JPH08213362A - プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 - Google Patents
プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法Info
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- JPH08213362A JPH08213362A JP7015731A JP1573195A JPH08213362A JP H08213362 A JPH08213362 A JP H08213362A JP 7015731 A JP7015731 A JP 7015731A JP 1573195 A JP1573195 A JP 1573195A JP H08213362 A JPH08213362 A JP H08213362A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 静電チャックを用いる方式のプラズマ処理に
おいて、プラズマ放電の起動を容易にし、被処理基板に
ダメージや汚染を与えることのないプラズマ処理装置お
よびプラズマ処理方法を提供する。 【構成】 プラズマ放電開始時に、静電チャック電極３
に高圧パルスを印加することにより、チャンバ６壁との
間に生成する薄いグロー放電をプラズマ放電起動のトリ
ガに利用する。 【効果】 高真空下でのプラズマ放電も、確実に起動す
ることが可能となる。プラズマ放電開始後は、通常の静
電チャック電極として使用すればよい。
おいて、プラズマ放電の起動を容易にし、被処理基板に
ダメージや汚染を与えることのないプラズマ処理装置お
よびプラズマ処理方法を提供する。 【構成】 プラズマ放電開始時に、静電チャック電極３
に高圧パルスを印加することにより、チャンバ６壁との
間に生成する薄いグロー放電をプラズマ放電起動のトリ
ガに利用する。 【効果】 高真空下でのプラズマ放電も、確実に起動す
ることが可能となる。プラズマ放電開始後は、通常の静
電チャック電極として使用すればよい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造工程等
に用いられるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
に関し、更に詳しくは、高真空下でのプラズマ処理に適
用して好適なプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
に関する。
に用いられるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
に関し、更に詳しくは、高真空下でのプラズマ処理に適
用して好適なプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩ等の半導体装置のデザインルール
がハーフミクロンからサブクォータミクロンのレベルへ
と微細化されるに伴い、プラズマエッチング等の微細加
工に対しては、高選択比、高異方性、低コンタミネーシ
ョン等の諸特性を同時に達成しうる高度の技術が要求さ
れている。殊に近年では、シリコン等の半導体基板は８
インチ以上の大口径基板を枚葉処理する方向にあり、か
かる大口径の被処理基板に対し均一でスループットの高
いプラズマ処理を施す要請が高まっている。
がハーフミクロンからサブクォータミクロンのレベルへ
と微細化されるに伴い、プラズマエッチング等の微細加
工に対しては、高選択比、高異方性、低コンタミネーシ
ョン等の諸特性を同時に達成しうる高度の技術が要求さ
れている。殊に近年では、シリコン等の半導体基板は８
インチ以上の大口径基板を枚葉処理する方向にあり、か
かる大口径の被処理基板に対し均一でスループットの高
いプラズマ処理を施す要請が高まっている。
【０００３】これらの要請に応える一手段として、被処
理基板を正確に保持し、かつその温度を厳密に制御する
ための静電チャックと熱伝導ガスの使用は一般化されつ
つある。プラズマ発生手段としても、従来の平行平板型
プラズマ処理装置に替わり、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）プラズマ
処理装置や、さらに近年ではＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖ
ｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）装置やヘリコ
ン波プラズマ処理装置等の高密度プラズマ処理装置の開
発が進められつつある。これらのプラズマ処理装置の説
明は、個々の技術報告等に詳述されているので省略する
が、総説としては月刊セミコンダクター・ワールド誌
（プレスジャーナル社刊）１９９３年１０月号５９ペー
ジに掲載されている。
理基板を正確に保持し、かつその温度を厳密に制御する
ための静電チャックと熱伝導ガスの使用は一般化されつ
つある。プラズマ発生手段としても、従来の平行平板型
プラズマ処理装置に替わり、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）プラズマ
処理装置や、さらに近年ではＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖ
ｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）装置やヘリコ
ン波プラズマ処理装置等の高密度プラズマ処理装置の開
発が進められつつある。これらのプラズマ処理装置の説
明は、個々の技術報告等に詳述されているので省略する
が、総説としては月刊セミコンダクター・ワールド誌
（プレスジャーナル社刊）１９９３年１０月号５９ペー
ジに掲載されている。
【０００４】これらの装置のうち、ＩＣＰ装置は、コイ
ル状のＲＦアンテナにＲＦ電力を印加するだけの極めて
シンプルな構成を有し、１０-1Ｐａ台の高真空度下で１
０11〜１０13／ｃｍ3 の高密度プラズマを生成できるプ
ラズマソースである。加えて、ＩＣＰ装置は原理的に磁
場の印加を必要としないことから、プラズマ生成領域の
大面積化に有利であり、また被処理基板に与えるダメー
ジの低減にも寄与する。
ル状のＲＦアンテナにＲＦ電力を印加するだけの極めて
シンプルな構成を有し、１０-1Ｐａ台の高真空度下で１
０11〜１０13／ｃｍ3 の高密度プラズマを生成できるプ
ラズマソースである。加えて、ＩＣＰ装置は原理的に磁
場の印加を必要としないことから、プラズマ生成領域の
大面積化に有利であり、また被処理基板に与えるダメー
ジの低減にも寄与する。
【０００５】ＩＣＰ方式のプラズマ発生源においては、
高真空雰囲気下で放電を開始するために、放電開始の処
置として従来次の２つの方法が主に採用されていた。そ
の１つは、ＲＦアンテナに一時的に大電力を印加して放
電を開始し、この後印加電力を定常値まで下げるもので
ある。２番目の方法は、ＲＦアンテナに定常値の電力を
予め印加しておき、別体に設けたトリガ発生回路とトリ
ガ電極によるアーク放電により、チャンバ内にプラズマ
を発生するものである。
高真空雰囲気下で放電を開始するために、放電開始の処
置として従来次の２つの方法が主に採用されていた。そ
の１つは、ＲＦアンテナに一時的に大電力を印加して放
電を開始し、この後印加電力を定常値まで下げるもので
ある。２番目の方法は、ＲＦアンテナに定常値の電力を
予め印加しておき、別体に設けたトリガ発生回路とトリ
ガ電極によるアーク放電により、チャンバ内にプラズマ
を発生するものである。
【０００６】しかしながら、最初の方法によると短時間
とは言え定常値よりさらに高密度のプラズマが発生する
ため、被処理基板に与えるダメージや、被処理基板上の
パターン形状やレジストマスク形状の悪化の懸念があ
る。また２番目の方法はトリガ発生回路とトリガ電極を
設ける必要があり、またトリガ電極でのアーク放電によ
るパーティクル汚染の問題がある。
とは言え定常値よりさらに高密度のプラズマが発生する
ため、被処理基板に与えるダメージや、被処理基板上の
パターン形状やレジストマスク形状の悪化の懸念があ
る。また２番目の方法はトリガ発生回路とトリガ電極を
設ける必要があり、またトリガ電極でのアーク放電によ
るパーティクル汚染の問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上述
した従来技術の問題点を解決することをその目的とし、
被処理基板にダメージやパーティクル汚染を与えること
なく、またレジストマスクの変形によるパターン変換差
をもたらすことなく、放電を開始することが可能なプラ
ズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供することで
ある。
した従来技術の問題点を解決することをその目的とし、
被処理基板にダメージやパーティクル汚染を与えること
なく、またレジストマスクの変形によるパターン変換差
をもたらすことなく、放電を開始することが可能なプラ
ズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供することで
ある。
【０００８】本発明の別の課題は、プラズマ処理装置に
新たな付帯機構を設けることなく、放電を開始すること
が可能なプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提
供することである。本発明は殊に高真空度下でのプラズ
マ処理において放電を容易に開始しうるとともに、上述
した課題を達成することを目的とする。
新たな付帯機構を設けることなく、放電を開始すること
が可能なプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提
供することである。本発明は殊に高真空度下でのプラズ
マ処理において放電を容易に開始しうるとともに、上述
した課題を達成することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のプラズマ処理装
置は、上述の課題を解決するために提案するものであ
る。すなわち、静電チャック電源に接続された静電チャ
ック電極を内蔵した基板ステージ上に被処理基板を静電
吸着保持し、この被処理基板に対してプラズマ処理を施
すプラズマ処理装置であって、この静電チャック電源
は、この被処理基板を静電吸着保持するための第１の電
圧と、この第１の電圧より高電圧の第２のパルス状電圧
を選択的に発生するものであることを特徴とするプラズ
マ処理装置である。実際には基板ステージに被処理基板
を載置した後、高電圧の第２のパルス状電圧を印加し、
この後被処理基板を静電吸着保持するための第１の電圧
に落としてプラズマ処理を施す。かかる静電チャック電
源の印加シーケンスはマニュアル操作によっても可能で
あるが、予め印加プログラムを入力した制御手段を静電
