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JPH0831444B2 - Plasma processing device - Google Patents
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JPH0831444B2 - Plasma processing device - Google Patents

Plasma processing device

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JPH0831444B2
JPH0831444B2 JP27009687A JP27009687A JPH0831444B2 JP H0831444 B2 JPH0831444 B2 JP H0831444B2 JP 27009687 A JP27009687 A JP 27009687A JP 27009687 A JP27009687 A JP 27009687A JP H0831444 B2 JPH0831444 B2 JP H0831444B2
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microwaves
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は低温プラズマを用いたプラズマ処理装置にか
かわり、特に、半導体素子の製造にて用いるCVD,エッチ
ング,スパッタリング,アッシング等の各技術の高速処
理に好適なプラズマ処理装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial application] The present invention relates to a plasma processing apparatus using low-temperature plasma, and in particular, high speed of each technology such as CVD, etching, sputtering, and ashing used in the manufacture of semiconductor elements. The present invention relates to a plasma processing apparatus suitable for processing.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

低温プラズマを用いた装置を大別すれば、真空中で平
行平板の電極の一方に10kHz〜30kHz程度の高周波電圧を
印加してプラズマを発生させる技術を用いるもの(半導
体研究18;P121〜P170、半導体研究19;P225〜P267)と、
2.45GHzのマイクロ波を真空室へ導入してプラズマを発
生させる技術を用いるものとがある。従来は、これらの
内で平行平板電極による技術が主として用いられてき
た。
The equipment using low-temperature plasma is roughly divided into those that use a technology of generating plasma by applying a high-frequency voltage of about 10 kHz to 30 kHz to one of parallel plate electrodes in a vacuum (Semiconductor Research 18; P121 to P170, Semiconductor Research 19; P225-P267),
In some cases, a technique of introducing a 2.45 GHz microwave into a vacuum chamber to generate plasma is used. Conventionally, of these, the technique using parallel plate electrodes has been mainly used.

一方、半導体素子の微細化に伴い、プラズマ処理時に
発生するイオンの衝撃により素子特性が影響を受けるこ
とが問題になってきた。さらに、処理能力の向上のため
に、処理速度を上げることが要請されている。
On the other hand, with the miniaturization of semiconductor devices, it has become a problem that the device characteristics are affected by the impact of ions generated during plasma processing. Further, in order to improve the processing capacity, it is required to increase the processing speed.

処理速度を高める場合、単にプラズマの密度あるいは
ラジカル(イオン化直前の活性粒子)濃度を高めるだけ
では不十分である。プラズマ処理によるドライエッチン
グやプラズマCVDでは、イオンのエネルギーが重要な役
割をはたしている。例えばドライエッチングの場合、イ
オンのエネルギーが大きすぎると、下地の膜が削られた
り結晶構造に影響を与えたりし、素子特性が劣化する。
また小さすぎると、エッチング面に形成されるポリマー
の除去が十分行われず、エッチング速度が低下する。ま
たは逆にポリマーによる保護膜が形成されず、パターン
の側面がエッチングされ、パターンの寸法精度が悪くな
るといった問題を発生する。また、プラズマCVDでも、
イオンのエネルギーが弱いと膜組成が粗となり、エネル
ギーが強いと密になるというように、イオンエネルギー
が成膜に影響する。
When increasing the processing speed, it is not enough to simply increase the density of plasma or the concentration of radicals (active particles immediately before ionization). Ion energy plays an important role in dry etching by plasma treatment and plasma CVD. For example, in the case of dry etching, if the ion energy is too large, the underlying film is scraped or the crystal structure is affected, resulting in deterioration of the device characteristics.
On the other hand, if it is too small, the polymer formed on the etched surface is not sufficiently removed, and the etching rate decreases. Alternatively, on the contrary, a protective film made of a polymer is not formed, the side surface of the pattern is etched, and the dimensional accuracy of the pattern deteriorates. Also, in plasma CVD,
Ion energy influences film formation, such that when ion energy is weak, the film composition becomes coarse, and when energy is strong, the film becomes dense.

