JP3172759B2

JP3172759B2 - プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置

Info

Publication number: JP3172759B2
Application number: JP33876493A
Authority: JP
Inventors: 次郎畑; 信雄石井; 地塩輿水; 好文田原; 浩西川
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1993-12-02
Filing date: 1993-12-02
Publication date: 2001-06-04
Anticipated expiration: 2016-06-04
Also published as: JPH07161695A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラズマ処理方法及び
プラズマ処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から半導体ウエハ等の被処理体を処
理室内でプラズマ処理するプラズマ処理装置として、例
えば高周波を用いた平行平板型のプラズマ処理装置が広
く採用されている。この平行平板型プラズマ処理装置に
ついて例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を例に
挙げて説明すると、この装置は上下一対の電極のいずれ
か一方の電極あるいは双方に高周波電力を印加し、両電
極間でプラズマを発生させ、このプラズマの電位と被処
理体の自己バイアス電位との電位差により、被処理体の
表面にプラズマ中の反応性イオンを照射し、この反応性
イオンと被エッチング材とラジカルとの化学反応により
エッチング処理を施すよう構成されている。

【０００３】しかしながら、従来の平行平板型プラズマ
処理装置の場合には、電極構造の関係から例えば１００
mTorr〜１Torrという比較的高いガス圧でエッチングを
施すようにしているため、イオンの平均自由行程が短
く、最近の半導体素子の超高密度化に伴ってハーフミク
ロンからクォータミクロンレベルの超微細加工になると
被エッチング材にイオンを集中させることが難しく、被
エッチング材を選択的にエッチングすることが困難であ
る。また、最近は被処理体が大口径化しつつあり、被処
理体の全領域に亘って均一なプラズマを作る必要がある
が、平均自由行程が短いため、均一なプラズマを作るこ
とが難しい。更にプラズマ中のイオンが電極などに衝突
してこれらをスパッタし、電極などから不純物が発生
し、この不純物により被処理体などを汚染し、上述のよ
うな超微細加工が益々難しくなっている。

【０００４】そこで、最近では、高真空下で高密度のプ
ラズマを発生させる種々のプラズマ処理装置、例えばマ
イクロ波と磁場の相乗作用を利用してプラズマを発生さ
せる電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマ処理装
置や、高周波の電磁エネルギーを利用した高周波誘導結
合型プラズマ処理装置などが開発されている。これらの
装置では０.１mTorr台の低圧下でも高密度のプラズマを
得ることができ、しかも低圧であるが故に平均自由行程
が長く、イオンが他の粒子と殆ど衝突することがなく、
イオンを有効に利用できるため、これらの装置は最近の
超微細加工の要求に応えるものとして注目されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＥＣＲプラズマ処理装置や高周波誘導結合型プラズマ処
理装置の場合には０.１mTorr台の低圧下でも高密度のプ
ラズマを得ることができる反面、このような低圧下では
余りにも圧力が低いため、例えば被処理体にエッチング
処理を施す場合にはエッチング速度が小さく、処理効率
に劣るという課題があった。これを解決するために投入
電力を増やしたり、活性種の共鳴を促進させたり、ある
いはガス圧をより高くしたりして行くと、ガス圧が高く
なるに連れて平均自由行程が徐々に短くなり、イオンシ
ース内でイオンと分子が衝突してイオンが喪失されたり
してラジカルリッチになり、等方性エッチングが起こり
易くなるという課題があった。

【０００６】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、高周波誘導結合方式としては比較的高いガ
ス圧でもイオンに富み、ラジカルの生成を抑制した均一
な高密度プラズマを安定的に得ることができ、しかもエ
ッチング速度及び選択比を高めることができるプラズマ
処理方法及びプラズマ処理装置を提供することを目的と
している。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは特に高周波
誘導結合型プラズマ処理装置を用いてプラズマ処理の最
適条件について種々検討した結果、ある特定の低圧下で
はラジカルの発生を抑制しイオンリッチなプラズマを得
ることができ、エッチング等のプラズマ処理を効果的に
施すことができることを知見した。しかも、このような
圧力下では従来に比べてプロセスウインドウが広く、ガ
ス圧制御が容易であったり、圧力の経時的または同期的
な変動に対して安定したプラズマ処理を継続的に施すこ
とができることを知見した。

