JP2737377B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体の製造などに使用される、マイク
ロ波プラズマを利用したCVD（Chemical Vapor Depositi
on）による薄膜形成が可能なマイクロ波プラズマ処理装
置に関し、特に、RFバイアス電圧を処理基板に印加する
ものに関する。
ロ波プラズマを利用したCVD（Chemical Vapor Depositi
on）による薄膜形成が可能なマイクロ波プラズマ処理装
置に関し、特に、RFバイアス電圧を処理基板に印加する
ものに関する。
この種のマイクロ波プラズマ処理装置としてECR（Ele
ctron Cycrotron Resonance）プラズマを用いたプロセ
ス技術が注目されている。ECRプラズマとは、磁場とマ
イクロ波との共鳴効果を用いて電子を加速し、この電子
の運動エネルギーを用いてガスを電離してプラズマを発
生させる原理に基づくものである。マイクロ波に励振さ
れた電子は磁力線の周りを円運動し、その際、遠心力と
ローレンツ力とがバランスする条件をECR条件と呼んで
いる。遠心力をmrω2,ローレンツ力を−qrωＢで表す
と、これらがバランスする条件は、ω/B＝q/mである。
ここでωはマイクロ波の角周波数,Bは磁束密度,q/mは電
子の比電荷である。マイクロ波周波数は工業的に認めら
れている2.45GHzが一般に用いられ、その場合の共鳴磁
束密度は875ガウスである。
ctron Cycrotron Resonance）プラズマを用いたプロセ
ス技術が注目されている。ECRプラズマとは、磁場とマ
イクロ波との共鳴効果を用いて電子を加速し、この電子
の運動エネルギーを用いてガスを電離してプラズマを発
生させる原理に基づくものである。マイクロ波に励振さ
れた電子は磁力線の周りを円運動し、その際、遠心力と
ローレンツ力とがバランスする条件をECR条件と呼んで
いる。遠心力をmrω2,ローレンツ力を−qrωＢで表す
と、これらがバランスする条件は、ω/B＝q/mである。
ここでωはマイクロ波の角周波数,Bは磁束密度,q/mは電
子の比電荷である。マイクロ波周波数は工業的に認めら
れている2.45GHzが一般に用いられ、その場合の共鳴磁
束密度は875ガウスである。
ECR型のプラズマCVD,エッチング装置においては、プ
ラズマの高密度化をはかり、効率の良い薄膜形成または
エッチングを行うためには、プラズマ生成室に導入する
マイクロ波を、ピーク電力の大きいパルス状にして加え
る必要がある。さらに、CVDにおいて、表面保護膜の平
坦化，凹凸表面を有する下地への膜厚の均一な，いわゆ
るコンフォーマルな成膜，膜質の緻密な成膜等を実現
し、あるいは、エッチングにおいて、異方性の高い加工
を行うためには、被加工基板とプラズマとの間にRFバイ
アス電圧を印加することが行われる。なおRFとはRadio
Frequencyのことであり、この分野では高周波とも呼ば
れ、ほぼ50KHzないし数十MHzの範囲の周波数である。RF
バイアス電圧を印加した場合に表面保護膜の平坦化や、
凹凸表面を有する下地へのコンフォーマルな成膜や、膜
質の緻密な成膜等が可能になる理由は周知のように、被
処理基板にRFバイアス電圧を印加すると、基板表面に装
置内の接地部位に対して負電位が現れ、この負電位によ
る凹凸表面の電界分布により、プラズマ中のイオンによ
るエッチング作用を受けやすい凸部と受けにくい凹部と
で成膜速度に差を生じ（これにより表面保護膜が平坦に
形成される）、あるいは凸部側壁の電界により側壁への
成膜が効果的に行われ（これにより凹凸表面への成膜が
コンフォーマルに行われる）、また、電界によりイオン
が加速されて膜がイオン衝撃を受ける（これにより膜質
が緻密になる）ためである。
ラズマの高密度化をはかり、効率の良い薄膜形成または
エッチングを行うためには、プラズマ生成室に導入する
マイクロ波を、ピーク電力の大きいパルス状にして加え
る必要がある。さらに、CVDにおいて、表面保護膜の平
坦化，凹凸表面を有する下地への膜厚の均一な，いわゆ
るコンフォーマルな成膜，膜質の緻密な成膜等を実現
し、あるいは、エッチングにおいて、異方性の高い加工
を行うためには、被加工基板とプラズマとの間にRFバイ
アス電圧を印加することが行われる。なおRFとはRadio
Frequencyのことであり、この分野では高周波とも呼ば
れ、ほぼ50KHzないし数十MHzの範囲の周波数である。RF
バイアス電圧を印加した場合に表面保護膜の平坦化や、
凹凸表面を有する下地へのコンフォーマルな成膜や、膜
質の緻密な成膜等が可能になる理由は周知のように、被
処理基板にRFバイアス電圧を印加すると、基板表面に装
置内の接地部位に対して負電位が現れ、この負電位によ
る凹凸表面の電界分布により、プラズマ中のイオンによ
るエッチング作用を受けやすい凸部と受けにくい凹部と
で成膜速度に差を生じ（これにより表面保護膜が平坦に
形成される）、あるいは凸部側壁の電界により側壁への
成膜が効果的に行われ（これにより凹凸表面への成膜が
コンフォーマルに行われる）、また、電界によりイオン
が加速されて膜がイオン衝撃を受ける（これにより膜質
が緻密になる）ためである。
上記のようなECRプラズマCVD,エッチング装置とし
