JP3411814B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
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- H01J37/32917—Plasma diagnostics
- H01J37/32935—Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge
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- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
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- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、半導体基板等の基
板に対して処理ガスのプラズマを用いてエッチング等の
プラズマ処理を施すプラズマ処理装置に関する。
板に対して処理ガスのプラズマを用いてエッチング等の
プラズマ処理を施すプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの製造においては、最近
の高密度化および高集積化の要請に対応して、一層の微
細化が要求されており、特に、エッチングによる微細加
工の技術が不可欠になっている。このような微細加工を
目的としたエッチング技術としてプラズマを用いたエッ
チングが主流となっている。この場合の反応装置として
は、平行平板型電極にＲＦ電力を供給することにより発
生する処理ガスのプラズマによってエッチングを行うＲ
Ｆ容量結合型のものが一般的に用いられている。この中
で、基板側の電極にＲＦ電圧を印加してラジカルとイオ
ンの物理的作用でエッチングを行うＲＩＥ方式が異方性
の高いエッチングが可能であり、微細加工により適して
いる。
の高密度化および高集積化の要請に対応して、一層の微
細化が要求されており、特に、エッチングによる微細加
工の技術が不可欠になっている。このような微細加工を
目的としたエッチング技術としてプラズマを用いたエッ
チングが主流となっている。この場合の反応装置として
は、平行平板型電極にＲＦ電力を供給することにより発
生する処理ガスのプラズマによってエッチングを行うＲ
Ｆ容量結合型のものが一般的に用いられている。この中
で、基板側の電極にＲＦ電圧を印加してラジカルとイオ
ンの物理的作用でエッチングを行うＲＩＥ方式が異方性
の高いエッチングが可能であり、微細加工により適して
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
ＲＩＥ方式のエッチングにおいては、処理ガスのプラズ
マを維持し、反応性の高いエッチングを行う観点から、
チャンバー内圧力を数百ｍＴｏｒｒ以上と比較的高くす
る必要があるが、この場合には、反応副生成物に起因す
る塵埃が比較的多く、より微細加工が求められている現
状では、その塵埃が処理の歩留まりを低下させる原因と
なる。
ＲＩＥ方式のエッチングにおいては、処理ガスのプラズ
マを維持し、反応性の高いエッチングを行う観点から、
チャンバー内圧力を数百ｍＴｏｒｒ以上と比較的高くす
る必要があるが、この場合には、反応副生成物に起因す
る塵埃が比較的多く、より微細加工が求められている現
状では、その塵埃が処理の歩留まりを低下させる原因と
なる。
【０００４】また、ＲＩＥ方式のエッチングでは高エネ
ルギーのイオンが半導体ウエハに入射されるため、チャ
ージアップにより素子が破壊されるいわゆるチャージア
ップダメージを生じやすい。
ルギーのイオンが半導体ウエハに入射されるため、チャ
ージアップにより素子が破壊されるいわゆるチャージア
ップダメージを生じやすい。
【０００５】このような問題を回避するため、種々のパ
ラメータを用いてプラズマ状態をシミュレーションする
ことにより適切な条件設定を行うことが試みられている
が、従来検討されているパラメータを調整しても、プラ
ズマ状態を適切に制御してエッチングを行うことは未だ
成功していない。
ラメータを用いてプラズマ状態をシミュレーションする
ことにより適切な条件設定を行うことが試みられている
が、従来検討されているパラメータを調整しても、プラ
ズマ状態を適切に制御してエッチングを行うことは未だ
成功していない。
【０００６】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、プラズマ状態をより適切に制御してプラズマ
処理を行うことが可能なプラズマ処理装置を提供するこ
とを目的とする。
であって、プラズマ状態をより適切に制御してプラズマ
処理を行うことが可能なプラズマ処理装置を提供するこ
