JP3357280B2 - Plasma processing equipment - Google Patents
Plasma processing equipmentInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は半導体ウェーハやガ
ラス基板等の被処理物に対しエッチング、アッシング、
ＣＶＤ処理、イオン注入処理等を行うプラズマ処理装置
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to etching, ashing, and the like for an object to be processed such as a semiconductor wafer or a glass substrate.
The present invention relates to a plasma processing apparatus that performs a CVD process, an ion implantation process, and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】高周波を印加することで発生するプラズ
マには、容量結合型プラズマ(CCP:Capacitive Coupled
Plasma)と誘導結合型プラズマ(ICP:Inductive Coupled
Plasma)があり、容量結合型プラズマは被処理物にダメ
ージを与えるので、誘導結合型プラズマの方が好ましい
ことが判明している。2. Description of the Related Art Capacitively coupled plasma (CCP: Capacitive Coupled Plasma) is generated in plasma generated by applying a high frequency.
Plasma) and Inductive Coupled Plasma (ICP)
Plasma), and capacitively coupled plasma damages an object to be processed, and it has been found that inductively coupled plasma is more preferable.
【０００３】そこで、容量結合型プラズマにあっては被
処理物に対するダメージを抑制するための手段としてフ
ァラデーシールドを設けている。具体的には、特開平８
−５０９９６号公報には、チャンバーとプラズマを発生
するコイルとの間にファラデーシールドを配置する提案
がなされ、特開平８−８８２２０号公報にはドーム状を
なすファラデーシールドにスリットを形成するとともに
これらスリットが重ならないように２層にする提案がな
されている。Therefore, in the capacitively coupled plasma, a Faraday shield is provided as a means for suppressing damage to an object to be processed. Specifically, Japanese Patent Application Laid-Open
Japanese Patent Application Laid-Open No. 50996 discloses a method of arranging a Faraday shield between a chamber and a coil for generating plasma. Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-88220 discloses a method in which slits are formed in a dome-shaped Faraday shield. It has been proposed that two layers be provided so that they do not overlap.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上述したように、ファ
ラデーシールドを用いると、プラズマの着火性が悪くな
る。このため放電条件が限定され、またファラデーシー
ルド自体の設計も難しい。As described above, the use of the Faraday shield deteriorates the ignitability of plasma. For this reason, discharge conditions are limited, and the design of the Faraday shield itself is difficult.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
発明に係るプラズマ処理装置は、チャンバーの外周に誘
導結合プラズマを発生させるための高周波電源に接続さ
れた誘導コイルを設け、この誘導コイルから離間した位
置に誘導コイルとの間で容量結合プラズマを発生させる
ための接地電極を設けた。In order to solve the above-mentioned problems, a plasma processing apparatus according to the present invention is provided with an induction coil connected to a high frequency power supply for generating inductively coupled plasma on the outer periphery of a chamber. A ground electrode for generating capacitively coupled plasma between the induction coil and the induction coil was provided at a position away from the induction coil.
【０００６】前記誘導コイルは誘導結合プラズマを発生
することができる範囲でできるだけ短い方が好ましい。
即ち、誘導コイルの全長が長くなると、誘導コイル自体
の抵抗が大きくなってコンデンサとしての作用が大きく
なり容量結合プラズマの発生量が増えるので、例えば一
巻とするのが好ましい。It is preferable that the length of the induction coil is as short as possible within a range in which inductively coupled plasma can be generated.
That is, when the total length of the induction coil is increased, the resistance of the induction coil itself is increased, the action as a capacitor is increased, and the amount of capacitively-coupled plasma generated is increased.
【０００７】また、接地電極については、チャンバーが
石英製或いはセラミックス製の場合にはその外周に設け
られる筒状電極とするのが構造が簡単になって好ましい
が、チャンバー自体がアルミニウム合金等でできている
場合には、チャンバーを接地してもよい。When the chamber is made of quartz or ceramics, it is preferable to use a cylindrical electrode provided on the outer periphery of the ground electrode because of its simple structure. However, the chamber itself is made of an aluminum alloy or the like. If so, the chamber may be grounded.
