JPH09246244A - Plasma processing apparatus - Google Patents

Plasma processing apparatus

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Publication number
JPH09246244A
JPH09246244A JP8054475A JP5447596A JPH09246244A JP H09246244 A JPH09246244 A JP H09246244A JP 8054475 A JP8054475 A JP 8054475A JP 5447596 A JP5447596 A JP 5447596A JP H09246244 A JPH09246244 A JP H09246244A
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JP
Japan
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plasma
chamber
high frequency
gas
electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP8054475A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Sumio Mori
澄雄 森
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPH09246244A publication Critical patent/JPH09246244A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate ununiformity in plasma density at the area between the center and peripheral area of an object to be processed even when the object becomes large in size by providing, in addition to a lower electrode consisting of an object supporting member itself, a side electrode to the surrounding or peripheral area of the object supporting member and also providing an upper electrode at the upper side of supporting member. SOLUTION: An upper electrode 15 is coupled at the upper end of a chamber 1 of a gas inlet pipe 4. Moreover, a side electrode 9 is provided to surround a lower electrode 2. A high frequency voltage to form plasma is impressed from the lower electrode 2 forming a susceptor, upper electrode 15 forming a gas injection nozzle and a side electrode 9 forming a gas injection nozzle. Therefore, drop of field intensity generated by the high frequency voltage at the area surrounding a semiconductor wafer 3 can be prevented, field intensity in the peripheral part may be maintained almost at the same degree as that in the center area and ununiformity of plasma density resulting from drop of field intensity at the peripheral part of the wafer 3 may be corrected.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ処理装
置、特にガス導入部を有するチャンバ内にプラズマを高
周波電圧により発生させて上記ガス導入部から供給され
たガスによる反応を促進してチャンバ内の被処理物体支
持部材上の被処理物体に対する処理を施す例えばプラズ
マエッチング装置、プラズマCVD装置等のプラズマ処
理装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma processing apparatus, and more particularly, to plasma generated by a high frequency voltage in a chamber having a gas introducing portion to promote a reaction due to the gas supplied from the gas introducing portion. The present invention relates to a plasma processing apparatus, such as a plasma etching apparatus or a plasma CVD apparatus, which performs processing on an object to be processed on an object supporting member to be processed.

【0002】[0002]

【従来の技術】チャンバ内の半導体ウェハ上にガスプラ
ズマをつくり、励起状態にあるガス原子ラジカルによる
ガスや半導体ウェハ表面の例えばSi、SiO2 、Si
H等との反応により気相成長、エッチングを行うプラズ
マCVD技術、プラズマエッチング技術があり、半導体
装置の製造に活用されている。
Make gas plasma BACKGROUND ART on a semiconductor wafer in the chamber, for example, Si of the gas and the semiconductor wafer surface by a gas atom radicals in an excited state, SiO 2, Si
There are a plasma CVD technique and a plasma etching technique in which vapor phase growth and etching are performed by a reaction with H or the like, which are utilized in the manufacture of semiconductor devices.

【0003】そして、チャンバ内にガスプラズマを形成
する方法としてウェハ支持部(サセプタ)を電極(下部
電極)とし、該電極とチャンバ自身との間に高周波(R
F:Radio Frequency )電圧を印加する方法を採る場合
が多い。
As a method of forming gas plasma in the chamber, the wafer support (susceptor) is used as an electrode (lower electrode), and a high frequency (R) is applied between the electrode and the chamber itself.
In many cases, the method of applying F: Radio Frequency) voltage is adopted.

【0004】図3はそのようなプラズマ形成法を採用し
たプラズマエッチング装置の従来例の一例を示す断面図
である。
FIG. 3 is a sectional view showing an example of a conventional plasma etching apparatus adopting such a plasma forming method.

【0005】図面において、1はチャンバ、2は半導体
ウェハ3を載置するサセプタで、プラズマ形成用の高周
波印加電極(下部電極)をも成す。4はチャンバ1内に
反応ガス(例えばCF4)を導入するガス導入管、5は
該ガス導入管4のチャンバ1内の先端に連結され、その
反応ガスを半導体ウェハ3上へ下向きに噴出するガス噴
出ノズル、6はチャンバ1の排気口、7はプラズマを形
成するための高周波電圧を発生する高周波電源で、該電
源7の出力は上記サセプタを成す下部電極2と、チャン
バ1自身との間に印加される。
In the drawings, reference numeral 1 is a chamber, and 2 is a susceptor on which a semiconductor wafer 3 is placed, which also serves as a high frequency applying electrode (lower electrode) for plasma formation. Reference numeral 4 is a gas introduction pipe for introducing a reaction gas (for example, CF4) into the chamber 1, and 5 is a gas which is connected to the tip of the gas introduction pipe 4 inside the chamber 1 and jets the reaction gas downward onto the semiconductor wafer 3. A jet nozzle, 6 is an exhaust port of the chamber 1, 7 is a high-frequency power source for generating a high-frequency voltage for forming plasma, and the output of the power source 7 is between the lower electrode 2 forming the susceptor and the chamber 1 itself. Is applied.

