JPH11509979A

JPH11509979A - 粒子による汚染を軽減するプラズマ処理システム

Info

Publication number: JPH11509979A
Application number: JP8536843A
Authority: JP
Inventors: ディーランツマンアレクサンダー
Original assignee: マテリアルズリサーチコーポレーション
Priority date: 1995-06-07
Filing date: 1996-05-06
Publication date: 1999-08-31
Also published as: WO1996041366A1; KR19990022731A; TW287293B; DE69605670T2; EP0830708A1; KR100277843B1; US5573597A; DE69605670D1; AU5853596A; EP0830708B1

Abstract

(57)【要約】プラズマ処理システム（１０）は、基板（２０）が配設された処理空間（１８）を有する処理チャンバ（１２）を備える。電気素子（２２）は、処理空間（１８）に電気的エネルギを供給し、プラズマを発生させることができ、さらに処理の終了後にエネルギの供給を停止してプラズマを消滅させることができる。チャンバ内に設けられた電極（２４）は、基板（２０）に導電可能に結合し、また、ＤＣバイアス電源に接続され、ＤＣバイアス電源（３０）は、電極（２４）にＤＣ電力を選択的に供給して基板（２０）にバイアスを印加する。ＤＣバイアス電源（３０）に接続されたＤＣバイアス制御回路（４０）は、基板へのバイアスを選択的に制御し、プラズマを発生させる電力の供給が停止されるのと略同時に電極（２４）及び基板（２０）に短時間ＤＣ電力を供給し、基板（２０）を短時間バイアスして、プラズマ内を浮遊する帯電した汚染因子となる粒子をバイアスした基板（２０）から反発させ、基板（２０）の汚染を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】粒子による汚染を軽減するプラズマ処理システム技術分野本発明は、基板のプラズマ処理に関し、特にプラズマ処理において、粒子による汚染を軽減する装置及び方法に関する。背景技術半導体ワークピース又は基板の処理において、励起されたガスプラズマが多く用いられている。例えば、スパッタエッチングでは、基板表面から不要な物質の層を除去するためにプラズマが使用され、一方、スパッタ蒸着では、基板上に層を堆積させるためにプラズマとターゲットが使用される。広く知られたスパッタエッチングにおいては、励起されたガスプラズマのイオン化した粒子が基板の表面に衝突し、基板表面から基板の粒子を「スパッタ」すなわち叩き出す。スパッタエッチング処理においては、プラズマガスが処理チャンバ内に導入され、この処理チャンバは、好ましくは真空密閉されており、一般的に石英、セラミック或いはその他の誘電性材料からなる。スパッタエッチングされる基板は、処理チャンバ内で帯電されたベース又は電極により支持されており、これにより基板に電位又はバイアスが印加される。プラズマガスは真空チャンバ内で電圧が印加された基板の表面に対向して導入され、例えば石英製の処理チャンバを取り巻き、処理チャンバのチャンバ壁を介して誘導的にエネルギを結合する誘導コイルにより、プラズマガスにエネルギが供給される。電磁誘導により生じる電界のエネルギは、ガス粒子をイオン化させ、バイアスされた基板の電荷と反対の極性の実効電荷を有する粒子を含むプラズマ又はプラズマ雲を形成する。プラズマ内のイオン化された粒子は、基板表面に引き寄せられ、基板表面に衝突し、基板から材料の粒子を叩き出し、又はエッチングする。スパッタ蒸着においては、処理チャンバ内に、通常基板に対向して、バイアスされたターゲット材料が配設される。プラズマ粒子は、ターゲットに衝突し、ターゲット材料の粒子を叩きだし、叩き出された粒子は基板表面に蒸着して材料の層を形成する。プラズマ処理に伴って望ましくない汚染粒子が発生する。このような粒子は、プラズマの化学的性質、プラズマ又は処理チャンバ内のアーク放電及び／又は処理チャンバ内面の蒸着物の堆積及び剥離等を原因として発生する。さらに、汚染因子となる粒子は、プラズマエッチングやプラズマスパッタ蒸着処理によっても発生する。汚染因子となる粒子は、通常、処理中に発生されたプラズマ内を浮遊する。しかしながら、プラズマへのエネルギの供給を停止し、これによりプラズマが消滅すると、汚染因子となる粒子は解放され、一部の粒子が基板の表面に付着し、これにより基板が不可逆的に汚染される。粒子による汚染は、超大規模集積回路（ＶＬＳＩ）素子のプラズマ処理において歩留りの限界の主な要因の１つとなっている。本発明は、ＶＬＳＩ素子のプラズマエッチングやプラズマスパッタ蒸着等のプラズマ処理における生産性の向上を目的とする。具体的には、本発明はプラズマ処理において、粒子による汚染の軽減を目的とする。さらに、本発明はプラズマが消滅して解放された汚染因子となる粒子が基板表面に付着することを防止することを目的とする。発明の開示本発明に係るプラズマ処理システムは、従来のプラズマシステムが抱える問題点に注目し、消滅したプラズマから解放された汚染因子となる粒子が基板表面に付着することを防いでＶＬＳＩの歩留りを向上させる。この目的を達成するため、本発明に係るプラズマ処理システムは、処理空間を内部に有する処理チャンバを備える。処理チャンバは、プラズマガスを導入する導入口と、プラズマガスにエネルギを供給して処理空間にプラズマを生成する誘導コイル等の適切な電気素子を備える。チャンバ内には、電極であるベースが配設されて処理される基板を支持している。本発明の一実施の形態において、ベース電極は、ＲＦ電極を供給するＲＦ電源に接続され、プラズマ処理中に基板にバイアスを印加する。