JP3111883B2 - プラズマ処理方法及びその装置 - Google Patents
プラズマ処理方法及びその装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ドライエッチン
グ、スパッタリング、プラズマＣＶＤ等のプラズマ処理
方法及び装置に関し、特に高周波誘導方式のプラズマ処
理方法及び装置に関するものである。
グ、スパッタリング、プラズマＣＶＤ等のプラズマ処理
方法及び装置に関し、特に高周波誘導方式のプラズマ処
理方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体素子の微細化に対応して、
ドライエッチング技術においては高アスペクト比の加工
等を実現するために、またプラズマＣＶＤ技術において
は高アスペクト比の埋め込み等を実現するために、より
高真空でプラズマ処理を行なうことが求められている。
ドライエッチング技術においては高アスペクト比の加工
等を実現するために、またプラズマＣＶＤ技術において
は高アスペクト比の埋め込み等を実現するために、より
高真空でプラズマ処理を行なうことが求められている。
【０００３】例えば、ドライエッチングの場合において
は、高真空において高密度プラズマを発生させると、被
エッチング物である基板の表面に形成されるイオンシー
ス中でイオンが中性ガス粒子等と衝突する確率が小さく
なるために、イオンの方向性が基板に向かって揃うこと
になる。また、処理ガスの電離度が高いために基板に到
達するイオン対中性ラジカルの入射粒子束の比が大きく
なる。従って、エッチング異方性が高められ、高アスペ
クト比の加工が可能となる。
は、高真空において高密度プラズマを発生させると、被
エッチング物である基板の表面に形成されるイオンシー
ス中でイオンが中性ガス粒子等と衝突する確率が小さく
なるために、イオンの方向性が基板に向かって揃うこと
になる。また、処理ガスの電離度が高いために基板に到
達するイオン対中性ラジカルの入射粒子束の比が大きく
なる。従って、エッチング異方性が高められ、高アスペ
クト比の加工が可能となる。
【０００４】また、プラズマＣＶＤの場合においては、
高真空において高密度プラズマを発生させると、イオン
によるスパッタリング効果によって微細パターンの埋め
込み、平坦化作用が得られ、高アスペクト比の埋め込み
が可能になる。この高真空において高密度プラズマを発
生させることができるプラズマ処理装置の１つとして、
平面状渦形放電コイルに高周波電圧を印加することによ
ってチャンバ内にプラズマを発生させる高周波誘導方式
のプラズマ処理装置が知られている。この方式のプラズ
マ処理装置は、チャンバ内に高周波磁界を発生させ、そ
の高周波磁界によってチャンバ内に誘導電界を発生させ
て電子の加速を行い、プラズマを発生させるもので、コ
イル電流を大きくすれば高真空においても高密度プラズ
マを発生することができ、十分な処理速度を得ることが
できる。
高真空において高密度プラズマを発生させると、イオン
によるスパッタリング効果によって微細パターンの埋め
込み、平坦化作用が得られ、高アスペクト比の埋め込み
が可能になる。この高真空において高密度プラズマを発
生させることができるプラズマ処理装置の１つとして、
平面状渦形放電コイルに高周波電圧を印加することによ
ってチャンバ内にプラズマを発生させる高周波誘導方式
のプラズマ処理装置が知られている。この方式のプラズ
マ処理装置は、チャンバ内に高周波磁界を発生させ、そ
の高周波磁界によってチャンバ内に誘導電界を発生させ
て電子の加速を行い、プラズマを発生させるもので、コ
イル電流を大きくすれば高真空においても高密度プラズ
マを発生することができ、十分な処理速度を得ることが
できる。
【０００５】従来の高周波誘導方式のプラズマ処理装置
の一例を図８に示す。図８は従来のプラズマ処理装置の
斜視図を示したものである。チャンバ１の上壁は誘電板
７で構成される。この誘電板７上には図７の平面図に示
す平面状渦形放電コイル１４が配されている。この平面
状渦形放電コイル１４に高周波電圧を印加するために、
平面状渦形放電コイル１４の中心、点Ａは高周波電源２
に接続されており、また平面状渦形放電コイル１４の他
端、点Ｂは接地されている。
の一例を図８に示す。図８は従来のプラズマ処理装置の
斜視図を示したものである。チャンバ１の上壁は誘電板
７で構成される。この誘電板７上には図７の平面図に示
す平面状渦形放電コイル１４が配されている。この平面
状渦形放電コイル１４に高周波電圧を印加するために、
平面状渦形放電コイル１４の中心、点Ａは高周波電源２
に接続されており、また平面状渦形放電コイル１４の他
端、点Ｂは接地されている。
【０００６】処理ガスをチャンバ１内に導入しながら排
気を行い、チャンバ１内を適当な圧力に保つ。このとき
平面状渦形放電コイル１４にコイル用高周波電源２によ