チャック電源に組み入れておけばよい。
置は、上述の課題を解決するために提案するものであ
る。すなわち、静電チャック電源に接続された静電チャ
ック電極を内蔵した基板ステージ上に被処理基板を静電
吸着保持し、この被処理基板に対してプラズマ処理を施
すプラズマ処理装置であって、この静電チャック電源
は、この被処理基板を静電吸着保持するための第１の電
圧と、この第１の電圧より高電圧の第２のパルス状電圧
を選択的に発生するものであることを特徴とするプラズ
マ処理装置である。実際には基板ステージに被処理基板
を載置した後、高電圧の第２のパルス状電圧を印加し、
この後被処理基板を静電吸着保持するための第１の電圧
に落としてプラズマ処理を施す。かかる静電チャック電
源の印加シーケンスはマニュアル操作によっても可能で
あるが、予め印加プログラムを入力した制御手段を静電
チャック電源に組み入れておけばよい。
【００１０】また本発明のプラズマ処理方法は、静電チ
ャック電源に接続された静電チャック電極を内蔵した基
板ステージ上に、被処理基板を静電吸着保持し、この被
処理基板に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理方法
であって、静電チャック電極にこの被処理基板を静電吸
着保持するための第１の電圧を印加する第１の工程と、
この第１の工程の前に、先の第１の電圧より高電圧の第
２のパルス状電圧を印加する第２の工程を有することを
特徴とするものである。パルスの印加時間は、プラズマ
が生成するために必要な最小時間を選べばよい。これは
プラズマ処理装置の装置ファクタにも依存するが、通常
０．１秒から１秒以内、通常は０．５秒程度である。
ャック電源に接続された静電チャック電極を内蔵した基
板ステージ上に、被処理基板を静電吸着保持し、この被
処理基板に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理方法
であって、静電チャック電極にこの被処理基板を静電吸
着保持するための第１の電圧を印加する第１の工程と、
この第１の工程の前に、先の第１の電圧より高電圧の第
２のパルス状電圧を印加する第２の工程を有することを
特徴とするものである。パルスの印加時間は、プラズマ
が生成するために必要な最小時間を選べばよい。これは
プラズマ処理装置の装置ファクタにも依存するが、通常
０．１秒から１秒以内、通常は０．５秒程度である。
【００１１】本発明におけるプラズマ処理は、誘導結合
ＲＦコイルにより励起される誘導結合プラズマ処理であ
る場合に好適に用いることができる。
ＲＦコイルにより励起される誘導結合プラズマ処理であ
る場合に好適に用いることができる。
【００１２】
【作用】静電チャックは、本来は被処理基板を基板ステ
ージ上に確実に保持すると同時に、温度制御された基板
ステージと被処理基板との間の熱伝導を向上することに
より、被処理基板の温度を正確に制御することをその目
的としている。すなわち、基板ステージの表面を構成す
るセラミクスやポリイミド等の誘電体材料内に円板状の
静電チャック電極を埋設し、ここに直流電圧を印加する
と、被処理基板に静電荷が誘起され、被処理基板はクー
ロン力により基板ステージに密着する。通常は基板ステ
ージと被処理基板との熱伝導効果をさらに高めるため、
基板ステージ上面から被処理基板の裏面に向けて、Ｈｅ
等の熱伝導ガスを少量流出させる。
ージ上に確実に保持すると同時に、温度制御された基板
ステージと被処理基板との間の熱伝導を向上することに
より、被処理基板の温度を正確に制御することをその目
的としている。すなわち、基板ステージの表面を構成す
るセラミクスやポリイミド等の誘電体材料内に円板状の
静電チャック電極を埋設し、ここに直流電圧を印加する
と、被処理基板に静電荷が誘起され、被処理基板はクー
ロン力により基板ステージに密着する。通常は基板ステ
ージと被処理基板との熱伝導効果をさらに高めるため、
基板ステージ上面から被処理基板の裏面に向けて、Ｈｅ
等の熱伝導ガスを少量流出させる。
【００１３】本発明の骨子は、この静電チャック電極を
上述した本来の目的の他に、放電のトリガ電極として用
いることにある。このために、本発明のプラズマ処理装
置においては、静電チャック電源は被処理基板を静電吸
着保持するための第１の電圧と、放電開始用にこれより
高電圧の第２のパルス状電圧を選択的に発生する構成と
した。
上述した本来の目的の他に、放電のトリガ電極として用
いることにある。このために、本発明のプラズマ処理装
置においては、静電チャック電源は被処理基板を静電吸
着保持するための第１の電圧と、放電開始用にこれより
高電圧の第２のパルス状電圧を選択的に発生する構成と
した。
【００１４】また本発明のプラズマ処理方法において
は、静電チャック電極にパルス状の高電圧を印加する
と、基板ステージ上の被処理基板とチャンバの内壁面と
の間に瞬間的に高電界が生じ、薄いグロー放電が発生す
る。このグロー放電を通じて被処理基板に電荷が供給さ
れ、被処理基板と静電チャック電極の間にクーロン力が
働き、静電吸着が達成される。
は、静電チャック電極にパルス状の高電圧を印加する
と、基板ステージ上の被処理基板とチャンバの内壁面と
の間に瞬間的に高電界が生じ、薄いグロー放電が発生す
る。このグロー放電を通じて被処理基板に電荷が供給さ
れ、被処理基板と静電チャック電極の間にクーロン力が
働き、静電吸着が達成される。
【００１５】同時に、この薄いグロー放電はチャンバ内
