JP2001043997A - Plasma processing device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波を用い
て被処理体にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置に関
する。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a plasma processing apparatus for performing plasma processing on an object to be processed using microwaves.
【0002】[0002]
【従来の技術】マイクロ波をプラズマ生起用の励起エネ
ルギー源として使用するプラズマ処理装置としては、プ
ラズマ重合装置、CVD装置、表面改質装置、エッチン
グ装置、アッシング装置、クリーニング装置等が知られ
ている。2. Description of the Related Art As a plasma processing apparatus using a microwave as an excitation energy source for generating plasma, a plasma polymerization apparatus, a CVD apparatus, a surface reforming apparatus, an etching apparatus, an ashing apparatus, a cleaning apparatus and the like are known. .
【0003】こうしたいわゆるマイクロ波プラズマ処理
装置を使用するCVDは例えば次のように行われる。即
ち、マイクロ波プラズマCVD装置の処理室内にガスを
導入し、同時にマイクロ波エネルギーを投入してプラズ
マを発生させガスを励起及び/又は分解して処理室内に
配された被処理体上に堆積膜を形成する。そして同様の
手法で有機物のプラズマ重合や酸化、窒化、フッ化等の
表面改質を行うこともできる。[0003] CVD using such a so-called microwave plasma processing apparatus is performed, for example, as follows. That is, a gas is introduced into a processing chamber of a microwave plasma CVD apparatus, and simultaneously, microwave energy is applied to generate plasma to excite and / or decompose the gas to deposit a film on an object to be processed disposed in the processing chamber. To form Then, surface modification such as plasma polymerization, oxidation, nitridation, and fluorination of an organic substance can be performed in the same manner.
【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体のエッチング処理は、例え
ば次のようにして行われる。即ち、該装置の処理室内に
エッチャントガスを導入し、同時にマイクロ波エネルギ
ーを投入して該エッチャントガスを励起及び/又は分解
して該処理室内にプラズマを発生させ、これにより該処
理室内に配された被処理体の表面をエッチングする。[0004] Etching of an object 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 simultaneously, microwave energy is applied to excite and / or decompose the etchant gas to generate plasma in the processing chamber. The surface of the processed object is etched.
【0005】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体のアッシング処理は、例え
ば次のようにして行われる。即ち、該装置の処理室内に
アッシングガスを導入し、同時にマイクロ波エネルギー
を投入して該アッシングガスを励起及び/又は分解して
該処理室内にプラズマを発生させ、これにより該処理室
内に配された被処理体の表面即ちホトレジストをアッシ
ングする。アッシング同様にして、被処理体の被処理面
に付着した不要物を除去するクリニーングを行うことも
できる。[0005] Further, ashing processing of an object 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 at the same time, microwave energy is applied to excite and / or decompose the ashing gas to generate plasma in the processing chamber. Ashing the surface of the object to be processed, ie, the photoresist. In the same manner as ashing, cleaning for removing unnecessary substances attached to the surface of the object to be processed can be performed.
【0006】以上のマイクロ波プラズマ処理装置として
は、プラズマ発生室と処理室とに分けられた型式のもの
もある。[0006] As the microwave plasma processing apparatus described above, there is a type which is divided into a plasma generation chamber and a processing chamber.
【0007】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
効率的に電離し、励起させることができる。それ故、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、これが故に高清
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 advantages such as high ionization efficiency, excitation efficiency and decomposition efficiency of the gas, relatively easy formation of high-density plasma, and high-speed processing at low temperature and high speed. In addition, since the microwave has a 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 a highly clean plasma processing can be performed.
【0008】図12は特開平11−40397号公報に
記載されているような方式のマイクロ波プラズマ処理装
置を示している。FIG. 12 shows a microwave plasma processing apparatus of the type described in JP-A-11-40397.
【0009】1は内部が排気可能な容器、2は被処理体
Wの支持体、3は該容器内にプラズマを発生させる為の
マイクロ波を供給するマイクロ波供給器、4はマイクロ
波を透過させる誘電体窓であり、7は該容器内にガスを
供給するガス供給手段、7aはガス放出口、13はマイ
クロ波導入口、33はスロットである。1 is a container whose inside can be evacuated, 2 is a support for the object W to be processed, 3 is a microwave supply device for supplying a microwave for generating plasma in the container, and 4 is a microwave transmitting device. Reference numeral 7 denotes a gas supply means for supplying gas into the container, 7a denotes a gas discharge port, 13 denotes a microwave inlet, and 33 denotes a slot.
【0010】マイクロ波を放射する為の複数のスロット
33に隣接する容器の天井壁は、誘電体窓4からなる。[0010] The ceiling wall of the container adjacent to the plurality of slots 33 for radiating microwaves comprises a dielectric window 4.
【0011】この誘電体窓は、マイクロ波を透過させる
とともに、容器内の減圧可能な雰囲気と容器外の大気圧
雰囲気とを隔離するために、これらの圧力の差に十分耐
えられる機械的強度を有する円盤からなり、隣接する容
器外壁部にOリング等で取り付けられている。The dielectric window transmits a microwave and separates an atmosphere capable of reducing pressure from the inside of the container from an atmospheric pressure outside the container, so that the dielectric window has a mechanical strength enough to withstand a difference between these pressures. And is attached to an adjacent container outer wall with an O-ring or the like.
【0012】図13は、この方式に基づいたプラズマ処
理装置の断面を示している。厚い誘電体窓4は、容器1
の上部側壁とマイクロ波供給器3の下部により挟まれて
固定されている。図14は、マイクロ波伝搬と放射及び
プラズマの発生の様子を示している。FIG. 13 shows a cross section of a plasma processing apparatus based on this method. The thick dielectric window 4 is
Is sandwiched and fixed by the upper side wall of the microwave supply device 3 and the lower portion of the microwave supply device 3. FIG. 14 shows the state of microwave propagation, radiation and generation of plasma.
【0013】[0013]
【発明が解決しようとする課題】被処理体Wが例えば直
径約300mmのウエハのように大面積のものになるに
つれて、容器の大きさも大きくなる。直径300mmを
超える円盤で上記誘電体窓を作製すると、厚さは12m
m〜14mmにもなる。又、発熱による変形や破損とい
う問題も顕著になってくる。As the object to be processed W has a large area, for example, a wafer having a diameter of about 300 mm, the size of the container also increases. When the above dielectric window is made of a disk having a diameter of more than 300 mm, the thickness becomes 12 m.
m to 14 mm. In addition, the problem of deformation and breakage due to heat generation becomes significant.
【0014】誘電体窓を透して容器内に放出されるマイ
クロ波の電界強度は、誘電体窓の厚さが大きくなるにつ
れて減少するために、誘電体窓の厚みの増加は、プラズ
マのより一層の高密度化を阻害する要因となる。[0014] Because the electric field strength of the microwaves emitted into the container through the dielectric window decreases as the thickness of the dielectric window increases, the increase in the thickness of the dielectric window increases the intensity of the plasma. This is a factor that hinders further densification.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、容器内
外の差圧に十分耐えうる機械的強度を確保しつつ、誘電
体窓の厚みの増加を抑え、プラズマを高密度化し得るプ
ラズマ処理装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a plasma processing method capable of suppressing the increase in the thickness of a dielectric window and increasing the density of plasma while ensuring mechanical strength sufficient to withstand a pressure difference between the inside and outside of a container. It is to provide a device.
【0016】本発明は、内部が排気可能な容器と、該容
器内にガスを供給するガス供給手段と、該容器内にプラ
ズマを発生させる為のマイクロ波を供給するマイクロ波
供給器と、マイクロ波を透過させる誘電体窓と、を有
し、該プラズマを利用して被処理体を処理するプラズマ
処理装置において、該マイクロ波供給器に設けられたマ
イクロ波を放射する為の複数のスロットの各々に、マイ
クロ波透過性の封止体を設けるとともに、該誘電体窓を
該複数のスロットに共通の厚さ5mm以下のシート状に
したことを特徴とする。According to the present invention, there is provided a container whose inside can be evacuated, gas supply means for supplying a gas into the container, a microwave supply device for supplying a microwave for generating plasma in the container, A dielectric window for transmitting a wave, and a plasma processing apparatus for processing an object to be processed using the plasma, wherein a plurality of slots for radiating microwaves provided in the microwave supply device are provided. Each is provided with a microwave transparent sealing body, and the dielectric window is formed into a sheet having a thickness of 5 mm or less common to the plurality of slots.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】図1は、本発明の好適な実施の形
態によるプラズマ処理装置を示している。FIG. 1 shows a plasma processing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
【0018】このプラズマ処理装置は、内部が排気可能
な容器1と、容器1内にガスを供給するガス供給手段7
と、容器1内にプラズマを発生させる為のマイクロ波を
供給するマイクロ波供給器3と、マイクロ波を透過させ
る誘電体窓4と、を有している。This plasma processing apparatus comprises a container 1 capable of evacuating the inside, and gas supply means 7 for supplying gas into the container 1.
And a microwave supplier 3 for supplying microwaves for generating plasma in the container 1 and a dielectric window 4 for transmitting microwaves.
【0019】マイクロ波供給器3に設けられたマイクロ
波を放射する為の複数のスロット33の各々には、マイ
クロ波透過性の封止体14が設けられており、誘電体窓
4は複数のスロットに共通の厚さ5mm以下のシート状
誘電体である。Each of the plurality of slots 33 provided in the microwave supply device 3 for radiating microwaves is provided with a microwave-transmissive sealing member 14, and the dielectric window 4 is provided with a plurality of dielectric windows 4. It is a sheet-like dielectric having a thickness of 5 mm or less common to the slots.
