JP3153658B2 - プラズマ処理方法 - Google Patents
プラズマ処理方法Info
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、処理方法に関し、特に
低温処理方法に関する。
低温処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】反応性ガスプラズマを用いて被処理体を
処理する技術、例えばエッチングを施すドライエッチン
グ技術においては、垂直なパターン形状と高い選択比を
得るために、加工するウェハを冷却してエッチング処理
を施す方法が知られている。例えば、特開昭60−15
8627号公報には、冷媒溜めを有する電極上にウェハ
を載置して反応表面を低温化することにより、サイドエ
ッチング反応を抑制するための低温エッチング方法が開
示されている。
処理する技術、例えばエッチングを施すドライエッチン
グ技術においては、垂直なパターン形状と高い選択比を
得るために、加工するウェハを冷却してエッチング処理
を施す方法が知られている。例えば、特開昭60−15
8627号公報には、冷媒溜めを有する電極上にウェハ
を載置して反応表面を低温化することにより、サイドエ
ッチング反応を抑制するための低温エッチング方法が開
示されている。
【0003】かかる低温エッチングにおいては、ウェハ
の反応表面の温度を許容処理温度範囲内に保持すること
が、製品の歩留まりを向上させ、かつ微細な表面加工を
行う上で重要である。しかし、通常のプラズマ処理装置
では、プラズマを発生するためにかけた高周波パワーの
40〜50%が熱エネルギーに変換され、しかも、その
熱エネルギーへの変換効率は様々な要因により一定では
ないので、ウェハの温度を許容エッチング温度範囲内に
制御することは困難である。
の反応表面の温度を許容処理温度範囲内に保持すること
が、製品の歩留まりを向上させ、かつ微細な表面加工を
行う上で重要である。しかし、通常のプラズマ処理装置
では、プラズマを発生するためにかけた高周波パワーの
40〜50%が熱エネルギーに変換され、しかも、その
熱エネルギーへの変換効率は様々な要因により一定では
ないので、ウェハの温度を許容エッチング温度範囲内に
制御することは困難である。
【0004】プラズマにより発生される熱エネルギーに
変動をもたらす要因としては、高周波パワーや処理室内
の圧力やガス流量などの変動、あるいはエッチングによ
り生じた副生成物などの影響が考えられる。しかし、こ
れらの要因は複雑に関連しているのでパラメータ化し
て、予測制御に利用することはできない。さらに、かか
る低温エッチングでは、被処理体であるウェハの表面温
度を低温に制御すればするほど、加工精度が向上するた
め、冷却の極低温化が進められているが、かかる極低温
環境は、ますます、ウェハ温度の適切な制御を困難なも
のにしている。
変動をもたらす要因としては、高周波パワーや処理室内
の圧力やガス流量などの変動、あるいはエッチングによ
り生じた副生成物などの影響が考えられる。しかし、こ
れらの要因は複雑に関連しているのでパラメータ化し
て、予測制御に利用することはできない。さらに、かか
る低温エッチングでは、被処理体であるウェハの表面温
度を低温に制御すればするほど、加工精度が向上するた
め、冷却の極低温化が進められているが、かかる極低温
環境は、ますます、ウェハ温度の適切な制御を困難なも
のにしている。
【0005】かかる状況の中で、ウェハの温度を一定の
範囲内に制御するための様々な試行がなされている。例
えば、特開平3−134187号公報には、高周波電源
をオンにしてプラズマを発生させ、ウェハの温度が所定
の温度範囲以上に上昇するとエッチングを停止し、ウェ
ハの温度低下を待って、高周波電源を再度起動させるる
ことにより、ウェハの温度を所定の温度範囲内に制御す
る時分割エッチング方法(間欠エッチング方法)が開示
されている。しかし、このような間欠エッチング方法に
よれば、処理工程上高周波電源のオフが必要とされる場
合を除き、ウェハの温度制御のために高周波電源をオフ
にしている時間だけロスが生じ、スループットを落とし
てしまう。例えば、1分エッチングでデューティ比を5
0%と仮定すれば、処理に要する時間は2倍の2分とな
ってしまう。
範囲内に制御するための様々な試行がなされている。例
えば、特開平3−134187号公報には、高周波電源
をオンにしてプラズマを発生させ、ウェハの温度が所定
の温度範囲以上に上昇するとエッチングを停止し、ウェ
ハの温度低下を待って、高周波電源を再度起動させるる
ことにより、ウェハの温度を所定の温度範囲内に制御す
る時分割エッチング方法(間欠エッチング方法)が開示
されている。しかし、このような間欠エッチング方法に
よれば、処理工程上高周波電源のオフが必要とされる場
合を除き、ウェハの温度制御のために高周波電源をオフ
にしている時間だけロスが生じ、スループットを落とし
てしまう。例えば、1分エッチングでデューティ比を5
0%と仮定すれば、処理に要する時間は2倍の2分とな
ってしまう。
【0006】また、特開平4−196528号公報に
は、サセプタの熱伝達経路に冷却部からの冷却パワーを
減じるための熱抵抗部材を設け、温度調節手段によりこ
の熱抵抗部材が発生する温度を制御することにより、ウ
ェハの温度を一定の範囲内に制御するエッチング装置が
開示されている。しかし、かかるエッチング装置の伝熱
経路は複雑かつ長いものであり、十分に満足の行くウェ
ハの温度制御を行うことが困難である。
は、サセプタの熱伝達経路に冷却部からの冷却パワーを
減じるための熱抵抗部材を設け、温度調節手段によりこ
の熱抵抗部材が発生する温度を制御することにより、ウ
ェハの温度を一定の範囲内に制御するエッチング装置が
開示されている。しかし、かかるエッチング装置の伝熱
経路は複雑かつ長いものであり、十分に満足の行くウェ
ハの温度制御を行うことが困難である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】したがって、上記のよ
うな従来の技術が有する問題点に鑑み、本発明の目的と
するところは、低温エッチングにおいて、エッチング処
理のスループットを低下させることなく、ウェハの温度
を所定の処理温度範囲内に制御可能な新規かつ改良され
たエッチング方法を提供することである。
うな従来の技術が有する問題点に鑑み、本発明の目的と
するところは、低温エッチングにおいて、エッチング処
理のスループットを低下させることなく、ウェハの温度
を所定の処理温度範囲内に制御可能な新規かつ改良され
たエッチング方法を提供することである。
【0008】
【0009】さらにまた本発明の別の目的は、上述のよ
うな制御を行うに際して、プラズマの発生状態とウェハ
の温度制御とを関連づけることにより、より正確かつ効
率的なエッチング処理を実施可能な新規かつ改良された
エッチング方法を提供することである。
うな制御を行うに際して、プラズマの発生状態とウェハ
の温度制御とを関連づけることにより、より正確かつ効
率的なエッチング処理を実施可能な新規かつ改良された
エッチング方法を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明によれば、処理室内に被処理体を載置固定す
るためのサセプタと、そのサセプタを介して前記被処理
体に冷却熱を伝達するための伝熱経路と、その伝熱経路
に冷却熱を供給するための冷媒の量を制御可能な冷却熱
源と、前記伝熱経路を経由する冷却熱量を調整するため
の温度調節手段とを有する低温処理装置において、前記
被処理体の処理を中断することなく連続的に実施しなが
ら、前記冷媒の量を制御し、さらに、前記温度調節手段
により前記伝熱経路を経由する冷媒熱量を変化させ、複
数の前記被処理体を周期的に連続処理する場合に、所定
