JP3008038B2 - 平行平板型プラズマ装置 - Google Patents
平行平板型プラズマ装置Info
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- JP3008038B2 JP3008038B2 JP3200198A JP20019891A JP3008038B2 JP 3008038 B2 JP3008038 B2 JP 3008038B2 JP 3200198 A JP3200198 A JP 3200198A JP 20019891 A JP20019891 A JP 20019891A JP 3008038 B2 JP3008038 B2 JP 3008038B2
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- Japan
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- power
- plasma
- upper electrode
- parallel plate
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- ing And Chemical Polishing (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は平行平板型プラズマ装
置、より詳細には上部電極、下部電極及びウェハクラン
プ等を備え、前記上部電極と前記下部電極との間に高周
波電源（以下ＲＦ電源と記す）が接続され、ウェハ上に
集積回路の微細パターンを形成する際等に使用される平
行平板型プラズマ装置に関する。
置、より詳細には上部電極、下部電極及びウェハクラン
プ等を備え、前記上部電極と前記下部電極との間に高周
波電源（以下ＲＦ電源と記す）が接続され、ウェハ上に
集積回路の微細パターンを形成する際等に使用される平
行平板型プラズマ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】大規模集積回路の製造においては、半導
体ウェハ上に微細なパターンを形成する必要があり、こ
のために主にドライエッチング装置が用いられている。
ドライエッチング装置としてこれまで種々の形式の装置
が提案されているが、集積度の高い大規模集積回路の製
造においては、微細パターンを再現性良く形成すること
のできる平行平板型プラズマエッチング装置が主流とな
ってきている。この種平行平板型プラズマエッチング装
置の概略を図１に示す。図中１０は反応室を示してお
り、この反応室１０の上部には上部電極１１が配設さ
れ、この上部電極１１に対向して反応室１０の下部に
は、下部電極１２が配設されている。下部電極１２の上
面にはウェハ１３が載置されており、下部電極１２の外
周にはフォーカスリング１４が配設され、さらにフォー
カスリング１４の外周には排気リング１５が配設され、
フォーカスリング１４と排気リング１５の間に排気路１
６が形成されている。上部電極１１の上方にはシールプ
レート１８が配設され、このシールプレート１８の中央
部にガス導入路１９が形成されており、ガス導入路１９
はガス供給源（図示せず）に接続されている。上部電極
１１の外周にはコンファインメントリング２１が当接し
て配設され、さらにコンファインメントリング２１の外
周にはアタッチメントリング２２が配設されており、ア
タッチメントリング２２にはウェハ１３を下部電極１２
に固定するためのクランプ板２３が取り付けられてい
る。上部電極１１と下部電極１２との間にはＲＦ電源２
５が接続されており、このＲＦ電源２５から上部電極１
１及び下部電極１２にＲＦ電力を印加することにより、
ガス導入路１９から供給された反応ガスがプラズマ化さ
れてウェハ１３にエッチング処理が施されるようになっ
ている。
体ウェハ上に微細なパターンを形成する必要があり、こ
のために主にドライエッチング装置が用いられている。
ドライエッチング装置としてこれまで種々の形式の装置
が提案されているが、集積度の高い大規模集積回路の製
造においては、微細パターンを再現性良く形成すること
