JP2001274150A - Plasma processing system, member for generating and introducing plasma, and slot electrode - Google Patents

Plasma processing system, member for generating and introducing plasma, and slot electrode

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JP2001274150A
JP2001274150A JP2000085332A JP2000085332A JP2001274150A JP 2001274150 A JP2001274150 A JP 2001274150A JP 2000085332 A JP2000085332 A JP 2000085332A JP 2000085332 A JP2000085332 A JP 2000085332A JP 2001274150 A JP2001274150 A JP 2001274150A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma processing system performing high quality plasma processing by preventing mixture of impurities while ensuring the plasma processing rate of an article to be processed, a member for introducing plasma and a slot electrode. SOLUTION: A slot electrode is provided with a slit for guiding a wave of power source frequency required for plasma processing to a chamber for plasma processing an article to be processed. The slot electrode is divided into a plurality of regions having a uniform area, and the slit is arranged in each region. The slot electrode has a substantially constant slit density, because it is divided into a plurality of regions having a uniform area and the slit is arranged in each region.

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、プラズマ生成導入部材及びスロット電極に関する。
The present invention relates to a plasma processing apparatus, a plasma generation introducing member, and a slot electrode.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体製品の製造工程において、
成膜、エッチング、アッシング等の処理のためにプラズ
マ処理装置が使用される場合がある。例えば、典型的な
マイクロ波プラズマ処理装置においては、2.45GH
z程度のマイクロ波が導波管、スロット電極を通過し、
半導体ウェハやLCD基板などの被処理体が配置され、
真空ポンプで減圧環境下に維持された処理室内に導入さ
れる。一方、反応ガスも処理室に導入され、マイクロ波
によってプラズマ化され、活性の強いラジカルとイオン
となり、これが被処理体と反応して成膜処理やエッチン
グ処理などが行われる。
2. Description of the Related Art In recent years, in the manufacturing process of semiconductor products,
A plasma processing apparatus may be used for processes such as film formation, etching, and ashing. For example, in a typical microwave plasma processing apparatus, 2.45 GHz
A microwave of about z passes through the waveguide and the slot electrode,
Objects to be processed such as semiconductor wafers and LCD substrates are arranged,
It is introduced into a processing chamber maintained under a reduced pressure environment by a vacuum pump. On the other hand, a reaction gas is also introduced into the processing chamber, is converted into plasma by microwaves, and becomes radicals and ions having strong activity. The radicals and ions react with the object to be processed to perform a film forming process, an etching process, and the like.

【0003】マイクロ波は、スロット電極と処理室との
間で誘電板を通過する場合もある。誘電板は処理室の真
空を維持すると共にマイクロ波を通過させる。マイクロ
波は誘電板のように絶縁材でないと通過することができ
ない。従来のスロット電極は、マイクロ波を処理室に案
内するための渦巻状や同心円状に配列された多数のスリ
ットを有している。
[0003] In some cases, microwaves pass through a dielectric plate between the slot electrode and the processing chamber. The dielectric plate maintains the processing chamber vacuum and allows microwaves to pass. Microwaves can only pass through an insulating material such as a dielectric plate. A conventional slot electrode has a large number of spirally or concentrically arranged slits for guiding microwaves to a processing chamber.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のスロッ
ト電極はスリットの密度について考慮していなかったた
め高品質のプラズマ処理を行えないという問題を有して
いた。例えば、スロット電極のスリットから供給される
マイクロ波からのイオンエネルギーの強弱が場所により
異なり、誘電板が遊離する場合がある。誘電板が遊離す
ると、誘電体材料が不純物として被処理体に混入し、高
品質のプラズマ処理を妨げる。その一方、誘電板の遊離
を防止するためにスリットを小さくするとプラズマ処理
速度が低下して歩留まりが低下する。また、スリット密
度が異なるとプラズマ密度が不均一になり被処理体の処
理深さが部分的に変化して高品質のプラズマ処理を妨げ
る。
However, the conventional slot electrode has a problem that high-quality plasma processing cannot be performed because the density of the slit is not considered. For example, the intensity of the ion energy from the microwave supplied from the slit of the slot electrode differs depending on the location, and the dielectric plate may be separated. When the dielectric plate is released, a dielectric material is mixed as impurities into the object to be processed, which hinders high quality plasma processing. On the other hand, if the slit is made smaller in order to prevent separation of the dielectric plate, the plasma processing speed is reduced and the yield is reduced. Further, when the slit density is different, the plasma density becomes non-uniform, and the processing depth of the object to be processed is partially changed, thereby preventing high-quality plasma processing.

【0005】そこで、このような課題を解決する新規か
つ有用なプラズマ処理装置、プラズマ生成導入部材及び
スロット電極を提供することを本発明の概括的目的とす
る。
Accordingly, it is a general object of the present invention to provide a new and useful plasma processing apparatus, a plasma generation introducing member, and a slot electrode which solve such problems.

【0006】より特定的には、被処理体へのプラズマ処
理速度を確保しつつ不純物の混入を防止することによっ
て高品質のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置、プラ
ズマ生成導入部材及びスロット電極を提供することを本
発明の例示的目的とする。
More specifically, the present invention provides a plasma processing apparatus, a plasma generation introduction member, and a slot electrode for performing high-quality plasma processing by preventing the entry of impurities while securing the plasma processing speed to the object to be processed. This is an exemplary object of the present invention.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の例示的一態様で
あるスロット電極は、被処理体にプラズマ処理を行う処
理室に当該プラズマ処理に必要な電源周波数の波を案内
するスリットを有するスロット電極であって、当該スロ
ット電極を均等な面積を有する複数の多角形領域に分割
して各領域に前記スリットを配置し、前記スリットは、
前記スロット電極の中心から見てほぼ45度に傾斜する
T字形又はV字形の組から構成される。かかるスロット
電極は、均等な面積を有する複数の領域に分割して各領
域に前記スリットを配置しているために、ほぼ一定のス
リット密度を有する。また、かかるスロット電極と当該
スロット電極に接続されて前記処理室の雰囲気を維持す
ると共に前記波の透過を可能にする誘電板を有するプラ
ズマ生成導入部材、及び、当該プラズマ生成導入部材と
処理室とを有するプラズマ処理装置も前記スロット電極
の作用を奏することができる。
According to an aspect of the present invention, there is provided a slot electrode having a slit for guiding a wave of a power supply frequency required for the plasma processing in a processing chamber for performing a plasma processing on an object to be processed. An electrode, dividing the slot electrode into a plurality of polygonal regions having an equal area and arranging the slits in each region;
The slot electrode is composed of a T-shaped or V-shaped set inclined at approximately 45 degrees from the center of the slot electrode. Since such a slot electrode is divided into a plurality of regions having an equal area and the slits are arranged in each region, the slot electrode has a substantially constant slit density. A plasma generation and introduction member having the slot electrode and a dielectric plate connected to the slot electrode to maintain the atmosphere of the processing chamber and allow the wave to pass therethrough; and the plasma generation and introduction member and the processing chamber. The plasma processing apparatus having the above configuration can also exert the function of the slot electrode.

【0008】本発明の他の目的及び更なる特徴は以下添
付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明
らかにされるであろう。
[0008] Other objects and further features of the present invention will become apparent from the preferred embodiments described below with reference to the accompanying drawings.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の例示的なマイクロ波プラズマ処理装置100につい
て説明する。なお、各図において同一の参照符号は同一
部材を表している。ここで、図1は、マイクロ波プラズ
マ処理装置100の概略ブロック図である。本実施例の
マイクロ波プラズマ処理装置100は、クラスターツー
ル300に連通されたゲートバルブ101と、半導体ウ
ェハ基板やLCD基板などの被処理体Wを載置している
サセプタ104を収納可能な処理室102と、処理室1
02に接続されている高真空ポンプ106と、マイクロ
波源110と、アンテナ部材120と、ガス供給系13
0及び160とを有している。なお、プラズマ処理装置
100の制御系については図示が省略されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An exemplary microwave plasma processing apparatus 100 according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals indicate the same members. Here, FIG. 1 is a schematic block diagram of the microwave plasma processing apparatus 100. The microwave plasma processing apparatus 100 according to the present embodiment has a processing chamber capable of housing a gate valve 101 connected to a cluster tool 300 and a susceptor 104 on which a workpiece W such as a semiconductor wafer substrate or an LCD substrate is placed. 102 and processing chamber 1
02, the microwave source 110, the antenna member 120, and the gas supply system 13
0 and 160. The control system of the plasma processing apparatus 100 is not shown.

【0010】処理室102は側壁や底部がアルミニウム
などの導体により構成される。本実施例では処理室10
2は例示的に円筒形状を有するが、その形状は断面的に
矩形上に限定されずに凸状などに成形されることができ
る。処理室102内には、サセプタ104とその上に被
処理体Wが支持されている。なお、図1においては、被
処理体Wを固定する静電チャックやクランプ機構などは
便宜上省略されている。
The processing chamber 102 has a side wall and a bottom formed of a conductor such as aluminum. In this embodiment, the processing chamber 10
2 has, for example, a cylindrical shape, but the shape is not limited to a rectangular cross section and can be formed to be convex or the like. In the processing chamber 102, a susceptor 104 and a workpiece W are supported thereon. In FIG. 1, an electrostatic chuck and a clamp mechanism for fixing the workpiece W are omitted for convenience.

【0011】サセプタ104は、処理室102内で被処
理体Wの温度制御を行う。サセプタ104の温度は、所
定の温度範囲に温度調節装置190によって調節され
る。
The susceptor 104 controls the temperature of the object W in the processing chamber 102. The temperature of the susceptor 104 is adjusted to a predetermined temperature range by the temperature adjusting device 190.

【0012】温度制御装置190は、図2に示すよう
に、制御装置191と、冷却ジャケット192と、封止
部材194と、温度センサ196とヒータ装置198と
を有し、水道などの水源199から冷却水を供給され
る。ここで、図2は図1に示す温度調節装置190のよ
り詳細な構造を示すブロック図である。制御装置191
は、サセプタ104及び被処理体Wの温度が所定の温度
範囲になるように制御する。制御の容易性から、水源1
99から供給される冷却水の温度は恒温であることが好
ましい。
As shown in FIG. 2, the temperature control device 190 includes a control device 191, a cooling jacket 192, a sealing member 194, a temperature sensor 196, and a heater device 198. Cooling water is supplied. Here, FIG. 2 is a block diagram showing a more detailed structure of the temperature control device 190 shown in FIG. Control device 191
Controls the temperature of the susceptor 104 and the object to be processed W to be within a predetermined temperature range. Water source 1 for ease of control
The temperature of the cooling water supplied from 99 is preferably a constant temperature.

【0013】例えば、被処理体Wの処理として、シリコ
ン基板上にシリコン窒化膜(Si34)を直接形成する
場合(単層窒化膜の場合)、制御装置191は、サセプ
タ104及び被処理体Wの温度が約450℃乃至約50
0℃になるようにヒータ装置198を制御する。被処理
体Wは約450℃以上に維持されないとダングリングボ
ンドが生じてしまう。ダングリングボンドを生じると後
述するように閾値電圧が変化するので好ましくない。
For example, when a silicon nitride film (Si 3 N 4 ) is directly formed on a silicon substrate (in the case of a single-layer nitride film) as a process for the object W, the control device 191 controls the susceptor 104 and the object to be processed. The temperature of the body W is about 450 ° C. to about 50
The heater device 198 is controlled so as to reach 0 ° C. If the object to be processed W is not maintained at about 450 ° C. or higher, dangling bonds occur. If dangling bonds occur, the threshold voltage changes as described later, which is not preferable.

【0014】次に、被処理体Wの処理として、シリコン
基板上にシリコン酸化膜(SiO2)を形成してからシ
リコン窒化膜を形成する積層構造を作る場合について考
えてみる。この場合、シリコン酸化膜上に窒素を導入し
てプラズマ処理をしてシリコン酸化膜の上部をシリコン
窒化膜に変化させる。かかる処理においては、制御装置
191は、サセプタ104及び被処理体Wの温度を約2
50℃乃至約350℃になるようにヒータ装置198を
制御する。
Next, as a process of the object to be processed W, consider a case in which a silicon oxide film (SiO 2 ) is formed on a silicon substrate and then a laminated structure in which a silicon nitride film is formed. In this case, nitrogen is introduced into the silicon oxide film to perform a plasma treatment to change the upper portion of the silicon oxide film into a silicon nitride film. In such processing, the control device 191 sets the temperature of the susceptor 104 and the temperature of the processing target object W to about 2 degrees.
The heater device 198 is controlled so that the temperature becomes 50 ° C. to about 350 ° C.

【0015】まず、制御装置191が約350℃以下に
温度を設定する理由は以下の通りである。即ち、図3に
示すように、ヒータ装置198の温度を約350℃以上
に設定すると窒素分布がシリコン酸化膜の表面(上部)
だけでなくシリコン酸化膜の内部にも多量導入される。
ここで、図3は、高温(例えば、500℃程度)で被処
理体Wに積層構造を形成する場合の深さ方向の窒素分布
を示すグラフであり、窒素がシリコン酸化膜の表面から
20Åまで到達していることが理解されるであろう。
First, the reason why the controller 191 sets the temperature to about 350 ° C. or lower is as follows. That is, as shown in FIG. 3, when the temperature of the heater device 198 is set to about 350 ° C. or more, the nitrogen distribution is changed to the surface (upper portion) of the silicon oxide film.
In addition, a large amount is introduced into the inside of the silicon oxide film.
Here, FIG. 3 is a graph showing the nitrogen distribution in the depth direction when a laminated structure is formed on the object to be processed W at a high temperature (for example, about 500 ° C.), in which nitrogen extends from the surface of the silicon oxide film to 20 °. It will be understood that it has been reached.

【0016】この場合、窒素がシリコン基板とシリコン
酸化膜との境界に到達してシリコン、酸素及び窒素の化
合物を形成し、これが半導体の性能が低下させる(例え
ば、増幅率が低下させるなど)ので好ましくない。窒素
がシリコン基板とシリコン酸化膜との境界に到達する割
合は素子の大きさにも依存する。従来のように、ゲート
長が0.18μm乃至0.3μm程度であればその影響
も無視できるであろうが、近年の素子の小型化に伴うゲ
ート長の短縮化(例えば、0.13μm、0.10μm
など)に伴い、その影響は今後ますます無視できなくな
るであろうと本発明者らは予想している。
In this case, nitrogen reaches the boundary between the silicon substrate and the silicon oxide film and forms a compound of silicon, oxygen and nitrogen, which lowers the performance of the semiconductor (for example, lowers the amplification factor). Not preferred. The rate at which nitrogen reaches the boundary between the silicon substrate and the silicon oxide film also depends on the size of the element. If the gate length is about 0.18 μm to 0.3 μm as in the conventional case, the effect will be negligible. However, the gate length has been shortened (for example, 0.13 μm, .10 μm
The present inventors anticipate that the effect will become increasingly negligible in the future.

