JPH08316210A - プラズマ処理方法及び装置 - Google Patents
プラズマ処理方法及び装置Info
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- JPH08316210A JPH08316210A JP7122869A JP12286995A JPH08316210A JP H08316210 A JPH08316210 A JP H08316210A JP 7122869 A JP7122869 A JP 7122869A JP 12286995 A JP12286995 A JP 12286995A JP H08316210 A JPH08316210 A JP H08316210A
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- high frequency
- dielectric member
- plasma processing
- frequency antenna
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- Plasma Technology (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ダストの問題及び膜の付着の問題を解決して
高密度でしかも高い均一性のプラズマを生成できるプラ
ズマソースを提供すること。 【構成】 真空チャンバを画定している誘電体壁の外側
に高周波電流を流すことのできる高周波アンテナを設
け、この高周波アンテナと誘電体部材との間にプラズマ
と静電的に結合させる電極を設けることから成る。
高密度でしかも高い均一性のプラズマを生成できるプラ
ズマソースを提供すること。 【構成】 真空チャンバを画定している誘電体壁の外側
に高周波電流を流すことのできる高周波アンテナを設
け、この高周波アンテナと誘電体部材との間にプラズマ
と静電的に結合させる電極を設けることから成る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、低圧、特に0.1Pa 程度
の雰囲気圧で処理を行なう必要のあるエッチング装置、
Ｐ−ＣＶＤ装置、スパッタ装置等において高速で均一性
が高く大面積の処理を可能とするプラズマ処理方法及び
装置に関するものである。
の雰囲気圧で処理を行なう必要のあるエッチング装置、
Ｐ−ＣＶＤ装置、スパッタ装置等において高速で均一性
が高く大面積の処理を可能とするプラズマ処理方法及び
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、高密度プラズマを生成する装置と
してはコイル磁石を用いて高密度の誘導プラズマを生成
し、そして発散磁場等により誘導プラズマを拡散させる
ようにしたものが知られており、磁場拡大により大きな
面積全体にわたる蒸着やエッチングを可能としたり、プ
リクリーニング等に応用されている（特開平３− 68773
号公報及び特開平４−290428号公報参照）。
してはコイル磁石を用いて高密度の誘導プラズマを生成
し、そして発散磁場等により誘導プラズマを拡散させる
ようにしたものが知られており、磁場拡大により大きな
面積全体にわたる蒸着やエッチングを可能としたり、プ
リクリーニング等に応用されている（特開平３− 68773
号公報及び特開平４−290428号公報参照）。
【０００３】また、磁場を用いないプラズマソースとし
ては平面状ループアンテナが知られている。その一例は
特開平３−79025号公報に開示さており、絶縁シールド
によって仕切られた内部チャンバの外側で上記絶縁シー
ルドに近接してループ状の平面コイルを設け、この平面
コイルに高周波電力を供給し、内部チャンバ内に平面状
の低圧プラズマを生成し、プラズマエッチングや、蒸着
処理、レジスト除去、高密度プラズマによるCVD等に利
用できるようにされている。すなわち、この装置は図６
に示すように、Ａはエッチング処理室を画定している内
部チャンバであり、この内部チャンバＡの上部開口には
絶縁シールドＢが密閉的に取付けられている。この絶縁
シールドＢの外側にはそれと近接してかつ平行にらせん
状のループコイルＣが配置され、このループコイルＣは
マッチング回路Ｄを介して高周波電源Ｅに接続されてい
る。
ては平面状ループアンテナが知られている。その一例は
特開平３−79025号公報に開示さており、絶縁シールド
によって仕切られた内部チャンバの外側で上記絶縁シー
ルドに近接してループ状の平面コイルを設け、この平面
コイルに高周波電力を供給し、内部チャンバ内に平面状
の低圧プラズマを生成し、プラズマエッチングや、蒸着
処理、レジスト除去、高密度プラズマによるCVD等に利
用できるようにされている。すなわち、この装置は図６
に示すように、Ａはエッチング処理室を画定している内
部チャンバであり、この内部チャンバＡの上部開口には
絶縁シールドＢが密閉的に取付けられている。この絶縁
シールドＢの外側にはそれと近接してかつ平行にらせん
状のループコイルＣが配置され、このループコイルＣは
