JP2018160550A - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 - Google Patents

プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2018160550A
JP2018160550A JP2017056811A JP2017056811A JP2018160550A JP 2018160550 A JP2018160550 A JP 2018160550A JP 2017056811 A JP2017056811 A JP 2017056811A JP 2017056811 A JP2017056811 A JP 2017056811A JP 2018160550 A JP2018160550 A JP 2018160550A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
processing
line
supplied
transition step
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2017056811A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6869765B2 (ja
Inventor
雅敏 川上
Masatoshi Kawakami
雅敏 川上
基裕 田中
Motohiro Tanaka
基裕 田中
靖 園田
Yasushi Sonoda
靖 園田
浩平 佐藤
Kohei Sato
浩平 佐藤
安井　尚輝
Hisateru Yasui
尚輝 安井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi High Tech Corp
Original Assignee
Hitachi High Technologies Corp
Hitachi High Tech Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi High Technologies Corp, Hitachi High Tech Corp filed Critical Hitachi High Technologies Corp
Priority to JP2017056811A priority Critical patent/JP6869765B2/ja
Priority to CN201710816103.9A priority patent/CN108630513B/zh
Priority to KR1020170123200A priority patent/KR102073070B1/ko
Priority to US15/719,149 priority patent/US20180277402A1/en
Priority to TW106133314A priority patent/TWI672742B/zh
Publication of JP2018160550A publication Critical patent/JP2018160550A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6869765B2 publication Critical patent/JP6869765B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32366—Localised processing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H01J37/32449—Gas control, e.g. control of the gas flow
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32715—Workpiece holder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

【課題】処理の歩留まりを向上させたプラズマ処理装置またはプラズマ処理方法を提供する。【解決手段】真空容器内部に配置された処理室内に所定の流量の処理用ガスをガス供給ユニットを通して供給し、前記処理室内に配置された試料台上に載置されたウエハを、各々異なる条件で供給された前記処理用ガスを用いて処理室内にプラズマを形成する複数の処理ステップを含む工程で処理するプラズマ処理装置または方法であって、前記工程が、前記前後の２つの処理ステップの間において前記処理室内に希ガスが供給される移行ステップであって、前記希ガスがその圧力を前記前の処理ステップで用いられる前記処理用ガスの条件と等しくなるように調節されて供給される当該第１の移行ステップと、当該第１の移行ステップの後に前記希ガスがその圧力と流量とを前記後の処理ステップで用いられる前記処理用ガスの条件と等しくなるように調節されて供給される第２の移行ステップとを含む移行ステップを備えた。【選択図】 図１

