JP2012069921A - 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】このプラズマ処理装置は、第3高周波電源66より容量結合のプラズマ生成に適した高周波RFHを上部電極46(または下部電極12)に印加するとともに、プラズマから半導体ウエハWに入射するイオンのエネルギーを制御するために、第1および第2高周波電源36,38よりイオン引き込みに適した2種類の高周波RFL1(0.8MHz),RFL2(13MHz)をサセプタ12に重畳して印加する。プロセスの仕様、条件またはレシピに応じて制御部88が両高周波RFL1,RFL2のトータルパワーおよびパワー比を制御する。
【選択図】 図1
Description
[装置全体の構成]
[実施形態におけるRFバイアス機能]
α(f)=1/{(cfτi)p+1}1/p ・・・・(1)
ただし、c=0.3×2π、p=5、τi=3s(M/2eVs)、Mはイオンの質量数、sはイオンのシース通過時間、Vsはシース電圧である。
Vi(t)=α(f) VS(t) ・・・・(2)
IED(Ei)∝Σi(dVi/dti) ・・・・(3)
[プロセスに関する実施例]
ウエハ口径: 300mm
エッチングガス:C4F6O2=60/200/60sccm
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=60/60/20℃
高周波電力: プラズマ生成用高周波(60MHz)=1000W
イオン引き込み用高周波(13MHz/0.8MHz)=
4500/0W,4000/500W,3000/150
0W, 2000/2500W, 1000/3500W,
0/4500W (6通り)
直流電圧: VDC=−300V
エッチング時間: 2分
[実施形態におけるDCバイアス機能]
[他の実施形態または変形例]
16 サセプタ(下部電極)
36 第1高周波電源
38 第2高周波電源
48 上部電極
60 処理ガス供給源
76 排気装置
82 可変直流電源
88 制御部
Claims (21)
- 真空排気可能な処理容器内に配置された第1の電極上に被処理基板を載置する工程と、
前記処理容器内で処理ガスを励起してプラズマを生成する工程と、
前記プラズマから前記基板にイオンを引き込むために周波数の異なる第1および第2の高周波を前記第1の電極に重畳して印加する工程と、
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
を有し、
前記プラズマ処理において前記基板に引き込まれるイオンのエネルギーに依存する所定のプロセス特性を最適化するように、前記第1および第2の高周波のトータルパワーおよびパワー比を制御する、プラズマ処理方法。 - 前記基板に引き込まれるイオンのエネルギーに依存する複数のプロセス特性を同時に最適化するように、前記第1および第2の高周波のトータルパワーおよびパワー比を制御する、請求項1に記載のプラズマ処理方法。
- 前記基板に引き込まれるイオンのエネルギー分布の最小エネルギーおよび最大エネルギーを独立に制御する、請求項1または請求項2に記載のプラズマ処理方法。
- 前記基板に引き込まれるイオンのエネルギー分布において、最小エネルギーおよびその近辺のエネルギー領域が第1のプロセス特性を支配的に左右し、最大エネルギーおよびその近辺のエネルギー領域が第2のプロセス特性を支配的に左右する、請求項3に記載のプラズマ処理方法。
- 前記基板に引き込まれるイオンのエネルギー分布において、最小エネルギーおよびその近辺のエネルギー領域と最大エネルギーおよびその近辺のエネルギー領域に相対的に多くのイオンが分布し、中間のエネルギー領域に分布するイオンが相対的に少ない、請求項4に記載のプラズマ処理方法。
- 前記基板に引き込まれるイオンのエネルギー分布において、最小エネルギーから最大エネルギーまでの全領域にイオンがほぼ均一に分布する、請求項3に記載のプラズマ処理方法。
- 前記第1の高周波の周波数は100kHz〜6MHzの範囲内にあり、前記第2の高周波の周波数は6MHz〜40MHzの範囲内にある、請求項1〜6のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
- 前記基板に引き込まれるイオンのエネルギー分布の幅を調節するために、前記第1および第2の高周波のトータルパワーを調整する、請求項7に記載のプラズマ処理方法。
- 前記基板に引き込まれるイオンのエネルギー分布の幅を調節するために、前記第2の高周波のパワーに対する前記第1の高周波のパワーの比を調整する、請求項7または請求項8に記載のプラズマ処理方法。
- 前記基板に引き込まれるイオンの最小エネルギーを制御するために、前記第2の高周波のパワーを調整する、請求項7〜9のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
- 前記基板に引き込まれるイオンの最大エネルギーを制御するために、前記第1および第2の高周波のトータルパワーを調整する、請求項7〜10のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
- 前記処理容器内に前記第1の電極と所定の間隔を隔てて平行に向かい合う第2の電極が設けられ、前記処理ガスを放電させるための第3の高周波を前記第1の電極または前記第2の電極に印加する、請求項1〜11のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
- 前記第3の高周波の周波数は27MHz〜300MHzの範囲内にある、請求項12に記載のプラズマ処理方法。
- 前記第2の電極に負極性の直流電圧を印加し、前記第1および第2の高周波のトータルパワーおよびパワー比に応じて前記直流電圧の絶対値を制御する、請求項1〜13のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
- 前記第1および第2の高周波のトータルパワーおよびパワー比から前記基板に引き込まれるイオンのエネルギー総量を求め、前記エネルギー総量を多くするほど前記直流電圧の絶対値を大きくし、前記エネルギー総量を少なくするほど前記直流電圧の絶対値を小さくする、請求項14に記載のプラズマ処理方法。
- 被処理基板を出し入れ可能に収容する真空排気可能な処理容器と、
前記処理容器内に所望の処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理容器内で前記処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成部と、
前記処理容器内で前記基板を載置して保持する第1の電極と、
前記プラズマから前記第1の電極上の前記基板にイオンを引き込むために第1の周波数を有する第1の高周波を前記第1の電極に印加する第1の高周波給電部と、
前記プラズマから前記第1の電極上の前記基板にイオンを引き込むために前記第1の周波数よりも高い第2の周波数を有する第2の高周波を前記第1の電極に印加する第2の高周波給電部と、
前記プラズマから前記基板に引き込まれるイオンのエネルギーに依存する少なくとも1つのプロセス特性を最適化するように、前記第1および第2の高周波のトータルパワーおよびパワー比を制御する制御部と
を有するプラズマ処理装置。 - 前記第1の高周波の周波数は100kHz〜6MHzの範囲内であり、前記第2の高周波の周波数は6MHz〜40MHzの範囲内にある、請求項16に記載のプラズマ処理装置。
- 前記プラズマ生成部が、
前記処理容器内で前記第1の電極と所定の間隔を隔てて平行に向かい合う第2の電極と、
前記処理ガスを放電させるために前記第2の周波数よりも高い第3の周波数を有する第3の高周波を前記第1の電極または前記第2の電極に印加する第3の高周波給電部と
を有する、請求項16または請求項17に記載のプラズマ処理装置。 - 前記第3の高周波の周波数は27MHz〜300MHzの範囲内にある、請求項18に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第2の電極に負極性の直流電圧を印加するための可変直流電源と、
前記第1および第2の高周波のトータルパワーおよびパワー比に応じて前記直流電圧の絶対値を制御するDCバイアス制御部と
を有する請求項16〜19のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。 - 前記DCバイア制御部は、
前記第1および第2の高周波のトータルパワーおよびパワー比から前記基板に引き込まれるイオンのエネルギー総量を求める演算部と、
前記エネルギー総量を多くするほど前記直流電圧の絶対値を大きくし、前記エネルギー総量を少なくするほど前記直流電圧の絶対値を小さくするコントローラと
を有する、請求項19に記載のプラズマ処理装置。
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