る高周波電圧を印加するとチャンバ１内にプラズマが発
生し、電極４上に載置された基板５に対してエッチン
グ、堆積、表面改質等のプラズマ処理を行うことができ
る。このとき電極用高周波電源１５を用いて電極４にも
高周波電圧を印加することにより、基板５に到達するイ
オンエネルギーを制御することができる。
気を行い、チャンバ１内を適当な圧力に保つ。このとき
平面状渦形放電コイル１４にコイル用高周波電源２によ
る高周波電圧を印加するとチャンバ１内にプラズマが発
生し、電極４上に載置された基板５に対してエッチン
グ、堆積、表面改質等のプラズマ処理を行うことができ
る。このとき電極用高周波電源１５を用いて電極４にも
高周波電圧を印加することにより、基板５に到達するイ
オンエネルギーを制御することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８に
示した従来のプラズマ処理の方式では、誘電板７の内壁
面のうち、中心付近がスパッタリングされ、誘電板７を
構成する物質が基板５上に降り落ちたり、基板５の表面
に不純物として取り込まれてしまうという問題点や、誘
電板７の寿命が短いという問題点があった。これは誘電
板７の上に配される平面状渦形放電コイル１４に印加さ
れる高周波電圧の振幅が平面状渦形放電コイル１４の中
心ほど大きく、誘電板７の内壁面のうち、中心付近が大
きく負に帯電するためである。
示した従来のプラズマ処理の方式では、誘電板７の内壁
面のうち、中心付近がスパッタリングされ、誘電板７を
構成する物質が基板５上に降り落ちたり、基板５の表面
に不純物として取り込まれてしまうという問題点や、誘
電板７の寿命が短いという問題点があった。これは誘電
板７の上に配される平面状渦形放電コイル１４に印加さ
れる高周波電圧の振幅が平面状渦形放電コイル１４の中
心ほど大きく、誘電板７の内壁面のうち、中心付近が大
きく負に帯電するためである。
【０００８】また、図８に示した従来の方式では、誘電
板に反応生成物が多量に堆積するために、ダストの発生
や、メンテナンスサイクルの低下を招くという問題があ
った。また、チャンバ内の雰囲気が安定せず、プラズマ
処理の再現性に乏しいという問題があった。詳しく説明
すると、プラズマＣＶＤの場合、基板５上に薄膜を堆積
する過程で、誘電板７にも薄膜が堆積してしまう。ドラ
イエッチングの場合にも、エッチング反応や気相反応で
生じた物質が誘電板７上で薄膜化することがある。処理
を重ねていくにつれてこのような堆積膜は膜厚を増して
行き、ある膜厚を越えると膜応力によりはがれが生じ、
ダストとなって基板５上に降ってくる。図８に示した従
来の方式では、少数の基板５を処理しただけでダストが
発生するため、誘電板７を純水あるいはエタノール等で
洗浄（メンテナンス）する頻度が高かった。
板に反応生成物が多量に堆積するために、ダストの発生
や、メンテナンスサイクルの低下を招くという問題があ
った。また、チャンバ内の雰囲気が安定せず、プラズマ
処理の再現性に乏しいという問題があった。詳しく説明
すると、プラズマＣＶＤの場合、基板５上に薄膜を堆積
する過程で、誘電板７にも薄膜が堆積してしまう。ドラ
イエッチングの場合にも、エッチング反応や気相反応で
生じた物質が誘電板７上で薄膜化することがある。処理
を重ねていくにつれてこのような堆積膜は膜厚を増して
行き、ある膜厚を越えると膜応力によりはがれが生じ、
ダストとなって基板５上に降ってくる。図８に示した従
来の方式では、少数の基板５を処理しただけでダストが
発生するため、誘電板７を純水あるいはエタノール等で
洗浄（メンテナンス）する頻度が高かった。
【０００９】また、処理を重ねていくとダストの発生に
より、堆積膜の膜厚が変化するため、ラジカルの吸着率
が変化し、チャンバ内の雰囲気、すなわち反応種の分圧
が変化し、プラズマ処理の再現性が悪化する。誘電板７
に衝突する高エネルギーイオンによる加熱で誘電板７の
温度が上昇することもラジカルの吸着率の変化を引き起
こす。
より、堆積膜の膜厚が変化するため、ラジカルの吸着率
が変化し、チャンバ内の雰囲気、すなわち反応種の分圧
が変化し、プラズマ処理の再現性が悪化する。誘電板７
に衝突する高エネルギーイオンによる加熱で誘電板７の
温度が上昇することもラジカルの吸着率の変化を引き起
こす。
【００１０】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、誘電
板７の内壁面のうち、中心付近で特に発生するスパッタ
リングを抑制するとともに、ダストの発生が少なく、メ
ンテナンス頻度が小さく、プラズマ処理の再現性に優れ
るプラズマ処理方法及び装置を提供することを目的とし
ている。
板７の内壁面のうち、中心付近で特に発生するスパッタ
リングを抑制するとともに、ダストの発生が少なく、メ
ンテナンス頻度が小さく、プラズマ処理の再現性に優れ
