JPH08288267A - 平行電極エッチングの操作のための上段電極 - Google Patents
平行電極エッチングの操作のための上段電極Info
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Abstract
ニングを最低限か除外しても、電極を実質的に腐食させ
ないシステムを提供する。 【解決手段】 プラズマエッチング反応器と関連した操
作方法により、通常動作中にポリマー堆積物で被覆され
る上段電極(陽極)14を自己浄化する。一実施方式で
はRFプラズマが連続的に下側電極12を介する電力の
供給に用いられ、エッチング反応器10内にプラズマを
発生維持する主RF電力より非常に小さいRF電力が、
上側電極14に印加される。この小RF電力は上段電極
から連続的に堆積物を除去するが、電極材料の大部分は
除去しない水準に選択される。別様式では浄化期間中に
上側電極14に間欠的に電力が印加され、浄化期間下側
電極12への電力供給は中断される。これら2通り浄化
は組合わされてもよく、又エッチング過程の中断期間
中、連続的浄化に間欠的にドライ浄化を補足してもよ
い。
Description
マエッチング反応器に関し、特に、プラズマエッチング
反応器内のマイクロコンタミネーションの制御と浄化の
効果(scavengingeffect )の技術に関する。
いられるドライエッチングでは、反応器内にプロセスガ
スが供給され、高周波(RF)エネルギーがチャンバ内
にプラズマ雲を発生させてこれを維持する。このプラズ
マ雲の中のイオンはワークピースに衝突する。このワー
クピースは通常は、チャンバ内のプラズマの直近に配置
されるか、あるいは、プラズマからのイオンが引かれ込
む別の処理チャンバ内に配置される、半導体ウエハであ
る。イオンは、ワークピースをエッチングするか、ある
いは、エッチングを助力し、エッチング前にワークピー
スに塗布された保護コーティングのパターニングによっ
て、エッチングプロセスを選択的に行うこともできる。
選択的エッチングのためには、材料が異なれば速度も異
なるように進行するエッチングプロセスが必要であり、
例えば、マスキング材よりも先に基板材料がエッチング
される場合等である。弗素原子等のプラズマ粒子には、
シリコンと、通常マスキング材料として用いられる二酸
化シリコンとに関して、優先性がなく同時に反応してし
まうことで良く知られているものがある。この困難さに
対する解決策の1つに、シリコンを浄化電極材料に用い
て、プラズマ内のフリーな弗素を吸収して選択性を向上
させることがある。しかし、このプロセスに内在的な困
難さは、シリコン電極の表面がポリマー材料でコートさ
れるにつれてあるいは弗素との反応副生成物でコートさ
れるにつれて、浄化の効果が次第に減少することであ
る。
3つのタイプがある;容量的、誘導的、マイクロ波であ
る。従来からよく用いられている容量的なプラズマのア
プローチでは、1対の平行平板電極の一方又は双方に高
周波(RF)電力が印加されて、平行平板電極の間にプ
ラズマが形成される。この平行平板のアプローチの変形
が、磁気励起反応性イオンエッチング(MERIE)で
あり、ここでは、磁場がプラズマ内のイオンの形成を促
進する。誘導プラズマ発生器は誘導コイルを用い、これ
は、平コイル、円筒コイル、あるいは、プラズマチャン
バ内にRF電力を与える種々のタイプのあらゆるコイル
である。独立したRF発生器がチャンバ内の電極の少な
くとも一方に対してRFエネルギーを供給し、イオンの
エネルギーと方向を制御する。
る反応器チャンバでは、アノードの表面は、チャンバの
露出面を含んでおり、これも接地されているが、通常は
カソードである下側電極の表面よりも大きい。このこと
による結果、カソードには大きな直流(DC)バイアス
が生じて、プラズマエネルギーとエッチングレイトを改
善する。しかし、エッチング中にアノード表面はポリマ
ー堆積物を収集し、この堆積物は、粒子汚染発生の大き
な原因及び/又は根源となり得る。また、蓄積したポリ
マーがRF帰還インピーダンスを変化させるため、この
堆積物はプロセス環境に影響を与える。この堆積物が反
応化学を変化させ、特に、上段電極(topelectrode )の
材料に依存したエッチング反応を変化させる。粒子汚染
を生じさせるメカニズムは、完全には理解されていない
が、以下のように説明することができる。ポリマー層が
厚くなれば、帰還RF電流は、通常はアノード表面全体
に均一に分布しているのだが、その代わりにポリマーで
コートされていない領域を通って流れる。ポリマー堆積