本発明の変形例では、電極は処理の間基板を接地するために接地電位に接続されている。ＤＣバイアス電源は、基板にＤＣバイアスを印加するベース電極に接続されてＤＣ電力を選択的に供給する。ＤＣバイアス制御回路は、ＤＣバイアス電源に接続され、基板表面に汚染因子となる粒子が付着しないように、基板に選択的にバイアスを印加するような制御を行う。特に、ＤＣバイアス制御回路により、通常、プラズマ発生中は、ベース電極及び基板へのＤＣ電力の供給を中止することができる。なお、ＤＣバイアス制御回路は、ある特定の処理において必要であれば、ベース電極にＤＣ電力を供給するようにしてもよい。いずれの場合においても、ＤＣバイアス電源が例えばプラズマエッチングやプラズマスパッタ蒸着等のプラズマ処理に悪影響を及ぼさないようにされる。プラズマ処理が完了し、プラズマを励起する電気的なエネルギの供給が停止されると、さらにＤＣバイアス制御回路は、直ちにＤＣ電力制御回路を制御して電極及び基板にＤＣ電力を供給させ、プラズマが消滅すると基板にはＤＣバイアスが短時間印加される。プラズマに含まれる汚染因子となる粒子は通常帯電している。プラズマが消滅すると、基板に短時間ＤＣバイアスが印加され、基板に付着する畏れのある汚染因子となる帯電した粒子と基板とが反発して基板の汚染が防がれる。近年の研究によれば、プラズマシステムにおいて発生する粒子は通常負に帯電している。したがって、本発明の好ましい一実施の形態において、電極及び基板はＤＣバイアス電源の負極端子に接続される。負極端子は、ＤＣ制御回路に制御される整流スイッチを介して接続されている。ＤＣバイアス電源は、整流スイッチが閉じられた状態でベース電極に接続し、ベース電極に電力が供給されて基板に負のバイアス電位が印加される。ＤＣバイアス制御回路は、プラズマ処理が終了すると直ちに数秒間整流スイッチを閉じ、続いてＤＣバイアス制御回路は整流スイッチを開いてＤＣバイアス電源とベース電極との接続を切断し、基板へのＤＣ電力の供給を停止する。ＤＣバイアス電源は、好ましくは最大電流１０ｍＡ、電圧を５０乃至１０００Ｖの範囲で可変できるものである。ＤＣ電源の正極端子はプラズマ処理チャンバと同電位のグラウンドに接続される。本発明の実施の形態においては、プラズマ処理中、基板にＲＦ電力をバイアスするためにＲＦプラズマ電源を用い、さらに本発明は、ＲＦ整合回路を備え、ＲＦ整合回路の出力端子は、ＲＦプラズマ電源及びＤＣバイアス電源から供給される電力のいずれをも蓄積するのに十分な定格電圧を有する出力コンデンサを備えている。一方、ベース電極を接地する場合は、第２の整流スイッチが接地電位とベース電極の間に接続される。第２の整流スイッチは、ＤＣバイアス制御回路に接続されており、それによって制御され、プラズマ処理が行われている間は、閉状態となり、ベース電極及び基板を接地する。一方、ＤＣバイアス整流スイッチは、常開とする。プラズマ処理が終了すると、第２の整流スイッチが開かれ、ベース電極と基板を接地する経路が切断され、一方、ＤＣバイアスを供給する整流スイッチが閉じられ、基板に負のバイアス電位が印加されて汚染が防止される。次のプラズマ処理が開始されるまでの期間であってプラズマが消滅している間の数秒間、処理チャンバを高真空に排気するとともに、基板は、例えば負のバイアスが印加された電位に保たれる。短時間のＤＣバイアスの印加は、従来より必要とされた次の処理の準備期間内に行われるので、ＤＣバイアスを印加する僅かな時間は、処理チャンバの能力に影響しない。幾つかのプラズマ処理においては、基板は、電圧に弱い素子を有し、基板と汚染因子となる粒子とを反発させるのに必要な高いＤＣバイアス電圧を印加することができない。本発明の原理に従った別の実施の形態においては、電極を基板に接触することなく基板の近傍に配置する。電極にＤＣバイアスを印加している間、基板には高いＤＣバイアス電位を印加することなく、基板の上方の空間に短時間電場が形成され、帯電した汚染因子となる粒子が基板の表面から反発される。これにより、構造的に破損しやすい基板が保護されるとともに、汚染が軽減される。本発明によれば、基板の汚染が軽減され、プラズマ処理システムの生産性が向上し、特にＶＬＳＩ素子の歩留りが向上する。さらに、１回の処理終了後の僅かな時間のみ基板にＤＣバイアスを印加するため、プラズマ処理システムの一連の処理全体に要する時間は増加しない。本発明の上述及びその他の目的及び効果は、添付の図面及びその説明により明らかとなる。図面の簡単な説明添付の図面は、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部をなすものであり、本発明の実施の形態を図によって示すものであり、上述の発明の開示及び以下に述べる発明を実施するための最良の形態の説明と共に本発明の原理を説明するためのものである。図１は、本発明を適用したプラズマ処理システムの概略を示す図である。図２は、ＤＣバイアス制御回路の動作を示すタイミングチャートである。図３は、本発明を適用したプラズマ処理システムの変形例の概略を示す図である。図４は、本発明を適用したプラズマ処理システムの他の変形例を示す概略図である。発明を実施するための最良の形態図１は、本発明に係るプラズマ処理システムの一実施の形態を示す図である。プラズマ処理システム１０は、ベース１４とカバー１６を有する処理チャンバ１２を中心に構成される。カバー１６とベース１４は、密閉シール１７を介して結合されており、処理チャンバ１２内部の処理空間１８は、例えばプラズマスパッタエッチングやプラズマスパッタ蒸着等の特定のプラズマ処理のために排気される。本発明は、特にプラズマスパッタエッチングやスパッタ蒸着に有用であるが、例えばプラズマ気相成長（ＰＶＤ）やプラズマエンハンスド化学的気相成長（ＰＥＣＶＤ）等の他のプラズマ処理に本発明を適用してもよい。