【0020】被処理体Wは、支持体2の上に支持され、
容器1内に配置される。必要に応じて、図1に示すよう
に、支持体2に、被処理体Wの温度を調整するための温
度調整器12を設けてもよい。温度調整器12は、被処
理体Wを加熱するためのヒーターや被処理体Wを冷却す
るためのクーラーで有り得る。The object to be processed W is supported on a support 2,
It is arranged in the container 1. If necessary, as shown in FIG. 1, the support 2 may be provided with a temperature controller 12 for adjusting the temperature of the workpiece W. The temperature controller 12 can be a heater for heating the object to be processed W or a cooler for cooling the object to be processed W.
【0021】排気系8は、真空ポンプやバルブ等からな
り、容器1内を排気し、容器1内を所定の圧力に保持で
きるように動作する。The exhaust system 8 includes a vacuum pump, a valve, and the like, and operates so as to exhaust the inside of the container 1 and maintain the inside of the container 1 at a predetermined pressure.
【0022】ガス供給系6は、ガスボンベ、バルブ、流
量制御器等から構成される。The gas supply system 6 comprises a gas cylinder, a valve, a flow controller and the like.
【0023】本形態のマイクロ波供給器3は、図2に示
すような複数のスロット33を備えた導電性平板23を
有している。そして、無終端の環状導波路13を構成す
る凹部を備えた導電性部材と導電性平板23とを組み立
てて構成されている。The microwave supplier 3 of the present embodiment has a conductive flat plate 23 having a plurality of slots 33 as shown in FIG. Then, a conductive member having a concave portion constituting the endless annular waveguide 13 and a conductive flat plate 23 are assembled.
【0024】そして、導波路となる凹部内に封止体14
が配置されている。シート状の誘電体窓4は、環状導波
路13の外側、即ち導電性平板23の下方に熔着などに
より取り付けられており、スロット33を下方から覆っ
ている。Then, the sealing member 14 is placed in the concave portion serving as the waveguide.
Is arranged. The sheet-like dielectric window 4 is attached to the outside of the annular waveguide 13, that is, below the conductive flat plate 23 by welding or the like, and covers the slot 33 from below.
【0025】導波路13は、マイクロ波導波管5に接続
されており、不図示のマイクロ波電源から導波管5を介
してマイクロ波が導入される。導波路13は通常大気に
連通しているため、内部は大気圧である。一方、容器1
内は通常排気され減圧されるので、誘電体窓4と封止体
14には差圧がかかる。封止体14は、導波路13内に
配されているので、各スロット33の部分において、差
圧がかかるが、その大きさはスロット33の開口面積に
応じたものであるので、機械的強度が比較的低い構造で
あっても、この差圧には十分耐えうる。このように容器
の壁としての機能を封止体に分散させている。The waveguide 13 is connected to the microwave waveguide 5, and a microwave is introduced from a microwave power supply (not shown) through the waveguide 5. Since the waveguide 13 is normally in communication with the atmosphere, the inside is at atmospheric pressure. Meanwhile, container 1
Since the inside is usually evacuated and reduced in pressure, a differential pressure is applied between the dielectric window 4 and the sealing body 14. Since the sealing body 14 is disposed in the waveguide 13, a differential pressure is applied to each of the slots 33, but since the size thereof is in accordance with the opening area of the slot 33, the mechanical strength is high. Is relatively low, it can withstand this differential pressure sufficiently. Thus, the function as the wall of the container is dispersed in the sealing body.
【0026】又、容器の天上壁全てが封止体で作られて
いるわけではないので、封止体に要求される特性も緩
い。Further, since not all of the top wall of the container is made of a sealing body, the characteristics required for the sealing body are loose.
【0027】封止体14が圧力差を保っているので、誘
電体窓4に要求される機械的強度は低いものとなり、誘
電体窓に用いる材料の選択範囲や寸法の選択範囲を広げ
ることができる。Since the sealing member 14 maintains the pressure difference, the mechanical strength required for the dielectric window 4 is low, and the selection range of the materials and dimensions for the dielectric window can be expanded. it can.
【0028】プラズマ処理は以下のようにして行う。排
気系8を介して容器1内を真空排気する。続いて処理用
ガスをガス供給手段7より所定の流量でプラズマ処理室
内に導入する。次に排気系8に設けられたコンダクタン
ス制御バルブを調整し、プラズマ処理室内を所定の圧力
に保持する。マイクロ波電源より所望の電力を無終端環
状導波路13を介してプラズマ処理室内に供給する。図
3に示すように、無終端環状導波路13内に導入された
マイクロ波は、E分岐25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33を介して
誘電体窓4を透過してプラズマ処理室に導入されたマイ
クロ波により高密度プラズマP1が発生する。この状態
で、プラズマP1に入射したマイクロ波は、プラズマP
1中には伝搬できず、誘電体窓4とプラズマP1との界
面を表面波SWとして伝搬する。隣接するスロット33
から導入された表面波SW同士が相互干渉し、表面波S
Wの波長の1/2毎に電界の腹を形成する。この表面波
干渉による腹電界によって高密度プラズマP2が生成す
る。誘電体窓4が薄くプラズマが発生する。容器1の周
辺から導入された処理用ガスは、発生した高密度プラズ
マP2により励起・イオン化・反応して活性化し、支持
体2上に載置された被処理体Wの表面を処理する。The plasma processing is performed as follows. The inside of the container 1 is evacuated through the evacuation system 8. Subsequently, a processing gas is introduced into the plasma processing chamber from the gas supply means 7 at a predetermined flow rate. Next, the conductance control valve provided in the exhaust system 8 is adjusted to maintain the plasma processing chamber at a predetermined pressure. A desired power is supplied from the microwave power supply to the plasma processing chamber through the endless annular waveguide 13. As shown in FIG. 3, the microwave introduced into the endless annular waveguide 13 is split right and left by the E-branch 25 and propagates with a longer guide wavelength than free space. 1 of tube wavelength
The high-density plasma P1 is generated by the microwaves transmitted through the dielectric window 4 through the slots 33 provided at every 1/2 or 1/4 and introduced into the plasma processing chamber. In this state, the microwave incident on the plasma P1
1, and propagates at the interface between the dielectric window 4 and the plasma P1 as a surface wave SW. Adjacent slot 33
Surface waves SW introduced from each other interfere with each other, and the surface waves S
An antinode of the electric field is formed every half of the wavelength of W. A high-density plasma P2 is generated by the anti-node electric field due to the surface wave interference. Plasma is generated when the dielectric window 4 is thin. The processing gas introduced from the periphery of the vessel 1 is excited, ionized, and activated by the generated high-density plasma P2 to activate and process the surface of the processing target W placed on the support 2.
【0029】特に、厚みを薄くできるので、マイクロ波
の放射特性が改善され、高密度プラズマを発生し易くな
る。図3と図14とを比べれば、電界弱度が強くなるこ
とがわかる。In particular, since the thickness can be reduced, microwave radiation characteristics are improved and high-density plasma is easily generated. A comparison between FIG. 3 and FIG. 14 shows that the electric field weakness is increased.
【0030】図4〜図6は本発明に用いられる封止体と
誘電体窓の近傍の構造を示す模式図である。図4は、マ
イクロ波透過性封止体14がスロット33内に充填さ
れ、Oリングのような気密封止材24によって気密封止
された構造を示している。FIGS. 4 to 6 are schematic views showing structures near the sealing body and the dielectric window used in the present invention. FIG. 4 shows a structure in which the microwave transparent sealing body 14 is filled in the slot 33 and hermetically sealed by a hermetic sealing material 24 such as an O-ring.
【0031】図5は、下に凸のマイクロ波透過性封止体
14の凸部をスロット33内にかん合し、フランジ状の
部分を導波路13内に配置した構造を示している。FIG. 5 shows a structure in which the convex portion of the microwave-transmissive sealing body 14 that is convex downward is fitted in the slot 33 and the flange-shaped portion is arranged in the waveguide 13.
【0032】図5は、スロット33より大なる開口面積
を有する導電性部材34をスロット33の下方に配置し
て、その開口部にマイクロ波透過性封止体14を充填し
た構造を示している。封止体14はスロット付平板と導
電性部材34とによって封止体14のフランジ状の部分
が挟まれて固定されている。FIG. 5 shows a structure in which a conductive member 34 having an opening area larger than the slot 33 is disposed below the slot 33, and the opening is filled with the microwave transparent sealing member 14. . The sealing body 14 is fixed by sandwiching a flange-like portion of the sealing body 14 between the slotted flat plate and the conductive member 34.
【0033】封止体14としては、スロット毎に分割し
て設けることもできる。いくつかのスロット毎に一体化
したものを複数設けることもできる。或いは、全てのス
ロットに共通のものであってもよい。又、マイクロ波供
給器は、複数のスロットを有するものであれば、無終端
や環状の導波路である必要はない。The sealing member 14 can be provided separately for each slot. A plurality of integrated units may be provided for every several slots. Alternatively, it may be common to all slots. Further, the microwave feeder need not be an endless or annular waveguide as long as it has a plurality of slots.