るプラズマ処理方法及び装置を提供することを目的とし
ている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明では、プラズマ処理装置において、チャンバ
の上壁を構成する誘電板の内壁面を平面とし、誘電板の
外側に設けられる渦形放電コイルは、中心に近いほど誘
電板の内壁面との距離が大きい構造（以下ドーム状渦形
放電コイル）とする。これにより、誘電板の内壁面のう
ち、中心付近が特にスパッタリングされることを防ぐこ
とができる。
めに本発明では、プラズマ処理装置において、チャンバ
の上壁を構成する誘電板の内壁面を平面とし、誘電板の
外側に設けられる渦形放電コイルは、中心に近いほど誘
電板の内壁面との距離が大きい構造（以下ドーム状渦形
放電コイル）とする。これにより、誘電板の内壁面のう
ち、中心付近が特にスパッタリングされることを防ぐこ
とができる。
【００１２】同時に、前記誘電板を８０℃以上の状態に
することにより、前記誘電体の温度が８０℃未満の場合
に比較して、誘電板に薄膜が堆積しにくくなり、またそ
の膜質も緻密になるため、ダストの発生を抑制でき、誘
電板のメンテナンス頻度を著しく低くできる。また、誘
電板を加熱する手段を誘電板に対向する位置に配する平
面状ヒータにて構成すると、非常に簡単な構成にて誘電
板をむらなく加熱することができる。平面状ヒータは平
面内に配された抵抗線からなり、この平面内に占める抵
抗線の面積をＳ h 、誘電板７の平面状ヒータに対向する
面の面積をＳ y としたとき、Ｓ h ＜Ｓ y ×０．４の関係が
あると、平面状渦形放電コイルによる高周波磁界が平面
状ヒータにて遮断されることなくチャンバ内に形成され
るため、放電維持が可能となる。上式を満たさない場
合、放電が不安定になったり、高周波反射電力が発生す
ることがあり、放電維持ができなくなることもある。
することにより、前記誘電体の温度が８０℃未満の場合
に比較して、誘電板に薄膜が堆積しにくくなり、またそ
の膜質も緻密になるため、ダストの発生を抑制でき、誘
電板のメンテナンス頻度を著しく低くできる。また、誘
電板を加熱する手段を誘電板に対向する位置に配する平
面状ヒータにて構成すると、非常に簡単な構成にて誘電
板をむらなく加熱することができる。平面状ヒータは平
面内に配された抵抗線からなり、この平面内に占める抵
抗線の面積をＳ h 、誘電板７の平面状ヒータに対向する
面の面積をＳ y としたとき、Ｓ h ＜Ｓ y ×０．４の関係が
あると、平面状渦形放電コイルによる高周波磁界が平面
状ヒータにて遮断されることなくチャンバ内に形成され
るため、放電維持が可能となる。上式を満たさない場
合、放電が不安定になったり、高周波反射電力が発生す
ることがあり、放電維持ができなくなることもある。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明のプラズマ処理方法及びそ
の装置は、上壁を誘電板で構成したチャンバと、この誘
電板の外側に設けた渦形放電コイルと、この渦形放電コ
イルの中心に高周波電圧を印加するための高周波電源を
用いたプラズマ処理において、前記誘電板の内壁面を平
面にして、かつ前記渦形放電コイルが、その中心に近い
ほど前記誘電板の内壁面との距離が大きくなるように構
成することにより、誘電板の内壁面のうち、中心付近が
特にスパッタリングされることを防ぐことができる。
の装置は、上壁を誘電板で構成したチャンバと、この誘
電板の外側に設けた渦形放電コイルと、この渦形放電コ
イルの中心に高周波電圧を印加するための高周波電源を
用いたプラズマ処理において、前記誘電板の内壁面を平
面にして、かつ前記渦形放電コイルが、その中心に近い
ほど前記誘電板の内壁面との距離が大きくなるように構
成することにより、誘電板の内壁面のうち、中心付近が
特にスパッタリングされることを防ぐことができる。
【００１４】また、前記誘電板を８０℃以上の状態にす
ることにより、前記誘電板の温度が８０℃未満の場合に
比較して、誘電板に薄膜が堆積しにくくなり、またその
膜質も緻密になるため、ダストの発生を抑制でき、誘電
板のメンテナンス頻度を著しく小さくできる。さらに、
処理を重ねていった際も堆積膜の膜厚変化が小さく、か
つ誘電板の温度が高温に保たれているため、ラジカルの
吸着率は低いままで大きく変化しない。したがって、チ
ャンバ内の雰囲気、すなわち反応種の分圧は安定し、再
現性に優れたプラズマ処理を行なうことができるもので
ある。
ることにより、前記誘電板の温度が８０℃未満の場合に
比較して、誘電板に薄膜が堆積しにくくなり、またその
膜質も緻密になるため、ダストの発生を抑制でき、誘電
板のメンテナンス頻度を著しく小さくできる。さらに、
処理を重ねていった際も堆積膜の膜厚変化が小さく、か
つ誘電板の温度が高温に保たれているため、ラジカルの
