JPH07122544A - プラズマ処理装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被処理体の裏面に伝熱媒体を供給した場合で
あっても、安定的に被処理体を静電チャックに吸着させ
ることが可能な制御方法を提供する。 【構成】 プラズマ処理時には、静電チャック手段に直
流電圧を印加し、さらに処理容器内にプラズマを励起
し、静電チャックによる吸着保持をより安定させた後
に、被処理体の裏面に伝熱媒体を供給するので、伝熱媒
体の供給圧力により被処理体が静電チャックから外れる
事故を防止することができる。またプラズマ終了時に
は、被処理体の裏面への伝熱媒体の供給を停止してか
ら、プラズマを停止するので、プラズマの停止により静
電チャックによる保持力が低下しても、伝熱媒体の供給
圧力により被処理体が静電チャックから外れる事故を防
止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラズマ処理装置の制
御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、被処理体、例えば半導体ウェ
ハなどを処理室内においてプラズマ処理するための装置
として、高周波（ＲＦ）を用いた平行平板形のプラズマ
処理装置が広く採用されている。処理室内に平行平板型
の２枚の電極が配置された反応性イオンエッチング（Ｒ
ＩＥ）装置を例にとってみると、いずれか一方の電極又
は両方の電極に高周波を印加することにより、両電極間
にプラズマを発生させ、このプラズマと被処理体との間
の自己バイアス電位差により、被処理体の処理面にプラ
ズマ流を入射させ、エッチング処理を行うように構成さ
れている。

【０００３】しかしながら、上記の平行平板型プラズマ
処理装置の如き従来型のプラズマ処理装置では、半導体
ウェハの超高集積化に伴い要求されるようなサブミクロ
ン単位、さらにサブハーフミクロン単位の超微細加工を
実施することは困難である。すなわち、かかるプロセス
をプラズマ処理装置により実施するためには、低圧雰囲
気において、高密度のプラズマを高い精度で制御するこ
とが重要であり、しかも、そのプラズマは大口径ウェハ
にも対応できる大面積で高均一なものであることが必要
である。また電極を用いたプラズマ処理装置では、プラ
ズマ発生時に電極自体が重金属汚染の発生源となってし
まい、特に超微細加工が要求される場合には問題となっ
ていた。

【０００４】このような技術的要求に対して、新しいプ
ラズマソースを確立するべく、これまでにも多くのアプ
ローチが様々な角度からなされてきており、たとえば欧
州特許公開明細書第３７９８２８号には、高周波アンテ
ナを用いる高周波誘導プラズマ発生装置が開示されてい
る。この高周波誘導プラズマ発生装置は、ウェハ載置台
と対向する処理室の一面を石英ガラスなどの絶縁体で構
成して、その外壁面にたとえば渦巻きコイルからなる高
周波アンテナを取り付け、この高周波アンテナに高周波
電力を印加することにより処理室内に高周波電磁場を形
成し、この電磁場空間内を流れる電子を処理ガスの中性
粒子に衝突させ、ガスを電離させ、プラズマを生成する
ように構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで上記のような
プラズマ処理装置において、たとえばエッチング処理に
おいて垂直なパターン形状と高い選択比を得るために、
被処理体の処理面を低温化することが効果的であること
が知られている。被処理体の処理面を低温化するため
に、一般には、被処理体を載置する載置台内に設けられ
た冷却ジャケットに液体窒素などの冷媒を供給し、その
冷却ジャケットからの冷熱の伝熱を利用している。さら
にかかる伝熱の効率を高めるために、被処理体を載置台
に固定するためにチャック手段と被処理体との間に伝熱
媒体、たとえばヘリウムなどの熱伝導率が比較的良好な
不活性ガスを供給する方法が採用されているが、低圧雰
囲気にある処理容器内に載置された被処理体の裏面に伝
熱媒体を供給するために、処理時に被処理体が載置台か
ら外れることがあり、その対策を示すことが急務の課題
とされていた。

【０００６】本発明は、上記のような従来のプラズマ処
理装置の有する問題点に鑑みなされたものであり、載置
台のチャック手段と被処理体との間に伝熱媒体を供給す
る場合であっても、プラズマ処理時に安定して被処理体
を載置台に固定することが可能であり、したがって安定
した処理により歩留まりを向上させることが可能な新規
かつ改良されたプラズマ処理装置の制御方法を提供する
ことである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の第１の観点に基づいて構成された、処理室
の外部に絶縁体を介して配置された高周波アンテナに高
周波電力を印加することによりその処理室内に誘導プラ
ズマを励起して、その処理室内に配置された被処理体に
所定の処理を施すプラズマ処理装置の制御方法は、被処
理体を載置台に吸着固定する静電チャック手段に直流電
圧を印加し、さらに高周波アンテナに高周波電力を印加
してから、前記静電チャック手段と被処理体との間に伝
熱媒体を供給することを特徴としている。

