JP2000265278A - Plasma treating device - Google Patents

Plasma treating device

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JP2000265278A
JP2000265278A JP11068443A JP6844399A JP2000265278A JP 2000265278 A JP2000265278 A JP 2000265278A JP 11068443 A JP11068443 A JP 11068443A JP 6844399 A JP6844399 A JP 6844399A JP 2000265278 A JP2000265278 A JP 2000265278A
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JP
Japan
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plasma processing
plasma
processing apparatus
processing chamber
annular waveguide
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JP11068443A
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Japanese (ja)
Inventor
Nobumasa Suzuki
伸昌 鈴木
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Canon Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To uniformly execute plasma treatment at a high speed even in a low pressure region by providing a planar type terminalless annular waveguide having plural slots as a microwave introducing means with a means of generating the magnetic fields vertically in the width directions of the slots. SOLUTION: The inside of a plasma treating chamber 101 is evacuated, treating gas is introduced into the plasma treating chamber 101 via a treating gas introducing chamber 105 at a prescribed flow rate from the inside of a terminalless annular waveguide 108 with slots through a magnetic field generating means 109. The pressure in the plasma treating chamber 101 is held to a prescribed one, desired electric power is fed with microwaves from a power source into the plasma treating chamber 101 via the waveguide 108, plasma is generated to excite the treating gas, and the surface of a substrate 102 to be treated is treated. At this time, the waveguide 108 is incorporated with a means of generating the magnetic fields vertically in the width directions of the slots, and the magnetic lines of force in the magnetic fields are formed radially to the center axis of the waveguide 108. Uniform plasma can be generated at high density even in a low pressure region of <=3 mTorr.

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
に関する。さらに詳しくは、本発明は、基体の高速かつ
均一な高品質処理を行うために、3mTorr以下の低
圧領域でも高密度で均一なプラズマを発生できるマイク
ロ波プラズマ処理装置に関する。
[0001] The present invention relates to a plasma processing apparatus. More specifically, the present invention relates to a microwave plasma processing apparatus capable of generating high-density and uniform plasma even in a low-pressure region of 3 mTorr or less in order to perform high-speed and uniform high-quality processing of a substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】マイクロ波をプラズマ生起用の励起源と
して使用するプラズマ処理装置としては、CVD装置、
エッチング装置、アッシング装置等が知られている。
2. Description of the Related Art A plasma processing apparatus using a microwave as an excitation source for generating plasma includes a CVD apparatus,
An etching device, an ashing device, and the like are known.

【0003】こうしたいわゆるマイクロ波プラズマCV
D装置を使用するCVDは例えば次のように行われる。
すなわち、マイクロ波プラズマCVD装置のプラズマ発
生室及び成膜室内にガスを導入し、同時にマイクロ波エ
ネルギーを投入してプラズマ発生室内にプラズマを発生
させガスを励起、分解して、成膜室内に配された基体上
に堆積膜を形成する。
[0003] Such a so-called microwave plasma CV
CVD using the D apparatus is performed, for example, as follows.
That is, a gas is introduced into a plasma generation chamber and a film formation chamber of a microwave plasma CVD apparatus, and at the same time, microwave energy is applied to generate plasma in the plasma generation chamber, excite and decompose the gas, and distribute the gas into the film formation chamber. A deposited film is formed on the formed substrate.

【0004】また、いわゆるマイクロ波プラズマエッチ
ング装置を使用する被処理基体のエッチング処理は、例
えば次のようにして行われる。すなわち、この装置の処
理室内にエッチャントガスを導入し、同時にマイクロ波
エネルギーを投入してこのエッチャントガスを励起、分
解してこの処理室内にプラズマを発生させ、これにより
この処理室内に配された被処理基体の表面をエッチング
する。
[0004] Etching of a substrate to be processed using a so-called microwave plasma etching apparatus is performed, for example, as follows. That is, an etchant gas is introduced into the processing chamber of the apparatus, and at the same time, microwave energy is applied to excite and decompose the etchant gas to generate plasma in the processing chamber. The surface of the processing substrate is etched.

【0005】はたまた、いわゆるマイクロ波プラズマア
ッシング装置を使用する被処理基体のアッシング処理
は、例えば次のようにして行われる。すなわち、この装
置の処理室内にアッシングガスを導入し、同時にマイク
ロ波エネルギーを投入してこのアッシングガスを励起、
分解してこの処理室内にプラズマを発生させ、これによ
りこの処理室内に配された被処理基体の表面をアッシン
グする。
The ashing process of a substrate to be processed using a so-called microwave plasma ashing apparatus is performed, for example, as follows. That is, an ashing gas is introduced into the processing chamber of the apparatus, and simultaneously, microwave energy is applied to excite the ashing gas,
Decomposition generates plasma in the processing chamber, thereby ashing the surface of the substrate to be processed disposed in the processing chamber.

【0006】マイクロ波プラズマ処理装置においては、
ガスの励起源としてマイクロ波を使用することから、電
子を高い周波数をもつ電界により加速でき、ガス分子を
効率的に電離、励起させることができる。それゆえ、マ
イクロ波プラズマ処理装置については、ガスの電離効
率、励起効率及び分解効率が高く、高密度のプラズマを
比較的容易に形成し得る、低温で高速に高品質処理でき
るといった利点を有する。また、マイクロ波が誘電体を
透過する性質を有することから、プラズマ処理装置を無
電極放電タイプのものとして構成でき、これがゆえに高
清浄なプラズマ処理を行い得るという利点もある。
In a microwave plasma processing apparatus,
Since a microwave is used as a gas excitation source, electrons can be accelerated by an electric field having a high frequency, and gas molecules can be efficiently ionized and excited. Therefore, the microwave plasma processing apparatus has the advantages of high gas ionization efficiency, excitation efficiency, and decomposition efficiency, relatively easy formation of high-density plasma, and high-speed processing at low temperature and high speed. In addition, since the microwave has the property of transmitting through the dielectric, the plasma processing apparatus can be configured as an electrodeless discharge type, and therefore, there is an advantage that highly clean plasma processing can be performed.

【0007】こうしたマイクロ波プラズマ処理装置のさ
らなる高速化のために、電子サイクロトロン共鳴(EC
R)を利用したプラズマ処理装置も実用化されてきてい
る。ECRは、磁束密度が87.5mTの場合、磁力線
の周りを電子が回転する電子サイクロトロン周波数が、
マイクロ波の一般的な周波数2.45GHzと一致し、
電子がマイクロ波を共鳴的に吸収して加速され、高密度
プラズマが発生する現象である。こうしたECRプラズ
マ処理装置においては、マイクロ波導入手段と磁界発生
手段との構成について、代表的なものとして次の4つの
構成が知られている。すなわち、 (i)導波管を介して伝搬されるマイクロ波を被処理基
体の対向面から透過窓を介して円筒状のプラズマ発生室
に導入し、プラズマ発生室の中心軸と同軸の発散磁界を
プラズマ発生室の周辺に設けられた電磁コイルを介して
導入する構成(NTT方式);(ii)導波管を介して伝
送されるマイクロ波を被処理基体の対向面から釣鐘状の
プラズマ発生室に導入し、プラズマ発生室の中心軸と同
軸の磁界をプラズマ発生室の周辺に設けられた電磁コイ
ルを介して導入する構成(日立方式);(iii)円筒状ス
ロットアンテナの一種であるリジターノコイルを介して
マイクロ波を周辺からプラズマ発生室に導入し、プラズ
マ発生室の中心軸と同軸の磁界をプラズマ発生室の周辺
に設けられた電磁コイルを介して導入する構成(リジタ
ーノ方式);(iv)導波管を介して伝送されるマイクロ
波を被処理基体の対向面から平板状のスロットアンテン
アを介して円筒状のプラズマ発生室に導入し、アンテナ
平面に平行なループ状磁界を平面アンテナの背面に設け
られた永久磁石を介して導入する構成(平面スロットア
ンテナ方式)、である。
In order to further increase the speed of such a microwave plasma processing apparatus, an electron cyclotron resonance (EC)
R) has also been put to practical use. The ECR is such that when the magnetic flux density is 87.5 mT, the electron cyclotron frequency at which electrons rotate around the lines of magnetic force is:
Coincides with the general microwave frequency of 2.45 GHz,
This is a phenomenon in which electrons are resonantly absorbed by microwaves, accelerated, and high-density plasma is generated. In such an ECR plasma processing apparatus, the following four configurations are known as typical configurations of the microwave introduction unit and the magnetic field generation unit. That is, (i) microwaves propagated through the waveguide are introduced into the cylindrical plasma generation chamber from the opposing surface of the substrate to be processed through the transmission window, and the divergent magnetic field is coaxial with the central axis of the plasma generation chamber. (NTT method) through an electromagnetic coil provided around the plasma generation chamber; (ii) Generate a bell-shaped plasma from a facing surface of a substrate to be processed by transmitting microwaves transmitted through a waveguide. A configuration in which a magnetic field coaxial with the central axis of the plasma generation chamber is introduced through an electromagnetic coil provided around the plasma generation chamber (Hitachi method); (iii) a type of cylindrical slot antenna. A configuration in which microwaves are introduced into the plasma generation chamber from the periphery through a Zitano coil, and a magnetic field coaxial with the central axis of the plasma generation chamber is introduced through an electromagnetic coil provided around the plasma generation chamber (Rigitano method) (Iv) microwaves transmitted through the waveguide are introduced into the cylindrical plasma generation chamber from the opposing surface of the substrate to be processed through the flat slot antenna, and are formed into a loop parallel to the antenna plane. This is a configuration in which a magnetic field is introduced via a permanent magnet provided on the back surface of the planar antenna (planar slot antenna system).

