JP2004193565A - プラズマ処理装置、プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置の電極板 - Google Patents
プラズマ処理装置、プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置の電極板 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】 処理容器10内において、リング状の外側上部電極36には、高周波電源52からの高周波がコネクタ48と給電筒50を通って供給される。外側上部電極36の内側に配置された円盤状の内側上部電極38には、高周波電源52からの高周波がコネクタ48と給電棒76とを通って供給される。ここで、外側上部電極36に供給される高周波電力の値は内側上部電極38に供給される高周波電力の値よりも大きいという関係がある。両上部電極36,38と対向して配置されるサセプタ(下部電極)16の上面に被処理基板Wが載置され、基板Wの上で処理ガスのプラズマが生成される。
【選択図】 図1
Description
Lo=K・In(b/ao) ‥‥‥(1)
ただし、Kは導電路の移動度および誘電率で決まる定数である。
Li=K・In(b/ai) ‥‥‥(2)
Pmax/Eo 2 max=ao 2[In(b/ao)]2/2Zo ‥‥‥(3)
ここで、Zoは整合器44側からみた当該同軸線路の入力インピーダンスであり、EomaxはRF伝送系の最大電界強度である。
ウエハ口径=200mm
チャンバ内の圧力=15mTorr、
温度(上部電極/チャンバ側壁/下部電極)=60/50/20゜C、
電熱ガス(Heガス)供給圧力(センター部/エッジ部)=15/25Torr、
上部及び下部電極間距離=50mm
プロセスガス(C5F8/Ar/O2)≒流量20/380/20sccm
高周波電力(60MHz/2MHz)≒2200W/1500W(C78=500pF,1000pF),1800W(C78=120pF)
ウエハ口径=300mm
チャンバ内の圧力=25mTorr
温度(上部電極/チャンバ側壁/下部電極)=60/60/20゜C
伝熱ガス(Heガス)供給圧力(センター部/エッジ部)=15/40Torr
上部及び下部電極間距離=45mm
プロセスガス(C5F8/Ar/O2)≒流量30/750/50sccm
高周波電力(60MHz/2MHz)≒3300W/3800W
測定時間=120秒
ウエハ口径=300mm
チャンバ内の圧力=20mTorr
温度(上部電極/チャンバ側壁/下部電極)=20/60/60゜C
伝熱ガス(Heガス)供給圧力(センター部/エッジ部)=20/35Torr
上部及び下部電極間距離=45mm
外側上部電極の突出量(H)=15mm
プロセスガス(C5F8/CH2F2/N2/Ar/O2)≒10/20/110/560/10sccm
高周波電力(60MHz/2MHz)≒2300W/3500W
エッチング時間=120秒
2CF2+SiO2→SiF4+2CO
ウエハ口径=200mm
チャンバ内の圧力=50mTorr
温度(上部電極/チャンバ側壁/下部電極)=20/60/60゜C
伝熱ガス(Heガス)供給圧力(センター部/エッジ部)=10/35Torr
上部及び下部電極間距離=30mm
外側上部電極の突出量(H)=15mm
プロセスガス(C4F8/N2/Ar)≒5/120/1000sccm
高周波電力(60MHz/2MHz)≒1200W/1700W
ウエハ口径=300mm
チャンバ内の圧力=150mTorr
伝熱ガス(Heガス)供給圧力(センター部/エッジ部)=10/25Torr
上部及び下部電極間距離=30mm
外側上部電極の突出量(H)=15mm
プロセスガス(CF4)≒200sccm
高周波電力(60MHz/2MHz)≒500W/600W
エッチング時間=30秒
ウエハ口径=300mm
チャンバ内の圧力=20mTorr
温度(上部電極/チャンバ側壁/下部電極)=20/60/60゜C
伝熱ガス(Heガス)供給圧力(センター部/エッジ部)=20/35Torr
上部及び下部電極間距離=45mm
外側上部電極の突出量(H)=15mm
プロセスガス(C5F8/CH2F2/N2/Ar/O2)≒10/20/110/560/10sccm
高周波電力(60MHz/2MHz)≒2300W/3500W
RFパワー比(内側投入電力Pi/外側投入電力Po)=30:70
エッチング時間=120秒
16 サセプタ(下部電極)
34 上部電極
36 外側上部電極
36A 上部電極部材
36B 下部電極部材
38 内側上部電極
40 誘電体
44 整合器
48 コネクタ
50 給電筒
52 第1の高周波電源
56 電極板
58 電極支持板
60 環状隔壁部材
62 中心ガス導入室
(62,56a) 中心シャワーヘッド
64 周辺ガス導入室
(64,56a) 周辺シャワーヘッド
66 処理ガス供給源
68 ガス供給管
70a,70b 流量制御弁
84 排気装置
90 第2の高周波電源
92 ローパスフィルタ
93 可変抵抗器
94 ハイパスフィルタ
100 導体部材
102 シールド部材
Claims (50)
- 真空可能な処理容器と、
前記処理容器内で所定位置に配置される被処理基板と対向するようにリング状に設置される1つまたは複数の第1の上部電極と、
前記第1の上部電極の半径方向内側に絶縁して配置される第2の上部電極と、
前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
第1の高周波を出力する第1の高周波電源と、
前記第1の高周波電源からの前記第1の高周波を前記第1の上部電極に印加する第1の給電部と、
前記第1の高周波電源からの前記第1の高周波を前記第1の給電部から分岐して前記第2の上部電極に供給する第2の給電部と
を有し、前記第1の高周波電源から前記第1の上部電極に印加される高周波電力の値が、前記第1の高周波電源から前記第2の上部電極に印加される高周波電力の値よりも大きいプラズマ処理装置。 - 前記第1の上部電極が低抵抗の導電体または半導体で構成される請求項1に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第1の上部電極が前記第2の上部電極の約1/4倍〜約1倍の面積を有する請求項1に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第1の上部電極が、前記第1の給電部に接続される第1の電極部材と、前記基板と対向するように前記第1の電極部材の下面に着脱可能に固着される第2の電極部材とを有する請求項1に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第1の電極部材が冷媒を通すための冷媒通路を有する請求項4に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第1の電極部材と前記第2の電極部材との間に熱抵抗を低くするための膜またはシートを設ける請求項4に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第2の給電部が分岐する箇所から前記第1の上部電極までの区間における前記第1の給電部のインダクタンスが前記第2の給電部のインダクタンスよりも小さくなるように構成する請求項1に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第1の給電部が、前記第1の上部電極に周回方向で連続的に接続される第1の筒状導電部材を有する請求項1に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第1の筒状導電部材の径方向外側にグランド電位に接続された第2の筒状導電部材を設ける請求項8に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第1の筒状導電部材の径サイズに対する第2の筒状導電部材の径サイズの比が1.2〜2.0の範囲内に選ばれる請求項9に記載のプラズマ処理装置。
- 前記径サイズの比が1.5〜1.7の範囲内に選ばれる請求項10に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第1の上部電極が1つのリング形電極で構成される請求項1に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第2の給電部が可変コンデンサを有する請求項1に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第1の高周波電源の出力インピーダンスと負荷インピーダンスとを整合させるために前記第1の高周波電源の出力端子に接続される第1の整合器を有し、前記第1の整合器の出力端子からみた前記第1の高周波電源に対する負荷インピーダンスのリアクタンスが容量性である請求項1に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第1の上部電極と前記第2の上部電極との間に形成される隙間に誘電体が設けられる請求項1に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第2の給電部の周囲に導体部材を設ける請求項1に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第2の給電部の周囲に、前記第2の給電部のインダクタンスを小さくするための誘導電流が流れる導体部材を設ける請求項16に記載のプラズマ処理装置。
- 前記導体部材が、前記第2の給電部の周囲で、前記第2の給電部を流れる電流によって生成される磁束と鎖交する閉回路を形成する請求項17に記載のプラズマ処理装置。
- 前記導体部材が、前記第2の給電部の回りを囲むように環状に配置される請求項18に記載のプラズマ処理装置。
- 前記導体部材が1つのリング形導体で構成される請求項19記載のプラズマ処理装置。
- 前記第1の筒状導電部材と前記第1の上部電極とで囲まれる空間の1/10〜1/3を埋める導体部材を有する請求項8に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第1の上部電極が、前記第2の上部電極の下面よりも下方に突出する突出部を有する請求項1に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第1の上部電極における前記突出部の突出量が25mm以下に選ばれる請求項22に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第1の上部電極における前記突出部の内径部分が、前記所定位置に配置される前記基板の外周端よりも半径方向外側に24mm〜30mm離れた位置に設けられる請求項22に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第1の上部電極の下面の一部を覆うシールド部材を有する請求項1に記載のプラズマ処理装置。
- 前記突出部の下面を覆うシールド部材を有する請求項22に記載のプラズマ処理装置。
- 前記シールド部材が導体または半導体で構成される請求項25に記載のプラズマ処理装置。
- 前記シールド部材が前記第1の上部電極の下から前記処理容器の内壁まで延びる請求項25に記載のプラズマ処理装置。
- 前記シールド部材が、前記第1の上部電極から電気的に分離し、グランドに接地されている前記処理容器に電気的に接続される請求項25に記載のプラズマ処理装置。
- 前記所定位置に配置される前記基板側からみて前記第2の上部電極の背部または背後に前記処理ガス供給部からの前記処理ガスを導入するためのガス導入室が設けられ、前記第2の上部電極に前記ガス導入室から前記基板に向けて前記処理ガスを噴出するための多数のガス噴出孔が形成される請求項1に記載のプラズマ処理装置。
- 前記ガス導入室が、環状の隔壁部材により内側の中心ガス室と外側の外周ガス室とに分割され、前記中心ガス室と前記外周ガス室とに前記処理ガス供給部からの前記処理ガスが所望の流量比で導入される請求項30に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第2の上部電極が、少なくとも直流を通す第1のローパスフィルタを介してグランド電位に電気的に接続される請求項1に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第1のローパスフィルタが、前記第2の上部電極に生成される直流電位を調節するための抵抗を有する請求項32に記載のプラズマ処理装置。
- 前記抵抗が可変抵抗器を含む請求項33に記載のプラズマ処理装置。
- 前記可変抵抗器の抵抗値は、前記第1および第2の上部電極に供給される高周波電力の値に応じて可変される請求項34に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第2の上部電極が、可変直流電源を介してグランド電位に接続される請求項1に記載のプラズマ処理装置。
- 前記処理容器内の前記所定位置で前記基板を載置するために前記第1および第2の上部電極と対向して配置される下部電極が設けられ、
前記下部電極に、前記第1の高周波よりも周波数の低い第2の高周波電源からの第2の高周波が印加され、
前記第2の上部電極が、前記第1の高周波を通さずに前記第2の高周波を通す第2のローパスフィルタを介してグランド電位に電気的に接続される請求項1に記載のプラズマ処理装置。 - 真空可能な処理容器内で所定位置に被処理基板を配置する工程と、
前記処理容器内で前記所定位置の前記基板と対向してリング状に設置された1つまたは複数の第1の上部電極に第1の給電部を介して第1の高周波電源からの第1の高周波を印加するとともに、前記第1の上部電極の半径方向内側に絶縁して設置された第2の上部電極に前記第1の給電部から分岐した第2の給電部を介して前記第1の高周波電源からの前記第1の高周波を印加し、前記第1の高周波電源から前記第1の上部電極に印加される高周波電力の値を、前記第1の高周波電源から前記第2の上部電極に印加される高周波電力の値よりも大きくする工程と、
前記処理容器内に所望の処理ガスを供給する工程と、
前記第1の上部電極の直下付近で前記処理ガスをプラズマ化して、生成されたプラズマを拡散させるとともに、前記第2の上部電極の直下付近でも前記処理ガスをプラズマ化する工程と、
前記プラズマの下で前記基板に所望のプラズマ処理を施す工程と
を有するプラズマ処理方法。 - 前記第1の給電手段として、前記第1の上部電極に周回方向で連続的に接続される第1の筒状導電部材を用いる請求項38に記載のプラズマ処理方法。
- 前記第2の給電手段が分岐する箇所から前記第1の上部電極までの区間における前記第1の給電部のインダクタンスが前記第2の給電部のインダクタンスよりも小さい請求項38に記載のプラズマ処理方法。
- 前記第1の筒状導電部材と前記第1の筒状導電部材の径方向外側に設けられたグランド電位の第2の筒状導電部材とで前記第1の筒状導電部材を導波路とする同軸線路が構成される請求項40に記載のプラズマ処理方法。
- 前記第2の給電部に可変コンデンサを設け、前記第1の高周波電源から前記第1および第2の上部電極にそれぞれ供給される電力の比率を調整する請求項38に記載のプラズマ処理方法。
- 前記第2の給電部の周囲に導体部材が設けられ、前記第2の給電部のインダクタンスを小さくする誘導電流が前記導体部材で流れる請求項38に記載のプラズマ処理方法。
- 前記第1の上部電極に突出部が設けられ、前記突出部が前記第2の上部電極の下面よりも下方に突出している請求項38に記載のプラズマ処理方法。
- 前記突出部の下面をシールド部材で覆う請求項44に記載のプラズマ処理方法。
- 前記所定位置に配置される前記基板側からみて前記第2の上部電極の背部または背後に設けられるガス導入室に前記処理ガスを導入し、前記第2の上部電極に形成された多数の通気孔を介して前記ガス導入室から前記基板に向けて前記処理ガスを吐出させる請求項38に記載のプラズマ処理方法。
- 前記ガス導入室を、環状の隔壁部材により内側の中心ガス室と外側の外周ガス室とに分割し、前記中心ガス室と前記外周ガス室とに前記処理ガスを所望の流量比で導入する請求項46に記載のプラズマ処理方法。
- 前記第2の上部電極を抵抗を介してグランド電位に接続し、前記第2の上部電極に生成される直流電位が高すぎることによる前記処理容器内の異常放電を防止し、かつ前記直流電位が低すぎることによる前記第2の上部電極の消耗を抑制するように、前記抵抗の抵抗値を選定または調整して前記直流電位の値を適切な範囲内に設定する請求項38に記載のプラズマ処理方法。
- プラズマ処理装置の処理容器内でプラズマを生成するための電極板であって、
前記処理容器内で所定位置に載置される被処理基板と対向してリング状に設置される1つまたは複数の第1の上部電極と、
前記第1の上部電極の半径方向内側に絶縁して設置される第2の上部電極と
を有し、
高周波電源からの高周波が、第1の給電部を介して前記第1の上部電極に印加されるとともに、前記第1の給電手段から分岐する第2の給電手段を介して前記第2の上部電極に印加されるプラズマ処理装置の電極板。 - 前記第2の上部電極が、前記基板側に向けて処理ガスを吐出するための多数の通気孔を有する請求項49に記載の電極板。
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