従って、プラズマの高密度化と、イオンエネルギーを
適正に制御することが、今後のプラズマ処理に不可欠で
ある。公知例として、特開昭56−13480号公報、特開昭5
6−96841号公報に示されているようなマイクロ波を用い
た方式が提案されている。
Therefore, densification of plasma and proper control of ion energy are indispensable for future plasma processing. Known examples include JP-A 56-13480 and JP-A 5-13480.
A method using microwaves as disclosed in Japanese Patent Publication No. 6-96841 has been proposed.

マイクロ波によりプラズマを発生させる場合、マグネ
トロンにより発生したマイクロ波を低圧にしたプラズマ
発生室に放射しても、マイクロ波の電界強度が十分でな
いため電子に十分なエネルギーが供給されず、プラズマ
を発生させることは困難である。従って、マイクロ波に
よりプラズマを発生させるためには、電子が磁場と垂直
な平面を回転するサイクロトロン周波数とマイクロ波の
周波数とを合致させ、共鳴状態にして電子にエネルギー
を供給する方法と、マイクロ波を空胴共振器に放射して
マイクロ波の振幅を大きくし、電界強度を強めて電子に
エネルギーを供給する方法の2つがある。前者が特開昭
56−13480号公報に示されているもので、有磁場マイク
ロ波、あるいはECR(Electron Cyclotron Resonance)
法とよばれている。後者は特開昭56−96841号公報に示
されているものである。
When plasma is generated by microwaves, even if the microwaves generated by the magnetron are radiated to the plasma generation chamber where the pressure is low, the electric field strength of the microwaves is not sufficient, so sufficient energy is not supplied to the electrons and plasma is generated. It is difficult to get it done. Therefore, in order to generate plasma by microwaves, a method of matching the cyclotron frequency at which electrons rotate in a plane perpendicular to the magnetic field with the frequency of microwaves to bring them into a resonance state to supply energy to the electrons, Are radiated to the cavity resonator to increase the amplitude of the microwave and increase the electric field strength to supply energy to the electrons. The former is JP Sho
56-13480, the magnetic field microwave or ECR (Electron Cyclotron Resonance)
It is called the law. The latter is disclosed in JP-A-56-96841.

マイクロ波により発生したプラズマでは、マイクロ波
から電子へ直接にエネルギーが供給されるために、プラ
ズマと基板との間に形成されるシース間電圧はほとんど
変化しない。従って、基板を載せる電極に高周波電圧を
印加し、シース間電圧を任意にコントロールすることに
より、高速化に必要な高いプラズマ密度と適正なイオン
エネルギーに制御できる。
In the plasma generated by microwaves, energy is directly supplied from the microwaves to the electrons, so that the inter-sheath voltage formed between the plasma and the substrate hardly changes. Therefore, by applying a high frequency voltage to the electrode on which the substrate is placed and arbitrarily controlling the inter-sheath voltage, it is possible to control the high plasma density and appropriate ion energy required for high speed operation.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

プラズマ処理ではイオンのエネルギーが重要な役割を
はたすことを前に述べたが、この点に関し従来技術には
以下述べるような問題があった。
Although it has been described above that the energy of ions plays an important role in plasma processing, the conventional technique has the following problems in this respect.

従来技術のうちECR方式では、特開昭56−13480号公報
に示されるように、基板を載せた電極に高周波電圧を印
加すると、この電極に対向する側にはアース電極がない
ために高周波電流は周囲の処理室との間に流れ、そのた
め、基板上でのイオンエネルギーの効果が基板周囲で強
く中心部で弱くなり、基板全体を均一な条件で処理でき
ないという問題があった。
Among the conventional techniques, in the ECR method, as shown in JP-A-56-13480, when a high frequency voltage is applied to an electrode on which a substrate is placed, there is no ground electrode on the side facing this electrode, and therefore the high frequency current is applied. Flows into the surrounding processing chamber, so that the effect of ion energy on the substrate is strong around the substrate and weak at the center, and there is a problem that the entire substrate cannot be processed under uniform conditions.