とを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、ＲＦ容量結合型処理装置で処理ガスの
プラズマを用いて基板に対してプラズマ処理を行うにあ
たり、プラズマの電気的ＲＦの周波数およびチャンバー
内圧力を調整することによりプラズマの電気的負性度を
制御する。
に、本発明では、ＲＦ容量結合型処理装置で処理ガスの
プラズマを用いて基板に対してプラズマ処理を行うにあ
たり、プラズマの電気的ＲＦの周波数およびチャンバー
内圧力を調整することによりプラズマの電気的負性度を
制御する。
【０００８】本発明者らは、上記課題を解決すべく検討
を重ねた結果、プラズマ状態をより適切に制御してプラ
ズマ処理を行うためには、パラメータとしてプラズマの
電気的負性度を用いることが有効なことを見出した。
を重ねた結果、プラズマ状態をより適切に制御してプラ
ズマ処理を行うためには、パラメータとしてプラズマの
電気的負性度を用いることが有効なことを見出した。
【０００９】一般的に処理ガスをプラズマ化させること
により、イオン、電子およびラジカルが生成するが、従
来はプラズマ中のイオンを正イオンとして把握してプラ
ズマ状態をシミュレートしていた。しかし、プラズマ処
理としてエッチング処理を行う場合には、電気的負性ガ
スであるＣＦ4等のＣＦ系ガスを原料として行われるこ
とが多く、その場合には相当量の負イオンが存在するこ
ととなるため、イオンを正イオンとして把握する場合に
は、正確なプラズマ状態を把握することができない。
により、イオン、電子およびラジカルが生成するが、従
来はプラズマ中のイオンを正イオンとして把握してプラ
ズマ状態をシミュレートしていた。しかし、プラズマ処
理としてエッチング処理を行う場合には、電気的負性ガ
スであるＣＦ4等のＣＦ系ガスを原料として行われるこ
とが多く、その場合には相当量の負イオンが存在するこ
ととなるため、イオンを正イオンとして把握する場合に
は、正確なプラズマ状態を把握することができない。
【００１０】そこで、本発明では、プラズマ処理を行う
際に負イオンの存在も考慮すべく、新たなパラメータと
してプラズマの電気的負性度を導入し、これを制御する
ようにした。
際に負イオンの存在も考慮すべく、新たなパラメータと
してプラズマの電気的負性度を導入し、これを制御する
ようにした。
【００１１】プラズマの電気的負性度を制御することに
より、正イオンと負イオンのバランスを調整することが
可能であり、基板のチャージアップダメージが解消され
る可能性がある。また、電気的負性度を制御して負イオ
ンを所定の割合で存在させることにより反応性が高ま
り、より低圧でのプラズマ処理が可能になる可能性があ
り、プラズマ処理としてエッチング処理を行う場合には
一層の微細加工が可能になることが期待される。
より、正イオンと負イオンのバランスを調整することが
可能であり、基板のチャージアップダメージが解消され
る可能性がある。また、電気的負性度を制御して負イオ
ンを所定の割合で存在させることにより反応性が高ま
り、より低圧でのプラズマ処理が可能になる可能性があ
り、プラズマ処理としてエッチング処理を行う場合には
一層の微細加工が可能になることが期待される。
【００１２】本発明においては、一般的なＲＦ容量結合
型処理装置でプラズマ処理を行うに際し、ＲＦの周波数
およびチャンバー内圧力を調整することによりプラズマ
の電気的負性度を制御するが、このプラズマの電気的負
性度の制御は、このようなプラズマ処理中にリアルタイ
ムで行うことができる。
型処理装置でプラズマ処理を行うに際し、ＲＦの周波数
およびチャンバー内圧力を調整することによりプラズマ
の電気的負性度を制御するが、このプラズマの電気的負
性度の制御は、このようなプラズマ処理中にリアルタイ
ムで行うことができる。
【００１３】したがって、本発明では、処理ガスのプラ
ズマを用いて基板に対してプラズマ処理を行うＲＦ容量
結合型のプラズマ処理装置であって、プラズマ処理を行
うためのチャンバーと、チャンバー内に処理ガスを導入
する処理ガス供給系と、チャンバー内を排気する排気系
と、チャンバー内に配置された一対の電極と、少なくと
も一方の電極に高周波電力を供給して処理ガスのプラズ
マを形成するための周波数可変の高周波電力発生手段
と、チャンバー内圧力を検出するための圧力検出器と、
前記高周波電力の周波数を検出するための周波数検出器
と、チャンバー内圧力および高周波電力発生手段の周波
数と前記高周波電力により形成されたプラズマの電気的
負性度との関係を予め設定しておき、圧力検出器で検出
された圧力値と前記周波数検出器で検出された周波数値
に基づいて、プラズマの電気的負性度が適切な値になる
ようにチャンバー内圧力および高周波電力発生手段の周
波数をフィードバック制御する制御手段とを具備するこ
とを特徴とするプラズマ処理装置を提供する。
ズマを用いて基板に対してプラズマ処理を行うＲＦ容量
結合型のプラズマ処理装置であって、プラズマ処理を行
