JPH07183097A - 半導体作製のための、プラズマと、プラズマ点火装置及び誘導結合装置を有するプロセス反応装置を用いたワ−クピ−スの処理方法 - Google Patents

半導体作製のための、プラズマと、プラズマ点火装置及び誘導結合装置を有するプロセス反応装置を用いたワ−クピ−スの処理方法

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JPH07183097A
JPH07183097A JP6260301A JP26030194A JPH07183097A JP H07183097 A JPH07183097 A JP H07183097A JP 6260301 A JP6260301 A JP 6260301A JP 26030194 A JP26030194 A JP 26030194A JP H07183097 A JPH07183097 A JP H07183097A
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plasma
gas
chamber
power
work piece
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JP6260301A
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Hiroji Hanawa
ハナワ ヒロジ
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    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
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    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、集積回路デバイス製造のためのプ
ラズマ発生器についのものである。 【構成】 本発生器は、望ましいプラズマを生成するの
に必要な電力を処理チャンバ内でガスに供給するため
に、分離されたプラズマ点火電極を含むものである。プ
ラズマはいったん点火されると、その後は、誘導結合に
より維持される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造に関するも
のであり、より詳しくは、ワ−クピ−スをプラズマで処
理する方法、および、プラズマ点火装置と誘導結合装
置) を有するプロセス反応装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】集積回路チップは、典型的には、シリコ
ンや他の半導体物質のウエハを、望ましい回路をウエハ
中や、ウエハ上に成型する種々のプロセスに供すること
により作製される。これらのプロセスの多くは、パタ−
ン形成コ−ティングや、ウエハからの物質(materials)
の除去、または異なった種のウエハ中への注入として、
簡単には考えてもよい。典型的には、多数の希望する回
路がそれぞれのウエハ上に与えられ、そして、ウエハは
その後個々の集積回路チップを与えるために切り溝が入
れられる。集積回路製造のために開発された多くのプロ
セス、および多くの技術は、フラットパネルディスプレ
−等を成型するなどの他の用途を見出だしている。
【０００３】上で述べたプロセスのいくつかは、一また
は二以上の半導体ウエハを処理するためにイオンのプラ
ズマの生成を必要とする。前記ウエハ上に物理気相堆積
(PVD) を行う前に、ウエハをクリ−ニングするためにウ
エハをエッチングすることは、そのような一つの処理プ
ロセスの一つである。クリ−ニング用のプラズマは典型
的には、非反応性ガス、例えばウエハに対して化学的に
不活性なガスから生成される。そのようなガスは、処理
されるウエハを有する反応装置のチャンバ内に導入さ
れ、そして、イオンやその他の粒子はプラズマから加速
されてウエハ表面を衝撃(bombard) する。ウエハは、チ
ャンバ内部で、高周波エネルギ−が、プラズマイオンを
引き付けてウエハ表面へ加速するために供給される電導
体支持体(electrically conductive support) 上に保持
される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】プラズマ処理に伴う問
題は、該処理が、反応装置チャンバ内部でプラズマを生
成するために比較的多量のエネルギ−を要するというこ
とである。さらに、プラズマは、反応装置チャンバ内の
ある場所で始まり、すべて点火されるまで、ガス中を不
均一に広がっていく傾向がある。絶え間ない集積回路形
状(integrated circuit geometry) の高密度化(dense)
の傾向は、極めて微小な形状の集積回路部品およびデバ
イスの設計という結果をもたらした。そのような小さな
部品およびデバイスは、電気的に敏感であり、また極め
て損傷を受け易い。それゆえ、例えば電力、電圧、電流
などの、ウエハが集積回路製造の間に受けるかもしれな
い電気的パラメ−タ−の特性を最小にすることは重要で
ある。
【０００５】過去において、損傷の可能性を少なくする