【0006】この電源7が発生する高周波電圧の周波数
は従来においては予め設定された値に固定されていた。
The frequency of the high-frequency voltage generated by the power source 7 has been fixed to a preset value in the past.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで、図3に示す
ような従来のエッチング装置には、ウェハの大口径化に
対応することが難しく、また、エッチング対象に対応し
た最適なエッチング条件を得ることが難しいという問題
があった。
By the way, it is difficult for the conventional etching apparatus as shown in FIG. 3 to cope with the increase in the diameter of the wafer, and it is necessary to obtain the optimum etching condition corresponding to the etching target. There was a problem that it was difficult.

【0008】その問題について具体的に説明すると、ウ
ェハが大口径化すればするほど(現在の8インチから1
0インチあるいは12インチ、更には、それ以上に口径
が大きくなる可能性がある。)エッチングレートの不均
一性が大きくなり、ウェハの中心部よりも周辺部の方が
エッチングレートが低くなる傾向があり、不均一性が従
来では±20%にもなったのである。
The problem will be described in detail. The larger the diameter of the wafer, the more the wafer (from the current 8 inches to 1
The diameter may be 0 or 12 inches, or even larger. ) The nonuniformity of the etching rate becomes large, and the etching rate tends to be lower in the peripheral portion than in the central portion of the wafer, and the nonuniformity has reached ± 20% in the conventional case.

【0009】そこで、本願発明者はその原因を追求した
ところ、ウェハの中心部より周辺部におけるプラズマ密
度が低くなり、ウェハが大口径化する程そのプラズマ密
度差、即ち、プラズマ密度の不均一度が大きくなること
が判明した。
Then, the inventors of the present application pursued the cause, and the plasma density in the peripheral portion was lower than that in the central portion of the wafer, and as the diameter of the wafer became larger, the difference in the plasma density, that is, the non-uniformity of the plasma density. Was found to be large.

【0010】即ち、プラズマ密度が低い程反応が不活発
になり、エッチングレートが低くなるからウェハ中心部
より周辺部の方がエッチングレートが低くなり、ウェハ
の径が大きくなる程レートの不均一度が高くなるのであ
る。これは、プラズマCVD装置の場合には、デポジシ
ョンレートの不均一性となって現れる。
That is, the lower the plasma density, the more inactive the reaction becomes, and the lower the etching rate becomes. Therefore, the etching rate becomes lower in the peripheral portion than in the central portion of the wafer. Will be higher. In the case of the plasma CVD apparatus, this appears as nonuniformity of the deposition rate.

【0011】そこで、そのプラズマ密度の不均一性の原
因について追求したところ、反応ガスがウェハ3の上方
からのみ供給される結果、ウェハ3上におけるガス濃度
がウェハ3の中央部で最も高く、周辺部に行く程低くな
り、それがプラズマ密度の不均一性の発生原因の一つで
あることが判明した。
Then, when the cause of the non-uniformity of the plasma density was sought, the reaction gas was supplied only from above the wafer 3, and as a result, the gas concentration on the wafer 3 was highest in the central portion of the wafer 3 and the periphery thereof. It became lower as it went to the part, and it became clear that it was one of the causes of the non-uniformity of the plasma density.

【0012】また、高周波RFによるウェハ3上におけ
る電界の強さもプラズマ密度を左右し、ウェハの大口径
化により周辺における電界の強さが中心部に比較して不
十分になり、そのこともウェハ周辺部上におけるプラズ
マ密度低下の原因の一つになるということも判明した。
Further, the strength of the electric field on the wafer 3 due to the high frequency RF influences the plasma density, and the electric field strength at the periphery becomes insufficient as compared with the central portion due to the increase in the diameter of the wafer, which is also the reason. It was also found to be one of the causes of the decrease in plasma density on the peripheral portion.

