JPH07302786A - Apparatus for plasma treatment - Google Patents
Apparatus for plasma treatmentInfo
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- JPH07302786A JPH07302786A JP11358794A JP11358794A JPH07302786A JP H07302786 A JPH07302786 A JP H07302786A JP 11358794 A JP11358794 A JP 11358794A JP 11358794 A JP11358794 A JP 11358794A JP H07302786 A JPH07302786 A JP H07302786A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマ処理装置に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma processing apparatus.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来から例えば半導体製造プロセスにお
いては、半導体ウエハ（以下、「ウエハ」という）など
の表面処理を行うために、処理室内に処理ガスを導入し
てこれをプラズマ化させ、処理室内のウエハに対して、
前記プラズマ雰囲気の下で所定の処理、例えばエッチン
グやスパッタリングなどを施すプラズマ処理が行われて
いるが、かかるプラズマ処理を実施するためのプラズマ
処理装置は、これまで多種多様なものが既に提案されて
いる。2. Description of the Related Art Conventionally, for example, in a semiconductor manufacturing process, in order to perform a surface treatment of a semiconductor wafer (hereinafter, referred to as a "wafer"), a treatment gas is introduced into a treatment chamber to turn it into plasma, Wafer of
A predetermined process under the plasma atmosphere, for example, a plasma process of performing etching or sputtering is performed, but various types of plasma processing apparatuses have already been proposed for performing the plasma process. There is.
【０００３】その中でも処理室内に第１の電極と第２の
電極とを対向して設けた、いわゆる平行平板型プラズマ
処理装置は、均一性に優れ、大口径の被処理体の処理が
可能であり、従来から多く使用されている。そして一般
的に上下に対向して配置されている第１の電極と第２の
電極の間にプラズマを発生させるため、これら２つの電
極に、位相が１８０゜異なった高周波電力を各々印加す
る方式は、対向電極間エリアに放電が集中する長所があ
り、またその場合、処理室を形成する処理容器から高周
波電源を物理的に切り離し、トランスを介して高周波電
源を電極に印加させるいわゆるパワースプリット形式の
処理装置も提案されている。Among them, a so-called parallel plate type plasma processing apparatus in which a first electrode and a second electrode are provided so as to face each other in a processing chamber is excellent in uniformity and can process an object having a large diameter. Yes, it has been widely used. In order to generate plasma between the first electrode and the second electrode, which are generally opposed to each other in the vertical direction, high-frequency power having a phase difference of 180 ° is applied to these two electrodes. Has the advantage that the discharge is concentrated in the area between the opposing electrodes, and in that case, the high-frequency power supply is physically separated from the processing chamber forming the processing chamber, and the high-frequency power supply is applied to the electrodes via a transformer. The processing device of is also proposed.
【０００４】ところで今日では、半導体デバイスの高集
積化がさらに進み、その製造プロセスにおけるプラズマ
処理についても、より微細な加工が要求されているが、
そのような微細加工を実現するためには、より低圧の処
理室内で、かつより高いプラズマ密度を確保してより選
択性の高い処理を行うことが必要である。By the way, today, as the integration of semiconductor devices is further advanced, and more detailed processing is required for plasma processing in the manufacturing process thereof,
In order to realize such fine processing, it is necessary to secure a higher plasma density in a treatment chamber at a lower pressure and perform a treatment with higher selectivity.
【０００５】ところが前記従来のパワースプリット形式
を有するプラズマ処理装置において採用されている高周
波は、一般的に３８０ｋＨｚであるため、そのまま出力
を上げると、高周波電圧も同時に高くなりイオンエネル
ギーが必要以上に強くなって被処理体のダメージの原因
となる。また前記従来のパワースプリット形式の装置に
おいては、処理室内が２５０ｍＴｏｒｒ程度であり、こ
れより真空度を上げると（より減圧雰囲気にすると）、
プラズマが安定せずその密度も高くできないという問題
があった。However, since the high frequency used in the plasma processing apparatus having the conventional power split type is generally 380 kHz, if the output is increased as it is, the high frequency voltage is also increased and the ion energy is stronger than necessary. This causes damage to the object to be processed. Further, in the above conventional power split type apparatus, the inside of the processing chamber is about 250 mTorr, and if the degree of vacuum is raised (more reduced pressure atmosphere),
There is a problem that the plasma is not stable and its density cannot be increased.