ために、いくつかの努力がなされたきた。例えば、ある
ＰＶＤシステム(system)においては、ウエハを低エネル
ギ−、例えば５００ワットのアルゴンプラズマによるプ
レクリ−ニング(precleaning) に供することは慣用手段
である。この目的のため、チャンバ内にある同じガスと
の誘導結合(inductive coupling)のため高周波エネルギ
ーがチャンバを取り囲むコイルに供給されプラズマを生
成する。例えば、ヨ−ロッパ特許出願９２１１０１７．
７（公開番号０ ５２０ ５１９ Ａ１）に注目される
べきであり、その主題は、ここに引用形式で導入され
る。要求される低エネルギー高周波電源は、プラズマを
維持するために必要とされるものがすべてであるが、そ
れでもチャンバ内でアルゴンやその他のガスからプラズ
マを発生させるのに相対的に大量のエネルギ−が必要で
ある。
【０００６】本発明は、ワ−クピ−ス上で形成されてい
る集積回路が処理用プラズマ(treatment plazma)の点火
(ignition)により損傷を受け得る可能性を減らすもので
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用】分離した(separ
ate)プラズマ点火電極が、望ましいプラズマを生成する
に必要なガスに電力を供給するために用意される。プラ
ズマは、いったん開始(initiate)されると、その後誘導
結合により維持され、そして望ましいプラズマ処理が起
こる。もっとも望ましくは、いちどプラズマが生成され
ると点火電極への電力供給が切られることである。プロ
セスがプラズマエッチングの場合、ウエハ表面の衝撃の
ためプラズマからのイオンを引き付けるために、電力は
支持体自体にかけられる。
【０００８】点火電極が、ウエハが支持されるべき位置
から離れた所に設置されることが望ましい。こうするこ
とは、プラズマを生成するための電極により供給されね
ばならない高電圧が、成型される集積回路を損傷し得る
という可能性を減少させ得る。点火電極がチャンバの外
側、すなわち、物理的にプラズマが生成される環境から
離されること、および、望ましいプラズマの生成に要す
る電力が容量的(capasitively)にガスと結合(couple)す
ることが好ましい。
【０００９】本発明は、容量的に維持されているプラズ
マから別個(separate)でかつ分離されたプラズマの点火
方法および、とくにこの方法を実施するために設計され
た特別の装置を含む。本発明の他の構成および有利点に
ついては、以下の発明の好ましい実施例のより詳しい説
明との関連で明らかになるか、説明されるであろう。
【００１０】
【実施例】次の相対的に詳しい説明は、特許法を満たす
ために与えられている。しかしながら、様々な変更と修
正が本発明から離れることなくなされ得るということは
本発明の技術分野における当業者によって了解されるも
のである。
【００１１】図１は、一般的に参照番号１１で参照され
ている、マルチチャンバ半導体プロセス反応装置の構成
図である。そのような反応装置は、そのうちの２つとし
て１３と１４で表されている複数の反応チャンバ同様、
１２で現されている支持フレ−ムを含む。二つのチャン
バ及び／又は他のステイション(station) 間のウエハを
移動するための移動チャンバ(transfer chamber)が１６
で示されている。
【００１２】チャンバ１３はＲＦプラズマ誘導(inducti
on) チャンバを表しており、チャンバ１４は例えば、堆
積チャンバでもよい。
【００１３】システム制御部および他の標準部品ももち
ろん含まれるが、それらを含めることは本分野において
はごく普通の技術であるから示されていない。
【００１４】図２には、チャンバ１３（標準の保護カバ
−は取り外されている）がより詳しく示されている。機
械的外観はかなり図式的であり、また電気、ガス、真空
配置も図式的に示されている。該チャンバ１３は密閉型
(hermetic)であり、プラスマに供されるウエハ１７がそ
の処理部１８に示されている。ウエハ１７は、電気的導
体の支持体１９の先端表面で支えられている。ＲＦ発生
器２１は、以下に述べられる目的のための電力を供給す
るため、２２で表されているマッチングネットワ−クを
通じて電気的に該支持体に結合している。ウエハ処理部
１８はその低い部分に環構造(annulus) ２４を有する。
高真空系２６が、従来のように、チャンバを排気のため
２７で図式的に表されているスロットルバルブを介して
該環構造２４へ連結されている。本発明の一実施におい
ては、高真空部２６はチャンバを圧力１０- 7 ト−ル(T
orr)まで減圧(pumped down) した。
【００１５】チャンバ１３は、処理部１８のほかに、上
部ド−ムのソ−ス部２３を含む。該部は一般的には、図
示されているように、おおまかには(generally)ディス
キュラ−(discular)の形をしている。チャンバが別に排
気された後で、ガスをガス供給からチャンバへ供給する
手段も含まれている。この特にエッチング用の構成にお
いては、該手段は図中で環状のマニフォ−ルド及び、ノ
ズルの構成２８として示されている。半導体ウエハ１８
に対して相対的に反応性のない、アルゴンまたはその他
のガスのソ−スが２９で表されている。該ガスは、チャ
