JP2011029444A - Plasma processing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体集積回路装置の製造工程で用いられるプラズマ処理装置に関する。 The present invention relates to a plasma processing apparatus used in a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device.
半導体集積回路装置の製造工程におけるプラズマを用いた処理としては、プラズマデポやプラズマエッチングが知られている。プラズマ処理装置については、例えば特許文献1〜4に開示されている。
As processing using plasma in the manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device, plasma deposition and plasma etching are known. The plasma processing apparatus is disclosed in
プラズマ処理は、真空処理室に導入された反応ガスのプラズマを用いて導電性リングを備えた試料台に載せられた試料の表面のエッチングや試料表面へのデポを行なう処理である。この処理を終了した後、プラズマは消火される。このプラズマ消火の際、プラズマを発生させるための上部電極に印加されるソース出力と試料が搭載される試料台に印加されるバイアス出力の停止のタイミングがそれらの停止スイッチのタイミングとランダムにずれることが分かった。このタイミングのずれにより試料へのチャージングダメージが危惧される。 The plasma processing is processing for etching the surface of a sample placed on a sample stage provided with a conductive ring and depositing on the sample surface using plasma of a reactive gas introduced into a vacuum processing chamber. After finishing this process, the plasma is extinguished. When the plasma is extinguished, the source output applied to the upper electrode for generating plasma and the bias output stop timing applied to the sample stage on which the sample is mounted are randomly shifted from the timing of the stop switches. I understood. This timing shift may cause charging damage to the sample.
特許文献1には、プラズマエッチング装置において、半導体装置を作り込むための半導体基板(ウェハ)を載せる試料台に設けられた載置電極の周辺部の部品(導電性リング)にかかる電圧を増加させることにより、消耗した導電性リングであっても高パワーによる高速エッチングにおける加工形状の不具合をなくす手法が開示されている。従来、導電性リングの電圧を制御する場合には、プラズマ処理におけるウェハエッジの加工形状が垂直になるように電極の電圧に対する比率で電圧が制御されており、その比率は導電性リングの高さなどにより最適値が決まっていた。また、導電性リングの消耗による部品寿命やウェハエッジへのエッチング性能への悪影響を緩和するために、導電性リングにかかる電圧を電極より小さく設定できるよう設計するものもあった。しかしながら、本特許文献1には、どのような場合にも、プラズマの着火、消火時に電圧比率を変更するという思想はない。またソース高周波電源及び下部電極高周波電源を各電源の特性上、同時にON,OFFにすることが不可能なため(ON,OFFのタイミングがずれる)、プラズマの着火、消火時にウェハ面内のセルフバイアスの電位差が発生し、チャージングダメージが発生しやすいという課題は解消されていない。
In
特許文献2には処理室内のガス温度の分布に基づいてリング状部材の温度調節を制御して加工形状の面内均一性及びチャージングダメージを低減する技術が開示されている。また、特許文献3にはプラズマを生成させる第1の振幅を有する第1の期間とプラズマを実質的に生成させない第2の振幅を有する第2の期間とを所定の周期で交互に繰り返すようにプラズマ生成用高周波電源を調整する方法が開示されている。しかしながら、プラズマ消火時のソース出力やバイアス出力の停止のタイミングが、それぞれの停止スイッチのタイミングと合わないことによるチャージングダメージやその対策に関する開示や示唆はない。
特許文献4には、上部電極と下部電極の間隔をプラズマ処理時より広く設定することによりプラズマ消火時におけるチャージングダメージを防止する技術が開示されている。しかしながら、プラズマ消火時のソース出力やバイアス出力の停止のタイミングが、それぞれの停止スイッチのタイミングと合わないことによるチャージングダメージに関する開示や示唆はない。しかも、特許文献4では、プラズマ処理ステップからプラズマ消火ステップに移行する際に、上部電極と下部電極の間隔を広げるため、下部電極が下降し、プラズマが不安定になる。このため、プロセス性能に悪影響を及ぼしたり、異物が増加する可能性がある。 Patent Document 4 discloses a technique for preventing charging damage during plasma extinguishing by setting the distance between the upper electrode and the lower electrode wider than that during plasma processing. However, there is no disclosure or suggestion regarding charging damage caused by the timing of stopping the source output or the bias output at the time of plasma extinguishing not matching the timing of each stop switch. Moreover, in Patent Document 4, when shifting from the plasma processing step to the plasma extinguishing step, the interval between the upper electrode and the lower electrode is increased, so that the lower electrode is lowered and the plasma becomes unstable. For this reason, process performance may be adversely affected and foreign substances may increase.
