JP2013182996A - ドライエッチング装置及びドライエッチング方法 - Google Patents

ドライエッチング装置及びドライエッチング方法 Download PDF

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Abstract

【課題】腐食性ガスを用いるために石英製のシャワープレートを用いるような場合であっても、高均一なエッチングが可能なドライエッチング装置を提供する。
【解決手段】ウェハ１１７が載置されるステージ１２０と、アンテナ電極１１５と、高周波電源１０１と、シャワープレート１１６と、高周波バイアス電源１２３とを具備するドライエッチング装置において、アンテナ電極側に、高周波バイアスの周波数に対してシャワープレート１１６が形成する静電リアクタンスと直列共振し、可変誘導リアクタンスによりインピーダンスを変化させ接地させる対向共振接地手段１０４を具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置やＭＥＭＳ（Micro-Electro-Mechanical-Systems）を製造するためのドライエッチング装置及びドライエッチング方法に関する。
近年、半導体メモリの容量の増加や半導体デバイスの高速化に伴い、シリコンと酸化シリコン、窒化シリコン等の積層膜をスペース幅１０ｎｍ、アスペクト１５以上に加工するための微細加工技術が必要とされている。また、そのような状況の中で、スループット（量産性）向上を維持するために、低圧力から高圧力で中密度のプラズマを発生させることのできるプラズマ源を用いたエッチング装置が必要とされている。
このようなプラズマ源としては、上部電極と下部電極で挟まれた領域にプラズマを発生させる平行平板型のプラズマ源が適しており、２００ＭＨｚのＶＨＦ波と分布制御用の磁場発生コイルを備えるドライエッチング装置としては有磁場ＶＨＦプラズマエッチング装置が存在する。
有磁場ＶＨＦプラズマエッチング装置は、上下稼働式のウェハステージ（下部電極）とその対向に配置されたアンテナ電極（上部電極）を真空容器内に有する（特許文献１）。アンテナ電極から周波数２００ＭＨｚのＶＨＦ波を放射し、真空容器内のガスをプラズマ化する。上下方向に磁力線を持つように配置された電磁石Ａ、電磁石Ｂによりプラズマ生成分布とプラズマ拡散を制御することで均一なイオン分布を実現する。
アンテナ電極とウェハを載置するウェハステージの間に生成されるプラズマの高さ（以下、Ｇａｐ距離）は、ウェハステージ昇降機構により１８−１４０ｍｍの範囲で可変である。また、ウェハステージには、エッチング反応促進のためのイオン引き込み用４ＭＨｚのＲＦバイアス電源とウェハ温度制御用の温調機を備える。
上記構成を持つＶＨＦプラズマエッチング装置は、低解離、高圧力プラズマを生成することができるため、フロロカーボン系ガスを用いるシリコン絶縁膜のエッチングに適している。プラズマ生成用のガスは、ガス導入口からアンテナ電極内部に導入され、ガス分配プレートでお互いが混在しないように同心円状に分配された後、シャワープレートからそれぞれ独立のガス組成比で真空容器内に放出される。
絶縁膜エッチング時のシャワープレートは多数の開口を有する低抵抗のシリコン板を使用しており、アンテナバイアス用高周波電源が発振するバイアスでシリコン板表面にイオンを引き込み、過剰なフッ素を消費して高選択性の絶縁膜エッチングを実現している。この際、アンテナバイアス用高周波電源とＲＦバイアス電源の位相は、それぞれ検知された位相に基づいて位相制御ユニットで、１８０度となるよう制御されている。
このような装置でＣｌ２やＨＢｒなどの腐食性ガスを使用する場合に、アンテナ電極とガス分配プレートの５０Ｐａ以上の圧力と接する表面に樹脂またはセラミック溶射し、シャワープレートに誘電体を使用することが開示されている。（特許文献２）
また、容量結合型プラズマ（ＣＣＰ）エッチング装置において、対向する上部電極部側に電気特性制御回路を設置することが開示されている（特許文献３）。
特開２００５−７９４１６号公報 特開２００７−５９５６７号公報 特開２０１１−８２１８０号公報
本発明者等は、腐食性ガスを用いた有磁場ＶＨＦプラズマによるＳｉエッチングを試みた。その際、有磁場ＶＨＦプラズマにおいて、アンテナ電極やガス分配プレートとしては特許文献２に記載の構成とし、シャワープレートとしてシリコン絶縁膜のエッチングで使用されているシリコン（Ｓｉ）製に代えて厚さ１０ｍｍの石英を用い、４ＭＨｚのバイアスをウェハステージに印加してエッチングを行った。しかしながら、導電膜をエッチングするための高バイアス、低パワー、５０ｍｍ以下の小Ｇａｐ距離のプラズマ生成条件では、ウェハの端部でエッチング速度が中心部より早くなったり、Ｍ型やＷ型の分布となったりして、均一性が悪化する、又樹脂やセラミック溶射がなされていない部分のガス分配プレートの腐食や被加工物の金属汚染という新たな課題が発生した。ガス分配プレートの腐食や被加工物の金属汚染等については、図２に示すように母材（例えば、ＳＵＳ３１６Ｌ）２０１の表面をポリイミド樹脂２０２とアルミナ２０３で完全に覆うような構造のガス分配プレートを用いることにより母材の腐食や金属汚染等の問題は解決したが、均一性の改善は認められなかった。
そこで、特許文献３に記載の電気特性制御回路について検討した。しかしながら、ＣＣＰで電気特性制御回路を使用した場合、上部電極が導体で金属汚染が発生しやすいだけでなく、ソース用高周波に関するプラズマ生成の面内分布とイオン引き込み用周波数に関するウェハ上のシース電圧の面内分布との独立制御が困難なため、電気特性回路だけではＥＲ分布の均一化が困難であることが予想された。
本発明は、平行平板型のＶＨＦプラズマエッチング装置等のドライエッチング装置でフロロカーボン系ガス、塩素、ＨＢｒのハロゲンガス等の腐食性ガスを適用するためにシリコン製に代えて石英製のシャワープレートを用いるような場合であっても、高均一なエッチングが可能なドライエッチング装置及びドライエッチング方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するための一実施形態として、減圧可能な真空容器内に配置され、その上に被処理物が載置される載置手段と、前記載置手段と対向する位置に配置され、前記真空容器内に導入されたエッチング用のガスをプラズマ化するための高周波が供給されるアンテナ電極と、前記アンテナ電極に接続され、前記アンテナ電極に高周波を供給する高周波供給手段と、前記アンテナ電極のプラズマ側に設置され、前記ガスを前記真空容器内に放出するアンテナ電極誘電体と、前記真空容器内に導入された前記ガスの圧力を制御する圧力制御手段と、前記載置手段に高周波バイアスを印加する高周波バイアス印加手段とを具備するドライエッチング装置において、前記アンテナ電極側に、前記高周波バイアスの周波数に対して前記アンテナ電極誘電体が形成する静電リアクタンスと直列共振し、可変誘導リアクタンスによりインピーダンスを変化させ接地させる対向共振接地手段を具備することを特徴とするドライエッチング装置とする。
