JPH06283474A - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置Info
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- JPH06283474A JPH06283474A JP9252493A JP9252493A JPH06283474A JP H06283474 A JPH06283474 A JP H06283474A JP 9252493 A JP9252493 A JP 9252493A JP 9252493 A JP9252493 A JP 9252493A JP H06283474 A JPH06283474 A JP H06283474A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体ウエハ等の被処理体周縁部でのチャー
ジアップを抑制し、これによって周縁部のゲート酸化膜
などの絶縁破壊を抑制することができるプラズマ処理装
置を提供する。 【構成】 本プラズマ処理装置は、下部電極２と上部電
極４間に回転可能な永久磁石８により回転磁界を印加し
てマグネトロンプラズマを発生させ、このマグネトロン
プラズマにより下部電極２上の半導体ウエハＷに所定の
処理を施す装置であり、上記下部電極２と対向する上記
上部電極４の下面の外周縁部が電気的な絶縁体１０によ
って被覆されたものである。
ジアップを抑制し、これによって周縁部のゲート酸化膜
などの絶縁破壊を抑制することができるプラズマ処理装
置を提供する。 【構成】 本プラズマ処理装置は、下部電極２と上部電
極４間に回転可能な永久磁石８により回転磁界を印加し
てマグネトロンプラズマを発生させ、このマグネトロン
プラズマにより下部電極２上の半導体ウエハＷに所定の
処理を施す装置であり、上記下部電極２と対向する上記
上部電極４の下面の外周縁部が電気的な絶縁体１０によ
って被覆されたものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマ処理装置に関
する。
する。
【０００２】
【従来の技術】プラズマ処理装置は、処理用ガスの存在
する処理容器内で真空放電させてプラズマを発生させ、
このプラズマを利用して半導体ウエハに所定の処理を施
すように構成されている。このプラズマ処理装置は、従
来から半導体製造工程における、スパッタリング工程、
アッシング工程、ＣＶＤ工程、あるいはエッチング工程
などで広く用いられている。
する処理容器内で真空放電させてプラズマを発生させ、
このプラズマを利用して半導体ウエハに所定の処理を施
すように構成されている。このプラズマ処理装置は、従
来から半導体製造工程における、スパッタリング工程、
アッシング工程、ＣＶＤ工程、あるいはエッチング工程
などで広く用いられている。
【０００３】プラズマ処理装置にはバレル型や平行平板
電極型など種々のタイプがあるが、例えばドライエッチ
ング処理では平行平板電極型が広く用いられている。こ
のタイプのプラズマ処理装置は、真空排気により減圧空
間を形成する処理容器と、この処理容器内の下方に配設
され且つ半導体ウエハを保持する下部電極と、この下部
電極に対向させてその上方に配設された上部電極とを備
えて構成されている。そしてアノード結合タイプの場合
には、下部電極はコンデンサ及びマッチング回路を介し
て高周波電源に接続され、上部電極はアースされて構成
されている。そして、この場合には上記処理容器内に処
理用ガスを供給して所定の真空度を保持した状態で下部
電極に高周波電源により高周波電圧を印加することによ
って上下の電極間でプラズマを発生させ、このプラズマ
中のイオンを半導体ウエハに衝突させて所定のエッチン
グを行なうようにしている。
電極型など種々のタイプがあるが、例えばドライエッチ
ング処理では平行平板電極型が広く用いられている。こ
のタイプのプラズマ処理装置は、真空排気により減圧空
間を形成する処理容器と、この処理容器内の下方に配設
され且つ半導体ウエハを保持する下部電極と、この下部
電極に対向させてその上方に配設された上部電極とを備
えて構成されている。そしてアノード結合タイプの場合
には、下部電極はコンデンサ及びマッチング回路を介し
て高周波電源に接続され、上部電極はアースされて構成
されている。そして、この場合には上記処理容器内に処
理用ガスを供給して所定の真空度を保持した状態で下部
電極に高周波電源により高周波電圧を印加することによ
って上下の電極間でプラズマを発生させ、このプラズマ
中のイオンを半導体ウエハに衝突させて所定のエッチン
グを行なうようにしている。
【０００４】一方、半導体ウエハの高速枚葉処理化に伴
