JP2003037105A - Plasma treatment apparatus and method - Google Patents

Plasma treatment apparatus and method

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JP2003037105A
JP2003037105A JP2001225564A JP2001225564A JP2003037105A JP 2003037105 A JP2003037105 A JP 2003037105A JP 2001225564 A JP2001225564 A JP 2001225564A JP 2001225564 A JP2001225564 A JP 2001225564A JP 2003037105 A JP2003037105 A JP 2003037105A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form an insulation film which is hard to delaminate in a process vessel in a short time. SOLUTION: The apparatus comprises a process vessel 11 wherein a work piece is placed and a plasma generating means 30 for plasma generation excited by micro wave. Before the work piece is loaded in the vessel 11, plasma is generated to deposit insulation film inside of the vessel 11. Then the work piece is placed in the vessel 11 for processing by generating plasma. The apparatus is also provide with a process control means 50, which controls a process of taking out the work piece from the process vessel 11 and cleaning the work piece by removing an insulating film deposited in the process vessel 11.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ処理装置
及び方法に関し、プラズマを用いて被処理体に対する処
理を行うプラズマ処理装置及び方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma processing apparatus and method, and more particularly to a plasma processing apparatus and method for processing an object to be processed using plasma.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体素子のゲート絶縁膜は、熱
酸化法により形成されていた。しかし、この方法では膜
厚制御が難しく、また、次世代トランジスタで要求され
る1nm台の薄いゲート絶縁膜を形成することは困難で
あった。そこで、膜厚制御が容易で、かつ、上記の膜厚
を実現可能なプラズマCVD法が、ゲート絶縁膜の形成
に利用され始めている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a gate insulating film of a semiconductor element has been formed by a thermal oxidation method. However, it is difficult to control the film thickness by this method, and it is difficult to form a thin gate insulating film on the order of 1 nm required for the next-generation transistors. Therefore, the plasma CVD method that can easily control the film thickness and realize the above film thickness has begun to be used for forming the gate insulating film.

【0003】プラズマCVD法は、処理容器内にプラズ
マを生成し、このプラズマを用いて処理容器内のガスを
活性化させ、その反応性を利用して薄膜を形成する方法
である。このプラズマCVD法による成膜装置の一つ
に、平行平板電極の間に放電を起こしてプラズマを生成
する平行平板形のプラズマ処理装置がある。この平行平
板形のプラズマ処理装置に関し、処理容器から離脱した
汚染物質が被処理体であるウェーハの表面に付着するこ
とを防止するため、ウェーハ処理を行う前に処理容器の
内表面に絶縁膜を堆積しコーティングする技術が提案さ
れている。この技術をプリ・デポジションと呼ぶ。
The plasma CVD method is a method in which plasma is generated in a processing container, the gas in the processing container is activated using this plasma, and the reactivity is utilized to form a thin film. As one of the film forming apparatuses by the plasma CVD method, there is a parallel plate type plasma processing apparatus which generates a plasma by causing an electric discharge between parallel plate electrodes. Regarding this parallel plate type plasma processing apparatus, in order to prevent the contaminants detached from the processing container from adhering to the surface of the wafer to be processed, an insulating film is formed on the inner surface of the processing container before wafer processing. Deposition and coating techniques have been proposed. This technique is called pre-deposition.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、平行平
板形のプラズマ処理装置では、プラズマの電子温度が高
いため、プリ・デポジションで緻密かつ均一な絶縁膜を
形成することができない。このため、処理容器の内表面
に形成された絶縁膜は密着性が悪く、剥離しやすいとい
う問題があった。また、平行平板形のプラズマ処理装置
では、プラズマのイオンエネルギーが低いため、プリ・
デポジションで絶縁膜を堆積するのに長時間を要すると
いう問題があった。本発明はこのような課題を解決する
ためになされたものであり、その目的は、プリ・デポジ
ションで処理容器内に剥離しにくい絶縁膜を形成するこ
とにある。また、他の目的は、プリ・デポジションに要
する時間を短縮することにある。
However, in the parallel plate type plasma processing apparatus, since the electron temperature of plasma is high, a dense and uniform insulating film cannot be formed by pre-deposition. Therefore, there is a problem that the insulating film formed on the inner surface of the processing container has poor adhesion and is easily peeled off. In addition, in the parallel plate type plasma processing apparatus, the ion energy of the plasma is low, so
There is a problem that it takes a long time to deposit an insulating film by deposition. The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to form an insulating film which is hardly peeled off in a processing container by pre-deposition. Another object is to reduce the time required for pre-deposition.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明のプラズマ処理装置は、被処理体が配
置される処理容器と、この処理容器内にマイクロ波励起
によりプラズマを生成するプラズマ生成手段と、処理容
器内に被処理体が搬入されていない状態でプラズマを生
成し処理容器の内部に絶縁膜を堆積させ,処理容器内に
被処理体を搬入しプラズマを生成し被処理体を処理し,
処理容器から被処理体を搬出し処理容器の内部に堆積し
た絶縁膜を除去するクリーニングを行うプロセスの制御
を行うプロセス制御手段とを備えたことを特徴とする。
マイクロ波励起プラズマは平行平板形のプラズマ処理装
置によって生成されるプラズマよりも電子温度が低いの
で、処理容器の内表面を含む処理容器の内部に従来より
緻密かつ均一な絶縁膜を堆積する。この絶縁膜は処理容
器等に対して密着性がよく、剥離しにくい。また、マイ
クロ波励起プラズマは例えば10Pa以下という低圧力
下で生成されるので、平行平板型のプラズマ処理装置に
よって生成されるプラズマよりもイオンエネルギーが高
い。このため、従来より短時間で処理容器の内部に絶縁
膜を堆積させることができる。また、処理容器の内部に
堆積した絶縁膜の上に再度絶縁膜を堆積させると、膜厚
が厚くなり剥離しやすくなるが、処理容器の内部に堆積
した絶縁膜を一旦除去してから再度絶縁膜を堆積させる
ことにより、絶縁膜を剥離しにくくすることができる。
In order to achieve such an object, a plasma processing apparatus according to the present invention includes a processing container in which an object to be processed is disposed, and a plasma is generated in the processing container by microwave excitation. And a plasma generating means for generating a plasma in a state where the object to be processed is not loaded into the processing container, depositing an insulating film inside the processing container, and loading the object to be processed into the processing container to generate the plasma Processing the processing body,
And a process control means for controlling a process of carrying out the object to be processed from the processing container and performing a cleaning process for removing the insulating film deposited inside the processing container.
Since microwave-excited plasma has a lower electron temperature than the plasma generated by the parallel plate type plasma processing apparatus, a denser and more uniform insulating film is deposited inside the processing container including the inner surface of the processing container. This insulating film has good adhesion to a processing container or the like and is difficult to peel off. Further, since microwave-excited plasma is generated under a low pressure of, for example, 10 Pa or less, ion energy is higher than that of plasma generated by a parallel plate type plasma processing apparatus. Therefore, the insulating film can be deposited inside the processing container in a shorter time than in the past. Also, if an insulating film is deposited again on the insulating film deposited inside the processing container, the film thickness becomes thicker and peeling easily occurs.However, once the insulating film deposited inside the processing container is removed, the insulating film is re-insulated. By depositing the film, the insulating film can be made difficult to peel off.

【0006】ここで、プラズマ生成手段は、処理容器内
にマイクロ波を供給するラジアルラインアンテナを有し
ていてもよい。また、ラジアルラインアンテナは、互い
に離間しかつ直交する方向の2つのスロットの対を複数
有していてもよい。このようなラジアルラインアンテナ
を用いることにより、プラズマの電子温度をより一層の
低下させることができる。
Here, the plasma generating means may have a radial line antenna for supplying microwaves into the processing container. Further, the radial line antenna may have a plurality of pairs of two slots that are separated from each other and are orthogonal to each other. By using such a radial line antenna, the electron temperature of plasma can be further lowered.

【0007】また、本発明のプラズマ処理装置は、被処
理体が配置される処理容器と、この処理容器内に誘導励
起によりプラズマを生成するプラズマ生成手段と、処理
容器内に被処理体が搬入されていない状態でプラズマを
生成し処理容器の内部に絶縁膜を堆積させ,処理容器内
に被処理体を搬入しプラズマを生成し被処理体を処理
し,処理容器から被処理体を搬出し処理容器の内部に堆
積した絶縁膜を除去するクリーニングを行うプロセスの
制御を行うプロセス制御手段とを備えたことを特徴とす
る。誘導励起プラズマでも上述したマイクロ波励起プラ
ズマと同様の作用が得られる。
In the plasma processing apparatus of the present invention, the processing container in which the object to be processed is placed, the plasma generating means for generating plasma by induction excitation in the processing container, and the object to be processed are carried into the processing container. The plasma is generated in the untreated state, the insulating film is deposited inside the processing container, the processed object is loaded into the processing container, the plasma is generated to process the processed object, and the processed object is unloaded from the processing container. And a process control means for controlling a cleaning process for removing the insulating film deposited inside the processing container. The same effect as that of the microwave-excited plasma described above can be obtained by the induction-excited plasma.

【0008】ここで、処理容器内に固定され、複数の孔
が形成されたグリッドを設けてもよい。このグリッドに
より、処理容器内はプラズマ生成空間と処理空間とに分
割される。プラズマ生成空間で生成されたプラズマは、
グリッドの複数の孔を通過して処理空間に移動すると
き、グリッドによりエネルギーを奪われるため、処理空
間には低電子温度のプラズマが導入されることになる。
また、プラズマ生成手段とプラズマとの容量結合を断ち
切るファラデーシールドを設けてもよい。これにより、
誘導励起によるプラズマよりも電子温度が高い容量励起
によるプラズマの生成を抑制し、プラズマの電子温度の
低温化を図ることができる。
Here, a grid fixed in the processing container and having a plurality of holes may be provided. This grid divides the inside of the processing chamber into a plasma generation space and a processing space. The plasma generated in the plasma generation space is
When passing through the plurality of holes in the grid and moving into the processing space, energy is taken by the grid, so that plasma having a low electron temperature is introduced into the processing space.
Further, a Faraday shield for cutting off the capacitive coupling between the plasma generating means and the plasma may be provided. This allows
It is possible to suppress generation of plasma due to capacitive excitation, which has a higher electron temperature than plasma due to induction excitation, and to lower the electron temperature of plasma.

【0009】また、上述したプラズマ処理装置におい
て、プロセス制御手段が、予め決められた設定値に基づ
きクリーニングを開始するようにしてもよい。クリーニ
ング開始の基準には、計測が容易な物理量の関数、例え
ばプラズマ生成の積算時間、被処理体の処理枚数、処理
容器内部への絶縁膜の堆積時間と被処理体の処理時間と
を合わせた合計時間等を用いてもよい。これにより、簡
単な構成でクリーニング開始の制御を行うことができ
る。
Further, in the above-described plasma processing apparatus, the process control means may start cleaning based on a preset set value. As a criterion for starting cleaning, a function of a physical quantity that is easy to measure, for example, an integrated time of plasma generation, the number of processed objects, a deposition time of an insulating film inside the processing container, and a processed time of the processed objects are combined. You may use total time etc. This makes it possible to control the start of cleaning with a simple configuration.

【0010】また、クリーニング開始の基準となる設定
値は、処理容器の内部に堆積した絶縁膜の膜厚が10μ
m程度となる関数値に決めてもよい。絶縁膜は膜厚が1
0μmを超えると剥離しやすくなることが経験的に知ら
れているので、これにより絶縁膜剥離の予防効果が向上
する。あるいは、処理容器の内部に堆積した絶縁膜の膜
厚を計測しプロセス制御手段に出力する膜厚計測手段を
更に設け、プロセス制御手段が、膜厚計測手段による計
測結果に基づきクリーニングを開始するようにしてもよ
い。これにより、絶縁膜が剥離しやすい膜厚を超える前
に、確実にクリーニングを開始することができる。ま
た、プロセス制御手段は、絶縁膜の膜厚が10μm程度
となったという計測結果が得られたときに、クリーニン
グを開始するようにしてもよい。
The set value which is the standard for starting cleaning is that the thickness of the insulating film deposited inside the processing container is 10 μm.
You may decide on the function value used as about m. The insulating film has a thickness of 1
It is empirically known that if the thickness exceeds 0 μm, peeling is likely to occur, so that the effect of preventing the peeling of the insulating film is improved. Alternatively, a film thickness measuring unit that measures the film thickness of the insulating film deposited inside the processing container and outputs the film thickness to the process control unit is further provided, and the process control unit starts cleaning based on the measurement result of the film thickness measurement unit. You may As a result, the cleaning can be reliably started before the insulating film exceeds the film thickness at which it is easily peeled off. Further, the process control means may start the cleaning when the measurement result that the thickness of the insulating film is about 10 μm is obtained.

【0011】また、上述したプラズマ処理装置におい
て、処理容器及びプラズマ生成手段を2個ずつ設け、さ
らに、一方の処理容器で処理された被処理体を他方の処
理容器に搬送する搬送手段を設けるようにしてもよい。
これにより2個の処理容器での連続処理が可能となる。
Further, in the above-described plasma processing apparatus, two processing containers and two plasma generating means are provided, and further, a transfer means for transferring the object to be processed in one processing container to the other processing container is provided. You may
This enables continuous processing in two processing vessels.