にプラズマを生成するためのトリガとなる。殊に誘導結
合ＲＦアンテナにＲＦ電力を供給した状態でグロー放電
を発生すると、このグロー放電中の電子がＲＦ電界によ
り加熱され、高密度プラズマ生成の確実なトリガとなる
のである。グロー放電自体は薄いプラズマを生成するに
すぎず、また１秒以内の短時間であるので、被処理基板
に対し何らダメージを与えることはない。
にプラズマを生成するためのトリガとなる。殊に誘導結
合ＲＦアンテナにＲＦ電力を供給した状態でグロー放電
を発生すると、このグロー放電中の電子がＲＦ電界によ
り加熱され、高密度プラズマ生成の確実なトリガとなる
のである。グロー放電自体は薄いプラズマを生成するに
すぎず、また１秒以内の短時間であるので、被処理基板
に対し何らダメージを与えることはない。
【００１６】チャンバ内に定常的なプラズマが発生した
後は、静電チャック電極への印加電圧は通常の静電吸着
に必要な電圧に下げ、プラズマ処理を継続する。
後は、静電チャック電極への印加電圧は通常の静電吸着
に必要な電圧に下げ、プラズマ処理を継続する。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例につき、添付図
面を参照しながら説明する。
面を参照しながら説明する。
【００１８】実施例１ 最初に本実施例で用いたプラズマ処理装置の概略構成例
につき、図１を参照して説明する。図１に示すプラズマ
処理装置は、円筒状チャンバの円筒壁を巻回するらせん
状のＲＦアンテナを有するＩＣＰ処理装置に本発明を適
用した例である。
につき、図１を参照して説明する。図１に示すプラズマ
処理装置は、円筒状チャンバの円筒壁を巻回するらせん
状のＲＦアンテナを有するＩＣＰ処理装置に本発明を適
用した例である。
【００１９】本プラズマ処理装置のチャンバ６は略円筒
状をなし、円筒の壁面の１部または全部を、これも略円
筒状の石英等の誘電体窓８で構成する。誘電体窓８の外
周には例えば３５０ｍｍ径の大型マルチターンのＲＦア
ンテナ９を巻回し、ＲＦ電源１０からＲＦ電力を供給す
る。ＲＦ電力はプラズマ処理を施すプラズマをチャンバ
６内に生成するためのものである。符号７はプラズマ処
理のためのプロセスガスを導入するためのガス導入孔で
ある。チャンバ６内には静電チャック電極３を有する基
板ステージ２を設置する。静電チャック電極３は例えば
Ａｌ系金属の円板であり、アルミナ等の誘電体層中に埋
設する。なお当然ながらチャンバ６は接地電位である。
同図では、マッチングネットワーク、マスフローコント
ローラ、真空排気系、ゲートバルブ等の装置細部は図示
を省略する。
状をなし、円筒の壁面の１部または全部を、これも略円
筒状の石英等の誘電体窓８で構成する。誘電体窓８の外
周には例えば３５０ｍｍ径の大型マルチターンのＲＦア
ンテナ９を巻回し、ＲＦ電源１０からＲＦ電力を供給す
る。ＲＦ電力はプラズマ処理を施すプラズマをチャンバ
６内に生成するためのものである。符号７はプラズマ処
理のためのプロセスガスを導入するためのガス導入孔で
ある。チャンバ６内には静電チャック電極３を有する基
板ステージ２を設置する。静電チャック電極３は例えば
Ａｌ系金属の円板であり、アルミナ等の誘電体層中に埋
設する。なお当然ながらチャンバ６は接地電位である。
同図では、マッチングネットワーク、マスフローコント
ローラ、真空排気系、ゲートバルブ等の装置細部は図示
を省略する。
【００２０】本プラズマ処理装置の特徴部分は、静電チ
ャック電源制御手段５と静電チャック電源４である。静
電チャック電源制御手段５は例えば予めインプットされ
たプログラムに基づき、静電チャック電源４に対して出
力電圧やそのタイミング等の指示を与えるものである。
この構成により、基板ステージ２上の被処理基板１を静
電吸着保持するための第１の電圧と、これより高電圧の
第２のパルス状電圧とを選択的に静電チャック電極３に
印加することが可能である。同図では静電チャック電源
制御手段５と静電チャック電源４は別体に設けてある
が、もちろん一体に構成してもよい。
ャック電源制御手段５と静電チャック電源４である。静
電チャック電源制御手段５は例えば予めインプットされ
たプログラムに基づき、静電チャック電源４に対して出
力電圧やそのタイミング等の指示を与えるものである。
この構成により、基板ステージ２上の被処理基板１を静
電吸着保持するための第１の電圧と、これより高電圧の
第２のパルス状電圧とを選択的に静電チャック電極３に
印加することが可能である。同図では静電チャック電源
制御手段５と静電チャック電源４は別体に設けてある
が、もちろん一体に構成してもよい。
【００２１】つぎに本実施例のプラズマ処理方法につ
き、図３（ａ）〜（ｃ）に示す各プロセスファクタの時
間的変化を示す図を参照して説明する。なお図３（ａ）
はＲＦアンテナ９に印加するＲＦ電力の時間的変化を、
図３（ｂ）は静電チャック電極３に印加する静電チャッ
ク電源電圧の時間的変化を、そして図３（ｃ）はチャン
バ６内に発生するプラズマ密度（任意値）の時間的変化
を各々示す図である。本実施例は、プラズマ処理例とし
て被処理基板上の多結晶シリコン層を、レジストマスク
をエッチングマスクとしてＣｌ2 ガスによりパターニン
グした例である。
き、図３（ａ）〜（ｃ）に示す各プロセスファクタの時
間的変化を示す図を参照して説明する。なお図３（ａ）
はＲＦアンテナ９に印加するＲＦ電力の時間的変化を、
図３（ｂ）は静電チャック電極３に印加する静電チャッ
ク電源電圧の時間的変化を、そして図３（ｃ）はチャン