【０００８】また本発明の第２の観点に基づいて構成さ
れた、処理室の外部に絶縁体を介して配置された高周波
アンテナに高周波電力を印加することによりその処理室
内に誘導プラズマを励起して、その処理室内に配置され
た被処理体に所定の処理を施すプラズマ処理装置の制御
方法は、被処理体を載置台に吸着固定する静電チャック
手段と被処理体との間に対する伝熱媒体の供給を停止
し、その後高周波アンテナに対する高周波電力の供給を
停止することを特徴としている。

【０００９】

【作用】被処理体を載置台に吸着固定する静電チャック
手段に直流電圧を印加したのみでは、クーロン力による
被処理体の吸着保持が不安定であるが、本発明の第１の
観点によれば、さらに高周波アンテナに高周波電力を印
加し処理容器内にプラズマを励起し、静電チャックによ
る吸着保持をより安定させた後に、静電チャック手段と
被処理体との間に伝熱媒体を供給するので、伝熱媒体の
供給圧力により被処理体が静電チャックから外れるよう
な事故を防止することが可能である。

【００１０】また本発明の第２の観点によれば、静電チ
ャック手段と被処理体との間に対する伝熱媒体の供給を
停止してから、高周波アンテナに対する高周波電力の印
加を停止するので、プラズマの停止により静電チャック
による保持力が低下した場合であっても、伝熱媒体の供
給圧力により被処理体が静電チャックから外れるような
事故を防止することが可能である。

【００１１】

【実施例】以下に添付図面を参照しながら本発明に基づ
いて構成されたプラズマ処理装置の制御方法の好適な実
施例について詳細に説明する。

【００１２】図１に示すプラズマ処理装置１は、導電性
材料、たとえばアルミニウムなどからなる円筒あるいは
矩形状に成形された処理容器２を有しており、この処理
容器２の底部にはセラミックなどの絶縁板３を介して、
被処理体、たとえば半導体ウェハＷを載置するための略
円柱状の載置台４が収容されている。また載置台４の載
置面とほぼ対向する処理容器の頂部は絶縁材５、たとえ
ば石英ガラスやセラミックなどからなり、その絶縁材５
の外壁面に導体、たとえば銅板、アルミニウム、ステン
レスなどを渦巻きコイル状に形成した高周波アンテナ６
が配置されている。この高周波アンテナ６の両端子（内
側端子６ａおよび外側端子６ｂ）間には、プラズマ生成
用の高周波電源７よりマッチング回路８を介して、たと
えば１３．５６ＭＨｚの高周波エネルギを印加すること
が可能なように構成されている。

【００１３】半導体ウェハなどの被処理体Ｗを載置する
ための載置台４は、アルミニウムなどにより円柱状に成
形されたサセプタ支持台４ａと、この上にボルト４ｂな
どにより着脱自在に設けられたアルミニウムなどよりな
るサセプタ４ｃとから主に構成されている。このように
サセプタ４ｃを着脱自在に構成することにより、メンテ
ナンスなどを容易に実施することができる。

【００１４】上記サセプタ支持台４ａには、冷却手段、
たとえば冷却ジャケット９が設けられており、このジャ
ケット９にはたとえば液体窒素などの冷媒が冷媒源１０
より冷媒導入管１１を介して導入される。さらにジャケ
ット内を循環し熱交換作用により気化した液体窒素は冷
媒排出管１２より容器外へ排出される。かかる構成によ
り、たとえば−１９６℃の液体窒素の冷熱が冷却ジャケ
ット９からサセプタ４ｃを介して半導体ウェハＷにまで
伝熱され、その処理面を所望する温度まで冷却すること
が可能である。

【００１５】また略円柱形状に成形された上記サセプタ
４ｃ上面のウェハ載置部には、静電チャック１２がウェ
ハ面積と略同面積で形成されている。この静電チャック
１２は、例えば２枚の高分子ポリイミドフィルム間に銅
箔などの導電膜１３を絶縁状態で挟み込むことにより形
成され、この導電膜１３はリード線により可変直流高圧
電源１４に接続されている。したがってこの導電膜１３
に高電圧を印加することによって、上記静電チャック１
２の上面に半導体ウェハＷをクーロン力により吸着保持
することが可能なように構成されている。

