JPH07130719A - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置Info
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- JPH07130719A JPH07130719A JP30127093A JP30127093A JPH07130719A JP H07130719 A JPH07130719 A JP H07130719A JP 30127093 A JP30127093 A JP 30127093A JP 30127093 A JP30127093 A JP 30127093A JP H07130719 A JPH07130719 A JP H07130719A
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
- H01J37/32137—Radio frequency generated discharge controlling of the discharge by modulation of energy
- H01J37/32155—Frequency modulation
- H01J37/32165—Plural frequencies
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
- H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
- H01L21/6833—Details of electrostatic chucks
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 プラズマ組成比を制御可能な処理装置を提供
する。 【構成】 本発明のプラズマ処理装置１によれば、少な
くとも２つの高周波電源２１、２２により発生された少
なくとも２つの周波数が混合器２３により合成された合
成高周波電力が上部電極１８また下部電極７のいずれか
一方に印加されるので、合成される周波数の比率を調整
することにより、処理室２内に発生する反応ガスプラズ
マ中の反応性イオンの組成比を変えることができる。ま
た一旦合成した高周波電圧を位相制御器３０により一定
の位相差、たとえば１８０゜差の高周波電圧に分周し、
各高周波電圧を上部および下部電極に印加することによ
り、両電極間に磁界を集中させ、均一で安定したプラズ
マを発生させることができる。
する。 【構成】 本発明のプラズマ処理装置１によれば、少な
くとも２つの高周波電源２１、２２により発生された少
なくとも２つの周波数が混合器２３により合成された合
成高周波電力が上部電極１８また下部電極７のいずれか
一方に印加されるので、合成される周波数の比率を調整
することにより、処理室２内に発生する反応ガスプラズ
マ中の反応性イオンの組成比を変えることができる。ま
た一旦合成した高周波電圧を位相制御器３０により一定
の位相差、たとえば１８０゜差の高周波電圧に分周し、
各高周波電圧を上部および下部電極に印加することによ
り、両電極間に磁界を集中させ、均一で安定したプラズ
マを発生させることができる。
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】従来より半導体製造工程において、被処
理体、たとえば半導体ウェハ表面に微細加工を施すため
に、処理室内に導入された反応性ガスの高周波グロー放
電を利用したプラズマエッチング装置が広く使用されて
いる。
理体、たとえば半導体ウェハ表面に微細加工を施すため
に、処理室内に導入された反応性ガスの高周波グロー放
電を利用したプラズマエッチング装置が広く使用されて
いる。
【０００３】図７には、かかるグロー放電を利用したプ
ラズマエッチング装置、いわゆる平行平板型プラズマエ
ッチング装置の典型例が示されている。図示のように、
処理装置１００は、処理室１０１内に被処理体Ｗを載置
可能な下部電極１０２と、その下部電極１０２に対向す
る位置に配置された上部電極１０３とを備えており、こ
の上部電極１０３に対して高周波電源１０４より整合器
１０５を介してたとえば１３．５６ＭＨｚの高周波電圧
を上部電極１０３に印加することにより、接地された下
部電極１０２との間にグロー放電を生じさせ、反応性ガ
スをプラズマ化し、両電極間に生じる電位差により、プ
ラズマ中のイオンを下部電極１０２上に載置された被処
理体の処理面に衝突させ、所望のエッチングを行うこと
が可能なように構成されている。
ラズマエッチング装置、いわゆる平行平板型プラズマエ
ッチング装置の典型例が示されている。図示のように、
処理装置１００は、処理室１０１内に被処理体Ｗを載置
可能な下部電極１０２と、その下部電極１０２に対向す
る位置に配置された上部電極１０３とを備えており、こ
の上部電極１０３に対して高周波電源１０４より整合器
１０５を介してたとえば１３．５６ＭＨｚの高周波電圧
を上部電極１０３に印加することにより、接地された下
部電極１０２との間にグロー放電を生じさせ、反応性ガ
スをプラズマ化し、両電極間に生じる電位差により、プ
ラズマ中のイオンを下部電極１０２上に載置された被処
理体の処理面に衝突させ、所望のエッチングを行うこと
が可能なように構成されている。
【０００４】しかしながら、図７に示すような装置構成
では、上部電極１０３にのみ高周波電力を印加するの
で、両電極間に生じるプラズマ電位を制御することがで
きず、したがって発生するプラズマの密度も固定されて
しまうため、近年要求されているようなハーフミクロン
単位の超微細加工を被処理体に施すことができない。
では、上部電極１０３にのみ高周波電力を印加するの
で、両電極間に生じるプラズマ電位を制御することがで
きず、したがって発生するプラズマの密度も固定されて
