JPH08162444A - プラズマ処理装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低圧条件下であってもプラズマの高密度化及
び均一化を図ることができるプラズマエッチング装置を
提供する。 【構成】 本発明装置は、処理室（２）内に配置され被
処理体が載置される下部電極（４）と、その下部電極に
対向する位置に配置される上部電極（２１）と、上部及
び下部電極にそれぞれ独立に高周波電力を印加する高周
波発振器とを備えており、下部電極を昇降自在に構成す
るとともに、被処理体を搬入搬出するための開口部を前
記処理室の下方に設け、被処理体の搬入搬出領域との被
処理体の処理領域とを分割するように構成している。

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及びそ
の制御方法に関する。

【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。

【０００３】図１３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とを備えてい
る。そして、この上部電極１０３に対して高周波発振器
１０４より整合器１０５を介してたとえば１３．５６Ｍ
Ｈｚ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１３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の制御が困難であ
り、また接地電位に保持される処理室１０１の壁面に放
電の一部が逃げるなどの問題点を抱えているため、プラ
ズマが不均一、不安定になり易く、近年要求されている
ようなハーフミクロン単位、さらにはクォータミクロン
単位の超微細加工に対応させることが難しかった。

【０００５】そこで、図１４に示すように、上部電極１
０３に対しては第１高周波発振器１０６により第１整合
器１０７を介して第１高周波電力を印加するとともに、
下部電極１０２には第２高周波発振器１０８により第２
整合器１０９を介して第２高周波電力を印加することに
より、処理室１０１内に発生するプラズマの密度を制御
し、超微細加工を実現しようとする試みがなされてい
る。

【０００６】また一方で、超微細加工の問題に対応する
ために、圧力条件を、例えば１００ｍＴｏｒｒ以下の低
圧に設定したり、あるいは処理ガスの選定により、チャ
ージアップダメージを回避しながら、高選択比及び高エ
ッチングレートの超微細加工を行う試みがなされてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１４
に示すような２つの高周波発振器１０６、１０８が接続
される構成では、２つの発振器から出力される高周波電
力同士の干渉や波形の歪みのために、プラズマ密度の制
御が困難であった。そして、干渉や歪みを除去するため
には装置構成が複雑となり問題であった。

【０００８】また圧力条件を、例えば１００ｍＴｏｒｒ
以下の低圧に設定し、超微細加工を実現しようとした場
合には、低圧雰囲気下でプラズマ粒子の平均自由行程が
伸びることにより放電空間が広がり、その結果、プラズ
マが不安定になり、またプラズマ密度の低下及びエッチ
ャントの減少によりエッチングレートが低下するという
問題があった。さらに、低圧雰囲気ではイオンエネルギ
ーが増加するため選択比が低下するという問題もあっ
た。

【０００９】また従来のプラズマ処理装置では、被処理
体を処理室に搬入搬出するための領域とプラズマ処理を
施す領域が同一であったため、搬入搬出のためのゲート
バルブなどの凹凸部によりプラズマの均一性が損なわれ
るという問題があり、特に低圧雰囲気ではその影響が顕
著であった。

【００１０】本発明は、従来のプラズマ処理装置が有す
る上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的は、２つの高周波発振器を用いた２電源方式のプ
ラズマ処理装置を用いて、特に１００ｍＴｏｒｒ以下の
低圧雰囲気下であっても、被処理体の膜質や処理条件に
柔軟に対応して、高いプラズマ密度と均一性を確保する
ことが可能であり、高エッチングレート及び高選択比で
超微細加工を実現することが可能な、新規かつ改良され
たプラズマ処理装置及びその制御方法を提供することで
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、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、前記上部電極に高
周波電力を印加する第１高周波発振器と、前記下部電極
に高周波電力を印加する第２高周波発振器とを備えたプ
ラズマ処理装置において、前記下部電極を昇降自在に構
成するとともに、被処理体を搬入搬出するための開口部
を前記処理室の下方に設け、被処理体の搬入搬出領域と
被処理体の処理領域とを分割するように構成している。