【００１６】上記サセプタ支持台４ａおよびサセプタ４
ｃには、これらを貫通してＨｅなどの熱伝達ガス（バッ
ククーリングガス）をガス源１５から半導体ウェハＷの
裏面やサセプタ４ｃを構成する各部材の接合部などに供
給するためのガス通路１６が形成されている。また上記
サセプタ４ｃの上端周縁部には、半導体ウェハＷを囲む
ように環状のフォーカスリング１７が配置されている。
このフォーカスリング１７は反応性イオンを引き寄せな
い高抵抗体、たとえばセラミックや石英ガラスなどから
なり、反応性イオンを内側の半導体ウェハＷにだけ効果
的に入射せしめるように作用する。

【００１７】さらに上記サセプタ４ｃには、マッチング
用コンデンサ１８を介して高周波電源１９が接続されて
おり、処理時にはたとえば１３．５６ＭＨｚあるいはこ
の整数倍の高周波の高周波電力をサセプタ４ｃに印加す
ることにより、プラズマとの間にバイアス電位を生じさ
せ、プラズマ流を効果的に被処理体の処理面に照射させ
ることが可能である。上記サセプタ４ｃの上方には、石
英ガラスまたはセラミックスなどからなるガス供給手段
２０が配置されている。このガス供給手段２０は、上記
サセプタ４ｃの載置面と略同面積の中空円板形状をして
おり、その上部には上記絶縁材５の略中央を貫通してガ
ス供給手段２０の中空部に連通するガス供給管２１が取
り付けられている。ガス供給手段２０の下面２２には多
数の小孔２３が穿設されており、エッチングガスを下方
の処理空間に均一に吹き出すように構成されている。ま
た上記ガス供給手段２０の中空部には、中央部にガス供
給管２１に向かって突出する突起部２５が設けられたバ
ッファ円板２６が設けられており、ガス源２７ａ、２７
ｂよりマスフローコントローラ２８を介して供給される
エッチングガスの混合を促進するとともに、より均一な
流量で処理室内にガスが吹き出すように構成されてい
る。さらにまた、上記ガス供給手段２０の下面２２の周
囲にはガスを被処理体の処理面に集中させるように作用
する環状突起２９が下方に向けて取り付けられている。

【００１８】また、上記処理容器２の底部壁には排気管
３０が接続されて、この処理容器２内の雰囲気を図示し
ない排気ポンプにより排出し得るように構成されるとと
もに、中央部側壁には図示しないゲートバルブが設けら
れており、このゲートバルブを介して半導体ウェハＷの
搬入搬出を行うように構成されている。

【００１９】さらに、上記静電チャック１２と冷却ジャ
ケット９との間のサセプタ下部にはヒータ固定台３１に
収容された温調用ヒータ３２が設けられており、この温
調用ヒータ３２へ電力源３３より供給される電力を調整
することにより、上記冷却ジャケット９からの冷熱の伝
導を制御して、半導体ウェハＷの被処理面の温度調節を
行うことができるように構成されている。

【００２０】次に、上記のように構成された処理装置の
制御系の構成について説明する。上記処理容器２の一方
の側壁には石英ガラスなどの透明な材料から構成される
透過窓３４が取り付けられており、処理室内の光を光学
系３５を介して光学センサ３６に送り、処理室内から発
生する発光スペクトルに関する信号を制御器３７に送る
ことができるように構成されている。また上記処理容器
２には処理室内の圧力などを検出するためのセンサ３８
が取り付けられており、処理室内の圧力に関する信号を
制御器３７に送ることができるように構成されている。
制御器３７は、これらのセンサからのフィードバック信
号あるいは予め設定された設定値に基づいて、制御信号
を、プラズマ発生用高周波電源７、バイアス用高周波電
源１５、冷媒源１０、温調用電源３３、バッククーリン
グ用ガス源１５、処理ガス用マスフローコントローラ２
８などに送り、プラズマ処理装置の動作環境を最適に調
整することが可能である。

【００２１】次に、図２および図３を参照しながら、上
記のような制御系に対して本発明に基づいて構成された
プラズマ処理装置の制御方法を適用した実施例について
説明する。

【００２２】一般に、図３に示すように、静電チャック
１２に電源３３より高圧の直流電圧が印加され、被処理
体Ｗを載置台４のサセプタ４ｃ上の静電チャック１２に
載置した後（Ｓ１）、生じたクーロン力により被処理体
Ｗが吸着保持される（Ｓ２）。しかし、この段階では吸
着力は不安定でまた弱いため、この状態でサセプタ４ｃ
から被処理体Ｗへの伝熱特性を促進するためのヘリウム
などの伝熱媒体（バッククーリングガス）をヘリウム源
１５よりガス通路１６を介して、被処理体Ｗの裏面に供
給した場合には、処理容器２内が減圧雰囲気に保持され
ているため、伝熱媒体の供給圧力により被処理体Ｗが静
電チャック１２から外れるおそれがある。

