JPH03211725A - プラズマ処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体デバイスを製作すをウェハ等の試料のプ
ラズマ処理方法及び装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のプラズマ処理方法および装置としては、例えば、
特開昭５６−５３８５３号および特開昭６３−２３８２
８８号が挙げられる。これらの例はウェハな静電吸着し
てプラズマ処理（この例ではドライエツチング）する方
法及び装置が示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来例のうち、前者はプラズマを介してウェハな静
電吸着するものであり、プラズマをオンさせてから静電
吸着力が生じる。従って、プラズマ生成直前まではウェ
ハな電極（低温源）との間の熱抵抗が大きくウェハ温度
を十分低下させるまでの時間がかかりスルーブヅトが上
げられないという課題があった。

また、後者の従来例は双ｆｉ＆とウェハ間に絶縁膜を設
けて静電吸着するものであり、プラズマを介さずに静電
吸着できるので上記問題点をクリアすることができる。

しかし、その反面、ウェハな正と負に分極させてチャー
ジアップさせるため、放電した時にウェハ内部に電流が
流れ、薄いゲート膜の耐圧の劣化が問題となる。

本発明の目的は単一電極を用い、かつプラズマ生成以前
にウェハを吸着させるプラズマ処理方法と装置を得るこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、巣−電極上に絶縁膜を設け、設置したウェ
ハの上端部あるいは端部な接地させて静電吸着し、接地
をはずしてプラズマ処理を行い、プラズマ処理後に吸着
力を解除することによって達成される。

〔作　　　用〕

単一電極を用いているのでウェハ全体に亘って均一に同
一電極でチャージアップさせることができる。これによ
り、プラズマ生成時につ７工ハ内部で電流が生じること
がない。また、プラズマ生成以前にウェハを吸着できる
のでプラズマ生成までのウェハの冷却が容易で、特に、
ガス冷却を併用する場合には吸着してガス圧を十分高め
ておいてから放電を開始させることができるので秀れた
温度特性が得られる。

〔実　施　例〕

以下本発明の一実施例を第１図および第２図を用いて説
明する。

第１図は、プラズマ処理装置、この場合、マイクロ波エ
ツチング装置の全体構成図を示し、第２図は第１図の電
極６の詳細を示す図である。

マイクロ波エツチング装置は、導波管１１放電管２、ｌ
ｉｉＭｈ発生コイル３、電１ｆｉ５、高周波電ｊｌ１６
により構成されており、導波管１に導入されたマイクロ
波（以下［μ波」と称す。）４の電界と磁場発生コイル
３のｆｉｉ場により放電管２内に高密度のプラズマを作
り、電極５に高周波電圧を印加することにより１ｌＥＷ
上にセットしたウェハ６に適切なバイアス電圧を与えて
プラズマ中のイオンを引き込み、反応性イオンエツチン
グができる構成となっている。

第１図において、放電室２はシャッタ１１によってバッ
ファ室７と分離できる構成となっており、バッファ室７
内にはウェハ搬送用のアーム８が設けられ、旋回アーム
９、上下機構１０により旋回、上下できるようになって
いる。また、電１１ｉ＠５の内部にはウェハ押上げビン
Ｌが設けられ、電ＦＩＡ５の上下機構１３とは別に上下
機構を持っている。

第２図において、電極５は絶縁体重５で囲まれており、
高周波電源１６および直流電源１８が接続されている。

１７はマツチング回路、四は高周波しゃ断回路である。

また、電極５の上面には絶創１４がコーティングされて
いる。

ウェハ６がアーム８により搬送され、ウェハ押上げピン
刊で電極５の絶縁膜１４上にウェハ６をセプトした後、
アーム８を下降させてウェハ６の外周に当接し、接地さ
せ、直流電ｉ１８をオンさせるとウェハ６は電極５に静
電吸着される。この後、アーム８が上昇、・回転して逃
げ、ウェノ）６を吸着させた状態で電柱５の位置をセッ
トし、μ波放電および高周波印加をスタートさせエツチ
ング処理を行う。処理中には直流電源をオンしておけば
プラズマを介して静電吸省力が維持できるが、高周波印
加によるセルフバイアス電圧のみを利用してもかまわな
い。

エツチング処理が終了すると電極５は元の位置に戻り、
ウェハ６はウェハ押上げビンレの接触によって吸着力を
解除され、アーム８によって搬出される。

以上に示したエツチング処理において、本発明では単一
電極を用いて静電吸着させているのでウェハ全体にわた
って均一に同一極性でチャージアップさせることができ
るので、プラズマ生成時にウェハ内部で電流が生じるこ
とがない。また、プラズマ生成以前に吸着できるのでプ
ラズマ生成までのウェハの冷却が容易で、特にウェハ下
面にＨｅ等の冷却ガスを導入してウェハと絶縁膜との間
の熱抵抗を小さくしたい場合にはあらかじめガス圧を十
分高めておいてから放電な島始させることができるので
、秀れたウニへ温度制御が可能になり、放電までの冷却
時間も短（なってスループブトを上げることができる。

以上、本発明ではウェハの吸着時の接地を搬送用アーム
８によって行っているが、第３図に示したように別途設
けた搬出用アーム８′、旋回後横９′。

上下機構１０’を用いて行っても良い。特にバッフ１室
７に他の処理チャンバが連結される場合には、Ｍ（７）
チャンバにウェハを受は渡したアーム８′が直接法のウ
ェハ６上に戻ってきて接地させることができるので、ス
ループブトを上げうるという効果を有している。