て、例えば第６図に示すものが知られている。この装置
の構成および動作の概要を以下に説明する。まず、プラ
ズマ生成室3,処理室９を図示しない排気手段により真空
排気しておき、ガス供給手段４から例えばO2ガスをプラ
ズマ生成室３に流したところへ、マイクロ波発生器17で
発生したパルス状のマイクロ波を、その伝達手段である
導波管１を介してプラズマ生成室３へ導入する。前記導
波管１とプラズマ生成室３との間には大気圧下にある導
波管１側と真空排気されたプラズマ生成室３とを気密に
隔離するための真空窓２を設けてある。プラズマ生成室
３の下部には中心に大口径の開口７を有する金属板が取
りつけられており、この金属板とプラズマ生成室３とで
半開放のマイクロ波共振器を構成している。この共振器
の外部には励磁用ソレノイド６が配置され、共振器内に
ECR条件を満たす磁場を生ぜしめて共振器内にプラズマ
を発生する。このプラズマが磁力線に沿って処理室９内
に押し出され、基板台10に向かう空間内にガス供給手段
12から例えばモノシランガス（SiH4）を供給して、この
ガスを前記プラズマにより活性化すると、活性種が、RF
発生器20によりRFバイアス電圧を印加された被加工試料
である基板11と反応して基板表面に薄膜が形成される。
なお基板11にRFバイアス電圧を印加するための配線は接
地電位のシールドで覆われている。
て、例えば第６図に示すものが知られている。この装置
の構成および動作の概要を以下に説明する。まず、プラ
ズマ生成室3,処理室９を図示しない排気手段により真空
排気しておき、ガス供給手段４から例えばO2ガスをプラ
ズマ生成室３に流したところへ、マイクロ波発生器17で
発生したパルス状のマイクロ波を、その伝達手段である
導波管１を介してプラズマ生成室３へ導入する。前記導
波管１とプラズマ生成室３との間には大気圧下にある導
波管１側と真空排気されたプラズマ生成室３とを気密に
隔離するための真空窓２を設けてある。プラズマ生成室
３の下部には中心に大口径の開口７を有する金属板が取
りつけられており、この金属板とプラズマ生成室３とで
半開放のマイクロ波共振器を構成している。この共振器
の外部には励磁用ソレノイド６が配置され、共振器内に
ECR条件を満たす磁場を生ぜしめて共振器内にプラズマ
を発生する。このプラズマが磁力線に沿って処理室９内
に押し出され、基板台10に向かう空間内にガス供給手段
12から例えばモノシランガス（SiH4）を供給して、この
ガスを前記プラズマにより活性化すると、活性種が、RF
発生器20によりRFバイアス電圧を印加された被加工試料
である基板11と反応して基板表面に薄膜が形成される。
なお基板11にRFバイアス電圧を印加するための配線は接
地電位のシールドで覆われている。
なおガス供給手段４からO2ガスの代わりにエッチング
用ガスを供給することにより、この装置は基板のエッチ
ング加工用にも使用可能となる。
用ガスを供給することにより、この装置は基板のエッチ
ング加工用にも使用可能となる。
従来この種のECRプラズマCVD,エッチング装置では、R
F発生器からみた場合、プラズマは負荷であり、この負
荷の存在により、基板のプラズマ側とRF発生器側とのイ
ンピーダンスの整合がとれ、基板上に適切な電圧を印加
することが可能になる。しかし、マイクロ波が発生して
おらず、従ってプラズマも発生していないときには無負
荷状態となり、基板上に高電圧が印加され、この高電圧
は約1kVになる場合もあり、基板表面で放電が起き、基
板表面にタレータが生じ破損する等の問題が生じる。こ
のため、従来の装置では、例えば特願昭63−275786号に
て開示したように、装置に同期パルス発生回路を設け、
この回路から出力される２つのパルス信号を、その一方
はマイクロ波発生器へ、他方はRF発生器へ入力して、マ
イクロ波パルスとRFバイアス電圧とを常に同期させて装
置本体内へ送り込むようにするか、あるいは、装置にRF
バイアス変調回路を設け、基板の表面電位が設定値を通
過したときに基板へのRFバイアス電圧印加を停止させる
ようにしている。
F発生器からみた場合、プラズマは負荷であり、この負
荷の存在により、基板のプラズマ側とRF発生器側とのイ
ンピーダンスの整合がとれ、基板上に適切な電圧を印加
することが可能になる。しかし、マイクロ波が発生して
おらず、従ってプラズマも発生していないときには無負
荷状態となり、基板上に高電圧が印加され、この高電圧
は約1kVになる場合もあり、基板表面で放電が起き、基
板表面にタレータが生じ破損する等の問題が生じる。こ
のため、従来の装置では、例えば特願昭63−275786号に
て開示したように、装置に同期パルス発生回路を設け、
この回路から出力される２つのパルス信号を、その一方
はマイクロ波発生器へ、他方はRF発生器へ入力して、マ
イクロ波パルスとRFバイアス電圧とを常に同期させて装
置本体内へ送り込むようにするか、あるいは、装置にRF
バイアス変調回路を設け、基板の表面電位が設定値を通
過したときに基板へのRFバイアス電圧印加を停止させる
ようにしている。
しかし、このような、異常電圧によるトラブル防止装
置は、RF発生器からみた、プラズマ負荷インピーダンス
の対マイクロ波パルス応答速度が速い場合には十分であ