【００２３】しかしながら本発明方法によれば、被処理
体Ｗと静電チャック１２との間に伝熱媒体が供給される
（Ｓ２）前に、高周波電源７よりマッチング回路８を介
して高周波エネルギが高周波アンテナ６に供給され、処
理容器２内にプラズマが励起される（Ｓ３）ことによ
り、静電チャック１２による被処理体Ｗの吸着保持が強
固になるので、その後に伝熱媒体を静電チャック１２と
被処理体Ｗとの間に供給（Ｓ４）しても、伝熱媒体の供
給圧力により被処理体Ｗが静電チャック１２から外れる
ような事態を有効に回避することができる。その後、サ
セプタ４ｃにバイアス電位がかけられ（Ｓ５）、プラズ
マ処理が開始される。

【００２４】同様に、図３に示すように、バイアス電位
を切り（Ｓ１０）、エッチングなどのプラズマ処理が終
了した後に、静電チャック１２による被処理体Ｗの保持
を解放する際にも、被処理体Ｗの裏面に伝熱媒体を供給
した状態で、高周波アンテナ６に対する高周波エネルギ
の供給を停止し、処理容器２内のプラズマを停止した場
合には、静電チャック１２による被処理体Ｗの保持力が
不安定になりあるいは弱化するので、処理済みの被処理
体Ｗが静電チャック１２から外れるおそれがある。その
ため、本発明方法によれば、まず被処理体Ｗの裏面に対
する伝熱媒体の供給を停止した（Ｓ１１）後、処理容器
２内のプラズマを停止し（Ｓ１２）、静電チャック１２
による吸着力を弱めるので、従来の方法のように、プラ
ズマを停止したとたんに被処理体Ｗが静電チャック１２
から外れるといった事態を有効に回避することができ
る。さらに、被処理体Ｗを処理容器２の載置台４の上で
安定させた後、静電チャック１２の電源３３を切ること
により（Ｓ１３）、被処理体Ｗを損傷することなく処理
容器２外に搬出することができる（Ｓ１４）。また処理
によって、図３の手順とは異なり、静電チャック１２の
電源３３を切った後、処理容器２内のプラズマを停止す
ることも可能である。

【００２５】本発明方法は、プラズマ処理装置の製造工
程の流れの中で見ることにより、より良く理解すること
ができるので、つぎに図４に基づいて、上記プラズマ処
理装置の製造工程における構成およびその動作について
説明する。なお、すでに説明したプラズマエッチング装
置の同じ構成については同一番号を付することによりそ
の詳細な説明は省略する。

【００２６】図示のように、本発明を適用可能な高周波
誘導プラズマ処理装置１の処理容器２の一方の側壁に
は、開閉自在に設けられたゲートバルブ３９を介して隣
接するロードロック室４０が接続されている。このロー
ドロック室４０には、搬送装置４１、たとえばアルミニ
ウム製のアームを導電性テフロンによりコーティングし
て静電対策が施された搬送アームが設けられている。ま
た上記ロードロック室４０には、底面に設けられた排気
口より排気管４２が接続され、真空排気弁４３を介して
真空ポンプ４４により真空引きが可能なように構成され
ている。

【００２７】上記ロードロック室４０の側壁には、開閉
自在に設けられたゲートバルブ４５を介して隣接するカ
セット室４６が接続されている。このカセット室４６に
は、カセット４７を載置する載置台４８が設けられてお
り、このカセット４７は、たとえば被処理体である半導
体ウェハＷ２５枚を１つのロットとして収納することが
できるように構成されている。また上記カセット室４６
には、底面に設けられた排気口より排気管４９が接続さ
れ、真空排気弁５０を介して真空ポンプ４４により室内
を真空引きが可能なように構成されている。また上記カ
セット室４６の他方の側壁は、開閉自在に設けられたゲ
ートバルブ５１を介して大気に接するように構成されて
いる。

【００２８】次に上記のように構成されたプラズマ処理
装置１の動作について簡単に説明する。まず、大気との
間に設けられたゲートバルブ５１を開口して、被処理体
Ｗを収納したカセット４７が図示しない搬送ロボットに
より、カセット室４６の載置台４８の上に載置され、上
記ゲートバルブ５１が閉口する。上記カセット室４６に
接続された真空排気弁５０が開口して、真空ポンプ４４
により上記カセット室４６が真空雰囲気、たとえば１０
^-1Ｔｏｒｒに排気される。