なお、本−実施例ではウェハの吸着時の接地をアーム８
によって行っているが、３」途ブツシャを設けてウェハ
端部を把持、開放させるようにしても良い。この場合、
ブツシャはμ波放電に支障のない位置に退避できるよう
構成するのがよい。第４図ないし第６図にブツシャを用
いる方式の実施を示す。ブツシャＺはバッファ室７上の
リング団に取り付番すられており、第５図の平面図に示
すように、半径方向に移動してウェハ６上にセットでき
るようになっている。従って、この実施例では電極５が
上昇して第６図に示すようにブッシャムに取り付けられ
た板ばねηを押し上げて接触した時点で静電吸着用の接
地が可能となり、ウェハ６を静電吸着することができる
。また、この実施例では静電吸着後、−度電極５はダウ
ンし、ブツシャ４が離れた所で、このプッシャムが引き
込まれるように退避し、電極５が再度上昇してエツチン
グが開始される。

μ波エツチング装置ではＲＦ印加時のアースを設けるの
が一般的であり、このアースは電ｆＭ５の周辺にリング
状に設けられる。従って、上記ブザシャ乙の真空内部分
は、このアースの下に退避できるように構成するのが望
ましい。また、ＲＦのアース部材の一部が上記ブツシャ
４となるよう構成しても良い。

第７図に他の実施例を示す。この実施例ではブッシャコ
が傾斜してバッファ室７に設けられてお１ハ電ｆｉ５の
ストロークを伴わな呪てもウェハ６を押しつけて接地す
ることができるので、前明第４図ないし第６図に示す実
施例のように電極５を２回上下させる必要がな畷なり、
スルーブツトを上げることができる。

以上説明したブツシャを用いて接地を行う場合にはウェ
ハ搬送とは別に動作機構を設けることができるので、装
置の信頼性が向上できるという効果がある。

上記ブツシャには空気シリンダを用いるのが一般的であ
るが、低温エツチング装置の場合には低温源の熱を利用
して形状記憶合金を用いるのも可能である。

以上、これら本実施例ではμ波エツチング装置を例に上
げ、エツチング処理および装置について説明したが、本
発明は他の平行平板型エツチング！１ＩｔＬ？ＣＶ　Ｄ
、　スパプタ等の成膜装置を用いた処理および装置にも
適用できるものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、単一電極を用いかつプラズマ生成以前
にウェハを吸着させることかで−きるので、ゲート酸化
膜の耐圧劣化がなく、しかもスループットが高く温度制
御性の良いプラズマ処理ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるマイクロ波ドライエツ
チング装置を示す構成図、第２図は第１図における電極
の畦細を示す構成図、第３図は本発明の第２の実施例で
あるマイクロ波ドライエツチング装置を示す構成図、第
４図ないし第６図は本発明の第３の実施例を示し、第４
図はマイクロ波エツチング装置の構成図、第５図は第４
図の平面図、第６図はブツシャの詳細図、第７図は本発
明の第４の実施例であるマイクロ波ドライエツチング装
置を示す構成図である。 ５・・・・・・電極、１４・・・・・・絶縁膜、６・・
・−・・ウェハ、８゜８′・・・・・・アーム、ｎ・・
・・・・ウェハ押上ケヒン、１８・・・・・・直流電源
、１６・・・・・・高周波Ｗｌｊ、２１．Ｚ３・・・・
・・ブブシオ 図 第 ４ 図 第 園 オ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、絶縁膜を設けた単一電極上にウェハを配置し、該配
   置したウェハの上端部あるいは端部を接地させて静電吸
   着し、接地をはずしてプラズマ処理を行い、該プラズマ
   処理後に吸着力を解除させることを特徴とするプラズマ
   処理方法。 ２、プラズマ処理前にウェハ内に正、負の異なるチャー
   ジアップを生じないように静電吸着させる請求項１記載
   のプラズマ処理方法。 ３、前記単一電極にプラズマ処理中にも直流電圧を印加
   する請求項１記載のプラズマ処理方法。 ４、前記単一電極に高周波電圧を印加し、プラズマ処理
   中にはセルフバイアス電圧が前記絶縁膜に加わるように
   する請求項１記載のプラズマ処理方法。 ５、前記ウェハ下面に冷却ガスを導入する請求項１記載
   のプラズマ処理方法。 ６、絶縁膜を設けた単一電極と、該電極上にウェハを配
   置する搬送手段と、前記電極に直流電圧を印加する直流
   電源と、前配電極上に配置されたウェハに接地電位を付
   与する手段と、前記電極の周りを真空雰囲気に形成する
   真空容器と、該真空容器内にプラズマを発生させるプラ
   ズマ発生手段とから構成し、前記接地電位の付与手段は
   前記プラズマの発生前に前記ウェハに着脱可能なことを
   特徴とするプラズマ処理装置。 ７、前記ウェハの接地をウェハ搬送アームで行う請求項
   ６記載のプラズマ処理装置。 ８、前記直流電圧を印加して前記ウェハを吸着保持した
   後の吸着力の解除をウェハ押上げピンで行う請求項６記
   載のプラズマ処理装置。 ９、前記ウェハ押上げピンの電位を前記単一電極の電位
   と同じにした請求項８記載のプラズマ処理装置。 １０、前記ウェハの接地をウェハ端部を把持、開放する
   プッシャを用いて行う請求項６記載のプラズマ処理装置
   。