【００１２】さらに本発明は、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、前
記上部電極に高周波電力を印加する第１高周波発振器
と、前記下部電極に高周波電力を印加する第２高周波発
振器と、前記下部電極を昇降するための昇降機構とを備
えたプラズマ処理装置を制御するにあたり、被処理体の
膜質と前記上部電極と前記下部電極との間隔との関係に
関する情報を予め獲得し、処理時には前記情報に応じて
前記上部電極と前記下部電極との間隔を調整するように
構成している。

【００１３】さらにまた、本発明によれば、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、前記上部電極に高周波電力を印加する第１高
周波発振器と、前記下部電極に高周波電力を印加する第
２高周波発振器と、前記下部電極の周囲を覆うフォーカ
スリングとを備えたプラズマ処理装置において、前記フ
ォーカスリングの主表面は被処理体の処理面と略同一面
を成すとともに、被処理体の外縁部が前記フォーカスリ
ングの内縁部に載置されるように構成され、前記フォー
カスリングを着脱自在に構成し、処理に応じて最大径、
あるいは材質（例えば、絶縁性材料や導電性材料や導電
性材料に絶縁被覆を施したもの等）、あるいは厚みの異
なるフォーカスリングを挿着するように構成している。

【００１４】そして、特に本発明は、処理圧力条件が１
００ｍＴｏｒｒ以下の低圧プラズマ処理に適用されるこ
とが好ましい。

【００１５】

【作用】本発明によれば、下部電極が昇降自在に構成さ
れ、被処理体を搬入搬出するための開口部が処理室の下
方に設けられ、被処理体の搬入搬出領域と被処理体の処
理領域とが分割されているので、搬入搬出領域にある凹
凸部のプラズマに対する影響が軽減され、プラズマの安
定化を図ることが可能である。

【００１６】また、両電極に高周波電力を印加する方式
では、両電極間の間隔によりエッチング特性、特にプラ
ズマの均一性及び選択比が大きく変化する。そのため、
本発明のように予め被処理体の膜質と両電極間の間隔に
関する情報を獲得し、その情報に応じて処理時に両電極
間の間隔を調整することにより、被処理体の膜質に応じ
てプラズマの均一性を制御することが可能となり、高選
択比、高エッチングレートの処理が可能となる。

【００１７】さらに、両電極に高周波電力を印加する方
式では、処理室の壁面方向にプラズマが分散せずに、両
電力間に集中するため、フォーカスリングがプラズマの
密度及び均一性に大きく関与する。そして、本発明者ら
の知見によれば、プラズマ発生時に、フォーカスリング
はコンダクタンスとして作用し、そのコンダクタンスを
Ｃ、フォーカスリングの誘電率をε、フォーカスリング
の最大径をｓ、フォーカスリングの厚みをｄとすると、 Ｃ＝ε（ｓ／ｄ） （１） の関係が生じる。そこで、フォーカスリングの誘電率
ε、すなわち材質、フォーカスリングの最大径ｓ、及び
フォーカスリングの厚みｄをパラメータとして、各種形
状・材質のフォーカスリングを予め準備しておき、処理
に応じて最適なコンダクタンスを得ることができるもの
を選択することにより、プラズマの高密度化及び均一化
を達成できる。

【００１８】そして、上記に説明した本発明の効果は、
クォータミクロン単位の超微細加工に好適な１００ｍＴ
ｏｒｒ以下の低圧条件にあって、特に顕著に現れる。

【００１９】

【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一実施例について詳細
に説明する。

【００２０】図１に示すプラズマエッチング装置１は、
導電性材料、例えばアルミニウムなどから成る円筒ある
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内には、モータなどの昇降機構３により昇降
運動自在に構成されたウェハＷを載置するための略円筒
状の載置台（下部電極）４が収容される。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することが可能
であり、その内部には、熱媒循環手段５などの熱源手段
が内設され、被処理体の処理面を所望の温度に調整する
ことができるように構成されている。