マッチング回路Ｄを介して高周波電源Ｅに接続されてい
る。
【０００４】さらに、本発明者等は先に特願平５−3043
96号において、真空チャンバのプラズマ生成領域を画定
する誘電体部材の外側に高周波電流を流すことのできる
高周波アンテナを設け、この高周波アンテナに流れる高
周波電流とほぼ直交する方向の磁場を発生する永久磁石
を高周波アンテナに沿って設けて成る高密度プラズマ生
成装置を提案した。この装置は図７に概略的に示すよう
に、エッチング処理室を画定している真空チャンバＦの
上部開口には、石英板Ｇが密閉的に取付けられており、
この石英板Ｇの外側には石英板Ｇと平行に一巻回のルー
プを成す高周波ループアンテナＨが配置され、この高周
波ループアンテナＨはマッチング回路Ｉを介して高周波
電源Ｊに接続されている。高周波ループアンテナＨの下
側には多数の板状の永久磁石Ｋが高周波ループアンテナ
Ｈに流れる電流に直交しかつ石英板Ｇと平行にループ状
に配置されている。また真空チャンバＦ内にはウエハＬ
を支持する基板ホルダＭが配置され、この基板ホルダＭ
は基板バイアス用マッチング回路Ｎを介して基板バイア
ス用高周波電源Ｏに接続され、それにより基板ホルダＭ
に高周波バイアスが掛けられ、ウエハＬをプリクリーニ
ングするようにしている。
96号において、真空チャンバのプラズマ生成領域を画定
する誘電体部材の外側に高周波電流を流すことのできる
高周波アンテナを設け、この高周波アンテナに流れる高
周波電流とほぼ直交する方向の磁場を発生する永久磁石
を高周波アンテナに沿って設けて成る高密度プラズマ生
成装置を提案した。この装置は図７に概略的に示すよう
に、エッチング処理室を画定している真空チャンバＦの
上部開口には、石英板Ｇが密閉的に取付けられており、
この石英板Ｇの外側には石英板Ｇと平行に一巻回のルー
プを成す高周波ループアンテナＨが配置され、この高周
波ループアンテナＨはマッチング回路Ｉを介して高周波
電源Ｊに接続されている。高周波ループアンテナＨの下
側には多数の板状の永久磁石Ｋが高周波ループアンテナ
Ｈに流れる電流に直交しかつ石英板Ｇと平行にループ状
に配置されている。また真空チャンバＦ内にはウエハＬ
を支持する基板ホルダＭが配置され、この基板ホルダＭ
は基板バイアス用マッチング回路Ｎを介して基板バイア
ス用高周波電源Ｏに接続され、それにより基板ホルダＭ
に高周波バイアスが掛けられ、ウエハＬをプリクリーニ
ングするようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のプラ
ズマ発生装置においては、例えば特開平３− 68773号公
報や特開平４−290428号公報に示すような構造のプラズ
マソースは大面積処理用プラズマソースとしては分布が
よくない。すなわち生成されるプラズマは径方向で密度
分布が大きく変わり、しかも密度もそれ程高くできない
という問題点がある。また図６に示すような磁場を用い
ないプラズマソースを利用したエッチング装置では、ル
ープ状コイルに印加する電力を増して行くと、絶縁シー
ルドの中心部では膜の付着はないがスパッタし過ぎてエ
ッチング分布に悪影響が生じてしまうことになる。ま
た、プラズマ密度を上げようとすればする程、絶縁シー
ルドの中心部における電界が強くなり、エッチングが速
くなり過ぎ、その部分が強くスパッタされてエッチング
レートと分布及び選択比を独立して制御することができ
ないという問題がある。さらに、図７に示すような先に
提案したものでは、スパッタ蒸着の前処理にArプラズマ
による前処理を行なう時、ベアSiやAl、Tiなどコーティ
ング済みのウエハをプリクリーニングすると、スパッタ
された金属原子が石英板に付着してしまい、誘導結合放
電を長時間維持できないという問題点がある。またCHF3
ガスを用いてSiO2をエッチングすると、石英板表面にポ
リマーが多量に付着し、従ってウエハの処理枚数が増え
るにつれてパーティクルが増加してしまい、メンテナン
スを頻繁に行なわなくてはならないという問題点もあ
る。さらにまた上述の問題点は全ての誘導結合放電式の
ものに共通のものであり、このような問題点をもつ装置
は256M DRAMプロセスには使用することはできない。
ズマ発生装置においては、例えば特開平３− 68773号公
報や特開平４−290428号公報に示すような構造のプラズ
マソースは大面積処理用プラズマソースとしては分布が
よくない。すなわち生成されるプラズマは径方向で密度
分布が大きく変わり、しかも密度もそれ程高くできない
という問題点がある。また図６に示すような磁場を用い
ないプラズマソースを利用したエッチング装置では、ル
ープ状コイルに印加する電力を増して行くと、絶縁シー
ルドの中心部では膜の付着はないがスパッタし過ぎてエ
ッチング分布に悪影響が生じてしまうことになる。ま
た、プラズマ密度を上げようとすればする程、絶縁シー
ルドの中心部における電界が強くなり、エッチングが速
くなり過ぎ、その部分が強くスパッタされてエッチング
レートと分布及び選択比を独立して制御することができ
ないという問題がある。さらに、図７に示すような先に
提案したものでは、スパッタ蒸着の前処理にArプラズマ
による前処理を行なう時、ベアSiやAl、Tiなどコーティ
ング済みのウエハをプリクリーニングすると、スパッタ
された金属原子が石英板に付着してしまい、誘導結合放
電を長時間維持できないという問題点がある。またCHF3
ガスを用いてSiO2をエッチングすると、石英板表面にポ
リマーが多量に付着し、従ってウエハの処理枚数が増え
るにつれてパーティクルが増加してしまい、メンテナン
スを頻繁に行なわなくてはならないという問題点もあ
る。さらにまた上述の問題点は全ての誘導結合放電式の
ものに共通のものであり、このような問題点をもつ装置
は256M DRAMプロセスには使用することはできない。
【０００６】そこで、本発明は、上記の問題点を解決し
て誘電体窓への膜の付着を少なくでき、ダスト防止に有
効であり、高密度でしかも高い均一性のプラズマを生成
できるプラズマ処理方法及び装置を提供することを目的
としている。
て誘電体窓への膜の付着を少なくでき、ダスト防止に有
効であり、高密度でしかも高い均一性のプラズマを生成
できるプラズマ処理方法及び装置を提供することを目的
としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明によるプラズマ処理装置は、真空チャンバ
のプラズマ生成領域を画定する誘電体部材の外側に高周
波電流を流すことのできる少なくとも一つの高周波アン
テナを設け、この高周波アンテナと誘電体部材との間に
プラズマと静電的に結合させる電極を設けたことを特徴
としている。電極は高周波アンテナと並列に可変チョー
クまたは可変コンデンサを介して同一高周波電源により
給電され得る。代りに、電極は高周波アンテナの途中か
ら分岐して給電され得る。或いは、電極は、高周波アン
テナの高周波電源とは別個の高周波電源により給電する
ように構成することもできる。また、電極は、誘電体部
材に面している側の面積が誘電体部材の高周波アンテナ
側の表面積の1/5以下であるのが好ましい。また、電極
は高周波アンテナと直交または±30°以内の線状または
曲線状の金属で構成され得、誘電体部材に接触してまた
は誘電体部材から50mm以下の間隔をおいて配置され得
る。一つの好ましい例では、電極は、中央の電力供給部
を高くして周端縁部へ向かって低くなるドーム状に湾曲
した形状に構成され得る。代りに、電極は平坦な形状に
構成することもできる。また、本発明によるプラズマ処
理方法は、真空チャンバのプラズマ生成領域を画定する
誘電体部材の外側に高周波アンテナにより高周波電流を
流すと共に高周波アンテナと誘電体部材との間に設けた
電極により誘電体部材の内表面上に一様な電界を形成
し、プロセス中は電極に供給する電力を小さくし、プロ
セスとプロセスとの間では電極に供給する電力を大きく
してクリーニングプロセスを実施することを特徴として
いる。
めに、本発明によるプラズマ処理装置は、真空チャンバ
のプラズマ生成領域を画定する誘電体部材の外側に高周
波電流を流すことのできる少なくとも一つの高周波アン
テナを設け、この高周波アンテナと誘電体部材との間に
プラズマと静電的に結合させる電極を設けたことを特徴
としている。電極は高周波アンテナと並列に可変チョー
クまたは可変コンデンサを介して同一高周波電源により
給電され得る。代りに、電極は高周波アンテナの途中か
ら分岐して給電され得る。或いは、電極は、高周波アン
テナの高周波電源とは別個の高周波電源により給電する
ように構成することもできる。また、電極は、誘電体部
材に面している側の面積が誘電体部材の高周波アンテナ
側の表面積の1/5以下であるのが好ましい。また、電極
は高周波アンテナと直交または±30°以内の線状または
曲線状の金属で構成され得、誘電体部材に接触してまた
は誘電体部材から50mm以下の間隔をおいて配置され得
る。一つの好ましい例では、電極は、中央の電力供給部
を高くして周端縁部へ向かって低くなるドーム状に湾曲
した形状に構成され得る。代りに、電極は平坦な形状に
構成することもできる。また、本発明によるプラズマ処
理方法は、真空チャンバのプラズマ生成領域を画定する
誘電体部材の外側に高周波アンテナにより高周波電流を
流すと共に高周波アンテナと誘電体部材との間に設けた
電極により誘電体部材の内表面上に一様な電界を形成
し、プロセス中は電極に供給する電力を小さくし、プロ
セスとプロセスとの間では電極に供給する電力を大きく
してクリーニングプロセスを実施することを特徴として
いる。
【０００８】
【作用】このように構成された本発明によるプラズマ処
理装置においては、誘電体部材の外側に高周波電流を流
す高周波アンテナと誘電体部材との間にプラズマと静電
的に結合させる電極を設けたことにより、誘電体部材の
内表面上に一様な電界が形成され、誘電体部材の内表面
上への膜の付着を防止できるようになる。また、本発明
によるプラズマ処理方法においては、高周波アンテナと
誘電体部材との間に設けた電極に供給する電力を制御す
ることにより、プロセス中は誘電体部材の内表面がエッ
チングされないようにでき、またプロセスとプロセスと
の間ではクリーニングプロセスを行なうことができるよ
うになる。