【0012】次に、本発明のプラズマ処理方法は、処理
容器内にマイクロ波励起によりプラズマを生成し処理容
器の内部に絶縁膜を堆積させる第1の工程と、処理容器
内に被処理体を搬入し処理容器内にマイクロ波励起によ
りプラズマを生成し被処理体に対して処理を行う第2の
工程と、処理容器から被処理体を搬出し処理容器の内部
に堆積した絶縁膜を除去するクリーニングを行う第3の
工程とを備えたことを特徴とする。また、本発明のプラ
ズマ処理方法は、処理容器内に誘導励起によりプラズマ
を生成し処理容器の内部に絶縁膜を堆積させる第1の工
程と、処理容器内に被処理体を搬入し処理容器内に誘導
励起によりプラズマを生成し被処理体に対して処理を行
う第2の工程と、処理容器から被処理体を搬出し処理容
器の内部に堆積した絶縁膜を除去するクリーニングを行
う第3の工程とを備えたことを特徴とする。
Next, according to the plasma processing method of the present invention, a first step of generating plasma by microwave excitation in the processing container to deposit an insulating film inside the processing container, and an object to be processed in the processing container. The second step of carrying in and generating plasma by microwave excitation into the processing container to perform processing on the object to be processed, and carrying out the object to be processed from the processing container and removing the insulating film deposited inside the processing container And a third step of performing cleaning. Further, the plasma processing method of the present invention includes a first step of generating plasma in the processing container by induction excitation and depositing an insulating film inside the processing container; Second step of generating plasma by induction excitation to process the object to be processed, and third step of carrying out the object to be processed from the processing container and removing the insulating film deposited inside the processing container And a process.

【0013】マイクロ波励起プラズマを用いるプラズマ
処理方法において、第1の工程で堆積させる絶縁膜を、
シリコン酸化膜としてもよい。この場合、第1の工程で
は、処理容器内に供給するTEOS(テトラエトキシシ
ラン)ガスの流量を1〜100sccm、処理容器内に
供給するO2 ガスの流量を100〜2000sccm、
処理容器内の圧力を1〜133Pa、処理容器内に供給
するマイクロ波のパワーを1〜5kWとして、処理容器
の内部にシリコン酸化膜を堆積させてもよい。TEOS
ガスを用いることにより、SH4 を用いた場合よりも安
全な処理が可能となる。あるいは、第1の工程で堆積さ
せる絶縁膜を、シリコン窒化膜としてもよい。
In the plasma processing method using microwave-excited plasma, the insulating film deposited in the first step is
It may be a silicon oxide film. In this case, in the first step, the flow rate of TEOS (tetraethoxysilane) gas supplied into the processing container is 1 to 100 sccm, the flow rate of O 2 gas supplied into the processing container is 100 to 2000 sccm,
A silicon oxide film may be deposited inside the processing container by setting the pressure in the processing container to 1 to 133 Pa and the microwave power supplied to the processing container to 1 to 5 kW. TEOS
The use of gas enables safer processing than the case of using SH 4 . Alternatively, the insulating film deposited in the first step may be a silicon nitride film.

【0014】また、マイクロ波励起プラズマを用いるプ
ラズマ処理方法において、第2の工程は、被処理体であ
るシリコンウェーハの表面を酸化してシリコン酸化膜を
形成する第4の工程を有するようにしてもよい。この場
合、第4の工程では、処理容器内に供給するArガスの
流量を200〜2000sccm、処理容器内に供給す
るO2 ガスの流量を1〜50sccm、処理容器内の圧
力を13〜400Pa、処理容器内に供給するマイクロ
波のパワーを1〜5kWとして、シリコン酸化膜を形成
してもよい。直径が8inchのシリコンウェーハを用
いた場合、この処理を15秒間程度続けることにより、
1.5nm程度のシリコン酸化膜を形成することができ
る。
In the plasma processing method using microwave-excited plasma, the second step has a fourth step of oxidizing the surface of the silicon wafer which is the object to be processed to form a silicon oxide film. Good. In this case, in the fourth step, the flow rate of Ar gas supplied into the processing container is 200 to 2000 sccm, the flow rate of O 2 gas supplied into the processing container is 1 to 50 sccm, and the pressure inside the processing container is 13 to 400 Pa. The silicon oxide film may be formed by setting the microwave power supplied into the processing container to 1 to 5 kW. When a silicon wafer with a diameter of 8 inches is used, by continuing this treatment for about 15 seconds,
A silicon oxide film of about 1.5 nm can be formed.

【0015】また、第4の工程では、処理容器内に供給
するArガスの流量を300〜3000sccm、処理
容器内に供給するO2 ガスの流量を1.5〜75scc
m、処理容器内の圧力を13〜400Pa、処理容器内
に供給するマイクロ波のパワーを1.5〜7.5kWと
して、シリコン酸化膜を形成してもよい。直径が12i
nchのシリコンウェーハを用いた場合、この処理を1
5秒間程度続けることにより、1.5nm程度のシリコ
ン酸化膜を形成することができる。
In the fourth step, the flow rate of Ar gas supplied into the processing container is 300 to 3000 sccm, and the flow rate of O 2 gas supplied into the processing container is 1.5 to 75 sccc.
m, the pressure in the processing container is 13 to 400 Pa, and the microwave power supplied into the processing container is 1.5 to 7.5 kW, and the silicon oxide film may be formed. Diameter is 12i
If nch silicon wafer is used, this process is 1
By continuing for about 5 seconds, a silicon oxide film of about 1.5 nm can be formed.

【0016】また、マイクロ波励起プラズマを用いるプ
ラズマ処理方法において、第2の工程は、被処理体に形
成されたシリコン酸化膜の表面を窒化する第5の工程を
有するようにしてもよい。これにより、シリコン酸化膜
からなる絶縁膜の膜厚を容易に均一化することができ
る。この場合、第5の工程では、処理容器内に供給する
Arガスの流量を500〜2000sccm、処理容器
内に供給するN2 ガスの流量を10〜200sccm、
処理容器内の圧力を67〜400Pa、処理容器内に供
給するマイクロ波のパワーを1〜5kWとして、シリコ
ン酸化膜の表面を窒化してもよい。被処理体として直径
が8inchのウェーハを用いた場合、この処理を20
秒間程度続けることにより、シリコン酸化膜の表面に1
〜5nm程度のシリコン窒化膜を形成することができ
る。
In the plasma processing method using microwave-excited plasma, the second step may include a fifth step of nitriding the surface of the silicon oxide film formed on the object to be processed. Thereby, the film thickness of the insulating film made of the silicon oxide film can be easily made uniform. In this case, in the fifth step, the flow rate of Ar gas supplied into the processing container is 500 to 2000 sccm, and the flow rate of N 2 gas supplied into the processing container is 10 to 200 sccm.
The surface of the silicon oxide film may be nitrided by setting the pressure in the processing container to 67 to 400 Pa and the microwave power supplied to the processing container to 1 to 5 kW. If a wafer with a diameter of 8 inches is used as the object to be processed, this processing is performed 20 times.
By continuing for about 2 seconds, 1
A silicon nitride film of about 5 nm can be formed.

【0017】また、第5の工程では、処理容器内に供給
するArガスの流量を750〜3000sccm、処理
容器内に供給するN2 ガスの流量を15〜300scc
m、処理容器内の圧力を67〜400Pa、処理容器内
に供給するマイクロ波のパワーを1.5〜7.5kWと
して、シリコン酸化膜の表面を窒化してもよい。被処理
体として直径が12inchのウェーハを用いた場合、
この処理を20秒間程度続けることにより、シリコン酸
化膜の表面に1〜5nm程度のシリコン窒化膜を形成す
ることができる。
In the fifth step, the flow rate of Ar gas supplied into the processing container is 750 to 3000 sccm, and the flow rate of N 2 gas supplied into the processing container is 15 to 300 sccc.
m, the pressure in the processing container is 67 to 400 Pa, and the microwave power supplied into the processing container is 1.5 to 7.5 kW, and the surface of the silicon oxide film may be nitrided. When a wafer with a diameter of 12 inches is used as the object to be processed,
By continuing this treatment for about 20 seconds, a silicon nitride film of about 1 to 5 nm can be formed on the surface of the silicon oxide film.

【0018】また、上述したプラズマ処理方法におい
て、予め設定された設定値に基づき第2の工程から第3
の工程に移行するようにしてもよい。あるいは、処理容
器の内部に堆積した絶縁膜の膜厚を計測し、この計測結
果に基づき第2の工程から第3の工程に移行するように
してもよい。
Further, in the above-mentioned plasma processing method, the second to third steps are performed based on preset values.
You may make it transfer to the process of. Alternatively, the thickness of the insulating film deposited inside the processing container may be measured, and the second step to the third step may be performed based on the measurement result.

【0019】また、マイクロ波励起プラズマを用いるプ
ラズマ処理方法において、第3の工程では、処理容器内
に供給するNF3 ガスの流量を500sccm、処理容
器内に供給するN2 ガスの流量を500sccm、処理
容器内の圧力を67Pa、処理容器内に供給するマイク
ロ波のパワーを2kWとして、処理容器内部のクリーニ
ングを行ってもよい。また、上述したプラズマ処理方法
において、第1の工程及び第2の工程を複数回繰り返し
てから第3の工程に移行するようにしてもよい。これに
より、クリーニングを行う回数を少なくすることができ
る。また、上述したプラズマ処理方法において、処理容
器を2個設け、一方の処理容器で処理された被処理体を
他方の処理容器に搬送するようにしてもよい。
In the plasma processing method using microwave-excited plasma, in the third step, the flow rate of NF 3 gas supplied into the processing container is 500 sccm, and the flow rate of N 2 gas supplied into the processing container is 500 sccm. The inside of the processing container may be cleaned by setting the pressure in the processing container to 67 Pa and the power of the microwave supplied to the processing container to 2 kW. In addition, in the above-described plasma processing method, the first step and the second step may be repeated a plurality of times before shifting to the third step. As a result, the number of times cleaning is performed can be reduced. Further, in the above-described plasma processing method, two processing containers may be provided and the object to be processed in one processing container may be transported to the other processing container.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】次に、図面を参照して、本発明の
実施の形態について詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0021】(第1の実施の形態)図1は、本発明の第
1の実施の形態であるマイクロ波プラズマ処理装置の要
部構成を示す図である。この図には、部分的に断面構造
が示されている。また、図2は、このプラズマ処理装置
が有するラジアルラインアンテナをII−II′線方向から
見た平面図であり、ラジアルラインアンテナのスロット
配置を示している。図1に示すマイクロ波プラズマ処理
装置は、上部が開口している有底円筒形の処理容器11
を有している。この処理容器11はAl(アルミニウ
ム)等の金属で形成されている。処理容器11の底面中
央部には絶縁板21を介して載置台22が固定され、こ
の載置台22の上面に被処理体であるウェーハ(図示せ
ず)が載置される。載置台22は、ウェーハを所定の温
度に加熱するためのヒーター(図示せず)を内蔵してい
る。また、処理容器11の側壁には、ウェーハを搬入及
び搬出するときに開閉するゲートバルブ20が設けられ
ている。
(First Embodiment) FIG. 1 is a diagram showing a main configuration of a microwave plasma processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. In this figure, a sectional structure is partially shown. FIG. 2 is a plan view of the radial line antenna included in this plasma processing apparatus as seen from the direction of the line II-II ′, showing the slot arrangement of the radial line antenna. The microwave plasma processing apparatus shown in FIG. 1 has a bottomed cylindrical processing container 11 with an open top.
have. The processing container 11 is formed of a metal such as Al (aluminum). A mounting table 22 is fixed to the center of the bottom surface of the processing container 11 via an insulating plate 21, and a wafer (not shown), which is an object to be processed, is mounted on the upper surface of the mounting table 22. The mounting table 22 contains a heater (not shown) for heating the wafer to a predetermined temperature. A gate valve 20 that opens and closes when loading and unloading a wafer is provided on the side wall of the processing container 11.

【0022】処理容器11の底面外周部には排気手段と
しての真空ポンプ13に接続された排気口12が設けら
れ、処理容器11内を排気により所望の真空度にするこ
とができる。処理容器11の側壁上部にはノズル14が
設けられ、このノズル14にはマスフローコントローラ
15A,15B,15C,15D,15E及び開閉弁1
6A,16B,16C,16D,16Eを介してガス源
17A,17B,17C,17D,17Eが接続されて
いる。ここではガス源17A,17B,17C,17
D,17EをそれぞれTEOS,O2 ,Ar,NF3
2 のガス源とする。なお、ノズル14とマスフローコ
ントローラ15A〜15Eと開閉弁16A〜16Eとガ
ス源17A〜17Eとにより、処理容器11内にガスを
供給するガス供給手段が構成される。処理容器11の上
部開口は、処理容器11内で生成されるプラズマが外部
に漏れないように、石英ガラス又はセラミック(例えば
Al23 ,AlN)等からなる誘電体板18で塞がれ
ている。
An exhaust port 12 connected to a vacuum pump 13 as an exhaust means is provided on the outer peripheral portion of the bottom surface of the processing container 11, so that the inside of the processing container 11 can be exhausted to a desired degree of vacuum. A nozzle 14 is provided on the upper side wall of the processing container 11, and the nozzle 14 has a mass flow controller 15A, 15B, 15C, 15D, 15E and an on-off valve 1.
Gas sources 17A, 17B, 17C, 17D and 17E are connected via 6A, 16B, 16C, 16D and 16E. Here, the gas sources 17A, 17B, 17C, 17
D and 17E are TEOS, O 2 , Ar, NF 3 ,
It is used as a gas source of N 2 . The nozzle 14, the mass flow controllers 15A to 15E, the open / close valves 16A to 16E, and the gas sources 17A to 17E form a gas supply unit that supplies gas into the processing container 11. The upper opening of the processing container 11 is closed with a dielectric plate 18 made of quartz glass or ceramics (for example, Al 2 O 3 , AlN) or the like so that plasma generated in the processing container 11 does not leak to the outside. There is.

【0023】この誘電体板18の上にラジアルラインア
ンテナ30が配置されている。このラジアルラインアン
テナ30は、誘電体板18によって処理容器11の内部
から隔離されており、処理容器11内で生成されるプラ
ズマから保護されている。ラジアルラインアンテナ30
には同軸導波管41、矩形・同軸変換器42、矩形導波
管43及びマッチング回路44を介して、1GHz〜十
数GHzの範囲内の所定周波数のマイクロ波を発生する
マイクロ波発生器45が接続されている。なお、ラジア
ルラインアンテナ30と同軸導波管41と矩形・同軸変
換器42と矩形導波管43とマッチング回路44とマイ
クロ波発生器45とにより、プラズマ生成手段が構成さ
れる。誘電体板18及びラジアルラインアンテナ30の
外周は、処理容器11の側壁上に配置された環状のシー
ルド材19によって覆われ、マイクロ波が外部に漏れな
い構造になっている。
A radial line antenna 30 is arranged on the dielectric plate 18. The radial line antenna 30 is isolated from the inside of the processing container 11 by the dielectric plate 18, and is protected from the plasma generated in the processing container 11. Radial line antenna 30
A microwave generator 45 for generating a microwave of a predetermined frequency within the range of 1 GHz to a few tens of GHz via the coaxial waveguide 41, the rectangular / coaxial converter 42, the rectangular waveguide 43, and the matching circuit 44. Are connected. The radial line antenna 30, the coaxial waveguide 41, the rectangular / coaxial converter 42, the rectangular waveguide 43, the matching circuit 44, and the microwave generator 45 constitute a plasma generating means. The outer peripheries of the dielectric plate 18 and the radial line antenna 30 are covered with an annular shield material 19 arranged on the side wall of the processing container 11, so that microwaves do not leak outside.

【0024】ラジアルラインアンテナ30の構成につい
て更に説明する。ラジアルラインアンテナ30は、ラジ
アル導波路33を形成する互いに平行な2枚の円形導体
板31,32と、これらの導体板31,32の外周部を
接続してシールドする導体リング34とから構成されて
いる。導体板31,32及び導体リング34はAl等の
金属で形成される。
The configuration of the radial line antenna 30 will be further described. The radial line antenna 30 is composed of two circular conductor plates 31 and 32 which are parallel to each other and which form a radial waveguide 33, and a conductor ring 34 which connects and shields the outer peripheral portions of these conductor plates 31 and 32. ing. The conductor plates 31, 32 and the conductor ring 34 are formed of a metal such as Al.

【0025】ここで、ラジアル導波路33の上面となる
導体板32の中心部には、ラジアル導波路33内にマイ
クロ波を導入するマイクロ波導入口35が形成され、ラ
ジアル導波路33の下面となる導体板31には、ラジア
ル導波路33内を伝播するマイクロ波を処理容器11内
に供給するスロット36が複数配置されている。例えば
図2に示すように、互いに離間しかつ直交する方向の2
つのスロット36A,38Bの対が複数配置されてい
る。また、図1に示すように、ラジアル導波路33内に
は、Al2 3 ,AlN等からなる誘電体板37が配置
されている。この誘電体板37によりラジアル導波路3
3内を伝播するマイクロ波の波長が短くなるので、スロ
ット36の個数を増やしてマイクロ波の供給効率を高め
ることができる。
Here, a microwave introduction port 35 for introducing microwaves into the radial waveguide 33 is formed in the central portion of the conductor plate 32, which is the upper surface of the radial waveguide 33, and serves as the lower surface of the radial waveguide 33. The conductor plate 31 is provided with a plurality of slots 36 for supplying the microwave propagating in the radial waveguide 33 into the processing container 11. For example, as shown in FIG.
A plurality of pairs of one slot 36A and 38B are arranged. Further, as shown in FIG. 1, a dielectric plate 37 made of Al 2 O 3 , AlN or the like is arranged in the radial waveguide 33. With this dielectric plate 37, the radial waveguide 3
Since the wavelength of the microwave propagating inside 3 is shortened, the number of slots 36 can be increased to improve the microwave supply efficiency.

【0026】さらに、図1に示したマイクロ波プラズマ
処理装置は、プロセスの制御を行うプロセス制御装置5
0を有している。このプロセス制御装置50は、真空ポ
ンプ13と、マスフローコントローラ15A〜15E及
び開閉弁16A〜16Eと、マイクロ波発生器45とに
電気的に接続され、これらの動作を制御することによ
り、以下に説明するプロセスを実現する。図3は、図1
に示したマイクロ波プラズマ処理装置のプロセスの流れ
を示すフローチャートである。このプラズマ処理装置の
プロセスは、処理容器11の内部に絶縁膜を堆積させる
プリ・デポジションの工程S1と、被処理体であるウェ
ーハの表面に絶縁膜を形成する成膜の工程S2と、処理
容器11の内部に堆積した絶縁膜を除去するクリーニン
グの工程S3とからなる。
Further, the microwave plasma processing apparatus shown in FIG. 1 has a process control device 5 for controlling the process.
Has 0. The process control device 50 is electrically connected to the vacuum pump 13, the mass flow controllers 15A to 15E and the open / close valves 16A to 16E, and the microwave generator 45, and controls the operations thereof, so that the process will be described below. Realize the process of doing. FIG. 3 shows FIG.
3 is a flowchart showing a process flow of the microwave plasma processing apparatus shown in FIG. The process of this plasma processing apparatus includes a pre-deposition step S1 of depositing an insulating film inside the processing container 11, a film forming step S2 of forming an insulating film on the surface of a wafer to be processed, and a processing step S2. The cleaning step S3 removes the insulating film deposited inside the container 11.

【0027】プリ・デポジションの工程S1から説明す
る。図4は、この工程S1におけるマイクロ波プラズマ
処理装置の断面構成を示す図である。工程S1では、ま
ず、載置台22の上面にウェーハが載置されていない状
態で、真空ポンプ13により処理容器11内を排気して
圧力を13.3Pa(100mTorr)にする。この
圧力を維持しつつ、ノズル14からTEOSとO2 との
混合ガスを処理容器11内に導入する。TEOSの流量
を100sccm、O 2 の流量を1000sccmとす
る。ここで、マイクロ波発生器45を駆動し、周波数
2.45GHz、パワー3kWのマイクロ波MWをラジ
アルラインアンテナ30から誘電体板18を介して処理
容器11内に導入すると、マイクロ波励起によりO2
解離してOラジカルを含んだプラズマPが生成される。
Oラジカルは処理容器11の内部、すなわち処理容器1
1の内表面と誘電体板18の内表面と載置台22の表面
に付着し、後から到着するTEOSを分解して反応しS
iO 2 となる。この処理を60秒間続けることにより、
図4に示すように絶縁膜として膜厚2μmで均一なSi
2 膜51を成膜することができる。
The pre-deposition process S1 will be described.
It FIG. 4 shows the microwave plasma in this step S1.
It is a figure which shows the cross-sectional structure of a processing apparatus. In step S1,
No wafer is placed on the upper surface of the mounting table 22.
In this state, the inside of the processing container 11 is evacuated by the vacuum pump 13.
The pressure is set to 13.3 Pa (100 mTorr). this
While maintaining the pressure, TEOS and O from the nozzle 142With
The mixed gas is introduced into the processing container 11. TEOS flow rate
100 sccm, O 2Flow rate of 1000 sccm
It Here, the microwave generator 45 is driven and the frequency
Radiating a microwave MW of 2.45 GHz and power of 3 kW
Processing from the Alline antenna 30 via the dielectric plate 18
When introduced into the container 11, O is excited by microwaves.2But
Plasma P containing O radicals is generated by dissociation.
O radicals are inside the processing container 11, that is, the processing container 1.
1, the inner surface of the dielectric plate 18 and the surface of the mounting table 22.
TEOS that adheres to the substrate and later arrives is decomposed and reacts with S
iO 2Becomes By continuing this process for 60 seconds,
As shown in FIG. 4, a uniform Si film having a thickness of 2 μm is used as an insulating film.
O2The film 51 can be formed.

【0028】ここではプラズマPの生成に2.45GH
zという高い周波数のマイクロ波MWを用いているの
で、平行平板型のプラズマ処理装置よりも電子温度が低
いプラズマPを生成することができる。さらに、ラジア
ルラインアンテナ30のスロット配置を図2に示したよ
うにすることにより、電子温度のより一層の低下を図れ
る。このため、処理容器11の内部に従来より緻密かつ
均一なSiO2 膜51を形成することができる。緻密か
つ均一なSiO2 膜51は、処理容器11に対して密着
性がよいので、本来的に剥離しにくいという特徴があ
る。また、従来より膜厚を薄くしても十分なコーティン
グ作用が得られるので、SiO2 膜の膜厚を10μm以
上としたときに生じる処理容器11との線熱膨張率の差
に基づく剥離を抑制することもできる。また、13.3
Paという低圧力下でプラズマPを生成するので、平行
平板型のプラズマ処理装置より電子の平均自由行程が長
く、イオンエネルギーが高くなる。このため、従来より
SiO2 の堆積速度が速くなるので、プリ・デポジショ
ンに要する時間を短縮することができる。
Here, the generation of plasma P is 2.45 GH.
Since the microwave MW having a high frequency of z is used, it is possible to generate the plasma P having an electron temperature lower than that of the parallel plate type plasma processing apparatus. Further, by arranging the slots of the radial line antenna 30 as shown in FIG. 2, the electron temperature can be further reduced. Therefore, a denser and more uniform SiO 2 film 51 than before can be formed inside the processing container 11. The dense and uniform SiO 2 film 51 has a good adhesiveness to the processing container 11, and thus is inherently difficult to peel off. Further, since a sufficient coating action can be obtained even if the film thickness is made thinner than in the conventional case, the peeling caused by the difference in the linear thermal expansion coefficient with the processing container 11 which occurs when the film thickness of the SiO 2 film is 10 μm or more is suppressed. You can also do it. Also, 13.3
Since the plasma P is generated under a low pressure of Pa, the mean free path of electrons is longer and the ion energy is higher than in the parallel plate plasma processing apparatus. For this reason, the deposition rate of SiO 2 is faster than in the past, and the time required for pre-deposition can be shortened.

【0029】なお、上述したプリ・デポジションの処理
条件は単なる一例にすぎず、次のような範囲内で処理を
行えば処理容器11の内部に良好なSiO2 膜を形成す
ることができる。 TEOSガスの流量:1〜100sccm, O2 ガスの流量:100〜2000sccm, 処理容器11内の圧力:1〜133Pa(7.5〜10
00mTorr), マイクロ波MWの周波数:2.45GHz,パワー:1
〜5kW, 処理時間:10〜360秒
The above-mentioned pre-deposition processing conditions are merely examples, and a good SiO 2 film can be formed inside the processing container 11 if the processing is performed within the following range. TEOS gas flow rate: 1 to 100 sccm, O 2 gas flow rate: 100 to 2000 sccm, pressure inside the processing container 11: 1 to 133 Pa (7.5 to 10 Pa)
00 mTorr), frequency of microwave MW: 2.45 GHz, power: 1
~ 5kW, processing time: 10-360 seconds

【0030】プリ・デポジションの工程S1が終了する
と、図3に示したように成膜の工程S2に移行する。図
5は、この工程S2の説明図である。この図において、
(a)はシリコンウェーハ搬入時のマイクロ波プラズマ
処理装置の断面構成を示す図、(b)は処理終了時のシ
リコンウェーハの部分拡大断面図である。工程S2で
は、直径が8inchのシリコンウェーハ23をゲート
バルブ20を介して処理容器11内に搬入し、図5
(a)に示すように載置台22の上面に載置する。そし
て、次のような処理条件の下でウェーハ23の表面を酸
化する。代表値と共に、括弧内に許容範囲を示す。
When the pre-deposition step S1 is completed, the process proceeds to the film forming step S2 as shown in FIG. FIG. 5 is an explanatory diagram of this step S2. In this figure,
(A) is a figure which shows the cross-sectional structure of the microwave plasma processing apparatus at the time of carrying in a silicon wafer, (b) is a partial expanded sectional view of the silicon wafer at the time of processing completion. In step S2, a silicon wafer 23 having a diameter of 8 inches is loaded into the processing container 11 via the gate valve 20,
As shown in (a), it is mounted on the upper surface of the mounting table 22. Then, the surface of the wafer 23 is oxidized under the following processing conditions. The allowable range is shown in parentheses together with the representative value.

【0031】Arガスの流量:1000sccm(20
0〜2000sccm), O2 ガスの流量:20sccm(1〜50sccm), 処理容器11内の圧力:67Pa(13〜400Pa)
(500mTorr(100〜3000mTor
r)), マイクロ波MWの周波数:2.45GHz, マイクロ波MWのパワー:2kW(1〜5kW), この条件(代表値)下で処理を15秒間続けることによ
り、図5(b)に示すようにウェーハ23の表面に膜厚
1.5nmのSiO2 膜24を成膜することができる。
Flow rate of Ar gas: 1000 sccm (20
0 to 2000 sccm), O 2 gas flow rate: 20 sccm (1 to 50 sccm), pressure inside the processing container 11: 67 Pa (13 to 400 Pa)
(500mTorr (100 ~ 3000mTorr
r)), the frequency of the microwave MW: 2.45 GHz, the power of the microwave MW: 2 kW (1 to 5 kW), and the processing is continued for 15 seconds under this condition (representative value), as shown in FIG. Thus, the SiO 2 film 24 having a film thickness of 1.5 nm can be formed on the surface of the wafer 23.

【0032】なお、Rを正数とすると、直径がR(in
ch)のシリコンウェーハに同様の処理を施す場合に
は、ガス流量及びマイクロ波パワーを上記処理条件のほ
ぼR/8倍にすればよい。したがって、直径が12in
chのシリコンウェーハの処理条件は次のようになる。 Arガスの流量:1500sccm(300〜3000
sccm), O2 ガスの流量:30sccm(1.5〜75scc
m), 処理容器11内の圧力:67Pa(13〜400Pa)
(500mTorr(100〜3000mTor
r)), マイクロ波MWの周波数:2.45GHz, マイクロ波MWのパワー:3kW(1.5〜7.5k
W), この条件(代表値)下で処理を15秒間続けることによ
り、12inchウェーハ表面に膜厚1.5nmのSi
2 膜を成膜することができる。
When R is a positive number, the diameter is R (in
When the same process is performed on the silicon wafer of ch), the gas flow rate and the microwave power may be set to about R / 8 times the process conditions. Therefore, the diameter is 12 inches
The processing conditions for the ch silicon wafer are as follows. Ar gas flow rate: 1500 sccm (300 to 3000)
sccm), O 2 gas flow rate: 30 sccm (1.5 to 75 scc)
m), pressure in the processing container 11: 67 Pa (13 to 400 Pa)
(500mTorr (100 ~ 3000mTorr
r)), microwave MW frequency: 2.45 GHz, microwave MW power: 3 kW (1.5 to 7.5 k)
W), by continuing the treatment for 15 seconds under these conditions (representative value), a Si film having a film thickness of 1.5 nm is formed on the surface of the 12-inch wafer.
An O 2 film can be formed.

【0033】SiO2 膜24の成膜後、ウェーハ23を
処理容器11内からゲートバルブ20を介して搬出す
る。以後、複数の別のウェーハ23に対して同様の成膜
処理を繰り返し行う。しかし、この成膜処理を繰り返し
行っているうちに、プリ・デポジションの工程S1で処
理容器11の内部に堆積させたSiO2 膜51が部分的
に剥離し、そこから処理容器11等の構成金属が離脱し
処理容器11内が汚染される虞がある。このため、Si
2 膜51が剥離する前に、再度プリ・デポジションを
行い、処理容器11の内部をコーティングし直す必要が
ある。この際、SiO2 膜51の上に新たにSiO2
を堆積する処理を繰り返し行い、SiO2 膜の膜厚の総
和が10μmを超えると、上述したようにSiO2 膜が
処理容器11の内壁面等から剥離しやすくなる。そこ
で、予め決められた枚数のウェーハ23に対して成膜処
理を施した時点で成膜の工程S2を終了し、図3に示し
たようにクリーニングの工程S3に移行する。
After forming the SiO 2 film 24, the wafer 23 is unloaded from the processing container 11 through the gate valve 20. After that, the same film forming process is repeatedly performed on a plurality of different wafers 23. However, the SiO 2 film 51 deposited inside the processing container 11 in the pre-deposition step S1 is partially peeled off while the film forming process is repeated, and the structure of the processing container 11 and the like is formed therefrom. There is a possibility that the metal may be separated and the inside of the processing container 11 may be contaminated. Therefore, Si
Before the O 2 film 51 is peeled off, it is necessary to perform pre-deposition again to recoat the inside of the processing container 11. At this time, the process of newly depositing the SiO 2 film on the SiO 2 film 51 is repeatedly performed, and when the total thickness of the SiO 2 film exceeds 10 μm, the SiO 2 film will be stored in the processing container 11 as described above. It is easy to peel from the wall surface. Therefore, the film forming step S2 is terminated when the film forming process is performed on a predetermined number of wafers 23, and the process proceeds to the cleaning step S3 as shown in FIG.

【0034】工程S3では、載置台22の上面にウェー
ハが載置されていない状態で、次のような処理条件にし
たがい、処理容器11の内部に堆積したSiO2 膜51
を完全に除去する。 NF3 ガスの流量:500sccm, N2 ガスの流量:500sccm, 処理容器11内の圧力:67Pa(500mTor
r), マイクロ波MWの周波数:2.45GHz,パワー:2
kW, 処理時間:300秒, クリーニングの工程S3が終了すると、図3に示したよ
うに再びプリ・デポジションの工程S1に移行し、以後
工程1〜工程3を繰り返し行う。
In step S3, with the wafer not placed on the upper surface of the mounting table 22, the SiO 2 film 51 deposited inside the processing container 11 under the following processing conditions.
Is completely removed. NF 3 gas flow rate: 500 sccm, N 2 gas flow rate: 500 sccm, pressure inside the processing container 11: 67 Pa (500 mTorr)
r), microwave MW frequency: 2.45 GHz, power: 2
kW, processing time: 300 seconds, when the cleaning step S3 is completed, the process proceeds to the pre-deposition step S1 again as shown in FIG. 3, and steps 1 to 3 are repeated thereafter.

【0035】以上のプロセスは単なる一例にすぎない。
例えば、プリ・デポジションの工程S1において、Si
4 及びO2 の混合ガスを用い、処理容器11の内部に
絶縁膜としてSiO2 膜51を堆積させてもよい。この
場合、図1に示したガス源17AをSiH4 のガス源と
し、例えば次のような条件の下で処理を行う。 SiH4 ガスの流量:100sccm, O2 ガスの流量:500sccm, 処理容器11内の圧力:6.7Pa(50mTor
r), マイクロ波MWの周波数:2.45GHz,パワー:
0.2kW, 処理時間:120秒,
The above process is merely an example.
For example, in the step S1 of pre-deposition, Si
A mixed gas of H 4 and O 2 may be used to deposit the SiO 2 film 51 as an insulating film inside the processing container 11. In this case, the gas source 17A shown in FIG. 1 is used as the SiH 4 gas source, and the process is performed under the following conditions, for example. SiH 4 gas flow rate: 100 sccm, O 2 gas flow rate: 500 sccm, pressure inside the processing container 11: 6.7 Pa (50 mTorr)
r), frequency of microwave MW: 2.45 GHz, power:
0.2 kW, processing time: 120 seconds,

【0036】プリ・デポジションの工程S1において、
処理容器11の内部に絶縁膜としてSiNx 膜を堆積さ
せるようにしてもよい。SiH4 及びN2 の混合ガスを
用いてSiNx 膜を堆積させる場合は、これらのガス源
を用意し、例えば次のような条件の下で処理を行う。 SiH4 ガスの流量:10sccm, N2 ガスの流量:100sccm, 処理容器11内の圧力:7Pa(50mTorr), マイクロ波MWの周波数:2.45GHz,パワー:3
kW, 処理時間:60秒
In the step S1 of pre-deposition,
A SiN x film may be deposited as an insulating film inside the processing container 11. When depositing a SiN x film using a mixed gas of SiH 4 and N 2 , these gas sources are prepared and the treatment is performed, for example, under the following conditions. SiH 4 gas flow rate: 10 sccm, N 2 gas flow rate: 100 sccm, pressure inside the processing container 11: 7 Pa (50 mTorr), microwave MW frequency: 2.45 GHz, power: 3
kW, processing time: 60 seconds

【0037】SiH4 及びNH3 の混合ガスを用いてS
iNx 膜を堆積させる場合は、これらのガス源を用意
し、例えば次のような条件の下で処理を行う。 SiH4 ガスの流量:10sccm, NH3 ガスの流量:100sccm, 処理容器11内の圧力:7Pa(50mTorr), マイクロ波MWの周波数:2.45GHz,パワー:3
kW, 処理時間:60秒
S using a mixed gas of SiH 4 and NH 3
When depositing the iN x film, these gas sources are prepared and the treatment is performed, for example, under the following conditions. SiH 4 gas flow rate: 10 sccm, NH 3 gas flow rate: 100 sccm, pressure inside the processing chamber 11: 7 Pa (50 mTorr), microwave MW frequency: 2.45 GHz, power: 3
kW, processing time: 60 seconds

【0038】また、成膜の工程S2において、被処理体
のSiO2 表面を窒化する処理を行うこともできる。こ
の処理は、SiO2 からなる絶縁膜の膜厚を均一化する
ため等の目的で行われる。被処理体としては、上述した
方法により表面にSiO2 膜24が形成されたシリコン
ウェーハ23を用いてもよいし、熱酸化法により表面に
SiO2 膜が形成されたシリコンウェーハを用いてよ
い。
Further, in the film forming step S2, a treatment of nitriding the SiO 2 surface of the object to be treated can be performed. This treatment is performed for the purpose of making the thickness of the insulating film made of SiO 2 uniform. As the object to be processed, the silicon wafer 23 having the SiO 2 film 24 formed on the surface by the above-described method may be used, or the silicon wafer having the SiO 2 film formed on the surface by the thermal oxidation method may be used.

【0039】シリコンウェーハ23の直径が8inch
の場合、例えば次のような処理条件の下でSiO2 膜2
4の表面を窒化する。代表値と共に、括弧内に許容範囲
を示す。 Arガスの流量:1000sccm(500〜2000
sccm), N2 ガスの流量:20sccm(10〜200scc
m), 処理容器11内の圧力:67Pa(67〜400Pa)
(500mTorr(500〜3000mTor
r)), マイクロ波MWの周波数:2.45GHz, マイクロ波MWのパワー:2kW(1〜5kW), この条件(代表値)下で処理を20秒間続けることによ
り、図6に示すようにSiO2 膜24の表面に膜厚2n
mのSiNx 膜25を成膜することができる。
The diameter of the silicon wafer 23 is 8 inches
In this case, for example, under the following processing conditions, the SiO 2 film 2
4. Surface 4 is nitrided. The allowable range is shown in parentheses together with the representative value. Ar gas flow rate: 1000 sccm (500 to 2000)
sccm), N 2 gas flow rate: 20 sccm (10 to 200 scc)
m), pressure inside the processing container 11: 67 Pa (67 to 400 Pa)
(500mTorr (500 ~ 3000mTorr
r)), microwave MW frequency: 2.45 GHz, microwave MW power: 2 kW (1 to 5 kW), by continuing the treatment for 20 seconds under these conditions (representative value), as shown in FIG. 2 Film thickness 2n on the surface of film 24
The SiN x film 25 of m can be formed.

【0040】Rを正数とすると、直径がR(inch)
のシリコンウェーハに同様の処理を施す場合には、ガス
流量及びマイクロ波パワーを上記処理条件のほぼR/8
倍にすればよい。したがって、直径が12inchのシ
リコンウェーハの処理条件は次のようになる。 Arガスの流量:1500sccm(750〜3000
sccm), N2 ガスの流量:30sccm(15〜300scc
m), 処理容器11内の圧力:67Pa(67〜400Pa)
(500mTorr(500〜3000mTor
r)), マイクロ波MWの周波数:2.45GHz, マイクロ波MWのパワー:3kW(1.5〜7.5k
W), この条件(代表値)下で処理を20秒間続けることによ
り、12inchウェーハ表面に膜厚1.5nmのSi
x 膜を成膜することができる。なお、この処理を行う
場合には、ガス供給手段にAr及びN2 のガス源を設け
る必要があることは言うまでもない。
When R is a positive number, the diameter is R (inch)
When the same treatment is applied to the silicon wafer of, the gas flow rate and the microwave power are set to about R / 8 of the above treatment conditions.
You can double it. Therefore, the processing conditions for a silicon wafer having a diameter of 12 inches are as follows. Ar gas flow rate: 1500 sccm (750-3000)
sccm), N 2 gas flow rate: 30 sccm (15 to 300 scc)
m), pressure inside the processing container 11: 67 Pa (67 to 400 Pa)
(500mTorr (500 ~ 3000mTorr
r)), microwave MW frequency: 2.45 GHz, microwave MW power: 3 kW (1.5 to 7.5 k)
W), by continuing the treatment for 20 seconds under these conditions (representative value), a Si film having a thickness of 1.5 nm is formed on the surface of the 12-inch wafer.
An N x film can be formed. Needless to say, when performing this treatment, it is necessary to provide the gas supply means with a gas source of Ar and N 2 .

【0041】また、クリーニングの工程S3において、
ClF3 ガスを用いて処理容器11の内部に堆積した絶
縁膜を除去するようにしてもよい。図1に示したマイク
ロ波プラズマ処理装置のプロセスは、ここで説明した各
工程S1〜S3における処理を組み合わせて構成するこ
とができる。例えば、プリ・デポジションの工程S1に
おいて処理容器11の内部にSiO2 膜51を堆積させ
る一方、成膜の工程S2において被処理体のSiO2
面を窒化する処理を行ってもよい。また、工程S1にお
いて処理容器11の内部にSiNx 膜を堆積させる一
方、工程S2において被処理体の表面を酸化する処理を
行ってもよい。
In the cleaning step S3,
The insulating film deposited inside the processing container 11 may be removed using ClF 3 gas. The process of the microwave plasma processing apparatus shown in FIG. 1 can be configured by combining the processes in steps S1 to S3 described here. For example, in the pre-deposition step S1, the SiO 2 film 51 may be deposited inside the processing container 11, while in the film forming step S2, a process of nitriding the SiO 2 surface of the object may be performed. In addition, while the SiN x film is deposited inside the processing container 11 in step S1, the surface of the object to be processed may be oxidized in step S2.

【0042】なお、成膜の工程S2からクリーニングの
工程S3に移行する基準として、ウェーハ23の処理枚
数を例に挙げたが、この他に例えばプラズマ生成の積算
時間や、処理容器11の内部への絶縁膜の堆積時間とウ
ェーハ23の処理時間とを合わせた合計時間等を基準と
してもよい。いずれも計測が容易な物理量の関数である
から、極めて簡単な構成でクリーニング開始の制御を行
うことができる。
Although the number of wafers 23 to be processed has been taken as an example of the standard for shifting from the film forming step S2 to the cleaning step S3, other than this, for example, the cumulative time of plasma generation and the inside of the processing container 11 are used. The total time of the deposition time of the insulating film and the processing time of the wafer 23 may be used as a reference. Since both are functions of physical quantities that can be easily measured, cleaning start control can be performed with an extremely simple configuration.

【0043】(第2の実施の形態)図3に示したマイク
ロ波プラズマ処理装置のプロセスは、プリ・デポジショ
ンの工程S1を1回行ったらクリーニングの工程S3を
1回実施するものであるが、プリ・デポジションの工程
を複数回行ってからクリーニングの工程を1回実施する
ようにしてもよい。このプロセスを本発明の第2の実施
の形態として説明する。図7は、図1に示したマイクロ
波プラズマ処理装置の他のプロセスの流れを示すフロー
チャートである。このプロセスも、図1に示したプロセ
ス制御装置50の制御により実現される。
(Second Embodiment) In the process of the microwave plasma processing apparatus shown in FIG. 3, the pre-deposition step S1 is performed once, and then the cleaning step S3 is performed once. The pre-deposition process may be performed a plurality of times and then the cleaning process may be performed once. This process will be described as the second embodiment of the present invention. FIG. 7 is a flowchart showing another process flow of the microwave plasma processing apparatus shown in FIG. This process is also realized by the control of the process control device 50 shown in FIG.

【0044】このプロセスでは、まず最初に、工程S1
1において、プリ・デポジションを行なった回数nを0
(ゼロ)に設定する。次いで、工程S12に移行し、処
理容器11の内部に絶縁膜として膜厚2μmのSiO2
膜を堆積させるプリ・デポジションを行う。この工程S
12における処理は図3に示した工程S1と同じであ
る。次いで、工程S13に移行し、プリ・デポジション
を行なった回数nに1を加算する。これによりnは1と
なる。次いで、工程S14に移行し、予め決められた枚
数のシリコンウェーハ23に対して成膜処理を施す。こ
の工程S14における処理は図3に示した工程S2と同
じである。
In this process, first, step S1
In 1, the number n of pre-depositions is 0
Set to (zero). Then, the process proceeds to step S12, in which SiO 2 having a film thickness of 2 μm is formed as an insulating film inside the processing container 11.
Perform pre-deposition to deposit the film. This step S
The process in 12 is the same as the process S1 shown in FIG. Next, the process proceeds to step S13, and 1 is added to the number n of times of pre-deposition. As a result, n becomes 1. Next, in step S14, a film formation process is performed on a predetermined number of silicon wafers 23. The process in this step S14 is the same as the process S2 shown in FIG.

【0045】次いで、工程S15に移行し、n=5すな
わちプリ・デポジションを5回行なったかどうか判断す
る。今はn=1であるからNOを選択して工程S12に
移行し、再度プリ・デポジションを行う。ここでは、前
回処理容器11の内部に堆積させたSiO2 膜の上に、
再び膜厚2μmのSiO2 膜を堆積することになるの
で、処理容器11の内部に堆積したSiO2 膜の膜厚の
総和は4μmとなる。このような処理を繰り返し行な
い、プリ・デポジションを5回行ってn=5となると、
工程S15においてYESを選択して工程S16に移行
する。この工程S16では、処理容器11の内部に堆積
したSiO2 膜を除去するクリーニングを実施する。処
理条件は図3に示した工程S3に準ずるが、SiO2
の膜厚の総和が10μmとなっているため、処理時間を
長くする。NF3 とN2 との混合ガスを用いる場合、処
理時間を60秒程度とするとよい。
Next, in step S15, it is determined whether n = 5, that is, whether pre-deposition has been performed 5 times. Since n = 1 now, NO is selected, the process proceeds to step S12, and pre-deposition is performed again. Here, on the SiO 2 film previously deposited inside the processing container 11,
Since the SiO 2 film having a film thickness of 2 μm is deposited again, the total film thickness of the SiO 2 film deposited inside the processing container 11 becomes 4 μm. By repeating such processing and performing pre-deposition 5 times and n = 5,
YES is selected in step S15 and the process proceeds to step S16. In step S16, cleaning is performed to remove the SiO 2 film deposited inside the processing container 11. The processing conditions are based on the step S3 shown in FIG. 3, but the processing time is lengthened because the total thickness of the SiO 2 film is 10 μm. When a mixed gas of NF 3 and N 2 is used, the treatment time may be about 60 seconds.

【0046】工程S16において処理容器11の内部に
堆積したSiO2 膜を完全に除去すると、工程S11に
移行し、プリ・デポジションを行なった回数nをリセッ
トして0(ゼロ)とし、以後同じ処理を繰り返し行う。
このプロセスのようにプリ・デポジションを複数回行っ
てからクリーニングを1回実施することにより、毎回ク
リーニングを実施する図3に示したプロセスと比較し
て、クリーニングの回数を少なくし、クリーニングに要
する時間とコストを低減することができる。また、処理
容器11の内部に堆積したSiO2 膜はその膜厚が10
μmを超えると剥離しやすくなることが経験的に知られ
ているので、膜厚2μmのSiO2 膜を堆積させるプリ
・デポジションを5回行なったタイミングでクリーニン
グを実施することにより、SiO2 膜の剥離による処理
容器11内の汚染を予防することができる。
When the SiO 2 film deposited inside the processing container 11 is completely removed in step S16, the process proceeds to step S11 and the number n of pre-deposition is reset to 0 (zero), and thereafter the same. Repeat the process.
By performing pre-deposition a plurality of times and then performing the cleaning once as in this process, the number of times of cleaning is reduced and the cleaning is required as compared with the process shown in FIG. 3 in which cleaning is performed every time. Time and cost can be reduced. The SiO 2 film deposited inside the processing container 11 has a film thickness of 10
Since it may easily peeled exceeds μm known empirically, by a cleaning pre-deposition to deposit an SiO 2 film having a thickness of 2μm at 5 times conducted timing, SiO 2 film Contamination inside the processing container 11 due to peeling can be prevented.

【0047】なお、このプロセスでは、処理容器11の
内部に堆積したSiO2 膜の膜厚の総和が10μmを超
える前にクリーニングを実施すればよいので、プリ・デ
ポジション1回当たりに堆積させるSiO2 膜の膜厚に
応じて、クリーニングを実施するタイミングを変えても
よい。また、クリーニングを実施する基準となるSiO
2 膜の膜厚「10μm」も絶対的な値ではなく、装置構
成又は処理条件により変動し得る。
In this process, since cleaning may be performed before the total thickness of the SiO 2 films deposited inside the processing container 11 exceeds 10 μm, the SiO deposited per pre-deposition may be increased. The timing of cleaning may be changed according to the film thickness of the two films. In addition, SiO that is a standard for performing cleaning
The film thickness “10 μm” of the two films is not an absolute value and may vary depending on the device configuration or processing conditions.

【0048】(第3の実施の形態)図8は、本発明の第
3の実施の形態であるマイクロ波プラズマ処理装置の要
部構成を示す断面図である。この図には、部分的に断面
構造が示され、また図1と同一部分又は相当部分は同一
符号で示されている。この図8に示すマイクロ波プラズ
マ装置は、処理容器11の内部に堆積したSiO2 膜の
膜厚を計測する膜厚計測器60を有している。図9は、
この膜厚計測器60の構成を示すブロック図である。膜
厚計測器60は、例えば音叉等の振動子61と、この振
動子61と共に発振器を構成する増幅回路62と、振動
子61及び増幅回路62からなる発振器の周波数を検出
する周波数カウンタ63とから構成されている。図8に
示すように、振動子61は処理容器11の内壁面に固定
され、増幅回路62及び周波数カウンタ63からなる回
路部64は処理容器11の外部に設けられている。そし
て、周波数カウンタ63の出力端子はプロセス制御装置
50の入力端子に電気的に接続されている。
(Third Embodiment) FIG. 8 is a sectional view showing a main structure of a microwave plasma processing apparatus according to a third embodiment of the present invention. In this drawing, the sectional structure is partially shown, and the same or corresponding portions as in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. The microwave plasma apparatus shown in FIG. 8 has a film thickness measuring device 60 for measuring the film thickness of the SiO 2 film deposited inside the processing container 11. Figure 9
It is a block diagram showing a configuration of the film thickness measuring device 60. The film thickness measuring device 60 includes, for example, a vibrator 61 such as a tuning fork, an amplifier circuit 62 that constitutes an oscillator together with the vibrator 61, and a frequency counter 63 that detects the frequency of the oscillator composed of the vibrator 61 and the amplifier circuit 62. It is configured. As shown in FIG. 8, the vibrator 61 is fixed to the inner wall surface of the processing container 11, and the circuit section 64 including the amplification circuit 62 and the frequency counter 63 is provided outside the processing container 11. The output terminal of the frequency counter 63 is electrically connected to the input terminal of the process control device 50.

【0049】図8に示したプラズマ処理装置において、
プリ・デポジションにより処理容器11の内部にSiO
2 膜を堆積させると、振動子61上にもSiO2 膜が堆
積し、振動子61を含む発振器の周波数が低下する。S
iO2 膜の膜厚と周波数の低下量とは一義的に定まるの
で、周波数カウンタ63による発振器の周波数の検出結
果から、処理容器11の内部に堆積したSiO2 膜の膜
厚がわかる。周波数カウンタ63による検出結果はプロ
セス制御装置50に出力されるので、プロセス制御装置
50はSiO2 膜の膜厚の計測結果に基づいてクリーニ
ング開始の制御を行うことができる。例えば、図7に示
したプロセスのように、プリ・デポジションの工程S1
2を複数回行ってからクリーニングの工程S16を1回
実施する場合には、工程S15で「処理容器11の内部
に堆積したSiO2 膜の膜厚の計測結果が10μmとな
ったか否か」を判断するようにすればよい。
In the plasma processing apparatus shown in FIG.
The SiO inside the processing container 11 by pre-deposition
When the two films are deposited, the SiO 2 film is also deposited on the oscillator 61, and the frequency of the oscillator including the oscillator 61 decreases. S
Since the thickness of the iO 2 film and the amount of decrease in frequency are uniquely determined, the thickness of the SiO 2 film deposited inside the processing container 11 can be known from the detection result of the frequency of the oscillator by the frequency counter 63. Since the detection result of the frequency counter 63 is output to the process control device 50, the process control device 50 can control the start of cleaning based on the measurement result of the film thickness of the SiO 2 film. For example, as in the process shown in FIG. 7, the pre-deposition process S1
When the cleaning step S16 is performed once after performing step 2 several times, in step S15, "whether or not the measurement result of the film thickness of the SiO 2 film deposited inside the processing container 11 is 10 μm" is determined. You should make a judgment.

【0050】処理容器11の内部に堆積したSiO2
の膜厚の計測結果をクリーニング開始の基準とすること
により、SiO2 膜が剥離しやすい膜厚を超える前に、
確実にクリーニングを開始することができる。SiO2
膜の膜厚の計測結果をクリーニング開始の基準とする方
式は、被処理体に対する成膜の工程において、シリコン
ウェーハ23の表面を酸化等して絶縁膜を成膜する場合
よりも、ウェーハの表面にデポジションにより絶縁膜を
成膜する場合に顕著な効果が得られる。
By using the measurement result of the film thickness of the SiO 2 film deposited inside the processing container 11 as the reference for starting cleaning, before the SiO 2 film exceeds the film thickness at which it is easily peeled off,
The cleaning can be surely started. SiO 2
The method in which the measurement result of the film thickness is used as a reference for starting cleaning is more effective than the case where an insulating film is formed by oxidizing the surface of the silicon wafer 23 in the film forming process on the object to be processed. A remarkable effect is obtained when the insulating film is formed by deposition.

【0051】(第4の実施の形態)以上では、マイクロ
波励起によりプラズマを生成するマイクロ波プラズマ処
理装置を用いた形態を示したが、誘導励起によりプラズ
マを生成する誘導結合プラズマ処理装置を用いることも
できる。図10は、本発明の第4の実施の形態である誘
導結合プラズマ処理装置の要部構成を示す図である。こ
の図では、図1と同一部分又は相当部分を同一符号で示
しており、適宜その説明を省略する。なお、この図に
は、部分的に断面構造が示されている。
(Fourth Embodiment) In the above description, the microwave plasma processing apparatus for generating plasma by microwave excitation is used, but an inductively coupled plasma processing apparatus for generating plasma by inductive excitation is used. You can also FIG. 10 is a diagram showing a main configuration of an inductively coupled plasma processing apparatus which is the fourth embodiment of the present invention. In this figure, the same or corresponding portions as those in FIG. 1 are indicated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate. Note that the cross-sectional structure is partially shown in this figure.

【0052】この誘導結合プラズマ処理装置では、処理
容器11の上部開口を塞ぐ誘電体板118の上に、アン
テナを構成する例えば平面視渦巻き状のコイル131が
設置されている。このコイル131の外側端子と内側端
子との間には、マッチング回路144を介して、例えば
13.56MHz、1kWの高周波電力を出力する高周
波電源145が接続されている。コイル131とマッチ
ング回路144と高周波電源145とにより、プラズマ
生成手段が構成される。また、処理容器11内には、誘
電体板118と載置台22との間にグリッド181が固
定されている。グリッド181としては、Al等からな
る導体板に略円形の貫通孔が複数形成されたものや、導
電性を有するメッシュ材等が用いられる。グリッド18
1は処理容器11の側壁に固定され、この処理容器11
を介して接地されている。このグリッド181により、
処理容器11内はプラズマ生成空間C1と処理空間C2
とに分割される。
In this inductively coupled plasma processing apparatus, a coil 131 having a spiral shape in plan view, which constitutes an antenna, is provided on a dielectric plate 118 that closes the upper opening of the processing container 11. A high frequency power supply 145 that outputs high frequency power of 13.56 MHz, 1 kW, for example, is connected via a matching circuit 144 between the outer terminal and the inner terminal of the coil 131. The coil 131, the matching circuit 144, and the high-frequency power source 145 form a plasma generation unit. A grid 181 is fixed in the processing container 11 between the dielectric plate 118 and the mounting table 22. As the grid 181, a conductive plate made of Al or the like having a plurality of substantially circular through holes formed therein, or a mesh material having conductivity is used. Grid 18
1 is fixed to the side wall of the processing container 11,
Grounded through. With this grid 181,
A plasma generation space C1 and a processing space C2 are provided in the processing container 11.
Is divided into and

【0053】高周波電源145よりコイル131に高周
波電力を供給すると、プラズマ生成空間C1で誘導励起
によりプラズマが生成される。このプラズマはプラズマ
生成空間C1からグリッド181の貫通孔を通過して処
理空間C2に移動するとき、グリッド181によりエネ
ルギーを奪われるため、処理空間C2には低電子温度の
プラズマが導入されることになる。この低電子温度のプ
ラズマを用いてプリ・デポジションを行うことにより、
図1等に示したマイクロ波プラズマ処理装置と同様に、
処理容器11の内部に剥離しにくい絶縁膜を堆積させる
ことができる。また、この誘導結合プラズマ処理装置で
も、7Paという低圧力下でプラズマPを生成するの
で、図1等に示したマイクロ波プラズマ処理装置と同様
に、プリ・デポジションに要する時間を短縮することが
できる。
When high frequency power is supplied to the coil 131 from the high frequency power supply 145, plasma is generated in the plasma generating space C1 by induction excitation. When this plasma moves from the plasma generation space C1 through the through holes of the grid 181 to the processing space C2, energy is taken away by the grid 181. Therefore, plasma with a low electron temperature is introduced into the processing space C2. Become. By performing pre-deposition using this low electron temperature plasma,
Similar to the microwave plasma processing apparatus shown in FIG.
An insulating film that is difficult to peel off can be deposited inside the processing container 11. In addition, since this inductively coupled plasma processing apparatus also generates the plasma P under a low pressure of 7 Pa, the time required for pre-deposition can be shortened as in the microwave plasma processing apparatus shown in FIG. it can.

【0054】(第5の実施の形態)図11は、本発明の
第5の実施の形態である誘導結合プラズマ処理装置の要
部構成を示す図である。この図では、図1及び図10と
同一部分又は相当部分を同一符号で示しており、適宜そ
の説明を省略する。なお、この図には、部分的に断面構
造が示されている。また、図12は、この誘導結合プラ
ズマ処理装置が有するファラデーシールドの平面図であ
る。図11に示した誘導結合プラズマ処理装置の誘電体
板190は、上部誘電体層191と下部誘電体層192
からなり、これら上部誘電体層191と下部誘電体層1
92との間にファラデーシールド193が挟持されてい
る。このファラデーシールド193は、図12に示すよ
うに、Cu(銅)等からなる円形の金属膜193Aに、
複数のスロット193Bが等角度間隔に形成されたもの
であり、処理容器11を介して接地されている。
(Fifth Embodiment) FIG. 11 is a diagram showing a main configuration of an inductively coupled plasma processing apparatus according to a fifth embodiment of the present invention. In this figure, the same or corresponding portions as those in FIGS. 1 and 10 are indicated by the same reference numerals, and the description thereof will be appropriately omitted. Note that the cross-sectional structure is partially shown in this figure. FIG. 12 is a plan view of a Faraday shield included in this inductively coupled plasma processing apparatus. The dielectric plate 190 of the inductively coupled plasma processing apparatus shown in FIG. 11 has an upper dielectric layer 191 and a lower dielectric layer 192.
Of the upper dielectric layer 191 and the lower dielectric layer 1
A Faraday shield 193 is sandwiched between the Faraday shield 192 and the frame 92. As shown in FIG. 12, the Faraday shield 193 has a circular metal film 193A made of Cu (copper) or the like,
The plurality of slots 193B are formed at equal angular intervals and are grounded via the processing container 11.

【0055】一般に誘導結合プラズマ処理装置では、コ
イル131からなるアンテナとプラズマとが誘導結合す
るだけでなく、容量結合もする。ファラデーシールド1
93は、この容量結合を断ち切り、誘導励起によるプラ
ズマよりも電子温度が高い容量励起によるプラズマの生
成を抑制する。したがって、ファラデーシールド193
を用いることにより、プラズマの電子温度の低温化を図
り、図10に示した誘導励プラズマ処理装置と同様に、
処理容器11の内部に剥離しにくい絶縁膜を堆積させる
ことができる。また、プリ・デポジションに要する時間
を短縮できることも同様である。なお、ファラデーシー
ルド193と共に、図10に示したグリッド181を組
み合わせて用いてもよい。
Generally, in the inductively coupled plasma processing apparatus, not only the antenna formed of the coil 131 and the plasma are inductively coupled but also capacitively coupled. Faraday shield 1
93 cuts off this capacitive coupling and suppresses the generation of plasma by capacitive excitation, which has a higher electron temperature than plasma by inductive excitation. Therefore, Faraday Shield 193
Is used to reduce the electron temperature of the plasma, and like the induction excitation plasma processing apparatus shown in FIG.
An insulating film that is difficult to peel off can be deposited inside the processing container 11. Also, the time required for pre-deposition can be shortened. The grid 181 shown in FIG. 10 may be used in combination with the Faraday shield 193.

【0056】(第6の実施の形態)上述したマイクロ波
プラズマ処理装置又は誘導結合プラズマ処理装置を、連
続処理が可能なクラスタツール装置に適用してもよい。
図13は、上述したプラズマ処理装置が適用されたクラ
スタツール装置の平面構成を示す模式図である。このク
ラスタツール装置は、Al等により平面視六角形の容器
状に形成された共通搬送室271を中心に、第1のカセ
ット室272と予備加熱室273と第1及び第2の成膜
処理室274,275と第2のカセット室276とが、
この順に配置された構成となっている。共通搬送室27
1とその周囲の各室272〜276とは、それぞれ開閉
自在なゲートバルブ202 〜206 を介して連結されて
いる。
(Sixth Embodiment) The microwave plasma processing apparatus or the inductively coupled plasma processing apparatus described above may be applied to a cluster tool apparatus capable of continuous processing.
FIG. 13 is a schematic diagram showing a planar configuration of a cluster tool device to which the plasma processing device described above is applied. In this cluster tool device, a first cassette chamber 272, a preheating chamber 273, a first and a second film formation processing chambers are provided around a common transfer chamber 271 formed of Al or the like in a hexagonal container shape in plan view. 274 and 275 and the second cassette chamber 276,
It is arranged in this order. Common transfer room 27
1 and the respective chambers 272 to 276 around it are connected via openable and closable gate valves 20 2 to 20 6 .

【0057】共通搬送室271内には、シリコンウェー
ハ23を保持した状態で伸縮及び回転自在に構成された
搬送アーム271Aが配置されており、この搬送アーム
271Aにより各室間に渡ってウェーハ23を搬入・搬
出し得るようになっている。また、共通搬送室271は
真空引きが可能となっている。第1及び第2のカセット
室272,276には、開閉自在なゲートドア272
A,276Aが設けられており、ゲートドア272A,
276Aを介してカセット室272,276内に例えば
25枚のウェーハ23を収容できるカセット272B,
276Bを搬入・搬出し得るようになっている。カセッ
ト室272,276もまた、真空引きが可能となってい
る。
In the common transfer chamber 271, there is arranged a transfer arm 271A which is configured to be expandable / contractible and rotatable while holding the silicon wafer 23. The transfer arm 271A moves the wafer 23 between the chambers. It can be carried in and out. Further, the common transfer chamber 271 can be evacuated. A gate door 272 that can be freely opened and closed is provided in the first and second cassette chambers 272 and 276.
A, 276A are provided, and the gate door 272A,
A cassette 272B capable of accommodating, for example, 25 wafers 23 in the cassette chambers 272, 276 via the 276A,
276B can be loaded and unloaded. The cassette chambers 272 and 276 can also be evacuated.

【0058】予備加熱室273は、後述する第1の成膜
処理室274でのウェーハ23に対する成膜処理の前
に、予めウェーハ23を加熱しておくための処理室であ
る。予備加熱室273もまた、真空引きが可能となって
いる。第1及び第2の成膜処理室274,275は、図
1、図8、図10又は図11に示したプラズマ処理装置
を適用したものであり、特に第1の成膜処理装置274
はウェーハ23表面への酸化膜成膜用に、また第2の成
膜処理装置275は酸化膜表面への窒化膜成膜用に設定
されている。
The preheating chamber 273 is a processing chamber for heating the wafer 23 in advance before the film forming process for the wafer 23 in the first film forming process chamber 274 described later. The preheating chamber 273 can also be evacuated. The first and second film forming processing chambers 274 and 275 are obtained by applying the plasma processing apparatus shown in FIG. 1, FIG. 8, FIG. 10 or FIG. 11, and particularly the first film forming processing apparatus 274.
Is set for forming an oxide film on the surface of the wafer 23, and the second film forming apparatus 275 is set for forming a nitride film on the surface of the oxide film.

【0059】次に、図13に示したクラスタツール装置
による処理の流れについて説明する。未処理のシリコン
ウェーハ23が例えば25枚収容されたカセット272
Bを外部からゲートドア272Aを介して第1のカセッ
ト室272に搬入した後、このカセット室272を密閉
し、その内部をベース圧まで真空引きする。ベース圧と
は、この状態で真空に引くことができる最低の圧力のこ
とをいう。カセット室272内がベース圧に到達した
ら、予めベース圧に維持されている共通搬送室271と
の間のゲートバルブ202 を開く。そして、搬送アーム
271Aを用いてカセット272Bから未処理のウェー
ハ23を1枚取り出し、ゲートバルブ203 を介して、
ベース圧に調整された予備加熱室273内に搬入する。
予備加熱室273では、搬入されたウェーハ23を例え
ば400℃に加熱する。
Next, the flow of processing by the cluster tool device shown in FIG. 13 will be described. A cassette 272 containing, for example, 25 unprocessed silicon wafers 23
After B is loaded into the first cassette chamber 272 from the outside through the gate door 272A, the cassette chamber 272 is sealed and the inside is evacuated to the base pressure. The base pressure is the lowest pressure that can be evacuated in this state. When the inside of the cassette chamber 272 reaches the base pressure, the gate valve 20 2 between the cassette chamber 272 and the common transfer chamber 271, which is maintained at the base pressure in advance, is opened. Then, one unprocessed wafer 23 is taken out from the cassette 272B using the transfer arm 271A, and is transferred via the gate valve 20 3 .
It is carried into the preheating chamber 273 adjusted to the base pressure.
In the preheating chamber 273, the loaded wafer 23 is heated to 400 ° C., for example.

【0060】次いで、予備加熱室273で加熱されたウ
ェーハ23を、ゲートバルブ204を介して、ベース圧
に調整された第1の成膜処理室274内に搬入する。こ
の成膜処理室274では、搬入されたウェーハ23の表
面を酸化して、図5(b)に示したようなSiO2 膜2
4を成膜する。この処理の詳細は上述した通りである。
ただし、400℃というこの成膜処理に適した温度に加
熱された状態でウェーハ23が搬入されるので、搬入後
すぐに成膜処理を開始することができる。成膜処理終了
後、成膜処理室274内に残留するガスを排気し、続い
てベース圧にしてからゲートバルブ204 を開く。そし
て、搬送アーム271Aを用いてSiO2 24が成膜さ
れたウェーハ23を取り出し、ゲートバルブ205 を介
して、ベース圧に調整された第2の成膜処理室275内
に搬入する。この成膜処理室275では、搬入されたウ
ェーハ23のSiO2 表面を窒化して、図6に示したよ
うなSiNx 膜25を成膜する。この処理の詳細も上述
した通りである。
[0060] Then, the wafer 23 which has been heated by the preheating chamber 273, through a gate valve 20 4 is carried into the first film forming process chamber 274 is adjusted to base pressure. In the film forming processing chamber 274, the surface of the loaded wafer 23 is oxidized and the SiO 2 film 2 as shown in FIG.
4 is deposited. The details of this processing are as described above.
However, since the wafer 23 is loaded while being heated to a temperature of 400 ° C. that is suitable for this deposition process, the deposition process can be started immediately after loading. After the film forming process is completed, the gas remaining in the film forming process chamber 274 is exhausted, and then the base pressure is set, and then the gate valve 20 4 is opened. Then, the wafer 23 having the SiO 2 film 24 formed thereon is taken out by using the transfer arm 271A and carried into the second film formation processing chamber 275 adjusted to the base pressure via the gate valve 20 5 . In the film forming processing chamber 275, the SiO 2 surface of the loaded wafer 23 is nitrided to form the SiN x film 25 as shown in FIG. The details of this processing are as described above.

【0061】成膜処理終了後、成膜処理室275内に残
留するガスを排気し、続いてベース圧にしてからゲート
バルブ205 を開く。そして、搬送アーム271Aを用
いてSiNx 25が成膜されたウェーハ23を取り出
し、ゲートバルブ206 を介して、ベース圧に調整され
た第2のカセット室276内のカセット276Bに収容
し、一連の処理を終了する。このように、図13に示し
たクラスタツールを用いることにより、シリコンウェー
ハ23に対する酸化処理と窒化処理とを連続して行な
い、図6に示したようなSiO2 膜24とSiNx 膜2
5とからなる2層構造を有する絶縁膜を短時間で形成す
ることができる。
After the film forming process is completed, the gas remaining in the film forming process chamber 275 is exhausted, and then the base pressure is set, and then the gate valve 20 5 is opened. Then, the wafer 23 on which SiN x 25 is deposited is taken out by using the transfer arm 271A, and is housed in the cassette 276B in the second cassette chamber 276 whose base pressure is adjusted via the gate valve 20 6, and Ends the process. As described above, by using the cluster tool shown in FIG. 13, the oxidation treatment and the nitridation treatment on the silicon wafer 23 are continuously performed, and the SiO 2 film 24 and the SiN x film 2 as shown in FIG.
It is possible to form an insulating film having a two-layer structure composed of 5 and 5 in a short time.

【0062】以上では、処理条件等について具体例を示
したが、本発明がこれに限定されるものでないことは言
うまでもない。また、本発明のプラズマ処理装置が成膜
装置に適用される例を示したが、エッチング装置やアッ
シング装置等にも適用可能である。
Although specific examples of the processing conditions and the like have been shown above, it goes without saying that the present invention is not limited to these. Further, although the example in which the plasma processing apparatus of the present invention is applied to the film forming apparatus is shown, the plasma processing apparatus is also applicable to an etching apparatus, an ashing apparatus and the like.

【0063】[0063]

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、処理
容器内に被処理体が搬入されていない状態で、マイクロ
波励起又は誘導励起によりプラズマを生成し、処理容器
の内部に絶縁膜を堆積させるプリ・デポジションを行
う。このプラズマは電子温度が低いので、従来より緻密
かつ均一な絶縁膜を形成し、剥離しにくくすることがで
きる。また、プラズマのイオンエネルギーが高いので、
処理容器内部への絶縁膜の堆積速度を速くし、プリ・デ
ポジションに要する時間を短縮することができる。ま
た、本発明では、処理容器から被処理体を搬出した状態
で、処理容器の内部に堆積した絶縁膜を除去するクリー
ニングを行う。これにより、絶縁膜の上に再度絶縁膜を
堆積させた場合の膜厚増加を回避し、絶縁膜を剥離しに
くくすることができる。
As described above, in the present invention, plasma is generated by microwave excitation or induction excitation in a state where the object to be processed is not loaded into the processing container, and an insulating film is formed inside the processing container. Perform pre-deposition to deposit. Since this plasma has a low electron temperature, it is possible to form a denser and more uniform insulating film than in the past and to make it difficult to peel off. Also, since the ion energy of the plasma is high,
The deposition rate of the insulating film inside the processing container can be increased, and the time required for pre-deposition can be shortened. Further, in the present invention, cleaning is performed to remove the insulating film deposited inside the processing container while the object to be processed is carried out from the processing container. As a result, it is possible to avoid an increase in film thickness when the insulating film is deposited again on the insulating film, and it is possible to make the insulating film difficult to peel off.

【0064】また、マイクロ波励起によりプラズマを生
成する場合、互いに離間しかつ直交する方向の2つのス
ロットの対を複数有するラジアルラインアンテナを用い
ることにより、プラズマの電子温度をより一層の低下さ
せ、より剥離しにくい絶縁膜を形成することができる。
また、誘導励起によりプラズマを生成する場合、処理容
器内に設けられるグリッド及びファラデーシールドの少
なくとも一方を用いることにより、プラズマの電子温度
をより一層の低下させ、より剥離しにくい絶縁膜を形成
することができる。
Further, when plasma is generated by microwave excitation, a radial line antenna having a plurality of pairs of two slots separated from each other and orthogonal to each other is used to further lower the electron temperature of plasma, An insulating film that is more difficult to peel can be formed.
Further, when plasma is generated by induction excitation, by using at least one of a grid and a Faraday shield provided in the processing container, the electron temperature of the plasma is further lowered, and an insulating film that is more difficult to peel off is formed. You can

【0065】また、予め決められた設定値に基づきクリ
ーニングを開始するようにすることにより、簡単な構成
でクリーニング開始の制御を行うことができる。あるい
は、処理容器の内部に堆積した絶縁膜の膜厚を計測し、
この計測結果に基づきクリーニングを開始することによ
り、絶縁膜が剥離しやすい膜厚を超える前に確実にクリ
ーニングを開始し、絶縁膜の剥離による処理容器内の汚
染を予防することができる。また、一方の処理容器で処
理された被処理体を他方の処理容器に搬送する搬送手段
を設けることにより、2個の処理容器での連続処理が可
能となる。
Further, by starting the cleaning on the basis of a predetermined set value, it is possible to control the cleaning start with a simple structure. Alternatively, measure the thickness of the insulating film deposited inside the processing container,
By starting the cleaning based on the measurement result, the cleaning can be surely started before the thickness of the insulating film exceeds the thickness at which the insulating film is easily peeled, and the contamination of the processing container due to the peeling of the insulating film can be prevented. Further, by providing a transfer means for transferring the target object processed in one processing container to the other processing container, continuous processing in two processing containers becomes possible.

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

【図1】 本発明の第1の実施の形態であるマイクロ波
プラズマ処理装置の要部構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a main configuration of a microwave plasma processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 ラジアルラインアンテナのスロット配置を示
す平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing a slot arrangement of a radial line antenna.

【図3】 図1に示したマイクロ波プラズマ処理装置の
プロセスの流れを示すフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing a process flow of the microwave plasma processing apparatus shown in FIG.

【図4】 プリ・デポジションの工程におけるマイクロ
波プラズマ処理装置の断面構成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a sectional configuration of a microwave plasma processing apparatus in a pre-deposition step.

【図5】 成膜の工程S2の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a film forming step S2.

【図6】 シリコンウェーハの酸化膜表面に対する窒化
処理終了時における部分拡大断面図である。
FIG. 6 is a partially enlarged cross-sectional view at the end of the nitriding treatment on the oxide film surface of the silicon wafer.

【図7】 図1に示したマイクロ波プラズマ処理装置の
他のプロセスの流れを示すフローチャートである。
7 is a flowchart showing another process flow of the microwave plasma processing apparatus shown in FIG.

【図8】 本発明の第3の実施の形態であるマイクロ波
プラズマ処理装置の要部構成を示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a main-part configuration of a microwave plasma processing apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【図9】 膜厚計測器の構成を示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a film thickness measuring instrument.

【図10】 本発明の第4の実施の形態である誘導結合
プラズマ処理装置の要部構成を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a main configuration of an inductively coupled plasma processing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.

【図11】 本発明の第5の実施の形態である誘導結合
プラズマ処理装置の要部構成を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a main configuration of an inductively coupled plasma processing apparatus which is a fifth embodiment of the present invention.

【図12】 ファラデーシールドの平面図である。FIG. 12 is a plan view of a Faraday shield.

【図13】 クラスタツール装置の平面構成を示す模式
図である。
FIG. 13 is a schematic diagram showing a planar configuration of a cluster tool device.

【符号の説明】 11…処理容器、12…排気口、13…真空ポンプ、1
4…ノズル、15A〜15E…マスフローコントロー
ラ、16A〜16E…開閉弁、17A〜17E…ガス
源、18,118,190…誘電体板、19…シールド
材、20,202 〜206 …ゲートバルブ、21…絶縁
板、22…載置台、23…シリコンウェーハ(被処理
体)、24…SiO2 膜(シリコン酸化膜)、25…S
iNx 膜(シリコン窒化膜)、30…ラジアルラインア
ンテナ、31,32…導体板、33…ラジアル導波路、
34…導体リング、35…マイクロ波導入口、36,3
6A,36B,193B…スロット、41…同軸導波
管、42…矩形・同軸変換器、43…矩形導波管、4
4,144…マッチング回路、45…マイクロ波発生
器、50…プロセス制御装置、51…SiO2 膜(絶縁
膜)、60…膜厚計測器、61…振動子、62…増幅回
路、63…周波数カウンター、64…回路部、131…
コイル、145…高周波電源、181…グリッド、19
1…上部誘電体層、192…下部誘電体層、193…フ
ァラデーシールド、193A…金属膜、271…共通搬
送室、271A…搬送アーム、272,276…カセッ
ト室、272A,276A…ゲートドア、272B,2
76B…カセット、273…予備加熱室、274,27
5…成膜処理室、C1…プラズマ生成空間、C2…処理
空間、MW…マイクロ波、P…プラズマ、S1,S12
…プリ・デポジションの工程(第1の工程)、S2,S
14…成膜の工程(第2の工程)、S3,S16…クリ
ーニングの工程(第3の工程)。
[Explanation of Codes] 11 ... Processing container, 12 ... Exhaust port, 13 ... Vacuum pump, 1
4 ... Nozzle, 15A to 15E ... Mass flow controller, 16A to 16E ... Open / close valve, 17A to 17E ... Gas source, 18, 118, 190 ... Dielectric plate, 19 ... Shielding material, 20, 20 2 to 20 6 ... Gate valve , 21 ... Insulating plate, 22 ... Mounting table, 23 ... Silicon wafer (object to be processed), 24 ... SiO 2 film (silicon oxide film), 25 ... S
iN x film (silicon nitride film), 30 ... Radial line antenna 31, 31, 32 ... Conductor plate, 33 ... Radial waveguide,
34 ... Conductor ring, 35 ... Microwave inlet, 36, 3
6A, 36B, 193B ... Slot, 41 ... Coaxial waveguide, 42 ... Rectangular / coaxial converter, 43 ... Rectangular waveguide, 4
4, 144 ... Matching circuit, 45 ... Microwave generator, 50 ... Process control device, 51 ... SiO 2 film (insulating film), 60 ... Film thickness measuring device, 61 ... Transducer, 62 ... Amplifying circuit, 63 ... Frequency Counter, 64 ... Circuit part, 131 ...
Coil, 145 ... High frequency power supply, 181, ... Grid, 19
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Upper dielectric layer, 192 ... Lower dielectric layer, 193 ... Faraday shield, 193A ... Metal film, 271 ... Common transfer chamber, 271A ... Transfer arm, 272, 276 ... Cassette chamber, 272A, 276A ... Gate door, 272B, Two
76B ... Cassette, 273 ... Preheating chamber, 274, 27
5 ... Film formation processing chamber, C1 ... Plasma generation space, C2 ... Processing space, MW ... Microwave, P ... Plasma, S1, S12
... Pre-deposition process (first process), S2, S
14 ... Film forming step (second step), S3, S16 ... Cleaning step (third step).

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F004 AA15 BA20 BB29 BD04 DA17 DB03 DB07 5F045 AA09 AA20 AB32 AB33 AC09 AC11 AC15 AC16 BB14 CA05 DP04 EB06 EB11 EE12 EH02 5F058 BA20 BC02 BC08 BE10 BF72 BF73 BF74 BH20 BJ01    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 5F004 AA15 BA20 BB29 BD04 DA17                       DB03 DB07                 5F045 AA09 AA20 AB32 AB33 AC09                       AC11 AC15 AC16 BB14 CA05                       DP04 EB06 EB11 EE12 EH02                 5F058 BA20 BC02 BC08 BE10 BF72                       BF73 BF74 BH20 BJ01

Claims (25)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被処理体が配置される処理容器と、 この処理容器内にマイクロ波励起によりプラズマを生成
するプラズマ生成手段と、 前記処理容器内に前記被処理体が搬入されていない状態
でプラズマを生成し前記処理容器の内部に絶縁膜を堆積
させ、前記処理容器内に前記被処理体を搬入しプラズマ
を生成し前記被処理体を処理し、前記処理容器から前記
被処理体を搬出し前記処理容器の内部に堆積した絶縁膜
を除去するクリーニングを行うプロセスの制御を行うプ
ロセス制御手段とを備えたことを特徴とするプラズマ処
理装置。
1. A processing container in which an object to be processed is placed, a plasma generation unit for generating plasma by microwave excitation in the processing container, and a condition in which the object to be processed is not carried into the processing container. Plasma is generated to deposit an insulating film inside the processing container, the target object is loaded into the processing container, plasma is generated to process the target object, and the target object is unloaded from the processing container. And a process control means for controlling a cleaning process for removing the insulating film deposited inside the processing container.
【請求項2】 請求項1記載のプラズマ処理装置におい
て、 前記プラズマ生成手段は、前記処理容器内にマイクロ波
を供給するラジアルラインアンテナを有することを特徴
とするプラズマ処理装置。
2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plasma generating means has a radial line antenna for supplying microwaves into the processing container.
【請求項3】 請求項2記載のプラズマ処理装置におい
て、 前記ラジアルラインアンテナは、互いに離間しかつ直交
する方向の2つのスロットの対を複数有することを特徴
とするプラズマ処理装置。
3. The plasma processing apparatus according to claim 2, wherein the radial line antenna has a plurality of pairs of two slots separated from each other and orthogonal to each other.
【請求項4】 被処理体が配置される処理容器と、 この処理容器内に誘導励起によりプラズマを生成するプ
ラズマ生成手段と、 前記処理容器内に前記被処理体が搬入されていない状態
でプラズマを生成し前記処理容器の内部に絶縁膜を堆積
させ、前記処理容器内に前記被処理体を搬入しプラズマ
を生成し前記被処理体を処理し、前記処理容器から前記
被処理体を搬出し前記処理容器の内部に堆積した絶縁膜
を除去するクリーニングを行うプロセスの制御を行うプ
ロセス制御手段とを備えたことを特徴とするプラズマ処
理装置。
4. A processing container in which an object to be processed is placed, a plasma generating unit that generates plasma by induction excitation in the processing container, and a plasma in a state where the object to be processed is not carried into the processing container. To deposit an insulating film inside the processing container, carry in the object to be processed into the processing container, generate plasma to process the object, and carry out the object from the processing container. A plasma processing apparatus comprising: a process control unit that controls a cleaning process for removing an insulating film deposited inside the processing container.
【請求項5】 請求項4記載のプラズマ処理装置におい
て、 前記処理容器内に固定され、複数の孔が形成されたグリ
ッドを備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
5. The plasma processing apparatus according to claim 4, further comprising a grid fixed in the processing container and having a plurality of holes formed therein.
【請求項6】 請求項4記載のプラズマ処理装置におい
て、 前記プラズマ生成手段と前記プラズマとの容量結合を断
ち切るファラデーシールドを備えたことを特徴とするプ
ラズマ処理装置。
6. The plasma processing apparatus according to claim 4, further comprising a Faraday shield that cuts off capacitive coupling between the plasma generating means and the plasma.
【請求項7】 請求項1〜6何れか1項記載のプラズマ
処理装置において、 前記プロセス制御手段は、予め決められた設定値に基づ
き前記クリーニングを開始することを特徴とするプラズ
マ処理装置。
7. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the process control means starts the cleaning based on a preset set value.
【請求項8】 請求項1〜6何れか1項記載のプラズマ
処理装置において、 前記処理容器の内部に堆積した絶縁膜の膜厚を計測し前
記プロセス制御手段に出力する膜厚計測手段を更に有
し、 前記プロセス制御手段は、前記膜厚計測手段による計測
結果に基づき前記クリーニングを開始することを特徴と
するプラズマ処理装置。
8. The plasma processing apparatus according to claim 1, further comprising a film thickness measuring unit that measures a film thickness of an insulating film deposited inside the processing container and outputs the film thickness to the process control unit. The plasma processing apparatus, wherein the process control means starts the cleaning based on a measurement result of the film thickness measurement means.
【請求項9】 請求項1〜8何れか1項記載のプラズマ
処理装置において、 前記処理容器及び前記プラズマ生成手段を2個ずつ有
し、 さらに、前記処理容器の一方で処理された被処理体を前
記処理容器の他方に搬送する搬送手段を有することを特
徴とするプラズマ処理装置。
9. The plasma processing apparatus according to claim 1, further comprising two processing containers and two plasma generating means, and the object to be processed processed by one of the processing containers. A plasma processing apparatus comprising: a transporting unit that transports the gas to the other of the processing vessels.
【請求項10】 処理容器内にマイクロ波励起によりプ
ラズマを生成し前記処理容器の内部に絶縁膜を堆積させ
る第1の工程と、 前記処理容器内に被処理体を搬入し、処理容器内にマイ
クロ波励起によりプラズマを生成し前記被処理体に対し
て処理を行う第2の工程と、 前記処理容器から前記被処理体を搬出し、前記処理容器
の内部に堆積した絶縁膜を除去するクリーニングを行う
第3の工程とを備えたことを特徴とするプラズマ処理方
法。
10. A first step in which plasma is generated in a processing container by microwave excitation to deposit an insulating film inside the processing container, and an object to be processed is loaded into the processing container and is then placed in the processing container. A second step of generating plasma by microwave excitation to perform processing on the object to be processed, and cleaning for removing the object to be processed from the processing container and removing an insulating film deposited inside the processing container And a third step for performing the plasma treatment method.
【請求項11】 処理容器内に誘導励起によりプラズマ
を生成し前記処理容器の内部に絶縁膜を堆積させる第1
の工程と、 前記処理容器内に被処理体を搬入し、処理容器内に誘導
励起によりプラズマを生成し前記被処理体に対して処理
を行う第2の工程と、 前記処理容器から前記被処理体を搬出し、前記処理容器
の内部に堆積した絶縁膜を除去するクリーニングを行う
第3の工程とを備えたことを特徴とするプラズマ処理方
法。
11. A first plasma generating plasma by induction excitation in a processing container to deposit an insulating film inside the processing container.
And a second step of carrying in the object to be processed into the processing container, generating plasma in the processing container by induction excitation to perform processing on the object to be processed, and the object to be processed from the processing container. And a third step of carrying out cleaning for removing the insulating film deposited inside the processing container.
【請求項12】 請求項10記載のプラズマ処理方法に
おいて、 前記第1の工程で堆積させる前記絶縁膜は、シリコン酸
化膜であることを特徴とするプラズマ処理方法。
12. The plasma processing method according to claim 10, wherein the insulating film deposited in the first step is a silicon oxide film.
【請求項13】 請求項12記載のプラズマ処理方法に
おいて、 前記第1の工程では、 前記処理容器内に供給するTEOSガスの流量を1〜1
00sccm、 前記処理容器内に供給するO2 ガスの流量を100〜2
000sccm、 前記処理容器内の圧力を1〜133Pa、 前記処理容器内に供給するマイクロ波のパワーを1〜5
kW、 とすることを特徴とするプラズマ処理方法。
13. The plasma processing method according to claim 12, wherein in the first step, the flow rate of TEOS gas supplied into the processing container is 1 to 1.
00 sccm, the flow rate of O 2 gas supplied into the processing container is 100 to 2
000 sccm, the pressure in the processing container is 1 to 133 Pa, and the microwave power supplied to the processing container is 1 to 5
The plasma processing method is characterized in that:
【請求項14】 請求項10記載のプラズマ処理方法に
おいて、 前記第1の工程で堆積させる前記絶縁膜は、シリコン窒
化膜であることを特徴とするプラズマ処理方法。
14. The plasma processing method according to claim 10, wherein the insulating film deposited in the first step is a silicon nitride film.
【請求項15】 請求項10記載のプラズマ処理方法に
おいて、 前記被処理体は、シリコンウェーハであり、 前記第2の工程は、前記シリコンウェーハの表面を酸化
してシリコン酸化膜を形成する第4の工程を有すること
を特徴とするプラズマ処理方法。
15. The plasma processing method according to claim 10, wherein the object to be processed is a silicon wafer, and in the second step, a surface of the silicon wafer is oxidized to form a silicon oxide film. A plasma processing method comprising the steps of:
【請求項16】 請求項15記載のプラズマ処理方法に
おいて、 前記第4の工程では、 前記処理容器内に供給するArガスの流量を200〜2
000sccm、 前記処理容器内に供給するO2 ガスの流量を1〜50s
ccm、 前記処理容器内の圧力を13〜400Pa、 前記処理容器内に供給するマイクロ波のパワーを1〜5
kW、 とすることを特徴とするプラズマ処理方法。
16. The plasma processing method according to claim 15, wherein in the fourth step, a flow rate of Ar gas supplied into the processing container is 200 to 2
000 sccm, the flow rate of O 2 gas supplied into the processing container is 1 to 50 s
ccm, the pressure in the processing container is 13 to 400 Pa, and the microwave power supplied to the processing container is 1 to 5
The plasma processing method is characterized in that:
【請求項17】 請求項15記載のプラズマ処理方法に
おいて、 前記第4の工程では、 前記処理容器内に供給するArガスの流量を300〜3
000sccm、 前記処理容器内に供給するO2 ガスの流量を1.5〜7
5sccm、 前記処理容器内の圧力を13〜400Pa、 前記処理容器内に供給するマイクロ波のパワーを1.5
〜7.5kW、 とすることを特徴とするプラズマ処理方法。
17. The plasma processing method according to claim 15, wherein in the fourth step, the flow rate of Ar gas supplied into the processing container is 300 to 3.
000 sccm, the flow rate of O 2 gas supplied into the processing container is 1.5 to 7
5 sccm, the pressure in the processing container is 13 to 400 Pa, and the microwave power supplied to the processing container is 1.5.
~ 7.5 kW, the plasma processing method characterized by the following.
【請求項18】 請求項10又は15記載のプラズマ処
理方法において、 前記第2の工程は、前記被処理体に形成されたシリコン
酸化膜の表面を窒化する第5の工程を有することを特徴
とするプラズマ処理方法。
18. The plasma processing method according to claim 10, wherein the second step includes a fifth step of nitriding a surface of a silicon oxide film formed on the object to be processed. Plasma treatment method.
【請求項19】 請求項18記載のプラズマ処理方法に
おいて、 前記第5の工程では、 前記処理容器内に供給するArガスの流量を500〜2
000sccm、 前記処理容器内に供給するN2 ガスの流量を10〜20
0sccm、 前記処理容器内の圧力を67〜400Pa、 前記処理容器内に供給するマイクロ波のパワーを1〜5
kW、 とすることを特徴とするプラズマ処理方法。
19. The plasma processing method according to claim 18, wherein in the fifth step, a flow rate of Ar gas supplied into the processing container is 500 to 2
000 sccm, the flow rate of N 2 gas supplied into the processing container is 10 to 20
0 sccm, the pressure in the processing container is 67 to 400 Pa, and the microwave power supplied to the processing container is 1 to 5
The plasma processing method is characterized in that:
【請求項20】 請求項18記載のプラズマ処理方法に
おいて、 前記第5の工程では、 前記処理容器内に供給するArガスの流量を750〜3
000sccm、 前記処理容器内に供給するN2 ガスの流量を15〜30
0sccm、 前記処理容器内の圧力を67〜400Pa、 前記処理容器内に供給するマイクロ波のパワーを1.5
〜7.5kW、 とすることを特徴とするプラズマ処理方法。
20. The plasma processing method according to claim 18, wherein in the fifth step, a flow rate of Ar gas supplied into the processing container is 750 to 3.
000 sccm, the flow rate of N 2 gas supplied into the processing container is 15 to 30
0 sccm, the pressure in the processing container is 67 to 400 Pa, and the microwave power supplied to the processing container is 1.5.
~ 7.5 kW, the plasma processing method characterized by the following.
【請求項21】 請求項10又は11記載のプラズマ処
理方法において、 予め設定された設定値に基づき前記第2の工程から前記
第3の工程に移行することを特徴とするプラズマ処理方
法。
21. The plasma processing method according to claim 10, wherein the second step is followed by the third step based on a preset set value.
【請求項22】 請求項10又は11記載のプラズマ処
理方法において、 前記処理容器の内部に堆積した絶縁膜の膜厚を計測し、
この計測結果に基づき前記第2の工程から前記第3の工
程に移行することを特徴とするプラズマ処理方法。
22. The plasma processing method according to claim 10, wherein the film thickness of the insulating film deposited inside the processing container is measured,
A plasma processing method, characterized by shifting from the second step to the third step based on the measurement result.
【請求項23】 請求項10記載のプラズマ処理方法に
おいて、 前記第3の工程では、 前記処理容器内に供給するNF3 ガスの流量を500s
ccm、 前記処理容器内に供給するN2 ガスの流量を500sc
cm、 前記処理容器内の圧力を67Pa、 前記処理容器内に供給するマイクロ波のパワーを2k
W、 とすることを特徴とするプラズマ処理方法。
23. The plasma processing method according to claim 10, wherein in the third step, a flow rate of NF 3 gas supplied into the processing container is 500 s.
ccm, the flow rate of the N 2 gas supplied into the processing container is 500 sc
cm, the pressure in the processing container is 67 Pa, the microwave power supplied into the processing container is 2 k
W, The plasma processing method characterized by the following.
【請求項24】 請求項10又は11記載のプラズマ処
理方法において、 前記第1の工程及び第2の工程を複数回繰り返してから
前記第3の工程に移行することを特徴とするプラズマ処
理方法。
24. The plasma processing method according to claim 10 or 11, wherein the first step and the second step are repeated a plurality of times, and then the step is transferred to the third step.
【請求項25】 請求項10又は11記載のプラズマ処
理方法において、 前記処理容器を2個有し、前記処理容器の一方で処理さ
れた前記被処理体を前記処理容器の他方に搬送すること
を特徴とするプラズマ処理方法。
25. The plasma processing method according to claim 10 or 11, further comprising: two processing containers, wherein the object to be processed, which has been processed by one of the processing containers, is transferred to the other of the processing containers. A characteristic plasma processing method.
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