しまうため、近年要求されているようなハーフミクロン
単位の超微細加工を被処理体に施すことができない。
【０００５】そこで、図８に示すように、上部電極１０
３に対しては第１の高周波電源１０６より第１の整合器
１０７を介して第１の高周波電圧を印加するとともに、
下部電極１０２には第２の高周波電源１０８を介して第
２の高周波電圧を印加することにより、処理室１０１内
に発生するプラズマの密度を制御する試みがなされてい
るが、２つの高周波発振器１０６、１０８から発生され
る高周波電圧同士の干渉や波形の歪みを回避するため
に、それぞれ第１および第２のフィルタ１１０、１１１
を各回路に介挿する必要がある。
３に対しては第１の高周波電源１０６より第１の整合器
１０７を介して第１の高周波電圧を印加するとともに、
下部電極１０２には第２の高周波電源１０８を介して第
２の高周波電圧を印加することにより、処理室１０１内
に発生するプラズマの密度を制御する試みがなされてい
るが、２つの高周波発振器１０６、１０８から発生され
る高周波電圧同士の干渉や波形の歪みを回避するため
に、それぞれ第１および第２のフィルタ１１０、１１１
を各回路に介挿する必要がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来のプラズマ処理装置では、処理室内に発生するプラ
ズマの密度やあるいはプラズマの組成比を簡単な装置構
成で制御することができず、またプラズマ密度やその組
成比を制御しようとすると装置構成が複雑となり、それ
でも安定した動作が得にくいという問題があった。
従来のプラズマ処理装置では、処理室内に発生するプラ
ズマの密度やあるいはプラズマの組成比を簡単な装置構
成で制御することができず、またプラズマ密度やその組
成比を制御しようとすると装置構成が複雑となり、それ
でも安定した動作が得にくいという問題があった。
【０００７】本発明はかかる従来のプラズマ処理装置の
有する問題点に鑑みてなされたものであり、その目的と
するところは、簡単な装置構成で安定かつ均一なプラズ
マを得ることが可能であり、しかも発生したプラズマ密
度やその組成比を処理条件に応じて調整することが可能
であり、さらにまた処理室の側壁に衝突するプラズマ流
に起因するパーティクルの発生を効果的に防止すること
が可能な新規かつ改良されたプラズマ処理装置を提供す
ることである。
有する問題点に鑑みてなされたものであり、その目的と
するところは、簡単な装置構成で安定かつ均一なプラズ
マを得ることが可能であり、しかも発生したプラズマ密
度やその組成比を処理条件に応じて調整することが可能
であり、さらにまた処理室の側壁に衝突するプラズマ流
に起因するパーティクルの発生を効果的に防止すること
が可能な新規かつ改良されたプラズマ処理装置を提供す
ることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の処理室内に配置され被処理体が載
置される下部電極と前記処理室内において前記下部電極
に対向する位置に配置される上部電極とを備えてなるプ
ラズマ処理装置は、上部電極または下部電極のいずれか
一方に対して少なくとも２つの高周波電源より発生され
る少なくとも２つの異なる周波数の高周波電圧を合成す
るための合成手段とその合成手段により合成された合成
高周波電圧を増幅するための増幅手段とを介して高周波
電圧を印加することが可能であり、上部電極または下部
電極のいずれか他方は接地されていることを特徴として
いる。
に、請求項１に記載の処理室内に配置され被処理体が載
置される下部電極と前記処理室内において前記下部電極
に対向する位置に配置される上部電極とを備えてなるプ
ラズマ処理装置は、上部電極または下部電極のいずれか
一方に対して少なくとも２つの高周波電源より発生され
る少なくとも２つの異なる周波数の高周波電圧を合成す
るための合成手段とその合成手段により合成された合成
高周波電圧を増幅するための増幅手段とを介して高周波
電圧を印加することが可能であり、上部電極または下部
電極のいずれか他方は接地されていることを特徴として
いる。
【０００９】また請求項２に記載の処理室内に配置され
被処理体が載置される下部電極と、前記処理室内におい
て前記下部電極に対向する位置に配置される上部電極と
を備えてなるプラズマ処理装置は、少なくとも２つの高
周波電源より発生される少なくとも２つの異なる周波数
の高周波電圧を合成するための合成手段と、その合成手
段により合成された合成周波数電圧を２つに分配するた
めの分配手段と、その分配手段により分配された各々の
高周波電圧の位相を制御するための位相制御手段と、そ
の位相制御手段により位相制御された第１の高周波電圧
を第１の増幅手段により増幅して上部電極に印加するた
めの第１の回路手段と、位相制御手段により位相制御さ
れた第２の高周波電圧を第２の増幅手段により増幅して
下部電極に印加するための第２の回路手段とを備えてい
ることを特徴としている。
被処理体が載置される下部電極と、前記処理室内におい
て前記下部電極に対向する位置に配置される上部電極と
を備えてなるプラズマ処理装置は、少なくとも２つの高
周波電源より発生される少なくとも２つの異なる周波数
の高周波電圧を合成するための合成手段と、その合成手
段により合成された合成周波数電圧を２つに分配するた
めの分配手段と、その分配手段により分配された各々の
高周波電圧の位相を制御するための位相制御手段と、そ
の位相制御手段により位相制御された第１の高周波電圧
を第１の増幅手段により増幅して上部電極に印加するた
めの第１の回路手段と、位相制御手段により位相制御さ
れた第２の高周波電圧を第２の増幅手段により増幅して
下部電極に印加するための第２の回路手段とを備えてい
ることを特徴としている。
【００１０】
【作用】請求項１に記載のプラズマ処理装置によれば、
少なくとも２つの周波数が合成された合成高周波電力を