理装置においては、誘電体部材の外側に高周波電流を流
す高周波アンテナと誘電体部材との間にプラズマと静電
的に結合させる電極を設けたことにより、誘電体部材の
内表面上に一様な電界が形成され、誘電体部材の内表面
上への膜の付着を防止できるようになる。また、本発明
によるプラズマ処理方法においては、高周波アンテナと
誘電体部材との間に設けた電極に供給する電力を制御す
ることにより、プロセス中は誘電体部材の内表面がエッ
チングされないようにでき、またプロセスとプロセスと
の間ではクリーニングプロセスを行なうことができるよ
うになる。
【０００９】
【実施例】以下図面の図１〜図５を参照して本発明の実
施例について説明する。図１には本発明の一実施例によ
るプラズマ処理装置を概略的に示し、図面において、１
は処理室を画定している真空チャンバであり、この真空
チャンバ１の上部開口には、窓を構成する石英板２が密
閉的に取付けられている。この石英板２の外側には石英
板２と平行に二巻回のループを成す高周波ループアンテ
ナ３が配置され、この高周波ループアンテナ３はマッチ
ング回路４を介して高周波電源５に接続されている。高
周波ループアンテナ３の下側には図示したように多数の
板状の永久磁石６が高周波ループアンテナ３に流れる電
流に直交しかつ石英板２と平行にループ状に配置されて
いる。また図示実施例ではこのループ状の永久磁石５と
石英板２との間には図２に示すような平面形状をもつ線
状金属材料で構成された平面状電極７が石英板２から50
mm以下の間隔をあけて平行に配置されている。この平面
状電極７は石英板２で形成する窓の形状に合わせて構成
され、そして石英板２の内表面上に一様な電界を形成
し、石英板２の内表面への膜の付着を低減したり、僅か
にエッチングすることができるようにするため、可変コ
ンデンサ８及びをマッチング回路４を介して高周波電源
５に高周波ループアンテナ３と並列に接続されている。
すなわち可変コンデンサ８を最適な値（10pF〜100pF）
に調整することにより、石英板２の内表面上における膜
の付着を防止することができる。可変コンデンサ８の値
は石英板２の厚さによってもかわるので実験的に調整す
ることができる。また真空チャンバ１内にはウエハ９を
支持する基板ホルダ10が配置され、この基板ホルダ10は
基板バイアス用マッチング回路11を介して基板バイアス
用高周波電源12に接続され、基板ホルダ10に高周波バイ
アスを掛けるようにしている。
施例について説明する。図１には本発明の一実施例によ
るプラズマ処理装置を概略的に示し、図面において、１
は処理室を画定している真空チャンバであり、この真空
チャンバ１の上部開口には、窓を構成する石英板２が密
閉的に取付けられている。この石英板２の外側には石英
板２と平行に二巻回のループを成す高周波ループアンテ
ナ３が配置され、この高周波ループアンテナ３はマッチ
ング回路４を介して高周波電源５に接続されている。高
周波ループアンテナ３の下側には図示したように多数の
板状の永久磁石６が高周波ループアンテナ３に流れる電
流に直交しかつ石英板２と平行にループ状に配置されて
いる。また図示実施例ではこのループ状の永久磁石５と
石英板２との間には図２に示すような平面形状をもつ線
状金属材料で構成された平面状電極７が石英板２から50
mm以下の間隔をあけて平行に配置されている。この平面
状電極７は石英板２で形成する窓の形状に合わせて構成
され、そして石英板２の内表面上に一様な電界を形成
し、石英板２の内表面への膜の付着を低減したり、僅か
にエッチングすることができるようにするため、可変コ
ンデンサ８及びをマッチング回路４を介して高周波電源
５に高周波ループアンテナ３と並列に接続されている。
すなわち可変コンデンサ８を最適な値（10pF〜100pF）
に調整することにより、石英板２の内表面上における膜
の付着を防止することができる。可変コンデンサ８の値
は石英板２の厚さによってもかわるので実験的に調整す
ることができる。また真空チャンバ１内にはウエハ９を
支持する基板ホルダ10が配置され、この基板ホルダ10は
基板バイアス用マッチング回路11を介して基板バイアス
用高周波電源12に接続され、基板ホルダ10に高周波バイ
アスを掛けるようにしている。
【００１０】図３には本発明の別の実施例を示し、この
場合には処理室はドーム状の石英ベルジャ20で構成され
ており、このドーム状の石英ベルジャ20の外側の周縁部
の上方には図１の実施例と同様に二巻回のループを成す
高周波ループアンテナ21が配置され、この高周波ループ
アンテナ21はマッチング回路22を介して高周波電源23に
接続されている。そしてこの高周波ループアンテナ21と
ドーム状の石英ベルジャ20との間には図２に示すような
平面形状をもつが、ドーム状の石英ベルジャ20の形状に
合わせてドーム状に形成された線状金属材料から成るド
ーム状電極24がドーム状の石英ベルジャ20から50mm以下
の間隔をあけて配置されている。この場合もドーム状電
極24は石英ベルジャ20のドーム状窓の内表面上に一様な
電界を形成し、石英ベルジャ20のドーム状窓の内表面上
への膜の付着を低減したり、僅かにエッチングすること