また、被処理物をステージ上に載置する載置工程と、前記ステージが配置される真空容器内にエッチング用のガスを導入するガス導入工程と、前記真空容器内に導入された前記ガスの圧力を制御する圧力制御工程と、前記被処理物と対向する位置に配置されアンテナ電極に、前記ガスをプラズマ化するための高周波を供給する工程と、前記被処理物に高周波バイアスを印加する工程と、を有するドライエッチング方法において、前記アンテナ電極へ流れる高周波バイアス電流と、前記真空容器の側壁側へ流れる高周波バイアス電流との比を制御する高周波バイアス電流比制御工程を更に有することを特徴とするドライエッチング方法とする。
本発明によれば、平行平板型のＶＨＦプラズマエッチング装置等のドライエッチング装置でフロロカーボン系ガス、塩素、ＨＢｒのハロゲンガス等の腐食性ガスを適用するためにシリコン製に代えて石英製のシャワープレートを用いるような場合であっても、高均一なエッチングが可能なドライエッチング装置及びドライエッチング方法を提供することができる。
本発明の第１の実施例に係るドライエッチング装置の概略断面図である。 課題の欄において発明者等が検討した、ポリイミドとセラミックでＳＵＳ表面をコーティングしたガス分配プレートのガス孔部分付近の概略断面図である。 本発明の第１の実施例に係るドライエッチング装置におけるバイアス共振接地機構の回路概略図である。 本発明の第１の実施例に係るドライエッチング装置において、バイアス共振接地機構の可変容量を変化させた場合のＥＲ均一性の変化を示すグラフである。 本発明の第１の実施例に係るドライエッチング装置において、バイアス共振接地機構を働かせない場合のＥＲの面内分布を示すグラフである。 本発明の第１の実施例に係るドライエッチング装置において、バイアス共振接地機構を用いた場合のＥＲの面内分布を示すグラフである。 本発明の第１の実施例に係るドライエッチング装置において、バイアス共振接地機構を用い、かつ磁場調整を行った場合のＥＲの面内分布を示すグラフである。 本発明の第２の実施例に係るドライエッチング方法の主要手順（多層膜エッチング時のバイアス共振接地機構の制御方法）を示すフロー図である。 本発明の第２の実施例に係るドライエッチング方法の他の主要手順（Ｎ枚エッチング処理におけるバイアス共振接地機構の制御方法）を示すフロー図である。 本発明の第３の実施例に係るドライエッチング装置（内壁へ向かうバイアス電流の比率をより効率よく低下させるドライエッチング装置）の概略断面図である。 本発明の第３の実施例に係る他のドライエッチング装置（電磁石がない場合）の概略断面図である。 本発明の第３の実施例に係る他のドライエッチング装置のおける要部回路図であり、（ａ）はソース周波数接地回路、（ｂ）は他のソース周波数設置回路、（ｃ）はソース周波数可変接地機構を示す。
発明者等は、シャワープレートの材料をシリコンから石英に替えたことによりエッチングの均一性が悪化した原因について検討した。その結果、シャワープレートがシリコン製のときには印加できていたバイアスが石英の場合には印加できないこと、これによりバイアス電流がプラズマ処理室の壁側に流れていることが分かった。そこで、アンテナ電極側へバイアス電流を流す方法について更に検討した。その結果、アンテナ電極側にインピーダンス制御手段（接地回路）を設け、アンテナ電極及びプラズマ処理室壁面へのプラズマ中のバイアス電流の流量比を制御することによりエッチングの均一性を改善できることが分かった。本発明はこの新たな知見により生まれたものである。
以下、実施例により詳細に説明する。
本発明の第１の実施例に係るドライエッチング装置について、図１〜図７を用いて説明する。図１は、本実施例１に係るドライエッチング装置の構成の概略を示す縦断面図である。本装置は、真空容器の内部に配置されたプラズマ処理室（エッチングチャンバー）の内側でプラズマを形成し、このプラズマを用いてプラズマ処理室内に載置された半導体ウェハ等の被エッチング材料である基板状の試料を処理するドライエッチング装置である。
このドライエッチング装置における真空容器は、プラズマ処理室（エッチングチャンバー）１０８と、アース内筒１０７と、石英天板１１１と、アンテナ電極１１５とベースフレーム１２８と、真空ポンプ及び圧力制御バルブ（共に図示せず）とで構成されている。符号１３３は遮蔽板を示す。
被エッチング材料である、シリコン酸化膜や窒化シリコン膜やＳｉ（シリコン）が積層されたウェハ（被処理物）１１７を設置するウェハステージ１２０は、その上面であってＳｉウェハ１１７が載せられる載置面の外周側及び側壁を覆って配置されたリング形状のサセプタ１１９を備えている。符号１１８はフォーカスリングを示す。さらに、複数の温度制御手段等（図１中には未記載）を設置しており、ウェハステージ１２０の複数部分を、異なる所定の温度に制御することが可能である。エッチング処理中は、静電吸着（ＥＳＣ）用直流電源１２２で発生される−２０００Ｖ〜＋２０００Ｖの直流電圧を印加してウェハ１１７を静電吸着させ、Ｓｉウェハ１１７とウェハステージ１２０との間の隙間に熱伝達効率のよいＨｅを充填し、ウェハ裏面のＨｅ圧力制御を行っている。符号１２５はウェハステージ１２０の昇降機構を示す。
そして、ウェハステージ１２０には、プラズマ中からウェハ１１７にイオンを引き込み、そのイオンエネルギーを制御するための４ＭＨｚのＲＦ（高周波）バイアス電源１２３とＲＦバイアス整合器１２１が接続されている。符号１２４はＲＦ（高周波）電流検出部を示す。
ＲＦバイアス電源１２３の出力は、例えば、被処理物がシリコン膜、窒化シリコン膜、ＴｉＮ膜、レジスト膜、反射防止膜等の場合、１２インチ径の被処理物に対し最低１Ｗ程度から最大電力２ｋＷ程度（連続正弦波）である。
また、チャージアップダメージ（電子シェーディング）低減、垂直加工性の効果を得るため、１Ｈｚ〜１０ｋＨｚの範囲でｏｎ−ｏｆｆ変調を行う、時間変調（Time Modulate：以下、ＴＭと表記する）機能を備えているものを用いた。
エッチング用のガスは、マスフローコントローラとストップバルブ（共に図示せず）からを経由して、アンテナ電極１１５上面のガス導入口Ａ １０９とガス導入口Ｂ １１２の２系統で真空容器内に導入される。そして、ガス分配プレート１１４でそれぞれのガスが混入しないように、面内で均一になるようにガス分配プレート１１４で分散させた後、シャワープレート１１６の同心円状に２分割された領域から、２系統でエッチングチャンバー１０８内に導入される。符号１３１はＥＰＤ（End Point Detector）窓（孔部）を示す。この窓を透過した光を光ファイバー等により分光器に導いてモニタすることにより、エッチング終点を検出することができる。
本ドライエッチング装置では、シャワープレート１１６とガス分配プレート１１４とアンテナ電極１１５とを面で密着させ、アンテナ電極１１５を温調することでシャワープレート１１６の過度な温度上昇を抑制している。符号１１０は冷媒導入口、符号１１３は冷媒出口を示す。同様にプラズマと接するアース内筒１０７も冷媒を流すことで温調をしている。また、シャワープレート１１６には、Ｃｌ２、ＨＢｒ、ＳＦ６、ＮＦ３等のガスに耐食性のある石英を用いた。
このように導入されたガスは、プラズマ発生手段により照射された電磁波のエネルギーにより解離されてプラズマが生成、維持される。図１記載のドライエッチング装置のプラズマの発生手段は、２００ＭＨｚのＶＨＦ波のソース用電源１０１と、ソース用電源１０１が接続され電場を発生するアンテナ電極と、磁場を発生する電磁石Ａ １０５、電磁石Ｂ １０６（磁場発生手段）とを有し、電磁相互作用（電子サイクロトロン共振）を用いてプラズマを生成する。よって、電磁石Ａ １０５、電磁石Ｂ １０６で形成される磁場は、２００ＭＨｚとの電子サイクロトロン共振する磁束密度７．１ｍＴを出力することができる。なお、プラズマ発生手段はプラズマを発生させることができればよく、磁場発生手段を省略することもできる。但し、この磁場発生手段を有することにより、より低圧でプラズマを発生させることができる。