上部電極または下部電極のいずれか一方に印加して、合
成される周波数の比率を調整することにより、処理室内
に高周波グロー放電により発生する反応ガスプラズマ中
の反応性イオンの組成比を変えることができるので、た
とえばプラズマエッチング処理を施す場合に被処理体の
種類に応じて所望の選択比を得ることが可能となり、簡
単な装置構成であっても、加工精度を飛躍的に向上させ
ることができる。
少なくとも２つの周波数が合成された合成高周波電力を
上部電極または下部電極のいずれか一方に印加して、合
成される周波数の比率を調整することにより、処理室内
に高周波グロー放電により発生する反応ガスプラズマ中
の反応性イオンの組成比を変えることができるので、た
とえばプラズマエッチング処理を施す場合に被処理体の
種類に応じて所望の選択比を得ることが可能となり、簡
単な装置構成であっても、加工精度を飛躍的に向上させ
ることができる。
【００１１】請求項２に記載のプラズマ処理装置によれ
ば、少なくとも２つの周波数を合成した後、２つの信号
に分配し、各信号を位相制御して、上部および下部電極
に印加することができるので、請求項１に記載のプラズ
マ処理装置と同様に、プラズマ中の反応性イオンの組成
比を最適に調整することが可能であるとともに、たとえ
ば１８０゜位相をずらした高周波電圧を上部および下部
電極に印加することにより、プラズマの安定範囲を拡大
することが可能である。また一旦合成してから分配した
２つの信号を用いるので、フィルタを回路を介挿せずと
も、高周波の干渉や歪みが生じにくく、装置構成を簡単
にすることができる。しかも、上部および下部電極の双
方に高周波電圧を印加することにより、電界を両電極間
に集中させることができるので、処理室の側壁に衝突す
るプラズマ流に起因するパーティクルの影響を減少させ
ることが可能である。
ば、少なくとも２つの周波数を合成した後、２つの信号
に分配し、各信号を位相制御して、上部および下部電極
に印加することができるので、請求項１に記載のプラズ
マ処理装置と同様に、プラズマ中の反応性イオンの組成
比を最適に調整することが可能であるとともに、たとえ
ば１８０゜位相をずらした高周波電圧を上部および下部
電極に印加することにより、プラズマの安定範囲を拡大
することが可能である。また一旦合成してから分配した
２つの信号を用いるので、フィルタを回路を介挿せずと
も、高周波の干渉や歪みが生じにくく、装置構成を簡単
にすることができる。しかも、上部および下部電極の双
方に高周波電圧を印加することにより、電界を両電極間
に集中させることができるので、処理室の側壁に衝突す
るプラズマ流に起因するパーティクルの影響を減少させ
ることが可能である。
【００１２】
【実施例】以下に添付図面を参照しながら本発明をプラ
ズマエッチング装置に適用した好適な実施例について詳
細に説明する。
ズマエッチング装置に適用した好適な実施例について詳
細に説明する。
【００１３】図１に示す本発明の第１の実施例を適用し
たエッチング装置１は、導電性材料、例えばアルミニウ
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、例えば半導体ウ
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。この載置台４は、アルミニウムなどより形成さ
れた複数の部材をボルトなどにより組み付けることによ
り構成される。具体的には、この載置台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５
と、この上にボルト６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７とにより主に構成され
ている。
たエッチング装置１は、導電性材料、例えばアルミニウ
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、例えば半導体ウ
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。この載置台４は、アルミニウムなどより形成さ
れた複数の部材をボルトなどにより組み付けることによ
り構成される。具体的には、この載置台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５
と、この上にボルト６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７とにより主に構成され
ている。
【００１４】上記サセプタ支持台５には、冷却手段、例
えば冷却ジャケット８が設けられており、この冷却ジャ
ケット８には例えば液体窒素などの冷媒が冷媒導入管９
を介して導入可能であり、導入された液体窒素は同冷却
ジャケット８内を循環し、その間に核沸騰により冷熱を
生じる。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８からサセプタ７を介して
半導体ウェハＷに対して伝熱し、半導体ウェハＷ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。な
お、液体窒素の核沸騰により生じた窒素ガスは冷媒排出
管１０より容器外へ排出される。
えば冷却ジャケット８が設けられており、この冷却ジャ
ケット８には例えば液体窒素などの冷媒が冷媒導入管９
を介して導入可能であり、導入された液体窒素は同冷却
ジャケット８内を循環し、その間に核沸騰により冷熱を
生じる。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８からサセプタ７を介して
半導体ウェハＷに対して伝熱し、半導体ウェハＷ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。な
お、液体窒素の核沸騰により生じた窒素ガスは冷媒排出
