JP3483725B2 - Plasma processing apparatus and processing method - Google Patents

Plasma processing apparatus and processing method

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JP3483725B2 JP08375397A JP8375397A JP3483725B2 JP 3483725 B2 JP3483725 B2 JP 3483725B2 JP 08375397 A JP08375397 A JP 08375397A JP 8375397 A JP8375397 A JP 8375397A JP 3483725 B2 JP3483725 B2 JP 3483725B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、半導体、液晶ディ
スプレー用ウェハ等の製造において用いられるプラズマ
処理装置に係わり、例えば、エッチング時に用いたレジ
ストを除去するアッシング等の処理に好適なプラズマ処
理装置に関する。 【0002】 【従来の技術】一般に、半導体素子の製造には、反応性
プラズマを用いたプラズマ処理が広く用いられている。
プラズマは電離した気体の総称であるが、半導体製造等
に用いられる放電プラズマは、核融合プラズマとはその
性格を異にし、電離度が比較的低くかつガス温度に比べ
電子温度が著しく高い等の特徴を備えている。そのた
め、常温ではなしえない反応を起こすことができ、処理
用ガス分子と電子との間の衝突により発生する励起状態
分子や、処理用ガス分子が解離することにより発生する
各解離種など、化学的に活性な種を生成することができ
る。そして、これら活性種とウェハとの反応や、処理用
ガスが電離することにより発生したイオンがウェハに入
射することを利用して、プラズマ処理が行われる。 【0003】プラズマ処理を行うプラズマ処理装置は、
そのプラズマ源の差異によって、容量結合型プラズマ処
理装置、誘導結合型プラズマ処理装置、有磁場型マイク
ロ波プラズマ処理装置等に区別される。これらのうち、
誘導結合型プラズマ処理装置は、プラズマの生成効率が
高いこと、また無電極放電であるために金属表面に荷電
粒子が逃げることが少なく高密度のプラズマを生成でき
ること、さらに装置構成が単純であること、等の特徴を
有するため、近年注目されている。この誘導結合型のプ
ラズマ処理装置に関する公知技術例としては、例えば、
特開平7−37697号公報、特開平2−235332
号公報、特開平7−302694号公報、及び特開平8
−78191号公報がある。 【0004】すなわち、特開平7−37697号公報で
は、円筒形の反応室の側面にコイル状にアンテナを巻き
付けた構造のエッチング装置が開示されており、特開平
2−235332号公報では、ウェハに対向する面に渦
巻状のアンテナを配置した構造のエッチング・デポジシ
ョン装置が開示されており、特開平7−302694号
公報では、ドーム型のチャンバの外面にアンテナを巻き
付けた構造のアッシング装置が開示されている。以上3
つの構造はいずれもアンテナに高周波電流を流すことに
よりプラズマの生成と維持を行っている。また、特開平
8−78191号公報では、ウェハの対向部に、2系統
のコイル(外周コイル、内周コイル)を取り付け、各々
のコイルに投入される電力を変化させることにより、外
周コイル直下に生成する外周側プラズマと内周コイル直
下に生成する内周側プラズマの密度を適宜制御可能なエ
ッチング装置が開示されている。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】 (1)ウェハの大口径化への対応 ところで、近年、生産性向上のために、シリコンウェハ
は6.8インチから12インチ、さらには16インチへ
と大きくなりつつある。したがって、このような大口径
ウェハを均一に処理できるプラズマ処理装置が求められ
ている。そのためには、上記4つの従来のプラズマ処理
装置の反応容器の径を大きくすることが考えられる。そ
れぞれの反応容器を大径化した場合について、以下順
次、論じる。 【0006】(1−A)特開平7−37697号公報 特開平7−37697号公報のプラズマ処理装置とほぼ
同様の構造のエッチング装置において、反応容器を大径
化した場合の構造を図5に示す。図5において、エッチ
ング装置100は、反応室101側面に巻き付けたアン
テナ102に高周波電源103からの高周波電流を流す
ことにより、反応室101内にプラズマ104を生成す
る。このとき、誘導結合型固有の特徴として、アンテナ
102近傍に強いプラズマが発生する。そのため、単純
に反応容器101の径を大きくしただけでは、ウェハ1
05の処理速度(エッチングレート)が、図5下部に示
すようにウェハ上105でダブルピークを持つような分
布となり、処理速度の半径方向均一化が困難となる。ま
た、このようなエッチングレート分布を解消するために
高周波電力量を大きくすることが考えられる。しかしな
がらこの場合、プラズマ密度の上昇に伴うプラズマの導
電率増加のため、表皮効果がより顕著に現れるようにな
り、アンテナ近傍のプラズマ密度がさらに上昇してウェ
ハ外周部のエッチングレートのみがさらに上昇する可能
性がある。 【0007】(1−B)特開平8−78191号公報 この公知技術のエッチング装置では、外周コイル及び内
周コイルに投入される電力を独立して変化させ外周側プ
ラズマと内周側プラズマの密度を制御可能としており、
反応容器を大径化した場合であっても、外周側・内周側
のバランスを適宜調整することで処理速度の半径方向均
一化を図れるようになっている。しかしながら、この構
成においては、実際には、外周コイル直下と内周コイル
直下との間にもプラズマが生成し、その結果外周側プラ
ズマと内周側プラズマが合体してしまう場合がある。そ
のため、上記の制御が十分機能せず、処理速度の半径方
向均一化が不十分となる可能性がある。 【0008】(1−C)特開平2−235332号公報
及び特開平7−302694号公報 これら特開平2−235332号公報のエッチング・デ
ポジション装置及び特開平7−302694号公報のア
ッシング装置においては、反応容器の大径化を図る場合
にも、上記(1−A)(1−B)のような不都合は特に
生じない。 【0009】(2)高圧・大流量ガスへの対応 ところで、アッシング、エッチング、デポジション等の
プラズマ処理は、いずれも、反応室内のプラズマにより
生成された活性種がウェハ上に輸送され、ウェハとの表
面反応により行われる。この活性種の輸送は、拡散によ
る輸送とガス流れによる輸送とが並存し、行おうとする
プラズマ処理の種類によってどちらが主たる輸送となる
かが異なってくる。すなわち、例えばエッチングでは、
ウェハへの入射イオンの方向性が求められるため比較的
低圧の処理用ガスが用いられるが、このようなプラズマ
処理においては、拡散による輸送が完全に支配的とな
る。したがって、反応容器内に生成するプラズマ密度の
半径方向均一化を図れば、そのまま処理速度の半径方向
均一化を図れることになる。上記(1)は、この観点に
基づき、反応容器内に生成するプラズマ密度の半径方向
均一化について論じたものである。 【0010】これに対し、例えばアッシングでは、ウェ
ハへの入射イオンの方向性があまり要求されないため、
比較的高圧(例えば数百ミリTorr〜数Torr)・
大流量(例えば数百〜数千sccm)の処理用ガスが用
いられる。このようなプラズマ処理においては、活性種
の輸送は、拡散だけでなくガス流れの影響も受ける。例
えば、30℃、1TorrにおけるO2中のOの拡散係
数は約200cm2/sであるのに対し、同じ30℃、
1TorrのO2ガスを直径20cmの円筒形容器に2
000sccm流す場合、平均ガス流速は約90cm/
sになる。このような条件下では、活性種の輸送は、完
全な拡散支配型にはならず、ガス流れの影響をうけたも
のとなる。したがって、処理速度の半径方向均一化を図
るためには、生成するプラズマ側の因子(生成位置、生
成量等)のみならず、処理用ガス側の因子(ガス流れの
半径方向流速分布等)にも考慮する必要がある。しかし
ながら、上記したすべての公知技術(特開平7−376
97号公報、特開平8−78191号公報、特開平2−
235332号公報、及び特開平7−302694号公
報)においては、いずれも処理用ガス側の因子に全く配
慮されていない。そのため、大口径ウエハにアッシング
等を行う場合には、処理速度の十分な均一化を図るのが
困難である。 【0011】本発明は、上記従来技術の課題に鑑みてな
されたものであり、その目的は、大口径ウエハに対して
アッシング等のプラズマ処理を行う場合にも、処理速度
の十分な均一化を図ることができるプラズマ処理装置及
びプラズマ処理方法を提供することにある。 【0012】 【課題を解決するための手段】(1)上記目的を達成す
るために、本発明は、反応容器内で周方向に延びて略円
環状をなすプラズマ生成領域を、半径方向複数箇所に形
成し、前記反応容器壁面のうち前記プラズマ生成領域の
略直上に位置する半径方向複数箇所に、処理用ガスを該
プラズマ生成領域に導入するガス導入手段をそれぞれ形
成し、これら複数のガス導入手段から導入するガス流量
をそれぞれ別個独立に制御するガス制御手段を設け、前
記プラズマ生成領域の前記半径方向に隣接し該プラズマ
生成領域に電界を印加する少なくとも1つのアンテナを
設け、このアンテナに電力を供給する電力供給手段を設
け、前記反応容器内の前記複数のプラズマ生成領域より
下方に被処理物を載置する載置手段を設け、前記反応容
器壁面のうち前記載置手段よりも下方にガス排気手段を
形成し、前記プラズマ生成領域に生成させたプラズマを
用いて前記被処理物の処理を行うとともに、前記反応容
器は、下方ほど大径となるように高さ方向に連続配置さ
れた互いに異径の複数の有蓋円筒部を備えており、これ
ら複数の有蓋円筒部は内周面近傍に前記プラズマ生成領
域をそれぞれ形成しており、前記アンテナは、前記複数
の有蓋円筒部の外周面にそれぞれ沿うように複数配置さ
れており、前記電力供給手段は電力供給制御手段の制御
に応じて前記複数のアンテナに供給する電力をそれぞれ
別個独立に調整して供給し、前記複数のガス導入手段は
前記複数の有蓋円筒部の蓋部にそれぞれ設けられている
ものである。 反応容器内の半径方向複数箇所に形成さ
れたプラズマ生成領域に、ガス導入手段から処理用ガス
を導入すると共にアンテナで電界を印加し、各プラズマ
生成領域にプラズマを生成させる。そしてこのプラズマ
により生じた活性種は、ガス排気手段へと向かうガス流
れにより下方へ輸送され、載置手段に載置された被処理
物の表面と反応し所定の処理を行う。このとき、半径方
向複数箇所のプラズマ生成領域に生成した各プラズマの
密度に応じ、直上のガス導入手段からのガス流量をガス
制御手段で制御する。これにより、例えば処理用ガス圧
力0.1〜10Torr、トータルのガス流量500s
ccm以上で行うアッシングのように、ガス流れの影響
をうけるプラズマ処理を行う際に、プラズマ側の因子の
みならず処理用ガス側の因子に対する配慮が可能とな
る。例えば、プラズマ密度が半径方向において比較的均
一であった場合は、それを維持するように各ガス導入手
段からのガス流量をほぼ等しくし、また例えばプラズマ
密度が半径方向外側が高く内側が低かった場合には、こ
れを是正するように外側ガス導入手段のガス流量を小さ
くかつ内側ガス導入手段のガス流量を大きくすることが
できる。したがって、ウェハが大口径化した場合にも、
ある程度の高い処理速度を確保しつつ処理速度の半径方
向分布を十分に均一化できる。 【0013】 【0014】 【0015】 【0016】 【0017】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しつつ説明する。本発明の第1の実施形態を図1に
より説明する。本実施形態は、プラズマ処理装置の一例
として誘導結合型アッシング装置を例にとった場合の実
施形態である。図1は、本実施形態によるアッシング装
置の全体構造を表す側断面図である。この図1におい
て、アッシング装置1は、反応容器である処理チャンバ
2と、ガス導入手段であるガス導入口3U,3Lと、ガ
ス制御手段であるガスコントローラ4及びマスフローコ
ントローラ5U,5Lと、プラズマ発生用のコイル状ア
ンテナ6U,6Lと、電力供給手段である高周波電源部
7L,7Uと、載置手段であるステージ8と、ガス排気
手段である排気口9とを有し、周方向に延びて略円環状
をなすプラズマ生成領域10U,10Lを処理チャンバ
2内の半径方向2箇所に形成している。そしてアッシン
グ装置1は、プラズマ生成領域10U,10Lにそれぞ
れ略円環状のプラズマ(図示参照)を生成させ、そのプ
ラズマを用いてステージ8上に載置された被処理物であ
る半導体ウェハ11のアッシングを行うようになってい
る。 【0018】チャンバ2は、下方ほど大径となるように
高さ方向に連続配置された互いに同軸異径の2つの有蓋
円筒部2U,2Lと、下段の有蓋円筒部2Lのさらに下
部に配置されたベースチャンバ部2Aとを備えており、
プラズマ生成領域10U,10Lは有蓋円筒部2U,2
Lの内周面近傍にそれぞれ形成されている。また有蓋円
筒部2U,2Lは誘電体で構成されており、ベースチャ
ンバ部2Aは例えばアルミニウム製である。 【0019】ガス導入口3U,3Lは、チャンバ2壁面
のうちプラズマ生成領域10U,10Lの略直上に位置
する半径方向2箇所(1箇所は領域10Uの位置、もう
1箇所は領域10Lの位置)、詳細には、有蓋円筒部2
U,2Lの蓋部2Ua,2Laにそれぞれ設けられてお
り、処理用ガスをプラズマ生成領域10U,10Lにそ
れぞれ導入するようになっている。なおこのとき、蓋部
2Uaは略円盤状の面、蓋部2Laは略円環状の面とな
っており、ガス導入口3Uは蓋部2Uaの周方向多数箇
所(図中では2箇所のみを表示)に形成されてそれら全
体で1つのガス導入手段を構成し、ガス導入口3Lは蓋
部2Laの周方向多数箇所(図中では2箇所のみを表
示)に形成され、それら全体でもう1つのガス導入手段
を構成している。また、蓋部2Uaの上部には多数のガ
ス導入口3Uにガスを分配するためのヘッダ12Uが設
けられ、蓋部2Laの上部には多数のガス導入口3Lに
ガスを分配するためのヘッダ12Lが設けられている。 【0020】マスフローコントローラ5U,5Lは、ガ
スコントローラ4からの制御信号に応じて開度が制御さ
れる電磁バルブ(図示せず)をそれぞれ備えている。す
なわち、ガスコントローラ4を操作(手動若しくはコン
ピュータによる自動制御等)することにより、マスフロ
ーコントローラ5U,5Lの開度を調整し、ガス源(図
示せず)から供給されヘッダ12U,12L及びガス導
入口3U,3Lを介し有蓋円筒部2U,2L内にそれぞ
れ導入するガス流量をそれぞれ別個独立に制御可能とな
っている。 【0021】アンテナ6U,6Lは、2つの有蓋円筒部
2U,2Lの外周面2Ub,2Lbにそれぞれ沿うよう
に配置されており、それぞれプラズマ生成領域10U,
10Lに半径方向に隣接している。これらのアンテナ6
U,6Lには、高周波電源部7U,7Lからの電力が供
給され、プラズマ生成領域10U,10Lにそれぞれ電
界を印加しプラズマを発生させるようになっている。こ
のとき、高周波電源部7U,7Lは、電力供給制御手段
である電力コントローラ13の制御信号に応じて動作す
るようになっている。すなわち、電力コントローラ13
を手動操作することにより、高周波電源部7U,7Lの
動作を調整し、アンテナ6U,6Lに供給する電力を別
個独立に調整して電力の分配比率を可変可能となってい
る。なお、高周波電源部7U,7Lとアンテナ6U,6
Lとの間には、インピーダンスマッチング用の整合装置
14L,14Uがそれぞれ設けられている。 【0022】ステージ8は、チャンバ2内のプラズマ生
成領域10U,10Lより下方に配置され、ウェハ11
を載置するようになっている。ステージ8には、処理後
のウェハ11を搬送システム(後述)のアームで把持し
やすいようにするためのプッシュロッド15と、基板温
度調節用のヒータ16と、ウェハ11のずれ防止のため
のサセプタ18とを備えている。なお、ヒータ16は、
外部直流電源17とステージコントローラ20とによっ
てウェハ11の調温が可能となっている。またベースチ
ャンバ部2A壁面のうちウェハ11側方に相当する位置
には、外部よりウェハ11を搬出入するための開閉弁1
9が設けられており、この開閉弁19が開いた状態にお
いて、図示しない搬送システムのアームが開閉弁19を
介し入室・退室し、ウェハ11の搬送を行う。 【0023】排気口9は、チャンバ2壁面のうちステー
ジ8よりも下方に形成されており、図示しない真空排気
手段に接続されている。 【0024】以上のように構成した本実施形態のアッシ
ング装置1においては、チャンバ2内の半径方向2箇所
に形成されたプラズマ生成領域10U,10Lに、ガス
導入口3U,3Lから処理用ガスをそれぞれ導入すると
共にアンテナ6U,6Lで電界を印加し、各プラズマ生
成領域10U,10Lにプラズマを生成させる。そして
このプラズマにより生じた活性種は、ガス排気口9へと
向かうガス流れにより下方へ輸送され、ステージ8に載
置されたウェハ11の表面と反応しアッシング処理を行
う。このとき、半径方向2箇所のプラズマ生成領域10
U,10Lに生成した各プラズマの密度に応じ、直上の
ガス導入口3U,3Lからのガス流量をマスフローコン
トローラ5を介しガスコントローラ4で制御する。これ
により、例えば処理用ガス圧力0.1〜10Torr、
トータルのガス流量500sccm以上でアッシングを
行う場合に、例えば、プラズマ密度が半径方向において
比較的均一であった場合は、それを維持するように各ガ
ス導入口3U,3Lからのガス流量をほぼ等しくし、ま
た例えばプラズマ密度が半径方向外側が高く内側が低か
った場合には、これを是正するように外側のガス導入口
3Lのガス流量を小さくかつ内側のガス導入口3Uのガ
ス流量を大きくすることができる。したがって、ある程
度の高い処理速度を確保しつつ処理速度の半径方向分布
を十分に均一化できる。 【0025】また、ガス導入口3U,3Lを上部にガス
排気口9を下部に配置することにより、処理用ガスがプ
ラズマ発生領域10U,10Lを全て通過するので、活
性種の高い発生効率を確保でき、更に、処理手順に有害
である反応副生成物も効率良く排気できる。さらに、ア
ンテナ6U,6Lからプラズマに投入されるパワーは、
高周波電源部7L,7Uを介し電力コントローラ13で
独立に制御できるので、これによってウェハ11表面上
における活性種の径方向分布を制御し、処理速度の半径
方向分布を十分に均一化することができる。例えば、プ
ラズマ密度が半径方向外側が高く内側が低かった場合に
は、これを是正するように外側のアンテナ6Lの電力を
小さくかつ内側のアンテナ6Uの電力を大きくすること
ができる。なおこのとき、2つの有蓋円筒部2U,2L
の径と高さが互いに異なっているため、特開平8−78
191のように外周側アンテナと内周側アンテナの間に
プラズマが着き活性種の分布を制御しにくくなる可能性
はない。 【0026】なお、上記第1の実施形態においては、2
系統のアンテナ6U,6Lに対して2つの高周波電源部
7U,7Lを設け、それらへの電力分配を可変とした
が、これに限られない。すなわち、ガスコントローラ4
によるガス流れの調整のみで十分な処理速度分布の均一
化が得られる場合には、2系統のアンテナ6U,6Lを
1つの高周波電源に対し直列(又は並列)に接続し、ア
ンテナ6U,6Lの電力分配比は固定としてもよい。ま
た、上記第1の実施形態においては、有蓋円筒部2U,
2Lを2つ設け、これに対応してプラズマ生成領域10
U,10L、ガス導入口3U,3L、アンテナ6U,6
L等を2つずつ設けたが、これに限られず、3つ以上設
けてもよい。この場合も、同様の効果を得る。さらに、
上記第1の実施形態の変形例として、図2のように有蓋
円筒部2Uの外周面2Ubを下方に延長し、プラズマ生
成領域10Uと10Lとを明確に区分するようにしても
よい。この場合も、同様の効果を得る。 【0027】本発明の第2の実施形態を図3により説明
する。本実施形態も、第1の実施形態同様、誘導結合型
アッシング装置の実施形態である。第1の実施形態と同
等の部材には同一の符号を付し、また第1の実施形態と
機能的に対応する部材には200を付加した番号を付
し、適宜説明を省略している。図3は、本実施形態によ
るアッシング装置の全体構造を表す側断面図である。こ
の図3において、アッシング装置201は、第1の実施
形態のアッシング装置1と同様、反応容器である処理チ
ャンバ202と、ガス導入手段であるガス導入口203
U,203Lと、ガス制御手段であるガスコントローラ
204及びマスフローコントローラ205U,205L
と、コイル状アンテナ206と、電力供給手段である高
周波電源207と、載置手段であるステージ8と、ガス
排気手段である排気口9とを有し、周方向に延びて略円
環状をなすプラズマ生成領域210U,210Lを処理
チャンバ202内の半径方向2箇所に形成している。そ
してアッシング装置201は、これらプラズマ生成領域
210U,210Lにそれぞれ略円環状のプラズマ(図
示参照)を生成させ、そのプラズマを用いてステージ8
上に載置された被処理物である半導体ウェハ11のアッ
シングを行うようになっている。 【0028】チャンバ202は、1つの有蓋円筒部20
2Bと、この有蓋円筒部202Bの内周側に配置された
内側円筒部202Cと、有蓋円筒部202Bのさらに下
部に配置されたベースチャンバ部202Aとを備えてお
り、プラズマ生成領域210U,210Lは、内側円筒
部202Cの外周面近傍及び内周面近傍にそれぞれ形成
されている。なお、この内側円筒部202Cは誘電体で
構成されている。 【0029】ガス導入口203U,203Lは、有蓋円
筒部202Bの蓋部202Baに設けられており、一方
のガス導入口203Uは有蓋円筒部202B内のうち内
側円筒部202C内側に処理用ガスを導入し、他方のガ
ス導入口203Lは有蓋円筒部202B内のうち内側円
筒部202C外側に処理用ガスを導入するようになって
いる。なおこのとき、蓋部202Baは略円盤状の面と
なっており、ガス導入口203U(又は203L)は蓋
部202Baの周方向多数箇所(図中では2箇所のみを
表示)に形成されてそれら全体で1つのガス導入手段を
構成している。また、蓋部202Baの上部には多数の
ガス導入口203U,203Lにガスを分配するための
ヘッダ12が設けられている。 【0030】アンテナ206は、内側円筒部202Cに
埋め込まれる形で配置されており、プラズマ生成領域2
10U,210Lに半径方向に隣接している。このアン
テナ206には、高周波電源207からの電力が供給さ
れ、プラズマ生成領域210U,210Lにそれぞれ電
界を印加してプラズマを発生するようになっている。な
お、高周波電源207とアンテナ206との間には、イ
ンピーダンスマッチング用の整合装置214が設けられ
ている。 【0031】以上のように構成した本実施形態のアッシ
ング装置201においても、第1の実施形態のアッシン
グ装置1と同様、プラズマ生成領域210U,210L
に生成した各プラズマの密度に応じ、ガス導入口203
U,203Lからのガス流量をガスコントローラ204
で制御することにより、ある程度の高い処理速度を確保
しつつ処理速度の半径方向分布を十分に均一化できる。
またこれに加え、アンテナ206の埋め込まれた内側円
筒部202cの内周側と外周側との双方でプラズマを生
成できるので、投入する電力に対するプラズマの発生効
率を上げることができる効果もある。 【0032】本発明の第3の実施形態を図4により説明
する。本実施形態は、容量結合型アッシング装置の実施
形態である。第1及び第2の実施形態と同等の部材には
同一の符号を付し、また第1及び第2の実施形態と機能
的に対応する部材には300を付加した番号を付し、適
宜説明を省略している。図4は、本実施形態によるアッ
シング装置の全体構造を表す側断面図である。この図4
において、アッシング装置301は、第1及び第2の実
施形態のアッシング装置1,201と同様、反応容器で
ある処理チャンバ302と、ガス導入手段であるガス導
入口303U,303Lと、ガス制御手段であるガスコ
ントローラ304及びマスフローコントローラ305
U,305Lと、アンテナである外側円筒電極306
A、内側円筒電極306B、及び中心軸電極306C
と、電力供給手段である高周波電源307と、載置手段
であるステージ8と、ガス排気手段である排気口9とを
有し、周方向に延びて略円筒状をなすプラズマ生成領域
310U,310Lを処理チャンバ302内の半径方向
2箇所に形成している。そしてアッシング装置301
は、これらプラズマ生成領域310U,310Lにそれ
ぞれ略円筒状のプラズマ(図示参照)を生成させ、その
プラズマを用いてステージ8上に載置された被処理物で
ある半導体ウェハ11のアッシングを行うようになって
いる。 【0033】チャンバ302は、金属製の1つの有蓋円
筒部302Bと、この有蓋円筒部302Bのさらに下部
に配置された金属製のベースチャンバ部302Aとを備
えている。 【0034】有蓋円筒部302Bの側壁は外側円筒電極
306Aを兼ねている。そして内側円筒電極306Bは
外側円筒電極306Aの内周側に配置されており、中心
軸電極306Cは内側円筒電極306Bのさらに内側の
半径方向中心に配置されており、プラズマ生成領域31
0U,310Lに半径方向に隣接している。すなわち内
側円筒電極306Bは整合装置314を介し高周波電源
307に接続される一方、外側円筒電極306A及び中
心軸電極306Cは接地されており、これによって内側
円筒電極306Bと外側円筒電極306A又は中心軸電
極306Cとの間のプラズマ生成領域310U,310
Lにそれぞれ電界を印加し略円筒状のプラズマを発生す
るようになっている。 【0035】ガス導入口303U,303Lは、絶縁材
で構成された有蓋円筒部302Bの蓋部302Baに設
けられている。一方のガス導入口303Uは内側円筒電
極306Bと中心軸円筒電極306Cとの間に処理用ガ
スを導入し、他方のガス導入口303Lは内側円筒電極
306Bと外側円筒電極306Aとの間に処理用ガスを
導入するようになっている。なおこのとき、蓋部302
Baは略円盤状の面となっており、ガス導入口303U
(又は303L)は蓋部302Baの周方向多数箇所
(図中では2箇所のみを表示)に形成されてそれら全体
で1つのガス導入手段を構成している。また、蓋部30
2Uaの上部には多数のガス導入口303U,303L
にガスを分配するためのヘッダ312が設けられてい
る。 【0036】以上のように構成した本実施形態のアッシ
ング装置301においても、第1及び第2の実施形態の
アッシング装置1,201と同様、プラズマ生成領域3
10U,310Lに生成した各プラズマの密度に応じ、
ガス導入口303U,303Lからのガス流量をガスコ
ントローラ304で制御することにより、ある程度の高
い処理速度を確保しつつ処理速度の半径方向分布を十分
に均一化できる。 【0037】なお、上記第1〜第3の実施形態において
は、プラズマ処理装置の例として本発明を誘導結合型・
容量結合型アッシング装置に適用した場合について説明
したが、これに限られるものではなく、他のタイプのプ
ラズマ源によるアッシング装置や、さらに例えばエッチ
ング装置やデポジション装置等、他のプラズマ処理装置
に適用してもよい。この場合、活性種の輸送が拡散だけ
でなくガス流れの影響も受ける場合に特に有効である。 【0038】 【発明の効果】本発明によれば、アッシングのように、
ガス流れの影響をうけるプラズマ処理を行う際に、プラ
ズマ側の因子のみならず処理用ガス側の因子に対する配
慮が可能となる。したがって、ウェハが大口径化した場
合にも、ある程度の高い処理速度を確保しつつ処理速度
の半径方向分布を十分に均一化できる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a semiconductor and a liquid crystal display.
Plasma used in the manufacture of spray wafers, etc.
In connection with the processing equipment, for example,
Plasma processing suitable for processing such as ashing to remove
Related to a physical device. [0002] 2. Description of the Related Art Generally, a reactive component is used for the production of a semiconductor device.
Plasma processing using plasma is widely used.
Plasma is a general term for ionized gas, but it is used in semiconductor manufacturing, etc.
Discharge plasma used for fusion is fusion plasma
Different character, relatively low ionization degree and lower than gas temperature
It has features such as extremely high electron temperature. That
Reaction that cannot be performed at room temperature
States Generated by Collisions between Gas Molecules and Electrons
Generated by dissociation of molecules and processing gas molecules
Can produce chemically active species, such as each dissociated species
You. The reaction between these active species and the wafer and the processing
Ions generated by ionization of gas enter the wafer.
The plasma treatment is performed using the irradiation. [0003] A plasma processing apparatus for performing a plasma processing includes:
Depending on the difference of the plasma source, the capacitively coupled plasma processing
Processing equipment, inductively coupled plasma processing equipment, magnetic field type microphone
It is classified into a microwave plasma processing apparatus and the like. Of these,
Inductively coupled plasma processing equipment has a high plasma generation efficiency.
Charged to metal surface due to high and electrodeless discharge
Generates high-density plasma with less particles escaping
Features and simpler device configuration.
Therefore, it has attracted attention in recent years. This inductive coupling type
Known examples of the plasma processing apparatus include, for example,
JP-A-7-37697, JP-A-2-235332
JP, JP-A-7-302694, and JP-A-Hei-8
No. -78191. That is, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-37697 discloses
Wraps the antenna in a coil around the side of the cylindrical reaction chamber
An etching apparatus having an attached structure is disclosed.
In Japanese Unexamined Patent Publication No. 2-235332, a vortex is formed on the surface facing the wafer.
Etching deposition of a structure with a wound antenna
And Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-302694.
In the gazette, an antenna is wound around the outer surface of a dome-shaped chamber.
An ashing device having an attached structure is disclosed. Above 3
Each of the two structures allows high-frequency current to flow through the antenna.
More generation and maintenance of plasma. In addition,
According to Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-78191, two systems
Attach the coils (outer coil, inner coil)
By changing the power supplied to the coil of
The outer plasma generated just below the outer coil and the inner coil
The density of the inner plasma generated below can be controlled appropriately.