物がない領域は、チャンバ内へプロセスガスを導入する
ために作用するアノードのガス流入穴だけである。ガス
流入穴の周囲の電流密度が増加すれば、これらの領域に
「電流密集効果」が生じて、電気的なアークが生じるで
あろう。アークは、溶融アルミニウムの粒子を発生させ
る。アルミニウム粒子の形態にしろポリマーフレークの
形態にしろ、粒子の汚染は、クリーニングとクリーニン
グの間にポリマー層が充分厚くなった結果生じる可能性
が高い。上段電極がガス流入穴を有していない構造にお
いては、ポリマーの堆積物が、電極表面の化学反応速度
を大きく変化させることになる。その結果、エッチング
の選択性やエッチレイト等のエッチングの性能が不安定
になり、製造上の問題を発生させる。
からの解決法は、定期的にインシチュウドライクリーニ
ングを行うことであり、例えば、各ウエハ処理の後ある
いはウエハを25枚処理した後に行うことである。酸化
物エッチングプロセスではこのようなドライクリーニン
グは、コストをかけずに、ポリマー堆積物の制御や、ガ
ス穴のアークを排除し、粒子汚染を制御してエッチング
性能を安定化することに対して有効である。ドライクリ
ーニングは、処理のスループットを減少させ、自動化処
理の困難性を増加させ、「プロセスキット」、即ちチャ
ンバ内に設置された交換可能な部材の使用寿命を短縮す
る。
ングのパワー−スプリットバージョン(power split ver
sion )に関連して生じる。この装置では、上側電極と下
側電極が比較的近接して配置され、単一のソースからの
RF電力が、2つの電極の間で等しく分割され、180
゜相違する位相で印加される。この構成は、電極間で生
成したプラズマを制限するが、上側電極の腐食を招くの
で、電極の使用寿命を縮めてしまう。
チング技術における改良の必要性が未だ存在することが
認識されるだろう。理想的には、上述に概説した問題点
を排除するプラズマエッチングシステムが要求されてお
り、特に、上段電極からの堆積物の除去のためのオフラ
インドライクリーニングを最低限にし又は排除しつつ
も、電極の腐食を実質的に生じさせないシステムが要求
されている。本発明は、この要求を満足させる。
用いて電極に直接印加して自己クリーニング機能を実現
する、反応性イオンエッチングシステム等のプラズマ処
理システムを提供する。簡単且つ一般的には、本発明の
装置は、反応器チャンバと;チャンバ内に配置された第
1の電極と;反応器チャンバ内で処理されるワークピー
スを支持するための、第1の電極から間隔をおいて配置
された第2の電極と;反応器チャンバへプロセスガスを
供給する少なくとも1つの流入ポートと;チャンバガス
を脱気するための少なくとも1つの流出ポートと;第2
の電極と大地との間に接続されて反応器チャンバ内にプ
ラズマを発生させてこれを維持する第1の高周波電力ソ
ースと;第1の電極に接続されて第1の電極に電力を供
給するための、第1の高周波電力ソースとは必ずしも同
じ周波数ではない第2の高周波電力ソースとを備える。
第1の電極へ印加される電力は、通常、第1の高周波電
力ソースにより供給される電力と比較して低いレベルで
あり、電極材料を大きく除去することなく、第1の電極
の自己クリーニングを有効たらしめるように選択され
る。第2の高周波電力ソースは、第1の高周波電力ソー
スにより供給される電力を妨害しないように、この様な
方法で接続される。好ましい具体例では、プラズマエッ
チング反応器はまた、結合キャパシタを有している。第
2の高周波電力ソースは、接地された端子を1つと、キ
ャパシタを介して第1の高周波電力ソースに結合される
熱の端子とを有している。第2の高周波電力ソースとキ
ャパシタは、第1の高周波電力ソースから供給される電
力のための仮想の接地通路を与える。
ンバと;チャンバ内に配置された第1の電極と;反応器
チャンバ内で処理されるワークピースを支持するため
の、第1の電極から間隔をおいて配置された第2の電極
と;反応器チャンバへプロセスガスを供給する少なくと
も1つの流入ポートと;チャンバガスを脱気するための
少なくとも1つの流出ポートと;第2の電極と大地との
間に接続されて反応器チャンバ内にプラズマを発生させ
てこれを維持する高周波電力ソースと;第1の電極から
堆積物をクリーニングするために高周波電力ソースを第
1の電極に接続するための回路とを備えた、電極クリー
ニングメカニズムを有するプラズマエッチング反応器を
包含する。好ましい具体例では、高周波電力を第1の電
極に接続するための回路は定期的(ないし間欠的)に動
作し、また、第2の回路からの電力を同時に遮断するた
めの回路も有している。別の具体例では、高周波電力を
第1の電極へ接続させるための回路は、先に記載されて
いる高周波電力ソースよりもかなり低い電力の第2の高
周波電力ソースと、プラズマエッチング反応器が通常の
動作を行い第1に記載された高周波電力ソースからの電
力を受容しつつも、第2の高周波電力ソースを第1の電
極へ接続させるための回路とを有する。2つの具体例を
組合わせて、通常の動作中に第2の高周波電力ソースが
第1の電極を連続的にクリーニングし、また、第1の電
極のみに電力を印加することにより定期的にクリーニン
グを行ってもよい。
スガスをプラズマエッチング反応器チャンバへ供給する
ステップと;第1の電極と第2の電極の間に高周波電力
を供給して、チャンバ内にプラズマを発生させて維持す
るステップと;使用済みプロセスガスをチャンバからポ
ンプで排出するステップと;第1の電極に高周波電力を
印加して、その上の堆積物をクリーニングし、第1の電
極のオフラインクリーニングの必要性を減少又は排除す
るステップとを有する。この方法の1つの具体例では、
高周波電力を第1の電極へ印加するステップは、任意の
周波数且つ第2の電極への電力の供給に用いられるより
も実質的に低い電力の、独立した高周波電力ソースか
ら、第1の電極電力を接続させる工程を含んでいる。第
1の電極に印加される電力は、プラズマ中のイオン密度
を増加させ、また、電極材料をあまり除去させずに第1
の電極から堆積物の連続的なクリーニングを実現するよ
うに選択される。
へ高周波電力を印加するステップは、第2の電極へ電力
の印加を定期的(ないし間欠的)に中断する工程と;同
時に、第1の電極に印加される電力を任意の時間増加さ
せて、第1の電極からの堆積物のクリーニングを促進せ
しめる工程と;第2の電極への電力の印加を再開する工
程と;低減された高周波電力の第1の電極への印加を再
開して、第1の電極の連続的なクリーニングを再開する
工程とを更に有する。
分野で著しい利点を提供することが認識されるだろう。
特に、本発明は、プラズマエッチング反応器の上段電極
からポリマー堆積物をクリーニングするための時間を減
少又は排除するという長期間存在した必要性を満たす。
有効な浄化の制御等の、本発明の他の特徴及び利点は、
添付の図面と共に、以下の詳細な本発明の説明から明ら
かになるであろう。
ステム等のプラズマ反応器システム内部で電極をクリー
ニングする必要性を、排除又は最小にする装置及び方法
に関する。このタイプのエッチングシステムは、例え
ば、幾つかの構成で与えられるだろう。構成の1つのタ
イプは、半導体ウエハ等の基板を枚葉式ないしシングル
ウエハ式の反応器チャンバ内で処理する。別の構成で
は、主反応チャンバ内部で複数の基板が保持されるバッ
チ式により処理される。これらの構成に関係なく、反応
器チャンバには、カソードとアノードが具備されて、チ
ャンバ内部にプロセスガスからのプラズマを発生、維持
又は制御するためのRF電力の印加を容易にする。
は、ワークピースを称することに用いられ、本発明は、
半導体ウエハであるワークピースに制限されないことが
理解されよう。ワークピースは、単一又は複数の半導体
ウエハや、薄膜トランジスタ(TFTs)がその上にあ
るフラットパネル等、プラズマチャンバ内で処理される
あらゆるものであってもよい。
極(通常はカソード)とカソードの上方の空間に配置さ
れる上側電極(通常はアノード)として与えられ、カソ
ードの上には、半導体ウエハ等のワークピースが水平に
置かれる。通常は、RF電力はカソードに印加され、ア
ノードは接地されている。プラズマ処理中に、プラズマ
から、最終的にはプロセスガスの成分とウエハの材料と
からポリマーが堆積し、典型的には接地された電極上に
形成し、堆積物の除去のためのドライクリーニングプロ
セスのために、ウエハの処理を中断させる必要が定期的
に生じる。時期を得た除去がなされないならば、この堆
積物は剥がれ落ち、粒子の汚染を生じさせ;あるいは、
プロセスの速度を変動させて、処理されるウエハのエッ
チング選択性の性能を不安定にする。
応器でも、別の電極の構成が可能であり、例えば、横並
びになっている電極等である。以下に記載される例示的
な具体例は枚葉式の反応器に関して説明されているが、
電極の構成にかかわらず同様のポリマーの堆積の問題が
生じ得る事と、横並び等の他の空間配置でアノード電極
とカソード電極が与えられる反応器にも本発明は等しく
適用できる事とが、理解されよう。
己クリーニング効果のため、任意の周波数で量的に比較
的小さなRF電力が1つの電極、典型的には枚葉式反応