管１０より容器外へ排出される。
【００１５】上記サセプタ７は、上端中央部が突状の円
板状に成形され、その中央のウェハ載置部には静電チャ
ック１１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１１は、たとえば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１２を絶縁状態で挟み
込むことにより形成され、この導電膜１２はリード線に
より可変直流高圧電源１３に接続されている。したがっ
て、この導電膜１２に直流高電圧を印加することによっ
て、上記静電チャック１１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である。
板状に成形され、その中央のウェハ載置部には静電チャ
ック１１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１１は、たとえば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１２を絶縁状態で挟み
込むことにより形成され、この導電膜１２はリード線に
より可変直流高圧電源１３に接続されている。したがっ
て、この導電膜１２に直流高電圧を印加することによっ
て、上記静電チャック１１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である。
【００１６】上記サセプタ支持台５およびサセプタ７に
は、これらを貫通してＨｅなどの熱伝達ガスを半導体ウ
ェハＷの裏面、これらの接合部、サセプタ７を構成する
部材間の接合部などに供給するためのガス通路１４が形
成されている。また上記サセプタ７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１
５が配置されている。このフォーカスリング１５は反応
性イオンを引き寄せない絶縁性の材質からなり、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。
は、これらを貫通してＨｅなどの熱伝達ガスを半導体ウ
ェハＷの裏面、これらの接合部、サセプタ７を構成する
部材間の接合部などに供給するためのガス通路１４が形
成されている。また上記サセプタ７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１
５が配置されている。このフォーカスリング１５は反応
性イオンを引き寄せない絶縁性の材質からなり、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、上記静電チャック１１と冷却ジャ
ケット８との間のサセプタ下部にはヒータ固定台１６に
収容された温調用ヒータ１７が設けられており、この温
調用ヒータ１７へ電力源１８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８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。
ケット８との間のサセプタ下部にはヒータ固定台１６に
収容された温調用ヒータ１７が設けられており、この温
調用ヒータ１７へ電力源１８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８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。
【００１８】さらに上記サセプタ７の上方には、これよ
り約１５〜２０ｍｍ程度離間させて上部電極１８が配設
されており、この上部電極１８にはガス供給管１９を介
して所定の処理ガス、たとえばＣＦ4などのエッチング
ガスが供給され、上部電極１８の電極表面に形成された
多数の小孔２０よりエッチングガスを下方の処理空間に
均一に吹き出すことが可能なように構成されている。ま
た上記上部電極１８には、本発明に基づいて、第１の高
周波電源２１および第２の高周波電源２２から発生され
た個別の高周波電圧を混合器２３にて合成し、合成され
た高周波電圧を増幅器２４により所定のエネルギーに増
幅した後、混合器２５を介して、合成高周波電圧を印加
することできるように構成されている。また上記サセプ
タ７は接地されており、処理時に下部電極として作用さ
せることが可能である。なお、図示の実施例において
は、高周波電圧を上部電極に印加し、下部電極は接地す
る構成としたが、必要に応じて高周波電圧を下部電極に
印加し、上部電極を接地する構成とすることも可能であ
る。
り約１５〜２０ｍｍ程度離間させて上部電極１８が配設
されており、この上部電極１８にはガス供給管１９を介
して所定の処理ガス、たとえばＣＦ4などのエッチング
ガスが供給され、上部電極１８の電極表面に形成された
多数の小孔２０よりエッチングガスを下方の処理空間に
均一に吹き出すことが可能なように構成されている。ま
た上記上部電極１８には、本発明に基づいて、第１の高
周波電源２１および第２の高周波電源２２から発生され
た個別の高周波電圧を混合器２３にて合成し、合成され
た高周波電圧を増幅器２４により所定のエネルギーに増
幅した後、混合器２５を介して、合成高周波電圧を印加
することできるように構成されている。また上記サセプ
タ７は接地されており、処理時に下部電極として作用さ
せることが可能である。なお、図示の実施例において
は、高周波電圧を上部電極に印加し、下部電極は接地す
る構成としたが、必要に応じて高周波電圧を下部電極に
印加し、上部電極を接地する構成とすることも可能であ
る。
【００１９】また、上記処理容器２の下部側壁には排気
管２６が接続されて、この処理容器２内を図示しない排
気ポンプにより真空引きでき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。
