JP2000323460A5 - - Google Patents

Description

【特許請求の範囲】
【請求項１】 被処理基板が収容されるチャンバーと、
チャンバー内に相対向するように設けられた第１および第２の電極と、
前記第１の電極に２７ＭＨｚ以上の周波数の高周波を印加する高周波印加手段と、
前記第１の電極に直流電圧を印加する直流電圧印加手段と、
前記チャンバー内を所定の減圧状態に維持する排気手段と、
前記チャンバー内に処理ガスを導入する処理ガス導入手段と
を具備し、
前記第２の電極に被処理基板を支持させた状態で、前記第１および第２の電極間に高周波電界を形成することにより処理ガスのプラズマを形成し、このプラズマにより被処理基板にプラズマエッチング処理を施すことを特徴とするプラズマエッチング装置。
【請求項２】 被処理基板が収容されるチャンバーと、
チャンバー内に相対向するように設けられた第１および第２の電極と、
前記第１の電極に２７ＭＨｚ以上の周波数の高周波を印加する第１の高周波印加手段と、
前記第１の電極に前記第１の高周波印加手段の周波数よりも低い周波数の高周波を印加する第２の高周波印加手段と、
前記チャンバー内を所定の減圧状態に維持する排気手段と、
前記チャンバー内に処理ガスを導入する処理ガス導入手段と
を具備し、
前記第２の電極に被処理基板を支持させた状態で、前記第１および第２の電極間に高周波電界を形成することにより処理ガスのプラズマを形成し、このプラズマにより被処理基板にプラズマエッチング処理を施すことを特徴とするプラズマエッチング装置。
【請求項３】 前記第２の高周波印加手段の周波数が２〜１０ＭＨｚであることを特徴とする請求項２に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項４】 前記第２の電極に１００ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの高周波を印加する高周波印加手段をさらに有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項５】 前記第１の電極と前記直流電圧印加手段との間に、ローパスフィルタを設けたことを特徴とする請求項１に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項６】 前記第１の電極と前記第２の高周波印加手段との間にローパスフィルタを設けたことを特徴とする請求項２に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項７】 前記第１の電極に前記直流電圧印加手段からの直流電圧を印加することにより、前記第１の電極表面の自己バイアス電圧を上昇させることを特徴とする請求項１に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項８】 前記第１の電極に前記第２の高周波印加手段からの高周波を印加することにより、前記第１の電極表面の自己バイアス電圧を上昇させることを特徴とする請求項２に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項９】 被処理基板が収容されるチャンバーと、
チャンバー内に相対向するように設けられた第１および第２の電極と、
前記第１および第２の電極間に高周波電界を形成するための高周波印加手段と、
前記第１の電極に直流電圧を印加する直流電圧印加手段と、
前記チャンバー内を所定の減圧状態に維持する排気手段と、
前記チャンバー内に処理ガスを導入する処理ガス導入手段と
を具備し、
前記第２の電極に被処理基板を支持させた状態で、前記第１および第２の電極間に高周波電界を形成することにより処理ガスのプラズマを形成するとともに、前記第１の電極に前記直流電圧印加手段からの直流電圧を印加して、被処理基板にプラズマエッチング処理を施すことを特徴とするプラズマエッチング装置。
【請求項１０】 被処理基板が収容されるチャンバーと、
チャンバー内に相対向するように設けられた第１および第２の電極と、
前記第１の電極に２７ＭＨｚ以上の周波数の高周波を印加する第１の高周波印加手段と、
前記第１の電極に直流電圧を印加する直流電圧印加手段と、
前記チャンバー内を所定の減圧状態に維持する排気手段と、
前記チャンバー内に処理ガスを導入する処理ガス導入手段と
を具備したプラズマエッチング装置を用いてプラズマエッチングを行うプラズマエッチング方法であって、
前記第２の電極に被処理基板を支持させた状態で、前記第１および第２の電極間に高周波電界を形成することにより処理ガスのプラズマを形成するとともに、前記第１の電極に前記直流電圧印加手段からの直流電圧を印加して、被処理基板にプラズマエッチング処理を施すことを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項１１】 被処理基板が収容されるチャンバーと、
チャンバー内に相対向するように設けられた第１および第２の電極と、
前記第１の電極に２７ＭＨｚ以上の周波数の高周波を印加する第１の高周波印加手段と、
前記第１の電極に前記第１の高周波印加手段の周波数よりも低い周波数の高周波を印加する第２の高周波印加手段と、
前記チャンバー内を所定の減圧状態に維持する排気手段と、
前記チャンバー内に処理ガスを導入する処理ガス導入手段と
を具備したプラズマエッチング装置を用いてプラズマエッチングを行うプラズマエッチング方法であって、
前記第２の電極に被処理基板を支持させた状態で、前記第１および第２の電極間に高周波電界を形成することにより処理ガスのプラズマを形成するとともに、前記第１の電極に前記第２の高周波印加手段からの高周波を印加して、被処理基板にプラズマエッチング処理を施すことを特徴とするプラズマエッチング装置。

前記第２の高周波印加手段の周波数は２〜１０ＭＨｚであることが好ましい。また、上記いずれのプラズマエッチング装置においても、前記第２の電極に１００ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの高周波を印加する高周波印加手段をさらに有することが好ましい。また、前記第１の電極と前記直流電圧印加手段との間、または、前記第１の電極と前記第２の高周波印加手段との間にローパスフィルタを設けることが好ましい。さらに、前記第１の電極に前記直流電圧印加手段からの直流電圧を印加することにより、または、前記第１の電極に前記第２の高周波印加手段からの高周波を印加することにより、前記第１の電極表面の自己バイアス電圧を上昇させることが好ましい。

本発明はさらに、被処理基板が収容されるチャンバーと、
チャンバー内に相対向するように設けられた第１および第２の電極と、
前記第１および第２の電極間に高周波電界を形成するための高周波印加手段と、
前記第１の電極に直流電圧を印加する直流電圧印加手段と、
前記チャンバー内を所定の減圧状態に維持する排気手段と、
前記チャンバー内に処理ガスを導入する処理ガス導入手段と
を具備し、
前記第２の電極に被処理基板を支持させた状態で、前記第１および第２の電極間に高周波電界を形成することにより処理ガスのプラズマを形成するとともに、前記第１の電極に前記直流電圧印加手段からの直流電圧を印加して、被処理基板にプラズマエッチング処理を施すことを特徴とするプラズマエッチング装置を提供する。

本発明はさらにまた、被処理基板が収容されるチャンバーと、
チャンバー内に相対向するように設けられた第１および第２の電極と、
前記第１の電極に２７ＭＨｚ以上の周波数の高周波を印加する第１の高周波印加手段と、
前記第１の電極に直流電圧を印加する直流電圧印加手段と、
前記チャンバー内を所定の減圧状態に維持する排気手段と、
前記チャンバー内に処理ガスを導入する処理ガス導入手段と
を具備したプラズマエッチング装置を用いてプラズマエッチングを行うプラズマエッチング方法であって、
前記第２の電極に被処理基板を支持させた状態で、前記第１および第２の電極間に高周波電界を形成することにより処理ガスのプラズマを形成するとともに、前記第１の電極に前記直流電圧印加手段からの直流電圧を印加して、被処理基板にプラズマエッチング処理を施すことを特徴とするプラズマエッチング方法を提供する。

本発明はさらにまた、被処理基板が収容されるチャンバーと、
チャンバー内に相対向するように設けられた第１および第２の電極と、
前記第１の電極に２７ＭＨｚ以上の周波数の高周波を印加する第１の高周波印加手段と、
前記第１の電極に前記第１の高周波印加手段の周波数よりも低い周波数の高周波を印加する第２の高周波印加手段と、
前記チャンバー内を所定の減圧状態に維持する排気手段と、
前記チャンバー内に処理ガスを導入する処理ガス導入手段と
を具備したプラズマエッチング装置を用いてプラズマエッチングを行うプラズマエッチング方法であって、
前記第２の電極に被処理基板を支持させた状態で、前記第１および第２の電極間に高周波電界を形成することにより処理ガスのプラズマを形成するとともに、前記第１の電極に前記第２の高周波印加手段からの高周波を印加して、被処理基板にプラズマエッチング処理を施すことを特徴とするプラズマエッチング装置を提供する。

上述したように、プラズマからの高調波が上部電極（第１の電極）の面内に定在波を形成するため、上部電極表面の電界分布が不均一となる。そのため上部電極のプラズマシースが電極中央部で薄くなるとともに、電極表面の自己バイアス電圧が不均一になる。つまり、定在波は電極の中央で振幅が大きくなるから、定在波が上部電極の電界分布に影響を及ぼし、上部電極近傍のプラズマに寄与することにより、上部電極中央部のシースが端部に比較して薄くなる。このとき、上部電極に印加する周波数が比較的低い場合、つまり２７ＭＨｚ未満の場合には、自己バイアス電圧（Ｖ _ｄｃ ）が大きく、プラズマシースが厚いので、定在波がプラズマの均一性に与える影響は小さい。また、高周波の波長が大きく、高調波の波長も大きいので、プラズマ処理に影響を与える定在波が発生しにくい。
ところが、上部電極に印加する高周波の周波数が２７ＭＨｚ以上と高くなると、電極表面の自己バイアス電圧（Ｖ _ｄｃ ）も小さくなり、その結果プラズマシースの全体の厚さが薄くなるため、定在波により自己バイアス電圧（Ｖ _ｄｃ ）の不均一に起因して電極中央部のプラズマシースがさらに薄くなることによって、プラズマシース厚の変化の割合が大きくなり、プラズマの均一性が悪くなる。
これに対して、本発明においては、第１の電極に２７ＭＨｚ以上の周波数の高周波を印加するとともに、この第１の電極にさらに直流電圧を印加するので、その直流電圧分だけ自己バイアス電圧（Ｖ _ｄｃ ）が上昇して、プラズマシースが厚くなり、自己バイアス電圧（Ｖ _ｄｃ ）の不均一によるプラズマシースの不均一の程度も小さくすることができる。このため、プラズマ密度を均一化することができ、エッチングレート分布を均一にすることができる。
また、本発明の他の観点においては、第１の電極に第１の高周波印加手段から２７ＭＨｚ以上の周波数の高周波を印加するとともに、この第１の電極に第２の高周波印加手段から第１の高周波印加手段の周波数よりも低い周波数の高周波を印加する。第２の高周波印加手段から印加される高周波による自己バイアス電圧は、第１の高周波印加手段から印加される高周波による自己バイアス電圧よりも大きいため、これらが重畳されることにより、第１の高周波印加手段から印加された高周波のみの場合よりも極めて大きい自己バイアス電圧（Ｖ_ｄｃ）を得ることができ、プラズマシースが厚くなり、定在波による自己バイアス電圧（Ｖ_ｄｃ）の不均一によるプラズマシースの不均一の程度を小さくすることができる。このため、プラズマ密度を均一化することができ、エッチングレート分布を均一にすることができる。