JP3038828B2 - プラズマ処理方法 - Google Patents
プラズマ処理方法Info
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- JP3038828B2 JP3038828B2 JP2191913A JP19191390A JP3038828B2 JP 3038828 B2 JP3038828 B2 JP 3038828B2 JP 2191913 A JP2191913 A JP 2191913A JP 19191390 A JP19191390 A JP 19191390A JP 3038828 B2 JP3038828 B2 JP 3038828B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plasma
- power supply
- potential
- processing method
- plasma processing
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、主として半導体基板等の被処理物をプラズ
マにより、エッチングまたはデポジション処理するため
のプラズマ処理方法に関するものである。
マにより、エッチングまたはデポジション処理するため
のプラズマ処理方法に関するものである。
＜従来の技術＞ 低温プラズマを用いた装置を大別すれば、真空中で対
向電極方式、例えば平行平板の電極の一方に10KHz〜30K
Hz程度の高周波電圧を印加して、プラズマを発生させる
技術を用いるものと、2.45GHzのマイクロ波を真空室へ
導入してプラズマを発生させる技術を用いるものがあ
る。従来、これらの内で平行平板電極による技術が主と
して用いられてきた。
向電極方式、例えば平行平板の電極の一方に10KHz〜30K
Hz程度の高周波電圧を印加して、プラズマを発生させる
技術を用いるものと、2.45GHzのマイクロ波を真空室へ
導入してプラズマを発生させる技術を用いるものがあ
る。従来、これらの内で平行平板電極による技術が主と
して用いられてきた。
一方、半導体素子の微細化に伴い、プラズマ処理時に
発生するイオンの衝撃により素子特性が影響を受けるこ
とが問題になってきた。さらに、処理能力の向上のため
に、処理速度を上げることが要請されている。
発生するイオンの衝撃により素子特性が影響を受けるこ
とが問題になってきた。さらに、処理能力の向上のため
に、処理速度を上げることが要請されている。
処理速度を高める場合、単にプラズマの密度またはラ
ジカル（イオン化直前の活性粒子）濃度を高めるだけで
は不十分である。プラズマ処理によるドライエッチング
及びプラズマCVDでは、イオンのエネルギーが重要な役
割を果たしている。ドライエッチングの場合、イオンの
エネルギーが大きすぎると、下地の膜が削られたり結晶
構造に影響を与え、素子特性が劣化する。また、小さす
ぎるとエッチング面に形成されるポリマーの除去が十分
行われず、エッチング速度が低下する。または、逆にポ
リマーによる保護膜が形成されず、パターンの側面がエ
ッチングされ、パターンの寸法精度が悪くなるといった
問題を発生する。
ジカル（イオン化直前の活性粒子）濃度を高めるだけで
は不十分である。プラズマ処理によるドライエッチング
及びプラズマCVDでは、イオンのエネルギーが重要な役
割を果たしている。ドライエッチングの場合、イオンの
エネルギーが大きすぎると、下地の膜が削られたり結晶
構造に影響を与え、素子特性が劣化する。また、小さす
ぎるとエッチング面に形成されるポリマーの除去が十分
行われず、エッチング速度が低下する。または、逆にポ
リマーによる保護膜が形成されず、パターンの側面がエ
ッチングされ、パターンの寸法精度が悪くなるといった
問題を発生する。
プラズマCVDでもイオンのエネルギーが弱いと膜組成
が粗となり、エネルギーが強いと密になるというように
イオンエネルギーが成膜に影響する。
が粗となり、エネルギーが強いと密になるというように
イオンエネルギーが成膜に影響する。
したがって、イオンエネルギーを適正に制御すること
が、今後のプラズマ処理に不可欠である。
が、今後のプラズマ処理に不可欠である。
第２図は、従来の高周波放電によるエッチング用プラ
ズマ処理装置の概略図であって、処理室１には対向電極
方式、例えば平行平板のアノード電極２とカソード電極
３とが対向配置されている。カソード電極３には、C,L
回路網のマッチングボックス４を介して、13.56MHzのプ
ラズマ発生用電源である出力可変の高周波電源５が接続
されており、また処理基板６が載置されている。処理室
１を排気しながらエッチングガスを導入し、高周波電源
５により高周波電圧をカソード電極３に印加すると、ア
ノード電極２との間にプラズマ７が発生する。このプラ
ズマ中のイオンがプラズマ７とカソード電極３間の電界
で加速されて方向性をもって処理基板６に入射し、微細
なパターンのエッチングを行うことができる。
ズマ処理装置の概略図であって、処理室１には対向電極
方式、例えば平行平板のアノード電極２とカソード電極
３とが対向配置されている。カソード電極３には、C,L
回路網のマッチングボックス４を介して、13.56MHzのプ
ラズマ発生用電源である出力可変の高周波電源５が接続
されており、また処理基板６が載置されている。処理室
１を排気しながらエッチングガスを導入し、高周波電源
５により高周波電圧をカソード電極３に印加すると、ア
ノード電極２との間にプラズマ７が発生する。このプラ
ズマ中のイオンがプラズマ７とカソード電極３間の電界
で加速されて方向性をもって処理基板６に入射し、微細
なパターンのエッチングを行うことができる。
このイオンの入射エネルギーは、高周波を印加する
と、第３図に示すような直流電圧分ＶDCを重畳した正弦
波電圧がカソード電極３に生じ、このときの直流電圧分
ＶDCに大きく依存していることが知られている。したが
って、イオンエネルギーの制御は、この直流電圧分ＶDC
が検出されるマッチングボックス４の出力電圧を測定
し、この測定結果を入力する制御装置８により高周波電
源５を制御することによって、所望のイオンエネルギー
を発生させることができる。
と、第３図に示すような直流電圧分ＶDCを重畳した正弦
波電圧がカソード電極３に生じ、このときの直流電圧分
ＶDCに大きく依存していることが知られている。したが
って、イオンエネルギーの制御は、この直流電圧分ＶDC
が検出されるマッチングボックス４の出力電圧を測定
し、この測定結果を入力する制御装置８により高周波電
源５を制御することによって、所望のイオンエネルギー
を発生させることができる。
＜発明が解決しようとする問題点＞ しかしながら、真のイオンエネルギーを制御する場
合、プラズマ７とカソード電極３との直流電位差である
プラズマ電位を測定しなければならないのに対して、従
来は、前述したように、カソード電極３に生じる直流電
圧分ＶDCを測定しており、これは通常アース電位にして
いる処理室１とカソード電極３間の直流電位差を測定し
ていることになる。したがって、エッチング特性等に大
きな影響を与える被処理物に対するプラズマ中のイオン
エネルギーが正確に制御されていないという重要な問題
があった。
合、プラズマ７とカソード電極３との直流電位差である
プラズマ電位を測定しなければならないのに対して、従
来は、前述したように、カソード電極３に生じる直流電
圧分ＶDCを測定しており、これは通常アース電位にして
いる処理室１とカソード電極３間の直流電位差を測定し
ていることになる。したがって、エッチング特性等に大
きな影響を与える被処理物に対するプラズマ中のイオン
エネルギーが正確に制御されていないという重要な問題
があった。
＜問題点を解決するための手段＞ 上記の問題点を解決するために、本発明においては、
処理室内に高周波電力またはマイクロ波電力を利用した
電子サイクロトロン共鳴によりプラズマを発生させ、被
処理物にエッチングまたはデポジション処理を行うプラ
ズマ処理方法において、プラズマと被処理物を載置する
カソード電極との直流電位差であるプラズマ電位を直接
測定し、測定した結果に基づいて予め定めたイオンエネ
ルギーが発生するように、電極にバイアス電圧を印加す
るためのバイアス電圧印加用電源、プラズマを発生させ
るためのプラズマ発生用電源及び電子サイクロトロン共
鳴を引起こすための磁界発生用電源の少なくとも一つを
制御するすることを特徴としている。また、プラズマ電
位の測定には、好ましくはエミッシブプローブが用いら
れ、磁界発生用電源を動作させない場合の前記プラズマ
電位の測定には、ラングミュアプローブが用いられるこ
とを特徴としている。
処理室内に高周波電力またはマイクロ波電力を利用した
電子サイクロトロン共鳴によりプラズマを発生させ、被
処理物にエッチングまたはデポジション処理を行うプラ
ズマ処理方法において、プラズマと被処理物を載置する
カソード電極との直流電位差であるプラズマ電位を直接
測定し、測定した結果に基づいて予め定めたイオンエネ
ルギーが発生するように、電極にバイアス電圧を印加す
るためのバイアス電圧印加用電源、プラズマを発生させ
るためのプラズマ発生用電源及び電子サイクロトロン共
鳴を引起こすための磁界発生用電源の少なくとも一つを
制御するすることを特徴としている。また、プラズマ電
位の測定には、好ましくはエミッシブプローブが用いら
れ、磁界発生用電源を動作させない場合の前記プラズマ
電位の測定には、ラングミュアプローブが用いられるこ
とを特徴としている。
＜作 用＞ プラズマと被処理物を載置するカソード電極との直流
電位差を測定するために、プラズマの電位測定方法が用
いられており、この測定手段の具体例としてエミッシブ
プローブをプラズマに挿入することにより、プラズマの
電位が直接測定でき、また測定されたプラズマ電位に基
づいて各電源を制御することにより、予め定めたイオン
エネルギーを発生させることができるので、エッチング
特性等に大きな影響を与える被処理物に対するイオンエ
ネルギーが正確かつ適正に制御できる。
電位差を測定するために、プラズマの電位測定方法が用
いられており、この測定手段の具体例としてエミッシブ
プローブをプラズマに挿入することにより、プラズマの