ってプラズマのイオン化率を高めるために磁界を印加す
るマグネトロンプラズマ処理装置などが開発されてい
る。このマグネトロンプラズマ処理装置は、例えば上述
のような平行平板電極間に形成される電界に対して直交
する磁界を印加し、この時の直交電磁界により電極近傍
で発生した二次電子等にＥ×Ｂドリフトを付与し、これ
らの電子のＥ×Ｂドリフトにより処理用ガスのイオン化
率を高めるようにしたものである。また、このようなマ
グネトロンプラズマ処理装置の場合には、プラズマが偏
在し易いため、上下の電極間で磁界を更に走査させてプ
ラズマの偏在を抑制するようにしている。
ってプラズマのイオン化率を高めるために磁界を印加す
るマグネトロンプラズマ処理装置などが開発されてい
る。このマグネトロンプラズマ処理装置は、例えば上述
のような平行平板電極間に形成される電界に対して直交
する磁界を印加し、この時の直交電磁界により電極近傍
で発生した二次電子等にＥ×Ｂドリフトを付与し、これ
らの電子のＥ×Ｂドリフトにより処理用ガスのイオン化
率を高めるようにしたものである。また、このようなマ
グネトロンプラズマ処理装置の場合には、プラズマが偏
在し易いため、上下の電極間で磁界を更に走査させてプ
ラズマの偏在を抑制するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
マグネトロンプラズマ処理装置の場合には、走査磁界に
よりプラズマの均一化を図っても、磁界によるプラズマ
の部分的偏在は避け難く、殊に処理容器内周面にプラズ
マが偏在し易いため、プラズマ処理時に半導体ウエハの
周縁部がチャージアップし、半導体ウエハ周縁部でゲー
ト酸化膜の絶縁破壊が発生し、その絶縁破壊率が例えば
全体の１０％前後にも達し、歩留りを低下させるという
課題があった。更に、最近の半導体ウエハの微細加工の
進展に伴ってゲート酸化膜も益々薄膜化しているため、
上述の絶縁破壊はプラズマ処理装置にとって一層深刻な
課題になっている。
マグネトロンプラズマ処理装置の場合には、走査磁界に
よりプラズマの均一化を図っても、磁界によるプラズマ
の部分的偏在は避け難く、殊に処理容器内周面にプラズ
マが偏在し易いため、プラズマ処理時に半導体ウエハの
周縁部がチャージアップし、半導体ウエハ周縁部でゲー
ト酸化膜の絶縁破壊が発生し、その絶縁破壊率が例えば
全体の１０％前後にも達し、歩留りを低下させるという
課題があった。更に、最近の半導体ウエハの微細加工の
進展に伴ってゲート酸化膜も益々薄膜化しているため、
上述の絶縁破壊はプラズマ処理装置にとって一層深刻な
課題になっている。
【０００６】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、半導体ウエハ等の被処理体の周縁部でのチ
ャージアップを抑制し、これによってゲート酸化膜など
の絶縁破壊を抑制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。
れたもので、半導体ウエハ等の被処理体の周縁部でのチ
ャージアップを抑制し、これによってゲート酸化膜など
の絶縁破壊を抑制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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、半導体ウ
エハ周縁部でのチャージアップを抑制する方法について
種々検討した結果、Ｅ×Ｂドリフトによって発生するプ
ラズマの偏在による半導体ウエハ周縁部の電位（Ｖdc）
の差を上部電極に特定の手段を施すことにより少なくす
ることができ、その結果、上述のチャージアップに基づ
く絶縁破壊を抑制できることが判った。
エハ周縁部でのチャージアップを抑制する方法について
種々検討した結果、Ｅ×Ｂドリフトによって発生するプ
ラズマの偏在による半導体ウエハ周縁部の電位（Ｖdc）
の差を上部電極に特定の手段を施すことにより少なくす
ることができ、その結果、上述のチャージアップに基づ
く絶縁破壊を抑制できることが判った。
【０００８】本発明は、上記知見に基づいてなされたも
ので、下部電極と上部電極間に磁界を印加してマグネト
ロンプラズマを発生させ、このマグネトロンプラズマに
より上記下部電極上の被処理体に所定の処理を施すプラ
ズマ処理装置において、上記下部電極と対向する上記上
部電極の下面の周縁部が電気的な絶縁体によって被覆さ
れたものである。
ので、下部電極と上部電極間に磁界を印加してマグネト
ロンプラズマを発生させ、このマグネトロンプラズマに
より上記下部電極上の被処理体に所定の処理を施すプラ
ズマ処理装置において、上記下部電極と対向する上記上
部電極の下面の周縁部が電気的な絶縁体によって被覆さ
