JPH07106307A

JPH07106307A - プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法

Info

Publication number: JPH07106307A
Application number: JP25165093A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Ishida; 智章石田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-10-07
Filing date: 1993-10-07
Publication date: 1995-04-21

Abstract

(57)【要約】【目的】この発明は、処理容器内で発生する微小な異
物を有効に除去し、被処置基板上への異物の付着を抑え
て、歩留まりを向上できるプラズマ処理装置およびプラ
ズマ処理方法を得ることを目的とする。【構成】処理容器１内には、高周波電圧が印加されて
プラズマを発生させる一対の平板高周波電極２、３に加
えて、集塵電極１１が配設されている。そこで、一対の
平板高周波電極２、３に高周波電源６を介して高周波電
圧を印加し、電極間に反応性ガスのプラズマを形成させ
て、被処理基板８をエッチングする。その後、プラズマ
を消滅させ、直流電源１２を介して集塵電極１１に直流
電圧を印加する。そして、集塵電極１１は正の電位に保
持され、処理容器１内に浮遊している微小な異物が集塵
電極１１に静電気的に引き寄せられて捕捉される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば半導体装置の
製造工程のエッチング工程等に用いられるプラズマ処理
装置およびプラズマ処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置の製造工程のエッチン
グ工程では、サブミクロン領域の微細な配線パターンの
形成が行われている。そして、このようなエッチング処
理には、反応性ガスのプラズマを用いたプラズマエッチ
ングやリアクティブイオンエッチング（以下、ＲＩＥと
略記する）のプラズマ処理装置が現在広く利用されてい
る。

【０００３】図４は従来のＲＩＥ装置の一例を示す側断
面図であり、図において１は処理容器であり、この処理
容器１内には一対の平板高周波電極２、３が互いに対向
して配設されている。４は処理容器１の下部に設けられ
た排気口、５は処理容器１の上部に設けられたガス導入
口、６は高周波電源であり、この高周波電源６の一方の
出力が上方に設けられた平板高周波電極２に直接接続さ
れ、他方の出力が下方に設けられた平板高周波電極３に
コンデンサ７を介して接続されている。８は平板高周波
電極３上に載置されるウエハ等の被処理基板、９は一対
の平板高周波電極２、３間に形成されるプラズマ領域、
１０はプラズマ領域９と平板高周波電極３との間に発生
するシース領域である。

【０００４】つぎに、上記従来のＲＩＥ装置の動作につ
いて説明する。まず、平板高周波電極３上に被処理基板
８を載置し、真空ポンプ等の排気手段（図示せず）によ
り処理容器１内を所定の真空度まで排気口４を介して排
気する。そして、ガス導入口５からＣＦ₄等の反応性ガ
スを処理容器１内に導入しつつ排気手段による排気量を
調整して、処理容器１内を所定の圧力に維持する。つい
で、高周波電源６をＯＮして平板高周波電極２、３間に
高周波電圧を印加する。これによって平板高周波電極
２、３間に反応性ガスのプラズマが発生し、処理容器１
内にプラズマ領域９が形成される。そして、プラズマ中
では、発生する反応性ガスのイオン（正イオン：Ｃ
Ｆ₃ ⁺）よりも電子の方が移動度が大きいことに起因し
て、平板高周波電極３が負の電位に帯電する。すると、
プラズマ領域９と平板高周波電極３との間に、シース領
域１０と呼ばれる強い電界領域が発生する。そこで、プ
ラズマ領域９で発生した反応性ガスのイオンは、シース
領域１０中の電界で加速されて平板高周波電極３上に載
置された被処理基板８の表面に垂直に入射する。そし
て、被処理基板８表面と衝突後、エッチングのプロセス
は主として化学反応により進行する。このように入射す
る反応性ガスのイオンの方向性によって一定方向に反応
が進むため、アンダーカットの少ない異方性エッチング
が可能となる。この時、被処理基板８上にあらかじめフ
ォトレジストパターンを形成しておくことにより、被処
理基板８上に半導体装置を形成するに必要なサブミクロ
ン領域の微細な配線パターン等が作製される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】半導体装置を歩留まり
よく製造するには、エッチング工程において配線パター
ン等を欠陥なく作製することが重要となる。この欠陥
は、エッチング処理中およびエッチング処理後に微小な
異物が被処理基板８表面に付着することに起因するもの
である。この異物の発生原因として最も重大であるの
は、エッチング反応により生成される反応生成物が処理
容器１内に付着してデポジション膜となり、このデポジ
ション膜が剥離することにより発生するものである。そ
こで、プラズマ処理工程において被処理基板８上への微
小な異物の付着を抑えることが、今日大きな技術課題と
なっている。