うためのチャンバーと、チャンバー内に処理ガスを導入
する処理ガス供給系と、チャンバー内を排気する排気系
と、チャンバー内に配置された一対の電極と、少なくと
も一方の電極に高周波電力を供給して処理ガスのプラズ
マを形成するための周波数可変の高周波電力発生手段
と、チャンバー内圧力を検出するための圧力検出器と、
前記高周波電力の周波数を検出するための周波数検出器
と、チャンバー内圧力および高周波電力発生手段の周波
数と前記高周波電力により形成されたプラズマの電気的
負性度との関係を予め設定しておき、圧力検出器で検出
された圧力値と前記周波数検出器で検出された周波数値
に基づいて、プラズマの電気的負性度が適切な値になる
ようにチャンバー内圧力および高周波電力発生手段の周
波数をフィードバック制御する制御手段とを具備するこ
とを特徴とするプラズマ処理装置を提供する。
【００１４】プラズマの電気的負性度は現在のところ実
測することができず、また従来シミュレーションにより
求められた例もないが、本発明ではプラズマ状態を一次
元ＲＣＴモデルを用いてシミュレートすることにより、
プラズマの電気的負性度を把握することが可能となっ
た。
測することができず、また従来シミュレーションにより
求められた例もないが、本発明ではプラズマ状態を一次
元ＲＣＴモデルを用いてシミュレートすることにより、
プラズマの電気的負性度を把握することが可能となっ
た。
【００１５】なお、本発明のプラズマ処理方法は、プラ
ズマの電気的負性度を制御するものであるから、電気的
負性ガスであるＣＦ系ガスを一般的に用いるエッチング
処理に特に有効である。
ズマの電気的負性度を制御するものであるから、電気的
負性ガスであるＣＦ系ガスを一般的に用いるエッチング
処理に特に有効である。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の
プラズマ処理の一実施形態であるエッチング処理を行う
ためのエッチング装置の概略構成を示す断面図である。
このエッチング装置は、気密に構成された円筒状のチャ
ンバー１を有している。このチャンバー１内には、被処
理基板である半導体ウエハＷを水平に支持するための段
付き円筒状をなす支持テーブル２が設けられている。半
導体ウエハＷは、適宜の固定手段により支持テーブル２
に固定される。支持テーブル２の上部の小径部分の周囲
には排気リング２１が配置されている。
の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の
プラズマ処理の一実施形態であるエッチング処理を行う
ためのエッチング装置の概略構成を示す断面図である。
このエッチング装置は、気密に構成された円筒状のチャ
ンバー１を有している。このチャンバー１内には、被処
理基板である半導体ウエハＷを水平に支持するための段
付き円筒状をなす支持テーブル２が設けられている。半
導体ウエハＷは、適宜の固定手段により支持テーブル２
に固定される。支持テーブル２の上部の小径部分の周囲
には排気リング２１が配置されている。
【００１７】チャンバー１の天壁近傍には、支持テーブ
ル２に対向するように、その内部に空間３１を有するシ
ャワーヘッド３が設けられている。シャワーヘッド３は
アルミニウムからなり、その下面に多数のガス吐出孔３
３が設けられている。また、空間３１内にはガス拡散機
能を有する２枚のバッフル板３２が設けられており、か
つその上部にガス導入部３４を有している。そして、シ
ャワーヘッド３の下面には、孔３３と連通する多数の孔
５が形成されたカーボン等からなる電極板４が密接して
設けられている。シャワーヘッド３および電極板４の周
囲はセラミックス等の絶縁部材からなるプロテクトリン
グ６で覆われている。
ル２に対向するように、その内部に空間３１を有するシ
ャワーヘッド３が設けられている。シャワーヘッド３は
アルミニウムからなり、その下面に多数のガス吐出孔３
３が設けられている。また、空間３１内にはガス拡散機
能を有する２枚のバッフル板３２が設けられており、か
つその上部にガス導入部３４を有している。そして、シ
ャワーヘッド３の下面には、孔３３と連通する多数の孔
５が形成されたカーボン等からなる電極板４が密接して
設けられている。シャワーヘッド３および電極板４の周
囲はセラミックス等の絶縁部材からなるプロテクトリン
グ６で覆われている。
【００１８】シャワーヘッド３のガス導入部３４の部分
は、絶縁部材７を介してチャンバー１の天壁に取り付け
られている。ガス導入部３４にはガス供給配管８が接続
されており、このガス供給配管８の他端には、エッチン
グ用の反応ガスであるＣＦ4ガスを供給するＣＦ4ガス供
給源９および希釈ガスであるＡｒを供給するＡｒ供給源
１０が接続されている。
は、絶縁部材７を介してチャンバー１の天壁に取り付け
られている。ガス導入部３４にはガス供給配管８が接続
されており、このガス供給配管８の他端には、エッチン