【0013】更に、本願発明者はエッチング対象となる
材料、例えばSiO2 、poly−Si、Al等の違い
により高周波電源の最適な周波数が異なることに気がつ
いた。図4はそのことを示す図、即ち、SiO2 、po
ly−Si、Alの各材料についてのエッチングレート
及びその不均一性に関するRF周波数依存性を示すもの
である。この図から明らかなように、SiO2 をエッチ
ングする場合には2MHzの周波数でエッチングレート
が最高になり、レートの不均一性が最低になる。即ち、
2MHzがSiO2 のエッチングにとっての最適な周波
数であるといえるのである。しかし、poly−Siに
とっては13.56MHzが最適な周波数であり、Al
にとっては800KHzが最適な周波数であるので、材
料によって最適な周波数が異なるといえるのである。
Further, the inventor of the present application has noticed that the optimum frequency of the high frequency power source varies depending on the material to be etched, such as SiO 2 , poly-Si and Al. FIG. 4 is a diagram showing this, that is, SiO 2 , po.
It shows the RF frequency dependence of the etching rate and its non-uniformity for each material of ly-Si and Al. As is clear from this figure, when etching SiO 2 , the etching rate becomes maximum at a frequency of 2 MHz and the rate nonuniformity becomes minimum. That is,
It can be said that 2 MHz is the optimum frequency for etching SiO 2 . However, for poly-Si, 13.56 MHz is the optimum frequency,
Since the optimum frequency is 800 KHz, it can be said that the optimum frequency differs depending on the material.

【0014】しかるに、従来においては、高周波電源7
の周波数は予め設定された一定の値に固定され、それを
変えることができなかった。そのため、従来において
は、最適な条件でエッチング処理を施すには、材料毎に
異なるエッチング装置を使用する必要があった。このよ
うなことは、プラズマCVD装置にも当てはまり、形成
しようとする膜により最適な周波数が異なり、膜により
異なるプラズマCVD装置を使用する必要があった。
However, in the conventional case, the high frequency power source 7 is used.
The frequency of was fixed at a preset constant value and could not be changed. Therefore, conventionally, in order to perform the etching process under the optimum conditions, it is necessary to use different etching apparatuses for each material. This also applies to the plasma CVD apparatus, and the optimum frequency differs depending on the film to be formed, and it is necessary to use the plasma CVD apparatus that differs depending on the film.

【0015】このように、処理の種類の違いに応じて装
置を変えることは、生産性の低下や設備費用の増大を招
き、特に最近の多品種小量生産の傾向への対応を困難に
する。
As described above, changing the apparatus depending on the type of processing causes a decrease in productivity and an increase in equipment cost, and makes it difficult to cope with the recent tendency of high-mix low-volume production. .

【0016】本発明はこのような問題点を解決すべく為
されたものであり、一つの目的は被処理物体が大型化し
てもプラズマ密度に不均一性、特に被処理物体の中心部
と周辺部との間における不均一性が生じないようにする
ことにあり、他の目的はエッチング対象、処理の種類等
に応じて最適な条件で処理ができるようにすることにあ
る。
The present invention has been made to solve such a problem, and one object thereof is to make the plasma density non-uniform even when the object to be processed becomes large in size, particularly the central part and the periphery of the object to be processed. The other purpose is to prevent nonuniformity between the parts and other parts, and another purpose is to enable the processing under optimum conditions according to the etching target, the type of processing, and the like.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明プラズマ処理装置
の第1のものは、被処理物体支持部材自身からなる下部
電極と、該被処理物体支持部材の周囲乃至側方に設けた
側部電極と、上記支持部材の上方に配置された上部電極
と、を高周波電圧印加用電極として有することを特徴と
する 従って、本発明プラズマ処理装置の第1のものによれ
ば、下部電極のみならず、上部電極及び側部電極も有す
るので、下部電極により載置された被処理物体上におけ
る高周波電圧による電界の強度分布の均一性を高めるこ
とができる。従って、被処理物体が大型化してもプラズ
マ密度の不均一性、特に被処理物体の中心部と周辺部と
の間における不均一性を少なくすることができ、延いて
は、エッチングあるいはデポジション等の処理レートを
均一化することができる。
According to a first aspect of the plasma processing apparatus of the present invention, there is provided a lower electrode composed of an object supporting member itself and side electrodes provided around or laterally to the object supporting member. And an upper electrode disposed above the supporting member as an electrode for applying a high frequency voltage. Therefore, according to the first plasma processing apparatus of the present invention, not only the lower electrode, Since the upper electrode and the side electrode are also provided, it is possible to enhance the uniformity of the intensity distribution of the electric field due to the high frequency voltage on the object to be processed placed by the lower electrode. Therefore, it is possible to reduce the non-uniformity of the plasma density, especially the non-uniformity between the central part and the peripheral part of the object to be processed even if the object to be processed becomes large in size. The processing rate can be made uniform.

