JPH0812857B2 - 半導体製造装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体製造装置及び半導体装置の製造方法Info
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- JPH0812857B2 JPH0812857B2 JP62264110A JP26411087A JPH0812857B2 JP H0812857 B2 JPH0812857 B2 JP H0812857B2 JP 62264110 A JP62264110 A JP 62264110A JP 26411087 A JP26411087 A JP 26411087A JP H0812857 B2 JPH0812857 B2 JP H0812857B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は半導体製造装置及び半導体装置の製造方法、
特に、半導体、金属及び絶縁物などをエッチングするプ
ラズマエッチング装置と、そのプラズマを発生させる起
動方法に関し、 低周波電源と高周波電源との間の相互干渉と、高周波
電力は定常値に引き上げるためのインピーダンス整合時
間の遅延と防止して、始動からプラズマの安定状態に達
するまでの立ち上がり時間を短縮することを目的とし、 その第１の製造装置は、プラズマを発生させる真空チ
ャンバと、その真空チャンバ内に設けられたイオン加速
用の電極及びプラズマ励起用の電極と、そのイオン加速
用の電極に低周波電力を供給する低周波電源と、そのプ
ラズマ励起用の電極に高周波電力を供給する高周波電源
と、その低周波電源を先に起動し該低周波電源の起動に
遅れて高周波電源を起動する起動制御手段とを備えるこ
とを含み構成し、 第２の製造装置は、先の低周波電源の立ち上がり時間に
比べて高周波電源の立ち上がり時間を長く設定する立ち
上がり時間設定回路を設けていることを含み構成する。
特に、半導体、金属及び絶縁物などをエッチングするプ
ラズマエッチング装置と、そのプラズマを発生させる起
動方法に関し、 低周波電源と高周波電源との間の相互干渉と、高周波
電力は定常値に引き上げるためのインピーダンス整合時
間の遅延と防止して、始動からプラズマの安定状態に達
するまでの立ち上がり時間を短縮することを目的とし、 その第１の製造装置は、プラズマを発生させる真空チ
ャンバと、その真空チャンバ内に設けられたイオン加速
用の電極及びプラズマ励起用の電極と、そのイオン加速
用の電極に低周波電力を供給する低周波電源と、そのプ
ラズマ励起用の電極に高周波電力を供給する高周波電源
と、その低周波電源を先に起動し該低周波電源の起動に
遅れて高周波電源を起動する起動制御手段とを備えるこ
とを含み構成し、 第２の製造装置は、先の低周波電源の立ち上がり時間に
比べて高周波電源の立ち上がり時間を長く設定する立ち
上がり時間設定回路を設けていることを含み構成する。
本発明は半導体製造装置及び半導体装置の製造方法に
関するものであり、更に詳しく言えば半導体、金属及び
絶縁物などをエッチングするプラズマエッチング装置
と、プラズマの発生させる起動方法に関するものであ
る。
関するものであり、更に詳しく言えば半導体、金属及び
絶縁物などをエッチングするプラズマエッチング装置
と、プラズマの発生させる起動方法に関するものであ
る。
第３図は従来例に係る説明図である。
同図（ａ）は、本発明者らが以前特許出願（特公昭56
−22367）したトライオード型のプラズマエッチング装
置の構成図である。
−22367）したトライオード型のプラズマエッチング装
置の構成図である。
図において、１は半導体ウエハであり、不図示のシリ
コン基板上の酸化膜等がプラズマエッチングされる。２
はプラズマ発生容器であり、プラズマ励起用の高周波電
圧を印加する対向電極5a,5bと、イオン加速用の低周波
電圧を印加する対向電極6a,6bと、ガス導入口３と、排
気口４により構成している。なお、プラズマエッチング
される半導体ウエハ１は、対向電極2dにセットされる。
コン基板上の酸化膜等がプラズマエッチングされる。２
はプラズマ発生容器であり、プラズマ励起用の高周波電
圧を印加する対向電極5a,5bと、イオン加速用の低周波
電圧を印加する対向電極6a,6bと、ガス導入口３と、排
気口４により構成している。なお、プラズマエッチング
される半導体ウエハ１は、対向電極2dにセットされる。
５は高周波電源（周波数13.56MHZ,出力800W程度）で
あり、高周波電力を対向電極5a,5bに供給し、ガス導入
口３により導入される不活性ガス等を励起してプラズマ
を発生させる電源である。
あり、高周波電力を対向電極5a,5bに供給し、ガス導入
口３により導入される不活性ガス等を励起してプラズマ
を発生させる電源である。
６は低周波電力を対向電極6a,6bに供給する低周波電
