JP2002270599A - Plasma treating apparatus - Google Patents

Plasma treating apparatus

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JP2002270599A
JP2002270599A JP2001070440A JP2001070440A JP2002270599A JP 2002270599 A JP2002270599 A JP 2002270599A JP 2001070440 A JP2001070440 A JP 2001070440A JP 2001070440 A JP2001070440 A JP 2001070440A JP 2002270599 A JP2002270599 A JP 2002270599A
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dielectric window
processing apparatus
plasma
microwave
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Shinzo Uchiyama
信三 内山
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Canon Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress thermal stress by preventing occurrence of temperature distribution in a dielectric window 107. SOLUTION: The plasma treating apparatus comprises the dielectric window 107 for leading a high frequency power to a plasma treating chamber 101 and partitioning the plasma treating chamber 101, and means 116 for cooling the dielectric window 107 wherein a member 109 for transmitting heat of the dielectric window 107 to the cooling means 116 is provided between the dielectric window 107 and the cooling means 116.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ処理装置
に関し、特に、誘電体窓を冷却する冷却手段を備え、マ
イクロ波、VHF、RFなどの高周波を用いて基体への
堆積膜の形成、基体表面のエッチング又は基体表面のア
ッシングなどの処理を行うプラズマ処理装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma processing apparatus, and more particularly, to a plasma processing apparatus provided with a cooling means for cooling a dielectric window, forming a deposited film on a substrate by using a high frequency such as microwave, VHF, RF, and the like. The present invention relates to a plasma processing apparatus that performs processing such as surface etching or ashing of a substrate surface.

【0002】[0002]

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

【0003】いわゆるマイクロ波プラズマ化学気相成長
(Chemical Vapor Deposition:CVD)装置を使用す
るCVDは、たとえば次のように行われる。すなわち、
マイクロ波プラズマCVD装置のプラズマ発生室及び成
膜室内にガスを導入し、同時にマイクロ波エネルギーを
投入してプラズマ発生室内にプラズマを発生させガスを
励起、分解して、成膜室内に配された基体上に堆積膜を
形成する。
[0003] CVD using a so-called microwave plasma chemical vapor deposition (CVD) apparatus is performed, for example, as follows. That is,
Gas was introduced into the plasma generation chamber and the film formation chamber of the microwave plasma CVD apparatus, and simultaneously, microwave energy was applied to generate plasma in the plasma generation chamber to excite and decompose the gas, which was then disposed in the film formation chamber. A deposited film is formed on a substrate.

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

【0005】さらに、いわゆるマイクロ波プラズマアッ
シング装置を使用する被処理基体のアッシング処理は、
たとえば次のようにして行われる。すなわち、該装置の
処理室内にアッシングガスを導入し、同時にマイクロ波
エネルギーを投入して該アッシングガスを励起、分解し
て該処理室内にプラズマを発生させ、これにより該処理
室内に配された被処理基体の表面をアッシングする。
Further, ashing processing of a substrate to be processed using a so-called microwave plasma ashing apparatus includes:
For example, this is performed as follows. That is, an ashing gas is introduced into the processing chamber of the apparatus, and at the same time, microwave energy is applied to excite and decompose the ashing gas to generate plasma in the processing chamber, thereby forming a plasma disposed in the processing chamber. Ashing the surface of the processing substrate.

【0006】こうしたマイクロ波を用いたプラズマ処理
装置は、電子サイクロトロン共鳴(ECR)を利用した
プラズマ処理装置として広範囲に実用化されている。E
CRは、磁束密度が87.5mTの場合、磁力線の周り
を電子が回転する電子サイクロトロン周波数が、マイク
ロ波の一般的な周波数2.45GHzと一致し、電子が
マイクロ波を共鳴的に吸収して加速され、高密度プラズ
マが発生する現象である。
[0006] Such a plasma processing apparatus using microwaves has been widely put into practical use as a plasma processing apparatus using electron cyclotron resonance (ECR). E
In the CR, when the magnetic flux density is 87.5 mT, the electron cyclotron frequency at which electrons rotate around the line of magnetic force matches the general frequency of microwaves of 2.45 GHz, and electrons resonately absorb microwaves. This is a phenomenon that accelerates and generates high-density plasma.

【0007】微細化・大口径化に対応できる素質を有す
るプラズマ処理装置として、磁場を用いずにマイクロ波
を誘電体表面に沿って伝播させる表面波プラズマ処理装
置が注目されている。
As a plasma processing apparatus having a characteristic capable of coping with miniaturization and large diameter, a surface wave plasma processing apparatus that propagates a microwave along a dielectric surface without using a magnetic field has attracted attention.

【0008】表面波プラズマ処理装置の例として、近
年、マイクロ波の均一で効率的な導入装置として複数の
スロットがH面に形成された無終端環状導波管を用いた
装置が提案されている(特開平5−345982号公
報,特開平10−233295号公報)。
As an example of a surface wave plasma processing apparatus, an apparatus using an endless annular waveguide having a plurality of slots formed on an H plane has been proposed as a uniform and efficient microwave introduction apparatus. (JP-A-5-345982 and JP-A-10-233295).

【0009】図5は、上記公報等に記載されているマイ
クロ波プラズマ処理装置の模式的な構成を示す断面図で
ある。図5において、101はプラズマ処理室、102
は被処理基体、103は基体102の支持体、104は
基体温度調整手段、105はプラズマ処理室101の周
辺に設けられたプラズマ処理用ガス導入手段、106は
排気、107はプラズマ処理室101を大気側と分離す
る平板状誘電体窓、108はマイクロ波を誘電体窓10
7を透してプラズマ処理室101に導入するためのスロ
ット付無終端環状導波管である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the microwave plasma processing apparatus described in the above publication. In FIG. 5, reference numeral 101 denotes a plasma processing chamber;
Is a substrate to be processed, 103 is a support for the substrate 102, 104 is a substrate temperature adjusting means, 105 is a plasma processing gas introducing means provided around the plasma processing chamber 101, 106 is an exhaust, and 107 is a plasma processing chamber 101. A flat dielectric window 108 that separates from the atmosphere side is a microwave
7 is an endless annular waveguide with a slot for introduction into the plasma processing chamber 101 through.

【0010】プラズマ処理は以下のようにして行なう。
図示しない排気系を介してプラズマ処理室101内を真
空排気する。続いて処理用ガスをプラズマ処理室101
の周辺に設けられたガス導入手段105を介して所定の
流量でプラズマ処理室101内に導入する。
The plasma processing is performed as follows.
The inside of the plasma processing chamber 101 is evacuated via an exhaust system (not shown). Subsequently, the processing gas is supplied to the plasma processing chamber 101.
Is introduced into the plasma processing chamber 101 at a predetermined flow rate through gas introduction means 105 provided around the plasma processing chamber 101.

【0011】次に排気系に設けられたコンダクタンスバ
ルブを調整し、プラズマ処理室101内を所定の圧力に
保持する。マイクロ波電源より所望の電力を無終端環状
導波管108を介してプラズマ処理室101内に供給す
る。
Next, the inside of the plasma processing chamber 101 is maintained at a predetermined pressure by adjusting a conductance valve provided in the exhaust system. A desired power is supplied from the microwave power supply into the plasma processing chamber 101 via the endless annular waveguide 108.

【0012】この際、一周の長さが管内波長の整数倍で
ある無終端環状導波管108内にマイクロ波導波管11
7を通じて導入されたマイクロ波113は、E分岐で左
右に二分配され、無終端環状導波管108内部で干渉し
あい、管内波長の1/2間隔に定在波の“腹”を生じ
る。
At this time, the microwave waveguide 11 is placed in the endless annular waveguide 108 whose length of the circumference is an integral multiple of the guide wavelength.
Microwave 113 introduced through 7 is split right and left by E-branch and interferes with each other inside endless annular waveguide 108 to generate a "antinode" of a standing wave at a half interval of the guide wavelength.

