JPH10106796A - Plasma treatment device - Google Patents

Plasma treatment device

Info

Publication number
JPH10106796A
JPH10106796A JP8275393A JP27539396A JPH10106796A JP H10106796 A JPH10106796 A JP H10106796A JP 8275393 A JP8275393 A JP 8275393A JP 27539396 A JP27539396 A JP 27539396A JP H10106796 A JPH10106796 A JP H10106796A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
microwave
plasma
antenna member
electric field
plasma processing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP8275393A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3732287B2 (en
Inventor
Nobuo Ishii
信雄 石井
Kibatsu Shinohara
己拔 篠原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Nihon Koshuha Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Nihon Koshuha Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd, Nihon Koshuha Co Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to JP27539396A priority Critical patent/JP3732287B2/en
Priority to US08/936,820 priority patent/US5874706A/en
Priority to TW086113974A priority patent/TW362238B/en
Priority to KR1019970048683A priority patent/KR100405932B1/en
Publication of JPH10106796A publication Critical patent/JPH10106796A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3732287B2 publication Critical patent/JP3732287B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma treatment device with high surface uniformity of the plasma treatment by giving a concentric circle-shaped electric field with almost equal electric field intensity to the inside of a treatment container. SOLUTION: Microwaves generated in a microwave generator 60 are introduced into a plane antenna member 56 through a wave guide 62, then introduced into a treatment container 16 for plasma-treating a material. A microwave introducing port 58 extending in the central direction is formed in the antenna member 56, arranged on a concentric circle, branched wave guides 68A-68D branched from the wave guide 62 are individually connected to the microwave introducing port 58, and a concentric circle-shaped electric field is formed inside the treatment container 16. By producing almost concentric circle-shaped electric field inside the treatment container, the surface uniformity of plasma density is enhanced.

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、マイクロ波により
アンテナ表面からプラズマ発生用のエネルギを投入し
て、これによりプラズマを発生させるプラズマ処理装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma processing apparatus in which energy for generating plasma is supplied from the antenna surface by microwaves to generate plasma.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体製品の高密度化及び高微細
化に伴い半導体製品の製造工程において、成膜、エッチ
ング、アッシング等の処理のためにプラズマ処理装置が
使用される場合があり、特に、0.1〜数10mTor
r程度の比較的圧力が低い高真空状態でも安定してプラ
ズマを立てることができることからマイクロ波とリング
状のコイルからの磁場とを組み合わせて高密度プラズマ
を発生させるマイクロ波プラズマ装置が使用される傾向
にある。
2. Description of the Related Art In recent years, a plasma processing apparatus has been used for processing such as film formation, etching, ashing, and the like in a semiconductor product manufacturing process in accordance with high density and high miniaturization of a semiconductor product. , 0.1 to several tens mTorr
A microwave plasma apparatus that generates high-density plasma by combining a microwave and a magnetic field from a ring-shaped coil is used because a plasma can be stably generated even in a high vacuum state having a relatively low pressure of about r. There is a tendency.

【0003】従来、この種のマイクロ波プラズマ装置と
しては、特開平3−17273号公報に示すような装置
が知られている。この装置にあっては、磁場形成手段を
有するプラズマ発生室にマイクロ波を導入する導波管を
接続し、この導波管より導入したマイクロ波により電子
サイクロトロン共鳴を生ぜしめて高密度のプラズマを生
成するようになっている。図9はこの種の従来のプラズ
マ処理装置の一例を示す概略構成図であり、処理容器2
の天井部にマイクロ波導入窓4を設け、マイクロ波発生
器6にて発生したマイクロ波を例えば矩形状の導波管8
及び円錐状の導波管10を介してマイクロ波導入窓4ま
で導いて処理容器2内へ導入するようになっている。そ
して、処理容器2内へ導入されたマイクロ波は、処理容
器2の上部外側に設けた磁石12により発生される水平
方向の磁界とECR(Electron Cyclot
ron Resonance)を生じ、高密度のプラズ
マを発生することになる。
Conventionally, as this kind of microwave plasma apparatus, an apparatus as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. HEI 3-17273 is known. In this device, a waveguide for introducing microwaves is connected to a plasma generation chamber having a magnetic field forming means, and the microwaves introduced from the waveguides cause electron cyclotron resonance to generate high-density plasma. It is supposed to. FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing an example of a conventional plasma processing apparatus of this type, in which a processing vessel 2
A microwave introduction window 4 is provided in the ceiling of the microwave oven, and the microwave generated by the microwave generator 6 is transmitted to, for example, a rectangular waveguide 8.
And, it is guided to the microwave introduction window 4 through the conical waveguide 10 and introduced into the processing vessel 2. The microwave introduced into the processing container 2 is combined with a horizontal magnetic field generated by a magnet 12 provided outside the upper portion of the processing container 2 and an ECR (Electron Cyclot).
ron Resonance), and a high-density plasma is generated.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した装
置例にあっては、矩形導波管8内をTE10モードで振
動してきたマイクロ波を円錐状の導波管10にてTE1
1モードに変換して処理容器内に導入していることか
ら、例えば半導体ウエハ上のある断面を見ると、中心部
の電界密度は高く、周辺部に行く程、電界密度が少しず
つ低下している状態となっていることから、膜厚もこの
密度に略比例して形成されるために、スパッタレートや
成膜レートの面内均一が劣化するという問題が発生し
た。特に、ウエハサイズが8インチから12インチサイ
ズへ大口径化する程、プラズマ密度の均一性を高めるこ
とが困難になり、上記した問題点の解決が強く望まれ
る。
By the way, in the above-mentioned device example, the microwave oscillating in the rectangular waveguide 8 in the TE10 mode is transmitted through the conical waveguide 10 to the TE1.
Since the mode is converted into one mode and introduced into the processing chamber, for example, when looking at a certain cross section on the semiconductor wafer, the electric field density at the center is high, and the electric field density gradually decreases toward the periphery. In this state, the film thickness is also formed substantially in proportion to the density, which causes a problem that the in-plane uniformity of the sputtering rate and the film forming rate is deteriorated. In particular, as the wafer size increases from 8 inches to 12 inches, it becomes more difficult to increase the uniformity of the plasma density, and it is strongly desired to solve the above problems.