【０００６】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、パワースプリット形式を有するプラズマ処理装置
において、より減圧雰囲気の下で高密度のプラズマ処理
を可能にすると共に、イオンエネルギーの制御も可能と
したプラズマ処理装置を提供して、前記した問題の解決
を図ることを目的とするものである。The present invention has been made in view of the above points, and in a plasma processing apparatus having a power split type, it is possible to perform high-density plasma processing under a reduced pressure atmosphere and control ion energy. It is an object of the present invention to provide a plasma processing apparatus described above and solve the above problems.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１によれば、第１の電極と第２の電極とを処
理室内において対向して有し、高周波電源からの高周波
電力がトランスを介して前記第１の電極と第２の電極と
に夫々印加される如く構成されたプラズマ処理装置にお
いて、前記第１の電極を接地させると共に、前記第２の
電極に対し、前記高周波電力の周波数ｆ0よりも高い周
波数ｆ1の高周波電力を印加する如く構成し、さらに前
記トランスと第１の電極と第２の電極との間の各印加経
路に、前記高周波ｆ1を遮断する遮断装置、例えばロー
パス・フィルタ、ブロッキングコンデンサなどを用いた
適宜の遮断回路を夫々介在させたことを特徴とする、プ
ラズマ処理装置が提供される。なおここでいうところの
周波数ｆ0と周波数ｆ1は、周波数ｆ0がプラズマ中のイ
オン、ラジカルなどの活性種が追随できる程度の周波
数、例えば２ＭＨｚ以下の周波数をいい、周波数ｆ
1は、活性種が追随できない程度の高い周波数、例えば
３ＭＨｚ以上の周波数、例えば１３．５６ＭＨｚ、２
７．１２ＭＨｚ、４０．６８ＭＨｚが好ましい。According to a first aspect of the present invention, there is provided a first electrode and a second electrode facing each other in a processing chamber, and a high frequency power from a high frequency power source is provided. In a plasma processing apparatus configured to be applied to each of the first electrode and the second electrode via a transformer, the first electrode is grounded, and the high frequency power is applied to the second electrode. Is configured to apply a high frequency power having a frequency f 1 higher than the frequency f 0 , and further cuts off the high frequency f 1 in each application path between the transformer and the first electrode and the second electrode. There is provided a plasma processing apparatus, characterized in that an appropriate interruption circuit using an apparatus, for example, a low-pass filter, a blocking capacitor, etc., is interposed. Incidentally frequency f 0 and the frequency f 1 as referred to herein refers ions in the frequency f 0 is plasma, the degree of frequency of the active species can follow such radicals, for example 2MHz frequencies below the frequency f
1 is a high frequency that the active species cannot follow, for example, a frequency of 3 MHz or higher, for example, 13.56 MHz, 2
7.12 MHz and 40.68 MHz are preferable.
【０００８】また請求項２によれば、第１の電極と第２
の電極とを処理室内において対向して有し、高周波電源
からの高周波電力がトランスを介して前記第１の電極と
第２の電極とに夫々印加される如く構成されたプラズマ
処理装置において、前記高周波電力の周波数ｆ0よりも
高い周波数ｆ2の高周波電力を、他のトランスを介して
前記第１の電極と第２の電極とに夫々印加する如く構成
したことを特徴とする、プラズマ処理装置が提供され
る。なお周波数ｆ0と周波数ｆ2は、周波数ｆ0がプラズ
マ中のイオン、ラジカルなどの活性種が追随できる程度
の周波数、例えば数百ｋＨｚ以下の周波数であり、周波
数ｆ2は、既述の活性種が追随できない程度の高い周波
数、例えば数ＭＨｚ以上の周波数をいう。According to claim 2, the first electrode and the second electrode
In the processing chamber, the high frequency power from the high frequency power source is applied to the first electrode and the second electrode via a transformer, respectively. A plasma processing apparatus, characterized in that high-frequency power having a frequency f 2 higher than the frequency f 0 of the high-frequency power is applied to the first electrode and the second electrode via another transformer, respectively. Will be provided. Incidentally frequency f 0 and the frequency f 2, the ion frequency f 0 is the plasma, to the extent that active species such as radicals can follow frequencies are frequencies below example, several hundred kHz, the frequency f 2 is above the active It means a high frequency such that the species cannot follow it, for example, a frequency of several MHz or more.
【０００９】[0009]
【作用】請求項１によれば、例えば３８０ｋＨｚの高周
波を第１の電極、第２の電極の双方に位相を１８０゜ず
らせて印加させ、また第１の電極（例えば下部電極）を
接地して、第２の電極（例えば上部電極）に対して、１
３．５６ＭＨｚなど、イオンが追従できない程度の高周
波を印加すると、この１３．５６ＭＨの高周波によって
対向電極間に高密度の安定したプラズマが発生する。ま
た同時に対向電極夫々には、３８０ｋＨｚの高周波が印
加されているので、プラズマ中のイオン、ラジカルなど
の活性種を制御してこれを各電極側に引き寄せることが
可能であり、選択性の高いプラズマ処理を実現すること
ができる。即ち、高いプラズマ密度を実現させる前記１
３．５６ＭＨの高周波電源のパワーを上げても、イオン
が追従しないので、被処理体がダメージを受けることは
なく、他方これとは別にイオンが追従できる程度、例え
ば前記３８０ｋＨｚの高周波によって、イオンエネルギ
ーを制御して選択性の高いプラズマ処理を実現すること
ができる。According to the first aspect, a high frequency wave of, for example, 380 kHz is applied to both the first electrode and the second electrode with a phase shift of 180 °, and the first electrode (for example, the lower electrode) is grounded. , For the second electrode (eg the upper electrode), 1
When a high frequency such as 3.56 MHz that ions cannot follow is applied, a high density stable plasma is generated between the opposing electrodes due to the high frequency of 13.56 MH. At the same time, since a high frequency of 380 kHz is applied to each of the counter electrodes, it is possible to control the active species such as ions and radicals in the plasma to attract them to each electrode side, and the plasma with high selectivity can be obtained. Processing can be realized. That is, the above 1 which realizes a high plasma density
Even if the power of the high frequency power supply of 3.56 MH is increased, the ions do not follow, so that the object to be processed is not damaged, and on the other hand, the ions can follow separately, for example, by the high frequency of 380 kHz, the ion energy Can be controlled to realize highly selective plasma treatment.