【0017】一方、図4に示すように、ヒータ装置19
8の温度を約350℃以下に設定すると窒素分布がシリ
コン酸化膜の表面(上部)だけでなくシリコン酸化膜の
内部への浸透量は許容範囲内(10Å以下)になる。こ
こで、図4は、適温(例えば、350℃程度)で被処理
体Wに積層構造を形成する場合の深さ方向の窒素分布を
示すグラフである。この結果、設定温度を約350℃以
下にすれば上述の問題は回避できることが理解されるで
あろう。
On the other hand, as shown in FIG.
When the temperature of Step 8 is set to about 350 ° C. or lower, the nitrogen distribution is such that the amount of permeation into the silicon oxide film as well as the surface (upper) of the silicon oxide film is within an allowable range (10 ° or less). Here, FIG. 4 is a graph showing the nitrogen distribution in the depth direction when a laminated structure is formed on the object to be processed W at an appropriate temperature (for example, about 350 ° C.). As a result, it will be understood that the above problem can be avoided by setting the set temperature to about 350 ° C. or less.

【0018】次に、制御装置191が約250℃以上に
温度を設定する理由は以下の通りである。被処理体W
(半導体)の動作特性を表すものとして、ゲート電圧V
と容量Cとの関係を示すCV特性がしばしば使用され
る。かかるCV特性においてはヒステリシスがゲート電
圧Vの印加時と解除時に発生する。ヒステリシスが高い
とゲート電圧の閾値電圧(半導体がオンする電圧とオフ
する電圧)が変わることになり信頼性が低下するため、
ヒステリシスを所定電圧以内(例えば、0.02V以
内)に抑えることが好ましい。これは積層構造にも当て
はまるが、ヒステリシスはシリコン窒化膜の欠陥(ダン
グリングボンド)に起因して大きくなり、0.02V以
内に抑えるためには図5の点線で示すようなシリコン窒
化膜の欠陥密度を維持しなければならず、その欠陥密度
は約250℃以上に対応することを本発明者らは発見し
た。ここで、図5は、シリコン窒化膜中の欠陥濃度の温
度分布であり、点線は許容される欠陥密度を示してい
る。
Next, the reason why the controller 191 sets the temperature to about 250 ° C. or higher is as follows. Workpiece W
The gate voltage V represents the operating characteristics of the semiconductor.
The CV characteristic indicating the relationship between the capacitance and the capacitance C is often used. In such CV characteristics, hysteresis occurs when the gate voltage V is applied and released. If the hysteresis is high, the threshold voltage of the gate voltage (the voltage at which the semiconductor is turned on and the voltage at which the semiconductor is turned off) changes, and the reliability decreases.
It is preferable to suppress the hysteresis within a predetermined voltage (for example, within 0.02 V). This also applies to the laminated structure, but the hysteresis is increased due to defects (dangling bonds) in the silicon nitride film. To suppress the hysteresis to within 0.02 V, a defect in the silicon nitride film as shown by a dotted line in FIG. We have found that the density must be maintained and the defect density corresponds to about 250 ° C. or higher. Here, FIG. 5 is a temperature distribution of the defect concentration in the silicon nitride film, and a dotted line indicates an allowable defect density.

【0019】制御装置191は、その他のCVDプロセ
スであれば約450℃に、エッチングプロセスであれば
少なくとも80℃以下に温度を制御する。いずれの場合
にしろ、被処理体Wには不純物としての水分が付着しな
いような温度に設定される。
The controller 191 controls the temperature to about 450 ° C. for other CVD processes and at least 80 ° C. for etching processes. In any case, the temperature is set such that moisture as an impurity does not adhere to the target object W.

【0020】冷却ジャケット192はプラズマ処理時の
被処理体Wを冷却するための冷却水を流す。冷却ジャケ
ット192は、例えば、ステンレスなど熱伝導率がよ
く、流路193を加工しやすい材料が選択される。流路
193は、例えば、矩形状の冷却ジャケット192を縦
横に貫通し、ねじなどの封止部材194を貫通孔にねじ
込むことによって形成することができる。もちろん、図
2に拘らず、冷却ジャケット192と流路193それぞ
れは任意の形状を有することができる。冷却水の代わり
に他の種類の冷媒(アルコール、ガルデン、フロン等)
を使用することができるのはもちろんである。温度セン
サ196は、PTCサーミスタ、赤外線センサ、熱電対
など周知のセンサを使用することができる。温度センサ
196は流路193に接続してもよいし、接続していな
くてもよい。
The cooling jacket 192 flows cooling water for cooling the workpiece W during the plasma processing. For the cooling jacket 192, a material such as stainless steel, which has a good thermal conductivity and is easy to process the flow path 193, is selected. The flow path 193 can be formed, for example, by vertically and horizontally penetrating a rectangular cooling jacket 192 and screwing a sealing member 194 such as a screw into a through hole. Of course, regardless of FIG. 2, each of the cooling jacket 192 and the flow path 193 can have an arbitrary shape. Other types of refrigerants (alcohol, galden, freon, etc.) instead of cooling water
Can of course be used. As the temperature sensor 196, a well-known sensor such as a PTC thermistor, an infrared sensor, and a thermocouple can be used. The temperature sensor 196 may or may not be connected to the flow path 193.

【0021】ヒータ装置198は、例えば、冷却ジャケ
ット192の流路193に接続された水道管の周りに巻
かれたヒータ線などとしてから構成される。ヒータ線に
流れる電流の大きさを制御することによって冷却ジャケ
ット192の流路193を流れる水温を調節することが
できる。冷却ジャケット192は熱伝導率が高いので流
路193を流れる水の水温と略同じ温度に制御されるこ
とができる。
The heater device 198 is formed, for example, as a heater wire wound around a water pipe connected to the flow path 193 of the cooling jacket 192. By controlling the magnitude of the current flowing through the heater wire, the temperature of the water flowing through the flow path 193 of the cooling jacket 192 can be adjusted. Since the cooling jacket 192 has a high thermal conductivity, it can be controlled to a temperature substantially equal to the temperature of the water flowing through the flow path 193.

【0022】サセプタ104は処理室102内で昇降可
能に構成されている。サセプタ104の昇降系は、昇降
部材、ベローズ、昇降装置などから構成され、当業界で
周知のいかなる構造も適用することができる。サセプタ
104は、昇降装置により、例えば、ホームポジション
とプロセスポジションの間を昇降する。サセプタ104
はプラズマ処理装置100のオフ時や待機時にホームポ
ジションに配置され、また、ホームポジションにおい
て、サセプタ104はクラスターツール300からゲー
トバルブ101を介して被処理体Wの受け渡しを行う
が、選択的に、サセプタ104にはゲートバルブ170
と連絡するために、受け渡しポジションが設定されても
よい。サセプタ104の昇降距離は図示しない昇降装置
の制御装置又はプラズマ処理装置100の制御装置によ
って制御することができ、図示しないビューポートから
目視することができる。
The susceptor 104 is configured to be able to move up and down in the processing chamber 102. The elevating system of the susceptor 104 includes an elevating member, a bellows, an elevating device, and the like, and any structure known in the art can be applied. The susceptor 104 is moved up and down, for example, between a home position and a process position by an elevating device. Susceptor 104
Is disposed at a home position when the plasma processing apparatus 100 is turned off or in a standby state. In the home position, the susceptor 104 transfers the workpiece W from the cluster tool 300 via the gate valve 101. The susceptor 104 has a gate valve 170
A delivery position may be set to communicate with. The elevating distance of the susceptor 104 can be controlled by a control device of an elevating device (not shown) or a control device of the plasma processing apparatus 100, and can be viewed from a viewport (not shown).

【0023】サセプタ104は、一般に、図示しないリ
フタピン昇降系に接続される。リフタピン昇降系は、昇
降部材、ベローズ、昇降装置などから構成され、当業界
で周知のいかなる構造も適用することができる。昇降部
材は、例えばアルミニウムから構成され、例えば正三角
形の頂点に配置された垂直に延びる3本のリフタピンに
接続されている。リフタピンは、サセプタ104内部を
貫通して被処理体Wを支持してサセプタ104上で昇降
させることができる。被処理体Wの昇降は、被処理体W
をクラスターツール300から処理室102に導入する
際に、及び、プロセス後の被処理体Wをクラスターツー
ル300に導出する際に行われる。昇降装置は、サセプ
タ104が所定位置(例えば、ホームポジション)にあ
るときにのみリフタピンの昇降を許容するよう構成され
てもよい。また、リフタピンの昇降距離は図示しない昇
降装置の制御装置又はプラズマ処理装置100の制御装
置によって制御することができるし、図示しないビュー
ポートからも目視することができる。
The susceptor 104 is generally connected to a lifter pin lifting system (not shown). The lifter pin elevating system includes an elevating member, a bellows, an elevating device, and the like, and any structure known in the art can be applied. The elevating member is made of, for example, aluminum and is connected to, for example, three vertically extending lifter pins arranged at the vertices of an equilateral triangle. The lifter pins can penetrate through the inside of the susceptor 104 and support the object W to be moved up and down on the susceptor 104. The lifting and lowering of the workpiece W
Is introduced into the processing chamber 102 from the cluster tool 300 and when the processed object W is led out to the cluster tool 300. The elevating device may be configured to allow the lifter pin to elevate and lower only when the susceptor 104 is at a predetermined position (for example, a home position). The lift distance of the lifter pin can be controlled by a control device of a lift device (not shown) or a control device of the plasma processing apparatus 100, and can be visually observed from a view port (not shown).

【0024】サセプタ104は、必要があれば、バッフ
ル板(又は整流板)を有してもよい。バッフル板はサセ
プタ104と共に昇降してもよいし、プロセスポジショ
ンに移動したサセプタ104と係合するように構成され
てもよい。バッフル板は被処理体Wが存在する処理空間
とその下の排気空間を分離して、主として、処理空間の
電位を確保(即ち、マイクロ波を処理空間に確保)する
と共に真空度(例えば、50mTorr)を維持する機
能を有する。バッフル板は、例えば、純アルミニウム製
で中空のディスク形状を有する。バッフル板は、例え
ば、厚さ2mmを有し、径2mm程度の孔をランダムに
多数(例えば、開口率50%以上)有する。なお、選択
的に、バッフル板はメッシュ構造を有していてもよい。
必要があれば、バッフル板は排気空間から処理空間への
逆流を防止したり、処理空間と排気空間の差圧をとった
りする機能を有していてもよい。
The susceptor 104 may have a baffle plate (or a current plate) if necessary. The baffle plate may move up and down together with the susceptor 104 or may be configured to engage with the susceptor 104 moved to the process position. The baffle plate separates the processing space in which the processing target W is present from the exhaust space below, and mainly secures the potential of the processing space (that is, secures microwaves in the processing space) and the degree of vacuum (for example, 50 mTorr). ) Is maintained. The baffle plate has, for example, a hollow disk shape made of pure aluminum. The baffle plate has, for example, a thickness of 2 mm and has a large number of holes with a diameter of about 2 mm at random (for example, an opening ratio of 50% or more). Alternatively, the baffle plate may have a mesh structure.
If necessary, the baffle plate may have a function of preventing backflow from the exhaust space to the processing space, or taking a pressure difference between the processing space and the exhaust space.

【0025】サセプタ104には、バイアス用高周波電
源282とマッチングボックス(整合回路)284が接
続されて、アンテナ部材120と共にイオンプレーティ
ングを構成している。バイアス用高周波電源282は被
処理体Wに負の直流バイアス(例えば、13.56MH
zの高周波)を印加している。マッチングボックス28
4は、処理室102内の電極浮遊容量、ストレーインダ
クタンスなどの影響を防止する。マッチングボックス2
84は、例えば、負荷に対して並列及び直列に配置され
たバリコンを利用してマッチングをとることができる。
この結果、被処理体Wに向かってイオンがそのバイアス
電圧によって加速されてイオンによる処理が促進され
る。イオンエネルギーはバイアス電圧によって定まり、
バイアス電圧は高周波電力によって制御することができ
る。電源283が印加する周波数はスロット電極200
のスリット210に応じて調節することができる。
A high frequency power source for bias 282 and a matching box (matching circuit) 284 are connected to the susceptor 104, and constitute an ion plating together with the antenna member 120. The bias high-frequency power supply 282 supplies a negative DC bias (for example, 13.56 MHz) to the object W to be processed.
z high frequency). Matching box 28
Numeral 4 prevents the effects of electrode stray capacitance and stray inductance in the processing chamber 102. Matching box 2
84 can perform matching using, for example, variable capacitors arranged in parallel and in series with the load.
As a result, the ions are accelerated toward the object to be processed W by the bias voltage, and the processing by the ions is promoted. The ion energy is determined by the bias voltage,
The bias voltage can be controlled by high frequency power. The frequency applied by the power supply 283 is the slot electrode 200
It can be adjusted according to the slit 210 of.