【００２１】この熱媒循環手段５には、図示しない温調
手段により適当な温度に温調された熱媒を熱媒導入管６
を介して導入可能であり、導入された熱媒は熱媒循環手
段５内を循環し、その間に冷熱又は温熱が上記載置台４
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に温調することが可能であ
る。熱交換後の熱媒は熱媒排出管７より容器外へ排出さ
れる。なお、図示の例では、図示しない温調手段により
予め温調された熱媒を循環させる構成を示したが、この
他にも、冷却ジャケット及び加熱用ヒータを上記載置台
４に内装して上記載置台４を加熱冷却することにより、
ウェハＷの温調を行う構成を採用することも可能であ
る。

【００２２】上記載置台４は、上面中央部が凸状にされ
た円板状で、この中央上面には、被処理体を保持するた
めのチャック部として、たとえば静電チャック８が被処
理体である半導体ウェハＷと略同径大、あるいはウェハ
Ｗの径よりも若干小さい径又は若干大きい径で設けられ
ている。この静電チャック８は、ウェハＷを載置保持す
る面としてポリイミド樹脂などの高分子絶縁材料からな
る２枚のフィルム８ａ、８ｂ間に銅箔などの導電膜８ｃ
を挟持した静電チャックシートより構成されており、そ
の導電膜８ｃは、電圧供給リード９により、途中高周波
をカットするフィルタ１０、たとえばコイルを介して可
変直流電圧源１１に接続されている。したがって、その
導電膜８ｃに高電圧を印加することにより、静電チャッ
ク８の上側フィルム８ａの上面にウェハＷをクーロン力
により吸着保持し得るように構成されている。なお図示
の実施例では、被処理体を吸着保持するチャック手段と
して静電チャック８を例に挙げて説明するが、本発明は
かかる構成に限定されない。たとえば、昇降運動自在の
円環状のクランプ部材により被処理体を機械的に保持す
るメカニカル・チャック手段を使用することも可能であ
る。しかし、ウェハＷに対するダメージを軽減する観点
からは静電チャック８を適用することが好ましい。

【００２３】そして、この静電チャックシート８には、
伝熱ガス供給孔１２が同心円状に穿設されている。これ
らの伝熱ガス供給孔１２には、伝熱ガス供給管１３が接
続されており、図示しないガス源よりヘリウムなどの伝
熱ガスを、被処理体Ｗの裏面と静電チャック８のチャッ
ク面との間に形成される微小空間に供給し、上記載置台
４から被処理体Ｗへの伝熱効率を高めることが可能であ
る。

【００２４】さらに上記載置台４の周囲には、静電チャ
ック８上のウェハＷの外周を囲むように環状のフォーカ
スリング１４が配置されている。このフォーカスリング
１４は反応性イオンを引き寄せない絶縁性または導電性
の材料からなり、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ものであ
る。このフォーカスリング１４は、図２に示すように最
大径ｓで最大厚みｄを有する円環形状をしており、その
主表面１４ａは上記載置台４に載置されたウェハＷの処
理面と略同一面を成すように構成される。そして、その
フォーカスリング１４の内縁部１４ｂは凹部に構成され
ており、ウェハＷの外縁部を安定して載置し位置決めす
ることが可能である。フォーカスリング１４の材料とし
ては、例えば石英などの絶縁材、カーボンなどの導電材
から構成することが可能であり、さらにアルミニウム表
面にアルマイト処理を施した導電材に絶縁被覆を施した
ものを使用することもできる。

【００２５】本発明者らの知見によれば、図１に示すよ
うなプラズマ処理装置１は、上部電極２１及び下部電極
（載置台）４の双方に高周波電力を印加するので、従来
のＲＩＥ型プラズマ処理装置に比較して、プラズマの解
離数が増えるため、低圧条件でも高いプラズマ密度を得
ることができる。そのため、かかる２電極方式のプラズ
マ処理装置は、クォータミクロン単位の超微細加工に好
適な１００ｍＴｏｒｒ以下の低圧のプラズマ処理に適し
ている。しかしながら、２電極方式のプラズマ処理装置
では、プラズマが２電極間に集中する傾向があるため、
被処理体の周囲を囲むフォーカスリング１４の影響が、
従来の装置よりも顕著に現れる。そして、プラズマ発生
時には、フォーカスリング１４はコンダクタンスとして
作用し、そのコンダクタンスをＣ、フォーカスリング１
４の誘電率をε、フォーカスリング１４の最大径をｓ、
フォーカスリングの厚みをｄとすると、 Ｃ＝ε（ｓ／ｄ） （１） の関係が生じる。そこで、フォーカスリング１４の誘電
率ε、すなわち材質、フォーカスリング１４の最大径
ｓ、及びフォーカスリング１４の厚みｄをパラメータと
して、各種形状・材質のフォーカスリング１４を予め準
備しておき、処理に応じて選択することにより、プラズ
マの高密度化及び均一化を達成できる。

【００２６】図６（Ａ）（Ｂ）には、ポリシリコン（Ｐ
ｏｌｙ−Ｓｉ）に対するエッチングレート及び膜厚均一
性と、フォーカスリング１４の材質（アルマイト、石
英）及び外径（５ｍｍ、３５ｍｍ、９０ｍｍ）との関係
が示されている。また図７（Ａ）（Ｂ）には、酸化膜
（Ｏｘ）に対するエッチングレート及び膜圧均一性と、
フォーカスリング１４の材質（アルマイト、石英）及び
外径（５ｍｍ、３５ｍｍ、９０ｍｍ）との関係が示され
ている。同様に図８（Ａ）（Ｂ）には、フォトレジスト
（ＰＲ）に対するエッチングレート及び膜圧均一性と、
フォーカスリング１４の材質（アルマイト、石英）及び
外径（５ｍｍ、３５ｍｍ、９０ｍｍ）との関係が示され
ている。

【００２７】図示のように、処理対象（ポリシリコン、
酸化膜）に応じて、エッチングレート及び膜圧均一性は
異なる。従って、処理対象に応じて、最適なエッチング
レート及び膜厚均一性を得ることができる材質及び外径
を有するフォーカスリング１４を選択することにより、
１００ｍＴｏｒｒ以下の低圧条件であっても、高い選択
比及び高エッチングレートの処理が可能となる。

【００２８】より具体的には、処理対象であるポリシリ
コンや高融点金属などの膜質とフォーカスリング１４の
最大径、厚み、材質とが選択比及びエッチングレートに
与える影響をダミーウェハを用いて、あるいはシミュレ
ーションにより予め求めておき、処理時には、処理対象
に応じて最適な形状及び材質のフォーカスリング１４を
上記載置台４に挿着することが可能である。

【００２９】例えば、フォーカスリング１４の径に関し
ては、一般的に外径が大きいほど高いエッチングレート
が得られるのに対して、外径が小さいほどエッチングレ
ートが低くなる。従って、エッチングレート重視の処理
であれば、外径が大きいフォーカスリング１４を挿着す
れば良い。これに対して、ダメージの少ない穏やかな処
理が要求される場合には、外径の小さいフォーカスリン
グ１４を挿着すれば良い。

【００３０】同様に、フォーカスリング１４の材質に関
しては、一般的にアルマイトよりも石英の方がエッチン
グレートが高い。従って、エッチングレート重視の処理
であれば、石英製のフォーカスリング１４を挿着すれば
良い。これに対して、ダメージの少ない穏やかな処理が
要求される場合には、アルマイト製のフォーカスリング
１４を挿着すれば良い。

【００３１】さらに上記載置台４と上記処理容器２の内
壁との間には複数の孔が穿設された排気リング１５が、
上記載置台４を囲むとともに、上記フォーカスリング１
４の外縁がかかるように配置されている。この排気リン
グ１５は、排気流の流れを整え、処理容器２内から処理
ガスなどを均一に排気するためのものである。