電位が直接測定でき、また測定されたプラズマ電位に基
づいて各電源を制御することにより、予め定めたイオン
エネルギーを発生させることができるので、エッチング
特性等に大きな影響を与える被処理物に対するイオンエ
ネルギーが正確かつ適正に制御できる。
＜実施例＞ 第１図は、本発明の方法をECR（電子サイクロトロン
共鳴）方式のエッチング用プラズマ処理装置に適用した
一実施例の概略図である。図において、21は処理室、23
はカソード電極、24はバイアス電圧印加用電源、25はプ
ラズマ発生用のマイクロ波電源、26は処理基板、27はプ
ラズマ、28は制御装置、29は導波管、30はコイル、31は
磁界発生用直流電源である。32はプラズマの電位が直接
測定できるエミッシブプローブであって、フィラメント
32aと電流源32bとから構成されており、フィラメント32
aがプラズマ28に挿入された状態で、エミッシブプロー
ブが全ての電極から絶縁されて配置される。
共鳴）方式のエッチング用プラズマ処理装置に適用した
一実施例の概略図である。図において、21は処理室、23
はカソード電極、24はバイアス電圧印加用電源、25はプ
ラズマ発生用のマイクロ波電源、26は処理基板、27はプ
ラズマ、28は制御装置、29は導波管、30はコイル、31は
磁界発生用直流電源である。32はプラズマの電位が直接
測定できるエミッシブプローブであって、フィラメント
32aと電流源32bとから構成されており、フィラメント32
aがプラズマ28に挿入された状態で、エミッシブプロー
ブが全ての電極から絶縁されて配置される。
導波管29の一端には、出力可変のマイクロ波電源25が
取付けてあり、他端は処理室21を覆っている。その周囲
にはコイル30があり、処理室21中の下部には処理基板26
を載置するカソード電極23が設けられており、この電極
23には出力可変の直流または高周波電圧を発生するバイ
アス電圧印加用電源24が接続されている。
取付けてあり、他端は処理室21を覆っている。その周囲
にはコイル30があり、処理室21中の下部には処理基板26
を載置するカソード電極23が設けられており、この電極
23には出力可変の直流または高周波電圧を発生するバイ
アス電圧印加用電源24が接続されている。
また、処理室21には、エミッシブプローブ32のフィラ
メント32aがプラズマとカソード電極23間に生じるイオ
ンシース内に入らないように取付けられている。
メント32aがプラズマとカソード電極23間に生じるイオ
ンシース内に入らないように取付けられている。
プラズマ27は、マイクロ波電源25で発生したマイクロ
波とコイル30の磁界による電子サイクロトロン共鳴によ
って発生する。このプラズマのイオンエネルギーの制御
は、プラズマに挿入されたプローブ32の加熱電流を増加
すると、フィラメント32aからの熱電子の放出量が増加
し、見かけのイオン飽和電流が増加する。この結果、プ
ローブ電流がゼロになる浮動電位は、プラズマの電位に
等しくなる。したがって、電流源32bの一端とカソード
電極23間の電位差を測定することにより、プラズマ27と
カソード電極23との直流電位差であるプラズマ電位が直
接測定できる。この測定結果を入力とする制御装置28に
より、バイアス電圧印加用電源24、プラズマ発生用のマ
イクロ波電源25及び磁界発生用直流電源31の少なくとも
一つを単独または同時に制御することによって、被処理
物に対するイオンエネルギーを予め定めた値に正確かつ
適正に発生させることができる。
波とコイル30の磁界による電子サイクロトロン共鳴によ
って発生する。このプラズマのイオンエネルギーの制御
は、プラズマに挿入されたプローブ32の加熱電流を増加
すると、フィラメント32aからの熱電子の放出量が増加
し、見かけのイオン飽和電流が増加する。この結果、プ
ローブ電流がゼロになる浮動電位は、プラズマの電位に
等しくなる。したがって、電流源32bの一端とカソード
電極23間の電位差を測定することにより、プラズマ27と
カソード電極23との直流電位差であるプラズマ電位が直
接測定できる。この測定結果を入力とする制御装置28に
より、バイアス電圧印加用電源24、プラズマ発生用のマ
イクロ波電源25及び磁界発生用直流電源31の少なくとも
一つを単独または同時に制御することによって、被処理
物に対するイオンエネルギーを予め定めた値に正確かつ
適正に発生させることができる。
なお、本発明の方法の他の適用例として、平行平板電
極方式のカソード電極にバイアス電圧印加用電源を設け
たプラズマ処理装置があり、またECR方式でバイアス電
圧印加用電源のないプラズマ処理装置がある。
極方式のカソード電極にバイアス電圧印加用電源を設け
たプラズマ処理装置があり、またECR方式でバイアス電
圧印加用電源のないプラズマ処理装置がある。
また、プローブとして、磁場の影響を受けないエミッ
シブプローブが好適であり、磁界発生用電源を動作させ
ない場合には、ラングミュアプローブが適している。
シブプローブが好適であり、磁界発生用電源を動作させ
ない場合には、ラングミュアプローブが適している。
＜発明の効果＞ 以上のように、本発明によれば、プラズマと被処理物
を載置するカソード電極との直流電位差であるプラズマ
電位を直接測定することにより、被処理物に対するイオ
ンエネルギーが予め定めた値に正確かつ適正に制御でき
るので、良好なエッチング特性またはデポジション特性
を有するプラズマ処理方法を提供することができる。
を載置するカソード電極との直流電位差であるプラズマ
電位を直接測定することにより、被処理物に対するイオ
ンエネルギーが予め定めた値に正確かつ適正に制御でき
るので、良好なエッチング特性またはデポジション特性
を有するプラズマ処理方法を提供することができる。
第１図は、本発明の方法を実施するための装置の一実施
例を示す概略図である。 第２図は、従来の高周波放電によるプラズマ処理装置の
概略図である。 第３図は、被処理物を載置するカソード電極に生じる電
圧波形図である。
例を示す概略図である。 第２図は、従来の高周波放電によるプラズマ処理装置の
概略図である。 第３図は、被処理物を載置するカソード電極に生じる電
圧波形図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/31 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｄ (56)参考文献 特開 昭62−40386（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−171822（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−241921（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 16/00 - 16/56 C23C 1/00 - 4/04 H01L 21/205 H01L 21/302 H01L 21/31 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (3)
- 【請求項１】処理室内に高周波電力またはマイクロ波電
力を利用した電子サイクロトロン共鳴によりプラズマを
発生させ、被処理物にエッチングまたはデポジション処
理を行うプラズマ処理方法において、 前記プラズマと前記被処理物を載置するカソード電極と
の直流電位差であるプラズマ電位を直接測定し、 前記測定した結果に基づいて予め定めたイオンエネルギ
ーが発生するように、前記電極にバイアス電圧を印加す
るためのバイアス電圧印加用電源、前記プラズマを発生
させるためのプラズマ発生用電源及び前記電子サイクロ
トロン共鳴を引起こすための磁界発生用電源の少なくと
も一つを制御するプラズマ処理方法。 - 【請求項２】前記プラズマ電位の測定に、エミッシブプ
ローブを用いる請求項１記載のプラズマ処理方法。 - 【請求項３】前記磁界発生用電源を動作させない場合の
前記プラズマ電位の測定に、ラングミュアプローブを用
いる請求項１記載のプラズマ処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2191913A JP3038828B2 (ja) | 1990-07-19 | 1990-07-19 | プラズマ処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2191913A JP3038828B2 (ja) | 1990-07-19 | 1990-07-19 | プラズマ処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0480368A JPH0480368A (ja) | 1992-03-13 |
| JP3038828B2 true JP3038828B2 (ja) | 2000-05-08 |
Family
ID=16282531
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2191913A Expired - Lifetime JP3038828B2 (ja) | 1990-07-19 | 1990-07-19 | プラズマ処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3038828B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5792986B2 (ja) * | 2011-04-21 | 2015-10-14 | 神港精機株式会社 | 表面処理装置および表面処理方法 |
| JP2022519663A (ja) * | 2019-02-06 | 2022-03-24 | エヴァテック・アーゲー | イオンを生成する方法および装置 |
-
1990
- 1990-07-19 JP JP2191913A patent/JP3038828B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0480368A (ja) | 1992-03-13 |
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