ができるようにするため、可変コンデンサ25及びをマッ
チング回路22を介して高周波電源23に高周波ループアン
テナ21と並列に接続されている。可変コンデンサ25を最
適な値に調整することにより、図１の実施例のと同様に
ドーム状窓の内表面上への膜の付着は防止され得る。
場合には処理室はドーム状の石英ベルジャ20で構成され
ており、このドーム状の石英ベルジャ20の外側の周縁部
の上方には図１の実施例と同様に二巻回のループを成す
高周波ループアンテナ21が配置され、この高周波ループ
アンテナ21はマッチング回路22を介して高周波電源23に
接続されている。そしてこの高周波ループアンテナ21と
ドーム状の石英ベルジャ20との間には図２に示すような
平面形状をもつが、ドーム状の石英ベルジャ20の形状に
合わせてドーム状に形成された線状金属材料から成るド
ーム状電極24がドーム状の石英ベルジャ20から50mm以下
の間隔をあけて配置されている。この場合もドーム状電
極24は石英ベルジャ20のドーム状窓の内表面上に一様な
電界を形成し、石英ベルジャ20のドーム状窓の内表面上
への膜の付着を低減したり、僅かにエッチングすること
ができるようにするため、可変コンデンサ25及びをマッ
チング回路22を介して高周波電源23に高周波ループアン
テナ21と並列に接続されている。可変コンデンサ25を最
適な値に調整することにより、図１の実施例のと同様に
ドーム状窓の内表面上への膜の付着は防止され得る。
【００１１】図４には、本発明の更に別の実施例を示
し、真空チャンバのプラズマ生成領域を画定する誘電体
である円筒状の石英ベルジャ30の外周にプラズマ生成用
の高周波コイルアンテナ31が配置されている。この高周
波コイルアンテナ31の一端はマッチング回路32を介して
高周波電源33に接続され、他端は接地される。円筒状の
石英ベルジャ30の外面と高周波コイルアンテナ31との間
において石英ベルジャ30の外周に沿って図５に示すよう
な五徳形状の電極34が配置され、この電極34は上記の各
実施例の場合と同様に可変コンデンサ35を介して高周波
コイルアンテナ31と並列に高周波電源33に接続されてい
る。
し、真空チャンバのプラズマ生成領域を画定する誘電体
である円筒状の石英ベルジャ30の外周にプラズマ生成用
の高周波コイルアンテナ31が配置されている。この高周
波コイルアンテナ31の一端はマッチング回路32を介して
高周波電源33に接続され、他端は接地される。円筒状の
石英ベルジャ30の外面と高周波コイルアンテナ31との間
において石英ベルジャ30の外周に沿って図５に示すよう
な五徳形状の電極34が配置され、この電極34は上記の各
実施例の場合と同様に可変コンデンサ35を介して高周波
コイルアンテナ31と並列に高周波電源33に接続されてい
る。
【００１２】次に、図１に示す構成の装置を用いて実施
した実験例を従来技術によるものと比較しながら説明す
る。まず図１に示す構成の装置において高周波アンテナ
と石英窓との間に設ける電極として、六本の放射状電極
に六本の枝電極を備えたものを使用し、エッチングやプ
ラズマCVDを行なった。 実験例１ 真空チャンバ内にArガスを20SCCM 0.1Pa導入し、高周波
アンテナに400W、基板ホルダすなわち基板電極に300Wを
印加し、スパッタエッチングを行なった。基板としては
Tiを1000オングストロームの厚さスパッタした８インチ
Siウエハを使用した。300オングストロームのスパッタ
エッチングを繰返し実施した結果、従来装置では３枚し
かエッチングできず、それ以上はプラズマが生成できな
かった。これに対して本発明によるものでは、3000枚エ
ッチングしてもなお安定してエッチングでき、レートの
減少も見られなかった。 実験例２ 真空チャンバ内にCHF3ガスを１Pa導入し、高周波アンテ
ナに1.5kW、基板ホルダすなわち基板電極に200Wを印加
し、８インチウエハの熱酸化膜のエッチングを行なっ
た。その結果、従来法では530枚でダストが発生した
が、本発明によるものでは、3000枚エッチングしてもダ
スト（パーティクル）の増加は見られなかった。 実験例３ SiH4を100SCCM、Ｏ2 を300SCCM、圧力１Paで真空チャンバ
内に導入し、高周波アンテナに１kW、基板電極に50Wを
印加し、SiO2層間絶縁膜の形成を行なった。その結果、
従来法では130枚でパーティクルが増加が見られたが、
本発明によるものでは、2500枚までパーティクルの増加
は見られなかった。 実験例４ SiCl4を20SCCM、圧力0.1Paで真空チャンバ内に導入し、
イオン源の実験を行なった。その結果、従来法では７時
間で膜剥がれによる異常放電が観察されたが、本発明に
よるものでは、130時間までSi+イオンを安定して引き出
すことができた。
した実験例を従来技術によるものと比較しながら説明す
る。まず図１に示す構成の装置において高周波アンテナ
と石英窓との間に設ける電極として、六本の放射状電極
に六本の枝電極を備えたものを使用し、エッチングやプ
ラズマCVDを行なった。 実験例１ 真空チャンバ内にArガスを20SCCM 0.1Pa導入し、高周波
アンテナに400W、基板ホルダすなわち基板電極に300Wを