の周期関数に従って、前記伝熱経路を経由する冷却熱量
を変化させることを特徴とする、処理方法が提供され
る。また、前記所定の周期関数の周期は、前記被処理体
の処理時間の周期と一致していることが好ましい。
に、本発明によれば、処理室内に被処理体を載置固定す
るためのサセプタと、そのサセプタを介して前記被処理
体に冷却熱を伝達するための伝熱経路と、その伝熱経路
に冷却熱を供給するための冷媒の量を制御可能な冷却熱
源と、前記伝熱経路を経由する冷却熱量を調整するため
の温度調節手段とを有する低温処理装置において、前記
被処理体の処理を中断することなく連続的に実施しなが
ら、前記冷媒の量を制御し、さらに、前記温度調節手段
により前記伝熱経路を経由する冷媒熱量を変化させ、複
数の前記被処理体を周期的に連続処理する場合に、所定
の周期関数に従って、前記伝熱経路を経由する冷却熱量
を変化させることを特徴とする、処理方法が提供され
る。また、前記所定の周期関数の周期は、前記被処理体
の処理時間の周期と一致していることが好ましい。
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【作用】本発明においては、冷却源から被処理体への伝
熱経路を経由する冷却熱源を変化させることにより、被
処理体の温度を所望の温度範囲内に制御している。その
ため、被処理体のエッチング環境を変化させたり、プラ
ズマ処理を中断する必要がないので、スループットを落
とすことなく、処理を実施可能である。特に、複数の被
処理体を周期的に連続処理する場合には、所定の周期関
数に従って伝熱経路を経由する冷却熱源を変化させるこ
とにより、処理の高速化及び簡易化を図ることができ
る。
熱経路を経由する冷却熱源を変化させることにより、被
処理体の温度を所望の温度範囲内に制御している。その
ため、被処理体のエッチング環境を変化させたり、プラ
ズマ処理を中断する必要がないので、スループットを落
とすことなく、処理を実施可能である。特に、複数の被
処理体を周期的に連続処理する場合には、所定の周期関
数に従って伝熱経路を経由する冷却熱源を変化させるこ
とにより、処理の高速化及び簡易化を図ることができ
る。
【0015】また、本発明においては、絶縁層よりも上
部に冷却源を配置することにより、冷却源から被処理体
へ冷却熱を伝達する経路を下部電極であるサセプタ内に
一体的に構成している。そのため、サセプタを構成する
部品点数が少なくなり、従って、部材間の界面数の減少
を図ることが可能なので、伝熱経路の簡略化及び短縮化
が達成され、被処理体の温度制御を容易かつ効率的に実
施可能となる。
部に冷却源を配置することにより、冷却源から被処理体
へ冷却熱を伝達する経路を下部電極であるサセプタ内に
一体的に構成している。そのため、サセプタを構成する
部品点数が少なくなり、従って、部材間の界面数の減少
を図ることが可能なので、伝熱経路の簡略化及び短縮化
が達成され、被処理体の温度制御を容易かつ効率的に実
施可能となる。
【0016】
【0017】
【実施例】以下、本発明に基づく処理方法を、プラズマ
エッチング装置に適用した一実施例について、図面を参
照しながら具体的に説明する。最初に、図1に基づい
て、本発明を適用可能なプラズマエッチング装置の構成
について説明する。
エッチング装置に適用した一実施例について、図面を参
照しながら具体的に説明する。最初に、図1に基づい
て、本発明を適用可能なプラズマエッチング装置の構成
について説明する。
【0018】このプラズマエッチング装置1は、アルミ
ニウム等の材料から成る内側枠2と外側枠3とから構成
される処理室4を備えている。内側枠2は、円筒壁部2
a、その円筒壁部2aの下端から上方に若干の間隔を空
けて設けられた底部2b、及びその円筒壁部2aの下端
外周に設けられた外方折れ縁部2cとから構成されてい
る。他方、外側枠4は、円筒壁部3a及び頂部3bとか
ら構成されており、上記内側枠2を気密に覆うように上
記外方折れ縁部2cの上に載置される。
ニウム等の材料から成る内側枠2と外側枠3とから構成
される処理室4を備えている。内側枠2は、円筒壁部2
a、その円筒壁部2aの下端から上方に若干の間隔を空
けて設けられた底部2b、及びその円筒壁部2aの下端
外周に設けられた外方折れ縁部2cとから構成されてい
る。他方、外側枠4は、円筒壁部3a及び頂部3bとか
ら構成されており、上記内側枠2を気密に覆うように上
記外方折れ縁部2cの上に載置される。
【0019】上記外側枠4の上記円筒壁部3aの上方に
は、図示しない処理ガス源より、例えばHFガスなどの
処理ガスを図示しないマスフローコントローラを介して
上記処理室4内に導入可能なガス供給管路5が設けられ
ている。また、上記円筒壁部3aの他方側下方には、ガ
ス排気管路6が設けられており、図示しない真空ポンプ
により真空引きが可能な如く構成されている。
は、図示しない処理ガス源より、例えばHFガスなどの
処理ガスを図示しないマスフローコントローラを介して
上記処理室4内に導入可能なガス供給管路5が設けられ
ている。また、上記円筒壁部3aの他方側下方には、ガ
ス排気管路6が設けられており、図示しない真空ポンプ
により真空引きが可能な如く構成されている。
【0020】上記外側枠3の上記頂部3bの上方には、
被処理体、例えば半導体ウェハWの表面に水平磁界を形
成するための磁界発生装置、例えば永久磁石7が回転自
在に設けられており、この磁石による水平磁界と、これ
に直交する電界を形成することにより、マグネトロン放
電を発生させることができるように構成されている。
被処理体、例えば半導体ウェハWの表面に水平磁界を形
成するための磁界発生装置、例えば永久磁石7が回転自
在に設けられており、この磁石による水平磁界と、これ
に直交する電界を形成することにより、マグネトロン放
電を発生させることができるように構成されている。
【0021】図1に示すように、処理室4内には、被処
理体、例えば上記半導体ウェハWを載置固定するための
サセプタアセンブリ8が配置される。このサセプタアセ
ンブリ8は、複数の絶縁部材9を介して上記内側枠2の
底部2b上に載置されており、同時に、上記サセプタア
センブリ8の側面と上記内側枠2の円筒壁部2aとの間
には、例えばOリング状の絶縁部材10が介装されてい
るので、上記サセプタアセンブリ8は、外部で接地され
ている上記内側枠2及び上記外側枠3から絶縁状態に保
持されるように構成されている。
理体、例えば上記半導体ウェハWを載置固定するための
サセプタアセンブリ8が配置される。このサセプタアセ
ンブリ8は、複数の絶縁部材9を介して上記内側枠2の
底部2b上に載置されており、同時に、上記サセプタア
センブリ8の側面と上記内側枠2の円筒壁部2aとの間
には、例えばOリング状の絶縁部材10が介装されてい
るので、上記サセプタアセンブリ8は、外部で接地され
ている上記内側枠2及び上記外側枠3から絶縁状態に保
持されるように構成されている。
【0022】上記サセプタアセンブリ8は、図示の通
り、3層構造を有している。上記サセプタアセンブリ8
の上層の第1のサブサセプタ11の上面には、被処理体
である半導体ウェハWを載置固定可能である。この載置
固定方式としては、例えば静電チャック方式により、ク
ーロン力により半導体ウェハWを吸引して固定すること
ができる。
り、3層構造を有している。上記サセプタアセンブリ8
の上層の第1のサブサセプタ11の上面には、被処理体
である半導体ウェハWを載置固定可能である。この載置
固定方式としては、例えば静電チャック方式により、ク
ーロン力により半導体ウェハWを吸引して固定すること
ができる。
【0023】上記サセプタアセンブリ8の中層の第2の
サブサセプタ12には、半導体ウェハWの温度を調節す
るための温度調節装置、例えばヒータ13が設けられて
いる。図示の例では、上記ヒータ13は、上記第2のサ
ブサセプタ12の上面に、すなわち、上記第1のサブサ
セプタ11の下面に面するように設置されているが、こ
の位置に限定されない。このヒータ13は、ヒータコン
トローラ14に接続されており、上記第1のサブサセプ
タ11の温度を監視する温度モニタ15からの信号に応
じて、温度制御を行うように構成されている。
サブサセプタ12には、半導体ウェハWの温度を調節す
るための温度調節装置、例えばヒータ13が設けられて
いる。図示の例では、上記ヒータ13は、上記第2のサ
ブサセプタ12の上面に、すなわち、上記第1のサブサ
セプタ11の下面に面するように設置されているが、こ
の位置に限定されない。このヒータ13は、ヒータコン
トローラ14に接続されており、上記第1のサブサセプ
タ11の温度を監視する温度モニタ15からの信号に応
じて、温度制御を行うように構成されている。
【0024】上記第1のサブサセプタ11は、上記第2
のサブサセプタ12に対して、ボルト16などの連結部
材を用いて、着脱自在に固定される。かかる構成によ
り、上記第1のサブサセプタ11が汚染された場合に、
高周波電源17に接続されている上記第2のサブサセプ
タ12とは別個に、上記第1のサブサセプタ11部分の
みを交換することが可能となり、装置の保守が容易とな
る。
のサブサセプタ12に対して、ボルト16などの連結部
材を用いて、着脱自在に固定される。かかる構成によ
り、上記第1のサブサセプタ11が汚染された場合に、
高周波電源17に接続されている上記第2のサブサセプ
タ12とは別個に、上記第1のサブサセプタ11部分の
みを交換することが可能となり、装置の保守が容易とな
る。
【0025】前述のように、上記第1のサブサセプタ1
1の側壁と上記内側枠2の円筒壁部2a内面との間には
Oリングなどの上記絶縁部材10が介装されているの
で、処理ガスは上記第2のサブサセプタ12よりも下方
には到達せず、上記サセプタアセンブリ8の中層及び下
層の汚染が防止される。
1の側壁と上記内側枠2の円筒壁部2a内面との間には
Oリングなどの上記絶縁部材10が介装されているの
で、処理ガスは上記第2のサブサセプタ12よりも下方
には到達せず、上記サセプタアセンブリ8の中層及び下
層の汚染が防止される。
【0026】上記サセプタアセンブリ8の下層の第3の
サブサセプタ18の内部には、例えば液体窒素などの冷
媒20を溜めるための冷媒ダメ19が設置されている。
この冷媒ダメ19は、パイプ21によりバルブ22を介
して液体窒素源23に連通している。上記冷媒ダメ19
内には、冷媒の最高水位と最低水位を検出するための液
面モニタHL及びLLが配置されている。液体窒素液面
検知コントローラ24は、これらの液面モニタからの信
号に応答して上記バルブ22を開閉することにより、上
記冷媒ダメ19内の液体窒素などの冷媒20の量を制御
するように構成されている。さらに、上記冷媒ダメ19
内の内壁底面は、例えばポーラスに形成され、核沸騰を
起こすことができるようになっており、その内部の液体
窒素を−196℃に維持することができる。
サブサセプタ18の内部には、例えば液体窒素などの冷
媒20を溜めるための冷媒ダメ19が設置されている。
この冷媒ダメ19は、パイプ21によりバルブ22を介
して液体窒素源23に連通している。上記冷媒ダメ19
内には、冷媒の最高水位と最低水位を検出するための液
面モニタHL及びLLが配置されている。液体窒素液面
検知コントローラ24は、これらの液面モニタからの信
号に応答して上記バルブ22を開閉することにより、上
記冷媒ダメ19内の液体窒素などの冷媒20の量を制御
するように構成されている。さらに、上記冷媒ダメ19
内の内壁底面は、例えばポーラスに形成され、核沸騰を
起こすことができるようになっており、その内部の液体
窒素を−196℃に維持することができる。
【0027】このように、第1、第2及び第3のサブサ
セプタ11、12及び18から成る上記サセプタアセン
ブリ8は、上記絶縁部材9及び10により、上記処理室
4を構成する上記内側枠2及び外側枠3から絶縁され
て、電気的には同一極性のカソードカップリングを構成
し、中層の上記第2のサブサセプタ12には、マッチン
グ装置26を介して上記高周波電源17が接続されてい
る。かくして、上記サセプタアセンブリ8と接地されて
いる外側枠3とにより対向電極が構成され、高周波電力
の印加により、電極間にプラズマ放電を発生させること
が可能である。
セプタ11、12及び18から成る上記サセプタアセン
ブリ8は、上記絶縁部材9及び10により、上記処理室
4を構成する上記内側枠2及び外側枠3から絶縁され
て、電気的には同一極性のカソードカップリングを構成
し、中層の上記第2のサブサセプタ12には、マッチン
グ装置26を介して上記高周波電源17が接続されてい
る。かくして、上記サセプタアセンブリ8と接地されて
いる外側枠3とにより対向電極が構成され、高周波電力
の印加により、電極間にプラズマ放電を発生させること
が可能である。
【0028】なお、上記絶縁部材9及び10により、上
記サセプタアセンブリ8と上記内側枠2との間には、相
互に連通する下部間隔26及び側部間隔27が形成され
るが、これらの間隔26及び27内は排気管路28を介
して図示しない真空ポンプにより真空引きが可能なよう
に構成されている。
記サセプタアセンブリ8と上記内側枠2との間には、相
互に連通する下部間隔26及び側部間隔27が形成され
るが、これらの間隔26及び27内は排気管路28を介
して図示しない真空ポンプにより真空引きが可能なよう
に構成されている。
【0029】さらに、本実施例に基づくサセプタアセン
ブリ8の上層の上記第1のサブサセプタ11と上記ヒー
タ13を備えた中層の上記第2のサブサセプタ12との
間、及び中層の上記第2のサブサセプタ12と下層の上
記第3のサブサセプタ18との間には、それぞれ間隔2
9及び30が形成されている。これらの間隔は、例えば
Oリングのような封止部材31及び32により、それぞ
れ気密に構成されており、第1のガスコントローラ34
の制御下、管路33を介して図示しない第1のガス源か
らアルゴンやヘリウムなどの不活性ガスを封入すること
が可能に構成されている。
ブリ8の上層の上記第1のサブサセプタ11と上記ヒー
タ13を備えた中層の上記第2のサブサセプタ12との
間、及び中層の上記第2のサブサセプタ12と下層の上
記第3のサブサセプタ18との間には、それぞれ間隔2
9及び30が形成されている。これらの間隔は、例えば
Oリングのような封止部材31及び32により、それぞ
れ気密に構成されており、第1のガスコントローラ34
の制御下、管路33を介して図示しない第1のガス源か
らアルゴンやヘリウムなどの不活性ガスを封入すること
が可能に構成されている。
【0030】上記間隔29及び30は、1〜100μm
であり、好ましくは、50μm程度に形成される。これ
らの間隔29及び30には、図示の例ではアルゴンやヘ
リウムなどの不活性ガスが封入されているが、これは例
示であって、封入される媒体は、冷却源20からの冷却
熱を最小限の熱損失で伝達可能であり、かつ、仮に漏れ
が生じた場合であっても処理室4内の処理ガスと反応し
難い伝熱媒体であれば、上記例に限定されない。
であり、好ましくは、50μm程度に形成される。これ
らの間隔29及び30には、図示の例ではアルゴンやヘ
リウムなどの不活性ガスが封入されているが、これは例
示であって、封入される媒体は、冷却源20からの冷却
熱を最小限の熱損失で伝達可能であり、かつ、仮に漏れ
が生じた場合であっても処理室4内の処理ガスと反応し
難い伝熱媒体であれば、上記例に限定されない。
【0031】上記間隔29及び30に封入される不活性
ガスは、300Torr以下、好ましくは70Torr
程度の圧力に加圧されている。図2に示すように、熱抵
