JP4378887B2 - プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁波を用いて処理室内のガスを励起して発生させたプラズマを利用し基板をプラズマ処理するプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置に関するものであり、より詳細には、半導体や液晶等の電子デバイスの製造に利用される基板のドライエッチング処理をおこなうプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置にするものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２に従来のプラズマ処理装置の概略構成図を示す。図２において、真空処理室１内の残留ガスを真空排気手段２を用いて排気した状態で、次にバルブを閉から開にし図示していないガスタンクから反応ガスを、ガス導入経路３とガス溜まり部４を通過させガス導入プレート５の表面上に設けた複数のガス吹出し口を経て、絶縁スペーサ８により真空処理室１の外壁と電気的に絶縁された基板ステージ６上にシャワー状に反応ガスを導入する。この状態で、電極の機能も持つ基板ステージ６内に高周波電源１３から高周波電力を印加し発生した電磁波により真空処理室１内の反応ガスを励起し、基板ステージ６に載置した基板７にプラズマ処理を開始する。
【０００３】
このとき絶縁性ブッシュ１１により真空処理室１の外壁および基板ステージ（電極）６と電気的に絶縁された電圧測定子９の出力を電圧計１２により絶縁リング１０表面の電圧を測定する。この測定した絶縁リング１０表面の電圧を、基板７表面の電圧と同等であるとして、基板７表面の電圧とする。ここで、電圧測定子９により測定した電圧と基板ステージ（電極）６の電圧差が所望の値となるように基板ステージ（電極）６に印加する電圧を制御する。
【０００４】
こうして、基板ステージ（電極）６に印加する電圧を制御しながら、基板７に所望のプラズマ処理を行う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、半導体や液晶等の電子デバイスの回路形成に、より高精度で細密な基板加工が要求されてきた。この要求を満たす基板上の薄膜の微細加工や多層膜の微細加工をする場合には、プラズマ処理中の電極にかかる電圧値にわずかな変化により、基板上の薄膜の加工精度が大きく影響される。
【０００６】
しかしながら、従来の技術では、電極に印加する電圧を単に電源の設定値にあわせるだけのため、プラズマ処理中に実際に電極にかかる電圧値の変化を確認することができずにいた。その結果、電極と基板表面の電圧差が正確に制御できずプラズマ処理が不安定になるため、基板上の薄膜の加工誤差が増加し、プラズマ処理後の基板の不良が増加していた。
【０００７】
また、高周波電源と電極を接続する回路に測定子を設け電極の電圧を測定しても、電極の高周波電源との接続部以外の電圧は測定できず、さらに高周波電源の影響により実際の電極の電圧が正確に測定できなかった。
【０００８】
さらに、プラズマ処理を続けると、プラズマにより発生するプラズマ生成物が電極にしだいに付着し、電極の電気特性が徐々に変化する。この電極の電気特性が変わると、さらにプラズマ処理中に実際に電極にかかる電圧値と電源の電圧値の差が大きくなり、より一層基板上の薄膜の加工誤差が増加する。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題点を解決し、プラズマ処理中に電極にかかる電圧値の変化を正確に確認することができるプラズマ処理装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明は、プラズマ処理中の電極に印加された電圧値を測定する測定手段を、高周波電源と電極を接続する回路とは別の回路で電極に接続したことを特徴とする。
【００１１】
この測定手段は、電極に接触させた測定子と、前記測定子に接続した電圧計により構成してもよく、さらに、前記測定子は真空処理室の大気側より電極を固定する固定機能も併せ持っていてもよい。
【００１２】
また第２の発明は、プラズマ処理中に、電極と高周波電源を接続する回路以外にて電極の電圧と、前記基板表面の電圧を測定し、測定した電極の電圧と基板表面の電圧との電圧の差が所望の値となるように電極に印可する高周波電力の電圧を制御することを特徴とする。
【００１３】
これらの発明により、基板上の薄膜に全面にわたり均一で誤差の少ない加工をすることが可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のプラズマ処理装置の実施の形態について、図１を参照して説明する。なお、従来のプラズマ処理装置と同一の部分については同一の符号をつけ説明を省略する。