Description

本発明は、真空容器内部の処理室内に配置された半導体ウエハ等の基板状の試料が処理室内に形成したプラズマにより処理されるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に係り、異なる組成を有した複数種類の処理用のガスを切り替えて処理室内に供給して形成したプラズマを用いて試料を処理するプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関する。
近年の半導体素子は微細化により、エッチングの精度はｎｍオーダーからÅオーダーへと移りつつある。当該Åオーダーでのエッチング処理の制御は重要な課題である。
一般にエッチング工程においてエッチングの制御性を向上させるためには、連続放電時のエッチングに寄与するステップ時間を短くすることによって、制御性の向上を図る必要がある。本来の連続放電時の課題としては再現性や機差が問題となっていた。
従来のプラズマ処理装置は、これらの連続放電時の課題である再現性や機差を抑制するために、異なるステップ間の放電継続におけるステップ移行時に異なるエッチングガスが混在することによる影響にたいして不活性ガスを用いた移行ステップを用いて抑制していた。このような従来技術としては、特開２００７−２８７９２４号公報（特許文献１）に記載されたものが知られていた。
本従来技術は、真空処理室内にプラズマを形成して行う複数の処理ステップを用いて当該処理室内に配置された試料を処理するものであって、各々で圧力や処理用ガスの種類等が条件が異なる処理ステップの間にプラズマの放電が継続可能な不活性ガス、例えばＡｒガスを供給する移行ステップを配置する技術が開示されている。さらに、本従来技術では移行ステップにおいては、当初真空処理室内の圧力を前の処理ステップのものに合わせた後、後の処理ステップの圧力に滑らかに変化させるものが開示されている
また、特開２００８−９１６５１号公報（特許文献２）に記載されたように、処理室へ供給される処理用ガスの供給用のガスラインに接続され分岐して処理室用の排気ポンプへ排気するガスラインとを備え、バルブの動作によりこれらのガスラインへの処理用ガスの通流を切り換えて処理室内への処理用ガスの供給を調節するものが知られていた。
特開２００７−２８７９２４号公報 特開２００８−９１６５１号公報
上記従来技術は、次の点について考慮が不十分であったため問題が生じていた。
すなわち、上記の特許文献１は、不活性ガスを用いる移行ステップの開始に際して、１つのマスフローコントローラーで前の処理ステップにおける圧力に合わせるように不活性ガスの流量を調節した後、当該マスフローコントローラーで流量変更を行い次のステップの圧力条件に合わせることを行っていた。その際に１つのマスフローコントローラーで流量変更を行うため、その流量変更とその後の配管内部の圧力制定時間に時間が必要となることから、移行ステップの短時間化が課題であった。
また、実プロセスステップにおいても、同流量、同ガス種のマスフローコントローラーを流量変更で使用する場合、切り替え時間が流量変更時間に律速されるという課題があった。加えて切り替えを行うためには、同流量、同ガス種のマスフローコントローラーを２つ用意することになり、それによる制作コストアップとそのマスフローコントローラーの実装スペースの確保が課題であった。
また、従来技術はガス流量やガス圧力を再現性よく高速かつスムーズにガスラインを処理室導入用のガスラインとドライポンプへ排気する為のガスラインを有し、それをバルブで切り換える処理用ガスの高速制御をおこなってきたが、これはガス供給ユニット内で、切り替えを行うため複数のガス種を使用する場合には、一度ドライポンプへ排気するためのガスラインでガスを混合した状態から処理室導入用のガスラインへ切り替えた際に、再度ガスを混合するため、その際に圧力変動が起こりその制定に時間がかかるという課題があった。
また、バルブ開閉時の応答性バラつき０．１ｓを抑えるために、先にドライポンプで排気する側のガスラインバルブしめる方法があるが、バルブの開閉速度はソレノイドバルブとバルブをつなぐ、エアチューブの長さと太さに依存し、実際の装置実装条件では長いもので、０．２ｓ近くかかるものもあるうえ、従来技術では、バルブ開閉時間装置システムの通信時間を考慮しておらず、その通信時間は０．１ｓ〜０．２ｓ程の指示遅れバラつきがあった。このため、その分のマージンを考慮すると０．５ｓ以上前にバルブを閉めなくてはならず、その際の集積ブロック内での圧力上昇が引き起こす圧力変動が課題となっていた。
また、０．５ｓ以上前にバルブ閉める場合、事前に次に流すガスのマスフローコントローラーの立上時間１ｓとそのガスラインの圧力制定時間に１ｓ程度必要となっていた。このため、切り替え前の２．５ｓ以上前にガスを流し始める必要があり、２ｓ以下の短時間切り替えを実現するための課題となっていた。
また、バルブの開閉時間の問題を解決するために、ソレノイドバルブを直接バルブに実装するタイプの高速切り替え用のバルブを用いれば、１５ｍｓ程度で切り替え可能であるが、ソレノイドバルブを直接バルブに実装する分のガス供給ユニット内の占有スペースが大きくなることに加え、それに伴うバルブ一つあたりのコスト上昇が課題となっていた。
また、従来技術においてはガス供給ユニットからのチャンバまでの処理室導入用ガスラインの配管内の流量が定常状態になるまでの応答性向上のために、その配管長を短くする必要があった。そのガス供給ユニット本体をチャンバに近づけることにより行ってきたが、装置の中でも比較的体積の大きいガス供給ユニット本体をチャンバに近づけるには空間的な制約が大きく、実装の為１ｍ程度の配管長が必要になるという課題があった。
また、従来技術としては処理用ガスの高速制御を行う際に、ガス切り替えで高速制御する処理用ガス流量とそれに付随するチャンバ圧力以外の制御パラメータの再現性および機差が問題となっていた。このような制御のパラメータとしては、プラズマ生成用のマイクロ波電力のマッチング、コイル電流、ウエハバイアスのマッチングがある。また、ステップ時間内には各制御パラメータの過渡応答時間があり、その部分は制御できないため再現性の悪化や機差を生む要因となる。
マイクロ波電力の整合時間は、従来技術では、最大で０．２ｓ、コイル電流の安定時間は最大で２ｓ、ウエハバイアスのマッチングは０．５ｓと考えられる。一方で、処理用ガスの高速制御によりステップ時間を短時間化するとその過渡応答時間の全体に占める割合が増大することになる。この過渡応答時間での処理が処理結果に及ぼす影響は調節が困難であり、結果として処理の歩留まりが低下してしまうという問題が生じていた。さらに、このような過渡応答の期間での処理の再現性が低く装置毎の差（機差）が大きくなるという問題があった。このような問題点について上記従来技術では考慮されていなかった。
本発明の目的は、処理の歩留まりを向上させたプラズマ処理装置またはプラズマ処理方法を提供することにある。
上記目的は、真空容器内部に配置された処理室内に所定の流量の処理用ガスをガス供給ユニットを通して供給し、前記処理室内に配置された試料台上に載置されたウエハを、各々異なる条件で供給された前記処理用ガスを用いて処理室内にプラズマを形成する複数の処理ステップを含む工程で処理するプラズマ処理装置または方法であって、前記工程が、前記前後の２つの処理ステップの間において前記処理室内に希ガスが供給される移行ステップであって、前記希ガスがその圧力を前記前の処理ステップで用いられる前記処理用ガスの条件と等しくなるように調節されて供給される当該第１の移行ステップと、当該第１の移行ステップの後に前記希ガスがその圧力と流量とを前記後の処理ステップで用いられる前記処理用ガスの条件と等しくなるように調節されて供給される第２の移行ステップとを含む移行ステップを備えたことにより達成される。
本発明によれば、短時間ステップ時における課題であるプロセス性能の再現性悪化や機差を低減することができ、短時間ステップを実現することが出来る。
本発明の実施例に係るプラズマ処理装置の構成の概略を示す模式的に示す縦断面図である。 図１に示す実施例が備えるマッチング回路の構成の概略を模式的に示すブロック図である。 図１に示す実施例が実施するエッチング処理の複数の工程の各々における条件の一部を示した表である。 図３に示す工程の動作の流れを示すグラフである。 図１の実施例に係るプラズマ処理装置が実施する処理ステップＡにおけるガスの流れを模式的に示す図である。 図１の実施例に係るプラズマ処理装置が実施する移行ステップ１におけるガスの流れを模式的に示す図である。 図１の実施例に係るプラズマ処理装置が実施する移行ステップ２におけるガスの流れを模式的に示す図である。 図１の実施例に係るプラズマ処理装置が実施する処理ステップＢにおけるガスの流れを模式的に示す図である。
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
以下の実施例においては、真空排気装置が接続され内部を減圧可能な誘電体窓と真空容器により密閉された処理室と、被処理材を載置可能な基板電極と、基板電極に対向して備えられたシャワープレートと、処理室内に処理用ガスを供給するガス供給ユニットと、該誘電体窓よりプラズマを発生するための電磁波を導入するための高周波導入手段と、該プラズマを発生するための磁場を形成する手段とを有するプラズマ処理装置において、ガス供給ユニットからシャワープレートを経由して減圧処理室へ処理用ガスを供給する第１のガス供給ライン上にガス供給ユニットとは別にガス切り替え機構を備えたプラズマ処理装置とこれによる処理工程が示される。