グ用の反応ガスであるＣＦ4ガスを供給するＣＦ4ガス供
給源９および希釈ガスであるＡｒを供給するＡｒ供給源
１０が接続されている。
【００１９】一方、チャンバー１の下部側壁には排気ポ
ート１３が形成されており、この排気ポート１２には排
気系１３が接続されていて、この排気系１４を作動させ
ることによりチャンバー１内が所定の真空度に保持され
る。
ート１３が形成されており、この排気ポート１２には排
気系１３が接続されていて、この排気系１４を作動させ
ることによりチャンバー１内が所定の真空度に保持され
る。
【００２０】支持テーブル２には、マッチング回路１２
を介してＲＦ電源１１が接続されており、一方シャワー
ヘッド３は接地されていて、シャワーヘッド３の下に配
置された電極板４が上部電極、支持テーブル２が下部電
極として機能し、いわゆる平行平板型ＲＩＥ方式のＲＦ
容量結合型エッチング装置が構成される。
を介してＲＦ電源１１が接続されており、一方シャワー
ヘッド３は接地されていて、シャワーヘッド３の下に配
置された電極板４が上部電極、支持テーブル２が下部電
極として機能し、いわゆる平行平板型ＲＩＥ方式のＲＦ
容量結合型エッチング装置が構成される。
【００２１】このようなエッチング装置においては、支
持テーブル２に半導体ウエハＷを載置した状態で排気系
１３の真空ポンプによりチャンバー１内を排気して１０
-5〜１０-6Torr程度の減圧状態としてから、ＣＦ4ガス
供給源９およびＡｒ供給源１０から、ＣＦ4ガスおよび
Ａｒガスを所定の流量でチャンバー１内に供給し、所定
の圧力とする。そして、所定の周波数のＲＦ電源１１か
ら下部電極としての支持テーブル２に所定のＲＦ電力を
供給することにより、支持テーブル２と電極板４との間
の領域ＳにＲＦ電界が生じ、これにより領域Ｓに反応ガ
スのプラズマＰが励起される。
持テーブル２に半導体ウエハＷを載置した状態で排気系
１３の真空ポンプによりチャンバー１内を排気して１０
-5〜１０-6Torr程度の減圧状態としてから、ＣＦ4ガス
供給源９およびＡｒ供給源１０から、ＣＦ4ガスおよび
Ａｒガスを所定の流量でチャンバー１内に供給し、所定
の圧力とする。そして、所定の周波数のＲＦ電源１１か
ら下部電極としての支持テーブル２に所定のＲＦ電力を
供給することにより、支持テーブル２と電極板４との間
の領域ＳにＲＦ電界が生じ、これにより領域Ｓに反応ガ
スのプラズマＰが励起される。
【００２２】本実施形態では、このように形成されたプ
ラズマＰの電気的負性度を制御して半導体ウエハＷに形
成された膜、例えば酸化膜のエッチングを行う。プラズ
マＰの電気的負性度は、プラズマ状態を一次元ＲＣＴモ
デルを用いてシミュレートすることにより把握すること
ができる。
ラズマＰの電気的負性度を制御して半導体ウエハＷに形
成された膜、例えば酸化膜のエッチングを行う。プラズ
マＰの電気的負性度は、プラズマ状態を一次元ＲＣＴモ
デルを用いてシミュレートすることにより把握すること
ができる。
【００２３】ここでは、ＲＦ容量結合型エッチング装置
を無限平行平板で構成される一次元モデルの解析条件を
設定し、流体モデルの一種である電子の緩和時間を考慮
した緩和連続モデル（ＲＣＴモデル）により、プラズマ
状態をシミュレートした。
を無限平行平板で構成される一次元モデルの解析条件を
設定し、流体モデルの一種である電子の緩和時間を考慮
した緩和連続モデル（ＲＣＴモデル）により、プラズマ
状態をシミュレートした。
【００２４】このモデルは荷電粒子は遅れを持ってＲＦ
フィールドに追従する現象を正確にシミュレートするこ
とができ、プラズマの電気的負性度を正確に把握するこ
とができる。なお、ここでは電気的負性度は、プラズマ
密度をｎP、負イオンの密度をｎF-とした場合に、ｎF-
／ｎPと定義する。
フィールドに追従する現象を正確にシミュレートするこ
とができ、プラズマの電気的負性度を正確に把握するこ
とができる。なお、ここでは電気的負性度は、プラズマ
密度をｎP、負イオンの密度をｎF-とした場合に、ｎF-
／ｎPと定義する。
【００２５】以下、このシミュレーションの具体例につ
いて説明する。上述の無限平行平板で構成される一次元
モデルにおいて、電極間距離を２５ｍｍに固定し、片側
電極にＶ＝Ｖ0ｓｉｎωｔの駆動電圧を印加し、一方は
接地する。チャンバー内圧力は５０ｍＴｏｒｒおよび２
００ｍＴｏｒｒとし、駆動周波数を１３．５６ＭＨｚか
ら２００ＭＨｚまで変化させ、各駆動周波数でプラズマ
密度ｎPがほぼ一定になるようにＶ0を選んだ。以上の解
析条件で、ＲＣＴモデルを用いてＣＦ4プラズマ特性を
調べた。
いて説明する。上述の無限平行平板で構成される一次元
モデルにおいて、電極間距離を２５ｍｍに固定し、片側
電極にＶ＝Ｖ0ｓｉｎωｔの駆動電圧を印加し、一方は
接地する。チャンバー内圧力は５０ｍＴｏｒｒおよび２
００ｍＴｏｒｒとし、駆動周波数を１３．５６ＭＨｚか
