JPH08306659A

JPH08306659A - 誘導結合プラズマ処理装置および誘導結合プラズマ処理方法

Info

Publication number: JPH08306659A
Application number: JP7104327A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Fukuda; 誠一福田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-04-27
Filing date: 1995-04-27
Publication date: 1996-11-22
Anticipated expiration: 2017-08-26
Also published as: JP3318816B2

Abstract

(57)【要約】【目的】高密度プラズマ処理と、中・低密度プラズマ
処理とを連続的に施すことが可能な、誘導結合プラズマ
処理装置および誘導結合プラズマ処理方法を提供する。【構成】誘導結合アンテナをプラズマ処理室の軸方向
に移動自在に配設する。誘導結合アンテナを複数のアン
テナで構成し、個々のアンテナに選択的に電源を供給し
てもよい。これらの装置構成により、同一プラズマ処理
室内で、異なる密度のプラズマ処理を連続的に施す。【効果】プラズマエッチングの分野においてはエッチ
ングレートと選択比、またプラズマＣＶＤにおいてはデ
ポジションレートと膜質の制御等、並立が困難な要求を
満たすプラズマ処理が可能となる。スループットの向上
やパーティクル汚染の低減にも寄与する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置等の製造分野
で適用される誘導結合プラズマ処理装置および誘導結合
プラズマ処理方法に関し、更に詳しくは、高密度プラズ
マ処理におけるプラズマ密度の制御が可能な誘導結合プ
ラズマ処理装置および誘導結合プラズマ処理方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩ等の半導体装置の高集積度化、高
性能化が進展するに伴い、そのデザインルールはハーフ
ミクロンからサブクォータミクロンのレベルへと縮小し
つつある。これに伴い、半導体基板上の各種薄膜に微細
加工を施すプラズマエッチングや、逆に半導体基板上に
各種薄膜を形成するプラズマＣＶＤに対する技術的要求
は、ますます高度化している。

【０００３】以下、プラズマエッチングに対する技術的
要求を列挙する。被エッチング基板の大口径化にともな
い、８インチ径以上の被エッチング基板の全面にわた
り、均一な処理が要求される。またＡＳＩＣ（Ａｐｐｌ
ｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩＣ）に代表され
るように、多品種少量生産への要求が一部には高い。こ
れらの背景から、プラズマエッチング装置は枚葉式が主
流となっている。このため従来のバッチ式のプラズマエ
ッチング装置に劣らない処理能力を維持するためには、
被エッチング基板１枚当たりの処理時間の短縮、すなわ
ちエッチングレートを大幅に向上させる必要がある。

【０００４】また半導体デバイスの信号処理の高速化
や、半導体素子自体の微細化を図るため、例えばＭＯＳ
トランジスタにおいては不純物拡散層の接合深さが浅く
なり、その他の各種材料層の厚さも薄くなっている。か
かる浅い接合上の層間絶縁膜に接続孔を開口するプラズ
マエッチング工程においては、従来以上に対下地材料層
との選択性に優れ、下地材料層のダメージが少ないプラ
ズマエッチング方法が求められる。

【０００５】さらに、対レジストマスクの選択比向上も
重要な問題である。微細なデザインルールの半導体装置
を安定に製造するために、プラズマエッチング中に生じ
るレジストマスクの後退による寸法変換差の発生は、極
く僅かなレベルのものでも許容され難くなりつつあるか
らでる。

【０００６】これらの諸要求に応えるため、例えば酸化
シリコン系材料層のプラズマエッチングにおいては、炭
素数２以上の飽和ないし不飽和ＣＦ系ガスをエッチング
ガスに採用する方法が特開平３−２７６６２６号公報に
開示されている。この方法はメインエッチャントである
ＣＦ₃ ⁺を効率よく発生させ、エッチングレートを向上
させるものである。しかしながら、酸化シリコン系材料
層のエッチングは基本的にイオン入射エネルギを必要と
するイオンアシスト反応であるので、エッチングの選択
比については改善の余地がある。