バ６内に発生するプラズマ密度（任意値）の時間的変化
を各々示す図である。本実施例は、プラズマ処理例とし
て被処理基板上の多結晶シリコン層を、レジストマスク
をエッチングマスクとしてＣｌ2 ガスによりパターニン
グした例である。
【００２２】まずガス導入孔７よりエッチングガスを導
入し、所定の圧力に調整する。本プラズマ処理は誘導結
合プラズマ処理であるので、通常の平行平板型プラズマ
処理装置に比較して１〜２桁低い高真空雰囲気とする。 Ｃｌ2 ２００ ｓｃｃｍ ガス圧力 ４００ ｍＰａ
入し、所定の圧力に調整する。本プラズマ処理は誘導結
合プラズマ処理であるので、通常の平行平板型プラズマ
処理装置に比較して１〜２桁低い高真空雰囲気とする。 Ｃｌ2 ２００ ｓｃｃｍ ガス圧力 ４００ ｍＰａ
【００２３】つぎにＲＦアンテナにＲＦ電力を供給す
る。 ＲＦ電力 １ ｋＷ（１３．５６Ｍ
Ｈｚ） この段階は図３（ａ）に示されるが、同時に図３（ｃ）
に示されるようにチャンバ６内にはプラズマは未だ生成
されない。
る。 ＲＦ電力 １ ｋＷ（１３．５６Ｍ
Ｈｚ） この段階は図３（ａ）に示されるが、同時に図３（ｃ）
に示されるようにチャンバ６内にはプラズマは未だ生成
されない。
【００２４】この状態で静電チャック電極３に直流高電
圧の第２のパルス状電圧を印加する。 静電チャック電源電圧 −２ ｋＶ（第２のパルス
状電圧） パルス幅 ０．５ 秒 この段階は図３（ｂ）および図３（ｃ）に示され、第２
のパルス状電圧の印加により被処理基板１表面とチャン
バ６の接地壁との間に瞬間的に高電界が生じ、薄いグロ
ー放電が生成される。このグロー放電中の電子がＲＦア
ンテナ９による電界によって加熱され、ＲＦ放電による
高密度プラズマがチャンバ内に生成されるトリガとな
る。なおこのグロー放電を通じて被処理基板１に電荷が
供給されるので、被処理基板１は基板ステージ２に静電
吸着される。
圧の第２のパルス状電圧を印加する。 静電チャック電源電圧 −２ ｋＶ（第２のパルス
状電圧） パルス幅 ０．５ 秒 この段階は図３（ｂ）および図３（ｃ）に示され、第２
のパルス状電圧の印加により被処理基板１表面とチャン
バ６の接地壁との間に瞬間的に高電界が生じ、薄いグロ
ー放電が生成される。このグロー放電中の電子がＲＦア
ンテナ９による電界によって加熱され、ＲＦ放電による
高密度プラズマがチャンバ内に生成されるトリガとな
る。なおこのグロー放電を通じて被処理基板１に電荷が
供給されるので、被処理基板１は基板ステージ２に静電
吸着される。
【００２５】この後、静電チャック電極３には、静電吸
着を維持するために必要な第１の電圧を切り替え印加す
る。 静電チャック電源電圧 −７００ Ｖ（第１の電圧） この段階は同じく図３（ｂ）および図３（ｃ）に示さ
れ、チャンバ６内には高密度プラズマが定常的に生成維
持される。この高密度プラズマにより、被処理基板上の
多結晶シリコン層がプラズマエッチングされる。なお図
１に示す装置は基板バイアス電源は省略して図示してい
ないが、勿論基板ステージ２に基板バイアスを印加して
もよい。
着を維持するために必要な第１の電圧を切り替え印加す
る。 静電チャック電源電圧 −７００ Ｖ（第１の電圧） この段階は同じく図３（ｂ）および図３（ｃ）に示さ
れ、チャンバ６内には高密度プラズマが定常的に生成維
持される。この高密度プラズマにより、被処理基板上の
多結晶シリコン層がプラズマエッチングされる。なお図
１に示す装置は基板バイアス電源は省略して図示してい
ないが、勿論基板ステージ２に基板バイアスを印加して
もよい。
【００２６】本実施例によれば特別な起動用電極等を付
加することなく、高真空下でのプラズマの起動が極めて
容易に達成される。アーク放電を用いる従来の方法のよ
うにコンタミネーションやパーティクル汚染を生じる虞
れはない。またＲＦアンテナに定常電力以上の大電力を
印加することがないので、被処理基板のダメージやレジ
ストマスクの変形が防止できる。ＩＣＰ装置固有の特徴
である、大口径基板に対する均一な高密度プラズマ処理
の効果は従来通りである。
加することなく、高真空下でのプラズマの起動が極めて
容易に達成される。アーク放電を用いる従来の方法のよ
うにコンタミネーションやパーティクル汚染を生じる虞
れはない。またＲＦアンテナに定常電力以上の大電力を
印加することがないので、被処理基板のダメージやレジ
ストマスクの変形が防止できる。ＩＣＰ装置固有の特徴
である、大口径基板に対する均一な高密度プラズマ処理
の効果は従来通りである。
【００２７】実施例２ 本実施例で用いたプラズマ処理装置の概略構成例につ
き、図２（ａ）〜（ｂ）を参照して説明する。本プラズ
マ処理装置は、円筒状チャンバの上部に配設した略平面
うずまき状のＲＦアンテナを有するＩＣＰ処理装置に本
発明を適用した例である。
き、図２（ａ）〜（ｂ）を参照して説明する。本プラズ
マ処理装置は、円筒状チャンバの上部に配設した略平面
うずまき状のＲＦアンテナを有するＩＣＰ処理装置に本
発明を適用した例である。
【００２８】本プラズマ処理装置の基本的構成は図１に
示したプラズマ処理装置とほぼ同一であるので、相違部
分のみの説明に留める。本プラズマ処理装置のチャンバ
６は、その上部を石英等からなる円板状の誘電体窓８に
より構成し、この誘電体窓８に面して略平面うずまき状
のＲＦアンテナ９を配設する。このＲＦアンテナ９は、
図２（ｂ）に斜視図で示すように、円板状の誘電体窓８
の平面に沿って多重に巻回したコイルからなっている。