【００２９】ついで、ロードロック室４０とカセット室
４６の間のゲートバルブ４５が開口して、搬送アーム４
１により被処理体Ｗが上記カセット室４６に載置された
カセット４７より取り出され、保持されて上記ロードロ
ック室４０へ搬送され、上記ゲートバルブ４５が閉口す
る。上記ロードロック室４０に接続された真空排気弁４
３が開口して、真空ポンプ４４により上記ロードロック
室４０が真空雰囲気、たとえば１０^-3Ｔｏｒｒに排気さ
れる。

【００３０】ついで、ロードロック室４０と処理容器２
との間のゲートバルブ３９が開口して、上記搬送アーム
４１により被処理体Ｗが上記処理容器２へ搬送され、サ
セプタ４ｃ上の図示しないプッシャーピンに受け渡さ
れ、上記搬送アーム４１がロードロック室４０に戻った
後、ゲートバルブ３９が閉口する。その後、静電チャッ
ク１２に高圧直流電圧を印加し、プッシャーピンを下げ
て被処理体Ｗを静電チャック１２上に載置すると、半導
体ウェハＷがサセプタ４ｃ上に載置固定される。この間
上記処理容器２内は、真空排気弁５２を開口することに
より、真空ポンプ４４を介して真空雰囲気、たとえば１
０^-5Ｔｏｒｒに排気されている。

【００３１】ついで、ガス供給手段２０を介してＣＨＦ
₃などの処理ガスを処理容器２内に導入した後、高周波
電源７よりマッチング回路８を介してたとえば１３．３
５ＭＨｚの高周波エネルギが高周波アンテナ６に印加さ
れ、処理容器２内に高周波プラズマが励起される。この
高周波プラズマによりプラズマ処理の準備が完了すると
ともに、静電チャック１２による被処理体Ｗの吸着保持
力が確実なものとなるので、それから、半導体ウェハＷ
の裏面および載置台４の各接合部に伝熱用のバッククー
リング用ガスの供給が行われる。同時に冷却ジャケット
９から冷熱を供給し、半導体ウェハＷの処理面を所望の
温度にまで冷却する。しかる後、載置台４に高周波電源
１９よりバイアス電位をかけることにより、被処理体Ｗ
に対してたとえばエッチングなどのプラズマ処理が施さ
れる。なお処理時に、処理室の内壁の温度を５０℃ない
し１００℃、好ましくは６０℃ないし８０℃に加熱する
ことにより反応生成物が内壁に付着することを防止する
ことができる。

【００３２】プラズマ処理中は、透過窓３４を介して光
学系３５、さらには光学センサ３６により処理容器２内
の発光スペクトルが観測されるとともに、センサ３８に
より処理容器２内の圧力などの諸条件の変化が観測さ
れ、観測信号が制御器３７に送られる。制御器３７はこ
れらの信号あるいは予め設定された値に基づいて、プラ
ズマ処理装置２の各構成機器に指令を出して、プラズマ
処理を最適に制御することが可能なように構成されてい
る。

【００３３】所定の処理が終了すると、サセプタ４ｃに
対するバイアス電位の印加が停止され、処理ガスの供給
が停止されるとともに、被処理体Ｗの裏面に対する伝熱
ガス供給が停止され、被処理体Ｗの裏面に伝熱ガスの供
給圧力がかからなくなった状態で、高周波電源７から高
周波アンテナ６に対する高周波エネルギの供給が停止さ
れ、ついで静電チャック１２の電源３３が切られ、静電
チャック１２による被処理体Ｗの吸着力が解放される。
ただし、処理によっては、静電チャック１２の電源３３
を切った後に、高周波電源７から高周波アンテナ６に対
する高周波エネルギの供給を停止し、静電チャック１２
による被処理体Ｗの吸着力を解放することも可能であ
る。

【００３４】ついで、上記処理容器２内の処理ガスや反
応生成物を置換するために、窒素などの不活性ガスを上
記処理容器２内に導入するとともに、真空ポンプ３９に
よる排気が行われる。上記処理容器２内の残留処理ガス
や反応生成物が十分に排気された後に、上記処理容器２
の側面に設けられたゲートバルブ３５が開口され、隣接
するロードロック室３６より搬送アーム３７が処理容器
２内の被処理体Ｗの位置まで移動し、プッシャーピンに
より載置台４から持ち上げられた被処理体Ｗを受け取
り、上記ロードロック室３６に搬送し、上記ゲートバル
ブ３５を閉口する。このロードロック室３６において、
被処理体Ｗはヒータにより室温、たとえば１８℃まで昇
温され、その後上記ロードロック室３６よりカセット室
４１を介して大気に搬出されることにより一連の動作を
終了する。