れたものである。
【０００９】
【作用】本発明によれば、下部電極と上部電極間でマグ
ネトロンプラズマが発生すると、Ｅ×Ｂドリフトによっ
て発生するプラズマの偏在によって生じる被処理体周縁
部の電位（Ｖdc）の差を上部電極の下面周縁部を被覆す
る絶縁体によって緩和することができ、その結果、被処
理体周縁部でのチャージアップを抑制することができ、
もって被処理体周縁部でのゲート酸化膜などの絶縁破壊
を抑制することができる。
ネトロンプラズマが発生すると、Ｅ×Ｂドリフトによっ
て発生するプラズマの偏在によって生じる被処理体周縁
部の電位（Ｖdc）の差を上部電極の下面周縁部を被覆す
る絶縁体によって緩和することができ、その結果、被処
理体周縁部でのチャージアップを抑制することができ、
もって被処理体周縁部でのゲート酸化膜などの絶縁破壊
を抑制することができる。
【００１０】
【実施例】以下、図１、図２に示す実施例に基づいて本
発明を説明する。本実施例のプラズマ処理装置は、図１
に示すように、真空排気により減圧空間を形成する処理
容器１と、この処理容器１内の下方に配設された下部電
極２と、この下部電極２の上方に配設された静電チャッ
ク３と、これら両者の上方に配設された上部電極４とを
備えて構成されている。そして、被処理体としての半導
体ウエハＷを処理する際には、下部電極２上の静電チャ
ック３のクーロン力により半導体ウエハＷを静電チャッ
ク３上で保持するように構成されている。また、上記処
理容器１及び上下両電極２、４はいずれも、例えばアル
ミニウム等の導電性材料によって形成されており、その
表面は例えば５０μｍのアルミアルマイトの絶縁体で均
一に被覆されている。
発明を説明する。本実施例のプラズマ処理装置は、図１
に示すように、真空排気により減圧空間を形成する処理
容器１と、この処理容器１内の下方に配設された下部電
極２と、この下部電極２の上方に配設された静電チャッ
ク３と、これら両者の上方に配設された上部電極４とを
備えて構成されている。そして、被処理体としての半導
体ウエハＷを処理する際には、下部電極２上の静電チャ
ック３のクーロン力により半導体ウエハＷを静電チャッ
ク３上で保持するように構成されている。また、上記処
理容器１及び上下両電極２、４はいずれも、例えばアル
ミニウム等の導電性材料によって形成されており、その
表面は例えば５０μｍのアルミアルマイトの絶縁体で均
一に被覆されている。
【００１１】そして、上記下部電極２にはコンデンサ５
及びマッチング回路６を介して高周波電源７が接続さ
れ、この高周波電源７により上記下部電極２に高周波電
圧を印加するように構成され、また上記上部電極４はア
ースされてグランド電位を保持するように構成されてい
る。更に、この上部電極４の上方には例えば永久磁石８
が回転可能に配設され、この永久磁石８を回転させるこ
とにより上記処理容器１内で両電極２、４間でこれら両
者に平行する方向の回転磁界を印加するように構成され
ている。また、上記下部電極２には冷媒供給配管９Ａ及
び冷媒排出配管９Ｂが配設され、この冷媒供給配管９Ａ
から下部電極２内に液化窒素等の冷媒Ｌを供給して下部
電極２を冷却して半導体ウエハＷの処理温度を低温を維
持し、異方性エッチングを高めるように構成されてい
る。
及びマッチング回路６を介して高周波電源７が接続さ
れ、この高周波電源７により上記下部電極２に高周波電
圧を印加するように構成され、また上記上部電極４はア
ースされてグランド電位を保持するように構成されてい
る。更に、この上部電極４の上方には例えば永久磁石８
が回転可能に配設され、この永久磁石８を回転させるこ
とにより上記処理容器１内で両電極２、４間でこれら両
者に平行する方向の回転磁界を印加するように構成され
ている。また、上記下部電極２には冷媒供給配管９Ａ及
び冷媒排出配管９Ｂが配設され、この冷媒供給配管９Ａ
から下部電極２内に液化窒素等の冷媒Ｌを供給して下部
電極２を冷却して半導体ウエハＷの処理温度を低温を維
持し、異方性エッチングを高めるように構成されてい
る。
【００１２】また、上記上部電極４の上面には処理用の
ガスを受給する受給口４Ａが形成され、またその下面に
は受給口４Ａから受給したガスを処理容器１内へ供給す
るガス供給孔４Ｂが分散形成され、このガス供給孔４Ｂ
を介してプラズマ処理用のガスを処理容器１内に供給
し、処理後のガスは処理容器１に形成された排気口１Ａ
から排出するように構成されている。また、上記上部電
極４の下面周縁部には電気的な絶縁体１０が被覆され、
この絶縁体１０により下部電極２と上部電極４との間を
直流的に厚く絶縁することにより半導体ウエハＷの周縁
部にかかる電界強度を緩和して半導体ウエハＷ周縁部で
のチャージアップを抑制するように構成されている。従