【0034】本発明のプラズマ処理装置に用いられるシ
ート状の誘電体窓4の材質は、真空シールする必要がな
いので機械的強度は必ずしも強い必要はなく、マイクロ
波の透過率が充分高くなるように誘電欠損の小さなもの
であれば適用可能であり、例えば酸化シリコン、窒化シ
リコン、フッ化カルシウム、酸化アルミニウム、窒化ア
ルミニウム等の無機物或いはポリイミド、ポリフルオロ
カーボン等の有機物などが適用可能である。The material of the sheet-like dielectric window 4 used in the plasma processing apparatus of the present invention does not need to have a high mechanical strength because it is not necessary to perform vacuum sealing, so that the microwave transmittance is sufficiently high. For example, inorganic substances such as silicon oxide, silicon nitride, calcium fluoride, aluminum oxide, and aluminum nitride, or organic substances such as polyimide and polyfluorocarbon can be used.
【0035】本発明のプラズマ処理装置に用いられる誘
電体窓4の形状は、薄い方がプラズマ処理室内に現れる
マイクロ波電界が強くなり高密度プラズマが発生できる
ので、5mm以下が適当である。下限は10μm程度で
ある。The thickness of the dielectric window 4 used in the plasma processing apparatus of the present invention is suitably 5 mm or less because the thinner the shape, the stronger the microwave electric field that appears in the plasma processing chamber and the higher the density of the plasma. The lower limit is about 10 μm.
【0036】本発明のプラズマ処理装置に用いられるス
ロット付きマイクロ波供給器3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、導電率の高いAl、Cu、Ag/Cuメ
ッキしたステンレススチールなどが最適である。マイク
ロ波導入口13の向きは、導波路13内に効率よくマイ
クロ波を導入できるものであれば、H面に平行で環状導
波路の接線方向に導入しても、H面に垂直で導入部で伝
搬空間の左右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33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なんでもよい。スロット
間隔は、干渉によりスロットを横切る電界が強め合うよ
うに、管内波長の1/2または1/4が最適である。図
7は本発明に用いられる別の導電性平板を示す。スロッ
ト33は不連続直線となっている。The slotted microwave supplier 3 used in the plasma processing apparatus of the present invention can be made of a conductive material. However, in order to minimize the propagation loss of the microwave, Al with high conductivity is used. Optimum is Cu, Ag / Cu-plated stainless steel, or the like. As long as the microwave introduction port 13 can efficiently introduce microwaves into the waveguide 13, the microwave introduction port 13 can be introduced in the tangential direction of the annular waveguide parallel to the H plane or perpendicular to the H plane at the introduction portion. It may be a two-way distribution on the left and right sides of the propagation space. The shape of the slot 33 used in the present invention may be rectangular, elliptical, or array-shaped, as long as the length in the direction perpendicular to the microwave propagation direction is at least 1 / of the guide wavelength. The slot interval is optimally ま た は or の of the guide wavelength so that the electric field crossing the slot due to interference is strengthened. FIG. 7 shows another conductive plate used in the present invention. The slot 33 is a discontinuous straight line.
【0037】C1は導波路中心を、C2、C5はスロッ
トの中心を、C3、C4は導波路の側端の位置を示す。C1 indicates the center of the waveguide, C2 and C5 indicate the centers of the slots, and C3 and C4 indicate the positions of the side ends of the waveguide.
【0038】本発明に用いられるマイクロ波周波数は、
0.8GHz乃至20GHzの範囲から適宜選択するこ
とができる。The microwave frequency used in the present invention is:
It can be appropriately selected from the range of 0.8 GHz to 20 GHz.
【0039】本発明に用いられるマイクロ波透過性の封
止体としては、SiO2 系の石英や各種ガラス、Si3
N4 ,NaCl,KCl,LiF,CaF2 ,BaF
2 ,Al2 O3 ,AlN,MgOなどの無機物が適当で
あるが、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、ポリイミドなどの有機物も適用可能である。As the microwave-transmitting sealing body used in the present invention, SiO 2 -based quartz, various glasses, Si 3
N 4 , NaCl, KCl, LiF, CaF 2 , BaF
Inorganic substances such as 2 , Al 2 O 3 , AlN, and MgO are suitable, but organic substances such as polyethylene, polyester, polycarbonate, cellulose acetate, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, polyamide, and polyimide are also applicable. is there.
【0040】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、磁界発生手段を用いても良い。本発
明において用いられる磁界としては、ミラー磁界なども
適用可能であるが、スロット近傍の磁界の磁束密度は基
板近傍の磁界の磁束密度よりも大きいマグネトロン磁界
が最適である。磁界発生手段としては、コイル以外で
も、永久磁石でも使用可能である。コイルを用いる場合
には過熱防止のため水冷機構や空冷など他の冷却手段を
用いてもよい。In the microwave plasma processing apparatus and method of the present invention, a magnetic field generating means may be used. As the magnetic field used in the present invention, a mirror magnetic field or the like can be applied, but the magnetron magnetic field near the slot is optimally a magnetron magnetic field larger than the magnetic field near the substrate. As the magnetic field generating means, a permanent magnet other than a coil can be used. When using a coil, other cooling means such as a water cooling mechanism or air cooling may be used to prevent overheating.
【0041】また、処理のより高品質化のため、紫外光
を被処理基体表面に照射してもよい。光源としては、被
処理体もしくはその上に付着したガスに吸収される光を
放射するものなら適用可能で、エキシマレーザ、エキシ
マランプ、希ガス共鳴線ランプ、低圧水銀ランプなどが
適当である。In order to improve the quality of the treatment, the surface of the substrate to be treated may be irradiated with ultraviolet light. As the light source, any light source that emits light that is absorbed by the object to be processed or the gas adhered thereon can be used, and an excimer laser, an excimer lamp, a rare gas resonance line lamp, a low-pressure mercury lamp, and the like are suitable.
【0042】本発明のプラズマ処理室内の圧力は1.3
3×10-2Pa乃至1.33×103 Paの範囲、より
好ましくは、CVDの場合1.33×10-1Pa乃至
1.33×101 Pa、エッチングの場合6.65×1
0-2Paから6.65Pa、アッシングの場合1.33
×101 Paから1.33×103 Paの範囲から選択
することができる。The pressure in the plasma processing chamber of the present invention is 1.3.
3 × 10 -2 Pa to 1.33 × 10 3 Pa range, more preferably, in the case of CVD 1.33 × 10 -1 Pa to 1.33 × 10 1 Pa, when the etching 6.65 × 1
0 -2 Pa to 6.65 Pa, in the case of ashing 1.33
It can be selected from the range of × 10 1 Pa to 1.33 × 10 3 Pa.
【0043】本発明によるプラズマ処理方法について図
8を参照して説明する。The plasma processing method according to the present invention will be described with reference to FIG.
【0044】図8の(a)に示すようにシリコン基板の
ような被処理体101の表面にCVD装置又は表面改質
装置により、酸化シリコン、窒化シリコン、窒化酸化シ
リコン、酸化アルミニウム、酸化タンタル等の無機物
や、テトラフルオロエチレン、ポリアリールエーテル等
の有機物からなる絶縁膜102を形成する。As shown in FIG. 8A, a surface of an object to be processed 101 such as a silicon substrate is coated with silicon oxide, silicon nitride, silicon nitride oxide, aluminum oxide, tantalum oxide or the like by a CVD apparatus or a surface reforming apparatus. Is formed, or an insulating film 102 made of an organic material such as tetrafluoroethylene or polyaryl ether is formed.
【0045】図8の(b)に示すようにフォトレジスト
を塗布して、ベーキングを行いフォトレジスト層103
を形成する。As shown in FIG. 8B, a photoresist is applied and baked to form a photoresist layer 103.
To form
【0046】図8の(c)に示すように、露光装置によ
りホールパターン潜像の形成を行い、これを現像してホ
ール104を有するフォトレジストパターン103′を
形成する。As shown in FIG. 8C, a hole pattern latent image is formed by an exposure device, and is developed to form a photoresist pattern 103 'having a hole 104.
【0047】図8の(d)に示すように、エッチング装
置により、フォトレジストパターン103′の下の絶縁
膜102をエッチングしてホール105を形成する。As shown in FIG. 8D, a hole 105 is formed by etching the insulating film 102 under the photoresist pattern 103 'using an etching apparatus.
【0048】図8の(e)に示すように、アッシング装
置を用いてフォトレジストパターン103′をアッシン
グして除去する。As shown in FIG. 8E, the photoresist pattern 103 'is removed by ashing using an ashing device.
【0049】こうして、ホール付絶縁膜を有する構造体
が得られる。Thus, a structure having the insulating film with holes is obtained.
【0050】続いて、ホール内に導電体等を堆積させる
場合には、前もって、クリーニング装置等によりホール
内をクリーニングすることも好ましいものである。Subsequently, when depositing a conductor or the like in the hole, it is also preferable to previously clean the inside of the hole with a cleaning device or the like.
【0051】そして、本発明によるプラズマ処理装置
は、前述した工程に用いられるCVD装置、表面改質装
置、エッチング装置、アッシング装置のうちの少なくと
もいずれか1つとして利用可能である。The plasma processing apparatus according to the present invention can be used as at least one of a CVD apparatus, a surface reforming apparatus, an etching apparatus, and an ashing apparatus used in the above-described steps.
【0052】図9は本発明による別のプラズマ処理方法
を示している。FIG. 9 shows another plasma processing method according to the present invention.
