JPH10112400A - プラズマ処理方法 - Google Patents
プラズマ処理方法Info
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- JPH10112400A JPH10112400A JP8282987A JP28298796A JPH10112400A JP H10112400 A JPH10112400 A JP H10112400A JP 8282987 A JP8282987 A JP 8282987A JP 28298796 A JP28298796 A JP 28298796A JP H10112400 A JPH10112400 A JP H10112400A
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Abstract
る。 【解決手段】 本発明によれば、上部排気室UCと上部
真空排気系136の間及び下部真空排気室DCと下部真
空排気系148との間にそれぞれ設けられている、上部
圧力調整弁134及び下部圧力調整弁146の開度を調
整することにより、上部排気室UCと下部排気室DCと
の間に所定の排気量差を生じさる構成とした。この排気
量差により、処理室PC内のガス流(プラズマ流)を適
宜調整して、被処理体Wに均一なプラズマを導入するこ
とができる。また、処理中は、上記各排気室内にそれぞ
れ設けられている上部圧力検出器138及び下部圧力検
出器140により、上記各排気室内の圧力を常時監視し
ている。そして、初期設定条件と測定された圧力差とが
異なる場合には、開度差を一定に保ちながら、上部圧力
調整弁134及び下部圧力調整弁146を適宜調整す
る。
Description
にかかり、特に圧力制御方法に関する。
などの被処理体に対してエッチング処理などのプラズマ
処理をするにあたり、図4に示すように、気密な処理容
器10内に設けられた処理室12内に、上部電極14と
下部電極16を対向配置し、少なくとも上部電極14と
下部電極16のいずれか一方に高周波電源18から整合
器20を介して、所定の高周波電力を印加し、処理ガス
をプラズマ化するプラズマ処理方法が提案されている。
4の下面(すなわち、被処理体に対する対向面。)に複
数の処理ガス供給孔22を設け、そのガス供給孔22か
ら処理室12内に均一に供給される処理ガスを、高周波
電力によりプラズマ化して被処理体Wに対して処理を施
すとともに、その排ガスを下部電極16の周辺に設けら
れたバッフル板24の排気孔24aを介して、処理室1
2の下方に連通する1つの真空排気系26により真空排
気している。
さらに一層の超微細加工が求められるに至り、処理室内
で発生したプラズマをより均一に、かつより効率的に被
処理体の被処理面に供給するとともに、処理後の排ガス
についても、より均一にかつ効率的に処理室外に排気す
る必要が生じている。そこで、処理室内に供給する処理
ガスの流量の調整や、ガス供給孔の径及びガス供給領域
の拡大及び縮小、排気孔の数の拡大及び縮小、あるいは
排ガスの排気量の調整などにより、処理室内での処理ガ
ス、プラズマ、排ガスを含む各ガスの流れをそれぞれ別
々に調整し、プロセスの最適化が図られている。
気室を設けて真空排気系を接続し、各真空排気系をそれ
ぞれ調整することにより、上部排気室と下部排気室との
間に圧力差を生じさせ、処理室内のプラズマ等のガスの
流れを最適な状態に維持あるいは調整することも試みら
れている。
セスごとに処理装置の最適設計を行い、ガス供給孔の径
やガス供給領域を拡大あるいは縮小したり、排気孔の数
を調整し、処理室内でのガス流れを最適に調整すること
は、非常に煩雑であり、イニシャルコストを引き上げる
原因であり、実際上は採用が困難である。
けて、それらの圧力差により処理室内のプラズマ等のガ
スの流れを調整する場合には、流量調節手段や真空引き
手段などの制御プロセスが複雑になり、所望の状態に正
確に調整することが非常に困難であった。
る、上記のような問題点に鑑みて成されたものであり、
排ガスの排気量の調整を圧力調整弁のみで行うことで、
制御プロセスが容易になり、且つ処理室内に最適なガス
流を生成することにより、被処理体に対して均一かつ効