って、この上部電極４は、絶縁体１０により下面の中央
部分を露呈させて周縁部がリング状に被覆されて構成さ
れている。例えば半導体ウエハＷが６インチの場合に
は、リング状の絶縁体１０の内径は約１１０〜１５０mm
に設定されていることが好ましく、その厚さは特に制限
されないが、１mm以上に設定されていることが好まし
い。そして、この絶縁体１０を形成する材料としては、
有機系材料、無機系材料のいずれであっても良く、有機
系材料であれば、例えばポリイミド系樹脂、ポリフルオ
ロエチレン系樹脂が好ましく、無機系材料であれば、例
えば石英、セラミックスが好ましい。尚、本実施例で
は、図１に示す絶縁体１０は、外径が上部電極４と略等
しく且つ内径が半導体ウエハＷの外径と略等しく形成さ
れ、その厚さが略１mmに形成されている。
ガスを受給する受給口４Ａが形成され、またその下面に
は受給口４Ａから受給したガスを処理容器１内へ供給す
るガス供給孔４Ｂが分散形成され、このガス供給孔４Ｂ
を介してプラズマ処理用のガスを処理容器１内に供給
し、処理後のガスは処理容器１に形成された排気口１Ａ
から排出するように構成されている。また、上記上部電
極４の下面周縁部には電気的な絶縁体１０が被覆され、
この絶縁体１０により下部電極２と上部電極４との間を
直流的に厚く絶縁することにより半導体ウエハＷの周縁
部にかかる電界強度を緩和して半導体ウエハＷ周縁部で
のチャージアップを抑制するように構成されている。従
って、この上部電極４は、絶縁体１０により下面の中央
部分を露呈させて周縁部がリング状に被覆されて構成さ
れている。例えば半導体ウエハＷが６インチの場合に
は、リング状の絶縁体１０の内径は約１１０〜１５０mm
に設定されていることが好ましく、その厚さは特に制限
されないが、１mm以上に設定されていることが好まし
い。そして、この絶縁体１０を形成する材料としては、
有機系材料、無機系材料のいずれであっても良く、有機
系材料であれば、例えばポリイミド系樹脂、ポリフルオ
ロエチレン系樹脂が好ましく、無機系材料であれば、例
えば石英、セラミックスが好ましい。尚、本実施例で
は、図１に示す絶縁体１０は、外径が上部電極４と略等
しく且つ内径が半導体ウエハＷの外径と略等しく形成さ
れ、その厚さが略１mmに形成されている。
【００１３】次に、上記プラズマ処理装置を用いたプラ
ズマ処理の動作について説明する。まず、処理容器１を
気密状態にした処理容器１内で静電チャック３により半
導体ウエハＷを静電チャック３上に保持した後、下部電
極２に高周波電源７からマッチング回路６及びコンデン
サ５を介して高周波電圧を印加すると共に上部電極４の
受給口４Ａで受給した例えばＣＨＦ3等の処理用ガスを
ガス供給孔４Ｂから処理容器１内に供給する。これによ
り下部電極２と上部電極４間で真空放電してプラズマを
発生すると、このプラズマ中の電子がイオンに優先して
下部電極２に注入されて下部電極２が負に自己バイアス
され、下部電極２とプラズマとの間に電位（Ｖdc）を生
じる。これによりプラズマ中のイオンが下部電極２側に
強く引かれて半導体ウエハＷに衝突し、このイオンによ
り半導体ウエハＷのエッチングを促進する。一方、これ
と並行して永久磁石８が回転し、下部電極２と上部電極
４との間にこれらと平行する回転磁界を印加しているた
め、この回転磁界とこれに直交する下部電極２、上部電
極４間の電界により、下部電極２からの二次電子等の電
子のＥ×Ｂドリフトが発生し、これらの電子によりプラ
ズマ中のイオンの解離を促進し、高密度化することによ
りエッチングを行なう。
ズマ処理の動作について説明する。まず、処理容器１を
気密状態にした処理容器１内で静電チャック３により半
導体ウエハＷを静電チャック３上に保持した後、下部電
極２に高周波電源７からマッチング回路６及びコンデン
サ５を介して高周波電圧を印加すると共に上部電極４の
受給口４Ａで受給した例えばＣＨＦ3等の処理用ガスを
ガス供給孔４Ｂから処理容器１内に供給する。これによ
り下部電極２と上部電極４間で真空放電してプラズマを
発生すると、このプラズマ中の電子がイオンに優先して
下部電極２に注入されて下部電極２が負に自己バイアス
され、下部電極２とプラズマとの間に電位（Ｖdc）を生
じる。これによりプラズマ中のイオンが下部電極２側に
強く引かれて半導体ウエハＷに衝突し、このイオンによ
り半導体ウエハＷのエッチングを促進する。一方、これ
と並行して永久磁石８が回転し、下部電極２と上部電極
４との間にこれらと平行する回転磁界を印加しているた
め、この回転磁界とこれに直交する下部電極２、上部電
極４間の電界により、下部電極２からの二次電子等の電
子のＥ×Ｂドリフトが発生し、これらの電子によりプラ
ズマ中のイオンの解離を促進し、高密度化することによ