【0053】図9の(a)に示すようにアルミニウム、
銅、モリブデン、クロム、タングステンのような金属或
いはこれらの金属のうち少なくとも一つを主成分とする
各種合金等からなる導電体のパターン(ここではライン
アンドスペース)を形成する。As shown in FIG. 9A, aluminum,
A conductor pattern (here, line and space) made of a metal such as copper, molybdenum, chromium, and tungsten or various alloys containing at least one of these metals as a main component is formed.
【0054】図9の(b)に示すようにCVD装置等に
より絶縁膜107を形成する。As shown in FIG. 9B, an insulating film 107 is formed by a CVD apparatus or the like.
【0055】不図示のフォトレジストパターンを形成し
た後、エッチング装置にて絶縁膜107にホール108
を形成する。After a photoresist pattern (not shown) is formed, holes 108 are formed in insulating film 107 by an etching apparatus.
To form
【0056】フォトレジストパターンをアッシング装置
等により除去すると図9の(c)に示すような構造体が
得られる。When the photoresist pattern is removed by an ashing device or the like, a structure as shown in FIG. 9C is obtained.
【0057】そして、本発明のプラズマ処理装置は、上
述CVD装置、エッチング装置、アッシング装置として
使用できるが、後述するようにこれらにのみ限定的に適
用されるわけではない。The plasma processing apparatus of the present invention can be used as the above-described CVD apparatus, etching apparatus, and ashing apparatus, but is not limited to these as described later.
【0058】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Si3 N4 ,SiO2 ,Ta2 O5 ,TiO2 ,T
iN,Al2 O3 ,AlN,、MgF2 などの絶縁膜、
a−Si,poly−Si,SiC,GaAsなどの半
導体膜、Al,W,Mo,Ti,Taなどの金属膜等、
各種の堆積膜を効率よく形成することが可能である。The formation of the deposited film by the microwave plasma processing method of the present invention can be performed by appropriately selecting a gas to be used, by using Si 3 N 4 , SiO 2 , Ta 2 O 5 , TiO 2 , T
an insulating film such as iN, Al 2 O 3 , AlN, MgF 2 ,
semiconductor films such as a-Si, poly-Si, SiC, and GaAs; metal films such as Al, W, Mo, Ti, and Ta;
Various deposited films can be formed efficiently.
【0059】本発明のプラズマ処理方法により処理する
被処理体は、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。Siウ
エハ、SOIウエハ等が挙げられる。The object to be processed by the plasma processing method of the present invention may be a semiconductor, a conductive material, or an electrically insulating material. Si wafers, SOI wafers and the like can be mentioned.
【0060】導電性基体としては、Fe,Ni,Cr,
Al,Mo,Au,Nb,Ta,V,Ti,Pt,Pb
などの金属またはこれらの合金、例えば真鍮、ステンレ
ス鋼などが挙げられる。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.
【0061】絶縁性基体としては、石英ガラスやそれ以
外の各種ガラス、Si3 N4 ,NaCl,KCl,L
iF,CaF2 ,BaF2 ,Al2 O3 ,AlN,、M
gOなどの無機物、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、ポリイミドなどの有機物のフィルム、
シートなどが挙げられる。Examples of the insulating substrate include quartz glass and various other glasses, Si 3 N 4 , NaCl, KCl, L
iF, CaF 2 , BaF 2 , Al 2 O 3 , AlN, M
inorganic films such as gO, films of organic materials such as polyethylene, polyester, polycarbonate, cellulose acetate, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, polyamide, and polyimide;
A sheet and the like.
【0062】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 for forming a thin film on a substrate by the CVD method, a generally known gas can be used.
【0063】a−Si,poly−Si,SiCなどの
Si系半導体薄膜を形成する場合のSi原子を含有する
原料ガスとしては、SiH4 ,Si2 H6 などの無機シ
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(DMS),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)などの有機シラン類、SiF4 ,
Si2 H6 ,Si3 F8 ,SiHF3 ,SiH2 F2 ,
SiCl4 ,Si2 Cl6 ,SiHCl3 ,SiH2 C
l2 ,SiH3 Cl,SiCl2 F2 などのハロシラン
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。In the case of forming a Si-based semiconductor thin film such as a-Si, poly-Si, or SiC, the source gas containing Si atoms includes inorganic silanes such as SiH 4 and Si 2 H 6 and tetraethylsilane (TES). ), Organic silanes such as tetramethylsilane (TMS), dimethylsilane (DMS), dimethyldifluorosilane (DMDFS), dimethyldichlorosilane (DMDCS), SiF 4 ,
Si 2 H 6 , Si 3 F 8 , SiHF 3 , SiH 2 F 2 ,
SiCl 4 , Si 2 Cl 6 , SiHCl 3 , SiH 2 C
Halosilanes such as l 2 , SiH 3 Cl, SiCl 2 F 2 and the like, which are in a gaseous state at normal temperature and pressure or 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 includes H 2 , He, Ne, Ar, Kr, Xe,
Rn.
【0064】Si3 N4 ,SiO2 などのSi化合物系
薄膜を形成する場合のSi原子を含有する原料として
は、SiH4 ,Si2 H6 などの無機シラン類、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(OM
CTS)、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)などの有機シラ
ン類、SiF4 ,Si2 F6 ,Si3 F8 ,SiHF
3 ,SiH2 F2 ,SiCl4 ,Si2 Cl6 ,SiH
Cl3 ,SiH2 Cl2 ,SiH3 Cl,SiCl2 F
2 など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、N2 ,NH3 ,N2 H4 、ヘキサ
メチルジシラザン(HMDS)、O2 ,O3 ,H2 O,
NO,N2 O,NO2 などが挙げられる。When forming a Si compound based thin film such as Si 3 N 4 or SiO 2 , the raw materials containing Si atoms include inorganic silanes such as SiH 4 and Si 2 H 6 , tetraethoxysilane (TEOS), Tetramethoxysilane (TMOS), octamethylcyclotetrasilane (OM
CTS), dimethyldifluorosilane (DMDFS),
Organosilanes such as dimethyldichlorosilane (DMDCS), SiF 4 , Si 2 F 6 , Si 3 F 8 , SiHF
3 , SiH 2 F 2 , SiCl 4 , Si 2 Cl 6 , SiH
Cl 3 , SiH 2 Cl 2 , SiH 3 Cl, SiCl 2 F
Examples include halogenated silanes such as 2 , which are in a gaseous state at normal temperature and pressure, or those which can be easily gasified.
In this case, the nitrogen source gas or the oxygen source gas introduced simultaneously may be N 2 , NH 3 , N 2 H 4 , hexamethyldisilazane (HMDS), O 2 , O 3 , H 2 O,
NO, N 2 O, NO 2 and the like can be mentioned.
【0065】Al,W,Mo,Ti,Taなどの金属薄
膜を形成する場合の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(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(T
EGa)などの有機金属、AlCl3 ,WF6 ,TiC
l3 ,TaCl5 など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 ,H
e,Ne,Ar,Kr,Xe,Rnが挙げられる。The raw materials containing metal atoms when forming a metal thin film of Al, W, Mo, Ti, Ta, etc. are as follows:
Trimethylaluminum (TMAl), triethylaluminum (TEAl), triisobutylaluminum (TIBAl), dimethylaluminum hydride (DMAIH), tungsten carbonyl (W (CO)
6 ), molybdenum carbonyl (Mo (CO) 6 ), trimethylgallium (TMGa), triethylgallium (T
Organic metals such as EGa), AlCl 3 , WF 6 , TiC
l 3, metal halide, etc., such as TaCl 5 and the like. In this case, the additive gas or carrier gas which may be mixed with the Si source gas and introduced is H 2 , H
e, Ne, Ar, Kr, Xe, and Rn.
【0066】Al2 O3 ,AlN,Ta2 O5 ,TiO
2 ,TiN,WO3 などの金属化合物薄膜を形成する場
合の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)などの有機
金属、AlCl3 ,WF6 ,TiCl3 ,TaCl5 な
ど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 ,H2 O,NO,N2 O,NO2 ,N
2 ,NH3,N2 H4 、ヘキサメチルジシラザン(HM
DS)などが挙げられる。Al 2 O 3 , AlN, Ta 2 O 5 , TiO
Raw materials containing metal atoms when forming a thin film of a metal compound such as 2 , TiN and WO 3 are trimethylaluminum (TMAl), triethylaluminum (TE
Al), triisobutylaluminum (TIBAl),
Dimethyl aluminum hydride (DMAlH), 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, the oxygen source gas or the nitrogen source gas introduced simultaneously may be O 2 , O 3 , H 2 O, NO, N 2 O, NO 2 , N 2
2 , NH 3 , N 2 H 4 , hexamethyldisilazane (HM
DS).
【0067】基体表面をエッチングする場合のエッチン
グ用ガスとしては、F2 ,CF4 ,CH2 F2 ,C2 F
6 ,C4 F8 ,CF2 Cl2 ,SF6 ,NF3 ,Cl
2 ,CCl4 ,CH2 Cl2 ,C2 Cl6 などが挙げら
れる。As the etching gas for etching the substrate surface, F 2 , CF 4 , CH 2 F 2 , C 2 F
6 , C 4 F 8 , CF 2 Cl 2 , SF 6 , NF 3 , Cl
2 , CCl 4 , CH 2 Cl 2 , C 2 Cl 6 and the like.
【0068】フォトレジストなど基体表面上の有機成分
をアッシング除去する場合アッシング用ガスとしては、
O2 ,O3 ,H2 O,N2 ,NO,N2 O,NO2 など
が挙げられる。When removing organic components such as a photoresist on the surface of a substrate by ashing, the ashing gas is as follows:
O 2 , O 3 , H 2 O, N 2 , NO, N 2 O, NO 2 and the like can be mentioned.
