JP2006286812A - プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】チャンバ10内に対向して配置される上部電極34および下部電極16との間に処理ガスのプラズマを形成してウエハWにプラズマエッチングを施すプラズマエッチング装置であって、上部電極34に高周波電力を供給してプラズマを形成するための高周波電源48と、上部電極34に直流電圧を印加する可変直流電源50と、高周波電源48および可変直流電源50を制御する制御部95とを具備し、制御部95は、高周波電源48からの給電を開始した時点またはそれ以降に、可変直流電源50からの印加電圧が設定値となるように制御する。
【選択図】図1
Description
前記高周波電源からの給電を開始した時点またはそれ以降に、前記直流電源からの印加電圧を設定値とすることを特徴とするプラズマ処理方法を提供する。
図1は、本発明のプラズマ処理装置の一実施形態に係るプラズマエッチング装置を示す概略断面図である。
チャンバ内圧力を3.3Pa、エッチングガスとしてC4F8/Ar/N2=6/1000/180mL/minの流量でチャンバ内に導入し、周波数60MHzの第1の高周波電源のパワーの設定値を2400W、第2の高周波電源のパワーの設定値を3800Wとし、可変直流電源の電圧の設定値を−900Vとし、図3で説明したシーケンスで電力供給を行ってプラズマを形成し、ウエハWの酸化膜のエッチングを行った。具体的には、第2の高周波電源から設定値より低い300Wの高周波電力を下部電極であるサセプタ16に供給し、供給開始後0.5sec経過後に、第1の高周波電源から設定値である2400Wの高周波電力を上部電極34に供給し、その後、2.0sec経過後に第2の高周波電源からの印加電力を設定値の3800Wにした。また、これに先だって、最初の第2の高周波電源90からの高周波電力供給後、2.3sec経過後に可変直流電源50から上部電極34へ設定値の−900Vの直流電圧を印加した。その結果、安定的で良好なプラズマが形成された。この結果から、本実施形態のタイミングで直流電圧を印加することにより異常放電が生じずに安定した良好なプラズマを形成可能なことが確認された。
ここでは、図7に示すようなシーケンスを用いる。まず、図3の例と同様に、第2の高周波電源90から設定値よりも低い、例えば300Wの高周波電力を下部電極であるサセプタ16に供給開始し、その後、0.1〜2.4sec、例えば0.5sec経過後に、第1の高周波電源48から設定値の高周波電力を上部電極34に供給し、その第1の高周波電源48からの高周波電力と同時またはそれより後に、可変直流電源50から上部電極34へ印加電圧を徐々に増加させていくように制御し(スローアップ)、最終的に設定値の例えば−900Vになるようにする。その後、第1の高周波電源48からの高周波電力印加後、例えば2.0sec経過後に第2の高周波電源90からの印加電力を設定値にする。このように可変直流電源50からの直流電圧をスローアップすることにより、ウエハWへのダメージを増加させることなく、可変直流電源50の給電回路へのダメージを軽減することができる。この際の電圧を昇圧する速度は特に限定されず、設定電圧に応じて適宜設定すればよく、例えば1kV/sec程度が例示される。
チャンバ内圧力を3.3Pa、エッチングガスとしてC4F8/Ar/O2=30/1000/20mL/minの流量でチャンバ内に導入し、周波数60MHzの第1の高周波電源のパワーの設定値を1800W、第2の高周波電源のパワーの設定値を3800Wとし、可変直流電源の電圧の設定値を−900Vとし、図7で説明したシーケンスで電力供給を行ってプラズマを形成し、ウエハWの酸化膜のエッチングを行った。具体的には、第2の高周波電源から設定値より低い300Wの高周波電力を下部電極であるサセプタ16に供給し、供給開始後0.5sec経過後に、第1の高周波電源から設定値である1400Wの高周波電力を上部電極34に供給し、それと同時に可変直流電源50から上部電極34への直流電圧印加を開始し、約0.8秒かけて設定値の−900Vとした。その後、第1の高周波電源からの高周波電力印加から2.0sec経過後に第2の高周波電源からの印加電力を設定値の3800Wにした(実験A)。比較のため、最初の第2の高周波電源90からの高周波電力供給後、2.3sec経過後に可変直流電源50から上部電極34へ設定値の−900Vの直流電圧をスローアップせずに一気に印加した(実験B)。その結果、プラズマによるウエハへのダメージを受けなかった素子の割合は、実験A,Bともにほぼ100%でウエハへのダメージに関しては両者とも大差がなかった。また、プラズマの状態に関しても、実験A,Bともに安定的で良好なプラズマが形成された。したがって、スローアップを用いても、特性的に全く問題がなく、電源に対するダメージが軽減されるという効果の分だけ有利であることが確認された。