【0018】本発明プラズマ処理装置の第2のものは高
周波電圧を発生する高周波電源がその周波数を可変にさ
れてなることを特徴とする。
The second plasma processing apparatus of the present invention is characterized in that a high frequency power source for generating a high frequency voltage has a variable frequency.

【0019】従って、本発明プラズマ処理装置の第2の
ものによれば、高周波電源が発生する高周波電圧の周波
数をエッチング対象物や成膜の等、処理の種類に応じて
変えることができ、延いては一つの種類で異なる種類の
処理をそれに最適な周波数により行うことができ、生産
性の低下や設備費用の増大を回避でき、特に最近の多品
種小量生産の傾向への適切な対応が可能になる。
Therefore, according to the second aspect of the plasma processing apparatus of the present invention, the frequency of the high frequency voltage generated by the high frequency power source can be changed according to the type of processing such as the etching target or the film formation. In addition, different types of processing can be performed at the optimum frequency for one type, and it is possible to avoid lowering productivity and increasing equipment costs, and to respond appropriately to the recent trend of high-mix low-volume production. It will be possible.

【0020】本発明プラズマ処理装置の第3のものはガ
ス導入部がチャンバの上部及び側部に設けられてなるこ
とを特徴とする。
A third aspect of the plasma processing apparatus of the present invention is characterized in that the gas introducing portions are provided at the upper and side portions of the chamber.

【0021】従って、本発明プラズマ処理装置の第3の
ものによれば、ガス導入部がチャンバの側部にも設けら
れているので、被処理物体、特に大きな被処理物体の周
辺部上における反応ガスの濃度低下をそのチャンバ側部
に設けたガス導入部から供給する反応ガスにより防止す
ることができ、延いては被処理物体表面上の反応ガスの
濃度の均一化を図ることができる。
Therefore, according to the third aspect of the plasma processing apparatus of the present invention, since the gas introducing portion is also provided on the side portion of the chamber, the reaction on the peripheral portion of the object to be treated, especially a large object to be treated. The decrease in gas concentration can be prevented by the reaction gas supplied from the gas introduction portion provided on the side of the chamber, and the concentration of the reaction gas on the surface of the object to be processed can be made uniform.

【0022】依って、反応ガスの濃度分布の不均一性に
起因して生じていたプラズマ密度の不均一性、特に被処
理物体の中心部と周辺部との間における不均一性を小さ
くすることができ、延いては、エッチングあるいはデポ
ジション等の処理レートを均一化することができる。
Therefore, the non-uniformity of the plasma density caused by the non-uniformity of the concentration distribution of the reaction gas, particularly the non-uniformity between the central portion and the peripheral portion of the object to be processed, should be reduced. Therefore, the processing rate of etching or deposition can be made uniform.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示実施の形態に
従って詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.

【0024】図1は本発明プラズマ処理装置の第1の実
施の形態の概略を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing the outline of the first embodiment of the plasma processing apparatus of the present invention.

【0025】図面において、1はチャンバ、2は半導体
ウェハ3を載置するサセプタで、プラズマ形成用の高周
波印加電極(下部電極)をも成す。4はチャンバ1内に
反応ガス(例えばCF4)を導入するガス導入管、15
は該ガス導入管4のチャンバ1内の先端に連結され、そ
の反応ガスを半導体ウェハ3上へ下向きに噴出するガス
噴出ノズル兼上部電極であり、これとチャンバ1との間
にもプラズマ形成用高周波電圧が印加される。
In the drawings, reference numeral 1 is a chamber, and 2 is a susceptor on which a semiconductor wafer 3 is placed, which also serves as a high frequency applying electrode (lower electrode) for plasma formation. 4 is a gas introduction pipe for introducing a reaction gas (for example, CF4) into the chamber 1, 15
Is a gas ejection nozzle and upper electrode which is connected to the tip of the gas introduction pipe 4 in the chamber 1 and ejects the reaction gas downward onto the semiconductor wafer 3 for plasma formation also between this and the chamber 1. A high frequency voltage is applied.

