JP2002237486A - 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

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JP2002237486A JP2001032711A JP2001032711A JP2002237486A JP 2002237486 A JP2002237486 A JP 2002237486A JP 2001032711 A JP2001032711 A JP 2001032711A JP 2001032711 A JP2001032711 A JP 2001032711A JP 2002237486 A JP2002237486 A JP 2002237486A
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太郎 池田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 誘導結合プラズマを利用しつつ、プラズマ点
火直後に斜め方向の電界による不都合が生じ難いプラズ
マ処理装置および方法を提供すること。また、誘導結合
プラズマ方式にファラデーシールドを併用して斜め方向
の電界を除去しつつ、プラズマを確実に点火することが
できるプラズマ処理装置および方法を提供すること。 【解決手段】 チャンバー３１と、ベルジャー３２と、
前記ベルジャー３２の外側に設けられたコイル４２と、
前記ベルジャー３２と前記コイル４２との間に設けられ
たファラデーシールド４４と、サセプター３３と、前記
ベルジャー３２の上方に設けられた導電性部材４９と、
前記コイル４２に誘導電磁界を形成させる第１の高周波
電源４３と、前記サセプター３３と前記導電性部材４９
との間に電界を形成させる第２の高周波電源３４とを具
備する構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、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】半導体製造工程においては、被処理体で
ある半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）にプラズ
マを用いて所定の処理を施すプラズマ処理装置が利用さ
れている。
【０００３】このようなプラズマ処理装置としては、誘
導結合プラズマ(ICP:Inductive Coupled Plasma)を利用
するものと、容量結合プラズマ(CCP:Capacitive Couple
d Plasma)を利用するものとが挙げられる。これらのう
ち、誘導結合プラズマでは容量結合プラズマよりもプラ
ズマ密度が高く、かつ、バイアス電圧が１０〜２０Ｖと
容量結合プラズマの場合の１００〜２００Ｖよりも低い
ため、高効率でかつウエハに与えるダメージの小さい処
理を行うことができる。
【０００４】図５（ａ）は、誘導結合プラズマを利用し
た従来のプラズマエッチング装置の一例を示す断面図で
ある。このプラズマエッチング装置２００は、被処理体
であるウエハが載置されるサセプタ２０３がその内部に
設けられたチャンバー２０１と、チャンバー２０１の上
方に連通するように設けられたベルジャー２０２と、ベ
ルジャー２０２の外周に巻回されたアンテナ２０５と、
サセプタ２０３に接続された高周波バイアス電源２０４
と、アンテナ２０５に接続された高周波電源２０６とを
具備しており、高周波電源２０６からアンテナ２０５に
高周波電力を供給することによりベルジャー２０２内に
誘導電磁界を形成して処理ガスのプラズマを発生させ、
これによりウエハＷにプラズマ処理を施すように構成さ
れている。
【０００５】しかし、このようなプラズマエッチング装
置２００においては、図５（ａ）中に矢印で示すように
アンテナ２０５からサセプタ２０３に向けての斜め方向
の電界が形成され、特にプラズマ点火直後に、この斜め
方向の電界によって図５（ｂ）に示すようにエッチャン
トがウエハ表面に対して斜めに入射してウエハ表面に形
成された微細パターンの形状を崩したり、ウエハ表面に
電子が斜め方向に入射してチャージが蓄積したりする問
題がある。
【０００６】このような問題の原因となる斜め方向の電
界を除去する方法として、例えば特開平５−２０６０７
２号公報には、ファラデーシールドを用いることが示さ
れている。例えば図５（ｃ）に示すように、ファラデー
シールド２０７は、プラズマエッチング装置２００′の
ベルジャー２０２とアンテナ２０５との間に設けられた
導電体からなる筒状部材であり、その軸方向と水平な電
界成分を短絡する作用により、電界の垂直成分を除去す
ることによって斜め方向の電界が形成されないようにす
る。しかしながら、このように垂直方向の電界が除去さ
れると、プラズマ点火に有効な電界成分が小さくなるた
めプラズマが点火しにくくなるという問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる事情
に鑑みてなされたものであって、誘導結合プラズマを利