【0026】処理室102の内部は高真空ポンプ106
により所定の減圧又は真空密閉空間に維持されることが
できる。高真空ポンプ106は処理室102を均一に排
気して、プラズマ密度を均一に保ち、部分的にプラズマ
密度が集中して部分的に被処理体Wの処理深さが変化す
ることを防止する。高真空ポンプ106は、図1におい
ては、一つのみ処理室102の端部に設けられている
が、その位置や数は例示的である。高真空ポンプ106
は、例えば、ターボ分子ポンプ(TMP)により構成さ
れ、図示しない圧力調整バルブを介して処理室102に
接続されている。圧力調整バルブはコンダクタンスバル
ブ、ゲートバルブ又は高真空バルブなどの名称で当業界
では周知である。圧力調整バルブは不使用時に閉口さ
れ、使用時に処理室102の圧力を高真空ポンプ106
によって真空引きされた所定の圧力(例えば、0.1乃
至数10mTorr)に保つように開口される。
A high vacuum pump 106 is provided inside the processing chamber 102.
Thus, a predetermined reduced pressure or a vacuum sealed space can be maintained. The high vacuum pump 106 uniformly evacuates the processing chamber 102 to keep the plasma density uniform, thereby preventing the plasma density from being partially concentrated and the processing depth of the processing target W from being partially changed. Although only one high vacuum pump 106 is provided at the end of the processing chamber 102 in FIG. 1, the position and number thereof are exemplary. High vacuum pump 106
Is constituted by, for example, a turbo molecular pump (TMP), and is connected to the processing chamber 102 via a pressure adjustment valve (not shown). Pressure regulating valves are well known in the art under the names of conductance valve, gate valve or high vacuum valve. The pressure regulating valve is closed when not in use, and increases the pressure in the processing chamber 102 during use by using the high vacuum pump 106.
It is opened so as to maintain a predetermined pressure (for example, 0.1 to several tens of mTorr) that is evacuated.

【0027】なお、図1に示すように、本実施例によれ
ば、高真空ポンプ106は処理室102に直接接続され
ている。ここで、「直接接続」とは、配管を介さない
で、という意味であり、圧力調整バルブが介在すること
は問わない。
As shown in FIG. 1, according to the present embodiment, the high vacuum pump 106 is directly connected to the processing chamber 102. Here, “direct connection” means not through a pipe, and it does not matter that a pressure regulating valve is interposed.

【0028】処理室102の側壁には、(反応)ガス供
給系130に接続された石英パイプ製ガス供給リング1
40と、(放電)ガス供給系160に接続された石英パ
イプ製ガス供給リング170とが取り付けられている。
ガス供給系130及び160は、ガス源131及び16
1と、バルブ132及び162と、マスフローコントロ
ーラ134及び164と、これらを接続するガス供給路
136及び166とを有している。ガス供給路136及
び166はガス供給リング140及び170に接続され
ている。
A gas supply ring 1 made of a quartz pipe connected to a (reaction) gas supply system 130 is provided on a side wall of the processing chamber 102.
40 and a quartz pipe gas supply ring 170 connected to a (discharge) gas supply system 160.
The gas supply systems 130 and 160 include gas sources 131 and 16
1, valves 132 and 162, mass flow controllers 134 and 164, and gas supply paths 136 and 166 connecting them. Gas supply paths 136 and 166 are connected to gas supply rings 140 and 170.

【0029】例えば、窒化シリコン膜を堆積する場合に
は、ガス源131はNH3やSiH4ガスなどの反応ガス
(又は材料ガス)を供給し、ガス源161はネオン、キ
セノン、アルゴン、ヘリウム、ラドン、クリプトンのい
ずれかにN2とH2を加えたもの等の放電ガスを供給す
る。但し、ガスはこれらに限定されず、Cl2、HC
l、HF、BF3、SiF3、GeH3、AsH3、P
3、C22、C38、SF6、Cl2、CCl22、C
4、H2S、CCl4、BCl3、PCl3、SiCl4
Oなど広く適用することができる。
For example, when depositing a silicon nitride film, the gas source 131 supplies a reactive gas (or material gas) such as NH 3 or SiH 4 gas, and the gas source 161 uses neon, xenon, argon, helium, or the like. A discharge gas such as one obtained by adding N 2 and H 2 to either radon or krypton is supplied. However, the gas is not limited to these, and Cl 2 , HC
1, HF, BF 3 , SiF 3 , GeH 3 , AsH 3 , P
H 3 , C 2 H 2 , C 3 H 8 , SF 6 , Cl 2 , CCl 2 F 2 , C
F 4 , H 2 S, CCl 4 , BCl 3 , PCl 3 , SiCl 4 C
O and the like can be widely applied.

【0030】ガス供給系160は、ガス源131をガス
源131及び161のそれぞれのガスを混合したガスを
供給する一のガス源に置換することにより省略すること
ができる。バルブ132及び162は、被処理体Wのプ
ラズマ処理時に開口され、プラズマ処理以外の期間に閉
口されるように制御される。
The gas supply system 160 can be omitted by replacing the gas source 131 with a single gas source that supplies a mixed gas of the gas sources 131 and 161. The valves 132 and 162 are controlled so as to be opened at the time of the plasma processing of the processing target object W and to be closed during a period other than the plasma processing.

【0031】マスフローコントローラ134及び164
はガスの流量を制御し、例えば、ブリッジ回路、増幅回
路、コンパレータ制御回路、流量調節バルブ等を有し、
ガスの流れに伴う上流から下流への熱移動を検出するこ
とによって流量測定して流量調節バルブを制御する。但
し、マスフローコントローラ134及び164には、こ
れ以外に当業界で周知のいかなる構造をも適用すること
ができる。
Mass flow controllers 134 and 164
Controls the gas flow, for example, has a bridge circuit, an amplification circuit, a comparator control circuit, a flow control valve, etc.
The flow rate is measured by detecting heat transfer from upstream to downstream accompanying the gas flow, and the flow control valve is controlled. However, any other structures known in the art can be applied to the mass flow controllers 134 and 164.

【0032】ガス供給路136及び166は、例えば、
シームレスパイプを使用したり、接続部に食い込み継ぎ
手やメタルガスケット継ぎ手を使用したりして供給ガス
への配管からの不純物の混入が防止している。また、配
管内部の汚れや腐食に起因するダストパーティクルを防
止するために配管は耐食性材料から構成されるか、配管
内部がPTFE(テフロン(登録商標))、PFA、ポ
リイミド、PBIその他の絶縁材料により絶縁加工され
たり、電解研磨処理がなされたり、更には、ダストパー
ティクル捕捉フィルタを備えたりしている。
The gas supply paths 136 and 166 are, for example,
The use of a seamless pipe or the use of a bite joint or a metal gasket joint at the connection prevents contamination of the supply gas with impurities from the pipe. In order to prevent dust particles due to dirt and corrosion inside the pipe, the pipe is made of a corrosion-resistant material, or the inside of the pipe is made of PTFE (Teflon (registered trademark)), PFA, polyimide, PBI or other insulating material. It is insulated, subjected to electrolytic polishing, and further provided with a dust particle trapping filter.

【0033】図6に示すように、ガス供給リング140
は石英からなるリング形状の筐体又は本体部を有し、ガ
ス供給路136に接続された導入口141と、導入口1
41に接続された流路142と、流路142に接続され
た複数のガス供給ノズル143と、流路142及びガス
排出路138に接続された排出口144と、処理室10
2への取付部145とを有する。ここで、図6はガス供
給リング140の平面図である。
As shown in FIG. 6, the gas supply ring 140
Has a ring-shaped housing or main body made of quartz, and has an inlet 141 connected to a gas supply passage 136, and an inlet 1
41, a plurality of gas supply nozzles 143 connected to the flow path 142, an outlet 144 connected to the flow path 142 and the gas discharge path 138,
2 and a mounting portion 145 for the second. Here, FIG. 6 is a plan view of the gas supply ring 140. FIG.

【0034】均一に配置された複数のガス供給ノズル1
43は処理室102内にガスの均一な流れを作るのに寄
与している。もちろん、本発明のガス導入手段はこれに
限定されず、中心から周辺へガスを流すラジアルフロー
方式や被処理体Wの対向面に多数の小孔を設けてガスを
導入する後述のシャワーヘッド方式も適用することがで
きる。
A plurality of gas supply nozzles 1 arranged uniformly
43 contributes to making a uniform flow of gas in the processing chamber 102. Of course, the gas introducing means of the present invention is not limited to this, and a radial flow method in which gas flows from the center to the periphery, and a shower head method described later in which a large number of small holes are provided in the opposed surface of the workpiece W to introduce gas. Can also be applied.

【0035】後述するように、本実施例のガス供給リン
グ140(の流路142及びガス供給ノズル143)は
ガス排出路138に接続された排出口144から排気可
能である。ガス供給ノズル143は0.1mm程度の口
径しか有しないためにガス供給ノズル143を介してガ
ス供給リング140を高真空ポンプ106により排気し
てもその内部に残留し得る水分を効果的に除去できな
い。このため、本実施例のガス供給リング140はノズ
ル143よりも口径の大きな排出口144を介して流路
142及びガス供給ノズル143内の水分などの残留物
を効果的に除去することを可能にしている。
As will be described later, the gas supply ring 140 (the flow path 142 and the gas supply nozzle 143) of the present embodiment can be evacuated from the outlet 144 connected to the gas discharge path 138. Since the gas supply nozzle 143 has a diameter of only about 0.1 mm, even if the gas supply ring 140 is evacuated by the high vacuum pump 106 through the gas supply nozzle 143, water remaining inside the gas supply ring 140 cannot be effectively removed. . For this reason, the gas supply ring 140 of this embodiment makes it possible to effectively remove residues such as moisture in the flow path 142 and the gas supply nozzle 143 through the outlet 144 having a larger diameter than the nozzle 143. ing.

【0036】なお、ガス供給ノズル173も、ガス供給
ノズル143と同様に、ガス供給リング170に設けら
れており、ガス供給リング170はガス供給リング14
0と同様の構成を有している。従って、ガス供給リング
170は、図示しない導入口171と、流路172と、
複数のガス供給ノズル173と、排出口174と、取付
部175とを有する。ガス供給リング140と同様に、
本実施例のガス供給リング170(の流路172及びガ
ス供給ノズル173)はガス排出路168に接続された
排出口174から排気可能である。ガス供給ノズル17
3も0.1mm程度の口径しか有しないためにガス供給
ノズル173を介してガス供給リング170を高真空ポ
ンプ106により排気してもその内部に残留し得る水分
を効果的に除去できない。このため、本実施例のガス供
給リング170はノズル173よりも口径の大きな排出
口174を介して流路172及びガス供給ノズル173
内の水分などの残留物を効果的に除去することを可能に
している。
The gas supply nozzle 173 is also provided on the gas supply ring 170 in the same manner as the gas supply nozzle 143.
0 has the same configuration. Therefore, the gas supply ring 170 includes an inlet 171 (not shown), a flow path 172,
It has a plurality of gas supply nozzles 173, an outlet 174, and a mounting part 175. Like the gas supply ring 140,
The gas supply ring 170 (the flow path 172 thereof and the gas supply nozzle 173) of the present embodiment can be evacuated from the discharge port 174 connected to the gas discharge path 168. Gas supply nozzle 17
3 also has a diameter of about 0.1 mm, so that even if the gas supply ring 170 is evacuated by the high vacuum pump 106 via the gas supply nozzle 173, water remaining in the inside cannot be effectively removed. For this reason, the gas supply ring 170 of this embodiment is connected to the flow path 172 and the gas supply nozzle 173 through the discharge port 174 having a larger diameter than the nozzle 173.
It is possible to effectively remove residues such as moisture in the inside.

【0037】ガス供給リング140の排出口144に接
続されているガス排出路138の多端には真空ポンプ1
52が圧力調整バルブ151を介して接続されている。
また、ガス供給リング170の排出口174に接続され
ているガス排出路168の多端には真空ポンプ154が
圧力調整バルブ153を介して接続されている。真空ポ
ンプ152及び154には、例えば、ターボ分子ポン
プ、スパッターイオンポンプ、ゲッターポンプ、ソープ
ションポンプ、クライオポンプなどを使用することがで
きる。
The vacuum pump 1 is connected to a multi-end of a gas discharge path 138 connected to the discharge port 144 of the gas supply ring 140.
52 is connected via a pressure adjusting valve 151.
Further, a vacuum pump 154 is connected via a pressure adjusting valve 153 to multiple ends of a gas discharge path 168 connected to a discharge port 174 of the gas supply ring 170. As the vacuum pumps 152 and 154, for example, a turbo molecular pump, a sputter ion pump, a getter pump, a sorption pump, a cryopump, or the like can be used.

【0038】圧力調整バルブ151と153は、バルブ
132及び162の開口時に閉口され、バルブ132及
び162の閉口時に開口されるように開閉時期が制御さ
れる。この結果、バルブ132及び162が開口される
プラズマ処理時には真空ポンプ152及び154は閉口
されて、ガスがプラズマ処理に使用されることを確保す
る。一方、プラズマ処理の終了後、被処理体Wを処理室
102に導入排出期間、サセプタ104の昇降期間な
ど、バルブ132及び162が閉口されるプラズマ処理
以外の期間においては真空ポンプ152及び154は開
口される。これにより、真空ポンプ152及び154
は、ガス供給リング140及び170をそれぞれ残留ガ
スの影響を受けない真空度まで排気する。この結果、真
空ポンプ152及び154は、その後のプラズマ処理に
おいてガス供給ノズル143及び173が詰まることに
よるガスの不均一な導入や水分などの不純物が被処理体
Wに混入することを防止することができ、高品質なプラ
ズマ処理が被処理体Wに施されることを可能にする。
The pressure regulating valves 151 and 153 are closed when the valves 132 and 162 are opened, and the opening and closing timing is controlled so as to be opened when the valves 132 and 162 are closed. As a result, during plasma processing when valves 132 and 162 are opened, vacuum pumps 152 and 154 are closed to ensure that gas is used for plasma processing. On the other hand, after the plasma processing is completed, the vacuum pumps 152 and 154 are opened during periods other than the plasma processing in which the valves 132 and 162 are closed, such as a period during which the workpiece W is introduced into the processing chamber 102 and a period during which the susceptor 104 is lifted and lowered. Is done. Thereby, the vacuum pumps 152 and 154
Exhausts the gas supply rings 140 and 170 to a degree of vacuum that is not affected by the residual gas. As a result, the vacuum pumps 152 and 154 prevent the gas supply nozzles 143 and 173 from being clogged in a non-uniform manner and prevent impurities such as moisture from entering the workpiece W in the subsequent plasma processing. This enables high-quality plasma processing to be performed on the workpiece W.

【0039】代替的に、図7に示すように、ガス供給リ
ング140の排出口144を高真空ポンプ106に接続
するバイパスライン182や、ガス供給リング170の
排出口174を高真空ポンプ106に接続するバイパス
ライン184を設けてもよい。ここで、図7は、ガス供
給リング140及び170にガス排出路138及び16
8を接続する代わりにバイパスライン182及び184
を接続した構造を示す概略断面図である。バイパスライ
ン182及び184は周知の真空保持用のフランジやガ
スケット及びバルブ181を介してガス供給リング14
0に接続可能である。また、これらのバイパスライン1
82及び184は接続されてもよい。
Alternatively, as shown in FIG. 7, a bypass line 182 connecting the outlet 144 of the gas supply ring 140 to the high vacuum pump 106 and an outlet 174 of the gas supply ring 170 are connected to the high vacuum pump 106. Alternatively, a bypass line 184 may be provided. Here, FIG. 7 shows that gas supply rings 140 and 170 have gas exhaust passages 138 and 16.
8 instead of connecting bypass lines 182 and 184
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a structure in which are connected. The bypass lines 182 and 184 are connected to the gas supply ring 14 through a well-known vacuum holding flange, gasket and valve 181.
0 can be connected. In addition, these bypass lines 1
82 and 184 may be connected.

【0040】バイパスライン182及び184は、本実
施例では、ガス供給ノズル143及び173よりも大き
い口径25mm乃至40mmを有するため、高真空ポン
プ106は、ガス供給ノズル143及び173を利用す
るよりも効率的に、バイパスライン182及び184を
利用してガス供給リング140及び170を排気するこ
とができる。なお、本実施例では、バイパスライン18
2及び184は高真空ポンプ106に接続されている
が、本発明は、図示しない処理室102の粗引き用ポン
プやその他の排気用ポンプに接続されることを妨げるも
のではない。
Since the bypass lines 182 and 184 have a diameter of 25 mm to 40 mm larger than the gas supply nozzles 143 and 173 in this embodiment, the high vacuum pump 106 is more efficient than using the gas supply nozzles 143 and 173. Specifically, the gas supply rings 140 and 170 can be evacuated using the bypass lines 182 and 184. In the present embodiment, the bypass line 18
Although 2 and 184 are connected to the high vacuum pump 106, the present invention does not prevent connection to a roughing pump or another exhaust pump (not shown) of the processing chamber 102.

【0041】マイクロ波源110は、例えば、マグネト
ロンからなり、通常2.45GHzのマイクロ波(例え
ば、5kW)を発生することができる。マイクロ波は、
その後、モード変換器112により伝送形態がTM、T
E又はTEMモードなどに変換される。なお、図1で
は、発生したマイクロ波がマグネトロンへ戻る反射波を
吸収するアイソレータや、負荷側とのマッチングをとる
ためのEHチューナ又はスタブチューナは省略されてい
る。
The microwave source 110 is made of, for example, a magnetron and can generate a microwave (for example, 5 kW) of usually 2.45 GHz. Microwave
Then, the transmission mode is set to TM, T by the mode converter 112.
It is converted to E or TEM mode. In FIG. 1, an isolator that absorbs a reflected wave of the generated microwave returning to the magnetron, an EH tuner or a stub tuner for matching with a load side are omitted.

【0042】アンテナ部材120は、温調板122と、
収納部材123と、誘電板230とを有している。温調
板122は、温度制御装置121に接続され、収納部材
123は、遅波材124と遅波材124に接触するスロ
ット電極200とを収納している。また、スロット電極
200の下部には誘電板230が配置されている。収納
部材123には熱伝導率が高い材料(例えば、ステンレ
ス)が使用されており、その温度は温調板122の温度
とほぼ同じ温度に設定される。
The antenna member 120 includes a temperature control plate 122,
It has a storage member 123 and a dielectric plate 230. The temperature control plate 122 is connected to the temperature control device 121, and the storage member 123 stores the slow wave member 124 and the slot electrode 200 that contacts the slow wave member 124. Further, a dielectric plate 230 is arranged below the slot electrode 200. A material having high thermal conductivity (for example, stainless steel) is used for the storage member 123, and its temperature is set to be substantially the same as the temperature of the temperature control plate 122.

【0043】遅波材124には、マイクロ波の波長を短
くするために所定の誘電率を有すると共に熱伝導率が高
い所定の材料が選ばれる。処理室102に導入されるプ
ラズマ密度を均一にするには、スロット電極200に多
くのスリット210を形成する必要があり、遅波材12
4は、スロット電極200に多くのスリット210を形
成することを可能にする機能を有する。遅波材124と
しては、例えば、アルミナ系セラミック、SiN、Al
Nを使用することができる。例えば、AlNは比誘電率
εtが約9であり、波長短縮率n=1/(εt1/2
0.33である。これにより、遅波材124を通過した
マイクロ波の速度は0.33倍となり波長も0.33倍
となり、スロット電極200のスリット210間隔を短
くすることができ、より多くのスリットが形成されるこ
とを可能にしている。
As the slow wave member 124, a predetermined material having a predetermined dielectric constant and a high thermal conductivity is selected to shorten the wavelength of the microwave. In order to make the density of the plasma introduced into the processing chamber 102 uniform, it is necessary to form many slits 210 in the slot electrode 200.
Reference numeral 4 has a function of enabling a large number of slits 210 to be formed in the slot electrode 200. As the slow wave material 124, for example, alumina ceramic, SiN, Al
N can be used. For example, AlN has a relative dielectric constant t t of about 9, and a wavelength shortening rate n = 1 / (ε t ) 1/2 =
0.33. Accordingly, the speed of the microwave passing through the slow-wave member 124 becomes 0.33 times and the wavelength becomes 0.33 times, so that the interval between the slits 210 of the slot electrode 200 can be shortened, and more slits are formed. That makes it possible.

【0044】スロット電極200は、遅波材124にね
じ止めされており、例えば、直径50cm、厚さ1mm
以下の円筒状銅板から構成される。スロット電極200
は、当業界ではラジアルラインスロットアンテナ(RL
SA)(又は超高能率平面アンテナ)と呼ばれる場合も
ある。但し、本発明はその他の形式のアンテナ(一層構
造導波管平面アンテナ、誘電体基板平行平板スロットア
レーなど)の適用を排除するものではない。スロット電
極200には、図8に示すスロット電極200a、図9
に示すスロット電極200b、図10に示すスロット電
極200c、図11に示すスロット電極200dを適用
することができる。ここで、図8乃至図11は、図1に
適用可能なスロット電極の例示的な構造を示す平面図で
ある。また、特に断らない限り、以下の説明ではアルフ
ァベットのない参照番号はアルファベットを付した参照
番号を総括するものとする。
The slot electrode 200 is screwed to the slow wave member 124 and has a diameter of 50 cm and a thickness of 1 mm, for example.
It is composed of the following cylindrical copper plate. Slot electrode 200
Is a radial line slot antenna (RL) in the industry.
SA) (or an ultra-high efficiency planar antenna). However, the present invention does not exclude the application of other types of antennas (such as a single-layer waveguide planar antenna and a parallel plate slot array of a dielectric substrate). The slot electrode 200 includes a slot electrode 200a shown in FIG.
The slot electrode 200b shown in FIG. 10, the slot electrode 200c shown in FIG. 10, and the slot electrode 200d shown in FIG. 11 can be applied. 8 to 11 are plan views illustrating exemplary structures of the slot electrode applicable to FIG. Unless otherwise specified, reference numerals without alphabets in the following description are intended to collectively refer to reference numbers with alphabets.

【0045】スロット電極200は、円盤を均等な面積
を持つ複数の(仮想)領域に分割して各領域に略T字状
にわずかに離間されたスリット212a及び214a、
212b及び214bの組を配置している。図8に示す
スリット電極200aにおいては各領域は6角形を有
し、図9乃至図11に示すスリット電極200b乃至2
00dにおいては各領域は4角形を有する。スリット電
極200b及び200cは共にT字形のスリット210
を有するが、スリット210の寸法と配置において相違
する。また、スリット電極200dはスリット210が
V字形を有する。
The slot electrode 200 is formed by dividing a disk into a plurality of (virtual) regions having an equal area, and slits 212a and 214a which are slightly separated from each other in a substantially T-shape.
A set of 212b and 214b is arranged. In the slit electrode 200a shown in FIG. 8, each region has a hexagon, and the slit electrodes 200b to 2 shown in FIGS.
In 00d, each region has a square shape. The slit electrodes 200b and 200c are both T-shaped slits 210.
However, there is a difference in the dimensions and arrangement of the slit 210. The slit 210 of the slit electrode 200d has a V-shape.

【0046】スロット電極200は円盤状のスリット密
度がほぼ一定になるようにスリット210を配置し、直
下の誘電板230が遊離して反応ガスに不純物として混
入することを防止する。従来技術は、同心円状又はスパ
イラル(渦巻状)などにスリットを配置したスロット電極
200を提案しているがスリット密度については考慮し
ていなかった。このため、スロット電極直下の誘電板で
はスリット部分に対応する部分がその他の部分に比較し
て高いイオンエネルギーを受けて元素脱離(遊離)が発
生し、後述する問題を生じる。これに対して、本実施例
のスロット電極は誘電板230に略均一なイオンエネル
ギーの分布をもたらすため誘電板230の遊離を防止し
て高品質なプラズマ処理を達成することができる。
The slot electrode 200 is provided with slits 210 so that the disk-shaped slit density is substantially constant, thereby preventing the dielectric plate 230 immediately below from being released and being mixed as impurities into the reaction gas. The prior art proposes a slot electrode 200 in which slits are arranged concentrically or spirally (spirally), but does not consider the slit density. For this reason, in the dielectric plate immediately below the slot electrode, the portion corresponding to the slit portion receives higher ion energy than the other portions, causing element desorption (release), which causes the problem described below. On the other hand, the slot electrode of the present embodiment provides a substantially uniform distribution of ion energy to the dielectric plate 230, so that the dielectric plate 230 can be prevented from being separated and high quality plasma processing can be achieved.

【0047】各スリット212、214の長さL1はマ
イクロ波の管内波長λの略1/2から自由空間波長の略
2.5倍の範囲内に設定されると共に幅は1mm程度に
設定され、スリット外輪と内輪との間隔L2は僅かな調
整はあるが管内波長λと略同一の長さに設定されてい
る。スリットの長さL1は、次の式で示される範囲内に
設定される。このように各スリット212、214を形
成することにより、処理室102に均一なマイクロ波の
分布を形成することが可能になる。
The length L1 of each of the slits 212 and 214 is set within a range of about 1/2 of the guide wavelength λ of the microwave to about 2.5 times the free space wavelength, and the width is set to about 1 mm. The distance L2 between the outer ring and the inner ring of the slit is set to be substantially the same as the guide wavelength λ although there is a slight adjustment. The length L1 of the slit is set within a range represented by the following equation. By forming the slits 212 and 214 in this manner, it is possible to form a uniform microwave distribution in the processing chamber 102.

【0048】[0048]

【数1】 各スリット212a及び214a、212b及び214
bは中心から見て45度傾斜しているが中心から離れる
につれて大きくその形状は大きく設定されている。例え
ば、中心からの距離が2倍になるとスリット212a及
び214a、212b及び214bの大きさは1.2倍
乃至2倍に設定される。
(Equation 1) Each slit 212a and 214a, 212b and 214
Although b is inclined at 45 degrees from the center, the shape is set to be larger as the distance from the center increases. For example, when the distance from the center is doubled, the size of the slits 212a and 214a, 212b and 214b is set to be 1.2 to 2 times.

【0049】なお、円盤上のスリット密度を略一定にで
きる限り、スリット210の形状や配置は問わない。ま
た、分割された各領域の形状も問わない。従って、各領
域は同一形状を有してもよいし、異なる形状を有しても
よい。また、同一形状を有する場合でもその形状は6角
形及び4角形に限定されず、3角形など任意の形状を採
用することができる。但し、本発明は、スリット210
がスリット密度の一定ではない同心円又は渦巻状に多数
配列されることを妨げるものではない。
The shape and arrangement of the slits 210 are not limited as long as the slit density on the disk can be kept substantially constant. In addition, the shape of each divided region is not limited. Therefore, each region may have the same shape or different shapes. Further, even in the case of having the same shape, the shape is not limited to a hexagon and a quadrangle, and an arbitrary shape such as a triangle can be adopted. However, in the present invention, the slit 210
Does not prevent a large number of concentric circles or spirals having irregular slit densities.

【0050】選択的に、スロット電極200のアンテナ
効率を上げるために、スロット電極200の周縁部には
これに沿って幅数mm程度のマイクロ波電力反射防止用
放射素子が形成されてもよい。なお、本実施例のスロッ
ト電極200のスリットの模様は単なる例示であり、任
意のスリット形状を有する電極をスロット電極として利
用することができることはいうまでもない。
Optionally, in order to increase the antenna efficiency of the slot electrode 200, a microwave power reflection preventing radiation element having a width of about several mm may be formed along the periphery of the slot electrode 200. In addition, the pattern of the slit of the slot electrode 200 of the present embodiment is merely an example, and it goes without saying that an electrode having an arbitrary slit shape can be used as the slot electrode.

【0051】温度制御装置121は、マイクロ熱による
収納部材123及びこの近傍の構成要素の温度変化が所
定の範囲になるように制御する機能を有する。温度制御
装置121は、図示しない温度センサとヒーター装置と
を温調板122に接続し、温調板122に冷却水や冷媒
(アルコール、ガルデン、フロン等)を導入することに
より温調板122の温度を所定の温度に制御する。温調
板122は、例えば、ステンレスなど熱伝導率がよく、
冷却水などが流れる流路を内部に加工しやすい材料が選
択される。温調板122は収納部材123に接触してお
り、収納部材123と遅波材124は熱伝導率が高い。
この結果、温調板122の温度を制御することによって
遅波材124とスロット電極200の温度を制御するこ
とができる。遅波材124とスロット電極200は、温
調板122などがなければ、マイクロ波源110の電力
(例えば、5kW)を長時間加えることにより、遅波材1
24とスロット電極200での電力ロスから電極自体の
温度が上昇する。この結果、遅波材124とスロット電
極200が熱膨張して変形する。
The temperature control device 121 has a function of controlling the temperature change of the storage member 123 and the components in the vicinity of the storage member 123 due to micro heat within a predetermined range. The temperature control device 121 connects a temperature sensor and a heater device (not shown) to the temperature control plate 122, and introduces cooling water or a refrigerant (alcohol, Galden, Freon, etc.) into the temperature control plate 122, and thereby controls the temperature control plate 122. The temperature is controlled to a predetermined temperature. The temperature control plate 122 has good thermal conductivity, such as stainless steel, for example.
A material that is easy to process inside a flow path through which cooling water or the like flows is selected. The temperature control plate 122 is in contact with the storage member 123, and the storage member 123 and the retardation member 124 have high thermal conductivity.
As a result, by controlling the temperature of the temperature control plate 122, it is possible to control the temperature of the slow wave member 124 and the temperature of the slot electrode 200. If there is no temperature control plate 122 or the like, the power of the microwave
(For example, 5 kW) for a long time,
The temperature of the electrode itself increases due to power loss at 24 and the slot electrode 200. As a result, the slow wave member 124 and the slot electrode 200 are thermally expanded and deformed.

【0052】例えば、スロット電極200は、熱膨張に
より最適なスリット長さが変化して処理室102内の全
体のプラズマ密度が低下したり部分的にプラズマ密度が
集中したりする。全体のプラズマ密度が低下すれば被処
理体Wの処理速度が変化する。その結果、プラズマ処理
が時間的に管理して、所定時間(例えば、2分)経過す
れば処理を停止して被処理体Wを処理室102から取り
出すというように設定した場合、全体のプラズマ密度が
低下すれば所望の処理深さ(エッチング深さや成膜厚
さ)が被処理体Wに形成されていない場合がある。ま
た、部分的にプラズマ密度が集中すれば、部分的に被処
理体Wの処理深さが変化してしまう。このようにスロッ
ト電極200が温度変化により変形すればプラズマ処理
の品質が低下する。
For example, in the slot electrode 200, the optimum slit length changes due to thermal expansion, so that the entire plasma density in the processing chamber 102 is reduced or the plasma density is partially concentrated. If the overall plasma density decreases, the processing speed of the target object W changes. As a result, when the plasma processing is temporally controlled, and the processing is stopped after a predetermined time (for example, 2 minutes) has elapsed and the object to be processed W is taken out of the processing chamber 102, the entire plasma density is reduced. Is decreased, the desired processing depth (etching depth or film thickness) may not be formed on the workpiece W. Further, if the plasma density is partially concentrated, the processing depth of the processing target W is partially changed. If the slot electrode 200 is deformed due to a change in temperature, the quality of the plasma processing is reduced.

【0053】更に、温調板122がなければ、遅波材1
24とスロット電極200の材質が異なり、また、両者
はねじ止めされているから、スロット電極200が反る
ことになる。この場合も同様にプラズマ処理の品質が低
下することが理解されるであろう。
Further, if the temperature control plate 122 is not provided,
24 and the slot electrode 200 are made of different materials, and both are screwed, so that the slot electrode 200 warps. It will be understood that the quality of the plasma treatment is also reduced in this case.

【0054】誘電板230はスロット電極200と処理
室102との間に配置されている。スロット電極200
と誘電板230は、例えば、ロウにより強固にかつ機密
に面接合される。代替的に、焼成されたセラミック又は
窒化アルミニウム(AlN)からなる誘電板230の裏
面に、スクリーン印刷などの手段により銅薄膜を、スリ
ットを含むスロット電極200の形状にパターン形成し
て、これを焼き付けるように銅箔のスロット電極200
を形成してもよい。
The dielectric plate 230 is disposed between the slot electrode 200 and the processing chamber 102. Slot electrode 200
The dielectric plate 230 is firmly and confidentially joined by, for example, a brazing. Alternatively, a copper thin film is patterned on the back surface of the fired ceramic or aluminum nitride (AlN) dielectric plate 230 into a shape of the slot electrode 200 including the slit by means of screen printing or the like, and is baked. Like copper foil slot electrode 200
May be formed.

【0055】なお、温調板122の機能を誘電板230
に持たせてもよい。即ち、誘電板230の側部周辺に流
路を有する温調板を誘電板230に一体的に取り付ける
ことによって誘電板230の温度を制御し、これによっ
て遅波材124とスロット電極200とを制御すること
ができる。誘電板230は例えばオーリングにより処理
室102に固定されている。従って、代替的に、オーリ
ングの温度を制御することにより誘電板230、そして
この結果、遅波材124とスロット電極200の温度を
制御するように構成してもよい。
Note that the function of the temperature control plate 122 is
May be held. That is, the temperature of the dielectric plate 230 is controlled by integrally attaching a temperature control plate having a flow path around the side portion of the dielectric plate 230 to the dielectric plate 230, thereby controlling the slow wave member 124 and the slot electrode 200. can do. The dielectric plate 230 is fixed to the processing chamber 102 by, for example, O-ring. Therefore, alternatively, the temperature of the dielectric plate 230, and consequently, the temperature of the retardation member 124 and the slot electrode 200 may be controlled by controlling the temperature of the O-ring.

【0056】誘電板230は、減圧又は真空環境にある
処理室102の圧力がスロット電極200に印加されて
スロット電極200が変形したり、スロット電極200
が処理室102に剥き出しになってスパッタされたり銅
汚染を発生したりすることを防止している。また、絶縁
体である誘電板230はマイクロ波が処理室102に透
過することを可能にしている。必要があれば、誘電板2
30を熱伝導率の低い材質で構成することによって、ス
ロット電極200が処理室102の温度により影響を受
けるのを防止してもよい。
The dielectric plate 230 deforms the slot electrode 200 when the pressure of the processing chamber 102 in a reduced pressure or vacuum environment is applied to the slot electrode 200, or deforms the slot electrode 200.
Is prevented from being exposed to the processing chamber 102 and being sputtered or causing copper contamination. The dielectric plate 230, which is an insulator, allows microwaves to pass through the processing chamber 102. If necessary, dielectric plate 2
By forming the 30 from a material having a low thermal conductivity, the slot electrode 200 may be prevented from being affected by the temperature of the processing chamber 102.

【0057】本実施例の誘電板230の厚みは誘電板2
30内のマイクロ波の波長の0.5倍よりも大きく0.7
5倍よりも小さく、好ましくは、約0.6倍から約0.7
倍の範囲に設定されている。2.45GHzのマイクロ
波は真空中で約122.5mmの波長を有する。誘電板
230がAlNから構成されれば、上述したように、比
誘電率εtが約9であるから波長短縮率n=1/(εt
1/2=0.33となり、誘電板230内のマイクロ波の
波長は約40.8mmとなる。従って、誘電板230が
AlNから構成されれば、誘電板230の厚さは約2
0.4mmよりも大きく約30.6mmよりも小さく、好
ましくは、約24.5mm乃至約28.6mmの範囲に設
定される。より一般的には、誘電板230の厚さHは、
誘電板230内のマイクロ波の波長λを用いて、0.5
λ<H<0.75λを満足し、より好ましくは、0.6λ
≦H≦0.7λを満足する。ここで、誘電板230内の
マイクロ波の波長λは、真空中のマイクロ波の波長λ0
と波長短縮率n=1/(εt1/2とを用いて、λ=λ0
nを満足する。
In this embodiment, the thickness of the dielectric plate 230 is
30 which is greater than 0.5 times the wavelength of the microwave within 30
Less than 5 times, preferably from about 0.6 times to about 0.7
It is set to double the range. 2.45 GHz microwave has a wavelength of about 122.5 mm in vacuum. If the dielectric plate 230 is made of AlN, as described above, since the relative dielectric constant ε t is about 9, the wavelength shortening rate n = 1 / (ε t )
1/2 = 0.33, and the wavelength of the microwave in the dielectric plate 230 is about 40.8 mm. Therefore, if the dielectric plate 230 is made of AlN, the thickness of the dielectric plate 230 is about 2
It is larger than 0.4 mm and smaller than about 30.6 mm, and is preferably set in the range of about 24.5 mm to about 28.6 mm. More generally, the thickness H of the dielectric plate 230 is
Using the wavelength λ of the microwave in the dielectric plate 230, 0.5
λ <H <0.75λ, more preferably 0.6λ
.Ltoreq.H.ltoreq.0.7.lambda. Here, the wavelength λ of the microwave in the dielectric plate 230 is the wavelength λ 0 of the microwave in vacuum.
Λ = λ 0 using the wavelength shortening rate n = 1 / (ε t ) 1/2
n is satisfied.

【0058】誘電板230の厚みが誘電板230内のマ
イクロ波の波長の0.5倍の場合は定在波であるマイク
ロ波の誘電板230の表面への前進波と裏面から反射さ
れた後退波が合成され、反射が最大になり図12に示す
ようにマイクロ波の処理室102への透過が最低にな
る。従って、この場合にはプラズマの生成が不十分にな
り、所望の処理速度が得られなくなる。ここで、図12
は、誘電板230の厚みとマイクロ波の透過電力との関
係を示すグラフである。
When the thickness of the dielectric plate 230 is 0.5 times the wavelength of the microwave in the dielectric plate 230, the standing wave is a forward wave toward the front surface of the dielectric plate 230 and a backward wave reflected from the back surface. The waves are combined, the reflection is maximized, and the transmission of microwaves to the processing chamber 102 is minimized, as shown in FIG. Therefore, in this case, the generation of plasma becomes insufficient, and a desired processing speed cannot be obtained. Here, FIG.
Is a graph showing the relationship between the thickness of the dielectric plate 230 and the transmitted power of microwaves.

【0059】一方、誘電板230の厚みが誘電板230
内のマイクロ波波長の0.75倍の場合は反射は最小と
なって透過電力が最大になるものの図12に示すように
プラズマ中のイオンエネルギーも最大となる。本発明者
らは、プラズマ中のイオンエネルギーに依存して誘電板
230からは元素脱離(遊離)が図13に示すように発
生することを発見した。ここで、図13は、誘電板23
0の厚みと誘電板230からの元素脱離量(スパッタ
率)との関係を示すグラフである。誘電板230からの
元素脱離は反応ガスへの不純物となり、高品質なプラズ
マ処理を阻害する。
On the other hand, the thickness of the dielectric plate 230 is
In the case of 0.75 times the wavelength of the microwave, the reflection is minimized and the transmitted power is maximized, but the ion energy in the plasma is also maximized as shown in FIG. The present inventors have discovered that element desorption (release) occurs from the dielectric plate 230 as shown in FIG. 13 depending on the ion energy in the plasma. Here, FIG.
7 is a graph showing a relationship between a thickness of 0 and an amount of element desorbed from a dielectric plate 230 (sputtering rate). Elemental desorption from the dielectric plate 230 becomes an impurity in the reaction gas and hinders high quality plasma processing.

【0060】そこで、本発明では、マイクロ波の処理室
102への透過を所望の処理速度を得る程度に確保しつ
つ高品質なプラズマ処理を達成するために誘電板230
からの遊離を防止するために、図14に示すように、誘
電板230の厚みHを0.3λ乃至0.4λ、0.6λ乃
至0.7λ、…0.3Nλ乃至0.3Nλ+0.1に設
定している(但し、Nは整数)。換言すれば、誘電板2
30の厚みHは、一般式として、0.3λN≦H≦0.3
λNを満足する。なお、本実施例では、誘電板230の
材料(例えば、アルミナ)に依存する機械的強度を考慮
して0.3λ乃至0.4λの範囲を採用しなかったが機械
的強度が維持できる限り(例えば、誘電板230が石英
(比誘電率3.8)によって形成される場合など)かか
る範囲を除外するものではない。また、上述の一般式は
マイクロ波に限定されず、広くプラズマ生成に使用され
るその他の波にも適用することができる。
Therefore, in the present invention, the dielectric plate 230 is used to achieve high-quality plasma processing while ensuring that microwaves pass through the processing chamber 102 to such an extent that a desired processing speed is obtained.
14, the thickness H of the dielectric plate 230 is set to 0.3λ to 0.4λ, 0.6λ to 0.7λ,... 0.3Nλ to 0.3Nλ + 0.1, as shown in FIG. (Where N is an integer). In other words, the dielectric plate 2
The thickness H of 30 is, as a general formula, 0.3λN ≦ H ≦ 0.3.
λN is satisfied. In the present embodiment, the range of 0.3λ to 0.4λ is not adopted in consideration of the mechanical strength depending on the material (for example, alumina) of the dielectric plate 230, but as long as the mechanical strength can be maintained ( This does not exclude such a range, for example, when the dielectric plate 230 is formed of quartz (a relative dielectric constant of 3.8). Further, the above-described general formula is not limited to microwaves, and can be applied to other waves widely used for plasma generation.

【0061】ガス供給系130及び160は、上述した
ように、処理室102の側壁にノズル143及び173
を設けて側部から反応ガスと放電ガスを供給する構造で
あるため、ガスが被処理体Wの上面を横切ったり、ある
いは、ノズル143及び173をサセプタ104の中心
に関する点対称の位置に設けたとしても、被処理体Wの
上面でガスの密度が均一でなく均一なプラズマ密度を確
保できなかったりするおそれがある。これを解決するた
めにサセプタ104の上方に電界を乱さないようなガラ
ス管製のシャワーヘッド構造を設置することが考えられ
る。以下、かかる実施例について図15乃至図19を参
照して説明する。ここで、図15は、図1に示す給排気
系の変形例を示す概略断面図である。
As described above, the gas supply systems 130 and 160 are provided with the nozzles 143 and 173 on the side wall of the processing chamber 102.
Is provided to supply the reaction gas and the discharge gas from the side, so that the gas traverses the upper surface of the workpiece W, or the nozzles 143 and 173 are provided at point-symmetric positions with respect to the center of the susceptor 104. However, there is a possibility that the gas density on the upper surface of the workpiece W is not uniform and a uniform plasma density cannot be secured. In order to solve this, it is conceivable to install a shower head structure made of a glass tube so as not to disturb the electric field above the susceptor 104. Hereinafter, such an embodiment will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 15 is a schematic sectional view showing a modified example of the air supply / exhaust system shown in FIG.

【0062】図15に示すガス給排気系は、誘電板24
0とシャワー板250とを有している。なお、誘誘電板
240とシャワー板250とを一の誘電体として観念し
てもよい。誘電板240は、例えば、厚さ30mmを有
し、窒化アルミニウム(AlN)により構成される板形
状を有する。シャワー板250は誘電板250の下部に
取り付けられる。誘電板240は、導入口241と、流
路242と、排出口244とを画定している。
The gas supply / exhaust system shown in FIG.
0 and a shower plate 250. Note that the dielectric plate 240 and the shower plate 250 may be considered as one dielectric. The dielectric plate 240 has a thickness of, for example, 30 mm, and has a plate shape made of aluminum nitride (AlN). The shower plate 250 is attached below the dielectric plate 250. The dielectric plate 240 defines an inlet 241, a flow path 242, and an outlet 244.

