JPH09251935A - プラズマ点火装置、プラズマを用いる半導体製造装置及び半導体装置のプラズマ点火方法 - Google Patents
プラズマ点火装置、プラズマを用いる半導体製造装置及び半導体装置のプラズマ点火方法Info
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- JPH09251935A JPH09251935A JP8061550A JP6155096A JPH09251935A JP H09251935 A JPH09251935 A JP H09251935A JP 8061550 A JP8061550 A JP 8061550A JP 6155096 A JP6155096 A JP 6155096A JP H09251935 A JPH09251935 A JP H09251935A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
- H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
-
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低圧下でプラズマを生成させることができる
低圧プラズマの点火装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 低圧プラズマの点火装置（４０）は、真
空チャンバ（１２）のアノード電極（１８）を貫いて設
けられた点火用筒体（５６）を備えている。この点火用
筒体（５６）の出口部分はノズル（５８）となってい
る。又、筒体の周りにはコイル（７０）が配置されてい
る。又、筒体の上部を貫通して、プラズマ生成用ガス供
給配管（６８）が接続されている。この構成によれば、
アルゴンガス等のプラズマ生成用ガスが点火用筒体に導
入されると、高密度プラズマが形成されて、ノズルによ
り減圧されて真空チャンバ内へ噴出される。噴出された
プラズマは種プラズマとなり、真空チャンバ内で低圧プ
ラズマを容易に生成させることができる。
低圧プラズマの点火装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 低圧プラズマの点火装置（４０）は、真
空チャンバ（１２）のアノード電極（１８）を貫いて設
けられた点火用筒体（５６）を備えている。この点火用
筒体（５６）の出口部分はノズル（５８）となってい
る。又、筒体の周りにはコイル（７０）が配置されてい
る。又、筒体の上部を貫通して、プラズマ生成用ガス供
給配管（６８）が接続されている。この構成によれば、
アルゴンガス等のプラズマ生成用ガスが点火用筒体に導
入されると、高密度プラズマが形成されて、ノズルによ
り減圧されて真空チャンバ内へ噴出される。噴出された
プラズマは種プラズマとなり、真空チャンバ内で低圧プ
ラズマを容易に生成させることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマエッチン
グ装置等のプラズマを用いた装置に関し、特に低圧プラ
ズマを容易に生成させるためのプラズマ点火装置（イグ
ナイタ）に関するものである。
グ装置等のプラズマを用いた装置に関し、特に低圧プラ
ズマを容易に生成させるためのプラズマ点火装置（イグ
ナイタ）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、超ＬＳＩに代表される高機能・高
集積な半導体デバイス等を製造するに当たり、低圧で生
成されたプラズマを用いて半導体ウェハ等をエッチング
したり、又は薄膜を形成したりした、いわゆるドライプ
ロセスが重要で不可欠なものになっている。例えば、プ
ラズマを用いたエッチングは、プラズマエッチング装置
を利用して化学的に活性なガス（以下「エッチャントガ
ス」という）をプラズマ状態にして放電させたとき、発
生したイオン等の活性種が被エッチング材料である半導
体ウェハ等の固体材料と反応して揮発性の反応生成物と
なり、気相中に離脱する現象を利用している。
集積な半導体デバイス等を製造するに当たり、低圧で生
成されたプラズマを用いて半導体ウェハ等をエッチング
したり、又は薄膜を形成したりした、いわゆるドライプ
ロセスが重要で不可欠なものになっている。例えば、プ
ラズマを用いたエッチングは、プラズマエッチング装置
を利用して化学的に活性なガス（以下「エッチャントガ
ス」という）をプラズマ状態にして放電させたとき、発
生したイオン等の活性種が被エッチング材料である半導
体ウェハ等の固体材料と反応して揮発性の反応生成物と
なり、気相中に離脱する現象を利用している。
【０００３】従来一般のプラズマエッチング装置では、
真空チャンバを構成する側壁の上部開口及び下部開口が
それぞれ端板で閉塞されている。上側の端板はアノード
電極として機能し、下側の端板上にはカソード電極とし
てのサセプタが配置されている。アノード電極とカソー
ド電極の間には、整合回路及び高周波バイアス電源が接
続されている。又、真空チャンバの周囲にはコイルが配
置されており、その両端に整合回路及び高周波電源が接
続されている。
真空チャンバを構成する側壁の上部開口及び下部開口が
それぞれ端板で閉塞されている。上側の端板はアノード
電極として機能し、下側の端板上にはカソード電極とし
てのサセプタが配置されている。アノード電極とカソー
ド電極の間には、整合回路及び高周波バイアス電源が接
続されている。又、真空チャンバの周囲にはコイルが配
置されており、その両端に整合回路及び高周波電源が接
続されている。
【０００４】このようなプラズマエッチング装置では、
高周波がコイルに印加されると、真空チャンバ内に導入