本発明の目的は、プロセス性能に悪影響を及ぼすことなく、また異物を発生させることなくプラズマ消火時のチャージングダメージの発生を抑制可能なプラズマ処理装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of suppressing the occurrence of charging damage during plasma extinguishing without adversely affecting the process performance and without generating foreign matter.
上記目的を達成するための一形態として、真空プラズマ処理室と、前記真空プラズマ処理室にガスを供給する手段と、ウェハを載置し、高周波バイアス電源と接続され高周波電力が印加されるウェハ載置電極と、前記ウェハ載置電極に対向した上部電極と、前記上部電極にプラズマ生成手段として高周波電力を印加するソース電源と、前記ウェハ載置電極の周辺部に配置された高周波電圧が印加される導電性リングとを有するプラズマ処理装置において、過渡プラズマであるプラズマ消火時の際、ウェハ中心部のセルフバイアスとウェハ外周部のセルフバイアスの差を低減できるように、前記ウェハ載置電極に印加される高周波電圧に対する前記導電性リングに印加される高周波電圧の比率を制御する制御部を更に有することを特徴とするプラズマ処理装置とする。 As one mode for achieving the above object, a vacuum plasma processing chamber, means for supplying a gas to the vacuum plasma processing chamber, a wafer is mounted, and a wafer is mounted to which a high frequency bias power source is applied and a high frequency power is applied. A placement electrode, an upper electrode opposed to the wafer placement electrode, a source power source for applying a high frequency power as plasma generating means to the upper electrode, and a high frequency voltage disposed at a peripheral portion of the wafer placement electrode. Applied to the wafer mounting electrode so that the difference between the self bias at the center of the wafer and the self bias at the outer periphery of the wafer can be reduced in extinguishing the plasma that is a transient plasma. And a control unit for controlling a ratio of the high frequency voltage applied to the conductive ring to the high frequency voltage to be applied. And Zuma processing apparatus.
また、真空プラズマ処理室と、前記真空プラズマ処理室にガスを供給する手段と、ウェハを載置し、高周波バイアス電源と接続され高周波電力が印加されるウェハ載置電極と、前記ウェハ載置電極に対向した上部電極と、プラズマ分布を制御する磁場発生手段と、前記上部電極にプラズマ生成手段として高周波電力を印加するソース電源と、前記ウェハ載置電極の周辺部に配置され、高周波電圧が印加される導電性リングとを有するプラズマ処理装置において、過渡プラズマであるプラズマ消火の際、ウェハ中心部のセルフバイアスとウェハ外周部のセルフバイアスの差を低減できるように、前記ウェハ載置電極に印加される高周波電圧に対する前記導電性リングに印加される高周波電圧の比率を制御し、かつプラズマ処理時の磁場強度と異なる磁場強度に制御する制御部を更に有することを特徴とするプラズマ処理装置とする。 Further, a vacuum plasma processing chamber, means for supplying gas to the vacuum plasma processing chamber, a wafer mounting electrode on which a wafer is mounted and connected to a high frequency bias power source and high frequency power is applied, and the wafer mounting electrode An upper electrode facing the substrate, a magnetic field generating means for controlling the plasma distribution, a source power source for applying a high frequency power to the upper electrode as a plasma generating means, and a high frequency voltage applied to the periphery of the wafer mounting electrode. Applied to the wafer mounting electrode so that the difference between the self bias at the center of the wafer and the self bias at the outer periphery of the wafer can be reduced in extinguishing the plasma, which is a transient plasma, in a plasma processing apparatus having a conductive ring. The ratio of the high frequency voltage applied to the conductive ring with respect to the high frequency voltage to be applied is controlled and is different from the magnetic field strength during plasma processing. The plasma processing apparatus characterized by further comprising a control unit for controlling the that field strength.
プロセス性能に悪影響を及ぼすことなく、また異物を発生させることなくプラズマ消火時のチャージングダメージの発生を抑制可能なプラズマ処理装置を提供することができる。 It is possible to provide a plasma processing apparatus capable of suppressing the occurrence of charging damage during plasma extinguishing without adversely affecting process performance and without generating foreign matter.