吸着率は低いままで大きく変化しない。したがって、チ
ャンバ内の雰囲気、すなわち反応種の分圧は安定し、再
現性に優れたプラズマ処理を行なうことができるもので
ある。
【００１５】シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜をエ
ッチングするプラズマ処理方法の場合は、誘電板を１５
０℃以上の状態にすることにより、ＣＦ、ＣＦ 2 等のＣ
Ｆ系ラジカルの誘電板への吸着率が著しく低下するた
め、シリコンで構成される基板５上へのＣＦ系ポリマー
堆積が促進され、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜／
シリコンのエッチング選択比が向上するという作用が得
られる。
ッチングするプラズマ処理方法の場合は、誘電板を１５
０℃以上の状態にすることにより、ＣＦ、ＣＦ 2 等のＣ
Ｆ系ラジカルの誘電板への吸着率が著しく低下するた
め、シリコンで構成される基板５上へのＣＦ系ポリマー
堆積が促進され、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜／
シリコンのエッチング選択比が向上するという作用が得
られる。
【００１６】また、誘電板を加熱する手段を誘電板に対
向する位置に配する平面状ヒータにて構成すると、非常
に簡単な構成にて誘電板をむらなく加熱することができ
る。平面状ヒータは平面内に配された抵抗線からなり、
この平面内に占める抵抗線の面積をＳ h 、誘電板７の平
面状ヒータに対向する面の面積をＳ y としたとき、Ｓ h ＜
Ｓ y ×０．４の関係があると、平面状渦形放電コイルに
よる高周波磁界が平面状ヒータにて遮断されることなく
チャンバ内に形成されるため、放電維持が可能となる。
上式を満たさない場合、放電が不安定になったり、高周
波反射電力が発生することがあり、放電維持ができなく
なることもある。
向する位置に配する平面状ヒータにて構成すると、非常
に簡単な構成にて誘電板をむらなく加熱することができ
る。平面状ヒータは平面内に配された抵抗線からなり、
この平面内に占める抵抗線の面積をＳ h 、誘電板７の平
面状ヒータに対向する面の面積をＳ y としたとき、Ｓ h ＜
Ｓ y ×０．４の関係があると、平面状渦形放電コイルに
よる高周波磁界が平面状ヒータにて遮断されることなく
チャンバ内に形成されるため、放電維持が可能となる。
上式を満たさない場合、放電が不安定になったり、高周
波反射電力が発生することがあり、放電維持ができなく
なることもある。
【００１７】また、ドーム状渦形放電コイルの一部また
は全部を多重の渦形にすることで、ドーム状渦形放電コ
イルを低インダクタンスにすることができる。また、誘
電板の温度をモニタしつつ誘電板の温度調整を行なうこ
とにより、誘電板の温度を高温に保つことができるた
め、誘電板に対するラジカルの吸着率が低いままで大き
く変化せず、したがってチャンバ内の雰囲気、すなわち
反応種の分圧は安定し、再現性に優れたプラズマ処理を
行なうことができる。
は全部を多重の渦形にすることで、ドーム状渦形放電コ
イルを低インダクタンスにすることができる。また、誘
電板の温度をモニタしつつ誘電板の温度調整を行なうこ
とにより、誘電板の温度を高温に保つことができるた
め、誘電板に対するラジカルの吸着率が低いままで大き
く変化せず、したがってチャンバ内の雰囲気、すなわち
反応種の分圧は安定し、再現性に優れたプラズマ処理を
行なうことができる。
【００１８】また、誘電板の温度をモニタしつつ温度調
整を行なう際に、誘電板の側面に圧着式熱電対を設けて
行なうと、その周囲金属部により高周波電磁界が遮断さ
れ、高周波ノイズの影響が小さくなるため、誤動作の少
ない温度調整が可能となるとともに、圧着式熱電対は熱
応答性に優れているため、正確な温度調整が可能とな
る。
整を行なう際に、誘電板の側面に圧着式熱電対を設けて
行なうと、その周囲金属部により高周波電磁界が遮断さ
れ、高周波ノイズの影響が小さくなるため、誤動作の少
ない温度調整が可能となるとともに、圧着式熱電対は熱
応答性に優れているため、正確な温度調整が可能とな
る。
【００１９】以下、本発明のプラズマ処理装置の一実施
形態について、図１〜図６を参照して説明する。図１に
本発明の実施の形態であるプラズマ処理装置の断面図を
示す。チャンバ１の上壁は石英ガラスよりなる誘電板７
で構成される。この誘電板７の外壁面上に沿ってドーム
状渦形放電コイル３が配されている。このドーム状渦形
放電コイル３は図２に示すように多重すなわち４つのド
ーム状渦形放電コイルによって構成されている。これら
４つのドーム状渦形放電コイル３に高周波電圧を印加す
るために、それぞれのドーム状渦形放電コイル３の中
心、点Ａはコイル用高周波電源２に接続されており、ま
たドーム状渦形放電コイル３のそれぞれの他端、点Ｂ１
ないしＢ４は接地されている。
