JPH10284297A - プラズマ処理方法及びその装置 - Google Patents
プラズマ処理方法及びその装置Info
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- JPH10284297A JPH10284297A JP10088491A JP8849198A JPH10284297A JP H10284297 A JPH10284297 A JP H10284297A JP 10088491 A JP10088491 A JP 10088491A JP 8849198 A JP8849198 A JP 8849198A JP H10284297 A JPH10284297 A JP H10284297A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 基板表面への電荷蓄積によるデバイスへのダ
メージを抑制し、かつ高速・異方性エッチングを両立し
て行うプラズマ処理方法を提供する。 【解決手段】 放電用の高周波電界を１０〜１００μ秒
でパルス変調してプラズマを生成し、プラズマ中の基板
電極へ６００ｋＨｚ以下のＲＦ電界を印加する。通常の
連続プラズマ放電中では正イオンの１０％未満程度の負
イオンが生成され、負イオンはアフターグロープラズマ
中では正イオンと同程度まで上昇する。この時６００ｋ
Ｈｚ以下のＲＦ電界を印加すると質量の重いイオンも十
分追従して加速され、基板表面に正イオン・負イオンが
半周期ずつ入射する。従って電荷蓄積が抑制され、正イ
オンだけでなく負イオンもエッチングに寄与でき、エッ
チング速度が高められる。
メージを抑制し、かつ高速・異方性エッチングを両立し
て行うプラズマ処理方法を提供する。 【解決手段】 放電用の高周波電界を１０〜１００μ秒
でパルス変調してプラズマを生成し、プラズマ中の基板
電極へ６００ｋＨｚ以下のＲＦ電界を印加する。通常の
連続プラズマ放電中では正イオンの１０％未満程度の負
イオンが生成され、負イオンはアフターグロープラズマ
中では正イオンと同程度まで上昇する。この時６００ｋ
Ｈｚ以下のＲＦ電界を印加すると質量の重いイオンも十
分追従して加速され、基板表面に正イオン・負イオンが
半周期ずつ入射する。従って電荷蓄積が抑制され、正イ
オンだけでなく負イオンもエッチングに寄与でき、エッ
チング速度が高められる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、表面処理に関し、
特に高周波電界を利用して生成したプラズマを用いて基
板表面の処理を行うプラズマ処理装置に関するものであ
る。
特に高周波電界を利用して生成したプラズマを用いて基
板表面の処理を行うプラズマ処理装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のマイクロ波プラズマエッ
チング装置として、図７（Ａ）に示すものがある。例え
ば特開昭５６−１５５５３５号公報、特開昭６０−１３
４４２３号公報参照。この装置はマイクロ波６０８によ
る電子サイクロトロン共鳴放電中にエッチング試料６１
４をセットし、該試料に８００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨ
ｚの基板バイアスを印加してエッチング処理を行うもの
である。図７（Ｂ）はこのときのＲＦ電圧と電子および
イオン入射領域を示す図である。特開平４−１０３７８
３号公報には、高速・異方性エッチングを行いかつエッ
チング速度を均一にするために基板の処理をＥＣＲ共鳴
光で行いかつ基板バイアス電圧に１００〜６００ｋＨｚ
の高周波を印加してエッチングするためのＥＳＲプラズ
マエッチング装置が記載されている。
チング装置として、図７（Ａ）に示すものがある。例え
ば特開昭５６−１５５５３５号公報、特開昭６０−１３
４４２３号公報参照。この装置はマイクロ波６０８によ
る電子サイクロトロン共鳴放電中にエッチング試料６１
４をセットし、該試料に８００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨ
ｚの基板バイアスを印加してエッチング処理を行うもの
である。図７（Ｂ）はこのときのＲＦ電圧と電子および
イオン入射領域を示す図である。特開平４−１０３７８
３号公報には、高速・異方性エッチングを行いかつエッ
チング速度を均一にするために基板の処理をＥＣＲ共鳴
光で行いかつ基板バイアス電圧に１００〜６００ｋＨｚ