るが、プラズマの種類によってはインピーダンスのパル
スON時の同期特性が悪いものやパルスOFF時の同期特性
が悪いもの，あるいはそのいずれもが悪いものが存在す
ることが発明者の実験によって明らかとなった。第５図
に示すように、その傾向はプラズマ点火直後およびマイ
クロ波OFFの直後に特に発生し、前者は印加電圧オーバ
シュート、後者はスパイク状異常電圧の発生となって現
れる。これらの異常電圧は、配線済のLSIを搭載した基
板の場合、アルミ配線にダメージをもたらすことが発明
者らの実験によって判明しており、従来装置ではこれら
異常電圧の発生が避けられない欠点を有していた。例え
ば第５図（ａ）に示す包絡線を持ったマイクロ波パルス
に同期してRFパルスを基板に印加するとプロセスガスの
種類によって、（ｂ），（ｃ），（ｄ）の形状の異常電
圧が発生する。これらの各異常電圧に対応するプラズマ
ガスの種類を第１表に示す。
置は、RF発生器からみた、プラズマ負荷インピーダンス
の対マイクロ波パルス応答速度が速い場合には十分であ
るが、プラズマの種類によってはインピーダンスのパル
スON時の同期特性が悪いものやパルスOFF時の同期特性
が悪いもの，あるいはそのいずれもが悪いものが存在す
ることが発明者の実験によって明らかとなった。第５図
に示すように、その傾向はプラズマ点火直後およびマイ
クロ波OFFの直後に特に発生し、前者は印加電圧オーバ
シュート、後者はスパイク状異常電圧の発生となって現
れる。これらの異常電圧は、配線済のLSIを搭載した基
板の場合、アルミ配線にダメージをもたらすことが発明
者らの実験によって判明しており、従来装置ではこれら
異常電圧の発生が避けられない欠点を有していた。例え
ば第５図（ａ）に示す包絡線を持ったマイクロ波パルス
に同期してRFパルスを基板に印加するとプロセスガスの
種類によって、（ｂ），（ｃ），（ｄ）の形状の異常電
圧が発生する。これらの各異常電圧に対応するプラズマ
ガスの種類を第１表に示す。
この発明の目的は、RFバイアス電圧をマイクロ波パル
スと同期させて印加する際に、基板に装置内接地部位に
対して異常電圧を発生することのないECRプラズマCVD,
エッチング装置を提供することである。
スと同期させて印加する際に、基板に装置内接地部位に
対して異常電圧を発生することのないECRプラズマCVD,
エッチング装置を提供することである。
上記の目的を達成するために、本発明によれば、パル
ス状のマイクロ波発生手段と、該マイクロ波の伝達手段
と、該マイクロ波伝達手段と結合されて前記マイクロ波
が導入されるとともに、ガス供給手段を介して供給され
たガスを前記マイクロ波との共鳴効果によりプラズマ化
して活性な原子，分子またはイオンを生ぜしめるための
磁力線を発生する励磁用ソレノイドを備え、かつ軸線が
該ソレノイドが生じる磁力線束の中心軸と一致する開口
を前記マイクロ波伝達手段と対向する側に有するプラズ
マ生成室と、該プラズマ生成室と前記開口を介して結合
され該開口から前記磁力線に沿って流出する前記活性な
原子，分子またはイオンにより表面にエッチングが施さ
れまたは薄膜が形成される基板が配される処理室と、該
基板にRFバイアス電圧を印加するためのRF発生手段と、
前記プラズマ生成室と処理室の排気を行う真空排気手段
とを備えたプラズマ処理装置において、前記RFバイアス
電圧を、発生時期が前記パルス状のマイクロ波と同期す
るパルスとして発生させるとともにこのRFパルスの立ち
上がり開始時刻をマイクロ波パルスの立ち上がり時刻と
同時刻とし、かつRFパルスの立ち下がり開始時刻をマイ
クロ波パルスの立ち下がり時刻より有意な時間早めるた
めの手段を備えることとする。
ス状のマイクロ波発生手段と、該マイクロ波の伝達手段
と、該マイクロ波伝達手段と結合されて前記マイクロ波
が導入されるとともに、ガス供給手段を介して供給され
たガスを前記マイクロ波との共鳴効果によりプラズマ化
して活性な原子，分子またはイオンを生ぜしめるための
磁力線を発生する励磁用ソレノイドを備え、かつ軸線が
該ソレノイドが生じる磁力線束の中心軸と一致する開口
を前記マイクロ波伝達手段と対向する側に有するプラズ
マ生成室と、該プラズマ生成室と前記開口を介して結合
され該開口から前記磁力線に沿って流出する前記活性な
原子，分子またはイオンにより表面にエッチングが施さ
れまたは薄膜が形成される基板が配される処理室と、該
基板にRFバイアス電圧を印加するためのRF発生手段と、
前記プラズマ生成室と処理室の排気を行う真空排気手段
とを備えたプラズマ処理装置において、前記RFバイアス
電圧を、発生時期が前記パルス状のマイクロ波と同期す
るパルスとして発生させるとともにこのRFパルスの立ち
上がり開始時刻をマイクロ波パルスの立ち上がり時刻と
同時刻とし、かつRFパルスの立ち下がり開始時刻をマイ
クロ波パルスの立ち下がり時刻より有意な時間早めるた
めの手段を備えることとする。
尚、本発明の基礎となる参考例における手段として
は、上記プラズマ処理装置において、RFバイアス電圧
を、発生時期がパルス状のマイクロ波と同期するパルス
として発生させるとともに、RFパルスの立ち上がり開
始時刻をマイクロ波パルスの立ち上がり時刻より有意な
時間遅らせる手段を備えた装置、RFパルスの立ち上が
り開始時刻をマイクロ波パルスの立ち上がり時刻より有