ンバが減圧された後、チャンバに１ミリト−ル(mtorr)
の圧力を与えるため導入される。もっとも、本分野の当
業者にとっては、本発明の本質は、いかなる特別のチャ
ンバ減圧バルブ(chamber pump down valve) にも、ガス
のバック−フィル(back-fill) 圧力にも制限されないと
いうことは認識されよう。重要なことは、チャンバ内部
でプラズマの生成のため条件が用意されるということで
ある。また、本分野の当業者にとっては、プラズマは処
理用チャンバのソ−ス部に似ていない構造中で生成され
てもよいことは認識されよう。重要なことは、ウエハが
プラズマに晒される(subjected to)ということである。
【００１６】本発明にしたがうと、点火電極３１は、チ
ャンバ内で望ましいプラズマを生成するための電力を供
給するために供される。図示されているように、外電極
は、前記ガスおよびプラズマから物理的に離れるように
ド−ム２３の外側に位置されている。この物理的に離さ
れているということは、該電極はガスやプラズマにより
損傷を受けないということを保証している。電力が、プ
ラズマを発生するため高いＲＦ電圧とともに該電極に印
加される。この目的のため、ＲＦ発生器３０が、１３Ｍ
Ｈｚ，２００Ｗのシグナルを電気的ネットワ−クを通じ
て該電極に供給するため、含まれている。電気的ネット
ワ−クは共鳴によって、高電圧を作り出す。すなわち、
該発生器からのシグナルは、平行共鳴(parallel resona
tion) を生じるインダクタ−３２およびキャパシタ−３
３を通じて供給される。カップリングキャパシタ−３４
もまた該入力を適当に調節するために、含まれている。
ある設計においては、カップリングキャパシタ−３４は
５０オ−ムに等しく、インダクタ−３２は３０マイクロ
ヘンリ−、キャパシタ−３３と３４は１００ピコファラ
ッドと５０ピコファラッドにそれぞれ等しく、キャパシ
タ−３５は１５００ピコファラッドに等しかった。この
結果として、望ましい電力が該ガスと誘導的に結合する
ために、電極３１に１５ｋＶのシグナルを供給すること
になる。
【００１７】ある条件においては、分離された点火電極
が用いられる場合に、該ガスを点火するためにはより高
圧のガス、例えば８０ミリト−ル(mtorr) を供給するこ
とが必要となる。
【００１８】本発明は、始動(initiation)電圧と電流が
ウエハを損傷しないということを単に保証するだけ以上
の有利性を有する。例えば、分離された点火電極が使用
される場合には、プラズマによる処理時間がより確実に
決められ得る。すなわち、ウエハ処理に供される誘導結
合に伴う点火遅延がないのでより迅速な調整(tuning)が
達成され得る。
【００１９】電極３１は、該ガスでプラズマを生成する
ために、ウエハ１７から離れた所に位置されていること
は注目されてよい。すなわち、該電極は、ソ−ス部２３
を定義するド−ムの頂部(top) でプラズマを生成するた
めに位置されている。この離れた所に位置するというこ
とは、プラズマを点火するために必要な電流にウエハが
晒され得る可能性を減少させる。
【００２０】また、該電極は、ウエハと向かい合ってい
る(opposes) こと、すなわち該電極はウエハが支持され
ているチャンバの処理部の場所に面していることは注目
されてよい。いったんプラズマが生成されると、該プラ
ズマは誘導結合によって維持される。この目的のため
に、プラズマ中へ誘導的にエネルギ−を供給するため、
多重巻(multi-turn)アンテナコイル３６が、ソ−ス部２
３を定義するド−ム付近に位置されている。望ましく
は、維持するＲＦ電力は、電極３１がプラズマを点火し
た後のみ該コイルに印加されることである。
【００２１】ＲＦ発生器３８は、適当なＲＦシグナル
を、図示されてないマッチネットワ−ク(match networ
k) を通じてコイル３６へ供給する。プラズマへのエネ
ルギ−の効果的な誘導結合のため、３６は共鳴するよう
に調整されることが望ましい。いったん、プラズマが生
成されたなら、すなわちなだれ破壊(avalanche breakdo
wn) が開始したなら、点火電極３０への電力供給は切り
離されることが望ましい。このことは、点火電極からの
電流がウエハに達し得る可能性を減少させる。
【００２２】ＲＦ発生器２１は、効果的な処理をもたら
すため起動される(energized) 。該発生器は、ウエハ支
持体１９へ、１３ＭＨｚ、１ｋＶのＲＦシグナルを供給
する。このＲＦシグナルは、プラズマからウエハの表面
へイオンや、他の粒子を引きつける。望ましくは、該Ｒ
Ｆパワ−は、プラズマが点火された後のみにウエハ支持
体１９に供給されることである。
【００２３】詳細な説明の最初にのべたように、本発明
の応用は、上で説明した特別の実施例には制限されな
い。様々な変更、修正がなされてもよい。
【００２４】
【発明の効果】本発明により、ワ−クピ−ス上で形成さ
れている集積回路が処理用プラズマ(treatment plazma)
の点火(ignition)により損傷を受け得る可能性を減らす
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、半導体ウエハ処理のためのマルチチャ
ンバ反応装置の概要図である。
