JPH11144894A - 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

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JPH11144894A
JPH11144894A JP10235276A JP23527698A JPH11144894A JP H11144894 A JPH11144894 A JP H11144894A JP 10235276 A JP10235276 A JP 10235276A JP 23527698 A JP23527698 A JP 23527698A JP H11144894 A JPH11144894 A JP H11144894A
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JP
Japan
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variable element
matching circuit
impedance
frequency power
antenna
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JP10235276A
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English (en)
Inventor
Tomohiro Okumura
智洋 奥村
Kenji Sumita
賢二 住田
Izuru Matsuda
出 松田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 確実に整合状態を得ることができるプラズマ
処理方法および装置を提供する。 【解決手段】 真空容器１内を所定の圧力に保ちなが
ら、第２可変コンデンサ１１のインピーダンスが固定さ
れた状態と、アンテナ用整合回路１２内のセンサー１６
からのフィードバック信号によって高周波電力の反射電
力を減少させるように制御された状態のいずれの状態に
あるかにかかわらず、第１可変コンデンサ１０のインピ
ーダンスを、固定した状態と、アンテナ用整合回路１２
内のセンサー１６からのフィードバック信号によって高
周波電力の反射電力を減少させるように制御された状態
とを、任意の時点で切り換えることができるように構成
されているアンテナ用整合回路１２を介して、高周波電
力を誘電体５上に載置されたアンテナ６に供給すること
により、真空容器１内にプラズマが発生し、電極７上に
載置された基板８に対してエッチング、堆積、表面改質
等のプラズマ処理を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体等の電子
デバイスの製造に利用されるドライエッチング、スパッ
タリング、プラズマＣＶＤ等のプラズマ処理方法および
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体等の電子デバイスの製造に利用さ
れるプラズマ処理装置の一例として、図３にスパイラル
アンテナ式プラズマ処理装置の斜視図を示す。図３にお
いて、真空容器１内に、ガス供給ユニット２から所定の
ガスを導入しつつ、ポンプ３により排気を行い、真空容
器１内を所定の圧力に保ちながら、アンテナ用高周波電
源４により１００MHzの高周波電力を誘電体５上に載置
されたスパイラルアンテナ６に供給することにより、真
空容器１内にプラズマが発生し、電極７上に載置された
基板８に対してエッチング、堆積、表面改質等のプラズ
マ処理を行うことができる。また、電極７に５００ｋＨ
ｚの高周波電力を供給するための電極用高周波電源９が
設けられており、基板８に到達するイオンエネルギーを
制御することができるようになっている。インピーダン
ス整合をとるために、アンテナ用高周波電源４とスパイ
ラルアンテナ６の間に、２つの可変コンデンサ１０およ
び１１からなるアンテナ用整合回路１２が設けられてお
り、同様に、電極用高周波電源９と電極７の間に、２つ
の可変インダクタ１３および１４からなる電極用整合回
路１５が設けられている。アンテナ用整合回路１２内の
第１可変コンデンサ１０は、その一端がアンテナ用整合
回路１２の入力端に接続され、他端が接地されており、
第２可変コンデンサ１１は、アンテナに直列接続されて
いる。また、電極用整合回路１５内の第１可変インダク
タ１３は、その一端が電極用整合回路１５の入力端に接
続され、他端が接地されており、第２可変インダクタ１
４は、電極に直列接続されている。
【０００３】アンテナ用整合回路１２と電極用整合回路
１５は、回路構成が異なってはいるが、同様の動作を行
う。すなわち、高周波がスパイラルアンテナ６または電
極７に印加されると、センサー１６または１７からのフ
ィードバック信号によって高周波電力の反射電力を減少
させるように制御される。可変素子（コンデンサまたは
