JP3193575B2 - Microwave plasma processing equipment - Google Patents

Microwave plasma processing equipment

Info

Publication number
JP3193575B2
JP3193575B2 JP27472694A JP27472694A JP3193575B2 JP 3193575 B2 JP3193575 B2 JP 3193575B2 JP 27472694 A JP27472694 A JP 27472694A JP 27472694 A JP27472694 A JP 27472694A JP 3193575 B2 JP3193575 B2 JP 3193575B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
discharge block
microwave
processing
plasma
tuning
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP27472694A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH08138890A (en
Inventor
仁昭 佐藤
満 片本
任光 金清
博宣 川原
勝義 工藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP27472694A priority Critical patent/JP3193575B2/en
Publication of JPH08138890A publication Critical patent/JPH08138890A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3193575B2 publication Critical patent/JP3193575B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Plasma Technology (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はマイクロ波プラズマ処理
装置に係り、特にマイクロ波を用いてプラズマを生成
し、半導体素子基板等の試料にエッチング処理,成膜処
理等のプラズマ処理を施すのに好適なマイクロ波プラズ
処理装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to microwave plasma processing.
The present invention relates to an apparatus, and more particularly to a microwave plasma processing apparatus suitable for generating plasma using microwaves and performing plasma processing such as etching and film formation on a sample such as a semiconductor element substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のマイクロ波プラズマ処理装置は、
例えば特開平4−133322号公報に記載のものが知
られている。本装置は、導波管の形状を略円筒形とし、
気密に設けたマイクロ波透過窓を介して導波管につなが
る放電室を、マイクロ波の進行方向にテーパ状に拡大さ
れた中空円筒の導電材料で形成された放電ブロックで形
成し、放電ブロックの外側に設けた空心コイルにより放
電室内に発生させた磁界と、導波管を介して放電室内に
導入したマイクロ波の電界との相互作用を用いて、密度
の高いプラズマを生成し、処理の均一性を向上させるよ
うにしたものがある。
2. Description of the Related Art A conventional microwave plasma processing apparatus includes:
For example, the one described in JP-A-4-133322 is known. In this device, the shape of the waveguide is substantially cylindrical,
A discharge chamber connected to the waveguide through a microwave-transmitting window provided in an airtight manner is formed by a discharge block formed of a conductive material of a hollow cylinder which is expanded in a tapered shape in the direction of microwave propagation. Using the interaction between the magnetic field generated in the discharge chamber by the air-core coil provided on the outside and the electric field of the microwave introduced into the discharge chamber through the waveguide, a high-density plasma is generated, and the processing is uniform. There is something that improves the performance.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、放電
室に導入されるマイクロ波モ−ドの点、放電室内壁材料
の耐プラズマ性の点および連続処理時のプロセス特性変
化の点等において配慮されていなかった。すなわち、導
波管内を伝播するマイクロ波の電気力線に対し、放電室
への導入形状について十分配慮されておらず、プラズマ
の均一性,発生効率が十分なものでなかった。また、従
来技術では放電ブロックが非磁性導電材料、例えば、ア
ルミニウムで形成されており、エッチング処理における
被処理材がAlまたはAl合金等の場合には、エッチン
グガスとしてハロゲンガスが用いられ、このようなガス
がプラズマ化された場合、被処理材とともに放電室を構
成する放電ブロックの内壁面もプラズマ中の活性種によ
ってエッチングされてしまうという問題がある。さら
に、プラズマ処理中のプラズマ発生室(放電ブロック)
の温度上昇およびプラズマ処理中に発生する反応性生物
の付着等による処理の経時変化が生じるという問題があ
る。
The above prior arts are concerned with the microwave mode introduced into the discharge chamber, the plasma resistance of the wall material of the discharge chamber, and the change in process characteristics during continuous processing. Was not considered. That is, with respect to the lines of electric force of the microwaves propagating in the waveguide, the introduction shape into the discharge chamber is not sufficiently considered, and the uniformity and generation efficiency of the plasma are not sufficient. In the related art, the discharge block is formed of a nonmagnetic conductive material, for example, aluminum, and when the material to be processed in the etching process is Al or an Al alloy, a halogen gas is used as an etching gas. When such a gas is turned into plasma, there is a problem that the inner wall surface of the discharge block forming the discharge chamber together with the material to be processed is also etched by the active species in the plasma. Furthermore, a plasma generation chamber (discharge block) during plasma processing
However, there is a problem that a change in the treatment with time occurs due to an increase in the temperature of the substrate and the adhesion of reactive products generated during the plasma treatment.

【0004】本発明の目的は、放電室に導入するマイク
ロ波モ−ドを最適化し、均一でかつ高密度のプラズマを
得ることのできるマイクロ波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 microwave plasma processing apparatus capable of optimizing a microwave mode introduced into a discharge chamber and obtaining uniform and high-density plasma.

【0005】また、本発明の他の目的は、ハロゲンガス
を使用する材質に対しても放電ブロックがエッチングさ
れることなくプラズマ処理が行えるマイクロ波プラズマ
処理装置を提供することにある。
It is another object of the present invention to provide a microwave plasma processing apparatus capable of performing a plasma processing on a material using a halogen gas without etching the discharge block.

【0006】さらに、本発明の他の目的は、連続処理時
に被処理物を加工する処理性能が系時的に変化すること
なく良い状態を継続し安定したプラズマ処理を行うこと
のできるマイクロ波プラズマ処理装置を提供することに
ある。
Another object of the present invention is to provide a microwave plasma capable of performing a stable plasma process while maintaining a good state of processing performance for processing an object to be processed during a continuous process without a change over time. An object of the present invention is to provide a processing device .

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的は、被処理基板
が配置される試料台と、試料台を内部に有し試料台の被
処理基板配置面に対向して開口部を有する処理室と、処
理室の開口部外側に取り付けられ非磁性導電材料でなる
中空円筒で試料台方向に対しテーパ状に拡大した内面を
有する放電ブロックと、放電ブロックの他端開口部にマ
イクロ波導入窓を介して接続した円形導波管と、円形導
波管内に設けられマイクロ波のチューニングを行うチュ
ーニング手段と、放電ブロックの外側に設けられたソレ
ノイドコイルと、放電ブロック内に処理ガスを供給する
ガス供給手段と、処理室内を所定圧力に減圧排気する真
空排気手段とを具備することにより、達成される。
The object of the present invention is to provide a sample stage in which a substrate to be processed is arranged, and a processing chamber having a sample stage therein and having an opening opposed to the surface of the sample stage on which the substrate is to be processed. A discharge block having a hollow cylinder made of a non-magnetic conductive material attached to the outside of the opening of the processing chamber and having an inner surface tapered in the direction of the sample table and having a microwave introduction window at the other end of the discharge block. Circular waveguide, tuning means provided in the circular waveguide for tuning microwaves, solenoid coil provided outside the discharge block, and gas supply means for supplying a processing gas into the discharge block And evacuation means for evacuating the processing chamber to a predetermined pressure.

【0008】また、上記他の目的は、前述の放電ブロッ
クの内壁面に耐プラズマ性保護部材を形成することによ
り、達成される。
The above and other objects are achieved by forming a plasma-resistant protective member on the inner wall surface of the discharge block.

【0009】さらに、上記他の目的は、前述の放電ブロ
ックに温度調整可能な加熱器を取付けた装置とし、プラ
ズマ発生室を所定の温度で一定に保持したまま、被処理
基板をプラズマ処理し、被処理基板がプラズマ処理され
処理室から搬出された後、試料台に被処理基板を配置し
ないまま処理室内をプラズマクリーニングし、プラズマ
クリーニングが終了して新たな被処理基板を処理室に搬
入し、新たな被処理基板を処理する方法とすることによ
り、達成される。
Further, another object of the present invention is to provide an apparatus in which a heater capable of adjusting the temperature is attached to the above-mentioned discharge block, wherein the substrate to be processed is subjected to plasma processing while the plasma generation chamber is kept constant at a predetermined temperature. After the substrate to be processed is plasma-processed and unloaded from the processing chamber, the processing chamber is plasma-cleaned without disposing the substrate to be processed on the sample stage, the plasma cleaning is completed, and a new substrate is loaded into the processing chamber. This is achieved by a method of processing a new substrate to be processed.