りエッチングを行なう。
【００１４】この際、上部電極４の周縁部が絶縁体１０
によって直流的に厚く絶縁されているため、この絶縁体
１０によって半導体ウエハＷの周縁部での電界強度を弱
めてその周縁部における電位（Ｖdc）の差を少なくする
ことができ、その結果プラズマの不均一性を緩和すると
共に、半導体ウエハＷの周縁部でのチャージアップを抑
制する。これにより周縁部にある個々のゲート電極間の
チャージアップによる電位差が縮小し、ゲート酸化膜の
絶縁破壊を抑制することができる。
によって直流的に厚く絶縁されているため、この絶縁体
１０によって半導体ウエハＷの周縁部での電界強度を弱
めてその周縁部における電位（Ｖdc）の差を少なくする
ことができ、その結果プラズマの不均一性を緩和すると
共に、半導体ウエハＷの周縁部でのチャージアップを抑
制する。これにより周縁部にある個々のゲート電極間の
チャージアップによる電位差が縮小し、ゲート酸化膜の
絶縁破壊を抑制することができる。
【００１５】以上説明したように本実施例によれば、下
部電極４の下面の周縁部を絶縁体１０で被覆することに
より半導体ウエハＷの周縁部における電位（Ｖdc）の差
を少なくすることができ、その結果半導体ウエハＷの周
縁部でのチャージアップを抑制して、チャージアップダ
メージ、即ちゲート酸化膜１２の絶縁破壊を抑制するこ
とができ、延いては半導体デバイスの歩留りを向上させ
ることができる。
部電極４の下面の周縁部を絶縁体１０で被覆することに
より半導体ウエハＷの周縁部における電位（Ｖdc）の差
を少なくすることができ、その結果半導体ウエハＷの周
縁部でのチャージアップを抑制して、チャージアップダ
メージ、即ちゲート酸化膜１２の絶縁破壊を抑制するこ
とができ、延いては半導体デバイスの歩留りを向上させ
ることができる。
【００１６】また、図２は本発明の他の実施例のプラズ
マ処理装置の上部電極の右半分を示す部分断面図であ
る。本実施例のプラズマ処理装置は、上部電極４'の構
造を上記実施例の上部電極４と異にする以外は上記実施
例と同様に構成されている。そこで、この上部電極４'
について説明する。図２に示すように、この上部電極
４'の軸方向の断面形状は周縁部が階段状に形成されて
おり、この階段状のリング状下面４'Ｃに上記実施例と
同様の絶縁材料からなるリング状絶縁体１０'によって
被覆されている。従って本実施例によれば、リング状絶
縁体１０'によって上部電極４'の周縁部が直流的に厚く
絶縁されている上に、リング状下面４'Ｃが周縁部の内
側より下部電極２から離れ、下部電極２との間の電界が
弱くなるため、半導体ウエハＷ周縁部でのチャージアッ
プをより効果的に抑制してゲート酸化膜の絶縁破壊を抑
制することができる。
マ処理装置の上部電極の右半分を示す部分断面図であ
る。本実施例のプラズマ処理装置は、上部電極４'の構
造を上記実施例の上部電極４と異にする以外は上記実施
例と同様に構成されている。そこで、この上部電極４'
について説明する。図２に示すように、この上部電極
４'の軸方向の断面形状は周縁部が階段状に形成されて
おり、この階段状のリング状下面４'Ｃに上記実施例と
同様の絶縁材料からなるリング状絶縁体１０'によって
被覆されている。従って本実施例によれば、リング状絶
縁体１０'によって上部電極４'の周縁部が直流的に厚く
絶縁されている上に、リング状下面４'Ｃが周縁部の内
側より下部電極２から離れ、下部電極２との間の電界が
弱くなるため、半導体ウエハＷ周縁部でのチャージアッ
プをより効果的に抑制してゲート酸化膜の絶縁破壊を抑
制することができる。
【００１７】次に、図１に示すプラズマ処理装置を用い
て図３に示す６インチテストデバイス（アンテナＭＯＳ
キャパシタ）のゲート酸化膜の絶縁破壊について下記条
件で評価試験を行ない、その試験結果を下記表１に示し
た。尚、図３に示すアンテナＭＯＳキャパシタは、プラ
ズマを集める効果を有するポリシリコンからなるアンテ
ナ２１と、このアンテナ２１が接続され且つポリシリコ
ンからなるゲート電極２２と、このゲート電極２２に対
応し且つシリコン酸化膜からなるゲート酸化膜２３と、
これらが積層されたシリコン基板２４とを有している。
また、下記表１に示した最大電位差ΔＶはテストデバイ
スの周縁部における各ゲート電極のチャージアップ電圧
間の最大電位差を示している。 １.プラズマ処理装置 (1)処理ガス ：ＣＨＦ3及びＣＯ (2)ガス流量 ＣＨＦ3： ４５sccm ＣＯ ：１５５sccm (3)処理圧力 ：４０mTorr (4)高周波電力：１０００Ｗ (5)永久磁石 磁 力：１２０Ｇ 回転数：２０ｒｐｍ (6)絶縁体：ポリイミド系樹脂からなり、大きさは表１
に示す。 ２.テストデバイス (1)アンテナ比：４０万（但し、アンテナ比＝アンテナ