【0005】このような問題点を解決するために、例え
ば特開平2−170530号公報に示すように複数の独
立したマイクロ波発生器を設け、これらからのマイクロ
波を処理容器内に別々に導入することも提案されている
が、この場合には、各マイクロ波発生器からのマイクロ
波の位相が、相互に不揃い等の理由で、複数のマイクロ
波発生器を設けた割りにはそれ程プラズマ密度及び膜厚
の面内均一性を高めることはできないし、また、複数の
マイクロ波発生器を有することから装置コストの大幅な
上昇も余儀なくされてしまう、という不都合もあった。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に
解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、処
理容器内に電界強度の揃った略同心円状の電界を与える
ことにより、プラズマ処理の面内均一性を高めたプラズ
マ処理装置を提供することにある。
In order to solve such a problem, a plurality of independent microwave generators are provided as shown in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-170530, and microwaves from these generators are separately introduced into a processing vessel. However, in this case, due to the fact that the phases of the microwaves from the respective microwave generators are not aligned with each other, the plasma density is not so much given that a plurality of microwave generators are provided. In addition, the in-plane uniformity of the film thickness cannot be increased, and the cost of the apparatus is inevitably increased due to the plurality of microwave generators.
The present invention has been devised in view of the above problems and effectively solving them. It is an object of the present invention to provide a plasma processing apparatus in which a substantially concentric electric field having a uniform electric field intensity is provided in a processing container, thereby improving the in-plane uniformity of the plasma processing.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、マイクロ波発生器にて発生したマイク
ロ波を導波管を介して平面アンテナ部材に導き、これよ
り被処理体をプラズマ処理する処理容器内にマイクロ波
を導入するプラズマ処理装置において、前記平面アンテ
ナ部材に、中心方向に延びるマイクロ波導入口を形成し
て同心円上に配置し、前記各マイクロ波導入口に、前記
導波管より分岐した分岐導波管を個別に接続して前記処
理容器内に同心円状の電界を形成するように構成したも
のである。
According to the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, a microwave generated by a microwave generator is guided to a planar antenna member through a waveguide, and the object to be processed is thereby obtained. In a plasma processing apparatus for introducing microwaves into a processing vessel for performing plasma processing, microwave introduction ports extending in the center direction are formed in the planar antenna member and arranged concentrically, and the microwave introduction ports are connected to the respective microwave introduction ports. The branch waveguides branched from the waveguides are individually connected to form a concentric electric field in the processing container.

【0007】これにより、1つのマイクロ波発生器から
発生したマイクロ波は、途中で分岐導波管により複数に
分岐され、それぞれの対応するマイクロ波導入口に案内
され、これより処理容器内に導入される。ここで、各マ
イクロ波導入口は平面アンテナ部材の中心方向に延びる
ように形成されて同心円上に配置されているので、処理
容器内には略同心円状の電界が生じ、平面方向に略均一
な電界分布を形成することが可能となる。従って、面内
方向のプラズマ密度も均一化させることができるので、
プラズマ処理の面内均一性を高めることが可能となる。
ここで、マイクロ波導入口の位置を、平面アンテナ部材
の半径方向に対して位置調整可能に設けておくことによ
り、プラズマ処理の種類に応じてプラズマ密度にある程
度の分布を持たせることができ、多様なプラズマ処理に
対応することが可能となる。また、処理容器の外側に、
ECR用の磁石を設けておくことにより、処理容器内で
電子サイクロトロン共鳴を生ぜしめてプラズマ密度の向
上を図ることが可能となる。
[0007] Thereby, the microwave generated from one microwave generator is branched into a plurality of pieces by a branch waveguide on the way, guided to the corresponding microwave introduction ports, and introduced into the processing vessel. You. Here, since each microwave introduction port is formed so as to extend in the center direction of the planar antenna member and is arranged on a concentric circle, a substantially concentric electric field is generated in the processing container, and a substantially uniform electric field is generated in the plane direction. It is possible to form a distribution. Therefore, the plasma density in the in-plane direction can be made uniform, so that
It is possible to improve the in-plane uniformity of the plasma processing.
Here, by providing the position of the microwave introduction port so that the position can be adjusted in the radial direction of the planar antenna member, it is possible to have a certain degree of distribution in the plasma density according to the type of plasma processing. It is possible to cope with various plasma processes. Also, outside the processing vessel,
By providing a magnet for ECR, it becomes possible to generate electron cyclotron resonance in the processing chamber to improve the plasma density.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係るプラズマ処
理装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図1
は本発明に係るプラズマ処理装置を示す構成図、図2は
分岐導波管と平面アンテナ部材の接合状態を示す斜視
図、図3は平面アンテナ部材を示す平面図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG.
FIG. 2 is a configuration diagram illustrating a plasma processing apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a perspective view illustrating a junction state between a branch waveguide and a planar antenna member, and FIG. 3 is a plan view illustrating a planar antenna member.