処理チャンバ１２の一部は、シールド１３に包囲されている。プラズマ処理チャンバ１２は、処理空間１８内で基板２０に所望のプラズマ処理を施すために、適切なプラズマガス供給源２３、真空ポンプ２７及び温度調節装置（図示せず）に連結されており、またそれら装置との連結に必要なポートを備えている。例えば誘導コイル２２等の電気素子が、処理チャンバ１２周囲の適切な位置に配設され、カバー１６を介して処理空間１８に電気的エネルギを供給し、これによりプラズマガスが励起されてプラズマ又はプラズマ雲が発生される。コイル１１は、適切なプラズマ電源２５に接続されている。基板２０は、処理空間１８内において、本発明の後述する目的のため、ＤＣ電極として機能する基板支持部又はベース電極２４に支持されている。このため、ベース電極２４は、導電性を有している。処理チャンバ１２は必要な箇所で接地電位２６に接地されている。ベース電極２４は、ＤＣバイアス電源３０に接続されており、また望ましくは、開状態と閉状態を切り換える整流スイッチを介してＤＣバイアス供給源の負極端子３２に接続されている。図１に示す本発明の実施の形態においては、ＤＣ電源の正極端子３６は、接地されており、この接地電位は望ましくは処理チャンバ１２に用いる接地電位２６に等しい。ＤＣバイアス制御回路４０は、整流スイッチ３４に接続されており、整流スイッチ３４を制御して選択的にベース電極２４及び基板２０にＤＣバイアスを印加する。次に、本発明に係るプラズマ処理システムの動作について説明する。基板２０をプラズマにより処理するため、処理チャンバ１２内の処理空間１８にプラズマガスが導入され、誘導コイル２２から処理空間１８内に電力が供給され、プラズマガスからプラズマが励起され、プラズマガスが活性化される。また、処理空間１８にエネルギを供給してプラズマを発生するために、この誘導コイル２２に代えて別の手段を用いることもできる。図２のタイミングチャートにおいて、プラズマガスが線４２に示すように導入される。この図では、プラズマガスの供給をオンとして示している。その直後に誘導コイル２２に接続された電源が、線４４に示すように、オンにされ、誘導コイル２２から処理空間１８にエネルギが供給されてプラズマが生成される。図１に示すように、ベース電極２４は、適切なＲＦ整合回路４８を介してＲＦ電源４６に接続されている。プラズマ処理が行われている間、ＲＦ電力は、ベース電極２４に供給され、基板２０にバイアスを印加する。発生されたプラズマは、スパッタエッチング処理においては、基板２０をエッチングし、ＰＶＤ又はＰＥＣＶＤにおけるスパッタ処理においては、ターゲット（図示せず）に衝突してターゲットの粒子を叩きだし、蒸着処理をそれぞれ行い又は助長する。プラズマ処理が行われている間、ＲＦ電力が基板２０に供給され、整流スイッチ３４は、ＤＣバイアス制御回路４０に制御されてオフにされ、ＤＣバイアス電源３０からの電力がベース電極２４に供給されないようにする。ＤＣバイアス供給源３０は、このように処理チャンバ１２及びプラズマ処理から切り離される。プラズマ処理が終了すると、誘導コイル２２への電力の供給は、図２のタイミングチャートの線４４に示すようにオンからオフへ遷移する。この直後に処理空間１８へのプラズマガスの供給が、図２の線４２に示すように、オンからオフへ遷移する。誘導コイル２２への電力供給が停止されると、プラズマが消滅し、その直後にＤＣバイアス制御回路４０は、整流スイッチ３４をオンにしてＤＣバイアス電源３０の負極端子３２とベース電極２４を接続する。これにより、基板２０には、直ちに負のＤＣバイアス電位が印加され、消滅したプラズマから解放されて基板２０の表面２１に蒸着又は付着する可能性のある汚染因子となる粒子を反発する。実験によれば、プラズマ処理チャンバ内の処理空間１８において生成される汚染因子となる粒子は、通常負に帯電している。したがって、負のＤＣバイアス電位を印加された基板２０は、それらの粒子を反発させる。一方、粒子が正に帯電しているときは、ベース基板を支持するベース電極２４を本発明の原理に従ってＤＣバイアス電源３０の正極端子３６に接続し、正に帯電した汚染因子となる粒子を基板２０から反発させるようにすればよい。図２は、プラズマ電力の供給が停止されると整流スイッチ３４が短時間閉じられ、基板２０にＤＣバイアスが短時間印加されることを示している。なお、整流スイッチ３４をプラズマ電力の供給を停止する前に閉じるようにしてもよく、プラズマ電力の供給を停止した暫く後に閉じるようにしてもよい。基板２０へのＤＣバイアスの印加は、ＤＣバイアスが処理に悪影響を及ぼすことなく、且つプラズマの消滅により基板に付着する可能性のある粒子を反発するのに間に合う限り、プラズマ電力の供給の停止から前後しても良い。汚染因子となる粒子に対する十分な反発力を生じさせるには、例えばＤＣ電流を最大１０ｍＡとし、５０乃至１０００Ｖの範囲内で電圧を印加すればよい。これによりベース電極２４と基板２０にプラズマ処理終了後の数秒間のみ負のバイアス電位が印加されるようにする。図２の線５０に示すように、ＤＣバイアス制御回路４０は短時間整流スイッチ３４を閉じてＤＣバイアスをオンにした後、再び整流スイッチ３４を開いてＤＣバイアスをオフにしてＤＣバイアス電源３０と基板２０の接続を断つ。ＤＣバイアスは、プラズマガス供給源２３とプラズマ電源２５をそれぞれ示すタイミング線４２、４２の変化点４３、４５（図２）に示すように、次の処理工程が開始されるまでの数秒間供給される。したがって、プラズマ処理工程終了後のＤＣバイアスは、プラズマ処理チャンバ１２の基板処理能力全体に対しては影響を及ぼさない。それに加えて、基板２０と汚染因子となる粒子とを反発させることにより、処理チャンバ１２の歩留りは向上する。図３に示す本発明の変形例においては、ベース電極２４は、ＲＦ電源４６からバイアスが印加されておらず、また電気的にフローティングしておらず、代わりにＤＣバイアス制御回路４０に接続された整流スイッチ５４を介して正極となる接地電位５２に接続されている。