面積／ゲート面積） (2)ゲート酸化膜厚：１０ｎｍ
て図３に示す６インチテストデバイス（アンテナＭＯＳ
キャパシタ）のゲート酸化膜の絶縁破壊について下記条
件で評価試験を行ない、その試験結果を下記表１に示し
た。尚、図３に示すアンテナＭＯＳキャパシタは、プラ
ズマを集める効果を有するポリシリコンからなるアンテ
ナ２１と、このアンテナ２１が接続され且つポリシリコ
ンからなるゲート電極２２と、このゲート電極２２に対
応し且つシリコン酸化膜からなるゲート酸化膜２３と、
これらが積層されたシリコン基板２４とを有している。
また、下記表１に示した最大電位差ΔＶはテストデバイ
スの周縁部における各ゲート電極のチャージアップ電圧
間の最大電位差を示している。 １.プラズマ処理装置 (1)処理ガス ：ＣＨＦ3及びＣＯ (2)ガス流量 ＣＨＦ3： ４５sccm ＣＯ ：１５５sccm (3)処理圧力 ：４０mTorr (4)高周波電力：１０００Ｗ (5)永久磁石 磁 力：１２０Ｇ 回転数：２０ｒｐｍ (6)絶縁体：ポリイミド系樹脂からなり、大きさは表１
に示す。 ２.テストデバイス (1)アンテナ比：４０万（但し、アンテナ比＝アンテナ
面積／ゲート面積） (2)ゲート酸化膜厚：１０ｎｍ
【００１８】下記表１に示す試験結果によれば、試料Ｎ
o.１〜３のように上部電極４を絶縁体１０で下面全体を
被覆したところ、ゲート電極２２におけるウエハ内の電
位差が縮小してウエハ基板２４から流入する電子の量が
減少し、絶縁破壊に至らなくなり、ゲート酸化膜２３の
絶縁破壊率が従来の１０％から５％に半減することが判
った。また、試料Ｎo.４〜７のように絶縁体１０の厚さ
を０.５mmにし、内径を７５から２２０mmまで変化させ
たところ、これらの試料は試料Ｎo.１〜３の結果と略略
同じであるが、試料８のように絶縁体１０の内径を１５
０mm、つまりテストデバイスと略同一径にし、厚さを１
mmにしたところ、更にチャージアップ電圧の差が減少し
てゲート酸化膜１２の絶縁破壊率が５％から更に２％に
減少することが判った。これらの結果から、下部電極４
の下面に半導体ウエハＷと略同一径の露呈部を残して周
縁部を絶縁体１０で１mm以上に被覆すれば更に効果的で
あり、この考え方を用いれば半導体ウエハＷの周縁部で
のチャージアップ量を抑制してゲート酸化膜２３の絶縁
破壊を従来と比べて格段に抑制できるということが判っ
た。
o.１〜３のように上部電極４を絶縁体１０で下面全体を
被覆したところ、ゲート電極２２におけるウエハ内の電
位差が縮小してウエハ基板２４から流入する電子の量が
減少し、絶縁破壊に至らなくなり、ゲート酸化膜２３の
絶縁破壊率が従来の１０％から５％に半減することが判
った。また、試料Ｎo.４〜７のように絶縁体１０の厚さ
を０.５mmにし、内径を７５から２２０mmまで変化させ
たところ、これらの試料は試料Ｎo.１〜３の結果と略略
同じであるが、試料８のように絶縁体１０の内径を１５
０mm、つまりテストデバイスと略同一径にし、厚さを１
mmにしたところ、更にチャージアップ電圧の差が減少し
てゲート酸化膜１２の絶縁破壊率が５％から更に２％に
減少することが判った。これらの結果から、下部電極４
の下面に半導体ウエハＷと略同一径の露呈部を残して周
縁部を絶縁体１０で１mm以上に被覆すれば更に効果的で
あり、この考え方を用いれば半導体ウエハＷの周縁部で
のチャージアップ量を抑制してゲート酸化膜２３の絶縁
破壊を従来と比べて格段に抑制できるということが判っ
た。
【００１９】
【表１】
【００２０】尚、上記実施例では、上部電極４の周縁部
に絶縁体１０、９'を取り付けたものについて説明した
が、リング状絶縁体１０'を取り付けた階段状に形成さ
れた下部電極４'の場合には、リング状絶縁体１０'を省
略してもリング状下面４'Ｃでの電界が弱くなるため、
半導体ウエハＷ周縁部でのゲート酸化膜を抑制すること
ができる。また、上部電極の周縁部が下部電極から徐々
に遠ざかるように形成されたものであれば、下面が円弧
ドーム状であっても半導体ウエハ周縁部でのゲート酸化
膜を抑制することができる。更に、上記実施例ではエッ
チング処理を行なうプラズマ処理装置について説明した
が、本発明はエッチング処理に制限されるものではな
く、磁界を印加する平行平板電極型のプラズマ処理装置
であればその全てに適用することができる。
に絶縁体１０、９'を取り付けたものについて説明した
が、リング状絶縁体１０'を取り付けた階段状に形成さ
れた下部電極４'の場合には、リング状絶縁体１０'を省
略してもリング状下面４'Ｃでの電界が弱くなるため、
半導体ウエハＷ周縁部でのゲート酸化膜を抑制すること
ができる。また、上部電極の周縁部が下部電極から徐々