【0026】図3に示すプラズマ処理装置におけるガス
導入管5は図1に示すプラズマ処理装置のガス噴出ノズ
ル15と同様に下部電極2の上方に位置し、該下部電極
2上の半導体ウェハ3上に向けて下方に反応ガスを供給
するが、しかし、電極として機能するようにしていなか
った。それに対して、本実施の形態におけるガス噴出ノ
ズル15は電極、即ち上部電極としても機能させるので
ある。
The gas introduction pipe 5 in the plasma processing apparatus shown in FIG. 3 is located above the lower electrode 2 similarly to the gas ejection nozzle 15 of the plasma processing apparatus shown in FIG. 1, and on the semiconductor wafer 3 on the lower electrode 2. The reaction gas was fed downwards towards the, but did not function as an electrode. On the other hand, the gas ejection nozzle 15 in this embodiment also functions as an electrode, that is, an upper electrode.

【0027】6はチャンバ1の排気口、7aはサセプタ
としても機能する上記下部電極2とチャンバ1との間に
印加する高周波電圧を発生する高周波電源である。8a
は該高周波電源7aの周波数を制御する制御部で、該制
御部8aにより高周波電圧の周波数を任意に変化させる
ことができる。
Reference numeral 6 denotes an exhaust port of the chamber 1, and reference numeral 7a denotes a high frequency power source for generating a high frequency voltage applied between the lower electrode 2 which also functions as a susceptor and the chamber 1. 8a
Is a control unit for controlling the frequency of the high frequency power supply 7a, and the frequency of the high frequency voltage can be arbitrarily changed by the control unit 8a.

【0028】7bは、ガス噴出ノズルとしても機能する
上部電極2と、チャンバ1自身との間に印加する高周波
電圧を発生する高周波電源である。8bは該高周波電源
7bの周波数を制御する制御部で、該制御部8aにより
高周波電圧の周波数を任意に変化させることができる。
Reference numeral 7b is a high frequency power source for generating a high frequency voltage applied between the upper electrode 2 which also functions as a gas ejection nozzle and the chamber 1 itself. A control unit 8b controls the frequency of the high frequency power supply 7b, and the frequency of the high frequency voltage can be arbitrarily changed by the control unit 8a.

【0029】9は下部電極(サセプタ)2の周りにそれ
を取り囲むように設けられたガス噴出ノズル(兼側部電
極)、10はチャンバ1外部から該ガス噴出ノズル9へ
反応ガスを供給するガス導入管である。図3に示す従来
のプラズマ処理装置はサセプタ2の周りにガス噴出ノズ
ルが存在しなかったが、本実施の形態にはサセプタ2の
周りにガス噴出ノズル9が存在し、ガス導入管10を通
じてチャンバ1外部から供給された反応ガスをチャンバ
1の中心に向けて噴出する。7cはガス噴出ノズルとし
ても機能する側部電極9と、チャンバ1自身との間に印
加する高周波電圧を発生する高周波電源である。8cは
該高周波電源7cの周波数を制御する制御部で、該制御
部8cにより高周波電圧の周波数を任意に変化させるこ
とができる。
Reference numeral 9 denotes a gas ejection nozzle (cumulative side electrode) provided so as to surround the lower electrode (susceptor) 2 and 10 denotes a gas for supplying a reaction gas from the outside of the chamber 1 to the gas ejection nozzle 9. It is an introduction pipe. In the conventional plasma processing apparatus shown in FIG. 3, the gas ejection nozzle was not present around the susceptor 2, but in the present embodiment, the gas ejection nozzle 9 is present around the susceptor 2 and the chamber is introduced through the gas introduction pipe 10. 1. A reaction gas supplied from the outside is ejected toward the center of the chamber 1. Reference numeral 7c is a high-frequency power source that generates a high-frequency voltage applied between the side electrode 9 that also functions as a gas ejection nozzle and the chamber 1 itself. A control unit 8c controls the frequency of the high frequency power supply 7c, and the frequency of the high frequency voltage can be arbitrarily changed by the control unit 8c.