【０００８】また、チャンバーの内部構造としてはプラ
ズマ発生領域と、被処理物がセットされるプラズマ処理
領域とに分けることが、被処理物にダメージを与えない
ので好ましい。更に好ましくは、被処理物から順次誘導
コイル、接地電極を配置する。即ち、誘導コイルを基準
として被処理物と反対側に接地電極を配置する。尚、プ
ラズマ発生領域については石英製またはセラミックス製
のチャンバーで構成され、プラズマ処理領域については
アルミニウム合金製のチャンバーで構成することもでき
る。The internal structure of the chamber is preferably divided into a plasma generation region and a plasma processing region in which a workpiece is set, so that the workpiece is not damaged. More preferably, an induction coil and a ground electrode are sequentially arranged from the object to be processed. That is, the ground electrode is arranged on the side opposite to the object with respect to the induction coil. The plasma generation region may be constituted by a quartz or ceramic chamber, and the plasma treatment region may be constituted by an aluminum alloy chamber.
【０００９】また、前記プラズマ発生領域とプラズマ処
理領域との間に、パンチングプレート等からなる多孔の
グリッドを配置して、更にダメージが生じないようにす
ることが可能である。尚、グリッドは接地されるととも
にアルミニウムまたはシリコン等から構成するのが好ま
しい。Further, it is possible to arrange a porous grid made of a punching plate or the like between the plasma generation region and the plasma processing region so as not to cause further damage. Preferably, the grid is grounded and made of aluminum or silicon.
【００１０】更に、前記プラズマ処理領域に被処理物を
載置するテーブルを設けている場合には、ピンによって
被処理物を該テーブルに対し若干浮かせた状態で支持す
るようにすることで、アッシング等の場合において、処
理の均一性が向上する。Further, in the case where a table on which the object is placed is provided in the plasma processing region, the object is supported in a slightly floating state with respect to the table by pins, so that ashing is performed. In such cases, the processing uniformity is improved.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係る
プラズマ処理装置の全体図であり、プラズマ処理装置は
ベース１に開口２を形成し、この開口２に下方から接地
された載置テーブル３を臨ませている。この載置テーブ
ル３にはウェーハＷを載置テーブル３から若干浮かせて
支持するピン４が設けられている。このピン４は例えば
載置テーブル３の上面から出没動する構造にすることが
できる。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Here, FIG. 1 is an overall view of a plasma processing apparatus according to the present invention. In the plasma processing apparatus, an opening 2 is formed in a base 1, and a mounting table 3 grounded from below faces the opening 2. . The mounting table 3 is provided with pins 4 for supporting the wafer W slightly floating from the mounting table 3. This pin 4 can be structured to move out and up from the upper surface of the mounting table 3, for example.
【００１２】また、前記開口２を覆うようにアルミニウ
ム合金製の下部チャンバー５が設けられ、この下部チャ
ンバー５の上に石英やセラミックス製の上部チャンバー
６が設けられている。これら下部チャンバー５及び上部
チャンバー６は同一材料から構成される一体物であって
もよい。A lower chamber 5 made of an aluminum alloy is provided so as to cover the opening 2, and an upper chamber 6 made of quartz or ceramic is provided on the lower chamber 5. The lower chamber 5 and the upper chamber 6 may be an integral body made of the same material.
【００１３】また、下部チャンバー５とベース１との間
にはチャンバー内を減圧するための排気通路７が形成さ
れ、上部チャンバー６内のプラズマ発生領域と下部チャ
ンバー５内のプラズマ処理領域との間にはＳiやＡlから
なる多孔グリッド８が配置され、ウェーハＷにダメージ
を与える成分がプラズマ発生領域からプラズマ処理領域
に入り込むのを阻止している。An exhaust passage 7 for reducing the pressure inside the chamber is formed between the lower chamber 5 and the base 1, and is provided between the plasma generation area in the upper chamber 6 and the plasma processing area in the lower chamber 5. A porous grid 8 made of Si or Al is arranged to prevent components that damage the wafer W from entering the plasma processing region from the plasma generation region.
【００１４】また、上部チャンバー６の上端部は蓋体９
にて閉塞され、この蓋体９には反応ガスの導入管１０が
接続するとともに裏面には導入された反応ガスを拡散せ
しめる拡散板１１を取り付けている。The upper end of the upper chamber 6 has a lid 9
The lid 9 is connected to a reaction gas introduction pipe 10 and a back surface is provided with a diffusion plate 11 for diffusing the introduced reaction gas.
