JP2945420B2 - Plasma processing equipment - Google Patents
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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、プラズマ処理装置に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a plasma processing apparatus.
空胴共振室に形成されたスロットからプラズマ処理室
内に放射されたマイクロ波によって、プラズマ処理室内
に発生されたプラズマにより処理を行なうようにしたプ
ラズマ処理装置については、特開昭63−103088号公報、
および特開昭63−263725号公報に開示されたプラズマ処
理装置が提案されている。Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-103088 discloses a plasma processing apparatus in which microwaves radiated into a plasma processing chamber from slots formed in a cavity resonance chamber perform processing with plasma generated in the plasma processing chamber. ,
Also, a plasma processing apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-263725 has been proposed.
一般に、導波管あるいは導波管の一種と考えられる空
胴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。この電流を
横切るように導波管の一部にスリット形状の穴を設ける
と、この穴の両端に電荷が溜り、これがマイクロ波の進
行に伴って変化することから穴の両端間の電場が変化し
て、導波管の外部にマイクロ波が放射される。これがマ
イクロ波の素子に用いられるスロットアンテナの原理で
あり、前記スリット状の穴をスロットと呼んでいる。In general, when a microwave travels in a waveguide or a cavity that is considered to be a type of waveguide, a current corresponding to an electric field and a magnetic field flows on the surface of the waveguide. When a slit-shaped hole is provided in a part of the waveguide so as to cross this current, electric charge accumulates at both ends of this hole, and this changes as the microwave advances, so the electric field between both ends of the hole changes Then, the microwave is radiated outside the waveguide. This is the principle of a slot antenna used for a microwave element, and the slit-shaped hole is called a slot.
このような原理を用いたプラズマ処置装置は、たとえ
ば第２図に示すような構成になっている。マグネトロン
３で発振されたマイクロ波は導波管２を通って空胴共振
器１に導入され、該空胴共振器１の下面に設けられたマ
イクロ波窓を透過してスロット４から、処理対象となる
基板６が設置され、処理ガスが供給されているプラズマ
処理室７に放射され、処理ガスを励起してプラズマを発
生させる。A plasma treatment apparatus using such a principle has, for example, a configuration as shown in FIG. The microwave oscillated by the magnetron 3 is introduced into the cavity 1 through the waveguide 2, passes through the microwave window provided on the lower surface of the cavity 1, and passes through the slot 4 to be processed. The substrate 6 is installed and is radiated to the plasma processing chamber 7 to which the processing gas is supplied, and excites the processing gas to generate plasma.
このとき、プラズマ処理室にエッチングガスが供給さ
れていれば、基板６にエッチング処理を行なうことがで
き、CVDガスが供給されていれば、基板６に薄膜形成処
理を行なうことができる。At this time, if the etching gas is supplied to the plasma processing chamber, the etching process can be performed on the substrate 6. If the CVD gas is supplied, the thin film forming process can be performed on the substrate 6.
たとえば、薄膜を形成する場合には、プラズマ処理室
内７に所定の圧力に保持されたSiH4、N2O、Si（OC2H5）
4O2、NH3、N2などのCVDガスを導入し、マグネトロン３
で発振されたマイクロ波をマイクロ波窓５およびスリッ
ト４を通してプラズマ処理室７内に放射させ、CVDガス
を励起してプラズマを発生させて、基板６に薄膜を形成
する。For example, when a thin film is formed, SiH 4 , N 2 O, Si (OC 2 H 5 ) maintained at a predetermined pressure in the plasma processing chamber 7 are used.
Introduce a CVD gas such as 4 O 2 , NH 3 , N 2, etc.
The microwave oscillated in the step is radiated into the plasma processing chamber 7 through the microwave window 5 and the slit 4 to excite the CVD gas to generate plasma, thereby forming a thin film on the substrate 6.
このような薄膜形成工程においては、基板６上に薄膜
を形成する際に、プラズマ処理室７の内壁にも、基板６
上に形成された薄膜と同じ薄膜が形成させる。したがっ
て、多数の基板６に連続して薄膜の形成を行なうと、プ
ラズマ処理室７の内壁にも薄膜が堆積することになる。
そして、プラズマ処理室７の内壁に堆積した薄膜がある
程度厚くなると、薄膜の一部が内壁から剥がれ落ちる。
この時、基板６が処理中であると、内壁から剥がれた薄
膜が基板６上にごみとして付着することがある。In such a thin film forming step, when a thin film is formed on the substrate 6, the inner wall of the plasma
A thin film identical to the thin film formed thereon is formed. Therefore, when a thin film is continuously formed on many substrates 6, the thin film is deposited on the inner wall of the plasma processing chamber 7.