のできる平行平板型プラズマエッチング装置が主流とな
ってきている。この種平行平板型プラズマエッチング装
置の概略を図１に示す。図中１０は反応室を示してお
り、この反応室１０の上部には上部電極１１が配設さ
れ、この上部電極１１に対向して反応室１０の下部に
は、下部電極１２が配設されている。下部電極１２の上
面にはウェハ１３が載置されており、下部電極１２の外
周にはフォーカスリング１４が配設され、さらにフォー
カスリング１４の外周には排気リング１５が配設され、
フォーカスリング１４と排気リング１５の間に排気路１
６が形成されている。上部電極１１の上方にはシールプ
レート１８が配設され、このシールプレート１８の中央
部にガス導入路１９が形成されており、ガス導入路１９
はガス供給源（図示せず）に接続されている。上部電極
１１の外周にはコンファインメントリング２１が当接し
て配設され、さらにコンファインメントリング２１の外
周にはアタッチメントリング２２が配設されており、ア
タッチメントリング２２にはウェハ１３を下部電極１２
に固定するためのクランプ板２３が取り付けられてい
る。上部電極１１と下部電極１２との間にはＲＦ電源２
５が接続されており、このＲＦ電源２５から上部電極１
１及び下部電極１２にＲＦ電力を印加することにより、
ガス導入路１９から供給された反応ガスがプラズマ化さ
れてウェハ１３にエッチング処理が施されるようになっ
ている。
【０００３】このエッチング処理を行なう際、ウェハ１
３の径が大きくなるにつれてプラズマのウェハ１３への
集中及びプラズマ安定領域の拡大が要求されるようにな
ってきており、またパターンの微細化につれて大口径の
ウェハ１３ではプラズマイオンの指向性がより求められ
てきている。このため反応室１０の低圧化が図られると
共にＲＦ電力の高出力化、上部電極１１と下部電極１２
との間隔の拡張が図られてきている。
３の径が大きくなるにつれてプラズマのウェハ１３への
集中及びプラズマ安定領域の拡大が要求されるようにな
ってきており、またパターンの微細化につれて大口径の
ウェハ１３ではプラズマイオンの指向性がより求められ
てきている。このため反応室１０の低圧化が図られると
共にＲＦ電力の高出力化、上部電極１１と下部電極１２
との間隔の拡張が図られてきている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の多用されていた
６インチウェハを８インチウェハに大口径化を図り、該
ウェハに０．５μｍ以下の微細加工を施し、しかも高ス
ループット化を図るためには、例えば上部電極１１と下
部電極１２との間隔を従来の０．８cmから１．０cm程度
とし、反応室１０内の圧力を従来の８００mTorr から３
００mTorr 以下とし、ＲＦパワーを１２００Ｗ以上とす
ることが要求される。しかしながら従来のＲＦ電源は、
その高調波含有率の合計が−２０ｄＢ程度であり、この
ようなＲＦ電源を用いた場合、上部電極１１と下部電極
１２との間隔を１．０cm程度とし、ＲＦパワーを１２０
０Ｗに設定すると、図２に示すように、安定したプラズ
マ状態を維持することができない。なお、図２は後述す
るように、ＲＦ電源の各高調波含有率におけるプラズマ
の安定領域を示す図であり、高調波含有率の合計が−２
０ｄＢの場合、電極間間隔は０．９cm以下、ＲＦパワー
は１４００Ｗ以下が安定領域であり、前述した電極間隔
１．０cm、ＲＦパワー１２００Ｗはこの範囲を逸脱して
いる。このため大口径ウェハを歩留り良く、精度良く、
しかも高スループットで処理することは困難であるとい
った課題があった。
６インチウェハを８インチウェハに大口径化を図り、該
ウェハに０．５μｍ以下の微細加工を施し、しかも高ス
ループット化を図るためには、例えば上部電極１１と下
部電極１２との間隔を従来の０．８cmから１．０cm程度
とし、反応室１０内の圧力を従来の８００mTorr から３
００mTorr 以下とし、ＲＦパワーを１２００Ｗ以上とす
ることが要求される。しかしながら従来のＲＦ電源は、
その高調波含有率の合計が−２０ｄＢ程度であり、この
ようなＲＦ電源を用いた場合、上部電極１１と下部電極
１２との間隔を１．０cm程度とし、ＲＦパワーを１２０