かかる形状のＲＦアンテナによっても、チャンバ内に高
密度プラズマを生成することが可能である。
示したプラズマ処理装置とほぼ同一であるので、相違部
分のみの説明に留める。本プラズマ処理装置のチャンバ
６は、その上部を石英等からなる円板状の誘電体窓８に
より構成し、この誘電体窓８に面して略平面うずまき状
のＲＦアンテナ９を配設する。このＲＦアンテナ９は、
図２（ｂ）に斜視図で示すように、円板状の誘電体窓８
の平面に沿って多重に巻回したコイルからなっている。
かかる形状のＲＦアンテナによっても、チャンバ内に高
密度プラズマを生成することが可能である。
【００２９】本プラズマ処理装置の特徴部分である静電
チャック電源制御手段５と静電チャック電源４の構成
は、実施例１と同様であるので重複する記述を省略す
る。
チャック電源制御手段５と静電チャック電源４の構成
は、実施例１と同様であるので重複する記述を省略す
る。
【００３０】つぎに本実施例のプラズマ処理方法につ
き、被処理基板上の多結晶シリコン層を、レジストマス
クをエッチングマスクとしてＨＢｒガスによりパターニ
ングした例をとりあげて説明する。
き、被処理基板上の多結晶シリコン層を、レジストマス
クをエッチングマスクとしてＨＢｒガスによりパターニ
ングした例をとりあげて説明する。
【００３１】まずガス導入孔７よりエッチングガスを導
入し、所定の圧力に調整する。本プラズマ処理も誘導結
合プラズマ処理であるので、通常の平行平板型プラズマ
処理装置に比較して１〜２桁低い高真空雰囲気とする。 ＨＢｒ ２００ ｓｃｃｍ ガス圧力 ５００ ｍＰａ
入し、所定の圧力に調整する。本プラズマ処理も誘導結
合プラズマ処理であるので、通常の平行平板型プラズマ
処理装置に比較して１〜２桁低い高真空雰囲気とする。 ＨＢｒ ２００ ｓｃｃｍ ガス圧力 ５００ ｍＰａ
【００３２】つぎにＲＦアンテナにＲＦ電力を供給す
る。 ＲＦ電力 １．５ ｋＷ（２．０ＭＨ
ｚ） この段階ではチャンバ６内にはプラズマは未だ生成され
ない。
る。 ＲＦ電力 １．５ ｋＷ（２．０ＭＨ
ｚ） この段階ではチャンバ６内にはプラズマは未だ生成され
ない。
【００３３】この状態で静電チャック電極３に直流高電
圧の第２のパルス状電圧を印加する。 静電チャック電源電圧 −２ ｋＶ（第２のパルス
状電圧） パルス幅 ０．５ 秒 この段階では第２のパルス状電圧の印加により被処理基
板１表面とチャンバ６の接地壁との間に瞬間的に高電界
が生じ、薄いグロー放電が生成される。このグロー放電
中の電子が、うずまき状のＲＦアンテナ９による電界に
よって加熱され、ＲＦ放電による高密度プラズマがチャ
ンバ内に生成されるトリガとなる。なおこのグロー放電
を通じて被処理基板１に電荷が供給されるので、被処理
基板１は基板ステージ２に静電吸着される。
圧の第２のパルス状電圧を印加する。 静電チャック電源電圧 −２ ｋＶ（第２のパルス
状電圧） パルス幅 ０．５ 秒 この段階では第２のパルス状電圧の印加により被処理基
板１表面とチャンバ６の接地壁との間に瞬間的に高電界
が生じ、薄いグロー放電が生成される。このグロー放電
中の電子が、うずまき状のＲＦアンテナ９による電界に
よって加熱され、ＲＦ放電による高密度プラズマがチャ
ンバ内に生成されるトリガとなる。なおこのグロー放電
を通じて被処理基板１に電荷が供給されるので、被処理
基板１は基板ステージ２に静電吸着される。
【００３４】この後、静電チャック電極３には、静電吸
着を維持するための第１の電圧を、切り替え印加する。 静電チャック電源電圧 −７００ Ｖ（第１の電圧） この段階ではチャンバ６内には高密度プラズマが定常的
に生成維持される。この高密度プラズマにより、被処理
基板上の多結晶シリコン層がプラズマエッチングされ
る。なお図２に示す装置も基板バイアス電源は省略して
図示していないが、勿論基板ステージ２に基板バイアス
を印加してもよい。なお上記各段階における各プロセス
ファクタの経時変化は実施例１と同様に図３（ａ）〜
（ｃ）に示される。
着を維持するための第１の電圧を、切り替え印加する。 静電チャック電源電圧 −７００ Ｖ（第１の電圧） この段階ではチャンバ６内には高密度プラズマが定常的
に生成維持される。この高密度プラズマにより、被処理
基板上の多結晶シリコン層がプラズマエッチングされ
る。なお図２に示す装置も基板バイアス電源は省略して
図示していないが、勿論基板ステージ２に基板バイアス
を印加してもよい。なお上記各段階における各プロセス
ファクタの経時変化は実施例１と同様に図３（ａ）〜
（ｃ）に示される。
【００３５】本実施例によっても特別な起動用電極等を
付加することなく、高真空下でのプラズマの起動が極め
て容易に達成される。アーク放電を用いる従来の方法の
ようにコンタミネーションやパーティクル汚染を生じる
虞れはない。またＲＦアンテナに定常電力以上の大電力
を印加することがないので、被処理基板のダメージやレ
ジストマスクの変形が防止できる。ＩＣＰ装置固有の特
徴である大口径基板に対する均一な高密度プラズマ処理
の効果は従来通りである。
付加することなく、高真空下でのプラズマの起動が極め
て容易に達成される。アーク放電を用いる従来の方法の
ようにコンタミネーションやパーティクル汚染を生じる
虞れはない。またＲＦアンテナに定常電力以上の大電力
を印加することがないので、被処理基板のダメージやレ
ジストマスクの変形が防止できる。ＩＣＰ装置固有の特
徴である大口径基板に対する均一な高密度プラズマ処理
の効果は従来通りである。