形態について、図１〜図６を参照して説明する。図１に
本発明の実施の形態であるプラズマ処理装置の断面図を
示す。チャンバ１の上壁は石英ガラスよりなる誘電板７
で構成される。この誘電板７の外壁面上に沿ってドーム
状渦形放電コイル３が配されている。このドーム状渦形
放電コイル３は図２に示すように多重すなわち４つのド
ーム状渦形放電コイルによって構成されている。これら
４つのドーム状渦形放電コイル３に高周波電圧を印加す
るために、それぞれのドーム状渦形放電コイル３の中
心、点Ａはコイル用高周波電源２に接続されており、ま
たドーム状渦形放電コイル３のそれぞれの他端、点Ｂ１
ないしＢ４は接地されている。
【００２０】図１においてＣ 4 Ｆ 8 とＨ2の混合ガスをチ
ャンバ１内に導入しながら、排気を行い、チャンバ１内
の圧力を１０ｍＴｏｒｒに保つ。このとき高周波電源２
によりドーム状渦形放電コイル３にコイル用高周波電源
２による１０００Ｗの高周波電圧を印加することにより
チャンバ１内にプラズマを発生させ、電極４上に載置さ
れたシリコン酸化膜付きのシリコン基板５に対してエッ
チングを行なうことができる。このとき電極用高周波電
源１５を用いて電極４にも３００Ｗの高周波電圧を印加
することにより、シリコン基板５に到達するイオンエネ
ルギーを制御することができる。Ｃ4Ｆ8とＨ2の流量は
それぞれ５０ｓｃｃｍ、１５ｓｃｃｍである。誘電板７
に設けられた圧着式の熱電対８と平面状ヒータ９がヒー
タ用温調器１０に接続され、誘電板７を所望の温度に調
節できるようになっている。
ャンバ１内に導入しながら、排気を行い、チャンバ１内
の圧力を１０ｍＴｏｒｒに保つ。このとき高周波電源２
によりドーム状渦形放電コイル３にコイル用高周波電源
２による１０００Ｗの高周波電圧を印加することにより
チャンバ１内にプラズマを発生させ、電極４上に載置さ
れたシリコン酸化膜付きのシリコン基板５に対してエッ
チングを行なうことができる。このとき電極用高周波電
源１５を用いて電極４にも３００Ｗの高周波電圧を印加
することにより、シリコン基板５に到達するイオンエネ
ルギーを制御することができる。Ｃ4Ｆ8とＨ2の流量は
それぞれ５０ｓｃｃｍ、１５ｓｃｃｍである。誘電板７
に設けられた圧着式の熱電対８と平面状ヒータ９がヒー
タ用温調器１０に接続され、誘電板７を所望の温度に調
節できるようになっている。
【００２１】また、平面状ヒータ９と平面状渦形放電コ
イル３の間には断熱材１１が設けられ、ドーム状渦形放
電コイル３が過熱されないようになっている。断熱材１
１は誘電体で構成されており、誘電板７の一部であると
みなすことができる。しかし、断熱材１１は真空中に配
されるものではないので、誘電板７に比べて安価な材料
を選ぶことができる。
イル３の間には断熱材１１が設けられ、ドーム状渦形放
電コイル３が過熱されないようになっている。断熱材１
１は誘電体で構成されており、誘電板７の一部であると
みなすことができる。しかし、断熱材１１は真空中に配
されるものではないので、誘電板７に比べて安価な材料
を選ぶことができる。
【００２２】平面状ヒータ９は、図４に示すように、平
面状ヒータ９の抵抗線が占める面積をＳ h 、誘電板７の
面積をＳ y としたとき、 Ｓ h ＜Ｓ y ×０．４ の関係が成り立つように構成されている。さらに、図１
に示すように、ベルトヒータ１２を備えたインナーチャ
ンバ１３が設けられ、誘電板７のみならず、プラズマに
接触する部分のほとんどが加熱できるように構成されて
いる。
面状ヒータ９の抵抗線が占める面積をＳ h 、誘電板７の
面積をＳ y としたとき、 Ｓ h ＜Ｓ y ×０．４ の関係が成り立つように構成されている。さらに、図１
に示すように、ベルトヒータ１２を備えたインナーチャ
ンバ１３が設けられ、誘電板７のみならず、プラズマに
接触する部分のほとんどが加熱できるように構成されて
いる。
【００２３】本実施の形態においては、図１に示す誘電
板７の側面に圧着式熱電対８を設けて誘電板７の温度を
モニタしつつ温度調整を行なうと、その周囲金属部によ
り高周波電磁界が遮断され、高周波ノイズの影響が小さ
くなるため、誤動作の発生がし難い温度調整が可能とな
るとともに、圧着式熱電対８は熱応答性に優れているた
め、正確な温度調整が可能となる。
板７の側面に圧着式熱電対８を設けて誘電板７の温度を
モニタしつつ温度調整を行なうと、その周囲金属部によ
り高周波電磁界が遮断され、高周波ノイズの影響が小さ
くなるため、誤動作の発生がし難い温度調整が可能とな
るとともに、圧着式熱電対８は熱応答性に優れているた
め、正確な温度調整が可能となる。
【００２４】誘電板７の温度を２５℃〜２００℃まで変
化させ、５分間エッチングしたときの、誘電板７に堆積
した堆積膜の膜厚を測定した結果、およびシリコン酸化
膜／ポリシリコン・エッチング選択比を、それぞれ図
５、図６に示す。図５から誘電板７へ堆積する薄膜の膜
厚は、誘電板７の温度が高いほど小さくなることがわか
る。また、図６から誘電板７を１５０℃以上に加熱する
と、高いシリコン酸化膜／ポリシリコン・エッチング選
択比が得られるということがわかる。
化させ、５分間エッチングしたときの、誘電板７に堆積
した堆積膜の膜厚を測定した結果、およびシリコン酸化
膜／ポリシリコン・エッチング選択比を、それぞれ図
５、図６に示す。図５から誘電板７へ堆積する薄膜の膜
厚は、誘電板７の温度が高いほど小さくなることがわか
る。また、図６から誘電板７を１５０℃以上に加熱する
と、高いシリコン酸化膜／ポリシリコン・エッチング選
択比が得られるということがわかる。
【００２５】また、上記エッチング条件と同様の条件
で、シリコン酸化膜付き基板５を多数エッチングしたと
き、平面状ヒータ９のない場合は、処理を重ねるにつれ
て誘電板７の温度が徐々に上昇していくのに対して、平
面状ヒータ９を設け、設定温度を８０℃以上にした場合
は、処理を重ねても誘電板７の温度は設定温度±１５℃
で推移し、良好な安定性を示した。平面状ヒータ９のな
い場合には、１５枚処理したころから基板５上に多くの
ダストが降りはじめたが、平面状ヒータ９を設けて誘電
板７を８０℃以上に設定した場合は、１００枚処理して
も基板５上にはダストはほとんど降らなかった。また、
平板状ヒータ９のない場合には、連続処理した１５枚の
エッチング速度再現性は±８％であったのに対し、平面
状ヒータ９を設けて誘電板７を８０℃に設定した場合
は、エッチング速度再現性は、±２％であった。ただ
し、エッチング速度再現性は、エッチング速度の最大値
をＶｍａｘ、エッチング速度の最小値をＶｍｉｎ、エッ
チング速度の平均値をＶａｖｅとして、 ｛（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）／Ｖａｖｅ｝×５０ によって計算した。
で、シリコン酸化膜付き基板５を多数エッチングしたと
き、平面状ヒータ９のない場合は、処理を重ねるにつれ
て誘電板７の温度が徐々に上昇していくのに対して、平
面状ヒータ９を設け、設定温度を８０℃以上にした場合
は、処理を重ねても誘電板７の温度は設定温度±１５℃
で推移し、良好な安定性を示した。平面状ヒータ９のな
い場合には、１５枚処理したころから基板５上に多くの
ダストが降りはじめたが、平面状ヒータ９を設けて誘電
板７を８０℃以上に設定した場合は、１００枚処理して
も基板５上にはダストはほとんど降らなかった。また、
平板状ヒータ９のない場合には、連続処理した１５枚の
エッチング速度再現性は±８％であったのに対し、平面
状ヒータ９を設けて誘電板７を８０℃に設定した場合
は、エッチング速度再現性は、±２％であった。ただ
し、エッチング速度再現性は、エッチング速度の最大値
をＶｍａｘ、エッチング速度の最小値をＶｍｉｎ、エッ
チング速度の平均値をＶａｖｅとして、 ｛（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）／Ｖａｖｅ｝×５０ によって計算した。
【００２６】上記実施形態では、誘電板７が円形である
場合について述べたが、誘電板７が長方形であっても、
平面状ヒータ９の抵抗線が占める面積をＳ h 、誘電板７
の面積をＳ y としたとき、 Ｓ h ＜Ｓ y ×０．４ の関係が成り立つようにヒータを構成すればよい。
場合について述べたが、誘電板７が長方形であっても、
平面状ヒータ９の抵抗線が占める面積をＳ h 、誘電板７
の面積をＳ y としたとき、 Ｓ h ＜Ｓ y ×０．４ の関係が成り立つようにヒータを構成すればよい。
【００２７】この関係が成り立っている場合、ドーム状
渦形放電コイル３による高周波磁界が平面状ヒータ９に
遮断されることなく、チャンバ１内に形成されるため、
放電維持が可能であり、上式を満たさない場合、放電が
不安定になったり、高周波反射電力が発生することがあ
り、放電維持ができなくなることもある。また、上記実
施形態では、誘電板７を１５０℃以上に加熱すると、高
いシリコン酸化膜／ポリシリコン・エッチング選択比が
得られることについて述べたが、シリコン窒化膜のエッ
チングにおいても高い対ポリシリコンエッチング選択比
が得られる。
渦形放電コイル３による高周波磁界が平面状ヒータ９に
遮断されることなく、チャンバ１内に形成されるため、
放電維持が可能であり、上式を満たさない場合、放電が
不安定になったり、高周波反射電力が発生することがあ
り、放電維持ができなくなることもある。また、上記実
施形態では、誘電板７を１５０℃以上に加熱すると、高
いシリコン酸化膜／ポリシリコン・エッチング選択比が
得られることについて述べたが、シリコン窒化膜のエッ
チングにおいても高い対ポリシリコンエッチング選択比
が得られる。
【００２８】また、本実施の形態ではドーム状渦形放電
コイル３として、多重のドーム状渦形放電コイルを用い
たが、図３（ａ）または（ｂ）に示すような一部多重の
ドーム状渦形放電コイル、あるいは多重ではない単一の
ドーム状渦形放電コイル、すなわち図７に示した平面状
渦形放電コイル１４をドーム状にしたものを用いてもよ
い。
コイル３として、多重のドーム状渦形放電コイルを用い
たが、図３（ａ）または（ｂ）に示すような一部多重の
ドーム状渦形放電コイル、あるいは多重ではない単一の
ドーム状渦形放電コイル、すなわち図７に示した平面状
渦形放電コイル１４をドーム状にしたものを用いてもよ
い。
【００２９】また、上記実施形態ではシリコン酸化膜及
びシリコン窒化膜のエッチングを例に挙げて説明した
が、本発明はアルミ合金、ポリシリコン、ポリサイド等
のエッチング、あるいはシリコン酸化膜、シリコン窒化
膜等の堆積（ＣＶＤ）に適用することもできる。
びシリコン窒化膜のエッチングを例に挙げて説明した
が、本発明はアルミ合金、ポリシリコン、ポリサイド等
のエッチング、あるいはシリコン酸化膜、シリコン窒化
膜等の堆積（ＣＶＤ）に適用することもできる。
【００３０】
【発明の効果】本発明のプラズマ処理方法及び装置によ
れば、プラズマ処理装置において、チャンバの上壁を構
成する誘電板の内壁面を平面とし、誘電板の外側に設け
られる渦形放電コイルは、中心に近いほど誘電板の内壁
面との距離が大きい構造とする。これにより、誘電板の
内壁面うち、中心付近が特にスパッタリングされること
を防ぐことができる。
れば、プラズマ処理装置において、チャンバの上壁を構
成する誘電板の内壁面を平面とし、誘電板の外側に設け
られる渦形放電コイルは、中心に近いほど誘電板の内壁
面との距離が大きい構造とする。これにより、誘電板の
内壁面うち、中心付近が特にスパッタリングされること
を防ぐことができる。
【００３１】同時に、誘電板を８０℃以上の状態にする
ことにより、誘電体の温度が８０℃未満の場合に比較し
て、誘電板へ堆積する薄膜を著しく小さくでき、また膜
質も緻密になるため、ダストの発生を抑制でき、誘電板
のメンテナンス頻度を著しく小さくできる。また、処理
を重ねていった際も堆積膜の膜厚変化が小さく、かつ誘
電板の温度が高温に保たれているため、ラジカルの吸着
率は低いままで大きく変化しない。従って、チャンバ内
の雰囲気、すなわち反応種の分圧は安定し、再現性に優
れたプラズマ処理を行なうことができる。
ことにより、誘電体の温度が８０℃未満の場合に比較し
て、誘電板へ堆積する薄膜を著しく小さくでき、また膜
質も緻密になるため、ダストの発生を抑制でき、誘電板
のメンテナンス頻度を著しく小さくできる。また、処理
を重ねていった際も堆積膜の膜厚変化が小さく、かつ誘
電板の温度が高温に保たれているため、ラジカルの吸着
率は低いままで大きく変化しない。従って、チャンバ内
の雰囲気、すなわち反応種の分圧は安定し、再現性に優
れたプラズマ処理を行なうことができる。
【図１】本発明の一実施形態のプラズマ処理装置の断面
図
図
【図２】同実施形態のプラズマ処理装置の多重のドーム
状渦形放電コイルの平面図
状渦形放電コイルの平面図
【図３】一部多重のドーム状渦形放電コイルの平面図
【図４】同実施形態のプラズマ処理装置における平面状
ヒータの平面図
ヒータの平面図
【図５】同実施形態において誘電板に堆積した堆積膜の
膜厚を測定した結果を示す図
膜厚を測定した結果を示す図
【図６】同実施形態においてシリコン酸化膜／シリコン
・エッチング選択比を測定した結果を示す図
・エッチング選択比を測定した結果を示す図
【図７】ドーム状または平面状渦形放電コイルの平面図
【図８】従来例のプラズマ処理装置の概略構成を示す斜
視図
視図
１ チャンバ ２ コイル用高周波電源 ３ ドーム状渦形放電コイル ５ 基板 ７ 誘電板 ８ 熱電対 ９ 平面状ヒータ １０ ヒータ用温調器 １１ 断熱材 １２ ベルトヒータ １３ インナーチャンバ １４ 平面状渦形放電コイル
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−183283（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−279984（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−267903（ＪＰ，Ａ) 実用新案登録3017021（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/3065 C23C 16/507 C23F 4/00 H01L 21/205
Claims (8)
- 【請求項１】 上壁を誘電板で構成したチャンバと、こ
の誘電板の外側に設けた渦形放電コイルと、この渦形放
電コイルの中心に高周波電圧を印加するための高周波電
源とを用いてプラズマ処理をするプラズマ処理方法にお