用しつつ、プラズマ点火直後に斜め方向の電界による不
都合が生じ難いプラズマ処理装置およびプラズマ処理方
法を提供することを目的とする。また、誘導結合プラズ
マ方式においてファラデーシールドを用いても、プラズ
マを確実に点火することができ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を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明第１の観点は、被処理基板を収容する収容部
とこの収容部と連通し絶縁体壁を有するプラズマ形成部
とからなり、被処理基板にプラズマ処理を施す処理容器
と、前記収容部に設けられ、被処理基板が載置される導
電性の載置台と、前記絶縁体壁の外側に設けられ前記プ
ラズマ形成部に誘導電磁界を形成するアンテナ手段と、
前記アンテナ手段に高周波電力を供給する第１の高周波
電源と、前記アンテナ手段により形成された誘導電磁界
により解離してプラズマとなるプラズマ生成ガスおよび
プラズマ処理を行うための処理ガスを供給するガス供給
手段と、前記載置台に対向するように前記絶縁体壁の外
側に設けられた導電性部材と、前記載置台に高周波電力
を供給する第２の高周波電源とを具備することを特徴と
するプラズマ処理装置を提供する。
【０００９】上記第１の観点によれば、前記載置台に対
向するように前記絶縁体壁の外側に設けられた導電性部
材と、前記載置台に高周波電力を供給する第２の高周波
電源とを具備するので、プラズマ点火時に、前記第２の
高周波電源から前記載置台に高周波電力を供給して前記
載置台と前記導電性部材との間に電界を形成することに
より、前記載置台と前記導電性部材との間に形成される
電界が支配的な状態とすることができるから、前記被処
理基板に対して斜め向きに形成される電界によって生じ
る悪影響を抑制することができる。
【００１０】また、本発明の第２の観点は、被処理基板
を収容するチャンバーと、前記チャンバーと連通するよ
うにその上方に設けられ、絶縁体からなる側壁および天
壁を有するベルジャーと、前記チャンバー内に設けられ
被処理基板が載置される導電性の載置台と、前記ベルジ
ャーの側壁の外側に設けられ、前記ベルジャー内に誘導
電磁界を形成するアンテナ手段と、前記アンテナ手段に
高周波電力を供給する第１の高周波電源と、前記アンテ
ナ手段により形成された誘導電磁界により解離してプラ
ズマとなるプラズマ生成ガスおよびプラズマ処理を行う
ための処理ガスを供給するガス供給手段と、前記天壁の
上方に前記載置台と対向して設けられた導電性部材と、
前記載置台に高周波電力を供給する第２の高周波電源と
を具備することを特徴とするプラズマ処理装置を提供す
る。
【００１１】上記第２の観点によれば、前記天壁の上方
に前記載置台と対向して設けられた導電性部材と、前記
載置台に高周波電力を供給する第２の高周波電源とを具
備するので、プラズマ点火時に、前記第２の高周波電源
から前記載置台に高周波電力を供給して前記載置台と前
記導電性部材との間に前記被処理基板に対して垂直な電
界を形成することにより、前記被処理基板に対して垂直
な電界が支配的な状態とすることができるから、前記被
処理基板に対して斜め向きに形成される電界によって生
じる悪影響を確実に抑制することができる。
【００１２】さらに、本発明の第３の観点は、被処理基
板を収容するチャンバーと、前記チャンバーと連通する
ようにその上方に設けられ、絶縁体からなる側壁および
天壁を有するベルジャーと、前記チャンバー内に設けら
れ被処理基板が載置される導電性の載置台と、前記ベル
ジャーの側壁の外側に設けられ、前記ベルジャー内に誘
導電磁界を形成するアンテナ手段と、前記アンテナ手段
に高周波電力を供給する第１の高周波電源と、前記アン
テナ手段により形成された誘導電磁界により解離してプ
ラズマとなるプラズマ生成ガスおよびプラズマ処理を行
うための処理ガスを供給するガス供給手段と、前記ベル
ジャーと前記アンテナ手段との間に設けられたファラデ
ーシールドと、前記天壁の上方に前記載置台と対向して
設けられた導電性部材と、前記載置台に高周波電力を供
給する第２の高周波電源とを具備することを特徴とする
プラズマ処理装置を提供する。
【００１３】上記第３の観点によれば、前記ベルジャー
と前記アンテナ手段との間に設けられたファラデーシー
ルドと、前記天壁の上方に前記載置台と対向して設けら
れた導電性部材と、前記載置台に高周波電力を供給する
第２の高周波電源とを具備するので、プラズマ着火時
に、前記第２の高周波電源から前記載置台に高周波電力
を供給して前記載置台と前記導電性部材との間に前記被
処理基板と垂直な電界を形成することにより、プラズマ
の点火に必要な電界を印加することができるから、ファ
ラデーシールドを用いて被処理基板に対して斜め方向の
電界が形成されることを防止しつつ、プラズマの点火を
確実に行うことが可能となる。
【００１４】上記第１から第３のいずれの観点において
も、前記載置台は、被処理基板を加熱する加熱機構を有
することが好ましい。これによりプラズマ処理の反応を