プラズマ処理装置において、過渡プラズマであるプラズマ消火時の際、ウェハ中心部のセルフバイアスとウェハ外周部のセルフバイアスの差を低減できるように、ウェハ載置電極に印加される高周波電圧に対する導電性リングに印加される高周波電圧の比率を制御する。これにより、チャージングダメージが低減できる。 In a plasma processing apparatus, when extinguishing plasma, which is transient plasma, a conductive ring against a high-frequency voltage applied to the wafer mounting electrode so that the difference between the self-bias at the center of the wafer and the self-bias at the outer periphery of the wafer can be reduced. The ratio of the high-frequency voltage applied to is controlled. Thereby, charging damage can be reduced.
以下実施例にて詳細に説明する。 Examples will be described in detail below.
以下、第1の実施例について図面を参照しつつ説明する。図1は本実施例に係るプラズマエッチング装置の概略図を示す。本エッチング装置は、真空に排気できるプラズマ処理室101内に、互いに対向して配置された上部アンテナ(電極)102と下部電極103を備え、下部電極103には、半導体製品基板(ウェハ)104を載置できる。また、下部電極の周辺に導電性リング105を備える。導電性リング105は図5に示すように下部電極103を取り巻くように配置されている。また、プラズマ生成のための100〜300MHzソース高周波電源106および、2〜5MHzの下部電極高周波電源107が設置されている。下部電極高周波電源107の電力は分配回路108により導電性リング部品105に分配され分配比を制御することができる。符号112は、ソース高周波電源106の出力および下部電極高周波電源107の出力の状況に応じて分配回路108を制御する制御部である。
The first embodiment will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view of a plasma etching apparatus according to this embodiment. The etching apparatus includes an upper antenna (electrode) 102 and a
また、プラズマ処理室にガスを供給するためのガス供給系109と、排気速度を調節する機能をもった排気系110、プラズマ分布を制御するための磁場発生用コイル111を備える。
Further, a
本プラズマエッチング装置を用いて、高アスペクト比の絶縁膜のホールをエッチングするプロセス処理を実施した。本プロセスのプラズマ処理時には、ガス供給系109からアルゴン、酸素、フロロカーボン系のガスを導入し、圧力を0.5Pa〜10Paに調整し、磁場発生用コイル111に2〜10Aの電流を印加し、ソース出力を400〜2000W、バイアス出力を3000W〜8000W、導電性リング部品105への電圧比率は0.6〜0.9で処理した。
Using this plasma etching apparatus, a process for etching holes in a high aspect ratio insulating film was performed. During the plasma treatment of this process, argon, oxygen, or fluorocarbon gas is introduced from the
プラズマ処理中の定常時のチャージングダメージの原因となるウェハ面内のセルフバイアスの差は、図示していない下部電極103の構造、プラズマ処理室内部品構造、プラズマ処理条件などでゼロに近づけた。 The difference in self-bias in the wafer surface that causes charging damage during steady processing during the plasma processing was brought close to zero due to the structure of the lower electrode 103 (not shown), the structure of the plasma processing chamber components, the plasma processing conditions, and the like.
図2を用いて本実施例に係るエッチング装置のプラズマ消火時のシーケンスを説明する。過渡プラズマであるプラズマ消火時(プラズマOFF時)とは、あるエッチングステップでのプラズマ処理が終了してプラズマをOFFにしながら、次のエッチングステップに移行する時のことである。また、このプラズマ消火時にはソース高周波電源と下部電極高周波電源を共にOFFにするが、各電源の特性上同時にOFFすることはできない(各スイッチを同時に切ったとしても、実際にOFFとなるタイミングがずれる)。このため、セルフバイアスのウェハ面内差によるチャージングダメージが発生する。 The sequence at the time of plasma extinguishing of the etching apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Plasma extinguishing (plasma OFF), which is a transient plasma, is when the plasma processing in a certain etching step is completed and the plasma is turned off and the process proceeds to the next etching step. In addition, both the source high-frequency power source and the lower electrode high-frequency power source are turned off when the plasma is extinguished, but they cannot be turned off at the same time due to the characteristics of the power sources. ). For this reason, charging damage occurs due to a self-bias difference in the wafer surface.