【００１０】なおトランスと、第１の電極と第２の電極
との間の低い方の周波数、例えば前記３８０ｋＨｚ各印
加経路には、前記高い方の高周波である例えば１３．５
６ＭＨｚの高周波を遮断する遮断装置が介在しているの
で、当該１３．５６ＭＨｚの高周波が電極を経由して、
例えば前記３８０ｋＨｚの高周波電源に流入ことはな
く、当該３８０ｋＨｚの高周波に干渉して悪影響を与え
ることはない。The lower frequency between the transformer and the first electrode and the second electrode, for example, 380 kHz is applied to each application path, and the higher frequency is, for example, 13.5.
Since there is a blocking device for blocking the high frequency of 6 MHz, the high frequency of 13.56 MHz passes through the electrodes,
For example, it does not flow into the high frequency power source of 380 kHz and does not interfere with the high frequency of 380 kHz and exert a bad influence.
【００１１】また請求項２によれば、第１の電極と第２
の電極との夫々に対し、パワースプリット形式をもっ
た、高周波電源から高低の２つの周数の高周波電力が印
加されるようになっている。従って、数ＭＨｚの高周波
の高周波電力（例えば、３ＭＨｚの高周波電力）によっ
て、第１の電極と第２の電極間に高密度のプラズマを発
生させると同時に、例えば３８０ｋＨｚ程度の低い周波
数の高周波によって該プラズマ中のイオンをコントロー
ルして被処理体にダメージを与えることなく、選択性の
高いプラズマ処理を実現することが可能である。しかも
高低２つの高周波は、夫々第１の電極と第２の電極とに
印加されているので、狭いエリアでプラズマを発生させ
ると同時に、当該エリア内のイオン、ラジカルなどの活
性種を効率よく加速させることができる。また高低２つ
の高周波は、トランスを介して印加される構成であるか
ら、高低２つの高周波を発生させる高周波電源は、相互
に干渉することはない。According to claim 2, the first electrode and the second electrode
A high frequency power having a power split type and high frequency power of two frequencies, high and low, are applied to each of the electrodes. Therefore, a high-density plasma is generated between the first electrode and the second electrode by a high-frequency power of a high frequency of several MHz (for example, a high-frequency power of 3 MHz), and at the same time, a high frequency of a low frequency of about 380 kHz is applied. It is possible to realize highly selective plasma processing without controlling the ions in the plasma and damaging the object to be processed. Moreover, since two high and low high frequencies are applied to the first electrode and the second electrode, respectively, plasma is generated in a narrow area and at the same time, active species such as ions and radicals in the area are efficiently accelerated. Can be made. Further, since the high and low high frequencies are applied via the transformer, the high frequency power sources for generating the high and low high frequencies do not interfere with each other.
【００１２】[0012]
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づき説
明すると、図１は第１の実施例にかかるエッチング処理
装置１の断面を模式的に示しており、このエッチング処
理装置１は、電極板が上下平行に対向した所謂平行平板
型エッチング装置として構成されている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 schematically shows a cross section of an etching processing apparatus 1 according to the first embodiment. It is configured as a so-called parallel plate type etching apparatus in which the electrode plates face each other in parallel in the vertical direction.
【００１３】このエッチング処理装置１は、例えば表面
が酸化アルマイト処理されたアルミニウムなどからなる
円筒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は接地されている。前記処理容器２内に形成さ
れる処理室内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、例えば半導体ウエハ（以下、「ウエ
ハ」という）Ｗを載置するための略円柱状のサセプタ支
持台４が収容され、さらにこのサセプタ支持台４の上部
には、下部電極を構成するサセプタ５が設けられてお
り、このサセプタ５は、ブロッキングコンデンサ６を介
して接地されている。The etching processing apparatus 1 has a processing container 2 formed into a cylindrical shape made of, for example, aluminum whose surface is anodized, and the processing container 2 is grounded. At the bottom of the processing chamber formed in the processing container 2, a substantially cylindrical column for mounting an object to be processed, for example, a semiconductor wafer (hereinafter referred to as “wafer”) W via an insulating plate 3 made of ceramic or the like. The susceptor support 4 is housed, and a susceptor 5 that constitutes a lower electrode is provided on the upper part of the susceptor support 4. The susceptor 5 is grounded via a blocking capacitor 6.
【００１４】前記サセプタ支持台４の内部には、冷媒室
７が設けられており、この冷媒室７には例えば液体窒素
などの温度調節用の冷媒が冷媒導入管８を介して導入可
能であり、導入された冷媒はこの冷媒室７内を循環し、
その間生ずる冷熱は冷媒室７から前記サセプタ５を介し
て前記ウエハＷに対して伝熱され、このウエハ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
冷媒として、例えば前記したような液体窒素を用いた場
合、その核沸騰により生じた窒素ガスは冷媒排出管９よ
り処理室２外へと排出されるようになっている。A coolant chamber 7 is provided inside the susceptor support 4, and a coolant for temperature control such as liquid nitrogen can be introduced into the coolant chamber 7 through a coolant introduction pipe 8. The introduced refrigerant circulates in the refrigerant chamber 7,
Cold heat generated during that time is transferred from the coolant chamber 7 to the wafer W through the susceptor 5, and the processing surface of the wafer W can be cooled to a desired temperature. When liquid nitrogen as described above is used as the refrigerant, the nitrogen gas generated by the nucleate boiling of the liquid nitrogen is discharged to the outside of the processing chamber 2 through the refrigerant discharge pipe 9.