ら２００ＭＨｚまで変化させ、各駆動周波数でプラズマ
密度ｎPがほぼ一定になるようにＶ0を選んだ。以上の解
析条件で、ＲＣＴモデルを用いてＣＦ4プラズマ特性を
調べた。
【００２６】その結果、ＣＦ4は分子性ガスの特徴であ
る大きな振動励起断面積を持つこと、および電気的負性
ガスであるため、シースとバルクの境界近傍に負イオン
が滞留し、電界にはダブルレイヤが形成されることが把
握された。電離レートの時空間分布は瞬時カソード側の
シースでピークが見られ、電子付着レートの時空間分布
は電子密度とよく一致することが把握された。各圧力で
プラズマの荷電粒子組成の駆動周波数による変化を調べ
ると、圧力が高い場合は主に正負イオンでプラズマ状態
が形成されているが、圧力が下がるにつれ電子の占める
割合が高くなる傾向があることが判明した。荷電粒子組
成をｎF-／ｎPで定義されるプラズマの電気的負性度と
して表すと、ＣＦ4プラズマの電気的負性度は図２に示
すように駆動周波数が低く圧力が高い場合に大きくなる
ことが導かれた。この図から明らかなように電気的負性
度は、駆動周波数に対して比較的鈍感で圧力に大きく依
存する。
る大きな振動励起断面積を持つこと、および電気的負性
ガスであるため、シースとバルクの境界近傍に負イオン
が滞留し、電界にはダブルレイヤが形成されることが把
握された。電離レートの時空間分布は瞬時カソード側の
シースでピークが見られ、電子付着レートの時空間分布
は電子密度とよく一致することが把握された。各圧力で
プラズマの荷電粒子組成の駆動周波数による変化を調べ
ると、圧力が高い場合は主に正負イオンでプラズマ状態
が形成されているが、圧力が下がるにつれ電子の占める
割合が高くなる傾向があることが判明した。荷電粒子組
成をｎF-／ｎPで定義されるプラズマの電気的負性度と
して表すと、ＣＦ4プラズマの電気的負性度は図２に示
すように駆動周波数が低く圧力が高い場合に大きくなる
ことが導かれた。この図から明らかなように電気的負性
度は、駆動周波数に対して比較的鈍感で圧力に大きく依
存する。
【００２７】このように、以上のシミュレーション結果
に基づけば、例えばチャンバー圧力および駆動周波数と
プラズマの電気的負性度との関係が求められるから、チ
ャンバー圧力および駆動周波数を調整することによりプ
ラズマの電気的負性度を制御することができる。したが
って、プラズマ生成条件を適宜調整することにより、プ
ラズマの電気的負性度を実験等によって把握した適切な
値に制御することができる。このようにプラズマの電気
的負性度を適切に制御することにより、正イオンと負イ
オンのバランスを調整することが可能であり、基板のチ
ャージアップダメージが解消される可能性がある。ま
た、電気的負性度を制御して負イオンを所定の割合で存
在させることにより反応性が高まり、より低圧でのエッ
チングが可能になる可能性があり、一層の微細加工が可
能になることが期待される。
に基づけば、例えばチャンバー圧力および駆動周波数と
プラズマの電気的負性度との関係が求められるから、チ
ャンバー圧力および駆動周波数を調整することによりプ
ラズマの電気的負性度を制御することができる。したが
って、プラズマ生成条件を適宜調整することにより、プ
ラズマの電気的負性度を実験等によって把握した適切な
値に制御することができる。このようにプラズマの電気
的負性度を適切に制御することにより、正イオンと負イ
オンのバランスを調整することが可能であり、基板のチ
ャージアップダメージが解消される可能性がある。ま
た、電気的負性度を制御して負イオンを所定の割合で存
在させることにより反応性が高まり、より低圧でのエッ
チングが可能になる可能性があり、一層の微細加工が可
能になることが期待される。
【００２８】なお、上述のようにチャンバー内圧力と駆
動周波数とを変化させることにより、プラズマの電気的
負性度を制御することができることから、ＲＦ電源の周
波数を可変とすれば、電気的負性度が所望の値になるよ
うにリアルタイムでチャンバー内圧力およびＲＦ電源の
周波数を制御するようにすることも可能である。このよ
うな装置構成について、図３を参照しながら説明する。
動周波数とを変化させることにより、プラズマの電気的
負性度を制御することができることから、ＲＦ電源の周
波数を可変とすれば、電気的負性度が所望の値になるよ
うにリアルタイムでチャンバー内圧力およびＲＦ電源の
周波数を制御するようにすることも可能である。このよ
うな装置構成について、図３を参照しながら説明する。
【００２９】この装置は、基本構成は図１の装置と同じ
であるが、図３の装置では、周波数可変のＲＦ電源１
１’を用い、かつシャワーヘッド３に接続されたリード
線に周波数検出器１５を接続し、チャンバー１には圧力
センサー１７を設け、チャンバー１のガス排出ポート１
３に接続された配管に自動圧力調整器付きゲートバルブ
１６を設け、コントローラ１８によりＲＦ電源の周波数