源（周波数100K Hz、出力250W程度）であり、直流電源
による場合もある。
源（周波数100K Hz、出力250W程度）であり、直流電源
による場合もある。
なお、７は高周波電力等によって変化するプラズマイ
ンピータンスの反射現象を防止するために自動的に出力
インピーダンスを整合する自動整合器であり、高周波電
力を対向電極2a,2bに徐々に供給するためのインダクタ
ンスＬと静電容量Ｃとを組み合わせた。例えばπ型の整
合器である。また、8a,8bは保護回路であり、高周波電
源５と低周波電源６との相互干渉から各電源を保護した
り、高周波電力の急激なパワーアップに伴う反射現象に
よる出力真空管やトランジスタの損傷を保護する機能を
有している。
ンピータンスの反射現象を防止するために自動的に出力
インピーダンスを整合する自動整合器であり、高周波電
力を対向電極2a,2bに徐々に供給するためのインダクタ
ンスＬと静電容量Ｃとを組み合わせた。例えばπ型の整
合器である。また、8a,8bは保護回路であり、高周波電
源５と低周波電源６との相互干渉から各電源を保護した
り、高周波電力の急激なパワーアップに伴う反射現象に
よる出力真空管やトランジスタの損傷を保護する機能を
有している。
これ等によりトライオード型プラズマエッチング装置
を構成する。
を構成する。
同図（ｂ）はプラズマの起動方法に係る説明図であ
り、図において、縦軸は、高周波電源５や低周波電源６
の出力P0〔Ｗ〕を示し、横軸は安定なプラズマを持続す
るために要する立ち上がり時間（ランピングタイム）Ｔ
〔秒〕を示している。なお、T1はプラズマ不安定期間で
あり、その期間はプラズマ発生容器内を中途半端な励起
状態にし、容器内を汚染したり、半導体ウエハ１上をエ
ッチングしたり、成長したりする共存状態である。ま
た、10はプラズマを励起する過程の高周波電源の起動特
性を示し、９は同様に、低周波電源の起動特性を示して
いる。
り、図において、縦軸は、高周波電源５や低周波電源６
の出力P0〔Ｗ〕を示し、横軸は安定なプラズマを持続す
るために要する立ち上がり時間（ランピングタイム）Ｔ
〔秒〕を示している。なお、T1はプラズマ不安定期間で
あり、その期間はプラズマ発生容器内を中途半端な励起
状態にし、容器内を汚染したり、半導体ウエハ１上をエ
ッチングしたり、成長したりする共存状態である。ま
た、10はプラズマを励起する過程の高周波電源の起動特
性を示し、９は同様に、低周波電源の起動特性を示して
いる。
従来の構成ではT1を８秒程度必要とし、それ以上短か
くすると低周波の立上がりによる見かけのインピーダン
スの変化に高周波の自動整合器が追従できず、整合がと
れなくなり反射が大きくなるので保護回路が働き、正常
に動作することができなかった。
くすると低周波の立上がりによる見かけのインピーダン
スの変化に高周波の自動整合器が追従できず、整合がと
れなくなり反射が大きくなるので保護回路が働き、正常
に動作することができなかった。
ところで従来例のトライオード型プラズマエッチング
装置によれば、高周波電源５と、低周波電源６とを共
に、半導体ウエハ１を設置した対向電極6bに印加するた
め、該二つの電源の相互干渉びプラズマ状態の発生に要
する高周波の整合という問題がある。このため同図
（ｂ）に示すように反射現象から電源を保護するための
立ち上がり時間Ｔを長くとり、序々に出力P0を供給する
必要がある。例えば、高周波電源の出力を800W、低周波
電源の出力を250Wで安定なプラズマを持続する装置に要
する立ち上がり時間は、該二つの電源を同時にONしてか
ら８〔秒〕程度を要し、それ以下による電源制御では保
護回路８が作動し、プラズマを発生することができな
い。
装置によれば、高周波電源５と、低周波電源６とを共
に、半導体ウエハ１を設置した対向電極6bに印加するた
め、該二つの電源の相互干渉びプラズマ状態の発生に要
する高周波の整合という問題がある。このため同図
（ｂ）に示すように反射現象から電源を保護するための
立ち上がり時間Ｔを長くとり、序々に出力P0を供給する
必要がある。例えば、高周波電源の出力を800W、低周波
電源の出力を250Wで安定なプラズマを持続する装置に要
する立ち上がり時間は、該二つの電源を同時にONしてか
ら８〔秒〕程度を要し、それ以下による電源制御では保
護回路８が作動し、プラズマを発生することができな
い。
これにより、起動時のプラズマ不安定期間T1が長くな
り、プラズマ容器内の汚染と、半導体ウエハ上のエッチ
ング、デポジションというプロセス上の問題がある。
り、プラズマ容器内の汚染と、半導体ウエハ上のエッチ
ング、デポジションというプロセス上の問題がある。
本発明は、かかる従来例の問題に鑑み創作されたもの
であり、低周波電源と高周波電源との間の相互干渉と、
高周波電力を定常値に引き上げるためのインピーダンス
整合時間の遅延とを防止して、始動からプラズマの安定