【図２】図２は、本発明の装置の好ましい実施例を図示
しているブロックダイヤグラムと概要断面図である。
【符号の説明】
１１…マルチチャンバ半導体プロセス反応装置、１２…
支持フレ−ム、１３、１４…反応チャンバ、１６…移動
チャンバ、１７…ウエハ、１８…処理部、１９…ウエハ
支持体、２１…ＲＦ発生器、２２…マッチングネットワ
−ク、２３…上部ド−ムソ−ス部、２４…環構造、２６
…高真空系、２７…スロットルバルブ、２８…環状マニ
フォ−ルド及びノズル構成、２９…ガスソ−ス、３０…
ＲＦ発生器、３１…電極、３２…インダクタ−、３３…
キャパシタ−、３４…カップリングキャパシタ−、３５
…キャパシタ−、３６…アンテナコイル、３８…ＲＦ発
生器。

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 望ましいプラズマでワ−クピ−スを処理
    する方法において、（ａ）前記所望のプラズマを生成す
    るため、ガスに電力を供給するための点火電極(ignitio
    n electrode)を用いるステップ；及び（ｂ）いったん前
    記プラズマが生成されたなら、そのようなプラズマを維
    持するために、誘導的にエネルギ−を前記プラズマと結
    合させるためのアンテナ(antenna) を位置決めするステ
    ップ。
  2. 【請求項２】 いったん前記プラズマが生成されたな
    ら、前記点火電極へ電力の供給を中止(discontinuing)
    するステップをさらに含む請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 点火電極を用いる前記ステップが、前記
    電極を前記ガスから物理的に隔てて置くこと、及び、前
    記所望のプラズマを生成するため誘導的にパワ−を前記
    ガスと結合させるため前記電極へ高周波数、高ワット(w
    attage) 数のシグナルを供給する工程を含む請求項１に
    記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記周波数が約１３ＭＨｚであり、前記
    ワット数が約１Ｋｗである請求項３に記載の方法。
  5. 【請求項５】 （ａ）前記ワ−クピ−スにプラズマを受
    けさせるために置かれた電導性支持体上に前記ワ−クピ
    −スを位置決めするステップ；及び（ｂ）前記プラズマ
    から前記ワ−クピ−スに、プラズマからの粒子を引き寄
    せるため前記支持体にパワ−を供給するステップをさら
    に含む請求項１に記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記支持体にパワ−を供給する前記ステ
    ップは、ＲＦシグナルをそれへ供給する工程を含む、請
    求項５に記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記ワ−クピ−スが処理される位置から
    離れている場所で、前記ガスにパワ−を供給するため前
    記点火電極を位置決めする(positioning) ステップをさ
    らに含む、請求項１に記載の方法。
  8. 【請求項８】 所望のプラズマでワ−クピ−スを処理す
    る方法において、 （ａ）前記ワ−クピ−スを、反応チャンバのプロセス部
    内で、前記ワ−クピ−スに前記反応チャンバのソ−ス部
    で形成されるプラズマを受けさせるために置かれた電導
    性の支持体上に位置決めするステップ； （ｂ）プラズマが生成されるガスを、前記ソ−ス部のチ
    ャンバ内へ導入するステップ； （ｃ）所望のプラズマを生成するための前記ガスに、Ｒ
    Ｆシグナルと共に電力を供給するための点火電極を用い
    るステップ；及び （ｄ）そのようなプラズマを維持するため、ＲＦエネル
    ギ−を前記プラズマに、アンテナで誘導的に結合するス
    テップ。
  9. 【請求項９】 前記ガス非活性(nonreactive) ガスであ
    る請求項８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 いったん前記プラズマが生成される
    と、前記点火電極への電力の供給を中止するステップを
    さらに含む、請求項８に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 プラズマでワ−クピ−スを処理するた
    めの処理装置において、（ａ）前記装置の反応チャンバ
    内にそのようなプラズマを維持するため、所望のプラズ
    マにエネルギ−を誘導的に結合するために配置されたア
    ンテナ；及び（ｂ）誘導結合により維持されるべき前記
    所望のプラズマを生成するため、ガスに電力を供給する
    ための点火電極を備える組み合わせ体。
  12. 【請求項１２】 前記プラズマから粒子を前記ワ−クピ
    −スに引き付けるために、電界を発生させるための電気
    エネルギ−を供給するために電導性である、前記チャン
    バ内の前記ワ−クピ−スのための支持体をさらに含む請
    求項１１に記載の処理装置の組み合わせ体。
  13. 【請求項１３】 前記プラズマが生成される場合、前記