の高周波を印加してエッチングするためのＥＳＲプラズ
マエッチング装置が記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の技術においては基板表面への電荷蓄積が生じ、高速性
・異方性とダメージの抑制の両立が難しいという問題点
がある。
の技術においては基板表面への電荷蓄積が生じ、高速性
・異方性とダメージの抑制の両立が難しいという問題点
がある。
【０００４】本発明は、このような従来の問題点を解決
するためになされたものである。パルス変調プラズマを
用いることでプラズマ中の負イオン密度を増加させ、か
つイオンが追従できる低周波数バイアスを印加すること
で、基板に交互に正イオンと負イオンを入射させること
で電荷蓄積を抑制すると共により一層の高速・異方性エ
ッチングを両立できることを目的とする。
するためになされたものである。パルス変調プラズマを
用いることでプラズマ中の負イオン密度を増加させ、か
つイオンが追従できる低周波数バイアスを印加すること
で、基板に交互に正イオンと負イオンを入射させること
で電荷蓄積を抑制すると共により一層の高速・異方性エ
ッチングを両立できることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、プラズマ生成
用高周波をパルス停止時間を１０〜１００μ秒の範囲と
してプラズマ生成用高周波をパルス変調し、かつ該プラ
ズマ中に設置した基板に６００ｋＨｚ以下のバイアスを
印加することを特徴とするプラズマ処理方法とその装置
である。
用高周波をパルス停止時間を１０〜１００μ秒の範囲と
してプラズマ生成用高周波をパルス変調し、かつ該プラ
ズマ中に設置した基板に６００ｋＨｚ以下のバイアスを
印加することを特徴とするプラズマ処理方法とその装置
である。
【０００６】（作用）本発明では、パルス停止時間を１
０〜１００μ秒に設定してプラズマをパルス変調するこ
とにより、プラズマ中の負イオンを連続放電に比べ圧倒
的に増加させることができる。これは、負イオンがアフ
ターグロー中で効率よく生成され、その生成時間が１０
〜１００μ秒程度であることによる。この時、６００ｋ
Ｈｚ以下のＲＦ電界を該プラズマに印加すると図１
（Ｂ）に示すように質量の重い正・負イオンがＲＦ電界
に追従して基板に加速され半周期ずつ交互に入射するこ
とになる。これにより、基板表面での電荷蓄積は抑制さ
れ、また、正イオンばかりでなく加速されて入射した負
イオンによってもエッチングが進むので、エッチング速
度の上昇が期待できる。また、磁場を用いたプラズマで
顕著に表れる電子とイオンの運動の違いから生じるダメ
ージや異常エッチングを抑制することができる。
０〜１００μ秒に設定してプラズマをパルス変調するこ
とにより、プラズマ中の負イオンを連続放電に比べ圧倒
的に増加させることができる。これは、負イオンがアフ
ターグロー中で効率よく生成され、その生成時間が１０
〜１００μ秒程度であることによる。この時、６００ｋ
Ｈｚ以下のＲＦ電界を該プラズマに印加すると図１
（Ｂ）に示すように質量の重い正・負イオンがＲＦ電界
に追従して基板に加速され半周期ずつ交互に入射するこ
とになる。これにより、基板表面での電荷蓄積は抑制さ
れ、また、正イオンばかりでなく加速されて入射した負
イオンによってもエッチングが進むので、エッチング速
度の上昇が期待できる。また、磁場を用いたプラズマで
顕著に表れる電子とイオンの運動の違いから生じるダメ
ージや異常エッチングを抑制することができる。
【０００７】このようにして表面での電荷蓄積によるデ
バイスへのダメージを抑制できるとともに、高速かつ異
方性エッチングを両立して行うことができる。
バイスへのダメージを抑制できるとともに、高速かつ異
方性エッチングを両立して行うことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１（Ａ）は本発明を説明するた
めの装置の第一の実施例である。本装置は、マイクロ波
電界とコイル６による磁界によりプラズマ７を生成する
プラズマ生成室１と基板搬送室とが互いに隣接するよう
に構成されている。このプラズマ生成室にはプラズマを
生成するためのガスを導入するガス系が接続されるとと
もに、２．４５ＧＨｚ程度のマイクロ波を導入する導波
管２が設置されている。マイクロ波電源３からの導入マ
イクロ波はパルス回路４とファンクションジェネレータ
５により１０〜５０μ秒にパルス変調され、プラズマ生
