JP2022018062A - 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】基板に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、処理容器と、処理容器内に設けられ、基板が載置される基板載置台と、基板載置台に含まれる接地された下部電極と、下部電極に対向して設けられた上部電極と、処理ガスを上部電極と下部電極との間に供給するガス供給部と、上部電極に高周波電力を印加して前記処理ガスのプラズマを生成する高周波電源と、高周波電源と上部電極の間に設けられ、上部電極に印加される高周波電圧のうち正電圧を抑制するように高周波電源の電圧波形を整形する電圧波形整形部とを備える。
【選択図】図1
Description
まず、基本的な実施形態である第1の実施形態について説明する。
図1は第1の実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す断面図である。
プラズマ処理装置100は、基板Wに対してプラズマ処理を行うものであり、容量結合プラズマ処理装置として構成されている。基板Wとしては、例えば半導体ウエハを挙げることができるが、これに限定されない。
まず、ゲートバルブを開にして搬送装置(図示せず)により基板Wを搬入出口を介して処理容器1内に搬入し、基板載置台2上に載置する。搬送装置を退避させた後、ゲートバルブを閉じる。
次に、第2の実施形態について説明する。
図13は、第2の実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す断面図である。
第2の実施形態に係るプラズマ処理装置101は、第1の実施形態に係るプラズマ処理装置100と同様、基本的な実施形態である。本実施形態のプラズマ処理装置101は、第1の実施形態の電圧波形整形部33の代わりに、構造が異なる電圧波形整形部331を設けた点のみがプラズマ処理装置100とは異なっている。したがって、図13中、図1と同じものには同じ符号を付して説明を省略する。
次に、第3の実施形態について説明する。
図15は、第3の実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す断面図である。
第3の実施形態に係るプラズマ処理装置102は、第1の実施形態の電圧波形整形部33の代わりに、上部電極に印加される電圧を調整する電圧調整部としてツェナーダイオード381を有する電圧波形整形部332を設けた点のみが第1の実施形態のプラズマ処理装置100とは異なっている。したがって、図15中、図1と同じものには同じ符号を付して説明を省略する。
次に、第4の実施形態について説明する。
図19は、第4の実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す断面図である。
第4の実施形態に係るプラズマ処理装置103は、電圧調整部として抵抗383を有する電圧波形整形部334を設けた点のみが第1の実施形態のプラズマ処理装置100とは異なっている。したがって、図19中、図1と同じものには同じ符号を付して説明を省略する。
次に、第5の実施形態について説明する。
図21は、第5の実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す断面図である。
第5の実施形態に係るプラズマ処理装置104は、電圧調整部として電源385を有する電圧波形整形部336を設けた点のみが第1の実施形態のプラズマ処理装置100とは異なっている。したがって、図21中、図1と同じものには同じ符号を付して説明を省略する。
次に、具体的な実施形態である第6の実施形態について説明する。
本実施形態では、第1の実施形態に示した基本的構造のプラズマ処理装置を成膜装置に適用した例を示す。
プラズマ処理装置105は、基板Wに対してプラズマCVDによりTi膜を成膜するプラズマCVD装置であり、容量結合プラズマ処理装置として構成されている。基板Wとしては、例えば半導体ウエハを挙げることができるが、これに限定されない。
高周波電力周波数:450kHz
高周波パワー:40W
圧力:2.0Torr
電極間ギャップ:13.5mm
基板載置台温度:450℃
ガス:TiCl4/Ar/H2=25/2400/1000sccm
次に、具体的な実施形態である第7の実施形態について説明する。
図27は、第7の実施形態に係るプラズマ処理装置を示す断面図である。
本実施形態のプラズマ処理装置105aは、高周波電源30の代わりに高周波パルス電源60を用いた点のみが図23の第6の実施形態に係るプラズマ処理装置105と異なっている。他は図23のプラズマ処理装置と同じ構成なので同じ符号を付して説明を省略する。
高周波電力周波数:450kHz
高周波パワー:100W
圧力:4.0Torr
電極間ギャップ:13.5mm
基板載置台温度:450℃
ガス:TiCl4/Ar/H2=25/2400/1000sccm
パルス周波数:10kHz
高周波電力周波数:450kHz
圧力:6.0Torr
電極間ギャップ:13.5mm
基板載置台温度:450℃
ガス:TiCl4/Ar/H2=25/2400/1000sccm
パルス周波数:10kHz
次に、具体的な実施形態である第8の実施形態について説明する。
本実施形態では、第1の実施形態に示した基本的構造のプラズマ処理装置をエッチング装置に適用した例を示す。
本実施形態に係るプラズマ処理装置106は、基板Wに存在する膜をエッチングするエッチング装置であり、容量結合プラズマ処理装置として構成されている。基板Wとしては、例えば半導体ウエハを挙げることができるが、これに限定されない。
基板:300mmSiウエハ
高周波電力周波数:450kHz
高周波パワー:300W
圧力:800mTorr
ガス:Ar/O2=1000/500sccm
電極間ギャップ:15mm
静電チャック温度:23℃~
フォーカスリング:Si(フローティング)
以上、実施形態について説明したが、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
2,216;基板載置台(下部電極)
10,120,234;シャワーヘッド(上部電極)
20,130,250;ガス供給部
30;高周波電源
33,331,332,333,334,335,336,337;電圧波形整形部
34;キャパシタ
35;ダイオード
36,361,362,363,364,365,366,367;接地回路
37;スイッチング素子
60;高周波パルス電源
100,101,102,103,104,105,105a,106;プラズマ処理装置
112;基板載置台
114;下部電極
381,381a、381b、381c;ツェナーダイオード
383;抵抗
384;可変抵抗
385;電源
386;可変電源
W;基板
Claims (18)
- 基板に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、
処理容器と、
前記処理容器内に設けられ、基板が載置される基板載置台と、
前記基板載置台に含まれる接地された下部電極と、
前記下部電極に対向して設けられた上部電極と、
処理ガスを前記上部電極と前記基板載置台との間に供給するガス供給部と、
前記上部電極に高周波電力を印加して前記処理ガスのプラズマを生成する高周波電源と、
前記高周波電源と前記上部電極の間に設けられ、上部電極に印加される高周波電圧のうち正電圧を抑制するように高周波電源の電圧波形を整形する電圧波形整形部と、
を備える、プラズマ処理装置。 - 前記電圧波形整形部は、前記高周波電源の給電ラインに設けられたキャパシタと、前記給電ラインの前記キャパシタの下流側から分岐しダイオードを介して接地される接地回路と、を有する、請求項1に記載のプラズマ処理装置。
- 前記電圧波形整形部は、前記高周波電源の給電ラインに設けられたキャパシタと、前記給電ラインの前記キャパシタの下流側から分岐し、前記上部電極に正電圧が印加された際に選択的に接地側へ電流を流すようにオン・オフするスイッチング素子を介して接地される接地回路と、を有する、請求項1に記載のプラズマ処理装置。
- 前記接地回路は、前記上部電極に印加される電圧を調整する電圧調整部をさらに有する、請求項2または請求項3に記載のプラズマ処理装置。
- 前記電圧調整部は、ツェナーダイオードを含む、請求項4に記載のプラズマ処理装置。
- 前記接地回路は、ツェナー電圧が異なる接地された複数の線路と、前記複数の線路のいずれかに切り替えるスイッチとを有する、請求項5に記載のプラズマ処理装置。
- 前記電圧調整部は抵抗を含む、請求項4に記載のプラズマ処理装置。
- 前記抵抗は可変抵抗である、請求項7に記載のプラズマ処理装置。
- 前記電圧調整部は電源を含む、請求項4に記載のプラズマ処理装置。
- 前記電源は可変電源である、請求項9に記載のプラズマ処理装置。
- 前記ガス供給部は前記基板に向けて前記処理ガスを吐出するシャワーヘッドを有し、前記シャワーヘッドは前記上部電極を含む、請求項1から請求項10のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
- 前記処理ガスは、TiCl4とH2とArとを含み、
前記プラズマ処理は、前記基板の表面にTi膜を成膜する処理である、請求項1から請求項11のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。 - 前記基板は、表面に結合エネルギーが相対的に小さい第1の材料部分と、相対的に結合エネルギーが大きい第2の材料部分とを有し、前記第1の材料部分に選択的にTi膜を成膜する、請求項12に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第1の材料部分は、SiまたはSiGeである、請求項13に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第2の材料部分は、SiNまたはSiO2である、請求項13または請求項14に記載のプラズマ処理装置。
- 前記高周波電源は、パルス状の高周波電力を供給する高周波パルス電源である、請求項12から請求項15のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
- 前記処理ガスは、ArとO2とを含み、
前記プラズマ処理は、前記基板の表面部分をプラズマエッチングするエッチング処理である、請求項1から請求項11のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。 - 請求項1から請求項17のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置を用いて基板にプラズマ処理を行うプラズマ処理方法であって、
前記基板載置台に基板を載置することと、
前記上部電極と前記基板載置台との間に処理ガスを供給することと、
前記高周波電源から高周波電力を前記上部電極に供給し、プラズマを生成することと、
前記プラズマにより前記基板にプラズマ処理を行うことと、
を有する、プラズマ処理方法。
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