JPH08176854A - プラズマ処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 オーバーエッチングにおける最後の１０数秒
間で、直流電源１０の電圧印加を停止するとともに、高
周波電源９の出力をプラズマ処理の設定値から数秒間で
所定値にまで低下させ、さらにその状態を１０秒間維持
する。このときの高周波電力の最小値は、少なくともプ
ラズマの生成が可能な電力であり、また最大値はウェー
ハ６に自己バイアス電圧がほとんど生じないような電力
である。この状態では、ウェーハ６の残留電荷が直流電
圧により拘束されることはない。また、高周波電力が低
下してウェーハ６の表面付近にシースが形成されなくな
る。すると、電子が、シースに妨げられることなくウェ
ーハ６に対し正の電位となるプラズマに引き寄せられ
る。これにより、ウェーハ６の残留電荷が除去される。 【効果】 構造を複雑化させることなく、かつ被処理物
を損傷させることなく、容易に被処理物を除電すること
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、エッチング装置、ＣＶ
Ｄ装置、その他、被処理物をプラズマを用いて処理する
プラズマ処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）装置等
のプラズマ処理装置は、プラズマを用いて試料を処理す
ることにより化学反応を速く進行させることから処理効
率や処理品質が高く、半導体製造装置等の分野ですでに
工業的に定着している。

【０００３】例えば、プラズマエッチング装置は、図２
に示すように、チャンバ（図示せず）内に充填されたエ
ッチングガスを、高周波電源２１によりグロー放電させ
ることで発生したプラズマにより、試料としてのウェー
ハ２２をエッチングするようになっている。ウェーハ２
２は、チャンバ内に固定された下部電極２３上に絶縁膜
２４を介して載置されている。このプラズマエッチング
装置では、プラズマの発生に伴って生じるウェーハ２２
の自己バイアス電圧と、直流電源２５から下部電極２３
に印加される直流電圧とにより静電気力を発生させて、
ウェーハ２２を下部電極２３上に吸着保持するようにな
っている。

【０００４】このような吸着状態においては、ウェーハ
２２に電荷が蓄積されるが、その電荷はエッチング処理
が終了した後でも蓄積されたままになり、何らかの放電
操作が施されないと、長時間その状態が維持されること
になる。そこで、従来では、図２に示すように、除電ピ
ン２６を上方に突き上げさせてウェーハ２２の裏面に接
触させることにより、ウェーハ２２を接地させる構造を
採用している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の構成
では、除電ピン２６がウェーハ２２に接触する際に、除
電ピン２６とウェーハ２２との間で放電が生じ、最悪の
場合、ウェーハ２２に損傷を与えるおそれがある。

【０００６】また、上記の構成では、除電ピン２６の他
に、除電ピン２６を昇降させるための機構が必要にな
る。しかも、下部電極２３および絶縁膜２４に除電ピン
２６が貫通する穴を設ける必要があり、構造的にも複雑
にならざるをえない。このため、プラズマ処理装置の製
品コストを上昇させるという問題がある。

【０００７】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、装置の構造を複雑化させることなく容易に
ウェーハの電荷を放出させることを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のプラズマ処理方
法は、絶縁膜を介して電極上に載置されたウェーハ等の
被処理物を、その電極に高周波電力が付与されることに
より生成されたプラズマにて処理するとともに、プラズ
マ発生により上記被処理物に生じた自己バイアス電圧に
て発生した静電気力および上記電極に直流電圧が印加さ
れることにより発生した静電気力にて上記電極上に吸着
保持するプラズマ処理方法であって、上記の課題を解決
するために、次の方法を採用していることを特徴として
いる。

【０００９】すなわち、上記下部電極への直流電圧の印
加を停止するとともに、高周波電力を、通常のプラズマ
処理における値から、少なくともプラズマの生成が可能
となり、かつ上記被処理物がほとんど自己バイアスされ
ない値まで低下させ、その状態を所定時間維持する。

【００１０】

【作用】通常のプラズマ処理が行なわれている状態で
は、高周波電力が付与されることで、被処理物の表面付
近にシースが形成され、被処理物が負に自己バイアスさ
れる。これにより、シース中では、イオンが被処理物に
向けて加速される一方、電子が逆方向に退けられる。

