JP7072477B2 - プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置 - Google Patents
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Description
最初に、本開示の実施形態に係るエッチング方法の経緯および概要について説明する。
従来から多用されている平行平板型プラズマ処理装置は、一対の電極間に容量結合プラズマが形成され、イオンの作用により効果的なプラズマ処理を実現することができるが、基板やチャンバー壁部へのプラズマダメージが大きい。
次に、一実施形態のプラズマ処理方法について、従来のプラズマ処理方法とのメカニズムの違いに着目して説明する。
次に、一実施形態のプラズマ処理方法を実施するためのプラズマ処理装置の一例について説明する。このプラズマ処理装置は、水素ガスやハロゲン系ガスにより基板に対して表面改質処理またはエッチング処理を行うものである。
ここでは、上記図5~8に示すプラズマ処理装置を用い、被処理基板としてシリコン基体上にTiN膜が形成された半導体ウエハを準備し、処理ガスとして水素ガス(H2ガス)およびArガスを用いてTiN膜の表面改質処理を行った。この表面改質処理は、TiN膜の抵抗率を改善するためのものである。7本のマイクロ波放射機構としては、アンテナ部の直径が88mmのものを用いた。
以上、実施形態について説明したが、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
2;マイクロ波プラズマ源
3;マイクロ波プラズマ
4;載置台
5;高周波電源
6;カソードカップリングプラズマ
100;プラズマ処理装置
101;チャンバー
102;載置台
103;ガス供給機構
104;排気機構
105;マイクロ波プラズマ源
106;制御部
W;被処理基板
Claims (14)
- チャンバー内でマイクロ波プラズマを生成して被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理方法であって、
前記被処理基板を前記チャンバー内のマイクロ波プラズマ生成領域から離れた領域に配置することと、
前記チャンバー内の圧力を1Torr(133.3Pa)以上にすることと、
前記チャンバー内にマイクロ波プラズマ源からマイクロ波を導入するとともに、還元性ガスを含む処理ガスを導入してマイクロ波プラズマを生成し、前記マイクロ波プラズマ生成領域の前記マイクロ波プラズマから活性種を前記被処理基板側に拡散させることと、
前記被処理基板に高周波電力を印加して前記被処理基板近傍にカソードカップリングプラズマを生成し、前記被処理基板近傍のイオンを前記被処理基板に引き込むことと、
を有する、プラズマ処理方法。 - 前記チャンバー内の圧力は、1.5Torr(200Pa)以上である、請求項1に記載のプラズマ処理方法。
- 前記マイクロ波のパワー密度は、10kW/m2以下である、請求項1または請求項2に記載のプラズマ処理方法。
- 前記マイクロ波プラズマ源は、前記チャンバー内にマイクロ波を放射するマイクロ波放射部を複数有する、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のプラズマ処理方法。
- 前記高周波電力のパワー密度は、0.3~2.3kW/m2の範囲である、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のプラズマ処理方法。
- 前記マイクロ波プラズマ源のマイクロ波導入部から前記チャンバー内の前記被処理基板までの距離は、40~200mmの範囲である、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のプラズマ処理方法。
- 前記還元性ガスは、水素ガスまたはハロゲン系ガスである、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のプラズマ処理方法。
- 前記被処理基板は、表面にTiN膜を有し、前記プラズマ処理は、前記還元性ガスとして水素ガスを用い、前記TiN膜の抵抗率を低下させる表面改質処理である、請求項7に記載のプラズマ処理方法。
- マイクロ波プラズマ生成領域を有し、前記マイクロ波プラズマ生成領域から離れた領域に被処理基板が配置されるチャンバーと、
前記チャンバー内で基板を載置する載置台と、
前記チャンバー内にマイクロ波を導入し、前記チャンバー内にマイクロ波プラズマを生成するマイクロ波プラズマ源と、
前記載置台に高周波電力を印加する高周波電源と、
前記チャンバー内に還元性ガスを含む処理ガスを供給するガス供給機構と、
前記チャンバー内を排気する排気機構と、
プラズマ処理を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、
前記チャンバー内の圧力が1Torr(133.3Pa)以上になるように前記排気機構を制御することと、
前記チャンバー内にマイクロ波プラズマ源からマイクロ波を導入させるとともに、還元性ガスを含む処理ガスを導入させてマイクロ波プラズマを生成させ、前記マイクロ波プラズマ生成領域の前記マイクロ波プラズマから活性種を前記被処理基板側に拡散させることと、
前記被処理基板に前記高周波電源から高周波電力を印加させて前記被処理基板近傍にカソードカップリングプラズマを生成させ、前記被処理基板近傍のイオンを前記被処理基板に引き込ませることと、
を実行する、プラズマ処理装置。 - 前記制御部は、前記チャンバー内の圧力が1.5Torr(200Pa)以上になるように前記排気機構を制御する、請求項9に記載のプラズマ処理装置。
- 前記制御部は、前記マイクロ波のパワー密度が10kW/m2の範囲となるように、前記マイクロ波プラズマ源を制御する、請求項9または請求項10に記載のプラズマ処理装置。
- 前記マイクロ波プラズマ源は、前記チャンバー内にマイクロ波を放射するマイクロ波放射部を複数有する、請求項9から請求項11のいずれか1項に記載のプラズマ処理装置。
- 前記制御部は、前記高周波電力のパワー密度が0.3~2.3kW/m2の範囲となるように、前記高周波電源を制御する、請求項9から請求項12のいずれか1項に記載のプラズマ処理装置。
- 前記マイクロ波プラズマ源のマイクロ波導入部から前記チャンバー内の前記被処理基板までの距離が、40~200mmの範囲となるように、前記載置台の位置が調節される、請求項9から請求項13のいずれか1項に記載のプラズマ処理装置。
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