【００１５】前記サセプタ５は、その上面中央部が凸状
の円板状に成形され、その上にウエハＷと略同形の静電
チャック１１が設けられている。この静電チャック１１
は、２枚の高分子ポリイミド・フィルムによって導電層
１２が挟持された構成を有しており、この導電層１２に
対して、処理容器２外部に設置されている直流高圧電源
１３から、例えば１．５ｋＶの直流高電圧を印加するこ
とによって、この静電チャック１１上面に載置されたウ
エハＷは、クーロン力よってその位置で吸着保持される
ようになっている。そして前記絶縁板３、サセプタ支持
台４、サセプタ５、さらには前記静電チャック１１に
は、被処理体であるウエハＷの裏面に、伝熱媒体、例え
ばＨｅガスなどを供給するためのガス通路１４が形成さ
れており、このウエハＷは所定の温度に維持されるよう
になっている。The central portion of the upper surface of the susceptor 5 is formed into a convex disk shape, and an electrostatic chuck 11 having substantially the same shape as the wafer W is provided thereon. This electrostatic chuck 11
Has a structure in which the conductive layer 12 is sandwiched between two polymer polyimide films, and the conductive layer 12 is supplied from the DC high-voltage power supply 13 installed outside the processing container 2 to, for example, 1 By applying a DC high voltage of 0.5 kV, the wafer W placed on the upper surface of the electrostatic chuck 11 is attracted and held at that position by the Coulomb force. Then, the insulating plate 3, the susceptor support 4, the susceptor 5, and further the electrostatic chuck 11 are provided with gas passages for supplying a heat transfer medium, for example, He gas, to the back surface of the wafer W which is the object to be processed. 14 is formed, and the wafer W is kept at a predetermined temperature.
【００１６】前記サセプタ５の上端周縁部には、静電チ
ャック１１上に載置されたウエハＷを囲むように、環状
のフォーカスリング１５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、プラズマよって発生した反応性イオン、
ラジカルなどの活性種を、その内側に位置するウエハＷ
にだけ効果的に入射せしめるように構成されている。An annular focus ring 15 is arranged around the upper end of the susceptor 5 so as to surround the wafer W placed on the electrostatic chuck 11. The focus ring 15 is made of an insulating material that does not attract reactive ions, and the reactive ions generated by the plasma,
Wafer W in which active species such as radicals are located
It is configured so that it can be effectively incident only on.
【００１７】前記サセプタ５の上方には、このサセプタ
５と平行に対向して、これより約１５〜２０ｍｍ程度離
間させた位置に、上部電極２１が、絶縁材２２を介し
て、処理容器２の上部に支持されている。この上部電極
２１は、前記サセプタ５との対向面に、多数の吐出孔２
３を有する、例えばＳｉＣ又はアモルファスカーボンか
らなる電極板２４と、この電極板２４を支持する導電性
材質、例えば表面が酸化アルマイト処理されたアルミニ
ウムからなる、電極支持体２５とによって構成されてい
る。Above the susceptor 5, the upper electrode 21 is opposed to the susceptor 5 in parallel with the susceptor 5 at a position spaced apart from the susceptor 5 by about 15 to 20 mm, and an insulating material 22 is interposed between the upper electrode 21 and the processing container 2. It is supported at the top. The upper electrode 21 has a large number of ejection holes 2 on the surface facing the susceptor 5.
3, an electrode plate 24 made of, for example, SiC or amorphous carbon, and an electrode support 25 made of a conductive material that supports the electrode plate 24, for example, aluminum whose surface is anodized.
【００１８】前記上部電極２１における電極支持体２５
の中央にはガス導入口２６が設けられ、さらにこのガス
導入口２６には、ガス供給管２７が接続されており、さ
らにこのガス供給管２７には、バルブ２８、並びにマス
フローコントローラ２９を介して、処理ガス供給源３０
が接続されている。本実施例では、処理ガス供給源３０
から、エッチングガスとしてＣＦ4ガスが供給されるよ
うに設定されている。Electrode support 25 in the upper electrode 21
A gas introduction port 26 is provided in the center of the gas supply port 26, and a gas supply pipe 27 is connected to the gas introduction port 26. The gas supply pipe 27 is connected via a valve 28 and a mass flow controller 29. , Process gas supply source 30
Are connected. In this embodiment, the processing gas supply source 30
Therefore, CF 4 gas is set to be supplied as an etching gas.