    ガスが前記反応チャンバ内にあり、そして前記点火電極
    が、前記チャンバ内の前記支持体の位置と向き合う位置
    で、電力を前記ガスに供給するように位置決めされてい
    る、請求項１１に記載の処理装置の組み合わせ体。
  14. 【請求項１４】 前記電極が、前記電力を前記ガスに供
    給するため、ＲＦエネルギ−源により作動される(energ
    ized) のに適する、請求項１１に記載の処理装置の組み
    合わせ体。
  15. 【請求項１５】 前記ワ−クピ−スが半導体材料であ
    り、また、前記半導体材料に対し相対的に非活性である
    ガスを、所望のプラズマの生成のための当該ガスのソ−
    ス(source)から供給するための手段(means) が、前記組
    み合わせ体の一部として含まれている、請求項１１に記
    載の処理装置の組み合わせ体。
  16. 【請求項１６】 前記点火電極が、当該ガスが前記チャ
    ンバ内にある場合に、前記電力を前記ガスに誘導的に結
    合するため前記チャンバの外に位置決めされる、請求項
    １１に記載の処理装置の組み合わせ体。
  17. 【請求項１７】 前記点火電極が、前記ワ−クピ−スが
    置かれている前記チャンバ内の位置から離れた位置で、
    前記ガスに前記電力を供給するために位置決めされてい
    る、請求項１１に記載の処理装置の組み合わせ体。
  18. 【請求項１８】 前記プラズマを生成するため、そのよ
    うなガスのソ−スから前記チャンバへガスを供給するた
    めの手段をさらに含む、請求項１１に記載の処理装置の
    組み合わせ体。
  19. 【請求項１９】 前記ソ−スがアルゴン源である、請求
    項１８に記載の処理装置の組み合わせ体。
  20. 【請求項２０】 チャンバ内に位置決めされているワ−
    クピ−スにおけるプラズマ処理の方法であって、（ａ）
    ガスを前記チャンバ内に誘導(inducing)するステップ； （ｂ）前記ガスを容量的に(capacitively)点火しプラズ
    マにするために電極へ電力供給するステップ； （ｃ）前記チャンバ内へＲＦパワ−を誘導的に結合する
    ステップ；及び （ｄ）前記点火電極へ供給されている前記パワ−を減少
    させ、前記プラズマを前記ＲＦパワ−により維持し、も
    って、前記ワ−クピ−スを処理するステップを有する処
    理の方法。
  21. 【請求項２１】 前記減少させるステップが、実質上前
    記パワ−を前記電極へ供給することを止めることを含
    む、請求項２０に記載の方法。
  22. 【請求項２２】 前記電極へ供給される前記パワ−がＲ
    Ｆパワ−を含む、請求項２０に記載の方法。
  23. 【請求項２３】 前記プラズマが点火された後のみ、前
    記ＲＦパワ−が前記チャンバに誘導的に結合する、請求
    項２０に記載の方法。
  24. 【請求項２４】 前記誘導(introducing)ステップが前
    記プラズマが点火されている間は、前記ワ−クピ−スが
    前記維持されたプラズマによって処理されている時より
    は、実質的により高い圧力を前記チャンバ内で生じさせ
    る、請求項２０に記載の方法。
  25. 【請求項２５】 前記ガスに供給された前記電力が前記
    プラズマが生成された後に減少される、請求項１に記載
    の方法。
  26. 【請求項２６】 前記プラズマが生成された後のみ、有
    効(operative) 量のＲＦパワ−が前記アンテナに供給さ
    れる、請求項１に記載の方法。
JP6260301A 1993-10-25 1994-10-25 半導体作製のための、プラズマと、プラズマ点火装置及び誘導結合装置を有するプロセス反応装置を用いたワ−クピ−スの処理方法 Pending JPH07183097A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/141803 1993-10-25
US08/141,803 US5449432A (en) 1993-10-25 1993-10-25 Method of treating a workpiece with a plasma and processing reactor having plasma igniter and inductive coupler for semiconductor fabrication

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07183097A true JPH07183097A (ja) 1995-07-21

Family

ID=22497335

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6260301A Pending JPH07183097A (ja) 1993-10-25 1994-10-25 半導体作製のための、プラズマと、プラズマ点火装置及び誘導結合装置を有するプロセス反応装置を用いたワ−クピ−スの処理方法

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