【0013】無終端環状導波管108内部表面を流れる
電流が最大になる位置に放射状に配置されたスロット1
12を介して誘電体窓107を透過してプラズマ処理室
101に導入されたマイクロ波によりプラズマが発生す
る。ところで、誘電体窓107に石英窓を使用すると、
酸化膜エッチングなどのエッチャントとして用いられる
48のようなフッ素を含むガスを用いた場合、フッ素
ラジカルなどによって石英窓が削れ、処理の不安定化や
パーティクル発生の原因になる。
Slot 1 radially arranged at a position where the current flowing through the inner surface of the endless annular waveguide 108 is maximized.
Plasma is generated by microwaves transmitted through the dielectric window 107 through the plasma processing chamber 12 and introduced into the plasma processing chamber 101. By the way, if a quartz window is used for the dielectric window 107,
When a fluorine-containing gas such as C 4 F 8 used as an etchant for oxide film etching is used, a quartz window is cut off by fluorine radicals or the like, which causes instability of processing and generation of particles.

【0014】一方、フッ素プラズマ耐性を有するアルミ
ナ窓を使用することも考えられるが、熱伝導率が低く熱
膨張率が高く機械的強度が弱いため、接触している高密
度プラズマ中のイオン入射による熱衝撃により割れやす
いという問題がある。
On the other hand, it is conceivable to use an alumina window having fluorine plasma resistance. However, since the thermal conductivity is low, the coefficient of thermal expansion is high, and the mechanical strength is low, the ion window in the contacting high-density plasma is used. There is a problem that it is easily broken by thermal shock.

【0015】このため、アルミナよりはフッ素プラズマ
耐性は低いが、熱伝導率が高く熱膨張率が高く機械的強
度の強い、窒化アルミニウム窓の表面を酸化したものを
使用し、さらに、誘電体窓107を冷却するために弾性
体が利用されている(特公平6−20058号)。
For this reason, an aluminum nitride window, which has a lower fluorine plasma resistance than alumina but has a high thermal conductivity and a high thermal expansion coefficient and a high mechanical strength, is used by oxidizing the surface of an aluminum nitride window. An elastic body is used to cool 107 (Japanese Patent Publication No. 6-20058).

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】しかし、特公平6−2
0058号に記載されている技術は、弾性体自体がマイ
クロ波を吸収することで発熱するときがあり、十分に誘
電体窓の全体を冷却することができない。このため、マ
イクロ波透過窓が不均一に冷却されることで、熱応力に
より誘電体窓が破損する場合がある。また、従来の技術
は、プラズマの表面波の伝播を阻害するので、誘電体窓
の全面に均一なプラズマを形成できない場合がある。プ
ラズマの表面波伝播を阻害せず、誘電体窓を冷却するこ
とが望まれていた。
However, the Japanese Patent Publication No. 6-2
In the technique described in No. 0058, there is a case where the elastic body itself generates heat by absorbing the microwave, and thus the entire dielectric window cannot be sufficiently cooled. For this reason, when the microwave transmission window is cooled unevenly, the dielectric window may be damaged by thermal stress. In addition, the conventional technique hinders the propagation of the surface wave of plasma, so that uniform plasma may not be formed on the entire surface of the dielectric window. It has been desired to cool the dielectric window without hindering the surface wave propagation of the plasma.

【0017】そこで、本発明は、プラズマの表面波伝播
を阻害せず、プラズマ分布均一性を保ちながら誘電体窓
を冷却することを課題とする。
Accordingly, an object of the present invention is to cool a dielectric window while maintaining plasma distribution uniformity without hindering surface wave propagation of plasma.

【0018】すなわち、本発明は、誘電体窓に温度分布
を生じなくして熱応力を小さくする。
That is, the present invention reduces the thermal stress by eliminating the temperature distribution in the dielectric window.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、高周波電力をプラズマ処理室へ誘導する
と共に該プラズマ処理室の内外を仕切る誘導体窓と、前
記誘導体窓を冷却する冷却手段とを備えたプラズマ処理
装置において、前記誘導体窓と前記冷却手段との間に、
該誘導体窓の熱を該冷却手段へ伝達する伝達部材を備え
る。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a dielectric window for guiding high-frequency power to a plasma processing chamber and partitioning the inside and outside of the plasma processing chamber, and a cooling for cooling the dielectric window. In the plasma processing apparatus provided with means, between the derivative window and the cooling means,
A transmission member for transmitting heat of the dielectric window to the cooling means is provided.

【0020】この伝達部材は、高周波帯の誘電損失角が
0.01以下、熱伝導率が0.5W/mK以上、比誘電
率が2から6内の材料からなる。高周波とは、ここでは
マイクロ波帯等、概ね100MHZを超える周波数の電
磁波を指す。誘電損失角が小さいので、高周波電力によ
り伝達部材が加熱されず、又、誘電率が空気の誘電率に
近いので、表面波プラズマ分布均一性を維持しつつ、誘
電体窓を冷却している。
The transmitting member is made of a material having a dielectric loss angle of 0.01 or less in a high frequency band, a thermal conductivity of 0.5 W / mK or more, and a relative dielectric constant of 2 to 6. The high frequency herein refers to an electromagnetic wave having a frequency exceeding approximately 100 MHz, such as a microwave band. Since the dielectric loss angle is small, the transmission member is not heated by high frequency power, and since the dielectric constant is close to the dielectric constant of air, the dielectric window is cooled while maintaining the uniformity of the surface wave plasma distribution.

【0021】本発明は、誘電体窓の熱を伝達手段によっ
て効率よく冷却手段側へ伝達することにより、誘電体窓
に温度分布が生じなくし、熱応力を小さくしている。
According to the present invention, the heat of the dielectric window is efficiently transmitted to the cooling means side by the transmission means, so that a temperature distribution does not occur in the dielectric window and the thermal stress is reduced.

【0022】特に、伝達手段として弾性体を用いると、
弾性体は、プラズマ処理室内の圧力を変化させたとき変
形する誘電体窓に追従し、誘電体窓と冷却手段を常に結
合するので、誘電体窓を効率良く冷却する。また、冷却
手段との接触、離間による熱衝撃を防止し、誘電体窓に
過大な熱応力をかけない。
In particular, when an elastic body is used as the transmission means,
The elastic body follows the dielectric window which is deformed when the pressure in the plasma processing chamber is changed, and always couples the dielectric window with the cooling means, so that the dielectric window is efficiently cooled. Also, thermal shock due to contact and separation with the cooling means is prevented, and excessive thermal stress is not applied to the dielectric window.

【0023】また、導入手段を複数のスロットを有する
無終端環状導波管とすると、誘電体窓に表面波を形成す
ることができるので、誘電体窓の全面に均一な高密度プ
ラズマが生成するようになる。
If the introduction means is an endless annular waveguide having a plurality of slots, a surface wave can be formed on the dielectric window, so that a uniform high-density plasma is generated on the entire surface of the dielectric window. Become like

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を用いて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0025】(実施形態1)図1は、本発明の実施形態
1のマイクロ波プラズマ処理装置の模式的な構成を示す
断面図である。図2は、図1とは異なる断面での本実施
形態のマイクロ波プラズマ処理装置の模式的な斜視図で
ある。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of a microwave plasma processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a schematic perspective view of the microwave plasma processing apparatus of the present embodiment in a cross section different from FIG.

【0026】図1,図2において、101はアルミニウ
ムなどからなる円筒形状のプラズマ処理室、102は半
導体,導電性あるいは電気絶縁性の被処理基体、103
は被処理基体102の支持体、104は被処理基体10
2の温度を調整する基体温度調整手段、105はプラズ
マ処理室101の周辺に設けられたプラズマ処理用ガス
導入手段、106は図示しないポンプなどが取り付けら
れている排気口、107はマイクロ波を透過させると共
にプラズマ処理室101内外を仕切る窒化アルミニウム
などを主成分とした材料からなる誘電体窓、108は高
周波電力であるマイクロ波を誘電体窓107を通じてプ
ラズマ処理室101に導入するためのスロット付無終端
環状導波管、109は誘電体窓107とスロット付無終
端環状導波管108とに密着して設けられている弾性
体、116はプラズマ処理室101、スロット付無終端
環状導波管108及び誘電体窓107を低温に保つため
の冷却媒体循環路である冷却水循環路、117は図示し
ないマイクロ波電源からのマイクロ波をプラズマ処理室
101へ導入するマイクロ波導波管である。
In FIGS. 1 and 2, reference numeral 101 denotes a cylindrical plasma processing chamber made of aluminum or the like; 102, a semiconductor, conductive or electrically insulating substrate to be processed;
Is a support for the substrate to be processed 102, 104 is a substrate 10 to be processed
2, a substrate temperature adjusting means for adjusting the temperature, 105 a plasma processing gas introducing means provided around the plasma processing chamber 101, 106 an exhaust port to which a pump (not shown) is attached, and 107 a microwave transmitting means. A dielectric window 108 made of a material containing aluminum nitride or the like as a main component for partitioning the inside and outside of the plasma processing chamber 101, and a slotless slot 108 for introducing microwaves as high-frequency power into the plasma processing chamber 101 through the dielectric window 107. The terminal annular waveguide, 109 is an elastic body provided in close contact with the dielectric window 107 and the slotted endless waveguide 108, 116 is the plasma processing chamber 101, the slotted endless annular waveguide 108 And a cooling water circuit 117 serving as a cooling medium circuit for keeping the dielectric window 107 at a low temperature. A microwave waveguide for introducing the microwave et into the plasma processing chamber 101.

【0027】被処理基体102は、Fe,Ni,Cr,
Al,Mo,Au,Nb,Ta,V,Ti,Pt,Pb
などの金属又はこれらの合金、たとえば真鍮、ステンレ
ス鋼などを材料とした導電性基体や、SiO2系の石英
や各種ガラス、Si34,NaCl,KCl,LiF,
CaF2,BaF2,Al23,AlN,MgOなどの
無機物、ポリエチレン,ポリエステル,ポリカーボネー
ト,セルロースアセテート,ポリプロピレン,ポリ塩化
ビニル,ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミ
ド、ポリイミドなどの有機物のフィルム、シートなどを
材料とした絶縁性基体を用いることができる。
The substrate 102 to be processed is made of Fe, Ni, Cr,
Al, Mo, Au, Nb, Ta, V, Ti, Pt, Pb
Or a conductive base made of a metal such as brass or stainless steel, SiO 2 -based quartz or various glasses, Si 3 N 4 , NaCl, KCl, LiF,
CaF2, BaF 2, Al 2 O 3, AlN, inorganic substances such as MgO, polyethylene, polyester, polycarbonate, cellulose acetate, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, polyamide, organic substances such as polyimide films, sheets, etc. An insulating substrate made of a material can be used.

【0028】弾性体109は、マイクロ波、VHF、R
Fなどの高周波を吸収しないこと、熱導電率が高いこ
と、表面波プラズマ分布に影響しにくいことが必要であ
る。具体的には、たとえば誘電損失角0.01以下、熱
伝導率0.5W/mK、比誘電率2〜6のものを選択し
て使用すればよく、シリコンゴム、弗化ゴム又はネオプ
ロピレンゴムなどを材質として用いることができる。
The elastic body 109 is made of microwave, VHF, R
It is necessary that the material does not absorb high frequencies such as F, has high thermal conductivity, and has little influence on the surface wave plasma distribution. Specifically, for example, a material having a dielectric loss angle of 0.01 or less, a thermal conductivity of 0.5 W / mK, and a relative permittivity of 2 to 6 may be selected and used. Silicon rubber, fluorinated rubber or neopropylene rubber may be used. Etc. can be used as the material.

【0029】スロット付無終端環状導波管108は、内
壁断面の寸法をたとえば27mm×96mmとしてお
り、導波管の中心径をたとえば202mm(周長4λ
g)としている。材質は、導電体であれば使用可能であ
るが、マイクロ波の伝搬ロスをできるだけ抑えるため、
導電率の高いAl、Cu、 Ag/CuメッキしたSU
Sなどを用いるのが好ましい。
The slotted endless annular waveguide 108 has an inner wall cross-sectional dimension of, for example, 27 mm × 96 mm, and a center diameter of the waveguide of, for example, 202 mm (periphery length 4λ)
g). The material can be used as long as it is a conductor, but to minimize microwave propagation loss,
Al, Cu, Ag / Cu plated SU with high conductivity
It is preferable to use S or the like.

【0030】ここで、スロット付無終端環状導波管10
8を用いると、誘電体窓107にプラズマ表面波を形成
することができるので、誘電体窓107の全面に均一な
高密度プラズマが生成する。
Here, the slotted endless annular waveguide 10
When 8 is used, a plasma surface wave can be formed in the dielectric window 107, so that uniform high-density plasma is generated on the entire surface of the dielectric window 107.

【0031】また、スロット付無終端環状導波管108
のH面には、後述するように、マイクロ波をプラズマ処
理室101へ導入するためのスロットが約45度間隔で
8組16個形成されている。この他にも、図示しない4
Eチューナ、方向性結合器、アイソレータ、2.45G
Hzの周波数を持つマイクロ波電源が順に接続されてい
る。
The slotted endless annular waveguide 108
As described later, eight sets of 16 slots for introducing microwaves into the plasma processing chamber 101 are formed at intervals of about 45 degrees on the H plane. In addition, 4 not shown
E tuner, directional coupler, isolator, 2.45G
A microwave power supply having a frequency of Hz is connected in order.

【0032】冷却水循環路116には、冷却水(冷水)
を流すものであるが、たとえば冷却水に代えて、フロリ
ナートのような凝固点の低い冷却媒体を流すようにして
もよい。
In the cooling water circulation path 116, cooling water (cold water)
However, a cooling medium having a low freezing point, such as Fluorinert, may be used instead of, for example, cooling water.

【0033】図3は、図1のマイクロ波導波管117付
近の拡大図である。図3において、111はマイクロ波
を左右に分配するE分岐、112はマイクロ波が誘電体
窓107側へ侵入するためのスロット、113はE分岐
111で分岐され無終端環状導波管108内を伝搬する
マイクロ波、114は誘電体窓107とプラズマとの界
面を伝搬し相互干渉するマイクロ波の表面波、115は
表面波干渉により生成したプラズマである。
FIG. 3 is an enlarged view of the vicinity of the microwave waveguide 117 in FIG. In FIG. 3, 111 is an E-branch for distributing microwaves to the left and right, 112 is a slot for the microwave to enter the dielectric window 107 side, and 113 is an E-branch 111 for branching into the endless annular waveguide 108. The propagating microwave 114 is a surface wave of a microwave propagating and interfering with the interface between the dielectric window 107 and the plasma, and 115 is plasma generated by surface wave interference.

【0034】スロット付無終端環状導波管108の導入
口の向きは、内部のマイクロ波伝搬空間に効率よくマイ
クロ波113を導入できるものであれば、H面に平行で
伝搬空間の接線方向でも、H面に垂直方向で導入部で伝
搬空間の左右方向に二分配するものでもよい。
The direction of the introduction port of the slotted endless annular waveguide 108 is parallel to the H plane even in the tangential direction of the propagation space as long as the microwave 113 can be efficiently introduced into the internal microwave propagation space. , H may be divided into two in the direction perpendicular to the H plane and in the left and right direction of the propagation space at the introduction portion.