されたエッチャントガスによって、高周波結合によるプ
ラズマが生成される。そして、アノード電極とカソード
電極との間にバイアスをバイアスを別に印加してイオン
を加速させ、カソード電極上に載置された半導体ウェハ
をプラズマイオンでエッチングさせる。
高周波がコイルに印加されると、真空チャンバ内に導入
されたエッチャントガスによって、高周波結合によるプ
ラズマが生成される。そして、アノード電極とカソード
電極との間にバイアスをバイアスを別に印加してイオン
を加速させ、カソード電極上に載置された半導体ウェハ
をプラズマイオンでエッチングさせる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようにプラズマ発生に高周波を印加させたコイルを用い
ると、それによって生じた電界により、プラズマの一部
が半導体ウェハ等の対象物に向かわず、真空チャンバの
側壁に向かい、真空チャンバ壁に衝突し、壁をエッチン
グする。そこで、そのようなプラズマの挙動を抑制する
ためにコイルの印加電圧を低くすると、低圧のエッチャ
ントガスで満たされた真空チャンバ内ではプラズマが生
成されない。又、プラズマを生成するためにエッチャン
トガスを真空チャンバ内に高圧で満たすことは、最近の
高機能化・高集積化された半導体デバイスを製造するに
当たり、理にかなわない。
ようにプラズマ発生に高周波を印加させたコイルを用い
ると、それによって生じた電界により、プラズマの一部
が半導体ウェハ等の対象物に向かわず、真空チャンバの
側壁に向かい、真空チャンバ壁に衝突し、壁をエッチン
グする。そこで、そのようなプラズマの挙動を抑制する
ためにコイルの印加電圧を低くすると、低圧のエッチャ
ントガスで満たされた真空チャンバ内ではプラズマが生
成されない。又、プラズマを生成するためにエッチャン
トガスを真空チャンバ内に高圧で満たすことは、最近の
高機能化・高集積化された半導体デバイスを製造するに
当たり、理にかなわない。
【０００６】そこで本発明は、真空チャンバ内で低圧プ
ラズマを発生させることのできる低圧プラズマの点火装
置を提供することを目的とする。
ラズマを発生させることのできる低圧プラズマの点火装
置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の低圧プラズマの
点火装置によれば、プラズマ発生装置を構成するプロセ
スチャンバ内で、低圧のプラズマを発生させるために用
いられる低圧プラズマの点火装置であって、プロセスチ
ャンバの壁体を貫通して設けられた点火チャンバと、点
火チャンバの側壁の周囲に配置された点火用コイルと、
点火用コイルに接続して印加される高周波の点火用電源
と点火チャンバの壁面を貫通して延び、高圧の点火プラ
ズマを発生させるためのプラズマ生成用ガスを導入させ
る配管とを備える。これによって容易に発生した高密度
のプラズマがプロセスチャンバ内に導入され、それを種
プラズマとして低圧のプラズマが発生し、放電が開始す
る。
点火装置によれば、プラズマ発生装置を構成するプロセ
スチャンバ内で、低圧のプラズマを発生させるために用
いられる低圧プラズマの点火装置であって、プロセスチ
ャンバの壁体を貫通して設けられた点火チャンバと、点
火チャンバの側壁の周囲に配置された点火用コイルと、
点火用コイルに接続して印加される高周波の点火用電源
と点火チャンバの壁面を貫通して延び、高圧の点火プラ
ズマを発生させるためのプラズマ生成用ガスを導入させ
る配管とを備える。これによって容易に発生した高密度
のプラズマがプロセスチャンバ内に導入され、それを種
プラズマとして低圧のプラズマが発生し、放電が開始す
る。
【０００８】又、点火チャンバはプロセスチャンバ内部
に向かうにつれて絞られたノズルを有していることを特
徴としてもよい。これによって、点火チャンバの先端か
ら高密度のプラズマが減圧して噴出される。
に向かうにつれて絞られたノズルを有していることを特
徴としてもよい。これによって、点火チャンバの先端か
ら高密度のプラズマが減圧して噴出される。
【０００９】本発明のプラズマを用いる半導体製造装置
によれば、プロセスチャンバと、プロセスチャンバと通
気可能に連結された点火チャンバと、点火チャンバにプ
ラズマ生成用ガスを供給するための第１のガス供給手段
と、第１のガス供給手段により点火チャンバに供給され
たプラズマ生成用ガスにプラズマを点火するためのプラ
ズマ点火手段とを備え、プラズマ点火手段により点火さ
れた点火チャンバのプラズマが、点火チャンバの内部圧
力とプロセスチャンバの内部圧力との圧力差に応じてプ
ロセスチャンバへ噴出することにより、プロセスチャン
バ内でのプラズマの生成が開始されることを特徴とす
る。これによって、点火チャンバ内のプラズマが低圧プ
ロセスチャンバ内で種プラズマとなり、低圧のプラズマ
が生成される。
によれば、プロセスチャンバと、プロセスチャンバと通
気可能に連結された点火チャンバと、点火チャンバにプ
ラズマ生成用ガスを供給するための第１のガス供給手段
と、第１のガス供給手段により点火チャンバに供給され
たプラズマ生成用ガスにプラズマを点火するためのプラ
ズマ点火手段とを備え、プラズマ点火手段により点火さ
れた点火チャンバのプラズマが、点火チャンバの内部圧
力とプロセスチャンバの内部圧力との圧力差に応じてプ
ロセスチャンバへ噴出することにより、プロセスチャン
バ内でのプラズマの生成が開始されることを特徴とす
る。これによって、点火チャンバ内のプラズマが低圧プ
ロセスチャンバ内で種プラズマとなり、低圧のプラズマ
が生成される。
【００１０】本発明の半導体装置のプラズマの点火方法
によれば、プロセスチャンバの内部圧力及びプロセスチ
ャンバとノズルを介して連通される点火チャンバの内部