【0030】本プラズマ処理装置によれば、プラズマ形
成用の高周波電圧を、サセプタを成す下部電極2、ガス
噴出ノズルを成す上部電極4及びガス噴出ノズルを成す
側部電極9のいずれからも印加することができ、高周波
電圧により生じる電界の強度の半導体ウェハ3周辺部上
における低下を防止し、周辺部における電界強度を中心
部上におけるそれと略同程度にすることが可能になる。
従って、電界強度のウェハ3周辺部上における低下に起
因するプラズマ密度の不均一性を是正することができ
る。
According to this plasma processing apparatus, a high-frequency voltage for plasma formation is applied from any of the lower electrode 2 forming a susceptor, the upper electrode 4 forming a gas ejection nozzle, and the side electrode 9 forming a gas ejection nozzle. Therefore, it is possible to prevent the strength of the electric field generated by the high frequency voltage from decreasing on the peripheral portion of the semiconductor wafer 3, and make the electric field strength on the peripheral portion substantially the same as that on the central portion.
Therefore, it is possible to correct the non-uniformity of the plasma density due to the decrease of the electric field intensity on the peripheral portion of the wafer 3.

【0031】また、プラズマ密度の不均一性はウェハ3
上における反応ガスの濃度分布の不均一性によっても生
じるが、しかし、本実施の形態においては側部に設けた
ガス噴出ノズル9からも反応ガスを供給することができ
るので、ウェハ3周辺部上におけるガス濃度の低下を是
正することができる。
Further, the non-uniformity of the plasma density is caused by the wafer 3
This occurs due to the non-uniformity of the concentration distribution of the reaction gas above, but in the present embodiment, the reaction gas can be supplied also from the gas injection nozzles 9 provided on the side portions, so that on the peripheral portion of the wafer 3. It is possible to correct the decrease in the gas concentration in.

【0032】図2はウェハ3中心からの距離によってエ
ッチングレートがどう変化するかを従来の場合と本発明
による場合とを比較して示すものであり、従来において
は中心部におけるエッチングレートが600mm/mi
n、周辺部(100mm)におけるエッチングレートが
400mm/minとそのエッチングレートの差が約2
00mm/minにもなるのに対して、本発明によれ
ば、エッチングレートをウェハ3の中心部から周辺部に
至るまで略870mm/min程度の値になり、エッチ
ングレートが顕著に高いのみならず、エッチングレート
の不均一性がほとんど存在しない。エッチングレートが
従来よりも相当に高くすることができるようになったの
は、主としてプラズマ密度を決める大きな二つの要因で
あるガス濃度と、電界強度とを周辺部上においてのみな
らず中央部上においても高めることができたためであ
る。
FIG. 2 shows how the etching rate changes depending on the distance from the center of the wafer 3 by comparing the conventional case with the case of the present invention. In the conventional case, the etching rate in the central portion is 600 mm / mi
n, the etching rate in the peripheral portion (100 mm) is 400 mm / min, and the difference between the etching rates is about 2
On the other hand, according to the present invention, the etching rate is about 870 mm / min from the central portion to the peripheral portion of the wafer 3, and not only the etching rate is remarkably high. However, there is almost no nonuniformity in the etching rate. The reason why the etching rate can be made considerably higher than before is that gas concentration and electric field strength, which are the two major factors that determine the plasma density, are not only on the peripheral portion but also on the central portion. It was because I was able to raise.

【0033】このように、エッチングレートを全体的に
高めることができたので、エッチングに要する時間の短
縮を図ることができるが、それ以上に、ウェハ3周辺部
上と中心部上とでプラズマ密度が変わらないようにでき
ることによってエッチング量を均一化することができ、
半導体素子の寸法、特性がウェハ3の中心部と周辺部と
で異なるというおそれをほとんどなくすことができるこ
とに大きな意義がある。かかる意義は、ウェハの大口径
化(10インチ、12インチ更にはそれ以上になること
が予想される。)が進むほど大きくなる。
As described above, since the etching rate can be increased as a whole, the time required for etching can be shortened. However, the plasma density on the peripheral portion and the central portion of the wafer 3 is further increased. Can be made uniform so that the etching amount can be made uniform.
It is of great significance to be able to almost eliminate the possibility that the dimensions and characteristics of the semiconductor element will differ between the central part and the peripheral part of the wafer 3. The significance becomes larger as the diameter of the wafer becomes larger (10 inch, 12 inch, and more are expected).