【0008】マイクロ波プラズマ処理装置の例として、
近年、マイクロ波の均一で効率的な導入装置として複数
のスロットがH面に形成された無終端環状導波管を用い
た装置が提案されている(特許公開番号H5−3459
82、H10−233295)。このマイクロ波プラズ
マ処理装置を図4(a)に、そのプラズマ発生機構を図
4(b)に示す。901はプラズマ処理室、902は被
処理基体、903は基体902の支持体、904は基板
温度調整手段、905はプラズマ処理用ガス導入手段、
906は排気、907はプラズマ処理室901を大気側
と分離する誘電体窓、908はマイクロ波を誘電体窓9
07を透してプラズマ処理室901に導入するためのス
ロット付無終端環状導波管、911はマイクロ波を左右
に分配するブロック付きE分岐、912はスロット、9
13は無終端環状導波管908内に導入されたマイクロ
波、914はスロット912を通し誘電体窓907を透
してプラズマ処理室901へ導入されたマイクロ波の漏
れ波、915はスロット912を通して誘電体窓907
内を伝搬し干渉するマイクロ波の表面波、916は漏れ
波により生成したプラズマ、917は表面波干渉により
生成したプラズマである。
As an example of a microwave plasma processing apparatus,
In recent years, a device using an endless annular waveguide having a plurality of slots formed on the H-plane has been proposed as a uniform and efficient microwave introduction device (Patent Publication No. H5-3459).
82, H10-233295). FIG. 4A shows this microwave plasma processing apparatus, and FIG. 4B shows its plasma generation mechanism. Reference numeral 901 denotes a plasma processing chamber; 902, a substrate to be processed; 903, a support for the substrate 902; 904, a substrate temperature adjusting unit; 905, a plasma processing gas introducing unit;
906 is an exhaust, 907 is a dielectric window for separating the plasma processing chamber 901 from the atmosphere side, and 908 is a microwave window for the dielectric window 9.
, A slotted endless waveguide having a block for distributing microwaves to the left and right; 912, a slot;
Reference numeral 13 denotes a microwave introduced into the endless annular waveguide 908, reference numeral 914 denotes a leakage wave of the microwave introduced into the plasma processing chamber 901 through the slot 912, through the dielectric window 907, and reference numeral 915 denotes a leak wave through the slot 912. Dielectric window 907
Microwave surface waves propagating and interfering in the inside, 916 is plasma generated by leaky waves, and 917 is plasma generated by surface wave interference.

【0009】プラズマ処理は以下のようにして行う。排
気系(不図示)を介してプラズマ処理室901内を真空
排気する。続いて処理用ガスをガス導入手段905を介
して所定の流量でプラズマ処理室901内に導入する。
次に排気系(不図示)に設けられたコンダクタンスバル
ブ(不図示)を調整し、プラズマ処理室901内を所定
の圧力に保持する。マイクロ波電源(不図示)より所望
の電力を無終端環状導波管908を介してプラズマ処理
室901内に供給する。この際、無終端環状導波管90
8内に導入されたマイクロ波913は、分配ブロック付
きE分岐911で左右に二分配され、自由空間よりも長
い管内波長をもって伝搬する。管内波長の1/2または
1/4毎に設置されたスロット912から誘電体窓90
7を透してプラズマ処理室901に導入された漏れ波9
14は、スロット912近傍のプラズマ916を生成す
る。また、誘電体窓907の表面に垂直な直線に対して
ブリュースタ角以上の角度で入射したマイクロ波は、誘
電体窓907表面で全反射し、誘電体窓907表面を表
面波915として伝搬する。隣接するスロットから導入
された表面波915同士が干渉し、表面波915の波長
の1/2毎に電界の腹を形成する。この表面波915干
渉による腹電界によってもプラズマ917が生成する。
処理用ガスは発生した高密度プラズマにより励起され、
支持体903上に載置された被処理基体902の表面を
処理する。
The plasma processing is performed as follows. The inside of the plasma processing chamber 901 is evacuated via an exhaust system (not shown). Subsequently, a processing gas is introduced into the plasma processing chamber 901 at a predetermined flow rate via the gas introduction means 905.
Next, a conductance valve (not shown) provided in an exhaust system (not shown) is adjusted to maintain the inside of the plasma processing chamber 901 at a predetermined pressure. A desired power is supplied from a microwave power supply (not shown) into the plasma processing chamber 901 via the endless annular waveguide 908. At this time, the endless annular waveguide 90
The microwave 913 introduced into 8 is split right and left by an E-branch 911 with a distribution block, and propagates with a longer guide wavelength than free space. A dielectric window 90 is provided through a slot 912 provided at every 1/2 or 1/4 of the guide wavelength.
Leak wave 9 introduced into plasma processing chamber 901 through
14 generates a plasma 916 near the slot 912. Microwaves incident at an angle equal to or greater than the Brewster angle with respect to a straight line perpendicular to the surface of the dielectric window 907 are totally reflected at the surface of the dielectric window 907 and propagate as surface waves 915 on the surface of the dielectric window 907. . The surface waves 915 introduced from the adjacent slots interfere with each other, and form an antinode of the electric field every half of the wavelength of the surface wave 915. The plasma 917 is also generated by the antinode electric field due to the surface wave 915 interference.
The processing gas is excited by the generated high-density plasma,
The surface of the substrate to be processed 902 placed on the support 903 is processed.

【0010】このようなマイクロ波プラズマ処理装置を
用いることにより、マイクロ波パワー1kW以上で、直
径300mm程度の大口径空間に±3%以内の均一性を
もって、電子密度1012cm-3以上、電子温度3eV以
下、プラズマ電位20V以下の高密度低電位プラズマが
発生できるので、ガスを充分に反応させ活性な状態で基
板に供給でき、かつ入射イオンによる基板表面ダメージ
が低減するので、低温でも高品質で均一かつ高速な処理
が可能になる。
By using such a microwave plasma processing apparatus, an electron density of at least 10 12 cm -3 and a uniformity of ± 3% or less within a large-diameter space having a diameter of about 300 mm at a microwave power of 1 kW or more, A high-density low-potential plasma having a temperature of 3 eV or less and a plasma potential of 20 V or less can be generated, so that the gas can be sufficiently reacted and supplied to the substrate in an active state, and the substrate surface damage due to incident ions is reduced, so that high quality can be obtained even at a low temperature. And uniform and high-speed processing becomes possible.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たようなマイクロ波プラズマ処理装置を用いて、3mT
orr以下の低圧領域で処理を行う場合には、放電開始
電圧が増加するため放電が不安定になりがちになる、と
いう問題が生じる。
However, using the microwave plasma processing apparatus as described above, 3 mT
When processing is performed in a low pressure region of orr or lower, there is a problem that the discharge tends to be unstable because the discharge starting voltage increases.

【0012】本発明の主な目的は、上述した従来のマイ
クロ波プラズマ処理装置における問題点を解決し、3m
Torr以下の低圧領域で処理を行う場合でも、高速に
かつ均一に処理を行うことが可能になるように、高密度
で均一なプラズマを発生できるプラズマ処理装置を提供
することにある。
A main object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the conventional microwave plasma processing apparatus,
An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of generating high-density and uniform plasma so that processing can be performed at high speed and uniformly even in a low pressure region of Torr or lower.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明者は、従来のマイ
クロ波プラズマ処理装置における上述した問題点を解決
し、上記目的を達成すべく鋭意努力した結果、概要、プ
ラズマ処理室と、プラズマ処理室内に設置された被処理
基体支持手段と、プラズマ処理室内への処理用ガス導入
手談と、プラズマ処理室内を真空排気する排気手段と、
複数のスロットを有する平板型無終端環状導波管からな
るプラズマ処理室へのマイクロ波導入手段とで構成され
るプラズマ処理装置であって、前記導波管にこのスロッ
トに平行な磁場を発生させる手段を付設せしめることに
よって、3mTorr以下の低圧領域で処理を行う場合
でも、高速にかつ均一に処理を行うことが可能であると
いう知見を得た。すなわち、本発明は次のようである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present inventor has solved the above-mentioned problems in the conventional microwave plasma processing apparatus and made intensive efforts to achieve the above object. Substrate support means installed in the chamber, processing gas introduction talk into the plasma processing chamber, and exhaust means for evacuating the plasma processing chamber,
What is claimed is: 1. A plasma processing apparatus comprising: a flat plate type endless annular waveguide having a plurality of slots; and a microwave introducing means into a plasma processing chamber, wherein the waveguide generates a magnetic field parallel to the slots. By adding the means, it has been found that even when processing is performed in a low pressure region of 3 mTorr or less, processing can be performed at high speed and uniformly. That is, the present invention is as follows.

【0014】1.プラズマ処理室と、該プラズマ処理室
内に設置された被処理基体支持手段と、該プラズマ処理
室内への処理用ガス導入手段と、該プラズマ処理室内を
真空排気する排気手段と、複数のスロットを有する平板
型無終端環状導波管からなる該プラズマ処理室へのマイ
クロ波導入手段とから構成されるプラズマ処理装置にお
いて、該導波管に該スロットの幅方向に垂直な磁界を発
生させる手段を内蔵してなることを特徴とするマイクロ
波プラズマ処理装置。
1. A plasma processing chamber, a substrate supporting means installed in the plasma processing chamber, a processing gas introducing means into the plasma processing chamber, an exhaust means for evacuating the plasma processing chamber, and a plurality of slots. A plasma processing apparatus comprising a flat plate type endless annular waveguide and a microwave introducing means into the plasma processing chamber, wherein a means for generating a magnetic field perpendicular to the width direction of the slot is incorporated in the waveguide. A microwave plasma processing apparatus, comprising:

【0015】2.前記スロットが、前記環状導波管の中
心軸に対して放射状に、前記磁界の磁力線が前記環状導
波管の中心軸に対して放射状に形成されていることを特
徴とする上記1に記載のプラズマ処理装置。
2. 2. The slot according to claim 1, wherein the slot is formed radially with respect to the central axis of the annular waveguide, and the magnetic field lines of the magnetic field are radially formed with respect to the central axis of the annular waveguide. Plasma processing equipment.

【0016】3.前記磁力線の節面が前記環状導波管の
中心軸に対して同心円状または放射状に1個以上存在す
ることを特徴とする上記2に記載のプラズマ処理装置。
3. 3. The plasma processing apparatus according to claim 2, wherein one or more nodal planes of the lines of magnetic force exist concentrically or radially with respect to a center axis of the annular waveguide.

【0017】4.前記スロットが前記環状導波管の中心
軸に対し放射状に、前記磁界の磁力線がスロット平板に
垂直に形成されていることを特徴とする上記1に記載の
プラズマ処理装置。
4. 2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the slots are formed radially with respect to a central axis of the annular waveguide, and magnetic lines of force of the magnetic field are formed perpendicular to the slot plate.

【0018】5.前記磁力線の節面が前記環状導波管の
中心軸に対し放射状に複数存在することを特徴とする上
記4に記載のプラズマ処理装置。
5. The plasma processing apparatus according to the above item 4, wherein a plurality of nodal surfaces of the lines of magnetic force exist radially with respect to a center axis of the annular waveguide.

【0019】6.前記スロットが前記環状導波管の中心
軸に対し円弧状に、前記磁界の磁力線がスロット平板に
垂直に形成されていることを特徴とする上記1に記載の
プラズマ処理装置。
6. 2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the slot is formed in an arc shape with respect to a central axis of the annular waveguide, and magnetic lines of force of the magnetic field are formed perpendicular to the slot plate.

【0020】7.前記磁力線の節面が前記環状導波管の
中心軸に対して同心円状または放射状に1個以上存在す
ることを特徴とする上記6に記載のプラズマ処理装置。
[7] FIG. 7. The plasma processing apparatus according to the above item 6, wherein at least one node surface of the line of magnetic force exists concentrically or radially with respect to a center axis of the annular waveguide.

【0021】8.前記スロットが前記環状導波管の中心
軸に対し円弧状に、前記磁界の磁力線が前記環状導波管
の中心軸に対し同心円状に形成されていることを特徴と
する上記1に記載のプラズマ処理装置。
8. The plasma according to claim 1, wherein the slot is formed in an arc shape with respect to the center axis of the annular waveguide, and the magnetic field lines of the magnetic field are formed concentrically with the center axis of the annular waveguide. Processing equipment.

【0022】9.前記磁力線の節面が前記環状導波管の
中心軸に対して同心円状または放射状に1個以上存在す
ることを特徴とする上記8に記載のプラズマ処理装置。
9. 9. The plasma processing apparatus according to the above item 8, wherein at least one node surface of the line of magnetic force exists concentrically or radially with respect to a center axis of the annular waveguide.

【0023】10.前記導波管が複数あり、互いに同心
円状に形成されている上記項1ないし9のいずれかに記
載のプラズマ処理装置。
10. Item 10. The plasma processing apparatus according to any one of Items 1 to 9, wherein there are a plurality of the waveguides, and the waveguides are formed concentrically with each other.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】本発明のマイクロ波プラズマ処理
装置を図1に示す。101はプラズマ処理室、102は
被処理基体、103は基体102の支持体、104は基
体温度調整手段、105は処理用ガス導入手段、106
は排気、108はマイクロ波をプラズマ処理室101に
導入するためのスロット付無終端環状導波管、109は
無終端環状導波管108に内蔵された磁界発生手段であ
る。
FIG. 1 shows a microwave plasma processing apparatus according to the present invention. 101 is a plasma processing chamber, 102 is a substrate to be processed, 103 is a support for the substrate 102, 104 is a substrate temperature adjusting means, 105 is a processing gas introducing means, 106
Denotes an exhaust, 108 denotes a slotted endless annular waveguide for introducing a microwave into the plasma processing chamber 101, and 109 denotes a magnetic field generating means built in the endless annular waveguide 108.

【0025】プラズマ処理は以下のようにして行う。排
気系(不図示)を介してプラズマ処理室101内を真空
排気する。続いて、処理用ガスを処理用ガス導入手段1
05を介して所定の流量で無終端環状導波管108内か
ら誘電体板109を透してプラズマ処理室101内に導
入する。次に、排気系(不図示)に設けられたコンダク
タンスバルブ(不図示)を調整し、プラズマ処理室10
1内を所定の圧力に保持する。マイクロ波で電源(不図
示)より所望の電力を、無終端環状導波管108を介し
て、プラズマ処理室101内に供給することにより、プ
ラズマ処理室101内にプラスマが発生する。処理用ガ
スは発生した高密度プラズマにより励起され、支持体1
03上に載置された被処理基体102の表面を処理す
る。
The plasma processing is performed as follows. The inside of the plasma processing chamber 101 is evacuated via an exhaust system (not shown). Subsequently, the processing gas is supplied to the processing gas introduction unit 1.
Through the dielectric plate 109, the plasma is introduced into the plasma processing chamber 101 from the inside of the endless annular waveguide 108 at a predetermined flow rate through the line 05. Next, by adjusting a conductance valve (not shown) provided in an exhaust system (not shown), the plasma processing chamber 10 is adjusted.
1 is maintained at a predetermined pressure. By supplying a desired power from a power source (not shown) by microwave into the plasma processing chamber 101 through the endless annular waveguide 108, a plasma is generated in the plasma processing chamber 101. The processing gas is excited by the generated high-density plasma, and the support 1
The surface of the target substrate 102 placed on the substrate 03 is processed.

【0026】本発明のマイクロ波プラズマ処理装置に用
いられる磁力線パターン磁気回路はスロットの幅方向に
発生するマイクロ波電界に垂直な磁界を発生できるもの
であれば適用可能である。各種の磁力線パターンを、図
2及び図3に示す。図2(a)は放射状スロットと放射
状磁力線の組み合わせ、図2(b)は放射状スロットと
垂直磁力線の組み合わせ、図3(a)は円弧状スロット
と垂直磁力線の組み合わせ、図3(b)円弧状スロット
と同心円状磁力線の組み合わせ、である。これら磁力線
には、放射状の場合は同心円状に、同心円状の場合は放
射状に、垂直の場合は同心円状もしくは放射状に、1個
以上の節面が存在していてもよい。
The magnetic field line pattern magnetic circuit used in the microwave plasma processing apparatus of the present invention is applicable as long as it can generate a magnetic field perpendicular to the microwave electric field generated in the width direction of the slot. Various magnetic field line patterns are shown in FIGS. 2A is a combination of a radial slot and a line of magnetic force, FIG. 2B is a combination of a radial slot and a line of perpendicular magnetic force, FIG. 3A is a combination of an arc slot and a line of perpendicular magnetic force, and FIG. A combination of slots and concentric lines of magnetic force. One or more nodal planes may be present in these lines of magnetic force, concentrically in the case of radial, radially in the case of concentrical, or concentrically or radially in the case of vertical.

【0027】本発明のマイクロ波プラズマ処理装置に用
いられるスロット付無終端環状導波管108の材質は、
導電体であれば使用可能であるが、マイクロ波の伝搬ロ
スをできるだけ抑えるため、導伝率の高いAl,Cu,
Ag/CuメッキしたSUS等が最適である。本発明に
用いられるスロット付無終端環状導波管108の導入口
の向きは、スロット付無終端環状導波管108内のマイ
クロ波伝搬空間に効率よくマイクロ波を導入できるもの
であれば、H面に平行で伝搬空間の接線方向でも、H面
に垂直方向で導入部で伝搬空間の左右方向に二分配する
ものでもよい。本発明に用いられるスロット付無終端環
状導波管108のスロットの形状は、マイクロ波の伝搬
方向に垂直な方向の長さが管内波長の1/4以上であれ
ば、矩形でも楕円形でもアレイ状でも適用可能である。
本発明に用いられるスロット付無終端環状導波管108
のスロット間隔は、スロットを横切る電界が強くなるよ
うに、管内波長の1/2または1/4が最適である。
The material of the slotted endless annular waveguide 108 used in the microwave plasma processing apparatus of the present invention is as follows.
Any conductor can be used, but in order to minimize microwave propagation loss, Al, Cu,
SUS or the like plated with Ag / Cu is optimal. The direction of the introduction port of the slotted endless annular waveguide 108 used in the present invention is H if the microwave can be efficiently introduced into the microwave propagation space in the slotted endless annular waveguide 108. The distribution may be parallel to the plane and tangential to the propagation space, or may be divided into two in the direction perpendicular to the H plane in the right and left directions of the propagation space at the introduction portion. The slot shape of the slotted endless annular waveguide 108 used in the present invention may be rectangular or elliptical as long as the length in the direction perpendicular to the microwave propagation direction is 1/4 or more of the guide wavelength. It is also applicable in the form.
Slotted endless annular waveguide 108 used in the present invention
Is optimally set to ま た は or の of the guide wavelength so that the electric field across the slot becomes strong.

【0028】本発明のマイクロ波プラズマ処理装置及び
処理方法において用いられるマイクロ波周波数は、0.
8GHzないし20GHzの範囲から適宜選択すること
ができる。
The microwave frequency used in the microwave plasma processing apparatus and the processing method of the present invention is set to 0.
It can be appropriately selected from the range of 8 GHz to 20 GHz.

【0029】本発明のマイクロ波プラズマ処理装置及び
処理方法に用いられる磁界発生手段としては、コイルで
も永久磁石でも適用可能である。プラズマ処理室内にお
ける磁束密度は電子の拡散によるロスを抑制するため、
0.01T以上、好ましくは0.03以上が必要であ
る。永久磁石を用いる場合には過熱防止のため必要によ
り水冷機構や空冷など冷却手段を用いて冷却する。
As the magnetic field generating means used in the microwave plasma processing apparatus and the processing method of the present invention, either a coil or a permanent magnet can be applied. The magnetic flux density in the plasma processing chamber suppresses loss due to electron diffusion,
0.01 T or more, preferably 0.03 or more is required. When a permanent magnet is used, it is cooled by a cooling means such as a water cooling mechanism or air cooling as necessary to prevent overheating.

【0030】本発明のマイクロ波プラズマ処理方法にお
けるプラズマ処理室内の圧力は0.1mTorrないし
10Torrの広範囲に適用可能であるが、特徴を生か
すためには、0.3mTorrから10mTorrが最
も適している。
The pressure in the plasma processing chamber in the microwave plasma processing method of the present invention can be applied in a wide range from 0.1 mTorr to 10 Torr, but in order to make full use of the characteristics, the pressure is most preferably from 0.3 mTorr to 10 mTorr.

【0031】本発明のマイクロ波プラズマ処理方法によ
る堆積膜の形成は、使用するガスを適宜選択することに
よりSi34 ,SiO2 ,SiOF,Ta25 ,T
iO 2 ,TiN,Al23 ,AlN,MgF2 ,PM
MA,CFポリマ、パリレン等の絶縁膜、a−Si,p
oly−Si,SiC,GaAs等の半導体膜、Al,
Cu,W,Mo,Ti,Ta,Pt,Ru等の金属膜
等、各種の堆積膜を効率よく形成することが可能であ
る。
According to the microwave plasma processing method of the present invention,
The formation of a deposited film depends on the appropriate selection of the gas used.
More SiThree NFour , SiOTwo , SiOF, TaTwo OFive , T
iO Two , TiN, AlTwo OThree , AlN, MgFTwo , PM
MA, CF polymer, parylene or other insulating film, a-Si, p
semiconductor films such as poly-Si, SiC, and GaAs;
Metal film of Cu, W, Mo, Ti, Ta, Pt, Ru, etc.
It is possible to form various deposited films efficiently.
You.

【0032】本発明のプラズマ処理方法により処理する
被処理基体102は、半導体であっても、導電性のもの
であっても、あるいは電気絶縁性のものであってもよ
い。
The substrate 102 to be processed by the plasma processing method of the present invention may be a semiconductor, a conductive material, or an electrically insulating material.

【0033】導電性基体としては、Fe,Ni,Cr,
Al,Mo,Au,Nb,Ta,V,Ti,Pt,Pb
等の金属またはこれらの合金、例えば真鍮、ステンレス
鋼等が挙げられる。
As the conductive substrate, Fe, Ni, Cr,
Al, Mo, Au, Nb, Ta, V, Ti, Pt, Pb
And alloys thereof, such as brass and stainless steel.

【0034】絶縁性基体としては、SiO2 系の石英や
各種ガラス、Si34 ,NaCl,KCl,LiF,
CaF2 ,BaF2 ,Al23 ,AlN,MgO等の
無機物、ポリエチレン、ポリエステル、ポリカーボネー
ト、セルロースアセテート、ポリプロピレン、ポリ塩化
ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミ
ド、ポリイミド等の有機物のフィルム、シート等が挙げ
られる。
Examples of the insulating substrate include SiO 2 -based quartz and various kinds of glass, Si 3 N 4 , NaCl, KCl, LiF,
Inorganic substances such as CaF 2 , BaF 2 , Al 2 O 3 , AlN, MgO, etc., polyethylene, polyester, polycarbonate, cellulose acetate, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, polyamide, polyimide and other organic films, sheets, etc. Is mentioned.

【0035】CVD法により基板上に薄膜を形成する場
合に用いられるガスとしては、一般に公知のガスが使用
できる。
As a gas used when a thin film is formed on a substrate by the CVD method, a generally known gas can be used.

【0036】a−Si,poly−Si,SiC等のS
i系半導体薄膜を形成する場合の処理用ガス導入手段1
05を介してプラズマ処理室101へ導入するSi原子
を含有する原料ガスとしては、SiH4 ,Si26
機シラン類、テトラエチルシラン(TES)、テト
ラメチルシラン(TMS)、ジメチルシラン(DM
S)、ジメチルフルオロシラン(DMDFS)、ジメチ
ルジクロルシラン(DMDCS)等の有機シラン類、S
iF4 ,Si26 ,Si38 ,SiHF3 ,SiH
22 ,SiCl4 ,Si2 Cl6 ,SiHCl3 ,S
iH2 Cl2 ,SiH3 Cl,SiCl22 等のハロ
ゲン化シラン類等、常温常圧でガス状態であるものまた
は容易にガス化し得るものが挙げられる。また、この場
合のSi原料ガスと混合して導入してもよい添加ガスま
たはキャリアガスとしては、H2 ,He,Ne,Ar,
Kr,Xe,Rnが挙げられる。
S such as a-Si, poly-Si, SiC, etc.
Processing gas introducing means 1 for forming i-type semiconductor thin film
As a raw material gas containing Si atoms to be introduced into the plasma processing chamber 101 through the 05, SiH 4, no machine silanes such as Si 2 H 6, tetraethyl silane (TES), tetramethylsilane (TMS), dimethylsilane (DM
S), organic silanes such as dimethylfluorosilane (DMDFS) and dimethyldichlorosilane (DMDCS),
iF 4 , Si 2 F 6 , Si 3 F 8 , SiHF 3 , SiH
2 F 2 , SiCl 4 , Si 2 Cl 6 , SiHCl 3 , S
Examples include halogenated silanes such as iH 2 Cl 2 , SiH 3 Cl, and SiCl 2 F 2 , which are in a gaseous state at normal temperature and normal pressure, or those which can be easily gasified. In this case, the additive gas or carrier gas which may be introduced as a mixture with the Si source gas is H 2 , He, Ne, Ar, or H 2 .
Kr, Xe, and Rn.

【0037】Si34 ,SiO2 等のSi化合物系薄
膜を形成する場合の処理用ガス導入手段105を介して
導入するSi原子を含有する原料としては、SiH4
Si 26 等の無機シラン類、テトラエトキシシラン
(TEOS)、テトラメトキシシラン(TMOS)、オ
クタメチルシクロテトラシラン(OMCTS)、ジメチ
ルジフルオロシラン(DMDFS)、ジメチルジクロル
シラン(DMDCS)等の有機シラン類、SiF4 ,S
26 ,Si38 ,SiHF3 ,SiH2 2 ,S
iCl4 ,Si2 Cl6 ,SiHCl3 ,SiH2 Cl
2 ,SiH3 Cl,SiCl22 等のハロゲン化シラ
ン類等、常温常圧でガス状態であるものまたは容易にガ
ス化し得るものが挙げられる。また、この場合の同時に
導入する窒素原料ガスまたは酸素原料ガスとしては、N
2 ,NH3 ,N24 ,ヘキサメチルジシラザン(HM
DS),O2 ,O3 ,H2 O,NO,N2 O,NO2
が挙げられる。
[0037] SiThree NFour , SiOTwo Si compound thin such as
Via the processing gas introduction means 105 for forming a film
As a raw material containing Si atoms to be introduced, SiHFour ,
Si Two H6 And other inorganic silanes, tetraethoxysilane
(TEOS), tetramethoxysilane (TMOS),
Kutamethylcyclotetrasilane (OMCTS), Dimethi
Rudifluorosilane (DMDFS), dimethyldichloro
Organic silanes such as silane (DMDCS), SiFFour , S
iTwo F6 , SiThree F8 , SiHFThree , SiHTwo F Two , S
iClFour , SiTwo Cl6 , SiHClThree , SiHTwo Cl
Two , SiHThree Cl, SiClTwo FTwo Halogenated sila such as
Components that are in a gaseous state at normal temperature and pressure, or
And those that can be used. Also, in this case,
The nitrogen source gas or oxygen source gas to be introduced is N 2
Two , NHThree , NTwo HFour , Hexamethyldisilazane (HM
DS), OTwo , OThree , HTwo O, NO, NTwo O, NOTwo etc
Is mentioned.

【0038】Al,W,Mo,Ti,Ta等の金属薄膜
を形成する場合の処理用ガス導入手段105を介して導
入する金属原子を含有する原料としては、トリメチルア
ルミニウム(TMAl,トリエチルアルミニウム(TE
Al)、トリイソブチルアルミニウム(TIBAl)、
ジメチルアルミニウムハイドライド(DMAlH)、タ
ングステンカルボニル(W(CO)6 )、モリブデンカ
ルボニル(Mo(CO)6 )、トリメチルガリウム(T
MGa),トリエチルガリウム(TEGa)等の有機金
属、AlCl3 ,WF6 ,TiCl3 ,TaCl5 等の
ハロゲン化金属等が挙げられる。また、この場合のSi
原料ガスと混合して導入してもよい添加ガスまたはキャ
リアガスとしては、H2 ,He,Ne,Ar,Kr,X
e,Rnが挙げられる。
As a raw material containing a metal atom to be introduced through the processing gas introducing means 105 when forming a metal thin film of Al, W, Mo, Ti, Ta or the like, trimethyl aluminum (TMAl, triethyl aluminum (TE
Al), triisobutylaluminum (TIBAl),
Dimethyl aluminum hydride (DMAIH), tungsten carbonyl (W (CO) 6 ), molybdenum carbonyl (Mo (CO) 6 ), trimethylgallium (T
Organic metal such as MGa) and triethylgallium (TEGa), and metal halides such as AlCl 3 , WF 6 , TiCl 3 and TaCl 5 . In this case, Si
H 2 , He, Ne, Ar, Kr, X
e and Rn.

【0039】Al23 ,AlN,Ta25 ,TiO
2 ,TiN,WO3 等の金属化合物薄膜を形成する場合
の処理用ガス導入手段105を介して導入する金属原子
を含有する原料としては、トリメチルアルミニウム(T
MAl)、トリエチルアルミニウム(TEAl)、トリ
イソブチルアルミニウム(TIBAl),ジメチルアル
ミニウムハイドライド(DMAlH)、タングステンカ
ルボニル(W(CO) 6 )モリブデンカルボニル(Mo
(CO)6 )、トリメチルガリウム(TMGa)、トリ
エチルガリウム(TEGa)等の有機金属、AlCl
3 ,WF6 ,TiCl3 ,TaCl5 等のハロゲン化金
属等が挙げられる。また、この場合の同時に導入する酸
素原料ガスまたは窒素原料ガスとしては、O2 、O3
2 O,NO,N2 O,NO2 ,N2 ,NH3 ,N2
4 ,ヘキサメチルジシラザン(HMDS)等が挙げられ
る。
AlTwo OThree , AlN, TaTwo OFive , TiO
Two , TiN, WOThree When forming metal compound thin films such as
Atoms Introduced Through Processing Gas Introducing Means 105
The raw material containing trimethylaluminum (T
MAl), triethyl aluminum (TEAl), tri
Isobutylaluminum (TIBAl), dimethylal
Minium hydride (DMAlH), tungsten
Rubonil (W (CO) 6 ) Molybdenum carbonyl (Mo
(CO)6 ), Trimethylgallium (TMGa), tri
Organic metal such as ethyl gallium (TEGa), AlCl
Three , WF6 , TiClThree , TaClFive Etc. Halide gold
Genus and the like. In this case, the acid introduced at the same time
As raw material gas or nitrogen raw material gas, OTwo , OThree ,
HTwo O, NO, NTwo O, NOTwo , NTwo , NHThree , NTwo H
Four , Hexamethyldisilazane (HMDS), etc.
You.

【0040】基体表面をエッチングする場合の処理用ガ
ス導入口105から導入するエッチング用ガスとして
は、F2 ,CF4 ,CH22 ,C26 ,C38
4 8 ,CF2 Cl2 ,SF6 ,NF3 ,Cl2 ,C
Cl4 ,CH2 Cl2 ,C2 Cl6 等が挙げられる。
Processing gas for etching the substrate surface
As an etching gas introduced from the inlet 105
Is FTwo , CFFour , CHTwo FTwo , CTwo F6 , CThree F8 ,
CFour F 8 , CFTwo ClTwo , SF6 , NFThree , ClTwo , C
ClFour , CHTwo ClTwo , CTwo Cl6 And the like.

【0041】フォトレジスト等基体表面上の有機成分を
アッシング除去する場合のガス導入口105から導入す
るアッシング用ガスとしては、O2 ,O3 ,H2 O,N
O,N2 O,NO2 ,H2 等が挙げられる。
The ashing gas introduced from the gas inlet 105 for removing ashing such as photoresist from organic components on the substrate surface is O 2 , O 3 , H 2 O, N
O, N 2 O, NO 2 , H 2 and the like can be mentioned.