【００１５】一方、上部チャンバー６の外周には接地電
極１２と誘導コイル１３が設けられている。接地電極１
２は筒状をなし、誘導コイル１３は略一巻き巻回される
とともに１３．５６ＭＨzの高周波電源に接続されてい
る。On the other hand, a ground electrode 12 and an induction coil 13 are provided on the outer periphery of the upper chamber 6. Ground electrode 1
2 has a cylindrical shape, and the induction coil 13 is wound substantially one turn and connected to a high frequency power supply of 13.56 MHz.
【００１６】以上において、排気通路７から吸引してチ
ャンバー内を減圧した後、蓋体９を介してチャンバー内
に反応ガスを導入し、更に誘導コイル１３に高周波を印
加する。すると、誘導コイル１３と接地電極１２との間
で瞬時に容量結合プラズマが発生し、この後、誘導コイ
ル１３周辺の上部チャンバー６の外周部に誘導結合プラ
ズマが発生する。尚、誘導コイル１３と接地電極１２と
の間で発生した容量結合プラズマの量は着火には充分で
あるが、それほど多量ではなく、継続的に発生する。In the above, after the interior of the chamber is depressurized by suction from the exhaust passage 7, a reaction gas is introduced into the chamber through the lid 9, and a high frequency is applied to the induction coil 13. Then, capacitively-coupled plasma is instantaneously generated between the induction coil 13 and the ground electrode 12, and thereafter, inductively-coupled plasma is generated around the induction coil 13 around the upper chamber 6. Although the amount of capacitively-coupled plasma generated between the induction coil 13 and the ground electrode 12 is sufficient for ignition, it is not so large and is generated continuously.
【００１７】そして、発生した誘導結合プラズマによっ
て、ウェーハＷ表面に形成された被膜に対してアッシン
グ処理等がなされる。このとき、ピン４によってウェー
ハＷを載置テーブル３の上面から若干（２ｍｍ以下）浮
かせた状態で支持して処理することで、均一性が向上す
る。An ashing process or the like is performed on the film formed on the surface of the wafer W by the generated inductively coupled plasma. At this time, the wafer W is supported and processed while being slightly lifted (less than 2 mm) from the upper surface of the mounting table 3 by the pins 4, thereby improving the uniformity.
【００１８】図２（ａ）は本発明に係るプラズマ処理装
置の場合の発光スペクトルを示すグラフ、同図（ｂ）は
チャンバーの外周に対をなすように電極を配置した従来
のプラズマ処理装置の場合の発光スペクトルを示すグラ
フであり、本願発明に係る装置を使用した場合には、
（ａ）に示すように、７７７ｎｍ等に代表される活性酸
素（Ｏ）の量が充分であるにも拘らず、５６０ｎｍ付近
の酸素イオン（Ｏ2+）が認められない。即ち、本発明に
係るプラズマ処理装置にあっては、チャンバー内に誘導
結合プラズマが発生していることが分かる。FIG. 2A is a graph showing an emission spectrum in the case of the plasma processing apparatus according to the present invention, and FIG. 2B is a graph showing a conventional plasma processing apparatus in which electrodes are arranged in pairs on the outer periphery of the chamber. It is a graph showing the emission spectrum of the case, when using the device according to the present invention,
As shown in (a), although the amount of active oxygen (O) represented by 777 nm is sufficient, oxygen ions (O 2+ ) around 560 nm are not recognized. That is, in the plasma processing apparatus according to the present invention, it can be seen that inductively coupled plasma is generated in the chamber.
【００１９】次にダメージ測定の結果を以下の（表１）
に示す。（表１）において、positionはウェーハＷの模
式図の１〜２１に示される各測定点を指し、Ｅ＋１０は
対数を示す。因みに５．１７Ｅ＋１０は５．１７×１０
10である。Next, the results of the damage measurement are shown below (Table 1).
Shown in In Table 1, position indicates each measurement point indicated by 1 to 21 in the schematic view of the wafer W, and E + 10 indicates a logarithm. By the way, 5.17E + 10 is 5.17 × 10
It is 10 .
