JPH11307514A - プラズマ処理装置及び方法 - Google Patents
プラズマ処理装置及び方法Info
- Publication number
- JPH11307514A JPH11307514A JP10111717A JP11171798A JPH11307514A JP H11307514 A JPH11307514 A JP H11307514A JP 10111717 A JP10111717 A JP 10111717A JP 11171798 A JP11171798 A JP 11171798A JP H11307514 A JPH11307514 A JP H11307514A
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- Japan
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- plasma
- plasma processing
- voltage
- processing apparatus
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Abstract
(57)【要約】
【課題】試料台に高周波電力を印加してプラズマからウ
エハに入射するイオンのエネルギーを制御しながらエッ
チング等の処理を行うプラズマ処理装置において、エッ
チングレート等のプロセス特性の装置間での微妙な差を
低減する制御方法を提案することである。 【解決手段】エッチング処理中に、高周波電源１１から
下部電極１３、静電吸着電極１４、ウエハ２、プラズマ
１０を介して流れる高周波電流を高周波電流検出器２６
により検出し、さらに高周波電流の所定値以下の部分に
ついて１サイクル分を積分器２７により積分し、この値
が設定値と一致するように高周波電源１１の出力を制御
する。
エハに入射するイオンのエネルギーを制御しながらエッ
チング等の処理を行うプラズマ処理装置において、エッ
チングレート等のプロセス特性の装置間での微妙な差を
低減する制御方法を提案することである。 【解決手段】エッチング処理中に、高周波電源１１から
下部電極１３、静電吸着電極１４、ウエハ２、プラズマ
１０を介して流れる高周波電流を高周波電流検出器２６
により検出し、さらに高周波電流の所定値以下の部分に
ついて１サイクル分を積分器２７により積分し、この値
が設定値と一致するように高周波電源１１の出力を制御
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、試料台に高周波電
力を印加してプラズマからウエハに入射するイオンのエ
ネルギーを制御しながらエッチング等の処理を行うプラ
ズマ処理装置及び方法に関する。
力を印加してプラズマからウエハに入射するイオンのエ
ネルギーを制御しながらエッチング等の処理を行うプラ
ズマ処理装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来技術としては、特開平８−１９９３
７８号に、処理するウエハを載置する試料台に印加され
る高周波電圧のピーク・トゥ・ピーク（Ｐｅａｋ Ｔｏ
Ｐｅａｋ）電圧Ｖｐｐが設定値と一致するように高周
波電源の出力を制御し、エッチングレート等のプロセス
特性の再現性を向上する方法が記載されている。
７８号に、処理するウエハを載置する試料台に印加され
る高周波電圧のピーク・トゥ・ピーク（Ｐｅａｋ Ｔｏ
Ｐｅａｋ）電圧Ｖｐｐが設定値と一致するように高周
波電源の出力を制御し、エッチングレート等のプロセス
特性の再現性を向上する方法が記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術に示す
ように高周波電圧のピーク・トゥ・ピーク（ＰｅａｋＴ
ｏ Ｐｅａｋ）電圧Ｖｐｐ が設定値に一致するように
高周波電源の出力をフィードバック制御しても、図４
（ａ）のように高周波電圧波形に歪みが有る場合と図４
（ｂ）に示すように波形に歪みが無い場合で同一のＶｐ
ｐであっても酸化膜等のエッチングレートが異なるとい
う問題があった。すなわち、Ｖｐｐ電圧が設定値になる
ようにフィードバック制御を行っても、エッチングレー
ト等のプロセス特性が装置間でばらつきを生じるという
問題がある。
ように高周波電圧のピーク・トゥ・ピーク（ＰｅａｋＴ
ｏ Ｐｅａｋ）電圧Ｖｐｐ が設定値に一致するように