【0042】また本発明のマイクロ波プラズマ処理装置
及び処理方法を表面改質にも適用する場合、使用するガ
スを適宜選択することにより、例えば基体もしくは表面
層としてSi,Al,Ti,Zn,Ta等を使用してこ
れら基体もしくは表面層の酸化処理あるいは窒化処理さ
らにはB,As,P等のドーピング処理等が可能であ
る。さらに本発明において採用する成膜技術はクリーニ
ング方法にも適用できる。その場合酸化物あるいは有機
物や重金属等のクリーニングに使用することもできる。
When the microwave plasma processing apparatus and the processing method of the present invention are applied to surface modification, by appropriately selecting a gas to be used, for example, Si, Al, Ti, Zn, Ta as a substrate or a surface layer. It is possible to perform oxidation treatment or nitridation treatment of these substrates or surface layers, and doping treatment of B, As, P, etc. Further, the film forming technique employed in the present invention can be applied to a cleaning method. In that case, it can be used for cleaning oxides, organic substances, heavy metals, and the like.

【0043】基体を酸化表面処理する場合の処理用ガス
導入口105を介して導入する酸化性ガスとしては、O
2 ,O3 ,H2 O,NO,N2 O,NO2 等が挙げられ
る。また、基体を窒化表面処理する場合の処理用ガス導
入口105を介して導入する窒化性ガスとしては、N
2 ,NH3 ,N24 ,ヘキサメチルジシラザン(HM
DS)等が挙げられる。
The oxidizing gas introduced through the processing gas inlet 105 when the substrate is subjected to oxidizing surface treatment is O 2
2 , O 3 , H 2 O, NO, N 2 O, NO 2 and the like. The nitriding gas introduced through the processing gas inlet 105 when the substrate is subjected to the nitriding surface treatment is N 2
2 , NH 3 , N 2 H 4 , hexamethyldisilazane (HM
DS) and the like.

【0044】基体表面の有機物をクリーニングする場
合、またはフォトレジスト等基体表面上の有機成分をア
ッシング除去する場合のガス導入口105から導入する
クリーニング/アッッシング用ガスとしては、O2 ,O
3 ,H2 O,NO,N2 O,NO2 、H2 等が挙げられ
る。また、基体表面の無機物をクリーニングする場合の
プラズマ発生用ガス導入口から導入するクリーニング用
ガスとしては、F2 ,CF4 ,CH22 ,C26
48 ,CF2 Cl2 ,SF6 ,NF3 等が挙げられ
る。
The cleaning / ashing gas introduced from the gas inlet 105 for cleaning organic substances on the substrate surface or ashing the organic components such as photoresist on the substrate surface is O 2 or O 2 .
3, H 2 O, NO, N 2 O, NO 2, H 2 , and the like. The cleaning gas introduced from the gas inlet for plasma generation when cleaning the inorganic substance on the surface of the substrate is F 2 , CF 4 , CH 2 F 2 , C 2 F 6 , or the like.
C 4 F 8 , CF 2 Cl 2 , SF 6 , NF 3 and the like can be mentioned.

【0045】[0045]

【実施例】以下実施例を挙げて本発明のマイクロ波プラ
ズマ処理装置及び処理方法をより具体的に説明するが、
本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
EXAMPLES Hereinafter, the microwave plasma processing apparatus and the processing method of the present invention will be described more specifically with reference to examples.
The present invention is not limited to these examples.

【0046】実施例1 図2(a)に示した磁力線パターンを用いた図1のマイ
クロ波プラズマ処理装置を使用し、半導体素子層間Si
2 膜のエッチングを行った。
Embodiment 1 Using the microwave plasma processing apparatus of FIG. 1 using the magnetic field line pattern shown in FIG.
The O 2 film was etched.

【0047】基体102としては、1μm厚の層間Si
2 膜が形成されたφ300mmP型単結晶シリコン基
板(面方位〈100〉、抵抗率10Ωcm)を使用し
た。まず、シリコン基板102を基体支持体103上に
設置した後、排気系(不図示)を介してエッチング室1
01内を真空排気し、10-7Torrの値まで減圧させ
た。プラズマ処理用ガス導入口105を介してC48
200sccm、H2 20sccmの流量でプラズマ処
理室101内に導入した。次いで、排気系(不図示)に
設けられたコンダクタンスバルブ(不図示)を調整し、
プラズマ処理室101内を5mTorrの圧力に保持し
た。次いで、400kHzの高周波印加手段を介して1
00Wの電力を基板支持体103に印加するとともに、
2.45GHzのマイクロ波電源より3.0kWの電力
をスロット付無終端環状導波管108を介してプラズマ
処理室101内に供給した。かくして、プラズマ処理室
101内にプラズマが発生する。ガスはプラズマ処理室
101内で励起、分解されて活性種となり、シリコン基
板102の方向に輸送され、自己バイアスによって加速
されたイオンによって層間SiO2 膜がエッチングされ
た。クーラ107により基板温度は90℃までしか上昇
しなかった。エッチング後、エッチング速度、選択比、
及びエッチング形状について評価した。エッチング形状
は、エッチングされた酸化シリコン膜の断面を走査型電
子顕微鏡(SEM)で観測し、評価した。
As the substrate 102, a 1 μm thick interlayer Si
A φ300 mm P-type single crystal silicon substrate (plane orientation <100>, resistivity 10 Ωcm) on which an O 2 film was formed was used. First, after the silicon substrate 102 is set on the substrate support 103, the etching chamber 1 is evacuated through an exhaust system (not shown).
01 was evacuated, and the pressure was reduced to a value of 10 -7 Torr. C 4 F 8 via the plasma processing gas inlet 105
It was introduced into the plasma processing chamber 101 at a flow rate of 200 sccm and H 2 at 20 sccm. Next, the conductance valve (not shown) provided in the exhaust system (not shown) is adjusted,
The inside of the plasma processing chamber 101 was maintained at a pressure of 5 mTorr. Next, 1 through a 400 kHz high frequency applying means.
While applying a power of 00W to the substrate support 103,
A power of 3.0 kW was supplied from the microwave power supply of 2.45 GHz into the plasma processing chamber 101 through the slotted endless annular waveguide 108. Thus, plasma is generated in the plasma processing chamber 101. The gas was excited and decomposed in the plasma processing chamber 101 to become active species, transported in the direction of the silicon substrate 102, and the interlayer SiO 2 film was etched by the ions accelerated by the self-bias. The cooler 107 raised the substrate temperature only to 90 ° C. After etching, etching rate, selectivity,
And the etching shape was evaluated. The etched shape was evaluated by observing the cross section of the etched silicon oxide film with a scanning electron microscope (SEM).

【0048】エッチング速度と対シリコン選択比は75
0nm/min、20と良好で、エッチング形状もほぼ
垂直で、マイクロローディング効果も少ないことが確認
された。
The etching rate and the selectivity to silicon are 75
It was confirmed that the thickness was as good as 0 nm / min and 20, the etching shape was almost vertical, and the microloading effect was small.

【0049】実施例2 図2(a)に示した磁力線パターンを用いた図1のマイ
クロ波プラズマ処理装置を使用し、半導体素子層間PA
E膜のエッチングを行った。
Embodiment 2 Using the microwave plasma processing apparatus shown in FIG. 1 using the line of magnetic force shown in FIG.
The E film was etched.

【0050】基体102としては、1μm厚の層間PA
E膜上に0.18μmラインアンドスペースでパターニ
ングされた300nm厚のSiO2 膜が形成されたφ3
00mmP型単結晶シリコン基板(面方位〈100〉、
抵抗率10Ωcm)を使用した。まず、シリコン基板1
02を基体支持台303上に設置した後、排気系(不図
示)を介してエッチング室101内を真空排気し、10
-7Torrの値まで減圧させた。プラズマ処理用ガス導
入口105を介してO2 100sccm、Ar300s
ccmの流量でプラズマ処理室101内に導入した。次
いで、排気系(不図示)に設けられたコンダクタンスバ
ルブ(不図示)を調整し、プラズマ処理室101内を1
0mTorrの圧力に保持した。次いで、400kHz
の高周波印加手段を介して100Wの電力を基板支持体
103に印加するとともに、2.45GHzのマイクロ
波電源より2.5kWの電力をスロット付無終端環状導
波管108を介してプラズマ処理室101内に供給し
た。かくして、プラズマ処理室101内にプラズマが発
生する。ガスはプラズマ処理室101内で励起、分解さ
れて活性種となり、シリコン基板102の方向に輸送さ
れ、自己バイアスによって加速されたイオンによって層
間PAE膜がエッチングされた。クーラ107により基
板温度は60℃までしか上昇しなかった。エッチング
後、エッチング速度、選択比、及びエッチング形状につ
いて評価した。エッチング形状は、エッチングされたP
AE膜の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観測し、
評価した。
As the substrate 102, a 1 μm thick interlayer PA
Φ3 in which a 300 nm thick SiO 2 film patterned with 0.18 μm line and space is formed on the E film
00 mm P type single crystal silicon substrate (plane orientation <100>,
The resistivity was 10 Ωcm). First, silicon substrate 1
After the substrate 02 is set on the base support 303, the inside of the etching chamber 101 is evacuated through an exhaust system (not shown) to
The pressure was reduced to a value of -7 Torr. O 2 100 sccm, Ar 300 s via the plasma processing gas inlet 105
It was introduced into the plasma processing chamber 101 at a flow rate of ccm. Next, a conductance valve (not shown) provided in an exhaust system (not shown) is adjusted so that the inside of the plasma
The pressure was maintained at 0 mTorr. Next, 400 kHz
And a 2.5 kW power from a 2.45 GHz microwave power supply through a slotted endless annular waveguide 108 to the plasma processing chamber 101. Supplied within. Thus, plasma is generated in the plasma processing chamber 101. The gas was excited and decomposed in the plasma processing chamber 101 to become active species, transported in the direction of the silicon substrate 102, and the interlayer PAE film was etched by ions accelerated by the self-bias. The cooler 107 increased the substrate temperature only up to 60 ° C. After the etching, the etching rate, the selectivity, and the etching shape were evaluated. The etched shape is the etched P
Observe the cross section of the AE film with a scanning electron microscope (SEM),
evaluated.

【0051】エッチング速度と対SiO2 選択比は72
0nm/min、60と良好で、エッチング形状もほぼ
垂直で、マイクロローディング効果も少ないことが確認
された。
The etching rate and the selectivity to SiO 2 are 72
It was confirmed that the thickness was good at 0 nm / min and 60, the etching shape was almost vertical, and the microloading effect was small.

【0052】実施例3 図2(b)に示した磁力線パターンを用いた図1のマイ
クロ波プラズマ処理装置を使用し、半導体素子ゲート電
極用ポリシリコン膜のエッチングを行った。
Example 3 Using the microwave plasma processing apparatus shown in FIG. 1 using the line of magnetic force shown in FIG. 2B, the polysilicon film for the semiconductor device gate electrode was etched.

【0053】基体102としては、最上部にポリシリコ
ン膜が形成されたφ300mmP型単結晶シリコン基板
(面方位〈100〉、抵抗率10Ωcm)を使用した。
まず、シリコン基板102を基体支持体103上に設置
した後、排気系(不図示)を介してプラズマ処理室10
1内を真空排気し、10-7Torrの値まで減圧させ
た。プラズマ処理用ガス導入口105を介してCl2
00sccm、HBr50sccm,O2 20sccm
の流量でプラズマ処理室101内に導入した。次いで、
排気系(不図示)に設けられたコンダクタンスバルブ
(不図示)を調整し、プラズマ処理室101内を2mT
orrの圧力に保持した。次いで、400kHzの高周
波電源(不図示)からの高周波電力300Wを基板支持
体103に印加するとともに、2.45GHzのマイク
ロ波電源より2.0kWの電力をスロット付無終端環状
導波管108を介してプラズマ処理室101内に供給し
た。かくして、プラズマ処理室101内にプラズマを発
生させた。プラズマ処理用ガス導入口105を介して導
入されたガスはプラズマ処理室101内で励起、分解さ
れて活性種となり、シリコン基板102の方向に輸送さ
れ、自己バイアスによって加速されたイオンによってポ
リシリコン膜がエッチングされた。クーラ104により
基板温度は60℃までしか上昇しなかった。エッチング
後、エッチング速度、選択比、及びエッチング形状につ
いて評価した。エッチング形状は、エッチングされたポ
リシリコン膜の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観
測し、評価した。
As the substrate 102, a φ300 mm P-type single crystal silicon substrate (plane orientation <100>, resistivity 10 Ωcm) having a polysilicon film formed on the uppermost portion was used.
First, after the silicon substrate 102 is set on the substrate support 103, the plasma processing chamber 10 is set through an exhaust system (not shown).
The inside of 1 was evacuated, and the pressure was reduced to 10 -7 Torr. Cl 2 1 through the plasma processing gas inlet 105
00 sccm, HBr 50 sccm, O 2 20 sccm
Into the plasma processing chamber 101. Then
By adjusting a conductance valve (not shown) provided in an exhaust system (not shown), the inside of the plasma processing chamber 101 is adjusted to 2 mT.
The pressure was maintained at orr. Next, 300 W of high-frequency power from a 400-kHz high-frequency power supply (not shown) is applied to the substrate support 103, and 2.0 kW of power is supplied from a 2.45 GHz microwave power supply through the slotted endless annular waveguide 108. And supplied into the plasma processing chamber 101. Thus, plasma was generated in the plasma processing chamber 101. The gas introduced through the plasma processing gas inlet 105 is excited and decomposed in the plasma processing chamber 101 to become active species, transported in the direction of the silicon substrate 102, and accelerated by the self-bias to form a polysilicon film. Was etched. The cooler 104 increased the substrate temperature only up to 60 ° C. After the etching, the etching rate, the selectivity, and the etching shape were evaluated. The etched shape was evaluated by observing the cross section of the etched polysilicon film with a scanning electron microscope (SEM).

【0054】エッチング速度と対SiO選択比はそれぞ
れ820nm/min、22と良好で、エッチング形状
もほぼ垂直で、マイクロローディング効果も少ないこと
が確認された。
The etching rate and the selectivity ratio to SiO were as good as 820 nm / min and 22, respectively, and it was confirmed that the etching shape was almost vertical and the microloading effect was small.

【0055】実施例4 図3(a)に示した磁力線パターンを用いて、図1に示
したマイクロ波プラズマ処理装置を使用し、フォトレジ
ストのアッシングを行った。
Example 4 Photoresist ashing was performed using the magnetic field line pattern shown in FIG. 3A and the microwave plasma processing apparatus shown in FIG.

【0056】基体102としては、層間SiO2 膜をエ
ッチングし、ビアホールを形成した直後のシリコン(S
i)基板(φ12インチ)を使用した。まず、Si基板
102を基体支持体103上に設置した後、ヒータ10
4を用いて250℃まで加熱し、排気系(不図示)を介
してプラズマ処理室101内を真空排気し、10-4To
rrまで減圧させた。プラズマ処理用ガス導入口105
を介して酸素ガスを2slmの流量でプラズマ処理室1
01内に導入した。次いで、排気系(不図示)に設けら
れたコンダクタンスバルブ(不図示)を調整し、処理室
101内を0.1Torrに保持した。プラズマ処理室
101内に、2.45GHzのマイクロ波電源より2.
0kWの電力をスロット付無終端環状導波管108を介
して供給した。かくして、プラズマ処理室101内にプ
ラズマを発生させた。この際、プラズマ処理用ガス導入
口105を介して導入された酸素ガスはプラズマ処理室
101内で励起、分解、反応してオゾンとなり、シリコ
ン基板102の方向に輸送され、基板102上のフォト
レジストを酸化し、気化・除去された。アッシング後、
アッシング速度と基板表面電荷密度等について評価し
た。
As the substrate 102, silicon (S) immediately after the interlayer SiO 2 film was etched and via holes were formed.
i) A substrate (φ12 inch) was used. First, after setting the Si substrate 102 on the base support 103, the heater 10
4, and the inside of the plasma processing chamber 101 is evacuated via an exhaust system (not shown) to 10 -4 To
The pressure was reduced to rr. Gas inlet 105 for plasma processing
Oxygen gas at a flow rate of 2 slm through the plasma processing chamber 1
01. Next, a conductance valve (not shown) provided in an exhaust system (not shown) was adjusted to maintain the inside of the processing chamber 101 at 0.1 Torr. 1. A microwave power supply of 2.45 GHz is used in the plasma processing chamber 101.
0 kW of power was supplied via the slotted endless annular waveguide 108. Thus, plasma was generated in the plasma processing chamber 101. At this time, the oxygen gas introduced through the plasma processing gas inlet 105 is excited, decomposed, and reacted into ozone in the plasma processing chamber 101, transported in the direction of the silicon substrate 102, and exposed to the photoresist on the substrate 102. Was oxidized and vaporized and removed. After ashing,
The ashing speed and the substrate surface charge density were evaluated.

【0057】得られたアッシング速度は、6.2μm/
min±5.2%と極めて大きく、表面電荷密度も1.
4×1011cm-2と充分低い値を示した。
The obtained ashing speed was 6.2 μm /
min ± 5.2%, and the surface charge density is also 1.
This was a sufficiently low value of 4 × 10 11 cm −2 .

【0058】実施例5 図3(b)に示した磁力線パターンを用いた図1に示し
たマイクロ波プラズマ処理装置を使用し、イオンインプ
ラ後の硬化フォトレジストのアッシングを行った。
Example 5 Ashing of the cured photoresist after ion implantation was performed using the microwave plasma processing apparatus shown in FIG. 1 using the line of magnetic force shown in FIG. 3B.

【0059】基体102としては、1×1016cm-2
度でリンをドープした1μm厚のフォトレジストを形成
したシリコン(Si)基板(φ12インチ)を使用し
た。まず、Si基板102を基体支持体103上に設置
した後、ヒータ104を用いて200℃まで加熱し、排
気系(不図示)を介してプラズマ処理室101内を真空
排気し、10-5Torrまで減圧させた。プラズマ処理
用ガス導入口105を介して酸素ガスを200sccm
の流量でプラズマ処理室101内に導入した。次いで、
排気系(不図示)に設けられたコンダクタンスバルブ
(不図示)を調整し、処理室101内を0.1Torr
に保持した。プラズマ処理室101内に、2.45GH
zのマイクロ波電源より2.0kWの電力をスロット付
無終端環状導波管108を介して供給した。かくして、
プラズマ処理室101内にプラズマを発生させた。この
際、プラズマ処理用ガス導入口105を介して導入され
た酸素ガスはプラズマ処理室101内で励起、分解、反
応してオゾンとなり、シリコン基板102の方向に輸送
され、基板102上のフォトレジストを酸化し、気化・
除去された。アッシング後、アッシング速度を基板表面
電荷密度等について評価した。
As the substrate 102, a silicon (Si) substrate (φ12 inch) formed with a 1 μm thick photoresist doped with phosphorus at a concentration of 1 × 10 16 cm −2 was used. First, after the Si substrate 102 is placed on the substrate support 103, the Si substrate 102 is heated to 200 ° C. using the heater 104, and the inside of the plasma processing chamber 101 is evacuated via an exhaust system (not shown) to 10 -5 Torr. The pressure was reduced. 200 sccm of oxygen gas through the plasma processing gas inlet 105
Into the plasma processing chamber 101. Then
By adjusting a conductance valve (not shown) provided in an exhaust system (not shown), the inside of the processing chamber 101 is adjusted to 0.1 Torr.
Held. 2.45 GH in the plasma processing chamber 101
Power of 2.0 kW was supplied from a microwave power source of z through the slotted endless annular waveguide 108. Thus,
Plasma was generated in the plasma processing chamber 101. At this time, the oxygen gas introduced through the plasma processing gas inlet 105 is excited, decomposed, and reacted into ozone in the plasma processing chamber 101, transported in the direction of the silicon substrate 102, and exposed to the photoresist on the substrate 102. Oxidizes and vaporizes
Removed. After ashing, the ashing speed was evaluated for the substrate surface charge density and the like.

【0060】得られたアッシング速度は、1.6μm/
min±7.8%と極めて大きく、表面残査密度も12
個cm-2と充分低い値を示した。
The ashing speed obtained was 1.6 μm /
min ± 7.8%, and the surface residue density is 12
This was a sufficiently low value of cm- 2 .

【0061】実施例6 図2(a)に示した磁力線パターンを用いた図1のマイ
クロ波プラズマ処理装置を使用し、半導体素子保護用窒
化シリコン膜の形成を行った。
Example 6 A silicon nitride film for protecting a semiconductor element was formed using the microwave plasma processing apparatus shown in FIG. 1 using the magnetic field line pattern shown in FIG. 2A.

【0062】基体102としては、Al配線パターン
(ラインアンドスペース0.5 μm)が形成された層
間SiO2 膜付きφ300mmP型単結晶シリコン基板
(面方位〈100〉、抵抗率10Ωcm)を使用した。
まず、シリコン基板102を基体支持体103上に設置
した後、排気系(不図示)を介してプラズマ処理室10
1内を真空排気し、10-7Torrの値まで減圧させ
た。続いてヒータ104に通電し、シリコン基板102
を300℃に加熱し、この基板をこの温度に保持した。
プラズマ処理用ガス導入口105を介して窒素ガスを6
00sccmの流量で、また、モノシランガスを200
sccmの流量で処理室101内に導入した。次いで、
排気系(不図示)に設けられたコンダクタンスバルブ
(不図示)を調整し、処理室101内を20mTorr
に保持した。次いで、2.45GHzのマイクロ波電源
(不図示)より3.0kWの電力をスロット付無終端環
状導波管108を介して供給した。かくして、プラズマ
処理室101内にプラズマを発生させた。この際、プラ
ズマ処理用ガス導入口105を介して導入された窒素ガ
スはプラズマ処理室101内で励起、分解、されて活性
種となり、シリコン基板102の方向に輸送され、モノ
シランガスと反応し、窒化シリコン膜がシリコン基板1
02に1.0μmの厚さで形成した。成膜後、成膜速
度、応力等の膜質について評価した。応力は成膜前後の
基板の反り量の変化をレーザ干渉計Zygo(商品名)
で測定し求めた。
As the substrate 102, a φ300 mm P-type single crystal silicon substrate (plane orientation <100>, resistivity 10 Ωcm) with an interlayer SiO 2 film on which an Al wiring pattern (line and space 0.5 μm) was formed was used.
First, after the silicon substrate 102 is set on the substrate support 103, the plasma processing chamber 10 is set through an exhaust system (not shown).
The inside of 1 was evacuated, and the pressure was reduced to 10 -7 Torr. Subsequently, the heater 104 is energized, and the silicon substrate 102
Was heated to 300 ° C. and the substrate was kept at this temperature.
6 nitrogen gas through the plasma processing gas inlet 105
At a flow rate of 00 sccm,
It was introduced into the processing chamber 101 at a flow rate of sccm. Then
By adjusting a conductance valve (not shown) provided in an exhaust system (not shown), the inside of the processing chamber 101 is adjusted to 20 mTorr.
Held. Next, a 3.0 kW power was supplied from a 2.45 GHz microwave power supply (not shown) via the slotted endless annular waveguide 108. Thus, plasma was generated in the plasma processing chamber 101. At this time, the nitrogen gas introduced through the plasma processing gas inlet 105 is excited, decomposed, and becomes an active species in the plasma processing chamber 101, is transported toward the silicon substrate 102, reacts with the monosilane gas, and reacts with the monosilane gas. Silicon film is silicon substrate 1
02 was formed with a thickness of 1.0 μm. After the film formation, film quality such as film formation speed and stress was evaluated. The stress is the change in the amount of warpage of the substrate before and after film formation, and a laser interferometer Zygo (trade name).
Was measured and determined.

【0063】得られた窒化シリコン膜の成膜速度は、6
60nm/minと極めて大きく、膜質も応力1.1×
109 dyne・cm-2(圧縮)、リーク電流1.2×
10 10A・cm-2、絶縁耐圧11.3MV/cmの極め
て良質な膜であることが確認された。
The deposition rate of the obtained silicon nitride film is 6
Extremely large at 60 nm / min, and film quality is 1.1 × stress.
109 dyne ・ cm-2(Compression), leak current 1.2 ×
10 TenA ・ cm-2, Withstand voltage of 11.3MV / cm
It was confirmed that the film was of good quality.

【0064】実施例7 図2(a)に示した磁力線パターンを用いた図1のマイ
クロ波プラズマ処理装置を使用し、プラスチックレンズ
反射防止用酸化シリコン膜及び窒化シリコン膜の形成を
行った。
Example 7 Using the microwave plasma processing apparatus shown in FIG. 1 using the line of magnetic force shown in FIG. 2A, a silicon oxide film and a silicon nitride film for preventing plastic lens reflection were formed.

【0065】基体102としては、直径50mmプラス
チック凸レンズを使用した。レンズ102を基体支持体
103上に設置した後、排気系(不図示)を介してプラ
ズマ処理室101内を真空排気し、10-7Torrの値
まで減圧させた。プラズマ処理用ガス導入口105を介
して窒素ガスを150sccmの流量で、また、モノシ
ランガスを100sccmの流量で処理室101内に導
入した。次いで、排気系(不図示)に設けられたコンダ
クタンスバルブ(不図示)を調整し、処理室101内を
5mTorrに保持した。次いで、2.45GHzのマ
イクロ波電源(不図示)より3.0kWの電力をスロッ
ト付無終端環状導波管108を介してプラズマ処理室1
01内に供給した。かくして、プラズマ処理室101内
にプラズマを発生させた。この際、プラズマ処理用ガス
導入口105を介して導入された窒素ガスは、プラズマ
処理室101内で励起、分解されて窒素原子等の活性種
となり、レンズ102の方向に輸送され、モノシランと
反応し、窒化シリコン膜がレンズ102上に20nmの
厚さで形成された。
As the substrate 102, a plastic convex lens having a diameter of 50 mm was used. After the lens 102 was set on the substrate support 103, the inside of the plasma processing chamber 101 was evacuated via an exhaust system (not shown) to reduce the pressure to a value of 10 -7 Torr. Nitrogen gas was introduced into the processing chamber 101 at a flow rate of 150 sccm and monosilane gas at a flow rate of 100 sccm through the plasma processing gas inlet 105. Next, a conductance valve (not shown) provided in an exhaust system (not shown) was adjusted to maintain the inside of the processing chamber 101 at 5 mTorr. Then, a 3.0 kW power from a microwave power supply (not shown) of 2.45 GHz is applied to the plasma processing chamber 1 through the slotted endless annular waveguide 108.
01. Thus, plasma was generated in the plasma processing chamber 101. At this time, the nitrogen gas introduced through the plasma processing gas inlet 105 is excited and decomposed in the plasma processing chamber 101 to become active species such as nitrogen atoms, is transported in the direction of the lens 102, and reacts with monosilane. Then, a silicon nitride film was formed on the lens 102 with a thickness of 20 nm.

【0066】次に、プラズマ処理用ガス導入口105を
介して酸素ガス200sccmの流量で、またモノシラ
ンガスを100sccmの流量で処理室101内に導入
した。次いで、排気系(不図示)に設けられたコンダク
タンスバルブ(不図示)を調整し、処理室101内を1
mTorrに保持した。次いで、2.45MHzのマイ
クロ波電源(不図示)より2.0kWの電力をスロット
付無終端環状導波管108を介してプラズマ発生室10
1内に供給した。かくして、プラズマ処理室101内に
プラズマを発生させた。この際、プラズマ処理用ガス導
入口105を介して導入された酸素ガスは、プラズマ処
理室101内で励起、分解されて酸素原子等の活性種と
なり、ガラス基板102の方向に輸送され、モノシラン
ガスと反応し、酸化シリコン膜がガラス基板102上に
85nmの厚さで形成された。成膜後、成膜速度、反射
特性について評価した。
Next, an oxygen gas flow rate of 200 sccm and a monosilane gas flow rate of 100 sccm were introduced into the processing chamber 101 through the plasma processing gas inlet 105. Next, the conductance valve (not shown) provided in the exhaust system (not shown) is adjusted, and
It was kept at mTorr. Then, a power of 2.0 kW from a microwave power supply (not shown) of 2.45 MHz is supplied to the plasma generation chamber 10 through the slotted endless annular waveguide 108.
1. Thus, plasma was generated in the plasma processing chamber 101. At this time, the oxygen gas introduced through the plasma processing gas inlet 105 is excited and decomposed in the plasma processing chamber 101 to become active species such as oxygen atoms, is transported in the direction of the glass substrate 102, and is converted into a monosilane gas. As a result, a silicon oxide film was formed on the glass substrate 102 with a thickness of 85 nm. After the film formation, the film formation speed and the reflection characteristics were evaluated.

【0067】得られた窒化シリコン膜及び酸化シリコン
膜の成膜速度はそれぞれ320nm/min、370n
m/minと良好で、膜質も、500nm付近の反射率
が0.13%と極めて良好な光学特性であることが確認
された。
The deposition rates of the obtained silicon nitride film and silicon oxide film were 320 nm / min and 370 n, respectively.
m / min, and the film quality was confirmed to be a very good optical characteristic with a reflectivity near 500 nm of 0.13%.

【0068】実施例8 図2(b)に示した磁力線パターンを用いた図1のマイ
クロ波プラズマ処理装置を使用し、半導体素子層間絶縁
用酸化シリコン膜を形成を行った。
Example 8 A silicon oxide film for interlayer insulation of a semiconductor element was formed using the microwave plasma processing apparatus of FIG. 1 using the magnetic field line pattern shown in FIG. 2B.

【0069】基体102としては、最上部にAlパター
ン(ラインアンドスペース0.5μm)が形成されたφ
300mmP型単結晶シリコン基板(面方位〈10
0〉、抵抗率10Ωcm)を使用した。まず、シリコン
基板102を基体支持体103上に設置した。排気系
(不図示)を介してプラズマ処理室101内を真空排気
し、10-7Torrの値まで減圧させた。続いてヒータ
104を通電し、シリコン基板102を300℃に加熱
し、この基板をこの温度に保持した。プラズマ処理用ガ
ス導入口105を介して酸素ガス500sccmの流量
で、また、モノシランガスを200sccmの流量で処
理室101内に導入した。次いで、排気系(不図示)に
設けられたコンダクタンスバルブ(不図示)を調整し、
プラズマ処理室101内を30mTorrに保持した。
次いで、400kHzの高周波印加手段を介して300
Wの電力を基板支持体103に印加するとともに、2.
45GHzのマイクロ波電源より2.0kWの電力をス
ロット付無終端環状導波管108を介してプラズマ処理
室101内に供給した。かくして、プラズマ処理室10
1内にプラズマが発生させたプラズマ処理用ガス導入口
105を介して導入された酸素ガスはプラズマ処理室1
01内で励起、分解されて活性種となり、シリコン基板
102の方向に輸送され、モノシランガスと反応し、酸
化シリコン膜がシリコン基板102上に0.8μmの厚
さで形成された。このとき、イオン種はRFバイアスに
より加速されて基板に入射しパターン上の膜を削り平坦
性を向上させる。処理後、成膜速度、均一性、絶縁耐
圧、及び段差被覆性について評価した。段差被覆性は、
Al配線パターン上に成膜した酸化シリコン膜の断面を
走査型電子顕微鏡(SEM)で観測し、ボイドを観測す
ることにより評価した。
As the substrate 102, φ with an Al pattern (line and space 0.5 μm) formed on the uppermost part
300 mm P-type single crystal silicon substrate (plane orientation <10
0>, resistivity 10 Ωcm). First, the silicon substrate 102 was set on the base support 103. The inside of the plasma processing chamber 101 was evacuated via an exhaust system (not shown) to reduce the pressure to a value of 10 -7 Torr. Subsequently, the heater 104 was energized to heat the silicon substrate 102 to 300 ° C., and the substrate was kept at this temperature. Oxygen gas at a flow rate of 500 sccm and monosilane gas at a flow rate of 200 sccm were introduced into the processing chamber 101 through the plasma processing gas inlet 105. Next, the conductance valve (not shown) provided in the exhaust system (not shown) is adjusted,
The inside of the plasma processing chamber 101 was maintained at 30 mTorr.
Then, 300 kHz through a 400 kHz high frequency applying means.
1. applying W power to the substrate support 103;
Power of 2.0 kW was supplied from a 45 GHz microwave power supply into the plasma processing chamber 101 through the slotted endless annular waveguide 108. Thus, the plasma processing chamber 10
Oxygen gas introduced into the plasma processing chamber 1 through the plasma processing gas introduction port 105 in which plasma is generated in the plasma processing chamber 1
In step 01, the active species were excited and decomposed into active species, transported in the direction of the silicon substrate 102, reacted with the monosilane gas, and a silicon oxide film was formed on the silicon substrate 102 to a thickness of 0.8 μm. At this time, the ion species is accelerated by the RF bias and is incident on the substrate to cut the film on the pattern to improve the flatness. After the treatment, the film forming speed, uniformity, withstand voltage, and step coverage were evaluated. The step coverage is
The cross section of the silicon oxide film formed on the Al wiring pattern was observed with a scanning electron microscope (SEM) and evaluated by observing voids.

【0070】得られた酸化シリコン膜の成膜速度と均一
性は300nm/min±2.4%と良好で、膜質も絶
縁耐圧9.8MV/cm、ボイドフリーであって良質な
膜であることが確認された。
The obtained silicon oxide film has a good film forming rate and uniformity of 300 nm / min ± 2.4%, a film quality of 9.8 MV / cm, a void-free film and good quality. Was confirmed.

【0071】[0071]

【発明の効果】以上説明したように、プラズマ処理室
と、該プラズマ処理室内に設置された被処理基体支持手
段と、プラズマ処理室内への処理用ガス導入手段と、プ
ラズマ処理室内を真空排気する排気手段と、複数のスロ
ットを有する平板型無終端環状導波管からなる該プラズ
マ処理室へのマイクロ波導入手段とで構成されるプラズ
マ処理装置において、前記導波管にスロットに平行な磁
場を発生する手段を付設させることによって、3mTo
rr以下の低圧領域で処理を行う場合でも、高速かつ均
一に処理を行うことが可能な、高密度で均一なプラズマ
を発生できるプラズマ処理装置を提供できる。
As described above, the plasma processing chamber, the substrate supporting means installed in the plasma processing chamber, the processing gas introducing means into the plasma processing chamber, and the evacuation of the plasma processing chamber. In a plasma processing apparatus including an exhaust unit and a microwave introducing unit into the plasma processing chamber including a flat endless annular waveguide having a plurality of slots, a magnetic field parallel to a slot is applied to the waveguide. 3mTo
It is possible to provide a plasma processing apparatus capable of performing high-speed and uniform processing and capable of generating high-density and uniform plasma even when performing processing in a low-pressure region of rr or less.

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

【図1】本発明のスロット電界に垂直な磁界発生手段を
内蔵した無終端環状導波管を用いたマイクロ波プラズマ
処理装置の模式図である。
FIG. 1 is a schematic view of a microwave plasma processing apparatus using an endless annular waveguide incorporating a magnetic field generating means perpendicular to a slot electric field according to the present invention.

【図2】本発明に用いられる磁力線パターンを示す模式
図である。
FIG. 2 is a schematic view showing a magnetic field line pattern used in the present invention.

【図3】本発明に用いられる他の磁力線パターンを示す
模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing another magnetic field line pattern used in the present invention.

【図4】従来例であるマイクロ波プラズマ処理装置の模
式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram of a conventional microwave plasma processing apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101,901 プラズマ処理室 102,902 被処理基体 103,903 支持体 104,904 基板温度調整手段 105,905 処理用ガス導入手段 106,906 排気 107,907 誘電体窓 108,908 スロット付無終端環状導波管 109 磁界発生手段 911 二分配ブロック 912 スロット 913 無終端環状導波管に導入されたマイクロ波 914 漏れ波 915 表面波 916 漏れ波により発生したプラズマ 917 表面波により発生したプラズマ 101, 901 Plasma processing chamber 102, 902 Substrate 103, 903 Support 104, 904 Substrate temperature adjusting means 105, 905 Processing gas introduction means 106, 906 Exhaust 107, 907 Dielectric window 108, 908 Slotless endless ring Waveguide 109 Magnetic field generating means 911 Dual distribution block 912 Slot 913 Microwave introduced into endless annular waveguide 914 Leakage wave 915 Surface wave 916 Plasma generated by leakage wave 917 Plasma generated by surface wave

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H05H 1/46 H01L 21/302 B Fターム(参考) 4G075 AA24 BC06 CA26 CA47 CA65 DA02 EB01 EB31 EB44 FC15 4K030 FA02 KA15 5F004 AA01 AA13 BA14 BB07 BB14 BD01 CA02 DA00 DA01 DA02 DA03 DA04 DA05 DA15 DA17 DA18 DA25 DA26 DA27 DA28 DB26 5F045 AA10 AB03 AB04 AB06 AB10 AB32 AB33 AB34 AC01 AC02 AC05 AC07 AE15 AE17 BB01 EH03 EH17 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat ゛ (Reference) H05H 1/46 H01L 21/302 BF Term (Reference) 4G075 AA24 BC06 CA26 CA47 CA65 DA02 EB01 EB31 EB44 FC15 4K030 FA02 KA15 5F004 AA01 AA13 BA14 BB07 BB14 BD01 CA02 DA00 DA01 DA02 DA03 DA04 DA05 DA15 DA17 DA18 DA25 DA26 DA27 DA28 DB26 5F045 AA10 AB03 AB04 AB06 AB10 AB32 AB33 AB34 AC01 AC02 AC05 AC07 AE15 AE17 BB01 EH03 EH17

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 プラズマ処理室と、該プラズマ処理室内
に設置された被処理基体支持手段と、該プラズマ処理室
内への処理用ガス導入手段と、該プラズマ処理室内を真
空排気する排気手段と、複数のスロットを有する平板型
無終端環状導波管からなる該プラズマ処理室へのマイク
ロ波導入手段とから構成されるプラズマ処理装置におい
て、該導波管に該スロットの幅方向に垂直な磁界を発生
させる手段を付設してなることを特徴とするマイクロ波
プラズマ処理装置。
A plasma processing chamber; a substrate supporting means provided in the plasma processing chamber; a processing gas introducing means into the plasma processing chamber; and an exhaust means for evacuating the plasma processing chamber. In a plasma processing apparatus comprising: a flat plate type endless annular waveguide having a plurality of slots; and a microwave introducing means to the plasma processing chamber, a magnetic field perpendicular to the width direction of the slot is applied to the waveguide. A microwave plasma processing apparatus, further comprising means for generating the microwave plasma.
【請求項2】 前記スロットが、前記環状導波管の中心
軸に対して放射状に、前記磁界の磁力線が前記環状導波
管の中心軸に対して放射状に形成されていることを特徴
とする請求項1に記載のプラズマ処理装置。
2. The method according to claim 1, wherein the slot is formed radially with respect to the central axis of the annular waveguide, and the magnetic field lines of the magnetic field are radially formed with respect to the central axis of the annular waveguide. The plasma processing apparatus according to claim 1.
【請求項3】 前記磁力線の節面が前記環状導波管の中
心軸に対して同心円状または放射状に1個以上存在する
ことを特徴とする請求項2に記載のプラズマ処理装置。
3. The plasma processing apparatus according to claim 2, wherein at least one node surface of the line of magnetic force exists concentrically or radially with respect to a center axis of the annular waveguide.
【請求項4】 前記スロットが前記環状導波管の中心軸
に対し放射状に、前記磁界の磁力線がスロット平板に垂
直に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の
プラズマ処理装置。
4. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein said slot is formed radially with respect to a center axis of said annular waveguide, and magnetic lines of force of said magnetic field are formed perpendicular to a slot plate.
【請求項5】 前記磁力線の節面が前記環状導波管の中
心軸に対し放射状に複数存在することを特徴とする請求
項4に記載のプラズマ処理装置。
5. The plasma processing apparatus according to claim 4, wherein a plurality of nodal surfaces of the lines of magnetic force exist radially with respect to a center axis of the annular waveguide.
【請求項6】 前記スロットが前記環状導波管の中心軸
に対し円弧状に、前記磁界の磁力線がスロット平板に垂
直に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の
プラズマ処理装置。
6. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the slot is formed in an arc shape with respect to a center axis of the annular waveguide, and the magnetic field lines of the magnetic field are formed perpendicular to the slot plate. .
【請求項7】 前記磁力線の節面が前記環状導波管の中
心軸に対して同心円状または放射状に1個以上存在する
ことを特徴とする請求項6に記載のプラズマ処理装置。
7. The plasma processing apparatus according to claim 6, wherein at least one node surface of the line of magnetic force exists concentrically or radially with respect to a center axis of the annular waveguide.
【請求項8】 前記スロットが前記環状導波管の中心軸
に対し円弧状に、前記磁界の磁力線が前記環状導波管の
中心軸に対し同心円状に形成されていることを特徴とす
る請求項1に記載のプラズマ処理装置。
8. The apparatus according to claim 1, wherein the slot is formed in an arc shape with respect to a center axis of the annular waveguide, and the magnetic field lines of the magnetic field are formed concentrically with the center axis of the annular waveguide. Item 2. A plasma processing apparatus according to item 1.
【請求項9】 前記磁力線の節面が前記環状導波管の中
心軸に対して同心円状または放射状に1個以上存在する
ことを特徴とする請求項8に記載のプラズマ処理装置。
9. The plasma processing apparatus according to claim 8, wherein at least one node surface of the line of magnetic force exists concentrically or radially with respect to a center axis of the annular waveguide.
【請求項10】 前記導波管が複数あり、互いに同心円
状に形成されている請求項1ないし9のいずれか一項に
記載のプラズマ処理装置。
10. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a plurality of said waveguides are formed concentrically with each other.
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