図2は上からソース高周波電源のソース出力、下部電極高周波電源のバイアス出力、導電性リング部品に分配された電圧分配比率、磁場発生コイルの電流、ウェハ外周でのセルフバイアスの絶対値からウェハ中心でのセルフバイアスの絶対値を引き算して示したウェハ中心部のセルフバイアスの絶対値とウェハ104外周部のセルフバイアスの絶対値との差の時間変化を示した。縦軸はエッチングプラズマ時の値によりそれぞれ規格化して表示した。グラフの横軸はエッチングプラズマが終わり、消化を開始した時点を0として示した。また、図2(a)、(b)、(c)は、それぞれ、(a)従来、(b)導電性リングの電圧の分配比をプラズマ消化時に変化させた場合、(c)導電性リングの電圧の分配比を変化させるとともに、磁場設定を変えた場合を示した。
2 shows the center of the wafer from the source output of the source high-frequency power source, the bias output of the lower electrode high-frequency power source, the voltage distribution ratio distributed to the conductive ring components, the current of the magnetic field generating coil, and the absolute value of the self-bias on the wafer periphery. The time change of the difference between the absolute value of the self-bias at the center of the wafer and the absolute value of the self-bias at the outer periphery of the
まず、プラズマの消化を始める前のプラズマ処理の定常時T1は、ウェハ104中心部のセルフバイアスとウェハ外周部のセルフバイアスとの差はほぼゼロであった。
First, at the steady time T1 of the plasma processing before starting the plasma digestion, the difference between the self bias at the center of the
本実施例のシーケンスでは、プラズマ消化時T2にソース出力に対する高周波バイアス出力の比率がプラズマ処理時T1より過渡プラズマ時T2の方が高くなり、従来のやり方では、図2(a)に示すようにウェハ中心部のセルフバイアスとウェハ外周部のセルフバイアスとの差が大きくなり、ダメージを引き起こすレベルL1になった。 In the sequence of this embodiment, the ratio of the high frequency bias output to the source output at the time T2 during plasma digestion is higher at the transient plasma time T2 than at the plasma processing time T1, and in the conventional method, as shown in FIG. The difference between the self-bias at the center of the wafer and the self-bias at the outer periphery of the wafer is increased to a level L1 that causes damage.
一方、過渡プラズマ中T2で導電性リングに印加される高周波電圧の比率を増加させた場合には、図2(b)に示すようにウェハ中心部のセルフバイアスの絶対値とウェハ外周部のセルフバイアスの絶対値との差の波形が負側にシフトし、前記の差の絶対値がより小さい範囲で変化するようになったため、チャージングダメージが低減した。なお、本実施例のようにプラズマ消火時にソース出力が高周波バイアス出力よりも先にOFF(電源スイッチのOFFではなく、実際の出力のOFF)した場合には、制御部112は導電性リングへの電圧比率がプラズマ処理時に比べて大きくなるように分配回路108を制御する。
On the other hand, when the ratio of the high frequency voltage applied to the conductive ring at T2 in the transient plasma is increased, the absolute value of the self-bias at the wafer center and the self at the wafer outer periphery as shown in FIG. Since the waveform of the difference from the absolute value of the bias shifted to the negative side and the absolute value of the difference changed in a smaller range, charging damage was reduced. When the source output is turned off before the high frequency bias output (the actual output is turned off, not the power switch is turned off) at the time of plasma extinguishing as in this embodiment, the
チャージングダメージを低減できたのは以下のメカニズムによる。高周波バイアス電力がプラズマ処理室の側壁をある程度アースとしているため、ウェハ外周部とプラズマ処理室の側壁との間のインピーダンスに対して、ウェハ中心部とウェハ外周部との間のインピーダンスが無視できない大きさである通常の場合には、高周波バイアス電力で生じるセルフバイアスのウェハ面内分布は、ウェハ中心部よりウェハ外周部のセルフバイアスの絶対値が大きくなる。 The charging mechanism can be reduced by the following mechanism. Since the high frequency bias power grounds the side wall of the plasma processing chamber to some extent, the impedance between the wafer central portion and the wafer outer peripheral portion cannot be ignored relative to the impedance between the wafer outer peripheral portion and the plasma processing chamber side wall. In the normal case, the self-bias distribution in the wafer plane caused by the high-frequency bias power has a larger absolute value of the self-bias at the wafer outer periphery than at the wafer center.