率的にプラズマを導いて所望のプラズマ処理を施すこと
が可能な、新規かつ改良されたプラズマ処理方法を提供
することを目的としている。
は、処理室内に対向配置された上部電極と下部電極の少
なくとも一方に高周波電力を印加して処理ガスをプラズ
マ化し、下部電極上に載置された被処理体に対して処理
を施すプラズマ処理方法であって、処理室の上部に配置
される上部排気室を介して処理室内を排気する少なくと
も1つの上部真空排気系の排気量と、処理室の下部に配
置される下部排気室を介して処理室内を排気する少なく
とも1つの下部真空排気系の排気量との差を所定の範囲
内に維持することを特徴としている。
排気系及び下部真空排気系にそれぞれ上部圧力調整弁及
び下部圧力調整弁を介装し、上部圧力調整弁及び下部圧
力調整弁の開度を調節することにより、上部及び下部真
空排気系の排気量の差を所定の範囲内に維持することを
特徴としている。
空排気系及び下部排気室と下部真空排気系との間にそれ
ぞれ備えられた上部圧力調整弁及び下部圧力調整弁の開
度を調節することにより、上部排気室と下部排気室との
間に所定の圧力差を生じさせ、この圧力差により処理室
内においてプラズマを所望の状態で被処理体に導入する
ことができる。従って、プラズマ処理装置自体、例えば
ガス供給孔の径、ガス供給領域及び排気孔の径の拡大・
縮小などの変更を伴うことなく、容易な制御プロセスで
敏速に処理室内のプラズマ流を最適な状態にすることが
できる。従って、被処理体に対して、高選択比及び高エ
ッチングレートで、均一なプラズマ処理を施すことがで
きる。
力調整弁と下部圧力調整弁との開度差を一定に維持する
ことを特徴としている。従って、あらかじめ設定した所
定の圧力差に変化が生じた場合でも、処理ガスの流量調
節器や真空引き手段などの操作を伴うことなく、上部圧
力調整弁及び/または下部圧力調整弁の開度差を調整す
るだけで、敏速に所定の圧力差に修正ことができる。
理室、上部排気室、及び下部排気室の少なくとも1つの
室内に圧力を検出する圧力検出器を備え、その圧力検出
器により検出された圧力に応じて、上部及び真空排気系
の排気量の差を所定の範囲内に維持することを特徴とし
ている。従って、プラズマ処理中において、処理室内の
圧力があらかじめ設定した値から外れた場合であって
も、排気量の差を所定値に調整することにより、簡単な
制御系により、処理室内の圧力を所定値に迅速に制御す
ることができる。
本発明にかかるプラズマ処理方法を、平行平板型プラズ
マエッチング装置に適用した、実施の一形態について詳
細に説明する。なお、以下の説明において、略同一の機
能及び構成を有する構成要素については、同一番号を付
することにより、重複説明を省略することにする。
0は、処理室PCを中心に、その上部に上部排気室U
C、その下部に下部排気室DCを備えている。処理室P
Cを形成する処理容器PCaは、例えばアルミニウムな
どの導電性材料を略円筒形状に一体成形して成り、その
内壁面はアルマイト処理が施されている。
成すとともに、処理ガスの供給部を成すもので、その略
中央部表面(被処理体Wの対向面。)には、多数のガス
供給孔104が穿設されている。このガス供給孔104
は、上部排気室UCの略中央を貫通するガス供給管10
6と連通し、ガス供給源108からマスフローコントロ
ーラMFC110により流量調節された所定の処理ガス
を、処理室PC内に均一に吹き出すことができる。処理
ガスとしては、被処理体Wに応じて各種ガスを使用する
ことが可能であり、例えばシリコン酸化膜(SiO2)
のエッチングを行う場合は、CF系のガス、例えばCF
4やCHF3などのエッチングガスを使用することができ
る。
PCと上部排気室UCとを連通する多数の上部排気孔1
12aが穿設された上部バッフル板112が設けられて
いる。上部バッフル板112は、上部排気室UCへのプ
ラズマの回り込みを防止するとともに、排ガス等の流れ
を調節している。
極となるサセプタ114が設けられており、このサセプ
タ114上に、例えば半導体ウェハやLCD用基板など
の被処理体Wを載置することが可能なように構成されて
いる。サセプタ114は、セラミックなどの絶縁性材料