およびゲートバルブ１６の調整を行えるようにしてい
る。
であるが、図３の装置では、周波数可変のＲＦ電源１
１’を用い、かつシャワーヘッド３に接続されたリード
線に周波数検出器１５を接続し、チャンバー１には圧力
センサー１７を設け、チャンバー１のガス排出ポート１
３に接続された配管に自動圧力調整器付きゲートバルブ
１６を設け、コントローラ１８によりＲＦ電源の周波数
およびゲートバルブ１６の調整を行えるようにしてい
る。
【００３０】このような装置では、チャンバー内圧力お
よびＲＦ電源１１’の周波数とＲＦ電力により形成され
たプラズマの電気的負性度との関係を予め設定してお
き、圧力センサー１７で検出された圧力値と周波数検出
器１５で検出された周波数値に基づいて、プラズマの電
気的負性度が適切な値になるようにチャンバー内圧力お
よびＲＦ電源の周波数をフィードバック制御することに
より、リアルタイムでプラズマの電気的負性度を適切な
値に制御することができる。
よびＲＦ電源１１’の周波数とＲＦ電力により形成され
たプラズマの電気的負性度との関係を予め設定してお
き、圧力センサー１７で検出された圧力値と周波数検出
器１５で検出された周波数値に基づいて、プラズマの電
気的負性度が適切な値になるようにチャンバー内圧力お
よびＲＦ電源の周波数をフィードバック制御することに
より、リアルタイムでプラズマの電気的負性度を適切な
値に制御することができる。
【００３１】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
ることなく種々変形可能である。例えば、上記実施の形
態では平行平板ＲＩＥ方式のエッチング装置を用いた
が、これに限るものではなく、他のプラズマを用いたエ
ッチング装置であっても構わない。また、プラズマ生成
用の反応ガスとしてＣＦ4ガスを用いたが、これに限ら
ず他のガスを用いることもできる。さらに、プラズマ処
理としてエッチング処理を行った場合について示した
が、これに限らず他のプラズマ処理にも適用することが
できる。さらにまた、電気的負性度を把握するために、
一次元ＲＣＴモデルを用いてプラズマ状態を把握したが
これに限るものではない。さらにまた、基板として半導
体ウエハを用いた例を示したが、これに限定されるもの
ではなく、ＬＣＤ基板等の他の基板であってもよい。
ることなく種々変形可能である。例えば、上記実施の形
態では平行平板ＲＩＥ方式のエッチング装置を用いた
が、これに限るものではなく、他のプラズマを用いたエ
ッチング装置であっても構わない。また、プラズマ生成
用の反応ガスとしてＣＦ4ガスを用いたが、これに限ら
ず他のガスを用いることもできる。さらに、プラズマ処
理としてエッチング処理を行った場合について示した
が、これに限らず他のプラズマ処理にも適用することが
できる。さらにまた、電気的負性度を把握するために、
一次元ＲＣＴモデルを用いてプラズマ状態を把握したが
これに限るものではない。さらにまた、基板として半導
体ウエハを用いた例を示したが、これに限定されるもの
ではなく、ＬＣＤ基板等の他の基板であってもよい。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＲＦ容量結合型処理装置で処理ガスのプラズマを用いて
基板に対してプラズマ処理を行うにあたり、プラズマの
電気的ＲＦの周波数およびチャンバー内圧力を調整する
ことによりプラズマの電気的負性度を制御することによ
り、プラズマ状態をより適切に制御してプラズマ処理を
行うことが可能となった。
ＲＦ容量結合型処理装置で処理ガスのプラズマを用いて
基板に対してプラズマ処理を行うにあたり、プラズマの
電気的ＲＦの周波数およびチャンバー内圧力を調整する
ことによりプラズマの電気的負性度を制御することによ
り、プラズマ状態をより適切に制御してプラズマ処理を
行うことが可能となった。
【図１】本発明に係るプラズマ処理としてエッチング処
理を行うためのエッチング装置の一実施形態の概略構成
を示す断面図。
理を行うためのエッチング装置の一実施形態の概略構成
を示す断面図。
【図２】一次元ＲＣＴモデルを用いてＣＦ4プラズマ状
態をシミュレーションした際の、各圧力におけるＣＦ4
プラズマの電気的負性度の駆動周波数依存性を示すグラ
フ。
態をシミュレーションした際の、各圧力におけるＣＦ4
プラズマの電気的負性度の駆動周波数依存性を示すグラ
フ。
【図３】本発明に係るプラズマ処理装置であるエッチン
グ装置の概略構成を示す断面図。
グ装置の概略構成を示す断面図。
１……チャンバー
２……支持テーブル（下部電極）
３……シャワーヘッド
４……電極板
９，１０……ガス供給系
１１，１１’……ＲＦ電源
１５……周波数検出器
１６……自動圧力調整器付きゲートバルブ
１７……圧力センサー
Ｐ……プラズマ
Ｗ……半導体ウエハ