【0035】スロットの形状は、マイクロ波の伝搬方向
に垂直な方向の長さが管内波長の1/4程度であれば、
矩形でも楕円形でもアレイ状でもなんでもよい。スロッ
ト間隔は、干渉によりスロットを横切る電界が強め合う
ように、管内波長の1/2が最適である。ここでは、た
とえば長さ40mm、幅4mmの矩形のものを2本直線
上に不連続に、管内波長の1/2間隔に放射状に形成し
ている。
The shape of the slot is as follows if the length in the direction perpendicular to the microwave propagation direction is about 1/4 of the guide wavelength.
It may be rectangular, elliptical, array, or anything. The slot interval is optimally の of the guide wavelength so that the electric field crossing the slot due to interference is strengthened. Here, for example, a rectangular shape having a length of 40 mm and a width of 4 mm is formed discontinuously on two straight lines and radially at an interval of の of the guide wavelength.

【0036】管内波長は、使用するマイクロ波の周波数
と、導波管の断面の寸法とに依存するが、周波数2.4
5GHzのマイクロ波と、上記の寸法の導波管とを用い
た場合には約159mmとなる。なお、マイクロ波周波
数は、0.8GHz〜20GHzの間で適宜選択すれば
よい。
The guide wavelength depends on the frequency of the microwave used and the cross-sectional dimension of the waveguide, but the frequency is 2.4.
When a microwave of 5 GHz and a waveguide having the above dimensions are used, the distance is about 159 mm. The microwave frequency may be appropriately selected between 0.8 GHz and 20 GHz.

【0037】図1等に示すマイクロ波プラズマ処理装置
を用いて、被処理基体102に半導体素子保護用窒化シ
リコン膜を形成する手法について説明する。
A method for forming a silicon nitride film for protecting a semiconductor element on a substrate to be processed 102 using the microwave plasma processing apparatus shown in FIG. 1 and the like will be described.

【0038】まず、被処理基体102として、たとえば
Al配線パターン(ラインアンドスペース0.5μm)
が形成された層間SiO2膜付きφ300mmP型単結
晶シリコン基体(面方位〈100〉,抵抗率10Ωc
m)を用意した。
First, as the substrate to be processed 102, for example, an Al wiring pattern (line and space 0.5 μm)
300 mm P-type single crystal silicon substrate with interlayer SiO 2 film on which is formed (plane orientation <100>, resistivity 10 Ωc
m) was prepared.

【0039】このシリコン基体を支持体103上に設置
した後、排気口106に接続している図示しないポンプ
などの排気系で、プラズマ処理室101内を1.33m
Pa〜13.3Pa(≒0.1mTorr〜10Tor
r)の範囲、より好ましくは、6.65mPa〜6.6
5Pa(≒5mTorr〜5Torr)の範囲内に納ま
るように排気する。ここでは、たとえば1.33×10
-4Pa(≒10×10 -7Torr)としている。
This silicon substrate is set on the support 103.
After that, a pump (not shown) connected to the exhaust port 106
1.33 m inside the plasma processing chamber 101
Pa to 13.3 Pa (≒ 0.1 mTorr to 10 Torr)
r), more preferably from 6.65 mPa to 6.6.
Within 5Pa (≒ 5mTorr-5Torr)
Exhaust as Here, for example, 1.33 × 10
-FourPa (≒ 10 × 10 -7Torr).

【0040】続いて基体温度調整手段104に通電し、
シリコン基体を300℃に加熱して保温する。そして、
処理用ガスを、ガス導入手段105を介して、たとえば
窒素ガスを600sccmの流量で、また、モノシラン
ガスを200sccmの流量でプラズマ処理室101内
に導入する。
Subsequently, electricity is supplied to the substrate temperature adjusting means 104,
The silicon substrate is heated to 300 ° C. to keep the temperature. And
A processing gas is introduced into the plasma processing chamber 101 through the gas introduction unit 105, for example, a nitrogen gas at a flow rate of 600 sccm and a monosilane gas at a flow rate of 200 sccm.

【0041】このとき、ガス導入手段105の向きは、
ガスが誘電体窓107近傍に発生するプラズマ領域を経
由した後中央付近に十分に供給されてから被処理基体1
02の表面を中央から周辺に向かって流れるように、誘
電体窓107に向けてガスを吹き付けられるようにする
ことが最適である。
At this time, the direction of the gas introduction means 105 is
After the gas passes through the plasma region generated near the dielectric window 107 and is sufficiently supplied near the center, the substrate 1
It is optimal that the gas can be blown toward the dielectric window 107 so as to flow from the center to the periphery of the surface of the substrate 02.

【0042】次に、排気系のコンダクタンスバルブを調
整し、プラズマ処理室101内をたとえば26.6Pa
(≒20mTorr)圧力に保持する。それから、たと
えば2.45GHzのマイクロ波電源より3.0kWの
電力を、無終端環状導波管108を介してプラズマ処理
室101内に供給する。
Next, the conductance valve of the exhaust system is adjusted so that the inside of the plasma processing chamber 101 is, for example, 26.6 Pa.
(≒ 20 mTorr) pressure. Then, for example, power of 3.0 kW is supplied from the microwave power supply of 2.45 GHz into the plasma processing chamber 101 through the endless annular waveguide 108.

【0043】この際、無終端環状導波管108内に導入
されたマイクロ波113は、E分岐111で左右に二分
配され、自由空間よりも長い管内波長をもって伝搬す
る。それから、マイクロ波113は、スロット112を
介し、さらに弾性体109と誘電体窓107とを透過し
てプラズマ処理室101に導入され、高密度のプラズマ
115が発生する。
At this time, the microwave 113 introduced into the endless annular waveguide 108 is split right and left by the E-branch 111 and propagates with a guide wavelength longer than free space. Then, the microwave 113 passes through the elastic body 109 and the dielectric window 107 through the slot 112, and is introduced into the plasma processing chamber 101, where a high-density plasma 115 is generated.

【0044】具体的にはこの状態で、さらに、プラズマ
115に入射したマイクロ波113は、プラズマ115
中を伝搬できず、誘電体窓107とプラズマ115との
界面を表面波114として伝搬する。隣接するスロット
112から導入された表面波114同士が相互干渉し、
表面波114の波長の1/2毎に表面定在波の“腹”を
形成する。
More specifically, in this state, the microwave 113 incident on the plasma 115
It cannot propagate through the inside and propagates at the interface between the dielectric window 107 and the plasma 115 as a surface wave 114. Surface waves 114 introduced from adjacent slots 112 interfere with each other,
A "node" of the surface standing wave is formed for every half of the wavelength of the surface wave 114.

【0045】この表面波114干渉による“腹”電界に
よって誘電体窓107近傍に高密度のプラズマ115が
生成する。
A high-density plasma 115 is generated near the dielectric window 107 by the "antinode" electric field due to the interference of the surface wave 114.

【0046】それから、ガス導入手段105により導入
された処理用ガスは、発生した高密度のプラズマ115
により励起・イオン化・反応して活性化し、支持体10
3上に載置された被処理基体102の表面を処理する。
Then, the processing gas introduced by the gas introduction means 105 is the generated high-density plasma 115.
Activated by excitation, ionization and reaction by the
The surface of the substrate to be processed 102 placed on 3 is processed.

【0047】具体的には、処理用ガス導入手段105を
介して導入された窒素ガスは、プラズマ処理室101内
で励起、分解されて活性種となり、シリコン基体の方向
に輸送され、モノシランガスと反応し、窒化シリコン膜
がシリコン基体上に10μm程度の厚さで形成される。
Specifically, the nitrogen gas introduced via the processing gas introduction means 105 is excited and decomposed in the plasma processing chamber 101 to become active species, transported in the direction of the silicon substrate, and reacted with the monosilane gas. Then, a silicon nitride film is formed on the silicon substrate with a thickness of about 10 μm.

【0048】ちなみに、成膜後、成膜速度、応力などの
膜質について評価すると、応力は成膜前後の基体の反り
量の変化をレーザ干渉計Zygo(商品名)で測定した
ところ、得られた窒化シリコン膜の成膜速度は、ロット
差なく、690nm/minと極めて大きく、膜質も応
力11x109dyne・cm−2(圧縮)、リーク電
流1.2×10−10A・cm−2、絶縁耐圧10.8
MV/cmの極めて良質な膜であることが確認された。
By the way, when the film quality such as the film formation rate and the stress was evaluated after the film formation, the stress was obtained by measuring the change in the amount of warpage of the substrate before and after the film formation using a laser interferometer Zygo (trade name). The film formation speed of the silicon nitride film is extremely high, 690 nm / min, without any difference in lot, and the film quality is 11 × 109 dyne · cm−2 (compression), the leak current is 1.2 × 10−10 A · cm −2 , and the dielectric strength is 10. 8
It was confirmed that the film had an extremely high quality of MV / cm.

【0049】なお、より低圧でプラズマ処理をするため
に、プラズマ処理室101の周辺に電磁コイルや永久磁
石などの磁界発生手段を設けておき、これにより、スロ
ット12の幅方向に発生する電界に垂直な磁界をかけて
もよい。コイルを用いる場合には過熱防止のため水冷機
構や空冷など他の冷却手段を用いるとよい。
In order to perform the plasma processing at a lower pressure, a magnetic field generating means such as an electromagnetic coil or a permanent magnet is provided around the plasma processing chamber 101 so that the electric field generated in the width direction of the slot 12 can be reduced. A perpendicular magnetic field may be applied. When using a coil, other cooling means such as a water cooling mechanism or air cooling may be used to prevent overheating.

【0050】また、プラズマ処理のより高品質化のた
め、紫外光を被処理基体102表面に照射してもよい。
光源としては、被処理基体もしくは被処理基体102上
に付着したガスに吸収される光を放射するものなら適用
可能で、エキシマレーザ、エキシマランプ、希ガス共鳴
線ランプ、低圧水銀ランプなどが適当である。
In order to improve the quality of the plasma treatment, the surface of the substrate 102 may be irradiated with ultraviolet light.
As the light source, any light source that emits light absorbed by the gas attached to the substrate to be processed or the substrate to be processed 102 is applicable, and an excimer laser, an excimer lamp, a rare gas resonance line lamp, a low-pressure mercury lamp, and the like are suitable. is there.

【0051】ところで、誘電体窓107は、発生した高
密度プラズマにより、ほぼ全面で加熱されるようになる
が、上記のように、誘電体窓107のプラズマ処理室1
01を挟んで反対側面などに、冷却手段を設けているの
で、無終端環状導波管108を弾性体109を介し密着
させることにより、熱は誘電体窓107の厚み方向に流
れやすくなる。よって、誘電体窓107内の温度差が小
さくなり、誘電体窓107にかかる熱応力が小さくな
る。
By the way, the dielectric window 107 is heated on almost the entire surface by the generated high-density plasma, but as described above, the plasma processing chamber 1 of the dielectric window 107 is heated.
Since the cooling means is provided on the side opposite to the surface 01, heat can easily flow in the thickness direction of the dielectric window 107 by closely contacting the endless annular waveguide 108 via the elastic body 109. Therefore, the temperature difference inside the dielectric window 107 is reduced, and the thermal stress applied to the dielectric window 107 is reduced.

【0052】誘電体窓107の強度は、計算によれば安
全率3倍以上であり、この実施形態において必要十分で
ある。誘電体窓107の温度を熱電対にて測定したとこ
ろ、十分低い60℃以下に保たれていた。
According to calculations, the strength of the dielectric window 107 is at least three times the safety factor, which is sufficient and sufficient in this embodiment. When the temperature of the dielectric window 107 was measured with a thermocouple, it was maintained at a sufficiently low temperature of 60 ° C. or less.

【0053】弾性体109は、プラズマ処理室101内
を真空から大気圧まで変化した場合にも、誘電体窓10
7の上下動に追随して、誘電体窓107と無終端管状導
波管108とを常に熱的に結合し、誘電体窓107の温
度を緩やかに冷やし、熱衝撃がかからない。また、誘電
体窓107を弱く拘束するので、誘電体窓107の熱に
よる変形を容易にして熱応力を低減させている。
The elastic member 109 allows the dielectric window 10 even when the inside of the plasma processing chamber 101 changes from vacuum to atmospheric pressure.
Following the up and down movement of 7, the dielectric window 107 and the endless tubular waveguide 108 are always thermally coupled, the temperature of the dielectric window 107 is gradually cooled, and no thermal shock is applied. Also, since the dielectric window 107 is weakly restrained, the thermal deformation of the dielectric window 107 is facilitated to reduce the thermal stress.

【0054】さらに、弾性体109本体は、上記のよう
に誘電損失角を0.01以下としているので、マイクロ
波113を損失なく透過できるので加熱されず、劣化し
難い。また、熱伝導率が1.2W/mKもあるので、数
kWのマイクロ波を投入しても誘電体窓107を低温に
保つことができる。
Further, since the body of the elastic body 109 has a dielectric loss angle of 0.01 or less as described above, it can transmit the microwave 113 without loss, so that it is not heated and hardly deteriorates. Further, since the thermal conductivity is as high as 1.2 W / mK, the dielectric window 107 can be kept at a low temperature even when a microwave of several kW is applied.

【0055】以上、本実施形態では、窒化シリコン膜を
形成する場合を例に説明したが、導入するガスを変え
て、Si34、SiO2、SiOF,Ta25、Ti
2、TiN、Al23、AlN、MgF2などの絶縁膜
を堆積することもできる。この際、導入するガスは、S
iH4、Si26などの無機シラン類,テトラエトキシ
シラン(TEOS),テトラメトキシシラン(TMO
S),オクタメチルシクロテトラシラン(OMCT
S),ジメチルジフルオロシラン(DMDFS),ジメ
チルジクロルシラン(DMDCS)などの有機シラン
類、SiF4,Si26,Si38,SiHF3,Si
22,SiCl4,Si2Cl6,SiHCl3,SiH
2Cl2,SiH3Cl,SiCl22などのハロゲン化
シラン類等、常温常圧でガス状態であるもの又は容易に
ガス化し得るものが挙げられる。また、この場合の同時
に導入する窒素原料ガス又は酸素原料ガスとしては、N
2、NH3、N24、ヘキサメチルジシラザン(HMD
S)、O2、O3、H2O、NO、N2O、NO2などが挙
げられる。
As described above, in the present embodiment, the case where the silicon nitride film is formed has been described as an example. However, the gas to be introduced is changed, and Si 3 N 4 , SiO 2 , SiOF, Ta 2 O 5 , Ti
An insulating film of O 2 , TiN, Al 2 O 3 , AlN, MgF 2 or the like can be deposited. At this time, the introduced gas is S
inorganic silanes such as iH 4 , Si 2 H 6 , tetraethoxysilane (TEOS), tetramethoxysilane (TMO)
S), octamethylcyclotetrasilane (OMCT
S), dimethyl difluoro silane (DMDFS), organic silanes such as dimethyldichlorosilane (DMDCS), SiF4, Si 2 F 6, Si 3 F 8, SiHF 3, Si
H 2 F 2 , SiCl 4 , Si 2 Cl 6 , SiHCl 3 , SiH
Examples include halogenated silanes such as 2 Cl 2 , SiH 3 Cl, and SiCl 2 F 2 , which are in a gaseous state at normal temperature and normal pressure or those which can be easily gasified. In this case, the simultaneously introduced nitrogen source gas or oxygen source gas is N 2
2 , NH 3 , N 2 H 4 , hexamethyldisilazane (HMD
S), O 2 , O 3 , H 2 O, NO, N 2 O, NO 2 and the like.

【0056】また、a−Si、poly−Si、Si
C、GaAsなどの半導体膜を堆積することもできる。
この際、導入するガスは、SiH4,Si26などの無
機シラン類,テトラエチルシラン(TES),テトラメ
チルシラン(TMS),ジメチルシラン(DMS),ジ
メチルジフルオロシラン(DMDFS),ジメチルジク
ロルシラン(DMDCS)などの有機シラン類、SiF
4,Si26,Si38,SiHF3,SiH22,Si
Cl4,Si2Cl6,SiHCl3,SiH2Cl 2,Si
3Cl,SiCl22などのハロゲン化シラン類等、
常温常圧でガス状態であるもの又は容易にガス化し得る
ものが挙げられる。この場合のSi原料ガスと混合して
導入してもよい添加ガス又はキャリアガスとしては、H
2、He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rnが挙げられ
る。
Further, a-Si, poly-Si, Si
A semiconductor film such as C or GaAs can also be deposited.
At this time, the gas to be introduced is SiHFour, SiTwoH6Such as nothing
Silanes, tetraethylsilane (TES), tetrame
Tylsilane (TMS), dimethylsilane (DMS),
Methyldifluorosilane (DMDFS), dimethyldic
Organosilanes such as lorsilane (DMDCS), SiF
Four, SiTwoF6, SiThreeF8, SiHFThree, SiHTwoFTwo, Si
ClFour, SiTwoCl6, SiHClThree, SiHTwoCl Two, Si
HThreeCl, SiClTwoFTwoSuch as halogenated silanes,
It is in a gaseous state at normal temperature and pressure or can be easily gasified
Things. In this case, mix with Si source gas
The additive gas or carrier gas that may be introduced is H.
Two, He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn.
You.

【0057】さらに、Al、W、Mo、Ti、Taなど
の金属膜を堆積することもできる。この際、導入するガ
スは、トリメチルアルミニウム(TMAl)、トリエチ
ルアルミニウム(TEAl)、トリイソブチルアルミニ
ウム(TIBAl)、ジメチルアルミニウムハイドライ
ド(DMAlH)、タングステンカルボニル(W(C
O)6)、モリブデンカルボニル(Mo(CO)6)、ト
リメチルガリウム(TMGa)、トリエチルガリウム
(TEGa)などの有機金属、AlCl3、WF6、Ti
Cl3、TaCl5などのハロゲン化金属等が挙げられ
る。また、この場合のSi原料ガスと混合して導入して
もよい添加ガス又はキャリアガスとしては、H 2、H
e、Ne、Ar、Kr、Xe、Rnが挙げられる。
Further, Al, W, Mo, Ti, Ta, etc.
Can be deposited. At this time,
Is trimethyl aluminum (TMAl), triethyl
Aluminum (TEAl), triisobutylaluminum
(TIBAl), dimethyl aluminum hydride
(DMAIH), tungsten carbonyl (W (C
O)6), Molybdenum carbonyl (Mo (CO)6), To
Limethyl gallium (TMGa), triethyl gallium
Organic metal such as (TEGa), AlClThree, WF6, Ti
ClThree, TaClFiveMetal halides such as
You. Also, it is mixed with the Si raw material gas and introduced.
The additive gas or carrier gas may be H. Two, H
e, Ne, Ar, Kr, Xe, and Rn.

【0058】さらにまた、Al23、AlN、Ta
25、TiO2、TiN、WO3などの金属化合物薄膜を
形成することもできる。この際、導入するガスは、トリ
メチルアルミニウム(TMAl)、トリエチルアルミニ
ウム(TEAl)、トリイソブチルアルミニウム(TI
BAl)、ジメチルアルミニウムハイドライド(DMA
lH)、タングステンカルボニル(W(CO)6)、モ
リブデンカルボニル(Mo(CO)6)、トリメチルガ
リウム(TMGa)、トリエチルガリウム(TEGa)
などの有機金属、AlCl3、WF6、TiCl3、Ta
Cl5などのハロゲン化金属等が挙げられる。また、こ
の場合の同時に導入する酸素原料ガス又は窒素原料ガス
としては、O2、O3、H2O、NO、N2O、NO2
2、NH3、N2 4、ヘキサメチルジシラザン(HMD
S)などが挙げられる。
Further, AlTwoOThree, AlN, Ta
TwoOFive, TiOTwo, TiN, WOThreeMetal compound thin film
It can also be formed. At this time, the gas to be introduced is
Methyl aluminum (TMAl), triethyl aluminum
(TEAl), triisobutylaluminum (TI
BAl), dimethyl aluminum hydride (DMA
lH), tungsten carbonyl (W (CO)6), Mo
Molybdenum carbonyl (Mo (CO)6), Trimethylga
Lithium (TMGa), Triethylgallium (TEGa)
Organic metals such as AlClThree, WF6, TiClThree, Ta
ClFiveAnd the like. Also,
Oxygen source gas or nitrogen source gas to be introduced at the same time
As OTwo, OThree, HTwoO, NO, NTwoO, NOTwo,
NTwo, NHThree, NTwoH Four, Hexamethyldisilazane (HMD
S) and the like.

【0059】(実施形態2)図4は、本発明の実施形態
2のマイクロ波プラズマ処理装置の模式的な構成を示す
断面図である。図4において、209は誘電体窓107
と導波管108を接着する樹脂である。なお、図4にお
いて図1と同様の部分には同一符号を付している。
(Embodiment 2) FIG. 4 is a sectional view showing a schematic configuration of a microwave plasma processing apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 4, reference numeral 209 denotes a dielectric window 107.
And a resin for bonding the waveguide 108. In FIG. 4, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0060】樹脂209は、エポキシ樹脂でありいずれ
も比誘電率が2、熱伝導率0.5W/mK、誘電損失角
0.01以下に調整している。樹脂208は、誘電損失
角が0.01以下、熱伝導率が0.5W/mK以上、比
誘電率が2から6内であれば、エポキシ樹脂の他にも、
フッ素樹脂、ビニル樹脂又はアクリル樹脂を用いること
もできる。
The resin 209 is an epoxy resin and is adjusted to have a relative dielectric constant of 2, a thermal conductivity of 0.5 W / mK, and a dielectric loss angle of 0.01 or less. As long as the resin 208 has a dielectric loss angle of 0.01 or less, a thermal conductivity of 0.5 W / mK or more, and a relative dielectric constant of 2 to 6, in addition to the epoxy resin,
Fluorine resin, vinyl resin or acrylic resin can also be used.

【0061】図4に示すマイクロ波プラズマ処理装置を
用いて、フォトレジストのアッシングを行う手法につい
て説明する。
A method for performing ashing of a photoresist using the microwave plasma processing apparatus shown in FIG. 4 will be described.

【0062】被処理基体102として、たとえば層間S
iO2膜をエッチングし、ビアホールを形成した直後の
シリコン(Si)基体(φ12インチ)を用意する。
As the substrate to be processed 102, for example, an interlayer S
A silicon (Si) substrate (φ12 inches) immediately after the via hole is formed by etching the iO 2 film is prepared.

【0063】ちなみに、被処理基体102表面をエッチ
ングする場合の処理用ガス導入手段105から導入する
エッチング用ガスとしては、F2、CF4、CH22、C
26、C38、C48、CF2Cl2、SF2、S22
SF4、SOF2、SF6、NF 3、Cl2、CCl4、CH
2Cl2、C2Cl6などが挙げられる。
Incidentally, the surface of the substrate to be processed 102 is etched.
Introduced from the processing gas introduction means 105 in the case of
As an etching gas, FTwo, CFFour, CHTwoFTwo, C
TwoF6, CThreeF8, CFourF8, CFTwoClTwo, SFTwo, STwoFTwo,
SFFour, SOFTwo, SF6, NF Three, ClTwo, CClFour, CH
TwoClTwo, CTwoCl6And the like.

【0064】このシリコン基体を支持体103上に設置
した後、基体温度調整手段104を用いてシリコン基体
をたとえば200℃まで加熱し、図示しない排気系を介
してプラズマ処理室101内を排気し、1.33×10
-7Pa(≒1×10-5Torr)程度にまで減圧させ
る。
After the silicon substrate is set on the support 103, the silicon substrate is heated to, for example, 200 ° C. by using the substrate temperature adjusting means 104, and the inside of the plasma processing chamber 101 is evacuated through an exhaust system (not shown). 1.33 × 10
The pressure is reduced to about -7 Pa (≒ 1 × 10 -5 Torr).

【0065】処理用ガス導入手段105を介して、たと
えば酸素ガスを2slmの流量でプラズマ処理室101
内に導入し、排気系に設けられたコンダクタンスバルブ
を調整し、プラズマ処理室101内をたとえば2.66
Pa(≒2Torr)に保持する。
For example, oxygen gas is supplied at a flow rate of 2 slm through the processing gas introducing means 105 to the plasma processing chamber 101.
And adjusts the conductance valve provided in the exhaust system so that the inside of the plasma processing chamber 101 is, for example, 2.66.
It is kept at Pa (≒ 2 Torr).

【0066】プラズマ処理室101内に、たとえば2.
45GHzのマイクロ波電源より2.5kWの電力をス
ロット付無終端環状導波管108を介して供給する。こ
うして、プラズマ処理室101内にプラズマを発生させ
る。
In the plasma processing chamber 101, for example, 2.
A power of 2.5 kW is supplied from a 45 GHz microwave power supply through the slotted endless annular waveguide 108. Thus, plasma is generated in the plasma processing chamber 101.

【0067】この際、処理用ガス導入手段105を介し
て導入された酸素ガスは、プラズマ処理室101内で励
起、分解、反応してオゾンとなり、シリコン基体の方向
に輸送され、シリコン基体のフォトレジストを酸化し、
気化・除去する。
At this time, the oxygen gas introduced via the processing gas introducing means 105 is excited, decomposed, and reacted in the plasma processing chamber 101 to become ozone, transported in the direction of the silicon substrate, and photo-treated on the silicon substrate. Oxidize the resist,
Vaporize / remove.

【0068】なお、フォトレジストなどシリコン基体の
表面上の有機成分をアッシング除去するときに処理用ガ
ス導入手段105から導入するアッシング用ガスとして
は、O2、O3、H2O、NO、N2O、NO2、CO2、H
2などを用いる。
The ashing gas introduced from the processing gas introduction means 105 when ashing removal of organic components such as a photoresist on the surface of the silicon substrate is O 2 , O 3 , H 2 O, NO, N 2 O, NO 2 , CO 2 , H
Use 2 or the like.

【0069】アッシング後、アッシング速度や基体表面
電荷密度などについて評価したところ、得られたアッシ
ング速度は、ロット差なく、8.9μm/minと極め
て大きく、表面電荷密度も1.2×1011cm-2と十分
低い値を示していた。
After the ashing, the ashing speed and the substrate surface charge density were evaluated. The obtained ashing speed was as large as 8.9 μm / min without lot difference, and the surface charge density was 1.2 × 10 11 cm. It was a sufficiently low value of -2 .

【0070】(他の実施形態)図1等に示すマイクロ波
プラズマ処理装置は、被処理基体102もしくは表面層
としてSi、Al、Ti、Zn、Taなどを使用して、
被処理基体102もしくは表面層の酸化処理あるいは窒
化処理さらにはB、As、Pなどのドーピング処理等を
行うことが可能である。
(Other Embodiments) The microwave plasma processing apparatus shown in FIG. 1 and the like uses Si, Al, Ti, Zn, Ta, or the like as the substrate to be processed 102 or the surface layer.
Oxidation treatment or nitridation treatment of the substrate to be treated 102 or the surface layer, and doping treatment of B, As, P or the like can be performed.

【0071】被処理基体102を酸化表面処理する場合
には、処理用ガス導入手段105からO2、O3、H
2O、NO、N2O、NO2などの酸化性ガスを導入すれ
ばよい。また、被処理基体102を窒化表面処理する場
合には、N2、NH3、N24、ヘキサメチルジシラザン
(HMDS)などの窒化性ガスを導入すればよい。
When the substrate 102 to be treated is subjected to an oxidizing surface treatment, O 2 , O 3 , H
An oxidizing gas such as 2 O, NO, N 2 O, NO 2 may be introduced. When the substrate 102 is subjected to a nitriding surface treatment, a nitriding gas such as N 2 , NH 3 , N 2 H 4 , hexamethyldisilazane (HMDS) may be introduced.

【0072】また、図1等に示すマイクロ波プラズマ処
理装置で行う成膜技術は、クリーニングにも適用でき
る。その場合、酸化物あるいは有機物や重金属などのク
リーニングに使用することもできる。
The film forming technique performed by the microwave plasma processing apparatus shown in FIG. 1 and the like can be applied to cleaning. In that case, it can be used for cleaning oxides, organic substances, heavy metals, and the like.

【0073】被処理基体102の表面の有機物をクリー
ニングする場合、又は被処理基体102表面上のフォト
レジストなどの有機成分をアッシング除去する場合に
は、処理用ガス導入手段105からO2、O3、H2O、
NO、N2O、NO2、H2などのクリーニング/アッシ
ング用ガスを導入すればよい。また、被処理基体102
表面の無機物をクリーニングする場合には、F2、C
4、CH22、C26、C48、CF2Cl2、SF6
NF3などのクリーニング用ガスを導入すればよい。
When cleaning organic substances on the surface of the substrate to be processed 102 or ashing and removing organic components such as photoresist on the surface of the substrate to be processed 102, O 2 and O 3 are supplied from the processing gas introducing means 105. , H 2 O,
A cleaning / ashing gas such as NO, N 2 O, NO 2 and H 2 may be introduced. The substrate to be processed 102
When cleaning inorganic substances on the surface, F 2 , C
F 4 , CH 2 F 2 , C 2 F 6 , C 4 F 8 , CF 2 Cl 2 , SF 6 ,
A cleaning gas such as NF 3 may be introduced.

【0074】また、図1等に示すマイクロ波プラズマ処
理装置で、CVD法により被処理基体102上に薄膜を
形成する場合に用いられるガスとしては、一般に公知の
ガスを使用すればよい。
In the microwave plasma processing apparatus shown in FIG. 1 and the like, a generally known gas may be used as a gas used when forming a thin film on the substrate to be processed 102 by the CVD method.

【0075】さらに、実施形態1,2では、弾性体10
9や樹脂209を設けた場合を例に説明したが、これら
に代えて、高周波を吸収しないアルコール類、フロロカ
ーボン系等に液体又は液体と気体との混合体を用いても
よい。後者の場合、たとえば石英の仕切により環状導波
管内に気液混合体を封止することで、環状導波管を、誘
電体窓を熱源、冷却水循環路を冷熱源としたヒートパイ
プにすることができ、誘電体窓を効率良く冷却すること
ができる。このとき、環状導波管内圧力上昇による破損
を防止するために、ガス圧調整弁を用いるとよい。
Further, in the first and second embodiments, the elastic body 10
9 and the resin 209 are described as an example, but instead of these, a liquid or a mixture of a liquid and a gas may be used for an alcohol that does not absorb high frequency, a fluorocarbon type, or the like. In the latter case, the gas-liquid mixture is sealed in the annular waveguide by, for example, a partition of quartz, so that the annular waveguide is formed into a heat pipe using the dielectric window as a heat source and the cooling water circulation path as a cold heat source. Thus, the dielectric window can be efficiently cooled. At this time, it is preferable to use a gas pressure adjusting valve in order to prevent breakage due to a rise in the pressure in the annular waveguide.

【0076】[0076]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、高周波
電力をプラズマ処理室へ誘導すると共に該プラズマ処理
室の内外を仕切る誘導体窓と、誘導体窓を冷却するため
の冷却手段との間に、誘導体窓の熱を冷却手段へ伝達す
る伝達部材を備えているので、誘電体窓に温度分布が生
じなくなり、熱応力が小さくなる。すなわち、熱応力に
よる誘電体窓の破損を防ぐことができる。
As described above, the present invention relates to a method in which high-frequency power is guided to a plasma processing chamber and a cooling window for cooling the dielectric window is provided between the dielectric window for partitioning the inside and the outside of the plasma processing chamber. Since the transmission member for transmitting the heat of the dielectric window to the cooling means is provided, no temperature distribution occurs in the dielectric window, and the thermal stress is reduced. That is, damage to the dielectric window due to thermal stress can be prevented.

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

【図1】本発明の実施形態1のマイクロ波プラズマ処理
装置の模式的な構成を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a microwave plasma processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1とは異なる断面での本実施形態のマイクロ
波プラズマ処理装置の模式的な斜視図である。
FIG. 2 is a schematic perspective view of the microwave plasma processing apparatus of the present embodiment in a cross section different from FIG.

【図3】図1のマイクロ波導波管付近の拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view near the microwave waveguide of FIG. 1;

【図4】本発明の実施形態2のマイクロ波プラズマ処理
装置の模式的な構成を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a microwave plasma processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図5】従来のマイクロ波プラズマ処理装置の模式的な
構成を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a conventional microwave plasma processing apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 プラズマ処理室 102 被処理基体 103 支持体 104 基体温度調整手段 105 処理用ガス導入手段 106 排気手段 107 誘電体窓 108 スロット付無終端環状導波管 109 弾性体 209 樹脂 111 E分岐 112 スロット 113 導波管内を伝搬するマイクロ波 114 誘電体窓とプラズマとの界面を伝搬する表面波 115 表面波同士の干渉により発生したプラズマ 116 冷却水循環路 117 マイクロ波導波管 Reference Signs List 101 plasma processing chamber 102 substrate to be processed 103 support 104 substrate temperature adjusting means 105 processing gas introducing means 106 exhaust means 107 dielectric window 108 slotted endless annular waveguide 109 elastic body 209 resin 111 E branch 112 slot 113 guide Microwave propagating in the waveguide 114 Surface wave propagating at the interface between the dielectric window and the plasma 115 Plasma generated by interference between surface waves 116 Cooling water circulation path 117 Microwave waveguide

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H05H 1/46 H01L 21/302 B Fターム(参考) 4G075 AA24 AA30 AA62 BC04 BC06 BD14 CA03 CA26 CA47 FB04 FB12 FB13 FC15 4K030 AA06 AA18 BA40 CA04 FA01 FA08 KA26 LA15 5F004 AA16 BA16 BA20 BB14 BB18 BB29 BC08 5F045 AA09 AB03 AB04 AB06 AB10 AB31 AB32 AB33 AB37 AC01 AC07 AC08 AC09 BB20 DP03 DQ10 EB03 EH03 EH11 EJ01 EJ09 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H05H 1/46 H01L 21/302 BF Term (Reference) 4G075 AA24 AA30 AA62 BC04 BC06 BD14 CA03 CA26 CA47 FB04 FB12 FB13 FC15 4K030 AA06 AA18 BA40 CA04 FA01 FA08 KA26 LA15 5F004 AA16 BA16 BA20 BB14 BB18 BB29 BC08 5F045 AA09 AB03 AB04 AB06 AB10 AB31 AB32 AB33 AB37 AC01 AC07 AC08 AC09 BB20 DP03 DQ10 EB03 EH03 EJ09 EJ01

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 高周波電力をプラズマ処理室へ誘導する
と共に該プラズマ処理室の内外を仕切る誘導体窓と、前
記誘導体窓を冷却する冷却手段とを備えたプラズマ処理
装置において、 前記誘導体窓と前記冷却手段との間に、該誘導体窓の熱
を該冷却手段へ伝達する伝達部材を備えることを特徴と
するプラズマ処理装置。
1. A plasma processing apparatus comprising: a dielectric window for guiding high-frequency power to a plasma processing chamber and partitioning the inside and outside of the plasma processing chamber; and cooling means for cooling the dielectric window. A plasma processing apparatus, further comprising a transmission member for transmitting heat of the derivative window to the cooling means between the plasma processing means and the cooling means.
【請求項2】 前記伝達手段は、高周波帯の誘電損失角
が0.01以下、熱伝導率が0.5W/mK以上、比誘
電率が2から6の材料からなることを特徴とする請求項
1記載のプラズマ処理装置。
2. The transmission means is made of a material having a dielectric loss angle in a high frequency band of 0.01 or less, a thermal conductivity of 0.5 W / mK or more, and a relative dielectric constant of 2 to 6. Item 2. A plasma processing apparatus according to item 1.
【請求項3】 前記伝達手段は、弾性体であることを特
徴とする請求項1又は2記載のプラズマ処理装置。
3. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein said transmission means is an elastic body.
【請求項4】 前記伝達手段は、シリコンゴム、弗化ゴ
ム又はネオプロピレンゴムであることを特徴とする請求
項1〜3のいずれか1項記載のプラズマ処理装置。
4. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein said transmission means is one of silicon rubber, fluoro rubber and neopropylene rubber.
【請求項5】 前記伝達手段は、樹脂であることを特徴
とする請求項1又は2記載のプラズマ処理装置。
5. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein said transmitting means is a resin.
【請求項6】 前記伝達手段は、エポキシ樹脂、フッ素
樹脂、ビニル樹脂又はアクリル樹脂であることを特徴と
する請求項1,2,5のいずれか1項記載のプラズマ処
理装置。
6. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein said transmission means is an epoxy resin, a fluororesin, a vinyl resin, or an acrylic resin.
【請求項7】 前記高周波電力をプラズマ処理室へ導入
する導入手段は、複数のスロットを有する無終端環状導
波管であることを特徴とする請求項1から6のいずれか
1項記載のプラズマ処理装置。
7. The plasma according to claim 1, wherein the introduction means for introducing the high-frequency power into the plasma processing chamber is an endless annular waveguide having a plurality of slots. Processing equipment.
【請求項8】 前記冷却手段は、前記導入手段内に形成
された冷却媒体循環路と、該冷却媒体循環路を循環する
冷却媒体とを有することを特徴とする請求項7記載のプ
ラズマ処理装置。
8. The plasma processing apparatus according to claim 7, wherein said cooling means has a cooling medium circulation path formed in said introduction means, and a cooling medium circulating through said cooling medium circulation path. .
【請求項9】 前記誘電体窓は、窒化アルミニウムを主
成分としていることを特徴とする請求項1から8のいず
れか1項記載のプラズマ処理装置。
9. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the dielectric window is mainly composed of aluminum nitride.
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