JPH01214123A - プラズマ処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、放電によってプラズマを発生させ、このプラ
ズマを用いて被処理物表面に薄膜形成、エツチング、ス
パッタリング等のプラズマ処理を行うプラズマ処理装置
に関する。

（従来の技術） 従来より、真空中のプラズマを用いて被処理物、例えば
半導体ウェハ等の表面を処理する装置例えばプラズマエ
ツチング装置等では、真空容器内に一対の対向電極を配
設するとともに、一方の電極に高周波電源を接続してこ
れを被処理物例えば半導体ウェハの載置台とし、他方の
電極に直流電源のマイナス側を接続し、そして載置台と
対向して配置した電極の背面に磁気コイルを配置した構
成のものが知られている。

このようなプラズマ処理装置では、磁気コイルにより電
極表面に磁界を形成し、この磁界と上記高周波電源によ
る電界の作用によりマグネトロン放電を発生させてプラ
ズマを生成して、被処理物のプラズマ処理が行われる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上述したように従来のプラズマ処理装置では
、被処理物の載置台に高周波電力を印加することにより
プラズマを発生するように構成しているため、載置台に
大きなセルフバイアスが発生し、このセルフバイアスが
プラズマ処理において悪影響を与えるという問題があっ
た。

このセルフバイアスとは、プラズマ中のイオンと電子と
の質量差により主に発生するもので、プラズマに高周波
を与えた場合、その質量差によりプラズマ中の電子の移
動度はイオンに対して約１０００倍の移動度となり、こ
の結果、載置台側に電子が集り、例えばマイナス５００
ボルト以上の大きなセルフバイアスが発生することにな
る。

このように大きなセルフバイアスが発生すると、プラス
の電荷を持つイオンが載置台側に引寄せられるため、こ
の加速イオンにより被処理物例えば半導体ウェハ等が格
子欠陥等のダメージを受けたり、加速イオンが載置台を
スパッタして処理室内を汚染する等の問題を招き、安定
したプラズマ処理を阻害する原因となっていた。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたも
ので、プラズマ発生用の高周波電極を被処理物の載置台
と独立して設け、載置台に発生するセルフバイアスを抑
制するとともにプラズマ発生領域と被処理物とを離して
配置することにより、被処理物にダメージを与えること
なく、また、処理環境を健全に保持しながら安定したプ
ラズマ処理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。

［発明の構成〕 （課題を解決するための手段） 本発明のプラズマ処理装置は、真空容器内にプラズマ発
生用の高周波電極と被処理物の載置台とを対向配置し、
前記載置台と前記高周波電極間に、前記被処理物表面と
等しいか、それ以上の大きさの環状磁界を前記高周波電
極により形成された電界と直交する成分を持つ手段を設
けたことを特徴とするものである。

（作　用） プラズマ発生用の高周波電極を被処理物の載置台と独立
して設け、載置台に発生するセルフバイアスを抑制する
とともにプラズマ発生領域と被処理物とを離すことがで
き、被処理物にダメージを与えることなく、また、処理
環境を健全に保持することができ、安定したプラズマ処
理が可能となる。

（実施例） 以下、本発明をプラズマエツチング装置に適用した一実
施例について説明する。

処理室となる真空容器１内には、高周波電極２および被
処理物載置台３からなる一対の電極が対向して配置され
ている。

高周波電極２にはプラズマ発生用の高周波電源４が接続
されており、一方、載置台３は接地されており、被処理
物例えば半導体ウェハ３を真空吸着等により固定するよ
うになっている。

真空容器１の外側面には、側面に沿ってリング状の磁気
コイル６が配設されており、この磁気コイル６により、
例えば１００〜５００ガウスの磁界Ａを戴置台３上方に
ドーナツ状に形成するように構成されている。

このような構成のプラズマエツチング装置の動作につい
て以下に説明する。

まず、図示を省略した排気ポンプにより真空容器１内を
例えば１０’Ｔｏｒｒの高真空にし、図示を省略したガ
ス供給部から処理ガスを導入する。

そして、磁気コイル６に交流電流を流して、例えば１０
０〜５００ガウスの交番磁界Ａを載置台３上方にドーナ
ツ状に形成する。この状態で、高周波電極２に高周波電
源４から例えば１３．５８Ｍ）ｌｚ、　５００Ｗの高周
波電力を供給する。

こうして、高周波電極２による電界Ｂおよび磁気コイル
６による磁界Ａの作用により、プラズマを発生させ、被
処理物のプラズマ処理を行う。

本例では、電界Ｂの強い場所では磁界Ａを弱く、逆に電
界Ｂの弱い場所では磁界Ａを強くするように磁気コイル
６および高周波電極２を配置しているので、載置台３上
に均一なプラズマ強度を得ることができる。

このようにプラズマ発生用の高周波電極２を載置台３と
独立し、なおかつ載置台３から離した場所に設けること
により、従来装置のように載置台３にセルフバイアスが
発生せず、セルフバイアスが原因で生じていた加速イオ
ンによる被処理物へのダメージや処理室内の汚染等の問
題を除去することができ、安定したプラズマ処理を行う
ことができる。

また、高周波電極２の表面をアルマイト処理やセラミッ
クコーティング処理を施しておけば、加速イオンの電極
のスパッタによる悪影響を防止することができる。

ところで、本発明では上述した磁気コイルの構成に限定
されるものではなく、例えば第２図に示したように、高
周波電極２の背面に第２のリング状磁気コイル７を設け
てもよい。

このような構成とすることで、真空容器１中心部で電界
と磁界の直交成分を増やすことができ、プラズマ強度の
向上が図れる。このとき第１の磁気コイル６と第２の磁
気コイル７は夫々逆位相の電流を流す。

また、本発明のさらに他の実施例として、第３図に示し
たように、円柱状の高周波電極８を真空容器１上方のほ
ぼ中心部に配置し、真空容器１の外側面のリング状磁気
コイル６をこの高周波電極８とほぼ同一面となるように
配置することにより、強い電界と磁界を直交させること
ができ、なおかつ被処理物３をプラズマ発生領域から離
すことができるので、安定したプラズマ処理が可能とな
る。

ところで上述した実施例では、いずれの場合も、プラズ
マ発生領域と被処理物の載置台を離すことで、載置台に
発生するセルフバイアスを抑制するように構成したが、
このセルフバイアスを積極的に制御して処理を行うこと
もできる。

第４図はこのようなプラズマ発生部とセルフバイアスの
印加を独立して制御するプラズマ処理装置の実施例を示
す図で、載置台３にも高周波電源９が接続されている。

この場合、戴置台３に接続された高周波電源９は、プラ
ズマ発生の目的に設けられたものではなく、載置台３に
所定のセルフバイアスを発生させるためのものである。

この第２の高周波電源９により、処理内容に応じて所望
のセルフバイアスを載置台３に発生させることができる
。例えばポリシリコン膜をエツチング処理するような場
合には、一般に、ポリシリコン膜上に自然酸化により形
成された酸化シリコン膜をまずエツチングしなければな
らないが、このような場合には、高周波電源９により、
載置台３に大きなセルフバイアスを発生させ、加速イオ
ンにより酸化シリコン膜をエツチングした後、高周波電
源９からの電力供給を停止してセルフバイアスの少ない
状態でプラズマ処理を行えば短時間で処理が行える。

なお、本発明はプラズマエツチング装置に限定されるも
のではなく、例えばプラズマＣＶＤ装置、アッシング装
置等の他のプラズマ処理装置にも適用可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のプラズマ処理装置によれ
ば、プラズマ発生用の高周波電極を被処理物の載置台と
独立して設け、載置台に発生するセルフバイアスを抑制
するとともにプラズマ発生領域と被処理物とを離して配
置することで、被処理物にダメージを与えることなく、
また、処理環境を健全に保持しながら安定したプラズマ
処理が行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のプラズマエツチング装置の
構成を示す図、第２図は、他の実施例のプラズマエツチ
ング装置の構成を示す図、第３図はさらに他の実施例の
プラズマエツチング装置の構成を示す図、第４図はさら
に他の実施例のプラズマエツチング装置の構成を示す図
である。 １・・・・・・・・・真空容器 ２・・・・・・・・・高周波電極 ３・・・・・・・・・被処理物載置台 ４・・・・・・・・・プラズマ発生用高周波電源６・・
・・・・・・・リング状磁気コイル９・・・・・・・・
・セルフバイアス発生用高周波電源出願人　　　　　　
チル・サームコ株式会社代理人　弁理士　　須　山　佐
　−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　真空容器内にプラズマ発生用の高周波電極と被処理物
   の載置台とを対向配置し、前記載置台と前記高周波電極
   間に、前記被処理物表面と等しいか、それ以上の大きさ
   の環状磁界を前記高周波電極により形成された電界と直
   交する成分を持つ手段を設けたことを特徴とするプラズ
   マ処理装置。