処理の間、処理空間１８内にプラズマが発生され、整流スイッチ５４は、ＤＣバイアス制御回路４０により閉じられてベース電極２４を接地する。同時に、整流スイッチ３４が開かれ、ベース電極２４とＤＣバイアス電源３０との接続を切断する。プラズマの発生及びプラズマ処理が終了すると、プラズマは消滅し、ＤＣバイアス制御回路４０は、整流スイッチ３４を閉じてベース電極２４にバイアスを印加し、整流スイッチ５４を開いてベース電極２４と接地電位５２との接続を切断する。上述したように、ＤＣバイアスは、ベース電極２４及び基板２０に短時間印加され、負に帯電した汚染因子となる粒子を基板２０の表面２１から反発させる。本発明は、例えばニューヨーク州オレンジバーグのマテリアルズリサーチコーポレーション（Materials Reserch Corp．：ＭＲＣ）から入手可能なエクリプスマークII集積ＶＬＳＩエッチング・スパッタリングシステム（Eclipse-MarkII i ntegrated VLSI etching sputtering system）等に用いて好適である。本発明には、例えば（州、都市名）のから入手可能な等の適切な如何なる整流スイッチを用いてもよい。図１乃至図３に示す実施の形態は、基板２０を支持するベース電極２４にＤＣバイアスを印加するものである。しかしながら、ある種の基板は壊れやすい構造又は素子を備えており、ＤＣバイアスによってそれらが破損する畏れがある。図４に示す本発明の変形例では、電極６０を基板に近接して配設し、整流スイッチ３４を介して適切なＤＣバイアス電源３０及びＤＣバイアス制御回路４０に接続して基板近辺に電界を誘起するようにしている。図４は、基板２０を取り囲む電極６０を示している。電極６０によって基板２０周囲に発生した電界は、消滅したプラズマから生じる負に帯電した汚染因子となるあらゆる粒子を電気的に反発させる。すなわち、電極６０は、上述したベース電極２４と同様に制御される。本発明の原理に従って、汚染因子となる粒子を反発させるために、他の形状の電極を用いてもよい。本発明を様々な実施の形態を用いて詳細に説明してきたが、添付の特許請求の範囲をそれらの詳細事項によって制限し若しくは何らかの限定を加えることは、出願人の意図するところではない。当業者にとって更なる効用及び変形の想到は容易である。したがって、本発明は広く解釈されるべきであり、特定の詳細、例示された装置及び方法及び図示し、説明した実施例によって限定されるものではない。したがって、本出願人の意図する発明の概念の範囲を逸脱することなく、細部を種々変更することができる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９７年４月１日【補正内容】プラズマガスは真空チャンバ内で電圧が印加された基板の表面に対向して導入され、例えば石英製の処理チャンバを取り巻き、処理チャンバのチャンバ壁を介して誘導的にエネルギを結合する誘導コイルにより、プラズマガスにエネルギが供給される。電磁誘導により生じる電界のエネルギは、ガス粒子をイオン化させ、バイアスされた基板の電荷と反対の極性の実効電荷を有する粒子を含むプラズマ又はプラズマ雲を形成する。プラズマ内のイオン化された粒子は、基板表面に引き寄せられ、基板表面に衝突し、基板から材料の粒子を叩き出し、又はエッチングする。スパッタ蒸着においては、処理チャンバ内に、通常基板に対向して、バイアスされたターゲット材料が配設される。プラズマ粒子は、ターゲットに衝突し、ターゲット材料の粒子を叩きだし、叩き出された粒子は基板表面に蒸着して材料の層を形成する。プラズマ処理に伴って望ましくない汚染粒子が発生する。このような粒子は、プラズマの化学的性質、プラズマ又は処理チャンバ内のアーク放電及び／又は処理チャンバ内面の蒸着物の堆積及び剥離等を原因として発生する。さらに、汚染因子となる粒子は、プラズマエッチングやプラズマスパッタ蒸着処理によっても発生する。汚染因子となる粒子は、通常、処理中に発生されたプラズマ内を浮遊する。しかしながら、プラズマへのエネルギの供給を停止し、これによりプラズマが消滅すると、汚染因子となる粒子は解放され、一部の粒子が基板の表面に付着し、これにより基板が不可逆的に汚染される。粒子による汚染は、超大規模集積回路（ＶＬＳＩ）素子のプラズマ処理において歩留りの限界の主な要因の１つとなっている。米国特許番号ＵＳ−Ａ−５，３３２，４４１号は、基板に継続的に負のＤＣバイアス電位を印加し、プラズマが消滅しても基板にＤＣバイアスを印加し続けることにより負に帯電した汚染因子が基板に引き寄せられないようにするプラズマ処理技術を開示している。ヨーロッパ公開特許出願番号ＥＰ−Ａ−０，４２５，４１９は、プラズマ処理技術において、例えばプラズマパルスや機械的な攪拌等の、粒子の汚染を軽減する様々な方法を開示している。本発明は、ＶＬＳＩ素子のプラズマエッチングやプラズマスパッタ蒸着等のプラズマ処理における生産性の向上を目的とする。具体的には、本発明はプラズマ処理において、粒子による汚染の軽減を目的とする。さらに、本発明はプラズマが消滅して解放された汚染因子となる粒子が基板表面に付着することを防止することを目的とする。発明の開示本発明に係るプラズマ処理システムは、従来のプラズマシステムが抱える問題点に注目し、消滅したプラズマから解放された汚染因子となる粒子が基板表面に付着することを防いでＶＬＳＩの歩留りを向上させる。この目的を達成するため、本発明に係るプラズマ処理システムは、処理空間を内部に有する処理チャンバを備える。処理チャンバは、プラズマガスを導入する導入口と、プラズマガスにエネルギを供給して処理空間にプラズマを生成する誘導コイル等の適切な電気素子を備える。チャンバ内には、電極であるベースが配設されて処理される基板を支持している。