印加し、スパッタエッチングを行なった。基板としては
Tiを1000オングストロームの厚さスパッタした８インチ
Siウエハを使用した。300オングストロームのスパッタ
エッチングを繰返し実施した結果、従来装置では３枚し
かエッチングできず、それ以上はプラズマが生成できな
かった。これに対して本発明によるものでは、3000枚エ
ッチングしてもなお安定してエッチングでき、レートの
減少も見られなかった。 実験例２ 真空チャンバ内にCHF3ガスを１Pa導入し、高周波アンテ
ナに1.5kW、基板ホルダすなわち基板電極に200Wを印加
し、８インチウエハの熱酸化膜のエッチングを行なっ
た。その結果、従来法では530枚でダストが発生した
が、本発明によるものでは、3000枚エッチングしてもダ
スト（パーティクル）の増加は見られなかった。 実験例３ SiH4を100SCCM、Ｏ2 を300SCCM、圧力１Paで真空チャンバ
内に導入し、高周波アンテナに１kW、基板電極に50Wを
印加し、SiO2層間絶縁膜の形成を行なった。その結果、
従来法では130枚でパーティクルが増加が見られたが、
本発明によるものでは、2500枚までパーティクルの増加
は見られなかった。 実験例４ SiCl4を20SCCM、圧力0.1Paで真空チャンバ内に導入し、
イオン源の実験を行なった。その結果、従来法では７時
間で膜剥がれによる異常放電が観察されたが、本発明に
よるものでは、130時間までSi+イオンを安定して引き出
すことができた。
【００１３】ところで、図示実施例では、電極は石英窓
から間隔をおいて設けているが、石英窓に接触させて設
けることもできる。また電極の給電回路において可変コ
ンデンサの代りに可変チョークを用いることもできる。
さらに、図示実施例では、電極を高周波アンテナと並列
に接続しているが、代りに、電極用に別個の高周波電源
を設けてもよく、その場合、両電源の周波数の差が１kH
z以下の場合には位相装置を用いて同一周波数にし、位
相のみを変えるようにするのが好ましい。また両電源の
周波数の差が１kHz以上の場合には独立した電源で十分
である。更にまた、使用する電極の構造としては、誘電
体部材に面している側の面積が誘電体部材の高周波アン
テナ側の表面積の1/5以下であり、そして高周波アンテ
ナと直交または±30°以内の線状または曲線状の金属で
構成されていれば、いかなる形状のものでも使用するこ
とができる。さらに本発明はスパッタ蒸着装置、プラズ
マCVD装置、エッチング装置、イオン源及びそれを用い
たプロセス装置に等しく適用することができる。
から間隔をおいて設けているが、石英窓に接触させて設
けることもできる。また電極の給電回路において可変コ
ンデンサの代りに可変チョークを用いることもできる。
さらに、図示実施例では、電極を高周波アンテナと並列
に接続しているが、代りに、電極用に別個の高周波電源
を設けてもよく、その場合、両電源の周波数の差が１kH
z以下の場合には位相装置を用いて同一周波数にし、位
相のみを変えるようにするのが好ましい。また両電源の
周波数の差が１kHz以上の場合には独立した電源で十分
である。更にまた、使用する電極の構造としては、誘電
体部材に面している側の面積が誘電体部材の高周波アン
テナ側の表面積の1/5以下であり、そして高周波アンテ
ナと直交または±30°以内の線状または曲線状の金属で
構成されていれば、いかなる形状のものでも使用するこ
とができる。さらに本発明はスパッタ蒸着装置、プラズ
マCVD装置、エッチング装置、イオン源及びそれを用い
たプロセス装置に等しく適用することができる。
【００１４】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明による
プラズマ処理装置においては、誘電体部材の外側に高周
波電流を流す高周波アンテナと誘電体部材との間にプラ
ズマと静電的に結合させる電極を設けたことにより、誘
電体部材の内表面上に一様な電界が形成され、誘電体部
材の内表面上への膜の付着を防止できるようになるの
で、スパッタ蒸着の前処理としてベアSi基板や金属基板
のArプラズマを用いたプリクリーニングとして安定して
長時間（８インチウエハで3000枚以上）使用できるよう
になる。またエッチング装置、プラズマCVD装置或いは
イオン注入装置のイオン源として応用した場合には誘電
体部材の表面に膜が付着しないため、パーティクルの発
生が抑えられ、、デバイスの歩留りを大幅に向上させる
ことができる。また、メンテナンスの周期も大幅に長く
することができるようになる。また、本発明によるプラ
ズマ処理方法においては、高周波アンテナと誘電体部材
との間に設けた電極に供給する電力を制御することによ
り、プロセス中は誘電体部材の内表面がエッチングされ
ないようにでき、またプロセスとプロセスとの間ではク
リーニングプロセスを行なうことができるようになるの
で、ダストの問題や膜の付着の問題を伴わずに長期間安
定してプロセスを実施できるようになる。
プラズマ処理装置においては、誘電体部材の外側に高周
波電流を流す高周波アンテナと誘電体部材との間にプラ
ズマと静電的に結合させる電極を設けたことにより、誘