【0063】導入口241には、ガス供給系130の供
給路136が接続されている。排出口244にはガス排
出路138が接続されている。図15に示す誘電板24
0は、ガス供給系130のみに適用されているが、ガス
源131及び161の混合ガスの供給路を図15に示す
供給路136に置換してもよい。代替的に、誘電板24
0は、好ましくは誘電板240の中心に関して対称に配
置された図示しない一対のガス供給路136に接続され
る。一対としたのは、シャワー板250のノズル252
に取り付けられた噴出部材260から均一な密度で反応
ガスを処理室102に導入するためである。なお、誘電
板240に設けられるガス導入口の位置及び数は限定さ
れないことはいうまでもない。また、一対の導入口24
1を設けて一方をガス供給路136に他方をガス供給路
166に接続してもよい。
The supply port 136 of the gas supply system 130 is connected to the inlet 241. The gas outlet 138 is connected to the outlet 244. The dielectric plate 24 shown in FIG.
Although 0 is applied only to the gas supply system 130, the supply path of the mixed gas of the gas sources 131 and 161 may be replaced with a supply path 136 shown in FIG. Alternatively, the dielectric plate 24
0 is connected to a pair of gas supply passages 136 (not shown) preferably arranged symmetrically with respect to the center of the dielectric plate 240. The pair is the nozzle 252 of the shower plate 250.
This is for introducing the reaction gas into the processing chamber 102 with a uniform density from the ejection member 260 attached to the processing chamber 102. Needless to say, the position and number of the gas introduction ports provided in the dielectric plate 240 are not limited. In addition, a pair of inlets 24
1, one may be connected to the gas supply path 136 and the other may be connected to the gas supply path 166.

【0064】代替的に、ガス供給系160は処理室10
2の側部に図1と同様に接続されてもよい。なぜなら、
アルゴンなどの放電ガスはシランやメタンなどの反応ガ
スと比較して分解しにくいから処理室102の側部から
処理室102に導入しても反応ガスほどの不均一なプラ
ズマ密度をもたらさないからである。誘電板240に接
続された真空ポンプ152の動作及び効果は上述と同様
なので説明は省略する。真空ポンプ152の代わりにバ
イパスライン182及び184を接続してもよいことは
図7を参照して説明された上述の実施例と同様である。
Alternatively, the gas supply system 160 is
2 may be connected in the same manner as in FIG. Because
Since a discharge gas such as argon is less likely to be decomposed than a reaction gas such as silane or methane, even if introduced into the processing chamber 102 from the side of the processing chamber 102, it does not bring about a non-uniform plasma density as much as the reaction gas. is there. The operation and effect of the vacuum pump 152 connected to the dielectric plate 240 are the same as those described above, and thus the description will be omitted. The bypass lines 182 and 184 may be connected instead of the vacuum pump 152 as in the above-described embodiment described with reference to FIG.

【0065】次に、図15に示すシャワー板250の詳
細を図16乃至図19を参照して説明する。ここで、図
16は、図15に示すシャワー板250のノズル252
の拡大断面図である。図16に示すように、誘電板24
0はシャワー板250のノズル252の上部に円筒形の
凹部246を有する。
Next, details of the shower plate 250 shown in FIG. 15 will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 16 shows the nozzle 252 of the shower plate 250 shown in FIG.
It is an expanded sectional view of. As shown in FIG.
Numeral 0 has a cylindrical concave portion 246 above the nozzle 252 of the shower plate 250.

【0066】シャワー板250は、例えば、厚さ6mm
の薄板形状を有して、AlNから構成される。シャワー
板250は、所定の均一な配置で多数の(例えば、10
個以上、20個、40個などの)ノズル253を形成し
ている。図16に示すように、各ノズル253には噴射
部材260が取り付けられている。噴射部材260は、
ねじ(262及び264)とナット266から構成され
ている。
The shower plate 250 is, for example, 6 mm thick.
And made of AlN. The shower plate 250 includes a plurality of (for example, 10
Or more (20, 40, etc.) nozzles 253 are formed. As shown in FIG. 16, an ejection member 260 is attached to each nozzle 253. The ejection member 260
It consists of a screw (262 and 264) and a nut 266.

【0067】噴出部材260は、選択的に、シャワー部
材250と全部又は部分的に一体的に構成されてもよい
し、その形状は問わない。例えば、噴出部材260は、
図17乃至図19に示すように、流路352a乃至35
2cと噴出口354a乃至354cを有する噴出部材3
50a乃至350cに置換されてもよい。ここで、図1
7乃至図19は、図16に示す噴出部材260の変形例
の構造を示す概略断面図である。
The ejection member 260 may be selectively or entirely and partly integrally formed with the shower member 250, and its shape is not limited. For example, the ejection member 260
As shown in FIGS. 17 to 19, the flow paths 352a to 352
2c and ejection member 3 having ejection ports 354a to 354c
It may be replaced by 50a to 350c. Here, FIG.
7 to 19 are schematic sectional views showing the structure of a modified example of the ejection member 260 shown in FIG.

【0068】ねじは、ねじ頭部262とねじ胴部264
から構成されている。ねじ頭部262は約2mmの高さ
を有し、その内部には一対の噴射流路269がシャワー
板250の下面256に対して±45度の角度でそれぞ
れ形成されている。各噴射流路269は、後述する流路
268から分岐しており、例えば、0.1mm径を有す
る。噴射流路269は反応ガスの均一な噴射を達成する
ためにこのように傾斜されており、この目的が達成され
る限り、その角度及び個数は問わない。
The screw has a screw head 262 and a screw body 264.
It is composed of The screw head 262 has a height of about 2 mm, and a pair of injection flow paths 269 are formed inside the screw head 262 at an angle of ± 45 degrees with respect to the lower surface 256 of the shower plate 250. Each injection flow path 269 is branched from a flow path 268 described later, and has a diameter of, for example, 0.1 mm. The injection channel 269 is inclined in this way to achieve a uniform injection of the reaction gas, and the angle and number thereof are not limited as long as this purpose is achieved.

【0069】本発明者らの実験によれば、シャワー板2
50の下面256に対して90度に(即ち、垂直に)設
定された一の噴射流路269は処理室102内において
均一な噴射を成功裡に達成しなかったので図16に示す
ように傾斜していることが好ましい。流路268は、例
えば、1mm径を有し、誘電板240の下面241とシ
ャワー板250との間に形成された空隙部(流路)24
2に接続されている。ナット266は、ねじ胴部264
の端部と係合し、誘電板240の凹部246に収納され
る。
According to the experiment conducted by the present inventors, the shower plate 2
One injection flow path 269 set at 90 degrees (ie, perpendicularly) to the lower surface 256 of 50 did not achieve a uniform injection in the processing chamber 102, and thus was inclined as shown in FIG. Is preferred. The flow path 268 has, for example, a diameter of 1 mm, and has a gap (flow path) 24 formed between the lower surface 241 of the dielectric plate 240 and the shower plate 250.
2 are connected. The nut 266 is connected to the screw body 264.
And is housed in the concave portion 246 of the dielectric plate 240.

【0070】流路242はプラズマが発生を抑制する薄
い空間であることが好ましい。プラズマの発生を抑制す
るのに必要な厚さは、圧力によって変化し、例えば、圧
力10Torrの下では厚さは約0.5mmに設定され
る。また、この場合、シャワー板250下の処理室10
2の処理空間は約50mTorrに設定される。このよ
うに流路242と処理空間との間に圧力差を設けて反応
ガスを所定の速度で導入している。
The channel 242 is preferably a thin space for suppressing generation of plasma. The thickness required to suppress the generation of plasma changes depending on the pressure. For example, under a pressure of 10 Torr, the thickness is set to about 0.5 mm. In this case, the processing chamber 10 under the shower plate 250
The processing space of No. 2 is set to about 50 mTorr. Thus, the pressure difference is provided between the flow path 242 and the processing space, and the reaction gas is introduced at a predetermined speed.

【0071】本実施例のシャワー板250によれば、反
応ガスは流路242でプラズマを発生せずに処理空間に
均一且つ流量制御良く導入される。流量制御は、空隙部
242と処理空間との間に圧力差、噴射流路269の
数、角度、大きさなどにより行うことができる。例え
ば、ノズル253に詰め物をしてその詰め物の表面を介
して反応ガスを噴射することも考えられる。しかし、か
かる構造では詰め物とノズルとの間隔を制御するのが困
難で、詰め物が取れたり、詰め物が完全にノズルを塞い
だりするため、正確な流量制御が難しい。従って、本実
施例のシャワー板250は、このような構造に比べて優
れている。
According to the shower plate 250 of this embodiment, the reaction gas is introduced into the processing space uniformly and with good flow control without generating plasma in the flow path 242. The flow rate can be controlled by the pressure difference between the gap 242 and the processing space, the number, angle, size, and the like of the injection flow paths 269. For example, it is conceivable to fill the nozzle 253 and inject the reaction gas through the surface of the filling. However, in such a structure, it is difficult to control the distance between the filling and the nozzle, and the filling is completely removed or the filling completely blocks the nozzle, so that accurate flow rate control is difficult. Therefore, the shower plate 250 of the present embodiment is superior to such a structure.

【0072】次に、本実施例のクラスターツール300
について、図20を参照して説明する。ここで、図20
は、図1に示すプラズマ処理装置100に接続可能なク
ラスターツール300の構造を示す概略平面図である。
上述したように、被処理体Wの温度制御はサセプタ10
4によって行うことができる(なお、以下、サセプタ1
04は特に断らない限りサセプタのその他の変形例を総
括しているものとする)。しかし、積層成膜処理におい
て、例えば、被処理体Wを常温からサセプタ104によ
り約250℃乃至約350℃まで加熱するには時間がか
かり、不便且つ不経済である。そこで、本実施例のクラ
スターツール300は、被処理体Wを処理室102に導
入する前に被処理体Wを加熱しておき、プロセスの迅速
な開始を達成しようとするものである。同様に、プロセ
ス終了後に約250℃乃至約350℃から常温に戻すに
は時間がかかるため、本実施例のクラスターツール30
0は、被処理体Wを処理室102から導出した後に被処
理体Wを冷却し、次段のプロセス(イオン注入やエッチ
ングなど)の迅速な開始を達成しようとするものであ
る。
Next, the cluster tool 300 of this embodiment
Will be described with reference to FIG. Here, FIG.
FIG. 2 is a schematic plan view showing a structure of a cluster tool 300 connectable to the plasma processing apparatus 100 shown in FIG.
As described above, the temperature of the object W is controlled by the susceptor 10.
4 (hereinafter, susceptor 1
04 is intended to summarize other modified examples of the susceptor unless otherwise specified). However, it takes time, inconvenient, and uneconomical to heat the workpiece W from room temperature to about 250 ° C. to about 350 ° C. by the susceptor 104 in the stacked film forming process. Therefore, the cluster tool 300 according to the present embodiment is intended to heat the workpiece W before introducing the workpiece W into the processing chamber 102 to achieve a quick start of the process. Similarly, it takes time to return the temperature from about 250 ° C. to about 350 ° C. to room temperature after the process is completed.
The reference numeral 0 indicates that the target object W is cooled after the target object W is drawn out of the processing chamber 102 so that the next process (eg, ion implantation or etching) can be quickly started.

【0073】図20に簡略的に示すように、本発明のク
ラスターツール300は、搬送部320と、予備加熱部
340と、予備冷却部360と、その他のロードロック
(L/L)室380とを有している。なお、図20で
は、処理室102と同様の2つの処理室102A、10
2Bを示しているが、その数は所望の数に変更すること
ができる。予備加熱部340や予備冷却部360は、ロ
ードロック室(処理室を待機中に開放しないで被処理体
の取り入れと取り出しを可能にする真空室)内に形成さ
れている。
As shown schematically in FIG. 20, the cluster tool 300 of the present invention comprises a transport section 320, a pre-heating section 340, a pre-cooling section 360, and other load lock (L / L) chambers 380. have. In FIG. 20, two processing chambers 102A, 10A,
2B is shown, but the number can be changed to a desired number. The pre-heating unit 340 and the pre-cooling unit 360 are formed in a load lock chamber (a vacuum chamber that enables the processing object to be taken in and out without opening the processing chamber during standby).

【0074】搬送部320は、被処理体Wを支持する搬
送アームと、搬送アームを回転する回転機構とを含んで
いる。予備加熱部340は、ランプなどのヒータを有し
て被処理体Wがいずれかの処理室102A又は102B
に導入される前に、処理温度付近までこれを加熱する。
また、予備冷却部340は、冷媒により冷却されている
冷却室を有して処理室102A又は102Bから導入さ
れた被処理体Wを次段の装置(イオン注入装置やエッチ
ャーなど)に搬送する前に常温まで冷却する。なお、好
ましくは、クラスターツール300は、図示しない回転
角検出センサと、温度センサと、一又は複数の制御部
と、制御プログラムを格納しているメモリとを更に有し
て搬送部320の回転制御、予備加熱部340及び予備
冷却部360の温度制御を行う。かかるセンサ、制御方
法及び制御プログラムは当業界で周知のいかなるものを
も適用することができるので、ここでは詳しい説明は省
略する。また、制御部は、プラズマ処理装置100の図
示しない制御部が兼ねてもよい。搬送部320の搬送ア
ームは被処理体Wを図1に示すゲートバルブ101を介
して処理室102に導入する。
The transfer section 320 includes a transfer arm for supporting the workpiece W and a rotating mechanism for rotating the transfer arm. The pre-heating unit 340 includes a heater such as a lamp, and the processing target W is placed in one of the processing chambers 102A or 102B.
It is heated to near the processing temperature before being introduced into the process.
The pre-cooling unit 340 has a cooling chamber cooled by a refrigerant before transporting the workpiece W introduced from the processing chamber 102A or 102B to the next-stage apparatus (such as an ion implantation apparatus or an etcher). To room temperature. Preferably, the cluster tool 300 further includes a rotation angle detection sensor (not shown), a temperature sensor, one or more control units, and a memory storing a control program to control the rotation of the transport unit 320. The temperature of the pre-heating unit 340 and the pre-cooling unit 360 is controlled. Since any known sensor, control method, and control program can be applied to the sensor, the control method, and the control program, detailed description thereof is omitted here. Further, the control unit may be also used as a control unit (not shown) of the plasma processing apparatus 100. The transfer arm of the transfer unit 320 introduces the workpiece W into the processing chamber 102 via the gate valve 101 shown in FIG.