【００３２】そして上記載置台４には、中空に成形され
た導体よりなる給電棒１６が接続され、さらに、この給
電棒１６にはブロッキングコンデンサなどから成る整合
器１７を介して高周波発振器１８が接続されており、プ
ロセス時には、たとえば１３．５６ＭＨｚの高周波電力
を上記給電棒１６を介して上記載置台４に印加すること
が可能である。なお、上記整合器１７と上記載置台４と
の間には検出器１９が介装されている。この検出器１９
により検出された高周波発振器１８の出力に関する情
報、例えば位相、電力などは制御器２０にフィードバッ
クされ、プロセス制御の際に使用される。このように、
上記載置台４は下部電極として作用し、後述するように
被処理体Ｗに対向するように設けられた上部電極２１と
の間にグロー放電を生じ、処理容器内に導入された処理
ガスをプラズマ化し、そのプラズマ流にて被処理体にエ
ッチング処理を施すことが可能である。

【００３３】上記上部電極２１は、下部電極を構成する
上記載置台４の載置面上方に、これより所定間隔、例え
ば約５ｍｍ〜１５０ｍｍ程度離間させて配置されてい
る。なお上記上部電極２１と上記下部電極４との間隔は
上記昇降機構３により上記下部電極４を上下動すること
により調整することができる。図１に示すような両電極
に高周波電力を印加する方式では、両電極間の間隔によ
りエッチング特性、特にプラズマの均一性及び選択比が
大きく変化するため、例えば、予め被処理体の膜質と両
電極間の間隔に関する情報を実験またはシミュレーショ
ンにより獲得し、その情報に応じて処理時に両電極間の
間隔を調整することにより、被処理体の膜質に応じてプ
ラズマの均一性を制御することが可能となり、高選択
比、高エッチングレートの処理が可能となる。

【００３４】図９〜図１１には、上記上部電極２１と上
記下部電極４との間隔と、エッチングレート及び均一性
との関係を示したグラフであり、図９はポリシリコンの
場合、図１０はシリコン酸化膜の場合、図１１はフォト
レジストの場合を、それぞれ示している。また図１２
は、対シリコン酸化膜又は対フォトレジストに対する選
択性と電極間間隔との関係を示してグラフである。

【００３５】例えばエッチングレートに関して言えば、
ポリシリコンの場合には（図９）、電極間間隔が広いほ
ど高いエッチングレートが得られるが、シリコン酸化膜
の場合（図１０）には電極間間隔を狭くした方が高いエ
ッチングレートが得られ、フォトレジストの場合（図１
１）の場合には、電極間間隔を７５ｍｍ程度に設定した
場合に最も高いエッチングレートが得られる。このよう
に、被処理体の膜質に応じて、最適なエッチングレート
が得られる電極間間隔が異なるが、本発明によれば、各
処理に応じて最適な電極間間隔を設定することが可能な
ので、被処理体の種類にかかわらず、常に高いエッチン
グレートで処理を行うことができる。また図１２に示す
ように、選択性に関して言えば、電極間間隔を広げた方
が、シリコン酸化膜に対しても、又フォトレジストに対
しても高い選択比を得ることができる。

【００３６】再び、図１に戻って、上部電極２１には、
上記下部電極４と同様に、ブロッキングコンデンサなど
から成る整合器２８を介して高周波発振器２９が接続さ
れており、プロセス時には、たとえば１３．５６ＭＨｚ
の高周波電力を上記上部電極２１に印加することが可能
である。なお、上記整合器２８と上記上部電極２１との
間には検出器３０が介装されている。この検出器３０に
より検出された高周波発振器２９の出力に関する情報、
例えば位相、電力などについても、制御器２０にフィー
ドバックされ、プロセス制御の際に使用される。

【００３７】さて、上記上部電極２１は中空に形成さ
れ、その中空部に処理ガス供給管２２が接続され、処理
ガス源２３より流量制御器（ＭＦＣ）２４を介して所定
の処理ガス、例えば、少なくとも臭化水素（ＨＢｒ）及
び塩素（Ｃｌ２）のいずれか一方を含むプロセスガスを
導入することが可能である。さらに中空部の中程には、
処理ガスの均一拡散を促進するための多数の小孔が穿設
されたバッフル板２５が配置され、このバッフル板２５
の下方には処理ガス噴出口として多数の小孔２６が穿設
された板部材からなる処理ガス導入部２７が設置されて
いる。さらに上記処理容器２の下方には真空ポンプなど
からなる排気系に連通する排気口３１が設けられてお
り、処理室内を所定の圧力に、たとえば１００ｍＴｏｒ
ｒ以下の減圧雰囲気に真空排気することが可能である。

【００３８】さらに、上記処理容器２の一方の側面の下
方には、ゲートバルブ３２を介してロードロック室３３
が設置されている。このロードロック室３３には、搬送
アーム３４を備えた搬送機構３５が設置されている。図
示のように、上記ゲートバルブ３２は、上記処理容器２
の下方に開口部を有しているので、ウェハＷを搬入搬出
する際には、上記昇降機構３により上記載置台４を下降
させる。これに対して、ウェハＷの処理時には、上記上
部電極２１と上記下部電極４との間隔が最適になるま
で、上記昇降機構３により上記載置台４を上昇させ、処
理を行うように構成されている。このように、本発明に
よれば、ウェハＷの処理が行われる処理領域と、ウェハ
Ｗの搬入搬出が行われる搬送領域とが区分されるので、
搬送領域にあるゲートバルブ３２などの凹凸形状がプラ
ズマに与える影響を軽減することが可能となり、プラズ
マの高密度化及び均一化を図ることが可能である。

【００３９】次に、上記のように構成されたプラズマエ
ッチング装置の動作に関する実施例について簡単に説明
する。まず処理対象であるウェハＷを搬入する場合に
は、図３に示すように昇降機構３により載置台４を搬送
位置にまで下降させる。次いで、図４に示すように、ウ
ェハＷはロードロック室３３よりハンドリングアーム３
４によりゲートバルブ３２を介して、処理室２内に搬入
される。そして、ウェハＷはハンドリングアーム３４に
より載置台４の静電チャック８の吸着面に載置され、直
流高圧電源１１より高電圧が上記静電チャック８の導電
層８ｃに印加され、クーロン力によりウェハＷがチャッ
ク面に吸着保持される。その後、図５に示すように、昇
降機構３により上記載置台４は処理位置にまで上昇され
る。その後、処理室内は、所定の圧力雰囲気、例えば１
００ｍＴｏｒｒに減圧され、ガス源２３より、例えばカ
ーボンレスのＨＢｒとＣｌ２の混合ガスが、上部電極２
１を介して処理室内に導入される。そして、上部電極２
１及び下部電極４に対して高周波発振器１８、２９より
例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が印加され、ウェ
ハＷの処理膜、例えばポリシリコンに対してプラズマエ
ッチングが施される。このようにして、所定のエッチン
グが終了した後、処理ガスの供給が停止され、処理室内
をパージするとともに、載置台４を、再び図３に示すよ
うに、搬出位置にまで下降させ、処理済みのウェハＷ
を、図４に示すように、処理室２内からハンドリングア
ーム３４によりロードロック室３３に搬出することによ
り一連の処理が終了する。

【００４０】以上のように、本発明によれば、フォーカ
スリング１４を処理に応じて選択することにより１００
ｍＴｏｒｒ以下の低圧条件であっても、プラズマの高密
度化及び均一化を図れる。また処理に応じて、両電極間
の間隔を調整することにより選択比及びエッチングレー
トの最適化を図ることができる。さらにまた、処理領域
と搬入搬出領域とを区分することにより、プラズマの高
密度か及び均一化を図ることができる。

【００４１】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
かる構成に限定されない。本発明はこの他にも、処理室
内に処理ガスを導入し、上部電極及び下部電極の双方に
高周波電力を印加してプラズマ処理を行う各種装置、例
えばプラズマＣＶＤ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。また上記例では、ポリシリコン
に対するエッチング処理を例に挙げて説明したが、本発
明は、フォトレジスト、あるいはタングステンシリサイ
ド、モリブデンシリサイド、チタンシリサイドなどの高
融点金属に対するエッチング処理に対しても好適に適用
できる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
下部電極が昇降自在に構成され、被処理体を搬入搬出す
るための開口部が処理室の下方に設けられ、被処理体の
搬入搬出領域と被処理体の処理領域とが分割され、搬入
搬出領域にある凹凸部のプラズマに対する影響が軽減さ
れるので、低圧条件下であっても、プラズマの安定化を
図ることが可能である。

【００４３】また、両電極に高周波電力を印加する方式
では、両電極間の間隔によりエッチング特性、特にプラ
ズマの均一性及び選択比が大きく変化するため、本発明
のように予め被処理体の膜質と両電極間の間隔に関する
情報を獲得し、その情報に応じて処理時に両電極間の間
隔を調整することにより、低圧条件下であっても、被処
理体の膜質に応じてプラズマの均一性を制御することが
可能となり、高選択比、高エッチングレートの処理が可
能となる。

【００４４】さらに、フォーカスリングの誘電率、すな
わち材質、フォーカスリングの最大径、及びフォーカス
リングの厚みをパラメータとして、各種形状・材質のフ
ォーカスリングを予め準備しておき、処理に応じて選択
することにより、低圧条件下であってもプラズマの高密
度化及び均一化を達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用可能なプラズマエッチング装置の
一実施例を示す概略的な断面図である。

【図２】図１に示すプラズマエッチング装置のフォーカ
スリングを拡大して示す説明図である。

【図３】本発明装置の動作を示す説明図である。

【図４】本発明装置の動作を示す説明図である。

【図５】本発明装置の動作を示す説明図である。

【図６】フォーカスリングの材質と外径変更がポリシリ
コンエッチングのエッチングレートと均一性に与える影
響を示すグラフである。

【図７】フォーカスリングの材質と外径変更が酸化膜エ
ッチングのエッチングレートと均一性に与える影響を示
すグラフである。

【図８】フォーカスリングの材質と外径変更がフォトレ
ジストエッチングのエッチングレートと均一性に与える
影響を示すグラフである。

【図９】電極間間隔の変更がポリシリコンエッチングの
エッチングレートと均一性に与える影響を示すグラフで
ある。

【図１０】電極間間隔の変更が酸化膜エッチングのエッ
チングレートと均一性に与える影響を示すグラフであ
る。

【図１１】電極間間隔の変更がフォトレジストエッチン
グのエッチングレートと均一性に与える影響を示すグラ
フである。

【図１２】電極間間隔の変更が対シリコン酸化膜、対フ
ォトレジストの選択性に与える影響を示すグラフであ
る。

【図１３】従来のプラズマエッチング装置を説明する概
略的な断面図である。

【図１４】従来の２電極方式のプラズマエッチング装置
を説明する概略的な断面図である。

【符号の説明】

１ プラズマエッチング装置 ２ 処理室 ３ 昇降機構 ４ 下部電極 １７ 整合器 １８ 高周波発振器 １９ 検出器 ２１ 上部電極 ２３ ガス源 ２４ ＭＦＣ ２８ 整合器 ２９ 高周波発振器 ３０ 検出器 Ｗ ウェハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 深澤 義男 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 望月 修二 東京都港区赤坂５丁目３番６号 東京エレ クトロン株式会社内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【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、前記上部電極に高
   周波電力を印加する第１高周波発振器と、前記下部電極
   に高周波電力を印加する第２高周波発振器とを備えたプ
   ラズマ処理装置において、 前記下部電極を昇降自在に構成するとともに、被処理体
   を搬入搬出するための開口部を前記処理室の下方に設
   け、被処理体の搬入搬出領域と被処理体の処理領域とを
   分割したことを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 【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、前記上部電極に高
   周波電力を印加する第１高周波発振器と、前記下部電極
   に高周波電力を印加する第２高周波発振器と、前記下部
   電極を昇降するための昇降機構と、前記処理室の下方に
   設けられた被処理体の搬入搬出口とを備えたプラズマ処
   理装置の制御方法であって、 前記下部電極を下降させ、前記搬入搬出口を介して被処
   理体を前記処理室内に搬入して前記下部電極上に載置す
   る工程と、 前記下部電極を上昇させ、所定のプラズマ処理を施す工
   程と、 前記下部電極を下降させ、前記搬入搬出口を介して処理
   済みの被処理体を前記処理室外に搬出する工程と、から
   成ることを特徴とするプラズマ処理装置の制御方法。
3. 【請求項３】 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、前記上部電極に高
   周波電力を印加する第１高周波発振器と、前記下部電極
   に高周波電力を印加する第２高周波発振器と、前記下部
   電極を昇降するための昇降機構とを備えたプラズマ処理
   装置の制御方法であって、 被処理体の膜質と前記上部電極と前記下部電極との間隔
   との関係に関する情報を予め獲得し、 処理時には前記情報に応じて前記上部電極と前記下部電
   極との間隔を調整することを特徴とするプラズマ処理装
   置の制御方法。
4. 【請求項４】 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、前記上部電極に高
   周波電力を印加する第１高周波発振器と、前記下部電極
   に高周波電力を印加する第２高周波発振器と、前記下部
   電極の周囲を覆うフォーカスリングとを備えたプラズマ
   処理装置において、 前記フォーカスリングの主表面は被処理体の処理面と略
   同一面を成すとともに、被処理体の外縁部が前記フォー
   カスリングの内縁部に載置されるように構成され、 前記フォーカスリングを着脱自在に構成し、処理に応じ
   て最大径の異なるフォーカスリングを挿着することを特
   徴とするプラズマ処理装置。
5. 【請求項５】 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、前記上部電極に高
   周波電力を印加する第１高周波発振器と、前記下部電極
   に高周波電力を印加する第２高周波発振器と、前記下部
   電極の周囲を覆うフォーカスリングとを備えたプラズマ
   処理装置において、 前記フォーカスリングの主表面は被処理体の処理面と略
   同一面を成すとともに、被処理体の外縁部が前記フォー
   カスリングの内縁部に載置されるように構成され、 前記フォーカスリングを着脱自在に構成し、処理に応じ
   て材質の異なるフォーカスリングを挿着することを特徴
   とするプラズマ処理装置。
6. 【請求項６】 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、前記上部電極に高
   周波電力を印加する第１高周波発振器と、前記下部電極
   に高周波電力を印加する第２高周波発振器と、前記下部
   電極の周囲を覆うフォーカスリングとを備えたプラズマ
   処理装置において、 前記フォーカスリングの主表面は被処理体の処理面と略
   同一面を成すとともに、被処理体の外縁部が前記フォー
   カスリングの内縁部に載置されるように構成され、 前記フォーカスリングを着脱自在に構成し、処理に応じ
   て厚みの異なるフォーカスリングを挿着することを特徴
   とするプラズマ処理装置。
7. 【請求項７】 前記フォーカスリングは絶縁性材料から
   成ることを特徴とする、請求項４、５又は６のいずれか
   に記載のプラズマ処理装置。
8. 【請求項８】 前記フォーカスリングは導電性材料から
   成ることを特徴とする、請求項４、５又は６のいずれか
   に記載のプラズマ処理装置。
9. 【請求項９】 前記フォーカスリングは導電性材料に絶
   縁被覆を施したものであることを特徴とする、請求項８
   に記載のプラズマ処理装置。
10. 【請求項１０】 処理圧力条件が１００ｍＴｏｒｒ以下
    のプラズマ処理に適用されることを特徴とする、請求項
    １、４、５、６、７、８又は９のいずれかに記載のプラ
    ズマ処理装置。
11. 【請求項１１】 処理圧力条件が１００ｍＴｏｒｒ以下
    のプラズマ処理に適用されることを特徴とする、請求項
    ２又は３に記載のプラズマ処理装置の制御方法。