管２６が接続されて、この処理容器２内を図示しない排
気ポンプにより真空引きでき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。
【００２０】以上のように本発明のプラズマエッチング
処理装置の第１実施例は構成されており、処理時には、
たとえば第１の高周波電源２１から数十ＭＨｚ、たとえ
ば１３．５６ＭＨｚの第１の高周波電圧を発生するとと
もに第２の高周波電源２２より数百ＫＨｚ、たとえば４
００ＫＨｚの第２の高周波電圧を発生し、混合器２３に
より上記第１および第２の高周波電圧を合成し、増幅器
２４にて所定のエネルギー、たとえば数１００Ｗ程度に
増幅した後、整合器２５を介して、上部電極１８に高周
波電圧を印加することが可能である。本発明者らの知見
によれば、このように、２種類の周波数を有する高周波
電圧を合成し、合成される周波数を調整することによ
り、処理室内に発生するプラズマを構成する組成比の比
率を変更することが可能である。たとえば、ＣＦ4ガス
をエッチングガスとして使用した場合に、合成される周
波数を調整することにより、ＣＦ3、ＣＦ2、ＣＦ、Ｃ、
Ｆなどのプラズマ組成比を変更し、たとえばＣＦ3およ
びＣＦ2の組成比をエッチングに最適な５０％以上、好
ましくは５０〜８０％に調整することが可能なので、最
適なエッチングを実施することができる。
処理装置の第１実施例は構成されており、処理時には、
たとえば第１の高周波電源２１から数十ＭＨｚ、たとえ
ば１３．５６ＭＨｚの第１の高周波電圧を発生するとと
もに第２の高周波電源２２より数百ＫＨｚ、たとえば４
００ＫＨｚの第２の高周波電圧を発生し、混合器２３に
より上記第１および第２の高周波電圧を合成し、増幅器
２４にて所定のエネルギー、たとえば数１００Ｗ程度に
増幅した後、整合器２５を介して、上部電極１８に高周
波電圧を印加することが可能である。本発明者らの知見
によれば、このように、２種類の周波数を有する高周波
電圧を合成し、合成される周波数を調整することによ
り、処理室内に発生するプラズマを構成する組成比の比
率を変更することが可能である。たとえば、ＣＦ4ガス
をエッチングガスとして使用した場合に、合成される周
波数を調整することにより、ＣＦ3、ＣＦ2、ＣＦ、Ｃ、
Ｆなどのプラズマ組成比を変更し、たとえばＣＦ3およ
びＣＦ2の組成比をエッチングに最適な５０％以上、好
ましくは５０〜８０％に調整することが可能なので、最
適なエッチングを実施することができる。
【００２１】なお合成する高周波電圧の種類について
は、エッチングガス、処理圧力、処理対象などの処理環
境に応じて、実験的にあるいは計算により求めることが
可能である。また２つの高周波電源２１、２２により発
生された高周波電圧の合成の方法については、公知の技
法を用いて、たとえば図３（ａ）に示すように加算的
に、あるいは図３（ｂ）に示すように乗算的に合成する
ことが可能であり、エッチングガス、処理圧力、処理対
象などの処理環境に応じて最適な合成方法を、実験的に
あるいは計算により求めることが可能である。
は、エッチングガス、処理圧力、処理対象などの処理環
境に応じて、実験的にあるいは計算により求めることが
可能である。また２つの高周波電源２１、２２により発
生された高周波電圧の合成の方法については、公知の技
法を用いて、たとえば図３（ａ）に示すように加算的
に、あるいは図３（ｂ）に示すように乗算的に合成する
ことが可能であり、エッチングガス、処理圧力、処理対
象などの処理環境に応じて最適な合成方法を、実験的に
あるいは計算により求めることが可能である。
【００２２】次に、以上のように構成されたプラズマエ
ッチング処理装置１の全体的な動作について説明する。
まず、図示しないロードロック室より所定の圧力、例え
ば１×１０-4〜数Ｔｏｒｒ程度に減圧された処理容器２
内のサセプタ７の上部に被処理体である半導体ウェハＷ
を載置して、これを静電チャック１１により吸着保持す
る。
ッチング処理装置１の全体的な動作について説明する。
まず、図示しないロードロック室より所定の圧力、例え
ば１×１０-4〜数Ｔｏｒｒ程度に減圧された処理容器２
内のサセプタ７の上部に被処理体である半導体ウェハＷ
を載置して、これを静電チャック１１により吸着保持す
る。
【００２３】次いで、上部電極１８と下部電極を構成す
るサセプタ７との間に、本発明に基づいて２つの高周波
電源２１、２２より発生され混合器２３にて合成され、
増幅器２４により増幅された所定の合成高周波電圧を印
加することによりプラズマを立て、これと同時に上部電
極１８側からプロセスガスを処理空間に流してエッチン
グ処理を行う。その際に、本発明によれば、合成される
高周波を最適に選択することにより、プラズマの組成比
を最適に調整し、最適なエッチング処理を実施すること
が可能である。
るサセプタ７との間に、本発明に基づいて２つの高周波
電源２１、２２より発生され混合器２３にて合成され、
増幅器２４により増幅された所定の合成高周波電圧を印
加することによりプラズマを立て、これと同時に上部電
極１８側からプロセスガスを処理空間に流してエッチン
グ処理を行う。その際に、本発明によれば、合成される
高周波を最適に選択することにより、プラズマの組成比
を最適に調整し、最適なエッチング処理を実施すること
が可能である。
【００２４】また処理時にはプラズマによる熱で、半導
体ウェハＷが所定の設定温度よりも過熱されるので、こ
れを冷却するためにサセプタ支持台５の冷却ジャケット
８に冷媒、例えば液体窒素を流通させてこの部分を例え
ば−１９６℃に維持し、これからの冷熱をサセプタ７を
介して半導体ウェハＷに伝熱し、所望の低温状態に処理
面を保持することできる。なお、冷熱の伝熱は温調用ヒ
ータ２３の発熱量を調整することにより制御することが
可能である。
体ウェハＷが所定の設定温度よりも過熱されるので、こ
れを冷却するためにサセプタ支持台５の冷却ジャケット