意な時間遅らせるとともにRFパルスの立ち下がり開始時
刻をマイクロ波パルスの立ち下がり時刻より有意な時間
早めるための手段を備えた装置、が挙げられる。
は、上記プラズマ処理装置において、RFバイアス電圧
を、発生時期がパルス状のマイクロ波と同期するパルス
として発生させるとともに、RFパルスの立ち上がり開
始時刻をマイクロ波パルスの立ち上がり時刻より有意な
時間遅らせる手段を備えた装置、RFパルスの立ち上が
り開始時刻をマイクロ波パルスの立ち上がり時刻より有
意な時間遅らせるとともにRFパルスの立ち下がり開始時
刻をマイクロ波パルスの立ち下がり時刻より有意な時間
早めるための手段を備えた装置、が挙げられる。
〔作用〕 マイクロ波プラズマは無極性プラズマであり、この中
にRFパワーが供給される電極（以下RF電極と記す）を置
き、チャンバ壁をアース電極として両電極間にRFパワー
を印加した場合、RF電極における電圧電流特性はラング
ミュアプローブの電圧電流特性に等しく第７図のごとく
なる。図において、横軸はRF電極の装置内接地部位に対
する電位を示し、縦軸はRF電極に流れる電流を示す。こ
こで、縦軸の正の値は電子電流がイオン電流より優勢で
あることを示し、負の値は電子電流よりイオン電流が優
勢であることを示す。
にRFパワーが供給される電極（以下RF電極と記す）を置
き、チャンバ壁をアース電極として両電極間にRFパワー
を印加した場合、RF電極における電圧電流特性はラング
ミュアプローブの電圧電流特性に等しく第７図のごとく
なる。図において、横軸はRF電極の装置内接地部位に対
する電位を示し、縦軸はRF電極に流れる電流を示す。こ
こで、縦軸の正の値は電子電流がイオン電流より優勢で
あることを示し、負の値は電子電流よりイオン電流が優
勢であることを示す。
よく知られているように、このようなプローブに交番
電界を印加した場合、プラズマ中の電子とイオンとの移
動度の差により、プローブには中心電位が負にバイアス
された交番電位が現れ、この電位はほぼ０とVpとの間を
往復し、この電位Vpと，電位Vpにおける電流Ipとの比が
RF発生器からみたプラズマ負荷インピーダンスの指標と
なる。電流Ipはイオン電流によって決定されるため次の
値をとると考えて差し支えない。
電界を印加した場合、プラズマ中の電子とイオンとの移
動度の差により、プローブには中心電位が負にバイアス
された交番電位が現れ、この電位はほぼ０とVpとの間を
往復し、この電位Vpと，電位Vpにおける電流Ipとの比が
RF発生器からみたプラズマ負荷インピーダンスの指標と
なる。電流Ipはイオン電流によって決定されるため次の
値をとると考えて差し支えない。
ここに、 e:電子１個のクーロン量 np:プラズマ密度 k:ボルツマン定数 Te:電子温度 ｅ′：自然対数の底 M:イオンの質量 これらの物理量のうちプラズマの点滅による時間的に
変化するのはnpとTeである。ゆえにパルス立ち上がり応
答性の悪いプラズマはプラズマが平衡状態に達するまで
の時間が長く、この時間内で大きい負荷インピーダンス
を示し、基板と装置内接地部位との間に大きい異常電圧
が発生する。また、パルス立ち下がり応答性の悪いプラ
ズマは、定常プラズマと比べて負荷インピーダンスが不
連続的に大きくなるアフターグローの存在する時間が長
く、かつRF周波数がマイクロ波の周波数と比べて著しく
低いためにRFパワーをマイクロ波と同時に遮断してもRF
バイアス電圧が零値に到達するまでの時間がマイクロ波
より大きく遅れるためにRFバイアス電圧がアフターグロ
ーにかかり、基板と装置内接地部位との間に大きい異常
電圧が発生する。そして、これらの異常電圧が発生する
時間区間である，マイクロ波パルス印加後にプラズマが
平衡状態に達するまでの時間や、アフターグローの存在
する時間は、いずれも原料ガスと電子との衝突断面積で
決まる特性であり、衝突断面積はガスの種類や電子温度
によって大きく異なるからパルス応答性がさまざまな様
相を呈するものと解釈される。
変化するのはnpとTeである。ゆえにパルス立ち上がり応
答性の悪いプラズマはプラズマが平衡状態に達するまで
の時間が長く、この時間内で大きい負荷インピーダンス
を示し、基板と装置内接地部位との間に大きい異常電圧
が発生する。また、パルス立ち下がり応答性の悪いプラ
ズマは、定常プラズマと比べて負荷インピーダンスが不
連続的に大きくなるアフターグローの存在する時間が長
く、かつRF周波数がマイクロ波の周波数と比べて著しく
低いためにRFパワーをマイクロ波と同時に遮断してもRF
バイアス電圧が零値に到達するまでの時間がマイクロ波
より大きく遅れるためにRFバイアス電圧がアフターグロ
ーにかかり、基板と装置内接地部位との間に大きい異常
電圧が発生する。そして、これらの異常電圧が発生する
時間区間である，マイクロ波パルス印加後にプラズマが
平衡状態に達するまでの時間や、アフターグローの存在
する時間は、いずれも原料ガスと電子との衝突断面積で
決まる特性であり、衝突断面積はガスの種類や電子温度
によって大きく異なるからパルス応答性がさまざまな様
相を呈するものと解釈される。
以上のような理由から、プラズマガスの種類に応じ、 （１）パルス立ち上がり応答性の悪いプラズマガスの場
合には、プラズマ処理装置を、マイクロ波パルスの立ち