【００３６】以上、本発明を２例の実施例により説明し
たが本発明はこれら実施例になんら限定されるものでは
ない。
たが本発明はこれら実施例になんら限定されるものでは
ない。
【００３７】例えば、プラズマ処理装置としてＲＦアン
テナによる誘導結合プラズマ処理装置を例示したが、さ
らにＲＦアンテナの外側にソレノイドコイルアッセンブ
リを配設し、プラズマ中にホイッスラ波を伝播させるヘ
リコン波プラズマ処理装置に本発明を適用してもよい。
これらの装置以外にも、静電チャックを用いるプラズマ
処理装置のプラズマ起動には、原則的に適用することが
可能である。
テナによる誘導結合プラズマ処理装置を例示したが、さ
らにＲＦアンテナの外側にソレノイドコイルアッセンブ
リを配設し、プラズマ中にホイッスラ波を伝播させるヘ
リコン波プラズマ処理装置に本発明を適用してもよい。
これらの装置以外にも、静電チャックを用いるプラズマ
処理装置のプラズマ起動には、原則的に適用することが
可能である。
【００３８】高電圧の第２のパルス状電圧は０．５秒幅
で印加したが、装置ファクタやガス圧力によってプラズ
マを安定に起動させ得る最短パルス選択して印加すれば
よい。印加時間が長時間に渡ると、異常放電が起こる虞
れが考えられるので、１秒以内で選択することが望まし
い。また単一のパルス以外にも、短いパルスを複数回印
加してもよい。
で印加したが、装置ファクタやガス圧力によってプラズ
マを安定に起動させ得る最短パルス選択して印加すれば
よい。印加時間が長時間に渡ると、異常放電が起こる虞
れが考えられるので、１秒以内で選択することが望まし
い。また単一のパルス以外にも、短いパルスを複数回印
加してもよい。
【００３９】プラズマ処理方法としてプラズマエッチン
グを例示したが、プラズマＣＶＤに適用してもよい。プ
ラズマ起動が困難な高真空中でのプラズマＣＶＤは、ソ
ースガスの解離効率に優れ、不純物の取り込みの少ない
緻密な成膜が可能である。
グを例示したが、プラズマＣＶＤに適用してもよい。プ
ラズマ起動が困難な高真空中でのプラズマＣＶＤは、ソ
ースガスの解離効率に優れ、不純物の取り込みの少ない
緻密な成膜が可能である。
【００４０】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によればプラズマの起動にあたり、被処理基板にダメー
ジやパーティクル汚染を与えることなく、またレジスト
マスクの変形によるパターン変換差を発生することもな
く、スムーズな放電を開始しうるプラズマ処理装置およ
びプラズマ処理方法を提供することが可能となる。
によればプラズマの起動にあたり、被処理基板にダメー
ジやパーティクル汚染を与えることなく、またレジスト
マスクの変形によるパターン変換差を発生することもな
く、スムーズな放電を開始しうるプラズマ処理装置およ
びプラズマ処理方法を提供することが可能となる。
【００４１】上述した効果は、プラズマ処理装置に特殊
な付帯機構を追加することなく達成することができる。
本発明は特に高真空下でのプラズマ処理を施す誘導結合
方式のプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に適用
して効果が大きい。
な付帯機構を追加することなく達成することができる。
本発明は特に高真空下でのプラズマ処理を施す誘導結合
方式のプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に適用
して効果が大きい。
【図１】本発明を適用した実施例１のプラズマ処理装置
の概略構成例を示す図である。
の概略構成例を示す図である。
【図２】本発明を適用した実施例２のプラズマ処理装置
を示す図であり、（ａ）はプラズマ処理装置の概略構成
例を示す図、（ｂ）はＲＦアンテナの構成例を示す斜視
図である。
を示す図であり、（ａ）はプラズマ処理装置の概略構成
例を示す図、（ｂ）はＲＦアンテナの構成例を示す斜視
図である。
【図３】本発明を適用したプラズマ処理方法の各プロセ
スファクタの経時変化を示す図であり、（ａ）はＲＦア
ンテナに印加するＲＦ電力の時間的変化を、（ｂ）は静
電チャック電極に印加する静電チャック電源電圧の時間
的変化を、そして（ｃ）はチャンバ内に発生するプラズ
マ密度の時間的変化を各々示す図である。
スファクタの経時変化を示す図であり、（ａ）はＲＦア
ンテナに印加するＲＦ電力の時間的変化を、（ｂ）は静
電チャック電極に印加する静電チャック電源電圧の時間
的変化を、そして（ｃ）はチャンバ内に発生するプラズ
マ密度の時間的変化を各々示す図である。
１ 被処理基板 ２ 基板ステージ ３ 静電チャック電極 ４ 静電チャック電源 ５ 静電チャック電源制御手段 ６ チャンバ ８ 誘電体窓 ９ ＲＦアンテナ １０ ＲＦ電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０５Ｈ 1/46 Ａ 9216−2Ｇ
Claims (4)
- 【請求項１】 静電チャック電源に接続された静電チャ
ック電極を内蔵した基板ステージ上に、被処理基板を静
電吸着保持し、前記被処理基板に対してプラズマ処理を
施すプラズマ処理装置であって、 該静電チャック電源は、前記被処理基板を静電吸着保持
するための第１の電圧と、 前記第１の電圧より高電圧の第２のパルス状電圧を選択
的に発生するものであることを特徴とする、プラズマ処
理装置。 - 【請求項２】 プラズマ処理は、誘導結合ＲＦアンテナ
により励起される誘導結合プラズマ処理であことを特徴