【0010】[0010]

【作用】円形導波管内を通って伝播するマイクロ波は、
その空間内でインピーダンス整合に対して最適形状に設
定されたチューニング手段によってチューニングされ、
均一で最も効率の良い状態でマイクロ波導入窓を介して
放電ブロック内に導入され、ガス供給手段および真空排
気手段によって所定圧力に制御された処理ガスが、効率
良く導入されたマイクロ波の電界とソレノイドコイルに
よる磁界との相互作用によって、さらに均一かつ高密度
にプラズマ化される。これにより、処理性能がさらに向
上する。
The microwave propagating through the circular waveguide is
Tuned by the tuning means set to the optimal shape for impedance matching in that space,
The processing gas, which is introduced into the discharge block through the microwave introduction window in a uniform and most efficient state and is controlled to a predetermined pressure by the gas supply means and the vacuum evacuation means, is connected to the efficiently introduced microwave electric field. Due to the interaction with the magnetic field by the solenoid coil, the plasma is further uniformly and densely formed. Thereby, the processing performance is further improved.

【0011】また、放電ブロックの内壁面に保護部材を
形成することにより、放電ブロック内に生成されたプラ
ズマに対して、放電ブロックと同材質の被処理材を処理
する場合でも放電ブロック自体がエッチングされること
がなく、被処理材の材質に関係なく処理性能の良いプラ
ズマ処理が行える。
Further, by forming a protective member on the inner wall surface of the discharge block, the discharge block itself is etched even when the material to be processed is made of the same material as the discharge block with respect to the plasma generated in the discharge block. The plasma processing with good processing performance can be performed regardless of the material of the material to be processed.

【0012】さらに、放電ブロックに温度調整可能な加
熱器を設け、プラズマ発生室を所定の温度で一定に保持
したまま、被処理基板をプラズマ処理し、被処理基板が
プラズマ処理され処理室から搬出された後、試料台に被
処理基板がない状態で処理室内をプラズマクリーニング
し、プラズマクリーニングが終了して新たな被処理基板
を処理室に搬入し、新たな被処理基板を処理するように
することにより、処理室内が清浄な状態を維持すること
ができ、安定したプラズマ処理を継続して行うことがで
きる。
Further, a heater capable of adjusting the temperature is provided in the discharge block, and the substrate to be processed is subjected to plasma processing while the plasma generation chamber is maintained at a predetermined temperature, and the substrate to be processed is subjected to plasma processing and carried out of the processing chamber. After that, the processing chamber is plasma-cleaned in a state where there is no substrate to be processed on the sample stage, the plasma cleaning is completed, a new substrate to be processed is carried into the processing chamber, and a new substrate is processed. Accordingly, a clean state can be maintained in the processing chamber, and stable plasma processing can be continuously performed.

【0013】[0013]

【実施例】本発明の一実施例を図1により説明する。図
1は、マイクロ波プラズマ処理装置の構成図を示し、こ
の場合、プラズマ処理としてエッチング処理に適用した
場合について説明する。図1において、処理室1は、例
えば、ステンレス鋼で形成され、内部に空間を有する容
器で形成されている。処理室1は、上部に円形の開口部
を有し、下部に排気口11が設けられている。排気口1
1には、真空排気手段が接続されている。真空排気手段
は、この場合、圧力制御バルブ12,ターボ分子ポンプ
13,ホットバルブ14およびロータリーポンプ15で
構成され、排気口11に配管を介して順次接続されて成
る。また、排気口11には圧力制御バルブ12の前で、
バルブ16を介して高真空を検出するための圧力検出器
17(この場合、ペニング真空計)が取り付けられてい
る。また、排気口11に圧力制御バルブ12の前で処理
中の圧力を検出する隔膜真空計(図示省略)が取り付け
られている。処理室1は、この場合、ベーローズを用い
た仕切弁18によって内部空間が仕切られる構造となっ
ている。仕切弁18には、昇降駆動装置19が連結され
ている。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a configuration diagram of a microwave plasma processing apparatus. In this case, a case where the plasma processing apparatus is applied to an etching process will be described. In FIG. 1, a processing chamber 1 is formed of, for example, stainless steel, and is formed of a container having a space therein. The processing chamber 1 has a circular opening at the upper part and an exhaust port 11 at the lower part. Exhaust port 1
1 is connected to a vacuum exhaust means. In this case, the evacuation means is composed of a pressure control valve 12, a turbo molecular pump 13, a hot valve 14, and a rotary pump 15, and is connected to the evacuation port 11 sequentially through a pipe. In addition, the exhaust port 11 is located in front of the pressure control valve 12,
A pressure detector 17 (in this case, a Penning vacuum gauge) for detecting a high vacuum via the valve 16 is attached. Further, a diaphragm vacuum gauge (not shown) for detecting a pressure during processing in front of the pressure control valve 12 is attached to the exhaust port 11. In this case, the processing chamber 1 has a structure in which an internal space is partitioned by a partition valve 18 using bellows. A lifting drive 19 is connected to the gate valve 18.

【0014】処理室1上部の開口部にはサポートが設け
られ、サポート上にウエハ押え19を載置して保持して
いる。尚、サポ−ト上のウェハ抑え19は本機構のよう
に機械式でも良いが、ウェハを電気的に固定する静電吸
着式も考えられる。処理室1上部の開口部には、リング
状のベースフランジ2を介して中空円筒の放電ブロック
3が気密に取り付けられている。放電ブロック3は、内
面が下方(図面上)に向けて軸方向に向けて約10°〜
20°の角度でテーパ状に拡大された形状をなし、上部
(図面上)内面の円周上に、この場合、複数(20ヶ〜
50ヶ)ヶ所のガス吹出口32が均等に設けてある。放
電ブロック3内面のテーパ形状はプラズマの均一拡散を
行わせ、被処理基板を均一に処理させるためのものであ
るが、テーパの角度は放電ブロック3内でマイクロ波が
進行する際に電界モードが変化または他の電界モードが
増加して混入しないようにゆるやかな角度とするのが良
い。このテーパ角度の寸法は、例えば、マイクロ波の電
界モードTE11もしくは近似モードの場合、被処理基板
の径をDとすると、被処理基板の位置で1.5〜2.0
D、マイクロ波導入窓の位置で0.5〜1.5D、その
間の高さを1.0〜1.5Dとすることが望ましい。放
電ブロック3は、アルミニウム,非磁性ステンレス等の
非磁性導電材料により形成されている。放電ブロック3
の内面には、耐プラズマ部材である保護部材が形成され
ている。該耐プラズマ部材とはプラズマ中の活性種によ
ってエッチングされにくい材料をいう。例えば、アルミ
ナ,ムライト(Al23+SiO2),石英等を用い
る。この場合は、保護部材として保護膜31が形成して
ある。さらに、石英スリ−ブ31Aを保護膜31の内壁
面に挿入してある。放電ブロック3の外周面には、ヒー
タ33および熱電対(図示省略)が接触させて取り付け
てあり、ヒータ33および熱電対に接続された制御装置
34によって放電ブロック3が120℃程度の温度に加
温制御される。放電ブロック3の上部開口部には、石
英,アルミナ等のマイクロ波を透過可能な材料で形成さ
れた円板状のマイクロ波導入窓4が気密に取り付けてあ
り、処理室1およびこれに連通した放電ブロック3内の
プラズマ生成空間が気密に保持される。放電ブロック内
面は、プラズマ中のイオンやラジカルによる損傷を防ぐ
為、保護膜や石英の側壁により構成されている。
A support is provided at an opening in the upper part of the processing chamber 1, and a wafer retainer 19 is placed and held on the support. Incidentally, the wafer holder 19 on the support may be of a mechanical type like this mechanism, but may be of an electrostatic suction type for electrically fixing the wafer. A hollow cylindrical discharge block 3 is hermetically attached to an opening above the processing chamber 1 via a ring-shaped base flange 2. The inner surface of the discharge block 3 is directed downward (on the drawing) by about 10 ° in the axial direction.
The tapered shape is formed at an angle of 20 °, and a plurality of (in this case, 20 to
50 gas outlets 32 are provided evenly. The tapered shape of the inner surface of the discharge block 3 is for uniformly dispersing the plasma and uniformly processing the substrate to be processed, and the angle of the taper is such that the electric field mode is changed when the microwave advances in the discharge block 3. It is preferable to set a gentle angle so that the change or other electric field modes are not increased and mixed. The dimensions of the taper angle is, for example, when the field mode TE 11 or approximation mode of the microwaves, the diameter of the substrate when is D, at the position of the substrate 1.5 to 2.0
D, it is desirable that the position of the microwave introduction window is 0.5 to 1.5D, and the height therebetween is 1.0 to 1.5D. The discharge block 3 is formed of a non-magnetic conductive material such as aluminum and non-magnetic stainless steel. Discharge block 3
A protective member, which is a plasma-resistant member, is formed on the inner surface of. The plasma resistant member is a material that is hardly etched by active species in the plasma. For example, alumina, mullite (Al 2 O 3 + SiO 2 ), quartz or the like is used. In this case, a protective film 31 is formed as a protective member. Further, a quartz sleeve 31A is inserted into the inner wall surface of the protective film 31. A heater 33 and a thermocouple (not shown) are attached to the outer peripheral surface of the discharge block 3 in contact with each other, and the discharge block 3 is heated to a temperature of about 120 ° C. by a control device 34 connected to the heater 33 and the thermocouple. Temperature controlled. At the upper opening of the discharge block 3, a disk-shaped microwave introduction window 4 made of a material capable of transmitting microwaves such as quartz or alumina is hermetically attached, and communicates with the processing chamber 1 and the processing chamber 1. The plasma generation space in the discharge block 3 is kept airtight. The inner surface of the discharge block is formed of a protective film and quartz side walls in order to prevent damage by ions and radicals in the plasma.

【0015】マイクロ波導入窓4には円形導波管5が接
続してある。円形導波管5の他端には、矩形−円形変換
導波管51および矩形導波管52が順次接続してあり、
矩形導波管52端部にマイクロ波発振器6が取り付けて
ある。円形導波管5内には、TE11の様な固定されたモ
ードを供給する為、マイクロ波のチューニングを行うチ
ューニング手段が設けられている。ここでチューニング
手段とは選択したモードのみを放電ブロックに伝播する
ことであり、マイクロ波の反射量を少なくする手段をい
う。この場合、リング状の円板でなるマイクロ波チュー
ニング板53であり、この場合、マイクロ波導入窓4の
上部に取り付けてある。チューニング手段は、マイクロ
波が連通する開口を有する板であって、該開口の形状は
放電ブロックに伝播されるマイクロ波の電界モードによ
ってその最適形状が異なる。例えば、TE11モードおよ
びこれに近いモードの場合には、楕円等の非円形の形状
が好ましい。また、TE01モードの場合には円形の形状
が効果的である。マイクロ波チューニング板をこのよう
なマイクロ波モードに合わせた最適形状にすると、マイ
クロ波が吸収されるプラズマ部の電界形状分布(被処理
面に平行な面内での分布)が均一となるから、試料処理
の均一性が図られる。
A circular waveguide 5 is connected to the microwave introduction window 4. At the other end of the circular waveguide 5, a rectangular-circular conversion waveguide 51 and a rectangular waveguide 52 are sequentially connected.
The microwave oscillator 6 is attached to the end of the rectangular waveguide 52. The circular waveguide 5, for supplying a fixed mode such as TE 11, tuning means for tuning the microwaves is provided. Here, the tuning means means that only the selected mode is propagated to the discharge block, and means a means for reducing the amount of microwave reflection. In this case, the microwave tuning plate 53 is a ring-shaped disk, and in this case, is attached to the upper part of the microwave introduction window 4. The tuning means is a plate having an opening through which the microwave communicates, and the shape of the opening has an optimal shape that differs depending on the electric field mode of the microwave transmitted to the discharge block. For example, in the case of TE 11 mode and the mode close to this is preferably non-circular shape such as an ellipse. In the case of the TE01 mode, a circular shape is effective. If the microwave tuning plate is made to have an optimal shape adapted to such a microwave mode, the electric field shape distribution (distribution in a plane parallel to the surface to be processed) of the plasma portion in which the microwave is absorbed becomes uniform. Uniformity of sample processing is achieved.

【0016】円形導波管5および放電ブロック3の外周
部には、ソレノイドコイル91およびソレノイドコイル
92が位置するようにコイルケース9に取り付けて配置
してある。ソレノイドコイル91はソレノイドコイル9
2よりも強い磁場を発生できるものとしてあり、ソレノ
イドコイル91,92に接続された制御装置93によっ
てそれぞれ磁場強度を制御可能になっている。コイルケ
ース9は円形導波管5と放電ブロック3とに取付け固定
してあり、放電ブロック3から上部を一体として、ベー
スフランジ2から分離可能に構成してある。放電ブロッ
ク3から上部は図示を省略した昇降手段によって取付け
取外しされる。コイルケース9の下部には冷却ガス供給
口94を設け、円形導波管5の下部には通気孔54を設
けて、コイルケース9内部に窒素ガス,空気等の冷却ガ
スを供給可能にしてあり、コイルケース5内に供給され
た冷却ガスが通気孔54を介して導波管5,51,52
を通って大気に放出されるようにしてある。
Around the outer circumference of the circular waveguide 5 and the discharge block 3, a solenoid coil 91 and a solenoid coil 92 are mounted on the coil case 9 so as to be located. The solenoid coil 91 is the solenoid coil 9
The magnetic field strength can be generated by a control device 93 connected to the solenoid coils 91 and 92. The coil case 9 is attached and fixed to the circular waveguide 5 and the discharge block 3, and the upper part of the coil block 9 is integrated with the discharge block 3 so as to be separable from the base flange 2. The upper part of the discharge block 3 is attached and detached by lifting means (not shown). A cooling gas supply port 94 is provided at a lower portion of the coil case 9, and a ventilation hole 54 is provided at a lower portion of the circular waveguide 5 so that a cooling gas such as nitrogen gas or air can be supplied into the coil case 9. The cooling gas supplied into the coil case 5 is supplied to the waveguides 5, 51, 52 through the ventilation holes 54.
Through to the atmosphere.

【0017】ベースフランジ2には、処理ガスのガス供
給口21が設けてあり、放電ブロック3との嵌合部に設
けたガス連絡通路および放電ブロック3に設けたガスパ
イプを介してガス吹き出し口32につながるガス供給路
が形成してある。さらに、例えば、石英板でなるマイク
ロ波導入窓4の下に、ガス吹き出し用孔を有する石英板
を設置し、該石英板とマイクロ波導入窓4との間に処理
ガスを導入し、処理ガスを放電ブロック3の上部から吹
き出させることもできる(図示省略)。これらのように
すると、放電ブロック3内面のテーパ形状と相まって放
電ブロック3内での新旧処理ガスの置換が促進される。
このため、反応生成物の放電ブロック3外への排出が容
易となり、エッチング速度および均一性等の向上が伺わ
れる。ベースフランジ2と放電ブロック3との嵌合部に
設けたガス連絡通路は、それぞれが組み合わされたとき
に形成される。
The base flange 2 is provided with a gas supply port 21 for a processing gas. A gas outlet 32 is provided through a gas communication passage provided in a fitting portion with the discharge block 3 and a gas pipe provided in the discharge block 3. A gas supply passage leading to is formed. Further, for example, a quartz plate having a gas blowing hole is installed under the microwave introduction window 4 made of a quartz plate, and a processing gas is introduced between the quartz plate and the microwave introduction window 4, and the processing gas is introduced. Can be blown out from the upper part of the discharge block 3 (not shown). In this manner, the replacement of the old and new processing gases in the discharge block 3 is promoted in combination with the tapered shape of the inner surface of the discharge block 3.
For this reason, the reaction products can be easily discharged to the outside of the discharge block 3, and improvement in the etching rate, uniformity, and the like can be expected. The gas communication passage provided in the fitting portion between the base flange 2 and the discharge block 3 is formed when they are combined.

【0018】処理室1の底部には、上部に設けた放電ブ
ロック3の軸心と一致させて、被処理基板であるウエハ
10が配置される試料台8が絶縁材7を介して設けられ
る。試料台8には図示を省略した高周波電源が接続され
ており、バイアス電圧が印加可能になっている。試料台
8の中央部には、ウエハ10を試料台8上に配置する、
または試料台8から取り除く際に図示を省略した公知の
搬送手段、例えば、ロボットアームとの間でウエハ10
を遣り取りするためのウエハ押上81が設けてある。ウ
エハ押上81の下端には昇降駆動装置82が設けてあ
り、ウエハ押上81を昇降させる。昇降駆動装置82は
試料台8下部に連結して取り付けた支持部材83によっ
て固定支持される。さらに、支持部材83の下部には昇
降駆動装置84が設けてあり、試料台8を昇降させる。
昇降駆動装置84は処理室8下部に取り付けた支持部材
85によって固定支持される。試料台8内には、渦巻状
の冷媒流路86が形成してあり、冷媒流路86は配管を
介して支持部材85に設けた冷媒供給口87と冷媒回収
口88につながる。
At the bottom of the processing chamber 1, a sample table 8 on which a wafer 10 as a substrate to be processed is placed is provided via an insulating material 7 so as to coincide with the axis of the discharge block 3 provided at the top. A high-frequency power supply (not shown) is connected to the sample table 8 so that a bias voltage can be applied. At the center of the sample stage 8, a wafer 10 is placed on the sample stage 8.
Alternatively, when the wafer 10 is removed from the sample table 8, the wafer 10 is transferred to a known transfer unit (not shown), for example, a robot arm.
A wafer push-up 81 for exchanging wafers is provided. An elevating drive unit 82 is provided at the lower end of the wafer push-up 81 and moves the wafer push-up 81 up and down. The lifting drive device 82 is fixedly supported by a support member 83 connected and attached to the lower portion of the sample table 8. Further, an elevating drive device 84 is provided below the support member 83, and moves the sample table 8 up and down.
The lifting drive 84 is fixedly supported by a support member 85 attached to the lower part of the processing chamber 8. A spiral coolant flow path 86 is formed in the sample table 8, and the coolant flow path 86 is connected to a coolant supply port 87 and a coolant recovery port 88 provided in the support member 85 via a pipe.

【0019】上記のように構成されたマイクロ波プラズ
マエッチング装置では、公知の技術によりロードロック
室(図示省略)にウエハが導入され真空に保持された状
態で、昇降駆動装置19によって仕切弁18が下げら
れ、搬送アーム(図示省略)によって処理室1内へ搬入
される。このとき、試料台8は、昇降駆動装置84によ
って下げられている。また、ウエハ押上81も昇降駆動
装置82によって下げられている。試料台上部でウエハ
を載置した搬送アームが停止したら、昇降駆動装置82
によってウエハ押上81が上昇し、搬送アーム上からウ
エハ押上81上にウエハを受け取る。ウエハがウエハ押
上81上に移ったら、搬送アームは退避位置に戻り、そ
の後、仕切弁18が上げられ処理室1内部が密閉空間に
仕切られ、真空排気手段によって処理室1内が真空排気
される。
In the microwave plasma etching apparatus configured as described above, with the wafer being introduced into a load lock chamber (not shown) by a known technique and held in a vacuum, the gate valve 18 is moved by the elevation drive device 19. It is lowered and carried into the processing chamber 1 by a transfer arm (not shown). At this time, the sample stage 8 is lowered by the elevation drive device 84. The wafer lifting device 81 is also lowered by the lifting drive device 82. When the transfer arm on which the wafer is mounted is stopped above the sample table, the lifting drive 82
As a result, the wafer lift 81 rises, and the wafer is received on the wafer lift 81 from above the transfer arm. When the wafer moves onto the wafer lifting 81, the transfer arm returns to the retreat position, and thereafter, the gate valve 18 is raised to partition the inside of the processing chamber 1 into a closed space, and the inside of the processing chamber 1 is evacuated by the vacuum exhaust means. .

【0020】また、搬送アームが退避した後、ウエハ押
上81が下げられ、ウエハ10を試料台8上面に配置す
る。その後、試料台8は昇降駆動装置84によってプラ
ズマ処理されるのに必要な所定の位置まで上昇する。こ
の際、試料台8が上昇する途中で、処理室1のサポート
状に載置されたウエハ押え19に、上昇して来たウエハ
10の外周上面が当接し、そのままウエハ押え19を持
ち上げる。これにより、ウエハ10はウエハ押え19の
自重(またはバネ力を利用した押し付け)により試料台
8上面に支持される。なお、ウエハ10の試料台8上面
への支持は、ウエハ押えの他に静電吸着力を利用したも
のでも良い。また、試料台8の冷媒流路86には、冷媒
供給口87から冷却水等の冷却媒体が供給され、試料台
8が所定温度に維持されている。冷却媒体は、冷却する
試料台の温度によって使い分けられる。
After the transfer arm is retracted, the wafer lift 81 is lowered, and the wafer 10 is placed on the upper surface of the sample table 8. Thereafter, the sample table 8 is raised to a predetermined position required for plasma processing by the lifting drive device 84. At this time, while the sample stage 8 is being lifted, the upper surface of the rising wafer 10 comes into contact with the wafer holder 19 placed in a support state in the processing chamber 1, and the wafer holder 19 is lifted as it is. As a result, the wafer 10 is supported on the upper surface of the sample table 8 by the weight of the wafer presser 19 (or pressing using a spring force). The wafer 10 may be supported on the upper surface of the sample table 8 by using an electrostatic attraction force in addition to the wafer press. In addition, a cooling medium such as cooling water is supplied to the coolant passage 86 of the sample stage 8 from the coolant supply port 87, and the sample stage 8 is maintained at a predetermined temperature. The cooling medium is properly used depending on the temperature of the sample stage to be cooled.

【0021】処理ガス供給前の真空排気手段による処理
室1内の真空排気において、圧力検出器17によって所
定の圧力を検出したなら、バルブ16を閉じ処理室1内
雰囲気から圧力検出器17を隔離する。これにより、処
理ガスおよび処理中の反応生成物から圧力検出器17を
保護することができ、必要なときに常に正確な検出を行
うことができる。次に、ガス供給口21から処理ガスを
供給し、複数個均等に設けられたガス吹出口32から放
電ブロック3内に処理ガスを均一に導入しながら、隔膜
真空計(図示省略)によって処理室1内の圧力を検出
し、圧力制御バルブ12によって処理室1内を所定の圧
力に制御する。このとき、放電ブロック3内では、放電
ブロック3の上部で中心に向けて均等に処理ガスが導入
され、上部から下方に向けてテーパ状の放電ブロック3
内の空間で均一に拡散されながら排気されるので、生成
されるプラズマの均一性向上に効果を与えることができ
る。
When a predetermined pressure is detected by the pressure detector 17 in the evacuation of the processing chamber 1 by the evacuation means before the supply of the processing gas, the valve 16 is closed to isolate the pressure detector 17 from the atmosphere in the processing chamber 1. I do. Thus, the pressure detector 17 can be protected from the processing gas and the reaction product during the processing, and accurate detection can be performed whenever necessary. Next, a processing gas is supplied from a gas supply port 21 and a processing chamber is supplied by a diaphragm vacuum gauge (not shown) while uniformly introducing the processing gas into the discharge block 3 from a plurality of gas outlets 32 provided evenly. The pressure inside the processing chamber 1 is detected, and the inside of the processing chamber 1 is controlled to a predetermined pressure by the pressure control valve 12. At this time, in the discharge block 3, the processing gas is uniformly introduced toward the center of the upper part of the discharge block 3, and the discharge block 3 is tapered from the upper part to the lower part.
Since the gas is exhausted while being uniformly diffused in the internal space, it is possible to improve the uniformity of the generated plasma.

