JP3173693B2 - プラズマ処理装置及びその方法 - Google Patents
プラズマ処理装置及びその方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマ処理装置及び
その方法に関する。
その方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウエハの処理工程において、例え
ばキャパシタや素子の分離、あるいはコンタクトホール
の形成などのためにドライエッチングが行われている。
このドライエッチングを行う従来装置の代表的なものと
して平行平板型プラズマ処理装置が知られている。
ばキャパシタや素子の分離、あるいはコンタクトホール
の形成などのためにドライエッチングが行われている。
このドライエッチングを行う従来装置の代表的なものと
して平行平板型プラズマ処理装置が知られている。
【０００３】図９は平行平板型プラズマ処理装置を示す
図であり、気密なチャンバ１内に、下部電極を兼用する
載置台１１が配設されると共に、載置台１１の上方にこ
れと対向してガス供給部を兼用する上部電極１２が配設
されている。１３は排気管である。
図であり、気密なチャンバ１内に、下部電極を兼用する
載置台１１が配設されると共に、載置台１１の上方にこ
れと対向してガス供給部を兼用する上部電極１２が配設
されている。１３は排気管である。
【０００４】このようなプラズマ処理装置においては、
先ず載置台１１上にウエハＷを載置し、ガス供給部１２
から処理ガスを導入すると共に、電極１１、１２間に高
周波電源部Ｅにより高周波電力を印加してプラズマを発
生させ、このプラズマ中の反応性イオンによりウエハＷ
のエッチングが行われる。
先ず載置台１１上にウエハＷを載置し、ガス供給部１２
から処理ガスを導入すると共に、電極１１、１２間に高
周波電源部Ｅにより高周波電力を印加してプラズマを発
生させ、このプラズマ中の反応性イオンによりウエハＷ
のエッチングが行われる。
【０００５】ところでデバイスのパターンの線幅が増々
微細化する傾向にあるが、上述の装置においてプラズマ
が発生しているときのチャンバ内の圧力が１００ｍＴｏ
ｒｒ〜１Ｔｏｒｒであり、このような高い圧力ではイオ
ンの平均自由工程が小さいので微細加工が困難である。
またウエハが大口径化しつつあるが、イオンの平均自由
工程が小さいと、広い面に亘ってプラズマ分布の高い均
一性を確保できないため、大口径のウエハに対して均一
な処理が困難であるという問題点もある。
微細化する傾向にあるが、上述の装置においてプラズマ
が発生しているときのチャンバ内の圧力が１００ｍＴｏ
ｒｒ〜１Ｔｏｒｒであり、このような高い圧力ではイオ
ンの平均自由工程が小さいので微細加工が困難である。
またウエハが大口径化しつつあるが、イオンの平均自由
工程が小さいと、広い面に亘ってプラズマ分布の高い均
一性を確保できないため、大口径のウエハに対して均一
な処理が困難であるという問題点もある。
【０００６】そこで最近において、欧州特許公開明細書
第３７９８２８号や特開平３−７９０２５号公報に記載
されているように、載置台１１に対向するチャンバ１の
上面を石英ガラスなどの絶縁材により構成すると共に、
この絶縁材の外側に平面状のコイルを固定し、このコイ
ルに高周波電流を流してチャンバ１内に電磁場を形成
し、この電磁場内に流れる電子を処理ガスの中性粒子に
衝突させてプラズマを生成する高周波誘導方式が検討さ
れつつある。
第３７９８２８号や特開平３−７９０２５号公報に記載
されているように、載置台１１に対向するチャンバ１の
上面を石英ガラスなどの絶縁材により構成すると共に、
この絶縁材の外側に平面状のコイルを固定し、このコイ
ルに高周波電流を流してチャンバ１内に電磁場を形成
し、この電磁場内に流れる電子を処理ガスの中性粒子に
衝突させてプラズマを生成する高周波誘導方式が検討さ
れつつある。
【０００７】この方式によれば、コイルの形状に従って
略同心円状の電界を誘導し、プラズマの閉じ込め効果が
あるので、従来の平行平板型プラズマ処理装置の場合に
比べて相当低い圧力でプラズマを発生させることがで
き、従って発生したプラズマ中のイオンの平均自由工程
が大きく、このためこのプラズマによるエッチング処理
は、微細加工に適している。そしてプラズマは高密度領
域から低密度領域へ拡散するが、イオンの平均自由工程
が大きいことからプラズマ密度分布は滑らかであり、ウ
エハ平面に並行な面におけるプラズマの均一性が高く、
大口径のウエハに対するプラズマ処理の面内均一性が向
上する。
略同心円状の電界を誘導し、プラズマの閉じ込め効果が
あるので、従来の平行平板型プラズマ処理装置の場合に
比べて相当低い圧力でプラズマを発生させることがで
き、従って発生したプラズマ中のイオンの平均自由工程
が大きく、このためこのプラズマによるエッチング処理
は、微細加工に適している。そしてプラズマは高密度領
域から低密度領域へ拡散するが、イオンの平均自由工程
が大きいことからプラズマ密度分布は滑らかであり、ウ
エハ平面に並行な面におけるプラズマの均一性が高く、
大口径のウエハに対するプラズマ処理の面内均一性が向