８に冷媒、例えば液体窒素を流通させてこの部分を例え
ば−１９６℃に維持し、これからの冷熱をサセプタ７を
介して半導体ウェハＷに伝熱し、所望の低温状態に処理
面を保持することできる。なお、冷熱の伝熱は温調用ヒ
ータ２３の発熱量を調整することにより制御することが
可能である。
【００２５】このようにして所定のエッチング処理が終
了した後には、排気管２６を介して処理室２内の残留ガ
スが排気されるとともに、半導体ウェハを適当な温度に
まで昇温し、図示しないゲートバルブを介して隣接する
ロードロック室に搬出し、一連の処理が終了する。
了した後には、排気管２６を介して処理室２内の残留ガ
スが排気されるとともに、半導体ウェハを適当な温度に
まで昇温し、図示しないゲートバルブを介して隣接する
ロードロック室に搬出し、一連の処理が終了する。
【００２６】次に、図２を参照しながら、本発明の第２
実施例に基づいて構成されたプラズマエッチング装置に
ついて説明する。なお、図２に示す第２実施例に関し
て、図１に示す第１実施例のプラズマエッチング装置の
構成要素と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
こととする。
実施例に基づいて構成されたプラズマエッチング装置に
ついて説明する。なお、図２に示す第２実施例に関し
て、図１に示す第１実施例のプラズマエッチング装置の
構成要素と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
こととする。
【００２７】この実施例においても、第１および第２の
高周波発生器２７、２８により発生された２つの高周波
電圧を周波数混合器２９にて混合するが、この実施例で
は、混合された高周波電圧を位相制御器３０にて、再び
第１および第２の高周波電圧に分配するとともに２つの
高周波電圧の位相を制御し、第１および第２の増幅器３
１、３２により所定のエネルギーに増幅した後、上部電
極１８および下部電極７のそれぞれに分配された第１お
よび第２の高周波電圧を印加する構成を採用している。
高周波発生器２７、２８により発生された２つの高周波
電圧を周波数混合器２９にて混合するが、この実施例で
は、混合された高周波電圧を位相制御器３０にて、再び
第１および第２の高周波電圧に分配するとともに２つの
高周波電圧の位相を制御し、第１および第２の増幅器３
１、３２により所定のエネルギーに増幅した後、上部電
極１８および下部電極７のそれぞれに分配された第１お
よび第２の高周波電圧を印加する構成を採用している。
【００２８】かかる構成により、図１に示す第１実施例
と同様に、合成する高周波電圧を調整することにより、
処理室内に発生するプラズマの組成比を最適に調整する
ことができるとともに、分配された２つの高周波電圧の
位相差が一定になるように制御することにより、プラズ
マの安定化を図ることができる。すなわち、従来のエッ
チング装置では、処理室の壁面が第３の電極を構成する
トライオード構造を有するため、図５の矢印で示すよう
に、電界が壁面方向にも生じるため、壁面のエッチング
によるパーティクルが発生し問題となっていたが、本願
の構成によれば、たとえば２つの高周波電圧の位相差を
一定に、たとえば図４に示すように１８０゜またはその
近傍になるように制御することにより、図６に矢印で示
すように、電界を上部電極１８と下部電極４との間に集
中させることが可能となるので、パーティクルの発生を
問題とせずに、均一で安定したプラズマにより高いエッ
チングレートの効率的なエッチング処理を実施すること
ができる。またその際に、一旦混合された高周波電圧を
分周して両電極間に印加するので、従来の装置のように
フィルタなどを介挿せずとも、高周波同士の干渉や波形
の歪みを生じないので、簡単な装置構成で精度の高い処
理を行うことができる。
と同様に、合成する高周波電圧を調整することにより、
処理室内に発生するプラズマの組成比を最適に調整する
ことができるとともに、分配された２つの高周波電圧の
位相差が一定になるように制御することにより、プラズ
マの安定化を図ることができる。すなわち、従来のエッ
チング装置では、処理室の壁面が第３の電極を構成する
トライオード構造を有するため、図５の矢印で示すよう
に、電界が壁面方向にも生じるため、壁面のエッチング
によるパーティクルが発生し問題となっていたが、本願
の構成によれば、たとえば２つの高周波電圧の位相差を
一定に、たとえば図４に示すように１８０゜またはその
近傍になるように制御することにより、図６に矢印で示
すように、電界を上部電極１８と下部電極４との間に集
中させることが可能となるので、パーティクルの発生を
問題とせずに、均一で安定したプラズマにより高いエッ
チングレートの効率的なエッチング処理を実施すること
ができる。またその際に、一旦混合された高周波電圧を
分周して両電極間に印加するので、従来の装置のように
フィルタなどを介挿せずとも、高周波同士の干渉や波形
の歪みを生じないので、簡単な装置構成で精度の高い処
理を行うことができる。
【００２９】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をしたが、本発明は
かかる構成に限定されない。本発明はこの他にも処理室
内に反応ガスプラズマを生成して処理を行う各種装置、
たとえばプラズマＣＶＤ装置、スパッタ装置、アッシン
グ装置などにも適用することが可能である。また上記実
施例においては、低温処理装置を例に挙げて説明をした
が、本発明はかかる構成に限定されず常温処理装置に対
しても適用可能であることは言うまでもない。
マエッチング装置を例に挙げて説明をしたが、本発明は
かかる構成に限定されない。本発明はこの他にも処理室
内に反応ガスプラズマを生成して処理を行う各種装置、
たとえばプラズマＣＶＤ装置、スパッタ装置、アッシン
グ装置などにも適用することが可能である。また上記実