から成る絶縁板116を介して、後述する下部排気室D
Cの中央部を貫通する昇降軸118によって支持されて
おり、この昇降軸118は不図示の外部モータにより、
上下動自在となっている。
び搬出する際には、サセプタ114は下部排気室DCの
側壁に設けられたゲートバルブ120の位置まで下降
し、処理時には、後述する下部バッフル板122の上面
と、略同一面を成す処理位置まで上昇する。
密性を確保するため、サセプタ114と下部排気室DC
の底部との間には、昇降軸118の外方を囲むように伸
縮自在な気密部材、例えばベローズ124が設けられて
いる。
114に連通する給電経路が設けられており、処理時に
は、高周波電源126から整合器128及び給電棒13
0を介して高周波電力、例えば13.56MHzの高周
波電力をサセプタ114に印加し、処理室PC内に導入
された処理ガスをプラズマ化し、被処理体Wに対して所
定のプラズマ処理を施すことができる。
されたアルミニウムから成り、その内部には、不図示の
温度調節手段、例えばセラミックヒータなどの加熱手段
や、不図示の外部冷媒源との間で冷媒を循環させるため
の不図示の冷媒循環路が設けられており、サセプタ11
4上に載置される被処理体Wを所定の温度に維持するこ
とが可能なように構成されている。また、かかる温度
は、不図示の温度センサや温度調節機構によって、自動
的に制御される構成となっている。さらに、サセプタ1
14上の載置面には、被処理体Wを固定するための不図
示の静電チャックや機械的クランプが設けられている。
室PCと下部排気室DCとを連通する、多数の下部排気
孔122aが穿設された下部バッフル板122が設けら
れている。この下部排気孔122a及び下部バッフル板
122は、上部排気孔112及び112aと同様に、下
部排気室DCへのプラズマの回り込みを防止するととも
に、排ガス等の流れを調節している。
すると、この上部排気室UCは、処理室PCと同様に略
円筒形状をしており、導電性素材、例えばアルミニウム
から成り、その内壁面にはアルマイト処理が施されてい
る。
態にかかる制御方法を実施するための上部圧力調整弁1
34が接続されている。さらに、この上部圧力調整弁1
34には、例えばターボ分子ポンプなどから成る上部真
空排気系136が接続されており、上部排気孔112a
を介して処理室PC内を排気することができる。なお、
上部圧力調整弁134の駆動タイミング及び開量の調整
は、後述するように、上部排気室UC内に設けられてい
る上部圧力検出器138及び下部排気室DC内に設けら
れている下部圧力検出器140からの信号を受けた制御
器142により制御される。
と同様に、導電性材料、例えばアルミニウムから成り、
その内壁面はアルマイト処理が施されている。また、下
部排気室DCの上部形状は、処理室PCと同様に略円筒
形となっている。
態にかかる制御方法を行うための下部圧力調整弁146
が接続されている。さらに、この下部圧力調整弁146
には、例えばターボ分子ポンプから成る下部真空排気系
148が接続されており、下部排気孔122aを介して
処理室PC内を排気することができる。なお、下部圧力
調整弁146の駆動タイミング及び開量の調整は、後述
するように、下部排気室DC内に設けられている下部圧
力検出器140及び上部排気室UC内に設けられている
上部圧力検出器138からの信号を受けた制御器142
により制御される。
整弁134及び下部圧力調整弁146の開度の調整方
法、すなわち上部排気室UCと下部排気室DCとの圧力
差の調整方法を、図2に示したフローチャート(ステッ
プS200〜280)を用いて説明する。
タ114上に載置する(ステップS200)。次に、シ
ミュレーションやダミーウェハなどを用いた実験により
求めた処理室PC内に所望のガス流を形成させるための
最適な上部排気室UC内と下部排気室DC内との排気量
の差を生じさせるための上部圧力調整弁134と下部圧
力調整弁146との開度と圧力を制御器142に設定す
る(ステップS210)。
り、上部圧力調整弁134及び下部圧力調整弁146が
所定の開量に調整されると、あらかじめ作動している上
部真空排気系136及び下部真空排気系148の真空引
きによって、処理室PC内、上部排気室UC内及び下部