器内の上段電極に印加される。これとは別に、又はこれ
に加えて、更に迅速なオフラインドライクリーニング効
果のために、量的に大きなRF電力が定期的(ないし間
欠的)なベースで上段電極に印加される。図1に示され
るように、符号10で示される従来の枚葉式反応性イオ
ンエッチングチャンバは、下側電極(カソード)と上側
電極(アノード)とを有している。典型的には上側電極
ないし上段電極14の開口(図示されず)を介して、矢
印16で模式的に図示されるように、チャンバ10内に
プロセスガスが導入される。RF発生器18で指示され
るように、下側電極12へ電力が印加されるが、RF発
生器18は、下側電極とに接続される端子1つと、20
で指示されるように接地される別の電極とを有してい
る。この構成では、下側電極12と上側電極14とは共
に、チャンバ10壁面から電気的に絶縁されている。下
側電極12にRF電力が印加されることにより、プラズ
マが発生して維持され、下側電極はプラズマに対してあ
る負のレベル(典型的には数百ボルト)に自己バイアス
されるようになる。このDCバイアスの結果、プラズマ
の正イオンが下側電極12に向かって加速され、メカニ
カルクランプ又は静電チャックを含む従来からの手段に
よって電極に固定された半導体ウエハ22をエッチング
する。チャンバの底部の排気ポート24及び矢印26に
指示されるように、ガスはチャンバ10から従来からの
真空ポンプ(図示されず)で排気される。
介した容量結合により、又は、少なくとも一部分は、反
応容量に隣接した誘導コイルを介して維持されているR
F電力をプラズマに結合する誘導結合により、又は、マ
イクロ波結合を介して、与えられる。電力印加器が本質
的にコイル又はウェーブガイドである場合であっても、
特に制御の目的のため、例えばイオンのエネルギー及び
方向を制御するため、電極を用いて電力の一部が与えら
れる。
物が生じる傾向があるだろう。例えば、上述のプラズマ
エッチングでは、不要な副生成物は電極上に堆積したポ
リマー堆積物であり、図1の枚葉式チャンバのケースで
は、この電極は上段電極14である。これらは、インシ
チュウで除去されるか、又は、オフラインクリーニング
プロセスで定期的に除去される必要が有り、プラズマエ
ッチングシステムの処理効率を損なってしまう。
なRF電力が上段電極12に印加されて、自己クリーニ
ングの効果を与える。この目的のために、本発明の装置
は更に、独立したRF発生器30を有し、このRF発生
器の1つの端子はキャパシタ32を介して上段電極14
に接続される。この第2のRF発生器30は、34で指
示されるように接地されている。付加的なRF発生器3
0により与えられる電力の量は、通常は、主のRF発生
器18により与えられる電力の1/10のオーダーであ
る。結合キャパシタ32は、主のRF発生器18に対し
て、確実に障害を与えないようになっている。典型的に
は、主のRF発生器18の周波数は、13.56MHz
である。付加的なRF発生器30の周波数が、例えば4
00kHzに選択された場合は、上段電極12は主のR
F発生器18の仮想的な大地となり、RF発生器は、結
合キャパシタ32により与えられる比較的低いインピー
ダンスの「面倒をみる」。従来のプラズマ反応器のよう
に、下側電極14(カソード)の表面積は、チャンバ1
0の接地された壁を含む上側電極12(アノード)の相
当する表面積よりも著しく小さい。この電極面積の非対
称性の結果、アノード12とプラズマとの間には、カソ
ード14とプラズマの間に発生するよりもかなり小さな
負のバイアスが発生する。その結果、負DCバイアス
(典型的には200〜500V)が、カソード14とプ
ラズマとの間に発生する。このDCバイアスは、プラズ
マエッチングプロセスにおいてカソード14の好ましい
正イオンの衝突を引き起こし、アノード材料の除去又は
「スパッタリング」は最小に抑えられる。キャパシタ3
2の存在により、主RF発生器18が、アノードがチャ
ンバ10の壁に沿って事実上接地されているように依然
として「面倒をみている」ことを確保するので、電極表
面積の非対称性が維持され、望ましいDCバイアスがカ
ソード14に依然として発生している。しかし、双方の
電極12及び14はチャンバ10の壁から電気的に絶縁
されている。通常は低い周波数であるため、付加的なR
F発生器30は、キャパシタ32が大きなインピーダン
スを有するように「面倒をみて」、任意のより小さな電
力レベルは上側電極(アノード)14を介してプラズマ
に結合される。付加的なRF発生器からのRF電力の帰