高周波電源の出力をフィードバック制御しても、図４
（ａ）のように高周波電圧波形に歪みが有る場合と図４
（ｂ）に示すように波形に歪みが無い場合で同一のＶｐ
ｐであっても酸化膜等のエッチングレートが異なるとい
う問題があった。すなわち、Ｖｐｐ電圧が設定値になる
ようにフィードバック制御を行っても、エッチングレー
ト等のプロセス特性が装置間でばらつきを生じるという
問題がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、プラズ
マエッチング装置におけるエッチングレート等、装置間
の微妙なプロセス特性差（以下、機差とする）を低減す
ることである。処理中に、試料台と処理チャンバー間に
印加される高周波電圧または試料台を流れる高周波電流
の所定値以下の部分または以上の部分について１サイク
ル分の積分値を設定値に一致するように、高周波電源の
出力を制御することにより達成される。
マエッチング装置におけるエッチングレート等、装置間
の微妙なプロセス特性差（以下、機差とする）を低減す
ることである。処理中に、試料台と処理チャンバー間に
印加される高周波電圧または試料台を流れる高周波電流
の所定値以下の部分または以上の部分について１サイク
ル分の積分値を設定値に一致するように、高周波電源の
出力を制御することにより達成される。
【０００５】本発明者らの実験の結果、上記に示した方
式を採用することにより、従来技術に比較して、エッチ
ングレート等の装置間の機差を低減できることが明らか
になった。
式を採用することにより、従来技術に比較して、エッチ
ングレート等の装置間の機差を低減できることが明らか
になった。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の第１の実施例として高周
波電流の積分値により高周波電力の出力制御を行う方法
を適用した、有磁場マイクロ波エッチング装置の構成を
図１に示す。
波電流の積分値により高周波電力の出力制御を行う方法
を適用した、有磁場マイクロ波エッチング装置の構成を
図１に示す。
【０００７】マイクロ波エッチング装置１を用いてウエ
ハ２をエッチングする方法について説明する。まず、真
空排気装置３により放電管４内を所定の圧力まで減圧し
た後、プロセスガスとしてＡｒ、Ｃｌ２、ＳＦ６等を図
示していないマスフローコントローラで流量制御して導
入しながら、放電管４内の圧力が所定の圧力になるよう
に可変バルブ５を調節する。次に、マイクロ波発振装置
６より２．４５ＧＨｚのマイクロ波を導波管７、オート
チューナ８を経由して放電管４内に放射するとともに、
ソレノイドコイル９に直流電流を流して放電管４内に磁
場を形成し、マイクロ波による電界とコイルによる磁界
の相互作用によりプラズマ１０を生成する。そして、高
周波電源１１より整合器１２を経由してウエハ２が保持
された下部電極１３に高周波電力を印加することによ
り、プラズマ１０中のイオンのウエハ２への入射エネル
ギーを制御しながらウエハ２をエッチングする。
ハ２をエッチングする方法について説明する。まず、真
空排気装置３により放電管４内を所定の圧力まで減圧し
た後、プロセスガスとしてＡｒ、Ｃｌ２、ＳＦ６等を図
示していないマスフローコントローラで流量制御して導
入しながら、放電管４内の圧力が所定の圧力になるよう
に可変バルブ５を調節する。次に、マイクロ波発振装置
６より２．４５ＧＨｚのマイクロ波を導波管７、オート
チューナ８を経由して放電管４内に放射するとともに、
ソレノイドコイル９に直流電流を流して放電管４内に磁
場を形成し、マイクロ波による電界とコイルによる磁界
の相互作用によりプラズマ１０を生成する。そして、高
周波電源１１より整合器１２を経由してウエハ２が保持
された下部電極１３に高周波電力を印加することによ
り、プラズマ１０中のイオンのウエハ２への入射エネル
ギーを制御しながらウエハ２をエッチングする。
【０００８】また、下部電極１３上には、導体でかつ熱
電導率の大きい材料（この装置ではＡｌ）で形成された
電極上にＡｌ２Ｏ３より成る絶縁膜を接合して構成され
た静電吸着電極１４が固定されている。さらに、下部電
極１３にはコイルとコンデンサーからなるローパスフィ
ルター１５を介して直流電源１６が接続されている。そ
して、エッチング処理開始時にウエハ２を吸着する時に
は、プラズマ１０を生成した状態でスイッチ１７を端子
１８と接続することにより静電吸着電極１４へ直流電圧
を印加し、エッチング処理終了後ウエハ２を解放する時
には、プラズマ１０を生成した状態で端子１９と接続し
て抵抗２０を介して静電吸着電極１３を接地した後、ウ
エハ押し上げ装置２１によりウエハ２を持ち上げ、図示
していない搬送装置により次の処理室に搬送する。
電導率の大きい材料（この装置ではＡｌ）で形成された
電極上にＡｌ２Ｏ３より成る絶縁膜を接合して構成され
た静電吸着電極１４が固定されている。さらに、下部電
極１３にはコイルとコンデンサーからなるローパスフィ
ルター１５を介して直流電源１６が接続されている。そ
して、エッチング処理開始時にウエハ２を吸着する時に
は、プラズマ１０を生成した状態でスイッチ１７を端子
１８と接続することにより静電吸着電極１４へ直流電圧
を印加し、エッチング処理終了後ウエハ２を解放する時
には、プラズマ１０を生成した状態で端子１９と接続し
て抵抗２０を介して静電吸着電極１３を接地した後、ウ
エハ押し上げ装置２１によりウエハ２を持ち上げ、図示
していない搬送装置により次の処理室に搬送する。
【０００９】エッチングされるウエハ２の冷却は、静電
吸着電極１３に前述した方法によりウエハ２を保持した
状態で、圧力計２２により検出されるウエハ２の裏面の
圧力が一定値になるようにマスフローコントローラー２
３によりＨｅガスの流量を制御する。また、下部電極１
２には、サーキュレーター２４により温調された冷媒を
冷媒ライン２５により循環することにより温調されてい
る。
吸着電極１３に前述した方法によりウエハ２を保持した
状態で、圧力計２２により検出されるウエハ２の裏面の
圧力が一定値になるようにマスフローコントローラー２
３によりＨｅガスの流量を制御する。また、下部電極１
２には、サーキュレーター２４により温調された冷媒を
冷媒ライン２５により循環することにより温調されてい
る。
【００１０】次に、処理中の高周波電源１１の出力を制
御する方法について説明する。例えばカレントトランス
等の高周波電流検出器２６において高周波電流を検出
し、例えばオペアンプを用いた積分器２７において図３
（ａ）に示す高周波電流波形のうち斜線で描かれた所定
値以下の値を1サイクル分積分する。そして、例えばオ
ペアンプを用いた比較器２８においてこの積分値と設定
器２９で設定した値を比較し、これらを一致させるよう
に高周波電源１１にフィードバックをかける方法で行わ
れる。あるいは、積分器２７において図３（ａ）に示す
高周波電流波形のうち所定値以上の値を1サイクル分積
分し、同様の操作を行う方法もある。
御する方法について説明する。例えばカレントトランス
等の高周波電流検出器２６において高周波電流を検出
し、例えばオペアンプを用いた積分器２７において図３
（ａ）に示す高周波電流波形のうち斜線で描かれた所定
値以下の値を1サイクル分積分する。そして、例えばオ
ペアンプを用いた比較器２８においてこの積分値と設定
器２９で設定した値を比較し、これらを一致させるよう
に高周波電源１１にフィードバックをかける方法で行わ
れる。あるいは、積分器２７において図３（ａ）に示す
高周波電流波形のうち所定値以上の値を1サイクル分積
分し、同様の操作を行う方法もある。
【００１１】この制御方法は、高周波電流検出器２６が
静電吸着電極１４上に保持されたウエハ２周辺へ配置さ
れている場合にも効果を得ることができる。
静電吸着電極１４上に保持されたウエハ２周辺へ配置さ
れている場合にも効果を得ることができる。
【００１２】また、高周波電流検出器２６が、ウエハ２
表面の所定のアスペクト比を持つホールの底面を流れる
高周波電流を検出するように備えられている場合には、
よりエッチング反応に直接関与する高周波電流を検出す
ることになると考えられ、より効果を得ることができ
る。
表面の所定のアスペクト比を持つホールの底面を流れる
高周波電流を検出するように備えられている場合には、
よりエッチング反応に直接関与する高周波電流を検出す
ることになると考えられ、より効果を得ることができ
る。
【００１３】次に、本発明の第２の実施例として、高周
波電圧の積分値により高周波電力の出力制御を行う方法
を適用した、有磁場マイクロ波エッチング装置の構成を
図２に示す。上記に説明した図１に示した装置と共通な
点は省略する。高周波電力の制御は、例えば差動トラン
ス等の高周波電圧検出器３０で高周波電圧を検出し、積
分器２７で図３（ｂ）に示す高周波電圧波形のうち所定
値以下の部分について１サイクル分積分する。そして、
比較器２８でこの積分値と設定器２９で設定した値を比
