８（ａ）の正弦波電圧波形のＶｐ
ｐ（ピーク・トウ・ピーク電圧）を変化させた場合が曲
線６０１であり、図８（ｂ）のクリップ電圧を変化させ
た場合が曲線６０２である。図８（ｂ）に示すように、
高エネルギイオンの割合を増加させることにより、同じ
エッチングレートで高い選択比を得ることができるとい
う効果がある。これは前述のＨＡＲＣエッチングにおけ
るマスク材のレジストと被処理材のＳｉＯ２との選択比
向上、ＢＣｌ３／Ｃｌ２を用いたＡｌエッチングにおけ
るマスク材のレジストと被処理材のＡｌとの選択比向
上、Ｎ２／Ｈ２あるいはＮＨ３を用いた有機Ｌｏｗ−ｋ
（低誘電率）エッチングにおけるマスク材のＳｉＯ２と
被処理材のＦＬＡＲＥ、ＳｉＬｋ等の有機Ｌｏｗ−ｋと
の選択比向上、あるいは無機Ｌｏｗ−ｋエッチングにお
ける選択比向上等に効果がある。
【００３１】配線材料のエッチングとしては、上記のＡ
ｌエッチング以外にもＴｉＮ、Ｗ等にも適用できる。ま
たＬｏｗ−ｋ材のエッチングとしてはＦＳＧ，ＭＳＱ等
にも適用できる。上述のようなマスク材と被処理材との
選択比向上以外にも、被処理材と下地材料との選択比向
上にも効果がある。特にゲート材料の場合には下地の酸
化膜の膜厚は数ｎｍと非常に薄く、高い選択比が要求さ
れる。この場合にも正弦波をクリップした電圧波形をウ
エハに印加することにより、高エネルギイオンの割合を
増加させ、ゲート材料であるＰｏｌｙ−Ｓｉおよび下地
材料であるＳｉＯ２のイオンエネルギとエッチングイー
ルドとの関係から選択比を向上させることができる。ゲ
ート材料としてはＳｉＧｅ、メタル系材料も適用でき、
下地材料としては窒化膜も適用できる。また被エッチン
グ材がＳｉＯＣ、下地材料がＳｉＣの無機Ｌｏｗ−ｋエ
ッチングの場合にも同様の作用効果がある。また前述の
ディープトレンチ（またはホール）、ＨＡＲＣ等の高ア
スペクト比エッチングにおいてもマスク材との高選択比
が要求され、同様の作用効果がある。
ｌエッチング以外にもＴｉＮ、Ｗ等にも適用できる。ま
たＬｏｗ−ｋ材のエッチングとしてはＦＳＧ，ＭＳＱ等
にも適用できる。上述のようなマスク材と被処理材との
選択比向上以外にも、被処理材と下地材料との選択比向
上にも効果がある。特にゲート材料の場合には下地の酸
化膜の膜厚は数ｎｍと非常に薄く、高い選択比が要求さ
れる。この場合にも正弦波をクリップした電圧波形をウ
エハに印加することにより、高エネルギイオンの割合を
増加させ、ゲート材料であるＰｏｌｙ−Ｓｉおよび下地
材料であるＳｉＯ２のイオンエネルギとエッチングイー
ルドとの関係から選択比を向上させることができる。ゲ
ート材料としてはＳｉＧｅ、メタル系材料も適用でき、
下地材料としては窒化膜も適用できる。また被エッチン
グ材がＳｉＯＣ、下地材料がＳｉＣの無機Ｌｏｗ−ｋエ
ッチングの場合にも同様の作用効果がある。また前述の
ディープトレンチ（またはホール）、ＨＡＲＣ等の高ア
スペクト比エッチングにおいてもマスク材との高選択比
が要求され、同様の作用効果がある。
【００３２】また高エネルギのイオンが被エッチング材
に入射すると、格子欠陥を生じダメージを与える可能性
がある。たとえばコンタクトホールのエッチングではコ
ンタクト抵抗が増加する。本実施例のイオンエネルギ制
御によれば、エッチレートを確保し、かつダメージを与
えないエッチング処理が可能となり、高品質でスループ
ットおよび歩留まりの高い表面処理が可能であるという
効果がある。
に入射すると、格子欠陥を生じダメージを与える可能性
がある。たとえばコンタクトホールのエッチングではコ
ンタクト抵抗が増加する。本実施例のイオンエネルギ制
御によれば、エッチレートを確保し、かつダメージを与
えないエッチング処理が可能となり、高品質でスループ
ットおよび歩留まりの高い表面処理が可能であるという
効果がある。
【００３３】図１１（ａ）は、基板電極１１５に正弦波
電圧を印加した場合における被処理材１１４に発生した
電圧波形７０１とプラズマ電位波形７０２を示す。縦軸
は電圧で横軸は時間である。一般に、基板電極に高周波
電力を印加した場合のプラズマ電位は、電気書院１９８
５年発行「プラズマプロセシングの基礎」ｐ１５０〜１
５６記載のように高周波電圧の正電圧側の振幅に依存し
大きく変動する。図１１（ｂ）に整合器１１６のクリッ
プ回路２０１を用いて正側の電圧をクリップさせ、その
平坦部の傾きを調整した場合、被処理材１１４に発生す
る電圧波形７０３とプラズマ電位７０４を示す。図２の
クリップ回路における直流電源部（Ｖｂ１、Ｖｂ２）を
任意に設定することにより、例えば、周波数４００ｋＨ
ｚの正弦波の電圧波形を任意の電圧でクリップすること
ができ、かつその平坦部の傾きを調整することができ
る。
電圧を印加した場合における被処理材１１４に発生した
電圧波形７０１とプラズマ電位波形７０２を示す。縦軸
は電圧で横軸は時間である。一般に、基板電極に高周波
電力を印加した場合のプラズマ電位は、電気書院１９８
５年発行「プラズマプロセシングの基礎」ｐ１５０〜１
５６記載のように高周波電圧の正電圧側の振幅に依存し
大きく変動する。図１１（ｂ）に整合器１１６のクリッ