施例においては、低温処理装置を例に挙げて説明をした
が、本発明はかかる構成に限定されず常温処理装置に対
しても適用可能であることは言うまでもない。
【００３０】
【発明の効果】請求項１に記載のプラズマ処理装置によ
れば、少なくとも２つの周波数が合成された合成高周波
電力を上部電極また下部電極のいずれか一方に印加し
て、合成される周波数の比率を調整することにより、処
理室内に高周波グロー放電により発生する反応ガスプラ
ズマ中の反応性イオンの組成比を変えることができるの
で、たとえばプラズマエッチング処理を施す場合に被処
理体の種類に応じて所望の選択比を得ることが可能とな
り、簡単な装置構成であっても、加工精度を飛躍的に向
上させることができる。
れば、少なくとも２つの周波数が合成された合成高周波
電力を上部電極また下部電極のいずれか一方に印加し
て、合成される周波数の比率を調整することにより、処
理室内に高周波グロー放電により発生する反応ガスプラ
ズマ中の反応性イオンの組成比を変えることができるの
で、たとえばプラズマエッチング処理を施す場合に被処
理体の種類に応じて所望の選択比を得ることが可能とな
り、簡単な装置構成であっても、加工精度を飛躍的に向
上させることができる。
【００３１】また請求項２に記載のプラズマ処理装置に
よれば、少なくとも２つの周波数を合成した後、２つの
信号に分配し、各信号を位相制御して、一定の位相差の
高周波電圧を上部および下部電極に印加することができ
るので、プラズマ中の反応性イオンの組成比を最適に調
整することが可能であるとともに、たとえば１８０゜位
相をずらした高周波電圧を上部および下部電極に印加す
ることにより、プラズマの安定範囲を拡大することが可
能である。また一旦合成してから分配した２つの信号を
用いるので、フィルタを回路を介挿せずとも、高周波の
干渉や歪みが生じにくく、装置構成を簡単にすることが
できる。しかも、上部および下部電極の双方に高周波電
圧を印加するので、電界をを両電極間に集中させること
ができるので、処理室の側壁に衝突するプラズマ流に起
因するパーティクルの影響を減少させることが可能であ
る。
よれば、少なくとも２つの周波数を合成した後、２つの
信号に分配し、各信号を位相制御して、一定の位相差の
高周波電圧を上部および下部電極に印加することができ
るので、プラズマ中の反応性イオンの組成比を最適に調
整することが可能であるとともに、たとえば１８０゜位
相をずらした高周波電圧を上部および下部電極に印加す
ることにより、プラズマの安定範囲を拡大することが可
能である。また一旦合成してから分配した２つの信号を
用いるので、フィルタを回路を介挿せずとも、高周波の
干渉や歪みが生じにくく、装置構成を簡単にすることが
できる。しかも、上部および下部電極の双方に高周波電
圧を印加するので、電界をを両電極間に集中させること
ができるので、処理室の側壁に衝突するプラズマ流に起
因するパーティクルの影響を減少させることが可能であ
る。
【図１】本発明の第１実施例に基づいて構成されたプラ
ズマエッチング装置の概略的な断面図である。
ズマエッチング装置の概略的な断面図である。
【図２】本発明の第２実施例に基づいて構成されたプラ
ズマエッチング装置の概略的な断面図である。
ズマエッチング装置の概略的な断面図である。
【図３】本発明に基づいて合成された高周波電圧の波形
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図４】本発明の第２実施例に基づいて分周された２つ
の高周波電圧を位相差を示す説明図である。
の高周波電圧を位相差を示す説明図である。
【図５】従来のプラズマ装置の電界分布を示す説明図で
ある。
ある。
【図６】本発明の第２の実施例の電界分布を示す説明図
である。
である。
【図７】従来の平行平板型プラズマエッチング装置の概
略を示す説明図である。
略を示す説明図である。
【図８】従来の他の平行平板型プラズマエッチング装置
の概略を示す説明図である。
の概略を示す説明図である。
１ プラズマエッチング装置 ２ 処理室 ７ サセプタ（下部電極） １８ 上部電極 ２１ 第１の高周波電源 ２２ 第２の高周波電源 ２３ 混合器 ２４ 増幅器 ２５ 混合器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２３Ｆ 4/00 Ａ 8417−4Ｋ Ｈ０１Ｌ 21/203 Ｓ 8122−4Ｍ 21/205
Claims (2)
- 【請求項１】 処理室内に配置され被処理体が載置され
る下部電極と、前記処理室内において前記下部電極に対
向する位置に配置される上部電極とを備えたプラズマ処
理装置において、 前記上部電極または前記下部電極のいずれか一方に対し
て、少なくとも２つの高周波電源より発生される少なく
とも２つの異なる周波数の高周波電圧を合成するための
合成手段とその合成手段により合成された合成高周波電
圧を増幅するための増幅手段とを介して高周波電圧を印
加することが可能であり、前記上部電極または前記下部
電極のいずれか他方は接地されていることを特徴とす
る、プラズマ処理装置。 - 【請求項２】 処理室内に配置され被処理体が載置され
る下部電極と、前記処理室内において前記下部電極に対
向する位置に配置される上部電極とを備えたプラズマ処
理装置において、 少なくとも２つの高周波電源より発生される少なくとも
２つの異なる周波数の高周波電圧を合成するための合成
手段と、その合成手段により合成された合成周波数電圧
を２つに分配するための分配手段と、その分配手段によ
り分配された各々の高周波電圧の位相を制御するための
位相制御手段と、その位相制御手段により位相制御され
た第１の高周波電圧を第１の増幅手段により増幅して前
記上部電極に印加するための第１の回路手段と、前記位
相制御手段により位相制御された第２の高周波電圧を第
２の増幅手段により増幅して前記下部電極に印加するた