圧力を所定レベルまで減圧し、プロセスチャンバ及び点
火チャンバの内部のガス圧が各々、第１のレベル及びこ
の第１のレベルより低い第２のレベルになるまで、プラ
ズマ生成用ガスを点火チャンバへ供給し、点火チャンバ
の外周に配置された第１のコイルに電力が供給されるこ
とにより、点火チャンバ内に点火プラズマを生成せし
め、プロセスチャンバの外周に配置された第２のコイル
に電力が供給されたときに、点火プラズマが第１のレベ
ルと第２のレベルとの圧力差に起因してノズルを介して
プロセスチャンバ内へ入り込むことにより、プロセスチ
ャンバ内でのプラズマの生成が開始されることを特徴と
する。これによって、たとえプロセスチャンバの内部が
低圧であっても、点火チャンバ内で生じたプラズマが種
プラズマとなることによって、プロセスチャンバ内でプ
ラズマを生成させることができる。
によれば、プロセスチャンバの内部圧力及びプロセスチ
ャンバとノズルを介して連通される点火チャンバの内部
圧力を所定レベルまで減圧し、プロセスチャンバ及び点
火チャンバの内部のガス圧が各々、第１のレベル及びこ
の第１のレベルより低い第２のレベルになるまで、プラ
ズマ生成用ガスを点火チャンバへ供給し、点火チャンバ
の外周に配置された第１のコイルに電力が供給されるこ
とにより、点火チャンバ内に点火プラズマを生成せし
め、プロセスチャンバの外周に配置された第２のコイル
に電力が供給されたときに、点火プラズマが第１のレベ
ルと第２のレベルとの圧力差に起因してノズルを介して
プロセスチャンバ内へ入り込むことにより、プロセスチ
ャンバ内でのプラズマの生成が開始されることを特徴と
する。これによって、たとえプロセスチャンバの内部が
低圧であっても、点火チャンバ内で生じたプラズマが種
プラズマとなることによって、プロセスチャンバ内でプ
ラズマを生成させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００１２】図１は、本発明のプラズマ点火装置４０が
用いられたプラズマエッチング装置１０の断面図を概略
的に示したものである。図示のプラズマエッチング装置
１０は、プラズマエッチング処理室となる真空チャンバ
（プロセスチャンバ）１２を備えており、この真空チャ
ンバ１２は、内面が円筒面となっている側壁１４、この
側壁１４の下部開口を閉じる端板１６、及び、側壁１４
の上部開口を閉じる端板１８から構成されている。端板
１８はアノード電極として機能するものである。（以
下、端板１８を「アノード電極１８」という）。端板１
６の内面にはカソード電極としてのペディスタル２０が
アノード電極１８と対向して配置されている。ペディス
タル２０は、その上面に被エッチング材料である半導体
ウェハＷを載置できるようになっている。又、アノード
電極１８からは電気リード２２が延び接地されている。
用いられたプラズマエッチング装置１０の断面図を概略
的に示したものである。図示のプラズマエッチング装置
１０は、プラズマエッチング処理室となる真空チャンバ
（プロセスチャンバ）１２を備えており、この真空チャ
ンバ１２は、内面が円筒面となっている側壁１４、この
側壁１４の下部開口を閉じる端板１６、及び、側壁１４
の上部開口を閉じる端板１８から構成されている。端板
１８はアノード電極として機能するものである。（以
下、端板１８を「アノード電極１８」という）。端板１
６の内面にはカソード電極としてのペディスタル２０が
アノード電極１８と対向して配置されている。ペディス
タル２０は、その上面に被エッチング材料である半導体
ウェハＷを載置できるようになっている。又、アノード
電極１８からは電気リード２２が延び接地されている。
【００１３】一方、ペディスタル２０からは電気リード
２４が端板１６を貫通して延び、高周波バイアス電源２
６と、真空チャンバ１２のプラズマインピーダンスを含
め高周波発振から見込む負荷のインピーダンスが５０オ
ームになるように制御する整合回路２８とを介して接地
されている。又、真空チャンバ１２を構成する側壁１４
の周囲にはコイル３０が配置されている。このコイル３
０は、その両端から延びた電気リード３２を介して整合
回路３４及び高周波電源３６と接続されている。又、高
周波バイアス電源２６及び整合回路２８と、整合回路３
４及び高周波電源３６とは、コントローラ８０によって
制御されている。
２４が端板１６を貫通して延び、高周波バイアス電源２
６と、真空チャンバ１２のプラズマインピーダンスを含
め高周波発振から見込む負荷のインピーダンスが５０オ
ームになるように制御する整合回路２８とを介して接地
されている。又、真空チャンバ１２を構成する側壁１４
の周囲にはコイル３０が配置されている。このコイル３
０は、その両端から延びた電気リード３２を介して整合
回路３４及び高周波電源３６と接続されている。又、高
周波バイアス電源２６及び整合回路２８と、整合回路３
４及び高周波電源３６とは、コントローラ８０によって
制御されている。
【００１４】図１に示さないが、アノード電極１８に
は、真空チャンバ１２内にエッチャントガスを導入する
ためのエッチャントガス導入部が設けられている。エッ
チャントガス導入部は、図２に明示されている通りであ
り、アノード電極１８に設けられた絶縁材料からなるエ
ッチャントガス導入用筒体４２を備えている。この筒体
４２には貫通孔４４が形成されており、貫通孔４４の一
端にはエッチャントガス供給源（図示せず）が、バルブ
４６を有する配管４８を介して接続されている。このバ
ルブ４６はコントローラ８０に接続され、エッチャント
ガスが所定の流量になるように調整できるようになって
いる。筒体４２の内部空間５０は、アノード電極１８に
形成されたヘッダスペース５２と連通されている。又、