プ回路２０１を用いて正側の電圧をクリップさせ、その
平坦部の傾きを調整した場合、被処理材１１４に発生す
る電圧波形７０３とプラズマ電位７０４を示す。図２の
クリップ回路における直流電源部（Ｖｂ１、Ｖｂ２）を
任意に設定することにより、例えば、周波数４００ｋＨ
ｚの正弦波の電圧波形を任意の電圧でクリップすること
ができ、かつその平坦部の傾きを調整することができ
る。
【００３４】図１１に示すように、被処理材１１４に発
生する電圧波形を調整することにより、プラズマ電位を
制御することが可能である。処理室１０４側壁（実効的
アース部）の近傍には、プラズマ電位に応じてイオンシ
ースが形成される。したがってプラズマ電位が増加する
とイオンシース中の電界により加速されたイオンのエネ
ルギが大きくなり、処理室１０４側壁をスパッタし金属
汚染が増加する。しかしながら図１１（ｂ）に示すよう
に正電圧側の波形をクリップすることによりプラズマ電
位の上昇を抑制することで、処理室１０４側壁のスパッ
タによる金属汚染を低減することが可能となる。これに
より、高品質でスループットおよび歩留まりの高い表面
処理が可能であるという効果が生じる。また前述のＨＡ
ＲＣプロセスでは、ウエハに高周波電圧波形でＶｐｐ
（ピーク・トウ・ピーク電圧）で１〜２ｋＶ程度の大き
な高周波電圧を印加することが一般的である。この場合
プラズマ電位も大きく変動し、通常使用されるアルミア
ルマイトの処理室１０４側壁をスパッタし、ＣＦ系のガ
スと反応してＡｌＦ異物が発生し歩留まりが低下する。
このため処理室１０４を大気開放して清掃すると真空の
再立ち上げ時間も含めれば装置稼働率が大幅に低下す
る。またプラズマ電位が増加すると処理室１０４下部に
までプラズマが拡散し異物発生個所が増大したり、ある
いは異常放電（局部放電）が発生する可能性が高くな
る。したがって、正弦波の正電圧側をクリップすること
によりプラズマ電位を抑制し、ＡｌＦ異物の発生を抑制
することができる。また処理室１０４下部へのプラズマ
拡散も抑制できることから処理室１０４下部での異常放
電（局部放電）の発生も抑制できるという効果がある。
また、プラズマ電位の上昇を抑制することでチャージン
グダメージの低減も可能であり、安定したプラズマ処理
を実施することができるという効果がある。
生する電圧波形を調整することにより、プラズマ電位を
制御することが可能である。処理室１０４側壁（実効的
アース部）の近傍には、プラズマ電位に応じてイオンシ
ースが形成される。したがってプラズマ電位が増加する
とイオンシース中の電界により加速されたイオンのエネ
ルギが大きくなり、処理室１０４側壁をスパッタし金属
汚染が増加する。しかしながら図１１（ｂ）に示すよう
に正電圧側の波形をクリップすることによりプラズマ電
位の上昇を抑制することで、処理室１０４側壁のスパッ
タによる金属汚染を低減することが可能となる。これに
より、高品質でスループットおよび歩留まりの高い表面
処理が可能であるという効果が生じる。また前述のＨＡ
ＲＣプロセスでは、ウエハに高周波電圧波形でＶｐｐ
（ピーク・トウ・ピーク電圧）で１〜２ｋＶ程度の大き
な高周波電圧を印加することが一般的である。この場合
プラズマ電位も大きく変動し、通常使用されるアルミア
ルマイトの処理室１０４側壁をスパッタし、ＣＦ系のガ
スと反応してＡｌＦ異物が発生し歩留まりが低下する。
このため処理室１０４を大気開放して清掃すると真空の
再立ち上げ時間も含めれば装置稼働率が大幅に低下す
る。またプラズマ電位が増加すると処理室１０４下部に
までプラズマが拡散し異物発生個所が増大したり、ある
いは異常放電（局部放電）が発生する可能性が高くな
る。したがって、正弦波の正電圧側をクリップすること
によりプラズマ電位を抑制し、ＡｌＦ異物の発生を抑制
することができる。また処理室１０４下部へのプラズマ
拡散も抑制できることから処理室１０４下部での異常放
電（局部放電）の発生も抑制できるという効果がある。
また、プラズマ電位の上昇を抑制することでチャージン
グダメージの低減も可能であり、安定したプラズマ処理
を実施することができるという効果がある。
【００３５】特にウエハ外径がφ２００ｍｍからφ３０
０ｍｍと大口径化されると、高周波電圧が印加されるウ
エハ電極面積と実効的アース面積との比が大きくなるた
め、セルフバイアス電圧の絶対値が小さくなりプラズマ
電位が増加する。このため本発明における高周波電圧波
形の正電圧側の波形平坦化によるプラズマ電位の抑制は
装置の小型化の点でも有効と言える。
０ｍｍと大口径化されると、高周波電圧が印加されるウ
エハ電極面積と実効的アース面積との比が大きくなるた
め、セルフバイアス電圧の絶対値が小さくなりプラズマ
電位が増加する。このため本発明における高周波電圧波
形の正電圧側の波形平坦化によるプラズマ電位の抑制は
装置の小型化の点でも有効と言える。
【００３６】また図１〜１１に使用する基板バイアス電
源１１７は連続発振の高周波電源を使用したが、高周波
電圧波形の振幅を時間変調することができる時間変調高
周波電源（ＴＭバイアス電源）を使用しても良い。図１
２にＲＦ周波数４００ｋＨｚ、デューティ比５０％のＴ
Ｍバイアス電源を使用したときのクリップ電圧波形を示
す。デューティ比を制御することにより、プラズマ中の
エッチング反応とデポジション反応の割合を制御するこ
とができるので、基板バイアス波形をクリップすること
によるイオンエネルギ制御と合わせて、より高精度のエ
ッチング形状制御を行うことができるという効果があ
る。
源１１７は連続発振の高周波電源を使用したが、高周波
電圧波形の振幅を時間変調することができる時間変調高
周波電源（ＴＭバイアス電源）を使用しても良い。図１
２にＲＦ周波数４００ｋＨｚ、デューティ比５０％のＴ
Ｍバイアス電源を使用したときのクリップ電圧波形を示
す。デューティ比を制御することにより、プラズマ中の
エッチング反応とデポジション反応の割合を制御するこ
とができるので、基板バイアス波形をクリップすること
によるイオンエネルギ制御と合わせて、より高精度のエ
ッチング形状制御を行うことができるという効果があ
る。
【００３７】［実施例２］本発明の第２の実施例を図１
３を用いて説明する。上部が開放された真空容器１０１
の上部に処理容器１０４、誘電体窓１０２（例えば石英
製）、アンテナ電極９０１（例えばシリコン製）を設置
し密封することにより処理室１０４を形成する。アンテ
ナ電極９０１はエッチングガスを流すための多孔構造と
なっておりガス供給装置１０５に接続されている。アン
テナ電極９０１上部には同軸線路９０２、整合器９０
３、整合器９０４、フィルタ９０５、９０６を介して高
周波電源９０７（例えば周波数４５０ＭＨｚ）、アンテ
ナバイアス電源９０８(例えば周波数１３.５６ＭＨｚ)
が接続されている。なお、図において図１に示される部
分と同一部分については同一符号を付してその説明を省
略する。
３を用いて説明する。上部が開放された真空容器１０１
の上部に処理容器１０４、誘電体窓１０２（例えば石英
製）、アンテナ電極９０１（例えばシリコン製）を設置
し密封することにより処理室１０４を形成する。アンテ
ナ電極９０１はエッチングガスを流すための多孔構造と
なっておりガス供給装置１０５に接続されている。アン
テナ電極９０１上部には同軸線路９０２、整合器９０
３、整合器９０４、フィルタ９０５、９０６を介して高
周波電源９０７（例えば周波数４５０ＭＨｚ）、アンテ
ナバイアス電源９０８(例えば周波数１３.５６ＭＨｚ)
が接続されている。なお、図において図１に示される部
分と同一部分については同一符号を付してその説明を省
略する。
【００３８】上述のように構成された装置では、高周波
電源９０７より発振された、例えば、ＵＨＦ帯の周波数
４５０ＭＨｚの高周波電力は同軸線路９０２を伝播し、
アンテナ電極９０１および誘電体窓１０２を介して処理
室１０４内に導入され、磁場発生用コイル１１３（例え
ばソレノイドコイル）により形成された磁場との相互作
用により、処理室１０４内に高密度プラズマを生成す
る。特に、磁場発生用コイル１１３によって電子サイク
ロトロン共鳴を起こす磁場強度(例えば、０．０１６Ｔ)
を処理室１０４内に形成した場合、効率良く高密度プラ
ズマを生成することができる。また、アンテナバイアス
電源９０８より高周波電力が同軸線路９０２を介して基
板電極１１５の対向電極となるアンテナ電極９０１に供
給される。また基板電極１１５に載置された被処理材１
１４は、基板バイアス電源１１７より高周波電力が供給
され、表面処理（例えば、エッチング処理）される。
電源９０７より発振された、例えば、ＵＨＦ帯の周波数
４５０ＭＨｚの高周波電力は同軸線路９０２を伝播し、
アンテナ電極９０１および誘電体窓１０２を介して処理
室１０４内に導入され、磁場発生用コイル１１３（例え
ばソレノイドコイル）により形成された磁場との相互作
用により、処理室１０４内に高密度プラズマを生成す
る。特に、磁場発生用コイル１１３によって電子サイク
ロトロン共鳴を起こす磁場強度(例えば、０．０１６Ｔ)
を処理室１０４内に形成した場合、効率良く高密度プラ
ズマを生成することができる。また、アンテナバイアス
電源９０８より高周波電力が同軸線路９０２を介して基
板電極１１５の対向電極となるアンテナ電極９０１に供
給される。また基板電極１１５に載置された被処理材１
１４は、基板バイアス電源１１７より高周波電力が供給
され、表面処理（例えば、エッチング処理）される。
【００３９】アンテナバイアス電源９０８によりアンテ
ナ電極９０１に高周波電圧を印加することにより、アン
テナ電極９０１にバイアス電圧が生じ、アンテナ電極材
料とプラズマ中のラジカルとの反応を生じさせることが
でき、これにより被処理材を処理するためのプラズマの
組成を制御できる（例えばアンテナ電極にシリコンを用
いた場合にはプラズマ中のフッ素を減少することができ
る）。
ナ電極９０１に高周波電圧を印加することにより、アン
テナ電極９０１にバイアス電圧が生じ、アンテナ電極材
料とプラズマ中のラジカルとの反応を生じさせることが
でき、これにより被処理材を処理するためのプラズマの
組成を制御できる（例えばアンテナ電極にシリコンを用
いた場合にはプラズマ中のフッ素を減少することができ
る）。
【００４０】したがって、本装置構成では、主として４
５０ＭＨｚの高周波電源９０７によりプラズマを生成
し、アンテナバイアス電源９０８により、プラズマ組成
あるいはプラズマ分布を制御して、プラズマ生成（イオ
ン量）とプラズマ組成（ラジカル濃度比）を独立に制御
できるというメリットがあり、本発明のイオンエネルギ
制御効果を、より精度良く実現することが可能である。
５０ＭＨｚの高周波電源９０７によりプラズマを生成
し、アンテナバイアス電源９０８により、プラズマ組成
あるいはプラズマ分布を制御して、プラズマ生成（イオ
ン量）とプラズマ組成（ラジカル濃度比）を独立に制御
できるというメリットがあり、本発明のイオンエネルギ
制御効果を、より精度良く実現することが可能である。
【００４１】［実施例３］本発明の第３の実施例を図１
４を用いて説明する。アンテナバイアス電源９０８（例
えば、周波数８００ｋＨｚ）は外部トリガー信号により
発振を制御することができる。また、基板バイアス電源
１１７（例えば、周波数８００ｋＨｚ）は外部トリガー
信号により発振を制御可能である。アンテナバイアス電
源９０８と基板バイアス電源１１７は位相制御器１００
１に接続されており、アンテナバイアス電源９０８と基
板バイアス電源１１７より出力される高周波の位相を制
御することができる。ここではアンテナバイアス電源９
０８と基板バイアス電源１１７の周波数は同一周波数と
してある。なお、図において図１に示される部分と同一
部分については同一符号を付してその説明を省略する。
４を用いて説明する。アンテナバイアス電源９０８（例
えば、周波数８００ｋＨｚ）は外部トリガー信号により
発振を制御することができる。また、基板バイアス電源
１１７（例えば、周波数８００ｋＨｚ）は外部トリガー
信号により発振を制御可能である。アンテナバイアス電
源９０８と基板バイアス電源１１７は位相制御器１００
１に接続されており、アンテナバイアス電源９０８と基
板バイアス電源１１７より出力される高周波の位相を制
御することができる。ここではアンテナバイアス電源９
０８と基板バイアス電源１１７の周波数は同一周波数と
してある。なお、図において図１に示される部分と同一
部分については同一符号を付してその説明を省略する。
【００４２】アンテナ電極９０１と基板電極１１５に印
加される高周波電圧が逆相（１８０°±３０°以内）の
場合、例えば、基板電極１１５に正の電圧が印加されて
いるとき、アンテナ電極９０１には負の電圧が印加され
るので、アンテナ電極９０１にはイオンが入射するが電
子は入射せず、アンテナ電極９０１近傍は電子リッチな
状態になり、対向する基板電極が効率よくアースとして
の機能を有することになる。このためプラズマ電位が基
板バイアス電源の高周波電力によらず、高周波電圧のピ
ーク電圧値からすれば、ほぼ０Ｖに近い２０〜３０Ｖ程
度の電圧値で固定されることになる。従って、実施例１
で示した基板電極１１５側のイオンエネルギ制御効果を
より精度良く実現することが可能である。また、これに
より、チャージングダメージの低減も行うことができる
という効果がある。本実施例では基板バイアス電源１１
７の周波数を８００ｋＨｚとしたが、４００ｋＨｚ、２
ＭＨｚ他の場合でも同様の作用効果がある。
加される高周波電圧が逆相（１８０°±３０°以内）の
場合、例えば、基板電極１１５に正の電圧が印加されて
いるとき、アンテナ電極９０１には負の電圧が印加され
るので、アンテナ電極９０１にはイオンが入射するが電
子は入射せず、アンテナ電極９０１近傍は電子リッチな
状態になり、対向する基板電極が効率よくアースとして
の機能を有することになる。このためプラズマ電位が基
板バイアス電源の高周波電力によらず、高周波電圧のピ
ーク電圧値からすれば、ほぼ０Ｖに近い２０〜３０Ｖ程
度の電圧値で固定されることになる。従って、実施例１
で示した基板電極１１５側のイオンエネルギ制御効果を
より精度良く実現することが可能である。また、これに
より、チャージングダメージの低減も行うことができる
という効果がある。本実施例では基板バイアス電源１１
７の周波数を８００ｋＨｚとしたが、４００ｋＨｚ、２
ＭＨｚ他の場合でも同様の作用効果がある。
【００４３】以上説明したように、本発明の各実施例に
よれば、基板電極に印加する高周波電圧波形あるいはア
ンテナバイアス電源に印加する高周波電圧波形を調整す
るのでイオンエネルギ分布やプラズマ電位を制御し高精
度なプラズマ処理が可能である。
よれば、基板電極に印加する高周波電圧波形あるいはア
ンテナバイアス電源に印加する高周波電圧波形を調整す
るのでイオンエネルギ分布やプラズマ電位を制御し高精
度なプラズマ処理が可能である。
【００４４】また上述の実施例では各効果について代表
的な被エッチング材、マスク材、下地材料、プロセス条
件を用いて具体的に示したが、類似の特性を示す材料、
プロセスであれば、同様の作用効果が得られるのは言う
までもない。
的な被エッチング材、マスク材、下地材料、プロセス条
件を用いて具体的に示したが、類似の特性を示す材料、