上がり時刻より有意な時間遅らせてRFパルスを基板に印
加する手段を備えた装置とし、 （２）パルス立ち下がり応答性の悪いプラズマガスの場
合には、プラズマ処理装置を、マイクロ波パルスの立ち
下がり時刻より有意な時間早めてRFパルスを遮断する手
段を備えた装置とする。
合には、プラズマ処理装置を、マイクロ波パルスの立ち
上がり時刻より有意な時間遅らせてRFパルスを基板に印
加する手段を備えた装置とし、 （２）パルス立ち下がり応答性の悪いプラズマガスの場
合には、プラズマ処理装置を、マイクロ波パルスの立ち
下がり時刻より有意な時間早めてRFパルスを遮断する手
段を備えた装置とする。
ことにより、プラズマ処理装置を、基板と装置内接地部
位との間に異常電圧が発生しない装置とすることができ
る。
位との間に異常電圧が発生しない装置とすることができ
る。
第１図は本発明の実施例ならびに参考例を示すもので
あって、（ａ）はパルス的に発生させたマイクロ波の包
絡線を模擬的に示したもの、（ｂ）は本発明の基礎とな
る参考例であってRFパルスの立ち上がりのタイミングを
マイクロ波の立ち上がりより時間τ１だけ遅らせて立ち
上がり時の異常電圧の発生を抑えたときのRFの包絡線を
示したもの、（ｃ）は本発明の実施例であってRFパルス
の立ち下がりのタイミングをマイクロ波の立ち下がりよ
り時間τ２だけ早めて立ち下がり時の異常電圧の発生を
抑えたときのRFの包絡線を示したもの、（ｄ）は本発明
の基礎となる参考例であって（ｂ），（ｃ）の対策を併
用したものである。ここで、時間τ１は、マイクロ波パ
ルス印加後プラズマが平衡状態に達するまでの時間より
十分長い時間とし、時間τ２は、RFパルスを遮断する時
刻がマイクロ波パルスの遮断時刻より十分早めとなるよ
うに設定している。具体的なプラズマガスの種類と、そ
れぞれのプラズマガスにおける異常電圧防止対策の例と
を第２表に示す。
あって、（ａ）はパルス的に発生させたマイクロ波の包
絡線を模擬的に示したもの、（ｂ）は本発明の基礎とな
る参考例であってRFパルスの立ち上がりのタイミングを
マイクロ波の立ち上がりより時間τ１だけ遅らせて立ち
上がり時の異常電圧の発生を抑えたときのRFの包絡線を
示したもの、（ｃ）は本発明の実施例であってRFパルス
の立ち下がりのタイミングをマイクロ波の立ち下がりよ
り時間τ２だけ早めて立ち下がり時の異常電圧の発生を
抑えたときのRFの包絡線を示したもの、（ｄ）は本発明
の基礎となる参考例であって（ｂ），（ｃ）の対策を併
用したものである。ここで、時間τ１は、マイクロ波パ
ルス印加後プラズマが平衡状態に達するまでの時間より
十分長い時間とし、時間τ２は、RFパルスを遮断する時
刻がマイクロ波パルスの遮断時刻より十分早めとなるよ
うに設定している。具体的なプラズマガスの種類と、そ
れぞれのプラズマガスにおける異常電圧防止対策の例と
を第２表に示す。
このような対策を実施するための具体的な回路の例を
第２図に示す。マイクロ波源により発生した，幅がmsオ
ーダの矩形の包絡線を有するマイクロ波は導波管を通っ
てプラズマ生成室を構成する真空チャンバに導かれプラ
ズマ発生のために用いられるが、この包絡線の時間変化
を忠実にモニタする信号をマイクロ波源から取り出し、
これをパルス発生器に送信する。パルス発生器には可変
抵抗器VR1,VR2が取りつけられ、これらの抵抗値を調整
することにより、第４図に示すように、マイクロ波モニ
タ信号の立ち上がり時刻より時間τ１だけ遅れて立ち上
がり、τ３だけ遅れて立ち下がるパルスを発生する。こ
のパルス信号を、RF発生器が備えている，入力信号によ
りRF発生器の出力を操作する遠隔操作端子に入力してRF
発生器を駆動すれば希望のRFパルスを発生させることが
できる。なお、図において、マッチングボックスは、被
処理基板のプラズマ側とRF発生器側とのインピーダンス
を整合させるための回路を内蔵する箱体である。
第２図に示す。マイクロ波源により発生した，幅がmsオ
ーダの矩形の包絡線を有するマイクロ波は導波管を通っ
てプラズマ生成室を構成する真空チャンバに導かれプラ
ズマ発生のために用いられるが、この包絡線の時間変化
を忠実にモニタする信号をマイクロ波源から取り出し、
これをパルス発生器に送信する。パルス発生器には可変
抵抗器VR1,VR2が取りつけられ、これらの抵抗値を調整
することにより、第４図に示すように、マイクロ波モニ
タ信号の立ち上がり時刻より時間τ１だけ遅れて立ち上
がり、τ３だけ遅れて立ち下がるパルスを発生する。こ
のパルス信号を、RF発生器が備えている，入力信号によ
りRF発生器の出力を操作する遠隔操作端子に入力してRF
発生器を駆動すれば希望のRFパルスを発生させることが
できる。なお、図において、マッチングボックスは、被
処理基板のプラズマ側とRF発生器側とのインピーダンス
を整合させるための回路を内蔵する箱体である。
具体的な回路の別の例を第３図に示す。この例では可
変抵抗器を用いず、マイクロコンピュータのキーボード
からτ1,τ２を入力してτ３を算出し、τ1,τ３をデジ
タル化してD/Aコンバータに送信する。希望の精度のア
ナログ値に変換したτ1,τ３をパルス発生器に入力し、
希望のパルス信号を得る。その後は上の例と同じ経路で
希望のRFパルスが出力される。なお、このパルス発生器
として通常のCR発振型のものを用いる場合には、例え
ば、D/Aコンバータからの出力アナログ信号をCR発振器
のコンデンサにバイアスとして印加することにより、パ
ルス発生時点を規定の時点から前後させることができ
る。
変抵抗器を用いず、マイクロコンピュータのキーボード
からτ1,τ２を入力してτ３を算出し、τ1,τ３をデジ
タル化してD/Aコンバータに送信する。希望の精度のア
ナログ値に変換したτ1,τ３をパルス発生器に入力し、
希望のパルス信号を得る。その後は上の例と同じ経路で
希望のRFパルスが出力される。なお、このパルス発生器
として通常のCR発振型のものを用いる場合には、例え
ば、D/Aコンバータからの出力アナログ信号をCR発振器
のコンデンサにバイアスとして印加することにより、パ
ルス発生時点を規定の時点から前後させることができ
る。
以上に述べたように、本発明によれば、パルス状のマ
イクロ波発生手段と、該マイクロ波の伝達手段と、該マ
イクロ波伝達手段と結合されて前記マイクロ波が導入さ
れるとともに、ガス供給手段を介して供給されたガスを
前記マイクロ波との共鳴効果によりプラズマ化して活性
な原子，分子またはイオンを生ぜしめるための磁力線を
発生する励磁用ソレノイドを備え、かつ軸線が該ソレノ
イドが生じる磁力線束の中心軸と一致する開口を前記マ
イクロ波伝達手段と対向する側に有するプラズマ生成室
と、該プラズマ生成室と前記開口を介して結合され該開
口から前記磁力線に沿って流出する前記活性な原子，分
子またはイオンにより表面にエッチングが施されまたは
薄膜が形成される基板が配される処理室と、該基板にRF
バイアス電圧を印加するためのRF発生手段と、前記プラ
ズマ生成室と処理室の排気を行う真空排気手段とを備え
たプラズマ処理装置において、前記RFバイアス電圧を、
発生時期が前記パルス状のマイクロ波と同期するパルス
として発生させるとともにこのRFパルスの立ち上がり開
始時刻をマイクロ波パルスの立ち上がり時刻と同時刻と
し、かつRFパルスの立ち下がり開始時刻をマイクロ波パ
ルスの立ち下がり時刻より有意な時間早めるための手段
を備えた装置としたので、RFパルスは平衡状態のプラズ
マ期間中にのみ基板に印加され、基板と装置内接地部位
との間の異常電圧の発生が防止される。これにより、異
常電圧に基づく基板と接地部位との間の放電発生が防止
され、被処理基板のダメージを防止することができる。
イクロ波発生手段と、該マイクロ波の伝達手段と、該マ
イクロ波伝達手段と結合されて前記マイクロ波が導入さ
れるとともに、ガス供給手段を介して供給されたガスを
前記マイクロ波との共鳴効果によりプラズマ化して活性
な原子，分子またはイオンを生ぜしめるための磁力線を
発生する励磁用ソレノイドを備え、かつ軸線が該ソレノ
イドが生じる磁力線束の中心軸と一致する開口を前記マ
イクロ波伝達手段と対向する側に有するプラズマ生成室
と、該プラズマ生成室と前記開口を介して結合され該開
口から前記磁力線に沿って流出する前記活性な原子，分
子またはイオンにより表面にエッチングが施されまたは
薄膜が形成される基板が配される処理室と、該基板にRF
バイアス電圧を印加するためのRF発生手段と、前記プラ
ズマ生成室と処理室の排気を行う真空排気手段とを備え
たプラズマ処理装置において、前記RFバイアス電圧を、
発生時期が前記パルス状のマイクロ波と同期するパルス
として発生させるとともにこのRFパルスの立ち上がり開
始時刻をマイクロ波パルスの立ち上がり時刻と同時刻と
し、かつRFパルスの立ち下がり開始時刻をマイクロ波パ
ルスの立ち下がり時刻より有意な時間早めるための手段
を備えた装置としたので、RFパルスは平衡状態のプラズ
マ期間中にのみ基板に印加され、基板と装置内接地部位
との間の異常電圧の発生が防止される。これにより、異
常電圧に基づく基板と接地部位との間の放電発生が防止
され、被処理基板のダメージを防止することができる。
なお、RFバイアス電圧を平衡状態のプラズマ期間中に
のみ出力させるための制御はマイクロ波パルスの波形を
基準として行われるから、特に手動制御では困難な,RF
パルスの立ち下がり開始時刻をマイクロ波パルスの立ち
下がり時刻より一定時間早めるための高精度の制御も、
制御手段をマイクロコンピュータを用いて構成すること
により容易に可能となり、本発明における時間の制御を
高精度で行うことができる。これにより、異常電圧によ
る基板のダメージを確実に防止することができる。
のみ出力させるための制御はマイクロ波パルスの波形を
基準として行われるから、特に手動制御では困難な,RF
パルスの立ち下がり開始時刻をマイクロ波パルスの立ち
下がり時刻より一定時間早めるための高精度の制御も、
制御手段をマイクロコンピュータを用いて構成すること
により容易に可能となり、本発明における時間の制御を
高精度で行うことができる。これにより、異常電圧によ
る基板のダメージを確実に防止することができる。
第１図は本発明によるプラズマ処理装置において基板に
印加されるRFパルス波形の立ち上がり開始時刻および立
ち下がり開始時刻それぞれの、マイクロ波パルス波形の
立ち上がり時刻および立ち下がり時刻からのずらせ方の
実施例ならびに参考例を示す波形図であって、同図
（ａ）はマイクロ波パルスの波形図、同図（ｂ）は本発
明の基礎となる参考例であってパルス立ち上がり応答性
の悪いガスをプラズマ化対象ガスとした場合に基板に印
加されるRFパルスの波形図、同図（ｃ）は本発明の実施
例であってパルス立ち下がり応答性の悪いガスをプラズ
マ化対象ガスとした場合に基板に印加されるRFパルスの
波形図、同図（ｄ）は本発明の基礎となる参考例であっ
てパルス立ち上がり，立ち下がりともに応答性の悪いガ
スをプラズマ化対象ガスとした場合に基板に印加される
RFパルスの波形図、第２図および第３図はRFパルス波形
の立ち上がり，立ち下がり開始時刻それぞれの、マイク
ロ波パルス波形における立ち上がり，立ち下がり時刻か
らのずれを制御する制御手段の互いに異なる構成を示す
ブロック図、第４図は第２図および第３図に示す制御手
段におけるパルス発生器から出力される，所望のRFパル
ス発生のためのパルス信号波形をマイクロ波パルス波形
を示すモニタ信号波形と対比させて示す波形図、第５図
は従来のプラズマ処理装置においてプラズマ生成時に基
板に現れる対接地部位電圧波形の例を示す波形図であっ
て同図（ａ）はマイクロ波パルスの波形図、同図（ｂ）
はパルス立ち上がり応答性の悪いガスをプラズマ化対象
ガスとした場合に基板に現れる電圧の波形図、同図
（ｃ）はパルス立ち下がり応答性の悪いガスをプラズマ
化対象ガスとした場合に基板に現れる電圧の波形図、同
図（ｄ）はパルス立ち上がり，立ち下がりともに応答性
の悪いガスをプラズマ化対象ガスとした場合に基板に現
れる電圧の波形図、第６図は本発明が対象とするプラズ
マ処理装置例の基本構成を示す断面図、第７図はRFバイ
アス電圧を印加された基板の対接地部位電位と、プラズ
マから基板に流入する電流との関係からプラズマインピ
ーダンスを求める方法を示す線図である。 1:導波管（マイクロ波伝達手段）、3:プラズマ生成室、
4:ガス供給手段、6:励磁用ソレノイド、7:開口、9:処理
室、11:基板、17:マイクロ波発生器（マイクロ波発生手
段）、20:RF発生器（RF発生手段）。
印加されるRFパルス波形の立ち上がり開始時刻および立
ち下がり開始時刻それぞれの、マイクロ波パルス波形の
立ち上がり時刻および立ち下がり時刻からのずらせ方の
実施例ならびに参考例を示す波形図であって、同図
（ａ）はマイクロ波パルスの波形図、同図（ｂ）は本発
明の基礎となる参考例であってパルス立ち上がり応答性
の悪いガスをプラズマ化対象ガスとした場合に基板に印
加されるRFパルスの波形図、同図（ｃ）は本発明の実施
例であってパルス立ち下がり応答性の悪いガスをプラズ
マ化対象ガスとした場合に基板に印加されるRFパルスの
波形図、同図（ｄ）は本発明の基礎となる参考例であっ
てパルス立ち上がり，立ち下がりともに応答性の悪いガ
スをプラズマ化対象ガスとした場合に基板に印加される
RFパルスの波形図、第２図および第３図はRFパルス波形
の立ち上がり，立ち下がり開始時刻それぞれの、マイク
ロ波パルス波形における立ち上がり，立ち下がり時刻か
らのずれを制御する制御手段の互いに異なる構成を示す
ブロック図、第４図は第２図および第３図に示す制御手
段におけるパルス発生器から出力される，所望のRFパル
ス発生のためのパルス信号波形をマイクロ波パルス波形
を示すモニタ信号波形と対比させて示す波形図、第５図
は従来のプラズマ処理装置においてプラズマ生成時に基
板に現れる対接地部位電圧波形の例を示す波形図であっ
て同図（ａ）はマイクロ波パルスの波形図、同図（ｂ）
はパルス立ち上がり応答性の悪いガスをプラズマ化対象
ガスとした場合に基板に現れる電圧の波形図、同図
（ｃ）はパルス立ち下がり応答性の悪いガスをプラズマ
化対象ガスとした場合に基板に現れる電圧の波形図、同
図（ｄ）はパルス立ち上がり，立ち下がりともに応答性
の悪いガスをプラズマ化対象ガスとした場合に基板に現
れる電圧の波形図、第６図は本発明が対象とするプラズ
マ処理装置例の基本構成を示す断面図、第７図はRFバイ
アス電圧を印加された基板の対接地部位電位と、プラズ
マから基板に流入する電流との関係からプラズマインピ
ーダンスを求める方法を示す線図である。 1:導波管（マイクロ波伝達手段）、3:プラズマ生成室、
4:ガス供給手段、6:励磁用ソレノイド、7:開口、9:処理
室、11:基板、17:マイクロ波発生器（マイクロ波発生手
段）、20:RF発生器（RF発生手段）。
Claims (1)
- 【請求項１】パルス状のマイクロ波発生手段と、該マイ
クロ波の伝達手段と、該マイクロ波伝達手段と結合され
て前記マイクロ波が導入されるとともに、ガス供給手段
を介して供給されたガスを前記マイクロ波との共鳴効果
によりプラズマ化して活性な原子，分子またはイオンを
生ぜしめるための磁力線を発生する励磁用ソレノイドを
備え、かつ軸線が該ソレノイドが生じる磁力線束の中心
軸と一致する開口を前記マイクロ波伝達手段と対向する
側に有するプラズマ生成室と、該プラズマ生成室と前記
開口を介して結合され該開口から前記磁力線に沿って流
出する前記活性な原子，分子またはイオンにより表面に
エッチングが施されまたは薄膜が形成される基板が配さ
れる処理室と、該基板にRFバイアス電圧を印加するため
のRF発生手段と、前記プラズマ生成室と処理室の排気を
行う真空排気手段とを備えたプラズマ処理装置におい