【0009】本実施例においてはプラズマ処理装置をプ
ラズマエッチング装置に適用した場合について説明す
る。図示するようにプラズマ処理装置としてのこのプラ
ズマエッチング装置14は、例えば側壁や底部がアルミ
ニウム等の導体により構成されて、全体が筒体状に成形
されると共に上部が段部状に縮径された処理容器16を
有しており、内部は密閉された処理空間Sとして構成さ
れている。また、この処理空間Sの上方が、プラズマ生
成空間S1として形成される。
In this embodiment, a case where the plasma processing apparatus is applied to a plasma etching apparatus will be described. As shown in the figure, the plasma etching apparatus 14 as a plasma processing apparatus has, for example, a side wall and a bottom portion formed of a conductor such as aluminum, and is formed into a cylindrical shape as a whole and the upper portion is reduced in diameter into a stepped shape. It has a processing vessel 16 and the inside is configured as a sealed processing space S. The upper part of the processing space S is formed as a plasma generation space S1.

【0010】この処理容器16内には、上面に被処理体
としての例えば半導体ウエハWを載置する載置台18が
収容される。この載置台18は、例えばアルマイト処理
したアルミニウム等により中央部が凸状に平坦になされ
た略円柱状に形成されており、この下部は同じくアルミ
ニウム等により円柱状になされた支持台20により支持
されると共にこの支持台20は処理容器16内の底部に
絶縁材22を介して設置されている。
In the processing container 16, a mounting table 18 on which, for example, a semiconductor wafer W as an object to be processed is mounted is accommodated. The mounting table 18 is formed in a substantially columnar shape with a central portion made of, for example, anodized aluminum or the like, and the lower portion thereof is supported by a supporting table 20 also formed in a columnar shape by aluminum or the like. In addition, the support base 20 is installed on the bottom of the processing container 16 via an insulating material 22.

【0011】上記載置台18の上面には、ここにウエハ
を吸着保持するための静電チャックやクランプ機構(図
示せず)が設けられ、この載置台18は給電線24を介
してマッチングボックス26及び例えば13.56MH
zのバイアス用高周波電源28に接続されている。載置
台18を支持する支持台20には、プラズマ処理時のウ
エハを冷却するための冷却水等を流す冷却ジャケット3
0が設けられる。上記処理容器16の側壁であって、処
理空間Sを区画する部分には、容器内に例えばエッチン
グガスを導入するための例えば石英パイプ製の処理ガス
供給ノズル32が設けられ、このノズル32はガス供給
路34によりマスフローコントローラ36及び開閉弁3
8を介して処理ガス源40に接続されている。処理ガス
としてのエッチングガスは、CF3 、CHF3 、CF
4 、C48 ガス等を単ガスとして或いはこれらと水素
ガスとの混合ガスを用いることができる。また、プラズ
マ生成空間S1の部分に臨ませて、プラズマガスとして
アルゴン等の不活性ガスを供給するための同じく石英製
のガスノズル42が設けられており、流量制御されたA
rガスをここに供給するようになっている。
On the upper surface of the mounting table 18, an electrostatic chuck or a clamping mechanism (not shown) for holding the wafer by suction is provided. The mounting table 18 is connected to a matching box 26 via a power supply line 24. And for example 13.56 MH
z is connected to a bias high frequency power supply 28. A cooling jacket 3 for flowing cooling water or the like for cooling a wafer during plasma processing is provided on a support 20 for supporting the mounting table 18.
0 is provided. A processing gas supply nozzle 32 made of, for example, a quartz pipe for introducing an etching gas into the container, for example, is provided in a side wall of the processing container 16 and defining a processing space S. The mass flow controller 36 and the on-off valve 3
8 is connected to a processing gas source 40. Etching gas as a processing gas is CF 3 , CHF 3 , CF
4 , C 4 F 8 gas or the like can be used as a single gas or a mixed gas of these gases and hydrogen gas. Further, a gas nozzle 42 made of quartz for supplying an inert gas such as argon as a plasma gas is provided so as to face the plasma generation space S1.
The r gas is supplied here.

【0012】そして、処理容器16の段部の外側には、
ECR用のリング状の磁石44が設けられており、プラ
ズマ生成空間S1にECR発生用の磁界を印加するよう
になっている。また、容器側壁の外周には、この内部に
対してウエハを搬入・搬出する時に開閉するゲートバル
ブ46が設けられる。また、容器底部には、図示されな
い真空ポンプに接続された排気口48が設けられてお
り、必要に応じて処理容器16内を所定の圧力まで真空
引きできるようになっている。
Then, outside the step portion of the processing container 16,
A ring-shaped magnet 44 for ECR is provided, and a magnetic field for ECR generation is applied to the plasma generation space S1. A gate valve 46 is provided on the outer periphery of the side wall of the container to open and close when a wafer is loaded and unloaded from the inside of the container. An exhaust port 48 connected to a vacuum pump (not shown) is provided at the bottom of the container so that the inside of the processing container 16 can be evacuated to a predetermined pressure as needed.