本発明の一実施の形態において、ベース電極は、ＲＦ電極を供給するＲＦ電源に接続され、プラズマ処理中に基板にバイアスを印加する。本発明の変形例では、電極は処理の間基板を接地するために接地電位に接続されている。ＤＣバイアス電源は、基板にＤＣバイアスを印加するベース電極に接続されてＤＣ電力を選択的に供給する。ＤＣバイアス制御回路は、ＤＣバイアス電源に接続され、基板表面に汚染因子となる粒子が付着しないように、基板に選択的にバイアスを印加するような制成される汚染因子となる粒子は、通常負に帯電している。したがって、負のＤＣバイアス電位を印加された基板２０は、それらの粒子を反発させる。一方、粒子が正に帯電しているときは、ベース基板を支持するベース電極２４を本発明の原理に従ってＤＣバイアス電源３０の正極端子３６に接続し、正に帯電した汚染因子となる粒子を基板２０から反発させるようにすればよい。図２は、プラズマ電力の供給が停止されると整流スイッチ３４が短時間閉じられ、基板２０にＤＣバイアスが短時間印加されることを示している。なお、整流スイッチ３４をプラズマ電力の供給を停止する前に閉じるようにしてもよく、プラズマ電力の供給を停止した暫く後に閉じるようにしてもよい。基板２０へのＤＣバイアスの印加は、ＤＣバイアスが処理に悪影響を及ぼすことなく、且つプラズマの消滅により基板に付着する可能性のある粒子を反発するのに間に合う限り、プラズマ電力の供給の停止から前後しても良い。汚染因子となる粒子に対する十分な反発力を生じさせるには、例えばＤＣ電流を最大１０ｍＡとし、５０乃至１０００Ｖの範囲内で電圧を印加すればよい。これによりベース電極２４と基板２０にプラズマ処理終了後の数秒間のみ負のバイアス電位が印加されるようにする。図２の線５０に示すように、ＤＣバイアス制御回路４０は短時間整流スイッチ３４を閉じてＤＣバイアスをオンにした後、再び整流スイッチ３４を開いてＤＣバイアスをオフにしてＤＣバイアス電源３０と基板２０の接続を断つ。ＤＣバイアスは、プラズマガス供給源２３とプラズマ電源２５をそれぞれ示すタイミング線４２、４２の変化点４３、４５（図２）に示すように、次の処理工程が開始されるまでの数秒間供給される。したがって、プラズマ処理工程終了後のＤＣバイアスは、プラズマ処理チャンバ１２の基板処理能力全体に対しては影響を及ぼさない。それに加えて、基板２０と汚染因子となる粒子とを反発させることにより、処理チャンバ１２の歩留りは向上する。図３に示す本発明の変形例においては、ベース電極２４は、ＲＦ電源４６からバイアスが印加されておらず、また電気的にフローティングしておらず、代わりにＤＣバイアス制御回路４０に接続された整流スイッチ５４を介して正極となる接地電位５２に接続されている。処理の間、処理空間１８内にプラズマが発生され、整流スイッチ５４は、ＤＣバイアス制御回路４０により閉じられてベース電極２４を接地する。同時に、整流スイッチ３４が開かれ、ベース電極２４とＤＣバイアス電源３０との接続を切断する。プラズマの発生及びプラズマ処理が終了すると、プラズマは消滅し、ＤＣバイアス制御回路４０は、整流スイッチ３４を閉じてベース電極２４にバイアスを印加し、整流スイッチ５４を開いてベース電極２４と接地電位５２との接続を切断する。上述したように、ＤＣバイアスは、ベース電極２４及び基板２０に短時間印加され、負に帯電した汚染因子となる粒子を基板２０の表面２１から反発させる。本発明は、例えばニューヨーク州オレンジバーグのマテリアルズリサーチコーポレーション（Materials Reserch Corp．：ＭＲＣ）から入手可能なエクリプスマークII集積ＶＬＳＩエッチング・スパッタリングシステム（Eclipse-MarkII i ntegrated VLSI etching sputtering system）等に用いて好適である。本発明には、適切な如何なる整流スイッチを用いてもよい。図１乃至図３に示す実施の形態は、基板２０を支持するベース電極２４にＤＣバイアスを印加するものである。しかしながら、ある種の基板は壊れやすい構造又は素子を備えており、ＤＣバイアスによってそれらが破損する畏れがある。図４に示す本発明の変形例では、電極６０を基板に近接して配設し、整流スイッチ３４を介して適切なＤＣバイアス電源３０及びＤＣバイアス制御回路４０に接続して基板近辺に電界を誘起するようにしている。図４は、基板２０を取り囲む電極６０を示している。電極６０によって基板２０周囲に発生した電界は、消滅したプラズマから生じる負に帯電した汚染因子となるあらゆる粒子を電気的に反発させる。すなわち、電極６０は、上述したベース電極２４と同様に制御される。本発明の原理に従って、汚染因子となる粒子を反発させるために、他の形状の電極を用いてもよい。本発明を様々な実施の形態を用いて詳細に説明してきたが、添付の特許請求の範囲をそれらの詳細事項によって制限し若しくは何らかの限定を加えることは、出願人の意図するところではない。当業者にとって更なる効用及び変形の想到は容易である。したがって、本発明は広く解釈されるべきであり、特定の詳細、例示された装置及び方法及び図示し、説明した実施例によって限定されるものではない。請求の範囲１．プラズマにより処理される基板（２０）を配設する処理空間（１８）を有する処理チャンバ（１２）と、上記処理空間の少なくとも一部に電気的エネルギを供給して上記基板を処理するためにプラズマを発生させ、上記処理空間への電気的エネルギの供給を停止してプラズマを消滅させる電気素子（２２）と、上記電気素子にエネルギを供給してプラズマを発生させ、上記電気素子へのエネルギの供給を停止してプラズマを消滅させるプラズマエネルギ源（２５）と、上記処理チャンバ内に配設され、上記基板に電気的に接続する電極（２４）と、上記電極に接続されたＤＣ電源（３０）とを備え、上記ＤＣ電源は、上記電極に選択的にＤＣ電力を供給して上記基板にバイアスを印加し、ＤＣバイアス制御回路（４０）が上記ＤＣ電源に接続され、一連のプラズマ処理の間に上記基板へのバイアスの印加を選択的に制御し、上記電気素子によってエネルギの供給が停止される時と略同時に上記電極及び上記基板にＤＣ電力を短時間供給して基板に短時間バイアスを印加し、プラズマが消滅してプラズマ内に浮遊する汚染因子となる帯電した粒子をバイアスが印加された基板から反発させて基板の汚染を軽減することを特徴とするプラズマ処理装置。