較し、これらを一致させるように高周波電源１１にフィ
ードバックをかける方法で行う。あるいは、積分器２７
で図３（ｂ）に示す高周波電圧波形のうち所定値以上の
部分について１サイクル分の積分を行い、同様の操作を
行う方法もある。
波電圧の積分値により高周波電力の出力制御を行う方法
を適用した、有磁場マイクロ波エッチング装置の構成を
図２に示す。上記に説明した図１に示した装置と共通な
点は省略する。高周波電力の制御は、例えば差動トラン
ス等の高周波電圧検出器３０で高周波電圧を検出し、積
分器２７で図３（ｂ）に示す高周波電圧波形のうち所定
値以下の部分について１サイクル分積分する。そして、
比較器２８でこの積分値と設定器２９で設定した値を比
較し、これらを一致させるように高周波電源１１にフィ
ードバックをかける方法で行う。あるいは、積分器２７
で図３（ｂ）に示す高周波電圧波形のうち所定値以上の
部分について１サイクル分の積分を行い、同様の操作を
行う方法もある。
【００１４】なお、第１、第２の実施例は高周波電源１
１の出力を制御するものであるが、プラズマ生成用電源
であるマイクロ波発振装置６の出力を制御しても、前述
の実施例の場合と同様の効果を得ることができる。
１の出力を制御するものであるが、プラズマ生成用電源
であるマイクロ波発振装置６の出力を制御しても、前述
の実施例の場合と同様の効果を得ることができる。
【００１５】また、エッチングの選択比を高める目的で
プラズマ１０の組成を制御するために、放電管４の内側
面にＳｉの壁面を設け、これに高周波電力を印加する方
式（ウォールバイアス）が考えられるが、プラズマ１０
中のイオンあるいはラジカルと壁面のＳｉの反応を制御
する目的で高周波電力をフィードバック制御しようとす
る場合においても、本発明の方式により同様に効果を得
ることができると考えられる。
プラズマ１０の組成を制御するために、放電管４の内側
面にＳｉの壁面を設け、これに高周波電力を印加する方
式（ウォールバイアス）が考えられるが、プラズマ１０
中のイオンあるいはラジカルと壁面のＳｉの反応を制御
する目的で高周波電力をフィードバック制御しようとす
る場合においても、本発明の方式により同様に効果を得
ることができると考えられる。
【００１６】
【発明の効果】本発明により、プラズマ処理装置のプロ
セス特性（エッチングレート等）を正確に制御すること
ができ、装置間の機差を低減することができる。
セス特性（エッチングレート等）を正確に制御すること
ができ、装置間の機差を低減することができる。
【図１】本発明の第１の実施例を適用した有磁場マイク
ロ波エッチング装置の構成図である。
ロ波エッチング装置の構成図である。
【図２】本発明の第２の実施例を適用した有磁場マイク
ロ波エッチング装置の構成図である。
ロ波エッチング装置の構成図である。
【図３】本発明の高周波電流及び電圧の積分範囲を示し
た図である。
た図である。
【図４】歪みが有る場合と無い場合の高周波電圧波形の
例である。
例である。
１…マイクロ波エッチング装置、２…ウエハ、１０…プ
ラズマ、１１…高周波電源、１３…下部電極、１４…静
電吸着電極、２６…高周波電流検出器、２７…積分器、
２８…比較器、２９…設定器、３０…高周波電圧検出
器。
ラズマ、１１…高周波電源、１３…下部電極、１４…静
電吸着電極、２６…高周波電流検出器、２７…積分器、
２８…比較器、２９…設定器、３０…高周波電圧検出
器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 克久 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内
Claims (8)
- 【請求項１】プラズマを発生させる手段と、ウエハを保
持する試料台と、該試料台に高周波電力を印加する高周
波電力供給手段とを備えたプラズマ処理装置において、 高周波電流または電圧を検出する手段と、 電流あるいは電圧の所定のレベルよりも値の大きい部分
または小さい部分の１サイクル分の積分値を検出する手
段と、 積分値が設定値に一致するように高周波電力を制御する
手段を設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項２】高周波電流または電圧の所定のレベルより
も値の大きい部分または小さい部分の１サイクル分の積
分値が設定値と一致するように処理中の高周波電力をフ
ィードバック制御することを特徴とするプラズマ処理方
法。 - 【請求項３】高周波電流あるいは電圧を検出する手段
が、高周波供給手段の整合器と試料台の間に設けたこと
を特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項４】高周波電流を検出する手段が、試料台上に
保持されたウエハ周辺に設けたことを特徴とした請求項
１記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項５】高周波電流を検出する手段が、ウエハ表面
の所定のアスペクト比を持つホールの底面を流れる電流
を検出するように設けたことを特徴とした請求項４記載
のプラズマ処理装置。 - 【請求項６】高周波電圧を検出する手段を、高周波供給
手段中の整合器内に設けたことを特徴とした請求項１記
載のプラズマ処理装置。 - 【請求項７】プラズマを発生させる手段と、ウエハを保
持する試料台と、該試料台に高周波電力を印加する高周
波電力供給手段とを備えたプラズマ処理装置において、
高周波電流または電圧を検出する手段と、電流あるいは
電圧の所定のレベルよりも値の大きい部分または小さい
部分の１サイクル分の積分値を検出する手段と、積分値
が設定値に一致するようにプラズマ生成用電力を制御す
る手段を設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項８】高周波電流または電圧の所定のレベルより
も値の大きい部分または小さい部分の１サイクル分の積
分値が設定値と一致するように処理中のプラズマ生成用
電力をフィードバック制御することを特徴とするプラズ
マ処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10111717A JPH11307514A (ja) | 1998-04-22 | 1998-04-22 | プラズマ処理装置及び方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10111717A JPH11307514A (ja) | 1998-04-22 | 1998-04-22 | プラズマ処理装置及び方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11307514A true JPH11307514A (ja) | 1999-11-05 |
Family
ID=14568388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10111717A Pending JPH11307514A (ja) | 1998-04-22 | 1998-04-22 | プラズマ処理装置及び方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11307514A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012044045A (ja) * | 2010-08-20 | 2012-03-01 | Toshiba Corp | 制御装置、プラズマ処理装置、及び制御方法 |
| JP2013508920A (ja) * | 2009-10-20 | 2013-03-07 | ラム リサーチ コーポレーション | プラズマ処理システムにおける電流制御 |
| JP2022007460A (ja) * | 2020-06-26 | 2022-01-13 | 株式会社日立ハイテク | プラズマ処理装置 |
-
1998
- 1998-04-22 JP JP10111717A patent/JPH11307514A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013508920A (ja) * | 2009-10-20 | 2013-03-07 | ラム リサーチ コーポレーション | プラズマ処理システムにおける電流制御 |
| JP2012044045A (ja) * | 2010-08-20 | 2012-03-01 | Toshiba Corp | 制御装置、プラズマ処理装置、及び制御方法 |
| JP2022007460A (ja) * | 2020-06-26 | 2022-01-13 | 株式会社日立ハイテク | プラズマ処理装置 |
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