プロセスであれば、同様の作用効果が得られるのは言う
までもない。
【００４５】また上述の実施例では半導体デバイスの前
工程を中心に各効果を説明したが、半導体デバイスの後
工程（配線接続、スーパーコネクト）、マイクロマシ
ン、ＭＥＭＳ（ディスプレイ分野、光スイッチ分野、通
信分野、ストレージ分野、センサー分野、イメージャ分
野、小型発電機分野、小型燃料電池分野、マイクロプロ
−バー分野、プロセス用ガス制御システム分野、医学バ
イオ分野の関係含む）等の分野でのエッチング加工技術
に適用しても同様の作用効果が得られる。
工程を中心に各効果を説明したが、半導体デバイスの後
工程（配線接続、スーパーコネクト）、マイクロマシ
ン、ＭＥＭＳ（ディスプレイ分野、光スイッチ分野、通
信分野、ストレージ分野、センサー分野、イメージャ分
野、小型発電機分野、小型燃料電池分野、マイクロプロ
−バー分野、プロセス用ガス制御システム分野、医学バ
イオ分野の関係含む）等の分野でのエッチング加工技術
に適用しても同様の作用効果が得られる。
【００４６】また上述の各実施例では、マイクロ波ＥＣ
Ｒタイプ、ＵＨＦ―ＥＣＲタイプの装置について述べた
が、他の平行平板型ＲＩＥ装置、マグネトロンＲＩＥ装
置、２周波励起プラズマ装置、表面波励起プラズマ装
置、ＶＨＦプラズマ、ＴＣＰ、ＩＣＰ、ＥＣＲ等のタイ
プの装置についても同様の効果がある。
Ｒタイプ、ＵＨＦ―ＥＣＲタイプの装置について述べた
が、他の平行平板型ＲＩＥ装置、マグネトロンＲＩＥ装
置、２周波励起プラズマ装置、表面波励起プラズマ装
置、ＶＨＦプラズマ、ＴＣＰ、ＩＣＰ、ＥＣＲ等のタイ
プの装置についても同様の効果がある。
【００４７】また上述の各実施例では、エッチング装置
について述べたが、アッシング装置、プラズマＣＶＤ装
置など、基板電極へ高周波電力を供給する他のプラズマ
処理装置に同様に適用することができる。
について述べたが、アッシング装置、プラズマＣＶＤ装
置など、基板電極へ高周波電力を供給する他のプラズマ
処理装置に同様に適用することができる。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、高
精度な加工を実現することのできるプラズマ処理装置及
びプラズマ処理方法を提供することができる。
精度な加工を実現することのできるプラズマ処理装置及
びプラズマ処理方法を提供することができる。
【図１】本発明の第１の実施例に係るプラズマ処理装置
を説明する図である。
を説明する図である。
【図２】整合器及び静電チャックの回路構成例を示す図
である。
である。
【図３】整合器及び静電チャックの他の回路構成例を示
す図である。
す図である。
【図４】整合器及び静電チャックの更に他の回路構成例
を示す図である。
を示す図である。
【図５】負側の電圧をクリップした場合の電圧波形を示
す図である。
す図である。
【図６】コンデンサを含む直流電源部を多段構成した例
を示す図である。
を示す図である。
【図７】クリップ電圧と平坦部電圧の傾きを制御した例
を示す図である。
を示す図である。
【図８】被処理材に入射するイオンのエネルギ分布を示
す図である。
す図である。
【図９】イオンエネルギとエッチングレートの関係を示
す図である。
す図である。
【図１０】被エッチング材のエッチングレートとイオン
エネルギの関係を示す図である。
エネルギの関係を示す図である。
【図１１】被エッチング材のエッチングレートと、被エ
ッチング材とマスク材との選択比の関係を示す図であ
る。
ッチング材とマスク材との選択比の関係を示す図であ
る。
【図１２】デューティ比５０％のバイアス電源を使用し
たときのクリップ電圧波形を示す図である。
たときのクリップ電圧波形を示す図である。
【図１３】第２の実施例に係るプラズマ処理装置を説明
する図である。
する図である。
【図１４】第３の実施例に係るプラズマ処理装置を説明
する図である。
する図である。
１０１ 真空容器
１０２ シャワープレート
１０３ 誘電体窓
１０４ 処理室
１０５ ガス供給装置
１０６ 真空排気口
１０７ 円筒壁
１０８ 天板
１０９ 円筒空洞部
１１０ 円矩形変換導波管
１１１ 矩形導波管
１１２ 電磁波発生用電源
１１３ 磁場発生用コイル
１１４ 被処理材
１１５ 基板電極
１１６ 整合器
１１７ 基板バイアス電源
１１８ 静電チャック電源
１１１ 同軸線路
１１４ 磁場発生コイル
１１５ 基板電極
１１６ 被処理材
１１７ 基板バイアス電源
２００ 整合部
２０１ クリップ回路
２０２ 静電吸着回路
２０３ アクティブライン
２０４ グランド線
３０１ 基板電極電圧波形
３０２ 試料電圧波形
９０１ アンテナ電極
９０２ 同軸線路
９０３，９０４ 整合器
９０４ 整合器
９０５，９０６ フィルタ
９０７ 高周波電源
９０８ アンテナバイアス電源
１００１ 位相制御器
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｒ
Ｈ０１Ｌ 21/302 １０１Ｄ
(72)発明者 田村 仁
山口県下松市大字東豊井794番地 株式会