過渡プラズマ時に高周波バイアス電源出力比率が増加する時は、この影響で、ウェハ外周部のセルフバイアスの絶対値がプラズマ処理時よりウェハ中心部と比較して大きくなり易い。この時、前記導電性リングの高周波電圧比率を増加させ、シースを厚くすることで、導電性リングとプラズマ処理室の側壁間のインピーダンスを増加させることができ、ウェハ中心部に流入する電子電流とウェハ外周部に流入する電子電流がそれぞれ同じ割合で減少することで、ウェハ中心部のセルフバイアスとウェハ外周部のセルフバイアスとの差が低減されるため、チャージングダメージを低減できる。 When the high-frequency bias power supply output ratio increases during transient plasma, the absolute value of the self-bias at the outer periphery of the wafer tends to be larger than that at the center of the wafer than during plasma processing. At this time, by increasing the high-frequency voltage ratio of the conductive ring and increasing the thickness of the sheath, the impedance between the conductive ring and the side wall of the plasma processing chamber can be increased. By reducing the electron current flowing into the wafer outer peripheral portion at the same rate, the difference between the self bias at the wafer central portion and the self bias at the wafer outer peripheral portion is reduced, so that charging damage can be reduced.
また、導電性リングの電圧比率を増加させるとともに、コイル電流を減少させ、磁場を小さくなるように変更することにより図2(c)に示したように、さらにウェハ中心部のセルフバイアスとウェハ外周部のセルフバイアスとの差が小さくなり、チャージングダメージが低減した。コイル電流の制御も制御部112を用いて行なった。
Further, by increasing the voltage ratio of the conductive ring, decreasing the coil current, and changing the magnetic field to be smaller, as shown in FIG. The difference with the self-bias of the part was reduced, and the charging damage was reduced. Control of the coil current was also performed using the
チャージングダメージを低減できたのは、以下のメカニズムによる。過渡プラズマの際に磁場を弱くなるように制御することで、中心部のプラズマ密度が増加し、ウェハ中心部のセルフバイアスの絶対値が増加することにより、相対的にウェハ中心部とウェハ外周部のセルフバイアスの差が低減され、チャージングダメージを低減できる。 The charging mechanism can be reduced by the following mechanism. By controlling the magnetic field to become weaker during transient plasma, the plasma density at the center increases, and the absolute value of the self-bias at the wafer center increases, so that the wafer center and the wafer outer periphery are relatively The self-bias difference is reduced, and charging damage can be reduced.
本実施例によれば、プラズマ消火の際、ソース出力がバイアス出力よりも先にOFFする場合には、導電性リングの電圧比率をプラズマ処理のときに比べて大きくすることにより、プロセス性能に悪影響を及ぼすことなく、また異物を発生させることなくプラズマ消火時のチャージングダメージの発生を抑制可能なプラズマ処理装置を提供することができる。また、磁場発生コイル電流を遮断することにより、よりチャージングダメージの発生を抑制することができる。 According to this embodiment, when the plasma output is extinguished, if the source output is turned off before the bias output, the voltage ratio of the conductive ring is increased as compared with the plasma processing, thereby adversely affecting the process performance. Thus, it is possible to provide a plasma processing apparatus capable of suppressing the occurrence of charging damage during plasma extinguishing without causing foreign matter and without generating foreign matter. Moreover, generation | occurrence | production of charging damage can be suppressed more by interrupting | blocking a magnetic field generation | occurrence | production coil current.
図3を用いて第2の実施例について説明する。図の構成は図2と同様である。また、用いたプラズマ処理装置は実施例1と同様である。本実施例のシーケンスでは、先に高周波バイアス出力が低下するため、プラズマ消化時の過渡プラズマ中T2にソース出力に対する高周波バイアス出力の比率がプラズマ処理時T1より低くなり、従来のやり方の場合には、図3(a)に示すようにウェハ中心部のセルフバイアスの絶対値がウェハ外周部のセルフバイアスより大きくなったために、ウェハ中心部のセルフバイアスとウェハ外周部のセルフバイアスとの差が大きくなり、ダメージを引き起こすレベルL2になった。 A second embodiment will be described with reference to FIG. The configuration of the figure is the same as that of FIG. The plasma processing apparatus used is the same as that in the first embodiment. In the sequence of the present embodiment, since the high frequency bias output first decreases, the ratio of the high frequency bias output to the source output becomes lower than T1 during the plasma processing in T2 during the transient plasma during plasma digestion. As shown in FIG. 3A, the absolute value of the self-bias at the center of the wafer is larger than the self-bias at the periphery of the wafer, so that the difference between the self-bias at the center of the wafer and the self-bias at the periphery of the wafer is large. It became level L2 causing damage.