16…サセプタ(下部電極)
34…上部電極
44…給電棒
46,88…整合器
48…第1の高周波電源
50…可変直流電源
51…コントローラ
52…オン・オフスイッチ
66…処理ガス供給源
84…排気装置
87…GNDブロック
90…第2の高周波電源
95…制御部
W…半導体ウエハ(被処理基板)
Claims (28)
- 被処理基板が収容され、真空排気可能な処理容器と、
前記処理容器内に対向して配置される第1電極および第2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手段と、
前記第1電極または第2電極に高周波電力を供給して前記処理ガスのプラズマを形成するための高周波電源と、
前記第1電極または第2電極に直流電圧を印加する直流電源と、
前記高周波電源および前記直流電源を制御する制御部と
を具備し、
前記制御部は、前記高周波電源からの給電を開始した時点またはそれ以降に、前記直流電源からの印加電圧が設定値となるように制御することを特徴とするプラズマ処理装置。 - 前記制御部は、前記高周波電源からの給電を開始した時点またはそれ以降に、前記直流電源からの給電を開始するように制御することを特徴とする請求項1に記載のプラズマ処理装置。
- 前記制御部は、前記高周波電源からの給電を停止した時点またはそれ以前に、前記直流電源からの印加電圧を前記設定値から下げるように制御することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のプラズマ処理装置。
- 前記制御部は、前記直流電源からの印加電圧、印加電流および印加電力のいずれかを徐々に減少するように制御することを特徴とする請求項3に記載のプラズマ処理装置。
- 前記制御部は、前記高周波電源からの給電を停止した時点またはそれ以前に、前記直流電源からの給電を停止するように制御することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第1電極は上部電極であり、前記第2電極は被処理基板を載置する下部電極であり、前記高周波電源は前記第1電極に高周波電力を供給することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のプラズマ処理装置。
- 前記直流電源は、前記第1電極に直流電圧を印加することを特徴とする請求項6に記載のプラズマ処理装置。
- 被処理基板が収容され、真空排気可能な処理容器と、
前記処理容器内に設けられ、上部電極として機能する第1電極と、
前記処理容器内に前記第1電極に対向して設けられ、被処理基板を載置する下部電極として機能する第2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手段と、
前記第1電極に高周波電力を供給して前記処理ガスのプラズマを形成するための第1高周波電源と、
前記第2電極に被処理基板に対してイオンを引き込むための高周波電力を供給するための第2高周波電源と、
前記第1電極に直流電圧を印加する直流電源と、
前記第1および第2高周波電源ならびに前記直流電源を制御する制御部と
を具備し、
前記制御部は、前記第1高周波電源からの給電を開始した時点またはそれ以降に、前記直流電源からの印加電圧が設定値となるように制御することを特徴とするプラズマ処理装置。 - 前記制御部は、前記第1高周波電源からの給電を開始した時点またはそれ以降に、前記直流電源からの給電を開始するように制御することを特徴とする請求項8に記載のプラズマ処理装置。
- 前記制御部は、最初に前記第2高周波電源から設定値より低い高周波電力が供給され、次いで前記第1高周波電源から設定値の高周波電力が供給され、その後、前記第2高周波電源の高周波電力が設定値になる前に、前記直流電源からの印加電圧が設定値となるように制御することを特徴とする請求項8または請求項9に記載のプラズマ処理装置。
- 前記制御部は、前記第1高周波電源および第2高周波電源の少なくとも一方からの給電を停止した時点またはそれ以前に、前記直流電源からの印加電圧を前記設定値から下げるように制御することを特徴とする請求項8から請求項10のいずれか1項に記載のプラズマ処理装置。
- 前記制御部は、前記直流電源からの印加電圧、印加電流および印加電力のいずれかを徐々に減少するように制御することを特徴とする請求項11に記載のプラズマ処理装置。
- 前記制御部は、前記第1高周波電源および第2高周波電源の少なくとも一方からの給電を停止した時点またはそれ以前に、前記直流電源からの給電を停止するように制御することを特徴とする請求項8から請求項12のいずれか1項に記載のプラズマ処理装置。
