JP2016076718A - プラズマ処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、連続放電によるプラズマの生成が困難になる領域にて、プラズマの生成を容易にするとともに前記容易に発生させられたプラズマにより被処理物をプラズマ処理するプラズマ処理方法において、オンとオフを繰り返すパルス放電により前記プラズマを容易に生成し、前記パルス放電を生成する高周波電力のオン期間の電力は、前記連続放電によるプラズマの生成が容易になる電力とし、前記パルス放電のデューティー比は
、前記高周波電力の一周期あたりの平均電力が前記連続放電によるプラズマの生成が困難になる領域の電力となるように制御されることを特徴とするプラズマ処理方法である。
【選択図】 図3
Description
[実施例1]
図1に示すマイクロ波ECRプラズマエッチング装置を用いて、表1に示す条件にてデューティー比とマイクロ波の時間平均出力によるプラズマの着火性について調べた。尚、表1のVppは、試料台103に印加される高周波電圧のピーク値からピーク値までの電圧差のことである。
[実施例2]
次に、実施例1において説明した本発明の他の実施例について説明する。
[実施例3]
本実施例のプラズマエッチング処理は、図1に示すマイクロ波ECRプラズマエッチング装置を用いた。次に、ポリシリコン膜302をエッチングする条件の例を表4に示す。本条件によりポリシリコン膜302を下地の酸化膜303に対して高選択比でエッチングできる。
[実施例4]
次に、プラズマ111のオンオフ変調により可能になるエッチング加工寸法(以後、「CD」と呼ぶ。)の制御方法に関する実施例を述べる。図5は、プラズマ111の発光強度あるいは発光強度の変化から求まるエッチング処理終了時間などを測定して、このモニタ値をもとに処理中のウエハ102あるいは次に処理するウエハ102のエッチング条件を変える仕組みが、図1に示すマイクロ波ECRプラズマエッチング装置に付加されたプラズマエッチング装置の概略図を示す。
がある。しかし、エッチングの反応生成物などがチャンバ101内に付着するなどして時間とともにプラズマ状態が変化してCDの変動が許容値内に収まらない場合がある。
。この際、プラズマ111を連続放電していると、CD差分がゼロになるように修正されたマイクロ波電力値が、表5に示すプラズマ111の不安定領域に入ってしまうことがあり、エッチングに支障をきたす。実施例3で述べたように、プラズマ111をオンオフ変調して、そのデューティー比を変えることによりマイクロ波電力を制御するとプラズマ111の不安定の課題を解消できる。
[実施例5]
次に、放電不安定を防止するために、本発明と併用するとより安定のマージンが広がる方法を図8により説明する。まず、プラズマ111の電位を安定させるために、直流電流が流れるアース面401をプラズマ111と接する部分に設けることが望ましい。
が低すぎると、電子の平均自由行程が長くなり、電離を生じる前に壁で消失する機会が増えてプラズマ111の不安定の原因となる。また、圧力が高すぎると、着火性が悪くなり不安定を生じやすい。
[実施例6]
図3に示すようにポリシリコンとシリコン酸化膜選択比は平均マイクロ波電力が大きい(800W以上)の領域でも増加する。この理由を説明するために図9にマイクロ波電力と、O(酸素)とBr(臭素)の発光強度比の関係を示す。図9からわかるように高マイクロ波側ではO(酸素)の発光強度、すなわちOラジカルの密度が上がる。このためシリコン酸化膜の削れが抑制され選択比が向上すると考えられる。
オンになる。このため、オンオフを繰り返すパルスマイクロ波では、電子密度の上昇が起こらない。
[実施例7]
次に、このモードジャンプ領域を自動的に回避する方法および装置に付いて述べる。モードジャンプは図9に示すように、およそマイクロ波電力900W以上の高電力領域で生じるが、ガスの圧力やガスの種類によりプラズマ111の密度は異なるので、モードジャンプが生じる電力もこれらの条件に依存して異なる。
102 ウエハ
103 試料台
104 マイクロ波透過窓
105 導波管
106 マグネトロン
107 ソレノイドコイル
108 静電吸着電源
109 高周波電源
110 ウエハ搬入口
111 プラズマ
112 パルスジェネレータ
113 制御部
201 光ファイバー
202 受光部
203 CD演算部
204 第二のデータベース
205 レシピ演算部
206 第一のデータベース
207 エッチング制御用PC
301 マスク
302 ポリシリコン膜
303 酸化膜
304 シリコン基板
401 アース面
402 角部分
500 モードジャンプ現象(CW時)
501 ダミーウエハ処理
502 ロット処理
503 クリーニング
504 マイクロ波電力自動スキャン測定
505 モードジャンプ電力識別
506 自動レシピ生成
Claims (5)
- 被処理体がプラズマ処理される処理室と、プラズマを生成するための高周波電力を供給する高周波電源と、前記処理室内に配置され前記被処理体が載置される試料台とを備えるプラズマ処理装置において、
連続放電の場合におけるプラズマの生成が困難となる高周波電力の範囲と連続放電の場合におけるプラズマの生成が容易となる高周波電力の範囲をそれぞれ予め求めるとともに前記予め求められた、連続放電の場合におけるプラズマの生成が困難となる高周波電力の範囲の高周波電力をオンとオフを繰り返すパルスにより変調させる制御部をさらに備え、
前記パルスのオン期間の高周波電力は、前記予め求められた、連続放電の場合におけるプラズマの生成が容易となる高周波電力の範囲の値にされ、
前記パルスのデューティー比は、前記パルスの一周期あたりの平均高周波電力が前記予め求められた、連続放電の場合におけるプラズマの生成が困難となる高周波電力の範囲の値となるような値にされていることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項1に記載のプラズマ処理装置において、
前記パルスのオフ期間が10ms以下にされていることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項1に記載のプラズマ処理装置において、
前記平均高周波電力が前記処理室の体積により除された値が0.011W/cm3以下にされていることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項1に記載のプラズマ処理装置において、
前記被処理体は、ポリシリコン膜とシリコン酸化膜を有し、
前記パルス変調されたプラズマは、臭化水素ガスと酸素ガスを用いて生成されることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項4に記載のプラズマ処理装置において、
前記酸素ガスの流量が1ml/min〜10ml/minとされていることを特徴とするプラズマ処理装置。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2021534544A (ja) * | 2018-08-30 | 2021-12-09 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理のための制御のシステム及び方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0697087A (ja) * | 1992-09-17 | 1994-04-08 | Hitachi Ltd | プラズマ処理装置 |
JP2000306894A (ja) * | 1999-04-23 | 2000-11-02 | Nec Corp | 基板のプラズマ処理方法 |
-
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- 2015-11-20 JP JP2015227226A patent/JP6019203B2/ja active Active
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JP2021534544A (ja) * | 2018-08-30 | 2021-12-09 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理のための制御のシステム及び方法 |
JP7369896B2 (ja) | 2018-08-30 | 2023-10-27 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理のための制御のシステム及び方法 |
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