【０００８】本発明は上記知見に基づいてなされたもの
であり、本発明の請求項１に記載のプラズマ処理方法
は、処理室上面の外側に絶縁材を介して配設された渦巻
き状のアンテナに高周波電力を印加し、上記処理室内で
処理ガスに誘導性結合プラズマを発生させ、上記処理室
内に配置された被処理体に所定のプラズマ処理を施すプ
ラズマ処理方法において、上記渦巻き状のアンテナとし
て第１のアンテナとこの内側に配置された第２のアンテ
ナを設け、第１のアンテナに第２のアンテナよりも高い
高周波電力を印加して上記被処理体を１０〜１００mTor
rのガス圧で処理するように構成されている。

【０００９】また、本発明の請求項２に記載のプラズマ
処理装置は、所定の真空度を保持する処理室と、この処
理室内に配置され且つ被処理体を載置する載置台と、こ
の載置台で支持された被処理体を処理するために上記処
理室上面の外側に絶縁材を介して配設された渦巻き状の
アンテナと、このアンテナに高周波電力を印加する高周
波電源とを備え、上記渦巻き状のアンテナに高周波電力
を印加し、上記処理室内で処理ガスに誘導性結合プラズ
マを発生させ、上記処理室内に配置された被処理体に所
定のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、上
記渦巻き状アンテナは、第１アンテナと、第１アンテナ
の内側に配置された第２アンテナとを有し、また、上記
高周波電源は、第１アンテナに高周波電力を印加する第
１高周波電源と、第２アンテナに第１アンテナより低い
高周波電力を印加する第２高周波電源とを有して構成さ
れている。

【００１０】

【作用】本発明の請求項１及び請求項２に記載の発明に
よれば、処理室内の処理ガスを１０〜１００mTorrのガ
ス圧に調整した状態で、渦巻き状の第１、第２アンテナ
に高周波電力を印加する際に外側の第１アンテナに内側
の第２アンテナよりも高い高周波電力を印加し処理室外
部から絶縁材を介してそれぞれの電磁波を与えて処理室
内で誘導性結合プラズマを発生させると、第１アンテナ
は内側の第２アンテナよりも強い電磁波を与え、処理室
の内壁近傍でプラズマの電子温度が２〜５ｅＶになって
ラジカルの生成を抑制しイオン性エッチャントに富む高
密度プラズマが発生すると共に、第２アンテナは第１ア
ンテナよりも弱い電磁波を与え、処理室の内壁近傍より
は低密度ではあるがイオン性エッチャントに富む高密度
プラズマを発生し、処理室の内壁近傍の高密度プラズマ
が処理室の内方へ拡散して処理室内の高密度プラズマを
均一化し、有効なエッチャントに富む均一な高密度プラ
ズマにより処理室内の被処理体に所定のプラズマ処理を
均一に施すことができる。

【００１１】

【実施例】以下、図１〜図５に示す実施例に基づいて本
発明を説明する。本発明のプラズマ処理方法を説明する
前に、まず本発明のプラズマ処理方法に好適に用いられ
るプラズマエッチング装置について図１、図２を参照し
ながら説明する。本発明のプラズマ処理方法に用いられ
るプラズマエッチング装置は、図１に示すように、アル
ミニウム等の導電性材料からなる円筒状あるいは矩形状
の処理室１を備えている。この処理室１内の底部には被
処理体例えば半導体ウエハＷを載置する円柱状の載置台
２が昇降機構３を介して昇降可能に配設されている。こ
の昇降機構３は、処理室１の底面中央部の開口部を貫通
し、例えば石英ガラス、セラミックス等からなる絶縁材
４により処理室１から電気的に絶縁されている。また、
この載置台２の周囲の処理室１の底部には図示しない真
空ポンプに接続された排気管１Ａ、１Ａが取り付けら
れ、この真空ポンプにより処理室１内のガス圧を所定の
真空度に保持するようにしている。

