JPH0348421A - 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、プラズマ処理方法に関する．（従来の技術） プラズマエッチング装置のようなプラズマ処理装置は，
プラズマ処理容器内に上部電極及び下部電極を対向配置
している．そして，下部電極を載置台としてその上に被
処理体を支持するようになっている．そして、プラズマ
処理容器内にエッチングガスを導入すると共に、上部電
極，下部電極間にＲＦバワーを印加し、エッチングガス
のプラズマを誘起している．そして、このプラズマ中で
生或されたラジカルによる化学的反応エッチングと、プ
ラズマ中で生一成されたイオンをｆ４極間の電界に沿っ
て加速した加速イオンによる物理的エッチングとによっ
て、被処理体をエッチング処理していた． この場合、良好なエッチング特性を確保するために、被
処理体を支持する下部電極を例えば液体Ｈｅの循環によ
って冷却して，被処理体の温度を一定温度に保持してい
た． また、プラズマエッチング処理の終了した後は，次の被
処理体のプラズマ処理が開始されるまでの間に亘って、
プラズマ処理容器内を真空引きする．そして，一定の真
空状態を保って次のプロセスの開始時まで待機するよう
にしていた． このようなプラズマエッチング装置は、エッチングガス
をプラズマ状態とする．そして、エッチングガスは分解
され反応生成物（デポジション）が生成される．この場
合，プラズマエッチング処理が終了した後の真空引き開
始直後に、プラズマ処理容器内には真空引きによる気体
の流れが生じる．そして，反応生成物はこの流れに沿っ
て排気される． （発明が解決しようとする課題） しかしながら、プラズマ処理容器内の真空状態が一定値
になると、プラズマ処理容器内の気体の流れがなくなる
．この結果、生或された反応生戒物は、プラズマ処理容
器内に浮遊した状態となる． このプラズマ処理容器内に浮遊している反応生成物は、
処理容器内の冷却された箇所で気化し，その部分に吸着
する．特に、プラズマ処理が終了し、かつ，処理の終了
した被処理体が下部電極から取り除かれ後には、下部電
極が上述したように液Ｈｅ等によって所定温度に冷却さ
れている．このため、プラズマ処理容器内に浮遊してい
る反応生成物の多くが下部電極上の被処理休載直面に付
着してしまう． このように、下部電極上に反応生戒物が付着した状態で
、次の被処理体をこの上に載置してプラズマエッチング
処理を実施すると、次のような問題が生じる．すなわち
、下部電極上に付着する反応生戒物は、被処理体の載置
面に凹凸を生じさせる．このため、載置される被処理体
とその上方に対向配置された上部電極との対向間隔が被
処理体の各位置によって相違する．この結果、エッチン
グレートのようなエッチング特性が、被処理体の面内で
不均一になってしまう． また、下部電極上の反応生成物が、被処理体の裏面にも
付着してしまう．このため、この被処理体を次の処理工
程で処理する際に，裏面側に付着した反応生戒物がパー
ティクルの原因となり、被処理体の歩留りを低下する原
因となっていた．本発明の目的は、反応生成物が載置台
の表面に付着することを確実に防止して、被処理体全体
に均一性な特性で所定の処理を施すことができるプ、ラ
ズマ処理方法を提供することにある．また、本発明の他
の目的は，反応生戒物が被処理体に付着することを確実
に防止して、被処理体の高歩留りで所定の処理を施すこ
とができるプラズマ処理方法を提供することにある． 〔発明の構成〕 （課題を解決するための手段） すなわち、本発明は、プラズマ処理容器内の載置台上に
被処理体を載置し、該被処理体にプラズマ処理ガスによ
るプラズマ処理を施す工程と，前記プラズマ処理時以外
の期間の少なくともプラズマ処理ガスの残留期間に前記
プラズマ容器内に不活性ガスを導入する工程と、を具備
するプラズマ処理方法である． （作　用） 本発明では、プラズマ処理時以外の少なくともプラズマ
処理ガス残留期間に，プラズマ処理容器に不活性ガスを
導入している． 従って、プラズマ処理時以外の上記期間では、このプラ
ズマ処理容器内にて不活性ガスによる流れ状態を常時確
保することができる．特に、所定温度に冷却されている
載置台上方にもこの不活性ガスの流れを実現することが
できるので、この不活性ガスの流れによって反応生或物
が載置台に付着するのを防止することができる．また不
活性ガスを載置台表面に吹き付けるようにすれば、この
効果はさらに大きくなる． 従って、プラズマ処理に際しては、反応生成物による凹
凸の少ない載置台に被処理体を載置でき、被処理体の処
理特性の面内均一性が向上する．また、被処理体の裏面
側に反応生成物が付着することもないので、パーティク
ルの原因を除去でき，被処理体の歩留りを大幅に向上す
ることができる．しかも．不活性ガスによって反応生成
物を排出しているので、次のプロセスが開始される際に
その不活性ガスがたとえプラズマ処理容器内に残留して
いても、そのプロセスに悪影響を与えることかない． （実施例） 以下，本発明方法をプラズマエッチング装置に適用した
実施例について，図面を参照して説明する． 第１図は、本発明方法にて使用するプラズマエッチング
装置の概略構成を示す説明図である．このプラズマエッ
チング装置は、対向して配置された上部電極ｌＯ及び下
部電極３０とを有している．下部電極３０上には、被エ
ッチング材である半導体ウエハ４２を載置するようにな
っている．そして、６上部電極１０及び下部電極３０の
間に、ＲＦ電源４０によって例えば３８０ｋＨｚのＲＦ
バワーを印加するように構威されている．上部電極１０
に形威された多数の孔からエッチングガスを導入し、上
部電極ｌＯ及び下部電極３００間の領域でプラズマを生
戒するようになっている．このプラズマによって，ウエ
ハ４２をエッチングするようになっている．上部電極ｌ
Ｏは、フランジ状に形威された導電性の熱伝達部材１２
を有している．この熱伝達部材ｌ２にＲＦ電源４０から
のケーブルが接続されている． また，熱伝導部材ｌ２内には、穴が多数設けられた第１
，第２の拡散板１４ａ，　１４ｂが、スペーサ１６ａ，
１６ｂを介して所定間隔で平行に配置されている．さら
に，熱伝導部材１２の開口部を覆うように、補強板１８
，アモルファス・カーボン電極２０が積層配置されてい
る．なお，アモルファス・カーボン２０の周辺を覆うよ
うにしてシールドリング２２が設けられている．シール
ドリング２２によって、アモルファス・カーボン電極２
０が、プラズマと接する開口部の形状が規制されている
． 下部電極３０は、円板状に突起した部分の上面部分にウ
エハ４２を載置できるようになっている．そして、載置
したウエハ４２の周辺部を下部電極３０に固定するため
に、下部電極３０の周囲にはリング状のクランバ一部材
３２が配置されている．なお，下部電極３０は接地され
ている．また，下部電極３０を所定温度に冷却するため
に、第２図に示すように、冷却媒体である液体Ｈｅの循
環系３４が配置されている．つまり、この循環系３４に
よって液体Ｈｅを下部電極３０の裏面側に循環するよう
になっている． このような上部電極１０及び下部電極３０を、それぞれ
平行してチャンバー内に配置することによって，平行平
板型のエッチング装置が構成されている， 次に，このプラズマエッチング装置に設けられた制御系
について第２図を参照して説明する．上部電極１０およ
び下部電極３０を収容したプラズマ処理容器５０の下部
には、排気ボート５２が設けられている．排気ボート５
２には，圧力調整用のＡ．　Ｐ．Ｃ　（Ａｕｔｏ　Ｐｒ
ｅｓｓｕｒｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）バルブ５４，コンダク
タンスバルブ５６，ターボ分子ボンブ（Ｔ．　Ｍ．　Ｐ
）　５８及びロータリーポンプ（Ｒ．　Ｐ）　６０がそ
れぞれ接続されている．また、プラズマ処理容器５０に
隣接配置されたロードロックチャンパー６２にも、バル
ブ６４を介してロータリーポンプ（Ｒ．　Ｐ）　６６が
接続されている． また，ガス供給系として．　ＣＣＤＱ．，　Ｈｅ，　Ｏ
，，又．ＣＦ，　，＾ｒ，　ＣＨＦ３のエッチングガス
を、プラズマ処理容器５０内に上部電極ｌＯを介入して
導入できるようになっている．そして、各々のエッチン
グガス導入系７０による供給流量は、マスフローコント
ローラ（Ｍ．　Ｆ．　Ｃ）　７２によって制御可能にな
っている．また、不活性ガスとして例えばＮ２を導入す
るＮ２導入系８０が設けられている．この途中にもＭ．
　Ｆ．Ｃ　８２が配置されている．このＮ１ガスは、プ
ロセス時以外の期間にプラズマ処理容器５０内に導入で
きるようになっている．そして、Ｍ．　Ｆ．　Ｃ　８２
によって、プロセス時のエッチングガスの供給流量より
も，プロセス時以外のＮ２ガスの供給流量を多く（例え
ば２００−１０００ＳＣＣＭ）設定することにより、後
述する反応生成物の排出動作を効果的に行うようになっ
ている． なお、Ｎ，ガス導入系８０の一部は，エッチングガス導
入系７０の一部と兼用しているが、それぞれを別個に配
置しても良い． このように構成されたプラズマエッチングを用いて次の
ように、プラズマエッチング方法を実行する． まず，上部電極１０及び下部電極３０の間にＲＦ電源４
０からのＲＦパワーを印加する．そして、エッチングガ
ス導入系７０及び上部電極ｌＯを介してプラズマ処理容
器５０内にエッチングガスを導入する．これにより、上
部，下部電極ｔｏ，３０間にプラズマを誘起させる．こ
のプラズマ中で生成したラジカルを、ウエハ４２表面に
付着させて化学的反応を起こしてウエハ４２のエッチン
グを行うと共に、プラズマ中で分解したイオンを、平行
平板電極間に形威される電界によって加速してウエハ４
２に衝突させ、ウエハ４２のエッチングを行う．このよ
うにして平行平板型のエッチングにより、比較的サイド
エッチングを抑え、異方性エッチングを行うことが可能
となる．この結果、微細パターンのエッチングを実現で
きる． プラズマエッチング処理が終了すると，クランバ一部材
３２を上昇させ、ウエハ４２の挟持状態を解除する．次
いで、下部電極３０上の処理済みウエハ４２をハンドラ
ー等によって支持し、これをロードロックチャンパー６
２内に移送する． そして、ロードロックチャンパー６２内の新たなウエハ
４２を、プラズマ処理容器５０内に搬送し、下部電極３
０上にセッティングし、次のプラズマエッチング処理を
行う． ここで，この実施例では、例えば第３図に示すようにタ
イムチャートに従って，ＲＦ出力によるエッチング処理
（ＩＥ）の停止に同期して、プラズマ処理時以外の時（
Ｔ）に、ガス供給系によってエッチングガスの供給（Ｇ
）を不活性ガスであるＮ２ガスの供給（Ｎ）切り換え、
エッチングガスのプラズマ処理容器５０内八の導入を停
止すると共に、Ｎ２導入系８０によりプラズマ処理容器
５０内へのＮ２ガスを導入を行い、かつ、これを排気ポ
ート５２を介して排気するようにしている． このようにＮ２ガスをプラズマ処理容器５０内に導入し
、かつ、排気を続けることによって，プラズマ処理容器
５０内にＮ，ガスの流れを実現することができる． この場合、プラズマエッチング工程ではプラズマによっ
てエッチングガスが分解されるため、反応生成物が生或
されてプラズマ処理容器５０内に残留している．この反
応生戒物は、プラズマ処理容器５０内の温度が最も低い
箇所に付着し易くなっている． ウエハ４２が除去された後では、プラズマ処理容器５０
内の温度の最も低い部分は、液体Ｈｅによって冷却され
ている下部電極３０の表面である，しかしながら，プラ
ズマ処理時以外の時にも，プラズマ処理容器５０内のＮ
２ガスの流れを絶えず確保している．このため、プラズ
マ処理容器５０内に浮遊している反応生戒物を、このＮ
２ガスの流れに載せて徘気ボート５２より排出すること
ができる．しかも、下部電極３０の表面と対向する上方
位置からＮ８ガスを導入し、下部電極３０表面にＮ１ガ
スを吹き付ける．このため、このＮ２ガスの流れが，下
部電極３０の表面を保護する保護膜として作用する．こ
の結果、反応生戒物が下部電極３０の表面に付着するの
を確実に防止することができる．なお、不活性ガスは、
ウエハ戟置台である下部電極３０の表面に吹きつけるよ
うに形成してもよい．また，反応生成物を下部電極３０
表面に付着させない手段としては、プラズマ処理容器５
０内に、下部電極３０の表面温度よりも低い箇所を確保
するものでも良い．すなわち、例えばプラズマ処理容器
５０の壁面を冷却することで，この部分に反応生戊物を
付着させて、結果的に下部電極３０表面に付着する反応
生或物の量を少なくするようにしてもよｔ１． しかしながら、エッチング装置は、反応生戒物が多く発
生する他の膜付け工程と異なり、なるべくクリーンな環
境でのエッチングを行うことが好ましい．つまり，この
実施例の方法のようにＮ２ガスによって反応生戊物を排
出する方が優れている．さらに、下部電極３０以外の箇
所に反応生成物を付着させた場合には，プラズマ処理容
器５０の洗浄を頻度が増すが，この本実施例の方法では
、下部電極３０以外の箇所にも゛、反応生或物を付着し
ないので、プラズマ処理容器５０のメインテナンス管理
を容易にできる． このように本発明では，プラズマ処理時以外の少なくと
もプラズマ処理ガス残留期間に，プラズマ処理容器に不
活性ガスを導入している．つまり，プラズマ処理時以外
の期間には，プラズマ処現容器内に不活性ガスによる流
れ状態を常時確保することができる．特に、所定温度に
冷却されている載置台上方にも、この不活性ガスの流れ
を作ることができる．この不活性ガスの流れによって，
反応生戊物が載置台に付着するのを防止することができ
る．また，不活性ガスを載置台表面に吹き付けるように
すれば、この効果をさらに高めることができる． これらの結果、プラズマ処理の際に、反応生成物による
凹凸の少ない載置台に被処理体を載置することができ、
被処理体表面全体での処理特性を均一なものとすること
ができる．また、被処理体の裏面側に反応生成物が付着
するのも防止できる．このため、パーティクルの発生原
因を除去して，被処理体の処理歩留りを大幅に向上する
ことができる． しかも、不活性ガスによって、反応生戒物を常時排出す
るようにしている．このため、プラズマ処理容器内に残
留する不活性ガスが，次のプロセスの開始の際に，悪影
響を与えることはない．なお、本発明は上記実施例に限
定されるものではなく、要旨の範囲内で種々の変形実施
が可能である． また，本発明は、被処理体を載置する載置台を冷却して
プラズマ処理を行うプラズマエッチング以外のプラズマ
処理にも同様に適用でき，例えばプラズマＣＶＤ等でも
好適なものである．また、不活性ガスとしては、Ｎ．以
外のガスを採用できることは勿論である． 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によればプラズマ処理時以
外の期間の少なくとも処理ガスの残留している期間に、
プラズマ処理容器内に不活性ガスを導入することにより
，プラズマ処理容器内の反応生成物が温度の低い部分に
付着することを防止できる． この結果，被処理体の処理特性の面内均一性が向上でき
る．また，被処理体の裏面に反応生成物が付着すること
がないので、パーティクルの発生を抑制して、処理の歩
留まりを向上することができる． しかも、不活性ガスを用いているので、次のプロセスに
悪影響を与えることがない．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施例を説明するためのプラズマ
エッチング装置の処理容器内構成説明図、第２図は第１
図を用いたエッチング装置の構成図、第３図は第１図及
び第２図のガス供給操作を説明するための波形図である
． ３０・・・載置台

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）プラズマ処理容器内の載置台上に被処理体を載置
   し、この被処理体を温調するために載置台を冷却してプ
   ラズマ処理を行うにあたり、 プラズマ処理時以外の期間の少なくともプラズマ処理ガ
   ス残留期間に、上記プラズマ容器内に不活性ガスを導入
   することを特徴とするプラズマ処理方法。
2. （２）プラズマ処理容器内に導入される不活性ガスを、
   載置台表面に吹き付けるようにしたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のプラズマ処理方法。