【００１９】前記処理容器２の下部には排気管３１が接
続されており、この処理容器２とゲートバルブ３２を介
して隣接しているロードロック室３３の排気管３４共
々、ターボ分子ポンプなどの真空引き手段３５に通じて
おり、所定の減圧雰囲気、例えば１０ｍＴｏｒｒにまで
真空引きできるように構成されている。そして前記ロー
ドロック室３３内に設けられた搬送アームなどの搬送手
段３６によって、被処理体であるウエハＷは、前記処理
容器２とこのロードロック室３３との間で搬送されるよ
うに構成されている。An exhaust pipe 31 is connected to the lower portion of the processing container 2, and an exhaust pipe 34 of a load lock chamber 33 adjacent to the processing container 2 via a gate valve 32, a turbo molecular pump, and the like. It communicates with the vacuuming means 35, and is configured to be able to vacuum up to a predetermined reduced pressure atmosphere, for example, 10 mTorr. The wafer W, which is an object to be processed, is transferred between the processing container 2 and the load lock chamber 33 by the transfer means 36 such as a transfer arm provided in the load lock chamber 33. ing.
【００２０】また前記エッチング処理装置１の処理容器
２内にプラズマを発生させるための高周波電力の印加構
成は次のようになっている。即ち、低い方の周波数の高
周波、例えば３８０ｋＨｚの高周波を発振させる高周波
電源４１は、トランス４２の一次側に設置されており、
さらにこのトランス４２の二次側には、一端が接地され
るコントローラ４３の他端部が設けられている。そして
このトランス４２の二次側は、夫々ローパスフィルタ４
４、４５を介してサセプタ５と上部電極２１に夫々接続
されている。従って、前記コントローラ４３の作用によ
って、高周波電源４１のパワーは、例えば１０００ｗの
出力のうちサセプタ５へは４００ｗ、上部電極２１には
６００ｗというように、任意の比率で分配させることが
可能になっている。またサセプタ５と上部電極２１に
は、相互に位相が１８０゜異なった高周波電力が印加さ
れるように構成されている。The application structure of high frequency power for generating plasma in the processing container 2 of the etching processing apparatus 1 is as follows. That is, the high frequency power source 41 that oscillates a high frequency wave having a lower frequency, for example, a high frequency wave of 380 kHz is installed on the primary side of the transformer 42.
Further, on the secondary side of the transformer 42, the other end of the controller 43 whose one end is grounded is provided. The secondary side of the transformer 42 is connected to the low-pass filter 4 respectively.
They are connected to the susceptor 5 and the upper electrode 21 via 4 and 45, respectively. Therefore, by the action of the controller 43, the power of the high frequency power source 41 can be distributed at an arbitrary ratio, for example, of the output of 1000 w, 400 w to the susceptor 5 and 600 w to the upper electrode 21. There is. Further, the susceptor 5 and the upper electrode 21 are configured to be applied with high-frequency power having a phase difference of 180 °.
【００２１】他方高い方の周波数、例えば１３．５６Ｍ
Ｈｚの高周波電力を発生させる高周波電源５１からの高
周波電力は、整合器としてのコンデンサ５２を介して、
上部電極２１へと印加されるように構成されている。On the other hand, the higher frequency, for example 13.56M
The high frequency power from the high frequency power supply 51 that generates the high frequency power of Hz is passed through the capacitor 52 as a matching device,
It is configured to be applied to the upper electrode 21.
【００２２】第１の実施例にかかるエッチング処理装置
１は以上のように構成されており、例えば、このエッチ
ング処理装置１を用いて、シリコン基板を有するウエハ
Ｗ上のシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）のエッチングを実施
する場合について説明すると、まず被処理体であるウエ
ハＷは、ゲートバルブ３２が開放された後、搬送手段３
６によってロードロック室３３から処理容器２内へと搬
入され、静電チャック１１上に載置される。そして高圧
直流電源１３の印加によって前記ウエハＷは、この静電
チャック１１上に吸着保持される。一方搬送手段３６
は、ロードロック室３３内へ後退したのち、処理容器２
内は前出真空引き手段３５によって、所定の真空度にま
で真空引きされていく。The etching processing apparatus 1 according to the first embodiment is configured as described above. For example, the etching processing apparatus 1 is used to form a silicon oxide film (SiO 2 ) on a wafer W having a silicon substrate. In the case where the etching is performed, the wafer W, which is an object to be processed, first has the gate valve 32 opened, and then the transfer means 3 is used.
6 is loaded into the processing container 2 from the load lock chamber 33 and placed on the electrostatic chuck 11. Then, the wafer W is attracted and held on the electrostatic chuck 11 by the application of the high-voltage DC power supply 13. Meanwhile, the transport means 36
Is retracted into the load lock chamber 33, and then the processing container 2
The inside is evacuated to a predetermined degree of vacuum by the evacuation means 35.
【００２３】他方バルブ２８が開放されて、マスフロー
コントローラ２９によってその流量が調整されつつ、処
理ガス供給源３０からＣＦ4ガスが処理ガス供給管２
７、ガスガス導入口２６を通じて上部電極２１の中空部
へと導入され、さらに電極板２４の吐出孔２３を通じ
て、図１中の矢印に示される如く、前記ウエハＷに対し
て均一に吐出される。On the other hand, the valve 28 is opened, and the flow rate thereof is adjusted by the mass flow controller 29, and the CF 4 gas is supplied from the processing gas supply source 30 to the processing gas supply pipe 2.