【0013】一方、処理容器16の天井部には、この容
器内にマイクロ波を導入するために、被処理体Wの直径
と略同じ大きさの、或いはこれより僅かに大きい開口5
0が形成されており、このマイクロ波導入口50に、O
リング等のシール部材52を介して例えば石英製のマイ
クロ波透過窓54が気密に設けられている。
On the other hand, in the ceiling portion of the processing container 16, an opening 5 having a size substantially equal to or slightly larger than the diameter of the object to be processed W for introducing microwaves into the container is provided.
0 is formed, and O
A microwave transmission window 54 made of, for example, quartz is hermetically provided via a seal member 52 such as a ring.

【0014】そして、この透過窓54の上面側に、本発
明の特徴とする円板状の平面アンテナ部材56が設置さ
れる。このアンテナ部材56は、例えば銅やアルミニウ
ム等の導電性材料よりなり、図2及び図3にも示すよう
にこのアンテナ部材56には、この半径方向に延びる複
数の、図示例においては4つのスリット状の細長のマイ
クロ波導入口58が形成されている。これらの4つのマ
イクロ波導入口58は同心円上に配置されて、中心に対
して点対称になされている。ここで、アンテナ部材56
と透過窓54との間の距離は、好ましくはマイクロ波の
管内波長程度の長さに設定する。一方、上記マイクロ波
導入口58に対してマイクロ波を供給するマイクロ波発
生器60は例えば2.45GHzのマイクロ波を発生す
るものであり、これからは、当初は矩形導波管62を介
してマイクロ波を伝送し、途中で変換器64により伝送
形態を変換して、図1にも示すように内部に同軸線66
を有する同軸導波管68により上記アンテナ部材56ま
で伝送される。
On the upper surface side of the transmission window 54, a disc-shaped planar antenna member 56 which is a feature of the present invention is installed. The antenna member 56 is made of a conductive material such as copper or aluminum. As shown in FIGS. 2 and 3, the antenna member 56 has a plurality of slits extending in the radial direction, and four slits in the illustrated example. A long and narrow microwave introduction port 58 is formed. These four microwave introduction ports 58 are arranged on concentric circles and are point-symmetric with respect to the center. Here, the antenna member 56
The distance between the transmission window 54 and the transmission window 54 is preferably set to a length approximately equal to the guide wavelength of the microwave. On the other hand, a microwave generator 60 for supplying a microwave to the microwave inlet 58 generates a microwave of, for example, 2.45 GHz. From now on, the microwave is initially transmitted through a rectangular waveguide 62. Is transmitted, and the transmission form is converted by the converter 64 on the way, and as shown in FIG.
Is transmitted to the antenna member 56 by the coaxial waveguide 68 having

【0015】この同軸導波管68は、途中で4つの分岐
導波管68A〜68Dに分岐されており、各分岐導波管
68A〜68Dの先端は、上記アンテナ部材56に設け
た4つのマイクロ波導入口58を覆うように接続されて
いる。また、同軸線66も4つに分岐されており、分岐
された各同軸線66A〜66Dは対応する分岐導波管6
8A〜68D内を通って、アンテナ部材56に接続され
ることになる。このようにして、マイクロ波発生器60
にて発生したマイクロ波は、矩形導波管62、同軸導波
管68及び分岐導波管68A〜68Dを介して各スリッ
ト状のマイクロ波導入口58から処理容器16内側に導
入されるようになっている。この導入時のマイクロ波の
振動モードは、TE01モードに類似した略同心円状の
電界を形成するようになっており、その中心部にも各マ
イクロ波導入口58とアンテナ部材56の中心点O1と
の間の距離L1を調整することにより、かなり強い電界
を生ぜしめるようになっている。
The coaxial waveguide 68 is branched on the way into four branch waveguides 68A to 68D. The tip of each of the branch waveguides 68A to 68D is connected to the four micro waveguides provided on the antenna member 56. It is connected so as to cover the wave inlet 58. The coaxial line 66 is also branched into four, and each of the branched coaxial lines 66A to 66D is connected to the corresponding branch waveguide 6.
8A to 68D, and connected to the antenna member 56. Thus, the microwave generator 60
The microwaves generated at are generated through the rectangular waveguide 62, the coaxial waveguide 68, and the branch waveguides 68A to 68D, and are introduced into the inside of the processing chamber 16 from the respective slit-like microwave introduction ports 58. ing. The microwave vibration mode at the time of the introduction forms a substantially concentric electric field similar to the TE01 mode, and the center portion of each of the microwave introduction ports 58 and the center point O1 of the antenna member 56 is also formed. By adjusting the distance L1 between them, a considerably strong electric field is generated.