めの第２の回路手段とを備えたことを特徴とする、プラ
ズマ処理装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30127093A JPH07130719A (ja) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | プラズマ処理装置 |
| KR1019940028969A KR100302167B1 (ko) | 1993-11-05 | 1994-11-05 | 플라즈마처리장치및플라즈마처리방법 |
| TW083110383A TW269048B (ja) | 1993-11-05 | 1994-11-09 | |
| US08/533,383 US5698062A (en) | 1993-11-05 | 1995-09-25 | Plasma treatment apparatus and method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30127093A JPH07130719A (ja) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | プラズマ処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07130719A true JPH07130719A (ja) | 1995-05-19 |
Family
ID=17894800
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30127093A Withdrawn JPH07130719A (ja) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07130719A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1215710A2 (en) * | 2000-12-12 | 2002-06-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for vacuum processing, semiconductor device manufacturing method and semiconductor device |
| US6849123B2 (en) | 2001-07-18 | 2005-02-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Plasma processing method and method for manufacturing semiconductor device |
| KR100808862B1 (ko) * | 2006-07-24 | 2008-03-03 | 삼성전자주식회사 | 기판처리장치 |
| JP2019504356A (ja) * | 2016-01-21 | 2019-02-14 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | Ｅｕｖ容器及びｅｕｖコレクタのターゲット材料デブリクリーニングのためのシステム、方法、及び装置 |
-
1993
- 1993-11-05 JP JP30127093A patent/JPH07130719A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1215710A2 (en) * | 2000-12-12 | 2002-06-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for vacuum processing, semiconductor device manufacturing method and semiconductor device |
| EP1215710A3 (en) * | 2000-12-12 | 2014-10-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for vacuum processing, semiconductor device manufacturing method and semiconductor device |
| US6849123B2 (en) | 2001-07-18 | 2005-02-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Plasma processing method and method for manufacturing semiconductor device |
| KR100808862B1 (ko) * | 2006-07-24 | 2008-03-03 | 삼성전자주식회사 | 기판처리장치 |
| JP2019504356A (ja) * | 2016-01-21 | 2019-02-14 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | Ｅｕｖ容器及びｅｕｖコレクタのターゲット材料デブリクリーニングのためのシステム、方法、及び装置 |
| US11013096B2 (en) | 2016-01-21 | 2021-05-18 | ASML Nettherlands B.V. | System, method and apparatus for target material debris cleaning of EUV vessel and EUV collector |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010130 |