JPH0997786A - Plasma processing method and device - Google Patents
Plasma processing method and deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は，プラズマ処理方法
及びその装置に係り，詳しくは半導体集積回路等の製造
プロセスに用いられるプラズマ処理方法及びその装置に
関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma processing method and an apparatus thereof, and more particularly to a plasma processing method and an apparatus thereof used in a manufacturing process of semiconductor integrated circuits and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体デバイスの製造においては，ＣＶ
Ｄやエッチングなどの多くのプラズマ処理が行われてい
る。そのプラズマの発生方法としては，従来より平行平
板型と呼ばれる装置による方法が主流である。また，ウ
エハの大口径化にともなって，その処理は数枚を一度に
処理するバッチ式から，一枚ずつを処理する枚様式にな
ってきている。このような枚様式の装置に要求される項
目の内の１つは，処理時間の短縮である。すなわち，ウ
エハのスループットを上げるためには，１枚当りの処理
時間を短くしなければならない。処理時間を短くするた
めには，一般にはプラズマの密度を上げることが有効で
ある。しかし，平行平板型の場合は，密度が１×１０9
ｃｍ-3程度と限界がある。このため，１×１０10ｃｍ-3
以上のより高密度なプラズマを発生できるＥＣＲやヘリ
コン，誘導結合型などのプラズマ源を使用した装置が開
発されている（特開平３−７９０２５号公報参照）。枚
様式の装置に要求される項目の内，もう１つはウエハ面
内の処理を均一に行うためにプラズマを均一に生成する
ことである。このプラズマの均一化の要求はウエハの大
口径化が進むにつれてより厳しくなる。2. Description of the Related Art In the manufacture of semiconductor devices, CV
Many plasma processes such as D and etching are performed. As a method of generating the plasma, a method using a device called a parallel plate has been the mainstream. In addition, as the diameter of wafers has increased, the processing has changed from a batch type in which several wafers are processed at a time to a single wafer mode in which one wafer is processed at a time. One of the items required for such a sheet-type device is a reduction in processing time. That is, in order to increase the wafer throughput, the processing time for each wafer must be shortened. In order to shorten the processing time, it is generally effective to increase the plasma density. However, in the case of the parallel plate type, the density is 1 × 10 9
There is a limit of about cm -3 . Therefore, 1 × 10 10 cm -3
An apparatus using a plasma source such as an ECR, a helicon, or an inductively coupled type capable of generating a higher density plasma has been developed (see Japanese Patent Laid-Open No. 3-79025). Another of the items required for the single-wafer type device is to uniformly generate a plasma in order to uniformly perform the processing within the wafer surface. The demand for uniform plasma becomes more severe as the diameter of the wafer increases.
【０００３】ところで，上記３つの高密度プラズマ源の
内，ＥＣＲとヘリコンはコイルや磁石による磁場を用い
るが，誘導結合型では磁場を用いないことが特徴であ
る。磁場を用いる場合は，プラズマの均一性は磁場の磁
束密度分布に大きく依存し，均一なプラズマを生成する
ために最適な磁場設計を行う必要がある。この磁場設計
には，最適な磁場が良く解明されておらず，大きな労力
が必要となる。また，磁場コイルを用いることそのもの
自体が装置を大型化，複雑化させる原因ともなる。一
方，磁場を用いない場合，即ち誘導結合型の装置では，
均一性はプラズマ発生領域と消費領域，即ちアンテナ構
造と試料や真空容器の構造により決定される。そのた
め，有磁場の装置に比べて，均一化の予測はつけやす
く，また，装置を小型化しやすい。このことから，最近
では誘導結合型の装置が急速に製品化されつつある。図
６は，そのような従来の誘導結合型のプラズマ処理装置
Ａ０の一例における概略構成を示したものであり，この
装置Ａ０は次のように動作する。図６において，ＲＦア
ンテナ１より高周波電力が印加された真空容器４内に，
処理ガス導入管５より処理ガスが導入されてプラズマが
発生させられる。そして，このプラズマにより真空容器
４内の載置台１０上に固定された試料９がプラズマ処理
される。By the way, among the above three high-density plasma sources, the ECR and the helicon use a magnetic field by a coil or a magnet, but the inductively coupled type does not use a magnetic field. When a magnetic field is used, the homogeneity of the plasma largely depends on the magnetic flux density distribution of the magnetic field, and it is necessary to design the optimum magnetic field to generate a uniform plasma. This magnetic field design requires a great deal of effort because the optimum magnetic field is not well understood. Further, the use of the magnetic field coil itself causes the device to be large and complicated. On the other hand, when no magnetic field is used, that is, in an inductively coupled device,
The homogeneity is determined by the plasma generation region and the consumption region, that is, the antenna structure and the structure of the sample and the vacuum container. Therefore, it is easier to predict the homogenization and it is easier to downsize the device, as compared with the device with a magnetic field. For this reason, inductively coupled devices have recently been rapidly commercialized. FIG. 6 shows a schematic configuration of an example of such a conventional inductively coupled plasma processing apparatus A0. The apparatus A0 operates as follows. In FIG. 6, in the vacuum container 4 to which high frequency power is applied from the RF antenna 1,
The processing gas is introduced from the processing gas introduction pipe 5 to generate plasma. Then, the sample 9 fixed on the mounting table 10 in the vacuum container 4 is plasma-processed by this plasma.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら，上記し
たような従来の誘導結合型のプラズマ処理装置Ａ０で
は，次のような問題点があった。プラズマ処理では１試
料の処理中にプラズマ発生条件を変化させることがあ
る。例えばエッチングの場合，被加工膜がほぼエッチン
グされきって下地膜が露出されるまでのジャストエッチ
ング時には処理速度やエッチング形状を重視した条件を
用いる。その後，段差部分などに残った「残さ」をエッ
チングするオーバーエッチング時には，下地膜をエッチ
ングしないように下地膜との選択性の高い条件を用い
る。このように２ステップで処理することがある。さら
に，ポリシリコンのエッチングでは，上記２ステップの
前段階に，試料表面に生成された自然酸化膜を取るステ
ップが入り，３ステップにより処理することもある。こ
のような場合，プラズマ発生条件を変えても各ステップ
間で均一性は変わらないことが特に要求される。しか
し，磁場を用いない誘導結合型プラズマでは，均一性が
プラズマ発生条件そのものに依存しているため，プラズ
マ発生条件が変われば当然均一性も変わる。従って，プ
ラズマ処理が数ステップにわたる場合は対応不可能であ
った。本発明は，上記事情に鑑みてなされたものであ
り，その目的とするところは，プラズマ発生条件が変化
しても所望の均一性を確保することができるプラズマ処
理方法及びその装置を提供することである。However, the conventional inductively coupled plasma processing apparatus A0 as described above has the following problems. In plasma processing, plasma generation conditions may be changed during processing of one sample. For example, in the case of etching, conditions that place importance on the processing speed and etching shape are used during just etching until the film to be processed is almost completely etched and the underlying film is exposed. After that, at the time of over-etching to etch the "residual" remaining in the stepped portion, etc., a condition with high selectivity with respect to the base film is used so as not to etch the base film. In this way, processing may be performed in two steps. Further, in the etching of polysilicon, the step of removing the natural oxide film formed on the sample surface may be included in the step before the above-mentioned two steps, and the processing may be performed in three steps. In such cases, it is especially required that the uniformity does not change between steps even if the plasma generation conditions are changed. However, in an inductively coupled plasma that does not use a magnetic field, the homogeneity depends on the plasma generation condition itself, so if the plasma generation condition changes, the homogeneity naturally changes. Therefore, it was not possible to deal with the case where the plasma treatment had several steps. The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a plasma processing method and an apparatus thereof that can ensure desired uniformity even when the plasma generation conditions change. Is.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に第１の発明は，高周波電力が印加された真空容器内に
処理ガスを導入してプラズマを発生させ，該プラズマに
より上記真空容器内の載置台上に固定された試料をプラ
ズマ処理するプラズマ処理方法において，上記プラズマ
の発生領域と試料との距離を変化させてプラズマ処理を
行うことを特徴とするプラズマ処理方法として構成され
ている。さらには，上記高周波電力の発生源に誘導結合
型のＲＦアンテナを用いると共に，上記ＲＦアンテナ及
び／又は載置台を上記試料の処理面に対して垂直方向に
移動させることにより上記距離を変化させることを特徴
とするプラズマ処理方法である。第２の発明は，高周波
電力が印加された真空容器内に処理ガスを導入してプラ
ズマを発生させ，該プラズマにより上記真空容器内の載
置台上に固定された試料をプラズマ処理するプラズマ処
理方法において，上記高周波電力の発生源に誘導結合型
のＲＦアンテナを用いると共に，上記ＲＦアンテナのコ
イル数を変化させてプラズマ処理を行うことを特徴とす
るプラズマ処理方法である。第３の発明は，高周波電力
が印加された真空容器内に処理ガスを導入してプラズマ
を発生させ，該プラズマにより上記真空容器内の載置台
上に固定された試料をプラズマ処理するプラズマ処理装
置において，上記プラズマの発生領域と試料との距離を
変化させる距離変化機構を具備したことを特徴とするプ
ラズマ処理装置である。第４の発明は，高周波電力が印
加された真空容器内に処理ガスを導入してプラズマを発
生させ，該プラズマにより上記真空容器内の載置台上に
固定された試料をプラズマ処理するプラズマ処理装置に
おいて，上記高周波電力の発生源に誘導結合型のＲＦア
ンテナを用いると共に，上記ＲＦアンテナのコイル数を
変化させるコイル数変化機構を具備したことを特徴とす