【0016】また、図2に示すように分岐導波管68の
分岐点O2から各分岐導波管68A〜68Dを通って対
応するマイクロ波導入口58に至る距離は、それぞれ同
一となるように設定されており、各マイクロ波導入口5
8から導入されるマイクロ波の位相が精度良く同相とな
るように設定されている。ここで、半導体ウエハWの直
径が12インチ(略30cm)の場合には、図3に示す
ように平面アンテナ部材56の直径が略20〜30cm
程度、スリット状のマイクロ波導入口58の幅L2と長
さL3はそれぞれ2〜10mm及び40〜80mm程度
に設定される。また、分岐導波管の長さL4は、例えば
100mm程度に設定されるが、これらの数値はいずれ
も単に一例を示したに過ぎず、マイクロ波の励振状態等
に応じて種々変更されるのは勿論である。
Further, as shown in FIG. 2, the distances from the branch point O2 of the branch waveguide 68 to the corresponding microwave inlets 58 through the respective branch waveguides 68A to 68D are set to be the same. And each microwave inlet 5
The phase of the microwave introduced from 8 is set to be in phase with high accuracy. Here, when the diameter of the semiconductor wafer W is 12 inches (about 30 cm), the diameter of the planar antenna member 56 is about 20 to 30 cm as shown in FIG.
The width L2 and length L3 of the slit-like microwave introduction port 58 are set to about 2 to 10 mm and about 40 to 80 mm, respectively. Further, the length L4 of the branch waveguide is set to, for example, about 100 mm, but these numerical values are merely examples, and may be variously changed in accordance with the microwave excitation state and the like. Of course.

【0017】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について説明する。まず、ゲートバルブ46を介し
て半導体ウエハWを搬送アームにより処理容器16内に
収容し、リフタピン(図示せず)を上下動させることに
よりウエハWを載置台18の上面の載置面に載置する。
そして、処理容器16内を所定のプロセス圧力、例えば
0.1〜数10mTorrの範囲内に維持して、処理ガ
ス供給ノズル30から例えばCF4 等のエッチングガス
を流量制御しつつ供給し、また、ガスノズル42からプ
ラズマガスとしてArガスを供給する。尚、このArガ
スを供給しない場合もある。同時にマイクロ波発生器6
0からのマイクロ波を、矩形導波管62、同軸導波管6
8及び分岐導波管68A〜68Dを介してアンテナ部材
56に供給してプラズマ生成空間S1及び処理空間S
に、電界を形成し、これによりプラズマを発生させ、エ
ッチング処理を行う。
Next, the operation of the present embodiment configured as described above will be described. First, the semiconductor wafer W is accommodated in the processing chamber 16 by the transfer arm via the gate valve 46, and the lifter pins (not shown) are moved up and down to place the wafer W on the mounting surface on the upper surface of the mounting table 18. I do.
Then, the inside of the processing container 16 is maintained at a predetermined process pressure, for example, within a range of 0.1 to several tens mTorr, and an etching gas such as CF 4 is supplied from the processing gas supply nozzle 30 while controlling the flow rate. Ar gas is supplied from the gas nozzle 42 as a plasma gas. In some cases, the Ar gas is not supplied. At the same time microwave generator 6
Microwaves from 0 to the rectangular waveguide 62 and the coaxial waveguide 6
8 and to the antenna member 56 via the branch waveguides 68A to 68D to generate a plasma generation space S1 and a processing space S1.
Then, an electric field is formed, thereby generating a plasma and performing an etching process.

【0018】ここで、マイクロ波発生器60にて発生し
た例えば2.45GHzのマイクロ波は、TE10モー
ドで矩形導波管62内を伝搬されて変換器64にて同軸
モードに変換される。そして、同軸導波管68内を伝搬
されたマイクロ波は分岐点O2にて4つの分岐導波管6
8A〜68Dに分岐されてそれぞれを伝搬し、スリット
状の各マイクロ波導入口58よりプラズマ生成空間S1
側へ導入されることになり、磁石12により印加される
磁界により電子サイクロトロン共鳴を生ずる。ここで、
マイクロ波導入口58は、図4にも示すように円板状ア
ンテナ部材56の半径方向へ細長スリット状に形成さ
れ、且つ、アンテナ部材58の中心点O1を中心とした
同心円上に配置されているので、TE01モードに類似
したモード励振してアンテナ部材58の周方向に揃った
略同心円状の交播電界が発生することになる。そして、
同軸導波管68の分岐点O2(図2参照)から各マイク
ロ波導入口58に至る距離は同一に設定されているの
で、各マイクロ波導入口58から導入されるマイクロ波
の位相は揃って同相となっており、円周方向に亘って略
均一な電界を発生させることが可能となる。
Here, the microwave of, for example, 2.45 GHz generated by the microwave generator 60 propagates in the rectangular waveguide 62 in the TE10 mode, and is converted into the coaxial mode by the converter 64. Then, the microwave propagated in the coaxial waveguide 68 is divided into four branch waveguides 6 at a branch point O2.
8A to 68D and propagate therethrough, and from each of the slit-like microwave introduction ports 58, the plasma generation space S1
Side, and the magnetic field applied by the magnet 12 causes electron cyclotron resonance. here,
As shown in FIG. 4, the microwave introduction port 58 is formed in an elongated slit shape in the radial direction of the disk-shaped antenna member 56, and is arranged on a concentric circle centered on the center point O1 of the antenna member 58. Therefore, a mode-excitation mode similar to the TE01 mode is generated, and a substantially concentric intersecting electric field generated in the circumferential direction of the antenna member 58 is generated. And
Since the distance from the branch point O2 (see FIG. 2) of the coaxial waveguide 68 to each of the microwave introduction ports 58 is set to be the same, the phases of the microwaves introduced from each of the microwave introduction ports 58 are uniform and in-phase. This makes it possible to generate a substantially uniform electric field in the circumferential direction.

【0019】この場合、電界強度が低下する傾向にある
アンテナ部材56の中心部は、中心点O1と各マイクロ
波導入口58との間の距離L1(図3参照)を適切に設
定することで、電界の落ち込みを防止することができ
る。図5は半導体ウエハ上における電界の強度分布を示
すグラフであり、図中曲線Aは従来装置の電界曲線を示
し、曲線Bは本発明装置の電界曲線を示している。従来
装置の曲線Aは、ウエハ中心部から周辺部に行くに従っ
て電界強度が低下しており、特に、ウエハサイズの大き
な12インチウエハの場合にはその中心部と周辺部とで
プラズマ処理に大きな差が生じてしまう。これに対し
て、本発明の曲線Bの場合には、ウエハ中心部で電界強
度の僅かな低下があるが、ウエハ周辺部においてもあま
り電界強度が低下しておらず、従って、大きなサイズの
ウエハに対してもプラズマ処理を面内に亘って略均一に
行なうことができることが判明する。
In this case, the central portion of the antenna member 56 in which the electric field strength tends to decrease has an appropriate distance L1 (see FIG. 3) between the center point O1 and each microwave introduction port 58. An electric field can be prevented from dropping. FIG. 5 is a graph showing the intensity distribution of the electric field on the semiconductor wafer, wherein curve A shows the electric field curve of the conventional device, and curve B shows the electric field curve of the device of the present invention. Curve A of the conventional apparatus shows that the electric field intensity decreases from the central portion of the wafer to the peripheral portion. In particular, in the case of a 12-inch wafer having a large wafer size, there is a large difference in the plasma processing between the central portion and the peripheral portion. Will occur. On the other hand, in the case of the curve B according to the present invention, although the electric field intensity slightly decreases at the central portion of the wafer, the electric field intensity does not decrease much at the peripheral portion of the wafer. It is also found that the plasma processing can be performed substantially uniformly over the surface.

【0020】このように、ウエハの面内方向に亘って略
均一な、高い密度のプラズマを形成できることから、プ
ラズマ処理、ここでは面内に亘って均一なエッチング処
理を行なうことができる。また、プラズマのスパッタ成
膜を行なう場合には、同様に面内に亘って均一な成膜を
施すことが可能となる。尚、上記実施例の場合には、平
面アンテナ部材56に4つのスリット状のマイクロ波導
入口を形成したが、略同心円状の電界を形成し得るので
あるならば、上記数値に限定されず、例えば図6に示す
ように120度の等間隔で同心円上に3つのマイクロ波
導入口58を設けるようにしてもよいし、或いは5個以
上のマイクロ波導入口を等間隔で設けるようにしてもよ
い。
As described above, since a high-density plasma can be formed substantially uniformly in the in-plane direction of the wafer, plasma processing, here, uniform etching processing can be performed in the plane. Also, when performing plasma sputtering film formation, uniform film formation can be similarly performed over the surface. In the case of the above embodiment, four slit-like microwave introduction ports are formed in the planar antenna member 56. However, as long as a substantially concentric electric field can be formed, the present invention is not limited to the above numerical values. As shown in FIG. 6, three microwave inlets 58 may be provided on concentric circles at equal intervals of 120 degrees, or five or more microwave inlets may be provided at equal intervals.

【0021】また、上記実施例では各マイクロ波導入口
58の取り付け位置は、固定的に設けたが、プロセスの
種類によっては、プラズマ密度に僅かな分布を持たせた
いような場合も生ずる。このような場合に対応できるよ
うに各マイクロ波導入口58の取り付け位置をアンテナ
部材の半径方向に移動可能となるように構成してもよ
い。図7及び図8はこのような構成を示す部分拡大図で
ある。図7(A)は分岐導波管、例えば68Aが接続さ
れた平面アンテナ部材の部分拡大図を示し、この平面ア
ンテナ部材56の分岐導波管68Aの取付部には、マイ
クロ波導入口よりもその長手方向にかなり大きくなされ
た長方形状の補助導入口70が形成されている。そし
て、図7(B)に示すように上記補助導入口70を十分
に覆ってその長さ方向にある程度の長さを持たせるよう
に構成した、例えば銅板製のスライド板72を用意し、
このスライド板72にスリット状のマイクロ波導入口5
8を形成しておく。そして、図8に示すようにこのスラ
イド板72を上記補助導入口70の部分に重ね合わせ
て、矢印74に示すようにアンテナ部材56の半径方向
へスライド可能に設ける。
In the above embodiment, the mounting position of each microwave inlet 58 is fixed, but depending on the type of process, there may be a case where it is desired to have a slight distribution in the plasma density. In order to cope with such a case, the mounting position of each microwave introduction port 58 may be configured to be movable in the radial direction of the antenna member. 7 and 8 are partial enlarged views showing such a configuration. FIG. 7A is a partially enlarged view of a planar antenna member to which a branch waveguide, for example, 68A is connected. A rectangular auxiliary inlet 70, which is considerably large in the longitudinal direction, is formed. Then, as shown in FIG. 7 (B), a slide plate 72 made of, for example, a copper plate, which is configured to sufficiently cover the auxiliary introduction port 70 and have a certain length in its length direction, is prepared.
This slide plate 72 has a slit-like microwave introduction port 5.
8 is formed in advance. Then, as shown in FIG. 8, the slide plate 72 is superimposed on the auxiliary introduction port 70 and provided so as to be slidable in the radial direction of the antenna member 56 as indicated by an arrow 74.