【0034】また、本実施の形態によれば、高周波電源
7a〜7cが発生する高周波電圧の周波数をそれぞれ変
化させることができる。従って、エッチング対象物(例
えばSiO2 、poly−Si、Al等)の種類に応じ
て変えることができ、延いては一つのプラズマ処理装置
で異なるエッチング対象物に対してそれぞれ最適な周波
数によりエッチングを行うことができる。従って、生産
性の低下や設備費用の増大を回避でき、特に最近の多品
種小量生産の傾向への適切な対応が可能になる。
Further, according to the present embodiment, it is possible to change the frequency of the high frequency voltage generated by the high frequency power supplies 7a to 7c. Therefore, the etching target can be changed according to the type of the etching target (for example, SiO 2 , poly-Si, Al, etc.), and thus, one plasma processing apparatus can perform etching at different frequencies for different etching targets. It can be carried out. Therefore, it is possible to avoid a decrease in productivity and an increase in equipment cost, and it is possible to appropriately cope with the recent tendency of high-mix low-volume production.

【0035】例えば、SiO2 からなる膜をエッチング
する場合には、RF周波数を2MHzにし、poly−
Siからなる膜をエッチングする場合には、それを1
3.56MHzにし、Alをエッチングする場合には、
それを800KHzにするとそれぞれ最適にエッチング
することが可能になる。従って、1台のプラズマ処理装
置を種々のエッチングに用いることができる。勿論、本
プラズマ処理装置をプラズマアッシングにも用いること
が可能である。
For example, when etching a film made of SiO 2 , the RF frequency is set to 2 MHz and the poly-
When etching a film made of Si, set it to 1
When setting 3.56 MHz and etching Al,
If it is set to 800 KHz, it becomes possible to perform optimum etching. Therefore, one plasma processing apparatus can be used for various etchings. Of course, this plasma processing apparatus can also be used for plasma ashing.

【0036】また、本発明はプラズマエッチング装置の
みならず、プラズマCVD装置にも適用することがで
き、プラズマエッチング装置で得ることができたと同程
度の効果を得ることができる。
Further, the present invention can be applied not only to the plasma etching apparatus but also to the plasma CVD apparatus, and the same effect as that obtained by the plasma etching apparatus can be obtained.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明プラズマ処理装置の第1のものに
よれば、下部電極のみならず、上部電極及び側部電極も
有するので、下部電極により載置された被処理物体上に
おける高周波電圧による電界の強度分布の均一性を高め
ることができる。従って、被処理物体が大型化してもプ
ラズマ密度の不均一性、特に被処理物体の中心部と周辺
部との間における不均一性を少なくすることができ、延
いては、エッチングあるいはデポジション等の処理レー
トを均一化することができる。
According to the first embodiment of the plasma processing apparatus of the present invention, not only the lower electrode but also the upper electrode and the side electrode are provided. The uniformity of the intensity distribution of the electric field can be improved. Therefore, it is possible to reduce the non-uniformity of the plasma density, especially the non-uniformity between the central part and the peripheral part of the object to be processed, even if the object to be processed becomes large in size. The processing rate can be made uniform.

【0038】本発明プラズマ処理装置の第2のものによ
れば、高周波電源が発生する高周波電圧の周波数をエッ
チング対象物や成膜の等、処理の種類に応じて変えるこ
とができ、延いては一つの種類で異なる種類の処理をそ
れぞれ最適な周波数により行うことができ、生産性の低
下や設備費用の増大を回避でき、特に最近の多品種小量
生産の傾向への適切な対応が可能になる。
According to the second plasma processing apparatus of the present invention, the frequency of the high-frequency voltage generated by the high-frequency power source can be changed according to the type of processing such as the etching target or film formation. It is possible to perform different types of processing with the optimal frequency for each type, avoid productivity decline and increase in equipment cost, and especially appropriate response to the recent trend of high-mix low-volume production. Become.

【0039】本発明プラズマ処理装置の第3のものによ
れば、ガス導入部がチャンバの側部にも設けられている
ので、被処理物体、特に大きな被処理物体の周辺部上に
おける反応ガスの濃度低下をそのチャンバ側部に設けた
ガス導入部から供給する反応ガスにより防止することが
でき、延いては被処理物体表面上の反応ガスの濃度の均
一化を図ることができる。
According to the third aspect of the plasma processing apparatus of the present invention, since the gas introduction portion is also provided at the side portion of the chamber, the reaction gas on the peripheral portion of the object to be treated, particularly the large object to be treated is increased. The decrease in concentration can be prevented by the reaction gas supplied from the gas introduction portion provided on the side of the chamber, and the concentration of the reaction gas on the surface of the object to be treated can be made uniform.