また、空胴共振器を使った方式では、共振器の中でプ
ラズマを発生させる構造のため、プラズマが発生する
と、マイクロ波の波長がプラズマの密度により変化する
ため、共振条件が満たされず、プラズマが不安定になる
という問題があった。すなわち、プラズマが発生するま
では、共振条件が満足されているためマイクロ波の電界
強度が強くなり、プラズマが発生する。しかし、プラズ
マが発生しプラズマ密度が高くなると、マイクロ波の波
長が変わり、共振条件が満たされなくなって電界強度が
小さくなる。そして、電子へのエネルギーの供給が低下
し、プラズマ密度が低下する。プラズマ密度が低下する
と共振条件が満たされ、再びプラズマ密度が高まる。こ
のような現象のため、プラズマを安定に発生させること
は困難であった。
Further, in the method using the cavity resonator, since the plasma is generated in the resonator, when the plasma is generated, the microwave wavelength changes depending on the density of the plasma. There was a problem that became unstable. That is, since the resonance condition is satisfied until the plasma is generated, the electric field strength of the microwave is increased, and the plasma is generated. However, when plasma is generated and the plasma density is increased, the wavelength of the microwave is changed, the resonance condition is not satisfied, and the electric field strength is reduced. Then, the supply of energy to the electrons is reduced and the plasma density is reduced. When the plasma density decreases, the resonance condition is satisfied and the plasma density increases again. Due to such a phenomenon, it is difficult to stably generate plasma.

また、これらのプラズマから基板に入射するイオンの
エネルギーを制御するために高周波電圧印加電極を空胴
共振器内に設けると、マイクロ波の反射等が発生し、プ
ラズマはさらに不安定になるという問題があった。
Further, if a high frequency voltage applying electrode is provided in the cavity resonator in order to control the energy of the ions that enter the substrate from these plasmas, the microwaves will be reflected and the plasma will become more unstable. was there.

本発明の目的は、安定で高密度なプラズマを発生させ
るとともに、基板に入射するイオンのエネルギーが、基
板全体で均一にできるようなプラズマ処理装置を提供す
ることにある。
An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of generating stable and high-density plasma and making the energy of ions incident on a substrate uniform over the entire substrate.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

一般に、導波管内あるいは導波管の一種と考えられる
空胴共振器内をマイクロ波が進行する場合、導波管の表
面には、電場,磁場に対応した電流が流れる。従って、
この電流を横切るように導波管の一部にスリットを設け
ると、スリットの両端に電荷がたまり、これがマイクロ
波の進行に伴って変化することからスリット両端間の電
界が変化し、導波管の外部にマイクロ波が放射される。
In general, when a microwave propagates in a waveguide or a cavity resonator which is considered as a kind of waveguide, a current corresponding to an electric field or a magnetic field flows on the surface of the waveguide. Therefore,
If a slit is provided in a part of the waveguide so that it crosses this current, charges accumulate at both ends of the slit, and this changes with the progress of microwaves. Microwaves are radiated to the outside of.

前記目的は、この原理により導波管に設けたスリット
からマイクロ波をプラズマ発生室に供給する構成とする
こと、または導波管を空胴共振器に接続し、この空胴共
振器にマイクロ波を放射するスリットを設け、このスリ
ットからプラズマ発生室にマイクロ波を供給する構成と
することにより、達成される。
According to this principle, a microwave is supplied to the plasma generation chamber from a slit provided in the waveguide according to this principle, or the waveguide is connected to a cavity resonator and the microwave is applied to the cavity resonator. This is achieved by providing a slit for radiating the microwave and supplying the microwave to the plasma generation chamber from the slit.

〔作用〕[Action]

従来のECR方式では、導波管の開口部から直接マイク
ロ波をプラズマ発生室に放射する構成となっている。こ
のため、プラズマ発生室と導波管の開口部との間にアー
ス電極を設置すると、マイクロ波がアース電極で反射さ
れ、プラズマ発生室に供給できない。
The conventional ECR method radiates microwaves directly into the plasma generation chamber from the opening of the waveguide. Therefore, if the ground electrode is installed between the plasma generation chamber and the opening of the waveguide, the microwave is reflected by the ground electrode and cannot be supplied to the plasma generation chamber.

これに対し、本発明では、導波管の端面を閉じた構造
とし、この端面にマイクロ波を放射するスリットを設け
ている。そして、必要に応じて、この導波管の端面をア
ース電位になるようにした。
On the other hand, in the present invention, the end face of the waveguide is closed, and the end face is provided with a slit for radiating microwaves. Then, if necessary, the end face of this waveguide was set to the ground potential.

スリットの開口面積は導波管の端面全体の1/3程度に
することができる。従って、基板を載せた電極に高周波
電圧を印加した場合、高周波電流は導波管の端面と電極
との間に均等に流れ、イオンの効果を基板全面に対し均
等に発生させることができる。また、スリットを通して
十分な量のマイクロ波を供給でき、高密度のプラズマを
発生させることができる。
The opening area of the slit can be about 1/3 of the entire end face of the waveguide. Therefore, when a high-frequency voltage is applied to the electrode on which the substrate is placed, the high-frequency current flows evenly between the end face of the waveguide and the electrode, and the effect of ions can be evenly generated on the entire surface of the substrate. Further, a sufficient amount of microwaves can be supplied through the slit, and high density plasma can be generated.

一方、導波管に空胴共振器を接続した場合には、空胴
共振器内で共振により振幅を大きくしたマイクロ波がス
リットを通してプラズマ発生室に放射される。そのた
め、プラズマ発生室を従来のように空胴共振器構造にし
なくとも、高密度のプラズマを発生させることができ
る。
On the other hand, when the cavity resonator is connected to the waveguide, the microwave whose amplitude is increased due to resonance in the cavity resonator is radiated to the plasma generation chamber through the slit. Therefore, high-density plasma can be generated without forming the plasma generation chamber in the conventional cavity resonator structure.

このため、本発明にかかわる電極構造は、従来のよう
に空胴共振器との関連による制約を受けない。また、空
胴共振器内ではプラズマが発生しないため、共振状態の
変化がなく、プラズマを安定に発生させることができ
る。さらに、空胴共振器をアース電位にすることで、EC
R方式の場合と同様に、電極に平行な対向電極とするこ
とができ、イオンの効果も基板全体に均一に発生させる
ことができる。
Therefore, the electrode structure according to the present invention is not restricted by the relationship with the cavity resonator as in the conventional case. Further, since plasma is not generated in the cavity resonator, there is no change in the resonance state and it is possible to stably generate plasma. Furthermore, by setting the cavity resonator to the ground potential, EC
As in the case of the R method, the counter electrode can be parallel to the electrode, and the effect of ions can be uniformly generated on the entire substrate.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第1図〜第3図により説明
する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

第1図は該実施例の装置の縦断面図である。図におい
て、空胴共振器1はE01モードの円形空胴共振器であ
り、マグネトロン3から導波管2を通してマイクロ波が
供給される。導波管2の取付けは、E01モードとの結合
をよくするため、円形の空胴共振器1に対し偏心して取
り付けられている。空胴共振器1の導波管取付け側と反
対側には、セラミックス板4が固定されている。セラミ
ックス板4は、金属製フランジ4bに薄肉厚の円筒部を介
してろう付けされている。また、セラミックス板4の下
面側には、E01モードの空胴発振器に対応して、第2図
に斜線部分で示すパターン形状をなすめっきパターン4a
が0.1mm程度の厚さに形成されている。セラミックス板
4のマイクロ波を放射するスリット部4cは、E01モード
の電界に対し、直界方向にリング状のスリット開口部が
あり、各スリット部4cの長さは、2.45GHzのマイクロ波
の場合、スリットからの放射をよくするため、マイクロ
波の1/2波長に当たる60mm以上の寸法としている。前記
めっきパターン4aと金属製フランジ4bとは電気的に接続
されている。また、金属製フランジ4bとプラズマ発生室
8とはOリング5を介して結合されており、プラズマ発
生室8が負圧に排気できるようになっている。セラミッ
クス板4の下には、石英製のガス分散板7がある。この
ガス分散板7には、第3図に示すように、ガス供給路7a
が設けられており、ガス吹き出し穴7bからプラズマ発生
室8にプラズマ処理用のガスを均一に吹き出すようにな
っている。このガス供給路7aは、第2図に破線で示すよ
うに、すべてめっきパターン4aに下に設けられている。
プラズマ処理用のガスは、ガス供給管9により導かれ、
ガスだめ6を介してガス供給路7aに均等に供給されるよ
うになっている。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of the apparatus of this embodiment. In the figure, the cavity resonator 1 is an E 01 mode circular cavity resonator, and a microwave is supplied from a magnetron 3 through a waveguide 2. The waveguide 2 is mounted eccentrically to the circular cavity resonator 1 in order to improve the coupling with the E 01 mode. A ceramics plate 4 is fixed to the cavity resonator 1 on the side opposite to the waveguide mounting side. The ceramic plate 4 is brazed to the metal flange 4b through a thin-walled cylindrical portion. In addition, on the lower surface side of the ceramic plate 4, a plating pattern 4a having a pattern shape shown by the hatched portion in FIG. 2 is provided corresponding to the E 01 mode cavity oscillator.
Is formed with a thickness of about 0.1 mm. The slit portion 4c that radiates microwaves of the ceramic plate 4 has a ring-shaped slit opening portion in the direct field direction with respect to the electric field of E 01 mode, and each slit portion 4c has a length of 2.45 GHz microwave. In this case, in order to improve the radiation from the slit, the dimension is 60 mm or more, which corresponds to 1/2 wavelength of the microwave. The plating pattern 4a and the metal flange 4b are electrically connected. Further, the metal flange 4b and the plasma generating chamber 8 are connected via the O-ring 5, so that the plasma generating chamber 8 can be exhausted to a negative pressure. Below the ceramic plate 4, there is a gas dispersion plate 7 made of quartz. As shown in FIG. 3, the gas distribution plate 7 has a gas supply path 7a.
Is provided, and the gas for plasma processing is uniformly blown out from the gas blowing hole 7b to the plasma generation chamber 8. This gas supply path 7a is entirely provided below the plating pattern 4a as shown by the broken line in FIG.
The gas for plasma processing is guided by the gas supply pipe 9,
The gas is supplied uniformly to the gas supply path 7a through the gas sump 6.

プラズマ発生室8は、図示しない真空ポンプによって
排気口10から排気されるようになっている。また、ガス
分散板7の下方には基板電極12が設けられている。この
基板電極12は、セラミックスカバー13によりプラズマ発
生室8とは絶縁され、また13.56MHzの高周波電源15に接
続されている。プラズマ発生室8の内面には、ガス分散
板7よりも厚い石英円筒11がはめ込まれている。空胴共
振器1とプラズマ発生室8とは接地されている。
The plasma generation chamber 8 is exhausted from an exhaust port 10 by a vacuum pump (not shown). A substrate electrode 12 is provided below the gas dispersion plate 7. The substrate electrode 12 is insulated from the plasma generation chamber 8 by a ceramic cover 13 and is connected to a 13.56 MHz high frequency power supply 15. A quartz cylinder 11 thicker than the gas dispersion plate 7 is fitted on the inner surface of the plasma generation chamber 8. The cavity resonator 1 and the plasma generation chamber 8 are grounded.

上記の装置において、マグネトロン3に図示しない電
源から電力を供給し、マイクロ波を発生させ、これを導
波管2により空胴共振器1に供給する。空胴共振器1内
で振幅を大きくしたマイクロ波は、スリット部4cからプ
ラズマ発生室8に放射される。
In the above apparatus, power is supplied to the magnetron 3 from a power source (not shown) to generate microwaves, which are supplied to the cavity resonator 1 by the waveguide 2. The microwave whose amplitude is increased in the cavity resonator 1 is radiated to the plasma generation chamber 8 from the slit portion 4c.

プラズマ発生室8には、図示しないガス源からガス供
給管9,ガスだめ6,ガス分散板7を介してプラズマ処理用
のガスを供給し、排気口10から排気することで、1〜10
-3Torrの圧力にコントロールできるようになっている。
このプラズマ発生室8に放射されたマイクロ波は、振幅
が大きくなっているため、プラズマ発生室8が空胴共振
構造でなくともプラズマが点灯し、維持される。
The plasma generation chamber 8 is supplied with a gas for plasma processing from a gas source (not shown) through the gas supply pipe 9, the gas reservoir 6, and the gas dispersion plate 7, and is exhausted from the exhaust port 10, thereby
-3 Torr pressure controllable.
Since the microwave radiated to the plasma generation chamber 8 has a large amplitude, the plasma is turned on and maintained even if the plasma generation chamber 8 does not have the cavity resonance structure.

次に、具体的なプラズマ処理として、まずエッチング
の場合について説明する。
Next, as a specific plasma treatment, the case of etching will be described first.

まず、ガス供給管9からエッチングガスを供給して、
プラズマ発生室8を1〜10-3Torrの設定圧にした後、マ
グネトロン3を動作させてプラズマを発生させる。
First, the etching gas is supplied from the gas supply pipe 9,
After setting the plasma generation chamber 8 to a preset pressure of 1 to 10 -3 Torr, the magnetron 3 is operated to generate plasma.

ガス供給管9から供給されるエッチングガスは、ガス
だめ6,ガス分散板7のガス供給路7aを通り、ガス分散板
7のガス吹き出し穴7bから均等にプラズマ発生器8に供
給される。こうして供給されたエッチングガスは、プラ
ズマ中で励起され、イオンやラジカルとなる。
The etching gas supplied from the gas supply pipe 9 passes through the gas reservoir 6 and the gas supply passage 7a of the gas dispersion plate 7, and is evenly supplied to the plasma generator 8 from the gas blowing holes 7b of the gas dispersion plate 7. The etching gas supplied in this manner is excited in plasma to become ions and radicals.

マイクロ波により発生したプラズマでは、マイクロ波
がプラズマ中の電子に直接作用するため、プラズマと基
板14との間の電位差は20〜30Vのレベルである。従っ
て、マイクロ波によるプラズマだけでは基板14に入射す
るイオンのエネルギーが弱く、異方性エッチングはでき
ない。本実施例では、基板電極12に対して高周波電源15
から高周波電圧を印加し、この電圧によりプラズマ中の
イオンを加速して基板14に入射させている。また、その
イオンエネルギーは、印加する電圧により任意にコント
ロールでき、適正な値に設定できる。このため、異方性
の精度のよいエッチングが可能である。
In the plasma generated by the microwave, the microwave directly acts on the electrons in the plasma, so that the potential difference between the plasma and the substrate 14 is at a level of 20 to 30V. Therefore, the energy of the ions incident on the substrate 14 is weak and anisotropic etching cannot be performed only by plasma generated by microwaves. In this embodiment, the high frequency power source 15 is applied to the substrate electrode 12.
A high-frequency voltage is applied to the substrate 14 to accelerate ions in the plasma and cause the ions to enter the substrate 14. Further, the ion energy can be arbitrarily controlled by the applied voltage and can be set to an appropriate value. Therefore, it is possible to perform anisotropic etching with high precision.

基板電極12に高周波電圧を印加すると、高周波電流が
プラズマ中を通り、アース側に流れる。この場合、高周
波電流が均一でないと、基板14に入射するイオンのエネ
ルギーが基板14上で均一にならず、エッチングの速度が
基板14上でばらつくことになる。しかし、本実施例で
は、基板電極12と対向する位置にアース電位のめっきパ
ターン4aがあり、高周波電流が基板電極12上で均等に流
れるようになっている。
When a high frequency voltage is applied to the substrate electrode 12, a high frequency current passes through the plasma and flows to the ground side. In this case, if the high frequency current is not uniform, the energy of the ions incident on the substrate 14 will not be uniform on the substrate 14, and the etching rate will vary on the substrate 14. However, in this embodiment, the ground potential plating pattern 4a is provided at a position facing the substrate electrode 12, so that the high-frequency current flows evenly on the substrate electrode 12.

従来装置によるSiO2膜のエッチング特性は、エッチン
グ速度360nm/分、下地Si膜とのエッチング速度比が10
倍、均一性は±5%というものであった。この従来装置
でエッチング速度を500nm/分以上に高めると、下地膜と
のエッチング速度比率が5倍に低下し、均一性も±12%
に低下した。これに対し、本発明による装置では、エッ
チング速度520nm/分、下地Si膜とのエッチング速度比率
10倍、均一性±5%を得ることができる。
The etching characteristics of the SiO 2 film by the conventional equipment are as follows: etching rate 360 nm / min, etching rate ratio to the underlying Si film is 10
And the uniformity was ± 5%. When the etching rate is increased to 500 nm / min or more with this conventional device, the etching rate ratio with the underlying film is reduced by 5 times, and the uniformity is ± 12%.
Fell to. On the other hand, in the device according to the present invention, the etching rate is 520 nm / min, and the etching rate ratio with the underlying Si film is
10 times, uniformity ± 5% can be obtained.

以上はエッチングの場合であるが、プラズマCVDの場
合も、エッチングと同様にガス供給管9から成膜用のガ
スを供給することにより、基板14の表面に成膜すること
ができる。このとき、基板14に入射するイオンのエネル
ギーをコントロールすることで、膜質のコントロールが
可能である。このように、本発明の装置により、均一で
膜質のよい成膜が可能である。
Although the above is the case of etching, also in the case of plasma CVD, it is possible to form a film on the surface of the substrate 14 by supplying a gas for film formation from the gas supply pipe 9 similarly to etching. At this time, the film quality can be controlled by controlling the energy of the ions incident on the substrate 14. As described above, the apparatus of the present invention enables uniform and high-quality film formation.

このように、本発明の装置は、プラズマとプラズマか
ら入射するイオンのエネルギーを用いて行う処理に適用
可能である。
As described above, the apparatus of the present invention can be applied to the processing performed using the energy of the plasma and the ions incident from the plasma.

以上の説明では一つの実施例について述べたが、共振
器の構造、高周波電源の周波数も上記実施例に限定され
るものではない。共振器の構造は、矩形構造による共振
器、同軸構造による共振器など、共振条件が成り立つも
のであれば、共振モード、構造とも任意に選ぶことがで
きる。また、高周波電源の周波数も、DCから数十MHzま
で任意に選ぶことができる。ただし、プラズマ処理をす
る対象が絶縁膜である場合には、100kHzから数十MHzの
高周波が適当である。
Although one embodiment has been described in the above description, the structure of the resonator and the frequency of the high frequency power source are not limited to the above embodiment. The structure of the resonator can be arbitrarily selected as the resonance mode and structure as long as the resonance condition is satisfied, such as a rectangular structure resonator and a coaxial structure resonator. Also, the frequency of the high frequency power supply can be arbitrarily selected from DC to several tens of MHz. However, when the target of plasma treatment is an insulating film, a high frequency of 100 kHz to several tens of MHz is suitable.

以上述べた本発明の実施例によれば、マイクロ波を用
いてプラズマを発生させる際に、基板を処理する電極と
対向する面にもアース電位の電極が設置されており、か
つこのアース電位の電極面からプラズマ処理用のガスを
均一に吹き出すことができるため、均一なプラズマ処理
ができるという効果がある。また、プラズマ発生室を空
胴共振器構造にする必要がないため、電極,プラズマ発
生室の構造が制約を受けないという効果もある。
According to the embodiment of the present invention described above, when the plasma is generated by using the microwave, the electrode of the ground potential is also installed on the surface facing the electrode for processing the substrate, and Since the gas for plasma processing can be blown out uniformly from the electrode surface, there is an effect that uniform plasma processing can be performed. Further, since it is not necessary to make the plasma generation chamber have a cavity resonator structure, there is an effect that the structure of the electrode and the plasma generation chamber is not restricted.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、プラズマ処理装置において、マイク
ロ波を用いたプラズマの発生が安定する効果がある。
According to the present invention, in a plasma processing apparatus, there is an effect that plasma generation using microwaves is stabilized.