本実施例のガス切り替え機構は、２つの繋ぎガス導入ラインと粗引き排気ラインに接続された２つの捨てガスラインとそれを切り替える為の、９つのバルブと、チャンバ導入ラインと圧力測定する圧力計と、２つ捨てガスラインの圧力を測定する為の２つの圧力計とチャンバ導入ラインと捨てガスラインの圧力を同じに制御する２つの圧力制御器とによって、構築される。この機構を用いて、それぞれの条件が開始する以前に、捨てガスラインに事前にガスを流し、定常流れにしておきながら、捨てガスラインの圧力をチャンバ導入ガスラインの圧力と同じになるように調節することにより、変動なく滑らかに繋ぎかえることができる。
また、ガス切り替え機構をガス供給ユニット内とは別に備えることにより、ガス供給ユニット内のスペースに囚われることなく、ソレノイドバルブをバルブに実装した高速切り替え用のバルブを用いることができる。また、高速切り替え用のバルブを用いることにより、バルブの応答遅れを考慮して、開閉の切り替えタイミングをずらす必要がなく切り替えステップの短時間化が実現できる。
また、高速切り替え時に不活性ガスを用いた移行ステップおよび移行ステップ用の追加のマスフローコントローラーを用いて、必ずガス切り替えを行えることから、処理ステップで同ガス種同ガス流量を使用する場合においても、流量変更による対応をする必要がなくなり処理ステップの短時間化が実現でき、もしくはガス供給ユニット内に同ガス種、同流量のマスフローコントローラーを２つ備える必要がないので製品コストを安く抑えることができる。
加えて、ガス供給ユニット内は従来通りの動作となるので、ガス供給ユニット内のバルブを高価な高速切り替え用のバルブに置き換える必要がなくなり、またガス切り替え機構部のみ高速切り替え用バルブを用いればよいことから、製品コストを安く抑えることができる。
また、ガス供給ユニットの下流側にガス切り替えユニットも配置することにより、複数のガス種を使用する場合においても、複数のガスを混合した状態で定常流れにした後に、ガス切り替えを行うため、従来技術のようにガス切り替えの際に再度ガス混合する必要がなく、その際おこる処理用ガス配管内で発生する圧力変動を抑制できる。
実際の処理ステップの運用として、処理ステップＡと処理ステップＢの間に移行ステップを用いる。この移行ステップを前半と後半の２つに別けて、前半の移行ステップ１では前処理ステップ条件Ａのマイクロ波電力、コイル電流、処理室圧力を維持し、ウエハバイアス電力はＯＦＦにし、ガス流量を同流量相当のアルゴンもしくは不活性ガスに切り替える。次に、後半の移行ステップ２ではウエハバイアス電力をＯＦＦに維持しつつ、次処理ステップ条件Ｂのマイクロ波電力、コイル電量、処理圧力条件に切り替るとともに、処理ステップ条件Ｂでのガス同流量相当のＡｒもしくは不活性ガスに切り替える。マイクロ波電力、コイル電流、処理室圧力、ガス流量を移行ステップ内で切り替えることにより、マイクロ波電力のマッチング時間、コイル電流の制定時間、これらの過渡応答時間が与える再現性や機差への影響を低減することができる。また、ウエハバイアス用マッチング回路のマッチング値についてはＯＦＦの状態のときに次の処理ステップのマッチング値に事前にあわせておくことにより、過渡応答を抑制する。
従来技術の課題であるプロセス性能の再現性悪化や機差を低減することができ、短時間ステップを実現することが出来る。
以下、本発明の実施例を、図１を用いて説明する。図１は本発明の実施例に係るプラズマ処理装置を示す図であり、特に本実施例ではマイクロ波ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）エッチングを行うプラズマ処理装置である。
図１は、本発明の実施例に係るプラズマ処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。この図において、本発明の実施例に係るプラズマ処理装置は、基板状の処理対象の試料であるウエハ１１が載せられて保持される試料台１０が配置されプラズマが形成されてウエハ１１が処理される処理室４を内部に備えた真空容器１と、その下方に配置され処理室４内部を排気するターボ分子ポンプ２０を備えた排気装置部と、真空容器１外部で処理室４の上方及びその周囲を囲んで配置され処理室４内に供給されるプラズマ形成用の電界または磁界を発生するプラズマ形成部とを備えて、ウエハ１１をエッチング処理して半導体デバイスを製造する工程を行う半導体製造装置である。
本実施例のプラズマ処理装置の真空容器１は、円筒形またはこれと見なせる程度の近似した形状を有してその円筒形の側壁と、その上方に開閉可能に配置された蓋部材であって円板形状を有し電界または磁界を透過可能な誘電体により構成された誘電体窓３（例えば石英製）を備えている。誘電体窓３と側壁の上端部とは、これらの間にＯリング等のシール部材を挟んで接続され、誘電体窓３が接続された状態で真空容器１内部の処理室４内外が気密に封止されて保持され、真空容器１が誘電体窓３をその上部を構成する一部材として構成される。
誘電体窓３の下方には、この真空容器１内部の処理室４の天井面を構成して、処理室４内に上方から処理用のガスを供給するための貫通孔が複数個配置された円板形状を有した誘電体製（例えば石英、またはイットリア等のセラミクスを含む材料製）の板部材であるシャワープレート２が配置されている。シャワープレート２と誘電体窓３との間には、貫通孔から処理室４内に供給される処理用ガスが供給され拡散、分散して充満するバッファ用空間が配置されている。
このバッファ用の空間の内部はプラズマ処理装置に処理用ガスを供給するガス供給装置１６と連結され、当該ガス供給装置１６から供給されたエッチング処理用のガスが真空容器１に接続されたガス供給管を含むエッチングガスライン２２を介して内部を通流する。また、ガス供給ユニット１６からシャワープレート２を経由して減圧処理室へ処理用ガスを供給するエッチングガスライン２２とチャンバ導入ガスライン２５の間にガス切り替えユニット１００が備えられている。真空容器１の下方には可変コンダクタンスバルブ１８とターボ分子ポンプ２０とドライポンプ１９が配置され、真空容器１内の処理室４の底面に配置された真空排気口５を介し処理室４と連通されている。
プラズマを生成するための電力を処理室４に伝送するため、誘電体窓３の上方には電磁波を放射する高周波導入手段として導波管６（またはアンテナ）が配置されている。
導波管６は、その上下方向に延在した導波管６の円筒形の管状部分は上端部において水平方向に延在する断面矩形状の管状部分の一端部と連結されて向きが変えられ、さらに断面矩形状の管状部分の他端側には導波管６内へ伝送される電磁波を発振して形成するための電磁波発生用電源８が配置されている。この電磁波の周波数は特に限定されないが、本実施例では２．４５ＧＨｚのマイクロ波が用いられる。
処理室４の外周部であって誘電体窓３の上方及び真空容器１の円筒状部分の側壁の外周側には、磁場を形成する磁場発生コイル９が配置され、電磁波発生用電源８より発振されて導波管６及び、空洞共振器７、誘電体窓３、シャワープレート２を介して処理室４内に導入された電界は、直流電流が供給されて磁場発生コイル９により形成され処理室４内に導入された磁場との相互作用により、エッチングガスの粒子を励起して処理室４内のシャワープレート２の下方の空間にプラズマを生成する。また、本実施例では処理室４内の下部であってシャワープレート２の下方にはその下面に対向して配置された試料台１０が配置されている。
試料台１０は、本実施例では略円筒形状を有してその上面であって処理対象のウエハ１１が載せられる面には溶射によって形成された誘電体製の膜（図示省略）が配置されており、その誘電体の膜内部に配置された膜状の少なくとも１つの電極には高周波フィルター１４を介して直流電源１５が接続されて直流電力が供給可能に構成されている。さらに、試料台１０の内部には、円板形状の導体製の基材が配置されておりマッチング回路１２を介して高周波電源１３が接続されている。
なお、本実施例のプラズマ処理装置は、上記真空容器１、排気装置部、プラズマ形成部を構成する部分、ガス切り替えユニット１００、マッチング回路１２、高周波電源１３等の部分と信号の送受信を可能に接続された図示しない制御部を備えている。本実施例のプラズマ処理装置では、以下に説明するウエハ１１をエッチング処理する工程において、制御部内のハードディスクやＣＤ−ＲＯＭ、ＲＡＭまたはＲＯＭ等の記憶装置内に記憶されたソフトウエアが読み出されてこれに記載されたアルゴリズムに基いて半導体製のマイクロプロセッサ等の演算器の動作により算出された指令信号がこれらの各部分に送信されてこれらの動作が調節され、ウエハ１１のエッチング処理が実施される。制御部は、このような記憶装置、演算器と送受信のためのインターフェースとが通信可能に接続されたユニットであって、１つまたは複数のデバイスから構成されていても良い。
このようなプラズマ処理装置において、樹脂材を用いたマスク層を含む複数の膜層が積層された膜構造が上面に予め形成されたウエハ１１は、当該膜構造の処理対象の膜層が処理されていない未処理の状態で、処理室４内部に搬送されて、試料台１０上面上に保持され、当該処理室４内に形成されたプラズマが用いられて処理対象の膜層がエッチング処理される。より詳細には、未処理のウエハ１１は、図示されていない真空容器１の側壁に連結され減圧された搬送室の内部にロボットアーム等の搬送手段が配置された真空搬送容器の当該搬送室を搬送されて、真空容器１側壁に配置された貫通孔であるゲート内部を通して処理室４内に搬入される。
搬送手段上に保持された未処理のウエハ１１は、試料台１０内に配置された試料台１０上面上方に突出した複数のピン上端上に載せられて受け渡される。ロボットアーム等の搬送手段が処理室４から搬出して図示しないゲートバルブがゲートを気密に閉塞した状態で、ピンが試料台１０内部に降下して収納され試料台１０上面に受け渡されたウエハ１１は、直流電源１５から印加される直流電圧の静電気力で試料台１０上面上に吸着される。
次に、ガス供給ユニット１６から所定の処理用ガスであるエッチングガスが処理室４内に供給され、圧力計１７で処理室４内部の圧力を検出した結果がフィードバックされて可変コンダクタンスバルブ１８の動作が調節され処理室４内部が処理に適した圧力に調節される。この状態で、電界及び磁界が処理室４内に供給されて試料台１０及びシャワープレート２との間の処理室４内の空間に供給された処理用ガスの原子または分子が解離、電離されて処理室４内にプラズマが形成される。プラズマが形成された状態で、試料台１０には高周波電源１３から所定の周波数の高周波電力が印加されウエハ１１上方にバイアス電位が形成され、当該バイアス電位とプラズマの電位との間の電位差に応じてプラズマ中の荷電粒子がウエハ１１表面に誘引されてウエハ１１表面上の膜構造と衝突して処理対象の膜がエッチング処理される。
本実施例のエッチング処理では、処理の開始後の時間の経過に伴って、ウエハ１１上面上の膜構造の少なくとも１つの処理対象の膜層を異なる処理の条件でエッチング処理する複数の工程が切り替えられて実施される。さらに、本例では、時間の経過上の前後の２つの工程（処理ステップ）の各々の間に、前の工程での処理のものから後の工程での処理のものに処理の条件が変更される移行用の工程（移行ステップ）を少なくとも１つ有した処理の工程が実施される。
このような膜構造の処理が所定時間行われて処理の終点が検出されると、バイアス電位形成用の高周波電源からの高周波電力の試料台１０内部の円板形状の電極への供給は停止されて、エッチング処理が停止される。この後、静電気力による吸着が除電されて解除される。その後、試料台１０内部に収納された複数のピンが駆動されて上方に移動して、複数ピンの上端上に載せられたウエハ１１が試料台１０上面からその上方に遊離されて保持される。この状態で、ゲートバルブが動作し開放されたゲートを通して再度処理室４内に進入した搬送装置上面上方に処理済みのウエハ１１が受け渡され、搬送装置が処理室４外に退出してウエハ１１が外部に搬出され、ゲートが再閉塞される。
次に、本実施例のプラズマ処理装置に具備されたガス切り替え機構を有するガス切り替えユニット１００について説明する。
本実施例のガス切り替えユニット１００には、ガス供給ユニット１６と真空容器１との間を接続する第１のガス供給ラインであるエッチングガス供給ライン２２と、このエッチングガス供給ライン２２上に備えられた第１のバルブ１０１及び第１バルブ１０１とを備えている。さらに、エッチングガス供給ライン２２から分岐して処理室４の排気用のターボ分子ポンプ２０とその排気口からの流れの下流側に配置された粗引き用のドライポンプ１９入口との間を接続する排気ライン２１との間を接続して配置された第１の捨てガスライン２３と、第１のバルブ１０１及びガス供給ユニット１６の間のエッチングガス供給ライン２２と第１の捨てガスライン２３との間を接続する第１のバイパスライン１０４と、その第１のバイパスライン上に備えられた第２のバルブ１０２とを備えている。
更にまた、エッチングガス供給ライン２２から分岐して排気ライン２１との間を接続して配置された第２の捨てガスライン２４と、第１のバルブ１０１及びガス供給ユニット１６との間のエッチングガス供給ライン２２と第２の捨てガスライン２４との間を接続する第３のバイパスライン１０５と、第３のバイパスガスライン１０５上に備えられた第３のバルブ１０３とが配置されている。第１の捨てガスライン２３，第２の捨てガスライン２４は、エッチングガス供給ライン２２上を流れる処理用ガスをドライポンプ１９を通してプラズマ処理装置外部に排出するためのラインである。
また、ガス切り替えユニット１００は、移行ステップにおいて処理室４内にアルゴン等の希ガスあるいは不活性ガスを供給する第１移行ステップガス供給源１１７と、この第１移行ステップガス供給源１１７から供給される第１の移行ステップガスが内部を通流して第１移行ステップガス供給源１１７とエッチングガス供給ライン２２との間を接続する第２のガス供給ライン１１０と、第２のガス供給ライン１１０上に配置され第１の移行ステップガスの流量または速度を調節する第１の移行ステップガス用マスフローコントローラー１１６とを備えている。第２のガス供給ライン１１０は、第１のバルブ１０１とチャンバ導入ガスライン２５との間でエッチングガス供給ライン２２に接続されている。
さらに、第２のガス供給ライン１１０上に備えられた第４のバルブ１１１と、第２のガス供給ライン１１０から供給される第１の移行ステップ用ガスをドライポンプ１９へと排気するために、第２のガス供給ライン１１０と第１の捨てガスライン２３との間を接続する第３のバイパスライン１１４と、その第３のバイパスライン１１４上に備えられた第５のバルブ１１２とを備えている。更に、第１移行ステップガス供給源１１７から供給される第１の移行ステップガスをドライポンプ１９へと排気するために、第２のガス供給ライン１１０と第２の捨てガスライン２４との間を接続する第４のバイパスライン１１５と、その第４のバイパスガスライン１１５上に備えられた第６のバルブ１１３を備えている。
また、移行ステップにおいて処理室４内にアルゴン等の希ガスあるいは不活性ガスを供給する第２移行ステップガス供給源１２７と、この第２移行ステップガス供給源１２７から供給される第２の移行ステップガスが内部を通流して第２移行ステップガス供給源１２７とエッチングガス供給ライン２２との間を接続する第３のガス供給ライン１２０と、第３のガス供給ライン１２０上に配置され第２の移行ステップガスの流量または速度を調節する第２の移行ステップガス用マスフローコントローラー１２６とを備えている。第３のガス供給ライン１２０は、第１のバルブ１０１とチャンバ導入ガスライン２５との間でエッチングガス供給ライン２２に接続されている。
さらに、第３のガス供給ライン１２０上に備えられた第７のバルブ１２１と、第３のガス供給ライン１２０から供給される第２の移行ステップ用ガスをドライポンプ１９へと排気するために、第３のガス供給ライン１２０と第１の捨てガスライン２３との間を接続する第５のバイパスライン１２４と、その第５のバイパスライン１２４上に備えられた第８のバルブ１２２とを備えている。更に、第２移行ステップガス供給源１２７から供給される第２の移行ステップガスをドライポンプ１９へと排気するために、第３のガス供給ライン１２０と第２の捨てガスライン２４との間を接続する第６のバイパスライン１２５と、その第６のバイパスガスライン１２５上に備えられた第９のバルブ１２３を備えている。
また、ガス切り替えユニット１００には、上記のガスライン各々上に圧力計が配置されており、チャンバ導入ガスライン２５上にはチャンバ導入ガスライン用圧力計１０６が、第１の捨てガスライン２３には第１の捨てガスライン用圧力計１３１が、第２の捨てガスライン２４には第２の捨てガスライン用圧力計１４１が配置されている。
また、第１の捨てガスライン２３上に可変コンダクタンスバルブ１３２が、第２の捨てガスライン２４上には可変コンダクタンスバルブ１４２が各々配置されている。これらの可変コンダクタンスバルブ１３２，１４２各々は、第１の捨てガスライン用圧力計１３１、第２の捨てガスライン用圧力計１４１の各々が検出した値がチャンバ導入ガスライン用圧力計１０６が検出した値と同じ値になるように、そのバルブの開度によるラインを構成する配管内の流路断面積や流路の形状等のコンダクタンスを増減して、流量やその速度を調節する動作を行う。なお、第１の捨てガスライン２３、第二の捨てガスライン２４の各々に供給されたガスは、排気ライン２１を通してドライポンプ１９によりプラズマ処理装置外部に排出される。
次に、本実施例のプラズマ処理装置が備えるマッチング回路１２について図２を用いて説明する。図２は、図１に示す実施例が備えるマッチング回路の構成の概略を模式的に示すブロック図である。
この図のように、本例のマッチング回路１２は、高周波電源１３と試料台１０に内蔵された導体製の電極との間を接続する給電経路上に配置され、高周波電源１３に近い順に、インピーダンスコントローラー２６と、第１のマッチング用可変素子２７と、第２のマッチング用可変素子２８とが電気的に接続されて構成されている。また、マッチング回路１２は、インピーダンス外部指示器２９とスイッチを介して接続されている。
当該スイッチは、第１のマッチング用可変素子２７と第２のマッチング用可変素子２８との各々とインピーダンス外部指示器２９との間の電気的な接続を遮断、接続する。さらに、マッチング回路１２内にもインピーダンスコントローラー２６とインピーダンス外部指示器２９との間でこれらの電気的接続を遮断、接続するスイッチを備えている。
これらのスイッチによる切替えによって、インピーダンスコントローラー２６とインピーダンス外部指示器２９を切り替えることができる。インピーダンスコントローラー２６に接続している場合は、インピーダンスコントローラー２６がインピーダンスの偏差をモニタしながら、マッチング出来るように第１のマッチング用可変素子２７と第２のマッチング用可変素子２８を調節する。インピーダンス外部指示器２９に接続している場合は、インピーダンス外部指示器２９により任意の値になるように第１のマッチング用可変素子２７と第２のマッチング用可変素子２８を調節する。このスイッチによる切り替えは、高周波電源１３をＯＦＦした際に切り替えることができる。
次に、本実施例が実施するエッチング処理の工程について図３，４を用いて説明する。図３は、図１に示す実施例が実施するエッチング処理の複数の工程の各々における条件の一部を示した表である。図４は、図３に示す工程の動作の流れを示すグラフである。
上記のように、本実施例では、処理対象の少なくとも１つの膜層を処理する前後の２つの処理ステップの間に、これらのステップで異なる条件が前のものから後のものの値に変更される移行ステップを備えている。特に、この移行ステップは移行ステップ１、移行ステップ２の２つに分けられて前者から後者に引き続いて実施される。
移行ステップ１では、処理の条件のうち、電磁波発生用電源８から供給されるマイクロ波の電界を形成するための電力（マイクロ波電力）、磁場発生コイル９に供給される磁界を形成するための電流（磁場コイル電流）および処理室４内部の圧力（処理室圧力）は、その値が前の処理ステップである処理ステップＡにおける条件のものに維持される。すなわち、移行ステップ１において、試料台１０に供給されるバイアス形成用の電力（ウエハバイアス電力）は供給が停止され（ＯＦＦにされ）る。さらに、チャンバ導入ガスライン２５を通流するガスは、アルゴンガスもしくは不活性ガスに切り替えられ、その流量は処理ステップＡの処理用ガスと同じにされる。
次に行われる、移行ステップ２においては、処理の条件のうち、ウエハバイアス電力は停止された（ＯＦＦ）状態が維持され、マイクロ波電力、磁場コイル電流、処理室圧力の値の各々は処理ステップＢの処理の条件のものに変更される。さらに、チャンバ導入ガスライン２５を通流するアルゴンガスもしくは不活性ガスの流量は、処理ステップＢの処理用ガスと同じ値になるように変更される。
このように、移行ステップ１，２の間で、マイクロ波電力、磁場コイル電流、処理室圧力、処理室４に供給されるガスの流量等の処理の条件の値が当該移行ステップの前後の処理ステップの前の条件の設定から後のものに変更されることにより、マイクロ波電力の大きさが変更されてマッチングされるまでの時間、磁場コイル電流及び処理室圧力の値が変更されて安定するまでの時間が低減され、処理のスループットが向上する。さらには、上記設定値の変更の指令信号が受信されて変更が開始されてから実際の条件の値の変更が終了する、あるいはその値が変動の所定の許容範囲内の大きさになる、所謂過渡応答の時間における各条件の当該過渡応答のプロファイルの再現性が向上し、このような過渡応答の機差が低減され、処理の歩留まりが向上する。さらにまた、ウエハバイアス電力のマッチングについては、ウエハバイアス電力がＯＦＦの状態で維持されている移行ステップ２において第１のマッチング用可変素子２７と第２のマッチング用可変素子２８との各々を処理ステップＢにおける整合値を予め取得しておき当該整合値に処理ステップＢ開始前に合わせておくことにより、過渡応答の影響が抑制される。
次に、図３に示した各ステップにおけるガス切り替えユニット１００内部のガスの流れについて、図５乃至８を用いて説明する。これらの図では、不活性ガスとしてアルゴン（Ａｒ）が用いられ、第１の移行ステップガス用マスフローコントローラー１１６から供給されるアルゴンガスをアルゴンガス１（Ａｒ１）、第２の移行ステップガス用マスフローコントローラー１２６から供給されるアルゴンガスをアルゴンガス２（Ａｒ２）として示される。また、これらの図で示されるステップが実施されるウエハ１１のエッチング処理における第１の捨てガスライン２３を通過するガス流量、第２の捨てガスライン２４を通過するガス流量の値の変化は図３に、処理の動作の流れは図４に示される。
図５に、処理ステップＡのガス切り替えユニット１００内部のガス流れを示す。図５は、図１の実施例に係るプラズマ処理装置が実施する処理ステップＡにおけるガスの流れを模式的に示す図である。
本図において、処理ステップＡの開始に際し、図示しない制御部からの指令信号に基づいて、エッチングガス供給ライン２２上の第１のバルブ１０１が開かれ、ガス供給ユニット１６から当該ステップの条件Ａにおいて用いられる処理用ガスとしてのエッチングガスが、ガス供給ユニット１６内に配置されたマスフローコントローラーによって流量あるいは速度が条件Ａのものになるように調節されて、チャンバ導入ガスライン２５を介して処理室４に供給される。この際、チャンバ導入ガスライン用圧力計１０６がチャンバ導入ガスライン２５内の圧力を検知し、この検知結果が送信された制御部において圧力値が検出される。さらに、第１のバルブ１０１が開放される時刻と同時刻あるいは実質的にこれと見做せる程度に近似した時刻で、並行して第５のバルブ１１２が開かれて、第１の移行ステップガス用マスフローコントローラー１１６において当該条件Ａのエッチングガスと同流量にされたアルゴンガス１（Ａｒ１）が第２のガス供給ライン１１０と第３バイパスライン１１４とを介して第１の捨てガスライン２３に供給される。
また、第１のバルブ１０１の開放と実質的に同時刻で並行して第９のバルブ１２３が開かれ、第２の移行ステップガス用マスフローコントローラー１２６において処理ステップＢにおける処理の条件である条件Ｂのエッチングガスと同じ流量に調節されたアルゴンガス２（Ａｒ２）が第３のガス供給ライン１２０と第５バイパスラインとを介して、第２の捨てガスライン２４に供給される。アルゴンガス１の第１の捨てガスライン２３への供給の開始は、処理ステップＡの期間中であって当該アルゴンガス１の流量または速度とが条件Ａに等しくされるまでの時間が含むことが可能な時刻に開始され、処理ステップＡの期間中は捨て第１のガスライン２３におけるアルゴンガス１の流量または速度が条件Ａのものに維持される。アルゴンガス２の第１の捨てガスライン２４への供給の開始は、処理ステップＡまたは移行ステップ１の期間中であって当該アルゴンガス２の流量または速度とが条件Ｂのものに等しくされるまでの時間が含むことが可能な時刻に開始され、処理ステップＡ及び移行ステップ１の期間中は捨て第２のガスライン２４におけるアルゴンガス２の流量または速度が条件Ｂのものに維持される。
すなわち、上記のアルゴンガス２の通流とともに、第１の捨てガスライン用圧力計１３１により第１の捨てガスライン２３内の圧力が検知され、この検知の結果を示す信号が制御部に送信されて圧力が検出されて、検出結果に基いて制御部からの指令信号が可変コンダクタンスバルブ１３２に送信される。受信された指令信号に基づいた可変コンダクタンスバルブ１３２の動作より、第１の捨てガスライン２３内のガス圧力がチャンバ導入ガスライン用圧力計１０６で検知され検出されたものと同じ値になるように調節される。同様に、第２の捨てガスライン用圧力計１３２により第２の捨てガスライン２４内の圧力が検知され、制御部に送信されて圧力が検出され、制御部からの指令信号に基いて可変コンダクタンスバルブ１４２が駆動されることにより、第２の捨てガスライン２４内の圧力がチャンバ導入ガスライン用圧力計１０６のものと同じ値になるように調節される。
この状態で、処理ステップＡが実施され、図示しない終点判定器が検知した終点を示す信号が制御部に送信されて終点が判定され、処理ステップＡが停止される。さらに、制御部からの指令信号に基いて移行ステップ１が開始される。
図６に、移行ステップ１のガス切り替えユニット１００内部のガス流れを示す。図６は、図１の実施例に係るプラズマ処理装置が実施する移行ステップ１におけるガスの流れを模式的に示す図である。
移行ステップ１の開始に際して、制御部からの指令に基いて、エッチングガス供給ライン２２上の第１のバルブ１０１が閉塞され、第２のバルブ１０２が開放されて、条件Ａにされたガス供給ユニット１６からのエッチングガスが第１のバイパスライン１０４を介して第１の捨てガスライン２３に供給される。これと実質的に同時に並行して、第５のバルブ１１２が閉じられ、第４のバルブ１１１が開かれて、第１の移行ステップガス用マスフローコントローラー１１６により流量または速度が条件Ａのエッチングガスのものと同値または実質的にこれと見做せる同等の値となるように調節されたアルゴンガス１が第２のガス供給ライン１１０とこれに接続されたチャンバ導入ガスライン２５を通して処理室４に供給される。
このような状態が移行ステップ１の間維持されて、アルゴンガス１が第２のガス供給ライン１１０を通して処理室４に供給される。また、処理ステップ１の間において、第２の捨てガスラインの圧力計１４１の検知の結果が送信された制御部からの指令信号に基いて可変コンダクタンスバルブ１４２の動作が調節され、第二の捨てガスライン２４の圧力が、第１のガス供給ライン用圧力計１０６が検知し検出されたものと同値または同等になるように調節される。移行ステップ２が開始されて予め定められた期間が経過したことが制御部により検出または判定されると、当該制御部からの指令信号に基づいて移行ステップ１が停止され移行ステップ２が開始される。