【0040】依って、反応ガスの濃度分布の不均一性に
起因して生じていたプラズマ密度の不均一性、特に被処
理物体の中心部上と周辺部上との間における不均一性を
小さくすることができ、延いては、エッチングあるいは
デポジション等の処理レートを均一化することができ
る。
Therefore, the non-uniformity of the plasma density caused by the non-uniformity of the concentration distribution of the reaction gas, especially the non-uniformity between the central part and the peripheral part of the object to be processed is reduced. Therefore, the processing rate of etching or deposition can be made uniform.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明プラズマ処理装置の第1の実施の形態の
概略を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing the outline of a first embodiment of a plasma processing apparatus of the present invention.

【図2】ウェハのセンタoからの距離とエッチングレー
トとの関係を上記実施の形態による場合と従来の場合を
比較して示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a distance from a center o of a wafer and an etching rate in comparison between the case of the above embodiment and the conventional case.

【図3】プラズマ処理装置の従来例の概略を示す断面図
である。
FIG. 3 is a sectional view showing an outline of a conventional example of a plasma processing apparatus.

【図4】エッチングレートのRF周波数依存性をSiO
2 、poly−Si、Alについて示す図である。
FIG. 4 shows the dependence of etching rate on RF frequency by SiO.
It is a figure shown about 2 , poly-Si, and Al.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・チャンバ、2・・・下部電極(兼被処理物体支
持部材)、3・・・被処理物体(半導体ウェハ)、7a
〜7c・・・高周波(RF)電源、9・・・側部電極
(兼ガス導入部)、15・・・上部電極(兼ガス導入
部)
1 ... Chamber, 2 ... Lower electrode (also object-to-be-processed object supporting member), 3 ... Object to be processed (semiconductor wafer), 7a
7c ... Radio frequency (RF) power supply, 9 ... Side electrode (cumulative gas introduction part), 15 ... Upper electrode (cumulative gas introduction part)

───────────────────────────────────────────────────── 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 H05H 1/46 A ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Agency reference number FI Technical display location H05H 1/46 H05H 1/46 A

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ガス導入部を有するチャンバ内にプラズ
マを高周波電圧により発生させて上記ガス導入部から供
給されたガスによる反応を促進してチャンバ内の被処理
物体支持部材上の被処理物体に対する処理を施すプラズ
マ処理装置において、 被処理物体支持部材自身からなる下部電極と、該被処理
物体支持部材の周囲乃至側方に設けた側部電極と、上記
支持部材の上方に配置された上部電極と、を高周波電圧
印加用電極として有することを特徴とするプラズマ処理
装置
1. A plasma is generated by a high frequency voltage in a chamber having a gas introducing portion to promote a reaction by a gas supplied from the gas introducing portion, and to the object to be treated on the object supporting member in the chamber. In a plasma processing apparatus for performing processing, a lower electrode composed of the object supporting member itself, side electrodes provided around or lateral to the object supporting member, and an upper electrode arranged above the supporting member. And an electrode for applying a high frequency voltage.
【請求項2】 ガス導入部を有するチャンバ内にプラズ
マを高周波電圧により発生させて上記ガス導入部から供
給されたガスによる反応を促進してチャンバ内の被処理
物体支持部材上の被処理物体に対する処理を施すプラズ
マ処理装置において、 高周波電圧を発生する高周波電源がその周波数を可変に
されてなることを特徴とするプラズマ処理装置
2. A plasma is generated by a high frequency voltage in a chamber having a gas introduction part to promote a reaction by a gas supplied from the gas introduction part to the object to be processed on the object support member in the chamber. A plasma processing apparatus for performing processing, characterized in that a high frequency power source for generating a high frequency voltage has a variable frequency.
【請求項3】 ガス導入部を有するチャンバ内にプラズ
マを高周波電圧により発生させて上記ガス導入部から供
給されたガスによる反応を促進してチャンバ内の被処理
物体支持部材上の被処理物体に対する処理を施すプラズ
マ処理装置において、 ガス導入部がチャンバの上部及び側部に設けられてなる
ことを特徴とするプラズマ処理装置
3. A plasma is generated by a high frequency voltage in a chamber having a gas introduction part to promote a reaction by the gas supplied from the gas introduction part to the object to be processed on the object support member in the chamber. A plasma processing apparatus for performing a process, wherein a gas introduction part is provided at an upper part and a side part of the chamber.
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US6344420B1 (en) 1999-03-15 2002-02-05 Kabushiki Kaisha Toshiba Plasma processing method and plasma processing apparatus
KR101447162B1 (en) * 2007-08-10 2014-10-07 주성엔지니어링(주) Plasma processing apparatus for film deposition and deposition method of micro crystalline silicon layer using the same

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