一方、過渡プラズマ中T2に導電性リング部品に印加される高周波電圧の比率を減少させた場合には、図3(b)に示すようにウェハ中心部のセルフバイアスの絶対値とウェハ外周部のセルフバイアスの絶対値との差の波形が正側にシフトし、ウェハ中心部のセルフバイアスの絶対値とウェハ外周部のセルフバイアスの絶対値との差の絶対値がより小さい範囲で変化するようになったため、チャージングダメージが低減した。 On the other hand, when the ratio of the high-frequency voltage applied to the conductive ring component during T2 in the transient plasma is decreased, the absolute value of the self-bias at the wafer center and the wafer outer periphery as shown in FIG. The waveform of the difference from the absolute value of the self-bias shifts to the positive side so that the absolute value of the difference between the absolute value of the self-bias at the wafer center and the absolute value of the self-bias at the wafer outer periphery changes within a smaller range. As a result, charging damage has been reduced.
なお、本実施例のようにプラズマ消火時に高周波バイアス出力がソース出力よりも先にOFF(電源スイッチのOFFではなく、実際の出力のOFF)した場合には、制御部112は導電性リングへの電圧比率がプラズマ処理時に比べて小さくなるように分配回路108を制御する。
If the high-frequency bias output is turned off before the source output during plasma extinction as in this embodiment (the actual output is turned off, not the power switch is turned off), the
チャージングダメージを低減できたのは以下のメカニズムによる。このようなソース電源出力比率増加時はプラズマ処理時に比べ、プラズマ密度分布がより中心で濃くなり、ウェハ中心部のセルフバイアスの絶対値がよりウェハ外周部のセルフバイアスの絶対値より大きくなり易い。この時に前記導電性リングの高周波電圧比率を減少させ、シースを薄くすることで、導電性リングとプラズマ処理室の側壁との間のインピーダンスを低下させ、ウェハ中心部に流入する電子電流とウェハ外周部に流入する電子電流をそれぞれ同じ割合で増加させることで、ウェハ中心部のセルフバイアスとウェハ外周部のセルフバイアスとの差を減少でき、チャージングダメージを低減できる。 The charging mechanism can be reduced by the following mechanism. When the source power source output ratio is increased, the plasma density distribution becomes deeper at the center than during plasma processing, and the absolute value of the self-bias at the center of the wafer tends to be larger than the absolute value of the self-bias at the outer periphery of the wafer. At this time, by reducing the high-frequency voltage ratio of the conductive ring and thinning the sheath, the impedance between the conductive ring and the side wall of the plasma processing chamber is lowered, and the electron current flowing into the wafer center and the wafer outer periphery By increasing the electron current flowing into the portion at the same rate, the difference between the self bias at the center of the wafer and the self bias at the outer periphery of the wafer can be reduced, and charging damage can be reduced.
また、導電性リングの高周波電圧比率を減少させるとともに、コイル電流を増加させ、磁場を強くすることにより図3(c)に示すようにさらにウェハ中心部のセルフバイアスとウェハ外周部のセルフバイアスとの差が小さくなり、チャージングダメージが低減した。コイル電流の制御も制御部112を用いて行なった。
Further, by reducing the high-frequency voltage ratio of the conductive ring, increasing the coil current, and strengthening the magnetic field, as shown in FIG. The difference in charging was reduced and charging damage was reduced. Control of the coil current was also performed using the
チャージングダメージを低減できたのは、過渡プラズマの際に磁場を強くなるように制御することでプラズマ分布を中心から外周に広げることで、ウェハ外周部のセルフバイアスの絶対値がウェハ中心部のセルフバイアス絶対値より相対的に大きくなり、ウェハ中心部のセルフバイアスとウェハ外周部のセルフバイアスとの差が低減されたことにより、チャージングダメージを低減できる。 The charging damage could be reduced by expanding the plasma distribution from the center to the outer periphery by controlling the magnetic field to be stronger during transient plasma, so that the absolute value of the self-bias at the outer periphery of the wafer is at the center of the wafer. Charging damage can be reduced because the difference between the self-bias at the center of the wafer and the self-bias at the outer periphery of the wafer is reduced relative to the absolute value of the self-bias.
