JP2004193567A - プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 このプラズマエッチング装置では、外側上部電極36と内側上部電極38との間で電界強度の比率を可変することによって行なわれるプラズマ密度空間分布の制御が、中心シャワーヘッド(62,56a)と周辺シャワーヘッド(64,56a)との間で処理ガスの流量の比率を可変することによって行なわれるラジカル密度空間分布の制御に実質的な影響を及ぼさない。つまり、上記中心シャワーヘッドと上記周辺シャワーヘッドより噴出される処理ガスの解離が内側上部電極38直下のエリア内で行なわれるため、内側上部電極38と外側上部電極36との間で電界強度のバランスを変えても、ラジカル密度の空間分布にはさほど影響しない。
【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 (21)
- 処理ガスをプラズマ化し、プラズマに曝される被処理体に所望の微細加工を施すプラズマ処理方法であって、
前記被処理体に対して前記プラズマの密度の空間分布と前記プラズマ中のラジカルの密度の空間分布とを独立に制御して、前記被処理体の被処理面全体にわたって所望の処理状態を得るプラズマ処理方法。 - 所定のプラズマ生成空間で処理ガスをプラズマ化し、前記プラズマ生成空間に配置した被処理体に所望の微細加工を施すプラズマ処理方法であって、
前記被処理体と対向する対向面側から前記被処理体に対して前記プラズマの密度の空間分布と前記プラズマ中のラジカルの密度の空間分布とを独立に制御して、前記被処理体の被処理面全体にわたって所望の処理状態を得るプラズマ処理方法。 - 前記対向面に、前記プラズマ密度の空間分布を制御するための第1および第2の高周波放電領域と、前記ラジカル密度の空間分布を制御するための第1および第2の処理ガス噴出領域とを独立したレイアウトで設定する請求項2に記載のプラズマ処理方法。
- 前記被処理体の中心部を通る垂線を中心とする径方向において前記対向面を周辺側の領域と中心側の領域とに2分割して、前記周辺側領域および前記中心側領域をそれぞれ前記第1および第2の高周波放電領域とし、
前記第2の高周波放電領域内で前記対向面を前記径方向で周辺側の領域と中心側の領域とに2分割して、前記周辺側領域および前記中心側領域をそれぞれ前記第1および第2の処理ガス噴出領域とする請求項3に記載のプラズマ処理方法。 - 前記第1の高周波放電領域を前記被処理体の外周端よりも径方向外側に配置する請求項4に記載のプラズマ処理方法。
- 単一の高周波電源より出力される高周波を所望の割合で分割して前記第1の高周波放電領域と前記第2の高周波放電領域とから放電させる請求項3に記載のプラズマ処理方法。
- 単一の処理ガス供給源より送出される処理ガスを所望の割合で分割して前記第1の処理ガス噴出領域と前記第2の処理ガス噴出領域とから噴出させる請求項3に記載のプラズマ処理方法。
- 前記第1および第2の処理ガス噴出領域より単位面積当たりの流量を異ならせて前記処理ガスを噴出させる請求項7に記載のプラズマ処理方法。
- 前記第1の処理ガス噴出領域より前記処理ガスを第1のガス混合比で噴出させ、前記第2の処理ガス噴出領域より前記処理ガスを第2のガス混合比で噴出させる請求項7に記載のプラズマ処理方法。
- 前記被処理体の被処理面の各部における加工速度が主として前記プラズマ密度の空間分布にしたがって制御され、前記被処理体の被処理面の各部における加工の選択性および加工形状の少なくとも1つが主として前記ラジカル密度の空間分布にしたがって制御される請求項1に記載のプラズマ処理方法。
- 前記対向面に、高周波を印加される高周波電極を用いる請求項2に記載のプラズマ処理方法。
- 真空可能な処理容器内に設定された所定のプラズマ生成空間で処理ガスをプラズマ化し、前記プラズマ生成空間に配置した被処理体に所望の微細加工を施すプラズマ処理装置であって、
前記被処理体に対して前記プラズマの密度の空間分布を制御するためのブラズマ密度制御部と、
前記被処理体に対して前記プラズマ密度の空間分布から独立して前記プラズマ中のラジカルの密度の空間分布を制御するためのラジカル密度制御部と
を有するプラズマ処理装置。 - 前記被処理体と対向して前記プラズマ生成空間と接する対向面に、前記ブラズマ密度制御手段の第1および第2の高周波放電領域と前記ラジカル密度制御部の第1および第2の処理ガス噴出領域とを独立したレイアウトで設ける請求項12記載のプラズマ処理装置。
- 前記被処理体の中心部を通る垂線を中心とする径方向において前記対向面を周辺側の領域と中心側の領域とに2分割して、前記周辺側領域および前記中心側領域をそれぞれ前記第1および第2の高周波放電領域とし、
前記第2の高周波放電領域内で前記対向面を前記径方向で周辺側の領域と中心側の領域とに2分割して、前記周辺側領域および前記中心側領域をそれぞれ前記第1および第2の処理ガス噴出領域とする請求項13に記載のプラズマ処理装置。 - 前記第1の高周波放電領域を前記被処理体の外周端よりも径方向外側に配置する請求項14に記載のプラズマ処理方法。
- 前記第1の処理ガス噴出領域より前記処理ガスを第1のガス混合比で噴出させ、前記第2の処理ガス噴出領域より前記処理ガスを第2のガス混合比で噴出させる請求項14に記載のプラズマ処理方法。
- 前記第1および第2の高周波放電領域より高周波電力を所望の割合で前記プラズマ空間に向けて放電し、
前記第1および第2の処理ガス噴出領域より前記処理ガスを所望の割合で前記プラズマ空間に向けて噴出する請求項13に記載のプラズマ処理装置。 - 一定周波数の高周波を出力する高周波電源と、
前記高周波電源からの前記高周波を所望の割合で分割して前記第1および第2の高周波放電領域に伝送する高周波分配部と、
前記処理ガスを供給するための処理ガス供給源と、
前記処理ガス供給源からの前記処理ガスを所望の割合で分割して前記第1および第2の処理ガス噴出領域に送る処理ガス分配部と
を有する請求項17に記載のプラズマ処理装置。 - 前記高周波分配部が、前記高周波電源から前記第1の高周波放電領域までの第1の給電回路のインピーダンスと前記高周波電源から前記第2の高周波放電領域までの第2の給電回路のインピーダンスの少なくとも1つを可変制御するためのインピーダンス制御部を有する請求項17に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第1および第2の高周波放電領域が、互いに電気的に絶縁された第1および第2の電極でそれぞれ構成される請求項12に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第1および第2の処理ガス噴出領域が、前記第2の電極に設けられた多数の処理ガス噴出孔を有する請求項20に記載のプラズマ処理装置。
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