インダクタ）のインピーダンスを固定した状態にするこ
とも可能で、可変素子のインピーダンスを整合回路内の
センサー１６または１７からのフィードバック信号によ
って高周波電力の反射電力を減少させるように制御され
た状態との切り換えは、整合回路コントローラ１８に設
けたスイッチか、プラズマ処理装置の制御系１９からの
制御信号によって行うことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３に
示した従来の方式では、確実に整合状態を得ることがで
きない場合があるという問題点があった。このことを、
以下で詳しく説明する。
【０００５】説明を簡単にするため、アンテナ系のみを
考えることとする。制御パラメータであるガス種、ガス
流量、圧力、高周波電力が、それぞれＣｌ2、１００ｓ
ｃｃｍ、１．５Ｐａ、１０００Ｗのとき、プラズマが安
定し、高周波の反射波電力が進行波電力のおよそ１％以
下となった状態、すなわち、整合状態において、第１可
変コンデンサ１０の値が４０ｐＦ、第２可変コンデンサ
１１の値が３０ｐＦであった。しかし、第１可変コンデ
ンサ１０の値が４０ｐＦ、第２可変コンデンサ１１の値
を３０ｐＦに固定した状態で高周波電力を印加しても、
プラズマは発生しない。これは、通常、プラズマが存在
しない状態と整合状態とでは、スパイラルアンテナ６の
インピーダンスが異なるからである。第１可変コンデン
サ１０の値を４０ｐＦ、第２可変コンデンサ１１の値を
３０ｐＦにした後、２つの可変コンデンサのインピーダ
ンスをアンテナ用整合回路１２内のセンサー１６からの
フィードバック信号によって高周波電力の反射電力を減
少させるように制御された状態に切り換えてから、高周
波電力を印加すると、第１可変コンデンサ１０の値が減
少し、第２可変コンデンサ１１の値が増加していき、第
１可変コンデンサ１０の値が３０ｐＦ、第２可変コンデ
ンサ１１の値が５０ｐＦになった時点でプラズマが発生
し、その後、第１可変コンデンサ１０の値が増加し、第
２可変コンデンサ１１の値が減少していく。そして、第
１可変コンデンサ１０の値が４０ｐＦ、第２可変コンデ
ンサ１１の値が３０ｐＦになったところで２つの可変コ
ンデンサ１０および１１のインピーダンスの変化がみら
れなくなり、整合状態を得ることができる。
【０００６】しかし、常にこのような変化を経てうまく
整合状態を得ることができるとは限らず、高周波電力を
印加した直後から、２つの可変コンデンサ１０および１
１の値がともに増加していき、プラズマが全く発生しな
い場合がある。これは、高周波電力を印加する前に、第
１可変コンデンサ１０の値を３０ｐＦ、第２可変コンデ
ンサ１１の値を５０ｐＦに精度よく設定することが困難
であること、また、エッチング処理を繰り返し行うこと
によって、スパイラルアンテナ６のインピーダンスが徐
々に変化していってしまうこと等に起因していると考え
られる。高周波電力のＯＮ・ＯＦＦを１００回繰り返し
て行ったところ、９６回はうまく整合状態を得ることが
できたが、４回はプラズマが全く発生しなかった。
【０００７】また、一旦プラズマを発生して整合状態を
得た後であっても、処理の途中で、制御パラメータであ
るガス種、ガス流量、圧力、高周波電力のいずれかを変
化させると、整合状態から逸脱し、プラズマが消えてし
まう場合がある。これは、制御パラメータを変化させる
と、スパイラルアンテナ６のインピーダンスが急激に変
化するため、アンテナ用整合回路１２の動作がこの変化
に追従できなくなるためである。
【０００８】以上述べたような現象は、電極系でも見ら
れることがあり、また、図４に示すような、コイル２５
に高周波電力を印加することによってプラズマを発生さ
せるＩＣＰ処理装置や、図５に示すような、電極７にの
み高周波電力を印加する平行平板型プラズマ処理装置に
おいても見られることがある。ただし、図５に示すプラ
ズマ処理装置では、電極用整合回路１５は２つの可変コ
ンデンサ１３および１４にて構成されているものを例示
した。
【０００９】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、確実
に整合状態を得ることが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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本願の第１発明のプラズ
マ処理方法は、真空容器内にガスを供給しつつ真空容器
内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、
第１可変素子および第２可変素子を備えた整合回路を介
して、アンテナまたはコイルまたは電極に高周波電力を
供給することにより、真空容器内にプラズマを発生さ
せ、真空容器内の電極に載置された基板を処理するプラ
ズマ処理方法において、第１可変素子のインピーダンス
を固定し、かつ、第２可変素子のインピーダンスを、整
合回路内のセンサーからのフィードバック信号によって
高周波電力の反射電力を減少させるように制御された状
態で、高周波電力の供給を開始し、その後、第１可変素
子のインピーダンスを、整合回路内のセンサーからのフ
ィードバック信号によって高周波電力の反射電力を減少
させるように制御された状態にすることを特徴とする。
【００１１】本願の第２発明のプラズマ処理方法は、真
空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、真空
容器内を所定の圧力に制御しながら、第１可変素子およ
び第２可変素子を備えた整合回路を介して、アンテナま
たはコイルまたは電極に高周波電力を供給することによ
り、真空容器内にプラズマを発生させ、真空容器内の電
極に載置された基板を処理するプラズマ処理方法におい
て、処理の途中で、制御パラメータであるガス種、ガス
流量、圧力、高周波電力のいずれかを変化させるプラズ
マ処理方法であって、制御パラメータを変化させるとほ
ぼ同時に、第１可変素子のインピーダンスを固定し、か
つ、第２可変素子のインピーダンスを、整合回路内のセ
ンサーからのフィードバック信号によって高周波電力の
反射電力を減少させるように制御された状態にし、その
後、第１可変素子のインピーダンスを、整合回路内のセ
ンサーからのフィードバック信号によって高周波電力の
反射電力を減少させるように制御された状態にすること
を特徴とする。
【００１２】本願の第１および第２発明のプラズマ処理
方法は、第１可変素子の一端が整合回路の入力端に接続
され、他端が接地されており、第２可変素子がアンテナ
またはコイルまたは電極に直列接続されている場合にも
有効なプラズマ処理方法であり、また、第１可変素子が
アンテナまたはコイルまたは電極に直列接続されてお
り、第２可変素子の一端が整合回路の入力端に接続さ
れ、他端が接地されている場合にも有効なプラズマ処理
方法である。
【００１３】本願の第３発明のプラズマ処理装置は、真
空容器内にガスを供給する手段と、真空容器内を排気す
る手段と、第１可変素子および第２可変素子を備えた整
合回路と、アンテナまたはコイルまたは電極と、アンテ
ナまたはコイルまたは電極に高周波電力を供給すること
のできる高周波電源とを備えたプラズマ処理装置であっ
て、第２可変素子のインピーダンスを固定した状態と、
第２可変素子のインピーダンスを、整合回路内のセンサ
ーからのフィードバック信号によって高周波電力の反射
電力を減少させるように制御された状態のいずれの状態
にあるかにかかわらず、第１可変素子のインピーダンス
を固定した状態と、第１可変素子のインピーダンスを、
整合回路内のセンサーからのフィードバック信号によっ
て高周波電力の反射電力を減少させるように制御された
状態とを、任意の時点で切り換えることができるように
構成されていることを特徴とする。
【００１４】本願の第３発明のプラズマ処理装置は、第
１可変素子の一端が整合回路の入力端に接続され、他端
が接地されており、第２可変素子がアンテナまたはコイ
ルまたは電極に直列接続されている場合にも有効なプラ
ズマ処理装置であり、また、第１可変素子がアンテナま
たはコイルまたは電極に直列接続されており、第２可変
素子の一端が整合回路の入力端に接続され、他端が接地
されている場合にも有効なプラズマ処理装置である。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施形態につ
いて、図１および図２を参照して説明する。
【００１６】図１に本発明の第１実施形態において用い
たプラズマ処理装置の斜視図を示す。本発明の第１実施
形態において用いたプラズマ処理装置は、図３で説明し
た従来例のプラズマ処理装置とほぼ同じ構成であり、第
１可変コンデンサ１０と第２可変コンデンサ１１の状態
を独立に制御でき、かつ、第１可変インダクタ１３と第
２可変インダクタ１４の状態を独立に制御できるという
点で異なっているだけであるから、ここでは説明は省略
する。なお、「第１可変コンデンサ１０と第２可変コン
デンサ１１の状態を独立に制御できる」とは、「第２可
変コンデンサ１１のインピーダンスを固定した状態と、
第２可変コンデンサ１１のインピーダンスを、アンテナ
用整合回路１２内のセンサー１６からのフィードバック
信号によって高周波電力の反射電力を減少させるように
制御された状態のいずれの状態にあるかにかかわらず、
第１可変コンデンサ１０のインピーダンスを固定した状
態と、第１可変コンデンサ１０のインピーダンスを、ア
ンテナ用整合回路１２内のセンサー１６からのフィード
バック信号によって高周波電力の反射電力を減少させる
ように制御された状態とを、任意の時点で切り換えるこ
とができ、また、第１可変コンデンサ１０のインピーダ
ンスを固定した状態と、第１可変コンデンサ１０のイン
ピーダンスを、アンテナ用整合回路１２内のセンサー１
６からのフィードバック信号によって高周波電力の反射
電力を減少させるように制御された状態のいずれの状態
にあるかにかかわらず、第２可変コンデンサ１１のイン
ピーダンスを固定した状態と、第２可変コンデンサ１１
のインピーダンスを、アンテナ用整合回路１２内のセン
サー１６からのフィードバック信号によって高周波電力
の反射電力を減少させるように制御された状態とを、任
意の時点で切り換えることができる」ことを意味する。
また同様に、「第１可変インダクタ１３と第２可変イン
ダクタ１４の状態を独立に制御できる」とは、「第２可
変インダクタ１４のインピーダンスを固定した状態と、
第２可変インダクタ１４のインピーダンスを、電極用整
合回路１５内のセンサー１７からのフィードバック信号
によって高周波電力の反射電力を減少させるように制御
された状態のいずれの状態にあるかにかかわらず、第１
可変インダクタ１３のインピーダンスを固定した状態
と、第１可変インダクタ１３のインピーダンスを、電極
用整合回路１５内のセンサー１７からのフィードバック
信号によって高周波電力の反射電力を減少させるように
制御された状態とを、任意の時点で切り換えることがで
き、また、第１可変インダクタ１３のインピーダンスを
固定した状態と、第１可変インダクタ１３のインピーダ
ンスを、電極用整合回路１５内のセンサー１７からのフ
ィードバック信号によって高周波電力の反射電力を減少
させるように制御された状態のいずれの状態にあるかに
かかわらず、第２可変インダクタ１４のインピーダンス
を固定した状態と、第２可変インダクタ１４のインピー
ダンスを、電極用整合回路１５内のセンサー１７からの
フィードバック信号によって高周波電力の反射電力を減
少させるように制御された状態とを、任意の時点で切り
換えることができる」ことを意味する。なお、これらの
切り換えは、プラズマ処理装置の制御系１９からの制御
信号によって行うことができるようになっている。
【００１７】図２に本発明の第１実施形態において用い
たアンテナ用整合回路１２の詳細図を示す。センサー１
６からの信号が演算回路２０内で処理され、フィードバ
ック信号がモータ２１および２２に加えられる。モータ
２１が回転することによって、第１可変コンデンサ１０
の値を変化させることができ、同様に、モータ２２が回
転することによって、第２可変コンデンサ１１の値を変
化させることができる。プラズマ処理装置の制御系１９
からの制御信号によって、リレー２３および２４がＯＮ
／ＯＦＦする。リレー２３がＯＮのときは、センサー１
６からのフィードバック信号によってモータ２１が回転
し、第１可変コンデンサ１０の値が高周波電力の反射電
力を減少させように変化するが、リレー２３がＯＦＦの
ときは、モータ２１に電源が供給されないから、モータ
２１は回転せず、第１可変コンデンサ１０の値は固定さ
れる。同様に、リレー２４がＯＮのときは、センサー１
６からのフィードバック信号によってモータ２２が回転
し、第２可変コンデンサ１１の値が高周波電力の反射電
力を減少させように変化するが、リレー２４がＯＦＦの
ときは、モータ２２に電源が供給されないから、モータ
２２は回転せず、第２可変コンデンサ１１の値は固定さ
れる。プラズマ処理装置の制御系１９からは、リレー２
３および２４のＯＮ／ＯＦＦを独立に制御できるから、
第１可変コンデンサ１０と第２可変コンデンサ１１の状
態を独立に制御できるわけである。
【００１８】電極用整合回路１５も、アンテナ用整合回
路１２と同様に、リレーを用いた回路構成となってお
り、第１可変インダクタ１３と第２可変インダクタ１４
の状態を独立に制御できるようになっている。
【００１９】３００ｎｍ厚の多結晶シリコン膜付きの８
インチ径シリコン基板８を電極７上に載置し、制御パラ
メータであるガス種、ガス流量、圧力を、それぞれＣｌ
2、１００ｓｃｃｍ、１．５Ｐａに設定し、第１可変コ
ンデンサ１０の値を３０ｐＦ、第２可変コンデンサ１１
の値を５０ｐＦにした後、第２可変コンデンサ１１の値
を５０ｐＦに固定したまま、第１可変コンデンサ１０の
インピーダンスを、アンテナ用整合回路１２内のセンサ
ー１６からのフィードバック信号によって高周波電力の
反射電力を減少させるように制御された状態に切り換え
てから、スパイラルアンテナ６に１０００Ｗの高周波電
力を印加し、電極に１５Ｗの高周波電力を印加すると、
第１可変コンデンサ１０の値がわずかに増減した後、約
２０Ｗの反射波電力が発生すると同時にプラズマが発生
した。高周波の印加から２秒後に、第２可変コンデンサ
１１のインピーダンスを、アンテナ用整合回路１２内の
センサー１６からのフィードバック信号によって高周波
電力の反射電力を減少させるように制御された状態に切
り換えると、第１可変コンデンサ１０の値が増加し、第
２可変コンデンサ１１の値が減少していき、第１可変コ
ンデンサ１０の値が４０ｐＦ、第２可変コンデンサ１１
の値が３０ｐＦになったところで２つの可変コンデンサ
１０および１１のインピーダンスの変化がみられなくな
り、整合状態を得ることができた。このとき、反射波電
力は約１Ｗであった。また、多結晶シリコン膜がエッチ
ングされ、３００nm/minのエッチング速度が得られた。
【００２０】同様の条件で、高周波電力のＯＮ・ＯＦＦ
を５００回繰り返して行ったところ、５００回ともうま