社日立製作所笠戸事業所内
(72)発明者 渡辺 成一
山口県下松市大字東豊井794番地 株式会
社日立製作所笠戸事業所内
Ｆターム(参考） 4G075 AA30 AA61 BC06 CA12 CA26
CA47 DA01 EB01 EC21 EC30
FB06 FC15
4K057 DA11 DA16 DB05 DB06 DB08
DB20 DD01 DD08 DE01 DE06
DE09 DE11 DE14 DE20 DG11
DM01 DM16 DM18 DM33 DN01
5F004 AA02 BA14 BB07 BB11 BB22
CA03 CA06 DA00 DA04 DA17
DA18 DA23 DA26 DB00 DB01
DB02 DB03 DB09 DB10 DB12
DB23 EB01 EB02 EB04
Claims (28)
- 【請求項１】 真空処理室、該真空処理室内に処理ガス
を供給する処理ガス供給装置、前記真空処理室内に配置
され被処理材を載置する基板電極、該基板電極に基板バ
イアス電圧を供給する基板バイアス電源及び前記真空処
理室内にプラズマを生成するプラズマ生成手段を備え、
前記真空処理室内に配置した被処理材にプラズマ処理を
施すプラズマ処理装置であって、 前記被処理材に発生する高周波電圧の電圧波形を正電圧
側あるいは負電圧側で任意の電圧に平坦化する高周波電
圧波形制御回路を有することを特徴とするプラズマ処理
装置。 - 【請求項２】 真空処理室、該真空処理室内に処理ガス
を供給する処理ガス供給装置、前記真空処理室内に配置
され被処理材を載置する基板電極、該基板電極に基板バ
イアス電圧を供給する基板バイアス電源及び前記真空処
理室内にプラズマを生成するプラズマ生成手段を備え、
前記真空処理室内に配置した被処理材にプラズマ処理を
施すプラズマ処理装置であって、 前記基板バイアス電源は高周波電圧の正側あるいは負側
の少なくともいずれか一方の電圧を所定電圧にクリップ
するクリップ回路を有することを特徴とするプラズマ処
理装置。 - 【請求項３】 真空処理室、該真空処理室内に処理ガス
を供給する処理ガス供給装置、前記真空処理室内に配置
され被処理材を載置する基板電極、該基板電極に基板バ
イアス電圧を供給する基板バイアス電源及び前記真空処
理室内にプラズマを生成するプラズマ生成手段を備え、
前記真空処理室内に配置した被処理材にプラズマ処理を
施すプラズマ処理装置であって、 前記基板バイアス電源は高周波電圧の正側あるいは負側
の少なくともいずれか一方の電圧を時間的に傾斜を有し
て変動する電圧にクリップするクリップ回路を有するこ
とを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項４】 真空処理室、該真空処理室内に処理ガス
を供給する処理ガス供給装置、前記真空処理室内に配置
され被処理材を載置する基板電極、該基板電極に基板バ
イアス電圧を供給する基板バイアス電源及び前記真空処
理室内にプラズマを生成するプラズマ生成手段を備え、
前記真空処理室内に配置した被処理材にプラズマ処理を
施すプラズマ処理装置であって、 前記プラズマ生成手段は真空処理室内に配置され該真空
処理室内に高周波電力を供給してプラズマを生成するア
ンテナ及びアンテナバイアス電圧を前記アンテナに供給
するためのアンテナバイアス電源を備え、 前記基板バイアス電源は高周波電圧の正側あるいは負側
の少なくともいずれか一方の電圧を所定電圧にクリップ
するクリップ回路を備えたことを特徴とするプラズマ処
理装置。 - 【請求項５】 請求項１ないし請求項３の何れか１の記
載において、 クリップ回路は相互に直列接続したダイオード及び直流
電源部を備え、該直流電源部の電圧を調整して時間的に
変動するクリップ電圧の傾斜を調整することを特徴とす
るプラズマ処理装置。 - 【請求項６】 請求項１ないし請求項４の何れか１の記
載において、 基板バイアス電源はクリップ回路によりクリップされた
電圧を静電吸着回路と直流的に遮断するためのコンデン
サ及び静電吸着回路を介して試料に供給することを特徴
とするプラズマ処理装置。 - 【請求項７】 請求項４の記載において、 前記基板バイアス電源の周波数は前記アンテナバイアス
電源の周波数と同一周波数であり、位相は略逆位相であ
ることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項８】 請求項１ないし請求項４の何れか１の記
載において、 基板バイアス電源は所定のデューティ比でオンオフする
時間変調高周波電源であることを特徴とするプラズマ処
理装置。 - 【請求項９】 真空処理室、該真空処理室内に処理ガス
を供給する処理ガス供給装置、前記真空処理室内に配置
され被処理材を載置する基板電極、該基板電極に基板バ
イアス電圧を供給する基板バイアス電源及び前記真空処
理室内にプラズマを生成するプラズマ生成手段を備え、
前記真空処理室内に配置した被処理材にプラズマ処理を
施すプラズマ処理方法であって、 前記被処理材に発生する高周波電圧の電圧波形を正電圧
側及び負電圧側で任意の電圧に平坦化することを特徴と