排気室DC内は、あらかじめ設定した所定の圧力にまで
減圧され、その後処理が開始される(ステップS22
0)。
室DC内には、前述したように、それぞれ上部圧力検出
器138及び下部圧力検出器140が設けられており、
上記各排気室内の圧力を測定し、その信号が制御器14
2に伝達される。従って、制御器142は、処理室内に
最適なガス流を生じさせる圧力が上部排気室UC内およ
び下部排気室DC内にそれぞれ達成されるように常時監
視している。なお本実施の形態にかかる制御方法の最終
的な制御対象は処理室内の圧力なので、処理室PC内に
直接圧力検出器を設けて、この圧力が所定値になるよう
に、上部排気系及び下部排気系の制御を行っても良い。
また、本実施の形態にかかる制御方法のように、圧力検
出器の設置条件が比較的厳しくない上部排気室UC及び
下部排気室DCにそれぞれ圧力検出器を設けて、各圧力
が予め求めた最適値になるように制御を行っても良い。
特に、本実施の形態によれば、上部排気系と下部排気系
の排気量の差が一定になるように制御が行われるので、
予め処理室PC内の圧力の最適値と上部排気室UC内の
圧力と下部排気室DC内の圧力との差を関連づけてお
き、圧力の差が最適値になるように制御を行っても良
い。
気室DC内の圧力の差の変化から、処理室PC内の圧力
が上昇したと判断される場合(ステップS230)に
は、制御器142は設定されている上部圧力調整弁13
4と下部圧力調整弁146との開度差、すなわち排気量
の差を一定に維持しながら、上部圧力調整弁134及び
下部圧力調整弁146の開量を増加させて、外乱の少な
い簡単な制御系により敏速に所定の圧力にまで低下させ
ることができる(ステップS240)。
部排気室DC内の圧力の差の変化から、処理室PC内の
圧力が低下したと判断される場合(ステップS250)
には、制御器142は設定されている上部圧力調整弁1
34と下部圧力調整弁146との開度差、すなわち圧力
差を維持しながら、上部圧力調整弁134及び下部圧力
調整弁146の開量を減少させて、敏速に所定の圧力に
まで上昇させることができる(ステップS260)。
排気室DC内の圧力の差が所定値内にあり、したがっ
て、処理室PC内の圧力も設定値内にあると判断される
場合には、そのまま処理が継続される(ステップS27
0)。このようにして、処理室PC内に所望のガス流を
形成し、したがって均一なプラズマを生成し、そのプラ
ズマ流により被処理体Wに対して所定の処理が施された
後に、処理が終了する(ステップS280)。
内でのガス流の制御、したがって、プラズマ流の制御の
一例について、図3を参照しながら説明する。例えば、
上部圧力調整弁134を所定の開量に設定し、下部圧力
調整弁146の開量を上部圧力調整弁134の開量より
も増加させた場合、または下部圧力調整弁146を所定
の開量に設定し、上部圧力調整弁134の開量を下部圧
力調整弁146よりも減少させた場合について説明す
る。この場合、処理室PC内のプラズマ流は、図3
(a)に示したように、下部排気室DC方向に流れる割
合が、上部排気室UC方向に流れる割合よりも大きくな
る。
に設定したままで、下部圧力調整弁146の開量を上部
圧力調整弁134の開量よりも減少させる、または下部
圧力調整弁146を所定の開量に設定したままで、上部
圧力調整弁134の開量を下部圧力調整弁146よりも
増加させる。その結果、ガス流(プラズマ流)は、図3
(b)に示したように、上部排気室UC方向に流れる割
合が増加する。
ッチング装置においては、被処理体Wに対して均一なプ
ラズマ処理を施すため、あらかじめ試験的にあるいはシ
ミュレーションにより上部圧力調整弁134及び下部圧
力調整弁146の最適な開量を求めておき、その値を制
御器142に設定するだけで、外乱の少ない簡単な制御
系により、処理室内のガス流を最適に制御することがで
きる。
て、添付図面を参照しながら説明したが、本発明はかか
る構成に限定されない。特許請求の範囲に記載された技
術的思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更
例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及
び修正例についても本発明の技術的範囲に属するものと
了解される。
下部排気室にそれぞれ1つの真空排気系を接続した構成
を示したが、本発明はかかる構成に限定されるものでは
なく、1つの真空排気系を上部排気室及び下部排気室に
接続する構成としてもよく、あるいは上部排気室及び下
部排気室に複数の真空排気系を接続した構成としてもよ
い。
び下部排気室内にそれぞれ圧力検出器を設けた構成を示
したが、本発明はかかる構成に限定されるものではな
く、さらに処理室内にも圧力検出器を設けた構成として
もよく、あるいは上部排気室内、処理室内及び下部排気
室内のいずれか1ヶ所に圧力検出器を設けた構成として
もよい。そして、上部排気室内、処理室内及び下部排気
室内のいずれか2ヶ所に圧力検出器を設けた構成として
もよい。要するに、本発明によれば、処理室内のガス流
の最適化を図ることなので、処理室内のガス流と圧力検
出器との検出値との関連づけができていれば、圧力検出
器を処理装置のいかなる場所に設置してもかまわない。
ング装置を例に挙げて説明したが、本発明はかかる構成
に限定されるものではなく、プラズマにより被処理体に
対して処理を行う各種プロセス、例えばアッシング、ス
パッタリング、CVD処理などを行う装置に対しても適
用することが可能である。そして、被処理体としては半
導体ウェハに限らず、LCD用ガラス基板の加工にも当
然に適用することが可能である。
上部排気室と上部真空排気系及び下部排気室と下部真空
排気系にそれぞれ備えられた上部圧力調整弁及び下部圧
力調整弁の少なくとも一方の開度を調節することによ
り、上部排気室と下部排気室との間に所定の圧力差を生
じさせ、この圧力差により処理室内に最適なガス流を形
成することができる。また、処理室、上部排気室、及び
下部排気室の少なくとも1つの室内の圧力を検出し、そ
の圧力が最適値になるように、上部圧力調整弁及び下部
圧力調整弁の開度を調整すれば、処理室内に最適なガス
流を形成することができるので、外乱の少ない応答性の
迅速な制御系を提供することができる。従って、被処理
体に対して、高選択比及び高エッチングレートで、均一
なプラズマ処理を施すことができる。
実施の一形態を示す概略的な断面図である。
圧力制御方法を表したフローチャートである。
プラズマ流の調整を説明するための概略的な断面図であ
る。
図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 処理室内に対向配置された上部電極と下
部電極の少なくとも一方に高周波電力を印加して処理ガ
スをプラズマ化し、前記下部電極上に載置された被処理
体に対して処理を施すプラズマ処理方法であって、 前記処理室の上部に配置される上部排気室を介して前記
処理室内を排気する少なくとも1つの上部真空排気系の
排気量と、前記処理室の下部に配置される下部排気室を
介して前記処理室内を排気する少なくとも1つの下部真
空排気系の排気量との差を所定の範囲内に維持すること
を特徴とする、プラズマ処理方法。 - 【請求項2】 前記上部真空排気系及び前記下部真空排
気系にはそれぞれ上部圧力調整弁及び下部圧力調整弁が
介装されており、前記上部圧力調整弁及び前記下部圧力
調整弁の開度を調節することにより、前記上部及び前記
下部真空排気系の排気量の差を所定の範囲内に維持する
ことを特徴とする、請求項1に記載のプラズマ処理方
法。 - 【請求項3】 前記上部圧力調整弁と前記下部圧力調整
弁との開度差は一定に維持されることを特徴とする、請
求項2に記載のプラズマ処理方法。 - 【請求項4】 前記処理室、前記上部排気室、及び前記
下部排気室の少なくとも1つの室内に圧力を検出する圧
力検出器を備え、その圧力検出器により検出された圧力
に応じて、前記上部及び前記下部真空排気系の排気量の
差を所定の範囲内に維持することを特徴とする、請求項
1または2に記載のプラズマ処理方法。
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JP3606497B2 (ja) | 2005-01-05 |
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