アノード電極の下部には、一端がヘッダスペース５２に
開口され且つ他端が真空チャンバ１２内に開口された複
数の小孔５４が形成されている。
は、真空チャンバ１２内にエッチャントガスを導入する
ためのエッチャントガス導入部が設けられている。エッ
チャントガス導入部は、図２に明示されている通りであ
り、アノード電極１８に設けられた絶縁材料からなるエ
ッチャントガス導入用筒体４２を備えている。この筒体
４２には貫通孔４４が形成されており、貫通孔４４の一
端にはエッチャントガス供給源（図示せず）が、バルブ
４６を有する配管４８を介して接続されている。このバ
ルブ４６はコントローラ８０に接続され、エッチャント
ガスが所定の流量になるように調整できるようになって
いる。筒体４２の内部空間５０は、アノード電極１８に
形成されたヘッダスペース５２と連通されている。又、
アノード電極の下部には、一端がヘッダスペース５２に
開口され且つ他端が真空チャンバ１２内に開口された複
数の小孔５４が形成されている。
【００１５】かかる構成においては、エッチャントガス
供給源を駆動し、エッチャントガスを配管４８を通して
供給すると、エッチャントガスは、貫通孔４４、内部空
間５０、ヘッダスペース５２及び小孔５４を経て、真空
チャンバ１２内に均一に導入することが可能となってい
る。
供給源を駆動し、エッチャントガスを配管４８を通して
供給すると、エッチャントガスは、貫通孔４４、内部空
間５０、ヘッダスペース５２及び小孔５４を経て、真空
チャンバ１２内に均一に導入することが可能となってい
る。
【００１６】図示実施形態では、本発明による点火装置
４０は、プラズマエッチング装置１０の上記エッチャン
トガス導入部に設けられている。図面、特に図２に示す
ように、点火装置４０はアルミナ又は石英等の絶縁性セ
ラミック材料からなる略円筒形の点火用筒体（点火チャ
ンバ）５６を有しており、その下部はテーパ形状とさ
れ、更に下端部は２段階に先細に絞られたノズル５８と
なっている。この点火用筒体５６は、エッチャントガス
導入部のエッチャントガス導入用筒体４２同軸に取り付
けられ、下部部分が筒体４２の内部空間５０内に配置さ
れている。又、点火用筒体５６は、そのノズル５８の開
口面がアノード電極１８の下面と同一面となるように位
置決めされている。
４０は、プラズマエッチング装置１０の上記エッチャン
トガス導入部に設けられている。図面、特に図２に示す
ように、点火装置４０はアルミナ又は石英等の絶縁性セ
ラミック材料からなる略円筒形の点火用筒体（点火チャ
ンバ）５６を有しており、その下部はテーパ形状とさ
れ、更に下端部は２段階に先細に絞られたノズル５８と
なっている。この点火用筒体５６は、エッチャントガス
導入部のエッチャントガス導入用筒体４２同軸に取り付
けられ、下部部分が筒体４２の内部空間５０内に配置さ
れている。又、点火用筒体５６は、そのノズル５８の開
口面がアノード電極１８の下面と同一面となるように位
置決めされている。
【００１７】点火用筒体５６の上端部にはフランジ６０
が取り付けられ、そこにカバープレート６２が気密に接
続されている。カバープレート６２の中心部分には貫通
孔６４が形成されており、この貫通孔６４には、バルブ
６６を有する配管６８を介してアルゴンガス供給源（図
示せず）が接続されている。このバルブ６６はコントロ
ーラ８０に接続され、アルゴンガスが所定の流量になる
ように調整できるようになっている。
が取り付けられ、そこにカバープレート６２が気密に接
続されている。カバープレート６２の中心部分には貫通
孔６４が形成されており、この貫通孔６４には、バルブ
６６を有する配管６８を介してアルゴンガス供給源（図
示せず）が接続されている。このバルブ６６はコントロ
ーラ８０に接続され、アルゴンガスが所定の流量になる
ように調整できるようになっている。
【００１８】又、点火用筒体５６の外周には点火用コイ
ル７０が配置されている。又、この点火用コイル７０
は、図１に示すように、電気リード７２を介して整合回
路７４及び点火用高周波電源７６と接続されている。上
記と同様に、整合回路７４及び点火用高周波電源７６は
コントローラ８０によって制御されている。
ル７０が配置されている。又、この点火用コイル７０
は、図１に示すように、電気リード７２を介して整合回
路７４及び点火用高周波電源７６と接続されている。上
記と同様に、整合回路７４及び点火用高周波電源７６は
コントローラ８０によって制御されている。
【００１９】以上の構成において、本発明によるプラズ
マ点火装置４０の作用について次に説明する。
マ点火装置４０の作用について次に説明する。
【００２０】まず、真空チャンバ１２内に連通（通気可
能に連結）されている真空ポンプを作動させ、真空チャ
ンバ１２及び点火用筒体５６内の圧力を所定レベル、例
えば、10ー4Torrまで減じる。
能に連結）されている真空ポンプを作動させ、真空チャ
ンバ１２及び点火用筒体５６内の圧力を所定レベル、例
えば、10ー4Torrまで減じる。
【００２１】この後、アルゴンガス供給源から配管６８
を介して点火用筒体５６へアルゴンガスの導入が開始さ
れる。このとき、アルゴンガスは所定の流量、例えば、
100SCCMにより点火用筒体５６に供給される。なお、こ
のとき、配管４８を介してのガスの供給は行なわれな
い。
を介して点火用筒体５６へアルゴンガスの導入が開始さ
れる。このとき、アルゴンガスは所定の流量、例えば、
100SCCMにより点火用筒体５６に供給される。なお、こ
のとき、配管４８を介してのガスの供給は行なわれな
い。
【００２２】このようにして、点火用筒体５６に導入さ
れたアルゴンガスはノズル５８を通って真空チャンバ１
２に入る。アルゴンガスの供給を開始してから約１０秒