7. The gas W is introduced into the hollow portion of the upper electrode 21 through the gas introduction port 26, and is further uniformly discharged onto the wafer W through the discharge holes 23 of the electrode plate 24, as shown by the arrow in FIG.
【００２４】そして処理容器２内の圧力が、例えば１０
ｍＴｏｒｒに設定、維持された後、高周波電源５１か
ら、１３．５６ＭＨｚの高周波電力が、上部電極２１に
印加され、サセプタ５との間で前記ＣＦ4ガスをプラズ
マ化させ、ガス分子を解離させる。他方高周波電源４１
からは、３８０ｋＨｚの高周波電力が、トランス４２を
介してサセプタ４と上部電極２１とに、夫々位相が１８
０゜異なった高周波電力が印加され、前記プラズマ化し
たガス分子中の、イオンやラジカル、例えばフッ素ラジ
カルなどを、サセプタ５側へと積極的に引き寄せ、これ
によってウエハＷに対して所定のエッチング処理が施さ
れる。The pressure in the processing container 2 is, for example, 10
After being set and maintained at mTorr, a high frequency power of 13.56 MHz is applied from the high frequency power supply 51 to the upper electrode 21 to plasmatize the CF 4 gas with the susceptor 5 and dissociate the gas molecules. On the other hand, high frequency power supply 41
From the high frequency power of 380 kHz to the susceptor 4 and the upper electrode 21 via the transformer 42, the phase of which is 18
High-frequency power different by 0 ° is applied, and ions or radicals such as fluorine radicals in the gas molecules turned into plasma are positively attracted to the susceptor 5 side, whereby a predetermined etching process is performed on the wafer W. Is applied.
【００２５】この場合、プラズマ自体の発生、維持は、
より高周波の高周波電源５１からの高周波電力によって
行われるので、安定したかつ高密度のプラズマが生成さ
れており、しかも前記したように、このプラズマ中の活
性種は、それとは別にサセプタ５、上部電極２１に印加
されている３８０ｋＨｚの高周波電力によってコントロ
ールされるので、選択性の高いエッチングを施すことが
できる。しかもプラズマを発生させるための１３．５６
ＭＨｚの高周波では、イオンが追従しないので、高密度
のプラズマを得るために高周波電源５１の出力を大きく
しても、イオン衝撃によってウエハＷに対しダメージを
与えるおそれはないものである。In this case, the generation and maintenance of the plasma itself is
Since it is performed by the high frequency power from the higher frequency power source 51, stable and high density plasma is generated, and as described above, the active species in this plasma are different from the active species in the susceptor 5 and the upper electrode. Since it is controlled by the high frequency power of 380 kHz applied to 21, the highly selective etching can be performed. Moreover, 13.56 for generating plasma
Since the ions do not follow at a high frequency of MHz, even if the output of the high frequency power supply 51 is increased to obtain a high density plasma, there is no possibility of damaging the wafer W by the ion impact.
【００２６】また高周波電源４１のトランス４２の二次
側と、サセプタ５、上部電極２１との間印加経路には、
夫々ローパスフィルタ４４、４５が介在しているので、
高周波電源５１からの１３．５６ＭＨｚの高周波が印加
経路に侵入して、３８０ｋＨｚの高周波に干渉するおそ
れはなく、安定したプロセスが実現されるものである。
なおかかる機能を鑑みれば、ローパスフィルタに代え
て、適宜のブロッキングコンデンサを使用してもよい。Further, in the application path between the secondary side of the transformer 42 of the high frequency power source 41 and the susceptor 5 and the upper electrode 21,
Since the low-pass filters 44 and 45 are provided respectively,
There is no possibility that a 13.56 MHz high frequency from the high frequency power supply 51 will enter the application path and interfere with the 380 kHz high frequency, and a stable process is realized.
Considering such a function, an appropriate blocking capacitor may be used instead of the low pass filter.
【００２７】次に第２の実施例について説明すると、図
２に示したように、この第２の実施例にかかるエッチン
グ処理装置７１は、処理容器７２の基本的な構成は前記
第１の実施例における処理容器２と同一であり、図２
中、図１と同一の引用番号で付される部材、構成は、前
出第１の実施例にかかるエッチング処理装置１と同一の
部材、構成である。なお図２においては、図１に見られ
たロードロック室や真空引き手段はその図示が省略され
ている。Next, the second embodiment will be described. As shown in FIG. 2, in the etching processing apparatus 71 according to the second embodiment, the basic construction of the processing container 72 is the same as the first embodiment. The same as the processing container 2 in the example, and FIG.
Among them, the members and configurations designated by the same reference numerals as those in FIG. 1 are the same members and configurations as those of the etching processing apparatus 1 according to the first embodiment. 2, the load lock chamber and the evacuation means shown in FIG. 1 are not shown.
【００２８】そしてこのエッチング処理装置７１のサセ
プタ７３は、前記第１実施例と異なり接地されておら
ず、またこのエッチング処理装置７１においては、高周
波電力の印加構成等が前記第１実施例と異なっている。
即ち、まず低い方の周波数、例えば３８０ｋＨｚの高周
波電力を発生させる高周波電源７４は、トランス７５の
一次側と接続され、またこのトランス７５の二次側は、
夫々サセプタ７３と上部電極７６と接続されている。な
おこのトランス７５の二次側はパワーの分配を制御する
コントローラ７７が設けられている。Unlike the first embodiment, the susceptor 73 of the etching processing apparatus 71 is not grounded, and in this etching processing apparatus 71, the high-frequency power application structure is different from that of the first embodiment. ing.