状態に達するまでの立ち上がり時間を短縮することを可
能とする半導体製造装置及び半導体装置の製造方法の提
供を目的とする。
であり、低周波電源と高周波電源との間の相互干渉と、
高周波電力を定常値に引き上げるためのインピーダンス
整合時間の遅延とを防止して、始動からプラズマの安定
状態に達するまでの立ち上がり時間を短縮することを可
能とする半導体製造装置及び半導体装置の製造方法の提
供を目的とする。
本発明の半導体製造装置及び半導体装置の製造方法
は、その一実施例を第1,第２図に示すように、第１の製
造装置が、プラズマを発生させる真空チャンバと、前記
真空チャンバ内に設けられたイオン加速用の電極及びプ
ラズマ励起用の電極と、前記イオン加速用の電極に低周
波電力を供給する低周波電源と、前記プラズマ励起用の
電極に高周波電力を供給する高周波電源と、前記低周波
電源を先に起動し該低周波電源の起動に遅れて高周波電
源を起動する起動制御手段とを備えることを特徴とす
る。
は、その一実施例を第1,第２図に示すように、第１の製
造装置が、プラズマを発生させる真空チャンバと、前記
真空チャンバ内に設けられたイオン加速用の電極及びプ
ラズマ励起用の電極と、前記イオン加速用の電極に低周
波電力を供給する低周波電源と、前記プラズマ励起用の
電極に高周波電力を供給する高周波電源と、前記低周波
電源を先に起動し該低周波電源の起動に遅れて高周波電
源を起動する起動制御手段とを備えることを特徴とす
る。
本発明の第２の製造装置は第１の製造装置において、
好ましくは、前記低周波電源の立ち上がり時間に比べて
高周波電源の立ち上がり時間を長く設定する立ち上がり
時間設定回路を設けていることを特徴とする。
好ましくは、前記低周波電源の立ち上がり時間に比べて
高周波電源の立ち上がり時間を長く設定する立ち上がり
時間設定回路を設けていることを特徴とする。
本発明の半導体装置の第１の製造方法は、プラズマ励
起用の高周波電源とイオン加速用の低周波電源を使用し
て真空チャンバ内にプラズマを生成し、前記プラズマに
よって半導体基板をエッチング又は成膜する方法であっ
て、前記真空チャンバ内に半導体基板を配置する工程
と、前記低周波電源を先に起動し該低周波電源の起動に
遅れて高周波電源を起動する工程と、前記高周波電源の
出力インピーダンスと前記プラズマの等価インピーダン
スとを整合する工程とを有することを特徴とする。
起用の高周波電源とイオン加速用の低周波電源を使用し
て真空チャンバ内にプラズマを生成し、前記プラズマに
よって半導体基板をエッチング又は成膜する方法であっ
て、前記真空チャンバ内に半導体基板を配置する工程
と、前記低周波電源を先に起動し該低周波電源の起動に
遅れて高周波電源を起動する工程と、前記高周波電源の
出力インピーダンスと前記プラズマの等価インピーダン
スとを整合する工程とを有することを特徴とする。
本発明の第２の製造方法は、前記低周波電源の立ち上
がり時間に比べて高周波電源の立ち上がり時間を長く設
定することを特徴とし、上記目的を達成する。
がり時間に比べて高周波電源の立ち上がり時間を長く設
定することを特徴とし、上記目的を達成する。
本発明の第１の装置の動作を説明する。まず、起動制
御手段が低周波電源を先に起動すると、低周波電源から
イオン加速用の電極へ低周波電力が供給され、低周波電
源の出力が先に定常値に到達するので、低周波電源の出
力インピーダンスが先に固定する。これによって、真空
チャンバ内にプラズマ発生のための下地雰囲気が完成す
る。
御手段が低周波電源を先に起動すると、低周波電源から
イオン加速用の電極へ低周波電力が供給され、低周波電
源の出力が先に定常値に到達するので、低周波電源の出
力インピーダンスが先に固定する。これによって、真空
チャンバ内にプラズマ発生のための下地雰囲気が完成す
る。
その後、起動制御手段が低周波電源よりも遅れて高周
波電源を起動すると、高周波電源からプラズマ励起用の
電極へ高周波電力が供給される。このときに高周波電力
の供給前にすでに低周波電源の出力インピーダンスが安
定しているので、高周波電源の出力インピーダンスと低
周波電源の出力インピーダンスとは干渉しなくなり、高
周波電源の出力が安定して定常値に到達する。これによ
って、予め、下地雰囲気が完成された真空チャンバ内に
プラズマを発生させることができる。
波電源を起動すると、高周波電源からプラズマ励起用の
電極へ高周波電力が供給される。このときに高周波電力
の供給前にすでに低周波電源の出力インピーダンスが安
定しているので、高周波電源の出力インピーダンスと低
周波電源の出力インピーダンスとは干渉しなくなり、高
周波電源の出力が安定して定常値に到達する。これによ
って、予め、下地雰囲気が完成された真空チャンバ内に
プラズマを発生させることができる。
また、本発明の第２の装置では励起制御手段が低周波
電源と高周波電源を同時に起動した場合であっても、立
ち上がり時間設定回路によって高周波電源の立ち上がり
時間が低周波電源の立ち上がり時間に比べて長く設定さ
れるため、高周波電源の全出力がプラズマ励起用の電極
に供給される前に、低周波電源の出力が先に定常値に到
達するので、第１の装置と同様に、低周波電源の出力イ
ンピーダンスが先に固定する。これにより、高周波電源
の全出力が供給される前に、すでに低周波電源の出力イ
ンピーダンスが安定しているので、低周波電源と高周波
電源との間の出力インピーダンスの相互干渉が防止でき
る。
電源と高周波電源を同時に起動した場合であっても、立
ち上がり時間設定回路によって高周波電源の立ち上がり
時間が低周波電源の立ち上がり時間に比べて長く設定さ
れるため、高周波電源の全出力がプラズマ励起用の電極
に供給される前に、低周波電源の出力が先に定常値に到
達するので、第１の装置と同様に、低周波電源の出力イ
ンピーダンスが先に固定する。これにより、高周波電源
の全出力が供給される前に、すでに低周波電源の出力イ
ンピーダンスが安定しているので、低周波電源と高周波
電源との間の出力インピーダンスの相互干渉が防止でき
る。
このように本発明の第１及び第２の装置では、高周波
電源の出力が定常値に到達する前に、低周波電源の出力
が定常値に到達することによって、低周波電源と高周波
電源との間の出力インピーダンスの相互干渉が防止でき
るので、高周波電源とプラズマ励起用の電極間での反射
が低減できる。これにより、プラズマ不安定期間を短く
できるので、エッチング異常やデバイス損傷が防止でき
る（本願発明の第１及び第２の製造方法）。
電源の出力が定常値に到達する前に、低周波電源の出力
が定常値に到達することによって、低周波電源と高周波
電源との間の出力インピーダンスの相互干渉が防止でき
るので、高周波電源とプラズマ励起用の電極間での反射
が低減できる。これにより、プラズマ不安定期間を短く
できるので、エッチング異常やデバイス損傷が防止でき
る（本願発明の第１及び第２の製造方法）。
また、第１及び第２の装置において、起動制御手段が
低周波電源及び高周波電源を一旦起動すると、プラズマ
の生成途中で電源停止を伴うことがないので、インピー
ダンス変動が抑えられる。また、低周波電源の出力イン
ピーダンスが固定しているので、高周波電源の出力イン
ピーダンスのみ整合を採って高周波出力を立ち上げるこ
とが可能となる。
低周波電源及び高周波電源を一旦起動すると、プラズマ
の生成途中で電源停止を伴うことがないので、インピー
ダンス変動が抑えられる。また、低周波電源の出力イン
ピーダンスが固定しているので、高周波電源の出力イン
ピーダンスのみ整合を採って高周波出力を立ち上げるこ
とが可能となる。
次に図を参照しながら本発明の実施例について説明す
る。
る。
第１図は本発明の実施例に係る半導体製造装置の構成
図であり、同図（ａ）はトライオード型プラズマエッチ
ング装置を示している。
図であり、同図（ａ）はトライオード型プラズマエッチ
ング装置を示している。
図において、11はプラズマエッチングされる半導体ウ
エハであり、被エッチング対象には半導体、金属及び絶
縁物等も可能である。12はプラズマ発生容器であり、排
気口14から不図示の真空ポンプ等により排気され、真空
状態を維持する。13はプラズマ化されるガス等のガス導
入口であり、そのガスはCl2,Br2,CF4,C2ClF5,BCl3,SiCl
4,CBrF3等を用いる。
エハであり、被エッチング対象には半導体、金属及び絶
縁物等も可能である。12はプラズマ発生容器であり、排
気口14から不図示の真空ポンプ等により排気され、真空
状態を維持する。13はプラズマ化されるガス等のガス導
入口であり、そのガスはCl2,Br2,CF4,C2ClF5,BCl3,SiCl
4,CBrF3等を用いる。
また、15a,15bはプラズマ励起用の高周波電圧を印加
する対向電極、16a,16bはイオン加速用の低周波電圧を
印加する対向電極である。なお、対向電極15a,16bは、
円板形状であり、対向電極15b,16aはプラズマ発生容器1
2の壁面部分を共通（アース）にしている。また、対向
電極は平行平板型の改良型として、円筒状やコイルを用
いたものもある。なお、被エッチング対象である半導体
ウエハ11等は対向電極16b上にセットされる。
する対向電極、16a,16bはイオン加速用の低周波電圧を
印加する対向電極である。なお、対向電極15a,16bは、
円板形状であり、対向電極15b,16aはプラズマ発生容器1
2の壁面部分を共通（アース）にしている。また、対向
電極は平行平板型の改良型として、円筒状やコイルを用
いたものもある。なお、被エッチング対象である半導体
ウエハ11等は対向電極16b上にセットされる。
15は高周波電源（周波数13.56M Hz、出力800W程度）
であり、高周波電力を対向電力15a,15bに供給し、ガス
導入口13より導入されるガスを励起し、プラズマを発生
させるための電源である。
であり、高周波電力を対向電力15a,15bに供給し、ガス
導入口13より導入されるガスを励起し、プラズマを発生
させるための電源である。
16は、低周波電源（周波数100K Hz、出力250W程度）
であり、低周波電力を対向電極16a,16bに供給し、プラ
ズマ化したガス中のイオンを加速する電源である。なお
低周波電源16は直流電源を使用する場合もある。また、
プラズマエッチング装置に用いる電源の周波数は、1M H
zを境にして、低周波、高周波の区別をしている。
であり、低周波電力を対向電極16a,16bに供給し、プラ
ズマ化したガス中のイオンを加速する電源である。なお
低周波電源16は直流電源を使用する場合もある。また、
プラズマエッチング装置に用いる電源の周波数は、1M H
zを境にして、低周波、高周波の区別をしている。
17は自動整合器であり、プラズマ励起と共に変化する
プラズマ発生容器内のプラズマインピーダンスと電源イ
ンピーダンスとの整合をとりながら最大電力を供給する
ための整合器である。なお、その整合器はインダクタン
スＬや静電容量Ｃによるπ形整合器等により構成する。
プラズマ発生容器内のプラズマインピーダンスと電源イ
ンピーダンスとの整合をとりながら最大電力を供給する
ための整合器である。なお、その整合器はインダクタン
スＬや静電容量Ｃによるπ形整合器等により構成する。
18a,18bは保護回路であり、プラズマの安定な励起に
無効となる高周波電源15と低周波電源16との相互干渉か
ら各電源を保護したり、高周波電力の急激なパワーアッ
プに伴う対向電極15aと高周波電源15との間に生ずる反
射現象から出力真空管やトランジスタの損傷を保護する
機能を有している。
無効となる高周波電源15と低周波電源16との相互干渉か
ら各電源を保護したり、高周波電力の急激なパワーアッ
プに伴う対向電極15aと高周波電源15との間に生ずる反
射現象から出力真空管やトランジスタの損傷を保護する
機能を有している。
ここまでは従来例によるトライオード型プラズマエッ
チング装置と同様であるが、さらに本発明では、プラズ
マの起動を制御する起動制御手段19を設けている。
チング装置と同様であるが、さらに本発明では、プラズ
マの起動を制御する起動制御手段19を設けている。
同図（ｂ）は起動制御手段19の構成図である。図にお
いて、91は低周波電源16又は高周波電源15の出力電圧を
制御し、対向電極15a,15b,16a,16bに印加する電圧を制
御する印加電圧制御回路であり、92は高周波電源15の投
入するタイミングを遅らせる電源投入遅延回路である。
なお93は該二つの電源の出力の立ち上がり時間を設定す
る立ち上がり時間設定回路である。94は立ち上がり時間
と電源投入のタイミングにより、自動整合器17と印加電
圧制御回路91と、保護回路18a,18bとを制御する制御回
路である。
いて、91は低周波電源16又は高周波電源15の出力電圧を
制御し、対向電極15a,15b,16a,16bに印加する電圧を制
御する印加電圧制御回路であり、92は高周波電源15の投
入するタイミングを遅らせる電源投入遅延回路である。
なお93は該二つの電源の出力の立ち上がり時間を設定す
る立ち上がり時間設定回路である。94は立ち上がり時間
と電源投入のタイミングにより、自動整合器17と印加電
圧制御回路91と、保護回路18a,18bとを制御する制御回
路である。
これ等によりトライオード型プラズマエッチング装置
を構成する。
を構成する。
第２図は、本発明の実施例の半導体製造装置の起動方
法に係る起動特性図であり、同図（ａ）はその第１の起
動方法を説明する図である。
法に係る起動特性図であり、同図（ａ）はその第１の起
動方法を説明する図である。
図において、横軸は立ち上がり時間Ｔ〔秒〕を示し、
始動（電源ON）からプラズマが安定するまでの時間を示
している。また縦軸は高周波電源15や低周波電源16の出
力P0〔Ｗ〕を示している。なお、20は高周波電源15の起
動特性を示し、21は低周波電源16の起動特性を示してい
る。T2はスイッチ投入時間差を示している。
始動（電源ON）からプラズマが安定するまでの時間を示
している。また縦軸は高周波電源15や低周波電源16の出
力P0〔Ｗ〕を示している。なお、20は高周波電源15の起
動特性を示し、21は低周波電源16の起動特性を示してい
る。T2はスイッチ投入時間差を示している。
すなわち、第１の起動方法は第１図を参照しながら説
明すると、まず対向電極16a,16bに先に低周波電源16と
印加電圧制御回路91とを介して低周波電圧を印加して、
低周波電力を供給し、次に電源投入遅延回路92を介して
スイッチ投入時間差T2〔秒〕後に高周波電源15の高周波
電圧を印加し、高周波電力を自動整合器17を介して対向
電極15a,15bに供給し、プラズマを発生させる。