０Ｗに設定すると、図２に示すように、安定したプラズ
マ状態を維持することができない。なお、図２は後述す
るように、ＲＦ電源の各高調波含有率におけるプラズマ
の安定領域を示す図であり、高調波含有率の合計が−２
０ｄＢの場合、電極間間隔は０．９cm以下、ＲＦパワー
は１４００Ｗ以下が安定領域であり、前述した電極間隔
１．０cm、ＲＦパワー１２００Ｗはこの範囲を逸脱して
いる。このため大口径ウェハを歩留り良く、精度良く、
しかも高スループットで処理することは困難であるとい
った課題があった。
【０００５】本発明は上記課題に鑑み発明されたもので
あって、電極間間隔を広くし、反応室を低圧としても、
またＲＦパワーを高パワーとしても安定したプラズマを
立てることができ、大口径ウェハに微細加工を高スルー
プットで施すことができる平行平板型プラズマエッチン
グ装置を提供することを目的としている。
あって、電極間間隔を広くし、反応室を低圧としても、
またＲＦパワーを高パワーとしても安定したプラズマを
立てることができ、大口径ウェハに微細加工を高スルー
プットで施すことができる平行平板型プラズマエッチン
グ装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る平行平板型プラズマ装置は、互いに対向
して配置された上部電極及び下部電極を備え、前記上部
電極と前記下部電極との間に高周波電源が接続された平
行平板型プラズマ装置において、前記上部電極及び下部
電極間の間隔が０．９cmを超える場合に、プラズマ状態
の安定を得るために、前記高周波電源の各高調波成分に
おける高調波含有率の合計が−３０ｄＢ以下に設定され
ていることを特徴とする。
に本発明に係る平行平板型プラズマ装置は、互いに対向
して配置された上部電極及び下部電極を備え、前記上部
電極と前記下部電極との間に高周波電源が接続された平
行平板型プラズマ装置において、前記上部電極及び下部
電極間の間隔が０．９cmを超える場合に、プラズマ状態
の安定を得るために、前記高周波電源の各高調波成分に
おける高調波含有率の合計が−３０ｄＢ以下に設定され
ていることを特徴とする。
【０００７】
【作用】図２は低圧下におけるプラズマ安定領域を示す
図であり、反応室内の圧力を２００mTorr 、ＣＦ4 ガス
を２５SCCM、ＣＨＦ3 ガスを２５SCCM、Ａｒガスを６５
０SCCM、Ｈｅのガス分圧を９Torrの条件下で実験を行な
い、ＲＦ電源の各高調波成分における高調波含有率の合
計をそれぞれ約−２０ｄＢ、約−３０ｄＢ、約−４５ｄ
Ｂに設定し、電極間間隔とＲＦパワーとの関係に基づく
プラズマ安定領域の範囲を調べた結果である。プラズマ
安定領域は、高調波含有率の合計が約−２０ｄＢの場合
は、電極間間隔が０．９cm以下でかつＲＦパワーが１４
００Ｗ以下の範囲であり、高調波含有率の合計が約−３
０ｄＢの場合は、電極間間隔が１．１５cm以下でかつＲ
Ｆパワーが１３００Ｗ以下の範囲と電極間間隔が１．０
５cm以下でかつＲＦパワーが１８００Ｗ以下の範囲とを
加えた範囲であり、高調波含有率の合計が約−４５ｄＢ
の場合は、高調波含有率の合計が約−３０ｄＢの範囲に
さらに電極間間隔が０．９cm以下でかつＲＦパワーが２
０００Ｗ以下の範囲を加えた範囲である。従来のＲＦ電
源はその高調波含有率の合計が−２０ｄＢ程度であり、
電極間間隔を１．０cmとし、１２００ＷのＲＦパワーを
印加すると、プラズマ安定領域を外れてしまう。
図であり、反応室内の圧力を２００mTorr 、ＣＦ4 ガス
を２５SCCM、ＣＨＦ3 ガスを２５SCCM、Ａｒガスを６５
０SCCM、Ｈｅのガス分圧を９Torrの条件下で実験を行な
い、ＲＦ電源の各高調波成分における高調波含有率の合
計をそれぞれ約−２０ｄＢ、約−３０ｄＢ、約−４５ｄ
Ｂに設定し、電極間間隔とＲＦパワーとの関係に基づく
プラズマ安定領域の範囲を調べた結果である。プラズマ
安定領域は、高調波含有率の合計が約−２０ｄＢの場合
は、電極間間隔が０．９cm以下でかつＲＦパワーが１４
００Ｗ以下の範囲であり、高調波含有率の合計が約−３
０ｄＢの場合は、電極間間隔が１．１５cm以下でかつＲ
Ｆパワーが１３００Ｗ以下の範囲と電極間間隔が１．０