【0069】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などを使用して
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
されにはB,As,Pなどのドーピング処理等が可能で
ある。更に本発明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などを除去する
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. When the substrate or surface layer is oxidized or nitrided by using a method such as B, As, P or the like, a doping process or the like can be performed. Further, the present invention can be applied to a cleaning method.
In that case, it can be used for cleaning to remove oxides, organic substances, heavy metals, and the like.
【0070】基体を酸化表面処理する場合の酸化性ガス
としては、O2 ,O3 ,H2 O,NO,N2 O,NO2
などが挙げられる。また、基体を窒化表面処理する場合
の窒化性ガスとしては、N2 ,NH3 ,N2 H4 、ヘキ
サメチルジシラザン(HMDS)などが挙げられる。Oxidizing gases used for oxidizing surface treatment of the substrate include O 2 , O 3 , H 2 O, NO, N 2 O, and NO 2
And the like. Further, as the nitriding gas when the substrate is subjected to the nitriding surface treatment, N 2 , NH 3 , N 2 H 4 , hexamethyldisilazane (HMDS) and the like can be mentioned.
【0071】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など基体表面上の有機成分を
アッシング除去する場合のクリーニング/アッシング用
ガスとしては、O2 ,O3 ,H2 O,H2 ,NO,N2
O,NO2 などが挙げられる。また、基体表面の無機物
をクリーニングする場合のクリーニング用ガスとして
は、F2 ,CF4 ,CH2 F2 ,C2 F6 ,C4 F8 ,
CF2 Cl2 ,SF6 ,NF3 などが挙げられる。O 2 , O 3 , H 2 O, H 2 , NO are used as cleaning / ashing gases for cleaning organic substances on the surface of the substrate or ashing for removing organic components such as photoresist on the surface of the substrate. , N 2
O, NO 2 and the like. Further, as cleaning gases for cleaning inorganic substances on the surface of the substrate, F 2 , CF 4 , CH 2 F 2 , C 2 F 6 , C 4 F 8 ,
CF 2 Cl 2 , SF 6 , NF 3 and the like.
【0072】(実施例1)本実施例のマイクロ波プラズ
マ処理装置の構造は図1のとおりである。各スロットを
カバーする様に導波路の内側にドーナツ状の石英の封止
体を配した。(Embodiment 1) The structure of the microwave plasma processing apparatus of this embodiment is as shown in FIG. A donut-shaped quartz sealing body was arranged inside the waveguide so as to cover each slot.
【0073】又、誘電体窓の材質を無水合成石英とし、
厚みを3mmとした。無終端環状導波路13は、内壁断
面の寸法が27mm×96mmであって、導波管の中心
径が202mm、周長が路内波長の4倍(4λg)であ
る。マイクロ波供給器3の材質は、マイクロ波の伝搬損
失を抑えるため、すべてA1を用いている。無終端環状
導波路13のH面には、マイクロ波をプラズマ処理室へ
導入するためのスロットが形成されている。スロットの
形状は長さ40mm、幅4mmの矩形のものその長さ方
向が、マイクロ波の進行方向に垂直になるように、管内
波長の1/2間隔に配置されている。導波路内波長は、
使用するマイクロ波の周波数と、導波路の断面の寸法と
に依存するが、周波数2.45GHzのマイクロ波と、
上記の寸法の導波路とを用いた場合には約159mmで
ある。環状導波路に設けられたスロットは約45度間隔
で8個放射状に形成されている。マイクロ波供給路3に
は、4Eチューナ、方向性結合器、アイソレータを介し
て、2.45GHzの周波数のマイクロ波を発振するマ
イクロ波電源が順に接続されている。The material of the dielectric window is made of anhydrous synthetic quartz,
The thickness was 3 mm. The endless annular waveguide 13 has an inner wall cross-sectional dimension of 27 mm × 96 mm, a central diameter of the waveguide of 202 mm, and a circumference of four times (4λg) the in-path wavelength. The material of the microwave supplier 3 is all A1 in order to suppress the propagation loss of the microwave. Slots for introducing microwaves into the plasma processing chamber are formed on the H surface of the endless annular waveguide 13. The shape of the slot is a rectangle having a length of 40 mm and a width of 4 mm. The slots are arranged at a half interval of the guide wavelength so that the length direction is perpendicular to the traveling direction of the microwave. The wavelength in the waveguide is
Depending on the frequency of the microwave used and the dimensions of the cross section of the waveguide, a microwave of frequency 2.45 GHz,
When the waveguide having the above dimensions is used, the distance is about 159 mm. Eight slots provided in the annular waveguide are formed radially at intervals of about 45 degrees. A microwave power supply that oscillates a microwave having a frequency of 2.45 GHz is sequentially connected to the microwave supply path 3 via a 4E tuner, a directional coupler, and an isolator.
【0074】プラズマ処理は以下のようにして行なう。
排気系8を介して容器1内を真空排気する。続いて処理
用ガスを容器内のプラズマ処理室の周辺に設けられたガ
ス供給手段7を介して所定の流量でプラズマ処理室に導
入する。次に排気系8に設けられたコンダクタンスバル
ブを調整し、容器内を所定の圧力に保持する。マイクロ
波電源より所望のマイクロ波電力をマイクロ波供給3を
介しスロット及び誘電体窓4を透してプラズマ処理室に
供給する。この際、周辺から導入された処理用ガスは、
発生した高密度プラズマにより・励起・イオン化・反応
して活性化し、支持体2上に載置された被処理体Wの表
面に供給される。The plasma processing is performed as follows.
The inside of the container 1 is evacuated through the evacuation system 8. Subsequently, the processing gas is introduced into the plasma processing chamber at a predetermined flow rate through gas supply means 7 provided around the plasma processing chamber in the container. Next, the conductance valve provided in the exhaust system 8 is adjusted to maintain the inside of the container at a predetermined pressure. A desired microwave power is supplied from the microwave power supply to the plasma processing chamber through the slot and the dielectric window 4 via the microwave supply 3. At this time, the processing gas introduced from the periphery
The generated high-density plasma activates, excites, ionizes, reacts, and is supplied to the surface of the workpiece W placed on the support 2.
【0075】この装置を用いて、処理ガスとしてArを
100sccm流し,圧力1.33Pa,マイクロ波電
力3kWの条件で放電を行い、スキャニング可能なラン
グミュアプローブを用いて電子密度分布を測定した。そ
の結果、2.5×1012cm-3±2.7%の高密度均一
プラズマが生成できた。Using this device, Ar was flowed as a processing gas at a flow rate of 100 sccm, a discharge was performed under the conditions of a pressure of 1.33 Pa and a microwave power of 3 kW, and the electron density distribution was measured using a Langmuir probe capable of scanning. As a result, a high-density uniform plasma of 2.5 × 10 12 cm −3 ± 2.7% was generated.
【0076】(実施例2)本発明のマイクロ波プラズマ
処理装置の他の一例を図10を用いて説明する。各スロ
ットをカバーする様に導波路13の外側にスロットより
数mm〜数十mm端部が延びている石英窓を用いた封止
体14を有している。Embodiment 2 Another example of the microwave plasma processing apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. A sealing body 14 using a quartz window having an end extending from the slot by several mm to several tens mm is provided outside the waveguide 13 so as to cover each slot.
【0077】図11は、1つのスロット33と対応をす
る封止体14の大きさの大小関係を示す。FIG. 11 shows the size relationship of the size of the sealing body 14 corresponding to one slot 33.
【0078】誘電体シート窓4の材質を無水合成石英と
した。導波路断面の寸法が27mm×96mmであっ
て、導波管の中心径が202mm、(周長4λg)であ
る。マイクロ波供給器3の材質は、マイクロ波の伝搬損
失を抑えるため、すべてA1を用いている。環状導波路
13のH面となるスロット付導電体平板には、マイクロ
波をプラズマ処理室へ導入するためのスロットが形成さ
れている。スロットの形状は長さ40mm、幅4mmの
矩形のものであり、管内波長の1/2間隔に配置されて
いる。管内波長は、使用するマイクロ波の周波数と、導
波管の断面の寸法とに依存するが、周波数2.45GH
zのマイクロ波と、上記の寸法の導波管とを用いた場合
には約159mmである。導電体平板にはスロットは約
45度間隔で放射状に8個形成されている。マイクロ波
供給路3には、4Eチューナ、方向性供給器、アイソレ
ータを介して2.45GHzの周波数のマイクロ波を発
振するマイクロ波電源(不図示)が順に接続されてい
る。The material of the dielectric sheet window 4 was made of anhydrous synthetic quartz. The dimensions of the cross section of the waveguide are 27 mm × 96 mm, the center diameter of the waveguide is 202 mm, and the circumference is 4λg. The material of the microwave supplier 3 is all A1 in order to suppress the propagation loss of the microwave. Slots for introducing microwaves into the plasma processing chamber are formed in the conductive plate with slots serving as the H-plane of the annular waveguide 13. The slots have a rectangular shape with a length of 40 mm and a width of 4 mm, and are arranged at a half interval of the guide wavelength. The guide wavelength depends on the frequency of the microwave used and the cross-sectional dimension of the waveguide, but the frequency is 2.45 GHz.