【０００７】接続孔のエッチングにおいて、酸化シリコ
ン系材料層の下地材料層であるシリコン層との選択比を
向上するためには、開口した接続孔底部の拡散層表面に
堆積するＣＦ系ポリマの膜質の制御が重要であることが
近年指摘されている。ＣＦ系ポリマの堆積は下地材料層
との選択比向上のために寄与するものである。しかし、
このＣＦ系ポリマ中にＦ原子が多量に取り込まれると、
ＣＦ系ポリマ中のＦ原子と下地のＳｉ原子とは、単なる
吸着あるいは付着にとどまらず、イオンの入射にアシス
トされて化学反応および反応生成物の脱離過程と進む。
この一連の過程は正しくエッチングであり、対下地材料
層の選択比が得られない結果となる。このような観点か
ら、フッ化炭素系ガスにＣＯを添加し、プラズマ中の過
剰なＦ^*（Ｆラジカル）をＣＯＦ_x等の形で捕捉してＣ
／Ｆ比を制御しカーボンリッチなポリマ堆積を得る試み
が、例えば第４１回応用物理学関係連合講演会（１９９
４年春季年会）講演予稿集ｐ５３５、講演番号２９ａ−
ＺＦ−５および２９ａ−ＺＦ−６に報告されている。プ
ラズマ中の過剰のＦ原子を消費する他の方法として、Ｈ
₂等のＨ系ガスを添加しＨＦの形でエッチング反応系外
に除去する試みもある。

【０００８】さらに近年においてはエッチングレートの
向上や均一性の観点から、例えば特開平５−２０６０７
２号公報に開示されている誘導結合プラズマを初めとす
る、高密度プラズマ発生源を有するプラズマ処理装置が
導入されつつある。かかる高密度プラズマ処理装置で酸
化シリコン系材料層をエッチングする場合には、上述し
たエッチングガス組成であるＣＦ系ガス／ＣＯ混合ガス
系、あるいはＣＦ系ガス／Ｈ系ガス混合ガスを採用して
も下地材料層であるシリコン拡散層との選択比を得るこ
とが困難であることが判明した。これは、１×１０¹¹／
ｃｍ³〜１×１０¹²／ｃｍ³オーダの高密度プラズマ中
でエッチングする場合には、本来エッチング反応外に速
やかに除去されるべきＣＯＦやＨＦ等の反応生成物が高
密度プラズマにより再解離して再びＦ^*を発生するので
過剰なＦ原子を除去できず、このためカーボンリッチな
ポリマを堆積できないためと考えられる。

【０００９】以上の説明はプラズマエッチングを例示し
たが、プラズマＣＶＤの場合にも、ソースガスの過剰解
離によりＣＶＤ膜の膜質が問題となる場合がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した従来
技術の問題点に鑑み、高密度プラズマ処理装置である誘
導結合プラズマ処理装置におけるプラズマ密度を、簡便
な手法により制御しうる誘導結合プラズマ処理装置を提
供することをその課題とする。

【００１１】本発明の他の課題は、プラズマエッチング
の分野においてはエッチングレートとエッチングの選択
比をともに向上できる誘導結合プラズマ処理方法を提供
することである。またプラズマＣＶＤの分野において
は、堆積速度と堆積する膜質を制御しうる誘導結合プラ
ズマ処理方法を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の誘導結合プラズ
マ処理装置は、上記課題を達成するために提案するもの
であり、被処理基板を載置した基板ステージを内部に配
設するとともに、略円筒形状の誘電体材料からなるプラ
ズマ処理室の外周に、コイル状の誘導結合アンテナを巻
回した構造を有する誘導結合プラズマ処理装置であっ
て、この誘導結合アンテナを、プラズマ処理室の軸方向
に移動自在に配設したことを特徴とするものである。