するプラズマ処理方法。 - 【請求項１０】 真空処理室、該真空処理室内に処理ガ
スを供給する処理ガス供給装置、前記真空処理室内に配
置され被処理材を載置する基板電極、該基板電極に基板
バイアス電圧を供給する基板バイアス電源及び前記真空
処理室内にプラズマを生成するプラズマ生成手段を備
え、前記真空処理室内に配置した被処理材にプラズマ処
理を施すプラズマ処理方法であって、 基板バイアス電源の高周波電圧のうち正側あるいは負側
の少なくともいずれか一方の電圧を所定電圧にクリップ
することを特徴とするプラズマ処理方法。 - 【請求項１１】 真空処理室、該真空処理室内に処理ガ
スを供給する処理ガス供給装置、前記真空処理室内に配
置され被処理材を載置する基板電極、該基板電極に基板
バイアス電圧を供給する基板バイアス電源及び前記真空
処理室内にプラズマを生成するプラズマ生成手段を備
え、前記真空処理室内に配置した被処理材にプラズマ処
理を施すプラズマ処理方法であって、 前記基板バイアス電源の高周波電圧の正側あるいは負側
の少なくともいずれか一方の電圧を時間的に傾斜を有し
て変動する電圧にクリップすることを特徴とするプラズ
マ処理方法。 - 【請求項１２】 真空処理室、該真空処理室内に処理ガ
スを供給する処理ガス供給装置、前記真空処理室内に配
置され被処理材を載置する基板電極、該基板電極に基板
バイアス電圧を供給する基板バイアス電源及び前記真空
処理室内にプラズマを生成するプラズマ生成手段を備
え、前記真空処理室内に配置した被処理材にプラズマ処
理を施すプラズマ処理方法であって、 真空処理室内に配置したアンテナにプラズマを生成する
ための高周波電力及びアンテナバイアス電圧を供給する
とともに、 前記基板バイアス電源の高周波電圧の正側あるいは負側
の少なくともいずれか一方の電圧を所定電圧にクリップ
することを特徴とするプラズマ処理方法。 - 【請求項１３】 請求項９ないし請求項１２の何れか１
の記載において、 クリップ回路は相互に直列接続したダイオード及び直流
電源部を備え、該直流電源部の電圧を調整して時間的に
変動するクリップ電圧の傾斜を調整することを特徴とす
るプラズマ処理方法。 - 【請求項１４】 請求項９ないし請求項１２の何れか１
の記載において、 基板バイアス電源はクリップ回路によりクリップされた
電圧を静電吸着回路と直流的に遮断するためのコンデン
サ及び静電吸着回路を介して試料に供給することを特徴
とするプラズマ処理方法。 - 【請求項１５】 請求項１２の記載において、 前記基板バイアス電源の周波数は前記アンテナバイアス
電源と同一周波数であり、位相は略逆位相であることを
特徴とするプラズマ処理方法。 - 【請求項１６】 請求項９ないし請求項１２の何れか１
の記載において、 基板バイアス電源は所定のデューティ比でオンオフする
時間変調高周波電源であることを特徴とするプラズマ処
理方法。 - 【請求項１７】 真空処理室、該真空処理室内に処理ガ
スを供給する処理ガス供給装置、前記真空処理室内に配
置され被処理材を載置する基板電極、該基板電極に基板
バイアス電圧を供給する基板バイアス電源及び前記真空
処理室内にプラズマを生成するプラズマ生成手段を備
え、前記真空処理室内に配置した被処理材にエッチング
処理を施すプラズマ処理方法であって、 前記被処理材に発生高周波電圧の電圧波形を負側で任意
の電圧に平坦化して試料を高アスペクト比でエッチング
することを特徴とするプラズマ処理方法。 - 【請求項１８】 真空処理室、該真空処理室内に処理ガ
スを供給する処理ガス供給装置、前記真空処理室内に配
置され被処理材を載置する基板電極、該基板電極に基板
バイアス電圧を供給する基板バイアス電源及び前記真空
処理室内にプラズマを生成するプラズマ生成手段を備
え、前記真空処理室内に配置した被処理材にエッチング
処理を施すプラズマ処理方法であって、 前記基板バイアス電源の高周波電圧のうち負側の電圧を
所定電圧にクリップして試料を高アスペクト比でエッチ
ングすることを特徴とするプラズマ処理方法。 - 【請求項１９】 真空処理室、該真空処理室内に処理ガ
スを供給する処理ガス供給装置、前記真空処理室内に配
置され被処理材を載置する基板電極、該基板電極に基板
バイアス電圧を供給する基板バイアス電源及び前記真空
処理室内にプラズマを生成するプラズマ生成手段を備
え、前記真空処理室内に配置した被処理材にエッチング
処理を施すプラズマ処理方法であって、 前記基板バイアス電源の高周波電圧の負側の電圧を時間
的に傾斜を有して変動する電圧にクリップして試料を高
アスペクト比でエッチングすることを特徴とするプラズ
マ処理方法。 - 【請求項２０】 請求項１７ないし請求項１９の何れか
１の記載において、 前記高アスペクト比でのエッチングは、半導体デバイス
前工程のディープトレンチまたはホール、ＨＡＲＣ（Ｈ
ｉｇｈ Ａｓｐｅｃｔ Ｒａｔｉｏ Ｃｏｎｔａｃ
ｔ）、半導体デバイスの後工程の配線接続部、積層チッ
プのスーパーコネクト、マイクロマシン、あるいはＭＥ
ＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃ
ａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）におけるエッチングであることを
特徴とするプラズマ処理方法。 - 【請求項２１】 真空処理室、該真空処理室内に処理ガ
スを供給する処理ガス供給装置、前記真空処理室内に配
置され被処理材を載置する基板電極、該基板電極に基板
バイアス電圧を供給する基板バイアス電源及び前記真空
処理室内にプラズマを生成するプラズマ生成手段を備
え、前記真空処理室内に配置した被処理材にエッチング
処理を施すプラズマ処理方法であって、 前記被処理材に発生する高周波電圧の電圧波形を負電圧
側で任意に平坦化して試料を高選択比でエッチングする
ことを特徴とするエッチング処理方法。 - 【請求項２２】 真空処理室、該真空処理室内に処理ガ
スを供給する処理ガス供給装置、前記真空処理室内に配
置され被処理材を載置する基板電極、該基板電極に基板
バイアス電圧を供給する基板バイアス電源及び前記真空
処理室内にプラズマを生成するプラズマ生成手段を備
え、前記真空処理室内に配置した被処理材にエッチング
処理を施すプラズマ処理方法であって、 前記基板バイアス電源の高周波電圧の負側の電圧を所定
電圧にクリップして試料を高選択比でエッチングするこ
とを特徴とするプラズマ処理方法。 - 【請求項２３】 真空処理室、該真空処理室内に処理ガ
スを供給する処理ガス供給装置、前記真空処理室内に配
置され被処理材を載置する基板電極、該基板電極に基板
バイアス電圧を供給する基板バイアス電源及び前記真空
処理室内にプラズマを生成するプラズマ生成手段を備
え、前記真空処理室内に配置した被処理材にエッチング
処理を施すプラズマ処理方法であって、 前記基板バイアス電源の高周波電圧の負側の電圧を時間
的に傾斜を有して変動する電圧にクリップして試料を高
選択比でエッチングすることを特徴とするプラズマ処理
方法。 - 【請求項２４】 請求項２１ないし請求項２３の何れか
１の記載において、 前記高選択比エッチングは、ゲート材料（Ｐｏｌｙ−Ｓ
ｉ、ＳｉＧｅ、メタル系材料）の加工、配線材料（Ａ
ｌ、ＴｉＮ、Ｗ系）の加工、低誘電率材料（ＳｉＬｋ、
ＦＬＡＲＥ、ＦＳＧ、ＭＳＱ、ＳｉＯＣ、ＨＯＳＰ）の
加工、ディープトレンチまたはホール、ＨＡＲＣ（Ｈｉ
ｇｈ Ａｓｐｅｃｔ Ｒａｔｉｏ Ｃｏｎｔａｃｔ）の
加工であることを特徴とするプラズマ処理方法。 - 【請求項２５】 真空処理室、該真空処理室内に処理ガ
スを供給する処理ガス供給装置、前記真空処理室内に配
置され被処理材を載置する基板電極、該基板電極に基板
バイアス電圧を供給する基板バイアス電源及び前記真空
処理室内にプラズマを生成するプラズマ生成手段を備
え、前記真空処理室内に配置した被処理材にエッチング
処理を施すプラズマ処理方法であって、 前記被処理材に発生する高周波電圧の電圧波形を負電圧
側で任意に平坦化して試料を高精度形状制御エッチング
することを特徴とするエッチング処理方法。 - 【請求項２６】 真空処理室、該真空処理室内に処理ガ
スを供給する処理ガス供給装置、前記真空処理室内に配
置され被処理材を載置する基板電極、該基板電極に基板
バイアス電圧を供給する基板バイアス電源及び前記真空
処理室内にプラズマを生成するプラズマ生成手段を備
え、前記真空処理室内に配置した被処理材にエッチング
処理を施すプラズマ処理方法であって、 前記基板バイアス電源の高周波電圧の負側の電圧を所定
電圧にクリップして試料を高精度形状制御エッチングす
ることを特徴とするプラズマ処理方法。 - 【請求項２７】 真空処理室、該真空処理室内に処理ガ
スを供給する処理ガス供給装置、前記真空処理室内に配
置され被処理材を載置する基板電極、該基板電極に基板
バイアス電圧を供給する基板バイアス電源及び前記真空
処理室内にプラズマを生成するプラズマ生成手段を備
え、前記真空処理室内に配置した被処理材にエッチング
処理を施すプラズマ処理方法であって、 前記基板バイアス電源の高周波電圧の負側の電圧を時間
的に傾斜を有して変動する電圧にクリップして試料を高
精度形状制御エッチングすることを特徴とするプラズマ
処理方法。 - 【請求項２８】 請求項２５ないし請求項２７の何れか
１の記載において、 前記高精度形状制御エッチングは、ゲート材料（Ｐｏｌ
ｙ−Ｓｉ、ＳｉＧｅ、メタル系材料及びダマシンゲート
を含む）の加工、ＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ Ｔｒｅｎｃ
ｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）加工、配線材料（Ａｌ、Ｔｉ
Ｎ、Ｗ系）の加工、低誘電率材料（ＳｉＬｋ、ＦＬＡＲ
Ｅ、ＦＳＧ、ＭＳＱ、ＳｉＯＣ、ＨＯＳＰ）の加工、デ
ィープトレンチまたはホール、ＨＡＲＣ（Ｈｉｇｈ Ａ
ｓｐｅｃｔ Ｒａｔｉｏ Ｃｏｎｔａｃｔ）の高アスペ
クト比加工であることを特徴とするプラズマ処理方法。
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