【００１２】そして、上記載置台２は、アルミニウム等
により円盤状に形成されたサセプタ支持台２Ａと、この
サセプタ支持台２Ａ上にボルト２Ｂにより着脱自在に積
層され且つアルミニウム等により形成されたサセプタ２
Ｃとを備え、サセプタ２Ｃの着脱によりメンテナンス容
易に構成されている。

【００１３】上記サセプタ支持台２Ａ内には冷却ジャケ
ット５が配設され、この冷却ジャケット５には液化窒素
等の冷媒を供給する冷媒供給源（図示せず）が冷媒導入
管６を介して接続され、冷媒供給源から冷媒導入管６を
介して冷却ジャケット５へ冷媒を供給するようになされ
ている。また、冷却ジャケット５内の冷媒はサセプタ５
を冷却して気化した後、冷媒導出管７を介して外部へ排
出されるようになっている。冷媒として例えば−１９６
℃の液化窒素を用いた場合には、その冷熱が冷却ジャケ
ット５からサセプタ２Ｃを介して半導体ウエハＷまで伝
達され、その処理面を例えば−１９６℃〜常温程度に冷
却制御することができる。

【００１４】上記サセプタ支持台２Ａ及びサセプタ２Ｃ
にはこれらを貫通するガス通路８を介してガス源９が接
続され、このガス源９からガス通路８を介してＨｅ等の
熱伝達性ガス（バッククーリングガス）を供給し、各構
成部材の接合面の熱伝達性を高めて冷却ジャケット５に
よる冷却効率を高めるようにしている。また、サセプタ
２Ｃ上面の周縁部にはフォーカスリング１０が取り付け
られている。このフォーカスリング１０は、例えば石英
ガラス、セラミック、シリコン（単結晶、多結晶、アモ
ルファス）等の高抵抗体またはアルミニウムのアルマイ
トコーティング材、アモルファスカーボン等の良導体に
より形成され、反応性イオンをその内側の半導体ウエハ
Ｗに効果的に入射させる役割を有している。

【００１５】また、上記サセプタ２Ｃ上面のウエハ載置
部には半導体ウエハＷと略同一径に形成された静電チャ
ック１１が取り付けられている。この静電チャック１１
は、例えば２枚のポリイミド樹脂フィルムやセラミック
等の絶縁性部材と、これら両者に挟まれて一体化した導
電膜１２によって構成されている。そして、この導電膜
１２にはリード線１３を介して可変直流電源１４に接続
され、この可変直流電源１４から導電膜１２に電圧を印
加することにより発生する静電力により半導体ウエハＷ
を上記静電チャック１１上面に吸引保持するように構成
されている。また、上記サセプタ２Ｃには高周波電源１
５がマッチング用コンデンサ１６を介して接続され、こ
の高周波電源１５からマッチング用コンデンサ１６を介
して例えば２０〜４００ＫＨzの高周波電力を印加し、
半導体ウエハＷに自己バイアスするように構成されてい
る。

【００１６】また、上記冷却ジャケット５と静電チャッ
ク１１との間のサセプタ２Ｃの下面には電源１７に接続
された温度調整用ヒータ１８が配設され、この電源１７
の供給電力を調整することにより温度調整用ヒータ１８
を介して冷却ジャケット５からの冷却作用を調整するよ
うになされている。この温度調整用ヒータ１８により半
導体ウエハＷを０℃以上の温度に調整できるようになさ
れている。

【００１７】また、載置台２の上面に対向する処理室１
の頂面は石英ガラス、セラミック等からなる絶縁材１９
よって形成されている。この絶縁材１９の内面（チャン
バー内側）が高純度シリコン等によってコーティングさ
れたものであっても良い。この絶縁材１９外面には高周
波電極として銅、アルミニウム、ステンレス等の導体に
よって形成された高周波アンテナ２０が配設されてい
る。この高周波アンテナ２０は、図２を参照すれば明ら
かなように、渦巻き状の第１アンテナ部２０１と、この
第１アンテナ部２０１の内部に配置されたリング状の第
２アンテナ部２０２から構成されている。そして、第１
アンテナ部２０１の内側端子２０１Ａと外側端子２０１
Ｂ間にはプラズマ発生用の第１高周波電源２１Ａがマッ
チングボックス２２Ａを介して接続され、この第１高周
波電源２１Ａからマッチングボックス２２Ａを介して１
３.５６ＭＨzの高周波の電磁波を印加するように構成さ
れている。また、第２アンテナ部２０２の内側端子２０
２Ａと外側端子２０２Ｂ間にはプラズマ発生用の第１高
周波電源２１Ｂがマッチングボックス２２Ｂを介して接
続され、この第２周波電源２１Ｂからマッチングボック
ス２２Ｂを介して１３.５６ＭＨzの高周波の電磁波を印
加するように構成されている。そして、高周波アンテナ
２０には例えば５００〜１５００Ｗの高周波電力を印加
することが好ましい。また、高周波アンテナ２０に印加
する高周波電力は１３.５６ＭＨzに限らず、この他３８
０ＫＨz、６.３５ＭＨz、２７.１２ＭＨz、４０.６８Ｍ
Ｈzの高周波電力であっても良い。

【００１８】また、上記絶縁材１９からなる頂面の内面
には石英ガラス、セラミック等によって形成されたガス
供給部２３が取り付けられている。このガス供給部２３
は、サセプタ２Ｃと略同一径の中空円盤状に形成され、
下面には多数の孔が分散形成されている。また、頂面の
中央にはガス供給管２４が取り付けられ、このガス供給
管２４には処理ガス供給源２５Ａ、２５Ｂがマスフロー
コントローラ２６を介して接続されている。更に、ガス
供給部２３内にはバッファ円板２７が設けられている。
このバッファ円板２７の中央にはガス供給管２４に向か
って突出する突起部２８が形成さている。更に、ガス供
給部２３の下面の外周縁部には環状突起２９が取り付け
られている。従って、処理ガスが供給源２５Ａ、２５Ｂ
からマスフローコントローラ２６を介してガス供給管２
４へ供給されると、この処理ガスは、バッファ円板２７
の突起部２８によりガス供給部２３全体へ分散されてそ
の下面へ回り込み、多数の孔から処理室１内へ噴出し、
環状突起２９により半導体ウエハＷに向けて均等に供給
されるようになっている。

【００１９】また、上記処理室１の側壁には透明石英ガ
ラス等の透明な材料により形成された透過窓３０が取り
付けられ、処理室１内の光を光学系３１を介して光学セ
ンサ３２に送り、処理室１内で発生する発光スペクトル
に関する信号を制御器３３へ送信するように構成されて
いる。また、処理室１には図示しないラングミュアプロ
ーブが取り付けられ、このラングミュアプローブにより
プラズマの電子温度を測定できるようになされている。
更に、処理室１の側壁には処理室１内の圧力などを測定
するセンサ３４が取り付けられ、このセンサ３４から圧
力などに関する信号を制御器３３へ送信するように構成
されている。制御器３３は、これらのセンサからのフィ
ードバック信号あるいは予め設定された設定値に基づい
て制御信号をプラズマ発生用高周波電源２１Ａ、２１
Ｂ、バイアス用高周波電源１５、冷媒源９、温度調整用
電源１７、バッククーリング用ガス源９、処理ガス用マ
スフローコントローラ２６などに送信し、プラズマ処理
装置の動作環境を最適にコントロールするように構成さ
れている。

【００２０】上記プラズマ処理装置を用いて半導体ウエ
ハＷに形成されたシリコン酸化膜、ＰＳＧ膜等の酸化膜
をエッチングするする場合には、処理ガスとしては、例
えばＣＨＦ₃、ＣＦ₄、Ｃ₂Ｆ₆、Ｃ₃Ｆ₈等のフッ素系ガス
が好ましく用いられる。そして、これらのガスは単独で
あるいは適宜の組み合わせて混合し、更にはこれらに一
酸化炭素、酸素等の添加ガスを添加することにより下地
材との選択比を高めることができる。下地材としては、
例えばポリシリコン、アモルファスシリコン、窒化シリ
コン、窒化チタン等を挙げることができる。また、シリ
コン膜をエッチングする場合にはＣＦ₄等のフッ素系ガ
ス、ＣＣｌＦ₃等のフッ素−塩素系ガスが好ましく用い
られる。勿論、処理ガスはこれらのガスに制限されるも
のではない。

【００２１】次に、上記プラズマ処理装置を用いてシリ
コン酸化膜をエッチングする場合を例に挙げて図３〜図
５を参照しながら本発明のプラズマ処理方法の実施例と
共に説明する。それには、処理室１外部に絶縁材１９を
介して配設された高周波アンテナ２０にその高周波電源
２１Ａ、２１Ｂからマッチングボックス２２Ａ、２２Ｂ
を介して５００〜１５００Ｗの高周波電力を印加すると
共にバイアス用高周波電源１６を介して１００〜３００
Ｗの高周波電力を印加し、処理室１内で例えばＣＨＦ3
の誘導プラズマを発生させ、１０〜１００mTorrのガス
圧で半導体ウエハＷ上に形成されたシリコン酸化膜にエ
ッチング処理を施す。

【００２２】それにはまず、処理室１内で昇降機構３を
駆動させて載置台２を適宜の位置に設定した後、半導体
ウエハＷを静電チャック１１上に載置すると、その静電
力により半導体ウエハＷを載置台２のサセプタ２Ｃ上に
固定する。そして、図示しない真空ポンプにより処理室
１内を真空雰囲気にする。その後、半導体ウエハＷの裏
面及び載置台２の各接合部に伝熱用のバッククーリング
用ガスを供給しながら冷却ジャケット５により半導体ウ
エハＷを所望の温度、例えば１５℃まで冷却する。引き
続き例えば処理ガス供給源２５Ａから例えば純粋なＣＨ
Ｆ₃ガスをガス供給部２３から処理室１内へ供給する。

【００２３】次いで、高周波アンテナ２０、即ち第１ア
ンテナ部２０１及び第２アンテナ部２０２に第１、第２
高周波電源２１Ａ、２１Ｂからマッチングボックス２２
Ａ、２２Ｂを介してそれぞれ１３.５６ＭＨzで５００〜
３５００Ｗの高周波電力を同位相で印加して処理室１内
に電磁波を与えると共に、サセプタ２Ｃに１３.５６Ｍ
Ｈzで１０〜３００Ｗの高周波電源１５から直流成分カ
ット用コンデンサ１６を介して高周波電力を印加する。
この際、第１アンテナ部２０１の電力を第２アンテナ部
２０２の電力よりも相対的に高くすると、第１アンテナ
部２０１に相対的に高い電流が流れ、処理室１の内壁近
傍でその内側よりも強い電磁波をＣＨＦ₃ガスに照射
し、内壁近傍がその内側よりも高密度のプラズマが発生
する。その結果、周囲の高密度プラズマが径方向内側へ
拡散して処理室１内全体のプラズマを均一化するとがで
きると共に、半導体ウエハＷの処理面に均一な状態で拡
散して半導体ウエハＷ全面に均一なエッチングを施すこ
とができる。

【００２４】この時更に、マスコントローラ２６を制御
器３３で制御することにより流量調整すると共に自動圧
力調整装置（図示せず）を用いてガス圧を種々変化さ
せ、その都度、処理室１内の電子温度をラングミュアプ
ローブで測定し、電子温度のガス依存性を観察した。そ
の結果、図３で示す結果が得られた。同図によれば、１
０mTorr未満のガス圧ではガス圧が低下すれば電子温度
が４.３ｅＶから急激に上昇し、１０〜１００mTorr（同
図では５０mTorrまで示した）の範囲ではガス圧が上昇
しても電子温度が４ｅＶから２ｅＶまで緩やかに低下
し、この範囲では電子温度が安定していることが判っ
た。尚、分子の結合エネルギーは通常１〜数ｅＶである
ため、電子温度が２〜４ｅＶあれば、電子のエネルギー
としてはＣＨＦ₃分子の結合エネルギーを切断してプラ
ズマを生成するには十分である。

【００２５】この結果からも明らかなようにガス圧が１
０mTorr未満の低圧になれば僅かの圧力変動で電子温度
が大きく変動しプラズマに多大な影響を与えるため、エ
ッチング時のガス圧制御が難しく安定したエッチングを
施すことができなくなる虞がある。一方、ガス圧が１０
〜１００mTorrの範囲にあれば電子温度が４.３ｅＶから
２ｅＶの範囲で緩やかに変動し安定したプラズマを得る
ことができるため、エッチング時のガス圧制御が容易に
なり、安定したエッチングを継続的に施すことができ
る。また、ガス圧が１００mTorrを超えると高周波誘導
結合方式の特性を活かせなくなり好ましくない。また、
１００mTorrを超えるガス圧では従来の平行平板型プラ
ズマ処理装置の方がコスト的、特徴的に優れている。

【００２６】また、発光強度のガス圧依存性を観察した
結果、図４に示す結果が得られた。同図によれば、ＣＦ
2ラジカルの発光強度は圧力が低くなるに連れて一様に
弱くなる一方、ＣＦの発光強度は圧力が低くなるに連れ
て強くなる。しかし、１０mTorr近傍に最大値を有す
る。また、Ｆ、Ｃ、Ｈラジカルの発光強度は圧力の低下
と共に急激に強くなる。このことはＣＨＦ₃がＦ、Ｃ、
Ｈに分解することを示している。即ち、１０mTorr未満
まで圧力を低下させるとエッチングに必要なイオンが得
難くなり、１０〜１００mTorrの範囲ではＦ、Ｃ、Ｈラ
ジカルの発生が抑制されることを示している。また、１
０〜１００mTorrの範囲では圧力が高くなるに連れてＣ
Ｆ₂ラジカルが徐々に増え、ラジカル重合が起こり易く
なることを示している。このことは下地に対する高選択
性エッチングを得る上で極めて重要である。

【００２７】また、発光強度の電子温度依存性を調べた
結果を示したものが図５である。同図からも明らかなよ
うに、Ｆ、Ｃ、Ｈラジカルの発光強度は電子温度が高く
なるに連れて強くなり、電子温度が５ｅＶを超えると急
激に強くなることを示唆している。つまり、このことは
電子温度が２〜５ｅＶの範囲では、電子温度が高くなる
に連れてＦ、Ｃ、Ｈラジカルが比較的緩やかに増大し、
５ｅＶを超えるとＦ、Ｃ、Ｈラジカルが急激に大きくな
り好ましくないことを示唆している。

【００２８】以上の結果を踏まえて半導体ウエハＷの略
１μｍ厚のシリコン酸化膜をエッチングした結果、略２
分間でエッチングを終了し、下地材であるシリコンに対
して４０以上の選択比を得ることができ、そのエッチン
グ形状にも優れ、略垂直に近い形状でであることが判っ
た。これは今後急速に所望されるセルフアラインコンタ
クトホールのプロセスに重要な解を与えたことになる。
そして、この現象を利用すれば、酸化膜だけを削り、窒
化膜とシリコン膜を残すこともできる。

【００２９】以上説明したように本実施例によれば、半
導体ウエハＷを１０〜１００mTorrのガス圧で処理し、
電子温度が高くなり難い領域でエッチングするようにし
たため、ガス圧の制御を簡単に行なうことができ、比較
的高いガス圧でもイオンに富み、ラジカル解離を抑制し
た高密度プラズマを安定的に得ることができ、しかもエ
ッチング速度及び選択比を高めることができる。また、
半導体ウエハＷを電子温度２〜５ｅＶのプラズマで処理
しても同様の結果を得ることができる。

【００３０】尚、上記実施例では渦巻き状の高周波アン
テナを処理室１の頂面に設けたものについて説明した
が、本発明方法は、このようなタイプに何等制限される
ものではなく、コイル状の高周波アンテナを絶縁材を介
して処理室の周面に取り付けたものであっても良い。要
は高周波アンテナを処理室外部に絶縁材を介して配設さ
れたものであれば、様々なタイプの高周波誘導結合型プ
ラズマ処理装置を用いて本発明方法を実施することがで
きる。また、光をモニターして印加する高周波電力を制
御したり、プローブにより電子温度をモニターして同電
力を制御しても良い。

【００３１】また、上記実施例ではエッチング処理の場
合について説明したが、本発明はＣＶＤ処理、アッシン
グ処理など本発明を広く適用することができる。また、
被処理体も半導体ウエハに制限されるものではなく、Ｌ
ＣＤ基板などにも本発明を適用することができる。

【００３２】

【発明の効果】本発明の請求項１及び請求項２によれ
ば、処理室上面の外側に絶縁材を介して配設された渦巻
き状のアンテナに高周波電力を印加し、上記処理室内で
処理ガスに誘導性結合プラズマを発生させ、上記処理室
内に配置された被処理体に所定のプラズマ処理を施すプ
ラズマ処理方法において、上記渦巻き状のアンテナとし
て第１のアンテナとこの内側に配置された第２のアンテ
ナを設け、第１のアンテナに第２のアンテナよりも高い
高周波電力を印加して上記被処理体を１０〜１００mTor
rのガス圧で処理するようにしたため、ガス圧の制御を
簡単に行なうことができ、高周波誘導結合方式としては
比較的高いガス圧でもイオンに富み、ラジカルの生成を
抑制した均一な高密度プラズマを安定的に得ることがで
き、しかもエッチング速度及び選択比を高めることがで
きるプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプラズマ処理方法を実施する場合に好
適に用いられる高周波誘導結合型プラズマ処理装置の一
例を示す断面図である。

【図２】図１に示す高周波誘導結合型プラズマ処理装置
の高周波アンテナを示す平面図である。

【図３】図１に示す高周波誘導結合型プラズマ処理装置
によって発生したＣＨＦ₃プラズマのガス圧力と電子温
度の関係を示すグラフである。

【図４】図１に示す高周波誘導結合型プラズマ処理装置
によって発生したＣＨＦ₃プラズマ中の各種ラジカルの
発光強度とガス圧力の関係を示すグラフである。

【図５】図１に示す高周波誘導結合型プラズマ処理装置
によって発生したＣＨＦ₃プラズマ中の各種ラジカルの
発光強度と電子温度の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

Ｗ半導体ウエハ（被処理体）１処理室２０高周波アンテナ２１Ａ第１高周波電源２１Ｂ第２高周波電源２０１第１アンテナ部２０２第２アンテナ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田原好文東京都新宿区西新宿２丁目３番１号東京エレクトロン株式会社内 (72)発明者西川浩東京都新宿区西新宿２丁目３番１号東京エレクトロン株式会社内 (56)参考文献特開平５−206072（ＪＰ，Ａ) 特開平５−36651（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−260035（ＪＰ，Ａ) 特開平４−72064（ＪＰ，Ａ) 特開平３−79025（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/3065 H05H 1/46

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】処理室上面の外側に絶縁材を介して配設
された渦巻き状のアンテナに高周波電力を印加し、上記
処理室内で処理ガスに誘導性結合プラズマを発生させ、
上記処理室内に配置された被処理体に所定のプラズマ処
理を施すプラズマ処理方法において、上記渦巻き状のア
ンテナとして第１のアンテナとこの内側に配置された第
２のアンテナを設け、第１のアンテナに第２のアンテナ
よりも高い高周波電力を印加して上記被処理体を１０〜
１００mTorrのガス圧で処理することを特徴とするプラ
ズマ処理方法。
【請求項２】所定の真空度を保持する処理室と、この
処理室内に配置され且つ被処理体を載置する載置台と、
この載置台で支持された被処理体を処理するために上記
処理室上面の外側に絶縁材を介して配設された渦巻き状
のアンテナと、このアンテナに高周波電力を印加する高
周波電源とを備え、上記渦巻き状のアンテナに高周波電
力を印加し、上記処理室内で処理ガスに誘導性結合プラ
ズマを発生させ、上記処理室内に配置された被処理体に
所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、
上記渦巻き状アンテナは、第１アンテナと、第１アンテ
ナの内側に配置された第２アンテナとを有し、また、上
記高周波電源は、第１アンテナに高周波電力を印加する
第１高周波電源と、第２アンテナに第１アンテナより低
い高周波電力を印加する第２高周波電源とを有すること
を特徴とするプラズマ処理装置。