上する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このように高周波誘導
方式はパターンの線幅の微細化、ウエハの大口径化に適
したものとして注目されるものではあるが、まだ未知数
の部分が多く、例えば高周波電力をあまり大きくするこ
となくいかにしてより一層高密度なプラズマを生成させ
るかといった点について検討する必要がある。そして高
密度なプラズマを生成する手法の一つとしてウエハの周
縁部に絶縁体を配置してプラズマを集中化することが考
えられるが、その場合プラズマの集中の度合いをどのよ
うにして調整するか、またウエハの周縁部におけるプラ
ズマの下面の平坦性をどのようにして確保するかといっ
た点について検討する必要があり、このようなことが十
分に検討された上ではじめて上述の高周波誘導方式が実
現されることになる。
方式はパターンの線幅の微細化、ウエハの大口径化に適
したものとして注目されるものではあるが、まだ未知数
の部分が多く、例えば高周波電力をあまり大きくするこ
となくいかにしてより一層高密度なプラズマを生成させ
るかといった点について検討する必要がある。そして高
密度なプラズマを生成する手法の一つとしてウエハの周
縁部に絶縁体を配置してプラズマを集中化することが考
えられるが、その場合プラズマの集中の度合いをどのよ
うにして調整するか、またウエハの周縁部におけるプラ
ズマの下面の平坦性をどのようにして確保するかといっ
た点について検討する必要があり、このようなことが十
分に検討された上ではじめて上述の高周波誘導方式が実
現されることになる。
【０００９】本発明はこのような事情の下になされたも
のであり、その目的とするところは、コイルよりなるア
ンテナに高周波電力を印加して得られたプラズマにより
被処理体を処理するにあたって、プラズマを集中化さ
せ、またプラズマの下面について高い平坦性を得ること
のできるプラズマ処理装置及びその方法を提供すること
にある。
のであり、その目的とするところは、コイルよりなるア
ンテナに高周波電力を印加して得られたプラズマにより
被処理体を処理するにあたって、プラズマを集中化さ
せ、またプラズマの下面について高い平坦性を得ること
のできるプラズマ処理装置及びその方法を提供すること
にある。
【００１０】
【課題を解決する手段】請求項１の発明は、気密構造の
チャンバ内に載置台を設け、前記チャンバ内にエッチン
グガスを導入してプラズマ化し、そのプラズマにより載
置台上の被処理体をエッチング処理するプラズマ処理装
置において、ＣＨＦ3 ガスまたはＣＦ4 ガスを含むエッ
チングガスを前記チャンバ内に供給するための手段と、
前記載置台に対向して設けられた平面状のコイルよりな
る高周波アンテナと、この高周波アンテナに高周波電力
を印加し、当該高周波アンテナの周りに磁界を発生させ
てプラズマを生成するための高周波電源部と、前記被処
理体の周りに当該被処理体を取り囲むように設けられ、
内方側よりも外方側の方が高くかつ外方側が被処理体の
被処理面よりも高く設定されているセラミックスよりな
るプラズマ集中リングと、を備えてなることを特徴とす
る。
チャンバ内に載置台を設け、前記チャンバ内にエッチン
グガスを導入してプラズマ化し、そのプラズマにより載
置台上の被処理体をエッチング処理するプラズマ処理装
置において、ＣＨＦ3 ガスまたはＣＦ4 ガスを含むエッ
チングガスを前記チャンバ内に供給するための手段と、
前記載置台に対向して設けられた平面状のコイルよりな
る高周波アンテナと、この高周波アンテナに高周波電力
を印加し、当該高周波アンテナの周りに磁界を発生させ
てプラズマを生成するための高周波電源部と、前記被処
理体の周りに当該被処理体を取り囲むように設けられ、
内方側よりも外方側の方が高くかつ外方側が被処理体の
被処理面よりも高く設定されているセラミックスよりな
るプラズマ集中リングと、を備えてなることを特徴とす
る。
【００１１】請求項２の発明は、被処理体をチャンバ内
に搬入して当該チャンバ内を所定の真空度に排気する工
程と、 前記チャンバ内にＣＨＦ3 ガスまたはＣＦ4 ガス
を含むエッチングガスを供給する工程と、 高周波アンテ
ナに高周波電源部より高周波電力を印加して、当該高周
波アンテナの周りに磁界を発生させてプラズマを生成す
る工程と、 前記被処理体の周りに当該被処理体を取り囲
むように設けられ、内方側よりも外方側の方が高くかつ
外方側が被処理体の被処理面よりも高く設定されている
セラミックスよりなるプラズマ集中リングにより前記プ
ラズマを被処理体の中心方向に引き寄せて下面が湾曲し
た形状とし、このプラズマにより前記被処理体をエッチ
ング処理する工程と、 を含むことを特徴とする。
に搬入して当該チャンバ内を所定の真空度に排気する工
程と、 前記チャンバ内にＣＨＦ3 ガスまたはＣＦ4 ガス
を含むエッチングガスを供給する工程と、 高周波アンテ
ナに高周波電源部より高周波電力を印加して、当該高周
波アンテナの周りに磁界を発生させてプラズマを生成す
る工程と、 前記被処理体の周りに当該被処理体を取り囲
むように設けられ、内方側よりも外方側の方が高くかつ
外方側が被処理体の被処理面よりも高く設定されている
セラミックスよりなるプラズマ集中リングにより前記プ
ラズマを被処理体の中心方向に引き寄せて下面が湾曲し
た形状とし、このプラズマにより前記被処理体をエッチ
ング処理する工程と、 を含むことを特徴とする。
【００１２】
【作用】本発明によれば、プラズマ集中リングの配置さ
れている位置では、電気力線がこのリングから離れよう
とするのでプラズマが集中化されるが、プラズマ集中リ
ングの上面が被処理体よりも高いため、被処理体の中心
側へのプラズマの引き締まりの程度が大きく、従ってプ
ラズマの高い集中化を図ることができ、高い効率でプラ
ズマ処理を行うことができる。またプラズマ集中リング
の外側が内側に比べて高いため、プラズマ集中リングの
外側部位にてプラズマの集中効果を得る一方、内側部位
では被処理体の被処理面のレベルからのプラズマの反り
上がりが小さくなるので被処理体の周縁部におけるプラ
ズマ下面の平坦性を高くすることができる。
れている位置では、電気力線がこのリングから離れよう
とするのでプラズマが集中化されるが、プラズマ集中リ
ングの上面が被処理体よりも高いため、被処理体の中心
側へのプラズマの引き締まりの程度が大きく、従ってプ
ラズマの高い集中化を図ることができ、高い効率でプラ
ズマ処理を行うことができる。またプラズマ集中リング
の外側が内側に比べて高いため、プラズマ集中リングの
外側部位にてプラズマの集中効果を得る一方、内側部位
では被処理体の被処理面のレベルからのプラズマの反り
上がりが小さくなるので被処理体の周縁部におけるプラ
ズマ下面の平坦性を高くすることができる。
【００１３】
【実施例】図１及び図２は本発明の実施例に係るプラズ
マ処理装置例えばエッチング装置の全体構成を示す断面
図、及び一部を破断した概略斜視図である。図中２は、
上面の一部を除いて例えばアルミニウムで構成された気
密構造のチャンバであり、このチャンバ２内の中央底部
には、例えばアルミニウムよりなる載置台３が配置され
ている。
マ処理装置例えばエッチング装置の全体構成を示す断面
図、及び一部を破断した概略斜視図である。図中２は、
上面の一部を除いて例えばアルミニウムで構成された気
密構造のチャンバであり、このチャンバ２内の中央底部
には、例えばアルミニウムよりなる載置台３が配置され
ている。
【００１４】前記載置台３は、上側部分である載置部３
１と、この載置部３１を支持する下側部分である支持部
３２とがボルト３３により分離可能に結合して構成され
ており、支持部３２とチャンバ２との間には絶縁体３４
が介装されている。前記載置部３１の上面には静電チャ
ックシート４がその上面を覆うように設けられている。
この静電チャックシート４は、例えば銅箔からなる静電
チャックシート用の電極である導電膜４１を例えばポリ
イミドフィルムからなる絶縁膜４２で両側から被覆して
構成され、導電膜４１は、チャンバ２の外部の直流電源
４３にスイッチ４４を介して電気的に接続されている。
１と、この載置部３１を支持する下側部分である支持部
３２とがボルト３３により分離可能に結合して構成され
ており、支持部３２とチャンバ２との間には絶縁体３４
が介装されている。前記載置部３１の上面には静電チャ
ックシート４がその上面を覆うように設けられている。
この静電チャックシート４は、例えば銅箔からなる静電
チャックシート用の電極である導電膜４１を例えばポリ
イミドフィルムからなる絶縁膜４２で両側から被覆して
構成され、導電膜４１は、チャンバ２の外部の直流電源
４３にスイッチ４４を介して電気的に接続されている。
【００１５】前記載置部３１には、上端が当該載置部３
１の上面に開口する複数のバックサイドガス（熱伝導用
のガス）のためのの孔部５１が形成されており、これら
孔部５１の下端は例えば通気室５２を介してバックサイ
ドガス用のガス供給路５３に連通している。また前記静
電チャックシート４にも各孔部５１に対応した位置に穴
（図示せず）が穿設され、孔部５１からのバックサイド
ガスが静電チャックシート４の穴を通じてウエハＷの裏
面に吹き付けられるようになっている。前記ガス供給路
５３は、バタフライバルブなどの圧力調整器５４を介し
て図示しない例えばＨｅガスなどのガス供給源に接続さ
れている。
１の上面に開口する複数のバックサイドガス（熱伝導用
のガス）のためのの孔部５１が形成されており、これら
孔部５１の下端は例えば通気室５２を介してバックサイ
ドガス用のガス供給路５３に連通している。また前記静
電チャックシート４にも各孔部５１に対応した位置に穴
（図示せず）が穿設され、孔部５１からのバックサイド
ガスが静電チャックシート４の穴を通じてウエハＷの裏
面に吹き付けられるようになっている。前記ガス供給路
５３は、バタフライバルブなどの圧力調整器５４を介し
て図示しない例えばＨｅガスなどのガス供給源に接続さ
れている。
【００１６】そして前記通気室５２にはバックサイドガ
スの圧力を検出する圧力検出部５５が設けられ、本発明
装置の制御系に含まれるコントローラ５６は、圧力検出
部５５の圧力検出値にもとづいて、前記孔部５１からウ
エハＷの裏面へ向けて吹き出すバックサイドガスの圧力
が所定値例えば１０Ｔｏｒｒになるように、圧力調整器
５４例えばバタフライバルブの開度を調整する機能を有
している。
スの圧力を検出する圧力検出部５５が設けられ、本発明
装置の制御系に含まれるコントローラ５６は、圧力検出
部５５の圧力検出値にもとづいて、前記孔部５１からウ
エハＷの裏面へ向けて吹き出すバックサイドガスの圧力
が所定値例えば１０Ｔｏｒｒになるように、圧力調整器
５４例えばバタフライバルブの開度を調整する機能を有
している。
【００１７】また前記載置台３の上面には、ウエハＷの
周りにウエハＷを取り囲むように絶縁体例えばセラミッ
クや石英よりなるプラズマ集中リング（フォーカスリン
グ）６が設けられている。このフォーカスリング６は、
図３に示すようにウエハＷの外形と相似形状に作られる
と共に、内周縁から外周縁に向かって高くなるように傾
斜しており、図４に示すように例えば８インチウエハに
対してはフォーカスリング６のリング幅ａは３０ｍｍ、
ウエハ表面に対する外周縁の高さｂは２ｍｍ、ウエハＷ
とリング内縁との距離ｃは０．５ｍｍ、ウエハ表面に対
する内周縁の高さｄは１．５ｍｍに設定されている。前
記フォーカスリング６は、チャンバ２内の電気力線をチ
ャンバ中央部側へ寄せるためのものであり、この例では
絶縁体で作られるが、絶縁体に限らず高低抗体（導電性
高低抗体及び半導体の抵抗値を有する材質を含む）によ
り構成してもよい。
周りにウエハＷを取り囲むように絶縁体例えばセラミッ
クや石英よりなるプラズマ集中リング（フォーカスリン
グ）６が設けられている。このフォーカスリング６は、
図３に示すようにウエハＷの外形と相似形状に作られる
と共に、内周縁から外周縁に向かって高くなるように傾
斜しており、図４に示すように例えば８インチウエハに
対してはフォーカスリング６のリング幅ａは３０ｍｍ、
ウエハ表面に対する外周縁の高さｂは２ｍｍ、ウエハＷ
とリング内縁との距離ｃは０．５ｍｍ、ウエハ表面に対
する内周縁の高さｄは１．５ｍｍに設定されている。前
記フォーカスリング６は、チャンバ２内の電気力線をチ
ャンバ中央部側へ寄せるためのものであり、この例では
絶縁体で作られるが、絶縁体に限らず高低抗体（導電性
高低抗体及び半導体の抵抗値を有する材質を含む）によ
り構成してもよい。
【００１８】前記支持部３２の内部には、載置台３を介
してウエハＷを冷却するために、冷却媒体を循環させる
冷媒溜３５が形成され、これには導入管３６Ａと排出管
３６Ｂとが設けられていて、導入管３６Ａを介して冷媒
溜３５内に供給された冷却媒体例えば液体窒素は排出管
３６Ｂを介して装置外部へ排出される。
してウエハＷを冷却するために、冷却媒体を循環させる
冷媒溜３５が形成され、これには導入管３６Ａと排出管
３６Ｂとが設けられていて、導入管３６Ａを介して冷媒
溜３５内に供給された冷却媒体例えば液体窒素は排出管
３６Ｂを介して装置外部へ排出される。
【００１９】前記載置台３に対向するチャンバ２の上面
は絶縁材例えば石英ガラス板２１により構成され、この
石英ガラス２１の上面には平面状のコイル例えば渦巻き
コイルからなる高周波アンテナ７が固着されている。こ
の高周波アンテナ７の両端子（内側端子及び外側端子）
間には、プラズマ生成用の高周波電源部７１よりマッチ
ング回路７２を介して例えば１３．５６ＭＨｚ、１ｋｗ
の高周波電圧が印加される。これによりアンテナ７に高
周波電流が流れ、後述するようにアンテナ７直下のチャ
ンバ２内空間でプラズマが生成されることとなる。
は絶縁材例えば石英ガラス板２１により構成され、この
石英ガラス２１の上面には平面状のコイル例えば渦巻き
コイルからなる高周波アンテナ７が固着されている。こ
の高周波アンテナ７の両端子（内側端子及び外側端子）
間には、プラズマ生成用の高周波電源部７１よりマッチ
ング回路７２を介して例えば１３．５６ＭＨｚ、１ｋｗ
の高周波電圧が印加される。これによりアンテナ７に高
周波電流が流れ、後述するようにアンテナ７直下のチャ
ンバ２内空間でプラズマが生成されることとなる。
【００２０】また前記載置台３とアースとの間には、当
該載置台３に、高周波アンテナ７に印加される高周波電
圧の周波数より低い周波数例えば４００ＫＨｚのバイア
ス電圧を与えるために、高周波電源部２２が接続されて
いる。そしてチャンバ２はアースに接続されており、こ
のため載置台３とチャンバ２との間に電界が形成され、
この結果チャンバ２内のプラズマ中の反応性イオンのウ
エハＷに対する垂直性が増すこととなる。
該載置台３に、高周波アンテナ７に印加される高周波電
圧の周波数より低い周波数例えば４００ＫＨｚのバイア
ス電圧を与えるために、高周波電源部２２が接続されて
いる。そしてチャンバ２はアースに接続されており、こ
のため載置台３とチャンバ２との間に電界が形成され、
この結果チャンバ２内のプラズマ中の反応性イオンのウ
エハＷに対する垂直性が増すこととなる。
【００２１】前記チャンバ２の側面上部にはガス供給管
２３が接続されている。このガス供給管２３よりチャン
バ２内に供給される処理ガスは加工の種類によって異な
り、例えばエッチング加工の場合にはＣＨＦ3 やＣＦ4
等のエッチングガスが供給される。図示の例では１本の
ガス供給管２３だけ示されているが、均一に処理ガスを
流すため適当な本数のガス供給管をチャンバ２に接続す
ればよい。
２３が接続されている。このガス供給管２３よりチャン
バ２内に供給される処理ガスは加工の種類によって異な
り、例えばエッチング加工の場合にはＣＨＦ3 やＣＦ4
等のエッチングガスが供給される。図示の例では１本の
ガス供給管２３だけ示されているが、均一に処理ガスを
流すため適当な本数のガス供給管をチャンバ２に接続す
ればよい。
【００２２】前記チャンバ２の底面には、複数の排気管
８１の一端がチャンバ２の周方向に等間隔な位置に接続
されている。図示の例では２本の排気管８１の一端がチ
ャンバ２の軸に対称に接続されている。そしてこれら排
気管８１の他端側は、図２に示すようにバタフライバル
ブなどの圧力調整器８２及び真空ポンプ８３が介装され
た共通の排気管８４に接続されている。またこの実施例
では排気系は、真空引き初期には緩やかに排気してパー
ティクルを巻き上げないように、またある程度真空引き
した後は急速に排気するように、チャンバ２内に設けら
れた圧力検出部８５よりの圧力検出値にもとづいて排気
コントローラ８６が圧力調整器８２を調整するように構
成されている。
８１の一端がチャンバ２の周方向に等間隔な位置に接続
されている。図示の例では２本の排気管８１の一端がチ
ャンバ２の軸に対称に接続されている。そしてこれら排
気管８１の他端側は、図２に示すようにバタフライバル
ブなどの圧力調整器８２及び真空ポンプ８３が介装され
た共通の排気管８４に接続されている。またこの実施例
では排気系は、真空引き初期には緩やかに排気してパー
ティクルを巻き上げないように、またある程度真空引き
した後は急速に排気するように、チャンバ２内に設けら
れた圧力検出部８５よりの圧力検出値にもとづいて排気
コントローラ８６が圧力調整器８２を調整するように構
成されている。
【００２３】次に上述実施例の作用について説明する。
先ず図示しない搬送アームにより被処理体例えばウエハ
Ｗをチャンバ２内に搬入して静電チャックシート４上に
載置する。そして真空ポンプ８３により排気管８１を介
して、所定の真空雰囲気に真空排気すると共に、ガス供
給管２３より例えばＣＦ4 ガスなどのエッチングガスを
チャンバ２内に供給しながら排気管８１より真空排気し
てチャンバ２内を例えば数ｍＴｏｒｒ〜数１０ｍＴｏｒ
ｒの真空度に維持すると共に、高周波アンテナ７に高周
波電源部７１より高周波電圧を印加する。この高周波電
圧の印加により高周波アンテナ７に高周波電流が流れる
と、アンテナ導体の周りに交番磁界が発生し、その磁束
の多くはアンテナ中心部を縦方向に通って閉ループを形
成する。このような交番磁界によってアンテナ７の直下
で概ね同心円状に円周方向の交番電界が誘起され、この
交番電界により円周方向に加速された電子が処理ガスの
中性粒子に衝突することでガスが電離してプラズマが生
成される。こうして発生したプラズマ中の反応性イオン
によってウエハＷの表面がエッチングされる。
先ず図示しない搬送アームにより被処理体例えばウエハ
Ｗをチャンバ２内に搬入して静電チャックシート４上に
載置する。そして真空ポンプ８３により排気管８１を介
して、所定の真空雰囲気に真空排気すると共に、ガス供
給管２３より例えばＣＦ4 ガスなどのエッチングガスを
チャンバ２内に供給しながら排気管８１より真空排気し
てチャンバ２内を例えば数ｍＴｏｒｒ〜数１０ｍＴｏｒ
ｒの真空度に維持すると共に、高周波アンテナ７に高周
波電源部７１より高周波電圧を印加する。この高周波電
圧の印加により高周波アンテナ７に高周波電流が流れる
と、アンテナ導体の周りに交番磁界が発生し、その磁束
の多くはアンテナ中心部を縦方向に通って閉ループを形
成する。このような交番磁界によってアンテナ７の直下
で概ね同心円状に円周方向の交番電界が誘起され、この
交番電界により円周方向に加速された電子が処理ガスの
中性粒子に衝突することでガスが電離してプラズマが生
成される。こうして発生したプラズマ中の反応性イオン
によってウエハＷの表面がエッチングされる。
【００２４】ここでウエハＷの外側に絶縁体または高抵
抗体よりなるフォーカスリング６が設けられているた
め、電気力線がここから離れようとするのでプラズマが
ウエハＷの中心側へ集中化される。そしてフォーカスリ
ング６の上面は外側が高くなるように傾斜しているた
め、図５に点線で示すようにプラズマの高い集中化を図
ることができると共に、プラズマの下面は急激に内側に
寄せられるのではなく、湾曲した形状になるのでウエハ
Ｗの周縁部のプラズマの下面の平坦性を確保することが
でき、この結果高い効率で面内均一性の高いプラズマ処
理を行うことができる。そしてフォーカスリング６の上
面の高さや、傾斜面の角度を調整することにより、プラ
ズマの集中の度合い及びプラズマ下面の形状を調整する
ことができる。
抗体よりなるフォーカスリング６が設けられているた
め、電気力線がここから離れようとするのでプラズマが
ウエハＷの中心側へ集中化される。そしてフォーカスリ
ング６の上面は外側が高くなるように傾斜しているた
め、図５に点線で示すようにプラズマの高い集中化を図
ることができると共に、プラズマの下面は急激に内側に
寄せられるのではなく、湾曲した形状になるのでウエハ
Ｗの周縁部のプラズマの下面の平坦性を確保することが
でき、この結果高い効率で面内均一性の高いプラズマ処
理を行うことができる。そしてフォーカスリング６の上
面の高さや、傾斜面の角度を調整することにより、プラ
ズマの集中の度合い及びプラズマ下面の形状を調整する
ことができる。
【００２５】フォーカスリング６の上面は上述の実施例
では傾斜面とされているが、図６（ａ）に示すように段
部を複数形成する構成、図６（ｂ）に示すようにＬ字型
に形成する構成、図６（ｃ）に示すように外側を傾斜面
にして内側を平坦面にする構成等を採用しても同様の効
果が得られる。なおフォーカスリング６の内側はウエハ
Ｗの表面より低くても同一の高さでもよく、プラズマの
密度などに応じてウエハＷの周縁部の平坦性を確保でき
るように適宜設定すればよい。
では傾斜面とされているが、図６（ａ）に示すように段
部を複数形成する構成、図６（ｂ）に示すようにＬ字型
に形成する構成、図６（ｃ）に示すように外側を傾斜面
にして内側を平坦面にする構成等を採用しても同様の効
果が得られる。なおフォーカスリング６の内側はウエハ
Ｗの表面より低くても同一の高さでもよく、プラズマの
密度などに応じてウエハＷの周縁部の平坦性を確保でき
るように適宜設定すればよい。
【００２６】またフォーカスリング６の外側を内側より
も高くすれば、プラズマ下面の周縁部の平坦性が良くな
る点で好ましいが、本発明では必ずしもフォーカスリン
グ６の上面における外側、内側の高さ関係を上述のよう
に限定するものではなく、高いプラズマの集中効果を得
る点からすればフォーカスリング６の上面がウエハＷの
表面よりも高ければ例えばその上面はウエハＷに並行な
平面であってもよい。なお図７に本発明に関連した参考
例を示しておくと、この例ではウエハＷを取り囲むよう
に、導電性材質例えばカーボンよりなる導電性リング６
１が載置台３上に配置されている。この導電性リング６
１は内周面がＬ字形に形成されており、段面部がウエハ
Ｗの下面に重なるように、また上面がウエハＷの表面よ
りも高くなるように構成されている。更にこの導電性６
１の外側には絶縁材あるいは高低抗体よりなる、例えば
石英やセラミックからなるフォーカスリング６２が設け
られている。このように構成すれば、プラズマはフォー
カスリング６２により上に押し上げられるが、導電性６
１が置かれている部分では電気力線が外に広がるので、
プラズマの下面は実線に示すように横に広げられ（点線
は導電性リング６１の代わりにフォーカスリングを置い
た場合のプラズマの形状である）、このためウエハＷの
周縁部における平坦性が良くなるので、プラズマ処理の
面内均一性を高めることができる。
も高くすれば、プラズマ下面の周縁部の平坦性が良くな
る点で好ましいが、本発明では必ずしもフォーカスリン
グ６の上面における外側、内側の高さ関係を上述のよう
に限定するものではなく、高いプラズマの集中効果を得
る点からすればフォーカスリング６の上面がウエハＷの
表面よりも高ければ例えばその上面はウエハＷに並行な
平面であってもよい。なお図７に本発明に関連した参考
例を示しておくと、この例ではウエハＷを取り囲むよう
に、導電性材質例えばカーボンよりなる導電性リング６
１が載置台３上に配置されている。この導電性リング６
１は内周面がＬ字形に形成されており、段面部がウエハ
Ｗの下面に重なるように、また上面がウエハＷの表面よ
りも高くなるように構成されている。更にこの導電性６
１の外側には絶縁材あるいは高低抗体よりなる、例えば
石英やセラミックからなるフォーカスリング６２が設け
られている。このように構成すれば、プラズマはフォー
カスリング６２により上に押し上げられるが、導電性６
１が置かれている部分では電気力線が外に広がるので、
プラズマの下面は実線に示すように横に広げられ（点線
は導電性リング６１の代わりにフォーカスリングを置い
た場合のプラズマの形状である）、このためウエハＷの
周縁部における平坦性が良くなるので、プラズマ処理の
面内均一性を高めることができる。
【００２７】ここで高周波誘導方式を利用するにあたっ
て、電界によるウエハＷのダメージを防止するための好
ましい実施例について述べる。高周波アンテナ７により
発生した電界は、プラズマが立っているときには表皮効
果によりウエハＷまで達しないが、プラズマが立ってい
ないときにはウエハＷまで達し、垂直方向の電界成分に
よりウエハＷの表面がダメージを受けるおそれがあるた
め、図８に示すように、ウエハＷと同じサイズかそれよ
りも大きいメカニカルシャッタ８を進退自在に設けた
り、あるいは載置台３を上下動可能に構成して電界発生
時には下方側に退避させ、こうして電界がウエハＷに達
しないようにするか、またはチャンバ２内の処理ガスの
雰囲気が所定の圧力になってから高周波電力を高周波ア
ンテナに供給するようにしてもよい。
て、電界によるウエハＷのダメージを防止するための好
ましい実施例について述べる。高周波アンテナ７により
発生した電界は、プラズマが立っているときには表皮効
果によりウエハＷまで達しないが、プラズマが立ってい
ないときにはウエハＷまで達し、垂直方向の電界成分に
よりウエハＷの表面がダメージを受けるおそれがあるた
め、図８に示すように、ウエハＷと同じサイズかそれよ
りも大きいメカニカルシャッタ８を進退自在に設けた
り、あるいは載置台３を上下動可能に構成して電界発生
時には下方側に退避させ、こうして電界がウエハＷに達
しないようにするか、またはチャンバ２内の処理ガスの
雰囲気が所定の圧力になってから高周波電力を高周波ア
ンテナに供給するようにしてもよい。
【００２８】なお高周波アンテナは、例えば表面を耐食
処理してチャンバ内に設けるようにしてもよいし、被処
理体としては半導体ウエハに限らず、ＬＣＤ基板などで
あってもよい。
処理してチャンバ内に設けるようにしてもよいし、被処
理体としては半導体ウエハに限らず、ＬＣＤ基板などで
あってもよい。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、低圧下で密度の高いプ
ラズマを発生できる高周波アンテナを用いたプラズマ処
理装置において、上面が被処理体の被処理面よりも高い
プラズマ集中リングを用いているため、プラズマの高い
集中化を図ることができ、高い効率でプラズマ処理を行
うことができる。またプラズマ集中リングの外側が内側
に比べて高いため、被処理体の周縁部におけるプラズマ
の下面の平坦性が高くなる。
ラズマを発生できる高周波アンテナを用いたプラズマ処
理装置において、上面が被処理体の被処理面よりも高い
プラズマ集中リングを用いているため、プラズマの高い
集中化を図ることができ、高い効率でプラズマ処理を行
うことができる。またプラズマ集中リングの外側が内側
に比べて高いため、被処理体の周縁部におけるプラズマ
の下面の平坦性が高くなる。
【図１】本発明の実施例の全体構成を示す断面図であ
る。
る。
【図２】本発明の実施例の全体構成の概略を示す概略斜
視図である。
視図である。
【図３】載置台及びフォーカスリングを示す分解斜視図
である。
である。
【図４】載置台とフォーカスリングとの位置関係を示す
説明図である。
説明図である。
【図５】プラズマの形状を示す説明図である。
【図６】フォーカスリングの他の例を示す断面図であ
る。
る。
【図７】本発明に関連した参考例の要部を示す断面図で
ある。
ある。
【図８】被処理体の電界によるダメージ防止のための構
成例を示す説明図である。
成例を示す説明図である。
【図９】従来のプラズマ処理装置を示す説明図である。
２ チャンバ ２１ 石英ガラス板 ３ 載置台 ４ 静電チャックシート ５３ バックサイドガスのガス供給路 ６、６２ フォーカスリング（プラズマ集中リング） ６１ 導電性リング ７ 高周波アンテナ ７１ 高周波電源部 Ｗ 半導体ウエハ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/3065 C23C 16/507 H01L 21/205
Claims (2)
- 【請求項１】 気密構造のチャンバ内に載置台を設け、
前記チャンバ内にエッチングガスを導入してプラズマ化
し、そのプラズマにより載置台上の被処理体をエッチン
グ処理するプラズマ処理装置において、ＣＨＦ3 ガスまたはＣＦ4 ガスを含むエッチングガスを
前記チャンバ内に供給するための手段と、 前記載置台に対向して設けられた平面状のコイルよりな
る高周波アンテナと、この高周波アンテナに高周波電力
を印加し、当該高周波アンテナの周りに磁界を発生させ
てプラズマを生成するための高周波電源部と、 前記被処理体の周りに当該被処理体を取り囲むように設
けられ、内方側よりも外方側の方が高くかつ外方側が被
処理体の被処理面よりも高く設定されているセラミック
スよりなるプラズマ集中リングと、 を備えてなることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項２】 被処理体をチャンバ内に搬入して当該チ
ャンバ内を所定の真空度に排気する工程と、 前記チャンバ内にＣＨＦ3 ガスまたはＣＦ4 ガスを含む
エッチングガスを供給する工程と、 高周波アンテナに高周波電源部より高周波電力を印加し
て、当該高周波アンテナの周りに磁界を発生させてプラ
ズマを生成する工程と、 前記被処理体の周りに当該被処理体を取り囲むように設
けられ、内方側よりも外方側の方が高くかつ外方側が被
処理体の被処理面よりも高く設定されているセラミック
スよりなるプラズマ集中リングにより前記プラズマを被
処理体の中心方向に引き寄せて下面が湾曲した形状と
し、このプラズマにより前記被処理体をエッチング処理
する工程と、 を含むことを特徴とするプラズマ処理方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27314093A JP3173693B2 (ja) | 1993-10-04 | 1993-10-04 | プラズマ処理装置及びその方法 |
| TW083109091A TW285813B (ja) | 1993-10-04 | 1994-10-01 | |
| KR1019940025300A KR100264445B1 (ko) | 1993-10-04 | 1994-10-04 | 플라즈마처리장치 |
| US08/317,490 US5529657A (en) | 1993-10-04 | 1994-10-04 | Plasma processing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27314093A JP3173693B2 (ja) | 1993-10-04 | 1993-10-04 | プラズマ処理装置及びその方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07106316A JPH07106316A (ja) | 1995-04-21 |
| JP3173693B2 true JP3173693B2 (ja) | 2001-06-04 |
Family
ID=17523680
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27314093A Expired - Fee Related JP3173693B2 (ja) | 1993-10-04 | 1993-10-04 | プラズマ処理装置及びその方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3173693B2 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5874704A (en) * | 1995-06-30 | 1999-02-23 | Lam Research Corporation | Low inductance large area coil for an inductively coupled plasma source |
| TW376547B (en) | 1997-03-27 | 1999-12-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method and apparatus for plasma processing |
| JP3071729B2 (ja) * | 1997-06-20 | 2000-07-31 | 九州日本電気株式会社 | プラズマ処理装置 |
| WO1999014788A1 (en) * | 1997-09-16 | 1999-03-25 | Applied Materials, Inc. | Shield or ring surrounding semiconductor workpiece in plasma chamber |
| KR100315088B1 (ko) * | 1999-09-29 | 2001-11-24 | 윤종용 | 포커스 링을 갖는 반도체 웨이퍼 제조 장치 |
| JP4686867B2 (ja) * | 2001-02-20 | 2011-05-25 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置 |
| JP3981091B2 (ja) | 2004-03-01 | 2007-09-26 | 株式会社東芝 | 成膜用リングおよび半導体装置の製造装置 |
| JP2008103760A (ja) * | 2007-12-27 | 2008-05-01 | Hitachi High-Technologies Corp | プラズマ処理装置 |
| JP5808750B2 (ja) * | 2009-11-30 | 2015-11-10 | ラム リサーチ コーポレーションＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | 傾斜側壁を備える静電チャック |
| JP2013149635A (ja) * | 2010-05-11 | 2013-08-01 | Sharp Corp | ドライエッチング装置 |
| JP2019163497A (ja) * | 2018-03-19 | 2019-09-26 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜装置およびそれに用いる載置台 |
| JP6846384B2 (ja) * | 2018-06-12 | 2021-03-24 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置及びプラズマ処理装置の高周波電源を制御する方法 |
-
1993
- 1993-10-04 JP JP27314093A patent/JP3173693B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07106316A (ja) | 1995-04-21 |
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