【００１１】一方、前記の方法によれば、直流電圧の印
加が停止することで、被処理物に蓄えられた電荷が直流
電圧により拘束されなくなる。また、上記のような高周
波電力が維持されている期間では、被処理物に自己バイ
アス電圧がほとんど現れない（ごく微小である）ので、
電子は、自己バイアス電圧による電界の影響を受けるこ
となくプラズマに引き寄せられる。これにより、被処理
物の電荷が除去される。

【００１２】このように、前記の方法では、高周波電力
を低下させることにより電荷の移動を促して、機械的な
手段を用いることなく、容易に被処理物に蓄積された電
荷を除去することができる。

【００１３】

【実施例】本発明の一実施例について図１に基づいて説
明すれば、以下の通りである。

【００１４】本実施例に係るプラズマエッチング装置
は、図１に示すように、処理室としてチャンバ１を備え
ている。このチャンバ１は、真空ポンプ（図示せず）に
より真空引きがなされるとともに、ガス導入口（図示せ
ず）から導入されるエッチングガスで満たされるように
なっている。このチャンバ１は、アノードとしての機能
を有しており、接地されている。

【００１５】チャンバ１の下面壁における開口部周縁上
には、絶縁スペーサ２を介してカソードとなる下部電極
３が配置されている。下部電極３の中央部には、上下に
貫通する穴３ａが形成されており、その内周面が円筒状
の絶縁体４により覆われている。下部電極３の上端面に
は、下部電極３より小さい径の絶縁膜５が設けられてい
る。この絶縁膜５は、絶縁体４の内径にほぼ等しい穴５
ａを中央部に有し、上端面に被処理物としてのウェーハ
６が載置されるようになっている。

【００１６】下部電極３の下端面における穴３ａの開口
部周囲には、上下方向に伸縮するベローズ７が取り付け
られている。ベローズ７は、内部がチャンバ１内と同様
に大気に対して気密状態となるように設けられる一方、
底面部７ａが絶縁体（図示せず）を介してエアシリンダ
（図示せず）により上下方向に駆動されるようになって
いる。また、底面部７ａ上には、搬送アーム（図示せ
ず）による搬送位置にウェーハ６を昇降させるペディス
タル８が固定されている。

【００１７】下部電極３には、高周波電源９が、マッチ
ングネットワーク（図示せず）を介して接続されるとと
もに、この高周波電源９と並列に設けられた直流電源１
０が接続されている。また、直流電源１０と下部電極３
との間には、高周波電源９からの高周波の阻止およびウ
ェーハ６のバイアス電圧を測定する目的でＬＣ回路１１
が設けられている。

【００１８】上記の構成において、エッチング処理を行
なう際には、下部電極３に高周波電源９により高周波電
力が付与されると、エッチングガスが満たされたチャン
バ１内には、グロー放電によりプラズマが生成され、こ
のプラズマによりウェーハ６がエッチング処理される。
このとき、プラズマの発生により、ウェーハ６には、自
己バイアス電圧が生じる。また、高周波電力の付与とと
もに、下部電極３に直流電源１０により直流電圧が印加
される。すると、この直流電圧と上記の自己バイアス電
圧とにより静電気力が生じ、ウェーハ６が下部電極３上
に吸着保持される。そして、このような静電気力によっ
て、ウェーハ６には、電荷が誘起される。

【００１９】通常のプラズマ処理が行なわれている状態
では、上記のようにウェーハ６の表面に自己バイアス電
圧が生じ、ウェーハ６の表面付近にシースが形成され
る。これにより、シース中ではイオンがウェーハ６に向
けて加速される一方、シースにより電子が逆方向に退け
られる。

【００２０】実際のエッチングにおいては、例えば、Ａ
ｌ合金膜のエッチングを行なう場合、表面のＡｌ酸化膜
等を除くブレークスルーの後、メインエッチングでＡｌ
層を除去し、さらに、エッチングの均一性を確保するた
めにオーバーエッチングが行なわれる。このオーバーエ
ッチングは、メインエッチングの処理時間に対して予め
定められたパーセンテージで時間が設定される。