るプラズマ処理装置である。To achieve the above object, the first invention is to introduce a processing gas into a vacuum container to which high frequency power is applied to generate plasma, and the plasma causes the inside of the vacuum container to be generated. In the plasma processing method for plasma-processing a sample fixed on the mounting table, the plasma processing method is characterized in that the plasma processing is performed by changing the distance between the plasma generation region and the sample. Further, an inductively coupled RF antenna is used as a source of the high frequency power, and the distance is changed by moving the RF antenna and / or the mounting table in a direction perpendicular to the processing surface of the sample. Is a plasma processing method. A second invention is a plasma processing method in which a processing gas is introduced into a vacuum container to which high-frequency power is applied to generate plasma, and the plasma fixes the sample fixed on the mounting table in the vacuum container. 2. In the plasma processing method, the inductively coupled RF antenna is used as a source of the high frequency power, and the plasma processing is performed by changing the number of coils of the RF antenna. A third aspect of the present invention is a plasma processing apparatus for introducing a processing gas into a vacuum container to which high frequency power is applied to generate plasma, and plasma-processing a sample fixed on a mounting table in the vacuum container by the plasma. 2. In the plasma processing apparatus, a distance changing mechanism for changing the distance between the plasma generation region and the sample is provided. A fourth invention is a plasma processing apparatus for introducing a processing gas into a vacuum container to which high frequency power is applied to generate plasma, and plasma-processing a sample fixed on a mounting table in the vacuum container by the plasma. In the above plasma processing apparatus, an inductively coupled RF antenna is used as a source of the high frequency power, and a coil number changing mechanism for changing the number of coils of the RF antenna is provided.
【０００６】[0006]
【発明の実施の形態】及びDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【実施例】以下添付図面を参照して，本発明の実施の形
態及び実施例につき説明し，本発明の理解に供する。
尚，以下の実施の形態及び実施例は，本発明を具体化し
た一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格の
ものではない。ここに，図１は第１，第３の発明の実施
の形態及び実施例（第１の実施例）に係るプラズマ処理
方法を適用可能な装置Ａ１の概略構成を示す模式図，図
２はステップ１，２のプロファイルを示す説明図，図３
は試験装置Ａ１′の概略構成及びそれによる試験結果を
示す説明図，図４は第１，第３の発明の他の実施の形態
及び実施例（第２の実施例）に係るプラズマ処理方法を
適用可能な装置Ａ２の概略構成を示す模式図，図５は第
２，第４の発明の実施の形態及び実施例（第３の実施
例）に係るプラズマ処理方法を適用可能な装置Ａ３の概
略構成を示す模式図である。尚，前記図６に示した従来
のプラズマ処理装置Ａ０の一例における概略構成を示す
模式図と共通する要素には同一の符号を使用する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments and examples of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings to provide an understanding of the present invention.
It should be noted that the following embodiments and examples are merely examples embodying the present invention and are not of the nature to limit the technical scope of the present invention. Here, FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an apparatus A1 to which the plasma processing method according to the embodiments and examples of the first and third inventions (first example) can be applied, and FIG. 2 shows steps. Explanatory drawing showing profiles of 1 and 2, FIG.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the test apparatus A1 ′ and a test result by the test apparatus A1 ′. FIG. 4 shows a plasma processing method according to another embodiment and example (second example) of the first and third inventions. The schematic diagram which shows the schematic structure of the applicable apparatus A2, FIG. 5: The outline of the apparatus A3 which can apply the plasma processing method which concerns on embodiment and Example (3rd Example) of 2nd, 4th invention. It is a schematic diagram which shows a structure. The same reference numerals are used for elements common to the schematic diagram showing the schematic configuration of the example of the conventional plasma processing apparatus A0 shown in FIG.
【０００７】第１の発明に係るプラズマ処理方法は，高
周波電力が印加された真空容器内に処理ガスを導入して
プラズマを発生させ，該プラズマにより上記真空容器内
の載置台上に固定された試料をプラズマ処理する点で従
来例と同様である。しかし，本第１の発明方法では，上
記プラズマの発生領域と試料との距離を変化させてプラ
ズマ処理を行う点で従来例と異なる。第３の発明は，上
記第１の発明方法を適用可能な装置であって上記距離を
変化させる距離変化機構を具備するものであり，その具
体例Ａ１を図１に示した（第１の実施例）。図１におい
て，１はＲＦアンテナであり，この例では１回巻き（１
ターン）であるが，数ターンのものでもよい。２はプラ
ズマ発生用ＲＦ電源であり，１３．５６ＭＨｚの周波数
を使うことが多い。ここでは，マッチング回路をも含め
て電源という。３は石英窓であり，アンテナで誘導され
た電磁場を真空容器内に伝搬させるための誘電体の窓で
ある。４は真空容器，５は処理ガス導入管，６は流量制
御バルブである。７は排気管であり，ここに図示しない
真空ポンプがつく。８は圧力制御バルブであり，排気量
をバルブで制御することによって，真空容器内の圧力を
制御する。９は試料，即ちウエハである。１０は載置台
であり，クランプや静電チャックを備えていて試料を固
定するものである。１４は試料に高周波バイアスを印加
するためのＲＦ電源であり，数１００ｋＨｚの周波数を
使うことが多い。ここでは，マッチング回路をも含む。
本装置Ａ１は，これらの構成要素（符号１〜１０，１
４）を具備している点では従来装置０と同様である。し
かし，本装置Ａ１では，さらに上記距離変化機構に相当
するベロー１１，ステッピングモータ１２，シャフト１
３をも具備している。In the plasma processing method according to the first aspect of the present invention, a processing gas is introduced into a vacuum container to which high-frequency power is applied to generate plasma, and the plasma fixes the plasma on the mounting table in the vacuum container. This is the same as the conventional example in that the sample is plasma-treated. However, the first method of the present invention differs from the conventional example in that the plasma treatment is performed by changing the distance between the plasma generation region and the sample. A third invention is an apparatus to which the method of the first invention can be applied, and is provided with a distance changing mechanism for changing the distance. A concrete example A1 thereof is shown in FIG. 1 (first embodiment). Example). In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an RF antenna, and in this example, one turn (1
Turn), but may be several turns. Reference numeral 2 denotes an RF power source for plasma generation, which often uses a frequency of 13.56 MHz. Here, the power supply includes the matching circuit. Reference numeral 3 denotes a quartz window, which is a dielectric window for propagating the electromagnetic field induced by the antenna into the vacuum chamber. Reference numeral 4 is a vacuum container, 5 is a processing gas introducing pipe, and 6 is a flow control valve. An exhaust pipe 7 is provided with a vacuum pump (not shown). Reference numeral 8 denotes a pressure control valve, which controls the pressure in the vacuum container by controlling the exhaust amount with the valve. Reference numeral 9 is a sample, that is, a wafer. Reference numeral 10 is a mounting table, which is equipped with a clamp or an electrostatic chuck to fix the sample. Reference numeral 14 is an RF power source for applying a high frequency bias to the sample, and a frequency of several hundred kHz is often used. Here, a matching circuit is also included.
The present device A1 has these components (reference numbers 1 to 10, 1).
4) is the same as the conventional device 0. However, in the device A1, the bellows 11, the stepping motor 12, and the shaft 1 corresponding to the distance changing mechanism are further included.
It also has 3.
【０００８】以下，本装置Ａ１を用いて２ステップのエ
ッチング処理を行う場合について説明する。尚，被エッ
チング膜はＭＯＳトランジスタのゲート材料であるポリ
シリコンである。 （ステップ１でのプラズマ発生条件） ・プラズマ発生用ＲＦパワー：８００Ｗ ・処理ガス：Ｃ１２＋ＨＢｒ ・処理ガス流量：１００ｓｃｃｍ（Ｃｌ２：ＨＢｒ＝２
０：８０） ・圧力：３０ｍＴｏｒｒ ・バイアス用ＲＦ電圧Ｖｐｐ：２００ｖ （ステップ２でのプラズマ発生条件） ・プラズマ発生用ＲＦパワー：８００Ｗ ・処理ガス：Ｃ１２＋ＨＢｒ＋０２ ・処理ガス流量：１０５ｓｃｃｍ（Ｃｌ２：ＨＢｒ：Ｏ
２＝７０：３０：５） ・圧力：１５ｍＴｏｒｒ ・バイアス用ＲＦ電圧Ｖｐｐ：３００ｖHereinafter, a case of performing a two-step etching process using the apparatus A1 will be described. The film to be etched is polysilicon which is the gate material of the MOS transistor. (Plasma generation condition in step 1) -RF power for plasma generation: 800 W-Processing gas: C12 + HBr-Processing gas flow rate: 100 sccm (Cl2: HBr = 2)
0:80) -Pressure: 30 mTorr-Bias RF voltage Vpp: 200 v (plasma generation condition in step 2) -Plasma generation RF power: 800 W-Processing gas: C12 + HBr + 02-Processing gas flow rate: 105 sccm (Cl2: HBr: O)
2 = 70: 30: 5) -Pressure: 15 mTorr-RF voltage for bias Vpp: 300v
【０００９】ステップ１はポリシリコンがほぼエッチン
グされて下地膜であるＳｉＯ２が露出するまでのジャス
トエッチングの工程であり，ステップ２は段差部分に残
った「残さ」をエッチングするオーバーエッチングの工
程である。ステップ１は一般にエッチング速度が早く，
形状良くエッチングできる条件が望ましい。この場合
は，エッチング速度は７８００Å／ｍｉｎで，垂直な形
状でエッチングできる。一方，ステップ２は露出した下
地膜をエッチングしないように対ＳｉＯ２の選択比が高
く，オーバーエッチング中に特徴的に発生するノッチな
どの異常形状がないことが望ましい。この場合は，選択
比が１００であり異常形状も見られない。しかし，プラ
ズマの均一性について調べてみると変化がみられる。例
えば，８インチウエハの半径の範囲でラングミュアープ
ローブにより測定したイオン飽和電流Ｉｓａｔの均一性
は，両ステップ共ｍａｘ．〜ｍｉｎ．で次のように大き
く変化している。 ステップ１…±５．７％ ステップ２…±１６．２％Step 1 is a step of just etching until the polysilicon is almost etched to expose SiO2 which is a base film, and step 2 is an over-etching step of etching the "residual" remaining in the step portion. . Step 1 generally has a high etching rate,
It is desirable that the etching condition be good. In this case, the etching rate is 7800 Å / min, and etching can be performed in a vertical shape. On the other hand, in step 2, it is desirable that the selection ratio of SiO2 is high so as not to etch the exposed base film, and there is no abnormal shape such as a notch characteristically generated during overetching. In this case, the selection ratio is 100 and no abnormal shape is observed. However, changes in the plasma uniformity can be observed. For example, the uniformity of the ion saturation current Isat measured by the Langmuir probe within the radius of an 8-inch wafer is max. ~ Min. It has changed greatly as follows. Step 1 ... ± 5.7% Step 2 ... ± 16.2%
【００１０】また，このときのウエハの半径方向に対す
るイオン飽和電流Ｉｓａｔのプロファイルは図２に示す
ようになる。即ち，ステップ１のプロファイルはウエハ
の端から少し中心よりのところにピークを持つ谷型とな
り，一方ステップ２のプロファイルは中心付近にピーク
を持つ山型となる。このような変化は，プラズマ発生条
件の変化そのものが原因である。次に，載置台を高さ方
向に移動し，プラズマ発生源（プラズマ発生領域）と試
料との間の距離を変化させることにより，このような均
一性の変化を抑えることができることを検証した。はじ
めに，載置台の高さに対するプラズマ密度のプロファイ
ルを測定した結果について示す。図３（ａ）はこのよう
な測定に用いた試験装置Ａ１′であって，試料の直上に
取り付けたウエハの半径方向に走査できるようになって
いるラングミュアープローブによってイオン飽和電流Ｉ
ｓａｔを測定した。この装置Ａ１′では，載置台は移動
できるようになっていないが，真空容器の側壁の一部に
スペーサを入れることにより，プラズマ発生源と試料と
の間の距離を変化させ，載置台を移動した場合と同等の
効果を得ることができる。スペーサを入れない状態で
は，プラズマ発生源と試料との間の距離は３ｃｍであ
る。その試験結果を図３（ｂ）に示した。図中，横軸が
ウエハ中心からの距離，縦軸がイオン飽和電流Ｉｓａｔ
の相対値である。スペーサを入れない（ｈ＝０ｃｍ）の
ときは，ウエハの端の方でピークを持つ谷型が現れ，ｈ
＝３ｃｍ，５ｃｍと離していくに従って，しだいに中心
部にピークを持つ山型のプロファイルへと変化している
こが分かる。このようなプロファイルの変化は，プラズ
マが消費される真空容器の内壁や試料表面の位置が変わ
ったことが原因である。尚，この結果は次のような条件
下で測定したものであり，エッチング処理の場合とはガ
スの種類が異なるが，どのような種類のガスを用いても
絶対値は違うものの傾向は同じである。The profile of the ion saturation current Isat in the radial direction of the wafer at this time is as shown in FIG. That is, the profile of step 1 has a valley shape having a peak slightly off center from the edge of the wafer, while the profile of step 2 has a peak shape having a peak near the center. Such changes are due to changes in plasma generation conditions themselves. Next, it was verified that such a change in uniformity could be suppressed by moving the mounting table in the height direction and changing the distance between the plasma generation source (plasma generation region) and the sample. First, we show the results of measuring the plasma density profile with respect to the height of the mounting table. FIG. 3A shows a test apparatus A1 'used for such measurement, in which the ion saturation current I is measured by a Langmuir probe which can scan in the radial direction of a wafer mounted directly on the sample.
The sat was measured. In this device A1 ', the mounting table is not movable, but by inserting a spacer in a part of the side wall of the vacuum container, the distance between the plasma generation source and the sample is changed to move the mounting table. It is possible to obtain the same effect as in the case. The distance between the plasma generation source and the sample is 3 cm without the spacer. The test result is shown in FIG. In the figure, the horizontal axis is the distance from the wafer center, and the vertical axis is the ion saturation current Isat.
Is the relative value of. When the spacer is not inserted (h = 0 cm), a valley shape having a peak appears at the edge of the wafer, h
It can be seen that as the distance increases to 3 cm and 5 cm, the profile gradually changes to a mountain-shaped profile with a peak in the center. Such changes in profile are caused by changes in the positions of the inner wall of the vacuum container and the sample surface where plasma is consumed. The results were measured under the following conditions. The gas type is different from that in the etching process, but the tendency is the same regardless of the type of gas used, although the absolute value is different. is there.
【００１１】 ・プラズマ発生用ＲＦパワー：５００Ｗ ・処理ガス：Ａｒ ・処理ガス流量：１００ｓｃｃｍ ・圧力：５０ｍＴｏｒｒ 従って，上記のようにプロファイルがステップ１の谷型
からステップ２の山型へ変化した場合，ステップ２も谷
型にするためには，載置台を持ち上げてＲＦアンテナに
近づければよい。但し，どれだけ近づければよいかは，
ステップ２のプラズマ条件で測定して決定する必要があ
る。載置台を移動させるタイミングは，例えば，ステッ
プ１が終了したら，一旦そのプラズマをＯＦＦにし，ガ
スの流量比を変更しながら載置台を移動して圧力を設定
しなおす。そして，再びプラズマをＯＮにしてステップ
２に移る。上記第１の実施例で載置台を移動できる機構
は，真空中に封止されたＲＦアンテナを移動できる機構
に置き換えることができる。図４はそのような装置の具
体例Ａ２である（第２の実施例）。図４中，１５は石英
容器であり，これはＲＦアンテナ１を真空中で封止し，
かつ電磁波を真空容器４内に伝搬させるための誘導体の
容器である。-RF power for plasma generation: 500 W-Processing gas: Ar-Processing gas flow rate: 100 sccm-Pressure: 50 mTorr Therefore, when the profile changes from the valley type in step 1 to the mountain type in step 2 as described above, In order to make the step 2 also a valley type, the mounting table may be lifted and brought close to the RF antenna. However, how close you should be
It is necessary to measure and determine under the plasma conditions of step 2. Regarding the timing of moving the mounting table, for example, after step 1 is finished, the plasma is once turned off, and the mounting table is moved to reset the pressure while changing the gas flow rate ratio. Then, the plasma is turned on again and the process proceeds to step 2. The mechanism that can move the mounting table in the first embodiment can be replaced with a mechanism that can move the RF antenna sealed in vacuum. FIG. 4 shows a specific example A2 of such a device (second embodiment). In FIG. 4, 15 is a quartz container, which seals the RF antenna 1 in a vacuum,
Moreover, it is a dielectric container for propagating electromagnetic waves into the vacuum container 4.
【００１２】尚，この図の例のように，真空中にアンテ
ナを封止してアンテナだけを移動させる方法の他に，真
空容器の側壁の一部にベローを取り付けて真空容器自体
を移動させてもよい。このように，上記第１，第２の実
施例装置Ａ１，Ａ２では，載置台及び／又はＲＦアンテ
ナが高さ方向に移動し，プラズマ発生源と試料との間の
距離を変化させることができる。このため，誘導結合型
プラズマで１試料につき２ステップ以上の処理を行って
プラズマ発生条件を変化させても，誘導結合型プラズマ
において均一性を決定する他の要因の１つである真空容
器の構造を変化させることができるので，所望の均一性
を確保することができる。引き続いて，第２，第４の発
明について説明する。第２の発明に係るプラズマ処理方
法は，高周波電力の発生源に誘導結合型のＲＦアンテナ
を用いると共に，上記ＲＦアンテナのコイル数を変化さ
せてプラズマ処理を行う点で従来例と異なる。In addition to the method of sealing the antenna in a vacuum and moving only the antenna as in the example of this figure, a bellow is attached to a part of the side wall of the vacuum container to move the vacuum container itself. May be. As described above, in the devices A1 and A2 of the first and second embodiments, the mounting table and / or the RF antenna moves in the height direction, and the distance between the plasma generation source and the sample can be changed. . Therefore, even if the plasma generation conditions are changed by performing two or more steps per sample with inductively coupled plasma, one of the other factors that determine the uniformity in inductively coupled plasma is the structure of the vacuum container. Can be changed, so that desired uniformity can be ensured. Subsequently, the second and fourth inventions will be described. The plasma processing method according to the second invention is different from the conventional example in that an inductively coupled RF antenna is used as a source of high-frequency power and the number of coils of the RF antenna is changed to perform plasma processing.
【００１３】第４発明は，上記第２の発明を適用可能な
装置であって上記アンテナのコイル数を変化させるコイ
ル数変化機構を具備するものであり，その具体例Ａ３を
図５に示した（第３の実施例）。図５に示すごとく，２
重のＲＦアンテナ１，１′を設けて，これらの回路をス
イッチ１６により切り換えられるようにしておく（スイ
ッチ１６が上記コイル数変化機構に相当する）。上記第
１の実施例のようにステップ間でプラズマ密度のプロフ
ァイルが谷型から山型へと変化させる場合は，ステップ
１で１′のアンテナを用いてより山型に近くし，ステッ
プ２では１のアンテナを用いてより谷型に近くなるよう
にする。このように，ＲＦアンテナを単一の回路だけで
なく，２重以上の回路構成としておき，これらの回路に
流す高周波電流の分配を切り換えることにより，プラズ
マ密度のプロファイルを変えることができる。このた
め，誘導結合型プラズマで２ステップ以上の処理を行っ
てプラズマ発生条件を変化させても，誘導結合型プラズ
マにおいて均一性を決定する他の要因の１つである，プ
ラズマ発生領域の構造を変化させることができるので所
望の均一性を確保することができる。尚，上記第１〜第
３の実施例の内の幾つか，あるいは全てを組合せ適用す
ることにより，より均一性を保つための条件の自由度を
高くすることができる。A fourth invention is a device to which the second invention can be applied, and is provided with a coil number changing mechanism for changing the number of coils of the antenna. A concrete example A3 thereof is shown in FIG. (Third embodiment). As shown in FIG. 5, 2
Double RF antennas 1 and 1'are provided so that these circuits can be switched by the switch 16 (the switch 16 corresponds to the coil number changing mechanism). When the profile of the plasma density is changed from the valley type to the mountain type between the steps as in the first embodiment, it is made closer to the mountain type by using the 1'antenna in step 1, and in step 2 it is 1 Use the antenna of to make it closer to the valley type. As described above, the profile of the plasma density can be changed by arranging the RF antenna not only in a single circuit but also in a circuit configuration of double or more and switching the distribution of the high frequency current flowing through these circuits. Therefore, the structure of the plasma generation region, which is one of the other factors that determine the homogeneity in the inductively coupled plasma, even if the plasma generation conditions are changed by performing two or more steps of the inductively coupled plasma. Since it can be changed, desired uniformity can be ensured. By applying some or all of the first to third embodiments in combination, it is possible to increase the degree of freedom of the conditions for maintaining the uniformity.
【００１４】[0014]
【発明の効果】本発明に係るプラズマ処理方法及びその
装置は，上記したように構成されているため，プラズマ
発生条件が変化しても所望の均一性を確保することがで
きる。その結果，プラズマ処理が数ステップにわたる場
合でも対応可能となる。Since the plasma processing method and the apparatus therefor according to the present invention are configured as described above, desired uniformity can be ensured even when the plasma generation conditions change. As a result, it is possible to deal with the case where the plasma processing involves several steps.
【図１】 第１，第３の発明の実施の形態及び実施例
（第１の実施例）に係るプラズマ処理方法を適用可能な
装置Ａ１の概略構成を示す模式図。FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an apparatus A1 to which a plasma processing method according to embodiments and examples (first example) of the first and third inventions can be applied.
【図２】 ステップ１，２のプロファイルを示す説明
図。FIG. 2 is an explanatory diagram showing profiles of steps 1 and 2.
【図３】 試験装置Ａ１′の概略構成及びそれによる試
験結果を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a test apparatus A1 ′ and a test result therefor.
【図４】 第１，第３の発明の他の実施の形態及び実施
例（第２の実施例）に係るプラズマ処理方法を適用可能
な装置Ａ２の概略構成を示す模式図。FIG. 4 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an apparatus A2 to which a plasma processing method according to other embodiments and examples (second example) of the first and third inventions can be applied.
【図５】 第２，第４の発明の実施の形態及び実施例
（第３の実施例）に係るプラズマ処理方法を適用可能な
装置Ａ３の概略構成を示す模式図。FIG. 5 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an apparatus A3 to which a plasma processing method according to embodiments and examples (third example) of the second and fourth inventions can be applied.
【図６】 従来のプラズマ処理装置Ａ０の一例における
概略構成を示す模式図。FIG. 6 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an example of a conventional plasma processing apparatus A0.
Ａ１〜Ａ３…プラズマ処理装置 １，１′…ＲＦアンテナ ４…真空容器 ５…処理ガス導入管 ９…試料 １０…載置台 １１…ベロー（距離変化機構の一部に相当） １２…ステッピングモータ（距離変化機構の一部に相
当） １３…シャフト（距離変化機構の一部に相当） １５…石英容器（距離変化機構の一部に相当） １６…スイッチ（コイル数変化機構に相当）A1 to A3 ... Plasma processing apparatus 1, 1 '... RF antenna 4 ... Vacuum container 5 ... Processing gas introduction tube 9 ... Sample 10 ... Mounting table 11 ... Bellows (corresponding to a part of distance changing mechanism) 12 ... Stepping motor (distance) 13 ... Shaft (corresponding to part of distance changing mechanism) 15 ... Quartz container (corresponding to part of distance changing mechanism) 16 ... Switch (corresponding to coil number changing mechanism)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｌ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location H05H 1/46 H05H 1/46 L
Claims (5)
理ガスを導入してプラズマを発生させ，該プラズマによ
り上記真空容器内の載置台上に固定された試料をプラズ
マ処理するプラズマ処理方法において，上記プラズマの
発生領域と試料との距離を変化させてプラズマ処理を行
うことを特徴とするプラズマ処理方法。1. A plasma processing method in which a processing gas is introduced into a vacuum container to which high-frequency power is applied to generate plasma, and the plasma fixes a sample fixed on a mounting table in the vacuum container. A plasma processing method characterized in that the plasma processing is performed by changing the distance between the plasma generation region and the sample.
ＲＦアンテナを用いると共に，上記ＲＦアンテナ及び／
又は載置台を上記試料の処理面に対して垂直方向に移動
させることにより上記距離を変化させることを特徴とす
る請求項１記載のプラズマ処理方法。2. An inductively coupled RF antenna is used as a source of the high frequency power, and the RF antenna and / or
2. The plasma processing method according to claim 1, wherein the distance is changed by moving the mounting table in a direction perpendicular to the processing surface of the sample.
理ガスを導入してプラズマを発生させ，該プラズマによ
り上記真空容器内の載置台上に固定された試料をプラズ
マ処理するプラズマ処理方法において，上記高周波電力
の発生源に誘導結合型のＲＦアンテナを用いると共に，
上記ＲＦアンテナのコイル数を変化させてプラズマ処理
を行うことを特徴とするプラズマ処理方法。3. A plasma processing method in which a processing gas is introduced into a vacuum container to which high-frequency power is applied to generate plasma, and the plasma fixes the sample fixed on a mounting table in the vacuum container. , In addition to using an inductively coupled RF antenna as the source of high-frequency power,
A plasma processing method, wherein plasma processing is performed by changing the number of coils of the RF antenna.
理ガスを導入してプラズマを発生させ，該プラズマによ
り上記真空容器内の載置台上に固定された試料をプラズ
マ処理するプラズマ処理装置において，上記プラズマの
発生領域と試料との距離を変化させる距離変化機構を具
備したことを特徴とするプラズマ処理装置。4. A plasma processing apparatus for plasma-processing a sample fixed on a mounting table in the vacuum container by introducing a processing gas into the vacuum container to which high-frequency power is applied to generate plasma. A plasma processing apparatus comprising a distance changing mechanism for changing the distance between the plasma generation region and the sample.
理ガスを導入してプラズマを発生させ，該プラズマによ
り上記真空容器内の載置台上に固定された試料をプラズ
マ処理するプラズマ処理装置において，上記高周波電力
の発生源に誘導結合型のＲＦアンテナを用いると共に，
上記ＲＦアンテナのコイル数を変化させるコイル数変化
機構を具備したことを特徴とするプラズマ処理装置。5. A plasma processing apparatus for plasma-processing a sample fixed on a mounting table in the vacuum container by introducing a processing gas into the vacuum container to which high-frequency power is applied to generate plasma. , In addition to using an inductively coupled RF antenna as the source of high-frequency power,
A plasma processing apparatus comprising a coil number changing mechanism for changing the number of coils of the RF antenna.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25356695A JPH0997786A (en) | 1995-09-29 | 1995-09-29 | Plasma processing method and device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25356695A JPH0997786A (en) | 1995-09-29 | 1995-09-29 | Plasma processing method and device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0997786A true JPH0997786A (en) | 1997-04-08 |
Family
ID=17253158
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25356695A Pending JPH0997786A (en) | 1995-09-29 | 1995-09-29 | Plasma processing method and device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0997786A (en) |
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