２．上記ＤＣバイアス制御回路は、さらにプラズマが発生しているときは上記電極及び上記基板に供給されるＤＣ電力の供給を停止することを特徴とする請求の範囲第１項記載のプラズマ処理装置。３．上記電極に接続され、プラズマが発生しているときは、上記基板にＲＦ電力を供給し、プラズマが消滅しているときは、上記ＲＦ電力の供給を停止するＲＦ電源（４６）を備えることを特徴とする請求の範囲第１項記載のプラズマ処理装置。４．上記電極と接地電位との間に接続され、プラズマが発生している間上記電極を接地するスイッチ（５４）を備え、上記ＤＣバイアス制御回路は、上記電極が上記ＤＣ電源から短時間バイアスを印加されているときは、上記スイッチを開いて上記電極と接地電位間の接続を切断することを特徴とする請求の範囲第１項記載のプラズマ処理装置。５．上記電極と上記ＤＣバイアス電源との間に接続されたスイッチ（３４）を備え、上記ＤＣバイアス制御回路は、プラズマが消滅しているときは、上記スイッチを閉じて上記基板に短時間バイアスを印加することを特徴とする請求の範囲第１項記載のプラズマ処理装置。６．上記ＤＣバイアス制御回路は、プラズマが発生しているときは、上記スイッチを開いて上記基板へのＤＣ電力の供給を停止することを特徴とする請求の範囲第５項記載のプラズマ処理装置。７．上記電極は、上記ＤＣバイアス電源の負極端子に接続され、上記基板に負のバイアス電位を印加して汚染因子となる負に帯電した粒子を反発させることを特徴とする請求の範囲第１項記載のプラズマ処理装置。８．上記ＤＣバイアス供給源は上記基板にＤＣ略５０乃至１０００ボルトのバイアスを印加する請求の範囲第１項記載のプラズマ処理装置。９．プラズマにより処理される基板（２０）を配設する処理空間（１８）を有する処理チャンバ（１２）と、上記処理空間の少なくとも一部に電気的エネルギを供給して上記基板を処理するためにプラズマを発生させ、上記処理空間への電気的エネルギの供給を停止してプラズマを消滅させる電気素子（２２）と、上記電気素子にエネルギを供給してプラズマを発生させ、上記電気素子へのエネルギの供給を停止してプラズマを消滅させるプラズマエネルギ源（２５）と、上記処理チャンバ内に配設された電極（６０）と、上記電極に接続されたＤＣ電源（３０）とを備え、上記電極は上記基板に近接して、物理的に接触しないように配設され、上記ＤＣ電源は、上記電極に選択的にＤＣ電力を供給して上記基板近傍に電界を形成し、ＤＣ電力制御回路（４０）が上記ＤＣ電源に接続されて、一連のプラズマ処理の間に上記電極へのバイアスの印加を選択的に制御し、上記電気素子によってエネルギの供給が停止される時と略同時に上記電極及び上記基板にＤＣ電力を短時間供給し、上記基板近傍に上記電界を形成し、プラズマが消滅してプラズマ内に浮遊する汚染因子となる帯電した粒子を基板から反発させて基板の汚染を防止することを特徴とするプラズマ処理装置。１０．上記ＤＣバイアス制御回路は、さらにプラズマが発生しているときは上記電極に供給されるＤＣ電力の供給を停止して上記電界を消滅させることを特徴とする請求の範囲第９項記載のプラズマ処理装置。１１．上記電極と上記ＤＣバイアス電源との間に接続されるスイッチ（３４）を備え、上記バイアス制御回路は、プラズマが消滅しているときは、上記スイッチを閉じて上記電極に短時間バイアスを印加することを特徴とする請求の範囲第９項記載のプラズマ処理装置。１２．上記ＤＣバイアス制御回路は、プラズマが発生しているときは、上記スイッチを開いて上電極板に供給されるＤＣ電力の供給を停止することを特徴とする請求の範囲第１１項記載のプラズマ処理装置。１３．上記電極は、上記ＤＣバイアス電源の負極端子に接続され、上記基板に負のバイアス電位を印加して汚染因子となる負に帯電した粒子を反発させることを特徴とする請求の範囲第９項記載のプラズマ処理装置。１４．上記基板（２０）をプラズマにより処理する基板処理方法であって、基板を処理チャンバ（１２）内の処理空間（１８）に、上記チャンバ内に配設された電極（２４）に電気的に接続するように装着する工程と、上記処理空間にプラズマガスを導入する工程と、上記処理空間の一部及びプラズマガスにエネルギを供給し、プラズマを発生して上記基板を処理し、プラズマ処理が終了すると続いてエネルギの供給を停止してプラズマを消滅させる工程と、上記電極をＤＣ電源に接続する工程とを有し、ＤＣ電力により上記基板にＤＣバイアスを選択的に印加し、上記発生されたプラズマへのエネルギの供給の停止と略同時に短時間ＤＣ電力を上記電極及び上記基板に供給し、プラズマが消滅してプラズマ内に浮遊する汚染因子となる帯電した粒子をバイアスした基板から反発させることを特徴とする基板処理方法。１５．プラズマが発生され上記基板が処理されているときは上記電極及び基板へのＤＣ電力の供給を停止することを特徴とする請求の範囲第１４項記載の基板処理法方。１６．プラズマを発生させて上記基板を処理するときは、基板にＲＦ電力を供給し、プラズマが消滅したときは上記ＲＦ電力の供給を停止し、ＲＦ電力の供給を停止している間、上記基板に短時間バイアスを印加することを特徴とする請求の範囲第１４項記載の基板処理方法。１７．プラズマを発生させて上記基板を処理するときは、上記電極を接地し、上記基板が上記ＤＣバイアス電源によってバイアスされているときは、上記電極を接地電位から切り離すことを特徴とする請求の範囲第１４項記載の基板処理方法。１８．上記ＤＣバイアス電源は、上記電極にスイッチ（３４）を介して接続され、プラズマが消滅したときは上記スイッチを閉じて上記基板にバイアスを印加することを特徴とする請求の範囲第１４項記載の基板処理方法。１９．プラズマが発生されて上記基板が処理されているときは、上記スイッチを開いて上記基板へのＤＣ電力の供給を停止することを特徴とする請求の範囲第１８項記載の基板処理方法。２０．上記ＤＣバイアス電源の負極端子を上記電極に接続し、上記基板に負のバイアス電位を印加し、負に帯電した汚染因子となる粒子を反発することを特徴とする請求の範囲第１４項記載の基板処理方法。２１．上記基板に印加されるバイアス電圧はＤＣ略５０乃至１０００Ｖの範囲内であることを特徴とする請求の範囲第１４項記載の基板処理方法。２２．基板（２０）をプラズマにより処理する基板処理方法であって、基板を処理チャンバ（１２）内の処理空間（１８）に配設する工程と、上記処理空間にプラズマガスを導入する工程と、上記処理空間の一部及びプラズマガスにエネルギを供給し、プラズマを発生させて上記基板を処理し、プラズマ処理が終了すると続いてエネルギの供給を停止してプラズマを消滅させる工程と、上記電極をＤＣ電源に接続する工程とを有し、上記基板は、上記電極の近傍に該電極に接触しないよう配設され、上記電極にＤＣ電力を選択的に供給して上記基板近傍に電界を形成し、上記発生されたプラズマへのエネルギの供給の停止と略同時にＤＣ電力を上記電極に短時間供給し、プラズマが消滅してプラズマ内に浮遊する汚染因子となる帯電した粒子をバイアスした基板から反発させ、基板に直接ＤＣバイアスを印加することによる有害な影響から基板を保護することを特徴とする基板処理方法。２３．プラズマが発生され上記基板が処理されているときは上記電極へのＤＣ電力の供給を停止し、上記電界を消滅させることを特徴とする請求の範囲第２２項記載の基板処理方法。２４．上記ＤＣバイアス電源の出力端子にスイッチ（３４）を接続し、プラズマが消滅したときは上記スイッチを閉じて上記電極に短時間バイアスを印加することを特徴とする請求の範囲第２２項記載の基板処理方法。２５．プラズマを発生するときは上記スイッチを開いて上記電極へのＤＣ電力の供給を停止することを特徴とすることを特徴とする請求の範囲第２４項記載の基板処理方法。２６．上記ＤＣバイアス電源の負極端子を上記電極に接続し、上記電極に負のバイアス電位を印加し、負に帯電した汚染因子となる粒子を反発させることを特徴とする請求の範囲第２２項記載の基板処理方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０５Ｈ 1/46 Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｌ // Ｃ２３Ｃ 14/54 Ｃ２３Ｃ 14/54 (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．プラズマにより処理される基板を配設する処理空間を有する処理チャンバと、上記処理空間の少なくとも一部に電気的エネルギを供給して上記基板を処理するためにプラズマを発生させ、上記処理空間への電気的エネルギの供給を停止してプラズマを消滅させる電気素子と、上記電気素子にエネルギを供給してプラズマを発生させ、上記電気素子へのエネルギの供給を停止してプラズマを消滅させるプラズマエネルギ源と、上記処理チャンバ内に配設され、上記基板に電気的に接続する電極と、上記電極に接続され上記電極に選択的にＤＣ電力を供給し、上記基板にバイアスを印加するＤＣ電源（３０）と、上記ＤＣ電源に接続され、一連のプラズマ処理の間に上記基板へのバイアスの印加を選択的に制御し、上記電気素子によってエネルギの供給が停止される時と略同時に上記電極及び上記基板にＤＣ電力を短時間供給して基板に短時間バイアスを印加し、プラズマが消滅してプラズマ内に浮遊する汚染因子となる帯電した粒子をバイアスが印加された基板から反発させて基板の汚染を軽減するＤＣバイアス制御回路（４０）とを備えるプラズマ処理システム。２．上記ＤＣバイアス制御回路は、さらにプラズマが発生しているときは上記電極及び上記基板に供給されるＤＣ電力の供給を停止することを特徴とする請求の範囲第１項記載のプラズマ処理システム。３．上記電極に接続され、プラズマが発生しているときは、上記基板にＲＦ電力を供給し、プラズマが消滅しているときは、上記ＲＦ電力の供給を停止するＲＦ電源を備えることを特徴とする請求の範囲第１項記載のプラズマ処理システム。４．上記電極と接地電位との間に接続され、プラズマが発生している間上記電極を接地するスイッチを備え、上記ＤＣバイアス制御回路は、上記電極が上記ＤＣ電源から短時間バイアスを印加されているときは、上記スイッチを開いて上記電極と接地電位間の接続を切断することを特徴とする請求の範囲第１項記載のプラズマ処理システム。５．上記電極と上記ＤＣバイアス電源との間に接続されたスイッチを備え、上記ＤＣバイアス制御回路は、プラズマが消滅しているときは、上記スイッチを閉じて上記基板に短時間バイアスを印加することを特徴とする請求の範囲第１項記載のプラズマ処理システム。６．上記ＤＣバイアス制御回路は、プラズマが発生しているときは、上記スイッチを開いて上記基板へのＤＣ電力の供給を停止することを特徴とする請求の範囲第５項記載のプラズマ処理システム。７．上記電極は、上記ＤＣバイアス電源の負極端子に接続され、上記基板に負のバイアス電位を印加して汚染因子となる負に帯電した粒子を反発させることを特徴とする請求の範囲第１項記載のプラズマ処理システム。８．上記ＤＣバイアス供給源は上記基板にＤＣ略５０乃至１０００ボルトのバイアスを印加する請求の範囲第１項記載のプラズマ処理システム。９．