後には、点火用筒体５６の内部圧力は10Torr、真空チャ
ンバ１２の内部圧力は約10mTorrになる。これは、真空
チャンバ１２下部に設けられた圧力検出器（図示せず）
が真空チャンバの内部圧力を検出し、真空チャンバ１２
の内部圧力が10mTorrにまで上昇したときに、真空ポン
プが作動し、真空チャンバ１２の内部圧力が10mTorrに
維持されるよう自動制御することにより可能となる。
又、このような自動制御によって、真空チャンバ１２の
内部圧力が10mTorrに維持されたときに、点火用筒体５
６の内部圧力が約10Torrになるようにノズルの径が決め
られる。ノズルの径及び長さの具体値は各種の条件によ
り異なるが、例えば、口径が約１mm、長さが約７mmのも
のが本実施形態においては有効であった。
れたアルゴンガスはノズル５８を通って真空チャンバ１
２に入る。アルゴンガスの供給を開始してから約１０秒
後には、点火用筒体５６の内部圧力は10Torr、真空チャ
ンバ１２の内部圧力は約10mTorrになる。これは、真空
チャンバ１２下部に設けられた圧力検出器（図示せず）
が真空チャンバの内部圧力を検出し、真空チャンバ１２
の内部圧力が10mTorrにまで上昇したときに、真空ポン
プが作動し、真空チャンバ１２の内部圧力が10mTorrに
維持されるよう自動制御することにより可能となる。
又、このような自動制御によって、真空チャンバ１２の
内部圧力が10mTorrに維持されたときに、点火用筒体５
６の内部圧力が約10Torrになるようにノズルの径が決め
られる。ノズルの径及び長さの具体値は各種の条件によ
り異なるが、例えば、口径が約１mm、長さが約７mmのも
のが本実施形態においては有効であった。
【００２３】このようにして、真空チャンバ１２及び点
火用筒体５６の内部圧力が所要の定常圧力になったこと
が圧力検出器によって検出されると、コイル３７に高周
波電圧を印加する。この時の開始電圧は２ｋＶ、供給電
力は１００Ｗである。この電圧印加により、点火用筒体
内でプラズマ放電が始まり、数秒（５秒から１０秒）で
定常状態になる。点火用筒体５６でのプラズマ放電が定
常状態になったことは、例えば、電源への反射電流がイ
ンピーダンスマッチングにより減少したことにより検出
されうる。このような生成されたプラズマの一部はノズ
ル５８を介して真空チャンバ１２内に入り込む。
火用筒体５６の内部圧力が所要の定常圧力になったこと
が圧力検出器によって検出されると、コイル３７に高周
波電圧を印加する。この時の開始電圧は２ｋＶ、供給電
力は１００Ｗである。この電圧印加により、点火用筒体
内でプラズマ放電が始まり、数秒（５秒から１０秒）で
定常状態になる。点火用筒体５６でのプラズマ放電が定
常状態になったことは、例えば、電源への反射電流がイ
ンピーダンスマッチングにより減少したことにより検出
されうる。このような生成されたプラズマの一部はノズ
ル５８を介して真空チャンバ１２内に入り込む。
【００２４】つぎに、コイル３０に高周波電圧を印加す
る。この時の開始電圧は５ｋＶ、供給電力は1800Ｗであ
る。点火用筒体５６内で生成されたプラズマがノズル５
８を介して真空チャンバ１２内に噴出される状態におい
て、コイル３０に５ｋＶ程度の低い開始電圧の高周波電
圧の印加により、点火用筒体５６内からのプラズマが種
火となるので、真空チャンバ１２内にプラズマを容易に
生成することができる。
る。この時の開始電圧は５ｋＶ、供給電力は1800Ｗであ
る。点火用筒体５６内で生成されたプラズマがノズル５
８を介して真空チャンバ１２内に噴出される状態におい
て、コイル３０に５ｋＶ程度の低い開始電圧の高周波電
圧の印加により、点火用筒体５６内からのプラズマが種
火となるので、真空チャンバ１２内にプラズマを容易に
生成することができる。
【００２５】つぎに、配管４８を介してのエッチャント
ガスの供給が開始される。エッチャントガスは貫通孔４
４、内部空間５０、ヘッダスペース５２、及び小孔５４
を経て、真空チャンバ１２内に均一に入り込む。このと
き、エッチャントガスの流路と点火用ガスの内部空間と
は、筒体５６自体により、仕切られているので、エッチ
ャントガスが筒体５６の内部に混入し、プラズマ５７に
より反応することはない。
ガスの供給が開始される。エッチャントガスは貫通孔４
４、内部空間５０、ヘッダスペース５２、及び小孔５４
を経て、真空チャンバ１２内に均一に入り込む。このと
き、エッチャントガスの流路と点火用ガスの内部空間と
は、筒体５６自体により、仕切られているので、エッチ
ャントガスが筒体５６の内部に混入し、プラズマ５７に
より反応することはない。
【００２６】エッチャントガスはＣ4Ｆ8、Ｃ3Ｆ8、Ｃ2
Ｆ6等のプロセスガスに対し、アルゴンガスの割合が１
対１０の割合で混合されたものである。真空チャンバ１
２への供給開始後、エッチャントガスの供給流量を漸増
し、約１０秒以内には100SCCMとなるようにする。逆
に、点火用筒体５６へのアルゴンガスを漸減し、約１０
秒後には供給量ゼロとする。すなわち、真空チャンバ１
２に流入するガスの総量を100SCCMに維持しつつ、エッ
チャントガスへの切り替えを行なう。このように、真空
チャンバ１２に流入するガスの総量を一定に保つことに
より。プラズマインピーダンスの変化を最小限に抑える
ことができ、安定したプラズマ生成が可能となる。
Ｆ6等のプロセスガスに対し、アルゴンガスの割合が１
対１０の割合で混合されたものである。真空チャンバ１
２への供給開始後、エッチャントガスの供給流量を漸増
し、約１０秒以内には100SCCMとなるようにする。逆
に、点火用筒体５６へのアルゴンガスを漸減し、約１０
秒後には供給量ゼロとする。すなわち、真空チャンバ１
２に流入するガスの総量を100SCCMに維持しつつ、エッ
チャントガスへの切り替えを行なう。このように、真空
チャンバ１２に流入するガスの総量を一定に保つことに
より。プラズマインピーダンスの変化を最小限に抑える
ことができ、安定したプラズマ生成が可能となる。
【００２７】このガスの切り替えによりチャンバのイン
ピーダンスは変化するが、整合回路によりインピーダン
スマッチングがとられ、定常状態となる。定常状態とな
ったことは、例えば、電源への反射電流がインピーダン
スにより減少したことにより検出されうる。
ピーダンスは変化するが、整合回路によりインピーダン
スマッチングがとられ、定常状態となる。定常状態とな
ったことは、例えば、電源への反射電流がインピーダン
スにより減少したことにより検出されうる。
【００２８】この定常状態が約１０秒維持された時点
で、バイアス用高周波電流源を駆動し、ペディスタル２
０に約1200Ｗのバイアスを印加する。このバイアス電圧
により引き込まれるイオンによりペディスタル２０上の
ウェハがエッチングされる。
で、バイアス用高周波電流源を駆動し、ペディスタル２
０に約1200Ｗのバイアスを印加する。このバイアス電圧
により引き込まれるイオンによりペディスタル２０上の
ウェハがエッチングされる。
【００２９】上述の実施態様において、ガス源につなが
る配管４８、３６のバルブの開閉制御、真空チャンバ１
２の内部圧力の検出、電源制御などの制御機能及び検知
機能は各部に接続されたコントローラ８０により行なわ
れる。
る配管４８、３６のバルブの開閉制御、真空チャンバ１
２の内部圧力の検出、電源制御などの制御機能及び検知
機能は各部に接続されたコントローラ８０により行なわ
れる。
【００３０】上述のとおり、プロセスチャンバにプラズ
マを生成する際に、低い開始電圧によりプラズマの点火
が行なわれうるので、従来のごとく高い開始電圧（例え
ば、１０ｋＶ）に起因して生じた、側壁１４に衝突する
プラズマイオンが低減され、その側壁のエロージョンが
抑制される。よって、エロージョンによる生成物も抑制
され、半導体ウェハＷへの汚染が抑制される。特に、プ
ラズマ点火装置４０を用いたプラズマエッチング装置１
０では、低圧下でプラズマ５９が容易に発生できるの
で、プラズマイオンは平均自由工程が大きくなり、又、
電離度が高いため、エッチング形状の異方性が容易に選
られる。したがって、高精度なエッチングが実現され
る。
マを生成する際に、低い開始電圧によりプラズマの点火
が行なわれうるので、従来のごとく高い開始電圧（例え
ば、１０ｋＶ）に起因して生じた、側壁１４に衝突する
プラズマイオンが低減され、その側壁のエロージョンが
抑制される。よって、エロージョンによる生成物も抑制
され、半導体ウェハＷへの汚染が抑制される。特に、プ
ラズマ点火装置４０を用いたプラズマエッチング装置１
０では、低圧下でプラズマ５９が容易に発生できるの
で、プラズマイオンは平均自由工程が大きくなり、又、
電離度が高いため、エッチング形状の異方性が容易に選
られる。したがって、高精度なエッチングが実現され
る。
【００３１】以上、本発明の好適な実施形態について説
明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは
いうまでもない。例えば、点火装置に導入される点火用
ガスとしては、上記実施形態におけるアルゴンガスに限
られない。又、上記実施形態では、エッチャントガス導
入部と点火装置４０とを同一箇所に設けているが、点火
装置を設置する位置は適宜変更可能である。更に、点火
装置４０における筒体４１の出口部分を絞る手段として
は、ノズルの他、オリフィス等の手段も考えられる。
明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは
いうまでもない。例えば、点火装置に導入される点火用
ガスとしては、上記実施形態におけるアルゴンガスに限
られない。又、上記実施形態では、エッチャントガス導
入部と点火装置４０とを同一箇所に設けているが、点火
装置を設置する位置は適宜変更可能である。更に、点火
装置４０における筒体４１の出口部分を絞る手段として
は、ノズルの他、オリフィス等の手段も考えられる。
【００３２】なお、本発明の点火装置は上述したよう
に、いわゆる誘導結合型エッチング装置において有効に
適用されうるが、他の型式のプラズマエッチング装置や
プラズマＰＶＤ装置、プラズマＣＶＤ装置等にも適用可
能である。
に、いわゆる誘導結合型エッチング装置において有効に
適用されうるが、他の型式のプラズマエッチング装置や
プラズマＰＶＤ装置、プラズマＣＶＤ装置等にも適用可
能である。
【００３３】
【発明の効果】本発明のプラズマの点火装置及び半導体
装置のプラズマ点火方法によれば、この点火装置内で生
成された高密度のプラズマが種プラズマとして真空チャ
ンバ内に導入することとしているので、真空チャンバ内
が相当に低圧であっても、安定したプラズマを生成し、
維持することが可能となる。又、点火装置おける筒体の
出口部分にノズル等の絞り手段を設けた場合、真空チャ
ンバの圧力に基づき筒体の内部圧力をプラズマ生成に適
した圧力とすることができる。これは、筒体の内部圧力
を調整するための手段、例えば、別個の真空系やアルゴ
ンガス供給源における圧力調整装置を不要とするもので
あり、装置の簡易化を可能とするものである。
装置のプラズマ点火方法によれば、この点火装置内で生
成された高密度のプラズマが種プラズマとして真空チャ
ンバ内に導入することとしているので、真空チャンバ内
が相当に低圧であっても、安定したプラズマを生成し、
維持することが可能となる。又、点火装置おける筒体の
出口部分にノズル等の絞り手段を設けた場合、真空チャ
ンバの圧力に基づき筒体の内部圧力をプラズマ生成に適