促進することができる。
【００１５】さらにまた、本発明の第４の観点は、被処
理基板を収容するチャンバーと、前記チャンバーと連通
するようにその上方に設けられ、絶縁体からなる側壁お
よび天壁を有するベルジャーと、前記チャンバー内に設
けられ被処理基板が載置される導電性の載置台と、前記
ベルジャーの側壁の外側に設けられ、前記ベルジャー内
に誘導電磁界を形成するアンテナ手段と、前記アンテナ
手段に高周波電力を供給する第１の高周波電源と、前記
アンテナ手段により形成された誘導電磁界により解離し
てプラズマとなるプラズマ生成ガスおよびプラズマ処理
を行うための処理ガスを供給するガス供給手段と、前記
天壁の上方に前記載置台と対向して設けられた導電性部
材と、前記載置台に高周波電力を供給する第２の高周波
電源とを具備するプラズマ処理装置を用いてプラズマ処
理を行うプラズマ処理方法であって、前記第２の高周波
電源から前記載置台に高周波電力を供給し、前記載置台
と前記導電性部材との間に被処理基板に対して垂直な電
界を形成してプラズマを形成し、その後前記第１の高周
波電源から前記アンテナ手段に高周波電力を供給し、前
記ベルジャー内に誘導電磁界を形成して誘導結合プラズ
マを形成し、被処理基板にプラズマ処理を施すことを特
徴とするプラズマ処理方法を提供する。
【００１６】上記第４の観点によれば、前記第２の高周
波電源から前記載置台に高周波電力を供給し、前記載置
台と前記導電性部材との間に被処理基板に対して垂直な
電界を形成してプラズマを形成し、その後前記第１の高
周波電源から前記アンテナ手段に高周波電力を供給し、
前記ベルジャー内に誘導電磁界を形成して誘導結合プラ
ズマを形成し、被処理基板にプラズマ処理を施すので、
誘導電磁界に先立って前記載置台と導電性部材との間に
被処理基板に対して垂直な電界を形成してプラズマを形
成することができ、これにより誘導電磁界でプラズマを
点火した場合に問題となる、点火直後に斜め方向の電界
が被処理基板に悪影響を及ぼすことを防止することがで
きる。
【００１７】さらにまた、本発明の第５の観点は、被処
理基板を収容するチャンバーと、前記チャンバーと連通
するようにその上方に設けられ、絶縁体からなる側壁お
よび天壁を有するベルジャーと、前記チャンバー内に設
けられ被処理基板が載置される導電性の載置台と、前記
ベルジャーの側壁の外側に設けられ、前記ベルジャー内
に誘導電磁界を形成するアンテナ手段と、前記アンテナ
手段に高周波電力を供給する第１の高周波電源と、前記
アンテナ手段により形成された誘導電磁界により解離し
てプラズマとなるプラズマ生成ガスおよびプラズマ処理
を行うための処理ガスを供給するガス供給手段と、前記
ベルジャーと前記アンテナ手段との間に設けられたファ
ラデーシールドと、前記天壁の上方に前記載置台と対向
して設けられた導電性部材と、前記載置台に高周波電力
を供給する第２の高周波電源とを具備するプラズマ処理
装置を用いてプラスマ処理を行うプラズマ処理方法であ
って、前記第２の高周波電源から前記載置台に高周波電
力を供給し、前記載置台と前記導電性部材との間に電界
を形成してプラズマを点火し、その後前記第１の高周波
電源から前記アンテナ手段に高周波電力を供給し、前記
ベルジャー内に誘導電磁界を形成して誘導結合プラズマ
を形成し、被処理基板にプラズマ処理を施すことを特徴
とするプラズマ処理方法を提供する。
【００１８】上記第５の観点によれば、前記第２の高周
波電源から前記載置台に高周波電力を供給し、前記載置
台と前記導電性部材との間に電界を形成してプラズマを
点火し、その後前記第１の高周波電源から前記アンテナ
手段に高周波電力を供給し、前記ベルジャー内に誘導電
磁界を形成して誘導結合プラズマを形成し、被処理基板
にプラズマ処理を施すので、誘導電磁界に先立って前記
載置台と導電性部材との間に電界を形成することによ
り、プラズマ点火時に必要な電界を前記載置台と前記導
電性部材との間に形成される電界によって印加すること
ができるから、被処理基板に対して斜め方向の電界が形
成されることを防止するファラデーシールドを用いて誘
導結合プラズマで処理する場合であっても、プラズマの
点火を確実に行うことが可能となる。
【００１９】上記第４または第５の観点においては、前
記第１の高周波電源は、前記第２の高周波電源が高周波
電力の供給を開始した後に、高周波電力の供給を開始す
る構成とすることが好ましい。これにより、前記第２の
高周波電源からの高周波電力により形成された電界でプ
ラズマを点火しつつ、プラズマの点火後は前記第１の高
周波電源からの高周波電力により形成された誘導結合プ
ラズマでプラズマ処理を行うことができる。この場合
に、前記第２の高周波電源は、前記第１の高周波電源が
高周波電力の供給を開始した後に、高周波電力の供給を
停止する構成とすることが好ましい。これにより前記被
処理基板に大きなバイアス電圧が生じることを防止する
ことができる。
【００２０】また、上記のプラズマ処理方法において
は、被処理基板を加熱しながらプラズマ処理を施すこと
が好ましい。これによりプラズマ処理の反応を促進する
ことができる。
【００２１】さらに、上記のプラズマ処理方法は、前記
被処理基板上に形成された自然酸化膜を除去する処理に
適用することが好適である。この場合には、前記プラズ
マガスおよび前記処理ガスとしては、アルゴンガスおよ
び水素ガスを用いることが好適である。さらに、アルゴ
ンガスに代えてネオンガス、ヘリウムガス、キセノンガ
ス等の不活性ガスを用いることも可能である。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の第１の実施の形態について説明する。図１は、本発
明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置を適用した
プリクリーニング装置を備えたメタル成膜システムを示
す概略構成図である。このメタル成膜システム２０は、
中央に搬送室１０が配置され、その周囲に２つのカセッ
トチャンバー１１，１２，脱ガス用チャンバー１３、Ｔ
ｉ成膜装置１４、本実施形態に係るプリクリーニング装
置１５、ＴｉＮ成膜装置１６、Ａｌ成膜装置１７および
冷却チャンバー１８が設けられたマルチチャンバータイ
プである。
【００２３】このようなメタル成膜システム２０におい
ては、コンタクトホールまたはビアホールが形成された
半導体ウエハ（以下、単にウエハＷという。）にバリア
層を形成し、その上にＡｌ（アルミニウム）層を形成し
てホールの埋め込みとＡｌ配線の形成を行う。具体的に
は、まず搬送アーム１９により、カセットチャンバー１
１からウエハＷを一枚取り出し、プリクリーニング装置
１５に装入してウエハＷの表面に形成されている自然酸
化膜を除去する。次に、搬送アーム１９によりウエハＷ
を脱ガス用チャンバー１３に装入してウエハＷの脱ガス
を行う。その後、ウエハＷをＴｉ成膜装置１４に装入し
てＴｉ膜の成膜を行い、さらにＴｉＮ成膜装置１６に装
入してＴｉＮの成膜を行ってバリア層を形成する。次い
で、Ａｌ成膜装置１７でＡｌ層を形成する。ここまでで
所定の成膜は終了し、その後ウエハＷは冷却チャンバー
１８で冷却され、カセットチャンバー１２に収容され
る。
【００２４】このようにして、例えば、不純物拡散領域
に達するコンタクトホールが形成された層間絶縁膜の設
けられたウエハＷ上に、この不純物拡散領域および層間
絶縁膜上に形成されたバリア層と、このバリア層上に形
成され、不純物拡散領域と導通する金属層とを有するデ
バイスが製造される。
【００２５】次に、上記メタル成膜システム２０に搭載
されている本実施形態のプリクリーニング装置１５につ
いて詳細に説明する。図２は、プリクリーニング装置１
５の概略断面図である。図２に示すように、プリクリー
ニング装置１５は、略円筒状のチャンバー３１と、チャ
ンバー３１の上方にチャンバー３１と連続するように設
けられた略円筒状のベルジャー３２とを有している。チ
ャンバー３１内には被処理体であるウエハＷを水平に支
持するための導電性材料からなるサセプター（載置台）
３３が円筒状の支持部材３５に支持された状態で配置さ
れている。ベルジャー３２の上方には、サセプター３３
と対向するように、サセプター３３と同様に導電性材料
からなる導電性部材４９が設けられている。
【００２６】サセプター３３には第２の高周波電源３４
が接続されており、この第２の高周波電源３４からサセ
プター３３に高周波電力を供給することにより、サセプ
ター３３と導電性部材４９との間にウエハＷに対して垂
直な電界が形成されるようになっている。さらに、サセ
プター３３にはヒーター３６が埋設されており、電源３
７からヒーター３６に給電することにより、ウエハＷを
所定の温度に加熱可能に構成されている。
【００２７】ベルジャー３２は、例えば石英やセラミッ
クス材料等の電気絶縁材料で形成されており、その周囲
には図３に示すように所定間隔で縦長に開口したスリッ
ト部４４ａの設けられた略円筒状のファラデーシールド
４４が配置され、さらにその外側にアンテナ部材として
のコイル４２が巻回されている。コイル４２には、例え
ば１３．５６ＭＨｚの周波数を有する第１の高周波電源
４３が接続され、この第１の高周波電源４３からコイル
４２に高周波電力を供給することにより、ベルジャー３
２内に誘導電磁界が形成されるようになっている。ま
た、ファラデーシールド４４は、コイル４２からサセプ
ター３３に向けての斜め方向の電界の形成を防止する機
能を有している。
【００２８】サセプター３３上方には、サセプター３３
上に載置されたウエハＷの外縁をクランプして保持可能
なクランプリング３８が設けられており、このクランプ
リング３８は、図示しない昇降機構により昇降可能に構
成されている。クランプリング３８は、チャンバー３１
内にウエハＷを搬入してサセプター３３に設けられた支
持ピン（図示せず）上に受け渡す際には所定位置まで上
昇され、前記支持ピンをサセプター３３内に没入させて
ウエハＷをサセプター３３上に載置した後、ウエハＷを
クランプして保持する際にはウエハＷの外縁に当接して
クランプする位置まで下降される。
【００２９】また、チャンバー３１の側壁は開口４６を
有しており、チャンバー３１の外側の開口４６と対応す