【０００６】従来のプラズマ処理装置は以上のように構
成されているので、処理容器１内で発生する微小な異物
を有効に除去する手段を有しておらず、被処理基板８上
への微小な異物の付着が避けられず、作製された半導体
装置の歩留まりを低下させてしまうという課題があっ
た。

【０００７】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、処理容器内で発生する微小な異
物を有効に除去し、被処理基板上への異物の付着を抑え
て、作製される半導体装置の歩留まりを向上できるプラ
ズマ処理装置およびプラズマ処理方法を得ることを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の第１の発明に
係るプラズマ処理装置は、処理容器内に配設された集塵
電極と、集塵電極に直流電圧を印加する直流電源とを備
えたものである。

【０００９】また、この発明の第２の発明に係るプラズ
マ処理方法は、処理容器内にプラズマを発生させてこの
処理容器内に配置された被処理基板をプラズマ処理し、
ついでプラズマを消滅させ、その後処理容器内に配設さ
れた集塵電極を正の電位に保持させて、処理容器内に浮
遊する微小な異物を集塵電極に吸引捕捉するようにした
ものである。

【００１０】

【作用】この発明の第１および第２の発明においては、
処理容器内でプラズマを発生させた際に、処理容器の内
壁面に付着しているデポジション膜が剥離して微小な異
物が発生する。そして、この微小な異物はプラズマ中で
負に帯電される。そこで、被処理基板をプラズマ処理
し、プラズマを消滅させた後、直流電源により集塵電極
に直流電圧を印加して集塵電極を正の電位に保持させる
と、負に帯電された異物は静電気的に集塵電極に引き寄
せられて捕捉される。そして、被処理基板上への微小な
異物の付着が抑制され、歩留まりを向上できる。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。図１はこの発明の一実施例を示すＲＩＥ装置の側断
面図であり、図において図４に示した従来のＲＩＥ装置
と同一または相当部分には同一符号を付し、その説明を
省略する。

【００１２】図において、１１は処理容器１および平板
高周波電極２、３と電気的に絶縁されて処理容器１内に
配設された集塵電極、１２は直流電源であり、この直流
電源１２はスイッチ１３を介して集塵電極１１に正の直
流電圧を印加するように接続されている。なお、他の構
成は、図４に示したＲＩＥ装置と同じ構成である。

【００１３】つぎに、この実施例の動作について説明す
る。まず、被処理基板８を平板高周波電極３上に載置
し、処理容器１内を所定の真空度まで排気し、その後反
応性ガスを導入して処理容器１内を所定の圧力に維持す
る。そこで、高周波電源６により平板高周波電極２、３
間に高周波電圧を印加してプラズマを発生させ、被処理
基板８のエッチング処理を行う。

【００１４】このエッチング処理中は、スイッチ１３を
ＯＦＦとし集塵電極１１を電気的にフローティングな状
態としておく。そこで、集塵電極１１はプラズマ処理に
何等影響を及ぼすことがない。そして、規定量のエッチ
ング処理が行われた後、高周波電源６をＯＦＦとしてプ
ラズマを消滅させエッチングを終了させる。その後、ス
イッチ１３をＯＮとして直流電源１２により集塵電極１
１に直流電圧を印加し、集塵電圧１１を正の電位に保持
する。そこで、処理容器１内に浮遊する微小な異物は集
塵電極１１に静電気的に引き寄せられて捕捉される。所
定時間経過後、スイッチ１３をＯＦＦとし集塵電極１１
への直流電圧の印加を停止し、ついで反応性ガスの導入
および排気を停止して、プラズマ処理を終了する。