した圧力とすることができる。これは、筒体の内部圧力
を調整するための手段、例えば、別個の真空系やアルゴ
ンガス供給源における圧力調整装置を不要とするもので
あり、装置の簡易化を可能とするものである。
【００３４】本発明のプラズマを用いる半導体製造装置
によれば、低圧のプラズマによって、真空チャンバ側壁
のエロージョン生成物による被処理体への汚染、及び真
空チャンバ側壁の薄膜形成が抑制される。
によれば、低圧のプラズマによって、真空チャンバ側壁
のエロージョン生成物による被処理体への汚染、及び真
空チャンバ側壁の薄膜形成が抑制される。
【００３５】更に、本発明によれば、上記プラズマを用
いたエッチング等の処理が容易となり、目的とする製造
物の品質及び歩留りが向上するという効果もある。
いたエッチング等の処理が容易となり、目的とする製造
物の品質及び歩留りが向上するという効果もある。
【図１】本発明の一実施形態に係るプラズマ点火装置が
用いられたプラズマエッチング装置を概略的に示す断面
図である。
用いられたプラズマエッチング装置を概略的に示す断面
図である。
【図２】図１のプラズマエッチング装置の拡大部分図で
あって、プラズマ点火装置を詳細に示した断面図であ
る。
あって、プラズマ点火装置を詳細に示した断面図であ
る。
１０・・・プラズマエッチング装置、１２・・・真空チ
ャンバ、１４・・・側壁、１６・・・端板、１８・・・
アノード電極、２０・・・ペディスタル（カソード電
極）、Ｗ・・・半導体ウェハ、２６・・・高周波バイア
ス電源、３０・・・コイル、３６・・・高周波電源、４
０・・・プラズマ点火装置、５６・・・点火用筒体、５
８・・・ノズル、６８・・・配管、７０・・・コイル、
８０・・・コントローラ。
ャンバ、１４・・・側壁、１６・・・端板、１８・・・
アノード電極、２０・・・ペディスタル（カソード電
極）、Ｗ・・・半導体ウェハ、２６・・・高周波バイア
ス電源、３０・・・コイル、３６・・・高周波電源、４
０・・・プラズマ点火装置、５６・・・点火用筒体、５
８・・・ノズル、６８・・・配管、７０・・・コイル、
８０・・・コントローラ。
Claims (16)
- 【請求項１】 プラズマ発生装置を構成するプロセスチ
ャンバ内で、プラズマを発生させるために用いられるプ
ラズマ点火装置であって、 前記プロセスチャンバに取り付けられ、内部空間が前記
プロセスチャンバ内と連通された点火チャンバと、 前記点火チャンバの内部空間にプラズマ生成用ガスを供
給するガス供給手段と、 前記点火チャンバに導入された前記プラズマ生成用ガス
を励起してプラズマを発生すべく、前記点火チャンバの
周囲に配置されたコイルと、 前記点火用コイルに接続され、高周波の電力を供給する
電源手段と、を備えるプラズマ点火装置。 - 【請求項２】 前記点火チャンバの内部空間と前記プロ
セスチャンバ内とを連通する部分には絞り手段が設けら
れていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ点
火装置。 - 【請求項３】 プロセスチャンバと、 前記プロセスチャンバと通気可能に連結された点火チャ
ンバと、 前記点火チャンバにプラズマ生成用ガスを供給するため
の第１のガス供給手段と、 前記第１のガス供給手段により前記点火チャンバに供給
された前記プラズマ生成用ガスにプラズマを点火するた
めのプラズマ点火手段と、を備え、 前記プラズマ点火手段により点火された前記点火チャン
バのプラズマが、前記点火チャンバの内部圧力と前記プ
ロセスチャンバの内部圧力との圧力差に応じて前記プロ
セスチャンバへ噴出することにより、前記プロセスチャ
ンバ内でのプラズマの生成が開始されることを特徴とす
るプラズマを用いる半導体製造装置。 - 【請求項４】 前記プロセスチャンバと前記点火チャン
バとは所定径のノズルを介して通気可能に連結されてい
ることを特徴とする請求項３に記載のプラズマを用いる
半導体製造装置。 - 【請求項５】 前記プラズマ点火手段は点火チャンバの
外周に配置されたコイルと、 前記コイルに電力を供給するための点火用電源手段と、
を含むことを特徴とする請求項３又は４に記載のプラズ
マを用いる半導体製造装置。 - 【請求項６】 前記プロセスチャンバに、プロセスガス
及び前記プラズマ生成用ガスを供給するための、第２の
ガス供給手段を更に含むことを特徴とする請求項３〜５
のいずれか１項に記載のプラズマを用いる半導体製造装
置。 - 【請求項７】 プロセスチャンバの外周に配置されたコ
イルと、 前記コイルに電力を供給するための電源手段と、を更に
備えることを特徴とする請求項６に記載のプラズマを用
いる半導体製造装置。 - 【請求項８】 前記第１のガス供給手段は、前記プロセ
スチャンバ内でのプラズマ生成のための放電が安定した
時点で前記プラズマ生成用ガスの供給を漸減すると共
に、前記プロセスガス供給手段は前記プラズマ生成用ガ
スによる供給が停止された前記プラズマ生成用ガスに相
当する量の前記プラズマ生成用ガスの供給を漸増するこ
とを特徴とする請求項６又は７に記載のプラズマを用い
る半導体製造装置。 - 【請求項９】 プロセスチャンバと、 前記プロセスチャンバにプロセスガスを供給するための
プロセスガス供給手段と、 前記プロセスチャンバと通気可能に連結された点火チャ
ンバと、 前記点火チャンバにプラズマ生成用ガスを供給するため
のプラズマ生成用ガス供給手段と、 前記点火チャンバの周囲に配置された第１のコイルと、 前記第１のコイルに電力を供給するための第１の電源手
段と、 前記プロセスチャンバの周囲に配置された第２のコイル
と、 前記第２のコイルに電力を供給ための第２の電源手段
と、を備え、 前記第１の電源手段により前記第１のコイルに電力供給