図７に、移行ステップ２のガス切り替えユニット１００内部のガス流れを示す。図７は、図１の実施例に係るプラズマ処理装置が実施する移行ステップ２におけるガスの流れを模式的に示す図である。
本図において、移行ステップ２の開始に際して、制御部からの指令信号に基づいて、第４のバルブ１１１が閉塞され第６のバルブ１１３が開放されて、第１の移行ステップガス用マスフローコントローラー１１６を通して条件Ａのエッチングガスと同じ値になるように流量、速度が調節されたアルゴンガス１が第２のガス供給ライン１１０と第４バイパスライン１１５とを介して第２の捨てガスライン２４へ供給される。この際、制御部からの指令信号に基いて、可変コンダクタンスバルブ１４２の動作が調節され、第２の捨てガスライン２４内の圧力はチャンバ導入ガスライン用圧力計１０６の検知結果から検出されたチャンバ導入ガスライン２５のものと同値または実質的に同値になるように調節される。
また、上記と同時刻または実質的に同時に並行して、第９のバルブ１２３が閉塞され第７のバルブ１２１が開放されて、第２の移行ステップガス用マスフローコントローラー１２６により処理ステップＢにおける処理の条件である条件Ｂのエッチングガスの流量、速度と同値または実質的に同等になるようその流量、速度が調節されたアルゴンガス２（Ａｒ２）が第２のガス供給ライン１２０とこれに接続されたチャンバ導入ガスライン２５を介して処理室４に供給される。この際、第２の捨てガスライン２４内の圧力は、第２の捨てガスライン用圧力計１４１からの検知結果を示す信号から制御部で検出された結果に応じた制御部からの指令信号に基いて、可変コンダクタンスバルブ１４２の動作が調節され、チャンバ導入ガスライン２５内のものと同値または同等になるように調節される。
また、移行ステップ２の開始または終了までの間に、制御部からの指令に基いて、ガス供給ユニット１６から供給されるエッチングガスは、その流量あるいはその速度等の値は、条件Ａから条件Ｂのものとなるように調節され変更される。この際、ガス供給ユニット１６からのエッチングガスは、移行ステップ１と同じく第１の捨てガスライン２３に供給されている。さらに、図４に示すように、移行ステップ１において、処理ステップＡの条件の値にされていた処理室圧力、マイクロ波電力は、移行ステップ２の開始時刻から終了時刻の間の期間に、処理ステップＢのものに変更される。
図８に処理ステップＢのガス切り替えユニット１００内部のガス流れを示す。図８は、図１の実施例に係るプラズマ処理装置が実施する処理ステップＢにおけるガスの流れを模式的に示す図である。移行ステップ２が開始されて所定の時間が経過したことが制御部により検出あるいは判定されると、制御部からの指令信号がプラズマ処理装置の各部に発信されて移行ステップ２が停止されて処理ステップＢが開始される。
本図において、処理ステップＢの開始に際して、制御部からの指令信号に基いて、第１のガス供給ライン２２上の第２のバルブ１０２が閉じられ第１のバルブ１０１が開かれて、ガス供給ユニット１６から条件Ｂの流量、あるいは速度の値と同等のものに調節されたエッチングガスがチャンバ導入ガスライン２５を介して処理室４に供給される。また、これと同時刻または実質的に同時に並行して、第７のバルブ１２１が閉じられ第８のバルブ１２２が開かれて、第２の移行ステップガス用マスフローコントローラー１２６により処理ステップＢの次の処理ステップＣの処理の条件である条件Ｃにおいて用いられるエッチングガスの流量、速度と同値または実質的に同等の流量、速度になるように調節されたアルゴンガス２が第３のガス供給ライン１２０と第４バイパスライン１２４とを介して、第１の捨てガスライン２３へ供給される。
さらに、処理ステップＢの間において、アルゴンガス１が処理ステップＢのものと同値または同等になるように流量または速度が調節されて供給される第２の捨てガスライン２４内の圧力は、第２の捨てガスライン用圧力計１４１の検知結果を用いて検出された値に応じた制御部からの指令信号に基いて可変コンダクタンスバルブ１４２の動作が調節されて、チャンバ導入ガスライン用圧力計１０６と同じ値になるように調節される。また、マイクロ波電力、ウエハバイアス電力等の他の処理の条件は条件Ｂのものとなるように制御部からの指令信号に基づいて調節されて、処理室４内にプラズマが形成され処理ステップＢのエッチング処理が、終点判定器の検知結果から処理の終点への到達が制御部で検出されるまで実施される。
処理ステップＢの後に処理ステップＣ及びこれへの移行ステップがある場合には、上記と同等に、前の処理ステップと条件が同等となるように調節され希ガスが供給される移行ステップ１と後の処理ステップと条件が同等となるように調節され希ガスが導入される移行ステップ２を挟んで、必要な限り処理ステップが実施される。
上記の構成を備えたプラズマ処理装置によって、処理の条件を異ならせた複数の処理ステップが実施されるウエハ１１の処理において、処理の条件が変更されて安定するまでの時間が低減され、処理のスループットが向上する。さらには、上記変更の指令信号が受信されて変更が開始されてから実際の条件の値の変更が終了する、あるいはその値が変動の所定の許容範囲内の大きさになる、所謂過渡応答の時間における各条件の当該過渡応答のプロファイルの再現性が向上し、このような過渡応答の機差が低減され、処理の歩留まりが向上する。
なお、上記の実施例において、排気ライン２１内の圧力は、これに一方の端部が接続される第１、第２の捨てガスライン２３，２４内部の圧力、すなわちチャンバ導入ガスライン２５内の圧力と比べて著しく小さくされ、且つ排気の流量や速度は処理室４内の圧力を条件Ａ，Ｂに維持可能にされている。このため、第１、第二の捨てガスライン２３，２４からのガスが所定の流量、速度で流入されたとしても、これらのガスライン内部の圧力や流量、速度に大きな変動を生起することは抑制される。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、図６，７で説明した上記の移行ステップ１，２においては、処理室４内にアルゴンガス１及び２を用いてプラズマが形成され、ウエハバイアス電力は停止され、ウエハ１１の処理の進行が抑制されている。一方、移行ステップ１，２においてはプラズマが消火されて処理が停止されても良く、マイクロ波電力はその設定値のみが変更されて導波管６を通して処理室４内に導入されていなくても良い。
また、上記の実施例では、エッチングガス供給ライン２２、第２のガス供給ライン１１０及び第２のガス供給ライン１２０と、チャンバガス導入ライン２５、第１の捨てガスライン２３及び第２の捨てガスライン２４との間の各々には、２つのバイパスラインと３つのバルブとが配置され、各々が制御部からの指令信号に応じて、各ラインの開放と気密の閉塞とが行われて、チャンバガス導入ライン２５と各供給ラインとの連通と各供給ラインと各捨てガスラインとの連通が切り替えられる構成が備えられている。これらの３つのバルブをより少ない数のバルブ、例えば４方弁等が用いられていても良い。この場合、エッチングガス供給ライン２２、第２のガス供給ライン１１０及び第２のガス供給ライン１２０の少なくとも何れか１つは、このような弁に加えて各供給ラインとチャンバガス供給ライン２５との間に３つの供給ラインの各々のガス通流の開放と気密の閉塞とを行うバルブが備えられていても良い。
さらに、処理ステップＡと処理ステップＢとでは用いるエッチングガスは、用いられる物質の種類、組成が異なるものが用いられてもよく、同じ種類及び組成で流量または速度が異なる条件であっても、種類、組成の一方のみが異なるものであっても良い。また、用いる希ガスの種類は、移行ステップ１，２で異なるものであっても良い。上記した実施例は本発明を分りやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
１…真空容器
２…シャワープレート
３…誘電体窓
４…処理室
５…真空排気口
６…導波管
７…空洞共振器
８…電磁波発生用電源
９…磁場発生コイル
１０…試料台
１１…ウエハ
１２…マッチング回路
１３…高周波電源
１４…フィルター
１５…静電吸着用直流電源
１６…ガス供給ユニット
１７…圧力計
１８…可変コンダクタンスバルブ
１９…ドライポンプ
２０…ターボ分子ポンプ
２１…排気ライン
２２…エッチングガス供給ライン
２３…第１の捨てガスライン
２４…第２の捨てガスライン
２５…チャンバ導入ガスライン
２６…インピーダンスコントローラー
２７…第１のマッチング用可変素子
２８…第２のマッチング用可変素子
２９…インピーダンス外部指示器
１００…ガス切り替えユニット
１０１…第１のバルブ
１０２…第２のバルブ
１０３…第３のバルブ
１０４…第１のバイパスライン
１０５…第２のバイパスライン
１０６…チャンバ導入ガスライン用圧力計
１１０…第２のガス供給ライン
１１１…第４のバルブ
１１２…第５のバルブ
１１３…第６のバルブ
１１４…第３のバイパスライン
１１５…第４のバイパスライン
１１６…第１の移行ステップガス用マスフローコントローラー
１２０…第３のガス供給ライン
１２１…第７のバルブ
１２２…第８のバルブ
１２３…第９のバルブ
１２４…第５のバイパスライン
１２５…第６のバイパスライン
１２６…第２の移行ステップガス用マスフローコントローラー
１３１…第１の捨てガスライン用圧力計
１３２…可変コンダクタンスバルブ
１４１…第２の捨てガスライン用圧力計
１４２…可変コンダクタンスバルブ

Claims (7)

  1. 真空容器内部に配置された処理室と、この処理室内に所定の流量の処理用ガスを供給するガス供給ユニットと、前記処理室内に配置されその上面に処理対象のウエハが載置される試料台とを備え、各々異なる条件で供給された前記処理用ガスを用いて処理室内にプラズマを形成する複数の処理ステップを含む工程で前記ウエハを処理するプラズマ処理装置であって、
    前記工程が、前記前後の２つの処理ステップの間において前記処理室内に希ガスが供給される移行ステップであって、前記希ガスがその圧力を前記前の処理ステップで用いられる前記処理用ガスの条件と等しくなるように調節されて供給される当該第１の移行ステップと、当該第１の移行ステップの後に前記希ガスがその圧力と流量とを前記後の処理ステップで用いられる前記処理用ガスの条件と等しくなるように調節されて供給される第２の移行ステップとを含む移行ステップを備えたプラズマ処理装置。
  2. 請求項１に記載のプラズマ処理装置であって、
    前記ガス供給ユニットは、前記真空容器と連結されたガス導入ラインと、このガス導入ラインと連通された前記複数の処理ステップにおいて用いられる前記処理用ガスを供給する第１のガス供給ライン及び前記第１及び第２の移行ステップ各々で用いられる前記希ガスが供給される第２及び第３のガス用供給ラインと、第１、第２、第３のガス供給ラインの各々に接続され且つ排気ポンプと連通された第１及び第２の捨てガスラインと、これら第１、第２、第３のガス供給ラインと前記ガス導入ライン及び第１及び第２の捨てガスラインの各々との間の連通を開閉する少なくとも１つのバルブと、前記工程の２つの処理ステップとこれらの間の第１及び第２の移行ステップに応じて前記バルブを切り替える制御部とを備えたプラズマ処理装置。
  3. 請求項２に記載のプラズマ処理装置であって、
    前記制御部は、前記前の処理ステップの間に前記希ガスが前記第１の移行ステップにおいて用いられる条件で前記第１の捨てガスラインに供給され、前記第１の移行ステップの間に前記希ガスが前記２の移行ステップにおいて用いられる条件で前記第２の捨てガスラインに供給されるように前記バルブの動作を調節するプラズマ処理装置。
  4. 請求項１乃至３のいずれかに記載のプラズマ処理装置であって、
    前記第１、第２の捨てガスラインの各々の上に配置され内部を通流するガスの圧力を調節する第１及び第２の調節バルブを備えたプラズマ処理装置。
  5. 真空容器内部に配置された処理室内に所定の流量の処理用ガスをガス供給ユニットを通して供給して、前記処理室内に配置された試料台の上面に載置された処理対象のウエハを、各々異なる条件で供給された前記処理用ガスを用いて処理室内にプラズマを形成して処理する複数の処理ステップを含む工程により前記ウエハを処理するプラズマ処理方法であって、
    前記工程が、前記前後の２つの処理ステップの間において前記処理室内に希ガスが供給される移行ステップであって、前記希ガスがその圧力を前記前の処理ステップで用いられる前記処理用ガスの条件と等しくなるように調節されて供給される当該第１の移行ステップと、当該第１の移行ステップの後に前記希ガスがその圧力と流量とを前記後の処理ステップで用いられる前記処理用ガスの条件と等しくなるように調節されて供給される第２の移行ステップとを含む移行ステップを備えたプラズマ処理方法。
  6. 請求項５に記載のプラズマ処理方法であって、
    前記ガス供給ユニットは、前記真空容器と連結されたガス導入ラインと、このガス導入ラインと連通された前記複数の処理ステップにおいて用いられる前記処理用ガスを供給する第１のガス供給ライン及び前記第１及び第２の移行ステップ各々で用いられる前記希ガスが供給される第２及び第３のガス用供給ラインと、第１、第２、第３のガス供給ラインの各々に接続され且つ排気ポンプと連通された第１及び第２の捨てガスラインと、これら第１、第２、第３のガス供給ラインと前記ガス導入ライン及び第１及び第２の捨てガスラインの各々との間の連通を開閉する少なくとも１つのバルブとを備え、
    前記工程の２つの処理ステップとこれらの間の第１及び第２の移行ステップに応じて前記バルブが切り替えられて前記ウエハを処理するプラズマ処理方法。
  7. 請求項５または６に記載のプラズマ処理方法であって、
    前記前の処理ステップの間に前記希ガスが前記第１の移行ステップにおいて用いられる条件で前記第１の捨てガスラインに供給され、前記第１の移行ステップの間に前記希ガスが前記２の移行ステップにおいて用いられる条件で前記第２の捨てガスラインに供給されるようプラズマ処理方法。
JP2017056811A 2017-03-23 2017-03-23 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 Active JP6869765B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017056811A JP6869765B2 (ja) 2017-03-23 2017-03-23 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
CN201710816103.9A CN108630513B (zh) 2017-03-23 2017-09-11 等离子体处理装置以及等离子体处理方法
KR1020170123200A KR102073070B1 (ko) 2017-03-23 2017-09-25 플라스마 처리 장치 및 플라스마 처리 방법
US15/719,149 US20180277402A1 (en) 2017-03-23 2017-09-28 Plasma processing apparatus and plasma processing method
TW106133314A TWI672742B (zh) 2017-03-23 2017-09-28 電漿處理裝置及電漿處理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017056811A JP6869765B2 (ja) 2017-03-23 2017-03-23 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018160550A true JP2018160550A (ja) 2018-10-11
JP6869765B2 JP6869765B2 (ja) 2021-05-12

