JP2000173935A - Plasma treating device and gas-feeding method - Google Patents
Plasma treating device and gas-feeding methodInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はプラズマ処理装置、
及びガス供給方法に係り、特に、半導体や液晶表示器等
の製造に使用されるプラズマエッチング装置,プラズマ
CVD装置,イオン注入装置,スパッタリング装置等に
好適なプラズマ処理装置、及びガス供給方法に関する。The present invention relates to a plasma processing apparatus,
More particularly, the present invention relates to a plasma processing apparatus suitable for a plasma etching apparatus, a plasma CVD apparatus, an ion implantation apparatus, a sputtering apparatus, and the like used for manufacturing a semiconductor, a liquid crystal display, and the like, and a gas supply method.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体のウエハー等の基板をCVD装置
等を用いて成膜処理したり、エッチング装置などでエッ
チング加工処理を行うための処理ガス供給装置は、一般
的にガスボンベ,マスフローコントローラ(以下MFC
と略す),バルブ,フィルター等で構成されている。2. Description of the Related Art Generally, a processing gas supply device for forming a film on a substrate such as a semiconductor wafer using a CVD device or performing an etching process using an etching device is generally a gas cylinder, a mass flow controller (hereinafter referred to as a mass flow controller). MFC
), A valve, a filter, and the like.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】従来技術においては、
基板処理時のガス供給方法として、MFC,バルブ等を
同時に開状態にしプラズマ処理室に処理ガスを供給した
ため、ガス供給口近傍もしくは、ガス導入経路中に残留
していた異物が吹き出し基板等に付着していた。又、静
電チャックを、MFC,バルブをONすると同じタイミ
ングで電圧を印加していたため、集塵効果により基板に
異物が付着していた。In the prior art,
As a gas supply method during substrate processing, the MFC, valves, etc. were simultaneously opened and the processing gas was supplied to the plasma processing chamber, so that foreign matter remaining near the gas supply port or in the gas introduction path adhered to the blow-out substrate, etc. Was. Further, since the voltage was applied to the electrostatic chuck at the same timing when the MFC and the valve were turned on, foreign matter was attached to the substrate due to the dust collection effect.
【0004】しかも、処理時に発生する処理室内のガス
供給口近傍異物を除去する手段は特になかった。In addition, there is no means for removing foreign matter near the gas supply port in the processing chamber generated during the processing.
【0005】更に、基板処理以外の時間において、異物
を処理室内へ放出させる手段がなかった。そのため、異
物がウエハー上に付着し、処理膜の欠陥,特性劣化を生
じ、品質低下を招いていた。特に、プラズマCVD装置
において、成膜後、チャンバー内壁に付着した薄膜をク
リーニングプラズマにより除去するが、均一に除去でき
ず、ガス供給口近傍において、残留異物が多量に存在し
ていた。Furthermore, there is no means for releasing foreign matter into the processing chamber during a time period other than the time of substrate processing. As a result, foreign matter adheres to the wafer, causing defects and characteristic deterioration of the processing film, resulting in quality deterioration. In particular, in a plasma CVD apparatus, a thin film adhered to the inner wall of a chamber is removed by cleaning plasma after film formation, but it cannot be removed uniformly, and a large amount of residual foreign matter is present near a gas supply port.
【0006】この残留異物が、ガス供給口での十分大き
な速度変動による残留異物の輸送により、チャンバー内
に導入され、ウエハー面上への付着が発生していた。[0006] The residual foreign matter is introduced into the chamber by the transport of the residual foreign matter due to a sufficiently large speed fluctuation at the gas supply port, and has been attached to the wafer surface.
【0007】上記の点に着目したもので、その目的は、
基板面に付着する異物の低減化を行い、高品質な処理基
板を得ることのできるプラズマ処理装置及びガス供給方
法を提供することにある。[0007] Focusing on the above points, the purpose is
An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus and a gas supply method capable of obtaining a high-quality processed substrate by reducing foreign substances adhering to a substrate surface.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、下記の手段を設けたものであ
る。Means for Solving the Problems To solve the above problems, the present invention is provided with the following means.
【0009】(1)処理ガスの処理室内ガス供給口での
流速を低下させ、この流れに沿って処理室内へ導入され
るガスボンベからガス導入口までの経路に存在する異
物,ガス供給口近傍での異物の数,量を減少させる手
段。(1) The flow velocity of the processing gas at the gas supply port in the processing chamber is reduced, and foreign matter and gas present in the path from the gas cylinder introduced into the processing chamber to the gas introduction port along the flow are generated in the vicinity of the gas supply port. To reduce the number and amount of foreign substances
【0010】(2)上記異物を基板処理時以外の時に、
除去するためのクリーニング用プラズマ発生部、およ
び、これを処理室へ導入するための導入管部,切り替え
バルブ等を有するクリーニングプラズマ発生装置。(2) When the above-mentioned foreign matter is not processed at the time of substrate processing,
A cleaning plasma generator having a cleaning plasma generator for removal, an introduction pipe for introducing the plasma generator into a processing chamber, a switching valve, and the like.
【0011】(3)処理ガス供給部とは、別に、異物が
付着しない、または付着しずらい位置から基板上面にエ
アーカーテン状にクリーンガスを供給する手段。(3) A means for supplying a clean gas in the form of an air curtain onto the upper surface of the substrate from a position where foreign matter does not adhere or hardly adheres, separately from the processing gas supply unit.
【0012】(4)基板が処理室にない時に、プラズマ
処理室のガス供給口近傍の残留異物,ガス導入経路の残
留異物を処理室内部に放出させるようなガス供給運転手
段。(4) A gas supply operating means for releasing residual foreign matter near the gas supply port of the plasma processing chamber and residual foreign matter in the gas introduction path into the processing chamber when the substrate is not in the processing chamber.
【0013】(1)について、具体的な手段を下記す
る。Regarding (1), specific means will be described below.
【0014】(5)ガス供給部において、開度が時間的
に可変となるMFCを使用し、バルブの開指令を出すタ
イミングとMFCの開指令のタイミング、および、静電
チャック電極への電圧印加タイミング等を任意に設定で
きる手段を設けた。(5) In the gas supply unit, an MFC whose opening degree is variable with time is used, and the timing of issuing a valve opening command, the timing of the MFC opening command, and the application of a voltage to the electrostatic chuck electrode A means for arbitrarily setting the timing and the like is provided.
【0015】(6)MFCとバルブ間に存在する処理ガ
スの体積(デットスペース)を極力小さくする手段を設
けた。(6) Means for minimizing the volume (dead space) of the processing gas existing between the MFC and the valve is provided.
【0016】(7)MFCとバルブ間のガス経路を真空
引きが可能となる手段を設けた。(7) A means for evacuating the gas path between the MFC and the valve is provided.
【0017】(8)バルブは単に開,閉の動作以外に開
度が可変できる物,Cv値の極力小さい物を用いた。(8) A valve whose opening degree can be varied in addition to the operation of simply opening and closing and a valve whose Cv value is as small as possible are used.
【0018】(9)MFC,バルブから処理室間に多孔
質のフィルター,ガス貯めを設けた。 (10)ガスボンベの2次側のガス供給圧力を1kgf/cm
2 以下とした。(9) A porous filter and a gas reservoir are provided between the MFC, the valve and the processing chamber. (10) The gas supply pressure on the secondary side of the gas cylinder is 1 kgf / cm
2 or less.
【0019】上記(1)の手段を採用することによっ
て、処理ガスの処理室内ガス供給口での流速を低下させ
られるので、この流れに沿って、処理室内へ導入される
ガスボンベからガス供給口までの経路に存在する残留異
物、およびガス供給口近傍に存在する残留異物の数,量
を減少させられる。Since the flow rate of the processing gas at the gas supply port in the processing chamber can be reduced by employing the above-mentioned means (1), the flow from the gas cylinder introduced into the processing chamber to the gas supply port follows this flow. The number and amount of the residual foreign substances existing in the path and the residual foreign substances near the gas supply port can be reduced.
【0020】上記(2)の手段を採用することによっ
て、異物の発生源を除去できるので、処理基板に付着す
る異物の数,量を減少させられる。By employing the above-mentioned means (2), the source of foreign matter can be removed, so that the number and amount of foreign matter adhering to the processing substrate can be reduced.
【0021】上記(3)の手段を採用することによっ
て、基板処理前に異物が基板に付着しにくいので、処理
基板に付着する異物の数,量を減少させられる。By employing the above-mentioned means (3), the number of foreign substances adhering to the processing substrate can be reduced because foreign substances are unlikely to adhere to the substrate before processing the substrate.
【0022】上記(4)の手段を採用することによって
基板処理前後に残留異物の数,量が低減できるので、処
理基板に付着する異物の数,量を減少させられる。By adopting the above-mentioned means (4), the number and amount of foreign particles remaining before and after the substrate processing can be reduced, so that the number and amount of foreign particles adhering to the processing substrate can be reduced.
【0023】[0023]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を説明す
る。図1は本発明の第1の実施例を示すプラズマ処理装
置の断面図である。以下、プラズマCVD装置を例に
し、説明する。Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a sectional view of a plasma processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. Hereinafter, a plasma CVD apparatus will be described as an example.
【0024】ウエハー等の基板1は、静電チャック2な
どの基板保持部上に置かれる。静電チャック2は基板ホ
ルダー3に固定される。静電チャック内部電極4は、処
理室外部のバイアス電源5に電流導入端子6,接続板7
を介して電気的に接続されている。A substrate 1 such as a wafer is placed on a substrate holder such as an electrostatic chuck 2. The electrostatic chuck 2 is fixed to the substrate holder 3. The internal electrode 4 of the electrostatic chuck is connected to a bias power supply 5 outside the processing chamber,
Are electrically connected via
【0025】処理室21は、主に天板10,側壁11,
処理室(下)チャンバー12等の真空チャンバー部,仕
切弁13,ターボ分子ポンプ14,ドライポンプ15等
の排気ポンプ,処理室21の圧力を測定するダイアフラ
ム真空計16等の真空排気部,天板10,基板ホルダー
3に接続されるRF電源20(マッチングボックス,コ
ントローラ含む),マイクロ波電源等の電源部(図示さ
れていない),処理ガスを基板近傍まで導入するための
ガスノズル23,ガス溜め24,処理ガス中の異物除去
用フィルター25,流量又は圧力調整用のマスフローコ
ントローラ27,コントローラ電源28,ガス流れの有
無を制御するバルブ26,29,切り替えバルブ30、
上記、マスフローコントローラ電源制御やバルブの電磁
弁ユニット(図示されていない)の制御等を行うCPU
(図示されていない),ガスボンベ31,32などのガ
ス供給部等で構成されている。適当な条件下において、
プラズマ22が存在する。図1に示すガス導入部は1個
所のみであるが、勿論、複数個ある場合もある。The processing chamber 21 mainly includes the top plate 10, the side walls 11,
Vacuum chamber section such as processing chamber (lower) chamber 12, gate valve 13, exhaust pump such as turbo molecular pump 14, dry pump 15, vacuum exhaust section such as diaphragm vacuum gauge 16 for measuring pressure in processing chamber 21, top plate 10, an RF power supply 20 (including a matching box and a controller) connected to the substrate holder 3, a power supply unit (not shown) such as a microwave power supply, a gas nozzle 23 for introducing a processing gas to the vicinity of the substrate, and a gas reservoir 24. A filter 25 for removing foreign substances in the processing gas, a mass flow controller 27 for adjusting the flow rate or pressure, a controller power supply 28, valves 26 and 29 for controlling the presence or absence of gas flow, a switching valve 30,
CPU for controlling the power supply of the mass flow controller and controlling the solenoid valve unit (not shown) of the valve.
(Not shown), and gas supply units such as gas cylinders 31 and 32. Under appropriate conditions,
A plasma 22 is present. Although the gas introduction section shown in FIG. 1 is only one place, it is needless to say that there may be a plurality.
【0026】ガスボンベ31には成膜処理時に使用す
る、SiH4 ,Ar,O2 ガス等のガスが使用される。
ガスボンベ32には、クリーニング処理時に使用する、
NF3,C3F8ガス等が使用される。For the gas cylinder 31, a gas such as SiH 4 , Ar, O 2 gas used at the time of the film forming process is used.
The gas cylinder 32 is used at the time of the cleaning process.
NF 3 , C 3 F 8 gas or the like is used.
【0027】処理室21内部のガス導入部の構造を図2
のA〜Eに示す。側壁11の内部の円周に形成されたガ
ス溜め24の断面は例えば約10mm角程度である。これ
に約10個程度のネジ穴,小穴があけられている。ガス
溜め形状およびガス供給口の数,形状等は、流路のコン
ダクタンス,必要とされるガス供給量の均一性により決
定される。FIG. 2 shows the structure of the gas introduction section inside the processing chamber 21.
A to E show. The cross section of the gas reservoir 24 formed on the inner circumference of the side wall 11 is, for example, about 10 mm square. Approximately 10 screw holes and small holes are formed in this. The shape of the gas reservoir and the number and shape of the gas supply ports are determined by the conductance of the flow path and the uniformity of the required gas supply amount.
【0028】ネジ穴としてテーパーネジ40を用いる場
合のガスノズル部の構造の一例を図2のA,Bに示す。
(テーパーネジは、ネジ部からのガス漏れ量を低減化す
るために使用される。) ノズル41内部は、ガスを処理室内に均一にガスを供給
するために穴42が形成されており、ここでのコンダク
タンスを小さくし各ノズル41から導入されるガス流量
を均一化している。Bはメンテ性向上のため、アルミナ
管43をガスノズル41に被せ、メンテ時はこのアルミ
ナ管43のみを交換する構造となっている。Cは、メー
トルネジ44を処理室側壁に切り、ここへ、Oリング4
5を付けたノズル41を取り付けるものである。Dは、
単にガス導入穴42が側壁11にあけられている。E
は、ガス供給リング49を示している。FIGS. 2A and 2B show an example of the structure of the gas nozzle portion when the tapered screw 40 is used as the screw hole.
(The tapered screw is used to reduce the amount of gas leakage from the screw portion.) Inside the nozzle 41, a hole 42 is formed to uniformly supply gas into the processing chamber. And the flow rate of gas introduced from each nozzle 41 is made uniform. B has a structure in which an alumina tube 43 is placed over the gas nozzle 41 in order to improve maintainability, and only the alumina tube 43 is replaced during maintenance. C cuts the metric screw 44 on the side wall of the processing chamber,
Nozzle 41 with 5 is attached. D is
The gas introduction hole 42 is simply formed in the side wall 11. E
Indicates a gas supply ring 49.
【0029】ガスノズル41の先端部、及びアルミナ管
43の先端部近傍、ガス導入穴42の近傍においては、
成膜処理時に成膜用プラズマに晒されるため、側壁11
内部の壁面に比べ、より緻密な膜が形成される。そのた
め、クリーニング処理を行っても、側壁11において、
十分、クリーニングでき、薄膜を除去できるが、上記の
部分には、異物47(例えば、AlF3 等)が残留して
いる。At the tip of the gas nozzle 41, near the tip of the alumina tube 43, and near the gas introduction hole 42,
During the film forming process, the side wall 11 is exposed to the film forming plasma.
A denser film is formed as compared to the inner wall surface. Therefore, even if the cleaning process is performed,
Although cleaning can be sufficiently performed and the thin film can be removed, the foreign matter 47 (for example, AlF 3 ) remains in the above-described portion.
【0030】従来技術を図3を用いて説明する。バルブ
26,バルブ29,MFC27を同時に開にしていたた
め、バルブ26,MFC27,バルブ29間に残留して
いた処理ガスが一気に処理室21に流れ込むため、図2
に示したガスノズル41内部、または出口近傍に残留し
ていたAlF3 等の残留異物47が図2のAに示すジェ
ット気流に乗って処理室21内へ導入されていた。The prior art will be described with reference to FIG. Since the valve 26, the valve 29, and the MFC 27 are simultaneously opened, the processing gas remaining between the valve 26, the MFC 27, and the valve 29 flows into the processing chamber 21 at a stretch.
The foreign matter 47 such as AlF 3 remaining in the gas nozzle 41 or in the vicinity of the outlet shown in FIG. 2 was introduced into the processing chamber 21 by the jet stream shown in FIG.
【0031】実際、処理室の圧力を測定すると図3に示
す大きなガスの流入を示す圧力の上昇(ΔP)が観測され
た。この圧力上昇分の体積が処理室内部に導入したと考
えられる。流入体積ΔVは、おおよそ下記式で表わさ
れ、バルブ26,29,MFC27間の残留ガス体積と
同一である。In fact, when the pressure in the processing chamber was measured, a pressure increase (ΔP) indicating a large gas inflow shown in FIG. 3 was observed. It is considered that the volume of the pressure increase was introduced into the processing chamber. The inflow volume ΔV is approximately expressed by the following equation, and is equal to the residual gas volume between the valves 26, 29 and the MFC 27.
【0032】ΔV=ΔP(Torr)/760(Torr)×V ここで、 ΔP:処理室圧力上昇値 V:処理室体積 また、従来の技術においては、図3に示すように、残留
異物47が処理室21内部に巻き上がり、残留している
状態で静電チャック2によるウエハー等の基板1の吸着
を行っていたため、この残留異物47をも吸着させ、多
量の残留異物47が基板1上に転写されていた。ΔV = ΔP (Torr) / 760 (Torr) × V where ΔP: pressure rise in the processing chamber V: volume of the processing chamber In the prior art, as shown in FIG. Since the substrate 1 such as a wafer is attracted by the electrostatic chuck 2 in a state where it is wound up inside the processing chamber 21 and remains, the residual foreign matter 47 is also attracted and a large amount of the residual foreign matter 47 is left on the substrate 1. Was transcribed.
【0033】上記の不具合を防止するため、1つの解決
策として、バルブ26,29とMFC27間の残留ガス
を除去するため、切り替えバルブ30を介して、排気ポ
ンプ15を排気側へ接続した。勿論、排気ポンプ15の
吸気側、又は、別に用意した排気ポンプに接続しても良
い。In order to prevent the above problem, as one solution, the exhaust pump 15 is connected to the exhaust side via a switching valve 30 in order to remove residual gas between the valves 26 and 29 and the MFC 27. Of course, it may be connected to the intake side of the exhaust pump 15 or to a separately prepared exhaust pump.
【0034】別の解決策として、各バルブ,MFCの開
とするタイミングをずらした。これを図4に示す。バル
ブ26開完了後、Δt1をもって、バルブ29を開にす
る。バルブ29開始と同時または、時間差Δt2でMF
Cの徐々に開とする指令をCPU33から出す。次に、
Δt3で静電チャック電極への電圧を印加する。Δt
1,Δt2,Δt3は処理室体積,供給ガス圧力,処理
室圧力,ガス配管径,バルブ26,29,MFC27,
ガスボンベ31,32間の残留ガス体積,バルブ26,
29,MFC27のCv値の影響を受け、試験的に最適
値が求まる。図5は、バルブ26,29を開とし、同時
にMFC27を徐々に開とするフローを表わしている。
この方法では、バルブ26,MFC27間の残留ガスの
流入による処理室21圧力上昇が若干見られるが、図3
に示すほど大きくなく、残留異物47を処理室21に流
入させるほど、大きな流入速度は発生しない。図6,図
7,図8は、バルブ26,29として少なくとも、一方
を開度が可変できるバルブを使用した場合である。開度
を可変できることにより、処理ガスの処理室21への流
入速度を低減することが可能になる。いずれの場合にお
いても、静電チャック2の電極部4への印加電圧は、処
理室21の圧力が一定となってから行うことで残留異物
47が基板1に付着する量,数を著しく減少させること
が可能になる。As another solution, the timing of opening each valve and MFC is shifted. This is shown in FIG. After the opening of the valve 26, the valve 29 is opened at Δt1. MF at the same time as the start of valve 29 or at time difference Δt2
The CPU 33 issues a command to gradually open C. next,
At Δt3, a voltage is applied to the electrostatic chuck electrode. Δt
1, Δt2, Δt3 are processing chamber volume, supply gas pressure, processing chamber pressure, gas pipe diameter, valves 26, 29, MFC 27,
Residual gas volume between gas cylinders 31, 32, valve 26,
29, the optimum value is experimentally determined under the influence of the Cv value of the MFC 27. FIG. 5 shows a flow of opening the valves 26 and 29 and gradually opening the MFC 27 at the same time.
In this method, the pressure of the processing chamber 21 slightly increases due to the inflow of the residual gas between the valve 26 and the MFC 27.
The flow rate is not as large as shown in FIG. FIGS. 6, 7 and 8 show a case where at least one of the valves 26 and 29 has a variable opening degree. Since the opening degree can be changed, the flow rate of the processing gas into the processing chamber 21 can be reduced. In any case, the voltage applied to the electrode portion 4 of the electrostatic chuck 2 is applied after the pressure in the processing chamber 21 is constant, so that the amount and number of the remaining foreign particles 47 adhering to the substrate 1 are significantly reduced. It becomes possible.
【0035】上記の発明はいずれも、ガス供給口での流
速を低下させ異物の処理室へ導入される量,数を低減す
るものである。In any of the above inventions, the flow rate at the gas supply port is reduced to reduce the amount and number of foreign substances introduced into the processing chamber.
【0036】同様の効果は単に低減ガスボンベ31,3
2の2次ガス供給圧力を低下させることを低減すること
でも、ある程度達成される。この時、ガスボンベ2次側
の供給圧力は、1kgf/cm2 以下とすることが望まし
い。また、図1のフィルター25として、多孔性のフィ
ルター25を使用すること、ガス溜め24を設け、ガス
供給口での流速を低減させることでも達成される。The same effect is obtained simply by reducing the gas cylinders 31 and 3.
It is also achieved to some extent by reducing the lowering of the secondary gas supply pressure. At this time, the supply pressure on the secondary side of the gas cylinder is desirably 1 kgf / cm 2 or less. 1 can be achieved by using a porous filter 25 as the filter 25 and by providing a gas reservoir 24 to reduce the flow velocity at the gas supply port.
【0037】また、バルブとMFC間の残留ガス体積を
極力小さくするため、デットスペースの小さいバルブ,
MFCを使用すること、バルブ,MFC間距離を極力短
くすること、バルブ,MFC間の配管径を極力小さくす
ることでも同じ効果をもたらす。Further, in order to minimize the residual gas volume between the valve and the MFC, a valve having a small dead space,
The same effect can be obtained by using an MFC, making the distance between the valve and the MFC as short as possible, and making the piping diameter between the valve and the MFC as small as possible.
【0038】同様にバルブとして、Cv値の非常に小さ
いバルブを使用することで、ガスの流量を小さくできる
ので、流速を低減でき、上記と同じく異物付着数,量の
低減化の効果がある。Similarly, by using a valve having a very small Cv value as the valve, the flow rate of the gas can be reduced, so that the flow velocity can be reduced, and the effect of reducing the number and amount of adhered foreign substances can be obtained as described above.
【0039】図9は、ガスノズル41の先端部にある残
留異物47を局所的にクリーニングするために処理室外
部にクリーニング用プラズマ装置を設置したものであ
る。クリーニングプラズマ装置は、マイクロ波電源50
等の電源,プラズマ室53,クリーニング用ガス(例え
ば、NF3 ,C3F8等)供給部,切り替えバルブ52,
プラズマ溜め56,プラズマをガスノズル41近傍まで
供給するプラズマ供給管55等で構成される。ガスノズ
ル41は成膜処理時に成膜用プラズマに晒されているた
め、側壁に形成されるSiO2 等の薄膜より緻密な膜と
なるため、側壁の薄膜は除去しても、ガスノズル41の
先端部、及びアルミナ管43の先端部近傍、ガス導入穴
42には異物が残留する。SiH4等による成膜処理→
NF3等によるクリーニング処理後のガスノズル先端
部,内部の残留異物を除去するために、上記のクリーニ
ングプラズマが局所的に供給される。FIG. 9 shows a case where a cleaning plasma device is installed outside the processing chamber in order to locally clean the residual foreign matter 47 at the tip of the gas nozzle 41. The cleaning plasma device includes a microwave power supply 50.
, A plasma chamber 53, a cleaning gas (for example, NF 3 , C 3 F 8 or the like) supply unit, a switching valve 52,
It comprises a plasma reservoir 56, a plasma supply pipe 55 for supplying plasma to the vicinity of the gas nozzle 41, and the like. Since the gas nozzle 41 is exposed to the film forming plasma during the film forming process, the gas nozzle 41 becomes a denser film than the thin film such as SiO 2 formed on the side wall. The foreign matter remains in the gas introduction hole 42 near the tip of the alumina tube 43 and the gas introduction hole 42. Film formation process using SiH 4 →
The above-mentioned cleaning plasma is locally supplied in order to remove the residual foreign matter at the tip of the gas nozzle and inside after the cleaning process by NF 3 or the like.
【0040】図10は、基板1が静電チャック2上に搬
送され設置されてから、プラズマ62を発生させ成膜処
理が開始するまでの間、残留異物が発生しずらい位置か
ら基板1上面にエアーカーテン状にクリーンガス61を
供給し、残留異物47が基板1面への付着を防止する装
置を示している。プラズマ62は図10に示すような範
囲に生成している。静電チャック2の横下は直接プラズ
マに晒されていないため、SiO2 等の異物の原因とな
る薄膜の付着、及びクリーニング処理時に発生するAl
F3 等の生成は他の部分に比較して十分少ない。ここ
に、ガス溜め24,ガスノズル41を配置したことを特
徴とする。エアーカーテンとして用いるガスは、異物数
が極端に少ない超高純度のAr,N2 ガス等を用いる。
このガスは、ガス供給部63,切り替えバルブ64で構
成される。図11に図10のA−A断面を示す。一方向
から供給されたクリーンガス61は基板上でエアーカー
テンとしてウエハー面上に流れが形成されるため、残留
異物47が基板1に転写されることを防止する。FIG. 10 is a diagram showing a state in which residual foreign matter is unlikely to be generated between the time when the substrate 1 is transported and placed on the electrostatic chuck 2 and the time when the plasma 62 is generated and the film forming process is started. Shows a device for supplying a clean gas 61 in the form of an air curtain to prevent the remaining foreign matter 47 from adhering to the substrate 1 surface. The plasma 62 is generated in a range as shown in FIG. Since the lower side of the electrostatic chuck 2 is not directly exposed to plasma, deposition of a thin film which causes foreign matter such as SiO 2 and Al generated at the time of the cleaning process are performed.
The generation of F 3 and the like is sufficiently small as compared with other parts. Here, the gas reservoir 24 and the gas nozzle 41 are arranged. As a gas used as an air curtain, an ultrahigh-purity Ar, N 2 gas or the like having an extremely small number of foreign substances is used.
This gas is constituted by a gas supply section 63 and a switching valve 64. FIG. 11 shows an AA cross section of FIG. The clean gas 61 supplied from one direction forms a flow on the wafer surface as an air curtain on the substrate, so that the transfer of the residual foreign matter 47 to the substrate 1 is prevented.
【0041】上記は、プラズマCVDに適用した場合で
ある。他の適用をイオン注入機について実施した一例を
図12に示す。The above is a case where the present invention is applied to plasma CVD. FIG. 12 shows an example in which another application is performed for an ion implanter.
【0042】イオン注入機ではイオン注入を行うウエハ
ーの帯電化,放電発生による異物発生防止策としてイオ
ンビーム65(例えば、O2 +ビーム)に基板1直前で
H2,Ar等のガスを導入し中性化を行い、中性ビームと
してウエハー等の基板1に照射している。基板1は基板
保持回転体66に保持され、ビームを均一に照射するた
めに、回転、またはスキャンする。In the ion implanter, a gas such as H 2 , Ar or the like is introduced into the ion beam 65 (for example, O 2 + beam) immediately before the substrate 1 as a measure for preventing foreign matter from being generated by charging and discharging of a wafer to be ion-implanted. Neutralization is performed, and the substrate 1 such as a wafer is irradiated as a neutral beam. The substrate 1 is held by a substrate holding rotating body 66, and is rotated or scanned to uniformly irradiate a beam.
【0043】ウエハー直前の位置においてガスが導入さ
れるため、従来技術では、ウエハー面上への異物付着が
問題になる。本発明によれば、残留異物によるウエハー
汚染を防止することが可能になる。Since the gas is introduced at a position immediately before the wafer, in the prior art, there is a problem of adhesion of foreign matter on the wafer surface. According to the present invention, it is possible to prevent wafer contamination due to residual foreign matter.
【0044】[0044]
【発明の効果】以上述べてきたように、本発明によれ
ば、基板上に付着する異物の量,数を低減できるので成
膜等の処理時に発生する膜質劣化,特性劣化等を防止
し、高品質な基板を提供できる。As described above, according to the present invention, the amount and number of foreign substances adhering to a substrate can be reduced, so that deterioration of film quality and characteristics which occur during processing such as film formation can be prevented. High quality substrates can be provided.
【図1】本発明によるプラズマ処理装置の第一の実施例
を含む説明用断面図。FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view including a first embodiment of a plasma processing apparatus according to the present invention.
【図2】図1のガス導入部の拡大詳細図。FIG. 2 is an enlarged detailed view of a gas introduction unit in FIG.
【図3】従来技術でのガス供給運転方法を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a gas supply operation method according to the related art.
【図4】本発明によるガス供給運転方法を示す図。FIG. 4 is a view showing a gas supply operation method according to the present invention.
【図5】本発明によるガス供給運転方法を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a gas supply operation method according to the present invention.
【図6】本発明によるガス供給運転方法を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a gas supply operation method according to the present invention.
【図7】本発明によるガス供給運転方法を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a gas supply operation method according to the present invention.
【図8】本発明によるガス供給運転方法を示す図。FIG. 8 is a diagram showing a gas supply operation method according to the present invention.
【図9】本発明によるプラズマ処理装置の第二の実施例
を含む説明用断面図。FIG. 9 is an explanatory sectional view including a second embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention.
【図10】本発明によるプラズマ処理装置の第三の実施
例を含む説明用断面図。FIG. 10 is an explanatory sectional view including a third embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention.
【図11】図10の断面図。FIG. 11 is a sectional view of FIG. 10;
【図12】本発明によるプラズマ処理装置の第四の実施
例を含む説明用断面図。FIG. 12 is an explanatory cross-sectional view including a fourth embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention.
1…基板、2…静電チャック、3…基板ホルダー、4…
電極、5…バイアス電源、6…電流導入端子、7…接続
板、10…天板、11…側壁、12…処理室(下)チャ
ンバー、13…仕切弁、14…ターボ分子ポンプ、15
…排気ポンプ、16…ダイアフラム真空計、20…RF
電源、21…処理室、22,62…プラズマ、23,4
1…ガスノズル、24…ガス溜め、25…フィルター、
26,29,52…バルブ、27…マスフローコントロ
ーラ、28…コントローラ電源、30…切り替えバル
ブ、31,32,51…ガスボンベ、40…テーパーネ
ジ、42…ガス導入穴、43…アルミナ管、44…メー
トルネジ、45…Oリング、47…残留異物、48…ガ
ス導入リング、50…マイクロ波電源、53…プラズマ
室、55…プラズマ供給管、61…クリーンガス、65
…イオンビーム、66…基板保持回転体。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate, 2 ... Electrostatic chuck, 3 ... Substrate holder, 4 ...
Electrodes, 5: Bias power supply, 6: Current introduction terminal, 7: Connection plate, 10: Top plate, 11: Side wall, 12: Processing chamber (lower) chamber, 13: Gate valve, 14: Turbo molecular pump, 15
... Exhaust pump, 16 ... Diaphragm vacuum gauge, 20 ... RF
Power source, 21: processing chamber, 22, 62: plasma, 23, 4
1 ... gas nozzle, 24 ... gas reservoir, 25 ... filter,
26, 29, 52 ... valve, 27 ... mass flow controller, 28 ... controller power supply, 30 ... switching valve, 31, 32, 51 ... gas cylinder, 40 ... taper screw, 42 ... gas introduction hole, 43 ... alumina tube, 44 ... meter Screws, 45 O-ring, 47 residual foreign matter, 48 gas introduction ring, 50 microwave power supply, 53 plasma chamber, 55 plasma supply pipe, 61 clean gas, 65
... Ion beam, 66 ... Substrate holding rotator.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大山 勝美 茨城県日立市国分町一丁目1番1号 株式 会社日立製作所国分工場内 (72)発明者 蜂谷 昌幸 茨城県日立市国分町一丁目1番1号 株式 会社日立製作所国分工場内 (72)発明者 志田 啓之 茨城県日立市国分町一丁目1番1号 株式 会社日立製作所国分工場内 (72)発明者 瀬戸山 英嗣 茨城県日立市国分町一丁目1番1号 株式 会社日立製作所国分工場内 Fターム(参考) 4K029 BD01 DA04 DA09 EA04 JA05 4K030 DA06 EA03 5F004 AA14 AA15 BA04 BB28 BC03 BD04 CA01 CA02 DA17 EB08 5F045 AA08 AC01 AC02 AC11 AC15 AC16 BB14 EB06 EE01 EE04 EE13 EE17 EE18 EE20 EF03 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Katsumi Oyama 1-1-1, Kokubuncho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside Kokubu Plant, Hitachi, Ltd. (72) Masayuki Hachiya 1-1, Kokubuncho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture No. 1 Inside Hitachi Kokubu Plant (72) Inventor Hiroyuki Shida 1-1-1 Kokubuncho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside Company Hitachi Kokubu Plant (72) Inventor Eiji Setoyama 1, Kokubuncho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture No. 1-1 F-term in the Kokubu Plant of Hitachi, Ltd. (Reference) 4K029 BD01 DA04 DA09 EA04 JA05 4K030 DA06 EA03 5F004 AA14 AA15 BA04 BB28 BC03 BD04 CA01 CA02 DA17 EB08 5F045 AA08 AC01 AC02 AC11 AC15 AC16 BB14 EB06 EE01 EE20 EF03
Claims (12)
定圧力に制御された処理ガスボンベと処理室の間に設け
られ、処理ガスの流量、または圧力を制御するために設
置されたガス流量器,フィルター,ガスの流れを制御す
るバルブなどから構成される処理ガス供給部と、処理ガ
スを処理室に導入するための経路、及びガス供給口を有
する処理室部と、処理室に基板を保持する基板保持部と
を備えたプラズマ処理装置において、処理ガスの処理室
内のガス供給口での流速を低下させ、プラズマ処理室内
に導入されるガス供給口近傍およびガス導入経路に存在
する異物数を低減させる異物低減手段を有することを特
徴とするプラズマ処理装置。When introducing a processing gas into a processing chamber, a gas flow device is provided between the processing gas cylinder controlled at a constant pressure and the processing chamber and installed to control the flow rate or pressure of the processing gas. , Filter, processing gas supply unit composed of a valve for controlling the flow of gas, a path for introducing the processing gas into the processing chamber, a processing chamber part having a gas supply port, and holding the substrate in the processing chamber In a plasma processing apparatus provided with a substrate holding unit, a flow rate of a processing gas at a gas supply port in a processing chamber is reduced to reduce the number of foreign substances near a gas supply port introduced into the plasma processing chamber and a gas introduction path. A plasma processing apparatus comprising a foreign matter reducing means for reducing foreign matter.
ために、処理室とは別にクリーニング用プラズマ用発生
チャンバー,クリーニング用プラズマを処理室へ導入す
る経路,プラズマの流れを制御するバルブなどから構成
されるクリーニング用プラズマ発生装置を備えているこ
とを特徴とする請求項1記載のプラズマ処理装置。2. A cleaning plasma generating chamber, a path for introducing cleaning plasma into the processing chamber, a valve for controlling the flow of the plasma, etc., separately from the processing chamber for removing foreign substances present in the vicinity of the gas supply port. 2. The plasma processing apparatus according to claim 1, further comprising a cleaning plasma generator configured from:
ガスの導入経路途中のマスフローコントローラの処理室
側にあるバルブを開き、その後、一定の時間遅延をもっ
てマスフローコントローラ、又はガスボンベ側のバルブ
を開として処理ガスを供給することを特徴とする処理ガ
ス供給方法。3. When introducing the processing gas into the processing chamber, a valve on the processing chamber side of the mass flow controller in the middle of the processing gas introduction path is opened, and then, with a certain time delay, the valve on the mass flow controller or the gas cylinder side. And supplying a processing gas by opening the opening.
ガスの導入経路途中のマスフローコントローラの前後に
あるバルブを開き、その後、時間遅延をもって、マスフ
ローコントローラの開度を徐々に大きくして処理ガスを
供給することを特徴とする処理ガス供給方法。4. When introducing the processing gas into the processing chamber, the valves before and after the mass flow controller in the processing gas introduction path are opened, and thereafter, with a time delay, the opening degree of the mass flow controller is gradually increased. A processing gas supply method, comprising supplying a processing gas.
ガスの導入経路途中のマスフローコントローラの処理室
側にあるバルブを徐々に開き、その後、一定の時間遅延
をもってマスフローコントローラ、又はガスボンベ側の
バルブの少なくとも一方を徐々に開として処理ガスを供
給することを特徴とする処理ガス供給方法。5. When introducing the processing gas into the processing chamber, the valve on the processing chamber side of the mass flow controller in the middle of the processing gas introduction path is gradually opened, and thereafter, with a certain time delay, the mass flow controller or the gas cylinder side. A process gas is supplied by gradually opening at least one of the valves.
ガスの導入経路途中のマスフローコントローラ,バルブ
の動作に対し、一定の時間遅延をもって、処理室内の基
板を保持する静電チャックへ電圧が印加されて処理ガス
を供給することを特徴とする処理ガス供給方法。6. When a processing gas is introduced into a processing chamber, a voltage is applied to an electrostatic chuck that holds a substrate in the processing chamber with a certain time delay with respect to the operation of a mass flow controller and a valve in the middle of the processing gas introduction path. Is applied to supply a processing gas.
空引きが可能とする排気部を有することを特徴とする請
求項1記載のプラズマ処理装置。7. The plasma processing apparatus according to claim 1, further comprising an exhaust unit capable of evacuating a gas path between the gas flow device and the valve.
ガス貯めを有することを特徴とする請求項1記載のプラ
ズマ処理装置。8. The plasma processing apparatus according to claim 1, further comprising a gas reservoir between said gas flow device and said valve and a processing chamber.
中に多孔質のフィルターを有することを特徴とする請求
項1記載のプラズマ処理装置。9. The plasma processing apparatus according to claim 1, further comprising a porous filter in a path for introducing the processing gas into the processing chamber.
スとは別に基板上面にエアーカーテン状にクリーンガス
を供給することを特徴とするガス供給方法。10. A gas supply method comprising supplying a clean gas in the form of an air curtain to the upper surface of a substrate separately from a processing gas at a time other than performing a plasma processing.
供給口近傍の異物、およびガス経路に存在する残留異物
を処理室内部に放出させるようにガスを供給することを
特徴とするガス供給方法。11. A gas for supplying foreign matter near a gas supply port of a processing chamber and residual foreign matter existing in a gas path into a processing chamber when the substrate is not in the processing chamber. Supply method.
を1kgf/cm2 以下としたことを特徴とする請求項3、
又は5記載の処理ガス供給方法。12. The gas supply pressure on the secondary side of the gas cylinder is 1 kgf / cm 2 or less.
Or the process gas supply method according to 5.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34958298A JP2000173935A (en) | 1998-12-09 | 1998-12-09 | Plasma treating device and gas-feeding method |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000173935A (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1998
- 1998-12-09 JP JP34958298A patent/JP2000173935A/en active Pending
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