ソース用電源１０１から発振されたＶＨＦ波はソース電磁場用整合器１０２、ハイパスフィルタ１０３を経て、ウェハステージ１２０と対向位置にあるアンテナ電極１１５に導入される。ＶＨＦアンテナ（アンテナ電極）１１５とエッチングチャンバー１０８は、石英天板１１１と石英リング１２６で電気的に絶縁されている。ハイパスフィルタ１０３は、２００ＭＨｚは透過させ、ＲＦバイアス用の高周波に対してはハイインピーダンスとなるように構成されている。
本実施例においては、腐食対策としてガス圧力５０Ｐａ以上と接する部分や真空容器内にあるアンテナ電極部分の金属が露出しないような構造にしている。例えば、図２は本実施例で用いたガス分配プレート１１４のガス孔部とＥＰＤ窓部付近の断面図である。母材２０１はＳＵＳ３１６Ｌであるが、ガス孔、石英窓用孔にはアルミナスリーブ２０３を埋めている。そして、接合境界面とＳＵＳ表面をポリイミド樹脂で被膜している。このような構造とすることで、ＳＵＳ表面やアルミナスリーブとの接触面からの金属汚染を低減しつつ、ＶＨＦ波のアンテナとしての機能とＲＦバイアスとしてのアース部品としての機能を維持することができる。母材２０１としてはＳＵＳ３１６Ｌに限定されるものではなく、導電性材料であれば用いることができる。なお、腐食対策は均一性向上の観点からは必ずしも必要ではなく、母材として耐腐食性導電材料を用いることにより省略することができる。
また、電磁石Ａ １０５を真空容器内に発散磁場を形成させるためにコイルヨーク１３２の上面側に配置し、垂直方向の磁場を形成させるため電磁石Ｂ １０６をヨーク１３２の側面に配置した。電磁石Ａ １０５と電磁石Ｂ １０６の全アンペア・ターン値を一定にすると、２００ＭＨｚのアンテナ電極面内の生成効率が一定となり、同じイオン電流分布を維持できる特性がある。例えば、８Ｐａ、ソースパワー４００ＷのＨＢｒプラズマでコイル巻き数が電磁石Ｂ １０６の１／２の電磁石Ａの場合、電磁石Ａ １０５/電磁石Ｂ １０６電流値が０／５アンペアと２／４アンペアは同じイオン電流分布となる。したがって、電磁石Ａ １０５と電磁石Ｂ １０６が形成する磁場の比率を変化させることで、イオン電流分布は一定にしながら、壁面へ向かう磁力線の方向、磁場勾配を変化させることができる。符号１２９は電磁石Ａ用直流電源、符号１３０は電磁石Ｂ用直流電源を示す。これらの直流電源として両極性の電流を流せるような電源を使用すると、-２/６Ａ、１２/-１Ａ等といった、より広い範囲の磁場勾配を形成することが可能となる。
一方、ＲＦバイアスに対しては、磁場の存在によりＲＦバイアスの伝搬媒体となる電子がラーモア周波数でらせん状に磁力線に拘束されるようになるため、磁力線と平行方向は低インピーダンスだが、磁力線と垂直方向では高インピーダンスといった非等方な誘電体となる。一般に、磁力線と垂直方向のインピーダンスは、磁場が強いほど、プラズマ密度が小さいほど大きくなり、伝搬させる周波数に対しては４−８ＭＨｚくらいに極大値を持つようなインピーダンス特性となる。
このように、シャワープレート１１６に石英を用いた場合、アース内筒１０７やシャワープレート１１６上に形成されるプラズマシースが持つ静電容量（約数ｎＦ）に対して１桁以上小さい静電容量を持つため、ＲＦバイアス電流はアンテナ電極１１５側ではなく、アース内筒１０７側に流れていた。このとき、磁場による拘束も受けるため、小Ｇａｐ距離、高圧力、高バイアス条件でウェハ上でのＲＦバイアスの面内不均一が発生しやすかった。
そこで、本実施例においては、アンテナ電極１１５側にバイアス共振接地機構１０４を設置しＲＦバイアスの高周波を接地させる機構を備えた。このような回路を接続することで、汚染、腐食対策用の高インピーダンスの石英製シャワープレート１１６が存在していても、対向するアンテナ電極１１５側へＲＦバイアスを流すことが可能となる。これについて以下説明する。
図３は、バイアス共振接地機構１０４の構成を示す図である。ＲＦバイアスの最大電流に対応できる低抵抗な共振用コイル３０１と可変コンデンサ３０２からなる直列共振回路と、アンテナ部ＲＦ電流検知部３０３で構成される。ローパスフィルタ１３４は、ソース用の２００ＭＨｚに対しては高インピーダンスで遮断し、ＲＦバイアスの４ＭＨｚに対しては低インピーダンスで透過させる働きを持つ。共振コイル３０１と可変コンデンサ３０２は、直列共振回路である。石英製のシャワープレート１１６の電気容量（Ｃｓｐ）とシャワープレート上に形成されるシースの電気容量（Ｃｔｈ）を考慮して、共振コイル３０１のインダクタンス（Ｌ）と可変コンデサ３０２の静電容量（Ｃｖ）を選定する。
この可変コンデンサ３０２等の可変のリアクタンスを使用することで、多層膜エッチング時に必要となる複数ステップ処理の際、異なるプラズマのガス種、圧力、密度等のためにシャワープレート上に形成されるシース容量（Ｃｓｈ）が変化する場合や実回路で発生する寄生リアクタンスに応じて、低インピーダンスにして接地することができる。設計の際は、式（１）の関係を用いて、可変コンデンサの可変リアクタンス（Ｘｖ）や共振コイル３０1のインダクタンス（Ｌ）を決定すればよい。
Figure 2013182996
ここで、ωはＲＦバイアス周波数の角速度である。Ｘｖは、可変リアクタンス素子がコンデンサの場合は、その容量Ｃｖとすると式（２）、コイルの場合はそのインダクタンスＬｖとすると式（３）の関係となる。
Figure 2013182996
Figure 2013182996
このようなバイアス共振接地機構１０４にアンテナ部ＲＦ電流検知回路３０３の電流が最大となるように自動整合する機能を有すると多層膜エッチング時の再現性や安定性よくエッチング処理可能となる。
アンテナ部ＲＦ電流検知部３０３では、ＴＭ機能付きＲＦバイアス電源１２３からＯｎ−ＯＦＦパルスのタイミング信号と同期して、Ｏｎ時のピーク電流値をＯＦＦ時も疑似的に継続させたモニタ電流値を自動整合手段３０６やバイアス分布制御回路１２７出力する機能を有している。この機能により、ＯＦＦ時にゼロとなる電流モニタ値の変動を連続バイアス使用時と同様に平滑化でき、ＴＭバイアス印加時でもバイアス共振接地機構や、バイアス分布制御回路１２７を安定に動作させさせることが可能となる。このとき、自動整合手段３０６の制御基準信号としては、全バイアス電流のモニタ値も含めて判断されたバイアス分布制御回路１２７からの信号を用いてもよい。
また、共振用コイル３０１、可変コンデンサ３０２に対して並列に高調波次数に応じた高調波短絡用コイル３０４と高調波短絡用微調コンデンサ３０５のセットを複数挿入することで、アンテナ電極１１５上のプラズマシースを通過する際に発生する複数の高調波成分に対しても低インピーダンスできるため、より広いプラズマ条件に対して、ＲＦバイアスを均一化することが可能となる。さらに高調波電流検出回路３０７により複数の高調波成分の電流値をモニタすることでプラズマの密度や電子温度の情報も合わせて得ることができ、より精度の高い装置状態変化の検知が可能となる。また、図３に示す本回路にかぎらず、ソース周波数は遮断し、バイアス周波数とその５次高調波は透過させるような遮断周波数をもつローパスフィルタ回路とバイアス電流検知回路等を有する回路を使用しても同様な効果をえることができる。
図４は、可変コンデンサ３０２の容量を変化させた場合のｐｏｌｙ−Ｓｉと酸化膜（ＯＸ）の均一性の変化を示すグラフと面内分布である。電流値が最大の点で均一性が極小値となる。符号４０１はｐｏｌｙ−ＳｉのＥＲ均一性の可変容量依存性、符号４０２は酸化膜のＥＲ均一性の可変容量依存性、符号４０３は磁場調整後のｐｏｌｙ−ＳｉのＥＲ均一性、符号４０４は磁場調整後の酸化膜のＥＲ均一性を表わす。共振していない場合ではＲＦバイアスは磁力線に沿って、チャンバー内壁側にのみ向かっており、図５に示すようなウェハ端部でＥＲが大きくなる傾向があった。符号５０１はｐｏｌｙ−ＳｉのＥＲの面内分布、符号５０２は酸化膜のＥＲの面内分布を示す。しかし、共振点を利用すると対向するアンテナ電極１１５側のインピーダンスが低下し、チャンバー内壁同様に電流が流れるようになるため、即ちアンテナ電極及びプラズマ処理室壁面へのプラズマ中のバイアス電流の流量比が変わり、図６に示すような端高傾向が緩和した分布となる。さらに、共振点で電磁石Ａ １０５の電流割合を増加させると、図７に示すようにｐｏｌｙ−Ｓｉと酸化膜のＥＲの均一性を２．５、３．０％に改善することが可能となった。
以上、腐食対応シャワープレートを有する平行平板構造のエッチング装置（たとえば、実施例１の有磁場ＶＨＦプラズマエッチング装置や容量結合型プラズマエッチング装置等）において、アンテナ電極１１５にバイアス共振接地機構１０４を備えることで、ウェハステージ１２０からのＲＦバイアスがアンテナ電極１１５へと垂直方向へ向かうことでエッチングの均一性を向上することが可能となる。
さらに、有磁場ＶＨＦプラズマにおいては電磁石Ａ １０５、電磁石Ｂ １０６を備えているため、これらの電流比率制御による磁力線の方向を調整することで、ウェハ上のイオンフラックス分布とは独立に、ＲＦバイアスが作るウェハシース電圧の面内分布を制御することが可能となり、小Ｇａｐ距離、高圧力、高バイアス条件でも均一なＥＲ、加工形状が可能となる。特に、Ｇａｐ距離５０ｍｍ以下、エッチングチャンバー半径／Ｇａｐ距離比５以上と壁面アースの面積が小さい場合で、均一なバイアス分布を得ることができる。
上記実施例においては、４ＭＨｚのＲＦ周波数を用いたが、より高周波、例えば、１３．５６ＭＨｚを用いると、石英シャワープレートのインピーダンスを約１／３に低減でき共振コイル３０１を小型化でき、共振周波数に対する半値幅（いわゆるＱ値）もブロードになるためプラズマ状態に対してより安定にすることができる。加えて、エッチング性能に関しても、高周波化によるイオンエネルギー分布の狭帯域化によるより高選択性プロセスを実現できる。この場合、ローパスフィルタ１３４やハイパスフィルタ１０３を１３．５６ＭＨｚ対応に交換し、バイアス共振接地機構１０４内の共振用コイル３０１のインダクタンスや可変コンデンサ容量３０２も１３．５６ＭＨｚ用に変更することで対応できる。さらに周波数の高いＲＦバイアスを使用する際も同様であるが、ローパスフィルタ１３４のカットオフ周波数の観点からプラズマソース用電源の周波数に対して１／１０以下を上限とすることが好ましい。また、周波数の下限については、シャワープレート１１６のインピーダンスが１００オーム以下となるような周波数、例えば石英厚さ４ｍｍで２ＭＨｚ以上が好ましい。
同じく、シャワープレートのインピーダンスを低下させる手段に、厚さを薄くする、誘電率を変える方法もある。例えば、汚染防止用のシャワープレートも石英に代えて、高誘電率で高いプラズマ耐性の材料（イットリア、アルミナ、サファイアガラス等）を用いてもよい。また、厚さについては、圧力差からくる応力に耐えられ、かつＶＨＦ波が中心部に伝搬できうる厚さ、例えば誘電率３．５の石英で３ｍｍ以上が好ましい。
本実施例では、バイアス共振接地機構１０４に流れる電流をアンテナ部ＲＦ電流値検出回路３０３、高調波電流検検出回路３０７で検知して、自動整合、もしくは可変容量の最適値を選択する指標としたが、バイアス共振接地機構１０４内の各素子（共振用コイル３０１、可変コンデンサ３０２）、もしくはそれら２つに印加される電圧、電流と電圧の位相差、インピーダンスでモニタすることも可能である。また、自動整合だけではなく、エッチングレシピから適当な均一性になるように可変リアクタンスの値を固定することも可能である。
以上、本実施例によれば、バイアス共振接地機構を備えることにより、平行平板型のＶＨＦプラズマエッチング装置等のドライエッチング装置でフロロカーボン系ガス、塩素、ＨＢｒのハロゲンガス等の腐食性ガスを適用するためにシリコン製に代えて石英製のシャワープレートを用いるような場合であっても、高均一なエッチングが可能なドライエッチング装置を提供することができる。また、有磁場とすることにより、より均一性を向上することができる。また、導電性母材表面を樹脂やセラミックで覆ったガス分配プレートを用いることにより、金属汚染等を抑制・防止することができる。
本発明の第２の実施例に係るドライエッチング方法について、図８及び図９を用いて説明する。なお、実施例１に記載され本実施例に未記載の事項は特段の事情が無い限り本実施例にも適用することができる。本実施例では実施例１記載のドライエッチング装置において、多層膜を処理する場合での形状の均一性を再現よく安定化する方法について説明する。
図８は、図３に示すバイアス共振接地機構１０４使用し、ガス種やソースパワー、ＲＦバイアスパワー等が異なる複数のステップを有するエッチングをする際のフロー図である。エッチング処理のＮステップ目に際して、高周波（ＲＦ）バイアスが印加され（Ｓ８０１）、ＲＦバイアスの自動整合が完了（Ｓ８０２）すると、アンテナ部ＲＦ電流検知回路３０３でアンテナ部の電流Ｉ１を検知する（Ｓ８０３）。次に、検知されたＩ１が最大、またはあらかじめ設定された設定値（Ｉ０）±許容値内であるかを判定し（Ｓ８０４）、Ｙｅｓ判定の場合は、ＲＦバイアスがＯＦＦされる（Ｓ８０６）。Ｎｏ判定の場合には、可変コンデンサ３０２を自動整合（Ｓ８０５）することで、Ｎステップでの均一条件の最適値になるようにステップＳ８０４とステップＳ８０５を繰り返してアンテナ側のインピーダンスを調整する。この際、許容値を外れると調整を行うが、ある程度の設定された時間内で調整できない場合は警告を発したり、処理を中断したりする。ＲＦバイアスがＯＦＦされると、次のＮ＋１ステップ目に移行して、別途設定された値に基づき同様な動作を実施する。
次に、図８のフローに従い、図１に示す装置を用いたドライエッチング方法の手順について説明する。先ず、被処理物１１７をウェハステージ１２０上に載置する。次に、被処理物１１７が載置されたウェハステージ１２０が設置されている真空容器内にエッチング用のガスを導入し、ガスの圧力を制御する。次に、被処理物１１７と対向する電極１１５に高周波を供給してガスをプラズマ化すると共に、複数の電磁石１０５、１０６でプラズマ分布を調整し、被処理物１１７に高周波バイアスを印加し、アンテナ電極側に配置した対向共振手段（バイアス共振接地機構）１０４によりＲＦバイアス周波数に対するインピーダンスを変化させ接地させ、アンテナ電極に流れる電流を検知し、プラズマ処理中にその変化量が変動許容値内になるよう、対向共振手段１０４を調整する。
上記方法で多結晶シリコン膜を含む被処理物をエッチングした結果、高均一なエッチングを行うことができた。
図９は、さらにＲＦ電流検出部１２４で検知したウェハ側から供給される４ＭＨｚの全電流値（Ｉt）も加えて、モニタしてＮ枚処理実施する場合のフロー図である。高周波（ＲＦ）バイアスが印加され（Ｓ９０１）、全電流値Ｉtとアンテナ部の電流Ｉ１を検知する（Ｓ９０２）。それぞれの値は、処理枚数に応じてバイアス分布制御回路１２７に入力され、それぞれの値、もしくはそれらの比率（Ｉ１／Ｉｔ）があらかじめ設定した設定値、もしくはＮ−１までの平均値に対して、許容値内であるかを判定する（Ｓ９０３）。
判定がＹｅｓの場合には、ＲＦバイアスがＯＦＦされる（Ｓ９０５）。一方、判定がＮｏの場合には、処理警告信号を出力し処理停止させる。もしくは、アンテナ部ＲＦ電流検知回路３０３のアンテナ電流値に対するＲＦ電流検出部１２４の全電流値との比が許容値内で一定となるように可変コンデンサ３０２の容量または電磁石Ａ用直流電源１２９と電磁石Ｂ用直流電源１３０の電流比等を調節する（Ｓ９０４）。ステップＳ９０３とステップ９０４とを繰り返す機能を有することで、シャワープレート消耗等によるインピーダンス変化（薄化すると壁側へバイアス電流が流れやすくなる）を補正でき高均一な状態を再現性よく安定化することが可能となる。
次に、図９のフローに従い、図１に示す装置を用いたドライエッチング方法の手順について説明する。先ず、被処理物１１７をウェハステージ１２０上に載置する。次に、被処理物１１７が載置されたウェハステージ１２０が設置されている真空容器内にエッチング用のガスを導入し、ガスの圧力を制御する。次に、被処理物１１７と対向する電極１１５に高周波を供給してガスをプラズマ化すると共に、複数の電磁石１０５、１０６でプラズマ分布を調整し、被処理物１１７に高周波バイアスを印加し、アンテナ電極側に配置した対向共振手段（バイアス共振接地機構）１０４によりＲＦバイアス周波数に対するインピーダンスを変化させ接地させ、ＲＦバイアスの全電流とアンテナ電極に流れる電流を検知し、プラズマ処理中にその変化量が変動許容値内になるよう、対向共振手段１０４と複数存在する電磁石１０５、１０６への電流比の少なくともいずれかひとつを調整する。
上記方法で多結晶シリコン膜を含む被処理物をエッチングした結果、高均一で安定なエッチングを行うことができた。
なお、分布調整ノブとしては、上記プラズマとバイアス分布を主に変化させるパラメータ以外に、シース用電源のパワーやソースガス導入の面内比やウェハスレージの面内分布等、被エッチング処理物に対して感度の高いものを選択してもよい。
上記アクティブフィードバックのような使用方法のほか、同じ方式の有磁場ＶＨＦプラズマエッチング装置の複数台を出荷し立ち上げる際、基準となるプラズマで、均一性がすべての装置で同じになるよう、あらかじめ設定された設定値Ｉ０とアンテナ部の電流Ｉ１とのＩ１/Ｉ０比が許容値内の値になるよう可変コンデンサの中心値を追加固定容量で微調することで、装置間の均一性の差を補正することが可能となる。
以上、本実施例によれば、アンテナ部の電流を検知し、それを用いてバイアス共振接地機構を調整することにより、平行平板型のＶＨＦプラズマエッチング装置等のドライエッチング装置でフロロカーボン系ガス、塩素、ＨＢｒのハロゲンガス等の腐食性ガスを適用するためにシリコン製に代えて石英製のシャワープレートを用いるような場合であっても、高均一なエッチング方法を提供することができる。また、全バイアス電流とアンテナ部の電流とを検知し、それらを用いてバイアス共振接地機構の容量又は複数の電磁石の電流比を調整することにより、高均一な状態を再現性よく安定化することが可能となる。
本発明の第３の実施例について、図１０〜図１２を用いて説明する。なお、実施例１又は２に記載され本実施例に未記載の事項は特段の事情が無い限り本実施例にも適用することができる。図１０は、本実施例に係るドライエッチング装置の概略断面図である。図１０では、プラズマが内壁に接する面積が大きくなる場合（例えばアンテナ電極とウェハステージとの間のＧａｐ間距離が５０ｍｍ以上）で、内壁へ向かうバイアス電流の比率をより効率よく低下させる実施例について説明する。図１０に示すドライエッチング装置は、図１に示すドライエッチング装置のエッチングチャンバー１０８の内側のアース円筒１０７に代えて絶縁性の石英内筒１００１が搭載され、エッチングチャンバー１０８には折返しアース部分１００２が配置され、その長さを適当に調節することで、高Ｇａｐの条件で磁場が存在する中でも、内壁へ向かうバイアス電流比率をより低下抑制させることが可能となる。言い換えると、アンテナ電極に向かうバイアス電流比率を増大させることが可能となる。この場合でも、電磁石Ａ １０５と電磁石Ｂ １０６の電流比率を変化させることで、プロセス条件に最適な均一性をえることが可能になる。
次に、電磁石Ａ、Ｂといった磁場による分布調整ができない場合の実施例について図１１を用いて説明する。図１１は電磁石を備えないドライエッチング装置の概略断面図を示す。遮蔽板１３３とエッチングチャンバー１０８を絶縁リングＡ １１０１、絶縁リングＢ １１０３で、ベースフレーム１２８から絶縁させた上で、エッチングチャンバー１０８にソース周波数接地回路１１０２とバイアス共振接地機構１０４を具備する。また、ウェハステージ側にも、ハイパスフィルタ１０３とソース周波数可変接地機構１１０４を備える。ソース周波数接地回路１１０２は、ソース周波数に対しては接地するがバイアス周波数に対しては透過させるような特性を、ソース周波数可変接地機構１１０４はソース周波数に対するリアクタンスを調整して接地する機構を有する。
具体的なソース周波数接地回路１１０２の回路としては、図１２（ａ）に示すように、適当な容量の貫通コンデンサ１２０１を通して接地させたり、図１２（ｂ）に示すように、ハイパスフィルタ１０３を介して接地させたりする回路を使用する。一方、ソース周波数可変接地機構１１０４には、図１２（ｃ）に示すように、ソース周波数に対して透過させるような容量を含む可変コンデンサ１２０２を備える。図１１において、ソース周波数接地回路１１０２に代えてリアクタンス可変手段１２０３を備えたソース周波数可変接地機構１１０４に替えて制御してもよい。これらソース周波数接地回路１１０２は、図１１のような電磁石を備えないドライエッチング装置だけでなく、磁場を使用する際の図１、図１０においても適用は可能である。
図１１に示すドライエッチング装置におけるバイアスの面内均一性の制御方法としては、アンテナ電極１１５とエッチングチャンバー１０８のそれぞれに接地したバイアス共振接地機構１０４内の可変コンデンサ３０２をそれぞれ調整して実施する。また、プラズマの均一性の制御は、ウェハステージ１２０とエッチングチャンバー１０８のソース周波数用可変コンデンサ１２０２の値をそれぞれ調整して実施する。以上のような機構を設置する装置にて、ＥＲ、形状均一化は制御可能となるが、エッチングチャンバー１０８側にもバイアス共振接地機構１０４を接地し、アース内筒側へのインピーダンスを変化させバイアスの均一性を制御することは、磁場が存在する場合でも適用可能で、さらに広い均一性制御性と安定性を提供することが可能となる。また、アンテナ電極及びプラズマ処理室壁面へのプラズマ中のバイアス電流の流量比を制御することにより、磁石を備えない場合であっても、低圧でのプラズマ着火の安定性や面内選択性の向上を図ることができる。
本実施例によれば、実施例１や２と同様の効果を得ることができる。また、石英（絶縁性）内筒を備えることにより、Ｇａｐ間距離が大きな場合であっても高均一が得られる。また、電磁石を備えない場合は装置の小型化・簡素化が図れる。また、アンテナ電極側とエッチングチャンバー側にそれぞれバイアス共振接地機構を設けることにより、より広い範囲での均一性と安定性を得ることができる。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
１０１：ソース用電源、１０２：ソース電磁波用整合器、１０３：ハイパスフィルタ、１０４：バイアス共振接地機構、１０５：電磁石Ａ、１０６：電磁石Ｂ、１０７：アース内筒、１０８：エッチングチャンバー、１０９：ガス導入口Ａ、１１０：冷媒導入口、１１１：石英天板、１１２：ガス導入口Ｂ、１１３：冷媒出口、１１４：ガス分配プレート、１１５：アンテナ電極、１１６：シャワープレート、１１７：ウェハ、１１８：フォーカスリング、１１９：サセプタ、１２０：ウェハステージ、１２１：ＲＦバイアス整合器、１２２：ＥＳＣ用直流電源、１２３：ＲＦ（高周波）バイアス電源、１２４：ＲＦ（高周波）電流検出部、１２５：ウェハステージ昇降機構、１２６：石英リング、１２７：バイアス分布制御回路、１２８：ベースフレーム、１２９：電磁石Ａ用直流電源、１３０：電磁石Ｂ用直流電源、１３１：ＥＰＤ窓、１３２：ヨーク、１３３：遮蔽板、１３４：ローパスフィルタ、２０１：母材 ＳＵＳ３１６Ｌ、２０２：ポリイミド、２０３：アルミナスリーブ、３０１：共振用コイル、３０２：可変コンデンサ、３０３：アンテナ部ＲＦ電流値検出回路、３０４：高調波短絡用コイル、３０５：高調波短絡微調用コンデンサ、３０６：自動整合手段、３０７：高調波電流検出回路、４０１：ｐｏｌｙ−ＳｉのＥＲ均一性の可変容量依存性、４０２：酸化膜のＥＲ均一性の可変容量依存性、４０３：磁場調整後のｐｏｌｙ−ＳｉのＥＲ均一性、４０４：磁場調整後の酸化膜のＥＲ均一性、５０１：ｐｏｌｙ−ＳｉのＥＲの面内分布、５０２：酸化膜のＥＲの面内分布、１００１：石英内筒、１００２：折返しアース部分、１１０１：絶縁リングＡ、１１０２：ソース周波数接地回路、１１０３：絶縁リングＢ、１１０４：ソース周波数可変接地機構、１２０１：貫通コンデンサ、１２０２：ソース周波数用可変コンデンサ、１２０３：リアクタンス可変手段。

Claims (14)

  1. 減圧可能な真空容器内に配置され、その上に被処理物が載置される載置手段と、
    前記載置手段と対向する位置に配置され、前記真空容器内に導入されたエッチング用のガスをプラズマ化するための高周波が供給されるアンテナ電極と、
    前記アンテナ電極に接続され、前記アンテナ電極に高周波を供給する高周波供給手段と、 前記アンテナ電極のプラズマ側に設置され、前記ガスを前記真空容器内に放出するアンテナ電極誘電体と、
    前記真空容器内に導入された前記ガスの圧力を制御する圧力制御手段と、
    前記載置手段に高周波バイアスを印加する高周波バイアス印加手段とを具備するドライエッチング装置において、
    前記アンテナ電極側に、前記高周波バイアスの周波数に対して前記アンテナ電極誘電体が形成する静電リアクタンスと直列共振し、可変誘導リアクタンスによりインピーダンスを変化させ接地させる対向共振接地手段を具備することを特徴とするドライエッチング装置。
  2. 請求項１記載のドライエッチング装置において、
    複数の電磁石から構成されるプラズマ分布調整手段を更に具備することを特徴とするドライエッチング装置。
  3. 請求項１又は２に記載のドライエッチング装置において、
    前記対向共振接地手段は、アンテナ部高周波バイアス電流検知手段と、可変リアクタンス自動整合手段を有し、
    前記可変リアクタンス自動整合手段は、前記高周波バイアスからの時間変調信号と同期することを特徴とするドライエッチング装置。
  4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載のドライエッチング装置において、
    前記高周波バイアス印加手段側に設けられた全高周波バイアス電流検知手段と、前記アンテナ部高周波バイアス電流検知手段とからのそれぞれの電流値を用いて前記対向共振接地手段のインピーダンスを変化させるバイアス分布制御手段を具備することを特徴とするドライエッチング装置。
  5. 請求項２記載のドライエッチング装置において、
    前記高周波バイアス印加手段側に設けられた全高周波バイアス電流検知手段と、前記アンテナ部高周波バイアス電流検知手段とからのそれぞれの電流値を用いて前記複数の電磁石の電流値を変化させるバイアス分布制御手段を具備することを特徴とするドライエッチング装置。
  6. 請求項１記載のドライエッチング装置において、
    前記真空容器は、前記アンテナ電極と前記載置手段との間となる側壁部に絶縁性内筒を具備することを特徴とするドライエッチング装置。
  7. 請求項６記載のドライエッチング装置において、
    前記絶縁性内筒は、部分的にアース折り返しで覆われていることを特徴とするドライエッチング装置。
  8. 請求項６記載のドライエッチング装置において、
    前記真空容器は、側壁側にバイアス共振接地機構を具備することを特徴とするドライエッチング装置。
  9. 被処理物をステージ上に載置する載置工程と、
    前記ステージが配置される真空容器内にエッチング用のガスを導入するガス導入工程と、
    前記真空容器内に導入された前記ガスの圧力を制御する圧力制御工程と、
    前記被処理物と対向する位置に配置されアンテナ電極に、前記ガスをプラズマ化するための高周波を供給する工程と、
    前記被処理物に高周波バイアスを印加する工程と、を有するドライエッチング方法において、
    前記アンテナ電極へ流れる高周波バイアス電流と、前記真空容器の側壁側へ流れる高周波バイアス電流との比を制御する高周波バイアス電流比制御工程を更に有することを特徴とするドライエッチング方法。
  10. 請求項９記載のドライエッチング方法において、
    前記高周波バイアス電流比制御工程は、前記アンテナ側のインピーダンスを制御する工程を有することを特徴とするドライエッチング方法。
  11. 請求項１０記載のドライエッチング方法において、
    前記アンテナ側のインピーダンスを制御する工程は、前記アンテナ電極側に配置した対向共振手段により前記高周波バイアスの周波数に対するインピーダンスを変化させ接地させる工程と、
    前記高周波バイアスの全電流と前記アンテナ電極に流れる電流を検知し、プラズマ処理中その変化量が変動許容値内になるよう、前記対向共振手段を調整する工程を有することを特徴とするドライエッチング方法。
  12. 請求項９記載のドライエッチング方法において、
    前記高周波バイアス電流比制御工程は、複数の電磁石を用いて前記プラズマの分布を制御する工程を有することを特徴とするドライエッチング方法。
  13. 請求項１２記載のドライエッチング方法において、
    前記プラズマの分布を制御する工程は、前記高周波バイアスの全電流と前記アンテナ電極に流れる電流を検知し、プラズマ処理中その変化量が変動許容値内になるよう、前記複数存在する電磁石への電流比を調整する工程で構成されることを特徴とするドライエッチング方法。
  14. 請求項１０記載のドライエッチング方法において、
    前記高周波バイアス電流比制御工程は、前記真空容器の側壁側のインピーダンスを制御する工程を有することを特徴とするドライエッチング方法。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017126717A (ja) * 2016-01-15 2017-07-20 東京エレクトロン株式会社 載置台の表面処理方法、載置台及びプラズマ処理装置
US9899424B2 (en) 2015-08-21 2018-02-20 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and electronic device
JP2019061848A (ja) * 2017-09-26 2019-04-18 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP2020065061A (ja) * 2014-04-09 2020-04-23 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 改良されたフロー均一性／ガスコンダクタンスを備えた可変処理容積に対処するための対称チャンバ本体設計アーキテクチャ
JP2020516024A (ja) * 2017-03-31 2020-05-28 ダブリン シティー ユニバーシティー プラズマを遠隔検知するためのシステムおよび方法
JP2023505922A (ja) * 2019-10-21 2023-02-14 エムケーエス インストゥルメンツ，インコーポレイテッド 電子可変キャパシタを使用する相互変調ひずみの軽減
WO2023043600A1 (en) * 2021-09-15 2023-03-23 Applied Materials, Inc. Uniform plasma linear ion source

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6078419B2 (ja) * 2013-02-12 2017-02-08 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置の制御方法、プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
US8883029B2 (en) * 2013-02-13 2014-11-11 Lam Research Corporation Method of making a gas distribution member for a plasma processing chamber
WO2015129623A1 (ja) 2014-02-27 2015-09-03 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 基板処理装置および基板処理方法
JP6244518B2 (ja) * 2014-04-09 2017-12-13 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
KR102085044B1 (ko) * 2015-05-22 2020-03-05 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈 플라스마 처리 장치 및 그것을 이용한 플라스마 처리 방법
CN107369604B (zh) * 2016-05-12 2019-10-11 北京北方华创微电子装备有限公司 反应腔室及半导体加工设备
US10211522B2 (en) * 2016-07-26 2019-02-19 Smartsky Networks LLC Density and power controlled plasma antenna
KR20180033995A (ko) 2016-09-27 2018-04-04 삼성전자주식회사 모니터링 유닛, 이를 포함하는 플라즈마 처리 장치 및 그를 이용한 반도체 칩의 제조 방법
CN108269726B (zh) * 2016-12-30 2021-06-29 中微半导体设备(上海)股份有限公司 等离子体刻蚀方法与等离子体刻蚀装置及其射频源***
US10504738B2 (en) * 2017-05-31 2019-12-10 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Focus ring for plasma etcher
JP6772117B2 (ja) 2017-08-23 2020-10-21 株式会社日立ハイテク エッチング方法およびエッチング装置
KR102003942B1 (ko) * 2017-11-07 2019-07-25 한국원자력연구원 정합 장치를 포함하는 플라즈마 발생 장치 및 임피던스 정합 방법
JP2019109980A (ja) * 2017-12-15 2019-07-04 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置
KR102458733B1 (ko) 2018-01-09 2022-10-27 삼성디스플레이 주식회사 플라즈마 처리 장치
CN110323117B (zh) * 2018-03-28 2024-06-21 三星电子株式会社 等离子体处理设备
CN109594062B (zh) * 2018-12-14 2021-05-18 拓荆科技股份有限公司 伴随射频导入的电加热喷淋板及其温控***
JP6963097B2 (ja) 2019-04-22 2021-11-05 株式会社日立ハイテク プラズマ処理方法
JP6899035B2 (ja) * 2019-07-29 2021-07-07 株式会社日立ハイテク プラズマ処理装置
JP7110492B2 (ja) 2020-06-16 2022-08-01 株式会社日立ハイテク プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
EP3968353A1 (en) * 2020-09-10 2022-03-16 Impedans Ltd Apparatus for ion energy analysis of plasma processes
JP2022117669A (ja) * 2021-02-01 2022-08-12 東京エレクトロン株式会社 フィルタ回路及びプラズマ処理装置
KR102660299B1 (ko) * 2021-12-29 2024-04-26 세메스 주식회사 기판 처리 장치, 고조파 제어 유닛 및 고조파 제어 방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002093784A (ja) * 2000-09-13 2002-03-29 Hitachi Ltd プラズマ処理装置および半導体装置の製造方法
JP2006066905A (ja) * 2004-07-30 2006-03-09 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