電体部材の内表面上に一様な電界が形成され、誘電体部
材の内表面上への膜の付着を防止できるようになるの
で、スパッタ蒸着の前処理としてベアSi基板や金属基板
のArプラズマを用いたプリクリーニングとして安定して
長時間（８インチウエハで3000枚以上）使用できるよう
になる。またエッチング装置、プラズマCVD装置或いは
イオン注入装置のイオン源として応用した場合には誘電
体部材の表面に膜が付着しないため、パーティクルの発
生が抑えられ、、デバイスの歩留りを大幅に向上させる
ことができる。また、メンテナンスの周期も大幅に長く
することができるようになる。また、本発明によるプラ
ズマ処理方法においては、高周波アンテナと誘電体部材
との間に設けた電極に供給する電力を制御することによ
り、プロセス中は誘電体部材の内表面がエッチングされ
ないようにでき、またプロセスとプロセスとの間ではク
リーニングプロセスを行なうことができるようになるの
で、ダストの問題や膜の付着の問題を伴わずに長期間安
定してプロセスを実施できるようになる。
【図１】 本発明の一実施例の構成を示す概略部分断面
図。
図。
【図２】 (a) は図１に示す装置に使用され得る電極の
一例の形状を示す概略平面図、(b) は別の形状の電極を
示す概略平面図。
一例の形状を示す概略平面図、(b) は別の形状の電極を
示す概略平面図。
【図３】 本発明の別の実施例を示す要部の概略部分断
面図。
面図。
【図４】 本発明のさらに別の実施例を示す概略部分断
面図。
面図。
【図５】 図４に示す装置に使用され得る電極の形状を
示す概略平面図。
示す概略平面図。
【図６】 平面ループアンテナを用いた従来のプラズマ
生成装置の一例を示す概略部分線縦断面図。
生成装置の一例を示す概略部分線縦断面図。
【図７】 先に提案した高周波誘導プラズマ生成装置の
一例を示す概略部分線縦断面図。
一例を示す概略部分線縦断面図。
１：真空味チャンバ ２：石英板 ３：高周波ループアンテナ ４：マッチング回路 ５：高周波電源 ６：ループ状の永久磁石 ７：平面状電極 ８：可変コンデンサ ９：ウエハ 10：基板ホルダ 11：基板バイアス用マッチング回路 12：基板バイアス用高周波電源
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｈ０１Ｌ 21/31 Ｈ０１Ｌ 21/31 Ｃ Ｈ０５Ｈ 1/46 9216−2Ｇ Ｈ０５Ｈ 1/46 Ａ
Claims (12)
- 【請求項１】 真空チャンバのプラズマ生成領域を画定
する誘電体部材の外側に高周波電流を流すことのできる
少なくとも一つの高周波アンテナを設け、この高周波ア
ンテナと誘電体部材との間にプラズマと静電的に結合さ
せる電極を設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項２】 上記電極が高周波アンテナと並列に可変
チョークまたは可変コンデンサを介して同一高周波電源
に接続されている請求項１に記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項３】 上記電極が高周波アンテナの途中から分
岐して給電される請求項１に記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項４】 上記電極が高周波アンテナの高周波電源
とは別個の高周波電源に接続されている請求項１に記載
のプラズマ処理装置。 - 【請求項５】 上記高周波アンテナの高周波電源と上記
電極の高周波電源とが１kHz以上の周波数差をもってい
る請求項４に記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項６】 上記高周波アンテナの高周波電源と上記
電極の高周波電源との周波数差が１kHz以下であり、両
電源の位相を固定する手段を備えている請求項４に記載
のプラズマ処理装置。 - 【請求項７】 上記電極は、誘電体部材に面している側
の面積が誘電体部材の高周波アンテナ側の表面積の1/5
以下である請求項１に記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項８】 上記電極が高周波アンテナと直交または
±30°以内の線状または曲線状の金属で構成され、誘電
体部材から50mm以下の間隔をおいて配置される請求項１
に記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項９】 上記電極が高周波アンテナと直交または
±30°以内の線状または曲線状の金属で構成され、誘電
体部材に接触して配置される請求項１に記載のプラズマ
処理装置。 - 【請求項１０】 上記電極が、誘電体部材の形状に合わ
せて中央の電力供給部を高くして周端縁部へ向かって低
くなるドーム状に湾曲した形状である請求項10に記載の
プラズマ処理装置。 - 【請求項１１】 上記電極が平坦な形状である請求項10
に記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項１２】 真空チャンバのプラズマ生成領域を画