Then, when the thin film deposited on the inner wall of the plasma processing chamber 7 becomes thick to some extent, a part of the thin film peels off from the inner wall.
At this time, if the substrate 6 is being processed, the thin film peeled off from the inner wall may adhere to the substrate 6 as dust.
そのため、プラズマ処理装置で基板上に薄膜を形成す
る場合、定期的にプラズマ処理室内をクリーニングし
て、プラズマ処理室の内壁に堆積した薄膜を除去するこ
とが必要になる。このクリーニング作業は、通常プラズ
マエッチングにより行なわれている。すなわち、プラズ
マ処理室内にCF4、NF3などのエッチングガスを供給する
とともに、マイクロ波を導入してエッチングガスのプラ
ズマを発生させ、プラズマ処理室内部に堆積した薄膜を
エッチング除去するものである。Therefore, when a thin film is formed on a substrate using a plasma processing apparatus, it is necessary to periodically clean the plasma processing chamber to remove the thin film deposited on the inner wall of the plasma processing chamber. This cleaning operation is usually performed by plasma etching. That is, while supplying an etching gas such as CF 4 and NF 3 into the plasma processing chamber, a microwave is introduced to generate plasma of the etching gas, and the thin film deposited in the plasma processing chamber is removed by etching.
マイクロ波を導入してプラズマを発生させるようにし
たプラズマ処理装置においては、図３に示すように、プ
ラズマ処理室内の圧力によって差はあるが、空胴共振器
とプラズマ処理室を仕切るマイクロ波窓（石英板）から
の距離Ｘによって発生するプラズマの密度が異なる。エ
ッチング速度は、プラズマの密度に比例するため、プラ
ズマ処理室内の場所によってエッチング速度が異なり、
特に、基板載置台やその周辺部ではクリーニングに多く
の時間を要することになり、作業性やプラズマ処理装置
の稼働率を低下させる原因になっている。In a plasma processing apparatus in which a microwave is introduced to generate plasma, as shown in FIG. 3, although there is a difference depending on the pressure in the plasma processing chamber, a microwave window separating the cavity and the plasma processing chamber. The density of the generated plasma varies depending on the distance X from the (quartz plate). Since the etching rate is proportional to the density of the plasma, the etching rate varies depending on the location in the plasma processing chamber.
In particular, a large amount of time is required for cleaning on the substrate mounting table and its peripheral portion, which causes a reduction in workability and an operation rate of the plasma processing apparatus.
前記の事情に鑑み、本発明の目的は、プラズマ処理室
内を迅速にクリーニングすることができ、作業性やプラ
ズマ処理装置の稼働率を向上させることができるプラズ
マ処理装置を提供することにある。In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus that can quickly clean a plasma processing chamber and can improve workability and an operation rate of the plasma processing apparatus.
前記の目的を達成するため、本発明においては、プラ
ズマ処理装置において、プラズマ処理室を形成する容器
と、該容器内を真空に排気する手段と、前記容器内に処
理ガスを供給する手段と、マイクロ波により前記容器内
に第１のプラズマを発生させる第１のプラズマ発生手段
と、前記容器とは電気的に絶縁され前記容器の内面を覆
うように配置されプラズマ処理室の内壁を形成する電極
とこの電極に高周波電力を供給する電源とを備えて該電
源により前記電極に高周波電力を印加することにより前
記電極の表面に第２のプラズマを発生させ前記電極の表
面をクリーニングする第２のプラズマ発生手段とを備え
た。In order to achieve the above object, in the present invention, in a plasma processing apparatus, a container forming a plasma processing chamber, a unit for evacuating the inside of the container to a vacuum, a unit for supplying a processing gas into the container, First plasma generating means for generating a first plasma in the container by microwaves, and an electrode electrically insulated from the container and arranged to cover an inner surface of the container to form an inner wall of the plasma processing chamber And a power supply for supplying high-frequency power to the electrode, a second plasma for generating a second plasma on the surface of the electrode by applying high-frequency power to the electrode by the power supply, and cleaning the surface of the electrode. Generating means.