る位置にはゲートバルブ４７が設けられ、このゲートバ
ルブ４７を開にした状態でウエハＷが隣接するロードロ
ック室（図示せず）とチャンバー３１内との間で搬送さ
れるようになっている。さらに、チャンバー３１の側壁
にはガス供給ノズル４８がさらに設けられており、この
ガス供給ノズル４８より後述するガス供給機構６０から
供給されるガスがチャンバー３１およびベルジャー３２
内に供給される。
【００３０】ガス供給機構６０は、プラズマ生成ガスと
してＡｒガスを供給するＡｒガス供給源６１、および、
エッチング処理のための処理ガスとしてＨ２ガスを供給
するＨ２ガス供給源６２を有している。Ａｒガス供給源
６１は、ガスライン６３が接続され、このガスライン６
３にはマスフローコントローラ６７とその前後の開閉バ
ルブ６５，６９とが設けられている。また、Ｈ２ガス供
給源６２にはガスライン６４が接続され、このガスライ
ン６４にはマスフローコントローラ６８とその前後の開
閉バルブ６６，７０とが設けられている。これらガスラ
イン６３，６４はガスライン７１に接続され、このガス
ライン７１がガス供給ノズル４８と接続されている。
【００３１】また、チャンバー３１の底壁には、排気管
５０が接続されており、この排気管５０には真空ポンプ
を含む排気装置５１が接続されている。この排気装置５
１を作動させることにより、チャンバー３１およびベル
ジャー３２内は所定の真空度に維持可能になっている。
【００３２】次に、このように構成されるプリクリーニ
ング装置１５によりウエハＷ上に形成された自然酸化膜
を除去する動作について説明する。まず、ゲートバルブ
４７を開にして、搬送室１０に設けられた搬送アーム１
９によりチャンバー３１内にウエハＷを装入し、サセプ
ター３３の支持ピン（図示せず）上にウエハＷを受け渡
す。次いで、前記支持ピンをサセプター３３内に没入さ
せてウエハＷをサセプター３３上に載置した後、クラン
プリング３８を下降させてウエハＷ外縁をクランプさせ
る。その後、ゲートバルブ４７を閉にして、排気装置５
１によりチャンバー３１およびベルジャー３２内を排気
して所定の減圧状態にし、この減圧状態でＡｒガス供給
源６１からチャンバー３１およびベルジャー３２内に所
定流量でＡｒガスを導入しつつ、第２の高周波電源３４
からサセプター３３に高周波電力を供給してサセプター
３３と導電性部材４９との間にウエハＷに対して垂直に
電界を形成し、この電界によりＡｒガスを励起させプラ
ズマを点火する。
【００３３】プラズマを点火した後、第１の高周波電源
４３からコイル４２への高周波電力の供給を開始してベ
ルジャー３２内に誘導電磁界を形成するとともに、第２
の高周波電源３４からサセプター３３への高周波電力の
供給を停止し、以降は誘導電磁界によりプラズマを維持
するようにする。このような状態で、Ａｒガス供給源６
１からの流量を減少させるとともに、Ｈ２ガス供給源６
２からチャンバー３１内にＨ２ガスの導入を開始し、ヒ
ーター３６によりウエハＷを加熱しながら、ウエハＷ上
の自然酸化膜をエッチング除去する処理を行う。この
際、ファラデーシールド４４によって、コイル４２がウ
エハＷ表面に対して斜めの電界を形成することが防止さ
れ、これによりウエハＷ表面にイオンや電子が斜めに入
射してウエハＷの表面パターンの形状が崩れたり、ウエ
ハＷにチャージが蓄積することが防止される。また、誘
導結合プラズマは本質的にバイアス電圧が低いためダメ
ージが小さい。
【００３４】以上のようにしてウエハＷ上の自然酸化膜
を除去した後、排気装置５１の排気量ならびにＡｒガス
供給源６１からのＡｒガス供給量およびＨ２ガス供給源
６２からのＨ２ガス供給量を調節してチャンバー３１お
よびベルジャー３２内を搬送室１０と同等の真空度にす
るとともに、前記支持ピンをサセプター３３から突出さ
せてウエハＷを持ち上げさせ、ゲートバルブ４７を開に
して搬送アーム１９をチャンバー３１内に進入させてウ
エハＷを取り出させることにより、プリクリーニング装
置１５における工程は終了する。
【００３５】このようなプロセスの条件としては、例え
ば、第１の高周波電源４３の電力：５００〜１０００
Ｗ、周波数：４５０ｋＨｚ、第２の高周波電源３４の電
力：５００〜１０００Ｗ、周波数：１３．５６ＭＨｚ、
ヒーター３６の加熱温度：５０〜５００℃、チャンバー
３１内の圧力：０．１３３〜１３．３Ｐａ（０．１〜１
００ｍＴｏｒｒ）とすることができる。また、Ａｒガス
流量は０〜０．０５０Ｌ／ｍｉｎ（０〜５０ｓｃｃｍ）
の範囲で、Ｈ２ガス流量は０〜０．２００Ｌ／ｍｉｎ
（０〜２００ｓｃｃｍ）の範囲でそれぞれ適宜ガス供給
することができるが、より詳細には、点火時のＡｒガス
流量：０．０５０Ｌ／ｍｉｎ（５０ｓｃｃｍ）、プロセ
ス時のＡｒガス流量／Ｈ２ガス流量：０．００８／０．
０１２Ｌ／ｍｉｎ（８／１２ｓｃｃｍ）とすることがで
きる。
【００３６】以上のようにしてプラズマ処理することに
より、例えばＳｉ，ＣｏＳｉ，Ｗ，ＷＳｉ，ＴｉＳｉ上
の自然酸化膜を、適切に除去することができる。従来の
誘導結合プラズマ方式のプラズマ処理装置では、ファラ
デーシールド４４を用いてコイル４２からサセプター３