本実施例によれば、プラズマ消火の際、バイアス出力がソース出力よりも先にOFFする場合には、導電性リングの電圧比率をプラズマ処理のときに比べて小さくすることにより、プロセス性能に悪影響を及ぼすことなく、また異物を発生させることなくプラズマ消火時のチャージングダメージの発生を抑制可能なプラズマ処理装置を提供することができる。また、磁場発生コイル電流をプロセス処理時よりも大きくすることにより、よりチャージングダメージの発生を抑制することができる。 According to the present embodiment, when the plasma output is extinguished, if the bias output is turned off before the source output, the voltage ratio of the conductive ring is made smaller than that in the plasma processing, thereby adversely affecting the process performance. Thus, it is possible to provide a plasma processing apparatus capable of suppressing the occurrence of charging damage during plasma extinguishing without causing foreign matter and without generating foreign matter. Further, by making the magnetic field generating coil current larger than that at the time of process processing, the generation of charging damage can be further suppressed.
第3の実施例について図4を用いて説明する。なお、実施例1や実施例2に記載され、本実施例に未記載の事項はそれらと同様である。 A third embodiment will be described with reference to FIG. The matters described in the first and second embodiments and not described in the present embodiment are the same as those described above.
図4は実施例3に係るプラズマエッチング装置の概略図を示す。本エッチング装置はウェハ載置電極の高周波バイアス電源107とは別に導電性リング105に印加する高周波バイアス電源401を設けたもので、両高周波バイアス電源107,401は位相制御器402で同位相に制御した。
FIG. 4 is a schematic view of a plasma etching apparatus according to the third embodiment. This etching apparatus is provided with a high-frequency
また、それぞれの高周波バイアス電圧をモニターし、導電性リング105の電圧をウェハ載置電極(下部電極)103の電圧に対して一定比率になるように制御部403により電源のパワーを制御した。磁場発生コイル111に流れる電流も制御部403で制御できる。本エッチング装置では、導電性リング105の高周波電圧比率を広い範囲で制御することが可能であった。
Further, each high-frequency bias voltage was monitored, and the power of the power source was controlled by the
本実施例においても図2(b)(c)や図3(b)(c)に示したようにチャージングダメージを抑制することができる。 Also in this embodiment, as shown in FIGS. 2B and 2C and FIGS. 3B and 3C, charging damage can be suppressed.
本実施例によれば、プロセス性能に悪影響を及ぼすことなく、また異物を発生させることなくプラズマ消火時のチャージングダメージの発生を抑制可能なプラズマ処理装置を提供することができる。 According to the present embodiment, it is possible to provide a plasma processing apparatus capable of suppressing the occurrence of charging damage during plasma extinguishing without adversely affecting process performance and without generating foreign matter.
101:プラズマ処理室、102:上部アンテナ、103:下部電極、104:半導体基板、105:導電性リング、106:ソース高周波電源、107:高周波バイアス電源、108:分配回路、109:ガス供給系、110:排気系、111:磁場発生用コイル、112:制御部、401:導電性リング用高周波バイアス電源、402:位相制御器、403:制御部。 101: Plasma processing chamber, 102: Upper antenna, 103: Lower electrode, 104: Semiconductor substrate, 105: Conductive ring, 106: Source high frequency power source, 107: High frequency bias power source, 108: Distribution circuit, 109: Gas supply system, 110: exhaust system, 111: magnetic field generating coil, 112: control unit, 401: high frequency bias power source for conductive ring, 402: phase controller, 403: control unit.
Claims (8)
過渡プラズマであるプラズマ消火時の際、ウェハ中心部のセルフバイアスとウェハ外周部のセルフバイアスの差を低減できるように、前記ウェハ載置電極に印加される高周波電圧に対する前記導電性リングに印加される高周波電圧の比率を制御する制御部を更に有することを特徴とするプラズマ処理装置。 A vacuum plasma processing chamber; means for supplying gas to the vacuum plasma processing chamber; a wafer mounting electrode on which a wafer is mounted and connected to a high frequency bias power supply; and a high frequency power is applied to the wafer mounting electrode. In a plasma processing apparatus, comprising: an upper electrode, a source power source that applies high-frequency power to the upper electrode as plasma generating means, and a conductive ring that is disposed at a peripheral portion of the wafer mounting electrode and to which a high-frequency voltage is applied ,
When extinguishing the plasma, which is a transient plasma, applied to the conductive ring against the high frequency voltage applied to the wafer mounting electrode so that the difference between the self bias at the wafer center and the self bias at the wafer outer periphery can be reduced. A plasma processing apparatus further comprising a control unit for controlling a ratio of the high-frequency voltage.