【００３５】なお図１に示す実施例においては、図５に
示すように渦巻きコイルの内側端６ａおよび外側端６ｂ
の間に高周波電源７およびマッチング回路８を接続して
いるが、本発明はかかる構成に限定されない。たとえば
図６に示すように、渦巻きコイルの外側端６ｂにのみ高
周波電源７およびマッチング回路８を接続する構成を採
用することも可能である。かかる構成により、より低圧
雰囲気であっても、良好な高周波誘導プラズマを処理容
器２内に発生させることが可能となる。

【００３６】次に図７ないし図１６を参照しながら、処
理容器２内に高周波アンテナ６を介して励起されるプラ
ズマの状態を最適に制御するための様々な装置構成に関
する実施例について説明する。なお本明細書に添付され
る各図面において、同一の機能を有する構成要素につい
ては同一の参照番号を付することにより詳細な説明は省
略することにする。

【００３７】図７には、絶縁材５の外壁面に取り付けら
れる高周波アンテナ６の他の実施例が示されている。こ
の実施例においては、渦巻きコイルからなる高周波アン
テナ６の一部６ｃが２重巻きにされ、その重複部分６ｂ
および６ｃからより強い電磁場を形成することが可能な
ように構成されている。このように渦巻きコイルの巻き
数を部分的に可変にすることにより、処理容器２内に励
起されるプラズマの密度分布を調整することができる。
なお図示の例では、高周波アンテナ６の重複部分を外周
部分に設定したが、重複部分は必要なプラズマの密度分
布に応じて高周波アンテナ６の任意の部分に設定するこ
とが可能である。また図示の例では、高周波アンテナ６
の重複部分を単に２重巻きに構成したが、必要なプラズ
マの密度分布に応じて任意の巻き数に設定することが可
能である。

【００３８】図８には、処理容器２の内部に、載置台４
を囲むように同間隔で放射状にたとえばアルミニウム製
の第２の電極５３ａ、５３ｂを配置した実施例が示され
ている。これらの電極５３ａ、５３ｂにはそれぞれマッ
チング回路５４ａ、５４ｂを介して高周波電源５５ａ、
５５ｂが接続されている。かかる構成により、載置台４
に印加されるバイアス用高周波エネルギに加えて、被処
理体Ｗの被処理面を半径方向外周から同間隔で放射状に
囲む第２の電極５３ａ、５３ｂにもバイアス用高周波エ
ネルギを印加することが可能なので、各高周波エネルギ
の大きさ、振幅、位相、周波数などを調整することによ
り、処理容器２内に励起されるプラズマの状態を最適に
制御することが可能である。

【００３９】図９には、処理容器２の内部に、ガス供給
手段２０のガス吹き出し面の下方かつ載置台４の上方に
たとえばシリコンまたはアルミニウムからなるメッシュ
状の電極５６が配置された実施例が示されている。この
電極５６には可変電源５７が接続されており、適当な電
流をこの電極５６に流すことにより、処理容器２内に高
周波アンテナ６の作用により形成された電界の分布を制
御し、処理容器２内に所望の密度分布を有するプラズマ
を励起することが可能となる。

【００４０】また図１に示す実施例においては、処理容
器２の上面に石英ガラスなどの絶縁材５を介して高周波
アンテナ６を配しているが、本発明はかかる実施例に限
定されない。たとえば図１０に示すように、処理容器２
の側壁の一部を石英ガラスやセラミックスなどの絶縁材
５８から構成し、その絶縁材５８の外壁面に第２の高周
波アンテナ５９を取り付けた構成を採用することも可能
である。これらの第２の高周波アンテナ５９は好ましく
はコイル状に配置され、マッチング回路６０を介して接
続された高周波電源６１より高周波エネルギを印加する
ことが可能なように構成されている。かかる構成により
処理容器２の側壁部分からもプラズマを励起することが
可能となるので、各アンテナに印加される高周波エネル
ギを調整することにより、高密度で均一なプラズマを所
望の密度分布で処理容器２内に発生させることが可能と
なり、より精度の高いプラズマ処理が可能となる。