に遠ざかるように形成されたものであれば、下面が円弧
ドーム状であっても半導体ウエハ周縁部でのゲート酸化
膜を抑制することができる。更に、上記実施例ではエッ
チング処理を行なうプラズマ処理装置について説明した
が、本発明はエッチング処理に制限されるものではな
く、磁界を印加する平行平板電極型のプラズマ処理装置
であればその全てに適用することができる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、プ
ラズマ処理装置の下部電極と対向する上部電極の下面の
周縁部を絶縁体によって被覆したため、半導体ウエハ等
の被処理体の周縁部でのチャージアップを抑制し、これ
によって周縁部のゲート酸化膜などの絶縁破壊を抑制す
ることができるプラズマ処理装置を提供することができ
る。
ラズマ処理装置の下部電極と対向する上部電極の下面の
周縁部を絶縁体によって被覆したため、半導体ウエハ等
の被処理体の周縁部でのチャージアップを抑制し、これ
によって周縁部のゲート酸化膜などの絶縁破壊を抑制す
ることができるプラズマ処理装置を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプラズマ処理装置の一実施例の要部を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図２】本発明のプラズマ処理装置の他の実施例の上部
電極の右半分を示す部分断面図である。
電極の右半分を示す部分断面図である。
【図３】ゲート酸化膜の絶縁破壊の評価試験に用いられ
たテストデバイスの要部を拡大して示す断面図である。
たテストデバイスの要部を拡大して示す断面図である。
１ 処理容器 ２ 下部電極 ４、４' 上部電極 １０ 絶縁体 １０' リング状絶縁体
フロントページの続き (72)発明者 川上 聡 東京都新宿区西新宿２丁目３番１号 東京 エレクトロン株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 下部電極と上部電極間に磁界を印加して
マグネトロンプラズマを発生させ、このマグネトロンプ
ラズマにより上記下部電極上の被処理体に所定の処理を
施すプラズマ処理装置において、上記下部電極と対向す
る上記上部電極の下面の周縁部が電気的な絶縁体によっ
て被覆されたことを特徴とするプラズマ処理装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09252493A JP3174982B2 (ja) | 1993-03-27 | 1993-03-27 | プラズマ処理装置 |
| KR1019940005320A KR100291108B1 (ko) | 1993-03-17 | 1994-03-17 | 플라즈마 처리 시스템 |
| US08/214,282 US5494522A (en) | 1993-03-17 | 1994-03-17 | Plasma process system and method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09252493A JP3174982B2 (ja) | 1993-03-27 | 1993-03-27 | プラズマ処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06283474A true JPH06283474A (ja) | 1994-10-07 |
| JP3174982B2 JP3174982B2 (ja) | 2001-06-11 |
Family
ID=14056738
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09252493A Expired - Fee Related JP3174982B2 (ja) | 1993-03-17 | 1993-03-27 | プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3174982B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6351075B1 (en) | 1997-11-20 | 2002-02-26 | Hana Barankova | Plasma processing apparatus having rotating magnets |
| US6946053B2 (en) | 1993-04-16 | 2005-09-20 | Micron Technology, Inc. | Plasma reactor |