抗Rは圧力を高めた方が低くなるが、300Torrを
越えた当たりからほぼ一定値をとるため、上記範囲内で
封入ガス圧を選択すれば十分である。
ガスは、300Torr以下、好ましくは70Torr
程度の圧力に加圧されている。図2に示すように、熱抵
抗Rは圧力を高めた方が低くなるが、300Torrを
越えた当たりからほぼ一定値をとるため、上記範囲内で
封入ガス圧を選択すれば十分である。
【0032】また、被処理体である上記半導体ウェハW
と上層の上記第1のサブサセプタ11との間の間隔33
にも、第2のガスコントローラ35の制御下、図示しな
い第2のガス源から管路34を介してアルゴンやヘリウ
ムなどの不活性ガスが供給される。この間隔33は、上
記間隔29及び30のように封止部材31及び33によ
り封止されていないが、上述の通り、半導体ウェハWは
静電チャックのクーロン力により上記第1のサブサセプ
タ11上に載置固定されているので、このクーロン力に
より上記間隔33には20Torr未満の圧力を有する
伝熱媒体であれば封止することが可能である。
と上層の上記第1のサブサセプタ11との間の間隔33
にも、第2のガスコントローラ35の制御下、図示しな
い第2のガス源から管路34を介してアルゴンやヘリウ
ムなどの不活性ガスが供給される。この間隔33は、上
記間隔29及び30のように封止部材31及び33によ
り封止されていないが、上述の通り、半導体ウェハWは
静電チャックのクーロン力により上記第1のサブサセプ
タ11上に載置固定されているので、このクーロン力に
より上記間隔33には20Torr未満の圧力を有する
伝熱媒体であれば封止することが可能である。
【0033】この場合にも、上記第2のガス源から供給
される伝熱媒体としては、上記冷却源20からの冷却熱
を最小限の熱損失で伝達可能であり、かつ、仮に漏れが
生じた場合であっても処理室4内の処理ガスと反応し難
い伝熱媒体の中から、例えば不活性ガスが選択される。
される伝熱媒体としては、上記冷却源20からの冷却熱
を最小限の熱損失で伝達可能であり、かつ、仮に漏れが
生じた場合であっても処理室4内の処理ガスと反応し難
い伝熱媒体の中から、例えば不活性ガスが選択される。
【0034】本発明に基づくプラズマエッチング装置1
には、さらにホストコントローラ36が設けられてい
る。このホストコントローラ36は、上記ヒータコント
ローラ14、上記高周波電源17、上記液体窒素の液面
コントローラ24、上記第1のガスコントローラ34及
び上記第2のガスコントローラ35に、それぞれ適当な
バスを介して接続されており、これらのバスを介して各
コントローラから信号を受信すると共に、本発明に基づ
くエッチング制御を実行するための指令信号を各コント
ローラに送ることができるように構成されている。
には、さらにホストコントローラ36が設けられてい
る。このホストコントローラ36は、上記ヒータコント
ローラ14、上記高周波電源17、上記液体窒素の液面
コントローラ24、上記第1のガスコントローラ34及
び上記第2のガスコントローラ35に、それぞれ適当な
バスを介して接続されており、これらのバスを介して各
コントローラから信号を受信すると共に、本発明に基づ
くエッチング制御を実行するための指令信号を各コント
ローラに送ることができるように構成されている。
【0035】以上のように、本発明に基づくプラズマエ
ッチング装置1においては、絶縁層よりも上部に冷却源
20を配置することにより、冷却源20から被処理体W
へ冷却熱を伝達する経路を、下部電極であるサセプタア
センブリ8内に一体的に構成している。そのため、サセ
プタを構成する部品点数が少なくなり、従って、部材間
の界面数の減少を図ることが可能なので、伝熱経路の簡
略化及び短縮化が達成され、被処理体の温度制御を容易
かつ効率的に実施可能となる。
ッチング装置1においては、絶縁層よりも上部に冷却源
20を配置することにより、冷却源20から被処理体W
へ冷却熱を伝達する経路を、下部電極であるサセプタア
センブリ8内に一体的に構成している。そのため、サセ
プタを構成する部品点数が少なくなり、従って、部材間
の界面数の減少を図ることが可能なので、伝熱経路の簡
略化及び短縮化が達成され、被処理体の温度制御を容易
かつ効率的に実施可能となる。
【0036】次に図3に基づいて、上記プラズマエッチ
ング装置の製造工程における構成について説明する。な
お、既に説明したプラズマエッチング装置の同じ構成に
付いては、同一の番号を付けて説明を略す。図示のよう
に、本発明に基づくマグネトロンプラズマエッチング装
置1の処理室4の外側枠3には、開閉自在に設けられた
ゲートバルブ50を介して隣接するロードロック室51
が接続するように構成されている。
ング装置の製造工程における構成について説明する。な
お、既に説明したプラズマエッチング装置の同じ構成に
付いては、同一の番号を付けて説明を略す。図示のよう
に、本発明に基づくマグネトロンプラズマエッチング装
置1の処理室4の外側枠3には、開閉自在に設けられた
ゲートバルブ50を介して隣接するロードロック室51
が接続するように構成されている。
【0037】このロードロック室51には、搬送装置5
2、例えばアルミニウム製のアームを導電性テフロンに
よりコーティングして静電対策が施された搬送アームが
設けられている。また、上記ロードロック室51には、
底面に設けられた排気口より排気管53が接続され、真
空排気弁54を介して真空ポンプ55により真空引きが
可能なように構成されている。
2、例えばアルミニウム製のアームを導電性テフロンに
よりコーティングして静電対策が施された搬送アームが
設けられている。また、上記ロードロック室51には、
底面に設けられた排気口より排気管53が接続され、真
空排気弁54を介して真空ポンプ55により真空引きが
可能なように構成されている。
【0038】上記ロードロック室51の側壁には、開閉
自在に設けられたゲートバルブ56を介して隣接するカ
セット室57が接続されるように構成されている。この
カセット室57には、カセット58を載置する載置台5
9が設けられており、このカセット58には、被処理体
である半導体ウェハWが25枚収納することができるよ
うに構成されている。また、上記カセット室57には、
底面に設けられた排気口より排気管61が接続され、真
空排気弁61を介して真空ポンプ56により真空引きが
可能なように構成されている。
自在に設けられたゲートバルブ56を介して隣接するカ
セット室57が接続されるように構成されている。この
カセット室57には、カセット58を載置する載置台5
9が設けられており、このカセット58には、被処理体
である半導体ウェハWが25枚収納することができるよ
うに構成されている。また、上記カセット室57には、
底面に設けられた排気口より排気管61が接続され、真
空排気弁61を介して真空ポンプ56により真空引きが
可能なように構成されている。
【0039】また、上記カセット室57の他方の側壁に
は、開閉自在に設けられたゲートバルブ62を介して大
気に接するように構成されている。以上のように、本発
明に基づくプラズマエッチング装置1は構成されてい
る。
は、開閉自在に設けられたゲートバルブ62を介して大
気に接するように構成されている。以上のように、本発
明に基づくプラズマエッチング装置1は構成されてい
る。
【0040】次に、このプラズマエッチング装置の動作
説明を行う。大気との間に設けられたゲートバルブ62
を開口して、被処理体Wを収納したカセット58が図示
しない搬送ロボットにより、カセット室57の載置台5
9の上に載置され、上記ゲートバルブ62が閉口する。
上記カセット室57に接続された真空排気弁61が開口
して、真空ポンプ55により上記カセット室57が真空
雰囲気、例えば10-1Torrに排気される。
説明を行う。大気との間に設けられたゲートバルブ62
を開口して、被処理体Wを収納したカセット58が図示
しない搬送ロボットにより、カセット室57の載置台5
9の上に載置され、上記ゲートバルブ62が閉口する。
上記カセット室57に接続された真空排気弁61が開口
して、真空ポンプ55により上記カセット室57が真空
雰囲気、例えば10-1Torrに排気される。
【0041】次いで、ロードロック室51とカセット室
57の間のゲートバルブ56が開口して、搬送アーム5
2により被処理体Wが上記カセット室57に載置された
カセット58より取り出され、保持されて上記ロードロ
ック室51へ搬送され、上記ゲートバルブ56が閉口す
る。上記ロードロック室51に接続された真空排気弁5
3が開口して、真空ポンプ55により上記ロードロック
室51が真空雰囲気、例えば10-3Torrに排気され
る。
57の間のゲートバルブ56が開口して、搬送アーム5
2により被処理体Wが上記カセット室57に載置された
カセット58より取り出され、保持されて上記ロードロ
ック室51へ搬送され、上記ゲートバルブ56が閉口す
る。上記ロードロック室51に接続された真空排気弁5
3が開口して、真空ポンプ55により上記ロードロック
室51が真空雰囲気、例えば10-3Torrに排気され
る。
【0042】この間処理室4内においては、冷却熱が冷
媒ダメ19内の冷却源20から伝達され、これにより上
層の第1のサブサセプタ11が冷却された状態で、上記
被処理体Wが上記ロードロック室51から搬送され載置
されるのを待機している。
媒ダメ19内の冷却源20から伝達され、これにより上
層の第1のサブサセプタ11が冷却された状態で、上記
被処理体Wが上記ロードロック室51から搬送され載置
されるのを待機している。
【0043】次いで、ロードロック室51と処理室4の
間のゲートバルブ50が開口して、上記搬送アーム52
により被処理体Wが上記処理室4へ搬送され、上記第1
のサブサセプタ11上に載置され、図示しない静電チャ
ックにより固定され、上記ゲートバルブ50が閉口す
る。上記処理室4は、真空排気弁63を開口することに
より、真空ポンプ55を介して真空雰囲気、例えば10
-5Torrに予め排気されている。
間のゲートバルブ50が開口して、上記搬送アーム52
により被処理体Wが上記処理室4へ搬送され、上記第1
のサブサセプタ11上に載置され、図示しない静電チャ
ックにより固定され、上記ゲートバルブ50が閉口す
る。上記処理室4は、真空排気弁63を開口することに
より、真空ポンプ55を介して真空雰囲気、例えば10
-5Torrに予め排気されている。
【0044】さらに、図1に示す第2のガスコントロー
ラ35により、上記被処理体Wの裏面空間33に対して
所定の圧力に調整された、例えばヘリウムなどの不活性
ガスが供給され、冷却された上記第1のサブサセプタ1
1により上記被処理体Wが適切な温度まで冷却される。
しかる後、処理ガス、例えばHFガスなどのガスが、図
示しないマスフローコントローラを介してガス供給管路
5から処理室4内に導入される。
ラ35により、上記被処理体Wの裏面空間33に対して
所定の圧力に調整された、例えばヘリウムなどの不活性
ガスが供給され、冷却された上記第1のサブサセプタ1
1により上記被処理体Wが適切な温度まで冷却される。
しかる後、処理ガス、例えばHFガスなどのガスが、図
示しないマスフローコントローラを介してガス供給管路
5から処理室4内に導入される。
【0045】本実施例においては、内側枠2及び外側枠
3が接地されており、サセプタアセンブリ8が一体的な
下部電極を構成するので、中層の第2のサブサセプタ1
2に高周波電源17から高周波電力を供給することによ
り、対向電極が形成され、導入された処理ガスによるR
IE方式のプラズマエッチングが可能なように構成され
る。さらに、上記処理室4の上方に配置された永久磁石
7を回転し、半導体ウェハWの近傍にその面と平行な磁
場を形成することで、イオンを半導体ウェハWに対して
垂直に方向付けることが可能となり、異方性の高いエッ
チングを達成することができる。
3が接地されており、サセプタアセンブリ8が一体的な
下部電極を構成するので、中層の第2のサブサセプタ1
2に高周波電源17から高周波電力を供給することによ
り、対向電極が形成され、導入された処理ガスによるR
IE方式のプラズマエッチングが可能なように構成され
る。さらに、上記処理室4の上方に配置された永久磁石
7を回転し、半導体ウェハWの近傍にその面と平行な磁
場を形成することで、イオンを半導体ウェハWに対して
垂直に方向付けることが可能となり、異方性の高いエッ
チングを達成することができる。
【0046】所望のエッチング処理が終了すると、上記
高周波電源17を停止し、プラズマの発生を止めると共
に、処理ガスの供給も停止する。さらに、上記処理室4
内の処理ガスや反応生成物を置換するために、窒素など
の不活性ガスを上記処理室4内に導入すると共に、真空
ポンプ55による排気が行われる。
高周波電源17を停止し、プラズマの発生を止めると共
に、処理ガスの供給も停止する。さらに、上記処理室4
内の処理ガスや反応生成物を置換するために、窒素など
の不活性ガスを上記処理室4内に導入すると共に、真空
ポンプ55による排気が行われる。
【0047】上記処理室4内の残留処理ガスや反応生成
物が十分に排気された後に、上記処理室4の側面に設け
られたゲートバルブ50が開口され、隣接するロードロ
ック室51より搬送アーム52が処理室4内の被処理体
Wの位置まで移動し、被処理体Wを保持して、上記ロー
ドロック室51に搬送し、上記ゲートバルブ50を閉口
する。このロードロック室において、被処理体Wはヒー
タにより室温、例えば18℃まで昇温され、その後上記
ロードロック室51よりカセット室57を介して大気に
搬出される。以上が、本発明に基づくマグネトロンプラ
ズマエッチング装置1を用いた実施例の動作説明であ
る。
物が十分に排気された後に、上記処理室4の側面に設け
られたゲートバルブ50が開口され、隣接するロードロ
ック室51より搬送アーム52が処理室4内の被処理体
Wの位置まで移動し、被処理体Wを保持して、上記ロー
ドロック室51に搬送し、上記ゲートバルブ50を閉口
する。このロードロック室において、被処理体Wはヒー
タにより室温、例えば18℃まで昇温され、その後上記
ロードロック室51よりカセット室57を介して大気に
搬出される。以上が、本発明に基づくマグネトロンプラ
ズマエッチング装置1を用いた実施例の動作説明であ
る。
【0048】次に、図4〜図7を参照しながら、以上説
明したマグネトロンプラズマエッチング装置の構成と動
作に基づいて行われるプラズマエッチング処理方法の実
施例について説明する。上述のように、低温エッチング
においては、ウェハの反応表面の温度を許容処理温度範
囲内、例えば−100℃±5℃に保持することが、製品
の歩留まりを向上させ、かつ微細な表面加工を行う上で
重要である。かかる温度範囲内にウェハの温度を制御す
るために、本発明に基づくエッチング方法によれば、被
処理体のエッチング環境を変更せずに、例えば高周波電
源の切換を行ったりせずに、エッチング処理を継続しな
がら、第2のサブサセプタ12内に設けられたヒータ1
3のみにより温度調整が行われる。
明したマグネトロンプラズマエッチング装置の構成と動
作に基づいて行われるプラズマエッチング処理方法の実
施例について説明する。上述のように、低温エッチング
においては、ウェハの反応表面の温度を許容処理温度範
囲内、例えば−100℃±5℃に保持することが、製品
の歩留まりを向上させ、かつ微細な表面加工を行う上で
重要である。かかる温度範囲内にウェハの温度を制御す
るために、本発明に基づくエッチング方法によれば、被
処理体のエッチング環境を変更せずに、例えば高周波電
源の切換を行ったりせずに、エッチング処理を継続しな
がら、第2のサブサセプタ12内に設けられたヒータ1
3のみにより温度調整が行われる。
【0049】図4〜図6は、複数枚の半導体ウェハを連
続的に処理する場合のタイミングチャートを示してお
り、各図において、[t2〜t3]が1枚の半導体ウェハ
をエッチング処理するために要する1サイクルの時間周
期であり、同様に、[t4〜t5]が別の1枚の半導体ウ
ェハをエッチング処理するために要する1サイクルの時
間周期である。図示の通り、本発明に基づくエッチング
方法によれば、上記エッチング時間の間は高周波電源は
オン状態に保持され、プラズマの発光が中断されること
なく継続される。
続的に処理する場合のタイミングチャートを示してお
り、各図において、[t2〜t3]が1枚の半導体ウェハ
をエッチング処理するために要する1サイクルの時間周
期であり、同様に、[t4〜t5]が別の1枚の半導体ウ
ェハをエッチング処理するために要する1サイクルの時
間周期である。図示の通り、本発明に基づくエッチング
方法によれば、上記エッチング時間の間は高周波電源は
オン状態に保持され、プラズマの発光が中断されること
なく継続される。
【0050】しかし、高周波電力、処理室内の圧力や処
理ガスの流量の変動、あるいはエッチングにより生じた
副生成物などが作用して、プラズマにより発生される熱
エネルギーが変動し、それに従って被処理体である半導
体ウェハの温度も変動する。このように変動する半導体
ウェハの温度を所望の範囲内に制御するために、本発明
によれば、高周波電源はオン状態に保持したまま、第1
のサブサセプタ11内に設置された温度モニタ15から
の信号に応じてヒータコントローラ14によりヒータ1
3の出力のみが調節される。
理ガスの流量の変動、あるいはエッチングにより生じた
副生成物などが作用して、プラズマにより発生される熱
エネルギーが変動し、それに従って被処理体である半導
体ウェハの温度も変動する。このように変動する半導体
ウェハの温度を所望の範囲内に制御するために、本発明
によれば、高周波電源はオン状態に保持したまま、第1
のサブサセプタ11内に設置された温度モニタ15から
の信号に応じてヒータコントローラ14によりヒータ1
3の出力のみが調節される。
【0051】このように、本発明によれば、温度モニタ
15からの信号に応じてヒータ13の出力のみをフィー
ドバック制御することにより、半導体ウェハの温度を所
望の範囲内に保持することが可能である。しかし、図示
の例のように、処理される半導体ウェハや処理ガスなど
の処理環境に応じてヒータ13の出力調節にある程度の
規則性が経験的に発見される場合がある。かかる場合に
は、複数枚の半導体ウェハを周期的に連続処理すること
が可能であり、ヒータ13の出力をその規則性を近似す
る所定の周期関数に基づいて連続的に制御することによ
り、容易かつ効率的な処理を実行できる。
15からの信号に応じてヒータ13の出力のみをフィー
ドバック制御することにより、半導体ウェハの温度を所
望の範囲内に保持することが可能である。しかし、図示
の例のように、処理される半導体ウェハや処理ガスなど
の処理環境に応じてヒータ13の出力調節にある程度の
規則性が経験的に発見される場合がある。かかる場合に
は、複数枚の半導体ウェハを周期的に連続処理すること
が可能であり、ヒータ13の出力をその規則性を近似す
る所定の周期関数に基づいて連続的に制御することによ
り、容易かつ効率的な処理を実行できる。
【0052】例えば、図4に示す例においては、t2に
おいてピークを有する3角波状の周期関数に基づいてヒ
ータ13の出力を調節することにより、半導体ウェハの
温度を所望のエッチング温度制御範囲内に制御すること
が可能である。また、図5に示す例においては、t2に
おいてピークを有する2次曲線的な周期関数に基づいて
ヒータ13の出力を調節することにより、さらに、図6
に示す例においては、t1、t3及びt5においてそれぞ
れトリガされるのこぎり波状の周期関数に基づいてヒー
タ13の出力を調整することにより、それぞれ、半導体
ウェハの温度を所望のエッチング温度制御範囲内に制御
する如く構成されている。
おいてピークを有する3角波状の周期関数に基づいてヒ
ータ13の出力を調節することにより、半導体ウェハの
温度を所望のエッチング温度制御範囲内に制御すること
が可能である。また、図5に示す例においては、t2に
おいてピークを有する2次曲線的な周期関数に基づいて
ヒータ13の出力を調節することにより、さらに、図6
に示す例においては、t1、t3及びt5においてそれぞ
れトリガされるのこぎり波状の周期関数に基づいてヒー
タ13の出力を調整することにより、それぞれ、半導体
ウェハの温度を所望のエッチング温度制御範囲内に制御
する如く構成されている。
【0053】上記図4〜図6に示す例においては、ヒー
タ13の出力を調整するための各周期関数のピーク又は
トリガ時点が、高周波電源のオン時点と一致するように
構成されているが、本発明に基づくエッチング制御方法
はこれに限定されない。本発明を複数枚の半導体ウェハ
の連続処理に適用する場合には、各半導体ウェハの処理
時間周期とヒータ13の出力を調整するための各周期関
数の周期が一致していることが重要である。したがっ
て、図7に示すように、高周波電源のオン時点、すなわ
ち各ウェハの処理時間周期の起点(t2,t4)とヒータ
13の出力を調整するための各周期関数のピーク時点
(t2',t4')とがずれるように構成することも可能で
ある。以上が、本発明に基づくマグネトロン放電形プラ
ズマエッチング装置を用いた実施例の動作説明である。
タ13の出力を調整するための各周期関数のピーク又は
トリガ時点が、高周波電源のオン時点と一致するように
構成されているが、本発明に基づくエッチング制御方法
はこれに限定されない。本発明を複数枚の半導体ウェハ
の連続処理に適用する場合には、各半導体ウェハの処理
時間周期とヒータ13の出力を調整するための各周期関
数の周期が一致していることが重要である。したがっ
て、図7に示すように、高周波電源のオン時点、すなわ
ち各ウェハの処理時間周期の起点(t2,t4)とヒータ
13の出力を調整するための各周期関数のピーク時点
(t2',t4')とがずれるように構成することも可能で
ある。以上が、本発明に基づくマグネトロン放電形プラ
ズマエッチング装置を用いた実施例の動作説明である。
【0054】次に、プラズマ発光検出手段80を設けた
プラズマエッチング装置1のさらに別の実施例につい
て、図8を参照しながら説明する。なお、図8に示すプ
ラズマエッチング装置において、プラズマ発光検出手段
80を設けた以外の構成については、図1に示すプラズ
マエッチング装置と同様なので、既に説明したものと同
じ構成については、同一の番号を付して説明を略す。
プラズマエッチング装置1のさらに別の実施例につい
て、図8を参照しながら説明する。なお、図8に示すプ
ラズマエッチング装置において、プラズマ発光検出手段
80を設けた以外の構成については、図1に示すプラズ
マエッチング装置と同様なので、既に説明したものと同
じ構成については、同一の番号を付して説明を略す。
【0055】図8に示すプラズマエッチング装置1に
は、高周波電源17により処理室4内に発生されたプラ
ズマ70の発光強度を測定するためのプラズマ発光検出
手段80と、この検出手段80を通して得られたプラズ
マ発光強度観測信号の変動周期を算出する周波数演算手
段90とが配備されている。この周波数演算手段90は
演算結果を適当なバスを介してホストコントローラ36
に送り、ホストコントローラ36はその信号に基づき装
置全体の各種制御を行うべく構成されている。
は、高周波電源17により処理室4内に発生されたプラ
ズマ70の発光強度を測定するためのプラズマ発光検出
手段80と、この検出手段80を通して得られたプラズ
マ発光強度観測信号の変動周期を算出する周波数演算手
段90とが配備されている。この周波数演算手段90は
演算結果を適当なバスを介してホストコントローラ36
に送り、ホストコントローラ36はその信号に基づき装
置全体の各種制御を行うべく構成されている。
【0056】プラズマ発光検出手段80においては、処
理室4の外側枠3の側壁3aにおけるウェハ搬入及び搬
出ゲート(図3に符号50で示す)と干渉しない位置に
窓81が開設されていると共に、その窓81に石英ガラ
ス等から成る透明体81が嵌め込まれている。この透明
体81の外側には、集光レンズ83を介して光ファイバ
84が配設されている。
理室4の外側枠3の側壁3aにおけるウェハ搬入及び搬
出ゲート(図3に符号50で示す)と干渉しない位置に
窓81が開設されていると共に、その窓81に石英ガラ
ス等から成る透明体81が嵌め込まれている。この透明
体81の外側には、集光レンズ83を介して光ファイバ
84が配設されている。
【0057】上記集光レンズ83の焦点位置は、上記プ
ラズマ70内における一定位置PLにセットされてい
る。さらに上記光ファイバ84の光学的後方には、当該
光ファイバ84により導かれた主光線を受光する受光器
85が配設されている。この受光器85は、上記プラズ
マ70の発生を確認すると共に、上記プラズマ70から
の発光受光量を測定し、その測定量に対応した観測信号
を光電変換による電気信号として、上記周波数演算手段
70及びホストコントローラ36に送出するように構成
されている。
ラズマ70内における一定位置PLにセットされてい
る。さらに上記光ファイバ84の光学的後方には、当該
光ファイバ84により導かれた主光線を受光する受光器
85が配設されている。この受光器85は、上記プラズ
マ70の発生を確認すると共に、上記プラズマ70から
の発光受光量を測定し、その測定量に対応した観測信号
を光電変換による電気信号として、上記周波数演算手段
70及びホストコントローラ36に送出するように構成
されている。
【0058】上記周波数演算手段70は、前記発光検出
手段80の受光器85から入力されるプラズマ発光強度
観測信号を、所定のシーケンスに従って演算し、上記プ
ラズマ発光強度観測信号の変動周期を得るように構成さ
れている。この周波数演算手段70により演算された上
記プラズマ発光強度に関する諸データはホストコントロ
ーラ36に送出され、ホストコントローラ36はその信
号に基づいて装置全体の制御行うことが可能である。
手段80の受光器85から入力されるプラズマ発光強度
観測信号を、所定のシーケンスに従って演算し、上記プ
ラズマ発光強度観測信号の変動周期を得るように構成さ
れている。この周波数演算手段70により演算された上
記プラズマ発光強度に関する諸データはホストコントロ
ーラ36に送出され、ホストコントローラ36はその信
号に基づいて装置全体の制御行うことが可能である。
【0059】次に上記のような構成を有する図8に示す
実施例装置による制御方法について説明する。既に説明
したように、本発明に基づく半導体ウェハの温度制御
は、高周波電源17のオンオフ切換とは無関係に、冷却
熱伝達経路に配置されたヒータ13を調整することによ
ってのみ行われる。しかしながら、条件によっては、高
周波電源17をオンにしたにもかかわらずプラズマ70
が上記処理室4内に発生しない場合がある。このように
プラズマが発生しない場合にも、本願に基づいてウェハ
の温度制御を行うことは無駄であり、また温度制御によ
り逆に所望の温度範囲を逸脱するおそれがある。特に、
複数の半導体ウェハを連続処理する場合には、エッチン
グ処理の周期とヒータ出力調整の周期とがずれて、製品
にダメージを与えるおそれがある。
実施例装置による制御方法について説明する。既に説明
したように、本発明に基づく半導体ウェハの温度制御
は、高周波電源17のオンオフ切換とは無関係に、冷却
熱伝達経路に配置されたヒータ13を調整することによ
ってのみ行われる。しかしながら、条件によっては、高
周波電源17をオンにしたにもかかわらずプラズマ70
が上記処理室4内に発生しない場合がある。このように
プラズマが発生しない場合にも、本願に基づいてウェハ
の温度制御を行うことは無駄であり、また温度制御によ
り逆に所望の温度範囲を逸脱するおそれがある。特に、
複数の半導体ウェハを連続処理する場合には、エッチン
グ処理の周期とヒータ出力調整の周期とがずれて、製品
にダメージを与えるおそれがある。
【0060】上記のような事態を回避するために、図8
に示す実施例装置を用いた方法によれば、プラズマ発光
検出手段80によりプラズマの発生が確認されてから、
ヒータ13による半導体ウェハWの温度調節が実行され
る。かかる制御により、プラズマが発生していないにも
かかわらず、ヒータ13による温度制御を実行してしま
った場合に生じる不測の事態を回避することができる。
に示す実施例装置を用いた方法によれば、プラズマ発光
検出手段80によりプラズマの発生が確認されてから、
ヒータ13による半導体ウェハWの温度調節が実行され
る。かかる制御により、プラズマが発生していないにも
かかわらず、ヒータ13による温度制御を実行してしま
った場合に生じる不測の事態を回避することができる。
【0061】また、本発明を適用可能なマグネトロン放
電形プラズマエッチング装置1では、高周波電力をサセ
プタアセンブリ8に印加することによりプラズマ70を
生成すると共に、永久磁石等の磁界形成手段7からの磁
界により上記プラズマ70の密度を部分的に高め、その
部分的に密度が高められたプラズマが、上記永久磁石7
の偏心回転により被処理体である半導体ウェハWの上を
偏心回転するように構成されている。このように磁界に
よりプラズマの密度を局所的に集中させることにより、
エッチング処理がきわめて効果的に実行されると共に、
プラズマが集中された箇所を偏心回転させることによ
り、エッチング処理が被処理体の前面にわたって均一に
実行されることになる。
電形プラズマエッチング装置1では、高周波電力をサセ
プタアセンブリ8に印加することによりプラズマ70を
生成すると共に、永久磁石等の磁界形成手段7からの磁
界により上記プラズマ70の密度を部分的に高め、その
部分的に密度が高められたプラズマが、上記永久磁石7
の偏心回転により被処理体である半導体ウェハWの上を
偏心回転するように構成されている。このように磁界に
よりプラズマの密度を局所的に集中させることにより、
エッチング処理がきわめて効果的に実行されると共に、
プラズマが集中された箇所を偏心回転させることによ
り、エッチング処理が被処理体の前面にわたって均一に
実行されることになる。
【0062】この場合に、処理室4内に生成するプラズ
マ70は、上記永久磁石7の偏心回転により略周期性を
有して変化している。このようなプラズマ70の略周期
性は、上記処理室4内に生じる反応種又は反応生成物の
スペクトル光をプラズマ発光強度検出手段80により常
時観測することにより、判定することができる。本発明
によれば、上記のように周期的に変動するプラズマ発光
強度の変動周期を上記周波数演算装置90により求め、
この変動周期をヒータ出力の調整のためのパラメータと
して利用することができる。
マ70は、上記永久磁石7の偏心回転により略周期性を
有して変化している。このようなプラズマ70の略周期
性は、上記処理室4内に生じる反応種又は反応生成物の
スペクトル光をプラズマ発光強度検出手段80により常
時観測することにより、判定することができる。本発明
によれば、上記のように周期的に変動するプラズマ発光
強度の変動周期を上記周波数演算装置90により求め、
この変動周期をヒータ出力の調整のためのパラメータと
して利用することができる。
【0063】特に複数の半導体ウェハを周期的に連続処
理する場合には、上記プラズマ発光強度の変動周期と同
期させて、ヒータ出力を調整して、半導体ウェハの温度
制御を行うことにより、精度の高いエッチング処理をよ
り迅速かつ効果的に行うことが可能である。
理する場合には、上記プラズマ発光強度の変動周期と同
期させて、ヒータ出力を調整して、半導体ウェハの温度
制御を行うことにより、精度の高いエッチング処理をよ
り迅速かつ効果的に行うことが可能である。
【0064】以上、実施例としてマグネトロン式プラズ
マエッチング装置に適用した例を示したが、これに限定
されず、本発明は、CVD装置やアッシング装置、スパ
ッタ装置にも適用することができる。
マエッチング装置に適用した例を示したが、これに限定
されず、本発明は、CVD装置やアッシング装置、スパ
ッタ装置にも適用することができる。
【0065】
【発明の効果】以上のように、本発明に基づく処理方法
によれば、スループットを落とすことなく、被処理体の
温度制御を実施することが可能になる。さらに、本発明
に基づく処理方法によれば、冷却源から被処理体へ冷却
熱を伝達する伝熱経路を簡略化しかつ短縮化することが
可能なので、被処理体の温度制御を容易かつ効率的に実
施することが可能となる。さらにまた、本発明に基づく
処理方法によれば、プラズマ発光条件に対応して、効率
的に被処理体の温度制御を実施することが可能である。
によれば、スループットを落とすことなく、被処理体の
温度制御を実施することが可能になる。さらに、本発明
に基づく処理方法によれば、冷却源から被処理体へ冷却
熱を伝達する伝熱経路を簡略化しかつ短縮化することが
可能なので、被処理体の温度制御を容易かつ効率的に実
施することが可能となる。さらにまた、本発明に基づく
処理方法によれば、プラズマ発光条件に対応して、効率
的に被処理体の温度制御を実施することが可能である。
【図1】本発明を適用したマグネトロン式プラズマエッ
チング装置の一実施例の略断面図である。
チング装置の一実施例の略断面図である。
【図2】伝熱媒体の熱抵抗と圧力との関係を示すグラフ
である。
である。
【図3】図1に示すプラズマエッチング装置の製造工程
における一実施例の略断面図である。
における一実施例の略断面図である。
【図4】本発明に基づく温度制御を実行した場合の高周
波電源入力電力とヒータ入力電力との関係を示す第1の
タイムチャートである。
波電源入力電力とヒータ入力電力との関係を示す第1の
タイムチャートである。
【図5】本発明に基づく温度制御を実行した場合の高周
波電源入力電力とヒータ入力電力との関係を示す第2の
タイムチャートである。
波電源入力電力とヒータ入力電力との関係を示す第2の
タイムチャートである。
【図6】本発明に基づく温度制御を実行した場合の高周
波電源入力電力とヒータ入力電力との関係を示す第3の
タイムチャートである。
波電源入力電力とヒータ入力電力との関係を示す第3の
タイムチャートである。
【図7】本発明に基づく温度制御を実行した場合の高周
波電源入力電力とヒータ入力電力との関係を示す第4の
タイムチャートである。
波電源入力電力とヒータ入力電力との関係を示す第4の
タイムチャートである。
【図8】本発明を適用して、プラズマ発光検出手段を実
装したマグネトロン式プラズマエッチング装置の一実施
例の略断面図である。
装したマグネトロン式プラズマエッチング装置の一実施
例の略断面図である。
1 プラズマエッチング装置 2 内側枠 3 外側枠 4 処理室 7 永久磁石 8 サセプタアセンブリ 9,10 絶縁部材 11 第1のサブサセプタ 12 第2のサブサセプタ 13 ヒータ 17 高周波電源 18 第3のサブサセプタ 19 冷媒ダメ 20 冷却源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−196528(JP,A) 特開 平2−135753(JP,A) 特開 平3−206613(JP,A) 特開 平4−78135(JP,A) 特開 平2−235333(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/205 H01L 21/3065
Claims (2)
- 【請求項1】処理室内に被処理体を載置固定するための
サセプタと、そのサセプタを介して前記被処理体に冷却
熱を伝達するための伝熱経路と、その伝熱経路に冷却熱
を供給するための冷媒の量を制御可能な冷却熱源と、前
記伝熱経路を経由する冷却熱量を調整するための温度調
節手段とを有する低温処理装置において、 前記被処理体の処理を中断することなく連続的に実施し
ながら、前記冷媒の量を制御し、さらに、前記温度調節
手段により前記伝熱経路を経由する冷媒熱量を変化さ
せ、 複数の前記被処理体を周期的に連続処理する場合に、所
定の周期関数に従って、前記伝熱経路を経由する冷却熱
量を変化させることを特徴とする、処理方法。 - 【請求項2】前記所定の周期関数の周期は、前記被処理
体の処理時間の周期と一致していることを特徴とする、
請求項1に記載の処理方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33378692A JP3153658B2 (ja) | 1992-11-20 | 1992-11-20 | プラズマ処理方法 |
US08/154,451 US5567267A (en) | 1992-11-20 | 1993-11-19 | Method of controlling temperature of susceptor |
KR1019930024819A KR100244440B1 (ko) | 1992-11-20 | 1993-11-20 | 서셉터의 온도제어방법 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33378692A JP3153658B2 (ja) | 1992-11-20 | 1992-11-20 | プラズマ処理方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06163433A JPH06163433A (ja) | 1994-06-10 |
JP3153658B2 true JP3153658B2 (ja) | 2001-04-09 |
Family
ID=18269945
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33378692A Expired - Lifetime JP3153658B2 (ja) | 1992-11-20 | 1992-11-20 | プラズマ処理方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3153658B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001068538A (ja) | 1999-06-21 | 2001-03-16 | Tokyo Electron Ltd | 電極構造、載置台構造、プラズマ処理装置及び処理装置 |
WO2011044451A2 (en) * | 2009-10-09 | 2011-04-14 | Applied Materials, Inc. | Multi-gas centrally cooled showerhead design |
-
1992
- 1992-11-20 JP JP33378692A patent/JP3153658B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06163433A (ja) | 1994-06-10 |
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