【００１３】また本発明の誘導結合プラズマ処理装置
は、被処理基板を載置した基板ステージを内部に配設す
るとともに、略円筒形状の誘電体材料からなるプラズマ
処理室の外周に、コイル状の誘導結合アンテナを巻回し
た構造を有する誘導結合プラズマ処理装置であって、こ
の誘導結合アンテナは、前記プラズマ処理室の軸方向に
離間する複数のアンテナを有し、個々のアンテナに対し
て、選択的に誘導結合アンテナ電源を接続可能に配設し
たことを特徴とするものである。

【００１４】本発明の誘導結合プラズマ処理方法にあっ
ては、被処理基板を載置した基板ステージを内部に配設
するとともに、略円筒形状の誘電体材料からなるプラズ
マ処理室の外周に、コイル状の誘導結合アンテナを巻回
した構造を有する誘導結合プラズマ処理装置を用いた誘
導結合プラズマ処理方法であって、被処理基板近傍にこ
の誘導結合アンテナを位置させて施す第１のプラズマ処
理工程と、被処理基板上にこの誘導結合アンテナを離間
させて施す第２のプラズマ処理工程とを有することを特
徴とするものである。なお本明細書中で用いるプラズマ
処理室の外周形状を表す略円筒状という表現は、円筒軸
方向の各部分の半径が等しい完全な円筒状の他に、やや
テーパ形状である円錐台形状や、半球状に近い円筒形状
をも含むものとする。

【００１５】

【作用】本発明の誘導結合プラズマ処理装置は、誘導結
合アンテナ近傍では高密度プラズマが得られ、誘導結合
アンテナから離間した位置ではプラズマ密度が低下する
誘導結合プラズマ処理装置の特性に着眼し、誘導結合ア
ンテナをプラズマ処理室の軸方法に可動に配設すること
により、被処理基板に対し高密度プラズマ処理と中・低
密度プラズマ処理とを同一プラズマ処理室内で連続して
施すことを可能としたものである。

【００１６】また本発明の別の誘導結合プラズマ処理装
置は、プラズマ処理室の軸方法に離間して複数のアンテ
ナを配設し、個々のアンテナに選択的に誘導結合プラズ
マ電源を接続可能に配設することにより、被処理基板に
対し高密度プラズマ処理と中・低密度プラズマ処理とを
同一プラズマ処理室内で連続して施すことを可能にし
た。

【００１７】さらに本発明の誘導結合プラズマ処理方法
にあっては、被処理基板近傍に誘導結合アンテナを位置
させ、高密度プラズマにより処理することにより、高速
の誘導結合プラズマ処理が可能となる。続けて、被処理
基板上の離間した位置に誘導結合アンテナを位置させ
て、中・低密度プラズマ処理を施すことにより、エッチ
ングの分野においてはエッチングガスの解離度を制御
し、選択比に優れた誘導結合プラズマエッチングが可能
となる。またプラズマＣＶＤの分野においては、ソース
ガスの解離度を制御しＣＶＤ膜の膜質を制御することが
可能となる。これら一連のプラズマ処理を、同一のプラ
ズマ処理装置内で連続的に施すことが可能である。

【００１８】なお本明細書においては、１×１０¹¹／ｃ
ｍ³以上１×１０¹²／ｃｍ³オーダのプラズマ密度を高
密度プラズマ、１×１０⁸／ｃｍ³以上１×１０¹⁰／ｃ
ｍ³オーダのプラズマ密度を中・低密度プラズマと定義
することとする。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の誘導結合プラズマ処理装置、
および本発明の誘導結合プラズマ処理方法を一例として
コンタクトホール加工に適用した具体的実施例につき、
添付図面を参照して説明する。

【００２０】実施例１本実施例は本願の請求項１を適用し、誘導結合アンテナ
をプラズマ処理室の軸方向、すなわち被処理基板に対し
て垂直方向に移動自在に配設した誘導結合プラズマ処理
装置について、図１（ａ）〜（ｂ）および図２（ａ）〜
（ｂ）を参照して説明する。

【００２１】図１（ａ）〜（ｂ）は、本実施例の誘導結
合プラズマ処理装置の概略断面図である。石英等の誘導
体材料からなる略円筒状のプラズマ処理室３の外周に
は、マルチターンコイル状の誘導結合アンテナ４が巻回
し、この誘導結合アンテナ４には誘導結合アンテナ電源
を接続する。この誘導結合アンテナは本装置の特徴部分
であり、そのコイル幅はプラズマ処理室の軸長よりは短
く、例えば１／２程度であり、プラズマ処理室３の円筒
軸方向に不図示の駆動手段により移動することが可能で
ある。被処理基板１は、ブロッキングコンデンサ７を介
して基板バイアス電源８を接続した基板ステージ２上に
載置する。本装置では誘導結合アンテナ電源５は１３．
５６ＭＨｚ、基板バイアス電源８は８００ＫＨｚの高周
波を出力し、２系統の高周波電源の干渉を防止してい
る。プラズマ処理室３の天板を兼用する接地電極６は被
処理基板１に対して基板バイアスの基準電位を与えるも
のである。以上が誘導結合プラズマ処理装置の主要構成
部分であるが、エッチングガス導入ノズル、真空ポンプ
系、被処理基板１の搬出入手段あるいは基板ステージ２
の温度制御手段や被処理基板の保持手段等の細部は図示
を省略する。

【００２２】図１（ａ）は誘導結合アンテナ４をプラズ
マ処理室３の下部、すなわち被処理基板１近傍に位置さ
せ、誘導結合アンテナ４によりプラズマ処理室３内に生
成する高密度プラズマ９が被処理基板１近傍で生成した
状態を示す。この状態では、被処理基板１に対し高密度
プラズマ処理を施すことが可能である。また図１（ｂ）
は誘導結合アンテナ４をプラズマ処理室３の上部、すな
わち被処理基板１から離間した場所に位置させ、誘導結
合アンテナ４によりプラズマ処理室３内に生成する高密
度プラズマ９が被処理基板１から上方に離間した位置で
生成した状態を示す。この状態では、被処理基板１に対
し中・低密度プラズマ処理を施すことが可能である。さ
らに図２（ａ）〜（ｂ）は誘導結合プラズマ処理装置の
外観を示す概略斜視図であり、それぞれは図１（ａ）〜
（ｂ）に対応して誘導結合アンテナを移動した状態を概
念的に示すものである。本装置によれば誘導結合アンテ
ナ４の移動により、高密度プラズマ処理と中・低密度プ
ラズマ処理とを同一装置内で連続的に施すことが可能で
ある。

【００２３】実施例２本実施例は図１（ａ）〜（ｂ）および図２（ａ）〜
（ｂ）に示した誘導結合プラズマ処理装置により、シリ
コンからなる半導体基板上の層間絶縁膜に接続孔を開口
するプラズマエッチングにつき、図５（ａ）〜（ｃ）に
示す概略断面図を参照して説明する。

【００２４】図５（ａ）は本実施例で採用した被処理基
板であり、不純物拡散層（図示せず）を形成した８イン
チ径のシリコン等の半導体基板１１上にＳｉＯ₂からな
る層間絶縁膜１２を形成し、さらにフォトレジストをス
ピンコート、露光、現像して複数の接続孔開口用のレジ
ストマスク１３を形成したものである。層間絶縁膜１２
の厚さは、例えば０．５μｍであり減圧ＣＶＤにより形
成した。レジストマスク１３の開口径は０．２μｍであ
る。

【００２５】この被処理基板１を図１（ａ）に示す状態
で誘導結合プラズマ処理装置の基板ステージ２上にセッ
ティングし、一例として下記に示すプラズマエッチング
条件で第１のプラズマ処理工程を施した。Ｃ₄Ｆ₈ ７０ｓｃｃｍＣＯ１００ｓｃｃｍガス圧力４．０Ｐａ誘導結合アンテナ電源パワー３ＫＷ（１３．５６ＭＨｚ）基板バイアス電源パワー７００Ｗ（８００ＫＨｚ）被エッチング基板温度 −２０ ℃ このとき、マルチターンの誘導結合アンテナ４は、その
軸方向すなわち幅方向の中央部が被処理基板１面とほぼ
同じ位置となるように配置した。

【００２６】本エッチング工程においては、Ｃ₄Ｆ₈か
ら生成する多量のＦ^*が、同じくＣ₄Ｆ₈から生成する
Ｃ_xＦ_y ⁺のイオン入射にアシストされる形で異方性加
工が進む。また混合ガス中のＣＯは一部解離してＣおよ
びＣＯ₂を生成する。このうちＣはＳｉＯ₂からなる層
間絶縁膜１２中のイオン入射面からＯを引き抜いて再び
ＣＯ₂を生成し、エッチングの進行に寄与する。また混
合ガス中のＣＯの一部は、プラズマ中のＦ^*をＣＯＦの
形で捕捉するが、ＣＯＦは高密度プラズマ中で再解離し
て再びＦ^*を生成するので、エッチングレートを低下さ
せるには至らない。本エッチング工程では、エッチング
レートは多量のＦ^*の寄与により５００ｎｍ／分以上の
値が得られる。しかしながら、本エッチング条件では下
地材料層である半導体基板１１との選択比が充分にとれ
ない。そこで、この第１のプラズマ処理工程は、被処理
基板１上いずれの個所の接続孔部分においても下地の半
導体基板１１表面が露出する直前で停止し、第２のプラ
ズマ処理工程に切り替える。この状態を図５（ｂ）に示
す。

【００２７】第２のプラズマ処理工程を施しつつある誘
導結合プラズマ処理装置の概略断面図が図１（ｂ）であ
る。このとき、マルチターンの誘導結合アンテナ４は、
その軸方向の中央部が被処理基板１上に離間させること
により、被処理基板１面上では中・低密度のプラズマ処
理を施すことができる。本実施例では、誘導結合アンテ
ナ４の軸方向の中央部と被処理基板１面との距離を１０
ｃｍに設定した。この状態で、一例として下記条件によ
り第２のプラズマ処理を施す。Ｃ₄Ｆ₈ ７０ｓｃｃｍＣＯ１００ｓｃｃｍガス圧力４．０Ｐａ誘導結合アンテナ電源パワー２ＫＷ（１３．５６ＭＨｚ）基板バイアス電源パワー７００Ｗ（８００ＫＨｚ）被エッチング基板温度 −２０ ℃ 本第２のプラズマ処理工程はオーバーエッチングに相当
する工程であり、プラズマ中の過剰のＦ^*はＣＯＦの形
で捕捉され、これは中・低密度プラズマ中では再解離せ
ずそのままプラズマ処理室外に排気除去される。このた
め、エッチングレートは３００ｎｍ／分と小さくなった
ものの、下地層であるシリコンからなる半導体基板１１
との選択比は３５、レジストマスク１３との選択比は１
０が得られ、接続孔１４が開口される。半導体基板１１
との高選択比は、ＣＯの解離によるＣを主成分とするカ
ーボンリッチなポリマが、露出した半導体基板上に堆積
物１４として残留し、実質的なエッチングストッパとし
ての機能を果たすためと考えられる。この状態を図５
（ｃ）に示す。

【００２８】この後レジストマスク１３と堆積物１５と
をアッシング除去し、接続孔１４を完成する。本実施例
によれば、誘導結合アンテナと被処理基板との距離を可
変とすることにより、高密度プラズマと中・低密度プラ
ズマ処理とを連続的に施すことにより、エッチングレー
ト、異方性形状および選択比とを両立したプラズマエッ
チングを施すことが可能となる。

【００２９】実施例３本実施例は本願の請求項２を適用し、誘導結合アンテナ
をプラズマ処理装置の軸方向、すなわち被処理基板に対
して垂直方向に離間した複数のアンテナにより構成し、
個々のアンテナに対して選択的に誘導結合アンテナ電源
を接続可能に配設したものである。この誘導結合プラズ
マ処理装置について図３（ａ）〜（ｂ）および図４
（ａ）〜（ｂ）を参照して説明する。

【００３０】図３（ａ）〜（ｂ）は、本実施例の誘導結
合プラズマ処理装置の概略断面図であり基本的な構成は
実施例１の装置と同一であるので、本装置の特徴部分の
みを説明し、重複する説明を省略する。本装置の特徴部
分は、石英等の誘導体材料からなる略円筒状のプラズマ
処理室３の外周に巻回したコイル状の複数のアンテナ４
ａ、４ｂから構成される誘導結合アンテナ４である。こ
のうち、アンテナ４ａは被処理基板１の近傍に位置し、
その軸方向の中央部は被処理基板１面とほぼ一致してい
る。アンテナ４ｂは被処理基板上面から離間した場所に
位置し、その軸方向の中央部と被処理基板１面との距離
は一例として１０ｃｍである。個々のアンテナ４ａ、４
ｂには、誘導結合アンテナ電源５を選択的に接続するこ
とが可能である。

【００３１】図３（ａ）は、被処理基板１近傍のアンテ
ナ４ａに誘導結合アンテナ電源５を接続し、プラズマ処
理室３内に生成する高密度プラズマ９が被処理基板１近
傍で生成した状態を示す。この状態では、被処理基板１
に対し高密度プラズマ処理を施すことが可能である。ま
た図３（ｂ）は被処理基板１上面から離間したアンテナ
４ｂに誘導結合アンテナ電源５を接続し、プラズマ処理
室３内に生成する高密度プラズマ９が被処理基板１上方
に離間した位置で生成した状態を示す。この状態では、
被処理基板１に対し中・低密度プラズマ処理を施すこと
が可能である。さらに図４（ａ）〜（ｂ）は本実施例の
誘導結合プラズマ処理装置の外観を示す概略斜視図であ
り、それぞれは図３（ａ）〜（ｂ）に対応して誘導結合
アンテナを移動した状態を概念的に示すものである。本
装置によれば、コイル状の複数のアンテナに選択的に誘
導結合アンテナ電源を接続することにより、高密度プラ
ズマ処理と中・低密度プラズマ処理とを同一装置内で連
続的に施すことが可能である。

【００３２】実施例４本実施例は図３（ａ）〜（ｂ）および図４（ａ）〜
（ｂ）に示した誘導結合プラズマ処理装置により、実施
例２と同じくシリコンからなる半導体基板上の層間絶縁
膜に接続孔を開口するプラズマエッチングにつき、再び
図５（ａ）〜（ｃ）に示す概略断面図を参照して説明す
る。

【００３３】先に実施例２で説明した被処理基板１を図
３（ａ）に示す状態で誘導結合プラズマ処理装置の基板
ステージ２上にセッティングし、一例として下記に示す
プラズマエッチング条件で第１のプラズマ処理工程を施
した。Ｃ₄Ｆ₈ ７０ｓｃｃｍＣＯ１００ｓｃｃｍガス圧力４．０Ｐａ誘導結合アンテナ電源パワー３ＫＷ（１３．５６ＭＨｚ）基板バイアス電源パワー７００Ｗ（８００ＫＨｚ）被エッチング基板温度 −２０ ℃ このとき、誘導結合アンテナ４は、被処理基板１に近い
側のアンテナ４ａに誘導結合アンテナ電源を接続した。

【００３４】本エッチング工程においては、被処理基板
１近傍の高密度プラズマ９により、先の実施例２の第１
のプラズマ処理工程に準拠する機構でエッチング反応が
進行し、５００ｎｍ／分のエッチングレートで異方性加
工が進行する。しかしながら、本エッチング条件では下
地材料層である半導体基板１１との選択比が充分にとれ
ない。そこで、この第１のプラズマ処理工程は、被処理
基板１上いずれの個所の接続孔開口予定部分においても
下地の半導体基板１１表面が露出する直前で停止し、第
２のプラズマ処理工程に切り替える。この状態を図５
（ｂ）に示す。

【００３５】第２のプラズマ処理工程を施しつつある誘
導結合プラズマ処理装置の概略断面図を図３（ｂ）に示
す。このとき、誘導結合アンテナ４は、被処理基板１か
ら離間した位置にあるアンテナ４ｂに誘導結合アンテナ
電源を接続する。この状態で、一例として下記条件によ
り第２のプラズマ処理を施す。Ｃ₄Ｆ₈ ７０ｓｃｃｍＣＯ１００ｓｃｃｍガス圧力４．０Ｐａ誘導結合アンテナ電源パワー２ＫＷ（１３．５６ＭＨｚ）基板バイアス電源パワー７００Ｗ（８００ＫＨｚ）被エッチング基板温度 −２０ ℃ 本第２のプラズマ処理工程はオーバーエッチングに相当
する工程であり、エッチングの機構は前実施例２の第２
のプラズマ処理工程に準拠するものである。すなわち、
エッチングレートは３００ｎｍ／分と小さくなったもの
の、下地層であるシリコンからなる半導体基板１１との
選択比は３５、レジストマスク１３との選択比は１０が
得られ、接続孔１４が開口される。半導体基板１１との
高選択比が得られた理由は、ＣＯの解離によるＣを主成
分とするカーボンリッチなポリマが、露出した半導体基
板上に堆積物１４として残留し、実質的なエッチングス
トッパとしての機能を果たすためと考えられる。この状
態を図５（ｃ）に示す。

【００３６】この後レジストマスク１３と堆積物１５と
をアッシング除去し、接続孔１４を完成する。本実施例
によれば、誘導結合アンテナを複数のアンテナにより構
成し、個々のアンテナに選択的に誘導結合アンテナ電源
を接続することにより、高密度プラズマと中・低密度プ
ラズマ処理とを連続的に施すことができ、エッチングレ
ート、異方性形状および選択比とを両立したプラズマエ
ッチングを施すことが可能となる。

【００３７】以上、本発明を４つの実施例により説明し
たが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものでは
ない。

【００３８】例えば、誘導結合アンテナの移動は上下２
水準に設定したが、３水準以上に設定してもよい。他の
実施例では誘導結合アンテナを２つのコイル状アンテナ
により構成したが、３つ以上のアンテナで構成し、個々
のアンテナに誘導結合アンテナ電源を選択的に接続して
もよい。これらの装置構成により、より精密なプラズマ
密度の制御が可能となる。

【００３９】また、実施例はいずれもシリコン等の半導
体基板に形成された不純物拡散層に臨む接続孔開口のプ
ラズマエッチングを例示したが、下層配線層の臨むヴァ
イアホールの開口や、あるいは高速性と選択性、形状制
御性等の諸要求を同時に満たす各種プラズマエッチング
に適用することが可能である。また、実施例では触れな
かったが、デポジションレートと膜質の制御性が要求さ
れる各種プラズマＣＶＤにも適用可能である。さらに、
半導体基板等への不純物ドーピング等のプロセスに採用
してもよく、ドーピングプロファイルの制御が可能とな
る。

【００４０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の誘導結合プラズマ処理装置によれば、誘導結合アンテ
ナを移動自在、または複数のコイル状アンテナに選択的
に誘導結合アンテナ電源を接続する構成を採用すること
により、被処理基板上での実質的なプラズマ密度を制御
できる。すなわち、同一のプラズマ処理室内で、高密度
プラズマ処理と中・低密度プラズマ処理とを連続的に施
すことが簡単な装置構成で可能となり、プラズマ処理に
おけるプロセスファクタ選択の自由度やスループットが
増大する。

【００４１】同様の効果は、基板ステージを移動自在に
配設し、誘導結合アンテナとの相対的間隔を制御するこ
とによっても得られる可能性はある。しかしこの場合は
基板ステージ等の可動部分をプラズマ処理室内に設ける
必要があることから、反応生成物等の剥離による発塵の
虞れが大きい。すなわち、本装置構成はパーティクル汚
染低減の観点から極めて有利である。

【００４２】さらに本発明の誘導結合プラズマ処理方法
によれば、高密度プラズマ処理と中・低密度プラズマ処
理とを連続的に施すことにより、例えばプラズマエッチ
ングの分野では従来困難であったエッチングレートと選
択性、形状制御性等の諸要求を並立させた加工が可能で
ある。またプラズマＣＶＤの領域においても、デポジシ
ョンレートと膜質の制御等の諸要求を同時に満たす成膜
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を適用した誘導結合プラズマ
処理装置の概略断面図であり、（ａ）は高密度プラズマ
処理を施している状態、（ｂ）は中・低密度プラズマ処
理を施している状態である。

【図２】本発明の実施例１を適用した誘導結合プラズマ
処理装置の概略斜視図であり、（ａ）は高密度プラズマ
処理を施している状態、（ｂ）は中・低密度プラズマ処
理を施している状態である。

【図３】本発明の実施例３を適用した誘導結合プラズマ
処理装置の概略断面図であり、（ａ）は高密度プラズマ
処理を施している状態、（ｂ）は中・低密度プラズマ処
理を施している状態である。

【図４】本発明の実施例３を適用した誘導結合プラズマ
処理装置の概略斜視図であり、（ａ）は高密度プラズマ
処理を施している状態、（ｂ）は中・低密度プラズマ処
理を施している状態である。

【図５】本発明の実施例２および４を適用した誘導結合
プラズマ処理方法を示す概略断面図であり、（ａ）は半
導体基板上の層間絶縁膜に接続孔開口用のレジストマス
クを形成した状態、（ｂ）は第１のプラズマ処理により
層間絶縁膜をパターニングした状態、（ｃ）は第２のプ
ラズマ処理により層間絶縁膜の残部をパターニングして
接続孔を完成した状態である。

【符号の説明】

１被処理基板２基板ステージ３プラズマ処理室４誘導結合アンテナ５誘導結合アンテナ電源６接地電極７ブロッキングコンデンサ８基板バイアス電源９高密度プラズマ１１半導体基板１２層間絶縁膜１３レジストマスク１４接続孔１５堆積物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理基板を載置した基板ステージを内
部に配設するとともに、略円筒形状の誘電体材料からな
るプラズマ処理室の外周に、コイル状の誘導結合アンテ
ナを巻回した構造を有する誘導結合プラズマ処理装置で
あって、該誘導結合アンテナを、前記プラズマ処理室の軸方向に
移動自在に配設したことを特徴とする、誘導結合プラズ
マ処理装置。
【請求項２】被処理基板を載置した基板ステージを内
部に配設するとともに、略円筒形状の誘電体材料からな
るプラズマ処理室の外周に、コイル状の誘導結合アンテ
ナを巻回した構造を有する誘導結合プラズマ処理装置で
あって、該誘導結合アンテナは、前記プラズマ処理室の軸方向に
離間する複数のアンテナを有し、個々のアンテナに対し
て、選択的に誘導結合アンテナ電源を接続可能に配設し
たことを特徴とする、誘導結合プラズマ処理装置。
【請求項３】被処理基板を載置した基板ステージを内
部に配設するとともに、略円筒形状の誘電体材料からな
るプラズマ処理室の外周に、コイル状の誘導結合アンテ
ナを巻回した構造を有する誘導結合プラズマ処理装置を
用いた誘導結合プラズマ処理方法であって、前記被処理基板近傍に該誘導結合アンテナを位置させて
施す第１のプラズマ処理工程と、前記被処理基板上に該誘導結合アンテナを離間させて施
す第２のプラズマ処理工程とを有することを特徴とす
る、誘導結合プラズマ処理方法。