５cm以下でかつＲＦパワーが１８００Ｗ以下の範囲とを
加えた範囲であり、高調波含有率の合計が約−４５ｄＢ
の場合は、高調波含有率の合計が約−３０ｄＢの範囲に
さらに電極間間隔が０．９cm以下でかつＲＦパワーが２
０００Ｗ以下の範囲を加えた範囲である。従来のＲＦ電
源はその高調波含有率の合計が−２０ｄＢ程度であり、
電極間間隔を１．０cmとし、１２００ＷのＲＦパワーを
印加すると、プラズマ安定領域を外れてしまう。
【０００８】一方、ＲＦ電源の高調波含有率の合計を−
３０ｄＢ程度に設定すると、大口径ウェハに微細加工を
高スループットで施すために、電極間間隔を１．０cm程
度まで広げ、ＲＦパワーを１２００Ｗ以上印加しても十
分にプラズマ安定領域内に入ることとなる。従って、大
口径ウェハを精度良く、また高スループットで処理する
ために、上部電極と下部電極の間隔を１．０cm程度ある
いはそれ以上に広げ、またＲＦパワーを１２００Ｗ以上
印加しても安定したプラズマ処理を施すことができる。
３０ｄＢ程度に設定すると、大口径ウェハに微細加工を
高スループットで施すために、電極間間隔を１．０cm程
度まで広げ、ＲＦパワーを１２００Ｗ以上印加しても十
分にプラズマ安定領域内に入ることとなる。従って、大
口径ウェハを精度良く、また高スループットで処理する
ために、上部電極と下部電極の間隔を１．０cm程度ある
いはそれ以上に広げ、またＲＦパワーを１２００Ｗ以上
印加しても安定したプラズマ処理を施すことができる。
【０００９】
【実施例及び比較例】以下、本発明に係る平行平板型プ
ラズマ装置の実施例及び比較例を説明する。
ラズマ装置の実施例及び比較例を説明する。
【００１０】図１に示した装置を用い、種々の条件下で
プラズマ安定領域の確認を行なった。ＲＦ電源２５を除
く平行平板型プラズマ装置の構成は従来のものと同様で
あるので、ここではその説明を省略する。なお、本装置
において上部電極１１と下部電極１２とに印加する高周
波の位相は１８０°ずらしてある。
プラズマ安定領域の確認を行なった。ＲＦ電源２５を除
く平行平板型プラズマ装置の構成は従来のものと同様で
あるので、ここではその説明を省略する。なお、本装置
において上部電極１１と下部電極１２とに印加する高周
波の位相は１８０°ずらしてある。
【００１１】本装置における反応室１０内の圧力を２０
０mTorr とし、反応室１０への供給するＣＦ4 ガスの流
量を２５SCCM、ＣＨＦ3 ガスの流量を２５SCCM、Ａｒガ
スの流量を６５０SCCMとし、Ｈｅガスの分圧を９Torrに
設定した。またＲＦ電源２５における高調波含有率を除
く条件は、電源入力が２００Ｖ±５％、５０／６０Ｈ
ｚ、３相、最大入力電源が３KVA 、発振周波数４００KH
z ±０．０５％、定格出力２KW連続、出力調整５〜１０
０％、リップル含有率３％以下、出力安定度±０．７５
％（負荷変動時の電源電圧変動）、出力インピーダンス
５０〜５２Ω（同軸出力）、使用環境は周囲温度が５〜
４０℃、周囲湿度が１５〜８０％のものを使用した。
０mTorr とし、反応室１０への供給するＣＦ4 ガスの流
量を２５SCCM、ＣＨＦ3 ガスの流量を２５SCCM、Ａｒガ
スの流量を６５０SCCMとし、Ｈｅガスの分圧を９Torrに
設定した。またＲＦ電源２５における高調波含有率を除
く条件は、電源入力が２００Ｖ±５％、５０／６０Ｈ
ｚ、３相、最大入力電源が３KVA 、発振周波数４００KH
z ±０．０５％、定格出力２KW連続、出力調整５〜１０
０％、リップル含有率３％以下、出力安定度±０．７５
％（負荷変動時の電源電圧変動）、出力インピーダンス
５０〜５２Ω（同軸出力）、使用環境は周囲温度が５〜
４０℃、周囲湿度が１５〜８０％のものを使用した。
【００１２】ＲＦ電源２５の各高調波成分及びその高調
波含有率の合計は下記の表１に示したものを使用した。
波含有率の合計は下記の表１に示したものを使用した。
【００１３】
【表１】
【００１４】このうち高調波含有率の合計が約−４４．
６ｄＢ（各次高調波ひずみ率の合計が０．００３５％）
であるものの基本波形を図３（ａ）に、スペクトル分布
を図３（ｂ）に示し、また高調波含有率の合計が約−２
０．７ｄＢ（各次高調波ひずみ率の合計が０．８５％）
であるものの基本波形を図４（ａ）に、スペクトル分布
を図４（ｂ）にそれぞれ示した。これらの図から高調波
含有率の合計が約−４４．６ｄＢであるものの２次、３
次、４次の各高調波成分は、高調波含有率の合計が約−
２０．７ｄＢであるものの２次、３次、４次の各高調波
成分に比べて急激に減衰していることがよくわかる。
６ｄＢ（各次高調波ひずみ率の合計が０．００３５％）
であるものの基本波形を図３（ａ）に、スペクトル分布
を図３（ｂ）に示し、また高調波含有率の合計が約−２
０．７ｄＢ（各次高調波ひずみ率の合計が０．８５％）
であるものの基本波形を図４（ａ）に、スペクトル分布
を図４（ｂ）にそれぞれ示した。これらの図から高調波
含有率の合計が約−４４．６ｄＢであるものの２次、３
次、４次の各高調波成分は、高調波含有率の合計が約−
２０．７ｄＢであるものの２次、３次、４次の各高調波
成分に比べて急激に減衰していることがよくわかる。
【００１５】以上のような条件下で上部電極１１と下部
電極１２との間隔、及び印加するＲＦパワーを種々に変
更して反応室１０内におけるプラズマ安定状況を調査し
た。これらの結果を図２及び表１に示した。各高調波成
分の高調波含有率の合計が約−３０．７ｄＢである実施
例のものでは、低圧下（２００mTorr ）、上部電極１１
と下部電極１２との間隔を１．０cmに設定しても、ＲＦ
パワーが１８００Ｗまでは、プラズマ放電状態が安定し
ている。従ってウェハ１３の径が８インチの大口径とな
っても微細加工を歩留り良く、しかも高スループットで
処理することが可能となる。
電極１２との間隔、及び印加するＲＦパワーを種々に変
更して反応室１０内におけるプラズマ安定状況を調査し
た。これらの結果を図２及び表１に示した。各高調波成
分の高調波含有率の合計が約−３０．７ｄＢである実施
例のものでは、低圧下（２００mTorr ）、上部電極１１
と下部電極１２との間隔を１．０cmに設定しても、ＲＦ
パワーが１８００Ｗまでは、プラズマ放電状態が安定し
ている。従ってウェハ１３の径が８インチの大口径とな
っても微細加工を歩留り良く、しかも高スループットで
処理することが可能となる。
【００１６】他方、その高調波含有率の合計が約−２
０．７ｄＢである比較例のものでは、ＲＦパワーを１２
００Ｗまで取ろうとすると上部電極１１と下部電極１２
との間隔は０．９cmまでしか広げることはできず、大口
径のウェハ１３を精度良く、高歩留り、高スループット
で処理することは不可能である。
０．７ｄＢである比較例のものでは、ＲＦパワーを１２
００Ｗまで取ろうとすると上部電極１１と下部電極１２
との間隔は０．９cmまでしか広げることはできず、大口
径のウェハ１３を精度良く、高歩留り、高スループット
で処理することは不可能である。
【００１７】
【発明の効果】以上の説明により明らかなように、本発
明に係る平行平板型プラズマエッチング装置にあって
は、ＲＦ電源の各高調波成分における高調波含有率の合
計が−３０ｄＢ以下に設定されているので、上部電極と
下部電極との間隔を広くとり、ＲＦパワーを高くして低
圧化を図ってもプラズマを安定した状態で立てることが
できる。従って、大口径ウェハに微細加工を高歩留り、
高スループットで施すことが可能となる。
明に係る平行平板型プラズマエッチング装置にあって
は、ＲＦ電源の各高調波成分における高調波含有率の合
計が−３０ｄＢ以下に設定されているので、上部電極と
下部電極との間隔を広くとり、ＲＦパワーを高くして低
圧化を図ってもプラズマを安定した状態で立てることが
できる。従って、大口径ウェハに微細加工を高歩留り、
高スループットで施すことが可能となる。
【図１】平行平板型プラズマエッチング装置を示す概略
断面図である。
断面図である。
【図２】高調波含有率をパラメータにとり、電極間間隔
とＲＦパワーとの関係に基づくプラズマ安定領域の範囲
を示した図である。
とＲＦパワーとの関係に基づくプラズマ安定領域の範囲
を示した図である。
【図３】（ａ）は−４４．６ｄＢにおけるＲＦの基本波
形を示す図、（ｂ）はスペクトル分布を示す図である。
形を示す図、（ｂ）はスペクトル分布を示す図である。
【図４】（ａ）は−２０．７ｄＢにおけるＲＦの基本波
形を示す図、（ｂ）はスペクトル分布を示す図である。
形を示す図、（ｂ）はスペクトル分布を示す図である。
１１ 上部電極 １２ 下部電極 １６ 排気路 １９ ガス導入路 ２３ クランプ板 ２５ ＲＦ電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 栗田 清逸 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−179735（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】 互いに対向して配置された上部電極及び
下部電極を備え、前記上部電極と前記下部電極との間に
高周波電源が接続された平行平板型プラズマ装置におい
て、前記上部電極及び下部電極間の間隔が０．９cmを超
える場合に、プラズマ状態の安定を得るために、前記高
周波電源の各高調波成分における高調波含有率の合計が
−３０ｄＢ以下に設定されていることを特徴とする平行
平板型プラズマ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3200198A JP3008038B2 (ja) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | 平行平板型プラズマ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3200198A JP3008038B2 (ja) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | 平行平板型プラズマ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0547714A JPH0547714A (ja) | 1993-02-26 |
| JP3008038B2 true JP3008038B2 (ja) | 2000-02-14 |
Family
ID=16420436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3200198A Expired - Fee Related JP3008038B2 (ja) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | 平行平板型プラズマ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3008038B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0865663A1 (de) * | 1995-12-08 | 1998-09-23 | Balzers Aktiengesellschaft | Hf-plasmabehandlungskammer bzw. pecvd-beschichtungskammer, deren verwendungen und verfahren zur beschichtung von speicherplatten |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2685610B2 (ja) * | 1989-12-07 | 1997-12-03 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置 |
| WO1993005630A1 (en) * | 1991-09-09 | 1993-03-18 | Sematech, Inc. | Harmonic and subharmonic isolator for plasma discharge |
-
1991
- 1991-08-09 JP JP3200198A patent/JP3008038B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0547714A (ja) | 1993-02-26 |
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