前記制御部は、プラズマ消化の際、前記ソース電源の出力が前記高周波バイアス電源の出力よりも先に低くなる場合において、前記比率をプラズマ処理時の電圧比率より増加させるように制御するものであることを特徴とするプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 1,
The control unit controls the ratio to be higher than the voltage ratio during plasma processing when the output of the source power source is lower than the output of the high frequency bias power source during plasma digestion. A plasma processing apparatus.
前記制御部は、前記プラズマ消化の際、前記高周波バイアス電源出力が前記ソース電源出力より先に低くなる場合において、前記比率をプラズマ処理時の電圧比率より減少させるように制御するものであることを特徴とするプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 1,
The control unit controls to reduce the ratio from the voltage ratio at the time of plasma processing when the high-frequency bias power output becomes lower than the source power output during the plasma digestion. A plasma processing apparatus.
過渡プラズマであるプラズマ消火の際、ウェハ中心部のセルフバイアスとウェハ外周部のセルフバイアスの差を低減できるように、前記ウェハ載置電極に印加される高周波電圧に対する前記導電性リングに印加される高周波電圧の比率を制御し、かつプラズマ処理時の磁場強度と異なる磁場強度に制御する制御部を更に有することを特徴とするプラズマ処理装置。 A vacuum plasma processing chamber; means for supplying gas to the vacuum plasma processing chamber; a wafer mounting electrode on which a wafer is mounted and connected to a high frequency bias power supply; and a high frequency power is applied to the wafer mounting electrode. The upper electrode, the magnetic field generating means for controlling the plasma distribution, the source power source for applying high frequency power as the plasma generating means to the upper electrode, and the high frequency voltage are applied to the periphery of the wafer mounting electrode. In a plasma processing apparatus having a conductive ring,
When extinguishing plasma, which is a transient plasma, applied to the conductive ring against a high frequency voltage applied to the wafer mounting electrode so as to reduce the difference between the self bias at the wafer center and the self bias at the wafer outer periphery. A plasma processing apparatus further comprising a control unit that controls the ratio of the high-frequency voltage and controls the magnetic field intensity to be different from the magnetic field intensity during the plasma processing.
前記磁場発生手段は磁場発生用コイルであり、
前記制御部は、プラズマ消火の際、前記ソース電源の出力が前記高周波バイアス電源の出力より先に低くなる場合において、前記磁場発生用コイルに流れる電流をプラズマ処理時よりも減少させるように制御するものであることを特徴とするプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 4, wherein
The magnetic field generating means is a magnetic field generating coil,
The control unit controls to reduce the current flowing through the magnetic field generating coil when plasma extinguishing, when the output of the source power source becomes lower than the output of the high frequency bias power source than during plasma processing. A plasma processing apparatus characterized by being a thing.
前記磁場発生手段は磁場発生用コイルであり、
前記制御部は、プラズマ消火の際、前記高周波バイアス電源の出力が前記ソース電源の出力より先に低くなる場合において、前記磁場発生用コイルに流れる電流をプラズマ処理時よりも増加させるように制御するものであることを特徴とするプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 4, wherein
The magnetic field generating means is a magnetic field generating coil,
The control unit controls to increase the current flowing through the magnetic field generating coil when plasma extinguishing, when the output of the high-frequency bias power source becomes lower than the output of the source power source than during plasma processing. A plasma processing apparatus characterized by being a thing.
前記比率の変更は、前記ウェハ載置電極に接続された高周波バイアス電源と、前記高周波バイアス電源の電圧を分配する分配回路と、を用いてなされるものであることを特徴とするプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 1,
The plasma processing apparatus is characterized in that the change of the ratio is performed using a high frequency bias power source connected to the wafer mounting electrode and a distribution circuit for distributing the voltage of the high frequency bias power source.
前記ウェハ載置電極に接続された高周波バイアス電源と、前記導電性リングに接続された高周波バイアス電源の位相を制御する位相制御器を有し、前記比率の変更は、それぞれの高周波バイアス電源の出力を制御するものであることを特徴とするプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 1.
A high-frequency bias power source connected to the wafer mounting electrode and a phase controller for controlling the phase of the high-frequency bias power source connected to the conductive ring; A plasma processing apparatus for controlling the temperature.
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