【0022】このようにマイクロ波導入口58の取り付
け位置をアンテナ部材56の半径方向へ位置調整可能に
設けることにより、図5中に示す曲線Bのウエハ中心部
における電界の落ち込み量を制御して、プラズマ処理の
種類に対応した所望のプラズマ分布状態を得ることがで
きる。尚、上記実施例においては、処理容器の外側にア
ンテナ部材を設けた場合を例にとって説明したが、これ
を石英等によりコーティングして処理容器内に設けるよ
うにしてもよい。また、ここではプラズマエッチング処
理を例にとって説明したが、プラズマ成膜処理、プラズ
マスパッタ処理、プラズマアッシング処理等にも適用で
きるのは勿論である。更には、被処理体として半導体ウ
エハに限定されず、LCD基板、ガラス基板等にも適用
し得る。
By providing the mounting position of the microwave introduction port 58 in the radial direction of the antenna member 56 as described above, the amount of drop of the electric field at the central portion of the wafer of the curve B shown in FIG. A desired plasma distribution state corresponding to the type of plasma processing can be obtained. In the above-described embodiment, the case where the antenna member is provided outside the processing container is described as an example. However, the antenna member may be coated with quartz or the like and provided inside the processing container. Although the plasma etching process has been described as an example here, it is needless to say that the present invention can be applied to a plasma film forming process, a plasma sputtering process, a plasma ashing process, and the like. Further, the object to be processed is not limited to a semiconductor wafer, and may be applied to an LCD substrate, a glass substrate, and the like.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のプラズマ
処理装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮す
ることができる。平板アンテナ部材に設けた複数のマイ
クロ波導入口より位相の揃ったマイクロ波を導入するこ
とにより略同心円状の電界を処理容器内に形成でき、大
面積に亘ってプラズマ密度の均一化を図ることができ
る。従って、プラズマ処理の面内均一性の向上を図るこ
とができる。また、マイクロ波導入口を半径方向へ位置
調整可能に設けることにより、プラズマ処理の種類に対
応させて所望のプラズマ密度の分布状態を得ることがで
きる。
As described above, according to the plasma processing apparatus of the present invention, the following excellent operational effects can be exhibited. By introducing microwaves having the same phase from a plurality of microwave inlets provided in the flat plate antenna member, a substantially concentric electric field can be formed in the processing container, and the plasma density can be made uniform over a large area. it can. Therefore, the in-plane uniformity of the plasma processing can be improved. In addition, by providing the microwave introduction port so that the position can be adjusted in the radial direction, a desired plasma density distribution state can be obtained in accordance with the type of plasma processing.

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

【図1】本発明に係るプラズマ処理装置を示す構成図で
ある。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a plasma processing apparatus according to the present invention.

【図2】分岐導波管と平面アンテナ部材の接合状態を示
す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing a joint state between a branch waveguide and a planar antenna member.

【図3】平面アンテナ部材を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing a planar antenna member.

【図4】平面アンテナ部材によって形成されるある瞬間
の電界の状態を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a state of an electric field at a certain moment formed by a planar antenna member.

【図5】半導体ウエハの上方の電界の分布の状態を示す
グラフである。
FIG. 5 is a graph showing a state of distribution of an electric field above a semiconductor wafer.

【図6】3つのマイクロ波導入口を設けた時の平面アン
テナ部材を示す平面図である。
FIG. 6 is a plan view showing a planar antenna member when three microwave introduction ports are provided.

【図7】マイクロ波導入口を位置調整可能とするための
構成を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration for adjusting the position of a microwave introduction port.

【図8】図7に示す部材を組み合わせた時の状態を示す
図である。
FIG. 8 is a view showing a state when the members shown in FIG. 7 are combined.

【図9】従来のプラズマ処理装置の一例を示す概略構成
図である。
FIG. 9 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a conventional plasma processing apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

14 プラズマ処理装置 16 処理容器 18 載置台 44 ECR用の磁石 54 マイクロ波透過窓 56 平面アンテナ部材 58 マイクロ波導入口 60 マイクロ波発生器 62 矩形導波管 66、66A〜66D 同軸線 68 同軸導波管 68A〜68D 分岐導波管 70 補助導入口 72 スライド板 W 半導体ウエハ(被処理体) Reference Signs List 14 plasma processing apparatus 16 processing container 18 mounting table 44 magnet for ECR 54 microwave transmission window 56 planar antenna member 58 microwave introduction port 60 microwave generator 62 rectangular waveguide 66, 66A to 66D coaxial line 68 coaxial waveguide 68A to 68D Branch waveguide 70 Auxiliary inlet 72 Slide plate W Semiconductor wafer (workpiece)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C23F 4/00 C23F 4/00 G H01L 21/203 H01L 21/203 S 21/205 21/205 21/3065 21/302 B ──────────────────────────────────────────────────の Continued on front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI C23F 4/00 C23F 4/00 G H01L 21/203 H01L 21/203 S 21/205 21/205 21/3065 21/302 B

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 マイクロ波発生器にて発生したマイクロ
波を導波管を介して平面アンテナ部材に導き、これより
被処理体をプラズマ処理する処理容器内にマイクロ波を
導入するプラズマ処理装置において、前記平面アンテナ
部材に、中心方向に延びるマイクロ波導入口を形成して
同心円上に配置し、前記各マイクロ波導入口に、前記導
波管より分岐した分岐導波管を個別に接続して前記処理
容器内に同心円状の電界を形成するように構成したこと
を特徴とするプラズマ処理装置。
In a plasma processing apparatus, a microwave generated by a microwave generator is guided to a planar antenna member through a waveguide, and the microwave is introduced into a processing container for performing a plasma processing on an object to be processed. A microwave introduction port extending in the center direction is formed in the planar antenna member, and the microwave introduction ports are arranged concentrically. Branch waveguides branched from the waveguides are individually connected to the respective microwave introduction ports to perform the processing. A plasma processing apparatus, wherein a concentric electric field is formed in a container.
【請求項2】 前記マイクロ波導入口は、前記アンテナ
部材の半径方向に位置調整可能に設けられていることを
特徴とする請求項1記載のプラズマ処理装置。
2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the microwave introduction port is provided so as to be adjustable in a radial direction of the antenna member.
【請求項3】 前記分岐導波管の分岐点から前記各マイ
クロ波導入口に至るまでの長さは同一に設定されている
ことを特徴とする請求項1または2記載のプラズマ処理
装置。
3. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the length from the branch point of the branch waveguide to each of the microwave introduction ports is set to be the same.
【請求項4】 前記処理容器の外側には、ECR用の磁
石を設けていることを特徴とする請求項1乃至3記載の
プラズマ処理装置。
4. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein an ECR magnet is provided outside the processing container.
JP27539396A 1996-09-26 1996-09-26 Plasma processing equipment Expired - Fee Related JP3732287B2 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27539396A JP3732287B2 (en) 1996-09-26 1996-09-26 Plasma processing equipment
US08/936,820 US5874706A (en) 1996-09-26 1997-09-24 Microwave plasma processing apparatus using a hybrid microwave having two different modes of oscillation or branched microwaves forming a concentric electric field
TW086113974A TW362238B (en) 1996-09-26 1997-09-25 Microwave plasma processing apparatus
KR1019970048683A KR100405932B1 (en) 1996-09-26 1997-09-25 Microwave plasma processing apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27539396A JP3732287B2 (en) 1996-09-26 1996-09-26 Plasma processing equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH10106796A true JPH10106796A (en) 1998-04-24
JP3732287B2 JP3732287B2 (en) 2006-01-05

Family

ID=17554881

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP27539396A Expired - Fee Related JP3732287B2 (en) 1996-09-26 1996-09-26 Plasma processing equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3732287B2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001358127A (en) * 2000-06-14 2001-12-26 Tokyo Electron Ltd Plasma processing apparatus
JP4532632B2 (en) * 1999-11-02 2010-08-25 キヤノン株式会社 Plasma processing equipment
JP2011101038A (en) * 2000-07-21 2011-05-19 Tokyo Electron Ltd Method of forming insulating film, and substrate treatment system
US8075733B2 (en) 2008-08-25 2011-12-13 Hitachi High-Technologies Corporation Plasma processing apparatus
JP2019085302A (en) * 2017-11-07 2019-06-06 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Method for producing hydrogen by catalytic reaction

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4532632B2 (en) * 1999-11-02 2010-08-25 キヤノン株式会社 Plasma processing equipment
JP2001358127A (en) * 2000-06-14 2001-12-26 Tokyo Electron Ltd Plasma processing apparatus
JP2011101038A (en) * 2000-07-21 2011-05-19 Tokyo Electron Ltd Method of forming insulating film, and substrate treatment system
US8075733B2 (en) 2008-08-25 2011-12-13 Hitachi High-Technologies Corporation Plasma processing apparatus
JP2019085302A (en) * 2017-11-07 2019-06-06 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Method for producing hydrogen by catalytic reaction

Also Published As

Publication number Publication date
JP3732287B2 (en) 2006-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3233575B2 (en) Plasma processing equipment
KR100405932B1 (en) Microwave plasma processing apparatus
US6422172B1 (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
US6325018B1 (en) Flat antenna having openings provided with conductive materials accommodated therein and plasma processing apparatus using the flat antenna
US5571366A (en) Plasma processing apparatus
US6155200A (en) ECR plasma generator and an ECR system using the generator
JP3478266B2 (en) Plasma processing equipment
JPH10107012A (en) Plasma processing apparatus
TWI651753B (en) Method for etching power modulation of high aspect ratio features
JPH1140397A (en) Microwave feeder having annular waveguide and plasma processing device provided with the microwave feeder and processing method
JP3430959B2 (en) Planar antenna member, plasma processing apparatus and plasma processing method using the same
JP3368159B2 (en) Plasma processing equipment
JP4093212B2 (en) Plasma processing equipment
JP3732287B2 (en) Plasma processing equipment
KR102498944B1 (en) Process for performing self-limited etching of organic materials
JP3294839B2 (en) Plasma processing method
JP2008182102A (en) Top plate member and plasma processing apparatus using the same
US6388624B1 (en) Parallel-planar plasma processing apparatus
JP4558975B2 (en) Plasma processing equipment
JPH11339997A (en) Plasma processing device
JP2001015297A (en) Plasma device
JPH10107011A (en) Plasma processing apparatus
JPH11329792A (en) Microwave supply container
JP2001319884A (en) Plasma processing system
JPH10223398A (en) Plasma processing device

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050111

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050125

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050322

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20051004

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20051012

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091021

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091021

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101021

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101021

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111021

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121021

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121021

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131021

Year of fee payment: 8

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees