JP2956640B2 - Plasma processing equipment - Google Patents

Plasma processing equipment

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JP2956640B2
JP2956640B2 JP9047104A JP4710497A JP2956640B2 JP 2956640 B2 JP2956640 B2 JP 2956640B2 JP 9047104 A JP9047104 A JP 9047104A JP 4710497 A JP4710497 A JP 4710497A JP 2956640 B2 JP2956640 B2 JP 2956640B2
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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、電子デバイス等の製造プロセスに用いら
れる半導体素子基板等のエッチングもしくは薄膜形成等
のプラズマ処理に用いて好適とされるマイクロ波プラズ
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 microwave plasma apparatus suitable for use in plasma processing such as etching or thin film formation of a semiconductor element substrate used in a manufacturing process of an electronic device or the like. It relates to a processing device.

【0002】[0002]

【従来の技術】低ガス圧力に保った真空反応容器内に、
マイクロ波を導入することにより、ガス放電を起こし、
得られたプラズマを、試料に照射することにより、エッ
チングや薄膜形成等の処理を行うプラズマ処理装置は、
高集積半導体素子や液晶の製造工程に欠くことのできな
い装置である。特に、プラズマ生成に関わるマイクロ波
と生成されたプラズマ中のイオンの加速を行うための電
力とをそれぞれ独立に制御できるプラズマ処理装置が、
ドライエッチング技術及び薄膜形成技術において望まれ
る。
2. Description of the Related Art In a vacuum reactor maintained at a low gas pressure,
By introducing microwaves, a gas discharge occurs,
A plasma processing apparatus that performs processing such as etching and thin film formation by irradiating the obtained plasma with a sample,
It is an indispensable device in the process of manufacturing highly integrated semiconductor elements and liquid crystals. In particular, a plasma processing apparatus that can independently control microwaves related to plasma generation and power for accelerating ions in generated plasma,
It is desired in dry etching technology and thin film formation technology.

【0003】図4は、従来のプラズマ処理装置の構成の
一例を示したものであり、プラズマの生成とプラズマ中
のイオンの加速とを独立に制御することができるプラズ
マエッチング装置を模式的に示した断面図である。例え
ば文献(1)(T. Akimoto et al., J. J.
A. P., 33 (1994))、文献(2)(H. Mabuc
hiet al., Proc. 16th Symp. Dry Process,
P235 (1994))参照。
FIG. 4 shows an example of the configuration of a conventional plasma processing apparatus, and schematically shows a plasma etching apparatus capable of independently controlling generation of plasma and acceleration of ions in the plasma. FIG. For example, reference (1) (T. Akimoto et al., JJ.
A. P., 33 (1994)), reference (2) (H. Mabuc
hiet al., Proc. 16th Symp. Dry Process,
P235 (1994)).

【0004】図4において、1は中空直方体形状の反応
容器を示している。反応容器1はアルミニウム、ステン
レス等の金属により形成されている。反応容器1の上部
はマイクロ波の透過性を有しており、誘電損失が小さく
且つ耐熱性を有する、例えば石英ガラスまたはAl23
等を用いて形成された誘導体板2によって気密状態に封
止されている。
In FIG. 4, reference numeral 1 denotes a hollow rectangular reaction vessel. The reaction vessel 1 is formed of a metal such as aluminum and stainless steel. The upper part of the reaction vessel 1 has microwave permeability, low dielectric loss and heat resistance, for example, quartz glass or Al 2 O 3.
Is sealed in an airtight state by a derivative plate 2 formed by using the above method.

【0005】反応容器1の上方には、誘導体板2と所定
の間隔を置いて対向し、誘導体板2を覆い得る大きさの
誘導体線路3が設置されている。この誘導体線路3は、
誘電損失の小さいフッ素樹脂等の誘導体材料で形成され
た誘導体層3と、誘導体層3の上面に設置されたアルミ
ニウム(Al)等の金属板4と、で構成されている。誘
導体線路3には、マイクロ波発振機5より導波管6を介
してマイクロ波が導入されるようになっており、誘導体
線路3の終端は金属板4で封止されている。
[0005] Above the reaction vessel 1, a derivative line 3, which is opposed to the derivative plate 2 at a predetermined distance and is large enough to cover the derivative plate 2, is provided. This derivative line 3
The dielectric layer 3 includes a dielectric layer 3 made of a dielectric material such as a fluororesin having a small dielectric loss, and a metal plate 4 made of aluminum (Al) or the like provided on the upper surface of the dielectric layer 3. A microwave is introduced into the derivative line 3 from a microwave oscillator 5 via a waveguide 6, and the end of the derivative line 3 is sealed with a metal plate 4.

【0006】反応容器1の内部には、処理対象物である
試料20を保持するための試料保持部7を有する試料台
8が設けられており、試料保持部7には、試料20表面
にバイアス電圧を発生させるための高周波電源9が接続
されている。また、試料台8の周囲には、試料台8の側
面をプラズマから絶縁するための例えばアルミナや石英
等の誘電体をリンク状に成形した下部電極カバーA17
が設置されている。
A sample table 8 having a sample holder 7 for holding a sample 20 to be processed is provided inside the reaction vessel 1. The sample holder 7 has a bias on the surface of the sample 20. A high frequency power supply 9 for generating a voltage is connected. Around the sample stage 8, a lower electrode cover A17 formed of a dielectric such as alumina or quartz in a link shape for insulating the side surface of the sample stage 8 from plasma.
Is installed.

【0007】下部電極カバーA17の上方には、プラズ
マが直接下部電極カバーA17の上部に触れることを抑
制するため、厚さ2mmの誘導体からなる板状の下部電
極カバーB18が、下部電極カバーA17との隙間1m
mとなるように設けられている。
Above the lower electrode cover A17, a plate-shaped lower electrode cover B18 made of a 2 mm-thick dielectric is provided above the lower electrode cover A17 in order to prevent plasma from directly touching the upper portion of the lower electrode cover A17. 1m gap
m.

【0008】試料20に対向する誘導体板2の下面に
は、反応容器1を介してアース10に接続され、アルミ
製のマイクロ波分散板11が密接して設置されており、
マイクロ波分散板11には、マイクロ波が反応容器1に
進入できるように、マイクロ波導入窓14が形成されて
いる。このアルミ製のマイクロ波分散板11は、この分
散板11上に設けたマイクロ波導入窓14の大きさ及び
位置により、反応容器1内のマイクロ波の電界強度を均
一化することにより、プラズマの均一性を達成するため
に必要不可欠な部品である。
On the lower surface of the dielectric plate 2 facing the sample 20, a microwave dispersion plate 11 made of aluminum, which is connected to the earth 10 via the reaction vessel 1 and is closely mounted, is provided.
A microwave introduction window 14 is formed in the microwave dispersion plate 11 so that microwaves can enter the reaction vessel 1. The microwave dispersing plate 11 made of aluminum makes the electric field intensity of the microwave in the reaction vessel 1 uniform by the size and the position of the microwave introduction window 14 provided on the dispersing plate 11, thereby generating a plasma. It is an indispensable part to achieve uniformity.

【0009】また、反応容器1の下部壁には、反応容器
1を真空に排気するための排気装置(不図示)に接続さ
れた排気管12が連結されており、反応容器1の側壁に
は、反応容器1内に必要な反応ガスを供給するためガス
供給管13が接続されている。
An exhaust pipe 12 connected to an exhaust device (not shown) for evacuating the reaction vessel 1 to a vacuum is connected to a lower wall of the reaction vessel 1. A gas supply pipe 13 is connected to supply necessary reaction gas into the reaction vessel 1.

【0010】また、反応容器1及び上部電極には、それ
ぞれヒーター15及び16を設置し、反応容器1及び上
部電極を予め加熱し、デポジションの付着を防止してい
る。また、それぞれのヒーター15、16に対し、電力
を供給するためのヒーター電源19が設置されている。
Further, heaters 15 and 16 are installed in the reaction vessel 1 and the upper electrode, respectively, and the reaction vessel 1 and the upper electrode are heated in advance to prevent deposition. A heater power supply 19 for supplying electric power to each of the heaters 15 and 16 is provided.

【0011】上記のように構成されたプラズマ処理装置
にあっては、以下のようにして、試料20表面にプラズ
マ処理が施される。
In the plasma processing apparatus configured as described above, the plasma processing is performed on the surface of the sample 20 as follows.

【0012】まず、排気管12から排気を行って反応容
器1内を所定の圧力に設定し、その後、ガス供給管13
から反応ガスを供給する。次に、マイクロ波発振器5に
おいてマイクロ波を発振させ、導波管6を介して誘導体
線路3に導入する。すると、誘導体線路3下方に電界が
形成され、マイクロ波導入窓14を通り抜けて反応容器
1内においてガスが励起されプラズマを発生する。同時
に、プラズマ中のイオンのエネルギーを制御するため、
高周波電源9により試料20が載置されている試料保持
部7に高周波電源を印加し、試料20表面にバイアス電
圧を発生させる。このバイアス電圧により、イオンを試
料20に対して垂直に入射させるとともに、試料20に
入射するイオンのエネルギーを制御する。
First, the inside of the reaction vessel 1 is set to a predetermined pressure by exhausting air from the exhaust pipe 12.
The reaction gas is supplied from. Next, a microwave is oscillated in the microwave oscillator 5 and introduced into the dielectric line 3 via the waveguide 6. Then, an electric field is formed below the dielectric line 3 and passes through the microwave introduction window 14 to excite gas in the reaction vessel 1 to generate plasma. At the same time, to control the energy of the ions in the plasma,
A high-frequency power source 9 applies a high-frequency power source to the sample holder 7 on which the sample 20 is mounted, and generates a bias voltage on the surface of the sample 20. The bias voltage causes ions to be perpendicularly incident on the sample 20 and controls the energy of the ions incident on the sample 20.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】上記したように、図4
に示した従来のプラズマ処理装置においては、下部電極
カバーA17の上方には、プラズマが、直接下部電極カ
バーA17の上部に触れることを抑制するために、厚さ
2mm、外径30cmの誘導体製の下部電極カバーB1
8が下部電極カバーA17との隙間が1mmとなるよう
に設けられている。この下部電極カバーA17は、誘導
体製であり非常に熱容量が大きいため、プラズマ照射に
よる下部電極カバーA上部の温度上昇速度が遅い。
As described above, FIG.
In the conventional plasma processing apparatus shown in (1), in order to suppress the plasma from directly touching the upper portion of the lower electrode cover A17, a 2 mm-thick and 30 cm outer diameter dielectric material is provided above the lower electrode cover A17. Lower electrode cover B1
8 is provided so that the gap with the lower electrode cover A17 is 1 mm. Since the lower electrode cover A17 is made of a derivative and has a very large heat capacity, the temperature rise rate of the upper portion of the lower electrode cover A due to plasma irradiation is slow.

【0014】表1に、貼り付け型温度測定プレートを用
いて、下部電極カバーB18をはずした状態における、
下部電極カバーA上部温度のプラズマ照射時間の依存性
を示す。
Table 1 shows a state in which the lower electrode cover B18 is removed by using an attachment-type temperature measurement plate.
The dependence of the upper temperature of the lower electrode cover A on the plasma irradiation time is shown.

【0015】[0015]

【表1】 [Table 1]

【0016】プラズマにより生成するデポジションは、
被堆積部の温度が低いほど堆積し易く、例えば160℃
以下ではプラズマ照射時間5分程でフィルム状で褐色を
したデポジションが厚く堆積する。一方、被堆積部の温
度が高いほど、デポジションは堆積し難く、例えば18
0℃以上では、被堆積部へのデポジションは観察されな
い。
The deposition generated by the plasma is:
The lower the temperature of the portion to be deposited, the easier the deposition is, for example, 160 ° C.
In the following, a film-like brown deposition is deposited thickly in about 5 minutes of plasma irradiation. On the other hand, as the temperature of the portion to be deposited is higher, the deposition is more difficult to deposit.
At 0 ° C. or higher, no deposition on the portion to be deposited is observed.

【0017】従って、プラズマ照射開始直後(例えば照
射時間5分)は、下部電極カバーA17の上部が45℃
程度と低温であるため、デポジションが堆積する。しか
しながら、さらにプラズマ照射時間が延長され、下部電
極カバーA17上の温度が高くなると、低温時に堆積し
たデポジションの再解離、及び、下部電極カバーA17
とデポジションの熱膨張率の相違により、下部電極カバ
ーA上に堆積したデポジションがはがれ落ち、ゴミ発生
の原因となる。
Therefore, immediately after the start of plasma irradiation (for example, irradiation time of 5 minutes), the upper part of the lower electrode cover A17 is kept at 45 ° C.
Due to the low temperature, deposition is deposited. However, when the plasma irradiation time is further extended and the temperature on the lower electrode cover A17 increases, the dissociation of the deposition deposited at a low temperature and the lower electrode cover A17 may occur.
Due to the difference in thermal expansion coefficient between the deposition and the deposition, the deposition deposited on the lower electrode cover A comes off and causes dust.

【0018】そこで、図4に示した従来のプラズマ処理
装置においては、下部電極カバーA17の上方に、下部
電極カバーA17との距離が1mmになるように、厚さ
2mmの板状下部電極カバーB18を設け、下部電極カ
バーA17の上部が直接プラズマに触れない構造として
いる。
Therefore, in the conventional plasma processing apparatus shown in FIG. 4, a plate-like lower electrode cover B18 having a thickness of 2 mm is provided above the lower electrode cover A17 so that the distance from the lower electrode cover A17 is 1 mm. So that the upper part of the lower electrode cover A17 does not directly contact the plasma.

【0019】この下部電極カバーB18は、厚さが2m
mと薄く、また熱容量の大きい下部電極カバーA17か
ら1mmの距離をおいて設置しているため、熱容量が小
さくなる。
The lower electrode cover B18 has a thickness of 2 m.
m, and the heat capacity is reduced because the lower electrode cover A17 is installed at a distance of 1 mm from the lower electrode cover A17 having a large heat capacity.

【0020】表2に貼り付け型温度測定プレートを用
い、下部電極カバーB18を下部電極カバーA17の上
方に設置した状態で、下部電極カバーB18上部温度プ
ラズマ照射時間依存性を測定した結果を示す。
Table 2 shows the results of measurement of the plasma temperature irradiation time dependence on the upper part of the lower electrode cover B18 in a state where the lower electrode cover B18 is installed above the lower electrode cover A17 using the attached temperature measuring plate.

【0021】[0021]

【表2】 [Table 2]

【0022】下部電極カバーBの上部温度は、プラズマ
照射後短時間、例えば5分後にはデポジションがほとん
ど堆積しない170℃に達する。すなわち、下部電極カ
バーB18上には、プラズマ処理中のいかなる状態にお
いても、デポジションが殆ど堆積しないことから、デポ
ジションを発塵源としたゴミが抑制できる構造となって
いる。
The upper temperature of the lower electrode cover B reaches 170 ° C. in a short time after the plasma irradiation, for example, 5 minutes after the plasma irradiation, at which deposition hardly occurs. That is, the deposition is hardly deposited on the lower electrode cover B18 in any state during the plasma processing, so that the dust generated by the deposition can be suppressed.

【0023】しかしながら、この従来のプラズマ処理装
置では、下部電極カバーB18と下部電極カバーA17
の間の隙間が1mmほどあるため、その隙間にプラズマ
が回り込み下部電極カバーB18の裏面にデポジション
が堆積し、そのデポジションが剥離しゴミになることが
分かった。
However, in this conventional plasma processing apparatus, the lower electrode cover B18 and the lower electrode cover A17
It is found that since the gap between them is about 1 mm, the plasma wraps around the gap and deposits on the back surface of the lower electrode cover B18, and the deposition peels off and becomes dust.

【0024】図3に、直径0.2μm以上のゴミのウェ
ハ処理枚数依存性を調査した結果を示す。図3におい
て、横軸はウェハ処理枚数、縦軸がゴミの個数を示し、
白抜き三角形で測定結果を示す。図3に示すように、1
00枚のウェハランニングでは、許容範囲である50個
をしばしば超え最大で120個程度であった。さらにこ
のゴミをX線光電子分光分析装置(ESCA)を用いて
分析した結果、主成分はデポジションの構成分子である
フルオロカーボンであることが分かった。また、反応容
器1内には、下部電極カバーB18の裏面以外には、フ
ルオロカーボン系のデポジションは観察されなかった。
FIG. 3 shows the result of investigation of the dependence of dust having a diameter of 0.2 μm or more on the number of processed wafers. In FIG. 3, the horizontal axis indicates the number of processed wafers, and the vertical axis indicates the number of dusts.
The measurement results are indicated by open triangles. As shown in FIG.
In the running of 00 wafers, the number often exceeded the allowable range of 50 wafers and was about 120 at the maximum. Furthermore, the dust was analyzed using an X-ray photoelectron spectrometer (ESCA), and as a result, it was found that the main component was fluorocarbon, which is a constituent molecule of deposition. No fluorocarbon-based deposition was observed in the reaction vessel 1 except for the back surface of the lower electrode cover B18.

【0025】下部電極カバーB18を、下部電極カバー
A17の上方に設置した状態における下部電極カバーB
18の裏面温度は、貼り付け型温度測定プレートによ
り、プラズマ照射時間40分でも、140℃であること
が分かっており、上述のゴミは、下部電極カバーB18
の裏面に堆積したデポジションが原因であることが裏づ
けられた。
The lower electrode cover B in a state where the lower electrode cover B18 is installed above the lower electrode cover A17.
The backside temperature of 18 was found to be 140 ° C. even with a plasma irradiation time of 40 minutes by a sticking-type temperature measurement plate.
It was proved that the deposition was deposited on the back surface.

【0026】したがって、本発明は、このような問題点
に鑑みて創案されたものであって、その目的は、上記し
た従来のプラズマ処理装置で用いていた板状の下部電極
カバーBの形状を変更し、下部電極カバーBと下部電極
カバーA間へのプラズマの回り込みを無くし、結果とし
てゴミ抑制を可能としたプラズマ処理装置を提供するこ
とにある。
Accordingly, the present invention has been made in view of such a problem, and has as its object to reduce the shape of the plate-like lower electrode cover B used in the above-described conventional plasma processing apparatus. Another object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus that eliminates the plasma wraparound between the lower electrode cover B and the lower electrode cover A, thereby suppressing dust.

【0027】[0027]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、マイクロ波発振器と、マイクロ波を伝送
する導波管と、前記導波管に接続された誘導体線路に対
向配置されるマイクロ波導入窓を有する反応容器と、
反応容器内に処理すべき試料基板を載置するために設
けられた試料保持部と、前記試料保持部に高周波電界ま
たは直流電界を印加する手段と、試料と対向に配置され
たマイクロ波が通過できる窓が設けられ、プラズマの均
一性制御に有効なマイクロ波分散板を備えたプラズマ処
理装置において、前記試料保持部の周囲に配設され誘電
体で形成されてなる第1、第2の下部電極カバーよりな
2分割型下部電極カバーを備え前記第1下部電極カ
バーと、前記第1下部電極カバーの上方に配置される前
第2下部電極カバーがそれぞれ外周部で重なり合っ
て、前記第1および第2下部電極カバーの間に、プラズ
マが回り込まないような構造を有することを特徴とす
る。
To achieve the above object, the present invention provides a microwave oscillator, a waveguide for transmitting microwaves, and a dielectric line connected to the waveguide. a reaction vessel having a microwave introduction window, before
Serial and reaction sample holder provided for mounting a sample substrate to be processed in the container, means for applying a high frequency electric field or a DC electric field to the sample holder, microwaves disposed on the sample and the counter In a plasma processing apparatus provided with a window through which a microwave can be passed and provided with a microwave dispersion plate effective for controlling plasma uniformity , a first and a second dielectric material disposed around the sample holding unit and formed of a dielectric material Lower electrode cover
Comprises a two-division type bottom electrode cover that, with the first lower electrode cover, before being placed above the first lower electrode cover
Serial overlap the second lower electrode cover and each outer peripheral portion, between the first and second lower electrode cover, and having a structure such that the plasma does not wrap around.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について以下
に説明する。本発明は、その好ましい実施の形態におい
て、マイクロ波発振器(図1の105)と、マイクロ波
を伝送する導波管(図1の106)と、導波管に接続さ
れた誘導体線路に対向配置されるマイクロ波導入窓を有
する反応容器(図1の101)と、反応容器内に処理す
べき試料基板(図1の120)を載置するために設けら
れた試料保持部(図1の107)と、試料保持部に高周
波電界または直流電界を印加する手段(図1の109
等)と、試料と対向して配置されたマイクロ波が通過で
きる窓(図1の114)が設けられ、プラズマの均一性
制御に有効なマイクロ波分散板(図1の111)を備
え、誘導体で形成された2分割の下部電極カバー、即ち
第1下部電極カバーAと第2下部電極カバーBについ
て、第2下部電極カバーBの外周端に側壁部を備え、第
1下部電極カバーAの一部が、第2下部電極カバーBに
覆われる、構成とされる。
Embodiments of the present invention will be described below. According to a preferred embodiment of the present invention, a microwave oscillator (105 in FIG. 1), a waveguide for transmitting microwaves (106 in FIG. 1), and a dielectric line connected to the waveguide are opposed to each other. Reaction vessel (101 in FIG. 1) having a microwave introduction window to be processed, and a sample holding section (107 in FIG. 1) provided for placing a sample substrate (120 in FIG. 1) to be processed in the reaction vessel. ) And means for applying a high-frequency electric field or a DC electric field to the sample holder (109 in FIG. 1).
Etc.), and a window (114 in FIG. 1) through which microwaves are placed facing the sample are provided, and a microwave dispersion plate (111 in FIG. 1) effective for controlling plasma uniformity is provided. The lower electrode cover divided into two parts, that is, the first lower electrode cover A and the second lower electrode cover B are provided with a side wall at the outer peripheral end of the second lower electrode cover B, and the first lower electrode cover A The part is covered with the second lower electrode cover B.

【0029】本発明は、その好ましい実施の形態におい
て、第1下部電極カバーAは、第2下部電極カバーBの
側壁部の開放端と対向する肩部をその外周に備え、第1
下部電極カバーAの肩部よりも上側の部分が第2下部電
極カバーBの側壁部内に収容される構成とされる。
In a preferred embodiment of the present invention, the first lower electrode cover A has a shoulder on the outer periphery thereof facing the open end of the side wall of the second lower electrode cover B,
A portion above the shoulder of the lower electrode cover A is housed in the side wall of the second lower electrode cover B.

【0030】また、本発明は、その好ましい実施の形態
において、第2下部電極カバーBが、外周端に側壁部を
備え、この側壁部の開放端側は第1下部電極カバーAの
外周を囲繞するまで延在されており、第1下部電極カバ
ーAの全体が第2下部電極カバーBに覆われる、構成と
される。
In a preferred embodiment of the present invention, the second lower electrode cover B has a side wall at the outer peripheral end, and the open end of the side wall surrounds the outer periphery of the first lower electrode cover A. The first lower electrode cover A is entirely covered with the second lower electrode cover B.

【0031】このように、本発明の実施の形態において
は、プラズマが下部電極カバーAと下部電極カバーBの
隙間に入り込まない構造となるため、下部電極カバーB
裏面に、プラズマ照射によって生成するデポジションが
堆積しなくなり、結果として下部電極カバーB裏面に堆
積したデポジションを原因としたゴミを抑制することが
できる。
As described above, in the embodiment of the present invention, the plasma does not enter the gap between the lower electrode cover A and the lower electrode cover B.
Deposition generated by plasma irradiation does not accumulate on the back surface, and as a result, dust caused by the deposition accumulated on the back surface of the lower electrode cover B can be suppressed.

【0032】[0032]

【実施例】本発明の実施例について図面を参照して以下
に説明する。以下では、フッ素ガスを用いたエッチング
装置を例に説明をする。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Hereinafter, an etching apparatus using a fluorine gas will be described as an example.

【0033】[実施例1]図1は、本発明の一実施例の
構成を示す図である。図1において、101は中空直方
体形状の反応容器を示している。反応容器101は、ア
ルミニウム、ステンレス等の金属により形成されてい
る。反応容器101の上部はマイクロ波の透過性を有し
ており、誘電損失が小さくかつ耐熱性を有する、例えば
石英ガラスまたはAl23等を用いて形成された誘導体
板102によって気密状態に封止されている。
[Embodiment 1] FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 101 denotes a hollow rectangular parallelepiped reaction vessel. The reaction vessel 101 is formed of a metal such as aluminum and stainless steel. The upper part of the reaction vessel 101 is microwave-permeable, has a low dielectric loss and has heat resistance, and is hermetically sealed by a dielectric plate 102 formed of, for example, quartz glass or Al 2 O 3. Has been stopped.

【0034】反応容器101の上方には、誘導体板10
2と所定の間隔をおいて対向し、誘導体板102を覆い
得る大きさの誘導体線路103が載置されている。この
誘導体線路103は、誘電損失の小さいフッ素樹脂等の
誘導体材料で形成された誘導体層103と誘導体層10
3の上面に載置されたAl等の金属板104とで構成さ
れている。
Above the reaction vessel 101, the derivative plate 10
2 and a dielectric line 103 large enough to cover the dielectric plate 102 is mounted. The dielectric line 103 is composed of a dielectric layer 103 and a dielectric layer 10 made of a dielectric material such as fluororesin having a small dielectric loss.
3 and a metal plate 104 made of Al or the like placed on the upper surface of the third metal plate 3.

【0035】誘導体線路103にはマイクロ波発振機1
05より導波管106を介してマイクロ波が導入される
ようになっており、誘導体線路103の終端は金属板1
04で封止されている。
The microwave oscillator 1 is connected to the derivative line 103.
Microwaves are introduced through the waveguide 106 from the line 05, and the end of the dielectric line 103 is connected to the metal plate 1
04.

【0036】反応容器101の内部には、処理対象物で
ある試料120を保持するための試料保持部107を有
する試料台108が設けられており、試料保持部107
には試料120表面にバイアス電圧を発生させるための
高周波電源109が接続されている。
A sample stage 108 having a sample holder 107 for holding a sample 120 to be processed is provided inside the reaction vessel 101.
Is connected to a high-frequency power supply 109 for generating a bias voltage on the surface of the sample 120.

【0037】また、試料台108の周囲には、試料台1
08の側面をプラズマから絶縁するための、例えばアル
ミナや石英等の誘導体をリング状に成形した下部電極カ
バーA117が設置されている。
In addition, around the sample stage 108, the sample stage 1
A lower electrode cover A117 formed by molding a derivative of, for example, alumina or quartz into a ring shape is provided to insulate the side surface 08 from plasma.

【0038】さらに下部電極カバーA117の上方に
は、誘導体で形成された盆型下部電極カバーB118が
設置され、それぞれの端部が重ね合わさるようにするこ
とで、下部電極カバーA117と下部電極カバーB11
8の隙間にプラズマが入り込むことを抑制した構造とな
っている。
Above the lower electrode cover A117, a tray-shaped lower electrode cover B118 made of a dielectric material is provided, and the ends of the lower electrode cover A117 and the lower electrode cover B11 are overlapped.
8 has a structure in which plasma is prevented from entering the gap.

【0039】このように構成されてなる本実施例のプラ
ズマ処理装置の処理例を以下に説明する。
A processing example of the plasma processing apparatus of the present embodiment configured as described above will be described below.

【0040】まず、排気管112から排気を行って反応
容器101内を所定の圧力に設定し、その後、ガス供給
管113から反応ガスを供給する。
First, the interior of the reaction vessel 101 is set to a predetermined pressure by exhausting air from the exhaust pipe 112, and thereafter, a reaction gas is supplied from the gas supply pipe 113.

【0041】次に、マイクロ波発振機105においてマ
イクロ波を発振させ、導波管106を介して誘導体線路
103に導入する。すると誘導体線路103下方に電界
が形成され、形成された電界がアースされたマイクロ波
分散板111のマイクロ波導入窓をとおり抜け、さらに
誘導体板102を透過し反応容器101内においてプラ
ズマを発生する。同時に、プラズマ中のイオンエネルギ
ーを制御するため、高周波電源109により試料120
が載置されている試料保持部107に高周波電源を印加
し、試料120表面にバイアス電圧を発生させる。この
バイアス電圧により、イオンを試料120に対して垂直
に入射させるとともに、試料120に入射するイオンの
エネルギーを制御しつつ被エッチングウェハに対する処
理を行う。
Next, a microwave is oscillated in the microwave oscillator 105 and introduced into the dielectric line 103 via the waveguide 106. Then, an electric field is formed below the derivative line 103, and the formed electric field passes through the microwave introduction window of the grounded microwave dispersion plate 111, further passes through the derivative plate 102, and generates plasma in the reaction vessel 101. At the same time, in order to control the ion energy in the plasma, the sample 120
A high frequency power supply is applied to the sample holding unit 107 on which is mounted, and a bias voltage is generated on the surface of the sample 120. With this bias voltage, ions are vertically incident on the sample 120, and processing on the wafer to be etched is performed while controlling the energy of the ions incident on the sample 120.

【0042】図3に、本実施例のプラズマ処理装置にお
いて、直径0.2μm以上のゴミのウェハ処理枚数依存
性を調査した結果を丸印にて示す。図3からも判るよう
に、本実施例のプラズマ処理装置では、100枚のウェ
ハ処理中にゴミは10個以下で推移し、図4に示した従
来のプラズマ処理装置に比較して大幅な改善が見られ
た。
FIG. 3 shows the results obtained by examining the dependence of dust having a diameter of 0.2 μm or more on the number of processed wafers in the plasma processing apparatus of this embodiment. As can be seen from FIG. 3, in the plasma processing apparatus according to the present embodiment, dust is less than 10 during processing of 100 wafers, which is a significant improvement as compared with the conventional plasma processing apparatus shown in FIG. It was observed.

【0043】[実施例2]図2は、本発明の第2の実施
例の構成を示す図である。図2を参照すると、本実施例
のプラズマ処理装置の下部電極カバーB部分を除いた装
置の構成、及びウェハ処理方法は、前記実施例1と同様
である。
[Embodiment 2] FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the configuration of the plasma processing apparatus of the present embodiment except for the lower electrode cover B and the wafer processing method are the same as those of the first embodiment.

【0044】本実施例では、下部電極カバーB218
は、下部電極全体を覆う構造になっており、下部電極カ
バーB裏218面へのプラズマの回り込みを抑制してい
る。
In this embodiment, the lower electrode cover B218
Has a structure that covers the entire lower electrode, and suppresses the plasma from wrapping around the lower electrode cover B back 218 surface.

【0045】表3に、本実施例のプラズマ処理装置にお
いて、下部電極カバーB218を下部電極上に設置した
状態で、下部電極カバーB218の上部及び側壁部を貼
り付け型温度測定プレートを用いて測定した結果を示
す。
Table 3 shows that, with the plasma processing apparatus of this embodiment, the lower electrode cover B218 was set on the lower electrode and the upper and side walls of the lower electrode cover B218 were attached to each other using a temperature measuring plate. The results are shown.

【0046】[0046]

【表3】 [Table 3]

【0047】表3より、デポジションは殆ど下部電極カ
バーB218上に堆積しないことが分かる。
From Table 3, it can be seen that the deposition hardly deposits on the lower electrode cover B218.

【0048】次に、本実施例のプラズマ処理装置で実際
にゴミ測定を行った結果を示す。
Next, the results of actual dust measurement performed by the plasma processing apparatus of this embodiment will be described.

【0049】CF4/CH22=40/40sccm、
μ/RF=1300/600W、プラズマ照射時間2分
の条件でダミーウェハ100枚を処理し、直後にダミー
ウェハをCF4/CH22=40/40sccmの条件
でガスを噴き出させながらプラズマを生成させずにチャ
ンバ内を搬送させた。
CF 4 / CH 2 F 2 = 40/40 sccm,
100 dummy wafers are processed under the conditions of μ / RF = 1300/600 W and plasma irradiation time of 2 minutes, and immediately after that, plasma is generated while the dummy wafers are blown with gas under the condition of CF 4 / CH 2 F 2 = 40/40 sccm. It was transported inside the chamber without doing so.

【0050】その結果、観測された直径0.2μm以上
のゴミが、6インチウェハ上で8個程度であった。さら
に、このゴミをX線光電子分光分析装置(ESCA)を
用いて分析した結果、主成分はデポジションの構成分子
であるフルオロカーボンであることが分かった。
As a result, about 8 dust particles having a diameter of 0.2 μm or more were observed on a 6-inch wafer. Further, the dust was analyzed using an X-ray photoelectron spectrometer (ESCA), and as a result, it was found that the main component was fluorocarbon, which is a constituent molecule of deposition.

【0051】以上の結果より、本実施例は、ゴミの低減
に大きな効果を発揮することが分かった。
From the above results, it was found that this embodiment has a great effect in reducing dust.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ゴミを大幅に減少することができ、この結果、デバイス
製造の信頼性及び生産性を特段に向上するという効果を
奏する。その理由は以下の通りである。
As described above, according to the present invention,
Dust can be significantly reduced, and as a result, the effect of significantly improving the reliability and productivity of device manufacturing is achieved. The reason is as follows.

【0053】すなわち、ゴミの発生はデバイス製造に関
し歩留まりを低下させる原因となる。図4に示した従来
のプラズマ処理装置では、下部電極カバーB18と下部
電極カバーA17の間には1mmの隙間が有り、その隙
間にプラズマが回り込み下部電極カバーB18の裏面に
デポジションが堆積しそのデポジションが剥離すること
によってゴミが発生するという問題点があったが、本発
明によれば、下部電極カバーBの形状を変更し、これを
盆型とすることにより、下部電極カバーAと下部電極カ
バーBの間へのプラズマの回り込みを無くし、下部電極
カバーB裏面にデポジションが堆積することを抑制し、
これにより、下部電極カバーB裏面に堆積したデポジシ
ョンを原因とするゴミを抑制することを可能としたもの
である。
That is, the generation of dust causes a reduction in yield in device manufacturing. In the conventional plasma processing apparatus shown in FIG. 4, there is a gap of 1 mm between the lower electrode cover B18 and the lower electrode cover A17, and the plasma wraps around the gap and deposits on the back surface of the lower electrode cover B18 to deposit. According to the present invention, the shape of the lower electrode cover B is changed and the lower electrode cover B is formed into a tray shape, thereby causing a problem that dust is generated due to the separation of the deposition. Eliminates plasma wraparound between the electrode covers B, suppresses deposition on the back surface of the lower electrode cover B,
Thus, it is possible to suppress dust caused by deposition deposited on the back surface of the lower electrode cover B.

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

【図1】本発明の一実施例のプラズマ処理装置の断面を
模式的に示す図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a cross section of a plasma processing apparatus according to one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の別の実施例のプラズマ処理装置の断面
を模式的に示す図である。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a cross section of a plasma processing apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施例と、従来のプラズマ処理装置
におけるゴミの処理枚数依存性を比較して示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing a comparison between the embodiment of the present invention and the number of processed dust in the conventional plasma processing apparatus.

【図4】従来のプラズマ処理装置の断面を模式的に示す
図である。
FIG. 4 is a diagram schematically showing a cross section of a conventional plasma processing apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 反応容器 2 誘導体板 3 誘導体線路 4 金属板 5 マイクロ波電源 6 μ波導波管 7 試料保持部 8 試料台 9 高周波電源 10 アース 11 マイクロ波分散板 12 排気管 13 ガス供給管 14 マイクロ波導入窓 15 ヒーター 16 ヒーター 17 下部電極カバーA 18 下部電極カバーB 19 ヒーター電源 20 試料 101 反応容器 102 誘導体板 103 誘導体線路 104 金属板 105 マイクロ波電源 106 マイクロ波導波管 107 試料保持部 108 試料台 109 高周波電源 110 アース 111 マイクロ波分散板 112 排気管 113 ガス供給管 114 マイクロ波導入窓 115 ヒーター 116 ヒーター 117 下部電極カバーA 118 盆型下部電極カバーB 119 ヒーター電源 120 試料 201 反応容器 202 誘導体板 203 誘導体線路 204 金属板 205 マイクロ波電源 206 マイクロ波導波管 207 試料保持部 208 試料台 209 高周波電源 210 アース 211 マイクロ波分散板 212 排気管 213 ガス供給管 214 マイクロ波導入窓 215 ヒーター 216 ヒーター 217 下部電極カバーA 218 盆型下部電極カバーB 219 ヒーター電源 220 試料 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reaction container 2 Derivative plate 3 Derivative line 4 Metal plate 5 Microwave power supply 6 Microwave waveguide 7 Sample holder 8 Sample table 9 High frequency power supply 10 Ground 11 Microwave dispersion plate 12 Exhaust pipe 13 Gas supply pipe 14 Microwave introduction window DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 Heater 16 Heater 17 Lower electrode cover A 18 Lower electrode cover B 19 Heater power supply 20 Sample 101 Reaction vessel 102 Derivative plate 103 Derivative line 104 Metal plate 105 Microwave power supply 106 Microwave waveguide 107 Sample holder 108 Sample table 109 High frequency power supply Reference Signs List 110 ground 111 microwave dispersion plate 112 exhaust pipe 113 gas supply pipe 114 microwave introduction window 115 heater 116 heater 117 lower electrode cover A 118 tray-shaped lower electrode cover B 119 heater power supply 120 sample 201 reaction vessel 202 Derivative plate 203 Derivative line 204 Metal plate 205 Microwave power source 206 Microwave waveguide 207 Sample holder 208 Sample table 209 High frequency power source 210 Ground 211 Microwave dispersion plate 212 Exhaust pipe 213 Gas supply pipe 214 Microwave introduction window 215 Heater 216 Heater 217 Lower electrode cover A 218 Tray type lower electrode cover B 219 Heater power supply 220 Sample

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】マイクロ波発振器と、 マイクロ波を伝送する導波管と、前記 導波管に接続された誘導体線路に対向配置されるマ
イクロ波導入窓を有する反応容器と、前記 反応容器内に処理すべき試料基板を載置するために
設けられた試料保持部と、前記 試料保持部に高周波電界または直流電界を印加する
手段と、 試料と対向に配置されたマイクロ波が通過できる窓が設
けられ、プラズマの均一性制御に有効なマイクロ波分散
板を備えたプラズマ処理装置において、前記試料保持部の周囲に配設され 誘電体で形成されてな
る第1、第2の下部電極カバーよりなる2分割型下部電
極カバーを備え前記第1下部電極カバーと、前記第1
下部電極カバーの上方に配置される前記第2下部電極カ
バーがそれぞれ外周部で重なり合って、前記第1およ
び第2下部電極カバーの間に、プラズマが回り込まない
ような構造を有することを特徴とするプラズマ処理装
置。
And 1. A microwave oscillator, a waveguide for transmitting the microwave, a reaction vessel having a microwave introducing window disposed opposite to the connected derivative line to the waveguide, into the reaction vessel a sample holder provided for mounting a sample substrate to be processed, means for applying a high frequency electric field or a DC electric field, a window microwaves disposed in the sample and the counter can pass provided in the sample holder It is, in the plasma processing apparatus having a valid microwave dispersion plate uniformity control of the plasma, is disposed around the sample holder it is formed of a dielectric
First, a second 2 division type bottom electrode cover made of a lower electrode cover, and the first lower electrode cover, the first that
And said second bottom electrode cover disposed above the lower electrode cover overlap each outer peripheral portion, between the first and second lower electrode cover, and characterized by having a structure such that the plasma does not wrap Plasma processing equipment.
【請求項2】前記第1下部電極カバーの上方に配置され
る前記第2下部電極カバーが、その外周端に側壁部を備
え、前記第1下部電極カバーの一部又は全体が前記第2
下部電極カバーに覆われている、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 second lower electrode cover disposed above the first lower electrode cover has a side wall at an outer peripheral end thereof, and a part or the whole of the first lower electrode cover is formed in the second lower electrode cover.
The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plasma processing apparatus is covered with a lower electrode cover.
【請求項3】前記第1下部電極カバーの上方に配置され
る第2下部電極カバーが外周端に沿って設けられた側壁
部を備え、前記第1下部電極カバーが、前記第2下部電
極カバーの前記側壁部の開放端と対向する肩部を外周に
備え、前記第1下部電極カバーの前記肩部よりも上側の
部分が前記第2下部電極カバーの側壁部内に収容され
る、ことを特徴とする請求項1記載のプラズマ処理装
置。
3. A second lower electrode cover disposed above the first lower electrode cover has a side wall provided along an outer peripheral end, and the first lower electrode cover is provided with the second lower electrode cover. A shoulder portion facing the open end of the side wall portion is provided on an outer periphery, and a portion of the first lower electrode cover above the shoulder portion is accommodated in the side wall portion of the second lower electrode cover. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein
【請求項4】前記第1下部電極カバーの上方に配置され
る前記第2下部電極カバーが、その外周端に側壁部を備
え、前記側壁部の開放端側は前記第1下部電極カバーの
外周を囲繞するまで延在されており、前記第1下部電極
カバーの全体が前記第2下部電極カバーに覆われてい
る、ことを特徴とする請求項1記載のプラズマ処理装
置。
4. The second lower electrode cover disposed above the first lower electrode cover has a side wall at an outer peripheral end thereof, and an open end side of the side wall is an outer peripheral side of the first lower electrode cover. 2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the first lower electrode cover is entirely covered with the second lower electrode cover. 3.
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