【００２０】[0020]
【表１】 [Table 1]
【００２１】図３は（表１）に基づいて作成したダメー
ジ測定結果を示すグラフであり、このグラフからも明ら
かなように、チャンバーの外周に対をなすように電極を
配置した従来のプラズマ処理装置を用いた場合に比べ、
本願発明に係る装置を用いることで大幅にダメージが低
下することが分る。尚、図３の縦軸におけるＱOX中のＱ
は電荷量、OXは酸化膜を表し、「ＱOX」で酸化膜中の電
荷量を表す。基板にダメージがあると、酸化膜中の電荷
量が増えるので数値は大きくなる。FIG. 3 is a graph showing damage measurement results prepared based on (Table 1). As is clear from this graph, a conventional plasma treatment in which electrodes are arranged in pairs on the outer periphery of the chamber is shown. Compared to using the device,
It can be seen that the use of the device according to the present invention significantly reduces the damage. Note that Q in QOX on the vertical axis in FIG.
Denotes an electric charge, OX denotes an oxide film, and “QOX” denotes an electric charge in the oxide film. If the substrate is damaged, the amount of charge in the oxide film increases, and the numerical value increases.
【００２２】図４は保持ピンの高さとアッシングレート
及び均一性との関係を示すグラフであり、このグラフか
ら保持ピンの高さを高くすると、均一性は向上するが、
逆にアッシングレートは低下する。保持ピンの高さとし
ては０．６ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲とすることで、ある
程度のアッシングレートを確保しつつ均一性を向上する
ことができる。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the height of the holding pins and the ashing rate and the uniformity. As the height of the holding pins is increased from this graph, the uniformity is improved.
Conversely, the ashing rate decreases. By setting the height of the holding pins in the range of 0.6 mm to 2.0 mm, uniformity can be improved while securing a certain ashing rate.
【００２３】[0023]
【発明の効果】以上に説明したように本発明に係るプラ
ズマ処理装置によれば、チャンバーの外周に誘導結合プ
ラズマを発生させるための高周波電源に接続された誘導
コイルを設け、この誘導コイルから離間した位置に誘導
コイルとの間で容量結合プラズマを発生させるための接
地電極を設けたので、容量結合プラズマを最小限に利用
することで着火が容易でしかも被処理物に対するダメー
ジを少なくすることができる。特に、誘導コイルの巻数
を一巻き程度にすることで、誘導コイルによる容量結合
プラズマの発生を抑制することができる。As described above, according to the plasma processing apparatus of the present invention, an induction coil connected to a high-frequency power supply for generating inductively coupled plasma is provided on the outer periphery of the chamber, and is separated from the induction coil. A ground electrode for generating capacitively coupled plasma between the induction coil and the induction coil is provided at the position where the ignition is easy by using the capacitively coupled plasma to a minimum, and the damage to the workpiece can be reduced. it can. In particular, by setting the number of turns of the induction coil to about one, generation of capacitively coupled plasma by the induction coil can be suppressed.
【００２４】また、チャンバーの内部をプラズマ発生領
域と、プラズマ処理領域とに分けることで被処理物に与
えるダメージがより少なくなり、プラズマ発生領域とプ
ラズマ処理領域との間に、多孔グリッドを配置すれば、
更にダメージの減少が図られ、ピンによって基板をテー
ブルに対し若干浮かせた状態で支持することで、処理の
均一性が向上する。Further, by dividing the inside of the chamber into a plasma generation region and a plasma processing region, damage to an object to be processed is reduced, and a porous grid is arranged between the plasma generation region and the plasma processing region. If
Further, the damage is reduced, and the uniformity of the processing is improved by supporting the substrate with the pins slightly floating with respect to the table.
【図１】本発明に係るプラズマ処理装置の全体図FIG. 1 is an overall view of a plasma processing apparatus according to the present invention.
【図２】（ａ）は本発明に係るプラズマ処理装置の場合
の発光スペクトルを示すグラフ、（ｂ）は従来のプラズ
マ処理装置の場合の発光スペクトルを示すグラフ、2A is a graph showing an emission spectrum of the plasma processing apparatus according to the present invention, FIG. 2B is a graph showing an emission spectrum of a conventional plasma processing apparatus,
【図３】（表１）に基づいて作成したダメージ測定結果
を示すグラフFIG. 3 is a graph showing damage measurement results created based on (Table 1).
【図４】保持ピンの高さとアッシングレート及び均一性
との関係を示すグラフFIG. 4 is a graph showing the relationship between the height of a holding pin and an ashing rate and uniformity.
１…ベース、２…開口、３…載置テーブル、４…ピン、
５…下部チャンバー、６…上部チャンバー、７…排気通
路、８…グリッド、９…蓋体、１０…ガスの導入管、１
２…接地電極、１３…誘導コイル。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base, 2 ... Opening, 3 ... Mounting table, 4 ... Pin,
5 lower chamber, 6 upper chamber, 7 exhaust passage, 8 grid, 9 lid, 10 gas introduction pipe, 1
2 ... ground electrode, 13 ... induction coil.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−83697（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−74089（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−50996（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−289193（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−290013（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−201718（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−232297（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−261626（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−302997（ＪＰ，Ａ) 特表2001−524575（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05H 1/46 C23C 14/00 C23C 16/50 C23F 4/00 C23C 14/54 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-8-83697 (JP, A) JP-A-9-74089 (JP, A) JP-A-8-50996 (JP, A) JP-A-9-96 289193 (JP, A) JP-A-2-290013 (JP, A) JP-A-7-201718 (JP, A) JP-A-9-232297 (JP, A) JP-A 10-261626 (JP, A) JP-A-10-302997 (JP, A) Table 2001-524575 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H05H 1/46 C23C 14/00 C23C 16/50 C23F 4/00 C23C 14/54
Claims (6)
ラズマ処理を行うプラズマ処理装置において、前記チャ
ンバーの外周には誘導結合プラズマを発生させるための
高周波電源に接続された誘導コイルが設けられ、この誘
導コイルから離間した位置に誘導コイルとの間で容量結
合プラズマを発生させるための接地電極が設けられ、且
つ前記誘導コイルはチャンバーの外周に略一巻きされ、
また前記接地電極はチャンバーの外周に設けられる筒状
電極であり、更に前記被処理物から順次誘導コイル、接
地電極が配置されていることを特徴とするプラズマ処理
装置。In a plasma processing apparatus for performing a predetermined plasma processing on an object to be processed in a chamber, an induction coil connected to a high-frequency power supply for generating inductively coupled plasma is provided on an outer periphery of the chamber. a ground electrode for generating a capacitive coupling plasma between the induction coil at a position spaced from the induction coil is provided,且
The induction coil is wound substantially one turn around the outer periphery of the chamber,
Also, the ground electrode is formed in a cylindrical shape provided on the outer periphery of the chamber.
Electrodes, and an induction coil and a contact
A plasma processing apparatus, wherein a ground electrode is disposed .
いて、前記チャンバー内にはプラズマ発生領域と、被処
理物がセットされるプラズマ処理領域とが存在すること
を特徴とするプラズマ処理装置。2. The plasma processing apparatus according to claim 1 , wherein a plasma generation region and a plasma processing region in which an object to be processed is set exist in the chamber.
いて、前記プラズマ発生領域を形成する部分は石英製ま
たはセラミックス製のチャンバーで構成され、プラズマ
処理領域を形成する部分はアルミニウム合金製のチャン
バーで構成されていることを特徴とするプラズマ処理装
置。3. The plasma processing apparatus according to claim 2 , wherein the portion forming the plasma generation region is formed of a quartz or ceramic chamber, and the portion forming the plasma processing region is formed of an aluminum alloy chamber. A plasma processing apparatus, comprising:
マ処理装置において、前記プラズマ発生領域とプラズマ
処理領域との間にはグリッドが配置されていることを特
徴とするプラズマ処理装置。4. The plasma processing apparatus according to claim 2 or claim 3, plasma processing system, wherein the grid is arranged between the plasma generation region and the plasma processing region.
いて、前記グリッドは接地されるとともにアルミニウム
またはシリコンから構成されていることを特徴とするプ
ラズマ処理装置。5. The plasma processing apparatus according to claim 4 , wherein said grid is grounded and made of aluminum or silicon.
処理装置において、前記プラズマ処理領域にはテーブル
が設けられ、更に被処理物を該テーブルに対し若干浮か
せた状態で支持するピンが設けられていることを特徴と
するプラズマ処理装置。6. The plasma processing apparatus according to claims 1 to 5, wherein the plasma treatment in the area table is provided, provided with a pin further supported in a state where the object to be treated floated slightly to the table A plasma processing apparatus, comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32614197A JP3357280B2 (en) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | Plasma processing equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32614197A JP3357280B2 (en) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | Plasma processing equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPH11162695A JPH11162695A (en) | 1999-06-18 |
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Family
ID=18184519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32614197A Expired - Fee Related JP3357280B2 (en) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | Plasma processing equipment |
Country Status (1)
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- 1997-11-27 JP JP32614197A patent/JP3357280B2/en not_active Expired - Fee Related
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