く整合状態を得ることができた。
【００２１】また同様に、３００ｎｍ厚の多結晶シリコ
ン膜付きの８インチ径シリコン基板８を電極７上に載置
し、制御パラメータであるガス種、ガス流量、圧力を、
それぞれＣｌ2、１００ｓｃｃｍ，１．５Ｐａに設定
し、第１可変コンデンサ１０の値を３０ｐＦ、第２可変
コンデンサ１１の値を５０ｐＦにした後、第１可変コン
デンサ１０の値を３０ｐＦに固定したまま、第２可変コ
ンデンサ１１のインピーダンスを、アンテナ用整合回路
１２内のセンサー１６からのフィードバック信号によっ
て高周波電力の反射電力を減少させるように制御された
状態に切り換えてから、スパイラルアンテナ６に１００
０Ｗの高周波電力を印加し、電極に１５Ｗの高周波電力
を印加すると、第２可変コンデンサ１１の値がわずかに
増減した後、約３０Ｗの反射波電力が発生すると同時に
プラズマが発生した。高周波の印加から２秒後に、第１
可変コンデンサ１０のインピーダンスを、アンテナ用整
合回路１２内のセンサー１６からのフィードバック信号
によって高周波電力の反射電力を減少させるように制御
された状態に切り換えると、第１可変コンデンサ１０の
値が増加し、第２可変コンデンサ１１の値が減少してい
き、第１可変コンデンサ１０の値が４０ｐＦ、第２可変
コンデンサ１１の値が３０ｐＦになったところで２つの
可変コンデンサ１０および１１のインピーダンスの変化
がみられなくなり、整合状態を得ることができた。この
とき、反射波電力は約１Ｗであった。また、多結晶シリ
コン膜がエッチングされ、３００nm/minのエッチング速
度が得られた。
【００２２】同様の条件で、高周波電力のＯＮ・ＯＦＦ
を５００回繰り返して行ったところ、５００回ともうま
く整合状態を得ることができた。
【００２３】以上述べた本発明の第１実施形態では、説
明を簡単にするためアンテナ系のみについて説明した
が、電極系においても、第１可変インダクタ１３と第２
可変インダクタ１４の状態を独立に制御できるという特
性を利用して、アンテナ系と同様の操作により、確実に
整合状態を得ることができる。電極系においては、とく
に、電極へ供給する高周波電力が５０Ｗ以上と大きい場
合に、顕著な効果が得られる。
【００２４】次に、本発明の第２実施形態について、図
１および図２を参照して説明する。本発明の第２実施形
態において用いたプラズマ処理装置は、本発明の第１実
施形態において用いたプラズマ処理装置と同様であり、
かつ、図３で説明した従来例のプラズマ処理装置とほぼ
同じ構成であるから、ここでは説明は省略する。
【００２５】２００ｎｍ厚の多結晶シリコン膜の上に２
００ｎｍ厚のタングステンシリサイド膜が付いた８イン
チ径シリコン基板８を電極７上に載置し、ガス種および
その流量、圧力を、Ｃｌ2、１５０sccm、１．５Ｐａに
設定し、第１可変コンデンサ１０の値を３０ｐＦ、第２
可変コンデンサ１１の値を５０ｐＦにした後、第２可変
コンデンサ１１の値を５０ｐＦに固定したまま、第１可
変コンデンサ１０のインピーダンスを、アンテナ用整合
回路１２内のセンサー１６からのフィードバック信号に
よって高周波電力の反射電力を減少させるように制御さ
れた状態に切り換えてから、スパイラルアンテナ６に１
０００Ｗの高周波電力を印加し、電極に１５Ｗの高周波
電力を印加すると、第１可変コンデンサ１０の値がわず
かに増減した後、約２０Ｗの反射波電力が発生すると同
時にプラズマが発生した。高周波の印加から２秒後に、
第２可変コンデンサ１１のインピーダンスを、アンテナ
用整合回路１２内のセンサー１６からのフィードバック
信号によって高周波電力の反射電力を減少させるように
制御された状態に切り換えると、第１可変コンデンサ１
０の値が増加し、第２可変コンデンサ１１の値が減少し
ていき、第１可変コンデンサ１０の値が４０ｐＦ、第２
可変コンデンサ１１の値が３０ｐＦになったところで２
つの可変コンデンサ１０および１１のインピーダンスの
変化がみられなくなり、整合状態を得ることができた。
このとき、反射波電力は約１Ｗであった。高周波電力の
印加を開始してから約４０秒後にタングステンシリサイ
ド膜のエッチングが終了したが、プラズマを維持したま
ま、ガス種およびその流量を、ＨＢｒ、２００sccmに変
化させて、引き続いて多結晶シリコン膜のエッチングを
行った。制御パラメータであるガス種およびガス流量を
変化させるのとほぼ同時に、第１可変コンデンサ１０の
インピーダンスを固定（＝４０ｐＦ）し、かつ、第２可
変コンデンサ１１のインピーダンスを、アンテナ用整合
回路１２内のセンサー１６からのフィードバック信号に
よって高周波電力の反射電力を減少させるように制御さ
れた状態にすると、制御パラメータを変化させた瞬間は
約１５Ｗの反射波電力が発生していたが、第２可変コン
デンサ１１のインピーダンスが３５ｐＦまで増加したと
ころで反射波電力が約１０Ｗまで低下した。そして、制
御パラメータを変化させてから２秒後に、第１可変コン
デンサ１０のインピーダンスを、アンテナ用整合回路１
２内のセンサー１６からのフィードバック信号によって