成室に設置された基板ホルダ部８の基板９には４００ｋ
Ｈｚのバイアスが印加されている。図１（Ｂ）はＲＦ電
圧とイオン及び電子の入射の関係を示す図である。
めの装置の第一の実施例である。本装置は、マイクロ波
電界とコイル６による磁界によりプラズマ７を生成する
プラズマ生成室１と基板搬送室とが互いに隣接するよう
に構成されている。このプラズマ生成室にはプラズマを
生成するためのガスを導入するガス系が接続されるとと
もに、２．４５ＧＨｚ程度のマイクロ波を導入する導波
管２が設置されている。マイクロ波電源３からの導入マ
イクロ波はパルス回路４とファンクションジェネレータ
５により１０〜５０μ秒にパルス変調され、プラズマ生
成室に設置された基板ホルダ部８の基板９には４００ｋ
Ｈｚのバイアスが印加されている。図１（Ｂ）はＲＦ電
圧とイオン及び電子の入射の関係を示す図である。
【０００９】図２は酸素プラズマにおけるアフターグロ
ープラズマ中の負イオン生成量の時間変位を示す。ＲＦ
パワー０．９０ｋＷ、酸素圧０．４７Ｐａの条件で負イ
オンはパワーＯＦＦ（Ｔ＝１５．０ｍｓｅｃの時点）後
数μ秒程度から生成し、３０μ秒程度で最大値をもつ。
このことから、１０〜５０μ秒のパルス変調プラズマに
より負イオン生成が効率よくなされることがわかる。
ープラズマ中の負イオン生成量の時間変位を示す。ＲＦ
パワー０．９０ｋＷ、酸素圧０．４７Ｐａの条件で負イ
オンはパワーＯＦＦ（Ｔ＝１５．０ｍｓｅｃの時点）後
数μ秒程度から生成し、３０μ秒程度で最大値をもつ。
このことから、１０〜５０μ秒のパルス変調プラズマに
より負イオン生成が効率よくなされることがわかる。
【００１０】図３は窒素プラズマ中に設置された基板に
印加する高周波周波数と基板上に生成されるバイアス電
圧（基板シース電圧）の関係を示す。６００ｋＨｚ以下
の周波数になると基板上にバイアス電圧が生じなくなる
ことがわかる。これは、正イオンがバイアス周波数に追
従しイオンと電子が基板に交互に入射するためである。
すなわち、イオンが周波数に追従できるのは６００ｋＨ
ｚ以下の周波数であることがわかる。
印加する高周波周波数と基板上に生成されるバイアス電
圧（基板シース電圧）の関係を示す。６００ｋＨｚ以下
の周波数になると基板上にバイアス電圧が生じなくなる
ことがわかる。これは、正イオンがバイアス周波数に追
従しイオンと電子が基板に交互に入射するためである。
すなわち、イオンが周波数に追従できるのは６００ｋＨ
ｚ以下の周波数であることがわかる。
【００１１】この実施例から１０〜５０μ秒のパルス変
調プラズマにより正・負イオンを効率よく生成し、その
正負イオンを６００ｋＨｚ以下の低周波バイアスにより
基板に効率よく交互に入射させることが可能となる。
調プラズマにより正・負イオンを効率よく生成し、その
正負イオンを６００ｋＨｚ以下の低周波バイアスにより
基板に効率よく交互に入射させることが可能となる。
【００１２】また、本発明は放電周波数に依存すること
なく適用でき、さらに、基板バイアスもパルス変調する
ことで基板に入射するバイアス電圧を時間制御でき、よ
り高精度なエッチングが実現できる。
なく適用でき、さらに、基板バイアスもパルス変調する
ことで基板に入射するバイアス電圧を時間制御でき、よ
り高精度なエッチングが実現できる。
【００１３】第二の実施例について説明する。図４に塩
素プラズマ中のアフターグロー中に発生する負イオンの
時間変位を示す。パルスＯＦＦ時間が１００μ秒程度ま
で負イオンが生成していることがわかる。
素プラズマ中のアフターグロー中に発生する負イオンの
時間変位を示す。パルスＯＦＦ時間が１００μ秒程度ま
で負イオンが生成していることがわかる。
【００１４】この時、６００ｋＨｚのＲＦバイアスを基
板に印加した場合のポリシリコンエッチング速度及び均
一性を図５に示す。放電停止時間が１００μ秒程度まで
長くなるにつれてエッチング速度が上昇し、エッチング
均一性が改善されることがわかる。これは、放電停止時
に発生する負イオンによってプラズマポテンシャルが均
一化され、かつ、負イオンが基板に入射してエッチング
に寄与するためである。このことから、１００μ秒程度
の放電停止時間が有効であることがわかった。
板に印加した場合のポリシリコンエッチング速度及び均
一性を図５に示す。放電停止時間が１００μ秒程度まで
長くなるにつれてエッチング速度が上昇し、エッチング
均一性が改善されることがわかる。これは、放電停止時
に発生する負イオンによってプラズマポテンシャルが均
一化され、かつ、負イオンが基板に入射してエッチング
に寄与するためである。このことから、１００μ秒程度
の放電停止時間が有効であることがわかった。
【００１５】図６はマイクロ波、イオン密度、基板バイ
アスを示す図であり、この図６に示す実施例は、パルス
放電における放電停止時間を９０％以上とし、多量の負
イオンと正イオンが存在する放電停止中のみに６００ｋ
Ｈｚの低周波ＲＦバイアスを印加することで正負イオン
のみでエッチングを行う例である。例えば、ＥＣＲプラ
ズマ等では１０μ秒程度の放電時間中に十分な密度の正
イオンが生成されるため、その後１００μ秒の放電停止
を行うことで多量の正負イオンが生成される。この時、
６００ｋＨｚのＲＦ電界を放電ＯＦＦ時のみに印加する
ようにすれば、基板には移動度の同じ正負イオンのみ入
射し、従来の電子及びイオンの移動度の違いによって発
生する電荷蓄積（チャージング）を抑制することが可能
である。この実施例から放電用高周波電界は１０〜１０
０μ秒の範囲のパルス変調がよいことがわかる。
アスを示す図であり、この図６に示す実施例は、パルス
放電における放電停止時間を９０％以上とし、多量の負
イオンと正イオンが存在する放電停止中のみに６００ｋ
Ｈｚの低周波ＲＦバイアスを印加することで正負イオン
のみでエッチングを行う例である。例えば、ＥＣＲプラ
ズマ等では１０μ秒程度の放電時間中に十分な密度の正
イオンが生成されるため、その後１００μ秒の放電停止
を行うことで多量の正負イオンが生成される。この時、
６００ｋＨｚのＲＦ電界を放電ＯＦＦ時のみに印加する
ようにすれば、基板には移動度の同じ正負イオンのみ入
射し、従来の電子及びイオンの移動度の違いによって発
生する電荷蓄積（チャージング）を抑制することが可能
である。この実施例から放電用高周波電界は１０〜１０
０μ秒の範囲のパルス変調がよいことがわかる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のプラズマ
処理方法によれば、電荷蓄積の無い高速・高選択・異方
性エッチングが実現できる。
処理方法によれば、電荷蓄積の無い高速・高選択・異方
性エッチングが実現できる。
【図１】本発明を説明するための図。
【図２】アフターグロープラズマ中の負イオンの生成の
時間変位を示す図。
時間変位を示す図。
【図３】基板バイアス周波数と基板シース電圧（セルフ
バイアス電圧）の関係を示す図。
バイアス電圧）の関係を示す図。
【図４】本発明を説明するための図。
【図５】本発明を説明するための図。
【図６】本発明を説明するための図。
【図７】従来例によるプラズマエッチング装置を説明す
るための図。
るための図。
１ プラズマチャンバ（生成管） ２ 導波管 ３ マイクロ波電源 ４ パルス回路 ５ ファンクションジェネレータ ６ コイル ７ プラズマ ８ 基板電極 ９ 基板 ６０１ プラズマ生成室 ６０２ 反応室 ６０３ ソレノイドコイル ６０４ プラズマ引き出し窓 ６０５ 導波管 ６０７ ガス導入口 ６０８ マイクロ波 ６０９ プラズマ ６１０ 基板ホルダ ６１４ エッチング材料（基板）
Claims (6)
- 【請求項１】プラズマ生成室内で高周波によって発生す
る電場を利用して処理ガスをプラズマ化し、該プラズマ
を基板に照射して基板処理を行うプラズマ処理方法にお
いて、パルス停止時間を１０〜１００μ秒の範囲として
放電用高周波電界をパルス変調するとともに、該プラズ
マ中に設置された基板電極へ６００ｋＨｚ以下のＲＦ電
界を印加することを特徴とするプラズマ処理方法。 - 【請求項２】プラズマ生成室内で高周波によって発生す
る電場を利用して処理ガスをプラズマ化し、該プラズマ
を基板に照射して基板処理を行うプラズマ処理方法にお
いて、パルス停止時間を１０〜１００μ秒の範囲として
放電用高周波電界をパルス変調することにより該パルス
停止時間中のプラズマのアフターグローにおいて負イオ
ンを生成し、かつ該プラズマ中に設置された基板電極へ
６００ｋＨｚ以下のＲＦ電界を印加することによりプラ
ズマ中の正及び負のイオンを該ＲＦ電界の半周期ずつ交
互に基板に入射させることを特徴とするプラズマ処理方
法。 - 【請求項３】前記正及び負のイオンを基板に入射させる
ことにより、基板への電荷蓄積を防止しつつ基板処理を
おこなう請求項２記載のプラズマ処理方法。 - 【請求項４】放電用高周波電界のパルス変調デューティ
比を１０％以下とすることを特徴とする請求項１から３
のいずれかに記載のプラズマ処理方法。 - 【請求項５】前記処理ガスとして塩素を用い、ポリシリ
コンのエッチングをおこなう請求項１から４のいずれか
に記載のプラズマ処理方法。 - 【請求項６】プラズマ生成室内に高周波を発生するため
の電源と、磁場をかける手段と、前記高周波を１０〜１
００μ秒の範囲にパルス停止時間を設定してパルス変調
するためのパルス回路と、プラズマ生成室内の基板電極
に６００ｋＨｚ以下のＲＦ電界を印加するＲＦ電源を有
することを特徴とするプラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10088491A JPH10284297A (ja) | 1998-04-01 | 1998-04-01 | プラズマ処理方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10088491A JPH10284297A (ja) | 1998-04-01 | 1998-04-01 | プラズマ処理方法及びその装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7115655A Division JP2845163B2 (ja) | 1994-10-27 | 1995-05-15 | プラズマ処理方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10284297A true JPH10284297A (ja) | 1998-10-23 |
Family
ID=13944290
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10088491A Pending JPH10284297A (ja) | 1998-04-01 | 1998-04-01 | プラズマ処理方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10284297A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020021689A (ko) * | 2000-09-16 | 2002-03-22 | 박종섭 | 금속 배선 형성 방법 |
| KR20040001867A (ko) * | 2002-06-29 | 2004-01-07 | 주식회사 하이닉스반도체 | 플라즈마 어택을 방지할 수 있는 반도체소자 제조방법 |
| WO2004051710A3 (en) * | 2002-11-29 | 2005-05-19 | Tokyo Electron Ltd | Method and apparatus for reducing substrate charging damage |
| CN100378245C (zh) * | 2003-07-16 | 2008-04-02 | 松下电器产业株式会社 | 溅射成膜装置 |
-
1998
- 1998-04-01 JP JP10088491A patent/JPH10284297A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020021689A (ko) * | 2000-09-16 | 2002-03-22 | 박종섭 | 금속 배선 형성 방법 |
| KR20040001867A (ko) * | 2002-06-29 | 2004-01-07 | 주식회사 하이닉스반도체 | 플라즈마 어택을 방지할 수 있는 반도체소자 제조방법 |
| WO2004051710A3 (en) * | 2002-11-29 | 2005-05-19 | Tokyo Electron Ltd | Method and apparatus for reducing substrate charging damage |
| US7109122B2 (en) | 2002-11-29 | 2006-09-19 | Tokyo Electron Limited | Method and apparatus for reducing substrate charging damage |
| CN100378245C (zh) * | 2003-07-16 | 2008-04-02 | 松下电器产业株式会社 | 溅射成膜装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010807 |