That is, first, the high frequency power source 74 that generates high frequency power of a lower frequency, for example, 380 kHz is connected to the primary side of the transformer 75, and the secondary side of this transformer 75 is
Each is connected to the susceptor 73 and the upper electrode 76. A controller 77 for controlling power distribution is provided on the secondary side of the transformer 75.
【００２９】他方高い周波数、例えば３ＭＨｚの高周波
電力を発生させる高周波電源８１は、トランス８２の一
次側に接続され、またこのトランス８２の二次側は、夫
々サセプタ７３と上部電極７６と接続されている。なお
このトランス８２の二次側にも、パワーの分配を制御す
るコントローラ８３が設けられている。On the other hand, a high frequency power source 81 for generating high frequency power of high frequency, eg 3 MHz, is connected to the primary side of the transformer 82, and the secondary side of this transformer 82 is connected to the susceptor 73 and the upper electrode 76, respectively. There is. A controller 83 for controlling power distribution is also provided on the secondary side of the transformer 82.
【００３０】第２実施例にかかるエッチング処理装置７
１の特徴ある構成は以上の通りであり、エッチング処理
の際に、サセプタ７３と上部電極７６には、高周波電源
８１から夫々位相が１８０゜異なった３ＭＨｚの高周波
電力が印加されて、これらサセプタ７３と上部電極７６
との間のエリアにプラズマを発生させ、同時に高周波電
源７４からは同様に位相が１８０゜異なった３８０ｋＨ
ｚの高周波電力が印加され、当該プラズマ中の活性種が
加速されてウエハＷに入射する。従って高周波電源８１
を調整することによってプラズマ密度自体を制御できる
と共に、高周波電源７４の調整によってプラズマ中のイ
オン、ラジカルのエネルギーが制御でき、ウエハＷにダ
メージを与えることなく、選択性の高いエッチングを実
施することが可能になっている。Etching treatment apparatus 7 according to the second embodiment
The characteristic configuration of No. 1 is as described above. At the time of the etching process, high frequency power of 3 MHz having a phase difference of 180 ° from the high frequency power source 81 is applied to the susceptor 73 and the upper electrode 76. And the upper electrode 76
Plasma is generated in the area between and, and at the same time, the high-frequency power source 74 similarly causes a phase difference of 180 ° at 380 kHz.
The high frequency power of z is applied, and the active species in the plasma are accelerated and enter the wafer W. Therefore, the high frequency power source 81
By controlling the plasma density itself, and by adjusting the high-frequency power source 74, the energy of ions and radicals in the plasma can be controlled, and highly selective etching can be performed without damaging the wafer W. It is possible.
【００３１】またこの第２実施例では、そのように相対
的高低を有する２つの高周波電源８４、７４は夫々独立
したパワースプリット構成であるから、電源自体に対す
る相互干渉は発生せず、安定した処理を実施することが
できる。しかも前記２つの高周波電源８４、７４からの
高周波電力は、各々サセプタ７３と上部電極７６とに印
加される構成であるから、電流の流れを狭いエリア、即
ちサセプタ７３と上部電極７６との間の空間領域に集中
させることができ、この点からも高密度のプラズマが確
保され、しかもプラズマ中のイオンのコントロール効率
が向上しているものである。In the second embodiment, since the two high frequency power supplies 84 and 74 having such relative heights have independent power split configurations, mutual interference with the power supplies themselves does not occur and stable processing is performed. Can be carried out. Moreover, since the high frequency powers from the two high frequency power supplies 84 and 74 are applied to the susceptor 73 and the upper electrode 76, respectively, the current flow is limited to a narrow area, that is, between the susceptor 73 and the upper electrode 76. Since it can be concentrated in the space region, high density plasma can be secured from this point as well, and the control efficiency of ions in the plasma is improved.
【００３２】なお前記した各実施例は、いずれも被処理
体が半導体ウエハであって、対象とする処理がエッチン
グの場合であったが、本発明はこれに限らず、例えばＬ
ＣＤ基板を処理対象とする処理装置にも適用でき、また
処理自体もエッチングに限らず、スパッタリング、ＣＶ
Ｄ処理であってもよい。In each of the above-described embodiments, the object to be processed is a semiconductor wafer and the target process is etching. However, the present invention is not limited to this, and, for example, L
It can also be applied to a processing device for processing a CD substrate, and the processing itself is not limited to etching, but sputtering, CV
It may be D processing.
【００３３】[0033]
【発明の効果】請求項１によれば、パワースプリット形
式を採用するプラズマ処理装置において、従来より低圧
の下で高いプラズマ密度を実現することができ、被処理
体にダメージを与えることなく、選択性の高いプラズマ
密度を実現することが可能である。またより周波数の高
い高周波ｆ1が、より低い高周波ｆ0のトランス部に流
入、干渉することはなく、安定したプロセスを実現する
ことができる。According to the first aspect of the present invention, in the plasma processing apparatus adopting the power split type, it is possible to realize a high plasma density under a lower pressure than the conventional one, and to select the object without damaging the object to be processed. It is possible to realize a high plasma density. Further, the high frequency f 1 having a higher frequency does not flow into and interfere with the transformer having a lower high frequency f 0 , and a stable process can be realized.