【0022】処理室1内が処理のための所定の圧力にな
ったら、マイクロ波発振器6からマイクロ波を発振し、
円形導波管5およびマイクロ波導入窓4を介して、放電
ブロック3内にマイクロ波を導入する。この際、矩形導
波管52および矩形−円形変換導波管51を介して円形
導波管5内に導かれたマイクロ波は、拡大された円形導
波管5内の空間とマイクロ波チューニング板53とによ
って、インピーダンスの整合が行われ均一で強い電界が
形成され、マイクロ波導入窓4を介して放電ブロック3
内に導入される。なお、このとき放電ブロック3は、ヒ
ータ33によって加温され、図示省略した温度検出手段
(熱電対)により温度検出しながら制御装置34によっ
て所定温度で保持される。一方、ソレノイドコイル91
および92には制御装置93によってそれぞれ所定強度
の磁場が発生されるように電力が供給され、放電ブロッ
ク3内に平面状のECR(電子サイクロトロン共鳴)面
を形成するように磁場が発生される。放電ブロック3内
へのマイクロ波の導入と磁場の形成により、放電ブロッ
ク3内の処理ガスがECR作用を受けてプラズマ化され
る。このとき生成されるプラズマは、マイクロ波チュー
ニング板53の作用によって均一に強められた円形導波
管5からの電界によって、均一かつ高密度に生成され
る。マイクロ波チューニング板53は、円形導波管5内
のマイクロ波のインピーダンスの整合を行うのに最適な
形状に設定され、円形導波管5内のマイクロ波を均一に
し、効率良く放電ブロック3内へ導く。
When the pressure inside the processing chamber 1 reaches a predetermined pressure for processing, a microwave is oscillated from the microwave oscillator 6,
Microwaves are introduced into the discharge block 3 through the circular waveguide 5 and the microwave introduction window 4. At this time, the microwave guided into the circular waveguide 5 via the rectangular waveguide 52 and the rectangular-circular conversion waveguide 51 is combined with the expanded space in the circular waveguide 5 and the microwave tuning plate. 53, impedance matching is performed, a uniform and strong electric field is formed, and the discharge block 3
Introduced within. At this time, the discharge block 3 is heated by the heater 33 and is maintained at a predetermined temperature by the controller 34 while detecting the temperature by a temperature detecting means (thermocouple) not shown. On the other hand, the solenoid coil 91
A power is supplied to the control block 93 and a control unit 93 so that a magnetic field of a predetermined intensity is generated, and a magnetic field is generated so as to form a flat ECR (Electron Cyclotron Resonance) surface in the discharge block 3. By the introduction of the microwave into the discharge block 3 and the formation of the magnetic field, the processing gas in the discharge block 3 undergoes the ECR action and is turned into plasma. The plasma generated at this time is uniformly and densely generated by the electric field from the circular waveguide 5 that is uniformly strengthened by the action of the microwave tuning plate 53. The microwave tuning plate 53 is set to an optimal shape for matching the impedance of the microwaves in the circular waveguide 5, makes the microwaves in the circular waveguide 5 uniform, and makes the inside of the discharge block 3 efficiently. Lead to.

【0023】放電ブロック3内に生成された均一かつ高
密度のプラズマによって、ウエハ10が均一性良くプラ
ズマ処理される。例えば、被エッチング材として、アル
ミニウム合金(この場合、Al−Si−Cu)をBCl
3+Cl2+CH22(流量比約6:7:1で200sc
cm)のエッチングガスを用いて、処理圧力を0.01
2Torrとし、マイクロ波電力を1000W(2.4
5GHz)として処理した場合、マイクロ波チューニン
グ板53を用いた場合、均一性が約4%となり、マイク
ロ波チューニング板53を使用しなかったときの均一性
約9%に対し、約倍の均一性向上を得ることができた。
なお、この場合は、試料台8に高周波電圧を印加しな
い、プラズマ中の活性種だけによる均一性についての評
価結果である。
With the uniform and high-density plasma generated in the discharge block 3, the wafer 10 is plasma-processed with high uniformity. For example, as a material to be etched, an aluminum alloy (in this case, Al-Si-Cu) is
3 + Cl 2 + CH 2 F 2 (200 sc at a flow ratio of about 6: 7: 1)
cm) of etching gas and a processing pressure of 0.01
2 Torr and microwave power of 1000 W (2.4
5 GHz), the uniformity is about 4% when the microwave tuning plate 53 is used, and about 9% of the uniformity when the microwave tuning plate 53 is not used. The improvement could be obtained.
In this case, the evaluation result of the uniformity only by the active species in the plasma without applying a high frequency voltage to the sample stage 8 is shown.

【0024】また、このようにしてウエハ10をプラズ
マ処理するときに、ソレノイドコイル91,92への電
力供給量をそれぞれ制御してECR面のできる位置を、
ウエハ10に対して近付ける、または、遠ざけることに
より、ウエハ10へのプラズマ中のイオンの入射量が変
わり、これにより、処理時の低ダメージ処理,高速エッ
チング処理,選択エッチング等の処理を選択することが
できる。
Further, when the wafer 10 is subjected to the plasma processing in this manner, the amount of electric power supplied to the solenoid coils 91 and 92 is controlled to determine the position where the ECR surface can be formed.
By moving the wafer closer or farther away from the wafer 10, the amount of ions in the plasma incident on the wafer 10 changes, thereby selecting processing such as low-damage processing, high-speed etching processing, and selective etching. Can be.

【0025】さらに、ソレノイドコイル91,92によ
り形成する磁場を強磁場にしてマイクロ波の電界との共
鳴領域を平面状に拡大し、試料の処理時と試料のオ−バ
−エッチング時とで、試料の被処理面に対する平面状の
共鳴領域の平行間隔距離を変え、マイクロ波による電界
とソレノイドコイルによる磁場との作用によって発生さ
せるプラズマ位置を変化させることにより、例えば、試
料のエッチング処理の際は試料の被処理面に対してプラ
ズマ位置を遠ざけ、試料のエッチング処理時に発生しや
すい残渣を防止するとともに、試料のオ−バ−エッチン
グの際は試料の被処理面に対してプラズマ位置を近付
け、試料のオ−バ−エッチング時に下地材のエッチング
速度を抑えた被処理面のエッチングを可能にすることが
できる。
Further, the magnetic field formed by the solenoid coils 91 and 92 is made to be a strong magnetic field, so that the resonance region with the microwave electric field is expanded in a plane, so that the sample is processed and the sample is over-etched. By changing the parallel spacing distance of the planar resonance region with respect to the surface to be processed of the sample and changing the plasma position generated by the action of the electric field by the microwave and the magnetic field by the solenoid coil, for example, when etching the sample, The plasma position is kept away from the surface to be processed of the sample to prevent residues that are likely to be generated during the etching process of the sample, and the plasma position is brought close to the surface to be processed of the sample when over-etching the sample. It is possible to etch the surface to be processed while suppressing the etching rate of the base material during the overetching of the sample.

【0026】また、このようにしてウエハ10をプラズ
マ処理するときに、例えば、上記のような処理の場合、
反応生成物としてAlCl3が生成され、プラズマ生成
室である放電ブロック3の内壁面に付着しようとする
が、放電ブロック3をヒータ33によって、この場合、
約120℃に加温することにより、放電ブロック3の内
壁面に付着しようとした反応生成物は、昇温して気化す
るので、放電ブロック3の内壁面には付着せず排気され
る。これにより、プラズマ処理の経時変化を抑制するこ
とができる。このように、プラズマ処理中は、反応生成
物が気化する温度に放電ブロック3を加温する。
When the wafer 10 is subjected to plasma processing in this manner, for example, in the case of the above-described processing,
AlCl 3 is generated as a reaction product and tends to adhere to the inner wall surface of the discharge block 3 which is a plasma generation chamber.
By heating to about 120 ° C., the reaction products that are going to adhere to the inner wall surface of the discharge block 3 evaporate by elevating the temperature, and are exhausted without adhering to the inner wall surface of the discharge block 3. Thereby, a change with time of the plasma processing can be suppressed. Thus, during the plasma processing, the discharge block 3 is heated to a temperature at which the reaction product vaporizes.

【0027】また、プラズマに晒される放電ブロック3
の内壁面には耐プラズマ材料としてアルミナ,ムライ
ト,石英等の保護部材、この場合、保護膜31が形成し
てあるので、この場合、アルミニウムで形成された放電
ブロック3が、アルミニウム合金でなる被処理材料と同
系であっても、被処理材料をエッチング処理するプラズ
マから放電ブロック3を保護することができる。
The discharge block 3 exposed to the plasma
A protective member such as alumina, mullite, quartz, or the like as a plasma-resistant material, in this case, a protective film 31 is formed on the inner wall surface. In this case, the discharge block 3 made of aluminum is coated with an aluminum alloy. Even if it is the same system as the processing material, the discharge block 3 can be protected from the plasma for etching the material to be processed.

【0028】ウエハ10のエッチング処理はこのように
して行われ、処理が終了すると、エッチング用の処理ガ
スの供給、マイクロ波電力の供給、高周波電力の供給等
が停止され、試料台8を下降させて、ウエハの搬入時と
逆の工程によりウエハを搬出する。ウエハ搬出後は、エ
ッチング処理用の処理ガスに替え、例えば、O2または
2+SF6等のプラズマクリーニング用のガスを放電ブ
ロック3内に導入し、試料台8にウエハ10またはダミ
ーウエハ等を配置しないまま、試料台8への高周波電圧
の印加は行わずに、エッチング処理時と同様にしてプラ
ズマを発生させる。このプラズマクリーニングを10数
秒実施した後、前述と同様にして新たなウエハをエッチ
ング処理する。ウエハなしのこのプラズマクリーニング
は、ウエハの1枚処理毎に実施するのが一番効果的であ
るが、処理装置を制御する制御装置を、全体のスループ
ットと兼ね合わせて2枚毎または3枚毎とn枚毎に設定
できるようにしておき、処理装置が自動的にクリーニン
グするようにしておく。これにより、従来から行われて
いたダミーウエハを用いた長時間、例えば、30分程度
の本格的なプラズマクリーニングの処理サイクルを、例
えば、1ロット毎に行っていたものを4倍ないし10倍
以上に延ばせるとともに、さらに、例えば、1日掛かり
で1週間毎に行っていた処理装置内を大気開放してのウ
ェットクリーニングを2ないし3週間以上の処理サイク
ルにすることができ、大幅なスループット向上を図るこ
とができる。なお、基板なしのプラズマクリーニングで
も、処理時間が短いことおよび試料台8のウエハ配置面
にアルマイト加工等の保護加工を施すことにより、試料
台8に影響なく行うことができる。また、クリーニング
時には、ウエハ押上81の設けられた隙間に試料台8の
下方から上方に向けて不活性ガス、例えば、N2,He
等のプロセスに影響を与えないガスを流し、ウエハ押上
81の設けられた隙間に溜った埃を吹き飛ばすクリーニ
ングを行うと、さらにクリーニング効果があがる。ま
た、ソレノイドコイル91,92および制御装置93を
除いた場合及び他のプラズマを用いる処理装置の場合で
も、スループット向上に関しては同様にこれら上述の作
用効果が生じる。
The etching process of the wafer 10 is performed in this manner. When the process is completed, the supply of the etching processing gas, the supply of the microwave power, the supply of the high frequency power, and the like are stopped, and the sample table 8 is lowered. Then, the wafer is unloaded by a process reverse to the process of loading the wafer. After unloading the wafer, a plasma cleaning gas such as O 2 or O 2 + SF 6 is introduced into the discharge block 3 in place of the processing gas for etching, and the wafer 10 or a dummy wafer is placed on the sample stage 8. Without applying the high-frequency voltage to the sample table 8 without generating the plasma, the plasma is generated in the same manner as in the etching process. After this plasma cleaning is performed for several tens of seconds, a new wafer is etched in the same manner as described above. This plasma cleaning without a wafer is most effective when performed on each wafer, but a control device for controlling the processing apparatus is used every two or three wafers in consideration of the overall throughput. , And can be set for every n sheets, and the processing apparatus automatically performs cleaning. As a result, the conventional plasma cleaning processing cycle using a dummy wafer for a long time, for example, about 30 minutes, can be performed four to ten times more than the processing cycle performed for each lot. In addition to being able to extend, the wet cleaning by opening the inside of the processing apparatus, which has been performed once a week for one day, to a processing cycle of two to three weeks or more can be performed, and the throughput is greatly improved. be able to. The plasma cleaning without the substrate can be performed without affecting the sample stage 8 by short processing time and by performing a protection process such as an alumite process on the wafer placement surface of the sample stage 8. At the time of cleaning, an inert gas, for example, N 2 , He, is placed in the gap provided with the wafer push-up 81 from below the sample table 8 upward.
When a cleaning gas is blown away from the gap provided in the wafer push-up 81 by flowing a gas that does not affect the process such as cleaning, the cleaning effect is further enhanced. In addition, even when the solenoid coils 91 and 92 and the control device 93 are omitted, and in the case of a processing apparatus using another plasma, the above-described effects are similarly obtained with respect to the improvement of the throughput.

【0029】また、放電ブロック3内の大気開放に当た
っては、放電ブロック3とベースフランジ2との間での
ガス流路の構成により、ガス配管等の接続,取外し作業
がなく、また、コイルケース9により一体に構成された
放電ブロック3,ソレノイドコイル91および92を一
体でベースフランジ2から取り外すことができ、クリー
ニング作業の準備および点検,補修作業を容易にするこ
とができる。
When the discharge block 3 is opened to the atmosphere, the gas flow path between the discharge block 3 and the base flange 2 does not require connection or disconnection of gas pipes or the like. Accordingly, the discharge block 3 and the solenoid coils 91 and 92 which are integrally formed can be integrally removed from the base flange 2, thereby facilitating the preparation, inspection, and repair work of the cleaning work.

【0030】さらに、真空排気手段のターボ分子ポンプ
13等の高真空ポンプとロータリーポンプ等の補助ポン
プとの間のバルブを加温可能なホットバルブとすること
により、高真空ポンプの排出側で圧力が高くなり反応性
生物等が付着しやすくなるのを防止でき、真空排気手段
の信頼性を向上させることができる。
Further, the valve between the high vacuum pump such as the turbo molecular pump 13 of the vacuum exhaust means and the auxiliary pump such as the rotary pump is a hot valve capable of heating, so that the pressure on the discharge side of the high vacuum pump is increased. And it is possible to prevent reactive substances and the like from easily adhering, and it is possible to improve the reliability of the evacuation unit.

【0031】次に、本発明の他の実施例を図2及び図3
により説明する。図2において、図1と同一符号は同一
部材を示し、説明を省略する。本実施例では、導波管5
Aの底面に設けたスロットアンテナ41は、円形TE01
モ−ドを放射する様に、図3に示すように共振器の中心
軸に対し放射状に配置されている。この場合、複数のス
ロットアンテナ41から放射された各々のマイクロ波
は、一定距離を有する導波管5B内を伝播した後、全体
として、円形TE01モ−ドのマイクロ波を形成するよう
になる。このように、スロットアンテナ41から放射さ
れたマイクロ波が放電管3A内の全体で、すなわち、平
面内で特定のマイクロ波モ−ドを形成するように、スロ
ットアンテナとマイクロ波が透過する石英窓4との間
に、スロットアンテナから放射されたマイクロ波が特定
のマイクロ波モ−ドに広がるための空間が必要であり、
この空間が導波管5Bで形成される。導波管5A及びス
ロットアンテナ41は、任意のモ−ドマイクロ波の安定
な生成に有効で、これにより放電管3A内での安定なプ
ラズマの生成に効果がある。さらに、石英窓4スロット
アンテナ41との間隔を最適化することにより、均一で
高密度なプラズマを生成することが可能であるという効
果がある。しかも導波管5A及びスロットアンテナ41
の形状を軸対象な円形TE01モ−ドのマイクロ波を放射
するように設定し、円形TE01モ−ドのマイクロ波を放
電管3A内に導入することにより、均一なプラズマの生
成が可能になるという効果がある。また、スロットアン
テナ形状を変えることにより、他モ−ドを処理室内に導
入でき、プラズマ密度を変えることにより、被処理材料
に最適なプラズマを供給できる効果がある。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
This will be described below. 2, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same members, and a description thereof will be omitted. In this embodiment, the waveguide 5
Slot antenna 41 provided on the bottom of A, a circular TE 01
In order to radiate the mode, they are arranged radially with respect to the central axis of the resonator as shown in FIG. In this case, each microwave radiated from the plurality of slot antennas 41 propagates through the waveguide 5B having a certain distance, and then forms a microwave having a circular TE 01 mode as a whole. . Thus, the slot antenna and the quartz window through which the microwave is transmitted so that the microwave radiated from the slot antenna 41 forms a specific microwave mode in the entire discharge tube 3A, that is, in a plane. 4, a space is required for the microwave radiated from the slot antenna to spread to a specific microwave mode.
This space is formed by the waveguide 5B. The waveguide 5A and the slot antenna 41 are effective for stably generating an arbitrary mode microwave, and thereby effective for generating stable plasma in the discharge tube 3A. Further, by optimizing the distance between the quartz window and the four-slot antenna 41, there is an effect that uniform and high-density plasma can be generated. Moreover, the waveguide 5A and the slot antenna 41
Is set to emit a microwave in the circular TE 01 mode, which is axially symmetric, and a uniform plasma can be generated by introducing the microwave in the circular TE 01 mode into the discharge tube 3A. Has the effect of becoming Further, by changing the shape of the slot antenna, another mode can be introduced into the processing chamber, and by changing the plasma density, there is an effect that an optimum plasma can be supplied to the material to be processed.

【0032】このように、本実施例によれば、種々の作
用・効果があり、均一かつ高密度プラズマの生成により
ウエハのプラズマ処理における均一性等の処理性能をさ
らに向上させることができ、また、被処理材料に関係な
く処理性能の良いプラズマ処理が行え、さらに、処理性
能の良い状態で安定したプラズマ処理を継続して行うこ
とができる。
As described above, according to the present embodiment, there are various functions and effects, and uniform and high-density plasma can be generated to further improve processing performance such as uniformity in plasma processing of a wafer. Thus, plasma processing with good processing performance can be performed irrespective of the material to be processed, and stable plasma processing can be continuously performed with good processing performance.

【0033】なお、本実施例では、Al合金のエッチン
グ処理を例に説明したが、被エッチング材の対象として
はこれに限られるものでなく、メタル,ゲート,酸化膜
等種々の被エッチング材料に対して適用できる。また、
エッチング処理だけでなく、成膜処理等他のプラズマ処
理に適用しても良いことはいうまでもない。
In this embodiment, the etching process of the Al alloy has been described as an example. However, the target of the material to be etched is not limited to this, but may be applied to various materials to be etched such as a metal, a gate, and an oxide film. Applicable to Also,
It goes without saying that the present invention may be applied to not only the etching process but also other plasma processes such as a film forming process.

【0034】また、図1でソレノイドコイル91,92
および制御装置93を除いた場合でも、均一性に関して
は本実施例と同様の作用が生じ、処理の均一性の向上を
図れる。
In FIG. 1, the solenoid coils 91, 92
Even when the control device 93 is omitted, the same operation as in the present embodiment occurs with respect to the uniformity, and the uniformity of the processing can be improved.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明によれば、高密度で均一なプラズ
マを得られることから処理性能をさらに向上させること
ができ、また、被処理材の材質に関係なく処理性能の良
いプラズマ処理が行え、さらに、処理性能の良い状態を
継続させ安定したプラズマ処理を行うことができるとい
うそれぞれの効果がある。
According to the present invention, a high-density and uniform plasma can be obtained, so that the processing performance can be further improved, and a plasma processing with a high processing performance can be performed regardless of the material of the material to be processed. Further, there are respective effects that a state in which the processing performance is good can be continued and stable plasma processing can be performed.

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

【図1】本発明の一実施例であるマイクロ波プラズマ処
理装置を示す縦断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a microwave plasma processing apparatus according to one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の他の実施例であるマイクロ波プラズマ
処理装置を示す縦断面図である。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a microwave plasma processing apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図3】図2におけるスロットアンテナの平面図であ
る。
FIG. 3 is a plan view of the slot antenna in FIG. 2;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…処理室、3…放電ブロック、4…マイクロ波導入
窓、5…円形導波管、8…試料台、10…ウエハ、13
…ターボ分子ポンプ、31…保護膜、33…ヒータ、5
3…マイクロ波チューニング板、91,92…ソレノイ
ドコイル。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Processing room, 3 ... Discharge block, 4 ... Microwave introduction window, 5 ... Circular waveguide, 8 ... Sample stand, 10 ... Wafer, 13
... turbo molecular pump, 31 ... protective film, 33 ... heater, 5
3. Microwave tuning plate, 91, 92 ... solenoid coil.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 21/31 H01L 21/302 B (72)発明者 金清 任光 山口県下松市大字東豊井794番地 株式 会社 日立製作所 笠戸工場内 (72)発明者 川原 博宣 山口県下松市大字東豊井794番地 株式 会社 日立製作所 笠戸工場内 (72)発明者 工藤 勝義 山口県下松市大字東豊井794番地 日立 笠戸エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 平7−142444(JP,A) 特開 平4−133322(JP,A) 特開 平5−283196(JP,A) 特開 平3−140470(JP,A) 特開 平3−170666(JP,A) 特開 平4−96224(JP,A) 特開 平2−148836(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05H 1/46 C23F 4/00 H01L 21/3065 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI H01L 21/31 H01L 21/302 B (72) Inventor Kinmitsu Nitsumitsu 794, Higashitoyoi, Katsumatsu-shi, Yamaguchi Prefecture Hitachi, Ltd. Kasa Inside the factory (72) Inventor Hironobu Kawahara 794, Higashi-Toyoi, Kazamatsu City, Yamaguchi Prefecture Inside the Kasado Factory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Katsuyoshi Kudo 794, Higashi Toyoi, Kudamatsu City, Yamaguchi Prefecture Within Hitachi Kasado Engineering Co., Ltd. (56) References JP-A-7-142444 (JP, A) JP-A-4-133322 (JP, A) JP-A-5-283196 (JP, A) JP-A-3-140470 (JP, A) JP-A-3-170666 (JP, A) JP-A-4-96224 (JP, A) JP-A-2-14836 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H05H1 / 46 C23F 4/00 H01L 21/3065

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 被処理基板が配置される試料台と、前記
試料台を内部に有し前記試料台の前記被処理基板配置面
に対向して開口部を有する処理室と、前記処理室の前記
開口部外側に取り付けられ非磁性導電材料でなる中空円
筒で前記試料台方向に対しテーパ状に拡大した内面を有
する放電ブロックと、前記放電ブロックの他端開口部に
マイクロ波導入窓を介して接続した円形導波管と、前記
円形導波管内に設けられたスロットアンテナおよびマイ
クロ波チューニング板からなりマイクロ波のチューニン
グを行うチューニング手段と、前記放電ブロックの外側
に設けられたソレノイドコイルと、前記放電ブロック内
に処理ガスを供給するガス供給手段と、前記処理室内を
所定圧力に減圧排気する真空排気手段とを具備すること
を特徴とするマイクロ波プラズマ処理装置。
A processing chamber having a sample stage in which a substrate to be processed is disposed, a processing chamber having the sample table therein, and having an opening facing the substrate mounting surface of the sample stage; A discharge block having an inner surface that is attached to the outside of the opening and is tapered in the direction of the sample table with a hollow cylinder made of a nonmagnetic conductive material, and a microwave introduction window at the other end of the discharge block. a circular waveguide connected, the
Slot antenna and microphone provided in a circular waveguide
Microwave tuning consisting of black wave tuning plate
Tuning means for performing tuning , a solenoid coil provided outside the discharge block, gas supply means for supplying a processing gas into the discharge block, and vacuum exhaust means for depressurizing and exhausting the processing chamber to a predetermined pressure. A microwave plasma processing apparatus, comprising:
【請求項2】 被処理基板が配置される試料台と、前記
試料台を内部に有し前記試料台の前記被処理基板配置面
に対向して開口部を有する処理室と、前記処理室の前記
開口部外側に取り付けられ非磁性導電材料でなる中空円
筒で前記試料台方向に対しテーパ状に拡大した内面を有
する放電ブロックと、前記放電ブロックの他端開口部に
マイクロ波導入窓を介して接続した円形導波管と、前記
円形導波管内に設けられたスロットアンテナおよびマイ
クロ波チューニング板からなりマイクロ波のチューニン
グを行うチューニング手段と、前記放電ブロックの外側
に設けられたソレノイドコイルと、前記放電ブロック内
に処理ガスを供給するガス供給手段と、前記処理室内を
所定圧力に減圧排気する真空排気手段とを具備し、前記
放電ブロックの内壁面に保護部材を形成したことを特徴
とするマイクロ波プラズマ処理装置。
2. A processing chamber having a substrate on which a substrate to be processed is disposed, a processing chamber having the sample table therein, and having an opening opposed to the substrate mounting surface of the sample table; A discharge block having an inner surface that is attached to the outside of the opening and is tapered in the direction of the sample table with a hollow cylinder made of a nonmagnetic conductive material, and a microwave introduction window at the other end of the discharge block. a circular waveguide connected, the
Slot antenna and microphone provided in a circular waveguide
Microwave tuning consisting of black wave tuning plate
Tuning means for performing tuning , a solenoid coil provided outside the discharge block, gas supply means for supplying a processing gas into the discharge block, and vacuum exhaust means for depressurizing and exhausting the processing chamber to a predetermined pressure. A microwave plasma processing apparatus comprising: a protection member formed on an inner wall surface of the discharge block.
【請求項3】 被処理基板が配置される試料台と、前記
試料台を内部に有し前記試料台の前記被処理基板配置面
に対向して開口部を有する処理室と、前記処理室の前記
開口部外側に取り付けられ非磁性導電材料でなる中空円
筒で前記試料台方向に対しテーパ状に拡大した内面を有
する放電ブロックと、前記放電ブロックの他端開口部に
マイクロ波導入窓を介して接続した円形導波管と、前記
円形導波管内に設けられたスロットアンテナおよびマイ
クロ波チューニング板からなりマイクロ波のチューニン
グを行うチューニング手段と、前記放電ブロックの外側
に設けられたソレノイドコイルと、前記放電ブロック内
に処理ガスを供給するガス供給手段と、前記処理室内を
所定圧力に減圧排気する真空排気手段とを具備し、前記
放電ブロックに温度調整可能な加熱器を取付けたことを
特徴とするマイクロ波プラズマ処理装置。
3. A sample stage on which a substrate to be processed is arranged, a processing chamber having the sample stage therein, and having an opening facing the surface of the sample stage on which the substrate to be processed is arranged; A discharge block having an inner surface that is attached to the outside of the opening and is tapered in the direction of the sample table with a hollow cylinder made of a nonmagnetic conductive material, and a microwave introduction window at the other end of the discharge block. a circular waveguide connected, the
Slot antenna and microphone provided in a circular waveguide
Microwave tuning consisting of black wave tuning plate
Tuning means for performing tuning , a solenoid coil provided outside the discharge block, gas supply means for supplying a processing gas into the discharge block, and vacuum exhaust means for depressurizing and exhausting the processing chamber to a predetermined pressure. A microwave plasma processing apparatus comprising: a heater capable of adjusting a temperature attached to the discharge block.
JP27472694A 1994-11-09 1994-11-09 Microwave plasma processing equipment Expired - Fee Related JP3193575B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27472694A JP3193575B2 (en) 1994-11-09 1994-11-09 Microwave plasma processing equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27472694A JP3193575B2 (en) 1994-11-09 1994-11-09 Microwave plasma processing equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08138890A JPH08138890A (en) 1996-05-31
JP3193575B2 true JP3193575B2 (en) 2001-07-30

Family

ID=17545724

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP27472694A Expired - Fee Related JP3193575B2 (en) 1994-11-09 1994-11-09 Microwave plasma processing equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3193575B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6357385B1 (en) * 1997-01-29 2002-03-19 Tadahiro Ohmi Plasma device
JP4519399B2 (en) * 2002-11-27 2010-08-04 株式会社ワイ・ワイ・エル Chemical reaction control method and apparatus
JP5548028B2 (en) * 2010-05-14 2014-07-16 株式会社ランドマークテクノロジー Deposition chamber remote cleaning method
JP5657953B2 (en) * 2010-08-27 2015-01-21 株式会社日立ハイテクノロジーズ Plasma processing equipment
JP5690603B2 (en) * 2011-01-26 2015-03-25 株式会社日立ハイテクノロジーズ Plasma processing equipment
CN116390320A (en) * 2023-05-30 2023-07-04 安徽农业大学 Electron cyclotron resonance discharge device and application

Also Published As

Publication number Publication date
JPH08138890A (en) 1996-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0653775B1 (en) Microwave plasma processing apparatus and method
KR100264445B1 (en) Plasma treatment equipment
US5683537A (en) Plasma processing apparatus
KR101061608B1 (en) Plasma processing device
US8419859B2 (en) Method of cleaning plasma-treating apparatus, plasma-treating apparatus where the cleaning method is practiced, and memory medium memorizing program executing the cleaning method
KR19980063837A (en) Plasma processing apparatus
KR20180054495A (en) Dual-frequency surface wave plasma source
JP2002231637A (en) Plasma processor
JPH07106095A (en) Plasma processing device
JP3193575B2 (en) Microwave plasma processing equipment
JP3276023B2 (en) Control method of plasma processing apparatus
JP3050732B2 (en) Plasma processing equipment
JP3238137B2 (en) Cleaning method for plasma processing chamber
JP3294690B2 (en) Control method of plasma etching apparatus
JP3045443B2 (en) Plasma processing equipment
JP2021034515A (en) Cleaning method and microwave plasma processor
JP3807957B2 (en) Plasma processing method
JPH07122399A (en) Plasma treatment apparatus and its controlling method
JP3662212B2 (en) Plasma processing equipment
JP3477573B2 (en) Plasma processing apparatus, plasma generation introduction member and slot electrode
JP3662211B2 (en) Plasma processing equipment
JP3173692B2 (en) Plasma processing method
JP2006237627A (en) Plasma processing method
JP3337288B2 (en) Plasma processing equipment
JP2000150488A (en) Method and device for plasma process

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees