JP2016032096A - プラズマ処理装置 - Google Patents
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Abstract
Description
前記プラズマが不存在の場合における、前記試料の電位と前記プラズマ処理室の内壁の電位との電位差を低減させる前記直流電圧の値として求められた値を前記電極に印加するように前記直流電源を制御する制御装置とを備える。
背景技術および課題について補足説明しつつ、本実施の形態の概要等を説明する。従来、プラズマ処理および条件の切り替えの際には、例えば数秒から十数秒の時間がかかる。使用するガスの切り替えの場合、前処理で使用されたガスを処理室から排気し、次処理で使用するガスを処理室内に充填するための時間が必要とされる。
図1〜図5を用いて、本発明の実施の形態1のプラズマ処理装置について説明する。
図1は、実施の形態1のプラズマ処理装置の要部断面の構成を示す。図1の実施の形態1のプラズマ処理装置は、電子サイクロトロン共鳴型エッチング装置である。以下、電子サイクロトロン共鳴をECRと記載する。本発明に係るプラズマ処理装置は、ECR型エッチング装置に限らず適用可能である。
静電吸着用電極109,110には、それぞれの電源により、逆極性の電位が付与される。例えば内側の静電吸着電極109には、可変直流電源112により+500Vの電位が付与され、外側の静電吸着電極110には、可変直流電源113により−500Vの電位が付与される。
図2は、実施の形態1のプラズマ処理装置における、可変直流電源112,113、静電吸着電極109,110、誘電体層111、およびウェハ103を簡単にモデル化した等価回路を示す。なお、この等価回路では、ウェハ103の抵抗は無視できるほど小さいとする。図2の等価回路で、V1は可変直流電源112の電圧、V2は可変直流電源113の電圧である。R1,R2は、誘電体層111の抵抗、C1,C2は、誘電体層111の容量である。R1,C1は、一方の静電吸着電極109側の抵抗と容量、R2,C2は、他方の静電吸着電極110側の抵抗と容量である。
図3は、プラズマ処理装置におけるプラズマ処理を含む従来の処理の様子を示すタイムチャートである。このプラズマ処理装置は、処理室101の構成は図1と同様とするが、実施の形態1の制御装置115によりプラズマ放電中断中に静電吸着用電極109,110への出力電圧を制御する仕組みを持たない構成の場合である。
上記プラズマ放電中断中にウェハ103と処理室101の内壁面101aとの間の電位差を解消するにあたり、どの程度まで電位差を小さくすれば、異物の付着の低減効果を得るために十分であるかについて、以下のように検討した。
図6,図7を用いて、本発明の実施の形態2のプラズマ処理装置について説明する。以下、実施の形態2における実施の形態1とは異なる構成の部分について説明する。実施の形態2のプラズマ処理装置は、実施の形態1のプラズマ処理装置における放電中断中の可変直流電源112,113の出力電圧を、ウェハ103の電位と可変直流電源112,113の出力電圧との間の関係を把握するための計測を基に決定する。
図6は、実施の形態2のプラズマ処理装置における、上記実験装置および計測の機構を含む検定の手段を用いて、ウェハ103の電位と、可変直流電源112,113の出力電圧とに関する検定を行った結果の例であるグラフを示す。グラフの横軸は、可変直流電源112,113の出力電圧の平均値[V]である。グラフの縦軸は、ウェハ103の電位[V]である。また、この検定はプラズマを生成しない状態で行った。
図7は、実施の形態2のプラズマ処理装置における、異物の付着の低減効果として、放電中断中に可変直流電源112,113の出力電圧を様々に変化させた際の、ウェハ103に付着した異物数の変化を表すグラフである。グラフの横軸は、可変直流電源112,113の出力電圧の平均値[V]、およびそれに対応付けられたウェハ103の電位[V]を示す。グラフの縦軸は、ウェハ103に付着した異物数を示す。この異物数は、可変直流電源112,113の出力電圧の平均値が0Vの場合の異物数によって規格化された値を示す。
図8,図9を用いて、本発明の実施の形態3のプラズマ処理装置について説明する。以下、実施の形態3における実施の形態1および実施の形態2とは異なる構成の部分について説明する。
図8は、実施の形態3のプラズマ処理装置の要部断面の構成を示す。図8の実施の形態3のプラズマ処理装置も、ECR型エッチング装置であるが、ECR型に限らず適用可能である。実施の形態3のプラズマ処理装置は、実施の形態1および実施の形態2のプラズマ処理装置の構成要素に加え、実施の形態2とは異なる検定の手段を備える。実施の形態3における検定の手段は、当該プラズマ処理装置の検定を、処理室101の大気開放を行うこと無く実施するための機構を含む。実施の形態3のプラズマ処理装置におけるプラズマ処理方法は、当該検定の手段を用いて検定を行う手順を含む。
図9は、実施の形態3のプラズマ処理装置における、検定放電中における、可変直流電源112,113、静電吸着電極109,110、誘電体層111、ウェハ103、検定用プラズマ804、および真空の処理室101を簡単にモデル化した等価回路を示す。I1は電流計801の電流、I2は電流計802の電流である。I3は、ウェハ103から検定用プラズマ804への電流である。R3は、検定用プラズマ804の抵抗値、C3は、検定用プラズマ804の静電容量値である。R4は、処理室101の内壁面101aの接地抵抗、C4は、処理室101の内壁面101aの対地静電容量である。
上述のように、実施の形態3のプラズマ処理装置のプラズマ処理方法によれば、処理室101の大気開放を行うこと無く検定を実施する。そして本プラズマ処理方法によれば、製品ウェハの処理において、プラズマ放電中断中にウェハ103と処理室101の内壁面101aとの間に意図しない電位差が発生することを抑制する。これにより、帯電した異物のウェハ103への付着を低減することができる。
図10,図11を用いて、本発明の実施の形態4のプラズマ処理装置について説明する。以下、実施の形態4における前述の形態とは異なる構成の部分について説明する。