とする、請求項１記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項３】 静電チャック電源に接続された静電チャ
ック電極を内蔵した基板ステージ上に、被処理基板を静
電吸着保持し、前記被処理基板に対してプラズマ処理を
施すプラズマ処理方法であって、 前記静電チャック電極に前記被処理基板を静電吸着保持
するための第１の電圧を印加する第１の工程と、 前記第１の工程の前に、前記第１の電圧より高電圧の第
２のパルス状電圧を印加する第２の工程を有することを
特徴とする、プラズマ処理方法。 - 【請求項４】 プラズマ処理は、誘導結合ＲＦアンテナ
により励起される誘導結合プラズマ処理であことを特徴
とする、請求項３記載のプラズマ処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7015731A JPH08213362A (ja) | 1995-02-02 | 1995-02-02 | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7015731A JPH08213362A (ja) | 1995-02-02 | 1995-02-02 | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08213362A true JPH08213362A (ja) | 1996-08-20 |
Family
ID=11896919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7015731A Pending JPH08213362A (ja) | 1995-02-02 | 1995-02-02 | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08213362A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100353021B1 (ko) * | 1998-07-06 | 2002-09-16 | 니뽄 가이시 가부시키가이샤 | 정전 척의 파티클 발생 저감 방법 |
| WO2003079427A1 (fr) * | 2002-03-19 | 2003-09-25 | Tokyo Electron Limited | Procede de traitement par plasma |
| JP2009004157A (ja) * | 2007-06-20 | 2009-01-08 | Univ Nagoya | プラズマ発生装置 |
| JP2011514441A (ja) * | 2008-01-30 | 2011-05-06 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 表面波開始プラズマ放電源の予備イオン化のためのシステム及び方法 |
| CN114836735A (zh) * | 2021-02-01 | 2022-08-02 | 江苏菲沃泰纳米科技股份有限公司 | 基于icp的等离子体镀膜装置及其方法 |
-
1995
- 1995-02-02 JP JP7015731A patent/JPH08213362A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100353021B1 (ko) * | 1998-07-06 | 2002-09-16 | 니뽄 가이시 가부시키가이샤 | 정전 척의 파티클 발생 저감 방법 |
| KR100412119B1 (ko) * | 1998-07-06 | 2003-12-24 | 니뽄 가이시 가부시키가이샤 | 정전 척의 파티클 발생 저감 방법 |
| US6975497B2 (en) | 1998-07-06 | 2005-12-13 | Ngk Insulators, Ltd. | Method for reducing particles from an electrostatic chuck and an equipment for manufacturing a semiconductor |
| WO2003079427A1 (fr) * | 2002-03-19 | 2003-09-25 | Tokyo Electron Limited | Procede de traitement par plasma |
| JP2009004157A (ja) * | 2007-06-20 | 2009-01-08 | Univ Nagoya | プラズマ発生装置 |
| JP2011514441A (ja) * | 2008-01-30 | 2011-05-06 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 表面波開始プラズマ放電源の予備イオン化のためのシステム及び方法 |
| CN114836735A (zh) * | 2021-02-01 | 2022-08-02 | 江苏菲沃泰纳米科技股份有限公司 | 基于icp的等离子体镀膜装置及其方法 |
| CN114836735B (zh) * | 2021-02-01 | 2024-01-19 | 江苏菲沃泰纳米科技股份有限公司 | 基于icp的等离子体镀膜装置及其方法 |
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