高周波電力の反射電力を減少させるように制御された状
態に切り換えると、第１可変コンデンサ１０の値が減少
し、第２可変コンデンサ１１の値が増加していき、第１
可変コンデンサ１０の値が３０ｐＦ、第２可変コンデン
サ１１の値が４０ｐＦになったところで２つの可変コン
デンサ１０および１１のインピーダンスの変化がみられ
なくなり、整合状態を得ることができた。このとき、反
射波電力は約１Ｗであった。
【００２６】同様の条件で、エッチング処理を５０回繰
り返して行ったところ、５０回ともうまく整合状態を得
ることができた。
【００２７】また同様に、２００ｎｍ厚の多結晶シリコ
ン膜の上に２００ｎｍ厚のタングステンシリサイド膜が
付いた８インチ径シリコン基板８を電極７上に載置し、
ガス種およびその流量、圧力を、Ｃｌ2、１５０sccm、
１．５Ｐａに設定し、第１可変コンデンサ１０の値を３
０ｐＦ、第２可変コンデンサ１１の値を５０ｐＦにした
後、第１可変コンデンサ１０の値を３０ｐＦに固定した
まま、第２可変コンデンサ１１のインピーダンスを、ア
ンテナ用整合回路１２内のセンサー１６からのフィード
バック信号によって高周波電力の反射電力を減少させる
ように制御された状態に切り換えてから、スパイラルア
ンテナ６に１０００Ｗの高周波電力を印加し、電極に１
５Ｗの高周波電力を印加すると、第２可変コンデンサ１
１の値がわずかに増減した後、約３０Ｗの反射波電力が
発生すると同時にプラズマが発生した。高周波の印加か
ら２秒後に、第１可変コンデンサ１０のインピーダンス
を、アンテナ用整合回路１２内のセンサー１６からのフ
ィードバック信号によって高周波電力の反射電力を減少
させるように制御された状態に切り換えると、第１可変
コンデンサ１０の値が増加し、第２可変コンデンサ１１
の値が減少していき、第１可変コンデンサ１０の値が４
０ｐＦ、第２可変コンデンサ１１の値が３０ｐＦになっ
たところで２つの可変コンデンサ１０および１１のイン
ピーダンスの変化がみられなくなり、整合状態を得るこ
とができた。このとき、反射波電力は約１Ｗであった。
高周波電力の印加を開始してから約４０秒後にタングス
テンシリサイド膜のエッチングが終了したが、プラズマ
を維持したまま、ガス種およびその流量を、ＨＢｒ、２
００sccmに変化させて、引き続いて多結晶シリコン膜の
エッチングを行った。制御パラメータであるガス種およ
びガス流量を変化させるのとほぼ同時に、第２可変コン
デンサ１１のインピーダンスを固定（＝３０ｐＦ）し、
かつ、第１可変コンデンサ１０のインピーダンスを、ア
ンテナ用整合回路１２内のセンサー１６からのフィード
バック信号によって高周波電力の反射電力を減少させる
ように制御された状態にすると、制御パラメータを変化
させた瞬間は約１５Ｗの反射波電力が発生していたが、
第１可変コンデンサ１０のインピーダンスが３５ｐＦま
で減少したところで反射波電力が約１０Ｗまで低下し
た。そして、制御パラメータを変化させてから２秒後
に、第２可変コンデンサ１１のインピーダンスを、アン
テナ用整合回路１２内のセンサー１６からのフィードバ
ック信号によって高周波電力の反射電力を減少させるよ
うに制御された状態に切り換えると、第１可変コンデン
サ１０の値が減少し、第２可変コンデンサ１１の値が増
加していき、第１可変コンデンサ１０の値が３０ｐＦ、
第２可変コンデンサ１１の値が４０ｐＦになったところ
で２つの可変コンデンサ１０および１１のインピーダン
スの変化がみられなくなり、整合状態を得ることができ
た。このとき、反射波電力は約１Ｗであった。
【００２８】同様の条件で、エッチング処理を５０回繰
り返して行ったところ、５０回ともうまく整合状態を得
ることができた。
【００２９】以上述べた本発明の第２実施形態では、説
明を簡単にするためアンテナ系のみについて説明した
が、電極系においても、第１可変インダクタ１３と第２
可変インダクタ１４の状態を独立に制御できるという特
性を利用して、アンテナ系と同様の操作により、確実に
整合状態を得ることができる。電極系においては、とく
に、電極へ供給する高周波電力が５０Ｗ以上と大きい場
合に、顕著な効果が得られる。
【００３０】また、以上述べた本発明の第２実施形態で
は、処理の途中で、制御パラメータであるガス種、ガス
流量を変化させるプラズマ処理方法について説明した
が、制御パラメータであるガス種、ガス流量、圧力、高
周波電力のいずれかを変化させるプラズマ処理方法につ
いて、本発明を適用することができる。
【００３１】以上述べた本発明の第１および第２実施形
態では、スパイラルアンテナ式プラズマ処理装置におい
て、アンテナまたは電極に高周波電力を供給する場合に
ついて説明したが、本発明は他のあらゆる形態のプラズ
マ処理装置に適用できる。例えば、従来例で説明したよ
うな、図４に示す、コイル２５に高周波電力を印加する
ことによってプラズマを発生させるＩＣＰ処理装置や、
図５に示す、電極７にのみ高周波電力を印加する平行平
板型プラズマ処理装置においても、同様の操作により、
確実に整合状態を得ることができる。
【００３２】また、以上述べた本発明の第１および第２
実施形態では、各整合回路において第１可変素子と第２
可変素子が同種の素子（コンデンサまたはインダクタ）
で構成されている場合について説明したが、第１可変素
子と第２可変素子は別種の素子であってもよい。なお、
可変素子としてコンデンサまたはインダクタのどちらを
採用するかは、負荷であるアンテナ、コイル、または電
極のインピーダンスに依存する。
【００３３】また、以上述べた本発明の第１および第２
実施形態では、多結晶シリコン膜のエッチングおよびタ
ングステンシリサイド膜のエッチングについて説明した
が、いうまでもなく、その他のエッチング、スパッタリ
ング、CVD等のプラズマ処理においても、本発明を適用
することができる。
【００３４】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本願の
第１発明のプラズマ処理方法によれば、真空容器内にガ
スを供給しつつ真空容器内を排気し、真空容器内を所定
の圧力に制御しながら、第１可変素子および第２可変素
子を備えた整合回路を介して、アンテナまたはコイルま
たは電極に高周波電力を供給することにより、真空容器
内にプラズマを発生させ、真空容器内の電極に載置され
た基板を処理するプラズマ処理方法において、第１可変
素子のインピーダンスを固定し、かつ、第２可変素子の
インピーダンスを、整合回路内のセンサーからのフィー
ドバック信号によって高周波電力の反射電力を減少させ
るように制御された状態で、高周波電力の供給を開始
し、その後、第１可変素子のインピーダンスを、整合回
路内のセンサーからのフィードバック信号によって高周
波電力の反射電力を減少させるように制御された状態に
するため、確実に整合状態を得ることができる。
【００３５】また、本願の第２発明のプラズマ処理方法
によれば、真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を
排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、第１
可変素子および第２可変素子を備えた整合回路を介し
て、アンテナまたはコイルまたは電極に高周波電力を供
給することにより、真空容器内にプラズマを発生させ、
真空容器内の電極に載置された基板を処理するプラズマ
処理方法において、処理の途中で、制御パラメータであ
るガス種、ガス流量、圧力、高周波電力のいずれかを変
化させるプラズマ処理方法であって、制御パラメータを
変化させるとほぼ同時に、第１可変素子のインピーダン
スを固定し、かつ、第２可変素子のインピーダンスを、
整合回路内のセンサーからのフィードバック信号によっ
て高周波電力の反射電力を減少させるように制御された
状態にし、その後、第１可変素子のインピーダンスを、
整合回路内のセンサーからのフィードバック信号によっ
て高周波電力の反射電力を減少させるように制御された
状態にするため、確実に整合状態を得ることができる。
【００３６】また、本願の第３発明のプラズマ処理装置
によれば、真空容器内にガスを供給する手段と、真空容
器内を排気する手段と、第１可変素子および第２可変素
子を備えた整合回路と、アンテナまたはコイルまたは電
極と、アンテナまたはコイルまたは電極に高周波電力を
供給することのできる高周波電源とを備えたプラズマ処
理装置であって、第２可変素子のインピーダンスを固定
した状態と、第２可変素子のインピーダンスを、整合回
路内のセンサーからのフィードバック信号によって高周
波電力の反射電力を減少させるように制御された状態の
いずれの状態にあるかにかかわらず、第１可変素子のイ
ンピーダンスを固定した状態と、第１可変素子のインピ
ーダンスを、整合回路内のセンサーからのフィードバッ
ク信号によって高周波電力の反射電力を減少させるよう
に制御された状態とを、任意の時点で切り換えることが
できるように構成されているため、確実に整合状態を得
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１および第２実施形態で用いたプラ
ズマ処理装置の構成を示す斜視図
【図２】本発明の第１および第２実施形態で用いたアン
テナ用整合回路の構成を示す詳細図
【図３】従来例で用いたプラズマ処理装置の構成を示す
斜視図
【図４】従来例で用いたプラズマ処理装置の構成を示す
斜視図
【図５】従来例で用いたプラズマ処理装置の構成を示す
斜視図
【符号の説明】
１・・・真空容器 ２・・・ガス供給ユニット ３・・・ポンプ ４・・・アンテナ用高周波電源 ５・・・誘電体 ６・・・スパイラルアンテナ ７・・・電極 ８・・・基板 ９・・・電極用高周波電源 １０・・・第１可変コンデンサ １１・・・第２可変コンデンサ １２・・・アンテナ用整合回路 １３・・・第１可変インダクタ １４・・・第２可変インダクタ １５・・・電極用整合回路 １６・・・センサー １７・・・センサー １９・・・プラズマ処理装置の制御系
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/205 Ｈ０１Ｌ 21/205 21/3065 21/31 Ｃ 21/31 Ｈ０１Ｑ 9/27 // Ｈ０１Ｑ 9/27 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｂ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 真空容器内にガスを供給しつつ真空容器
    内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、
    第１可変素子および第２可変素子を備えた整合回路を介
    して、アンテナまたはコイルまたは電極に高周波電力を
    供給することにより、真空容器内にプラズマを発生さ
    せ、真空容器内の電極に載置された基板を処理するプラ
    ズマ処理方法において、第１可変素子のインピーダンス
    を固定し、かつ、第２可変素子のインピーダンスを、整
    合回路内のセンサーからのフィードバック信号によって
    高周波電力の反射電力を減少させるように制御された状
    態で、高周波電力の供給を開始し、その後、第１可変素
    子のインピーダンスを、整合回路内のセンサーからのフ
    ィードバック信号によって高周波電力の反射電力を減少
    させるように制御された状態にすることを特徴とするプ
    ラズマ処理方法。
  2. 【請求項２】 真空容器内にガスを供給しつつ真空容器
    内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、
    第１可変素子および第２可変素子を備えた整合回路を介
    して、アンテナまたはコイルまたは電極に高周波電力を
    供給することにより、真空容器内にプラズマを発生さ
    せ、真空容器内の電極に載置された基板を処理するプラ
    ズマ処理方法において、処理の途中で、制御パラメータ
    であるガス種、ガス流量、圧力、高周波電力のいずれか
    を変化させるプラズマ処理方法であって、制御パラメー
    タを変化させるとほぼ同時に、第１可変素子のインピー
    ダンスを固定し、かつ、第２可変素子のインピーダンス
    を、整合回路内のセンサーからのフィードバック信号に
    よって高周波電力の反射電力を減少させるように制御さ
    れた状態にし、その後、第１可変素子のインピーダンス
    を、整合回路内のセンサーからのフィードバック信号に
    よって高周波電力の反射電力を減少させるように制御さ
    れた状態にすることを特徴とするプラズマ処理方法。
  3. 【請求項３】 第１可変素子の一端が整合回路の入力端
    に接続され、他端が接地されており、第２可変素子がア
    ンテナまたはコイルまたは電極に直列接続されているこ
    とを特徴とする、請求項１または２記載のプラズマ処理
    方法。
  4. 【請求項４】 第１可変素子がアンテナまたはコイルま
    たは電極に直列接続されており、第２可変素子の一端が
    整合回路の入力端に接続され、他端が接地されているこ
    とを特徴とする、請求項１または２記載のプラズマ処理
    方法。
  5. 【請求項５】 真空容器内にガスを供給する手段と、真
    空容器内を排気する手段と、第１可変素子および第２可
    変素子を備えた整合回路と、アンテナまたはコイルまた
    は電極と、アンテナまたはコイルまたは電極に高周波電
    力を供給することのできる高周波電源とを備えたプラズ
    マ処理装置であって、第２可変素子のインピーダンスを
    固定した状態と、第２可変素子のインピーダンスを、整
    合回路内のセンサーからのフィードバック信号によって
    高周波電力の反射電力を減少させるように制御された状
    態のいずれの状態にあるかにかかわらず、第１可変素子
    のインピーダンスを固定した状態と、第１可変素子のイ
    ンピーダンスを、整合回路内のセンサーからのフィード
    バック信号によって高周波電力の反射電力を減少させる
    ように制御された状態とを、任意の時点で切り換えるこ
    とができるように構成されていることを特徴とするプラ
    ズマ処理装置。
  6. 【請求項６】 第１可変素子の一端が整合回路の入力端
    に接続され、他端が接地されており、第２可変素子がア
    ンテナまたはコイルまたは電極に直列接続されているこ
    とを特徴とする、請求項５記載のプラズマ処理装置。
  7. 【請求項７】 第１可変素子がアンテナまたはコイルま
    たは電極に直列接続されており、第２可変素子の一端が
    整合回路の入力端に接続され、他端が接地されているこ
    とを特徴とする、請求項５記載のプラズマ処理装置。
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