【００３４】請求項２によれば、狭いエリア内で高密度
のプラズマを発生させることができ、被処理体にダメー
ジを与えることなく、選択性の高いプラズマ密度を実現
することが可能である。また高低２つの高周波は、トラ
ンスを介して印加される構成であるから、各高周波電源
は、相互に干渉することはない。According to the second aspect, it is possible to generate a high density plasma in a narrow area, and it is possible to realize a highly selective plasma density without damaging the object to be processed. Further, since the high and low high frequencies are applied via the transformer, the high frequency power sources do not interfere with each other.
【図１】第１の実施例にかかるエッチング処理装置の断
面説明図である。FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view of an etching processing apparatus according to a first embodiment.
【図２】第２の実施例にかかるエッチング処理装置の断
面説明図である。FIG. 2 is a cross-sectional explanatory view of an etching processing apparatus according to a second embodiment.
１ エッチング処理装置 ２ 処理容器 ５ サセプタ ６ ブロッキングコンデンサ ２１ 上部電極 ４１ 高周波電源（３８０ｋＨｚ） ４２ トランス ４４、４５ ローパス・フィルタ ５１ 高周波電源（１３．５６ＭＨｚ） ５２ コンデンサ Ｗ ウエハ 1 Etching Processing Device 2 Processing Container 5 Susceptor 6 Blocking Capacitor 21 Upper Electrode 41 High Frequency Power Supply (380 kHz) 42 Transformer 44, 45 Low Pass Filter 51 High Frequency Power Supply (13.56 MHz) 52 Capacitor W Wafer
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｈ０１Ｌ 21/205 21/31 (72)発明者 田原 一弘 山梨県韮崎市藤井町北下条2381番地の１ 東京エレクトロン山梨株式会社内 (72)発明者 内藤 幸男 山梨県韮崎市藤井町北下条2381番地の１ 東京エレクトロン山梨株式会社内 (72)発明者 永関 一也 山梨県韮崎市藤井町北下条2381番地の１ 東京エレクトロン山梨株式会社内 (72)発明者 広瀬 圭三 山梨県韮崎市藤井町北下条2381番地の１ 東京エレクトロン山梨株式会社内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Internal reference number FI Technical indication location H01L 21/205 21/31 (72) Inventor Kazuhiro Tahara At 2381 Kitashitajo, Fujii-cho, Nirasaki-shi, Yamanashi 1 Tokyo Electron Yamanashi Co., Ltd. (72) Inventor Yukio Naito 1238-1, Kitashitajo, Fujii-cho, Nirasaki-shi, Yamanashi Prefecture 1 Tokyo Electron Yamanashi Co., Ltd. (72) Inventor, Kazuya Nagaseki 2381 Kitashitajo, Fujii-cho, Nirasaki-shi, Yamanashi Prefecture No. 1 Tokyo Electron Yamanashi Co., Ltd. (72) Inventor Keizo Hirose 2381 Kitashitajo, Fujii-cho, Nirasaki City, Yamanashi No. 1 Tokyo Electron Yamanashi Co., Ltd.
Claims (2)
おいて対向して有し、高周波電源からの高周波電力がト
ランスを介して前記第１の電極と第２の電極とに夫々印
加される如く構成されたプラズマ処理装置において、 前記第１の電極を接地させると共に、 前記第２の電極に対し、前記高周波電力の周波数ｆ0よ
りも高い周波数ｆ1の高周波電力を印加する如く構成
し、 さらに前記トランスと第１の電極と第２の電極との間の
各印加経路に、前記高周波ｆ1を遮断する遮断装置を夫
々介在させたことをことを特徴とする、プラズマ処理装
置。1. A first electrode and a second electrode are opposed to each other in a processing chamber, and high frequency power from a high frequency power source is applied to the first electrode and the second electrode via a transformer, respectively. In the plasma processing apparatus configured as described above, the first electrode is grounded, and high frequency power having a frequency f 1 higher than the frequency f 0 of the high frequency power is applied to the second electrode. The plasma processing apparatus is characterized in that a blocking device for blocking the high frequency f 1 is interposed in each application path between the transformer, the first electrode, and the second electrode.
おいて対向して有し、高周波電源からの高周波電力がト
ランスを介して前記第１の電極と第２の電極とに夫々印
加される如く構成されたプラズマ処理装置において、 前記高周波電力の周波数ｆ0よりも高い周波数ｆ2の高周
波電力を、他のトランスを介して前記第１の電極と第２
の電極とに夫々印加する如く構成したことを特徴とす
る、プラズマ処理装置。2. A first electrode and a second electrode are opposed to each other in a processing chamber, and high frequency power from a high frequency power source is applied to the first electrode and the second electrode via a transformer, respectively. In the plasma processing apparatus configured as described above, high frequency power having a frequency f 2 higher than the frequency f 0 of the high frequency power is supplied to the first electrode and the second electrode via another transformer.
A plasma processing apparatus, characterized in that it is configured so as to be applied to each of the electrodes.
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