A switching device is disclosed. [0005] [Problems to be solved by the invention] (1) Dealing with larger wafer diameter By the way, in recent years, silicon wafers have been
From 6.8 inches to 12 inches and even 16 inches
And growing. Therefore, such a large diameter
Plasma processing equipment that can process wafers uniformly is required
ing. For that purpose, the above four conventional plasma treatments
It is conceivable to increase the diameter of the reaction vessel of the apparatus. So
For the case where each reaction vessel is enlarged,
Next, we discuss. (1-A) JP-A-7-37697 Almost the same as the plasma processing apparatus disclosed in JP-A-7-37697.
In an etching device with a similar structure, the reaction vessel
FIG. 5 shows the structure in the case of the conversion. In FIG.
The winding device 100 is an antenna wound around the side of the reaction chamber 101.
A high-frequency current from a high-frequency power supply 103 flows through the tener 102
As a result, a plasma 104 is generated in the reaction chamber 101.
You. At this time, as a unique feature of the inductive coupling type, the antenna
Strong plasma is generated near 102. So simple
By simply increasing the diameter of the reaction vessel 101, the wafer 1
The processing speed (etching rate) of FIG.
As long as there is a double peak at 105 on the wafer
It becomes cloth and it becomes difficult to make the processing speed uniform in the radial direction. Ma
In order to eliminate such an etching rate distribution,
It is conceivable to increase the amount of high frequency power. But
In this case, the introduction of plasma as the plasma density increases
The skin effect has become more pronounced due to the increased electrical
As the plasma density near the antenna further increases,
(C) Only the etching rate at the outer periphery can be further increased
There is. (1-B) JP-A-8-78191 In the known etching apparatus, the outer peripheral coil and the inner coil are used.
The power supplied to the outer coil is changed independently to
The density of plasma and inner plasma can be controlled.
Even when the diameter of the reaction vessel is increased, the outer and inner circumferences
The processing speed in the radial direction by adjusting the
It is designed to be unified. However, this structure
In actuality, the inner coil and the inner coil
Plasma is also generated between immediately below and as a result,
The plasma and the inner peripheral side plasma may be combined. So
Therefore, the above control does not work well and the radius of processing speed
The direction uniformity may be insufficient. (1-C) JP-A-2-235332
And JP-A-7-302694 The etching data disclosed in JP-A-2-235332 is disclosed.
Positioning device and Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-302694.
In the case of a large-diameter reaction vessel in a washing device
In particular, inconveniences such as the above (1-A) and (1-B)
Does not occur. (2) Correspondence to high pressure and large flow gas By the way, such as ashing, etching, deposition
All plasma treatments use plasma in the reaction chamber.
The generated active species are transported onto the wafer, and a table
It is performed by a surface reaction. The transport of this active species is by diffusion.
And transport by gas flow coexist
Which is the main transport depending on the type of plasma processing
Or different. That is, for example, in etching,
Since the directionality of ions incident on the wafer is required, it is relatively
Low-pressure processing gas is used.
In treatment, transport by diffusion is completely dominant.
You. Therefore, the density of the plasma generated in the reaction
If the radial direction is equalized, the processing speed in the radial direction
It is possible to achieve uniformity. The above (1) is based on this viewpoint
Radial direction of the plasma density generated in the reaction vessel
It discusses homogenization. On the other hand, in ashing, for example,
Since the directionality of the ions incident on c is not so required,
Relatively high pressure (for example, several hundred millitorr to several Torr)
Uses processing gas with a large flow rate (for example, several hundred to several thousand sccm)
You can. In such plasma treatment, active species
Transport is affected by gas flow as well as diffusion. An example
For example, the diffusion coefficient of O in O2 at 30 ° C. and 1 Torr.
Number is about 200cmTwo/ S, but the same 30 ° C,
1 Torr O2 gas into a 20 cm diameter cylindrical container
000 sccm, the average gas flow rate is about 90 cm /
s. Under these conditions, transport of the active species is not complete.
It is not completely diffusion-controlled and is affected by gas flow
It becomes Therefore, the processing speed should be made uniform in the radial direction.
In order to achieve this, factors on the side of the plasma to be generated (generation position,
As well as factors on the processing gas side (gas flow
It is also necessary to consider the flow velocity distribution in the radial direction. However
However, all of the above-mentioned known techniques (Japanese Patent Laid-Open No. 7-376)
No. 97, JP-A-8-78191 and JP-A-2-78.
JP-A-235332 and JP-A-7-302694
In all cases, the factors on the processing gas side
Not considered. Ashing large wafers
In such cases, it is important to make the processing speed uniform enough.
Have difficulty. The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art.
The purpose of this is for large-diameter wafers.
Even when performing plasma processing such as ashing, the processing speed
Plasma processing apparatus and
And a plasma processing method. [0012] Means for Solving the Problems (1) To achieve the above object
In order to achieve this, the present invention provides an
An annular plasma generation region is formed at multiple locations in the radial direction.
And the plasma generation region of the reaction vessel wall surface
The processing gas is applied to a plurality of locations in the radial direction located almost directly above.
Each gas introduction means to be introduced into the plasma generation area is shaped
Gas flow introduced from these multiple gas introduction means
Gas control means for controlling each
The plasma generation region being radially adjacent to the plasma generation region;
At least one antenna for applying an electric field to the generation area
Power supply means for supplying power to this antenna.
From the plurality of plasma generation regions in the reaction vessel.
A mounting means for mounting an object to be processed is provided below, and the reaction vessel is provided.
Gas exhaust means below the placing means on the wall
Plasma generated in the plasma generation region.
To process the object usingTogether with the reaction volume
The vessels are continuously arranged in the height direction so that
Provided with a plurality of covered cylindrical portions having different diameters from each other.
A plurality of covered cylinders near the inner peripheral surface
And each of the antennas includes the plurality of antennas.
Are arranged along the outer peripheral surface of the
The power supply means is controlled by a power supply control means.
Power supplied to the plurality of antennas according to
Adjusted and supplied separately and independently, the plurality of gas introduction means
Each of the plurality of covered cylindrical portions is provided on a lid portion.
Is the thing. Formed at multiple radial locations in the reaction vessel
Processing gas from the gas introduction means into the
And an electric field is applied by the antenna.
A plasma is generated in the generation region. And this plasma
The active species generated by the gas flow into the gas exhaust means
To be processed, which is transported downward by the
It reacts with the surface of the object and performs a predetermined treatment. At this time,
Of each plasma generated in multiple plasma generation areas
Depending on the density, adjust the gas flow from the gas introduction
Controlled by control means. Thus, for example, the processing gas pressure
Power 0.1 to 10 Torr, total gas flow 500 s
Influence of gas flow, such as ashing performed over ccm
When performing a plasma treatment that is subject to
In addition, consideration can be given to factors on the processing gas side.
You. For example, the plasma density is relatively uniform in the radial direction.
If so, keep each gas introduction
Make the gas flow from the stage approximately equal, and
If the density is high on the outside in the radial direction and low on the inside,
Reduce the gas flow rate of the outer gas introduction means to correct
In addition, it is necessary to increase the gas flow rate of the
it can. Therefore, even if the wafer becomes large in diameter,
Radius of processing speed while securing a certain high processing speed
The direction distribution can be made sufficiently uniform. [0013] [0014] [0015] [0016] [0017] BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
It will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
A more detailed description will be given. The present embodiment is an example of a plasma processing apparatus
Of an inductively coupled ashing device as an example
It is an embodiment. FIG. 1 shows an ashing device according to the present embodiment.
It is a sectional side view showing the whole structure of a device. In this Figure 1
The ashing apparatus 1 includes a processing chamber which is a reaction vessel.
2, gas inlets 3U and 3L as gas introducing means,
Gas controller 4 and mass flow controller
Controllers 5U and 5L and a coil-shaped antenna for plasma generation.
Antennas 6U and 6L, and a high-frequency power supply unit serving as power supply means
7L, 7U, stage 8 as a mounting means, gas exhaust
An exhaust port 9 serving as a means, extending in the circumferential direction, and having a substantially annular shape.
Plasma generation regions 10U and 10L forming a processing chamber
2 at two radial positions. And Assin
Device 1 is provided in each of the plasma generation regions 10U and 10L.
To generate a substantially annular plasma (see the figure).
An object to be processed placed on the stage 8 using plasma
Ashing of the semiconductor wafer 11 is performed.
You. The chamber 2 has a larger diameter as it goes down.
Two lids coaxially different in diameter arranged continuously in the height direction
The cylindrical portions 2U and 2L, and the lower portion of the covered cylindrical portion 2L further below.
And a base chamber section 2A arranged in the section.
The plasma generation regions 10U, 10L are covered cylindrical portions 2U, 2
L are formed near the inner peripheral surface. Also covered circle
The cylindrical portions 2U and 2L are made of a dielectric material, and
The member 2A is made of, for example, aluminum. The gas inlets 3U and 3L are provided on the wall of the chamber 2
Of the plasma generation regions 10U and 10L
Two locations in the radial direction (one location is the position of area 10U,
One position is the position of the area 10L), specifically, the covered cylindrical portion 2
U and 2L are provided on the lids 2Ua and 2La, respectively.
The processing gas is supplied to the plasma generation regions 10U and 10L.
Each is introduced. At this time, the lid
2Ua is a substantially disk-shaped surface, and the lid 2La is a substantially annular surface.
The gas inlet 3U has a large number in the circumferential direction of the lid 2Ua.
(Only two places are shown in the figure)
The body constitutes one gas introduction means, and the gas introduction port 3L has a lid
Numerous locations in the circumferential direction of the portion 2La (only two locations are shown in the figure)
), And as a whole, another gas introduction means
Is composed. In addition, a large number of gas
A header 12U for distributing gas to the inlet 3U
The upper part of the lid 2La has many gas inlets 3L.
A header 12L for distributing gas is provided. The mass flow controllers 5U and 5L are
The opening is controlled according to the control signal from the controller 4.
Provided with respective electromagnetic valves (not shown). You
That is, the gas controller 4 is operated (manually or
Automatic control by a computer, etc.)
-Adjust the opening of the controllers 5U and 5L and adjust the gas source (Fig.
Headers 12U, 12L and gas supply
Through the inlets 3U and 3L, respectively, into the covered cylindrical parts 2U and 2L
Gas flow rates can be controlled separately and independently.
ing. The antennas 6U and 6L have two covered cylindrical portions.
Along the outer peripheral surfaces 2Ub, 2Lb of 2U, 2L, respectively.
And each of the plasma generation regions 10U,
It is radially adjacent to 10L. These antennas 6
U and 6L are supplied with power from the high frequency power supply units 7U and 7L.
Supplied to the plasma generation regions 10U and 10L, respectively.
A field is applied to generate plasma. This
In this case, the high frequency power supply units 7U and 7L
Operates in response to the control signal of the power controller 13
It has become so. That is, the power controller 13
Is manually operated, the high-frequency power supply units 7U and 7L
Adjust operation and separate power supplied to antennas 6U and 6L.
It is possible to adjust the power distribution ratio independently by adjusting
You. The high-frequency power supply units 7U, 7L and the antennas 6U, 6
L and a matching device for impedance matching
14L and 14U are provided respectively. The stage 8 is used for generating plasma in the chamber 2.
The wafer 11 is disposed below the formation regions 10U and 10L.
Is to be placed. Stage 8 includes post-processing
Wafer 11 is held by an arm of a transfer system (described later).
Push rod 15 for easy operation and substrate temperature
The heater 16 for adjusting the degree and the deviation of the wafer 11 are prevented.
Susceptor 18. In addition, the heater 16
The external DC power supply 17 and the stage controller 20
Thus, the temperature of the wafer 11 can be adjusted. Also baseball
Position corresponding to the side of the wafer 11 on the wall surface of the chamber section 2A
Is an on-off valve 1 for loading / unloading the wafer 11 from outside.
9 is provided, and the on-off valve 19 is opened.
And the arm of the transfer system (not shown)
Entry / exit through the chamber, and transfer of the wafer 11 is performed. The exhaust port 9 is connected to a stay on the wall of the chamber 2.
Vacuum evacuation (not shown)
Connected to the means. The assembly of the present embodiment configured as described above
In the radial direction in the chamber 2
Gas is formed in the plasma generation regions 10U and 10L formed in
When the processing gas is introduced from the inlets 3U and 3L respectively
In both cases, an electric field is applied by antennas 6U and 6L, and each plasma is generated.
Plasma is generated in the formation regions 10U and 10L. And
The active species generated by this plasma are sent to the gas outlet 9.
The gas is transported downward by the flowing gas flow and is placed on the stage 8
The ashing process is performed by reacting with the surface of the placed wafer 11.
U. At this time, two plasma generation regions 10 in the radial direction are used.
Depending on the density of each plasma generated in U, 10L,
The gas flow rate from the gas inlets 3U and 3L is
Controlled by the gas controller 4 via the trawler 5. this
Thus, for example, the processing gas pressure is 0.1 to 10 Torr,
Ashing with a total gas flow of 500 sccm or more
When performing, for example, the plasma density in the radial direction
If it is relatively uniform, keep each gas
Gas flows from the inlets 3U and 3L are almost equal.
For example, if the plasma density is high on the outside in the radial direction and low on the inside
The gas inlet on the outside to correct this.
Reduce the gas flow rate of 3 L
Flow rate can be increased. Therefore, to some extent
Radial distribution of processing speed while ensuring high processing speed
Can be sufficiently uniformized. The gas inlets 3U and 3L are provided with
By arranging the exhaust port 9 at the lower part, the processing gas is blocked.
Since it passes through all of the plasma generation areas 10U and 10L,
High generation efficiency of sex species can be ensured, and harmful to treatment procedures
Can also be efficiently exhausted. In addition,
The power supplied to the plasma from the antennas 6U and 6L is
With the power controller 13 via the high-frequency power supply units 7L and 7U
Because it can be controlled independently,
Control the radial distribution of active species in the
The direction distribution can be made sufficiently uniform. For example,
When the plasma density is high on the outside in the radial direction and low on the inside
Reduces the power of the outer antenna 6L to correct this.
Increasing the power of the small and inner antenna 6U
Can be. At this time, the two covered cylindrical portions 2U and 2L
Are different from each other in diameter and height.
191 between the outer antenna and the inner antenna
Possibility that plasma makes it difficult to control the distribution of active species
There is no. In the first embodiment, 2
Two high-frequency power supply units for system antennas 6U and 6L
7U and 7L are provided, and power distribution to them is made variable.
However, it is not limited to this. That is, the gas controller 4
Of processing speed distribution by just adjusting gas flow
When the antenna can be obtained, two antennas 6U and 6L are connected.
Connect one RF power supply in series (or parallel)
The power distribution ratio of the antennas 6U and 6L may be fixed. Ma
In the first embodiment, the covered cylindrical portion 2U,
2L are provided, and the plasma generation region 10
U, 10L, gas inlets 3U, 3L, antennas 6U, 6
L, etc. are provided two by two, but this is not a limitation.
It may be. In this case, a similar effect is obtained. further,
As a modified example of the first embodiment, as shown in FIG.
The outer peripheral surface 2Ub of the cylindrical portion 2U is extended downward to generate plasma.
Even if it is made to clearly separate the formation regions 10U and 10L
Good. In this case, a similar effect is obtained. A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
I do. In the present embodiment, as in the first embodiment, an inductive coupling type
It is an embodiment of an ashing device. Same as the first embodiment
The same reference numerals are given to members such as
Functionally corresponding members are numbered with 200 added.
The description is omitted as appropriate. FIG. 3 shows the present embodiment.
FIG. 2 is a side sectional view illustrating the entire structure of the ashing device. This
In FIG. 3 of the first embodiment, the ashing device 201 is a first embodiment.
As in the case of the ashing device 1 of the embodiment,
A chamber 202 and a gas inlet 203 serving as a gas introducing means.
U, 203L and gas controller as gas control means
204 and mass flow controllers 205U, 205L
, A coiled antenna 206, and a high
Frequency power supply 207, stage 8 as a mounting means, gas
An exhaust port 9 serving as an exhaust means, extending in the circumferential direction, and
Processing of annular plasma generation regions 210U and 210L
It is formed at two locations in the radial direction in the chamber 202. So
Then, the ashing apparatus 201
Each of 210U and 210L has a substantially annular plasma (FIG.
), And the plasma is used for stage 8
The semiconductor wafer 11 which is the object to be processed placed on the
It is designed to perform singing. The chamber 202 includes one closed cylindrical portion 20.
2B and the inner peripheral side of the covered cylindrical portion 202B.
Inner cylindrical part 202C and further below covered cylindrical part 202B
And a base chamber section 202A disposed in the section.
The plasma generation regions 210U and 210L are
Formed near the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the portion 202C, respectively.
Have been. The inner cylindrical portion 202C is made of a dielectric material.
It is configured. The gas inlets 203U and 203L are covered circles.
It is provided on the lid 202Ba of the cylindrical portion 202B.
Of the gas inlet 203U is inside the covered cylindrical portion 202B.
A processing gas is introduced into the inner cylindrical portion 202C, and the other gas is introduced.
The inlet 203L is the inner circle of the inside of the covered cylindrical portion 202B.
A process gas is introduced outside the cylindrical portion 202C.
I have. Note that, at this time, the lid 202Ba has a substantially disc-shaped surface.
The gas inlet 203U (or 203L) has a lid
Many portions in the circumferential direction of the portion 202Ba (only two portions
) And one gas introduction means for all of them
Make up. In addition, a large number of
For distributing gas to the gas inlets 203U and 203L
A header 12 is provided. The antenna 206 is attached to the inner cylindrical portion 202C.
It is arranged in a buried form and has a plasma generation region 2
10U and 210L are radially adjacent. This Ann
The electric power from the high frequency power supply 207 is supplied to the tenor 206.
To the plasma generation regions 210U and 210L, respectively.
A field is applied to generate plasma. What
In addition, between the high frequency power supply 207 and the antenna 206,
A matching device 214 for impedance matching is provided.
ing. The assembly of the present embodiment configured as described above
The assembling apparatus 201 according to the first embodiment
As in the first embodiment, the plasma generation regions 210U and 210L
Gas inlet 203 according to the density of each plasma generated
U, 203L, the gas flow rate from the gas controller 204
Control to ensure a certain high processing speed
In addition, the distribution of the processing speed in the radial direction can be made sufficiently uniform.
In addition to this, the inner circle in which the antenna 206 is embedded
Plasma is generated on both the inner and outer peripheral sides of the cylindrical portion 202c.
Plasma generation effect on input power
There is also an effect that the rate can be increased. A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
I do. This embodiment is an implementation of a capacitively coupled ashing device.
It is a form. In the members equivalent to the first and second embodiments,
The same reference numerals are given and the functions are the same as those of the first and second embodiments.
The corresponding members are numbered with 300 added.
The description is omitted. FIG. 4 is a diagram illustrating an update according to the present embodiment.
It is a sectional side view showing the whole structure of a singer. This figure 4
In the ashing device 301, the first and second
As with the ashing apparatuses 1 and 201 of the embodiment, the reaction vessel
A certain processing chamber 302 and a gas introduction
Gas inlets 303U and 303L and gas control means
Controller 304 and mass flow controller 305
U, 305L and an outer cylindrical electrode 306 as an antenna
A, inner cylindrical electrode 306B, and central axis electrode 306C
, A high-frequency power supply 307 as a power supply unit, and a mounting unit
And the exhaust port 9 as a gas exhaust means.
A plasma generation region having a substantially cylindrical shape extending in the circumferential direction.
310U, 310L in the processing chamber 302 in the radial direction
It is formed in two places. And the ashing device 301
Is applied to these plasma generation regions 310U and 310L.
Each generates a substantially cylindrical plasma (see illustration),
An object to be processed placed on the stage 8 using plasma
Ashing of a certain semiconductor wafer 11
I have. The chamber 302 is made of a metal with a closed circle.
A cylindrical portion 302B and a lower portion of the covered cylindrical portion 302B
And a metal base chamber 302A disposed in
I have. The side wall of the covered cylindrical portion 302B is an outer cylindrical electrode.
306A. And the inner cylindrical electrode 306B
It is arranged on the inner peripheral side of the outer cylindrical electrode 306A,
The shaft electrode 306C is further inside the inner cylindrical electrode 306B.
The plasma generation region 31 is disposed at the radial center.
0U, 310L in the radial direction. Ie inside
The side cylindrical electrode 306B is connected to a high-frequency power source via a matching device 314.
307 while the outer cylindrical electrode 306A and the middle
The mandrel electrode 306C is grounded, thereby
Cylindrical electrode 306B and outer cylindrical electrode 306A or central axis
Plasma generation regions 310U, 310 between poles 306C
An electric field is applied to each of L to generate a substantially cylindrical plasma.
It has become so. The gas inlets 303U and 303L are made of an insulating material.
Is provided on the lid 302Ba of the covered cylindrical portion 302B.
Have been killed. One gas inlet 303U has an inner cylindrical electrode.
The processing gas is provided between the pole 306B and the central cylindrical electrode 306C.
And the other gas inlet 303L is an inner cylindrical electrode.
A processing gas is supplied between 306B and the outer cylindrical electrode 306A.
It is supposed to be introduced. At this time, the lid 302
Ba is a substantially disk-shaped surface, and the gas inlet 303U
(Or 303L) is a large number of locations in the circumferential direction of the lid 302Ba.
(Only two places are shown in the figure)
Constitute one gas introduction means. In addition, the lid 30
In the upper part of 2Ua, a number of gas inlets 303U, 303L are provided.
Is provided with a header 312 for distributing gas to
You. The assembly of the present embodiment configured as described above
Also in the first embodiment and the second embodiment.
As with the ashing apparatuses 1 and 201, the plasma generation region 3
According to the density of each plasma generated in 10U, 310L,
The gas flow rate from the gas inlets 303U and 303L is
Control by the controller 304,
Sufficient processing speed distribution in the radial direction
Can be made uniform. In the first to third embodiments,
Is an inductively coupled plasma processing apparatus as an example of a plasma processing apparatus.
Explains the case of application to a capacitively coupled ashing device
However, this is not a limitation, and other types of
An ashing device with a plasma source, or even an etch
Other plasma processing equipment, such as coating equipment and deposition equipment
May be applied. In this case, transport of active species is only diffusion
It is particularly effective when the gas flow is affected by the gas flow. [0038] According to the present invention, like ashing,
When performing plasma processing that is affected by gas flow,
The distribution for the processing gas side as well as the
Consideration becomes possible. Therefore, when the wafer diameter becomes large,
In some cases, the processing speed is secured while maintaining a certain high processing speed.
Can be sufficiently uniformized in the radial direction.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の第1の実施形態によるアッシング装置
の全体構造を表す側断面図である。 【図2】図1の変形例によるアッシング装置の全体構造
を表す側断面図である。 【図3】本発明の第2の実施形態によるアッシング装置
の全体構造を表す側断面図である。 【図4】本発明の第3の実施形態によるアッシング装置
の全体構造を表す側断面図である。 【図5】従来構造のエッチング装置において、反応容器
を大径化した場合の構造を表す側断面図である。 【符号の説明】 1 アッシング装置 2 処理チャンバ(反応容器) 2U,L 有蓋円筒部 3U,L ガス導入口(ガス導入手段) 4 ガスコントローラ(ガス制御手段) 5L,U マスフローコントローラ(ガス制御手段) 6L,U, アンテナ 7L,U 高周波電源部(電力供給手段) 8 ステージ(載置手段) 9 排気口(ガス排気手段) 10L,U プラズマ生成領域 11 半導体ウェハ(被処理物) 13 電力コントローラ(電力供給制御手段) 201 アッシング装置 202 処理チャンバ(反応容器) 202B 有蓋円筒部 202C 内側円筒部 203U,L ガス導入口(ガス導入手段) 204 ガスコントローラ(ガス制御手段) 205L,U マスフローコントローラ(ガス制御手
段) 206 アンテナ 207 高周波電源(電力供給手段) 210L,U プラズマ生成領域 301 アッシング装置 302 処理チャンバ(反応容器) 302B 有蓋円筒部 303U,L ガス導入口(ガス導入手段) 304 ガスコントローラ(ガス制御手段) 305L,U マスフローコントローラ(ガス制御手
段) 306A 外側円筒電極(アンテナ) 306B 内側円筒電極(アンテナ) 306C 中心軸電極(アンテナ) 307 高周波電源(電力供給手段) 310L,U プラズマ生成領域
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a side sectional view showing an entire structure of an ashing device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a side sectional view showing the entire structure of an ashing device according to a modification of FIG. FIG. 3 is a side sectional view illustrating an entire structure of an ashing device according to a second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a side sectional view showing an entire structure of an ashing device according to a third embodiment of the present invention. FIG. 5 is a side sectional view showing a structure in a case where a diameter of a reaction vessel is increased in an etching apparatus having a conventional structure. [Description of Signs] 1 Ashing device 2 Processing chamber (reaction vessel) 2U, L Covered cylindrical portion 3U, L Gas inlet (gas introducing means) 4 Gas controller (gas controlling means) 5L, U Mass flow controller (gas controlling means) 6L, U, antennas 7L, U High frequency power supply (power supply means) 8 Stage (mounting means) 9 Exhaust port (gas exhaust means) 10L, U Plasma generation area 11 Semiconductor wafer (workpiece) 13 Power controller (power) Supply control means) 201 Ashing device 202 Processing chamber (reaction vessel) 202B Covered cylindrical part 202C Inner cylindrical part 203U, L Gas inlet (gas introducing means) 204 Gas controller (gas controlling means) 205L, U Mass flow controller (gas controlling means) ) 206 antenna 207 high frequency power supply (power supply means) 2 10L, U Plasma generation region 301 Ashing device 302 Processing chamber (reaction vessel) 302B Covered cylindrical portion 303U, L Gas inlet (gas introducing means) 304 Gas controller (gas controlling means) 305L, U Mass flow controller (gas controlling means) 306A Outer cylindrical electrode (antenna) 306B Inner cylindrical electrode (antenna) 306C Center axis electrode (antenna) 307 High frequency power supply (power supply means) 310L, U Plasma generation area

フロントページの続き (72)発明者 吉岡 健 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 金井 三郎 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 (56)参考文献 特開 平6−267903(JP,A) 特開 平8−78191(JP,A) 特開 平2−235332(JP,A) 特開 平7−37697(JP,A) 特開 平7−302694(JP,A) 特開 平9−82490(JP,A) 特開 平7−114998(JP,A) 特開 平9−237698(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05H 1/46 C23F 4/00 H01L 21/027 H01L 21/205 H01L 21/3065 H01L 21/30 H01L 21/302 Continued on the front page (72) Inventor Takeshi Yoshioka 794, Higashi-Toyoi, Katsumatsu-shi, Yamaguchi Prefecture Inside the Kasado Plant of Hitachi, Ltd. In a factory (56) References JP-A-6-267903 (JP, A) JP-A-8-78191 (JP, A) JP-A-2-235332 (JP, A) JP-A-7-37697 (JP, A) JP-A-7-302694 (JP, A) JP-A-9-82490 (JP, A) JP-A-7-114998 (JP, A) JP-A-9-237698 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) H05H 1/46 C23F 4/00 H01L 21/027 H01L 21/205 H01L 21/3065 H01L 21/30 H01L 21/302

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】反応容器内で周方向に延びて略円環状をな
すプラズマ生成領域を、半径方向複数箇所に形成し、 前記反応容器壁面のうち前記プラズマ生成領域の略直上
に位置する半径方向複数箇所に、処理用ガスを該プラズ
マ生成領域に導入するガス導入手段をそれぞれ形成し、 これら複数のガス導入手段から導入するガス流量をそれ
ぞれ別個独立に制御するガス制御手段を設け、 前記プラズマ生成領域の前記半径方向に隣接し該プラズ
マ生成領域に電界を印加する少なくとも1つのアンテナ
を設け、 このアンテナに電力を供給する電力供給手段を設け、 前記反応容器内の前記複数のプラズマ生成領域より下方
に被処理物を載置する載置手段を設け、 前記反応容器壁面のうち前記載置手段よりも下方にガス
排気手段を形成し、 前記プラズマ生成領域に生成させたプラズマを用いて前
記被処理物の処理を行うとともに、 前記反応容器は、下方ほど大径となるように高さ方向に
連続配置された互いに異径の複数の有蓋円筒部を備えて
おり、これら複数の有蓋円筒部は内周面近傍に前記プラ
ズマ生成領域をそれぞれ形成しており、前記アンテナ
は、前記複数の有蓋円筒部の外周面にそれぞれ沿うよう
に複数配置されており、前記電力供給手段は電力供給制
御手段の制御に応じて前記複数のアンテナに供給する電
力をそれぞれ別個独立に調整して供給し、前記複数のガ
ス導入手段は前記複数の有蓋円筒部の蓋部にそれぞれ設
けられていることを特徴とする プラズマ処理装置。
(57) Claims 1. A plurality of plasma generation regions extending in the circumferential direction and forming a substantially annular shape in a reaction vessel are formed at a plurality of radial locations, and the plasma generation region is formed on the wall surface of the reaction vessel. Gas introduction means for introducing a processing gas into the plasma generation area are respectively formed at a plurality of radial positions substantially directly above the region, and the flow rates of the gases introduced from the plurality of gas introduction means are controlled independently and independently. Gas control means, at least one antenna that is adjacent to the plasma generation area in the radial direction and applies an electric field to the plasma generation area, and power supply means that supplies power to the antenna is provided; Mounting means for mounting an object to be processed below the plurality of plasma generation regions; and gas exhaust means below the mounting means on the wall surface of the reaction vessel. Formed, the process performs the treatment object using a plasma was generated in the plasma generation region, said reaction vessel, so that the diameter as the lower the height direction
Equipped with a plurality of successively arranged covered cylindrical parts of different diameters
The plurality of covered cylindrical portions are located near the inner peripheral surface.
Forming a zuma generation region, wherein the antenna
Are arranged along the outer peripheral surfaces of the plurality of covered cylindrical portions, respectively.
And the power supply means is provided with a power supply control.
Power supplied to the plurality of antennas under the control of the control means.
The power is adjusted and supplied independently of each other, and the plurality of
Means are provided on the lids of the plurality of covered cylinders, respectively.
A plasma processing apparatus, comprising:
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