プラズマ処理室の内壁を構成する電極に高周波電力を
供給することにより、プラズマ処理室内に供給されたエ
ッチングガスを励起して内壁の近傍でプラズマを発生さ
せ、そのプラズマによってプラズマ処理室内をエッチン
グ処理することができるので、エッチング処理を効率良
く行なうことができる。また、プラズマ処理室内の場所
による処理速度のバラツキを無くし、クリーニング時間
を短縮することができ、作業性やプラズマ処理装置の稼
働率を向上させることができる。By supplying high-frequency power to the electrodes constituting the inner wall of the plasma processing chamber, the etching gas supplied into the plasma processing chamber is excited to generate plasma near the inner wall, and the plasma is used to perform an etching process in the plasma processing chamber. Therefore, the etching process can be performed efficiently. In addition, variations in processing speed depending on locations in the plasma processing chamber can be eliminated, cleaning time can be reduced, and workability and the operation rate of the plasma processing apparatus can be improved.
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
第１図は、本発明によるプラズマ処理装置の正面断面
図である。同図において、１はE01モードの空胴共振器
で、導波管２を通して、マグネトロン３からマイクロ波
が導入される。４はスロットで、空胴共振器１の底面に
形成されている。7aは容器で、プラズマ処理室７を形成
している。８は基板載置台で、絶縁物20bを介してプラ
ズマ処理室７内に配置され、高周波電源12bに接続され
ている。６は基板で、薄膜形成、エッチングなどの処理
時に基板載置台８上に載置される。FIG. 1 is a front sectional view of a plasma processing apparatus according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an E01 mode cavity resonator, through which microwaves are introduced from a magnetron 3 through a waveguide 2. Reference numeral 4 denotes a slot formed on the bottom surface of the cavity resonator 1. Reference numeral 7a denotes a container, which forms a plasma processing chamber 7. Reference numeral 8 denotes a substrate mounting table, which is disposed in the plasma processing chamber 7 via an insulator 20b and is connected to a high-frequency power supply 12b. Reference numeral 6 denotes a substrate, which is mounted on a substrate mounting table 8 during processing such as thin film formation and etching.
20aは絶縁物で、アルミナセラミックスなどの絶縁体
で形成され、容器7aの内面に固定されている。11は電極
で、絶縁物20aを介して容器7aの内面に固定され、プラ
ズマ処理室７の内壁を構成し、高周波電源12aに接続さ
れている。10は処理ガスの導入口で、容器7aに形成さ
れ、容器7a、絶縁物20aおよび電極11に形成された流路1
0aを介して吹出口10bに接続されている。９は排気口
で、容器7aに形成され、真空排気手段（図示せず）に接
続されている。５はマイクロ波窓で、前記空胴共振器１
と電極11の間に配置されている。20a is an insulator, which is formed of an insulator such as alumina ceramics, and is fixed to the inner surface of the container 7a. An electrode 11 is fixed to the inner surface of the container 7a via an insulator 20a, forms an inner wall of the plasma processing chamber 7, and is connected to a high-frequency power supply 12a. Reference numeral 10 denotes a processing gas inlet, which is formed in the container 7a, and has a flow path 1 formed in the container 7a, the insulator 20a, and the electrode 11.
It is connected to the outlet 10b via 0a. Reference numeral 9 denotes an exhaust port formed in the container 7a and connected to a vacuum exhaust means (not shown). Reference numeral 5 denotes a microwave window, and the cavity resonator 1
And the electrode 11.
このような構成で、プラズマ処理装置内のクリーニン
グを行なう場合、基板６を取り出した後、排気口９を介
してプラズマ処理室７内を真空排気するとともに、導入
口10から送りこまれたエッチングガスを吹出口10bから
プラズマ処理室７内に吹き出し、高周波電源12aから電
極11に高周波電力を印加する。In such a configuration, when cleaning the inside of the plasma processing apparatus, after taking out the substrate 6, the inside of the plasma processing chamber 7 is evacuated through the exhaust port 9 and the etching gas sent from the inlet 10 is removed. The high frequency power is applied to the electrode 11 from the high frequency power supply 12a by blowing out into the plasma processing chamber 7 from the outlet 10b.
すると、プラズマ処理室７内に供給されたエッチング
ガスが高周波電力によって励起され、電極11の近傍にプ
ラズマが発生する。そして、このプラズマによってプラ
ズマ処理室７の内壁（すなわち、電極11の内周面）およ
び基板載置台８上に堆積した薄膜をエッチングして除去
する。Then, the etching gas supplied into the plasma processing chamber 7 is excited by the high frequency power, and plasma is generated near the electrode 11. Then, the thin film deposited on the inner wall of the plasma processing chamber 7 (that is, the inner peripheral surface of the electrode 11) and the substrate mounting table 8 is etched and removed by the plasma.
このように、クリーニング対象領域の全面で同時に、
密度のバラツキの小さいプラズマを発生させることによ
り、クリーニング対象領域全面でエッチングを同時に高
速で進行させることができるので、クリーニング時間を
短縮することができる。Thus, at the same time, over the entire surface of the cleaning target area,
By generating plasma with a small variation in density, etching can proceed at high speed simultaneously over the entire area to be cleaned, so that the cleaning time can be reduced.
なお、クリーニングを行なう際に、プラズマ処理室７
内にマイクロ波の放射させプラズマを発生させるととも
に、電極11に高周波電力を印加することにより、発生し
たプラズマ中のイオンを電極11の高周波電界で加速して
前記プラズマ処理室内のクリーニングをさらに高速でク
リーニングを行なうことができる。When performing cleaning, the plasma processing chamber 7
Microwaves are radiated into the inside to generate plasma, and by applying high-frequency power to the electrode 11, ions in the generated plasma are accelerated by the high-frequency electric field of the electrode 11, thereby cleaning the inside of the plasma processing chamber at higher speed. Cleaning can be performed.
以上述べた如く、本発明によれば、プラズマ処理室内
を迅速にクリーニングすることができ、作業性やプラズ
マ処理装置の稼働率を向上させることができる。As described above, according to the present invention, the plasma processing chamber can be quickly cleaned, and the workability and the operation rate of the plasma processing apparatus can be improved.
第１図は、本発明によるプラズマ処理装置の正面断面
図、第２図は、従来のプラズマ処理装置の部分破断斜視
図、第３図は、プラズマの密度分布を示す特性図であ
る。 １……空胴共振器、２……導波管、３……マグネトロ
ン、４……スロット、 ５……マイクロ波窓、６……基板、７……プラズマ処理
室、８……基板載置台、 11……電極、12a……高周波電源、20a……絶縁物。FIG. 1 is a front sectional view of a plasma processing apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a partially cutaway perspective view of a conventional plasma processing apparatus, and FIG. 3 is a characteristic diagram showing a plasma density distribution. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... cavity resonator, 2 ... waveguide, 3 ... magnetron, 4 ... slot, 5 ... microwave window, 6 ... substrate, 7 ... plasma processing chamber, 8 ... substrate mounting table , 11… Electrode, 12a… High frequency power supply, 20a …… Insulator.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−103088（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−287079（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−171563（ＪＰ，Ａ) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-63-103088 (JP, A) JP-A-62-287079 (JP, A) JP-A-58-171563 (JP, A)
Claims (1)
内を真空に排気する手段と、前記容器内に処理ガスを供
給する手段と、マイクロ波により前記容器内に第１のプ
ラズマを発生させる第１のプラズマ発生手段と、前記容
器とは電気的に絶縁され前記容器の内面を覆うように配
置されプラズマ処理室の内壁を形成する電極とこの電極
に高周波電力を供給する電源とを備えて該電源により前
記電極に高周波電力を印加することにより前記電極の表
面に第２のプラズマを発生させ前記電極の表面をクリー
ニングする第２のプラズマ発生手段とを備えたことを特
徴とするプラズマ処理装置。1. A container forming a plasma processing chamber, means for evacuating the inside of the container, means for supplying a processing gas into the container, and first plasma generated in the container by microwaves A first plasma generating means for causing the plasma processing chamber to be electrically insulated from the vessel, and an electrode arranged to cover an inner surface of the vessel and forming an inner wall of the plasma processing chamber; and a power supply for supplying high-frequency power to the electrode. A second plasma generating means for generating a second plasma on the surface of the electrode by applying high-frequency power to the electrode by the power supply and cleaning the surface of the electrode. apparatus.
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