３に向かう斜め方向の電界を除去すると電界が弱くなる
ためプラズマが点火し難くなるという問題があったが、
上記構成によればサセプター３３と導電性部材４９との
間に形成される電界によりプラズマの点火を確実に行う
ことができ、かつ、プラズマの点火後は誘導電磁界によ
る誘導結合プラズマによりプリクリーニング工程を行う
ことができる。
【００３７】このように誘導結合プラズマを利用するこ
とにより、磁界成分でプラズマをアシストすることがで
きるのでＨ２の比率を高めつつＡｒの比率を少なくする
ことができ、また、プラズマ密度とバイアス電圧とを独
立にコントロールすることが可能となるのでプラズマ密
度を高くしつつ低バイアス電圧とすることができる。こ
れらにより、極めて効率よく自然酸化膜の除去を行うこ
とが可能となる。容量結合プラズマでは、プラズマが安
定しないためＡｒを少なくすることができず、また、プ
ラズマ密度とバイアス電圧とを独立にコントロールする
ことも不可能であるため、このように効率よく自然酸化
膜の除去を行うことはできない。
【００３８】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。図４は、本実施形態のプラズマ処理装置を適用
したプリクリーニング装置を示す断面図である。このプ
リクリーニング装置１５′は、ファラデーシールド４４
を設けていない点以外は第１の実施形態のプリクリーニ
ング装置１５と同様に構成されている。このようなプリ
クリーニング装置１５′によれば、第１の実施形態のプ
リクリーニング装置１５と同様に、第２の高周波電源３
４からサセプター３３に高周波電力を供給してプラズマ
を点火した後、第１の高周波電源４３からコイル４２に
高周波電力を供給して誘導結合プラズマを形成してプラ
ズマ処理する処理動作によりウエハＷ上に形成された自
然酸化膜を除去することができる。
【００３９】本実施形態においては、プラズマ点火時
に、第１の高周波電源４３からの給電に先立って、上述
のように第２の高周波電源３４からサセプター３３に高
周波電力を供給し、サセプター３３と導電性部材４９と
の間にウエハＷと垂直な電界を形成するので、ウエハＷ
に対して垂直な方向の電界が支配的な状態とすることが
できる。これにより、斜め方向の電界によって生じるウ
エハＷの表面性状の劣化やチャージの蓄積等の不都合が
生じやすいプラズマ点火直後に斜め方向の電界が形成さ
れないので、前記ウエハＷの表面性状の劣化やチャージ
の蓄積等の影響を少なくすることができる。また、この
ようにしてプラズマを点火した後には、第１の高周波電
源４３からコイル４２に高周波電力を供給することによ
り、第１の実施形態と同様に誘導結合プラズマによって
高効率かつ低ダメージでプラズマ処理を行うことができ
る。
【００４０】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ことなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態で
は本発明をメタル成膜システムにおいて自然酸化膜の除
去を行うプリクリーニング装置に適用した場合を示した
が、本発明はコンタクトエッチング等を行う他のプラズ
マエッチング装置に適用することも可能であり、さらに
は、本発明をプラズマＣＶＤ等その他のプラズマ処理装
置に適用することも可能である。また、このプラズマ処
理装置は、既存する誘導結合プラズマ処理装置のベルジ
ャー上方に、グランドに落とされた導体板を載置するこ
とによっても構成することができる。このように既存の
装置に簡単な改造を施すことにより構成した場合には、
本発明の装置コストは極めて低く抑えることが可能であ
る。さらに、被処理基板は半導体ウエハに限られるもの
ではなく、他の基板であってもよい。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
前記載置台に対向するように前記絶縁体壁の外側に設け
られた導電性部材と、前記載置台に高周波電力を供給す
る第２の高周波電源とを具備するので、プラズマ点火時
に、前記第２の高周波電源から前記載置台に高周波電力
を供給して前記載置台と前記導電性部材との間に電界を
形成することにより、前記処理容器内を前記載置台と前
記導電性部材との間に形成される電界が支配的な状態と
することができるから、前記被処理基板に対して斜め向
きに形成される電界によって生じる悪影響を抑制するこ
とができる。したがって、処理の精度が極めて高く、か
つ、効率よく処理を行うことの可能なプラズマ処理装置
およびプラズマ処理方法が提供される。
【００４２】また、本発明によれば、前記天壁の上方に
前記載置台と対向して設けられた導電性部材と、前記載
置台に高周波電力を供給する第２の高周波電源とを具備
するので、プラズマ点火時に、前記第２の高周波電源か
ら前記載置台に高周波電力を供給して前記載置台と前記
導電性部材との間に前記被処理基板に対して垂直な電界
を形成することにより、前記被処理基板に対して垂直な
電界が支配的な状態とすることができるから、前記被処