プラズマにより処理される基板を配設する処理空間を有する処理チャンバと、上記処理空間の少なくとも一部に電気的エネルギを供給して上記基板を処理するためにプラズマを発生させ、上記処理空間への電気的エネルギの供給を停止してプラズマを消滅させる電気素子と、上記電気素子にエネルギを供給してプラズマを発生させ、上記電気素子へのエネルギの供給を停止してプラズマを消滅させるプラズマエネルギ源と、上記処理チャンバ内に、上記基板に近接するとともに物理的に接触しないように配設された電極と、上記電極に接続され、上記電極に選択的にＤＣ電力を供給して上記基板近傍に電界を形成するＤＣ電源とＤＣ電力制御回路が上記ＤＣ電源に接続されて、一連のプラズマ処理の間に上記電極へのバイアスの印加を選択的に制御し、上記電気素子によってエネルギの供給が停止される時と略同時に上記電極及び上記基板にＤＣ電力を短時間供給し、上記基板近傍に上記電界を形成し、プラズマが消滅してプラズマ内に浮遊する汚染因子となる帯電した粒子を基板から反発させて基板の汚染を防止するＤＣ電力制御回路と、を備えるプラズマ処理システム。１０．上記ＤＣバイアス制御回路は、さらにプラズマが発生しているときは上記電極に供給されるＤＣ電力の供給を停止して上記電界を消滅させることを特徴とする請求の範囲第９項記載のプラズマ処理システム。１１．上記電極と上記ＤＣバイアス電源との間に接続されるスイッチを備え、上記バイアス制御回路は、プラズマが消滅しているときは、上記スイッチを閉じて上記電極に短時間バイアスを印加することを特徴とする請求の範囲第９項記載のプラズマ処理システム。１２．上記ＤＣバイアス制御回路は、プラズマが発生しているときは、上記スイッチを開いて上電極板に供給されるＤＣ電力の供給を停止することを特徴とする請求の範囲第１１項記載のプラズマ処理システム。１３．上記電極は、上記ＤＣバイアス電源の負極端子に接続され、上記基板に負のバイアス電位を印加して汚染因子となる負に帯電した粒子を反発させることを特徴とする請求の範囲第９項記載のプラズマ処理システム。１４．上記基板をプラズマにより処理する基板処理方法であって、基板を処理チャンバ内の処理空間に、上記チャンバ内に配設された電極に電気的に接続するように装着する工程と、上記処理空間にプラズマガスを導入する工程と、上記処理空間の一部及びプラズマガスにエネルギを供給し、プラズマを発生して上記基板を処理し、プラズマ処理が終了すると続いてエネルギの供給を停止してプラズマを消滅させる工程と、上記電極をＤＣ電源に接続するしてＤＣ電力を上記基板に選択的に印加する工程と、上記発生されたプラズマへのエネルギの供給の停止と略同時に短時間ＤＣ電力を上記電極及び上記基板に供給し、プラズマが消滅してプラズマ内に浮遊する汚染因子となる帯電した粒子をバイアスした基板から反発させる工程と、を有する基板処理方法。１５．プラズマが発生され上記基板が処理されているときは上記電極及び基板へのＤＣ電力の供給を停止することを特徴とする請求の範囲第１４項記載の基板処理法方。１６．プラズマを発生させて上記基板を処理するときは、基板にＲＦ電力を供給し、プラズマが消滅したときは上記ＲＦ電力の供給を停止し、ＲＦ電力の供給を停止している間、上記基板に短時間バイアスを印加することを特徴とする請求の範囲第１４項記載の基板処理方法。１７．プラズマを発生させて上記基板を処理するときは、上記電極を接地し、上記基板が上記ＤＣバイアス電源によってバイアスされているときは、上記電極を接地電位から切り離すことを特徴とする請求の範囲第１４項記載の基板処理方法。１８．上記ＤＣバイアス電源は、上記電極にスイッチを介して接続され、プラズマが消滅したときは上記スイッチを閉じて上記基板にバイアスを印加することを特徴とする請求の範囲第１４項記載の基板処理方法。１９．プラズマが発生されて上記基板が処理されているときは、上記スイッチを開いて上記基板へのＤＣ電力の供給を停止することを特徴とする請求の範囲第１８項記載の基板処理方法。２０．上記ＤＣバイアス電源の負極端子を上記電極に接続し、上記基板に負のバイアス電位を印加し、負に帯電した汚染因子となる粒子を反発することを特徴とする請求の範囲第１４項記載の基板処理方法。２１．上記基板に印加されるバイアス電圧はＤＣ略５０乃至１０００Ｖの範囲内であることを特徴とする請求の範囲第１４項記載の基板処理方法。２２．基板（２０）をプラズマにより処理する基板処理方法であって、基板を処理チャンバ（１２）内の処理空間（１８）に、電極に接触させずに電極の近傍に配設する工程と、上記処理空間にプラズマガスを導入する工程と、上記処理空間の一部及びプラズマガスにエネルギを供給し、プラズマを発生させて上記基板を処理し、プラズマ処理が終了すると続いてエネルギの供給を停止してプラズマを消滅させる工程と、上記電極にＤＣ電力を選択的に供給して上記基板近傍に電界を形成する工程と、上記発生されたプラズマへのエネルギの供給の停止と略同時にＤＣ電力を上記電極に短時間供給し、プラズマが消滅してプラズマ内に浮遊する汚染因子となる帯電した粒子をバイアスした基板から反発させ、基板に直接ＤＣバイアスを印加することによる有害な影響から基板を保護する工程と、を有する基板処理方法。２３．プラズマが発生され上記基板が処理されているときは上記電極へのＤＣ電力の供給を停止し、上記電界を消滅させることを特徴とする請求の範囲第２２項記載の基板処理方法。２４．上記ＤＣバイアス電源の出力端子にスイッチを接続し、プラズマが消滅したときは上記スイッチを閉じて上記電極に短時間バイアスを印加することを特徴とする請求の範囲第２２項記載の基板処理方法。２５．プラズマを発生するときは上記スイッチを開いて上記電極へのＤＣ電力の供給を停止することを特徴とすることを特徴とする請求の範囲第２４項記載の基板処理方法。２６．上記ＤＣバイアス電源の負極端子を上記電極に接続し、上記電極に負のバイアス電位を印加し、負に帯電した汚染因子となる粒子を反発させることを特徴とする請求の範囲第２２項記載の基板処理方法。