US20080178803A1 (en) * 2007-01-30 2008-07-31 Collins Kenneth S Plasma reactor with ion distribution uniformity controller employing plural vhf sources
US20090223933A1 (en) * 2004-07-30 2009-09-10 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus and method
JP2011082180A (ja) * 2004-07-30 2011-04-21 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3122618B2 (ja) * 1996-08-23 2001-01-09 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
US6136388A (en) * 1997-12-01 2000-10-24 Applied Materials, Inc. Substrate processing chamber with tunable impedance
JP4819244B2 (ja) * 2001-05-15 2011-11-24 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
US6706138B2 (en) * 2001-08-16 2004-03-16 Applied Materials Inc. Adjustable dual frequency voltage dividing plasma reactor
JP2005079416A (ja) 2003-09-02 2005-03-24 Hitachi Ltd プラズマ処理装置
JP4601439B2 (ja) * 2005-02-01 2010-12-22 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置
JP4628900B2 (ja) * 2005-08-24 2011-02-09 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置
KR101110974B1 (ko) 2007-11-21 2012-02-15 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 유도 결합 플라즈마 처리 장치 및 방법
JP2010016124A (ja) * 2008-07-02 2010-01-21 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
JP2011014579A (ja) 2009-06-30 2011-01-20 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002093784A (ja) * 2000-09-13 2002-03-29 Hitachi Ltd プラズマ処理装置および半導体装置の製造方法
JP2006066905A (ja) * 2004-07-30 2006-03-09 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
US20090223933A1 (en) * 2004-07-30 2009-09-10 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus and method
JP2011082180A (ja) * 2004-07-30 2011-04-21 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
US20080178803A1 (en) * 2007-01-30 2008-07-31 Collins Kenneth S Plasma reactor with ion distribution uniformity controller employing plural vhf sources
JP2008252067A (ja) * 2007-01-30 2008-10-16 Applied Materials Inc 複数のｖｈｆ源を用いるイオン分布均一性制御器を備えたプラズマリアクタ

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020065061A (ja) * 2014-04-09 2020-04-23 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 改良されたフロー均一性／ガスコンダクタンスを備えた可変処理容積に対処するための対称チャンバ本体設計アーキテクチャ
US9899424B2 (en) 2015-08-21 2018-02-20 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and electronic device
JP2017126717A (ja) * 2016-01-15 2017-07-20 東京エレクトロン株式会社 載置台の表面処理方法、載置台及びプラズマ処理装置
KR20190044608A (ko) * 2016-01-15 2019-04-30 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 적재대의 표면 처리 방법, 적재대 및 플라즈마 처리 장치
KR102484512B1 (ko) * 2016-01-15 2023-01-05 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 적재대의 표면 처리 방법, 적재대 및 플라즈마 처리 장치
JP2020516024A (ja) * 2017-03-31 2020-05-28 ダブリン シティー ユニバーシティー プラズマを遠隔検知するためのシステムおよび方法
JP7115759B2 (ja) 2017-03-31 2022-08-09 ダブリン シティー ユニバーシティー プラズマを遠隔検知するためのシステムおよび方法
JP2019061848A (ja) * 2017-09-26 2019-04-18 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP2023505922A (ja) * 2019-10-21 2023-02-14 エムケーエス インストゥルメンツ，インコーポレイテッド 電子可変キャパシタを使用する相互変調ひずみの軽減
JP7376699B2 (ja) 2019-10-21 2023-11-08 エムケーエス インストゥルメンツ，インコーポレイテッド 電子可変キャパシタを使用する相互変調ひずみの軽減
WO2023043600A1 (en) * 2021-09-15 2023-03-23 Applied Materials, Inc. Uniform plasma linear ion source

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