理基板に対して斜め向きに形成される電界によって生じ
る悪影響を確実に抑制することができる。したがって、
処理の精度が極めて高く、かつ、効率よく処理を行うこ
との可能なプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法が
確実に提供される。
【００４３】さらに、本発明によれば、前記ベルジャー
と前記アンテナ手段との間に設けられたファラデーシー
ルドと、前記天壁の上方に前記載置台と対向して設けら
れた導電性部材と、前記載置台に高周波電力を供給する
第２の高周波電源とを具備するので、プラズマ着火時
に、前記第２の高周波電源から前記載置台に高周波電力
を供給して前記載置台と前記導電性部材との間に前記被
処理基板と垂直な電界を形成することにより、プラズマ
の点火に必要な電界を印加することができるから、ファ
ラデーシールドを用いて被処理基板に対して斜め方向の
電界が形成されることを防止しつつ、プラズマ点火を確
実に行うことが可能となる。したがって、誘導結合プラ
ズマ方式にファラデーシールドを併用した場合にプラズ
マが点火し難くなるという問題を解消したプラズマ処理
装置およびプラズマ処理方法が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装
置を適用したプリクリーニング装置を備えたメタル成膜
システムを示す概略構成図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装
置の概略断面図。
【図３】図２に示したプリクリーニング装置におけるフ
ァラデーシールドの斜視図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るプリクリーニン
グ装置の概略断面図。
【図５】従来の誘導結合プラズマ方式のプラズマエッチ
ング装置の一例を示す概略断面図、その装置のエッチャ
ントの挙動を示す図、および、従来のファラデーシール
ドを備えたプラズマエッチング装置の一例を示す概略断
面図。
【符号の説明】
１５；プリクリーニング装置 ３１；チャンバー ３２；ベルジャー ３３；サセプター ３４；第２の高周波電源 ４２；コイル ４３；第１の高周波電源 ４４；ファラデーシールド ４８；ガス供給ノズル ４９；導電性部材 ６０；ガス供給機構 ６１；Ａｒガス供給源 ６２；Ｈ２ガス供給源 ２００；プラズマエッチング装置 ２０１；チャンバー ２０２；ベルジャー ２０３；サセプタ ２０４；高周波バイアス電源 ２０５；アンテナ ２０６；高周波電源 ２０７；ファラデーシールド Ｗ；半導体ウエハ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G075 AA24 AA30 AA62 BC06 BD14 CA03 CA25 CA47 CA62 CA63 EB01 4M104 BB14 CC01 DD23 5F004 AA14 BA04 BA20 BB13 BB21 BB26 CA02 CA03 DA00 DA22 DA23 DA24 DA30 DB00 EB01 EB02 5F045 AA03 AB40 AC16 DP04 EH11 EH19 EK09 HA06

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被処理基板を収容する収容部とこの収容
    部と連通し絶縁体壁を有するプラズマ形成部とからな
    り、被処理基板にプラズマ処理を施す処理容器と、 前記収容部に設けられ、被処理基板が載置される導電性
    の載置台と、 前記絶縁体壁の外側に設けられ前記プラズマ形成部に誘
    導電磁界を形成するアンテナ手段と、 前記アンテナ手段に高周波電力を供給する第１の高周波
    電源と、 前記アンテナ手段により形成された誘導電磁界により解
    離してプラズマとなるプラズマ生成ガスおよびプラズマ
    処理を行うための処理ガスを供給するガス供給手段と、 前記載置台に対向するように前記絶縁体壁の外側に設け
    られた導電性部材と、 前記載置台に高周波電力を供給する第２の高周波電源と
    を具備することを特徴とするプラズマ処理装置。
  2. 【請求項２】 被処理基板を収容するチャンバーと、 前記チャンバーと連通するようにその上方に設けられ、
    絶縁体からなる側壁および天壁を有するベルジャーと、 前記チャンバー内に設けられ被処理基板が載置される導
    電性の載置台と、 前記ベルジャーの側壁の外側に設けられ、前記ベルジャ
    ー内に誘導電磁界を形成するアンテナ手段と、 前記アンテナ手段に高周波電力を供給する第１の高周波
    電源と、 前記アンテナ手段により形成された誘導電磁界により解
    離してプラズマとなるプラズマ生成ガスおよびプラズマ
    処理を行うための処理ガスを供給するガス供給手段と、 前記天壁の上方に前記載置台と対向して設けられた導電
    性部材と、 前記載置台に高周波電力を供給する第２の高周波電源と
    を具備することを特徴とするプラズマ処理装置。
  3. 【請求項３】 被処理基板を収容するチャンバーと、 前記チャンバーと連通するようにその上方に設けられ、
    絶縁体からなる側壁および天壁を有するベルジャーと、 前記チャンバー内に設けられ被処理基板が載置される導
    電性の載置台と、 前記ベルジャーの側壁の外側に設けられ、前記ベルジャ
    ー内に誘導電磁界を形成するアンテナ手段と、 前記アンテナ手段に高周波電力を供給する第１の高周波
    電源と、 前記アンテナ手段により形成された誘導電磁界により解
    離してプラズマとなるプラズマ生成ガスおよびプラズマ
    処理を行うための処理ガスを供給するガス供給手段と、 前記ベルジャーと前記アンテナ手段との間に設けられた
    ファラデーシールドと、 前記天壁の上方に前記載置台と対向して設けられた導電
    性部材と、 前記載置台に高周波電力を供給する第２の高周波電源と
    を具備することを特徴とするプラズマ処理装置。
  4. 【請求項４】 前記載置台は、被処理基板を加熱する加
    熱機構を有することを特徴とする請求項１から請求項３
    のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
  5. 【請求項５】 被処理基板を収容するチャンバーと、前
    記チャンバーと連通するようにその上方に設けられ、絶
    縁体からなる側壁および天壁を有するベルジャーと、前
    記チャンバー内に設けられ被処理基板が載置される導電
    性の載置台と、前記ベルジャーの側壁の外側に設けら
    れ、前記ベルジャー内に誘導電磁界を形成するアンテナ
    手段と、前記アンテナ手段に高周波電力を供給する第１
    の高周波電源と、前記アンテナ手段により形成された誘
    導電磁界により解離してプラズマとなるプラズマ生成ガ
    スおよびプラズマ処理を行うための処理ガスを供給する
    ガス供給手段と、前記天壁の上方に前記載置台と対向し
    て設けられた導電性部材と、前記載置台に高周波電力を
    供給する第２の高周波電源とを具備するプラズマ処理装
    置を用いてプラズマ処理を行うプラズマ処理方法であっ
    て、 前記第２の高周波電源から前記載置台に高周波電力を供
    給し、前記載置台と前記導電性部材との間に被処理基板
    に対して垂直な電界を形成してプラズマを形成し、その
    後前記第１の高周波電源から前記アンテナ手段に高周波
    電力を供給し、前記ベルジャー内に誘導電磁界を形成し
    て誘導結合プラズマを形成し、被処理基板にプラズマ処
    理を施すことを特徴とするプラズマ処理方法。
  6. 【請求項６】 被処理基板を収容するチャンバーと、前
    記チャンバーと連通するようにその上方に設けられ、絶
    縁体からなる側壁および天壁を有するベルジャーと、前
    記チャンバー内に設けられ被処理基板が載置される導電
    性の載置台と、前記ベルジャーの側壁の外側に設けら
    れ、前記ベルジャー内に誘導電磁界を形成するアンテナ
    手段と、前記アンテナ手段に高周波電力を供給する第１
    の高周波電源と、前記アンテナ手段により形成された誘
    導電磁界により解離してプラズマとなるプラズマ生成ガ
    スおよびプラズマ処理を行うための処理ガスを供給する
    ガス供給手段と、前記ベルジャーと前記アンテナ手段と
    の間に設けられたファラデーシールドと、前記天壁の上
    方に前記載置台と対向して設けられた導電性部材と、前
    記載置台に高周波電力を供給する第２の高周波電源とを
    具備するプラズマ処理装置を用いてプラスマ処理を行う
    プラズマ処理方法であって、 前記第２の高周波電源から前記載置台に高周波電力を供
    給し、前記載置台と前記導電性部材との間に電界を形成
    してプラズマを点火し、その後前記第１の高周波電源か
    ら前記アンテナ手段に高周波電力を供給し、前記ベルジ
    ャー内に誘導電磁界を形成して誘導結合プラズマを形成
    し、被処理基板にプラズマ処理を施すことを特徴とする
    プラズマ処理方法。
  7. 【請求項７】 前記第２の高周波電源は、前記第１の高
    周波電源が高周波電力の供給を開始した後に、高周波電
    力の供給を停止することを特徴とする請求項５または請
    求項６に記載のプラズマ処理方法。
  8. 【請求項８】 被処理基板を加熱しながらプラズマ処理
    を施すことを特徴とする請求項５から請求項７のいずれ
    か１項に記載のプラズマ処理方法。
  9. 【請求項９】 前記プラズマ処理は、被処理基板上に形
    成された自然酸化膜を除去する処理であることを特徴と
    する請求項５から請求項８のいずれか１項に記載のプラ
    ズマ処理方法。
  10. 【請求項１０】 前記プラズマガスおよび前記処理ガス
    は、アルゴンガスおよび水素ガスからなることを特徴と
    する請求項９に記載のプラズマ処理方法。
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