【0075】次に、以上のように構成された本実施例の
マイクロ波プラズマ処理装置100の動作について説明
する。まず、図20に示す搬送部320の搬送アームが
被処理体Wを処理室102に導入する。ここで、処理室
102(図20においてはいずれかの処理室102A又
は102B。以下、「処理室102」はこれらを総括す
るものとする。)では被処理体にプラズマCVD処理を
施すとすると、クラスターツール300の図示しない制
御部が、被処理体Wを処理室102に導入する前に、被
処理体Wを例えば、300℃付近まで加熱するために、
搬送部320に被処理体Wを予備加熱部340に搬送す
るように命令する。
Next, the operation of the microwave plasma processing apparatus 100 of the present embodiment configured as described above will be described. First, the transfer arm of the transfer unit 320 illustrated in FIG. 20 introduces the workpiece W into the processing chamber 102. Here, in the processing chamber 102 (either the processing chamber 102A or 102B in FIG. 20; hereinafter, the “processing chamber 102” is a general term), it is assumed that the object to be processed is subjected to plasma CVD processing. Before the control unit (not shown) of the cluster tool 300 introduces the processing target W into the processing chamber 102, the processing target W is heated to, for example, around 300 ° C.
A command is sent to the transport unit 320 to transport the workpiece W to the preheating unit 340.

【0076】例えば、クラスターツール300は処理室
102Aでシリコン基板にシリコン酸化膜をプラズマ処
理により形成し、処理室102Bでシリコン酸化膜の形
成されたシリコン基板上に窒素を導入してシリコン酸化
膜の表面をプラズマ処理してシリコン窒化膜を形成する
ことができる。処理室102Aにおけるプラズマシリコ
ン酸化膜用の反応ガス系は、典型的には、SiH4−N2
O系であるがSiH4の代わりにTEOS(tetra
ethylorthosilicate)、TMCTS
(tetramethylcyclotetrasil
oxane)、DADBS(diacetoxydit
ertiarybutoxysilane)等を利用し
てもよい。処理室102Bにおけるプラズマ表面窒化用
の反応ガス系は、典型的には、SiH4−NH3系である
が、SiH4の代わりにSi26、NF3、SiF4など
も使用することができる。
For example, the cluster tool 300 forms a silicon oxide film on a silicon substrate by plasma processing in the processing chamber 102A, and introduces nitrogen into the silicon substrate on which the silicon oxide film is formed in the processing chamber 102B to form the silicon oxide film. The surface can be plasma-treated to form a silicon nitride film. The reaction gas system for the plasma silicon oxide film in the processing chamber 102A is typically SiH 4 —N 2
O-based but TEOS (tetra) instead of SiH 4
ethylthosilicate), TMCTS
(Tetramethylcyclotetrasil
oxane), DADBS (diacetoxydit)
ertiary butoxysilane) or the like may be used. The reaction gas system for plasma surface nitridation in the processing chamber 102B is typically a SiH 4 —NH 3 system, but it is also possible to use Si 2 F 6 , NF 3 , SiF 4 instead of SiH 4. it can.

【0077】これに応答して、搬送部320は予備加熱
部340に被処理体Wを導入して加熱する。クラスター
ツール300の図示しない温度センサが被処理体Wの温
度が300℃付近まで過熱されたことを検出すると、か
かる検出結果に応答してクラスターツール300の図示
しない制御部は搬送部172に被処理体Wを予備加熱部
340から導出してゲートバルブ101から処理室10
2に導入する。被処理体Wを支持した搬送部320の搬
送アームがサセプタ104の上部に到着すると、リフタ
ピン昇降系がサセプタ104から(例えば、3本の)図
示しないリフタピンを突出させて被処理体Wを支持す
る。この結果、被処理体Wの支持は、搬送アームからリ
フタピンに移行するので、搬送部320は搬送アームを
ゲートバルブ101より帰還させる。その後、ゲートバ
ルブ101は閉口される。搬送部320は搬送アームを
その後図示しないホームポジションに移動させてもよ
い。
In response to this, the transport section 320 introduces the workpiece W into the preheating section 340 and heats it. When the temperature sensor (not shown) of the cluster tool 300 detects that the temperature of the workpiece W has been overheated to around 300 ° C., the control unit (not shown) of the cluster tool 300 sends the processing object to the transport unit 172 in response to the detection result. The body W is drawn out from the preheating unit 340 and is moved from the gate valve 101 to the processing chamber 10.
Introduce to 2. When the transport arm of the transport unit 320 supporting the workpiece W arrives at the upper part of the susceptor 104, the lifter pin lifting / lowering system projects (eg, three) lifter pins (not shown) from the susceptor 104 to support the workpiece W. . As a result, the support of the object to be processed W shifts from the transfer arm to the lifter pin, and the transfer unit 320 returns the transfer arm from the gate valve 101. Thereafter, the gate valve 101 is closed. The transfer unit 320 may then move the transfer arm to a home position (not shown).

【0078】一方、リフタピン昇降系は、その後、図示
しないリフタピンをサセプタ104の中に戻し、これに
よって被処理体Wをサセプタ104の所定の位置に配置
する。図示しないベローズは昇降動作中処理室102の
減圧環境を維持すると共に処理室102内の雰囲気が外
部に流出するのを防止する。サセプタ104はその後、
被処理体Wを300℃まで加熱するが、既に被処理体W
は予熱されているのでプロセス準備が完了するまでの時
間は短くて済む。より詳細には、図2に示す制御装置1
91がヒータ装置198を制御してサセプタ104の温
度が300℃にする。
On the other hand, the lifter pin lifting / lowering system returns the lifter pins (not shown) into the susceptor 104, thereby disposing the workpiece W at a predetermined position on the susceptor 104. The bellows (not shown) maintain the reduced pressure environment of the processing chamber 102 during the elevating operation and prevent the atmosphere in the processing chamber 102 from flowing out. The susceptor 104 then
The object to be processed W is heated to 300 ° C.
Since the pre-heating is preheated, the time until the process preparation is completed is short. More specifically, the control device 1 shown in FIG.
91 controls the heater device 198 to bring the temperature of the susceptor 104 to 300 ° C.

【0079】次に、高真空ポンプ106が図示しない圧
力調整バルブを介して処理室102の圧力を、例えば、
50mTorrに維持する。また、図1においては、バ
ルブ151及び153が開口されて真空ポンプ152及
び154がガス供給リング140及び170を排気す
る。代替的に、図7に示すバルブ181が開口されて高
真空ポンプ106がバイアスライン182及び184を
介してガス供給リング140及び170を排気する。こ
の結果、ガス供給リング140及び170に残留する水
分など十分に排気可能となる。
Next, the high vacuum pump 106 increases the pressure in the processing chamber 102 through a pressure adjusting valve (not shown), for example,
Maintain at 50 mTorr. 1, the valves 151 and 153 are opened, and the vacuum pumps 152 and 154 exhaust the gas supply rings 140 and 170. Alternatively, valve 181 shown in FIG. 7 is opened and high vacuum pump 106 evacuates gas supply rings 140 and 170 via bias lines 182 and 184. As a result, moisture remaining in the gas supply rings 140 and 170 can be sufficiently exhausted.

【0080】また、サセプタ昇降系が予め設定されたプ
ロセスポジションにサセプタ104と被処理体Wをホー
ムポジションから移動させる。図示しないベローズは昇
降動作中処理室102の減圧環境を維持すると共に処理
室102内の雰囲気が外部に流出するのを防止する。そ
の後、図1に示すバルブ151及び153又は図7に示
すバルブ181は閉口される。
Further, the susceptor lifting / lowering system moves the susceptor 104 and the workpiece W from the home position to a preset process position. The bellows (not shown) maintain the reduced pressure environment of the processing chamber 102 during the elevating operation and prevent the atmosphere in the processing chamber 102 from flowing out. Thereafter, the valves 151 and 153 shown in FIG. 1 or the valve 181 shown in FIG. 7 are closed.

【0081】次いで、バルブ132及び162が開口さ
れ、マスフローコントローラ134及び164を介して
ガス供給リング140及び170から反応ガスをそれぞ
れ処理室102に導入する。図1に示すバルブ151及
び153又は図7に示すバルブ181は閉口されるの
で、真空ポンプ152及び154又は106がガス供給
系130及び160からのガスが処理室102に導入さ
れることを妨げることはない。
Next, the valves 132 and 162 are opened, and the reaction gas is introduced into the processing chamber 102 from the gas supply rings 140 and 170 via the mass flow controllers 134 and 164, respectively. Since the valves 151 and 153 shown in FIG. 1 or the valve 181 shown in FIG. 7 are closed, the vacuum pumps 152 and 154 or 106 prevent the gas from the gas supply systems 130 and 160 from being introduced into the processing chamber 102. There is no.

【0082】図15のシャワー板250が使用される場
合には、処理室102内を所定の処理圧力、例えば、5
0mTorrに維持してガス供給路136から導入口2
41を介して、例えば、ヘリウム、窒素及び水素の混合
ガスにNH3を更に混合した一以上の反応ガスを誘電板
240に導入する。その後、ガスは、図16に示す空隙
部242を通って凹部246から噴出部材260の流路
268及び269を介して処理室102に導入される。
ガスは空隙部242ではプラズマ化せずに流量制御良く
安定かつ均一な密度で処理室102に導入される。
When the shower plate 250 shown in FIG. 15 is used, a predetermined processing pressure, for example, 5
Maintain at 0 mTorr and lead to inlet 2 from gas supply path 136.
For example, one or more reaction gases obtained by further mixing NH 3 into a mixed gas of helium, nitrogen and hydrogen are introduced into the dielectric plate 240 through the interface 41. Thereafter, the gas is introduced into the processing chamber 102 from the recess 246 through the gap 242 shown in FIG. 16, through the flow paths 268 and 269 of the ejection member 260.
The gas is introduced into the processing chamber 102 at a stable and uniform density with good flow rate control without being converted into plasma in the void 242.

【0083】処理室102の処理空間の温度は300℃
程度になるようにより調整される。一方、マイクロ波源
110からのマイクロ波を図示しない矩形導波管や同軸
導波管などを介してアンテナ部材120の遅波材124
に、例えば、TEMモードなどで導入する。遅波材12
4を通過したマイクロ波はその波長が短縮されてスロッ
ト電極200に入射し、スリット210から処理室10
2に誘電板230を介して導入される。遅波材124と
スロット電極200は温度制御されているので、熱膨張
などによる変形はなく、スロット電極200は最適なス
リット長さを維持することができる。これによってマイ
クロ波は、均一に(即ち、部分的集中なしに)かつ全体
として所望の密度で(即ち、密度の低下なしに)処理室
102に導入される。
The temperature of the processing space of the processing chamber 102 is 300 ° C.
It is adjusted by the degree. On the other hand, the microwave from the microwave source 110 is supplied to the slow wave material 124 of the antenna member 120 via a rectangular waveguide or a coaxial waveguide (not shown).
, For example, in a TEM mode. Slow wave material 12
4 passes through the slot electrode 200 after its wavelength is shortened, and the microwave passes through the slit 210.
2 through a dielectric plate 230. Since the temperature of the slow wave member 124 and the slot electrode 200 are controlled, there is no deformation due to thermal expansion or the like, and the slot electrode 200 can maintain an optimal slit length. This allows the microwaves to be introduced into the processing chamber 102 uniformly (i.e., without partial concentration) and at the desired overall density (i.e., without loss of density).

【0084】その後、マイクロ波は、反応ガスをプラズ
マ化して積層成膜処理を行う。バッフル板が使用される
場合には、バッフル板は処理空間の電位及び真空度を維
持して処理空間からマイクロ波が逃げるのを防止する。
これにより、所望のプロセス速度を維持することができ
る。
Thereafter, a microwave is used to convert the reaction gas into plasma to perform a lamination film forming process. If a baffle plate is used, the baffle plate maintains the potential and vacuum of the processing space to prevent microwaves from escaping from the processing space.
Thereby, a desired process speed can be maintained.

【0085】継続的使用により、サセプタ104の温度
が所望の設定温度よりも高くなれば制御装置191はサ
セプタ104を冷却する。同様に、処理開始時や過冷却
によりサセプタ104の温度が設定温度よりも低くなれ
ば制御装置191はサセプタ104を加熱する。
When the temperature of the susceptor 104 becomes higher than the desired set temperature due to the continuous use, the controller 191 cools the susceptor 104. Similarly, when the temperature of the susceptor 104 becomes lower than the set temperature at the start of processing or due to overcooling, the control device 191 heats the susceptor 104.

【0086】成膜処理は、予め設定された所定時間(例
えば、約2分)だけ行われてその後、被処理体Wは上述
したのと逆の手順によりゲートバルブ101から処理室
102の外へクラスターツール300の搬送部320に
より導出される。導出時に図示しない昇降装置は、サセ
プタ104と被処理体Wを搬送部320との接続位置に
戻す。ここで、「約2分」としたのは積層窒化膜の形成
に一般的な必要なプラズマCVD処理時間だからであ
る。たとえ、温度調節装置190が温度を約250℃乃
至約350℃に設定しても長時間成膜処理は温度を35
0℃以上に設定したのと同様の問題を引き起こす場合が
あるからである。また、短時間であれば被処理体Wから
生成された半導体はリーク電流を効果的に防止できない
場合があるからである。
The film forming process is performed for a predetermined time (for example, about 2 minutes) set beforehand, and then the object W is moved out of the processing chamber 102 from the gate valve 101 in the reverse order to the above. It is derived by the transport unit 320 of the cluster tool 300. At the time of derivation, a lifting device (not shown) returns the susceptor 104 and the workpiece W to the connection position with the transport unit 320. Here, “about 2 minutes” is because the plasma CVD processing time generally required for forming the laminated nitride film is used. For example, even if the temperature controller 190 sets the temperature at about 250 ° C. to about 350 ° C., the long-term
This is because the same problem as when the temperature is set to 0 ° C. or more may be caused. Further, if the time is short, the semiconductor generated from the object W may not be able to effectively prevent the leak current.

【0087】処理室102には所望の密度のマイクロ波
が均一に供給されるので被処理体Wにはシリコン酸化膜
とシリコン窒化膜が所定の厚さで形成される。また、処
理室102の温度は水分などがウェハWに混入すること
のない温度に維持されるので所望の成膜品質を維持する
ことができる。処理室102から導出された被処理体W
はまず予備冷却部360は導入されて常温まで短時間で
冷却される。次いで、必要があれば、搬送部320は、
被処理体Wを次段のイオン注入装置などに搬送する。
Since a microwave having a desired density is uniformly supplied to the processing chamber 102, a silicon oxide film and a silicon nitride film are formed on the object to be processed W with a predetermined thickness. Further, since the temperature of the processing chamber 102 is maintained at a temperature at which moisture or the like does not enter the wafer W, desired film formation quality can be maintained. An object to be processed W derived from the processing chamber 102
First, the preliminary cooling unit 360 is introduced and cooled to room temperature in a short time. Next, if necessary, the transport unit 320
The object to be processed W is transported to the next stage ion implantation apparatus or the like.

【0088】以上、本発明の好ましい実施例を説明した
が、本発明はその要旨の範囲内で種々の変形及び変更が
可能である。例えば、本発明のマイクロ波プラズマ処理
装置100は電子サイクロトロン共鳴の利用を妨げるも
のではないため、所定の磁場を発生させるコイルなどを
有してもよい。また、本実施例のマイクロ波プラズマ処
理装置100はプラズマCVD装置として説明されてい
るが、マイクロ波プラズマ処理装置100は被処理体W
をエッチングしたりクリーニングしたりする場合にも使
用することができることはいうまでもない。また、本発
明は、RLSA方式のプラズマ装置だけでなくグロー放
電を利用した平行平板型プラズマ装置への適用を妨げる
ものではない。
Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be variously modified and changed within the scope of the invention. For example, since the microwave plasma processing apparatus 100 of the present invention does not prevent the use of electron cyclotron resonance, it may include a coil for generating a predetermined magnetic field. Although the microwave plasma processing apparatus 100 of the present embodiment is described as a plasma CVD apparatus, the microwave plasma processing apparatus 100
Needless to say, it can also be used for etching or cleaning. Further, the present invention does not prevent application to a parallel plate type plasma device using a glow discharge as well as the RLSA type plasma device.

【0089】[0089]

【発明の効果】本発明の例示的一態様であるプラズマ処
理装置、プラズマ生成導入部材及びスロット電極によれ
ば、被処理体の歩留まりを下げることなく、一定に維持
されたスリット密度がスリットを通過する波のイオンエ
ネルギーの集中を防止して誘電板が遊離することを防止
することができる。また、一定に維持されたスリット密
度が均一なプラズマ密度の生成を可能にする。この結
果、本発明の例示的一態様であるプラズマ処理装置、プ
ラズマ生成導入部材及びスロット電極は、被処理体に高
品質のプラズマ処理を施すことができる。
According to the plasma processing apparatus, the plasma generation introducing member, and the slot electrode, which are exemplary embodiments of the present invention, the slit density maintained at a constant value can be passed through the slit without lowering the yield of the object to be processed. The concentration of the ion energy of the generated wave can be prevented, and the dielectric plate can be prevented from separating. Further, the slit density maintained constant enables generation of a uniform plasma density. As a result, the plasma processing apparatus, the plasma generation introduction member, and the slot electrode, which are one exemplary embodiment of the present invention, can perform high-quality plasma processing on a target object.

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

【図1】 本実施例の例示的一態様としてのマイクロ波
プラズマ処理装置の構造を示す概略ブロック図である。
FIG. 1 is a schematic block diagram illustrating a structure of a microwave plasma processing apparatus as an exemplary embodiment of the present embodiment.

【図2】 図1に示すプラズマ処理装置の温度調節装置
のより詳細な構造を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a more detailed structure of a temperature adjusting device of the plasma processing apparatus shown in FIG.

【図3】 図1に示すプラズマ処理装置により高温で被
処理体Wに積層構造を形成する場合の深さ方向の窒素分
布を示すグラフである。
3 is a graph showing a nitrogen distribution in a depth direction when a stacked structure is formed on a workpiece W at a high temperature by the plasma processing apparatus shown in FIG.

【図4】 図1に示すプラズマ処理装置により適温で被
処理体Wに積層構造を形成する場合の深さ方向の窒素分
布を示すグラフである。
4 is a graph showing a nitrogen distribution in a depth direction when a stacked structure is formed on a workpiece W at an appropriate temperature by the plasma processing apparatus shown in FIG.

【図5】 シリコン窒化膜中の欠陥濃度の温度分布であ
る。
FIG. 5 is a temperature distribution of a defect concentration in a silicon nitride film.

【図6】 図1に示すプラズマ処理装置に適用可能なガ
ス供給リングの平面図である。
6 is a plan view of a gas supply ring applicable to the plasma processing apparatus shown in FIG.

【図7】 図1の変形例を示す概略断面図である。FIG. 7 is a schematic sectional view showing a modification of FIG.

【図8】 図1に示すプラズマ処理装置のスロット電極
に適用可能な例示的な構造を示す平面図である。
8 is a plan view showing an exemplary structure applicable to the slot electrode of the plasma processing apparatus shown in FIG.

【図9】 図1に示すプラズマ処理装置のスロット電極
に適用可能な例示的な別の構造を示す平面図である。
9 is a plan view showing another exemplary structure applicable to the slot electrode of the plasma processing apparatus shown in FIG.

【図10】 図1に示すプラズマ処理装置のスロット電
極に適用可能な例示的な更に別の構造を示す平面図であ
る。
FIG. 10 is a plan view showing still another exemplary structure applicable to the slot electrode of the plasma processing apparatus shown in FIG. 1;

【図11】 図1に示すプラズマ処理装置のスロット電
極に適用可能な例示的な更に別の構造を示す平面図であ
る。
11 is a plan view showing another exemplary structure applicable to the slot electrode of the plasma processing apparatus shown in FIG. 1;

【図12】 図1に示すプラズマ処理装置の誘電板の厚
みとマイクロ波の透過電力との関係を示すグラフであ
る。
12 is a graph showing the relationship between the thickness of a dielectric plate of the plasma processing apparatus shown in FIG. 1 and the transmitted power of microwaves.

【図13】 図1に示すプラズマ処理装置の誘電板の厚
みと誘電板からの元素脱離量(スパッタ率)との関係を
示すグラフである。
13 is a graph showing the relationship between the thickness of a dielectric plate and the amount of element desorption (sputtering rate) from the dielectric plate of the plasma processing apparatus shown in FIG.

【図14】 図7に示すシャワー板のノズル付近の拡大
断面図である。
14 is an enlarged sectional view of the vicinity of a nozzle of the shower plate shown in FIG.

【図15】 図1に示す給排気系の変形例を示す概略断
面図である。
FIG. 15 is a schematic sectional view showing a modification of the supply / exhaust system shown in FIG.

【図16】 図15に示す給排気系のシャワー板のノズ
ル付近の拡大断面図である。
16 is an enlarged sectional view of the vicinity of a nozzle of a shower plate of the supply / exhaust system shown in FIG.

【図17】 図16に示すシャワー板に取り付けられる
噴出部材の変形例の構造を示す概略断面図である。
FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing a structure of a modification of the ejection member attached to the shower plate shown in FIG.

【図18】 図16に示すシャワー板に取り付けられる
噴出部材の別の変形例の構造を示す概略断面図である。
FIG. 18 is a schematic sectional view showing the structure of another modification of the ejection member attached to the shower plate shown in FIG.

【図19】 図16に示すシャワー板に取り付けられる
噴出部材の別の変形例の構造を示す概略断面図である。
FIG. 19 is a schematic sectional view showing the structure of another modification of the ejection member attached to the shower plate shown in FIG.

【図20】 図1に示すプラズマ処理装置に接続可能な
クラスターツールの構造を示す概略平面図である。
20 is a schematic plan view showing the structure of a cluster tool connectable to the plasma processing apparatus shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 プラズマ処理装置 102 処理室 102A 処理室 102B 処理室 104 サセプタ 106 高真空ポンプ 110 マイクロ波源 120 アンテナ部材 130 (反応)ガス供給系 140 ガス供給リング 151 バルブ 152 真空ポンプ 153 バルブ 154 真空ポンプ 160 (放電)ガス供給系 170 ガス供給リング 182 バイパスライン 184 バイパスライン 190 温度制御装置 191 制御装置 192 冷却ジャケット 198 ヒータ装置 200 スロット電極 230 誘電板 300 クラスターツール REFERENCE SIGNS LIST 100 plasma processing apparatus 102 processing chamber 102A processing chamber 102B processing chamber 104 susceptor 106 high vacuum pump 110 microwave source 120 antenna member 130 (reaction) gas supply system 140 gas supply ring 151 valve 152 vacuum pump 153 valve 154 vacuum pump 160 (discharge) Gas supply system 170 Gas supply ring 182 Bypass line 184 Bypass line 190 Temperature controller 191 Controller 192 Cooling jacket 198 Heater device 200 Slot electrode 230 Dielectric plate 300 Cluster tool

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4G075 AA24 BC04 BC06 CA02 CA47 CA65 DA01 EB01 EB42 EC21 FC15 4K030 AA06 BA40 CA04 CA17 FA02 GA02 KA20 KA23 KA30 KA41 5F004 AA16 BA20 BB13 BB14 BC02 BC06 DA01 DA04 DA05 DA06 DA11 DA12 DA18 DA20 DA22 DA23 DA24 DA25 DA29 5F045 AA09 AB33 AC01 AC12 AC15 AC16 AC17 AD06 AD07 AD08 AE17 AF07 BB14 CB01 DC55 DQ10 EB02 EH04 EJ02 EJ09 EK01 EN04  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4G075 AA24 BC04 BC06 CA02 CA47 CA65 DA01 EB01 EB42 EC21 FC15 4K030 AA06 BA40 CA04 CA17 FA02 GA02 KA20 KA23 KA30 KA41 5F004 AA16 BA20 BB13 BB14 BC02 BC06 DA01 DA11 DA06 DA20 DA22 DA23 DA24 DA25 DA29 5F045 AA09 AB33 AC01 AC12 AC15 AC16 AC17 AD06 AD07 AD08 AE17 AF07 BB14 CB01 DC55 DQ10 EB02 EH04 EJ02 EJ09 EK01 EN04

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被処理体にプラズマ処理を行う処理室に
当該プラズマ処理に必要な電源周波数の波を案内するス
リットを有するスロット電極であって、 当該スロット電極を均等な面積を有する複数の多角形領
域に分割して各領域に前記スリットを配置し、前記スリ
ットは、前記スロット電極の中心から見てほぼ45度に
傾斜するT字形又はV字形の組から構成されるスロット
電極。
1. A slot electrode having a slit for guiding a wave of a power supply frequency required for plasma processing in a processing chamber for performing plasma processing on an object to be processed. A slot electrode comprising a T-shaped or V-shaped set, which is divided into rectangular regions and the slits are arranged in each region, and the slits are inclined at approximately 45 degrees when viewed from the center of the slot electrode.
【請求項2】 前記多角形領域は6角形である請求項1
記載のスロット電極。
2. The polygon region according to claim 1, wherein the polygon region is a hexagon.
The slot electrode as described.
【請求項3】 前記多角形領域は4角形である請求項1
記載のスロット電極。
3. The polygonal area according to claim 1, wherein said polygonal area is a quadrangle.
The slot electrode as described.
【請求項4】 前記スロット電極はラジアルラインスロ
ットアンテナである請求項1記載のスロット電極。
4. The slot electrode according to claim 1, wherein said slot electrode is a radial line slot antenna.
【請求項5】 前記スリットの大きさは前記スロット電
極の中心からの距離に比例する請求項1記載のスロット
電極。
5. The slot electrode according to claim 1, wherein a size of the slit is proportional to a distance from a center of the slot electrode.
【請求項6】 被処理体にプラズマ処理を行う処理室に
接続されるプラズマ生成導入部材であって、 前記プラズマ処理に必要な電源周波数の波を案内するス
リットを有するスロット電極であって、当該スロット電
極を均等な面積を有する複数の多角形領域に分割して各
領域に前記スリットを配置し、前記スリットは前記スロ
ット電極の中心から見てほぼ45度に傾斜するT字形又
はV字形の組から構成されるスロット電極と、 前記スロット電極に接続されて前記処理室の雰囲気を維
持すると共に前記波の透過を可能にする誘電板とを有す
るプラズマ生成導入部材。
6. A plasma generation / introduction member connected to a processing chamber for performing plasma processing on an object to be processed, comprising: a slot electrode having a slit for guiding a wave of a power supply frequency required for the plasma processing; The slot electrode is divided into a plurality of polygonal areas having an equal area, and the slits are arranged in each area, and the slits are T-shaped or V-shaped sets that are inclined at approximately 45 degrees from the center of the slot electrode. And a dielectric plate connected to the slot electrode to maintain an atmosphere in the processing chamber and allow the wave to pass therethrough.
【請求項7】 前記スロット電極はラジアルラインスロ
ットアンテナである請求項6記載のプラズマ生成導入部
材。
7. The plasma generation introducing member according to claim 6, wherein said slot electrode is a radial line slot antenna.
【請求項8】 被処理体にプラズマ処理を行う処理室
と、 前記プラズマ処理に必要な電源周波数の波を案内するス
リットを有するスロット電極であって、当該スロット電
極を均等な面積を有する複数の多角形領域に分割して各
領域に前記スリットを配置し、前記スリットは前記スロ
ット電極の中心から見てほぼ45度に傾斜するT字形又
はV字形の組から構成されるスロット電極と、 前記処理室と前記スロット電極の間に配置されて前記処
理室の雰囲気を維持すると共に前記波の前記処理室への
透過を可能にする誘電板とを有するプラズマ処理装置。
8. A processing chamber for performing plasma processing on an object to be processed, and a slot electrode having a slit for guiding a wave of a power supply frequency required for the plasma processing, wherein the slot electrode has a plurality of uniform areas. A slot electrode formed of a set of a T-shape or a V-shape, which is divided into polygonal areas and arranged in each area, wherein the slits are inclined at approximately 45 degrees from the center of the slot electrode; A plasma processing apparatus comprising: a dielectric plate disposed between the chamber and the slot electrode to maintain an atmosphere of the processing chamber and allow the wave to pass through the processing chamber.
【請求項9】 前記スロット電極はラジアルラインスロ
ットアンテナである請求項8記載のプラズマ処理装置。
9. The plasma processing apparatus according to claim 8, wherein said slot electrode is a radial line slot antenna.
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