【００２１】本実施例では、上記のオーバーエッチング
の工程における最後の所定時間（１０数秒間）で、直流
電源１０の電圧印加を停止するとともに、高周波電源９
の出力をプラズマ処理の設定値（例えば１００Ｗ）から
数秒間で３０Ｗ程度にまで低下させ、さらにその状態を
１０秒間維持する。このときの高周波電力は、プラズマ
の生成が可能な電力であって、かつウェーハ６に自己バ
イアス電圧がほとんど生じないような電力である。プラ
ズマの生成が可能な最小電力は２０Ｗ程度であり、自己
バイアス電圧がほとんど生じないような電力は３０〜５
０Ｗ程度になる。したがって、上記のような条件を満た
す高周波電力の値は、およそ３０〜５０Ｗに設定される
が、本実施例では、諸条件を考慮して３０Ｗに設定して
いる。

【００２２】また、メインエッチングにおいては、圧力
が２００ｍＴorr に設定され、オーバーエッチングにお
いては、上記の所定期間も含めて圧力が１２５ｍＴorr
に設定され、処理ガス等の変更はない。このような各設
定値は、Ａｌ合金膜のエッチングを行なう際の一例であ
って、エッチング対象物により異なる。

【００２３】上記の状態では、下部電極３に直流電圧が
印加されないので、ウェーハ６に誘起された電荷が直流
電圧により拘束されることはない。一方、高周波電力が
上記のような値にまで低下することにより、ウェーハ６
に自己バイアス電圧がほとんど生じなくなる（ごく僅か
に生じている）。このため、電子は、ウェーハ６に対し
正の電位となるプラズマに引き寄せられる。これによ
り、ウェーハ６に蓄積された電荷が除去される。

【００２４】以上述べたように、本実施例に係るエッチ
ング処理においては、オーバーエッチングにおいて高周
波電力を低下させることにより、機械的な機構を用いる
ことなく、容易にウェーハ６の残留電荷を除去すること
ができる。この結果、処理後のウェーハ６をペディスタ
ル８により搬送位置まで上昇させる際に、残留電荷がな
い状態でのウェーハ６の搬送時と同様のスムーズさで、
ウェーハ６を絶縁膜５から離脱させることができた。

【００２５】なお、本実施例では、オーバーエッチング
の工程において、高周波電力を低下させているが、高周
波電力を低下させる時期についてはこれに限定されるも
のではない。また、本実施例では、本発明をプラズマエ
ッチング装置に適用した場合について説明したが、ＣＶ
Ｄ装置等のプラズマ処理においても、高周波電力を低下
させる同様の方法が適用できることは勿論である。

【００２６】

【発明の効果】本発明のプラズマ処理方法は、以上のよ
うに、下部電極への直流電圧の印加を停止するととも
に、高周波電力を、通常のプラズマ処理における値か
ら、少なくともプラズマの生成が可能となり、かつ被処
理物がほとんど自己バイアスされない値まで低下させ、
その状態を所定時間維持するので、被処理物に蓄えられ
た電荷が直流電圧により拘束されなくなるとともに、高
周波電力の低下により被処理物に自己バイアス電圧がほ
とんど現れなくなる。これにより、電子が自己バイアス
電圧による電界の影響を受けることなくプラズマに引き
寄せられ、被処理物の電荷が除去される。このように、
高周波電力を低下させることにより、電荷の移動を促し
て、機械的な手段を用いずに、容易に被処理物に蓄積さ
れた電荷を除去することができる。

【００２７】したがって、本プラズマ処理方法を採用す
ることにより、簡単な構造で被処理物を損傷させること
なく、容易に被処理物を除電することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るプラズマエッチング装
置の要部の構成を示す縦断面図である。

【図２】従来のプラズマエッチング装置の要部の構成を
示す縦断面図である。

【符号の説明】

３ 下部電極（電極） ５ 絶縁膜 ６ ウェーハ（被処理物） ９ 高周波電源 １０ 直流電源

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｈ０５Ｈ 1/46 Ａ 9216−2Ｇ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁膜を介して電極上に載置された被処理
   物を、その電極に高周波電力が付与されることにより生
   成されたプラズマにて処理するとともに、プラズマ発生
   により上記被処理物に生じた自己バイアス電圧にて発生
   した静電気力および上記電極に直流電圧が印加されるこ
   とにより発生した静電気力にて上記電極上に吸着保持す
   るプラズマ処理方法であって、 上記下部電極への直流電圧の印加を停止するとともに、
   高周波電力を、通常のプラズマ処理における値から、少
   なくともプラズマの生成が可能となり、かつ上記被処理
   物がほとんど自己バイアスされない値まで低下させ、そ
   の状態を所定時間維持することを特徴とするプラズマ処
   理方法。