することにより、前記プラズマ生成用ガス供給手段によ
り点火チャンバに供給されたプラズマ生成用ガスに点火
して点火プラズマを生成し、 前記第２の電源手段により前記第２のコイルに電力供給
されたときに、前記点火プラズマが前記プロセスチャン
バに入り込むことにより、前記プロセスチャンバ内での
プラズマの生成が開始されるようにしたことを特徴とす
るプラズマを用いる半導体製造装置。 - 【請求項１０】 前記プロセスチャンバと前記点火チャ
ンバとはノズルを介して通気可能に連結されていること
を特徴とする請求項９に記載のプラズマを用いる半導体
製造装置。 - 【請求項１１】 点火チャンバと、 前記点火チャンバに通気可能に連結されたプロセスチャ
ンバと、 前記点火チャンバ及び前記プロセスチャンバの内部圧力
を所定レベルまで減圧する減圧手段と、 前記プロセスチャンバ及び前記点火チャンバの内部のガ
ス圧が各々、第１のレベル及び第１のレベルより低い第
２のレベルになるまで、プラズマ生成用ガスを前記点火
チャンバへ供給するためのプラズマ生成用ガス供給手段
と、 前記点火チャンバの外周に配置された第１のコイルを有
し、前記第１のコイルに電力を供給することにより、前
記点火チャンバ内に点火プラズマを生成せしめる点火プ
ラズマ生成手段と、 前記プロセスチャンバの外周に配置されたプロセス用コ
イルを有し、前記プロセス用コイルに電力を供給したと
きに、前記点火プラズマが前記第１のレベルと前記第２
のレベルとの圧力差に起因して、前記プロセスチャンバ
と前記点火チャンバとが通気可能に連結したノズルを介
して前記プロセスチャンバの内部へ入り込むことによ
り、前記プロセスチャンバの内部でプラズマを発生させ
るためのプラズマ生成手段と、を備えたことを特徴とす
る半導体製造装置。 - 【請求項１２】 前記プロセスチャンバの内部のプラズ
マ生成に応じて、前記プラズマ生成用ガス供給手段は、
点火用チャンバへのプラズマ生成用ガスの供給を漸減す
ることを特徴とする請求項１１に記載の半導体製造装
置。 - 【請求項１３】 前記プロセスチャンバの内部でのプラ
ズマ生成に応じて、前記プロセスチャンバに対する前記
プロセスガスの直接供給が開始されることを特徴とする
請求項１１又は１２に記載の半導体製造装置。 - 【請求項１４】 前記プロセスチャンバに対する前記プ
ロセスガスの直接供給は漸増されると共に、前記プロセ
スチャンバに対する前記プロセスガスの供給の総量はほ
ぼ一定に保たれることを特徴とする請求項１１〜１３の
いずれか１項に記載の半導体製造装置。 - 【請求項１５】 プロセスチャンバの内部圧力及び前記
プロセスチャンバとノズルを介して連通される点火チャ
ンバの内部圧力を所定レベルまで減圧し、 前記プロセスチャンバ及び前記点火チャンバの内部のガ
ス圧が各々、第１のレベル及びこの第１のレベルより低
い第２のレベルになるまで、プラズマ生成用ガスを前記
点火チャンバへ供給し、 前記点火チャンバの外周に配置された第１のコイルに電
力が供給されることにより、前記点火チャンバ内に点火
プラズマを生成せしめ、 前記プロセスチャンバの外周に配置された第２のコイル
に電力が供給されたときに、前記点火プラズマが前記第
１のレベルと前記第２のレベルとの圧力差に起因して前
記ノズルを介して前記プロセスチャンバ内へ入り込むこ
とにより、前記プロセスチャンバ内でのプラズマの生成
が開始されることを特徴とする半導体製造装置のプラズ
マの点火方法。 - 【請求項１６】 前記プロセスチャンバの内部でのプラ
ズマ生成のための放電が安定したことに応じて、前記点
火チャンバへの前記プラズマ生成用ガスの供給を漸減
し、前記プロセスチャンバへの前記プロセスガスの供給
を漸増するステップを更に含むことを特徴とする請求項
１５に記載の半導体製造装置のプラズマの点火方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8061550A JPH09251935A (ja) | 1996-03-18 | 1996-03-18 | プラズマ点火装置、プラズマを用いる半導体製造装置及び半導体装置のプラズマ点火方法 |
| US08/676,831 US5916455A (en) | 1996-03-18 | 1996-07-08 | Method and apparatus for generating a low pressure plasma |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8061550A JPH09251935A (ja) | 1996-03-18 | 1996-03-18 | プラズマ点火装置、プラズマを用いる半導体製造装置及び半導体装置のプラズマ点火方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09251935A true JPH09251935A (ja) | 1997-09-22 |
Family
ID=13174348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8061550A Withdrawn JPH09251935A (ja) | 1996-03-18 | 1996-03-18 | プラズマ点火装置、プラズマを用いる半導体製造装置及び半導体装置のプラズマ点火方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5916455A (ja) |
| JP (1) | JPH09251935A (ja) |
Cited By (4)
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