還接地通路は、チャンバ10の壁を介してだけではな
く、カソード12と主RF発生器の間にも与えられる。
設計の詳細に依存するが、主RF発生器18もカソード
12に容量的に結合されてもよく、また、インピーダン
ス整合回路(図示されず)を有していてもよい。
要求される電力は、電極の材料と、用いられる特定のエ
ッチングプロセスによってある程度決定される。高選択
性のプラズマ環境では、上段電極14は浄化の効果のた
めシリコン製であることがあり、弗素原子を除去して選
択性を改善する。選択性が改善される理由は、弗素は、
シリコンと、半導体の製造に通常用いられるマスク材料
である二酸化珪素等の珪素化合物との双方と同時に反応
するからである。90℃よりも高い温度に維持すること
により、又は、50〜200WのRF電力を印加するこ
とにより、シリコンアノードの表面をクリーンに保つこ
とができる。メタルエッチングの場合は、純粋なアルミ
ニウムを用いることができる。
積)の速度とアノードを介して供給されるイオンエネル
ギーとの関係が、図2のグラフの形態で示される。アノ
ードに付加的なRFエネルギーが結合されていない場合
は、従来からのRIE(反応性イオンエッチング)シス
テムと同じ状況である。アノードは、上述のようにポリ
マーで堆積され、グラフの点40で指示される如くであ
る。RFエネルギーが上側電極と下側電極との間で均等
に分割されるバランスをもった構成のように、アノード
を介して大量のRFエネルギーが供給された場合は、ア
ノードから材料が除去され、グラフの点42で示される
如くである。本発明では、正味の堆積が無くアノード材
料のエッチングが無いことを与えることが主な目標であ
る。アノード14へ充分なRF電力を与えてグラフ上の
点44に達するようすることにより、この目標が達成さ
れるだろう。アノード上に堆積した材料は、付加的な発
生器30からのRF電力により与えられるクリーニング
作用によって、連続的に除去される。上段電極をクリー
ンに保つ結果、シリコン又はその他の反応性材料が用い
られた場合でも、再現性の高い浄化効果を与えられるよ
うに表面反応速度が制御されるので、アノードに電力を
印加することにより表面アノード材料は連続的に又は定
期的に除去されて、堆積材料はエッチングにより取り去
られる。シリコンと弗素の反応生成物だけではなく、ポ
リマーも除去されることにより、アノード表面には露出
された純粋なシリコンが残り、浄化効果を維持する。
発明の操作の別の可能な方法として、上段電極14を、
連続的ではなく定期的なベースでクリーニングすること
があり、これは、上段電極に定期的に充分な電力を供給
することにより行われる。下側電極12へ電力を印加す
るよりも、ドライクリーニングのステップのために上段
電極に電力を印加する方がより効率が高く、ドライクリ
ーニングの時間が短くなるだろう。更に、連続的なクリ
ーニングと、間欠的ないし定期的なクリーニングとを組
合わせて用いてもよい。
て2つのクリーニングのアプローチがどのように同時に
行われるかの、簡略化された模式的な形態を示す。スイ
ッチ50、52が矢印で示される位置にあるときは、反
応器は図1と同じ構成であり、下側電極12へは主RF
発生器18の1つの端子からRF電力が供給され、主R
F発生器の他の端子は接地され、上段電極14からキャ
パシタ32へは付加的なRF発生器30の1つの端子か
らRF電力が供給され、付加的なRF発生器の他の端子
は接地されている。スイッチ50、52が、点線で示さ
れているように別の位置に移動したときは、独立したR
F発生器30は上段電極14と遮断され、主発生器18
からの電力が上段電極14のみに印加され、定期的なク
リーニングのステップが、独立したRF発生器のより低
い電力に制限されない(この別の位置では、下側電極1
2が接地されている)。別のアプローチも可能であるこ
とは明らかであろう。例えば、独立した電力供給器30
は、通常のエッチング操作中では遮断されており、又
は、定期的なクリーニングRF電力は、発生器18では
なく発生器30に由来してもよい。
に説明した如く、主RF発生器18のそれよりも充分に
低くてもよい。上述の電力を分割する構成では2つの電
極に均等に電力が分割されて、180゜の位相差が要求
されるが、これとは異なり、本発明では、上段電極と底
部電極に印加されるRF電力の周波数が同じである必要
はなく、これらの間に特定の位相の関係を要求するもの
でもない。
リーン且つポリマー堆積のない状態に常に維持すること
である。このことは、チャンバ内に安定且つ再現性の良
いプラズマが発生され維持されることを確保する。本発
明を用いることにより、インシチュウドライクリーニン
グの必要性を減少又は排除し、電流密集効果を排除し、
有効な粒子汚染制御を提供し、エッチング性能を安定化
する。更に関連した利点としては、ドライクリーニング
が減少又は排除されることにより、チャンバ内で用いら
れるプロセスキットの使用寿命も延長されることがあ
る。酸化物エッチングの場合は、ドライクリーニングの
ステップは酸素プラズマを用い、これはクランプ、シー
ル、Oリング及びポリイミドのウエハチャック材料を、
直ちに攻撃する。
るエッチング操作のタイプに依存する。上段電極がシリ
コン製の場合は、酸化物対シリコン(又はポリシリコ
ン)のエッチングの選択性は、チャンバ内のフリーな弗
素原子の浄化効果により、著しく向上する。電極のシリ
コンは弗素と反応するので、電極はフリーな弗素を効果
的に消費し、エッチングされる基板の基板と反応してし
まう弗素原子ほとんど残さない。その結果、選択性が向
上し、即ち、シリコンとは反対に、ワークピース上の酸
化物が優先的にエッチングされる。浄化がシリコンのフ
リー弗素との反応速度に依存するため、エッチングプロ
セス中に電極表面をクリーンにしてポリマーがない状態
に維持することだけが重要ではなく、RF電力(RF電
力レベルは用いる特定のプロセスに依存する)又は温度
を、又はこれら双方を変化させることにより、反応速度
を制御することも重要である。ポリシリコン又はシリコ
ンのエッチングに対して、同様の効果を得るためには、
上段電極は純粋なシリコン又はドープシリコンであって
もよい。メタルエッチングに対しては、エッチングされ
るウエハ上への電極材料のスパッタリングの形態で可能
性のあるあらゆる汚染を排除するため、上段電極は純粋
なアルミニウム製であってもよい。更に、上段電極に量
的に小さなRF電力を印加することにより、酸化アルミ
ニウムの形成が防止されるだろう。
利点を提供することが、従来技術から理解されるであろ
う。特に、本発明は、反応性イオンエッチングチャンバ
内で上段電極上にポリマーの堆積を減少又は除去させる
単純且つ効率の良い方法を提供する。本発明は、アプラ
イドマテリアルズ社のプレシジョン5000MxPME
RIE等の、反応性イオンエッチングチャンバに関して
実証を行ってきたが、本発明の原理は、アプライドマテ
リアルズ社のインダクティブエッチャー(High D
ensity Plasma Omega)、誘導励起
反応性イオンエッチャー(1992年9月8日出願の継
続中の米国特許出願07/941,507に記載)、あ
らゆる従来からのRIEエッチャー、TEL’s850
0sその他のマグネトロンエッチャー、Lam Tri
odeシステム等の、他のプラズマエッチャーに適用さ
れてもよい。本発明を用いることにより、オフラインド
ライクリーニングを減少又は排除し、チャンバ内で処理
されるウエハの粒子汚染を大きく低減する。本発明は特
定の具体例に関してインダクタ詳細に説明してきたが、
本発明の趣旨及び範囲から離れることなく、様々な変形
が可能である。従って、本発明は請求の範囲に限定され
るものではない。
れば、量的に比較的小さなRF電力を用いて電極に直接
印加して自己クリーニング機能を実現する、反応性イオ
ンエッチングシステム等のプラズマ処理システムが提供
される。
式図である。
ッチレイトの変化を示すグラフである。
るための別の技術を示す装置の、図1と同様の模式図で
ある。
下側電極、14…上側電極、16…矢印、18…RF発
生器、20…接地、22…半導体ウエハ、24…排気ポ
ート、26…矢印、30…RF発生器、32…キャパシ
タ、34…接地、50,54…スイッチ。
Claims (29)
- 【請求項1】 反応器チャンバと、 該チャンバ内に配置される第1の電極と、 該反応器チャンバ内で処理されるワークピースを支持す
るための、該第1の電極から離れて配置される第2の電
極と、 該反応器チャンバへプロセスガスを供給するための、少
なくとも1つの流入ポートと、 該反応器チャンバからガスを脱気するための、少なくと
も1つの脱気ポートと、 該第2の電極と大地との間に接続されて、該反応器チャ
ンバ内にプラズマを発生させ維持する、第1の高周波電
力ソースと、 該第1の電極に接続されて、該第1の電極に電力を供給
する第2の高周波電力ソースとを備え、 該第1の電極に印加される電力は、該第1の電極の自己
クリーニングをもたらすように選択されたレベルであ
り、 第2の高周波電力ソースは、該第1の高周波電力ソース
によって供給される電力を阻害しないような方法で接続
されるプラズマエッチング反応器。 - 【請求項2】 該反応器は、結合キャパシタを更に有
し、 該第2の高周波電力ソースは、接地された1つの端子
と、該キャパシタを介して該上側電極ないし上側電極へ
結合される別の端子とを備えて、該第2の高周波電力ソ
ースと該キャパシタとは、該第1の高周波電力ソースか
ら供給される電力の事実上の接地通路を与え、 該第1の高周波電力ソースの周波数と該第2の高周波電
力ソースの周波数が異なる請求項1に記載のプラズマエ
ッチング反応器。 - 【請求項3】 該上側電極に印加される電力が、該第1
の高周波電力ソースにより供給される電力と比較して低
いレベルである請求項1に記載のプラズマエッチング反
応器。 - 【請求項4】 反応器チャンバと、 該チャンバ内に配置される上側電極と、 該反応器チャンバ内で処理されるワークピースを支持す
るための、該上側電極から離れて配置される下側電極
と、 該反応器チャンバへプロセスガスを供給するための、少
なくとも1つの流入ポートと、 該反応器チャンバからガスを脱気するための、少なくと
も1つの脱気ポートと、 該下側電極と大地との間に接続されて、該反応器チャン
バ内にプラズマを発生させ維持する、高周波電力ソース
と、 該上側電極から堆積物をクリーニングするために、該高
周波電力ソースを該上側電極に接続するための回路とを
備えるプラズマエッチングチャンバ。 - 【請求項5】 該高周波電力ソースを該上側電極に接続
するための該回路が、定期的ないし間欠的に作動し、且
つ、該2つめの回路からの電力を同時に遮断するための
制御回路を備える請求項4に記載のプラズマエッチング
チャンバ。 - 【請求項6】 該高周波電力ソースを該上側電極に接続
するための回路が、該高周波電力ソースよりも非常に小
さな電力の第2の高周波電力ソースと、該プラズマエッ
チング反応器が通常の動作中で該第1番目の高周波電力
ソースからの電力を受容している際中に該第2の高周波
電力ソースを該上側電極へ接続するための回路とを、更
に有し、通常の動作中に、該第2の高周波電力ソースが
該上側電極の連続的なクリーニングを実行し、また、該
上側電極にのみ電力を印加することにより定期的ないし
間欠的なクリーニングも実行される請求項5に記載のプ
ラズマエッチング反応器。 - 【請求項7】 プラズマを支援する1対の電極を有する
プラズマエッチング反応器の操作の方法であって、 プラズマエッチング反応器チャンバへプロセスガスを供
給するステップと、 該チャンバ内の一方の電極へ高周波電力を供給してプラ
ズマを支援するステップと、 該チャンバから使用済みのプロセスガスを排出するステ
ップと、 他方の電極に高周波電力を印加して、そこから堆積物を
クリーニングするステップであって、電極のオフライン
ドライクリーニングの必要性を減少させ又は除去する、
クリーニングのステップとを有するプラズマエッチング
反応器の操作の方法。 - 【請求項8】 任意の周波数の、並びに、前記一方の電
極への電力の供給に用いられるよりも実質的に低い電力
の、独立した高周波電力ソースから、前記他方の電極に
電力を接続するステップを更に有し、 前記他方の電極へ印加される電力は、プラズマのイオン
エネルギーを増加させ、電極材料をあまり除去させず
に、前記他方の電極から堆積物の連続的なクリーニング
を生じさせるように選択される請求項7に記載の方法。 - 【請求項9】 前記一方の電極への電力の印加を定期的
ないし間欠的に中断させるステップと、 前記他方の電極からの堆積物のクリーニングを促進させ
るように選択された時間、前記他方の電極へ印加される
電力を同時に増加させるステップと、 前記一方の電極への電力の印加を再開するステップと、 前記他方の電極への減少された高周波電力の印加を再開
して、前記他方の電極の連続的なクリーニングを再開す
るステップとを更に有する請求項8に記載の方法。 - 【請求項10】 前記一方の電極への電力の印加を定期
的ないし間欠的に中断させるステップと、 前記他方の電極からの堆積物のクリーニングを実現する
ように選択された時間、前記他方の電極へ電力を同時に
接続させるステップと、 前記一方の電極への電力の印加を再開するステップとを
更に備える請求項7に記載の方法。 - 【請求項11】 間隔をおいて配置される1対の電極を
有する反応器内で基板をプラズマ処理する方法であっ
て、 該反応器内部にプラズマを形成して該反応器内で基板を
処理し、前記プラズマを支援して一方の電極に高周波電
力を供給するステップと、 他方の電極に高周波電力を供給してそこから堆積物をク
リーニングするステップであって、そのために電極のク
リーニングのための処理中断時間が減少又は排除され
る、クリーニングのステップと、を有する方法。 - 【請求項12】 堆積物のクリーニングのために前記他
方の電極へ供給される高周波電力が、前記一方の電極へ
供給される高周波電力よりも著しく低い周波数である請
求項11に記載の方法。 - 【請求項13】 堆積物のクリーニングのために前記他
方の電極へ供給される高周波電力が、前記一方の電極へ
供給される高周波電力よりも実質的に低い電力である請
求項11に記載の方法。 - 【請求項14】 前記一方の電極が、第1の高周波電力
ソースの一方の出力により供給され、前記第1の高周波
電力ソースの他方の出力は接地され、前記他方の電極
が、キャパシタンスを介して第2の高周波電力ソースに
より供給され、前記第2の高周波電力ソースの他方の出
力は接地される請求項11に記載の方法。 - 【請求項15】 前記高周波電力を供給する以前に、前
記一方の電極及び前記他方の電極の双方を前記反応器の
壁から電気的に絶縁するステップを更に有する請求項1
4に記載の方法。 - 【請求項16】 前記プラズマを支援する高周波電力
が、前記一方の電極と大地との間に印加された第1の高
周波であり、前記他方の電極が、前記第1の高周波へ低
いインピーダンスを与えるように選ばれたキャパシタン
スを介して接地される請求項12に記載の方法。 - 【請求項17】 堆積物のクリーニングのための電力及
びプラズマの支援のための電力の双方が、略同時に供給
される請求項12に記載の方法。 - 【請求項18】 該プラズマを支援する高周波電力が定
期的ないし間欠的に中断され、その間、高周波電力が供
給されて堆積物をクリーニングする請求項12に記載の
方法。 - 【請求項19】 堆積物のクリーニングのための電力
が、定期的ないし間欠的に増加する請求項17に記載の
方法。 - 【請求項20】 該プラズマを支援する電力が定期的な
いし間欠的に減少され、その間、堆積物のクリーニング
のための電力が増加される請求項17に記載の方法。 - 【請求項21】 チャンバ内部にプラズマを維持するた
めに高周波電力を伝達し制御する電力印加装置を具備す
るプラズマ基板処理チャンバを用いるプラズマ処理装置
であって、 前記印加装置は該チャンバ内に間隔をおいて配置される
1対の電極を有し、前記装置は、 プラズマを支援するために前記電極の第1の電極に接続
される高周波電力の第1のソースと、 前記電極の第2の電極に接続される高周波電力の第2の
ソースであって、前記第2のソースは、前記第1のソー
スよりも著しく低い電力レベルであり、電極からの堆積
物のクリーニングを実施するプラズマ処理装置。 - 【請求項22】 前記第2のソースが前記第1のソース
よりも実質的に低い周波数である請求項21に記載のプ
ラズマ処理装置。 - 【請求項23】 前記第1のソースの一方の側が大地に
接続され、前記第2のソースの一方の側がキャパシタン
スを介して前記第2の電極に接続され、前記第2のソー
スの他方の側が大地に接続される請求項21に記載のプ
ラズマ処理装置。 - 【請求項24】 前記キャパシタンスが、前記第1のソ
ースへ低いインピーダンスのみを与える値を有する請求
項23に記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項25】 前記第2のソースが、前記第1のソー
スよりも実質的に低い周波数を有する請求項24に記載
のプラズマ処理装置。 - 【請求項26】 前記チャンバに対して前記第1の電極
と前記第2の電極を絶縁する絶縁器を更に有する請求項
21に記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項27】 高周波発生器を更に備え、前記高周波
発生器は、前記第1のソース及び前記第2のソースの双
方に高周波を供給する請求項21に記載のプラズマ処理
装置。 - 【請求項28】 高周波電力の前記第1のソース及び前
記第2のソースと協働して、前記第2のソースを前記第
2の電極から定期的ないし間欠的に遮断し、前記第1の
ソースを前記第1の電極から遮断しつつ前記第1のソー
スを前記第2の電極へ接続させる、制御スイッチを、更
に有する請求項21に記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項29】 前記制御スイッチが更に前記第1の電
極を大地へ接続させる請求項28に記載のプラズマ処理
装置。
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