【００１５】ついで、集塵電極１１による異物の捕捉に
ついて図２および図３を参照しつつ説明する。図２はプ
ラズマ中の微小な異物の挙動を模式的に示し、図３は集
塵電極を正の電位に保持した際の微小な異物の挙動を模
式的に示している。プラズマ中に発生した反応性ガスの
イオンは、処理容器１の内壁面に入射し、その内壁面に
付着しているデポジション膜と反応してこれを剥がして
微小な異物１４が発生する。この微小な異物１４はプラ
ズマ中を浮遊して負に帯電する。これは、プラズマ中で
は反応性ガスのイオン（正イオン）よりも電子の移動度
が大きく、異物１４表面に入射する電子の数がイオンの
数よりも多くなるためである。同様の原理により、平板
高周波電極３も負に帯電する。この状態では、異物１４
は被処理基板８表面と電気的に反発してこれに付着する
ことはない。

【００１６】ここで、高周波電源６をＯＦＦとしてプラ
ズマを消滅させると、平板高周波電極３および被処理基
板８の電位は、コンデンサ７等のリーク電流によりゼロ
となる。一方、異物１４は電荷の逃げ道がないために負
に帯電したままの状態となる。そして、異物１４と平板
高周波電極３との間の電気的な反発力がなくなり、被処
理基板８表面に異物１４が到達して付着するようにな
る。そこで、集塵電極１１に直流電圧を印加して集塵電
極１１を正の電位に保持すると、集塵電極１１と異物１
４との間に電気的な吸引力が作用し、異物１４は集塵電
極１１に引き寄せられて捕捉される。その結果、異物１
４が被処理基板８表面への到達が阻止され、被処理基板
８への異物１４の付着による歩留まりの低下が抑えられ
る。

【００１７】なお、上記実施例では、プラズマ処理装置
として、一対の平板高周波電極２、３を用いたＲＩＥ装
置を用いて説明しているが、本発明はこれに限定される
ものではなく、マイクロ波を用いたプラズマ処理装置に
適用しても同様の効果を奏する。

【００１８】

【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００１９】この発明の第１の発明では、処理容器内に
配設された集塵電極と、集塵電極に直流電圧を印加する
直流電源とを備え、被処理基板をプラズマ処理し、プラ
ズマを消滅させた後、直流電源により集塵電極に直流電
圧を印加して集塵電極を正の電位に保持させるようにし
ているので、プラズマ処理中に発生した微小な異物が集
塵電極に吸引捕捉されて、被処理基板上への異物の付着
が抑えられる。

【００２０】また、この発明の第２の発明では、処理容
器内にプラズマを発生させてこの処理容器内に配置され
た被処理基板をプラズマ処理し、ついでプラズマを消滅
させ、その後処理容器内に配設された集塵電極を正の電
位に保持させて、処理容器内に浮遊する微小な異物を集
塵電極に吸引捕捉するようにしているので、プラズマ処
理中に発生した微小な異物の被処理基板上への付着が抑
えられ、被処理基板を歩留まりよく処理することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示すＲＩＥ装置の側断面
図である。

【図２】この発明の一実施例によるＲＩＥ装置における
プラズマ中の微小な異物の挙動を示す模式図である。

【図３】この発明の一実施例によるＲＩＥ装置における
集塵電極を正の電位に保持した際の微小な異物の挙動を
示す模式図である。

【図４】従来のＲＩＥ装置の一例を示す側断面図であ
る。

【符号の説明】

１処理容器８被処理基板９プラズマ領域１１集塵電極１２直流電源１４微小な異物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】処理容器内にプラズマを発生させ、この
処理容器内に配置された被処理基板をプラズマ処理する
プラズマ処理装置において、前記処理容器内に配設され
た集塵電極と、前記集塵電極に直流電圧を印加する直流
電源とを備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】処理容器内にプラズマを発生させてこの
処理容器内に配置された被処理基板をプラズマ処理し、
ついで前記プラズマを消滅させ、その後前記処理容器内
に配設された集塵電極を正の電位に保持させて、前記処
理容器内に浮遊する微小な異物を前記集塵電極に吸引捕
捉するようにしたことを特徴とするプラズマ処理方法。