| US7432467B2 (en) | 2006-03-28 | 2008-10-07 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus |
| JP2009239222A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-15 | Tokyo Electron Ltd | プラズマエッチング装置及びプラズマエッチング方法及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 |
| US7829463B2 (en) | 2006-03-30 | 2010-11-09 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing method and plasma processing apparatus |
| US8034213B2 (en) | 2006-03-30 | 2011-10-11 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus and plasma processing method |
| US10354844B2 (en) | 2017-05-12 | 2019-07-16 | Asm Ip Holding B.V. | Insulator structure for avoiding abnormal electrical discharge and plasma concentration |
| CN111101097A (zh) * | 2018-10-26 | 2020-05-05 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 反应腔室及薄膜沉积设备 |
-
1993
- 1993-03-27 JP JP09252493A patent/JP3174982B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6946053B2 (en) | 1993-04-16 | 2005-09-20 | Micron Technology, Inc. | Plasma reactor |
| US6351075B1 (en) | 1997-11-20 | 2002-02-26 | Hana Barankova | Plasma processing apparatus having rotating magnets |
| US7432467B2 (en) | 2006-03-28 | 2008-10-07 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus |
| US7829463B2 (en) | 2006-03-30 | 2010-11-09 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing method and plasma processing apparatus |
| US8034213B2 (en) | 2006-03-30 | 2011-10-11 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus and plasma processing method |
| JP2009239222A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-15 | Tokyo Electron Ltd | プラズマエッチング装置及びプラズマエッチング方法及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 |
| US10354844B2 (en) | 2017-05-12 | 2019-07-16 | Asm Ip Holding B.V. | Insulator structure for avoiding abnormal electrical discharge and plasma concentration |
| CN111101097A (zh) * | 2018-10-26 | 2020-05-05 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 反应腔室及薄膜沉积设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3174982B2 (ja) | 2001-06-11 |
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