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態１のプラズマ処理装置の概略構成図である。図１において従来の技術と同様に、基板ステージ６に載置した基板７にプラズマ処理を開始し、電圧測定子９の出力を電圧計１２により測定、つまり擬似的に基板７の表面の電圧を測定する。
【００１６】
この基板７の表面の電圧を測定するのと併せて、基板ステージ（電極）６に直接接触させかつ真空処理室の大気側から絶縁性ブッシュ１１により真空処理室１の外壁と電気的に絶縁された電圧測定子（ボルト）２１の電圧を電圧計１２により測定する。そして、電圧測定子９により測定した電圧と、電圧測定子（ボルト）２１より測定した電圧の電圧差が所望の値となるように、基板ステージ（電極）６に印加する電圧をフィードバック制御する。
【００１７】
このように、プラズマ処理中に電極の電圧を正確に測定することで、電極と基板表面の電圧差が所望の値となるように、正確かつ精密に電極に印加する電圧のフィードバック制御が可能になる。つまりプラズマ処理中の電極の電圧を直接測定しフィードバック制御することで、基板上の薄膜に全面にわたり均一で誤差の少ないプラズマによるエッチング加工が可能になる。
【００１８】
なお、本実施の形態では電極の電圧を測定する測定子を、真空処理室の大気側から電極を固定する固定機能も有するボルトとしたが、基板の電圧を正確に測定可能な測定子であれば、その種類は問わない。
【００１９】
また、本実施の形態では電極の電圧を測定する測定子を１個としたが、複数の測定子をもうけ、電極面の複数の位置の電圧を測定してもよい。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように本発明のプラズマ処理装置および方法によれば、プラズマ処理中の電極の電圧を正確に測定し電極に印加する電圧をフィードバック制御することで、電極と基板表面の電圧差を所望の値に正確に制御することが可能になる。これにより、プラズマ処理を安定させ基板上の薄膜に全面にわたり均一で誤差の少ないプラズマによる加工が可能になる。
【００２１】
また、プラズマ処理を続けることでプラズマにより発生するプラズマ生成物が電極にしだいに付着し電極の電気特性が徐々に変化しても、電極の電圧を直接測定することで、電極の電気特性の変化に影響されず基板上の薄膜に全面にわたり均一で誤差の少ないプラズマ加工をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のプラズマ処理装置を示す概略図
【図２】従来のプラズマ処理装置を示す概略図
【符号の説明】
１ 真空処理室
６ 基板ステージ（電極）
７ 基板
８ 絶縁スペーサ
９ 電圧測定子
１０ 絶縁リング
１１ 絶縁性ブッシュ
１２ 電圧計
１３ 高周波電源
２１ 電圧測定子（ボルト）
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁波を用いて処理室内のガスを励起して発生させたプラズマを利用し基板をプラズマ処理するプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置に関するものであり、より詳細には、半導体や液晶等の電子デバイスの製造に利用される基板のドライエッチング処理をおこなうプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置にするものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２に従来のプラズマ処理装置の概略構成図を示す。図２において、真空処理室１内の残留ガスを真空排気手段２を用いて排気した状態で、次にバルブを閉から開にし図示していないガスタンクから反応ガスを、ガス導入経路３とガス溜まり部４を通過させガス導入プレート５の表面上に設けた複数のガス吹出し口を経て、絶縁スペーサ８により真空処理室１の外壁と電気的に絶縁された基板ステージ６上にシャワー状に反応ガスを導入する。この状態で、電極の機能も持つ基板ステージ６内に高周波電源１３から高周波電力を印加し発生した電磁波により真空処理室１内の反応ガスを励起し、基板ステージ６に載置した基板７にプラズマ処理を開始する。
【０００３】
このとき絶縁性ブッシュ１１により真空処理室１の外壁および基板ステージ（電極）６と電気的に絶縁された電圧測定子９の出力を電圧計１２により絶縁リング１０表面の電圧を測定する。この測定した絶縁リング１０表面の電圧を、基板７表面の電圧と同等であるとして、基板７表面の電圧とする。ここで、電圧測定子９により測定した電圧と基板ステージ（電極）６の電圧差が所望の値となるように基板ステージ（電極）６に印加する電圧を制御する。
【０００４】
こうして、基板ステージ（電極）６に印加する電圧を制御しながら、基板７に所望のプラズマ処理を行う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、半導体や液晶等の電子デバイスの回路形成に、より高精度で細密な基板加工が要求されてきた。この要求を満たす基板上の薄膜の微細加工や多層膜の微細加工をする場合には、プラズマ処理中の電極にかかる電圧値にわずかな変化により、基板上の薄膜の加工精度が大きく影響される。
【０００６】
しかしながら、従来の技術では、電極に印加する電圧を単に電源の設定値にあわせるだけのため、プラズマ処理中に実際に電極にかかる電圧値の変化を確認することができずにいた。その結果、電極と基板表面の電圧差が正確に制御できずプラズマ処理が不安定になるため、基板上の薄膜の加工誤差が増加し、プラズマ処理後の基板の不良が増加していた。
【０００７】
また、高周波電源と電極を接続する回路に測定子を設け電極の電圧を測定しても、電極の高周波電源との接続部以外の電圧は測定できず、さらに高周波電源の影響により実際の電極の電圧が正確に測定できなかった。
【０００８】
さらに、プラズマ処理を続けると、プラズマにより発生するプラズマ生成物が電極にしだいに付着し、電極の電気特性が徐々に変化する。この電極の電気特性が変わると、さらにプラズマ処理中に実際に電極にかかる電圧値と電源の電圧値の差が大きくなり、より一層基板上の薄膜の加工誤差が増加する。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題点を解決し、プラズマ処理中に電極にかかる電圧値の変化を正確に確認することができるプラズマ処理装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明は、プラズマ処理中の電極に印加された電圧値を測定する測定手段を、高周波電源と電極を接続する回路とは別の回路で電極に接続したことを特徴とする。
【００１１】
この測定手段は、電極に接触させた測定子と、前記測定子に接続した電圧計により構成してもよく、さらに、前記測定子は真空処理室の大気側より電極を固定する固定機能も併せ持っていてもよい。
【００１２】
また第２の発明は、プラズマ処理中に、電極と高周波電源を接続する回路以外にて電極の電圧と、前記基板表面の電圧を測定し、測定した電極の電圧と基板表面の電圧との電圧の差が所望の値となるように電極に印可する高周波電力の電圧を制御することを特徴とする。
【００１３】
これらの発明により、基板上の薄膜に全面にわたり均一で誤差の少ない加工をすることが可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のプラズマ処理装置の実施の形態について、図１を参照して説明する。なお、従来のプラズマ処理装置と同一の部分については同一の符号をつけ説明を省略する。
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態１のプラズマ処理装置の概略構成図である。図１において従来の技術と同様に、基板ステージ６に載置した基板７にプラズマ処理を開始し、電圧測定子９の出力を電圧計１２により測定、つまり擬似的に基板７の表面の電圧を測定する。
【００１６】
この基板７の表面の電圧を測定するのと併せて、基板ステージ（電極）６に直接接触させかつ真空処理室の大気側から絶縁性ブッシュ１１により真空処理室１の外壁と電気的に絶縁された電圧測定子（ボルト）２１の電圧を電圧計１２により測定する。そして、電圧測定子９により測定した電圧と、電圧測定子（ボルト）２１より測定した電圧の電圧差が所望の値となるように、基板ステージ（電極）６に印加する電圧をフィードバック制御する。
【００１７】
このように、プラズマ処理中に電極の電圧を正確に測定することで、電極と基板表面の電圧差が所望の値となるように、正確かつ精密に電極に印加する電圧のフィードバック制御が可能になる。つまりプラズマ処理中の電極の電圧を直接測定しフィードバック制御することで、基板上の薄膜に全面にわたり均一で誤差の少ないプラズマによるエッチング加工が可能になる。
【００１８】
なお、本実施の形態では電極の電圧を測定する測定子を、真空処理室の大気側から電極を固定する固定機能も有するボルトとしたが、基板の電圧を正確に測定可能な測定子であれば、その種類は問わない。
【００１９】
また、本実施の形態では電極の電圧を測定する測定子を１個としたが、複数の測定子をもうけ、電極面の複数の位置の電圧を測定してもよい。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように本発明のプラズマ処理装置および方法によれば、プラズマ処理中の電極の電圧を正確に測定し電極に印加する電圧をフィードバック制御することで、電極と基板表面の電圧差を所望の値に正確に制御することが可能になる。これにより、プラズマ処理を安定させ基板上の薄膜に全面にわたり均一で誤差の少ないプラズマによる加工が可能になる。
【００２１】
また、プラズマ処理を続けることでプラズマにより発生するプラズマ生成物が電極にしだいに付着し電極の電気特性が徐々に変化しても、電極の電圧を直接測定することで、電極の電気特性の変化に影響されず基板上の薄膜に全面にわたり均一で誤差の少ないプラズマ加工をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のプラズマ処理装置を示す概略図
【図２】従来のプラズマ処理装置を示す概略図
【符号の説明】
１ 真空処理室
６ 基板ステージ（電極）
７ 基板
８ 絶縁スペーサ
９ 電圧測定子
１０ 絶縁リング
１１ 絶縁性ブッシュ
１２ 電圧計
１３ 高周波電源
２１ 電圧測定子（ボルト）
Claims (2)
- 真空処理室内にガスを導入し前記真空処理室内の電極に高周波電源から高周波電圧を印加し電磁波を発生することで前記真空処理室内にプラズマを発生させ、前記真空処理室内の基板をプラズマ処理するプラズマ処理装置において、
前記電極に接触させた測定子と、前記測定子に接続した電圧計により構成され、かつ、前記電極に印加された電圧値を測定する測定手段を、前記高周波電源と前記電極を接続する回路とは別の回路で前記電極に接続すると共に、前記測定子は前記真空処理室の大気側より電極を固定する固定機能を有することを特徴とするプラズマ処理装置。 - 真空処理室内にガスを導入し前記真空処理室内の電極に高周波電源から高周波電圧を印加し電磁波を発生することで前記真空処理室内にプラズマを発生させ、前記真空処理室内の基板をプラズマ処理するプラズマ処理方法において、
前記プラズマ処理中に、前記電極と前記高周波電源を接続する回路とは別の回路で前記電極の電圧と、前記基板表面の電圧を測定し、前記測定した電極の電圧と基板表面の電圧との電圧の差が所望の値となるように前記高周波電源から印加する高周波電圧を制御することを特徴とするプラズマ処理方法。
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|---|---|---|---|
| JP2001063055A JP4378887B2 (ja) | 2001-03-07 | 2001-03-07 | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001063055A JP4378887B2 (ja) | 2001-03-07 | 2001-03-07 | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002270577A JP2002270577A (ja) | 2002-09-20 |
| JP4378887B2 true JP4378887B2 (ja) | 2009-12-09 |
Family
ID=18922102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001063055A Expired - Lifetime JP4378887B2 (ja) | 2001-03-07 | 2001-03-07 | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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| US9299539B2 (en) | 2009-08-21 | 2016-03-29 | Lam Research Corporation | Method and apparatus for measuring wafer bias potential |
-
2001
- 2001-03-07 JP JP2001063055A patent/JP4378887B2/ja not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
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