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平７−153739（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−162169（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−203869（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−312280（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−293600（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/3065
C23F 4/00
H01L 21/205
H05H 1/46
Claims (3)
- 【請求項１】 処理ガスのプラズマを用いて基板に対し
てプラズマ処理を行うＲＦ容量結合型のプラズマ処理装
置であって、 プラズマ処理を行うためのチャンバーと、 チャンバー内に処理ガスを導入する処理ガス供給系と、 チャンバー内を排気する排気系と、 チャンバー内に配置された一対の電極と、 少なくとも一方の電極に高周波電力を供給して処理ガス
のプラズマを形成するための周波数可変の高周波電力発
生手段と、 チャンバー内圧力を検出するための圧力検出器と、 前記高周波電力の周波数を検出するための周波数検出器
と、 チャンバー内圧力および高周波電力発生手段の周波数と
前記高周波電力により形成されたプラズマの電気的負性
度との関係を予め設定しておき、圧力検出器で検出され
た圧力値と前記周波数検出器で検出された周波数値に基
づいて、プラズマの電気的負性度が適切な値になるよう
にチャンバー内圧力および高周波電力発生手段の周波数
をフィードバック制御する制御手段とを具備することを
特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項２】 前記制御手段は、前記プラズマ処理中に
リアルタイムでフィードバック制御することを特徴とす
る請求項１に記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項３】 前記制御手段に、プラズマ状態の一次元
ＲＣＴモデルを用いたシミュレーションにより、前記チ
ャンバー内圧力、前記高周波電力の周波数、および前記
高周波電力により形成されたプラズマの電気的負性度の
関係が予め設定されることを特徴とする請求項１または
請求項２に記載のプラズマ処理装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09693198A JP3411814B2 (ja) | 1998-03-26 | 1998-03-26 | プラズマ処理装置 |
| US09/276,125 US6207007B1 (en) | 1998-03-26 | 1999-03-25 | Plasma processing system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09693198A JP3411814B2 (ja) | 1998-03-26 | 1998-03-26 | プラズマ処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11283940A JPH11283940A (ja) | 1999-10-15 |
| JP3411814B2 true JP3411814B2 (ja) | 2003-06-03 |
Family
ID=14178101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09693198A Expired - Fee Related JP3411814B2 (ja) | 1998-03-26 | 1998-03-26 | プラズマ処理装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6207007B1 (ja) |
| JP (1) | JP3411814B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101445278B1 (ko) * | 2014-01-16 | 2014-10-01 | 주성엔지니어링(주) | 반도체 장치 |
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|---|---|---|---|---|
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| US6872281B1 (en) * | 2000-09-28 | 2005-03-29 | Lam Research Corporation | Chamber configuration for confining a plasma |
| US7563328B2 (en) * | 2001-01-19 | 2009-07-21 | Tokyo Electron Limited | Method and apparatus for gas injection system with minimum particulate contamination |
| JP5138131B2 (ja) * | 2001-03-28 | 2013-02-06 | 忠弘 大見 | マイクロ波プラズマプロセス装置及びプラズマプロセス制御方法 |
| JP4876322B2 (ja) * | 2001-03-30 | 2012-02-15 | 東京エレクトロン株式会社 | ロードロック室、その排気方法及び熱処理装置 |
| JP3970840B2 (ja) * | 2001-05-15 | 2007-09-05 | 株式会社荏原製作所 | 半導体製造方法及び装置 |
| KR100419744B1 (ko) * | 2001-06-28 | 2004-02-25 | 주식회사 하이닉스반도체 | 트랜지스터 및 그의 제조 방법 |
| US7799237B2 (en) * | 2006-05-25 | 2010-09-21 | Sony Corporation | Method and apparatus for etching a structure in a plasma chamber |
| JP5697389B2 (ja) * | 2010-09-27 | 2015-04-08 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマエッチング用の電極板及びプラズマエッチング処理装置 |
| US9082593B2 (en) * | 2011-03-31 | 2015-07-14 | Tokyo Electron Limited | Electrode having gas discharge function and plasma processing apparatus |
| US20130017315A1 (en) * | 2011-07-15 | 2013-01-17 | Applied Materials, Inc. | Methods and apparatus for controlling power distribution in substrate processing systems |
| US9336995B2 (en) * | 2013-04-26 | 2016-05-10 | Mks Instruments, Inc. | Multiple radio frequency power supply control of frequency and phase |
| JP6415391B2 (ja) * | 2015-06-08 | 2018-10-31 | 東京エレクトロン株式会社 | 表面改質方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体、表面改質装置及び接合システム |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4172020A (en) * | 1978-05-24 | 1979-10-23 | Gould Inc. | Method and apparatus for monitoring and controlling sputter deposition processes |
| US5467013A (en) * | 1993-12-07 | 1995-11-14 | Sematech, Inc. | Radio frequency monitor for semiconductor process control |
-
1998
- 1998-03-26 JP JP09693198A patent/JP3411814B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-03-25 US US09/276,125 patent/US6207007B1/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101445278B1 (ko) * | 2014-01-16 | 2014-10-01 | 주성엔지니어링(주) | 반도체 장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11283940A (ja) | 1999-10-15 |
| US6207007B1 (en) | 2001-03-27 |
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