いて、前記誘電板の内壁面を平面として、かつ前記渦形
放電コイルが、その中心に近いほど前記誘電板の内壁面
との距離が大きくなるように構成し、前記誘電板を８０
℃以上の状態にしてプラズマ処理する方法であって、誘
電板を加熱するための手段が、前記渦形放電コイルと前
記誘電板との間に設けられた抵抗線からなる平面状ヒー
タであり、前記抵抗線の前記平面内に占める面積を
Ｓ h 、誘電板の前記平面状ヒータに対向する面の面積を
Ｓ y としたとき、 Ｓ h ＜Ｓ y ×０．４ の条件下で行う プラズマ処理方法。 - 【請求項２】 シリコン酸化膜をエッチングするプラズ
マ処理方法であって、誘電板を１５０℃以上の状態にし
て行う請求項１記載のプラズマ処理方法。 - 【請求項３】 シリコン窒化膜をエッチングするプラズ
マ処理方法であって、誘電板を１５０℃以上の状態にし
て行う請求項１記載のプラズマ処理方法。 - 【請求項４】 前記渦形放電コイルの一部または全部が
多重の渦形であることを特徴とする請求項１記載のプラ
ズマ処理方法。 - 【請求項５】 誘電板の温度をモニタしつつ誘電板の温
度調整を行なうことを特徴とする請求項１記載のプラズ
マ処理方法。 - 【請求項６】 上壁を誘電板で構成したチャンバと、こ
の誘電板の外側に設けた渦形放電コイルと、この渦形放
電コイルの中心に高周波電圧を印加するための高周波電
源よりなるプラズマ処理装置であって、前記誘電板の内
壁面は平面で、かつ前記渦形放電コイルは、その中心に
近いほど前記誘電板の内壁面との距離が大きくなるよう
に構成し、さらに前記誘電板を加熱する手段を設け、誘
電板を加熱する手段が、前記渦形放電コイルと前記誘電
板との間に設けられた抵抗線からなる平面状ヒータであ
り、前記平面内に占める前記抵抗線の面積をＳ h 、誘電
板 の面積をＳ y としたとき、 Ｓ h ＜Ｓ y ×０．４ としたことを特徴とする プラズマ処理装置。 - 【請求項７】 前記渦形放電コイルの一部または全部を
多重の渦形にしたことを特徴とする請求項６記載のプラ
ズマ処理装置。 - 【請求項８】 誘電板の温度をモニタするための圧着式
熱電対を誘電板の側面に設けたことを特徴とする請求項
６記載のプラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08041607A JP3111883B2 (ja) | 1996-02-28 | 1996-02-28 | プラズマ処理方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08041607A JP3111883B2 (ja) | 1996-02-28 | 1996-02-28 | プラズマ処理方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09237776A JPH09237776A (ja) | 1997-09-09 |
| JP3111883B2 true JP3111883B2 (ja) | 2000-11-27 |
Family
ID=12613058
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08041607A Expired - Lifetime JP3111883B2 (ja) | 1996-02-28 | 1996-02-28 | プラズマ処理方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3111883B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6028395A (en) * | 1997-09-16 | 2000-02-22 | Lam Research Corporation | Vacuum plasma processor having coil with added conducting segments to its peripheral part |
| US7571697B2 (en) * | 2001-09-14 | 2009-08-11 | Lam Research Corporation | Plasma processor coil |
| KR102481432B1 (ko) | 2015-08-10 | 2022-12-27 | 삼성전자주식회사 | 커버 플레이트 및 그를 포함하는 플라즈마 처리 장치 |
-
1996
- 1996-02-28 JP JP08041607A patent/JP3111883B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09237776A (ja) | 1997-09-09 |
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