- 前記制御部は、前記直流電源からの印加電圧、印加電流および印加電力のいずれかを、徐々に増加するように制御することを特徴とする請求項1から請求項13のいずれか1項に記載のプラズマ処理装置。
- 前記制御部は、前記直流電源からの印加電圧、印加電流および印加電力のいずれかが徐々に増加している際に、印加電圧、印加電流および印加電力のいずれかが所定値以上になった時点で前記直流電源からの給電を保持することを特徴とする請求項14に記載のプラズマ処理装置。
- 被処理基板が収容され、真空排気可能な処理容器と、前記処理容器内に対向して配置される第1電極および第2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手段と、前記第1電極または第2電極に高周波電力を供給して前記処理ガスのプラズマを形成するための高周波電源と、前記第1電極または第2電極に直流電圧を印加する直流電源とを具備するプラズマ処理装置を用いて被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理方法であって、
前記高周波電源からの給電を開始した時点またはそれ以降に、前記直流電源からの印加電圧を設定値とすることを特徴とするプラズマ処理方法。 - 前記高周波電源からの給電を開始した時点またはそれ以降に、前記直流電源からの給電を開始することを特徴とする請求項16に記載のプラズマ処理方法。
- 前記高周波電源からの給電を停止した時点またはそれ以前に、前記直流電源からの印加電圧を前記設定値から下げることを特徴とする請求項16または請求項17に記載のプラズマ処理方法。
- 前記直流電源からの印加電圧、印加電流および印加電力のいずれかを徐々に減少させることを特徴とする請求項18に記載のプラズマ処理方法。
- 前記高周波電源からの給電を停止した時点またはそれ以前に、前記直流電源からの給電を停止することを特徴とする請求項16から請求項19のいずれか1項に記載のプラズマ処理方法。
- 被処理基板が収容され、真空排気可能な処理容器と、前記処理容器内に設けられ、上部電極として機能する第1電極と、前記処理容器内に前記第1電極に対向して設けられ、被処理基板を載置する下部電極として機能する第2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手段と、前記第1電極に高周波電力を供給して前記処理ガスのプラズマを形成するための第1高周波電源と、前記第2電極に被処理基板に対してイオンを引き込むための高周波電力を供給するための第2高周波電源と、前記第1電極に直流電圧を印加する直流電源とを具備するプラズマ処理装置を用いて被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理方法であって、
前記第1高周波電源からの給電を開始した時点またはそれ以降に、前記直流電源からの印加電圧を設定値とすることを特徴とするプラズマ処理方法。 - 前記第1高周波電源からの給電を開始した時点またはそれ以降に、前記直流電源からの給電を開始することを特徴とする請求項21に記載のプラズマ処理方法。
- 最初に前記第2高周波電源から設定値より低い高周波電力を供給し、次いで前記第1高周波電源から設定値の高周波電力を供給し、その後前記直流電源からの印加電圧を設定値とし、その後、前記第2高周波電源の高周波電力を設定値にすることを特徴とする請求項21または請求項22に記載のプラズマ処理方法。
- 前記第1高周波電源および前記第2高周波電源の少なくとも一方からの給電を停止した時点またはそれ以前に、前記直流電源からの印加電圧を前記設定値から下げることを特徴とする請求項21から請求項23のいずれか1項に記載のプラズマ処理方法。
- 前記直流電源からの印加電圧、印加電流および印加電力のいずれかを徐々に減少させることを特徴とする請求項24に記載のプラズマ処理方法。
- 前記第1高周波電源および前記第2高周波電源の少なくとも一方からの給電を停止した時点またはそれ以前に、前記直流電源からの給電を停止することを特徴
とする請求項21から請求項25のいずれか1項に記載のプラズマ処理方法。 - 前記直流電源からの印加電圧、印加電流および印加電力のいずれかを徐々に増加させることを特徴とする請求項16から請求項26のいずれか1項に記載のプラズマ処理方法。
- 前記直流電源からの印加電圧、印加電流および印加電力のいずれかが徐々に増加している際に、印加電圧、印加電流および印加電力のいずれかが所定値以上になった時点で前記直流電源からの給電を保持することを特徴とする請求項27に記載のプラズマ処理方法。
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