Family

ID=63581934

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017056811A Active JP6869765B2 (ja) 2017-03-23 2017-03-23 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20180277402A1 (ja)
JP (1) JP6869765B2 (ja)
KR (1) KR102073070B1 (ja)
CN (1) CN108630513B (ja)
TW (1) TWI672742B (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020008854A1 (ja) * 2018-07-02 2020-01-09 東京エレクトロン株式会社 ガス供給システム、プラズマ処理装置およびガス供給システムの制御方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10801109B2 (en) * 2018-08-29 2020-10-13 Lam Research Corporation Method and apparatus for providing station to station uniformity
KR20210095798A (ko) * 2020-01-23 2021-08-03 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 반응 챔버 압력을 안정화하기 위한 시스템 및 방법
US11244803B2 (en) * 2020-01-23 2022-02-08 Hitachi High-Tech Corporation Plasma processing apparatus and operating method of plasma processing apparatus
JP7116248B2 (ja) * 2020-04-03 2022-08-09 株式会社日立ハイテク プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001156045A (ja) * 1999-11-26 2001-06-08 Kawasaki Steel Corp 半導体装置の製造方法および製造装置
DE102004027044A1 (de) * 2004-06-02 2005-12-29 Mhm Harzbecher Medizintechnik Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Betrieb eines Patientenmonitors
JP4908045B2 (ja) * 2006-04-17 2012-04-04 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置
US7510976B2 (en) * 2006-04-21 2009-03-31 Applied Materials, Inc. Dielectric plasma etch process with in-situ amorphous carbon mask with improved critical dimension and etch selectivity
JP4928893B2 (ja) * 2006-10-03 2012-05-09 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマエッチング方法。
JP2008277666A (ja) * 2007-05-02 2008-11-13 Tokyo Electron Ltd バルブ開閉動作確認方法、ガス処理装置および記憶媒体
JP5465954B2 (ja) * 2008-09-29 2014-04-09 株式会社日立国際電気 基板処理装置及び判断プログラムを格納する記憶媒体及び基板処理装置の表示方法
JP4968861B2 (ja) * 2009-03-19 2012-07-04 東京エレクトロン株式会社 基板のエッチング方法及びシステム
JP2010283095A (ja) * 2009-06-04 2010-12-16 Hitachi Ltd 半導体装置の製造方法
JP5887201B2 (ja) * 2012-05-14 2016-03-16 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法、基板処理装置、基板処理プログラム、及び記憶媒体
US9129902B2 (en) * 2013-05-01 2015-09-08 Lam Research Corporation Continuous plasma ETCH process
CN103996621B (zh) * 2014-04-25 2017-08-29 京东方科技集团股份有限公司 干法刻蚀方法
JP6504770B2 (ja) * 2014-06-30 2019-04-24 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020008854A1 (ja) * 2018-07-02 2020-01-09 東京エレクトロン株式会社 ガス供給システム、プラズマ処理装置およびガス供給システムの制御方法
JP2020004931A (ja) * 2018-07-02 2020-01-09 東京エレクトロン株式会社 ガス供給システム、プラズマ処理装置およびガス供給システムの制御方法
US11217432B2 (en) 2018-07-02 2022-01-04 Tokyo Electron Limited Gas supply system, plasma processing apparatus, and control method for gas supply system
JP7296699B2 (ja) 2018-07-02 2023-06-23 東京エレクトロン株式会社 ガス供給システム、プラズマ処理装置およびガス供給システムの制御方法
US11694878B2 (en) 2018-07-02 2023-07-04 Tokyo Electron Limited Gas supply system, plasma processing apparatus, and control method for gas supply system

Also Published As

Publication number Publication date
CN108630513A (zh) 2018-10-09
JP6869765B2 (ja) 2021-05-12
TWI672742B (zh) 2019-09-21
KR20180108387A (ko) 2018-10-04
CN108630513B (zh) 2020-03-31
TW201843732A (zh) 2018-12-16
US20180277402A1 (en) 2018-09-27
KR102073070B1 (ko) 2020-02-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6869765B2 (ja) プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
KR101387067B1 (ko) 드라이 에칭 장치 및 드라이 에칭 방법
JP6499835B2 (ja) プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
JP6971805B2 (ja) プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP2006203210A (ja) 半導体プラズマ処理装置及び方法
KR20110018431A (ko) 플라즈마 처리장치
JPH10107012A (ja) プラズマ処理装置
JP6488150B2 (ja) プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
JP2010050046A (ja) プラズマ処理装置
JP2006165399A (ja) ガス供給装置，基板処理装置及び供給ガス設定方法
US9583314B2 (en) Plasma processing apparatus
JPWO2018061235A1 (ja) プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
JP2020004780A (ja) プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
JP7102252B2 (ja) プラズマ処理装置
JP5913817B2 (ja) プラズマ処理装置
JP2016136553A (ja) プラズマ処理装置
JP5813574B2 (ja) プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP2011054764A (ja) プラズマ処理装置及びその運転方法
WO2003079427A1 (fr) Procede de traitement par plasma
JPS6358833A (ja) ドライエツチング装置におけるエツチング圧力の制御方法
JP2016219578A (ja) プラズマ処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170324

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20170803

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20170804

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200305

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20201027

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20201030

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201211

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20201211

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210316

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210414

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6869765

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150