また、本発明によれば、空胴共振器との関連による装
置構造上の制約を受けない効果がある。従って、空胴共
振器をアース電位にすることで、処理対象を載置した電
極に平行な対向電極を構成できる。この結果、対向電極
に設けられたスリットを通してマイクロ波のエネルギー
を伝播できるので、このエネルギーにより生じるイオン
やラジカルの効果を均一に処理対象に与えることができ
る。
Further, according to the present invention, there is an effect that the device structure is not restricted by the relationship with the cavity resonator. Therefore, by setting the cavity resonator to the ground potential, a counter electrode parallel to the electrode on which the processing target is placed can be formed. As a result, the energy of the microwave can be propagated through the slit provided in the counter electrode, and the effect of ions and radicals generated by this energy can be uniformly applied to the object to be processed.

また、イオンやラジカルの影響を均一に発生させるこ
とができる。この結果、高速で最適なイオンエネルギー
によるプラズマ処理ができる。さらに、半導体ウエハの
パターン形成の場合、微細パターンを高精度,高速にか
つ低損傷で形成できる。さらにまた、均一な成膜を高速
に行える効果がある。
Moreover, the influence of ions and radicals can be generated uniformly. As a result, plasma processing with high-speed and optimum ion energy can be performed. Further, in the case of patterning a semiconductor wafer, a fine pattern can be formed with high accuracy, high speed and low damage. Furthermore, there is an effect that uniform film formation can be performed at high speed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明によるプラズマ処理装置の一実施例の縦
断面図、第2図は第1図中のセラミックス板の詳細を示
す平面図、第3図は第1図中のガス分散板の詳細を示す
縦断面図である。 符号の説明 1……空胴共振器、4……セラミックス板 4a……めっきパターン、7……ガス分散板 8……プラズマ発生室、12……基板電極 14……基板、15……高周波電源
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of an embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a plan view showing the details of the ceramic plate in FIG. 1, and FIG. 3 is a gas dispersion plate in FIG. It is a longitudinal cross-sectional view showing details. Explanation of symbols 1 ... Cavity resonator, 4 ... Ceramic plate 4a ... Plating pattern, 7 ... Gas dispersion plate 8 ... Plasma generation chamber, 12 ... Substrate electrode, 14 ... Substrate, 15 ... High frequency power supply

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】マイクロ波発生源からマイクロ波を導入す
るようになされた空胴共振器と、ガス供給手段、排気手
段および処理対象である基板を載置する手段を有するプ
ラズマ発生室とからなるプラズマ処理装置であって、該
プラズマ発生室に、真空を封止する手段およびマイクロ
波の電磁界的結合が可能なスリット板を介して上記空胴
共振器を取り付けたことを特徴とするプラズマ処理装
置。
1. A plasma generation chamber having a cavity resonator adapted to introduce microwaves from a microwave generation source, a gas supply means, an exhaust means, and a means for placing a substrate to be processed. A plasma processing apparatus, wherein the cavity resonator is attached to the plasma generation chamber via a means for sealing a vacuum and a slit plate capable of electromagnetically coupling microwaves. apparatus.
【請求項2】真空を封止する手段およびマイクロ波の電
磁界的結合が可能なスリット板が、セラミックス板に薄
い金属円筒を接合し、これに付けたフランジ部で真空シ
ール可能な構造とするとともに、該セラミックス板の面
にめっきによりスリットを形成し、これを上記金属円筒
と電気的に接続してなるものであることを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載のプラズマ処理装置。
2. A structure in which a thin metal cylinder is joined to a ceramic plate by means of a vacuum sealing means and a slit plate capable of electromagnetically coupling microwaves, and a flange portion attached to the ceramic plate allows vacuum sealing. At the same time, the plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a slit is formed on the surface of the ceramic plate by plating and the slit is electrically connected to the metal cylinder.
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