【００４１】また図１１に示すように載置台４の一部を
石英ガラスなどの絶縁材６２から構成し、その下面に高
周波アンテナ６３を配し、マッチング回路６７を介して
接続された高周波電源６８より高周波エネルギを高周波
アンテナ６３に印加する構成とすることも可能である。
かかる構成によって処理容器２の載置台４の下面からも
プラズマを励起することが可能となるので、各アンテナ
に印加される高周波エネルギを調整することにより、高
密度で均一なプラズマを所望の密度分布で処理容器２内
に発生させることが可能となり、より精度の高いプラズ
マ処理が可能となる。

【００４２】また図１２に示すように載置台４の上面周
囲に配置されるフォーカスリングを石英ガラスやセラミ
ックスなどの絶縁材６９から構成し、その周囲に高周波
アンテナ７０を配し、その高周波アンテナ７０にマッチ
ング回路７１を介して接続された高周波電源７２より高
周波エネルギを印加する構成とすることも可能である。
かかる構成によって処理容器２の載置台４の周囲からも
プラズマを励起することが可能となるので、各アンテナ
に印加される高周波エネルギを調整することにより、高
密度で均一なプラズマを所望の密度分布で処理容器２内
に発生させることが可能となり、より精度の高いプラズ
マ処理が可能となる。

【００４３】またＬＣＤなどの比較的大面積の被処理体
をプラズマ処理する場合には、図１３に示すように複数
の高周波アンテナ７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７５ｄを処
理容器２の上面に配置された絶縁材５の外壁部に取り付
け、それぞれの高周波アンテナにマッチング回路７５
ａ、７５ｂ、７５ｃ、７５ｄを介して接続された高周波
電源７６ａ、７６ｂ、７６ｃ、７６ｄより高周波エネル
ギを印加する構成を採用することも可能である。かかる
構成により、比較的大面積の被処理体を処理する大型の
処理容器２であっても高密度で均一な高周波プラズマを
励起することが可能となる。

【００４４】また上記実施例においては、被処理体Ｗを
載置台４の上面に載置して、処理容器２の上面に配置さ
れた高周波アンテナ６によりプラズマを励起する構成を
採用しているが、本発明はかかる構成に限定されない。
たとえば、図１４に示すようなフェイスダウン方式を採
用することも可能である。この装置構成は、図１に示す
処理装置の各構成要素をほぼ天地逆転して配置したもの
であり、図１に示す各構成要素と同一の機能を有するも
のについては同一の参照番号を付するとともに、図１の
構成要素と識別するために「’」を付して示すことにす
る。ただし図１４に示すフェイスダウン方式の装置の場
合には、被処理体Ｗを下方から支持するための上下動可
能な支持機構７６および被処理体Ｗを静電チャック１２
より外すための上下動可能なプッシャーピン機構７７を
設けることが好ましい。かかる構成を採用することによ
り、被処理体Ｗの処理面を微粒子などの汚染から保護す
ることが可能なので、歩留まりおよびスループットのよ
り一層の向上を図ることができる。

【００４５】あるいは図１５に示すように、略円筒形状
の処理容器２”を垂直方向に配置し、その両面に絶縁材
５”を配し、各絶縁材５”の外壁面にそれぞれ高周波ア
ンテナ６”を取り付ける構成とし、処理容器２”の中央
に略垂直に配置された載置台４”の両面に静電チャック
１２”を介して被処理体Ｗを吸着固定する構成を採用す
ることも可能である。なお図１５に示す装置の各構成要
素は、図１に示す処理装置の各構成要素とほぼ同様のも
のであり、図１に示す各構成要素と同一の機能を有する
ものについては同一の参照番号を付するとともに、図１
の構成要素と識別するために「”」を付して示すことに
する。かかる構成を採用することにより、複数の被処理
体Ｗを同時に処理することが可能となるとともに、被処
理体Ｗの被処理面が垂直に配されるので、被処理面が微
粒子などの汚染から保護され、歩留まりおよびスループ
ットのより一層の向上を図ることができる。

【００４６】図１６には、本発明に基づくプラズマ処理
装置のさらに別の実施例が示されている。この実施例に
おいては、サセプタ４が処理容器２の壁面とは完全に別
体として、すなわち上下動可能な昇降機構７８の上に載
置され、サセプタ４に冷熱源や伝熱ガスを供給する管路
または各種電気的回線はこの昇降機構７８の内部に配置
されている。かかる構成を採用することにより、サセプ
タ４の被処理面をプラズマ発生源である高周波アンテナ
６に対して上下動させ調整することにより、最適なプラ
ズマ密度分布を有する空間に被処理面を移動させて処理
を行うことが可能となる。

【００４７】以上本発明の好適な実施例について、プラ
ズマエッチング装置を例に挙げて説明したが、本発明は
かかる実施例に限定されることなく、プラズマＣＶＤ装
置、プラズマアッシング装置、プラズマスパッタ装置な
どの他のプラズマ処理装置にも適用することが可能であ
り、被処理体についても半導体ウェハに限らずＬＣＤ基
板その他の被処理体にも適用することが可能である。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、被処理体を載置台
に吸着固定する静電チャック手段に直流電圧を印加した
のみでは、クーロン力による被処理体の吸着保持が不安
定であるが、本発明の第１の観点によれば、さらに高周
波アンテナに高周波電力を印加し処理容器内にプラズマ
を励起し、静電チャックによる吸着保持をより安定させ
た後に、静電チャック手段と被処理体との間に伝熱媒体
を供給するので、伝熱媒体の供給圧力により被処理体が
静電チャックから外れるような事故を防止することが可
能である。

【００４９】また本発明の第２の観点によれば、静電チ
ャック手段と被処理体との間に対する伝熱媒体の供給を
停止してから、高周波アンテナに対する高周波電力の印
加を停止するので、プラズマの停止により静電チャック
による保持力が低下した場合であっても、伝熱媒体の供
給圧力により被処理体が静電チャックから外れるような
事故を防止することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づいて構成されたプラズマ処理装置
の制御方法を適用可能なプラズマ処理装置の概略的な断
面図である。

【図２】本発明に基づいて構成されたプラズマ処理装置
のプラズマ処理開始時の制御方法を示す流れ図である。

【図３】本発明に基づいて構成されたプラズマ処理装置
のプラズマ処理停止時の制御方法を示す流れ図である。

【図４】図１に示すプラズマ処理装置を組み込んだ製造
システムの構成図である。

【図５】図１の処理装置に適用可能な高周波アンテナ部
分の一実施例を示す平面図である。

【図６】図１の処理装置に適用可能な高周波アンテナ部
分の他の実施例を示す平面図である。

【図７】さらに別の構成の高周波アンテナを取り付けた
処理装置の実施例を示す概略的な断面図である。

【図８】処理容器内に第２の電極を取り付けた処理装置
の実施例を示す概略的な断面図である。

【図９】処理容器内に第２の電極を取り付けた処理装置
の他の実施例を示す概略的な断面図である。

【図１０】処理容器の側壁に第２の高周波アンテナを取
り付けた処理装置の実施例を示す概略的な断面図であ
る。

【図１１】処理容器の載置台内に第２の高周波アンテナ
を取り付けた処理装置の実施例を示す概略的な断面図で
ある。

【図１２】処理容器の載置台のフォーカスリングの周囲
に第２の高周波アンテナを取り付けた処理装置の実施例
を示す概略的な断面図である。

【図１３】処理容器の絶縁材の外壁面に複数の高周波ア
ンテナを配した処理装置の実施例を示す概略的な断面図
である。

【図１４】フェイスダウン方式処理装置の実施例を示す
概略的な断面図である。

【図１５】被処理体を垂直に配した処理装置の実施例を
示す概略的な断面図である。

【図１６】載置台を処理容器と別体に構成した処理装置
の実施例を示す概略的な断面図である。

【符号の説明】 １ プラズマ処理装置 ２ 処理容器 ４ 載置台 ５ 絶縁材 ６ 高周波アンテナ ７ 高周波電源 ８ マッチング回路 ２０ ガス供給手段 ３４ 透過窓 ３６ 光学センサ ３７ 制御器 ３８ 圧力センサ Ｗ 半導体ウェハ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理室の外部に絶縁体を介して配置され
   た高周波アンテナに高周波電力を印加することによりそ
   の処理室内に誘導プラズマを励起して、その処理室内に
   配置された被処理体に所定の処理を施すプラズマ処理装
   置を制御するにあたり、 前記被処理体を載置台に吸着固定する静電チャック手段
   に直流電圧を印加し、さらに前記高周波アンテナに高周
   波電力を印加してから、前記静電チャック手段と前記被
   処理体との間に伝熱媒体を供給することを特徴とする、
   プラズマ処理装置の制御方法。
2. 【請求項２】 処理室の外部に絶縁体を介して配置され
   た高周波アンテナに高周波電力を印加することによりそ
   の処理室内に誘導プラズマを励起して、その処理室内に
   配置された被処理体に所定の処理を施すプラズマ処理装
   置を制御するにあたり、 前記被処理体を載置台に吸着固定する静電チャック手段
   と前記被処理体との間に対する伝熱媒体の供給を停止
   し、その後前記高周波アンテナに対する高周波電力の供
   給を停止することを特徴とする、プラズマ処理装置の制
   御方法。