図10は、実施の形態4のプラズマ処理装置の要部断面の構成を示す。図10の実施の形態4のプラズマ処理装置も、ECR型エッチング装置であるが、ECR型エッチング装置に限らず適用可能である。実施の形態4のプラズマ処理装置は、前述の構成要素に加え、ウェハ電位計測プローブ1001と、内壁面電位計測プローブ1002と、制御装置1003とを有する。
化させることとする。
図11は、実施の形態4のプラズマ処理装置におけるプラズマ処理を含む処理のタイムチャートを前述と同様に示す。図11の処理は、前述の図4とは異なる内容として、プラズマ放電中断中の時間T2における(c)および(d)の形が異なる。
上述のように、実施の形態4のプラズマ処理装置におけるプラズマ処理方法によれば、製品ウェハの処理において、プラズマ放電中断中にウェハ103と内壁面101aとの間に意図しない電位差が発生することを抑制し、異物のウェハ103への付着を低減することができる。
Claims (14)
- プラズマを用いて試料がプラズマ処理されるプラズマ処理室と、
前記プラズマを生成するための高周波電力を供給する高周波電源と、
前記プラズマ処理室内に配置され前記試料を載置する試料台と、
前記試料台の内部に配置され前記試料を静電吸着させるための電極と、
前記電極に直流電圧を印加する直流電源と、
前記プラズマが不存在の場合における、前記試料の電位と前記プラズマ処理室の内壁の電位との電位差を低減させる前記直流電圧の値として求められた値を前記電極に印加するように前記直流電源を制御する制御装置とを備えることを特徴とするプラズマ処理装置。 - プラズマを用いて試料がプラズマ処理されるプラズマ処理室と、
前記プラズマを生成するための高周波電力を供給する高周波電源と、
前記プラズマ処理室内に配置され前記試料を載置する試料台と、
前記試料台の内部に配置され前記試料を静電吸着させるための電極と、
前記電極に直流電圧を印加する直流電源と、
前記プラズマが不存在であるとともに前記プラズマ処理室の内壁の電位が略0である場合の前記試料の電位を低減させる前記直流電圧の値として求められた値を前記電極に印加するように前記直流電源を制御する制御装置とを備えることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項1に記載のプラズマ処理装置において、
前記電極は、プラスの直流電圧が印加される第一の電極とマイナスの直流電圧が印加される第二の電極とを具備し、
前記直流電源は、前記第一の電極へ直流電圧を印加する第一の直流電源と前記第二の電極へ直流電圧を印加する第二の直流電源とを具備し、
前記電位差を低減させる前記直流電圧の値として求められた値は、前記試料と前記第一の電極との間の抵抗値と、前記試料と前記第二の電極との間の抵抗値と、に基づいて求められることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項2に記載のプラズマ処理装置において、
前記電極は、プラスの直流電圧が印加される第一の電極とマイナスの直流電圧が印加される第二の電極とを具備し、
前記直流電源は、前記第一の電極へ直流電圧を印加する第一の直流電源と前記第二の電極へ直流電圧を印加する第二の直流電源とを具備し、
前記試料の電位を低減させる前記直流電圧の値として求められた値は、前記試料と前記第一の電極との間の抵抗値と、前記試料と前記第二の電極との間の抵抗値と、に基づいて求められることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項1に記載のプラズマ処理装置において、
前記電位差が−10ないし+10Vの範囲内の値となるように前記電位差を低減させることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項2に記載のプラズマ処理装置において、
前記試料の電位が−10ないし+10Vの範囲内の値となるように前記試料の電位を低減させることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項1または請求項2に記載のプラズマ処理装置において、
前記プラズマが不存在の場合の前記直流電圧は、前記プラズマが存在の場合の前記直流電圧より大きいことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項7に記載のプラズマ処理装置において、
前記プラズマが不存在の場合の前記直流電圧は、前記プラズマが存在の場合の前記直流電圧より漸次的に大きくされることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項1に記載のプラズマ処理装置において、
前記電位差を低減させる前記直流電圧の値として求められた値は、前記試料の電位と前記プラズマ処理室の内壁の電位との電位差と、前記直流電圧と、の予め求められた相関データに基づいて求められることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項2に記載のプラズマ処理装置において、
前記試料の電位を低減させる前記直流電圧の値として求められた値は、前記試料の電位と前記直流電圧との予め求められた相関データに基づいて求められることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項1に記載のプラズマ処理装置において、
前記電位差を低減させる前記直流電圧の値として求められた値は、前記試料に流れる電流の値に基づいて求められることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項2に記載のプラズマ処理装置において、
前記試料の電位を低減させる前記直流電圧の値として求められた値は、前記試料に流れる電流の値に基づいて求められることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項1に記載のプラズマ処理装置において、
前記電流の値は、予め求められた値であることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項2に記載のプラズマ処理装置において、
前記電流の値は、予め求められた値であることを特徴とするプラズマ処理装置。
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