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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- JPH08288267A JPH08288267A JP7327226A JP32722695A JPH08288267A JP H08288267 A JPH08288267 A JP H08288267A JP 7327226 A JP7327226 A JP 7327226A JP 32722695 A JP32722695 A JP 32722695A JP H08288267 A JPH08288267 A JP H08288267A
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- H01J37/32798—Further details of plasma apparatus not provided for in groups H01J37/3244 - H01J37/32788; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
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- H01J37/32862—In situ cleaning of vessels and/or internal parts
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 上段電極の堆積物除去のためのドライクリー
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。
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
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般には、プラズ
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。
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。
【０００２】
【従来の技術】集積半導体デバイスの製造に典型的に用
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。
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。
【０００３】プラズマ発生のアプローチには、一般には
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。
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。
【０００４】アノードである接地された上側電極を有す
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。
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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この問題に対する従来
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。
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。
【０００６】同様の問題が、従来の反応性イオンエッチ
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。
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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】先例から、プラズマエッ
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。
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。
【０００８】本発明は、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。
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。
【０００９】別の特徴について、本発明は、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。
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。
【００１０】また別の特徴について、本発明は、プロセ
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。
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。
【００１１】この方法の他の特徴に従えば、第１の電極
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。
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。
【００１２】先例から、本発明はプラズマエッチングの
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。
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。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明は、プラズマエッチングシ
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。
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。
【００１４】ここでの説明において、「ウエハ」なる語
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。
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。
【００１５】典型的なウエハ反応器では、電極は下側電
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。
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。
【００１６】枚葉式ウエハ反応器でもバッチタイプの反
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。
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。
【００１７】本発明の１つの特徴に従えば、連続的な自
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。
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。
【００１８】プラズマを維持するための電力は、電極を
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。
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。
【００１９】このような場合では、電極には面倒な堆積
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。
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。
【００２０】本発明の１つの特徴に従えば、比較的小さ
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。
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。
【００２１】上段電極１４の自己クリーニングのために
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。
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。
【００２２】一般的に、アノードエッチング（又は堆
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。
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。
【００２３】前のパラグラフで簡単に述べたように、本
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。
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。
【００２４】図３は、ＲＦスイッチ５０及び５２を用い
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。
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。
【００２５】付加的なＲＦ発生器３０の周波数は、上記
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。
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。
【００２６】本発明の大きな利点は、上段電極表面をク
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。
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。
【００２７】本発明の別の利点は、チャンバ内で行われ
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。
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。
【００２８】本発明はイオンエッチングの領域で顕著な
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。
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。
【００２９】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
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。
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。
【図１】本発明に従ったプラズマエッチング反応器の模
式図である。
式図である。
【図２】プラズマイオンネルギーに対する上段電極のエ
ッチレイトの変化を示すグラフである。
ッチレイトの変化を示すグラフである。
【図３】クリーニングのために上段電極に電力を印加す
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。
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。
１０…枚葉式反応性イオンエッチングチャンバ、１２…
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。
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。
フロントページの続き (72)発明者 ハイマン ジェイ． レビンスタイン アメリカ合衆国， ニュージャージー州 07922， バークレイ ハイツ， ロビン ス アヴェニュー 132 (72)発明者 ホンチン シャン アメリカ合衆国， カリフォルニア州 95132， サン ノゼ， タンブル ウェ イ 3630
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。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/357,622 US5585012A (en) | 1994-12-15 | 1994-12-15 | Self-cleaning polymer-free top electrode for parallel electrode etch operation |
| US08/357622 | 1994-12-15 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08288267A true JPH08288267A (ja) | 1996-11-01 |
| JP3647530B2 JP3647530B2 (ja) | 2005-05-11 |
Family
ID=23406379
Family Applications (1)
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