明すると、まず対向電極16a,16bに先に低周波電源16と
印加電圧制御回路91とを介して低周波電圧を印加して、
低周波電力を供給し、次に電源投入遅延回路92を介して
スイッチ投入時間差T2〔秒〕後に高周波電源15の高周波
電圧を印加し、高周波電力を自動整合器17を介して対向
電極15a,15bに供給し、プラズマを発生させる。
例えば、高周波電源（13.56M Hz、定格出力800W）1
5、低周波電源（100K Hz、定格出力250W）16と、直径24
0mmφの対向電極15aと、直径180mmφの対向電極16bと定
在比（SWR）を４にセットした保護回路18とを設けたト
ライオード型プラズマエッチング装置に、使用ガスとし
てCBrF3を5Sccm、圧力0.3Torrを用いて半導体ウエハ11
のエッチングを行ったところ、T2＝0.9秒とすると同時
（ａ）に示すように、両者共に立ち上がり時間２〔秒〕
で安定したプラズマ状態が得られ、プラズマ不安定期間
T1＝2.9秒で両電源共に定格出力状態となった。なお半
導体ウエハ11のプラズマエッチングには、20秒〜５分程
度の処理時間を要する。
5、低周波電源（100K Hz、定格出力250W）16と、直径24
0mmφの対向電極15aと、直径180mmφの対向電極16bと定
在比（SWR）を４にセットした保護回路18とを設けたト
ライオード型プラズマエッチング装置に、使用ガスとし
てCBrF3を5Sccm、圧力0.3Torrを用いて半導体ウエハ11
のエッチングを行ったところ、T2＝0.9秒とすると同時
（ａ）に示すように、両者共に立ち上がり時間２〔秒〕
で安定したプラズマ状態が得られ、プラズマ不安定期間
T1＝2.9秒で両電源共に定格出力状態となった。なお半
導体ウエハ11のプラズマエッチングには、20秒〜５分程
度の処理時間を要する。
同図（ｂ）は本発明の実施例の半導体製造装置の第２
の起動方法に係る起動特性図である。図において、第１
の起動方法に係る起動特性図と同様に横軸に立ち上がり
時間を示し、縦軸に出力P0を示している。なお第１の起
動方法による起動特性に比べ、第２の起動方法による起
動特性では高周波電源15と低周波電源16とは同時に電源
を投入している。
の起動方法に係る起動特性図である。図において、第１
の起動方法に係る起動特性図と同様に横軸に立ち上がり
時間を示し、縦軸に出力P0を示している。なお第１の起
動方法による起動特性に比べ、第２の起動方法による起
動特性では高周波電源15と低周波電源16とは同時に電源
を投入している。
すなわち第２の起動方法は、対向電極16a,16bに印加
する低周波電源の立ち上がり時間を立ち上がり時間設定
回路93により高周波電源の立ち上がり時間よりも短く設
定して、印加電圧制御回路91を介して低周波電源16を制
御し、その立ち上がり時間よりも長く高周波電源15を自
動整合器17を介して、対向電極15a,15bに供給する高周
波電力を制御し、プラズマを発生させる。
する低周波電源の立ち上がり時間を立ち上がり時間設定
回路93により高周波電源の立ち上がり時間よりも短く設
定して、印加電圧制御回路91を介して低周波電源16を制
御し、その立ち上がり時間よりも長く高周波電源15を自
動整合器17を介して、対向電極15a,15bに供給する高周
波電力を制御し、プラズマを発生させる。
なお、第１の起動方法と同様のトライオード型のプラ
ズマエッチング装置において、低周波電源16の立ち上が
り時間を0.3〔秒〕に設定し、高周波電源15の立ち上が
り時間を２〔秒〕に設定して自動整合器17を介して対向
電極15a,15bに高周波電力を同時に供給したところプラ
ズマ不安定期間T1＝２秒で安定したプラズマを得ること
ができた。
ズマエッチング装置において、低周波電源16の立ち上が
り時間を0.3〔秒〕に設定し、高周波電源15の立ち上が
り時間を２〔秒〕に設定して自動整合器17を介して対向
電極15a,15bに高周波電力を同時に供給したところプラ
ズマ不安定期間T1＝２秒で安定したプラズマを得ること
ができた。
このようにして、印加電圧制御回路91、電源投入遅延
回路92、立ち上がり時間設定回路93及び制御回路94等よ
りなる起動制御手段19を設けることにより、プラズマ発
生容器12内の初期の状態を低周波電源16による交番電界
の雰囲気にしている。このため、先にプラズマ発生容器
12内の低周波による見かけ上のインピーダンスを固定化
しているので、その後に高周波電源15による交番電界を
重量してもその高周波による見かけ上のインピーダンス
の合成により生ずるプラズマのインピーダンスの変動を
抑制することが可能となる。
回路92、立ち上がり時間設定回路93及び制御回路94等よ
りなる起動制御手段19を設けることにより、プラズマ発
生容器12内の初期の状態を低周波電源16による交番電界
の雰囲気にしている。このため、先にプラズマ発生容器
12内の低周波による見かけ上のインピーダンスを固定化
しているので、その後に高周波電源15による交番電界を
重量してもその高周波による見かけ上のインピーダンス
の合成により生ずるプラズマのインピーダンスの変動を
抑制することが可能となる。
従って、該二つの電源15,16の相互干渉を防止するこ
とができ、また、自動整合器17に係るインピーダンス整
合時間等の応答速度を早くすることが可能となる。
とができ、また、自動整合器17に係るインピーダンス整
合時間等の応答速度を早くすることが可能となる。
以上説明したように、本発明の第１の半導体製造装置
では、低周波電源を先に起動し、その後、高周波電源を
起動しているので、高周波電源の出力が定常値に到達す
る前に、低周波電源の出力が定常値に到達することによ
って、低周波電源の出力インピーダンスが先に固定し、
低周波電源と高周波電源との間の出力インピーダンスの
相互干渉が防止できる。
では、低周波電源を先に起動し、その後、高周波電源を
起動しているので、高周波電源の出力が定常値に到達す
る前に、低周波電源の出力が定常値に到達することによ
って、低周波電源の出力インピーダンスが先に固定し、
低周波電源と高周波電源との間の出力インピーダンスの
相互干渉が防止できる。
また、本発明の第２の装置では高周波電源の立ち上が
り時間が低周波電源の立ち上がり時間に比べて長く設定
されるため、低周波電源と高周波電源を同時に起動した
場合であっても、高周波電源の全出力がプラズマ励起用
の電極に供給される前に、低周波電源の出力が先に定常
値に到達するので、低周波電源の出力インピーダンスが
先に固定し、低周波電源と高周波電源との間の出力イン
ピーダンスの相互干渉が防止できる。これによって、高
周波電源の出力インピーダンスとプラズマの等価インピ
ーダンスとの整合時間が短縮できる。
り時間が低周波電源の立ち上がり時間に比べて長く設定
されるため、低周波電源と高周波電源を同時に起動した
場合であっても、高周波電源の全出力がプラズマ励起用
の電極に供給される前に、低周波電源の出力が先に定常
値に到達するので、低周波電源の出力インピーダンスが
先に固定し、低周波電源と高周波電源との間の出力イン
ピーダンスの相互干渉が防止できる。これによって、高
周波電源の出力インピーダンスとプラズマの等価インピ
ーダンスとの整合時間が短縮できる。
これにより、プラズマの不安定期間T1を短くできるの
でプラズマ容器内の汚染や、半導体ウエハ上のエッチン
グ、デポジションというプロセスの問題を無くし、良好
なエッチングをすることが可能となる。
でプラズマ容器内の汚染や、半導体ウエハ上のエッチン
グ、デポジションというプロセスの問題を無くし、良好
なエッチングをすることが可能となる。
第１図は本発明の実施例に係る半導体製造装置の説明
図、 第２図は本発明の実施例の起動方法に係る説明図、 第３図は従来例に係る説明図である。 （符号の説明） 1,11……半導体ウエハ、 2,12……プラズマ発生容器、 3,13……ガス導入口、 4,14……排気口、 5,15……高周波電源、 5a,5b,5a,5b,15a,15b,16a,16b……対向電極、 6,16……低周波電源、 7,17……自動整合器、 8a,8b,18a,18b……保護回路、 9,21,23……低周波電源の起動特性、 10,20,22……高周波電源の起動特性、 19……起動制御手段、 91……印加電圧制御回路、 92……電源投入遅延回路、 93……立ち上がり時間設定回路、 94……制御回路、 T1……プラズマ不安定期間、 T2……スイッチ投入時間差、 Ｔ……立ち上がり時間、 P0……出力。
図、 第２図は本発明の実施例の起動方法に係る説明図、 第３図は従来例に係る説明図である。 （符号の説明） 1,11……半導体ウエハ、 2,12……プラズマ発生容器、 3,13……ガス導入口、 4,14……排気口、 5,15……高周波電源、 5a,5b,5a,5b,15a,15b,16a,16b……対向電極、 6,16……低周波電源、 7,17……自動整合器、 8a,8b,18a,18b……保護回路、 9,21,23……低周波電源の起動特性、 10,20,22……高周波電源の起動特性、 19……起動制御手段、 91……印加電圧制御回路、 92……電源投入遅延回路、 93……立ち上がり時間設定回路、 94……制御回路、 T1……プラズマ不安定期間、 T2……スイッチ投入時間差、 Ｔ……立ち上がり時間、 P0……出力。
Claims (4)
- 【請求項１】プラズマを発生させる真空チャンバと、 前記真空チャンバ内に設けられたイオン加速用の電極及
びプラズマ励起用の電極と、 前記イオン加速用の電極に低周波電力を供給する低周波
電源と、 前記プラズマ励起用の電極に高周波電力を供給する高周
波電源と、 前記低周波電源を先に起動し該低周波電源の起動に遅れ
て高周波電源を起動する起動制御手段とを備えることを
特徴とする半導体製造装置。 - 【請求項２】前記低周波電源の立ち上がり時間に比べて
高周波電源の立ち上がり時間を長く設定する立ち上がり
時間設定回路を設けていることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の半導体製造装置。 - 【請求項３】プラズマ励起用の高周波電源とイオン加速
用の低周波電源を使用して真空チャンバ内にプラズマを
生成し、前記プラズマによって半導体基板をエッチング
又は成膜する方法であって、 前記真空チャンバ内に半導体基板を配置する工程と、 前記低周波電源を先に起動し該低周波電源の起動に遅れ
て高周波電源を起動する工程と、 前記高周波電源の出力インピーダンスと前記プラズマの
等価インピーダンスとを整合する工程とを有することを
特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】前記低周波電源の立ち上がり時間に比べて
高周波電源の立ち上がり時間を長く設定することを特徴
とする特許請求の範囲第３項に記載の半導体装置の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62264110A JPH0812857B2 (ja) | 1987-10-20 | 1987-10-20 | 半導体製造装置及び半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62264110A JPH0812857B2 (ja) | 1987-10-20 | 1987-10-20 | 半導体製造装置及び半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01106432A JPH01106432A (ja) | 1989-04-24 |
| JPH0812857B2 true JPH0812857B2 (ja) | 1996-02-07 |
Family
ID=17398640
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62264110A Expired - Fee Related JPH0812857B2 (ja) | 1987-10-20 | 1987-10-20 | 半導体製造装置及び半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0812857B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5330606A (en) * | 1990-12-14 | 1994-07-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Plasma source for etching |
| US6365060B1 (en) | 1997-08-22 | 2002-04-02 | Tokyo Electron Limited | Method for controlling plasma processor |
| EP1203513B1 (en) * | 1999-07-13 | 2008-01-23 | Nordson Corporation | High-speed symmetrical plasma treatment system |
| US6762129B2 (en) | 2000-04-19 | 2004-07-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dry etching method, fabrication method for semiconductor device, and dry etching apparatus |
| JP4541379B2 (ja) * | 2007-04-19 | 2010-09-08 | キヤノンアネルバ株式会社 | 酸化シリコンエッチング方法及び酸化シリコンエッチング装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5973900A (ja) * | 1982-10-18 | 1984-04-26 | 株式会社日立国際電気 | プラズマ発生器用インピ−ダンス自動整合装置 |
| JPS6297328A (ja) * | 1985-10-24 | 1987-05-06 | Toshiba Corp | プラズマエツチング方法 |
-
1987
- 1987-10-20 JP JP62264110A patent/JPH0812857B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01106432A (ja) | 1989-04-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |