JP2633849B2 - Plasma processing equipment - Google Patents

Plasma processing equipment

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JP2633849B2
JP2633849B2 JP62068838A JP6883887A JP2633849B2 JP 2633849 B2 JP2633849 B2 JP 2633849B2 JP 62068838 A JP62068838 A JP 62068838A JP 6883887 A JP6883887 A JP 6883887A JP 2633849 B2 JP2633849 B2 JP 2633849B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は低温プラズマを用いた半導体素子の製造に係
り、特にCVD,エッチング,スパッタリング,灰化等の各
技術の高速処理に好適なプラズマ処理装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to the manufacture of semiconductor devices using low-temperature plasma, and in particular, plasma processing suitable for high-speed processing of various technologies such as CVD, etching, sputtering, and incineration. Related to the device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

低温プラズマを用いた装置を大別すれば、真空中で平
行平板の電極の一方に10KHz〜30KHz程度の高周波電圧を
印加して、プラズマを発生させる技術を用いるもの(半
導体研究18;P121〜P170,半導体研究19;P225〜P267)
と、245GHzのマイクロ波を真空室へ導入してプラズマを
発生させる技術を用いるものがある。従来、これらの内
で平行平板電極による技術が主として用いられてきた。
Devices that use low-temperature plasma can be roughly classified into those using a technology that generates a plasma by applying a high-frequency voltage of about 10 KHz to 30 KHz to one of the parallel plate electrodes in a vacuum (Semiconductor Research 18, P121 to P170). , Semiconductor Research 19; P225-P267)
And a technique of introducing a 245 GHz microwave into a vacuum chamber to generate plasma. Conventionally, the technique using parallel plate electrodes has been mainly used among them.

一方、半導体素子の微細化に伴い、プラズマ処理時に
発生するイオンの衝撃により素子特性が影響を受けるこ
とが問題になってきた。更に、処理能力の向上のために
処理速度を上げることが要請されている。
On the other hand, with the miniaturization of semiconductor devices, there has been a problem that the device characteristics are affected by the impact of ions generated during plasma processing. Further, it is required to increase the processing speed in order to improve the processing capacity.

処理速度を高める場合、単にプラズマの密度あるいは
ラジカル(イオン化直前の活性粒子)温度を高めるだけ
では不十分である。プラズマ処理によるドライエッチン
グや、プラズマCVDではイオンのエネルギーが重要な役
割をはたしている。ドライエッチングの場合、イオンの
エネルギーが大きすぎると、下地の膜が削られたり結晶
構造に影響を与え、素子特性が劣化する。また小さすぎ
るとエッチング面に形成されるポリマーの除去が十分行
われず、エッチング速度が低下する。または逆にポリマ
ーによる保護膜が形成されず、パターンの側面がエッチ
ングされ、パターンの寸法精度が悪くなるといった問題
を発生する。
When increasing the processing speed, simply increasing the density of the plasma or the temperature of the radicals (active particles immediately before ionization) is not sufficient. In dry etching by plasma treatment and plasma CVD, ion energy plays an important role. In the case of dry etching, if the energy of the ions is too large, the underlying film is shaved or affects the crystal structure, and the device characteristics are degraded. On the other hand, if it is too small, the polymer formed on the etched surface will not be sufficiently removed, and the etching rate will decrease. Or conversely, a protective film made of a polymer is not formed, and the side surface of the pattern is etched, resulting in a problem that the dimensional accuracy of the pattern deteriorates.

プラズマCVDでもイオンのエネルギーが弱いと膜組成
が粗となり、エネルギーが強いと密になるというように
イオンエネルギーが成膜に影響する。
In plasma CVD, too, the ion energy affects the film formation such that the film composition becomes coarse when the energy of the ions is weak, and becomes dense when the energy is strong.

したがってプラズマの高密度化と、イオンエネルギー
を適正に制御することが、今後のプラズマ処理に不可欠
である。公知例として特開昭56−13480,特開昭56−9684
1に示されるようなマイクロ波を用いた方式が提案され
ている。
Therefore, increasing the density of the plasma and appropriately controlling the ion energy are indispensable for future plasma processing. As known examples, JP-A-56-13480 and JP-A-56-9684
A system using a microwave as shown in 1 has been proposed.

マイクロ波によりプラズマを発生させる場合、マグネ
トロンにより発生したマイクロ波を低圧にしたプラズマ
発生室に放射しても、マイクロ波の電界強度が十分でな
いため電子に十分なエネルギーが供給されず、プラズマ
を発生させることは困難である。したがってマイクロ波
によりプラズマを発生させるためには、電子が磁場と垂
直な平面を回転するサイクロトロン周波数とマイクロ波
の周波数を合致させ共鳴状態にして電子にエネルギーを
供給する方法と、マイクロ波を空洞共振器に放射してマ
イクロ波の振幅を大きくし、電界強度を強めて電子にエ
ネルギーを供給する方法の2つがある。前者が特開昭56
−13480に示されたもので有磁場マイクロ波、あるいはE
CR(Electron Cyclotron Resonance)法とよばれてい
る。後者は特開昭56−96841に示されたものである。
When plasma is generated by microwaves, even if microwaves generated by the magnetron are radiated to the plasma generation chamber at low pressure, sufficient energy is not supplied to the electrons due to insufficient electric field strength of the microwaves, generating plasma. It is difficult to do that. Therefore, in order to generate plasma by microwaves, there is a method of matching the frequency of the microwave with the cyclotron frequency at which the electrons rotate on a plane perpendicular to the magnetic field and supplying energy to the electrons in a resonance state, and the method of using the microwaves as a cavity resonance There are two methods of supplying energy to electrons by radiating them to a vessel and increasing the amplitude of the microwave to increase the electric field strength. The former is JP-A-56
-13480, magnetic field microwave or E
It is called CR (Electron Cyclotron Resonance) method. The latter is disclosed in JP-A-56-96841.

マイクロ波により発生したプラズマではマイクロ波よ
り電子へ直接エネルギーを供給するために、プラズマと
基板との間に形成されるシース間電圧はほとんど変化し
ない。したがって基板を載せる電極に高周波電圧を印加
し、シース間電圧を任意にコントロールすることによ
り、高速化に必要な高いプラズマ密度を適正なイオンエ
ネルギーを得ることができる。
In the plasma generated by the microwave, the energy between the sheath and the plasma formed between the plasma and the substrate hardly changes because energy is directly supplied to the electrons from the microwave. Therefore, by applying a high-frequency voltage to the electrode on which the substrate is mounted and arbitrarily controlling the voltage between the sheaths, it is possible to obtain a high plasma density required for high-speed operation and appropriate ion energy.

〔発明が解決しようとする問題点〕 プラズマ処理ではイオンのエネルギーが重要な役割を
はたすことをさきに述べた。
[Problems to be Solved by the Invention] As mentioned earlier, the energy of ions plays an important role in plasma processing.

従来技術の中でECR方式では、特開昭56−13480に示さ
れるように、基板を載せた電極に高周波電圧を印加する
と、この電極の対向する側にはアース電極がないため、
高周波電流は周囲処理室との間に流れ、基板上でのイオ
ンエネルギーの効果が基板周囲で強く中心部で弱くな
り、基板全体を均一な条件で処理できないという問題が
あった。
In the prior art, in the ECR method, as shown in JP-A-56-13480, when a high-frequency voltage is applied to an electrode on which a substrate is mounted, there is no ground electrode on the opposite side of this electrode,
The high-frequency current flows between the surrounding processing chambers, and the effect of ion energy on the substrate is strong around the substrate and weak at the central portion, so that the entire substrate cannot be processed under uniform conditions.

また空洞共振器を使った方式では、共振器の中でプラ
ズマを発生させる構造のため、プラズマが発生すると、
マイクロ波の波長がプラズマの密度により変化するた
め、共振条件が満たされず、プラズマが不安定になると
いう問題があった。即ちプラズマが発生するまでは共振
条件が満足されているためマイクロ波の電界強度が強く
なりプラズマが発生する。しかしプラズマが発生しプラ
ズマ密度が高くなると、マイクロ波の波長が変わり共振
条件が満たされなくなって電界強度が小さくなる。そし
て電子へのエネルギーの供給が低下しプラズマ密度が低
下する。プラズマ密度が低下すると共振条件が満たさ
れ、ふたたびプラズマ密度が高まる。このような現象の
ためプラズマを安定に発生させることは困難であった。
In the method using a cavity resonator, plasma is generated inside the resonator, so when plasma is generated,
Since the wavelength of the microwave changes depending on the density of the plasma, there is a problem that the resonance condition is not satisfied and the plasma becomes unstable. That is, since the resonance condition is satisfied until the plasma is generated, the electric field strength of the microwave is increased and the plasma is generated. However, when plasma is generated and the plasma density is increased, the wavelength of the microwave changes and the resonance condition is no longer satisfied, and the electric field intensity decreases. Then, the supply of energy to the electrons decreases, and the plasma density decreases. When the plasma density decreases, the resonance condition is satisfied, and the plasma density increases again. Due to such a phenomenon, it has been difficult to generate plasma stably.

また、これらのプラズマから基板に入射するイオンの
エネルギーを制御するため、高周波電圧印加電極を空洞
共振器内に設けると、マイクロ波の反射等が発生し、プ
ラズマはさらに不安定になるという問題があった。
In addition, if a high-frequency voltage application electrode is provided inside the cavity resonator to control the energy of ions entering the substrate from these plasmas, microwaves will be reflected and the plasma will become more unstable. there were.

本発明の目的は、高密度なプラズマを安定に発生させ
るとともに、基板に入射するイオンのエネルギーを基板
全面で均一にすることが可能なプラズマ処理装置を提供
することにある。
An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of stably generating high-density plasma and making the energy of ions incident on the substrate uniform over the entire surface of the substrate.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

一般に、導波管あるいは導波管の一種と考えられる空
洞共振器内をマイクロ波が進行する場合、導波管の表面
には、電場,磁場に対応した電流が流れる。
Generally, when a microwave travels in a waveguide or a cavity resonator considered to be a kind of a waveguide, a current corresponding to an electric field and a magnetic field flows on the surface of the waveguide.

したがってこの電流を横切るように導波管の一部にス
リットを設けると、スリットの両端に電荷がたまり、こ
れがマイクロ波の進行に伴って変化することからスリッ
ト両端間の電界が変化し導波管の外部にマイクロ波が放
射される。
Therefore, if a slit is provided in a part of the waveguide so as to cross this current, charges accumulate at both ends of the slit, and this changes with the progress of microwaves. Is radiated to the outside of the device.

前記目的は、上記した原理を用い、マイクロ波電力を
供給してプラズマを発生させて試料を処理するプラズマ
処理装置において、マイクロ波電力を発生させてこの発
生させたマイクロ波電力を輸送するマイクロ波電力供給
手段と、内部が所定の圧力に維持され、マイクロ波電力
供給手段により輸送されたマイクロ波電力を導入してプ
ラズマを発生させるプラズマ室手段と、マイクロ波電力
供給手段とプラズマ室手段との間にあってプラズマ室手
段を真空に封止してマイクロ波電力供給手段と分離する
と共に、マイクロ波電力を透過し、マイクロ波電力供給
手段と電気的に接続してスリット状の開口を設けた導電
体膜を表面に備え、プラズマ室手段の側に複数の開口を
有するガス流路を内部に設けた分離手段と、この分離手
段に設けたガス流路を通してプラズマ室手段の内部にガ
スを供給するガス供給手段とを備えて構成することによ
り達成される。
The object is to provide a microwave processing apparatus that generates microwave power and transports the generated microwave power in a plasma processing apparatus that processes a sample by generating plasma by supplying microwave power using the above-described principle. A power supply means, a plasma chamber means for generating plasma by introducing microwave power transported by the microwave power supply means, the inside of which is maintained at a predetermined pressure, and a microwave power supply means and a plasma chamber means. A conductor having a slit-shaped opening between the microwave power supply means and the microwave chamber, which is separated from the microwave power supply means by sealing the plasma chamber means in a vacuum. Separating means provided with a film on the surface and having a plurality of openings on the side of the plasma chamber means, and a gas flow path provided in the separating means It is achieved by constituting a gas supply means for supplying a gas into the plasma chamber means through.

〔作用〕[Action]

従来のECR方式では導波管の開口部より直接マイクロ
波をプラズマ発生室に放射する構成となっている。この
ためプラズマ発生室と導波管の開口部の間にアース電極
を設置する。マイクロ波がアース電極で反射され、プラ
ズマ発生室に供給できない。
The conventional ECR system radiates microwaves directly to the plasma generation chamber from the opening of the waveguide. Therefore, an earth electrode is provided between the plasma generation chamber and the opening of the waveguide. Microwaves are reflected by the ground electrode and cannot be supplied to the plasma generation chamber.

本発明では導波管の端面を閉じた構造とし、この端面
にマイクロ波を放射するスリットを設けた。そして必要
に応じて、この導波管の端面をアース電位になるように
した。
According to the present invention, the end face of the waveguide is closed, and a slit for radiating microwaves is provided on this end face. If necessary, the end face of the waveguide was set to the ground potential.

スリットの開口面積は導波管の端面全体の1/3程にす
ることができる。したがって基板を載せた電極に高周波
電圧を印加した場合、高周波電流は導波管の端面と電極
間に均等に流れ、イオンの効果を基板全面に対し均等に
発生させることができる。またスリットを通して十分な
量のマイクロ波が供給でき、高密度のプラズマを発生さ
せることができる。このとき、スリットは、マイクロ波
を透過し、熱膨張係数が小さいセラミックスなどの材料
で形成された分離手段の表面に膜状に形成されているの
で、発生した高密度プラズマに曝されても熱膨張による
変形量は少なく、スリットを介してマイクロ波を安定に
供給することが可能になり、プラズマ処理室内で高密度
のプラズマを安定して発生させることができる。
The opening area of the slit can be reduced to about 1/3 of the entire end face of the waveguide. Therefore, when a high-frequency voltage is applied to the electrode on which the substrate is mounted, the high-frequency current flows evenly between the end face of the waveguide and the electrode, and the effect of ions can be generated uniformly over the entire surface of the substrate. Also, a sufficient amount of microwaves can be supplied through the slit, and high-density plasma can be generated. At this time, since the slit is formed in a film shape on the surface of the separation means formed of a material such as ceramics having a small coefficient of thermal expansion and transmitting microwaves, the slit is thermally exposed even when exposed to the generated high-density plasma. The amount of deformation due to expansion is small, microwaves can be supplied stably through the slits, and high-density plasma can be stably generated in the plasma processing chamber.

一方、導波管に空洞共振器を接続した場合には空洞共
振器内で共振により振幅を大きくしたマイクロ波がスリ
ットを通してプラズマ発生室に放射される。そのためプ
ラズマ発生室を従来のように空洞共振器構造にしなくと
も、前記したような導電体膜に形成したスリットを介し
てマイクロ波を安定に供給することが可能になり、プラ
ズマ処理室内で高密度のプラズマを安定して発生させる
ことができる。
On the other hand, when a cavity resonator is connected to the waveguide, a microwave whose amplitude is increased by resonance in the cavity resonator is emitted to the plasma generation chamber through the slit. Therefore, it is possible to stably supply microwaves through the slits formed in the conductor film as described above, without having the plasma generation chamber have a cavity resonator structure as in the related art. Can be generated stably.

このため本発明に係る電極構造は従来のように空洞共
振器との関連による制約を受けない。また空洞共振器内
ではプラズマが発生しないため、共振状態の変化がな
く、プラズマを安定に発生させることができる。さらに
空洞共振器をアース電位に接続することで、ECR方式の
場合と同様に、電極に平行な対向電極とすることがで
き、イオンの効果も基板全体に均一に発生させることが
できる。
For this reason, the electrode structure according to the present invention is not restricted by the relationship with the cavity resonator as in the related art. Further, since no plasma is generated in the cavity resonator, there is no change in the resonance state, and the plasma can be generated stably. Further, by connecting the cavity resonator to the ground potential, a counter electrode parallel to the electrode can be formed as in the case of the ECR method, and the effect of ions can be uniformly generated on the entire substrate.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

空洞共振器1はE01モードの円形空洞共振器であり、
導波管2を通してマグネトロン3からマイクロ波が供給
される。導波管2の取付けはE01モードとの結合をよく
するため、円形空洞共振器1に対し偏心して取り付けら
れている。円形空洞共振器1のもう一方の側にはセラミ
ックス板4が固定してある。セラミックス板4には、金
のメッキ5によりスリットが作られていてのメッキパタ
ーンを含めて共振器を構成している。セラミックス板4
の下にはプラズマ発生室6が接続されていて、セラミッ
クス板4により真空に封止した構造となっている。
The cavity resonator 1 is an E01 mode circular cavity resonator,
Microwaves are supplied from the magnetron 3 through the waveguide 2. The waveguide 2 is mounted eccentrically with respect to the circular cavity resonator 1 in order to improve the coupling with the E01 mode. A ceramic plate 4 is fixed to the other side of the circular cavity resonator 1. A resonator is formed on the ceramic plate 4 including a plating pattern in which a slit is formed by gold plating 5. Ceramic plate 4
Below, a plasma generation chamber 6 is connected, and has a structure sealed by a ceramic plate 4 in a vacuum.

メッキ5によって形成されたスリットの形状は、第2
図に示すように、5bが金でメッキされた部分で、5cがメ
ッキされていないスリット開口部である。またE01モー
ドの電界に対し、直角方向にリング状のスリット開口部
がある。各スリット5cの長さは2.45GHzのマイクロ波を
用いた場合、スリットからのマイクロ波の放射をよくす
るため、マイクロ波の1/2波長に当る60mm以上の寸法と
している。
The shape of the slit formed by plating 5 is
As shown in the figure, 5b is a portion plated with gold, and 5c is an unplated slit opening. Also with respect to the electric field E 01 mode, there is a slit opening annular perpendicularly. When a microwave of 2.45 GHz is used, each slit 5c has a length of 60 mm or more, which corresponds to a half wavelength of the microwave, in order to improve the radiation of the microwave from the slit.

プラズマ発生室6(第1図)には電極7,ガス供給管9,
ガス排気管10が設けてある。電極7は絶縁材8を介して
プラズマ発生室6に固定されており、さらに高周波電源
11が接続してある。
The plasma generation chamber 6 (FIG. 1) has an electrode 7, a gas supply pipe 9,
A gas exhaust pipe 10 is provided. The electrode 7 is fixed to the plasma generation chamber 6 via an insulating material 8, and further includes a high-frequency power supply.
11 is connected.

ガス供給管9には図示しないガス源からプラズマ処理
用ガスが設定流量だけ供給できるようになっている。
The gas supply pipe 9 can be supplied with a set amount of plasma processing gas from a gas source (not shown).

ガス排気管10には図示しない真空排気ポンプが接続し
てあり、プラズマ発生室内を1〜10-3Torrの圧力にコン
トロールできるようになっている。
A vacuum exhaust pump (not shown) is connected to the gas exhaust pipe 10 so that the pressure in the plasma generation chamber can be controlled to 1 to 10 -3 Torr.

マグネトロン3を動作させマイクロ波を発振させ、導
波管2により空洞共振器1に供給する。空洞共振器内で
増幅されたマイクロ波のエネルギーはメッキ5のスリッ
トよりプラズマ発生室に放射される。プラズマ発生室に
放射されたマイクロ波の振幅は空洞共振器1で大きくな
っているため、プラズマ発生室が空洞共振器構造でなく
ともプラズマが点灯し、維持される。
The magnetron 3 is operated to oscillate a microwave, which is supplied to the cavity resonator 1 by the waveguide 2. The microwave energy amplified in the cavity resonator is radiated from the slit of the plating 5 into the plasma generation chamber. Since the amplitude of the microwave radiated into the plasma generation chamber is large in the cavity resonator 1, the plasma is turned on and maintained even if the plasma generation chamber does not have a cavity resonator structure.

本実施例のプラズマCVDへの適用を説明する。SiH4
よびN2,N2Oの混合ガスをガス供給管9より供給し、プラ
ズマにより、N2O,SiH4を分解してSiOxを生成し、ウエハ
12上に成膜する。
The application of this embodiment to plasma CVD will be described. A mixed gas of SiH 4 and N 2 , N 2 O is supplied from a gas supply pipe 9, N 2 O, SiH 4 is decomposed by plasma to generate SiOx,
A film is formed on 12.

本実施例では、スリットをセラミックス板に金メッキ
することで形成したが、スリットは導電体の平板にスリ
ット孔を加工することによって形成することもできる。
しかしこの場合は、高出力のマイクロ波を入れた場合、
プラズマによる加熱によりスリット板が熱変形を起こす
不都合がある。しかし、本実施例のようにセラミックス
板に金メッキでスリットを形成すれば、熱はセラミック
ス板を伝って外部へ逃げ、またセラミックス板は熱によ
る変形が小さいため、その不都合を解消できる。
In this embodiment, the slit is formed by plating the ceramic plate with gold, but the slit may be formed by processing a slit hole in a flat plate of a conductor.
However, in this case, when a high-power microwave is applied,
There is an inconvenience that the slit plate undergoes thermal deformation due to heating by plasma. However, if the slits are formed by gold plating on the ceramics plate as in the present embodiment, heat escapes to the outside through the ceramics plate, and since the ceramics plate is less deformed by heat, the disadvantage can be solved.

本実施例は円形導波管内のマイクロ波モードがE01
ードである場合について説明したが、本発明はこれに限
定されるものではない。ただし空洞共振器の表面に流れ
る電流に対して、スリットが直角方向であるとマイクロ
波放射の効率が良い。このためE01モードの場合は第2
図に示すように、H01モードの場合は第3図に示すよう
に、そしてH11モードでは第4図に示すようにスリット
形状を適宜選べば効果が上がる。
This embodiment has been described microwave mode of the circular waveguide is E 01 mode, the present invention is not limited thereto. However, the efficiency of microwave radiation is good if the slit is perpendicular to the current flowing on the surface of the cavity resonator. Therefore, in the case of E01 mode, the second
As shown, in the case of H 01 mode as shown in FIG. 3, and the effect is enhanced if you choose a slit shape as shown in FIG. 4 as appropriate in H 11 mode.

その他の実施例として第5図には第1図で示したプラ
ズマ処理装置において、セラミックス板4の上方にメッ
キ5によってスリットを形成した断面図を示す。この場
合メッキ5は真空雰囲気にさらされないため、メッキ材
料による汚染を防ぐことができる。
FIG. 5 is a cross-sectional view of another example of the plasma processing apparatus shown in FIG. 1 in which a slit is formed by plating 5 above a ceramic plate 4 as another embodiment. In this case, the plating 5 is not exposed to a vacuum atmosphere, so that contamination by the plating material can be prevented.

次にその他の実施例を示す。第6図は第1図に示した
プラズマ処理装置のセラミックス板4の真空封止部分の
詳細図を示す。セラミックス板4がプラズマ発生室6と
の間にOリング13を狭み込み真空に封止している。セラ
ミックス板4には、金のメッキ5によりスリットが形成
されているが、セラミックス板4のOリング封止面にも
同様に金がメッキされている。このためOリング13の周
囲は導電体でかこまれ、マイクロ波がその中に入り込む
ことがなく、マイクロ波によるOリング13の加熱がなく
なる。
Next, other embodiments will be described. FIG. 6 shows a detailed view of the vacuum sealing portion of the ceramic plate 4 of the plasma processing apparatus shown in FIG. An O-ring 13 is narrowed between the ceramic plate 4 and the plasma generation chamber 6 and sealed in a vacuum. The slits are formed on the ceramic plate 4 by gold plating 5, and the O-ring sealing surface of the ceramic plate 4 is also plated with gold. For this reason, the periphery of the O-ring 13 is surrounded by a conductor, microwaves do not enter the inside, and heating of the O-ring 13 by the microwave is eliminated.

第7図は、第1図のプラズマ処理装置において、ガス
供給が、セラミックス板4からシャワー状に行えるよう
にしたプラズマ処理装置の断面図である。ガス供給管9
によって導かれたプラズマ処理用ガスは、セラミックス
板4の内部に設けられた流路に流入する。
FIG. 7 is a cross-sectional view of the plasma processing apparatus of FIG. 1 in which gas can be supplied from the ceramic plate 4 in a shower form. Gas supply pipe 9
The plasma processing gas guided by the above flows into a flow path provided inside the ceramic plate 4.

このセラミックス板4の平面透視図を第8図に、断面
図を第9図に示す。セラミックス板4は第9図に示すよ
うに2枚の板を合せた構造になっている。第8図に示す
ように下方のセラミックス板にはガス流路溝15aが加工
されていて、溝の内壁15bは第9図に示されるように金
メッキされている。また下方のセラミックス板には直径
1mm程度の円形ガス吹出口14も加工されており、セラミ
ックス板に供給されたガスは溝15aを通り、この穴から
プラズマ処理室に供給される。一方、上方のセラミック
ス板の下方には第8図に示されるスリットパターン5bが
金メッキされている。但しスリット孔5cにはメッキされ
ていない。このメッキされたスリットパターン5bは第9
図に示すように、下方セラミックス板のガス流路溝15a
を覆っており、このため溝15a内にマイクロ波が侵入せ
ず、ガス流路溝内15aでプラズマが発生せずガスが分解
してしまう問題がない。
FIG. 8 is a plan perspective view of the ceramic plate 4, and FIG. 9 is a sectional view thereof. The ceramic plate 4 has a structure in which two plates are combined as shown in FIG. As shown in FIG. 8, a gas passage groove 15a is formed in the lower ceramic plate, and an inner wall 15b of the groove is plated with gold as shown in FIG. The diameter of the lower ceramic plate is
A circular gas outlet 14 of about 1 mm is also processed, and the gas supplied to the ceramic plate passes through the groove 15a and is supplied to the plasma processing chamber from this hole. On the other hand, a slit pattern 5b shown in FIG. 8 is gold-plated below the upper ceramic plate. However, the slit hole 5c is not plated. This plated slit pattern 5b is ninth
As shown in the figure, the gas passage groove 15a of the lower ceramics plate
Therefore, there is no problem that the microwave does not enter the groove 15a and the plasma is not generated in the gas passage groove 15a and the gas is decomposed.

また以上の実施例では、セラミックス板4に導電体で
メッキすることによってスリットを形成したが、本発明
はこれに限定されるものではない。メッキ以外にもセラ
ミックス板4に導電体を塗布するか、あるいは箔状の薄
板を貼り付けることによってスリットを形成しても、同
様の効果が得られる。
Further, in the above embodiment, the slit is formed by plating the ceramic plate 4 with a conductor, but the present invention is not limited to this. A similar effect can be obtained by applying a conductor to the ceramic plate 4 or pasting a foil-like thin plate to form a slit other than plating.

さらに用いる導電体材料として、以上実施例では金に
ついて中心に述べたが、本発明では材料は金に限定され
たものではなく、導電性を有する材料一般についても、
同様の効果が得られる。またセラミックス板のプラズマ
発生室側に導電体のメッキなどによりスリットを形成さ
せた場合、汚染や、ウエハ内に重金属物質が進入するこ
とを防ぐため、スリットに用いる材料としては金,銀,
白金などの貴金属が適している。
Further, as the conductor material to be used, gold has been mainly described in the above embodiments, but in the present invention, the material is not limited to gold.
Similar effects can be obtained. When a slit is formed on the plasma generation chamber side of the ceramic plate by plating of a conductor, for example, gold, silver, and gold are used as the material for the slit to prevent contamination and heavy metal substances from entering the wafer.
Precious metals such as platinum are suitable.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、高密度のプラズマに曝されても導電
体膜で形成されたスリット部の熱変形量が少ないのでマ
イクロ波を安定して供給することができ、これによりプ
ラズマ処理室内で高密度プラズマを安定して発生させる
ことが可能になった。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if it is exposed to high-density plasma, since the amount of thermal deformation of the slit part formed by the conductor film is small, it can supply a microwave stably, and, by this, high It is possible to stably generate density plasma.

本発明によれば空洞共振器との関連による装置構成上
の制約を受けない効果がある。従って空洞共振器をアー
ス電位に接続することで処理対象を装置した電極に平行
な対向電極を構成できる。この結果、対向電極に設けら
れたスリットを通してマイクロ波のエネルギーを伝播で
きるので、このエネルギーにより生じるイオンやラジカ
ルの効果を均一に処理対象に与えることができる。
According to the present invention, there is an effect that the device configuration is not restricted by the connection with the cavity resonator. Therefore, by connecting the cavity resonator to the ground potential, a counter electrode parallel to the electrode on which the object to be processed is set can be formed. As a result, the energy of the microwave can be propagated through the slit provided in the counter electrode, and the effect of ions and radicals generated by this energy can be uniformly applied to the object to be processed.

またイオンやラジカルの影響を均一に発生させること
ができる。この結果、高速で最適なイオンエネルギーに
よるプラズマ処理ができる。更に、半導体ウエハの微細
パターンを高精度、高速にかつ低損傷で形成できる。更
にまた均一な成膜を高速に行える効果がある。
In addition, the effects of ions and radicals can be generated uniformly. As a result, plasma processing can be performed at a high speed with an optimum ion energy. Furthermore, a fine pattern of a semiconductor wafer can be formed with high accuracy, at high speed, and with low damage. Furthermore, there is an effect that uniform film formation can be performed at high speed.

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

第1図は本発明の一実施例の斜視図、第2図は第1図の
実施例で用いられるスリットの平面図、第3図は第2図
のスリットの別の実施例の平面図、第4図は第2図のス
リットの第3の実施例の平面図、第5図は第1図のスリ
ット位置を変えた実施例の断面図、第6図は第1図の真
空封止部分の詳細断面図、第7図は第1図の別のガス供
給法の実施例の断面図、第8図は第7図のセラミックス
板の平面図、第9図は第7図のセラミックス板の断面図
である。 1……空洞共振器、4……セラミックス板 5……メッキ、6……プラズマ発生室 7……電極、11……高周波電源 13……Oリング
FIG. 1 is a perspective view of one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of a slit used in the embodiment of FIG. 1, FIG. 3 is a plan view of another embodiment of the slit of FIG. FIG. 4 is a plan view of a third embodiment of the slit of FIG. 2, FIG. 5 is a cross-sectional view of an embodiment in which the slit position of FIG. 1 is changed, and FIG. 6 is a vacuum sealing portion of FIG. 7 is a cross-sectional view of another embodiment of the gas supply method of FIG. 1, FIG. 8 is a plan view of the ceramic plate of FIG. 7, and FIG. 9 is a plan view of the ceramic plate of FIG. It is sectional drawing. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cavity resonator, 4 ... Ceramic plate 5 ... Plating, 6 ... Plasma generating chamber 7 ... Electrode, 11 ... High frequency power supply 13 ... O-ring

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】マイクロ波電力を供給してプラズマを発生
させて試料を処理するプラズマ処理装置において、 マイクロ波電力を発生させて該発生させたマイクロ波電
力を輸送するマイクロ波電力供給手段と、 内部が所定の圧力に維持され、前記マイクロ波電力供給
手段により輸送されたマイクロ波電力を導入してプラズ
マを発生させるプラズマ室手段と、 前記マイクロ波電力供給手段と前記プラズマ室手段との
間にあって前記プラズマ室手段を真空に封止して前記マ
イクロ波電力供給手段と分離すると共に、前記マイクロ
波電力を透過し、前記マイクロ波電力供給手段と電気的
に接続してスリット状の開口を設けた導電体膜を表面に
備え、前記プラズマ室手段の側に複数の開口を有するガ
ス流路を内部に設けた分離手段と、 該分離手段に設けた前記ガス流路を通して前記プラズマ
室手段の内部にガスを供給するガス供給手段と を有することを特徴とするプラズマ処理装置。
1. A plasma processing apparatus for processing a sample by generating plasma by supplying microwave power, comprising: microwave power supply means for generating microwave power and transporting the generated microwave power; The inside is maintained at a predetermined pressure, a plasma chamber means for generating plasma by introducing the microwave power transported by the microwave power supply means, and between the microwave power supply means and the plasma chamber means. The plasma chamber means was sealed in a vacuum and separated from the microwave power supply means, and the slit-shaped opening was provided by transmitting the microwave power and electrically connected to the microwave power supply means. A separating means provided with a conductor film on the surface and a gas flow path having a plurality of openings on the side of the plasma chamber means, provided on the separating means; And a gas supply means for supplying a gas into the plasma chamber means through the gas flow path.
【請求項2】前記導電体膜を、前記マイクロ波電力供給
手段の側に設けたことを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載のプラズマ処理装置。
2. The system according to claim 1, wherein said conductive film is provided on a side of said microwave power supply means.
Item 6. The plasma processing apparatus according to item 1.
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