て、前記RFバイアス電圧を、発生時期が前記パルス状の
マイクロ波と同期するパルスとして発生させるとともに
このRFパルスの立ち上がり開始時刻をマイクロ波パルス
の立ち上がり時刻と同時刻とし、かつRFパルスの立ち下
がり開始時刻をマイクロ波パルスの立ち下がり時刻より
有意な時間早めるための手段を備えることを特徴とする
プラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2228723A JP2737377B2 (ja) | 1990-06-25 | 1990-08-30 | プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2-166287 | 1990-06-25 | ||
| JP16628790 | 1990-06-25 | ||
| JP2228723A JP2737377B2 (ja) | 1990-06-25 | 1990-08-30 | プラズマ処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04174514A JPH04174514A (ja) | 1992-06-22 |
| JP2737377B2 true JP2737377B2 (ja) | 1998-04-08 |
Family
ID=26490722
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2228723A Expired - Lifetime JP2737377B2 (ja) | 1990-06-25 | 1990-08-30 | プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2737377B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101858047B1 (ko) | 2011-07-27 | 2018-05-18 | 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈 | 플라즈마 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2941572B2 (ja) * | 1992-08-11 | 1999-08-25 | 三菱電機株式会社 | プラズマエッチング装置及び半導体装置の製造方法 |
| JPH10150025A (ja) | 1996-11-20 | 1998-06-02 | Mitsubishi Electric Corp | プラズマ反応装置 |
| JPH10335314A (ja) * | 1997-06-05 | 1998-12-18 | Mitsubishi Electric Corp | プラズマ処理装置及び基板処理方法 |
| JP2011525682A (ja) * | 2008-05-14 | 2011-09-22 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Ｒｆ電力供給のための時間分解チューニングスキームを利用したパルス化プラズマ処理の方法及び装置 |
| JP5822795B2 (ja) | 2012-07-17 | 2015-11-24 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | プラズマ処理装置 |
| JP6260980B2 (ja) * | 2012-09-07 | 2018-01-17 | 国立大学法人名古屋大学 | 成膜装置、成膜方法および成膜プログラム |
| JP6043852B2 (ja) * | 2015-10-01 | 2016-12-14 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | プラズマ処理装置 |
| KR102225956B1 (ko) * | 2018-10-19 | 2021-03-12 | 세메스 주식회사 | 다이 본딩 장치, 기판 본딩 장치, 다이 본딩 방법 및 기판 본딩 방법 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2906239B2 (ja) * | 1988-11-07 | 1999-06-14 | 富士通株式会社 | プラズマ化学気相成長法 |
-
1990
- 1990-08-30 JP JP2228723A patent/JP2737377B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101858047B1 (ko) | 2011-07-27 | 2018-05-18 | 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈 | 플라즈마 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04174514A (ja) | 1992-06-22 |
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