It is about 159 mm when using a microwave of z and a waveguide of the above dimensions. Eight slots are formed radially at intervals of about 45 degrees in the conductor plate. A microwave power supply (not shown) that oscillates a microwave having a frequency of 2.45 GHz is sequentially connected to the microwave supply path 3 via a 4E tuner, a directional supply, and an isolator.
【0079】プラズマ処理は以下のようにして行う。排
気系8を介してプラズマ容器1内を真空排気する。続い
て処理用ガスをプラズマ処理室の周辺に設けられたガス
供給手段7を介して所定の流量でプラズマ処理室内に導
入する。次に排気系8に設けられたコンダクタンスバル
ブを調整し、プラズマ処理室内を所定の圧力に保持す
る。マイクロ波電源(不図示)より所望の電力をマイク
ロ波供給器3を介してプラズマ処理室に供給する。この
際、周辺から導入された処理用ガスは、発生した高密度
プラズマにより励起・イオン化・反応して活性化し、支
持体2上に載置された被処理体Wの表面に付与される。
こうして被処理体Wは高速に処理される。The plasma processing is performed as follows. The inside of the plasma container 1 is evacuated via the exhaust system 8. Subsequently, a processing gas is introduced into the plasma processing chamber at a predetermined flow rate through gas supply means 7 provided around the plasma processing chamber. Next, the conductance valve provided in the exhaust system 8 is adjusted to maintain the plasma processing chamber at a predetermined pressure. Desired power is supplied from a microwave power supply (not shown) to the plasma processing chamber via the microwave supply device 3. At this time, the processing gas introduced from the periphery is excited, ionized, and activated by the generated high-density plasma to be activated and applied to the surface of the processing object W placed on the support 2.
Thus, the object to be processed W is processed at a high speed.
【0080】この装置を用いて、Arを100scc
m,圧力1.33Pa,マイクロ波電力3kWの条件で
放置を行い、スキャニング可能なラングミュアプローブ
を用いて電子密度分布を測定した。その結果、2.0×
1012cm-3±2.4%の高密度均一プラズマが生成で
きた。Using this apparatus, Ar was supplied at 100 scc
m, pressure 1.33 Pa, and microwave power 3 kW, and electron density distribution was measured using a scanning Langmuir probe. As a result, 2.0 ×
A high-density uniform plasma of 10 12 cm -3 ± 2.4% was generated.
【0081】(実施例3)図1、図2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 3 Ashing of a photoresist was performed using the microwave plasma processing apparatus shown in FIGS.
【0082】被処理体Wとしては、フォトレジストパタ
ーン下の酸化シリコンからなる絶縁膜をエッチングし、
ビアホールを形成した直後のシリコン基板(直径300
mm)を使用した。まず、シリコン基板を保持手段2に
設置した後、200℃まで加熱するとともに排気系を介
して容器1内を排気し、1.33×10-2Paまで減圧
させた。処理用ガス供給口17を介して酸素ガスを2s
lmの流量で容器1内に導入した。ついで、排気系に設
けられたコンダクタンスバルブ28を調整し、容器1内
を133Paに保持した。容器1内に、マイクロ波電源
6より2.5kW,2.45GHzの電力をマイクロ波
供給器3を介して供給した。かくして、空間9内にプラ
ズマを発生させた。この際、処理用ガス供給口17を介
して導入された酸素ガスは空間9内で励起、分解、反応
してオゾンとなり、シリコン基板Wの方向に輸入され、
基板W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
などについて評価した。As the object to be processed W, an insulating film made of silicon oxide under the photoresist pattern is etched,
Immediately after forming a via hole, the silicon substrate (diameter 300)
mm). First, after the silicon substrate was placed on the holding means 2, the vessel was heated to 200 ° C. and the inside of the container 1 was evacuated via the exhaust system to reduce the pressure to 1.33 × 10 −2 Pa. 2 s of oxygen gas through the processing gas supply port 17
It was introduced into the vessel 1 at a flow rate of 1 m. Next, the conductance valve 28 provided in the exhaust system was adjusted to keep the inside of the container 1 at 133 Pa. Power of 2.5 kW and 2.45 GHz was supplied from the microwave power supply 6 to the container 1 via the microwave supply device 3. Thus, plasma was generated in the space 9. At this time, the oxygen gas introduced through the processing gas supply port 17 is excited, decomposed and reacted in the space 9 to become ozone, and is imported in the direction of the silicon substrate W.
The photoresist on the substrate W was oxidized, vaporized and removed. After the ashing, the ashing speed and the substrate surface charge density were evaluated.
【0083】得られたアッシング速度及び均一性は極め
て良好で7.5μm/min、±4.2%であった。表
面電荷密度は0.5×1011/cm2 と充分低い値を示
した。The obtained ashing speed and uniformity were very good, 7.5 μm / min, ± 4.2%. The surface charge density showed a sufficiently low value of 0.5 × 10 11 / cm 2 .
【0084】(実施例4)図10、図11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。被処理体Wとしては実施例3と同じ
ものを用いた。Example 4 Ashing of a photoresist was performed using the microwave plasma processing apparatus shown in FIGS. The object to be processed W was the same as that in Example 3.
【0085】被処理体Wを設置した後、ヒータを用いて
200℃まで加熱し、排気系8を介してプラズマ処理室
を真空排気し、1.33×10-2Paまで減圧させた。
プラズマ処理用ガス供給口7を介して酸素ガスを2sl
mの流量で導入した。ついで、排気系8に設けられたコ
ンダクタンスバルブを調整し、容器1内を266Paに
保持した。プラズマ処理室内に、2.5kw2.45G
Hzのマイクロ波電力をマイクロ波供給器3を介して供
給した。かくして、プラズマ処理室にプラズマを発生さ
せた。アッシング後、アッシング速度と基板表面電荷密
度などについて評価した。After the object to be processed W was set, it was heated to 200 ° C. using a heater, and the plasma processing chamber was evacuated to a vacuum of 1.33 × 10 −2 Pa through the exhaust system 8.
2 sl of oxygen gas is supplied through the plasma processing gas supply port 7.
m. Next, the conductance valve provided in the exhaust system 8 was adjusted to maintain the inside of the container 1 at 266 Pa. 2.5kw 2.45G in plasma processing chamber
Hz microwave power was supplied via the microwave supplier 3. Thus, plasma was generated in the plasma processing chamber. After the ashing, the ashing speed and the substrate surface charge density were evaluated.
【0086】得られたアッシング速度は、8.6μm/
minと極めて大きく、表面電荷密度も1.2×1011
cm-2と充分低い値を示した。The obtained ashing speed was 8.6 μm /
min and a surface charge density of 1.2 × 10 11
The value was sufficiently low at cm -2 .
【0087】(実施例5)図1、図2に示したマイクロ
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 5 A silicon nitride film for protecting semiconductor elements was formed using the microwave plasma processing apparatus shown in FIGS.
【0088】被処理体Wとしては、ラインアンドスペー
スがそれぞれ0.5μmのA1配線パターンが形成され
た酸化シリコンからなる絶縁膜付きP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、シリコン基板を保持手段2上に設置した後、
排気系を介して容器1内を排気し、1.33×10-5P
aの値まで減圧させた。続いて保持手段2に付設したヒ
ータ(不図示)に通電し、シリコン基板300℃に加熱
し、保持した。処理用ガス供給口17を介して窒素ガス
600sccmの流量で、またモノシランガスを200
sccmの流量で容器1内に導入した。ついで、排気系
に設けられたコンダクタンスバルブ28を調整し、容器
1内を2.66Paに保持した。ついで、マイクロ波電
源6より3.0kW、2.45GHzの電力をマイクロ
波供給器3を介して供給した。かくして、空間9内にプ
ラズマを発生させた。この際、処理用ガス供給口17を
介して導入された窒素ガス空間9内で励起、分解されて
活性種となり、シリコン基板の方向に輸送され、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上に
1.0μmの厚さで形成された。成膜後、成膜速度及び
応力など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 object to be processed W, a P-type single-crystal silicon substrate with an insulating film made of silicon oxide on which an A1 wiring pattern having a line and space of 0.5 μm is formed (plane orientation <100>, resistivity 10 Ωcm) It was used. First, after placing the silicon substrate on the holding means 2,
The inside of the container 1 is evacuated through the evacuation system, and 1.33 × 10 −5 P
The pressure was reduced to the value of a. Subsequently, a heater (not shown) attached to the holding means 2 was energized to heat the silicon substrate to 300 ° C. and hold it. At a flow rate of 600 sccm of nitrogen gas and 200 silane of monosilane gas through the processing gas supply port 17,
It was introduced into the container 1 at a flow rate of sccm. Next, the conductance valve 28 provided in the exhaust system was adjusted to maintain the inside of the container 1 at 2.66 Pa. Then, 3.0 kW, 2.45 GHz power was supplied from the microwave power supply 6 through the microwave supply device 3. Thus, plasma was generated in the space 9. At this time, it is excited and decomposed in the nitrogen gas space 9 introduced through the processing gas supply port 17 to become an active species, is transported in the direction of the silicon substrate, reacts with the monosilane gas, and forms a silicon nitride film on the silicon substrate. Was formed with a thickness of 1.0 μm. After film formation, film quality such as film formation speed and stress was evaluated. The stress was determined by measuring the change in the amount of warpage of the substrate before and after film formation using a laser interferometer Zygo (trade name).
【0089】得られた窒化シリコン膜の成膜速度は、6
20nm/minであった。応力は1.1×109 dy
ne/cm2 (圧縮)、リーク電流は1.2×10-10
A/cm2 、絶縁耐圧は10.3MV/cmであり、極
めて良質な膜であることが確認された。The rate of film formation of the obtained silicon nitride film is 6
It was 20 nm / min. The stress is 1.1 × 10 9 dy
ne / cm 2 (compression), leakage current is 1.2 × 10 -10
A / cm 2 and the withstand voltage were 10.3 MV / cm, and it was confirmed that the film was extremely high quality.
【0090】(実施例6)図10、図11に示したマイ
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 6 Using the microwave plasma processing apparatus shown in FIGS. 10 and 11, a silicon oxide film and a silicon nitride film for preventing plastic lens reflection were formed.
【0091】被処理体Wとしては、直径50mmプラス
チック凸レンズを使用した。レンズを保持手段2上に設
置した後、排気系を介して容器1内を排気し、1.33
×10-5Paの値まで減圧させた。処理用ガス供給口1
7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の流量で容器1内に導
入した。ついで、排気系に設けられたコンダクタンスバ
ルブを調整し、容器1内を9.32×10-1Paに保持
した。ついで、マイクロ波電源6より3.0kW,2.
45GHzの電力をマイクロ波供給器3を介して容器1
内に供給した。かくして、空間9内にプラズマを発生さ
せた。この際、処理用ガス供給口17を介して導入され
た窒素ガスは、空間9内で励起、分解されて窒素原子な
どの活性種となり、レンズの方向に輸送され、モノシラ
ンガスと反応し、窒化シリコン膜がレンズの表面上に2
10nmの厚さで形成された。As the object to be processed W, a plastic convex lens having a diameter of 50 mm was used. After placing the lens on the holding means 2, the inside of the container 1 is evacuated through the exhaust system, and 1.33 is set.
The pressure was reduced to a value of × 10 −5 Pa. Processing gas supply port 1
7 at a flow rate of 150 sccm of nitrogen gas;
Monosilane gas was introduced into the container 1 at a flow rate of 100 sccm. Next, the conductance valve provided in the exhaust system was adjusted, and the inside of the container 1 was maintained at 9.32 × 10 −1 Pa. Then, 3.0 kW, 2.
The 45 GHz power is supplied to the container 1 via the microwave feeder 3.
Supplied within. Thus, plasma was generated in the space 9. At this time, the nitrogen gas introduced through the processing gas supply port 17 is excited and decomposed in the space 9 to become active species such as nitrogen atoms, is transported in the direction of the lens, reacts with the monosilane gas, and reacts with the silicon nitride. A film is placed on the lens surface
It was formed with a thickness of 10 nm.
【0092】次に、処理用ガス供給口17を介して酸素
ガスを200sccmの流量で、また、モノシランガス
を100sccmの流量で容器1内に導入した。つい
で、排気系に設けられたコンダクタンスバルブ8を調整
し、容器1内を1.33×10 -1Paに保持した。つい
で、マイクロ波電源6より2.0kW,2.45GHz
の電力をマイクロ波供給器3を介して容器1内に供給し
た。かくして、空間9にプラズマを発生させた。この
際、導入された酸素ガスは、空間9で励起、分解されて
酸素原子などの活性種となり、レンズの方向に輸送さ
れ、モノシランガスと反応し、酸化シリコン膜がレンズ
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, oxygen is supplied through the processing gas supply port 17.
The gas was supplied at a flow rate of 200 sccm,
Was introduced into the container 1 at a flow rate of 100 sccm. About
Adjust the conductance valve 8 provided in the exhaust system
And the inside of the container 1 is 1.33 × 10 -1It was kept at Pa. About
2.0 kW, 2.45 GHz from the microwave power source 6
Is supplied into the container 1 via the microwave supply 3.
Was. Thus, plasma was generated in the space 9. this
At this time, the introduced oxygen gas is excited and decomposed in the space 9.
It becomes active species such as oxygen atoms and is transported in the direction of the lens.
Reacts with the monosilane gas to form a silicon oxide film on the lens.
It was formed on top with a thickness of 85 nm. After film formation, film formation speed,
The reflection characteristics were evaluated.
【0093】得られた窒化シリコン膜及び酸化シリコン
膜の成膜速度及び均一性はそれぞれ370nm/mi
n,400nm/minであった。又、500nm付近
の反射率が0.17%であり、極めて良好な光学特性で
あることが確認された。The film formation rate and uniformity of the obtained silicon nitride film and silicon oxide film were 370 nm / mi, respectively.
n, 400 nm / min. In addition, the reflectance around 500 nm was 0.17%, and it was confirmed that the optical characteristics were very good.
【0094】(実施例7)図1、図2に示したマイクロ
波プラズマ処理装置を使用し、半導体素子の層間絶縁膜
の形成を行った。Example 7 An interlayer insulating film of a semiconductor element was formed by using the microwave plasma processing apparatus shown in FIGS.
【0095】被処理体Wとしては、最上部にラインアン
ドスペース0.5μmのA1パターンが形成されたP型
単結晶シリコン基板(面方位〈100〉,抵抗率10Ω
cm)を使用した。このシリコン基板を保持手段上に設
置した。排気系を介して容器1内を真空排気し、1.3
3×10-5Paまで減圧させた。続いて保持手段に付設
したヒータに通電し、シリコン基板300℃に加熱し、
保持した。処理用ガス供給口17を介して窒素ガス50
0sccmの流量で、またモノシランガスを200sc
cmの流量で容器1内に導入した。ついで、排気系に設
けられたコンダクタンスバルブ8を調整し、容器1内を
4.00Paに保持した。ついで、保持手段に付設した
バイアス電圧印加手段を介して300W.13.56M
Hzの高周波の電力を保持手段2に印加するとともに、
マイクロ波電源6より2.0kW、2.45GHzの電
力をマイクロ波供給管3を介して容器1内に供給した。
かくして、空間9内にプラズマを発生させた。処理用ガ
ス供給口17を介して導入された窒素ガス空間9内で励
起、分解されて活性種となり、シリコン基板の方向に輸
送され、モノシランガスと反応し、酸化シリコン膜がシ
リコン基板上に0.8μmの厚さで形成された。この
時、イオン種はPFバイアスにより加速されて基板に入
射しA1パターンの上の酸化シリコン膜を削り平坦性を
向上させる。処理後、成膜速度、均一性、絶縁耐性、及
び段差被覆性について評価した。段差被覆性は、A1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 object to be processed W, a P-type single-crystal silicon substrate (plane orientation <100>, resistivity 10Ω) on which an A1 pattern of 0.5 μm line and space is formed on the uppermost part
cm) was used. This silicon substrate was set on the holding means. The inside of the container 1 is evacuated via the exhaust system to 1.3
The pressure was reduced to 3 × 10 −5 Pa. Subsequently, a heater attached to the holding means is energized to heat the silicon substrate to 300 ° C.
Held. Nitrogen gas 50 through processing gas supply port 17
At a flow rate of 0 sccm, and monosilane gas at 200 sc
at a flow rate of 1 cm. Next, the conductance valve 8 provided in the exhaust system was adjusted to maintain the inside of the container 1 at 4.00 Pa. Then, 300 W.V. was applied through a bias voltage applying means attached to the holding means. 13.56M
Hz high-frequency power is applied to the holding means 2,
Power of 2.0 kW and 2.45 GHz was supplied from the microwave power supply 6 into the container 1 through the microwave supply pipe 3.
Thus, plasma was generated in the space 9. Excited and decomposed in the nitrogen gas space 9 introduced through the processing gas supply port 17 to become active species, transported in the direction of the silicon substrate, reacted with the monosilane gas, and formed a silicon oxide film on the silicon substrate. It was formed with a thickness of 8 μm. At this time, the ion species are accelerated by the PF bias and are incident on the substrate to cut the silicon oxide film on the A1 pattern to improve the flatness. After the treatment, the film formation rate, uniformity, insulation resistance, and step coverage were evaluated. The step coverage was evaluated by observing a cross section of the silicon oxide film formed on the A1 pattern with a scanning electron microscope (SEM) and observing voids.
【0096】得られた窒化シリコン膜の成膜速度及び均
一性は310nm/minであった。絶縁耐圧は9.1
MV/cmであり、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 film formation rate and uniformity of the obtained silicon nitride film were 310 nm / min. Dielectric strength is 9.1
MV / cm, and it was confirmed that the film was void-free and of good quality.
【0097】(実施例8)図10、図11に示したマイ
クロ波プラズマ処理装置を使用し、半導体素子の層間絶
縁膜のエッチングを行った。Example 8 Using the microwave plasma processing apparatus shown in FIGS. 10 and 11, the interlayer insulating film of the semiconductor element was etched.
【0098】被処理体Wとして、ラインアンドスペース
0.35μmのA1パターン上に1μm厚の酸化シリコ
ンからなる絶縁膜及びその上にホトレジストパターンが
形成されたP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
板を保持手段2上に設置した。排気系を介して容器1内
を排気し、1.33×10-5Paまで減圧させた。処理
用ガス供給口17を介してCF4 を300sccmの流
量で容器1内に導入した。ついで、排気系に設けられた
コンダクタンスバルブ8を調整し、容器1内を0.67
Paに保持した。ついで、保持手段に付設したバイアス
電圧印加手段を介して300W,400kHzの高周波
の電力を保持手段2に印加するとともに、マイクロ波電
源より3.0kW,2.45GHzの電力をマイクロ波
供給器3を介して容器1内に供給した。かくして、空間
9にプラズマを発生させた。処理用ガス供給口17を介
して導入されたCF4 ガス空間9内で励起、分解されて
活性種となり、シリコン基板の方向に輸送され、自己バ
イアスによって加速されたイオンによって酸化シリコン
からなる絶縁膜がエッチングされホールが形成された。
保持手段2に付設されたクーラ(不図示)により基板温
度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 an object to be processed W, a P-type single crystal silicon substrate (plane orientation <10 °) in which an insulating film made of silicon oxide having a thickness of 1 μm is formed on an A1 pattern having a line and space of 0.35 μm and a photoresist pattern is formed thereon.
0>, resistivity 10 Ωcm). First, the silicon substrate was set on the holding means 2. The inside of the container 1 was evacuated through the evacuation system, and the pressure was reduced to 1.33 × 10 −5 Pa. CF 4 was introduced into the container 1 through the processing gas supply port 17 at a flow rate of 300 sccm. Next, the conductance valve 8 provided in the exhaust system was adjusted, and
It was kept at Pa. Next, high-frequency power of 300 W, 400 kHz is applied to the holding means 2 via a bias voltage applying means attached to the holding means, and power of 3.0 kW, 2.45 GHz is supplied from the microwave power supply to the microwave supply device 3. Into the container 1 via Thus, plasma was generated in the space 9. Excited and decomposed into active species in the CF 4 gas space 9 introduced through the processing gas supply port 17 to become an active species, transported in the direction of the silicon substrate, and made of silicon oxide by ions accelerated by self-bias Was etched to form a hole.
The cooler (not shown) attached to the holding means 2 only raised the substrate temperature to 90 ° 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 silicon oxide film with a scanning electron microscope (SEM).
【0099】エッチング速度及び均一性と対ポリシリコ
ン選択比はそれぞれ、720nm/min、20であっ
た。ホールはほぼ垂直な側面を呈しており、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 uniformity and the selectivity to polysilicon were 720 nm / min and 20, respectively. The hole had a substantially vertical side surface, and it was confirmed that the microloading effect was small.
【0100】図1に示した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間ポリシリコン膜のエ
ッチングを行った。Using the microwave plasma processing apparatus shown in FIG. 1, the polysilicon film between the gate electrodes of the semiconductor elements was etched.
【0101】被処理体としては、最上部にポリシリコン
膜が形成された直径300mmP型単結晶シリコン基板
(面方位〈100〉,低効率10Ωcm)を使用した。
まず、被処理体Wを設置した後、排気系8を介して容器
1内を真空排気し、1.33×10-5Paの値まで減圧
させた。処理用ガスとしてCF4 ガスを300scc
m、酸素を20sccmの流量で容器1内に導入した。
ついで、排気系8に設けられたコンダクタンスバルブを
調整し、容器1内を0.266Paの圧力に保持した。
ついで、400kHzの高周波電源からの高周波電力3
00Wを支持体2に印加するとともに、2.0kW,
2.45GHzのマイクロ波電力をマイクロ波供給器3
を介して容器1内に供給した。かくして、プラズマ処理
室にプラズマを発生させた。導入されたCF4 ガス及び
酸素はプラズマ処理室で励起、分解されて活性種とな
り、被処理体Wの方向に輸送され、自己バイアスにより
加速されたイオンによりポリシリコン膜がエッチングさ
れた。クーラにより、基板温度は80℃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 object to be processed, a P-type single-crystal silicon substrate having a diameter of 300 mm (plane orientation <100>, low efficiency 10 Ωcm) having a polysilicon film formed on the uppermost portion was used.
First, after the workpiece W was installed, the inside of the container 1 was evacuated via the exhaust system 8 to reduce the pressure to 1.33 × 10 −5 Pa. 300 scf CF 4 gas as processing gas
m and oxygen were introduced into the container 1 at a flow rate of 20 sccm.
Next, the conductance valve provided in the exhaust system 8 was adjusted, and the pressure in the container 1 was maintained at 0.266 Pa.
Next, the high frequency power 3 from the 400 kHz high frequency power supply
00W is applied to the support 2, and 2.0 kW,
Microwave power of 3.45 GHz
And supplied into the container 1 through Thus, plasma was generated in the plasma processing chamber. The introduced CF 4 gas and oxygen were excited and decomposed in the plasma processing chamber to become active species, transported in the direction of the workpiece W, and the polysilicon film was etched by the ions accelerated by the self-bias. Due to the cooler, the substrate temperature rose only up to 80 ° 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).
【0102】エッチング速度と対SiO2 選択比はそれ
ぞれ850nm/min、24と良好で、エッチング形
状も垂直で、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 were as good as 850 nm / min and 24, respectively. It was confirmed that the etching shape was vertical and the microloading effect was small.
【0103】[0103]
【発明の効果】本発明によれば、プラズマを高密度化で
きるので、被処理体の処理を良好に行うことができる。According to the present invention, since the density of the plasma can be increased, the object to be processed can be favorably processed.
【図1】本発明によるプラズマ処理装置を示す断面図。FIG. 1 is a sectional view showing a plasma processing apparatus according to the present invention.
【図2】本発明に用いられるスロット付平板の一例を示
す平面図。FIG. 2 is a plan view showing an example of a flat plate with slots used in the present invention.
【図3】マイクロ波の伝搬と放射の様子を示す平面図。FIG. 3 is a plan view showing the state of microwave propagation and radiation.
【図4】スロット付近の構造を示す断面図。FIG. 4 is a sectional view showing a structure near a slot.
【図5】スロット付近の構造を示す断面図。FIG. 5 is a sectional view showing a structure near a slot.
【図6】スロット付近の構造を示す断面図。FIG. 6 is a sectional view showing a structure near a slot.
【図7】別の導電性平板の平面図。FIG. 7 is a plan view of another conductive flat plate.
【図8】プラズマ処理方法の一例を示す図。FIG. 8 illustrates an example of a plasma processing method.
【図9】プラズマ処理方法の別の例を示す図。FIG. 9 is a diagram showing another example of the plasma processing method.
【図10】マイクロ波プラズマ処理装置の断面図。FIG. 10 is a cross-sectional view of a microwave plasma processing apparatus.
【図11】スロット付近の構造を示す図。FIG. 11 is a diagram showing a structure near a slot.
【図12】従来のプラズマ処理装置の構成を示す図。FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a conventional plasma processing apparatus.
【図13】プラズマ処理装置の断面図。FIG. 13 is a sectional view of a plasma processing apparatus.
【図14】マイクロ波の伝搬と放射の様子を示す図。FIG. 14 is a diagram showing a state of propagation and radiation of a microwave.
1 容器 2 被処理体保持手段 3 マイクロ波供給器 4 シート状の誘電体窓 5 導波管 13 環状導波路 14 封止体 23 スロット付平板 33 スロット DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Container 2 Processing object holding means 3 Microwave supplier 4 Sheet-shaped dielectric window 5 Waveguide 13 Annular waveguide 14 Sealing body 23 Slotted flat plate 33 Slot
Claims (10)
スを供給するガス供給手段と、該容器内にプラズマを発
生させる為のマイクロ波を供給するマイクロ波供給器
と、マイクロ波を透過させる誘電体窓と、を有し、該プ
ラズマを利用して被処理体を処理するプラズマ処理装置
において、 該マイクロ波供給器に設けられたマイクロ波を放射する
為の複数のスロットの各々に、マイクロ波透過性の封止
体を設けるとともに、該誘電体窓を該複数のスロットに
共通の厚さ5mm以下のシート状にしたことを特徴とす
るプラズマ処理装置。1. A container whose inside can be evacuated, gas supply means for supplying gas into the container, a microwave supply device for supplying microwaves for generating plasma in the container, A plasma processing apparatus for processing an object to be processed using the plasma, wherein each of the plurality of slots for emitting microwaves provided in the microwave supply device has a dielectric window through which the plasma is transmitted. And a microwave-transparent sealing body, and the dielectric window is formed into a sheet having a thickness of 5 mm or less common to the plurality of slots.
記載のプラズマ処理装置。2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein said dielectric window is made of an inorganic material.
記載のプラズマ処理装置。3. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein said dielectric window is made of an organic material.
ン、フッ化カルシウム、酸化アルミニウム、窒化アルミ
ニウム、ポリイミド、ポリフルオロカーボンからなる群
から選択される少なくとも一種から請求項1に記載のプ
ラズマ処理装置。4. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein said dielectric window is at least one selected from the group consisting of silicon oxide, silicon nitride, calcium fluoride, aluminum oxide, aluminum nitride, polyimide, and polyfluorocarbon.
に設けられている請求項1記載のプラズマ処理装置。5. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the sealing member is provided so as to fill the slot.
スロットを覆うように設けられている請求項1記載のプ
ラズマ処理装置。6. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the sealing body is provided inside the microwave waveguide so as to cover the slot.
スロットを覆うように設けられている請求項1記載のプ
ラズマ処理装置。7. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the sealing body is provided outside the microwave waveguide so as to cover the slot.
用いて前記被処理体を処理するプラズマ処理方法。8. A plasma processing method for processing the object using the plasma processing apparatus according to claim 1.
チング、クリーニング、成膜の少なくともいずれか一種
である請求項8記載のプラズマ処理方法。9. The plasma processing method according to claim 8, wherein the plasma processing is at least one of ashing, etching, cleaning, and film formation.
により処理された構造体。10. A structure processed by the plasma processing method according to claim 1.
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