定する誘電体部材の外側に高周波アンテナにより高周波
電流を流すと共に高周波アンテナと誘電体部材との間に
設けた電極により誘電体部材の内表面上に一様な電界を
形成し、プロセス中は電極に供給する電力を小さくし、
プロセスとプロセスとの間では電極に供給する電力を大
きくしてクリーニングプロセスを実施することを特徴と
するプラズマ処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12286995A JP3429391B2 (ja) | 1995-05-22 | 1995-05-22 | プラズマ処理方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12286995A JP3429391B2 (ja) | 1995-05-22 | 1995-05-22 | プラズマ処理方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08316210A true JPH08316210A (ja) | 1996-11-29 |
| JP3429391B2 JP3429391B2 (ja) | 2003-07-22 |
Family
ID=14846652
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12286995A Expired - Lifetime JP3429391B2 (ja) | 1995-05-22 | 1995-05-22 | プラズマ処理方法及び装置 |
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| Country | Link |
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|---|---|---|---|---|
| JP2001523883A (ja) * | 1997-11-17 | 2001-11-27 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 静電シールドを有するプラズマ発生装置 |
| JP2001345311A (ja) * | 2000-03-31 | 2001-12-14 | Lam Res Corp | 誘導結合型プラズマエッチング装置のｒｆピークトゥピーク電圧を能動的に制御する装置および方法 |
| US6388382B1 (en) | 1999-03-09 | 2002-05-14 | Hitachi, Ltd. | Plasma processing apparatus and method |
| KR100363820B1 (ko) * | 1998-06-19 | 2002-12-06 | 도쿄 엘렉트론 가부시키가이샤 | 플라스마 처리장치 |
| JP2005535117A (ja) * | 2002-07-31 | 2005-11-17 | ラム リサーチ コーポレーション | 通電されたファラデーシールドにかかる電圧を調整するための方法 |
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| JP2006253599A (ja) * | 2005-03-14 | 2006-09-21 | Hitachi High-Technologies Corp | プラズマ処理装置 |
| JP2008010539A (ja) * | 2006-06-28 | 2008-01-17 | Ulvac Japan Ltd | ドライエッチング装置及びドライエッチング方法 |
| JP2008251832A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | プラズマ処理方法 |
| WO2008149741A1 (ja) * | 2007-05-31 | 2008-12-11 | Ulvac, Inc. | プラズマ処理装置のドライクリーニング方法 |
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| KR101045146B1 (ko) * | 2002-07-31 | 2011-06-30 | 램 리서치 코포레이션 | 전력을 공급받는 패러데이 실드의 전압을 조절하기 위한방법 |
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| JP2018029119A (ja) * | 2016-08-17 | 2018-02-22 | サムコ株式会社 | 誘導結合型プラズマ処理装置 |
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-
1995
- 1995-05-22 JP JP12286995A patent/JP3429391B2/ja not_active Expired - Lifetime
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