JP3530788B2 - Microwave supplier, plasma processing apparatus and processing method - Google Patents

Microwave supplier, plasma processing apparatus and processing method

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JP3530788B2
JP3530788B2 JP30690299A JP30690299A JP3530788B2 JP 3530788 B2 JP3530788 B2 JP 3530788B2 JP 30690299 A JP30690299 A JP 30690299A JP 30690299 A JP30690299 A JP 30690299A JP 3530788 B2 JP3530788 B2 JP 3530788B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波を用い
て被処理体にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置に関
し、特に、環状導波路を有するマイクロ波供給器及びそ
れを備えたプラズマ処理装置、並びにプラズマ処理方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma processing apparatus for performing plasma processing on an object to be processed using microwaves, and more particularly, to a microwave supply apparatus having an annular waveguide and a plasma processing apparatus including the same. The present invention relates to a plasma processing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】マイクロ波をプラズマ励起用の励起源と
して使用するプラズマ処理装置としては、プラズマ重合
装置、CVD装置、表面改質装置、エッチング装置、ア
ッシング装置、クリーニング装置等が知られている。
2. Description of the Related Art As a plasma processing apparatus using a microwave as an excitation source for plasma excitation, a plasma polymerization apparatus, a CVD apparatus, a surface reforming apparatus, an etching apparatus, an ashing apparatus, a cleaning apparatus, etc. are known.

【0003】こうしたいわゆるマイクロ波プラズマ処理
装置を使用するCVDは例えば次のように行われる。即
ち、マイクロ波プラズマCVD装置のプラズマ発生室及
び/又は成膜室内にガスを導入し、同時にマイクロ波エ
ネルギーを投入してプラズマ発生室内にプラズマを発生
させ、ガスを励起、解離、イオン化する等してイオンや
ラジカル等を生成しプラズマ発生室又はプラズマ発生室
から離れた成膜室内に配された被処理体上に堆積膜を形
成する。そして同様の手法で有機物のプラズマ重合や酸
化、窒化、フッ化等の表面改質を行うこともできる。
CVD using such a so-called microwave plasma processing apparatus is performed as follows, for example. That is, gas is introduced into the plasma generation chamber and / or film formation chamber of the microwave plasma CVD apparatus, and at the same time, microwave energy is input to generate plasma in the plasma generation chamber to excite, dissociate, or ionize the gas. Ions and radicals are generated to form a deposited film on the object to be processed placed in the plasma generation chamber or the film formation chamber separated from the plasma generation chamber. Then, the surface modification such as plasma polymerization, oxidation, nitridation, and fluorination of an organic substance can be performed by the same method.

【0004】又、いわゆるマイクロ波プラズマエッチン
グ装置を使用する被処理体のエッチング処理は、例えば
次のようにして行われる。即ち、該装置の処理室内にエ
ッチャントガスを導入し、同時にマイクロ波エネルギー
を投入して該処理室内にプラズマを発生させ、エッチャ
ントガスを励起、解離、イオン化して生成したイオンや
ラジカル等により該処理室内に配された被処理体の表面
をエッチングする。
Further, the etching process of the object to be processed using a so-called microwave plasma etching apparatus is performed as follows, for example. That is, an etchant gas is introduced into the processing chamber of the apparatus, at the same time microwave energy is input to generate plasma in the processing chamber, and the treatment is performed with ions or radicals generated by exciting, dissociating, or ionizing the etchant gas. The surface of the object to be processed placed inside the chamber is etched.

【0005】又、いわゆるマイクロ波プラズマアッシン
グ装置を使用する被処理体のアッシング処理は、例えば
次のようにして行われる。即ち、該装置の処理室内にア
ッシングガスを導入し、同時にマイクロ波エネルギーを
投入して該処理室内にプラズマを発生させ、該アッシン
グガスを励起、解離、イオン化して生成したイオンやラ
ジカルやオゾン等により該処理室内に配された被処理体
の表面即ちホトレジストをアッシングする。アッシング
同様にして、被処理体の被処理面に付着した不要物を除
去するクリーニングを行うこともできる。
Further, the ashing process of the object to be processed using the so-called microwave plasma ashing device is performed as follows, for example. That is, an ashing gas is introduced into the processing chamber of the apparatus, at the same time microwave energy is input to generate plasma in the processing chamber, and ions, radicals, ozone, etc. generated by exciting, dissociating, or ionizing the ashing gas are generated. The surface of the object to be processed, that is, the photoresist, is ashed by. In the same manner as ashing, cleaning can be performed to remove unnecessary substances attached to the surface to be processed of the object to be processed.

【0006】マイクロ波プラズマ処理装置においては、
ガスの励起源としてマイクロ波を使用することから、電
子を高い周波数をもつ電界により加速でき、ガス分子を
効率的にイオン化、励起させることができる。それ故、
マイクロ波プラズマ処理装置については、ガスのイオン
化効率、励起効率及び解離効率が高く、高密度のプラズ
マを比較的容易に形成し得る、低温で高速に高品質処理
できるといった利点を有する。又、マイクロ波が石英ガ
ラスのような誘電体を透過する性質を有することから、
プラズマ処理装置を無電極放電タイプのものとして構成
でき、これが故に高清浄なプラズマ処理を行い得るとい
う利点もある。
In the microwave plasma processing apparatus,
Since microwaves are used as a gas excitation source, electrons can be accelerated by an electric field having a high frequency, and gas molecules can be efficiently ionized and excited. Therefore,
The microwave plasma processing apparatus has advantages that gas ionization efficiency, excitation efficiency and dissociation efficiency are high, high-density plasma can be formed relatively easily, and high-quality processing can be performed at low temperature at high speed. Also, because microwaves have the property of transmitting a dielectric such as quartz glass,
There is also an advantage that the plasma processing apparatus can be configured as an electrodeless discharge type, and therefore a highly clean plasma processing can be performed.

【0007】こうしたマイクロ波プラズマ処理装置の更
なる高速化のために、電子サイクロトロン共鳴(EC
R)を利用したプラズマ処理装置も実用化されてきてい
る。ECRは、磁束密度が87.5mTの場合、磁力線
の周りを電子が回転する電子サイクロトロン周波数が、
マイクロ波の一般的な周波数2.45GHzと一致し、
電子がマイクロ波を共鳴的に吸収して加速され、高密度
プラズマが発生する現象である。
In order to further increase the speed of such a microwave plasma processing apparatus, electron cyclotron resonance (EC
A plasma processing apparatus utilizing R) has also been put into practical use. When the magnetic flux density is 87.5 mT, the ECR shows that the electron cyclotron frequency at which electrons rotate around the lines of magnetic force is
It matches the general frequency of microwaves of 2.45 GHz,
This is a phenomenon in which electrons are resonantly absorbed by microwaves and accelerated, and high-density plasma is generated.

【0008】又、別のタイプの高密度プラズマ発生用の
プラズマ処理装置も提案されている。
Another type of plasma processing apparatus for generating high density plasma has also been proposed.

【0009】例えば、米国特許第5,034,086号
の明細書には、ラジアルラインスロットアンテナ(RL
SA)を用いたプラズマ処理装置が開示されている。
For example, in the specification of US Pat. No. 5,034,086, a radial line slot antenna (RL) is disclosed.
A plasma processing apparatus using SA) is disclosed.

【0010】或いは、特開平5−290995号公報
や、米国特許第5,359,177号の明細書や、EP
0564359公報には、終端付環状導波管を用いたプ
ラズマ処理装置が開示されている。
Alternatively, the specification of JP-A-5-290995, the specification of US Pat. No. 5,359,177, and EP
Japanese Patent No. 0564359 discloses a plasma processing apparatus using an annular waveguide with termination.

【0011】これらとは別に、マイクロ波プラズマ処理
装置の例として、近年、マイクロ波の均一で効率的な導
入装置として複数のスロットが内側面に形成された無終
端環状導波管を用いた装置が提案されている(特開平5
−345982号公報、米国特許第5,538,699
号)。
Apart from these, as an example of a microwave plasma processing apparatus, in recent years, an apparatus using an endless annular waveguide having a plurality of slots formed on the inner side surface has been used as a uniform and efficient introduction apparatus for microwaves. Has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 5)
-345982, U.S. Pat. No. 5,538,699
issue).

【0012】しかしながら、内側面にスロットを有する
無終端環状導波管を備えた従来のマイクロ波プラズマ処
理装置を用いて、例えばアッシング処理の場合のよう
に、100mTorr(約13.3Pa)以上の高圧領
域で処理を行う場合、プラズマの拡散が抑制されるた
め、プラズマが周辺に局在し基体中央部分の処理速度が
低下することがある。又、プラズマ発生空間の容積が非
常に大きくなる。
However, using a conventional microwave plasma processing apparatus equipped with an endless annular waveguide having a slot on the inner surface, a high pressure of 100 mTorr (about 13.3 Pa) or more, as in the case of ashing processing, for example. When the treatment is performed in the region, the diffusion of the plasma is suppressed, so that the plasma is localized in the periphery and the treatment speed in the central portion of the substrate may decrease. Moreover, the volume of the plasma generation space becomes very large.

【0013】一方、特開平7−90591号公開特許公
報には、円盤状のマイクロ波導入装置を用いたプラズマ
処理装置が開示されている。この装置ではガスを導波管
内に導入し、導波管に設けられたスロットからガスをプ
ラズマ発生室に向けて放出している。
On the other hand, Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-90591 discloses a plasma processing apparatus using a disc-shaped microwave introducing device. In this device, gas is introduced into the waveguide, and the gas is discharged from the slots provided in the waveguide toward the plasma generation chamber.

【0014】これら従来の装置に対して、本発明者が先
に提案したプラズマ処理装置の構成は図12に示すよう
なものである。
The configuration of the plasma processing apparatus previously proposed by the present inventor with respect to these conventional apparatuses is as shown in FIG.

【0015】1は内部が排気可能な容器、2は被処理体
の保持手段、3は内部に環状導波路を有する環状導波管
からなるマイクロ波供給器、4は誘電体窓、7はガス供
給口7aを有するガス供給管である。これらの部品から
組み立てられた装置では、マイクロ波供給器3のマイク
ロ波導入口15よりマイクロ波を導入して、スロット3
bから誘電体窓4を介して容器1内にマイクロ波を供給
する。
Reference numeral 1 is a container whose inside can be evacuated, 2 is a means for holding an object to be treated, 3 is a microwave feeder consisting of an annular waveguide having an annular waveguide inside, 4 is a dielectric window, and 7 is a gas. It is a gas supply pipe having a supply port 7a. In the device assembled from these components, the microwave is introduced from the microwave introduction port 15 of the microwave supplier 3 to generate the slot 3
Microwaves are supplied into the container 1 from b through the dielectric window 4.

【0016】図13〜図15は、マイクロ波供給器の環
状導波路内におけるマイクロ波の伝搬と、スロットから
のマイクロ波の放射の様子を説明するための模式図であ
る。
13 to 15 are schematic diagrams for explaining the propagation of microwaves in the annular waveguide of the microwave supplier and the manner of radiation of microwaves from the slots.

【0017】図13は、環状導波路を上方から見た時の
様子をスロットを省略して示している。図14は、図1
3のBB′線による断面を図15はCC′線による断面
を示している。
FIG. 13 shows a state in which the annular waveguide is viewed from above with the slots omitted. 14 is shown in FIG.
3 shows a cross section taken along line BB 'and FIG. 15 shows a cross section taken along line CC'.

【0018】マイクロ波導入口15付近はE面T分岐の
等価回路となっており、マイクロ波導入口15より導入
されたマイクロ波は時計回りd2 と反時計回りd1 とに
分配されるように進路を変更する。各スロット3bはマ
イクロ波の進行方向d1 、d2 と交差するように設けら
れており、マイクロ波はスロットからマイクロ波を放出
しながら進む。
The vicinity of the microwave introducing port 15 is an equivalent circuit of the E-plane T branch, and the microwave introduced from the microwave introducing port 15 is routed so as to be distributed into clockwise d 2 and counterclockwise d 1. To change. Each slot 3b is provided so as to intersect the traveling directions d 1 and d 2 of the microwave, and the microwave travels while emitting the microwave from the slot.

【0019】環状導波路は無終端であるため、方向d
1 、d2 (z軸方向)に伝搬していくマイクロ波は互い
に干渉し合う。C1は導波路の中心を結んで形成される
環(輪)を示しており、この長さ即ち周長を管内波長
(路内波長)に整数倍とすれば、所定のモードの定在波
を生成し易くなる。
Since the annular waveguide is unterminated, the direction d
Microwaves propagating in 1 and d 2 (z-axis direction) interfere with each other. C1 indicates a ring (ring) formed by connecting the centers of the waveguides. If this length, that is, the circumference is set to an integral multiple of the guide wavelength (the guide wavelength), the standing wave of a predetermined mode is generated. It is easy to generate.

【0020】図14はマイクロ波の進行方向(z軸方
向)に垂直な断面を示しており、導波路の上下の面3c
は電界EFの向きに垂直なH面となっており、導波管の
左右の面3dは電界EFの向きに平行なE面となってい
る。C0はスロット3bの長手方向、即ちマイクロ波の
進行、伝搬方向と垂直な方向(x軸方向)の中心であ
る。
FIG. 14 shows a cross section perpendicular to the traveling direction of the microwave (z-axis direction), and shows the upper and lower surfaces 3c of the waveguide.
Is an H plane perpendicular to the direction of the electric field EF, and the left and right surfaces 3d of the waveguide are E planes parallel to the direction of the electric field EF. C0 is the center of the slot 3b in the longitudinal direction, that is, in the direction (x-axis direction) perpendicular to the traveling and propagation directions of the microwave.

【0021】このように導波路のマイクロ波進行方向に
垂直な断面はx軸、y軸を長辺、短辺とする矩形断面に
なっている。
Thus, the cross section of the waveguide perpendicular to the microwave traveling direction is a rectangular cross section having the x-axis and the y-axis as long sides and short sides.

【0022】環状導波路3a内に導入されたマイクロ波
MWは、E面T分岐の分配ブロック10で左右に二分配
され、自由空間よりも長い管内波長をもって伝搬する。
分配されたマイクロ波同士は対向部で干渉し、管内波長
の1/2毎に定在波を生じる。スロットを横切る電界が
最大になるような位置に設置されたスロット3bから誘
電体窓4を透して放射された漏れ波EWは、スロット3
b近傍のプラズマP1を生成する。生成したプラズマP
1の電子周波数がマイクロ波電源の周波数を超える(例
えば電源周波数が2.45GHzの場合、電子密度が7
×1010cm-3を超える)と、マイクロ波はプラズマ中
を伝搬できなくなる、いわゆるカットオフが生じ、誘電
体窓4とプラズマの界面を表面波SWとして伝搬する。
隣接するスロットから導入された表面波SW同士が干渉
し、表面波SWの波長(λ・εr -1/2〔λ・自由空間マ
イクロ波波長、εr :比誘電率〕)の1/2毎に電界の
腹を生じる。プラズマ発生空間側1にしみ出したこの表
面波干渉による腹電界によって表面波干渉プラズマ(S
IP:Surface−wave Interfere
d Plasma)P2が生成する。この時に処理用ガ
スをプラズマ処理室内に導入しておくと処理用ガスは発
生した高密度プラズマにより励起、解離、イオン化さ
れ、被処理基体の表面を処理することができる。
The microwave MW introduced into the annular waveguide 3a is divided into two parts, left and right, by the distribution block 10 of the E-plane T branch, and propagates with a guide wavelength longer than the free space.
The distributed microwaves interfere with each other at opposing portions, and a standing wave is generated for each 1/2 of the in-tube wavelength. The leaky wave EW radiated through the dielectric window 4 from the slot 3b installed at a position where the electric field across the slot is maximized is
A plasma P1 near b is generated. Generated plasma P
The electron frequency of 1 exceeds the frequency of the microwave power source (for example, when the power source frequency is 2.45 GHz, the electron density is 7
When it exceeds (× 10 10 cm −3 ), the microwave cannot propagate in the plasma, so-called cutoff occurs, and the microwave propagates as a surface wave SW at the interface between the dielectric window 4 and the plasma.
Surface waves SW introduced from adjacent slots interfere with each other, and are half the wavelength (λ · ε r −1/2 [λ · free space microwave wavelength, ε r : relative permittivity]) of the surface waves SW. Each time an antinode of the electric field is generated. The surface wave interference plasma (S
IP: Surface-wave Interface
d Plasma) P2 is generated. At this time, if the processing gas is introduced into the plasma processing chamber, the processing gas is excited, dissociated and ionized by the generated high density plasma, and the surface of the substrate to be processed can be processed.

【0023】このようなマイクロ波プラズマ処理装置を
用いることにより、圧力1.33Pa程度、マイクロ波
パワー1kW以上で、直径300mm以上の口径を有す
る空間に±3%以内の均一性をもって、電子密度1012
/cm3 以上、電子温度3eV以下、プラズマ電位20
V以下の高密度低電位プラズマが発生できる。
By using such a microwave plasma processing apparatus, with a pressure of about 1.33 Pa, a microwave power of 1 kW or more, a space having a diameter of 300 mm or more with a uniformity of ± 3% or less, an electron density of 10 is obtained. 12
/ Cm 3 or more, electron temperature 3 eV or less, plasma potential 20
High-density low-potential plasma of V or less can be generated.

【0024】よって、ガスを充分に反応させ活性な状態
で被処理面に供給できる。しかも、圧力2.7Pa、マ
イクロ波電力2kWとした時、誘電体窓内面から8〜1
0mm離れた位置でマイクロ波による電流は検出できな
くなる。これはプラズマ拡散が抑えられる高圧領域では
非常に薄いプラズマの層が誘電体窓近傍にできることを
意味する。よって、入射イオンによる基板表面ダメージ
も減るので、低温でも高品質で高速な処理が可能にな
る。
Therefore, the gas can be sufficiently reacted and supplied to the surface to be processed in an active state. Moreover, when the pressure is 2.7 Pa and the microwave power is 2 kW, it is 8 to 1 from the inner surface of the dielectric window.
The electric current due to the microwave cannot be detected at a position separated by 0 mm. This means that a very thin plasma layer can be formed in the vicinity of the dielectric window in the high pressure region where plasma diffusion is suppressed. Therefore, damage to the substrate surface due to incident ions is also reduced, and high-quality and high-speed processing is possible even at low temperatures.

【0025】[0025]

【発明が解決しようとする課題】ところで、環状導波路
の周長は、被処理体の被処理面積に応じて、管内波長の
2倍、3倍、4倍…の中から選択しなければならない。
路内が大気圧の空気の場合、この管内波長が約159m
mであることを考慮すると、選択できる周長は約318
mm、約477mm、約636mm…である。これを環
の直径に換算すると約101mm、約151mm、約2
02mmとなる。
By the way, the circumference of the annular waveguide must be selected from two times, three times, four times the in-tube wavelength, depending on the area to be processed of the object to be processed. .
If the air in the road is atmospheric pressure, the wavelength inside this tube is approximately 159 m.
Considering m, the perimeter that can be selected is about 318
mm, about 477 mm, about 636 mm ... Converting this to the diameter of the ring, it is about 101 mm, about 151 mm, about 2
It will be 02 mm.

【0026】一方、被処理体として一般的な8インチウ
エハ、12インチウエハを用いる場合、それぞれの直径
は約200mm、約300mmである。両者を組み合わ
せて最適な組み合わせを選んでみても、プラズマの均一
性、処理の均一性という点で未だ充分なものとは言え
ず、例えば環の中心付近乃至被処理体の中心付近でプラ
ズマ密度が低下して処理速度が低くなる現象が生じる。
On the other hand, when general 8-inch wafers and 12-inch wafers are used as the objects to be processed, their diameters are about 200 mm and about 300 mm, respectively. Even if an optimum combination is selected by combining the two, it cannot be said that it is still sufficient in terms of plasma uniformity and processing uniformity. For example, plasma density near the center of the ring or the center of the object to be processed is There is a phenomenon that the processing speed is lowered and the processing speed is lowered.

【0027】[0027]

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、環の半
径方向或いはそれに等価な方向におけるマイクロ波放射
特性をより精密に制御できるマイクロ波供給器を提供す
ることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a microwave feeder capable of more precisely controlling the microwave radiation characteristic in the radial direction of the ring or in the direction equivalent thereto.

【0028】本発明の別の目的は、被処理体の半径方向
における処理の均一性をより一層高めることができるプ
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。
Another object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus and a plasma processing method capable of further improving the uniformity of processing in the radial direction of the object to be processed.

【0029】本発明の更に別の目的は、環の半径方向及
び周方向或いはこれらに等価な方向におけるマイクロ波
放射均一性を向上させることができるマイクロ波供給器
を提供することにある。
Still another object of the present invention is to provide a microwave feeder capable of improving the microwave radiation uniformity in the radial direction and the circumferential direction of the ring or the directions equivalent thereto.

【0030】本発明の他の目的は、被処理体の半径方向
及び周方向或いはこれらに等価な方向における処理の均
一性を共に高め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。
Another object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus and a plasma processing method capable of enhancing the uniformity of processing in a radial direction and a circumferential direction of an object to be processed or directions equivalent to these. .

【0031】本発明は、マイクロ波を放射するための複
数のスロットが設けられた面を有する環状導波路を備え
たマイクロ波供給器又は、プラズマ処理装置において、
前記複数のスロットの中心が前記環状導波路の中心に対
して前記面に沿った方向に偏って配置されていることを
特徴とする。
The present invention relates to a microwave supplier or a plasma processing apparatus provided with an annular waveguide having a surface provided with a plurality of slots for radiating microwaves.
The centers of the plurality of slots are arranged so as to be deviated in the direction along the surface with respect to the center of the annular waveguide.

【0032】又、本発明はマイクロ波を放射するための
複数のスロットが設けられた平面を有する環状導波路を
備えたマイクロ波供給器又は、プラズマ処理装置におい
て、前記スロットは、マイクロ波の進行方向に対して交
差する方向に向いた不連続線状スロットであることを特
徴とする。
Further, according to the present invention, in a microwave supply device or a plasma processing apparatus provided with an annular waveguide having a plane in which a plurality of slots for radiating microwaves are provided, the slots are used to advance microwaves. It is characterized by being a discontinuous linear slot oriented in a direction intersecting with the direction.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】(実施形態1)図1は、本発明の
一実施の形態によるプラズマ処理装置を示す模式的断面
図である。このマイクロ波を放射するための複数のスロ
ット33が設けられた面を有する環状導波路13を備え
たマイクロ波供給器3は、前記環状導波路13の中心C
1に対して前記複数のスロット33の中心C2が前記面
に沿った方向に偏って配置されていることを特徴とす
る。詳しくは、1は被処理体Wを内部に収容し、プラズ
マをプラズマ発生空間9に発生し得る真空容器であり、
例えば大気開放型の容器或いは並設される不図示のロー
ドロック室により大気と遮断された容器である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (Embodiment 1) FIG. 1 is a schematic sectional view showing a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention. The microwave feeder 3 including the annular waveguide 13 having a surface provided with a plurality of slots 33 for radiating the microwave is provided at the center C of the annular waveguide 13.
It is characterized in that the centers C2 of the plurality of slots 33 are deviated in the direction along the surface with respect to 1. Specifically, reference numeral 1 is a vacuum container that accommodates the object W to be processed therein and can generate plasma in the plasma generation space 9.
For example, it is an atmosphere open type container or a container which is shielded from the atmosphere by a load lock chamber (not shown) arranged in parallel.

【0034】2は被処理体Wを容器1内に収容し、保持
するためのサセプタ或いはホルダーと呼ばれる被処理体
保持手段であり、被処理体Wを昇降し得るリフトピン1
2を有している。更に必要に応じて保持手段2に、被処
理体Wを加熱するためのヒーター或いは被処理体を冷却
するためのクーラー等の温度調整手段を付設してもよ
い。
Reference numeral 2 denotes an object holding means called a susceptor or a holder for accommodating and holding the object W in the container 1, and the lift pin 1 capable of moving the object W up and down.
Have two. Further, if necessary, the holding means 2 may be provided with a temperature adjusting means such as a heater for heating the object W to be processed or a cooler for cooling the object to be processed.

【0035】3は容器1内にプラズマを発生させるため
のマイクロ波エネルギーを供給するマイクロ波供給器で
ある。スロット33の位置は内方にオフセットしてい
る。因に、図14に示したスロットがオフセットしてい
ないものである。
Reference numeral 3 is a microwave supplier for supplying microwave energy for generating plasma in the container 1. The position of slot 33 is offset inward. Incidentally, the slots shown in FIG. 14 are not offset.

【0036】4は容器1内を気密に封止するとともにマ
イクロ波を透過させる誘電体窓である。
Reference numeral 4 denotes a dielectric window that hermetically seals the inside of the container 1 and transmits microwaves.

【0037】5はマイクロ波導波管、6はマイクロ波電
源である。
Reference numeral 5 is a microwave waveguide, and 6 is a microwave power source.

【0038】7はマイクロ波によってプラズマ化される
処理ガスを供給するためのガス供給路であり、斜め上方
を向いた放出路の先にガス供給口17を有する。
Reference numeral 7 is a gas supply path for supplying a processing gas which is turned into plasma by microwaves, and has a gas supply port 17 at the tip of a discharge path which is directed obliquely upward.

【0039】ガス供給路7は各種ガスボンベ57、バブ
ル47、流量コントローラー37等のガス供給系27に
連通している。
The gas supply path 7 communicates with a gas supply system 27 such as various gas cylinders 57, bubbles 47, a flow rate controller 37 and the like.

【0040】8は、容器1内を排気するための排気路で
あり真空ポンプ18、バブル28等を含む排気系に不図
示の排気口を通じて連通している。
Reference numeral 8 denotes an exhaust path for exhausting the inside of the container 1, which communicates with an exhaust system including a vacuum pump 18, a bubble 28 and the like through an exhaust port (not shown).

【0041】図2は、図1の装置のマイクロ波供給器3
に用いられるスロット付平板23を示している。
FIG. 2 shows the microwave feeder 3 of the apparatus of FIG.
The flat plate 23 with a slot used for is shown.

【0042】スロット付平板23は、複数のスロット3
3を有している。スロットは、環状導波路13の中心C
1を結ぶ線より、環の内方に、スロットの中心C2を結
ぶ線が位置するように、平板23の表面に沿った方向に
偏在して設けられている。C3は環状導波路13の外側
面の位置を、C4はその内側面の位置を示している。
The flat plate with slot 23 has a plurality of slots 3.
Have three. The slot is the center C of the annular waveguide 13.
The line that connects the centers C2 of the slots is located inside the ring from the line that connects 1 so as to be unevenly distributed in the direction along the surface of the flat plate 23. C3 indicates the position of the outer side surface of the annular waveguide 13, and C4 indicates the position of the inner side surface thereof.

【0043】図1の装置によるプラズマ処理方法は以下
のとおりである。所定の圧力まで減圧、排気された容器
1内にガス供給口17から処理ガスを供給する。
The plasma processing method by the apparatus of FIG. 1 is as follows. The processing gas is supplied from the gas supply port 17 into the container 1 that has been depressurized to a predetermined pressure and evacuated.

【0044】処理ガスはプラズマ発生室となる空間9に
放出された後、排気路8へと流れていく。
The processing gas is discharged into the space 9 serving as the plasma generation chamber and then flows into the exhaust passage 8.

【0045】一方、マグネトロンのようなマイクロ波電
源6において発生したマイクロ波は、同軸導波管、円筒
導波管又は矩形導波管のような導波管5を介して伝搬
し、導入口15よりマイクロ波供給器3内に導入され
る。
On the other hand, the microwave generated in the microwave power source 6 such as a magnetron propagates through the waveguide 5 such as a coaxial waveguide, a cylindrical waveguide or a rectangular waveguide, and the inlet 15 It is introduced into the microwave supplier 3.

【0046】1つのスロット33に対向する上方のH面
から導入されたマイクロ波は、そのスロット33からマ
イクロ波を放射するとともに、図2中時計回わり乃至反
時計回わりにマイクロ波供給器3の無終端環状導波路1
3内を伝搬する。
The microwave introduced from the upper H surface facing one slot 33 radiates the microwave from the slot 33 and rotates clockwise or counterclockwise in FIG. Endless circular waveguide 1
Propagate in 3.

【0047】環状導波路13のH面には、例えばTE10
モードにて路内を伝搬・進行するマイクロ波の伝搬・進
行方向と交差する縦長のスロット33が設けられている
ために、そのスロット33から、空間9に向かって、マ
イクロ波が放射される。
On the H surface of the annular waveguide 13, for example, TE 10
Since a vertically long slot 33 that intersects the propagation / traveling direction of the microwave propagating / progressing in the road in the mode is provided, the microwave is radiated from the slot 33 toward the space 9.

【0048】マイクロ波は、誘電体からなるマイクロ波
透過窓4を透過して空間9に供給される。
The microwave passes through the microwave transmitting window 4 made of a dielectric material and is supplied to the space 9.

【0049】空間9には、処理ガスが存在しており、こ
の処理ガスはマイクロ波エネルギーによって励起されプ
ラズマを発生させる。マイクロ波の放射及びプラズマ発
生の仕組みは、図15を参照して説明したとおりであ
る。
A processing gas exists in the space 9, and the processing gas is excited by microwave energy to generate plasma. The mechanism of microwave radiation and plasma generation is as described with reference to FIG.

【0050】被処理体Wの表面には、このプラズマを利
用して表面処理が施される。プラズマPは、投入される
マイクロ波の電力や容器内の圧力に応じて、図1のよう
にスロット下方のみに存在することもあるし、又、窓4
の下面全面に拡がることもある。
The surface of the object W to be processed is subjected to a surface treatment using this plasma. The plasma P may exist only under the slot as shown in FIG. 1 depending on the electric power of the microwave to be input and the pressure in the container, or the window 4
May spread over the entire lower surface of the.

【0051】被処理体Wの大きさや、マイクロ波供給器
導波路の周長に応じて、スロットを外方に偏在させるこ
ともできる。
The slots may be unevenly distributed outward depending on the size of the object W to be processed and the circumferential length of the microwave feeder waveguide.

【0052】(実施形態2)次に述べる本発明の別の実
施の形態によるマイクロ波を放射するための複数のスロ
ットが設けられた平面を有する環状導波路を備えたマイ
クロ波供給器は、マイクロ波の進行方向に対して交差す
る方向に向いた不連続線状スロット(33、43)を有
することを特徴とする。
(Embodiment 2) According to another embodiment of the present invention described below, a microwave supplier having an annular waveguide having a flat surface provided with a plurality of slots for radiating microwaves is It is characterized by having discontinuous linear slots (33, 43) oriented in a direction intersecting with the traveling direction of waves.

【0053】図3はこのようなプラズマ処理装置を示す
模式的断面図である。
FIG. 3 is a schematic sectional view showing such a plasma processing apparatus.

【0054】この装置は、図4に示すようなスロット付
平板23を有している。図1の装置との相違点は、図4
のスロット付平板23が付設されている点と、被処理体
バイアス電源22が付設されている点である。
This apparatus has a flat plate 23 with slots as shown in FIG. The difference from the device in FIG. 1 is that in FIG.
The flat plate with slot 23 is attached, and the object bias power supply 22 is attached.

【0055】空間9内の圧力を低くして、プラズマがよ
り拡がるように調整し、被処理体Wにバイアス電源22
よりバイアス電圧を印加しながらプラズマ処理を行える
構成になっている。このような構成はエッチングに好適
なものである。
The pressure in the space 9 is lowered to adjust the plasma to further spread, and the bias power source 22 is applied to the object W to be processed.
The plasma processing can be performed while applying a bias voltage more. Such a structure is suitable for etching.

【0056】更に、必要に応じて保持手段2にクーラー
を付設して被処理体Wの昇温を抑制することも好ましい
ものである。
Further, it is also preferable to attach a cooler to the holding means 2 as necessary to suppress the temperature rise of the object W to be processed.

【0057】図1、図2と同符号で示す部位は、図1の
実施形態の装置と同じ構成であるので、詳述を省略す
る。
The parts designated by the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 2 have the same structure as that of the apparatus of the embodiment shown in FIG.

【0058】図4は本発明に用いられるマイクロ波供給
器のスロット付平板の別の例を示す。
FIG. 4 shows another example of the flat plate with slots of the microwave feeder used in the present invention.

【0059】図4の例では図2と同様に設けられたスロ
ット33の延長線上に更に別のスロット43が設けられ
ている点が図2に示した平板とは異なっている。
The example of FIG. 4 is different from the flat plate shown in FIG. 2 in that another slot 43 is provided on an extension line of the slot 33 provided similarly to FIG.

【0060】この外方のスロット43も又、その中心を
結ぶ線C5が、環状導波路13の中心を結ぶ線C1に対
して、環の外方に偏在して設けられている。
The outer slot 43 is also provided such that the line C5 connecting the centers thereof is eccentrically located outside the ring with respect to the line C1 connecting the centers of the annular waveguides 13.

【0061】同一径方向にある一対のスロット33とス
ロット43とは不連続直線状に形成されることにより、
従来のスロットの場合よりも径方向に均一にマイクロ波
を放射することができる。又、スロット33とスロット
43とを一体化した長尺スロットした場合よりも、周方
向(マイクロ波の進行方向)において、より均一にマイ
クロ波を放射することができる。
Since the pair of slots 33 and 43 in the same radial direction are formed in a discontinuous linear shape,
The microwave can be radiated more uniformly in the radial direction than in the case of the conventional slot. Further, it is possible to radiate the microwave more uniformly in the circumferential direction (the traveling direction of the microwave) than in the case where the slot 33 and the slot 43 are integrated into a long slot.

【0062】本発明に用いられるスロットの偏心量は、
使用する処理条件に応じて適宜定められる。特にスロッ
ト付平板23を導波路13となる凹部を有する導電性基
材に対して交換可能に構成すれば、処理条件の変更にも
柔軟に対応できる。
The eccentricity of the slot used in the present invention is
It is appropriately determined according to the processing conditions used. In particular, if the slotted flat plate 23 is configured to be replaceable with respect to the conductive base material having the concave portion that becomes the waveguide 13, it is possible to flexibly deal with the change of the processing conditions.

【0063】本発明に用いられるスロットの中心が、環
状導波路の中心とは異なっている異中心スロットの形状
は、各々のスロットの中心が導波路の中心に対して内方
及び/又は外方に偏在しているのであれば、1つの矩形
状穿孔でも、長さが管内波長の1/4から3/8である
穿孔が複数、不連続かつ直線上に配置されたものでも適
用可能である。
The shape of the heterocenter slot in which the center of the slot used in the present invention is different from the center of the annular waveguide is that the center of each slot is inward and / or outward with respect to the center of the waveguide. As long as it is unevenly distributed, one rectangular perforation or a plurality of perforations each having a length of ¼ to ⅜ of the guide wavelength can be applied discontinuously and linearly. .

【0064】(実施形態3) 図5、図6を参照して本発明の別の実施の形態による無
終端環状導波管及びそれを用いたマイクロ波プラズマ処
理装置について説明する。図5は本発明の一例である不
連続直線状スロット付の平板状環状導波管を用いたマイ
クロ波プラズマ処理装置の横断面模式図で、図6は環状
導波管のスロット板の上面図である。
(Embodiment 3) An endless annular waveguide and a microwave plasma processing apparatus using the same according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a microwave plasma processing apparatus using a plate-shaped annular waveguide with discontinuous linear slots, which is an example of the present invention, and FIG. 6 is a top view of a slot plate of the annular waveguide. Is.

【0065】図3、図4に示した装置と異なる点は、被
処理体Wの大きさに比べて環状等波管(マイクロ波供給
器)3の大きさが相対的に大きい点、ガス放出口17が
傾め下方を向いている点、内方及び外方に偏在した一組
のスロット(33、43)のからなる不連続線状スロッ
ト数が8個になっている点である。又、被処理体の温度
制御用にヒーター114が保持手段2に設けられてい
る。
The difference from the apparatus shown in FIGS. 3 and 4 is that the size of the annular equal-wave tube (microwave supplier) 3 is relatively larger than the size of the object W to be processed, The outlet 17 is inclined and faces downward, and the number of discontinuous linear slots composed of a set of slots (33, 43) unevenly distributed inward and outward is eight. Further, a heater 114 is provided in the holding means 2 for controlling the temperature of the object to be processed.

【0066】排気系やガス供給系は、図1、図3に示し
たものと同様のものを使用できる。
As the exhaust system and the gas supply system, those similar to those shown in FIGS. 1 and 3 can be used.

【0067】図5ではスロット33、43は省略されて
図示されている。
The slots 33 and 43 are omitted in FIG.

【0068】プラズマの発生及び処理は以下のようにし
て行なう。排気系(不図示)を介して容器1内を真空排
気する。続いて、プラズマ処理用ガスをガス供給路7を
介して所定の流量で容器1内に導入する。次に、排気系
(不図示)に設けられたコンダクタンスパルプ(不図
示)を調整し、容器1内を所定の圧力に保持する。マイ
クロ波電源(不図示)より所望の電力を、マイクロ波供
給器3を介して、容器1内に供給することにより、容器
1内にプラズマが発生する。この時に導入された処理用
ガスは発生した高密度プラズマにより励起、解離、イオ
ン化され、保持手段2上に載置された被処理体Wの表面
が処理される。
The generation and processing of plasma are performed as follows. The inside of the container 1 is evacuated via an exhaust system (not shown). Then, the plasma processing gas is introduced into the container 1 through the gas supply passage 7 at a predetermined flow rate. Next, the conductance pulp (not shown) provided in the exhaust system (not shown) is adjusted to maintain the inside of the container 1 at a predetermined pressure. By supplying desired power from a microwave power source (not shown) into the container 1 via the microwave supply device 3, plasma is generated in the container 1. The processing gas introduced at this time is excited, dissociated and ionized by the generated high density plasma, and the surface of the object W to be processed placed on the holding means 2 is processed.

【0069】本発明のマイクロ波プラズマ処理装置に用
いられるマイクロ波供給器となる環状導波管の材質は、
導電体であれば使用可能であるが、マイクロ波の伝搬ロ
スをできるだけ抑えるため導電率の高いAl、Cu、A
g/CuメッキしたSUSなどが最適である。本発明に
用いられる環状導波管のマイクロ波導入口15の向き
は、マイクロ波供給器内の導波路に効率よくマイクロ波
を導入できるものであれば、図のようにH面に垂直方向
で導入部で伝搬空間の左右方向に二分配するものでもH
面に平行で伝搬空間の接線方向でもよい。本発明に用い
られるマイクロ波供給器のマイクロ波進行方向における
スロット間隔は、管内波長の1/2が最適である。本発
明においては、不連続スロットの連続部分のそれぞれの
長さ即ちスロット33又はスロット44の長さはそれぞ
れ管内波長の1/4から3/8であるのが好ましい。不
連続線状スロット33,43はマイクロ波の進行方向1
21に対して交差する方向を向いている。即ちスロット
の長手方向がマイクロ波の進行方向121と交差、ここ
では垂直に交わっている。ここでは、矩形導波管を無終
端となるように環状(勿論、円環状だけではなく、楕円
環状、四角環状、五核環状等も含む)とし、TE10モー
ド(H01モード)のマイクロ波を伝搬させている為、振
動の腹一個に対して一個の不連続線状スロット(一対の
スロット)が対応している。符号120は磁界の向きを
模式的に示している。
The material of the annular waveguide used as the microwave feeder used in the microwave plasma processing apparatus of the present invention is
Any conductor can be used, but Al, Cu, A with high conductivity is used to suppress microwave propagation loss as much as possible.
The most suitable is SUS plated with g / Cu. As for the direction of the microwave introduction port 15 of the annular waveguide used in the present invention, as long as microwaves can be efficiently introduced into the waveguide in the microwave feeder, it is introduced in the direction perpendicular to the H plane as shown in the figure. Even if it is divided into two parts in the left and right directions of the propagation space
It may be parallel to the surface and tangential to the propagation space. The slot spacing in the microwave traveling direction of the microwave feeder used in the present invention is optimally 1/2 of the guide wavelength. In the present invention, the length of each of the continuous portions of the discontinuous slots, that is, the length of the slot 33 or the slot 44, is preferably 1/4 to 3/8 of the guide wavelength. The discontinuous linear slots 33 and 43 are in the microwave traveling direction 1
It is facing the direction intersecting 21. That is, the longitudinal direction of the slot intersects with the traveling direction 121 of the microwave, and here intersects vertically. Here, the rectangular waveguide is made to have an endless shape (including, of course, not only an annular shape but also an elliptic shape, a square shape, a pentanuclear shape, etc.), and a TE 10 mode (H 01 mode) microwave. Is propagated, one discontinuous linear slot (a pair of slots) corresponds to one antinode of vibration. Reference numeral 120 schematically indicates the direction of the magnetic field.

【0070】誘電体窓4に好適な材料は無水合成石英で
あり、寸法は、直径299mm、厚さ12mmである。
不連続直線状スロット付平板環状導波管3は、内壁断面
の寸法が27mm×96mmであって、中心径が202
mmである。不連続直線状スロット付平板状環状導波管
103の材質は、マイクロ波の伝搬損失を抑えるため、
すべてアルミニウムを用いている。環状導波管3のH面
には、不連続直線状スロット33、34が8組形成され
ている。導波管の中心から内方と外方にそれぞれ長さ4
2mm、幅3mmの矩形スロットが一組直線状に並んで
おり、各スロットの組は管内波長の1/2間隔に放射状
に形成されている。管内波長は、使用するマイクロ波の
周波数と、導波管の断面の寸法とに依存するが、周波数
2.45GHzのマイクロ波と、上記の寸法の導波管と
を用いた場合には約159mmである。使用した環状導
波管3では、長さ42mm、幅3mmの矩形状スロット
が導波管の中心に対して内側と外側に1個ずつ45°間
隔で計16個形成されている。環状導波管3には、4E
チューナ、方向性結合器、アイソレータ、2.45GH
zの周波数を持つマイクロ波電界(不図示)が順に接続
されている。
A preferred material for the dielectric window 4 is anhydrous synthetic quartz, with dimensions of 299 mm diameter and 12 mm thickness.
The flat plate annular waveguide 3 with a discontinuous linear slot has an inner wall cross section of 27 mm × 96 mm and a center diameter of 202.
mm. The material of the plate-shaped annular waveguide 103 with discontinuous linear slots is to suppress the propagation loss of microwaves,
All are made of aluminum. Eight sets of discontinuous linear slots 33 and 34 are formed on the H surface of the annular waveguide 3. Length 4 inward and outward from the center of the waveguide
A set of rectangular slots each having a width of 2 mm and a width of 3 mm are arranged linearly, and each set of slots is radially formed at an interval of ½ of the guide wavelength. The in-tube wavelength depends on the frequency of the microwave used and the size of the cross section of the waveguide, but when the microwave of the frequency of 2.45 GHz and the waveguide of the above size are used, the wavelength is about 159 mm. Is. In the used annular waveguide 3, a total of 16 rectangular slots each having a length of 42 mm and a width of 3 mm are formed at 45 ° intervals inside and outside the center of the waveguide. The annular waveguide 3 has 4E
Tuner, directional coupler, isolator, 2.45GH
A microwave electric field (not shown) having a frequency of z is sequentially connected.

【0071】図5、図6に示したマイクロ波プラズマ処
理総理を使用して、Ar流量500sccm、圧力1.
33Paと133Pa、マイクロ波パワー3.0kWの
条件プラズマを発生させ、得られたプラズマの計測を行
った。プラズマ計測は、シングルプローブ法により以下
のようにして行った。プローブに印加する電圧を−50
から+100Vの範囲で変化させ、プローブに流れる電
流をI−V測定器により測定し、得られたI−V曲線か
らラングミュアらの方法により電子密度、電子温度、プ
ラズマ電位を算出した。その結果、電子密度は、1.3
3Paの場合2.1×1012/cm3 ±2.7%(φ3
00面内)、133Paの場合9.6×1011/cm3
±5.4%(φ300面内)であり、高圧領域でも高密
度で均一なプラズマが形成されていることが確認され
た。φ300面内とは直径300mmの円の内部という
意味である。
Using the microwave plasma processing prime shown in FIGS. 5 and 6, Ar flow rate 500 sccm, pressure 1.
Conditional plasmas of 33 Pa and 133 Pa and microwave power of 3.0 kW were generated, and the obtained plasma was measured. Plasma measurement was performed by the single probe method as follows. The voltage applied to the probe is -50
To +100 V, the current flowing through the probe was measured by an IV measuring device, and the electron density, electron temperature, and plasma potential were calculated from the obtained IV curve by the method of Langmuir et al. As a result, the electron density was 1.3.
In case of 3 Pa, 2.1 × 10 12 / cm 3 ± 2.7% (φ3
00 plane), 133 Pa 9.6 × 10 11 / cm 3
It was ± 5.4% (in the plane of φ300), and it was confirmed that a high density and uniform plasma was formed even in the high pressure region. The φ300 plane means the inside of a circle having a diameter of 300 mm.

【0072】(実施形態4) 図は接線導入型の平板状環状導波管を用いたマイクロ
波プラズマ処理装置の横断面模式図である。
(Embodiment 4) FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a microwave plasma processing apparatus using a tangential introduction type flat annular waveguide.

【0073】プラズマの発生及び処理は前出の各実施形
態と同じである。
The generation and processing of plasma are the same as those in the above-mentioned embodiments.

【0074】マイクロ波電源(不図示)より所望の電力
をE面に形成された導入口15より平板状環状導波管3
内に導入する。導入されたマイクロ波は、管内波長の1
/2毎に形成されたスロットを介し誘電体窓4を透して
プラズマ発生空間9に導入される。導入されずに1周伝
搬したマイクロ波は、導入口15付近で新たに接線導入
されたマイクロ波と干渉して強め合い、数周伝搬するま
でにほとんどのマイクロ波はプラズマ発生空間に導入さ
れる。
A plate-shaped annular waveguide 3 is supplied from a microwave power source (not shown) through an inlet port 15 formed on the E surface to obtain a desired power.
Introduce inside. The introduced microwave has a wavelength of 1
It is introduced into the plasma generation space 9 through the dielectric window 4 through the slot formed for every 1/2. The microwaves that have propagated one round without being introduced interfere with the microwaves that have been newly introduced tangentially in the vicinity of the inlet 15 to strengthen each other, and most of the microwaves will be introduced into the plasma generation space before propagating for several turns. .

【0075】マイクロ波導入口15以外の部分構成は実
施形態3と同じである。
The partial structure other than the microwave introduction port 15 is the same as that of the third embodiment.

【0076】図7もスロットが省略されて図示されてい
る。図7に示したマイクロ波プラズマ処理装置を使用し
て、Ar流量500sccm、圧力1.33Paと13
3Pa,マイクロ波パワー3.0kWの条件でプラズマ
を発生させ、得られたプラズマの計測を行った。プラズ
マ計測は、シングルプローブ方法により以下にようにし
て行なった。プローブに印加する電圧を−50から+1
00Vの範囲で変化させ、プローブに流れる電流をI−
V測定器により測定し、得られたI−V曲線からラング
ミュアらの方法により電子密度、電子温度、プラズマ電
位を算出した。その結果、電子密度は、1.33Paの
場合1.9×1012/cm3 ±2.7%(φ300面
内)、133Paの場合8.7×1011/cm3 ±5.
6%(φ300面内)であり、高圧領域でも高密度で均
一なプラズマが形成されていることが確認された。
FIG. 7 is also shown with the slots omitted. Using the microwave plasma processing apparatus shown in FIG. 7, an Ar flow rate of 500 sccm and a pressure of 1.33 Pa and 13
Plasma was generated under the conditions of 3 Pa and microwave power of 3.0 kW, and the obtained plasma was measured. Plasma measurement was performed by the single probe method as follows. The voltage applied to the probe is -50 to +1
The current flowing through the probe is changed to I-
The electron density, the electron temperature, and the plasma potential were calculated from the obtained IV curve by the method of Langmuir et al. As a result, the electron density was 1.9 × 10 12 / cm 3 ± 2.7% in the case of 1.33 Pa (in the plane of φ300) and 8.7 × 10 11 / cm 3 ± 5.
It was 6% (in the plane of φ300), and it was confirmed that a high density and uniform plasma was formed even in the high pressure region.

【0077】(実施形態5)図8はRFバイアス印加機
構を用いたマイクロ波プラズマ処理装置の横断面模式図
である。22はRFバイアス印加手段である。図8もス
ロットは省略されて図示されている。
(Fifth Embodiment) FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a microwave plasma processing apparatus using an RF bias applying mechanism. Reference numeral 22 is an RF bias applying means. The slot is omitted in FIG. 8 as well.

【0078】プラズマの発生及び処理は以下のようにし
て行なう。被処理体Wを保持手段2上に設置し、ヒータ
114を用いて所望の温度まで加熱する。排気系(不図
示)を介してプラズマ発生空間9を真空排気する。続い
て、プラズマ処理用ガスを所定の流量でプラズマ発生空
間9に導入する。次に、排気系(不図示)に設けられた
コンダクタンスバルブ(不図示)を調整し、プラズマ発
生空間を所定の圧力に保持する。RFバイアス印加手段
22を用いて保持手段2にRF電力を供給するととも
に、マイクロ波電源(不図示)により所望の電力を、平
板状環状導波管3を介し誘電体窓4を透してプラズマ発
生空間9に導入する。導入されたマイクロ波の電界によ
り電子が加速され、プラズマ発生空間9にプラズマが発
生する。この際、処理用ガスは発生した高密度プラズマ
により励起、解離、イオン化され、被処理体Wの表面が
処理される。また、RFバイアスにより基板に入射する
イオンの運動エネルギーを制御できる。
The generation and processing of plasma are performed as follows. The object W to be processed is placed on the holding means 2 and heated to a desired temperature by using the heater 114. The plasma generation space 9 is evacuated via an exhaust system (not shown). Then, the plasma processing gas is introduced into the plasma generation space 9 at a predetermined flow rate. Next, a conductance valve (not shown) provided in the exhaust system (not shown) is adjusted to maintain the plasma generation space at a predetermined pressure. RF power is supplied to the holding means 2 by using the RF bias applying means 22, and a desired power is supplied from a microwave power source (not shown) through the dielectric plate 4 through the flat annular waveguide 3 to form plasma. It is introduced into the generation space 9. Electrons are accelerated by the electric field of the introduced microwave, and plasma is generated in the plasma generation space 9. At this time, the processing gas is excited, dissociated, and ionized by the generated high density plasma, and the surface of the object W to be processed is processed. Moreover, the kinetic energy of the ions incident on the substrate can be controlled by the RF bias.

【0079】(実施形態6)図9は温度制御用の冷却機
構付マイクロ波プラズマ処理装置の横断面模式図414
は基体を冷却するクーラである。
(Embodiment 6) FIG. 9 is a schematic cross-sectional view 414 of a microwave plasma processing apparatus with a cooling mechanism for temperature control.
Is a cooler for cooling the substrate.

【0080】図9もスロットが省略されて図示されてい
る。
The slot is omitted in FIG. 9 as well.

【0081】プラズマの発生及び処理は以下のようにし
て行なう。被処理体Wを保持手段2上に設置し、クーラ
414を用いて冷却する。排気系(不図示)を介してプ
ラズマ発生空間9を真空排気する。続いて、プラズマ処
理用ガスを導入する。次に、排気系(不図示)に設けら
れたコンダクタンスバルブ(不図示)を調整し、プラズ
マ発生空間9を所定の圧力に保持する。RFバイアス印
加手段22を用いて保持手段2にRF電力を供給すると
ともに、マイクロ波電源(不図示)より所望の電力を、
平板状環状導波管3を介し誘電体窓4を透してプラズマ
発生空間に導入する。導入されたマイクロ波の電界によ
り電子が加速され、プラズマが発生する。
The generation and treatment of plasma are performed as follows. The object W to be processed is placed on the holding means 2 and cooled using the cooler 414. The plasma generation space 9 is evacuated via an exhaust system (not shown). Then, the plasma processing gas is introduced. Next, the conductance valve (not shown) provided in the exhaust system (not shown) is adjusted to maintain the plasma generation space 9 at a predetermined pressure. The RF bias applying means 22 is used to supply RF power to the holding means 2, and a desired power is supplied from a microwave power source (not shown).
It is introduced into the plasma generation space through the dielectric window 4 through the flat annular waveguide 3. Electrons are accelerated by the electric field of the introduced microwave, and plasma is generated.

【0082】クーラ414を用いることにより、高密度
プラズマと高バイアスを用いた場合に問題となるイオン
入射による基板の過加熱を抑制することができる。
By using the cooler 414, it is possible to suppress overheating of the substrate due to ion incidence, which is a problem when high density plasma and high bias are used.

【0083】本発明に用いられる環状導波路は、前述し
たとおり、環状であれば、円環状に限らず、楕円環状、
四角環状、五角環状、等様々な形状であり得る。
As described above, the annular waveguide used in the present invention is not limited to an annular shape as long as it is an annular shape.
It may have various shapes such as a square ring shape, a pentagonal ring shape, and the like.

【0084】半導体ウエハや光ディスクや磁気ディスク
のような円盤状の被処理体を処理する場合には、円環状
が好適である。
When processing a disk-shaped object to be processed such as a semiconductor wafer, an optical disk or a magnetic disk, an annular shape is preferable.

【0085】本発明に用いられる環状導波路を有するマ
イクロ波供給器としては、導波路となる環状凹部を有す
る導電性基材と、スロット付平板との組み立て体を用い
ることも好ましいものである。
As the microwave feeder having an annular waveguide used in the present invention, it is also preferable to use an assembly of a conductive base material having an annular recess serving as a waveguide and a slotted flat plate.

【0086】又、必要に応じて、導波路内に管内波長を
短くするべく誘電体を充てんすることも好ましいもので
ある。このような誘電体としてはテトラフルオロエチレ
ン等の樹脂が好ましく用いられる。
If necessary, it is also preferable to fill the waveguide with a dielectric to shorten the guide wavelength. A resin such as tetrafluoroethylene is preferably used as such a dielectric.

【0087】本発明に用いられるスロットの偏心量は、
前述したとおり使用する処理条件に応じて適宜定められ
る。特にスロット付平板23を交換可能に構成すれば、
処理条件の変更にも柔軟に対応できる。
The eccentricity of the slot used in the present invention is
As described above, it is appropriately determined according to the processing conditions used. In particular, if the slotted flat plate 23 is configured to be replaceable,
The processing conditions can be changed flexibly.

【0088】本発明に用いられるスロットの中心が、環
状導波路の中心とは異なっている異中心スロットの形状
は、前述したとおり各々のスロットの中心が導波路の中
心に対して内方及び/又は外方に偏在しているのであれ
ば、1つの矩形状穿孔でも、長さが管内波長の1/4か
ら3/8である穿孔が複数、不連続かつ直線上に配置さ
れたものでも適用可能である。
The center of the slot used in the present invention is different from the center of the annular waveguide. The shape of the different center slot is that the center of each slot is inward and / or inward with respect to the center of the waveguide as described above. Or, if it is unevenly distributed outward, it can be applied to a single rectangular perforation or a plurality of perforations whose length is ¼ to ⅜ of the guide wavelength, which are discontinuous and arranged in a straight line. It is possible.

【0089】本発明に用いられるスロット付平板や環状
導波管の材質は、導電体であれば使用可能であるが、マ
イクロ波の伝搬ロスをできるだけ抑えるため導電率の高
いAl,Cu,Ag/Cuメッキしたステンレススチー
ルなどが最適である。本発明に用いられる環状導波路へ
の導入口の向きは、環状導波路内のマイクロ波伝搬空間
に効率よくマイクロ波を導入できるものであれば、H面
T分岐や接線導入のようにH面に平行にマイクロ波を導
入できる向き、又は、E面T分岐のようにH面に垂直に
導入できる向きでもよい。又、導入口付近に図15の符
号10に示したような分配器を設けてもよい。本発明に
用いられるマイクロ波進行方向にスロット間隔は、管内
波長の1/2もしくは1/4が最適である。
As the material of the flat plate with a slot and the annular waveguide used in the present invention, any conductive material can be used. However, in order to suppress the propagation loss of microwaves as much as possible, high conductivity Al, Cu, Ag / Cu-plated stainless steel is the most suitable. The orientation of the introduction port to the annular waveguide used in the present invention is H plane T branch or tangential introduction as long as microwaves can be efficiently introduced into the microwave propagation space in the annular waveguide. The direction may be such that the microwave can be introduced in parallel with, or the direction in which the microwave can be introduced perpendicularly to the H plane like the E plane T branch. Further, a distributor as indicated by reference numeral 10 in FIG. 15 may be provided near the inlet. The slot spacing in the microwave traveling direction used in the present invention is optimally 1/2 or 1/4 of the guide wavelength.

【0090】本発明に用いられるマイクロ波周波数は、
0.8GHz乃至20GHzの範囲から適宜選択するこ
とができる。
The microwave frequency used in the present invention is
It can be appropriately selected from the range of 0.8 GHz to 20 GHz.

【0091】本発明に用いられるマイクロ波透過窓の誘
電体としては、石英ガラスやSiO2 系のその他各種ガ
ラス、Si34 ,NaCl,KCl,LiF,CaF
2 ,BaF2 ,Al23 ,AlN,MgOなどの無機
物が適当であるが、ポリエチレン、ポリエステル、ポリ
カーボネート、セルロースアセテート、ポリプロピレ
ン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレ
ン、ポリアミド、ポリイミドなどの有機物のフィルム、
シートなども適用可能である。
Examples of the dielectric material of the microwave transmitting window used in the present invention include quartz glass, various kinds of SiO 2 -based glass, Si 3 N 4 , NaCl, KCl, LiF and CaF.
Inorganic substances such as 2 , BaF 2 , Al 2 O 3 , AlN and MgO are suitable, but organic substances such as polyethylene, polyester, polycarbonate, cellulose acetate, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, polyamide and polyimide are suitable. the film,
Sheets and the like are also applicable.

【0092】本発明のマイクロ波プラズマ処理装置及び
処理方法においては、磁界発生手段を用いても良い。本
発明において用いられる磁界としては、ミラー磁界など
も適用可能であるが、スロット近傍の磁界の磁束密度は
基板近傍の磁界の磁束密度よりも大きいマグネトロン磁
界が最適である。磁界発生手段としては、コイル以外で
も、永久磁石でも使用可能である。コイルを用いる場合
には過熱防止のため水冷機構や空冷など他の冷却手段を
用いてもよい。
In the microwave plasma processing apparatus and processing method of the present invention, magnetic field generating means may be used. As the magnetic field used in the present invention, a mirror magnetic field or the like can be applied, but a magnetron magnetic field in which the magnetic flux density of the magnetic field near the slot is larger than the magnetic flux density of the magnetic field near the substrate is optimal. As the magnetic field generating means, a permanent magnet other than a coil can be used. When using a coil, other cooling means such as a water cooling mechanism or air cooling may be used to prevent overheating.

【0093】また、処理のより高品質化のため、紫外光
を被処理基体表面に照射してもよい。光源としては、被
処理体もしくはその上に付着したガスに吸収される光を
放射するものなら適用可能で、エキシマレーザ、エキシ
マランプ、希ガス共鳴線ランプ、低圧水銀ランプなどが
適当である。
Further, in order to improve the quality of the treatment, the surface of the substrate to be treated may be irradiated with ultraviolet light. Any light source that emits light that is absorbed by the object to be processed or a gas attached to the object can be used, and an excimer laser, an excimer lamp, a rare gas resonance line lamp, a low-pressure mercury lamp, or the like is suitable.

【0094】本発明のプラズマ処理室内の圧力は1.3
3×10-2Pa乃至1.33×103 Paの範囲、より
好ましくは、CVDの場合1.33×10-1Pa乃至
1.33×101 Pa、エッチングの場合6.65×1
-2Paから6.65Pa、アッシングの場合1.33
×101 Paから1.33×103 Paの範囲から選択
することができる。
The pressure in the plasma processing chamber of the present invention is 1.3.
3 × 10 -2 Pa to 1.33 × 10 3 Pa range, more preferably, in the case of CVD 1.33 × 10 -1 Pa to 1.33 × 10 1 Pa, when the etching 6.65 × 1
0 -2 Pa to 6.65 Pa, 1.33 for ashing
It can be selected from the range of × 10 1 Pa to 1.33 × 10 3 Pa.

【0095】本発明によるプラズマ処理方法について図
10を参照して説明する。
FIG. 3 is a diagram showing a plasma processing method according to the present invention.
This will be described with reference to FIG.

【0096】図10の(a)に示すようにシリコン基板
のような被処理体101の表面にCVD装置又は表面改
質装置により、酸化シリコン、窒化シリコン、窒化酸化
シリコン、酸化アルミニウム、酸化タンタル等の無機物
や、テトラフルオロエチレン、ポリアリールエーテル等
の有機物からなる絶縁膜102を形成する。
As shown in FIG. 10A, silicon oxide, silicon nitride, silicon nitride oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, etc. are formed on the surface of the object 101 such as a silicon substrate by a CVD device or a surface reforming device. The insulating film 102 made of the above inorganic material or an organic material such as tetrafluoroethylene or polyaryl ether is formed.

【0097】図10の(b)に示すようにフォトレジス
トを塗布して、ベーキングを行いフォトレジスト層10
3を形成する。
As shown in FIG. 10B, a photoresist is applied and baked to perform the photoresist layer 10
3 is formed.

【0098】図10の(c)に示すように、露光装置に
よりホールパターン潜像の形成を行い、これを現像して
ホール104を有するフォトレジストパターン103′
を形成する。
As shown in FIG. 10C, a hole pattern latent image is formed by an exposure device, and this is developed to develop a photoresist pattern 103 ′ having holes 104.
To form.

【0099】図10の(d)に示すように、エッチング
装置により、フォトレジストパターン103′の下の絶
縁膜102をエッチングしてホール105を形成する。
As shown in FIG. 10D, a hole 105 is formed by etching the insulating film 102 under the photoresist pattern 103 'with an etching device.

【0100】図10の(e)に示すように、アッシング
装置を用いてフォトレジストパターン103′をアッシ
ングして除去する。
As shown in FIG. 10E, the photoresist pattern 103 'is removed by ashing using an ashing device.

【0101】こうして、ホール付絶縁膜を有する構造体
が得られる。
In this way, a structure having an insulating film with holes is obtained.

【0102】続いて、ホール内に導電体等を堆積させる
場合には、前もって、クリーニング装置等によりホール
内をクリーニングすることも好ましいものである。
Subsequently, in the case of depositing a conductor or the like in the hole, it is also preferable to previously clean the inside of the hole with a cleaning device or the like.

【0103】そして、図1〜図9を参照して説明した本
発明によるプラズマ処理装置は、前述した工程に用いら
れるCVD装置、表面改質装置、エッチング装置、アッ
シング装置のうちの少なくともいずれか1つとして利用
可能である。
The plasma processing apparatus according to the present invention described with reference to FIGS. 1 to 9 is at least one of the CVD apparatus, the surface reforming apparatus, the etching apparatus and the ashing apparatus used in the above-mentioned steps. It is available as one.

【0104】図11は本発明による別のプラズマ処理方
法を示している。
FIG. 11 shows another plasma processing method according to the present invention.

【0105】図11の(a)に示すようにアルミニウ
ム、銅、モリブデン、クロム、タングステンのような金
属或いはこれらの金属のうち少なくとも一つを主成分と
する各種合金等からなる導電体のパターン又は多結晶シ
リコンのパターン(ここではラインアンドスペース)を
形成する。
As shown in FIG. 11A, a pattern of a conductor made of a metal such as aluminum, copper, molybdenum, chromium or tungsten, or various alloys containing at least one of these metals as a main component, or the like. A pattern (here, line and space) of polycrystalline silicon is formed.

【0106】図11の(b)に示すようにCVD装置等
により絶縁膜107を形成する。
As shown in FIG. 11B, an insulating film 107 is formed by a CVD device or the like.

【0107】不図示のフォトレジストパターンを形成し
た後、エッチング装置にて絶縁膜107にホール108
を形成する。
After forming a photoresist pattern (not shown), holes 108 are formed in the insulating film 107 with an etching device.
To form.

【0108】フォトレジストパターンをアッシング装置
等により除去すると図11の(c)に示すような構造体
が得られる。
When the photoresist pattern is removed by an ashing device or the like, a structure as shown in FIG. 11C is obtained.

【0109】そして、本発明のプラズマ処理装置は、上
述CVD装置、エッチング装置、アッシング装置として
使用できるが、後述するようにこれらにのみ限定的に適
用されるわけではない。
The plasma processing apparatus of the present invention can be used as the above-mentioned CVD apparatus, etching apparatus, and ashing apparatus, but is not limited to these, as will be described later.

【0110】本発明のマイクロ波プラズマ処理方法によ
る堆積膜の形成は、使用するガスを適宜選択することに
よりSi34 ,SiO2 ,Ta25 ,TiO2 ,T
iN,Al23 ,AlN,MgF2 、フルオロカーボ
ンなどの絶縁膜、a−Si,poly−Si,SiC,
GaAsなどの半導体膜、Al,W,Mo,Ti,Ta
などの金属膜,アモーファスカーボン、ダイヤモンドラ
イクカーボン、ダイヤモンド等、各種の堆積膜を効率よ
く形成することが可能である。
The formation of the deposited film by the microwave plasma processing method of the present invention is performed by appropriately selecting the gas to be used. Si 3 N 4 , SiO 2 , Ta 2 O 5 , TiO 2 , T
Insulating films such as iN, Al 2 O 3 , AlN, MgF 2 , fluorocarbon, a-Si, poly-Si, SiC,
Semiconductor films such as GaAs, Al, W, Mo, Ti, Ta
It is possible to efficiently form various deposited films such as metal films such as, amorphous carbon, diamond-like carbon, and diamond.

【0111】本発明のプラズマ処理方法により処理する
被処理体の基体は、半導体であっても、導電性のもので
あっても、あるいは電気絶縁性のものであってもよい。
具体的にはSiウエハ、SOIウエハ等の半導体基体が
挙げられる。
The substrate of the object to be processed by the plasma processing method of the present invention may be a semiconductor, a conductive material, or an electrically insulating material.
Specific examples thereof include semiconductor substrates such as Si wafers and SOI wafers.

【0112】導電性基体としては、Fe,Ni,Cr,
Al,Mo,Au,Nb,Ta,V,Ti,Pt,Pb
などの金属またはこれらの合金、例えば真鍮、ステンレ
ス鋼などが挙げられる。
As the conductive substrate, Fe, Ni, Cr,
Al, Mo, Au, Nb, Ta, V, Ti, Pt, Pb
And metal alloys thereof, such as brass and stainless steel.

【0113】絶縁性基体としては、石英ガラスやそれ以
外の各種ガラス、Si34 ,NaCl,KCl,Li
F,CaF2 ,BaF2 ,Al23 ,AlN,MgO
などの無機物、ポリエステル、ポリカーボネート、セル
ロースアセテート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、
ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリ
イミドなどの有機物のフィルム、シートなどが挙げられ
る。
Examples of the insulating substrate include quartz glass and various other glasses such as Si 3 N 4 , NaCl, KCl and Li.
F, CaF 2 , BaF 2 , Al 2 O 3 , AlN, MgO
Inorganic substances such as polyester, polycarbonate, cellulose acetate, polypropylene, polyvinyl chloride,
Examples thereof include films and sheets of organic substances such as polyvinylidene chloride, polystyrene, polyamide and polyimide.

【0114】CVD法により基板上に薄膜を形成する場
合に用いられるガスとしては、一般に公知のガスが使用
できる。
As a gas used for forming a thin film on a substrate by the CVD method, a generally known gas can be used.

【0115】a−Si,poly−Si,SiCなどの
Si系半導体薄膜を形成する場合のSi原子を含有する
原料ガスとしては、SiH4 ,Si26 などの無機シ
ラン類、テトラエチルシラン(TES),テトラメチル
シラン(TMS)、ジメチルシラン(DMS),ジメチ
ルジフルオロシラン(DMDFS),ジメチルジクロル
シラン(DMDCS)などの有機シラン類、SiF4
Si26 ,Si38 ,SiHF3 ,SiH22
SiCl4 ,Si2 Cl6 ,SiHCl3 ,SiH2
2 ,SiH3 Cl,SiCl22 などのハロシラン
類等、常温常圧でガス状態であるものまたは容易にガス
化し得るものが挙げられる。また、この場合のSi原料
ガスと混合して導入してもよい添加ガスまたはキャリア
ガスとしては、H2 ,He,Ne,Ar,Kr,Xe,
Rnが挙げられる。
As a raw material gas containing Si atoms when forming a Si-based semiconductor thin film such as a-Si, poly-Si, or SiC, inorganic silanes such as SiH 4 , Si 2 H 6 and tetraethylsilane (TES) are used. ), Tetramethylsilane (TMS), dimethylsilane (DMS), dimethyldifluorosilane (DMDFS), dimethyldichlorosilane (DMDCS) and other organic silanes, SiF 4 ,
Si 2 F 6 , Si 3 F 8 , SiHF 3 , SiH 2 F 2 ,
SiCl 4 , Si 2 Cl 6 , SiHCl 3 , SiH 2 C
Examples thereof include halosilanes such as l 2 , SiH 3 Cl, and SiCl 2 F 2 which are in a gas state at normal temperature and pressure or which can be easily gasified. Further, in this case, as an additive gas or a carrier gas which may be introduced by mixing with the Si source gas, H 2 , He, Ne, Ar, Kr, Xe,
Rn is mentioned.

【0116】Si34 ,SiO2 などのSi化合物系
薄膜を形成する場合のSi原子を含有する原料として
は、SiH4 ,Si26 などの無機シラン類、テトラ
エトキシシラン(TEOS)、テトラメトキシシラン
(TMOS)、オクタメチルシクロテトラシラン(OM
CTS)、ジメチルジフルオロシラン(DMDFS)、
ジメチルジクロルシラン(DMDCS)などの有機シラ
ン類、SiF4 ,Si26 ,Si38 ,SiHF
3 ,SiH22 ,SiCl4 ,Si2 Cl6 ,SiH
Cl3 ,SiH2 Cl2 ,SiH3 Cl,SiCl2
2 などのハロゲン化シラン類等、常温常圧でガス状態で
あるものまたは容易にガス化し得るものが挙げられる。
また、この場合の同時に導入する窒素原料ガスまたは酸
素原料ガスとしては、N2 ,NH3 ,N24 、ヘキサ
メチルジシラザン(HMDS)、O2 、O3 、H2 O、
NO、N2 O、NO2 などが挙げられる。
As a raw material containing Si atoms for forming a Si compound thin film such as Si 3 N 4 and SiO 2 , inorganic silanes such as SiH 4 and Si 2 H 6 , tetraethoxysilane (TEOS), Tetramethoxysilane (TMOS), Octamethylcyclotetrasilane (OM
CTS), dimethyldifluorosilane (DMDFS),
Organic silanes such as dimethyldichlorosilane (DMDCS), SiF 4 , Si 2 F 6 , Si 3 F 8 and SiHF
3 , SiH 2 F 2 , SiCl 4 , Si 2 Cl 6 , SiH
Cl 3 , SiH 2 Cl 2 , SiH 3 Cl, SiCl 2 F
Examples thereof include halogenated silanes such as 2 and the like, which are in a gas state at room temperature and atmospheric pressure or which can be easily gasified.
Further, in this case, as the nitrogen source gas or the oxygen source gas introduced at the same time, N 2 , NH 3 , N 2 H 4 , hexamethyldisilazane (HMDS), O 2 , O 3 , H 2 O,
NO, N 2 O, etc. NO 2 and the like.

【0117】Al,W,Mo,Ti,Taなどの金属薄
膜を形成する場合の金属原子を含有する原料としては、
トリメチルアルミニウム(TMAl)、トリエチルアル
ミニウム(TEAl)、トリイソブチルアルミニウム
(TIBAl)、ジメチルアルミニウムハイドライド
(DMAlH)、タングステンカルボニル(W(CO)
6)、モリブデンカルボニル(Mo(CO)6 )、トリ
メチルガリウム(TMGa)、トリエチルガリウム(T
EGa)などの有機金属、AlCl3 ,WF6 、TiC
3 、TaCl3 などのハロゲン化金属等が挙げられ
る。また、この場合のSi原料ガスと混合して導入して
もよい添加ガスまたはキャリアガスとしては、H2 ,H
e,Ne,Ar,Kr,Xe,Rnが挙げられる。
As a raw material containing metal atoms for forming a metal thin film of Al, W, Mo, Ti, Ta, etc.,
Trimethyl aluminum (TMAl), triethyl aluminum (TEAl), triisobutyl aluminum (TIBAl), dimethyl aluminum hydride (DMAlH), tungsten carbonyl (W (CO))
6 ), molybdenum carbonyl (Mo (CO) 6 ), trimethylgallium (TMGa), triethylgallium (T
EGa) and other organic metals, AlCl 3 , WF 6 , TiC
Examples thereof include metal halides such as l 3 and TaCl 3 . Further, as the additive gas or carrier gas which may be introduced by mixing with the Si source gas in this case, H 2 , H
e, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn can be mentioned.

【0118】Al23 ,AlN,Ta25 ,TiO
2 ,TiN,WO3 などの金属化合物薄膜を形成する場
合の金属原子を含有する原料としては、トリメチルアル
ミニウム(TMAl)、トリエチルアルミニウム(TE
Al)、トリイソブチルアルミニウム(TIBAl)、
ジメチルアルミニウムハイドライド(DMAlH)、タ
ングステンカルボニル(W(CO)6 )、モリブデンカ
ルボニル(Mo(CO)6 ),トリメチルガリウム(T
MGa),トリエチルガリウム(TEGa)などの有機
金属、AlCl3 ,WF6 ,TiCl3 ,TaCl5
どのハロゲン化金属等が挙げられる。また、この場合の
同時に導入する酸素原料ガスまたは窒素原料ガスとして
は、O2 ,O3 ,H2 ,O,NO,N2 O,NO2 ,N
2 ,NH3 ,N24 、ヘキサメチルジシラザン(HM
DS)などが挙げられる。
Al 2 O 3 , AlN, Ta 2 O 5 , TiO
As a raw material containing a metal atom in the case of forming a metal compound thin film such as 2 , TiN or WO 3 , trimethylaluminum (TMAl) and triethylaluminum (TE) are used.
Al), triisobutylaluminum (TIBAl),
Dimethyl aluminum hydride (DMAlH), tungsten carbonyl (W (CO) 6 ), molybdenum carbonyl (Mo (CO) 6 ), trimethylgallium (T
Examples thereof include organic metals such as MGa) and triethylgallium (TEGa), and metal halides such as AlCl 3 , WF 6 , TiCl 3 and TaCl 5 . In this case, the oxygen source gas or the nitrogen source gas introduced at the same time is O 2 , O 3 , H 2 , O, NO, N 2 O, NO 2 , N
2 , NH 3 , N 2 H 4 , hexamethyldisilazane (HM
DS) and the like.

【0119】アモーファスカーボン、ダイヤモンドライ
クカーボン、ダイヤモンド等のカーボン膜を形成する場
合には、CH4 、C26 等の炭素含有ガスを、フルオ
ロカーボン膜を形成する場合には、CF4 やC26
のフッ素、炭素含有ガスを用いるとよい。
When forming a carbon film of amorphous carbon, diamond-like carbon, diamond or the like, a carbon-containing gas such as CH 4 or C 2 H 6 is used, and when forming a fluorocarbon film, CF 4 or C 4 is used. A gas containing fluorine or carbon such as 2 F 6 may be used.

【0120】基体表面をエッチングする場合のエッチン
グ用ガスとしては、F2 ,CF4 ,CH22 ,C2
6 ,C48 ,CF2 Cl2 ,SF6 ,NF3 ,Cl
2 ,CCl4 ,CH2 Cl2 ,C2 Cl6 などが挙げら
れる。
The etching gas for etching the surface of the substrate is F 2 , CF 4 , CH 2 F 2 , C 2 F.
6 , C 4 F 8 , CF 2 Cl 2 , SF 6 , NF 3 , Cl
2 , CCl 4 , CH 2 Cl 2 , C 2 Cl 6 and the like.

【0121】フォトレジストなど基体表面上の有機成分
をアッシング除去する場合アッシング用ガスとしては、
2 ,O3 ,H2 O,N2 ,NO,N2 O,NO2 など
が挙げられる。
When ashing and removing organic components such as photoresist on the surface of the substrate, the ashing gas is
Examples include O 2 , O 3 , H 2 O, N 2 , NO, N 2 O, NO 2 .

【0122】また本発明のマイクロ波プラズマ処理装置
及び処理方法を表面改質にも適用する場合、使用するガ
スを適宜選択することにより、例えば基体もしくは表面
層としてSi,Al,Ti,Zn,Taなどを使用して
これら基体もしくは表面層の酸化処理あるいは窒化処理
さらにはB、As、Pなどのドーピング処理等が可能で
ある。更に本発明はクリーニング方法にも適用できる。
その場合酸化物あるいは有機物や重金属などを除去する
クリーニングに使用することもできる。
When the microwave plasma processing apparatus and processing method of the present invention are also applied to surface modification, by appropriately selecting the gas to be used, for example, Si, Al, Ti, Zn, Ta as the substrate or the surface layer can be used. It is possible to perform oxidation treatment or nitridation treatment of these substrates or surface layers, as well as doping treatment of B, As, P, etc. Furthermore, the present invention can be applied to a cleaning method.
In that case, it can also be used for cleaning to remove oxides, organic substances, heavy metals and the like.

【0123】基体を酸化表面処理する場合の酸化性ガス
としては、O2 ,O3 ,H2 O,NO,N2 O,NO2
などが挙げられる。また、基体を窒化表面処理する場合
の窒化性ガスとしては、N2 ,NH3 ,N24 、ヘキ
サメチルジシラザン(HMDS)などが挙げられる。
Oxidizing gas used for oxidizing the substrate is O 2 , O 3 , H 2 O, NO, N 2 O, NO 2
And so on. Further, examples of the nitriding gas when the substrate is subjected to the nitriding surface treatment include N 2 , NH 3 , N 2 H 4 and hexamethyldisilazane (HMDS).

【0124】基体表面の有機物をクリーニングする場
合、またはフォトレジストなど基体表面上の有機成分を
アッシング除去する場合のクリーニング/アッシング用
ガスとしては、O2 ,O3 ,H2 O,H2 ,NO,N2
O,NO2 などが挙げられる。また、基体表面の無機物
をクリーニングする場合のクリーニング用ガスとして
は、F2 ,CF4 ,CH22 ,C26 ,C48
CF2 Cl2 ,SF6 ,NF3 などが挙げられる。
[0124] When cleaning the organic material on the substrate surface, or an organic component on the substrate surface such as a photoresist as a cleaning / ashing gas when the ashing removal, O 2, O 3, H 2 O, H 2, NO , N 2
Examples thereof include O and NO 2 . Further, as a cleaning gas for cleaning the inorganic substance on the surface of the substrate, F 2 , CF 4 , CH 2 F 2 , C 2 F 6 , C 4 F 8 ,
Such as CF 2 Cl 2, SF 6, NF 3 and the like.

【0125】(実施例1)本実施例では、図1、図2に
示したような構成の装置を作製してプラズマを発生させ
た。
(Example 1) In this example, an apparatus having the structure shown in FIGS. 1 and 2 was produced to generate plasma.

【0126】アルミニウム製の導電性の部材にマイクロ
波の進行方向に垂直な断面が縦が27mm、横が96m
mの矩形断面であり、周長が路内波長の3倍、即ち15
2mmの無終端環状導波路13となる環状溝を形成し
た。
A cross section perpendicular to the traveling direction of microwaves is 27 mm long and 96 m wide on a conductive member made of aluminum.
m is a rectangular cross section, and the perimeter is 3 times the wavelength in the road, that is, 15
An annular groove to be the 2 mm endless annular waveguide 13 was formed.

【0127】導電性の平板に路内波長の2分の1間隔と
なるように長さ42mm、幅4mmの矩形スロットを6
個形成し、アルミニウム製スロット付平板23を作製し
た。この時スロットの中心が導波路13の中心に対して
内方に24mm偏るようにした。
Six rectangular slots each having a length of 42 mm and a width of 4 mm were formed on a conductive flat plate at intervals of ½ of the wavelength in the optical path.
Individually formed, a flat plate 23 with a slot made of aluminum was produced. At this time, the center of the slot is biased inward by 24 mm with respect to the center of the waveguide 13.

【0128】導電性の部材とスロット付平板とを組み合
わせて図1に示すようなマイクロ波供給器を作製した。
A microwave supplier as shown in FIG. 1 was produced by combining a conductive member and a flat plate with a slot.

【0129】無水合成石英ガラスを加工して直径299
mm、厚さ12mmの円盤を形成し、これを誘電体窓4
に用いた。
Anhydrous synthetic quartz glass is processed to have a diameter of 299.
mm, 12 mm thick disk is formed, and this is used as a dielectric window 4
Used for.

【0130】実験の為、空間9内にプローブを配置し、
空間9内を排気後、ガス供給路7よりアルゴンガスを5
00sccm導入した。
For the experiment, a probe is placed in the space 9,
After exhausting the inside of the space 9, 5 argon gas is supplied from the gas supply passage 7.
00 sccm was introduced.

【0131】排気系のコンダクタンスバルブとガス供給
系のマスフローコントローラーを調整し、空間9内の圧
力を1.33Paに維持した。
The conductance valve of the exhaust system and the mass flow controller of the gas supply system were adjusted to maintain the pressure in the space 9 at 1.33 Pa.

【0132】2.45GHz、3.0kWマイクロ波を
4Eチューナー、方向性結合器、アイソレータを介して
導波管5よりマイクロ波供給器3にTE10モードで導入
した。
2.45 GHz, 3.0 kW microwave was introduced into the microwave supplier 3 in the TE 10 mode from the waveguide 5 through the 4E tuner, the directional coupler and the isolator.

【0133】シングルプローブ法により、プローブに印
加する電圧を−50Vから+100Vの範囲内で変化さ
せながら、プローブに流れる電流を測定し、I−V曲線
を得、電子密度を算出した。その結果、電子密度は直径
300mmの平面内において2.1×1012/cm2
電子密度の均一性(バラツキで表わす)は±2.7%で
あった。
By the single probe method, while changing the voltage applied to the probe within the range of -50 V to +100 V, the current flowing through the probe was measured, the IV curve was obtained, and the electron density was calculated. As a result, the electron density was 2.1 × 10 12 / cm 2 in a plane with a diameter of 300 mm,
The uniformity of electron density (represented by variation) was ± 2.7%.

【0134】次に、圧力を133Paに上昇させ、同様
に電子密度を測定したところ、9.6×1011/cm
2 、電子密度の均一性は±5.4%であった。
Next, the pressure was increased to 133 Pa, and the electron density was measured in the same manner. 9.6 × 10 11 / cm 2.
2. The uniformity of electron density was ± 5.4%.

【0135】このことから、高圧領域においても、空間
9の横方向中心付近で高密度プラズマが形成されている
ことが判った。
From this, it was found that high-density plasma was formed near the lateral center of the space 9 even in the high-pressure region.

【0136】(実施例2)本実施例では、図3、図4に
示したような構成の装置を作製してプラズマを発生させ
た。
(Embodiment 2) In this embodiment, an apparatus having the structure shown in FIGS. 3 and 4 was produced to generate plasma.

【0137】実施例1で用いたスロット付平板を図3に
示したような平板に交換した。
The flat plate with slots used in Example 1 was replaced with a flat plate as shown in FIG.

【0138】アルミニウムの平板に、長さ42mm、幅
4mmの矩形スロットを6個内方に等間隔にて形成し
た。偏心量(オフセット量)は23mmとした。
Six rectangular slots each having a length of 42 mm and a width of 4 mm were formed inward at equal intervals on a flat plate of aluminum. The amount of eccentricity (offset amount) was set to 23 mm.

【0139】更に、長さ42mm、幅4mmの矩形スロ
ットを6個外方に等間隔に配されるよう形成した。偏心
量は23mmとした。
Further, six rectangular slots having a length of 42 mm and a width of 4 mm were formed so as to be arranged outward at equal intervals. The amount of eccentricity was 23 mm.

【0140】こうして、路内波長の2分の1間隔にて不
連続線状スロットが6組形成されたことになる。
In this way, 6 sets of discontinuous linear slots are formed at intervals of ½ of the on-road wavelength.

【0141】同一直線上にある一対のスロットの間隔は
4mmであり、隣接する不連続線状スロットのなす角は
60°である。
The distance between a pair of slots on the same straight line is 4 mm, and the angle formed by adjacent discontinuous linear slots is 60 ° .

【0142】又、無水合成石英ガラスを加工して、直径
299mm、厚さ16mmの円盤状の誘電体窓4を作製
した。
Further, anhydrous synthetic quartz glass was processed to prepare a disk-shaped dielectric window 4 having a diameter of 299 mm and a thickness of 16 mm.

【0143】実施例1と同様にしてプラズマの電子密度
を算出した。
The electron density of plasma was calculated in the same manner as in Example 1.

【0144】圧力が1.33Paの時は、電子密度が
1.9×1012/cm3 、均一性が±2.7%であっ
た。
When the pressure was 1.33 Pa, the electron density was 1.9 × 10 12 / cm 3 and the uniformity was ± 2.7%.

【0145】圧力が133Paの時は、電子密度が8.
7×1011/cm3 、均一性が±5.6%であった。
When the pressure is 133 Pa, the electron density is 8.
The uniformity was 7 × 10 11 / cm 3 , and the uniformity was ± 5.6%.

【0146】(実施例3)図1、図2に示したマイクロ
波プラズマ処理装置を使用し、以下の手順にてフォトレ
ジストのアッシングを行った。
(Example 3) Using the microwave plasma processing apparatus shown in FIGS. 1 and 2, photoresist ashing was performed in the following procedure.

【0147】被処理体Wとしては、フォトレジストパタ
ーン下の酸化シリコンからなる絶縁膜をエッチングし、
ビアホールを形成し直後のシリコン基板(直径200m
m)を使用した。まず、シリコン基板を保持手段2上に
設置した後、排気系を介して容器1内を排気し、1.3
3×10-3Paまで減圧させた。処理用ガス供給口17
を介して酸素ガスを2slmの流量で容器1内に導入し
た。ついで、排気系に設けられたコンダクタンスバルブ
28を調整し、容器1内を133Paに保持した。容器
1内に、マイクロ波電源6より1.5kW、2.45G
Hzの電力をマイクロ波供給器3を介して供給した。か
くして、空間9内にプラズマを発生させた。この際、処
理用ガス供給口17を介して導入された酸素ガスは空間
9内でオゾンとなり、シリコン基板Wの方向に輸送さ
れ、基板W上のフォトレジストを酸化し、フォトレジス
トは気化し、除去された。アッシング後、アッシング速
度と基板表面電荷密度などについて評価した。
As the object W to be processed, the insulating film made of silicon oxide under the photoresist pattern was etched,
A silicon substrate (diameter 200 m immediately after forming a via hole)
m) was used. First, a silicon substrate is placed on the holding means 2, and then the inside of the container 1 is evacuated through an exhaust system to 1.3.
The pressure was reduced to 3 × 10 −3 Pa. Processing gas supply port 17
Oxygen gas was introduced into the container 1 at a flow rate of 2 slm via. Then, the conductance valve 28 provided in the exhaust system was adjusted to maintain the inside of the container 1 at 133 Pa. 1.5 kW from microwave power supply 6 in container 1, 2.45G
The electric power of Hz was supplied through the microwave supplier 3. Thus, plasma was generated in the space 9. At this time, the oxygen gas introduced through the processing gas supply port 17 becomes ozone in the space 9 and is transported toward the silicon substrate W to oxidize the photoresist on the substrate W and vaporize the photoresist. Was removed. After the ashing, the ashing rate and the substrate surface charge density were evaluated.

【0148】得られたアッシング速度及び均一性は極め
て良好で6.6μm/min、±4.5%であった。表
面電荷密度は−1.3×1011/cm2 と充分低い値を
示した。
The obtained ashing speed and uniformity were extremely good and were 6.6 μm / min and ± 4.5%. The surface charge density showed a sufficiently low value of −1.3 × 10 11 / cm 2 .

【0149】(実施例4)図3、図4に示したマイクロ
波プラズマ処理装置を使用し、フォトレジストのアッシ
ングを行った。
Example 4 Using the microwave plasma processing apparatus shown in FIGS. 3 and 4, photoresist ashing was performed.

【0150】用いた被処理体及び処理方法は上記実施例
3と同じものとした。
The object to be processed and the processing method used were the same as in Example 3 above.

【0151】得られたアッシング速度及び均一性は、
6.4μm/min、±3.4%であった。表面電荷密
度は、−1.4×1011/cm2 と充分低い値を示し
た。
The obtained ashing rate and uniformity are
The values were 6.4 μm / min and ± 3.4%. The surface charge density showed a sufficiently low value of −1.4 × 10 11 / cm 2 .

【0152】(実施例5)図1、図2に示したマイクロ
波プラズマ処理装置を使用し、以下の手順にて半導体素
子保護用窒化シリコン膜の形成を行った。
Example 5 Using the microwave plasma processing apparatus shown in FIGS. 1 and 2, a silicon nitride film for protecting a semiconductor element was formed by the following procedure.

【0153】被処理体Wとしては、ラインアンドスペー
スがそれぞれ0.5μmのAl配線パターンが形成され
た酸化シリコンからなる絶縁膜付きP型単結晶シリコン
基板(面方位〈100〉、抵抗率10Ωcm)を使用し
た。まず、シリコン基板を保持手段2上に設置した後、
排気系を介して容器1内を排気し、1.33×10-5
aの値まで減圧させた。続いて保持手段2に付設したヒ
ータ(不図示)に通電し、シリコン基板を300℃に加
熱し、保持した。処理用ガス供給口17を介して窒素ガ
スを600sccmの流量で、又、モノシランガスを2
00sccmの流量で容器1内に導入した。ついで、排
気系に設けられたコンダクタンスバルブ28を調整し、
容器1内を2.66Paに保持した。ついで、マイクロ
波電源6より3.0kW、2.45GHzの電力をマイ
クロ波供給器3を介して供給した。かくして、空間9内
にプラズマを発生させた。この際、処理用ガス供給口1
7を介して導入された窒素ガス空間9内で励起、解離、
イオン化されて活性種となり、シリコン基板の方向に輸
送され、モノシランガスと反応し、窒化シリコン膜がシ
リコン基板上に1.0μmの厚さで形成された。成膜速
度及び応力などの膜質について評価した。応力は成膜前
後の基板の反り量の変化をレーザ干渉計Zygo(商品
名)で測定し求めた。
As the object W to be processed, a P-type single crystal silicon substrate with an insulating film made of silicon oxide in which an Al wiring pattern having a line and space of 0.5 μm was formed (plane orientation <100>, resistivity 10 Ωcm). It was used. First, after placing the silicon substrate on the holding means 2,
The inside of the container 1 was evacuated through the exhaust system to obtain 1.33 × 10 -5 P
The pressure was reduced to the value of a. Subsequently, a heater (not shown) attached to the holding means 2 was energized to heat the silicon substrate to 300 ° C. and hold it. Nitrogen gas is supplied through the processing gas supply port 17 at a flow rate of 600 sccm, and monosilane gas is supplied at 2
It was introduced into the container 1 at a flow rate of 00 sccm. Then, adjust the conductance valve 28 provided in the exhaust system,
The inside of the container 1 was maintained at 2.66 Pa. Then, electric power of 3.0 kW and 2.45 GHz was supplied from the microwave power source 6 through the microwave supplier 3. Thus, plasma was generated in the space 9. At this time, the processing gas supply port 1
Excitation and dissociation in the nitrogen gas space 9 introduced via
It was ionized into active species, which were transported toward the silicon substrate and reacted with monosilane gas to form a silicon nitride film with a thickness of 1.0 μm on the silicon substrate. The film quality such as film formation rate and stress was evaluated. The stress was determined by measuring the change in the amount of warpage of the substrate before and after film formation with a laser interferometer Zygo (trade name).

【0154】得られた窒化シリコン膜の成膜速度及び均
一性は、510nm/min、±2.5%であった。応
力は1.2×109 dyne/cm2 (圧縮)、リーク
電流は1.2×10-10 A/cm2 、絶縁耐圧は9MV
/cmであり、極めて良質な膜であることが確認され
た。
The film formation rate and uniformity of the obtained silicon nitride film were 510 nm / min and ± 2.5%. The stress is 1.2 × 10 9 dyne / cm 2 (compression), the leakage current is 1.2 × 10 -10 A / cm 2 , and the withstand voltage is 9 MV.
/ Cm, which was confirmed to be an extremely good quality film.

【0155】(実施例6)図3、図4に示したマイクロ
波プラズマ処理装置を使用し、以下の手順にてプラスチ
ックレンズ防止用酸化シリコン膜及び窒化シリコン膜の
形成を行った。
Example 6 Using the microwave plasma processing apparatus shown in FIGS. 3 and 4, a plastic lens preventing silicon oxide film and a silicon nitride film were formed by the following procedure.

【0156】被処理体Wとしては、直径50mmプラス
チック凸レンズを使用した。レンズを保持手段2上に設
置した後、排気系を介して容器1内を排気し、1.33
×10-5Paの値まで減圧させた。処理用ガス供給口1
7を介して窒素ガスを160sccmの流量で、又、モ
ノシランガスを100sccmの流量で容器1内に導入
した。ついで、排気系に設けられたコンダクタンスバル
ブ8を調整し、容器1内を9.32×10-1Paに保持
した。ついで、マイクロ波電源6より3.0kW、2.
45GHzの電力をマイクロ波供給器3を介して容器1
内に供給した。かくして、空間9内にプラズマを発生さ
せた。この際、処理用ガス供給口17を介して導入され
た窒素ガスは、空間9内で励起、解離、イオン化されて
窒素原子などの活性種となり、レンズの方向に輸送さ
れ、モノシランガスと反応し、窒化シリコン膜がレンズ
の表面上に21nmの厚さで形成された。
As the object W to be processed, a plastic convex lens having a diameter of 50 mm was used. After the lens is set on the holding means 2, the inside of the container 1 is evacuated through the exhaust system to 1.33
The pressure was reduced to a value of × 10 -5 Pa. Processing gas supply port 1
Nitrogen gas was introduced into the container 1 at a flow rate of 160 sccm, and monosilane gas was introduced into the container 1 at a flow rate of 100 sccm. Then, the conductance valve 8 provided in the exhaust system was adjusted to maintain the inside of the container 1 at 9.32 × 10 -1 Pa. Then, 3.0 kW from the microwave power source 6, 2.
45 GHz electric power is supplied to the container 1 via the microwave supplier 3.
Supplied within. Thus, plasma was generated in the space 9. At this time, the nitrogen gas introduced through the processing gas supply port 17 is excited, dissociated, and ionized in the space 9 to become active species such as nitrogen atoms, transported toward the lens, and reacted with the monosilane gas, A silicon nitride film was formed on the surface of the lens with a thickness of 21 nm.

【0157】次に、処理用ガス供給口17を介して酸素
ガスを200sccmの流量で、又、モノシランガスを
100sccmの流量で容器1内に導入した。ついで、
排気系に設けられたコンダクタンスバルブ8を調整し、
容器1内を1.33×10-1Paに保持した。ついで、
マイクロ波電源6より2.0kW、2.45GHzの電
力をマイクロ波供給器3を介して容器1内に供給した。
かくして、空間9にプラズマを発生させた。この際、導
入された酸素ガスは、空間9で励起、分解されて酸素原
子などの活性種となり、レンズの方向に輸送され、モノ
シランガスと反応し、酸化シリコン膜がレンズ上に86
nmの厚さで形成された。成膜速度、反射特性について
評価した。
Next, oxygen gas was introduced into the container 1 through the processing gas supply port 17 at a flow rate of 200 sccm, and monosilane gas was introduced into the container 1 at a flow rate of 100 sccm. Then,
Adjust the conductance valve 8 provided in the exhaust system,
The inside of the container 1 was maintained at 1.33 × 10 −1 Pa. Then,
Electric power of 2.0 kW and 2.45 GHz was supplied from the microwave power source 6 into the container 1 through the microwave supplier 3.
Thus, plasma was generated in the space 9. At this time, the introduced oxygen gas is excited and decomposed in the space 9 to become an active species such as oxygen atom, which is transported toward the lens and reacts with the monosilane gas, so that the silicon oxide film is deposited on the lens.
It was formed with a thickness of nm. The film forming speed and the reflection characteristics were evaluated.

【0158】得られた窒化シリコン膜及び酸化シリコン
膜の成膜速度及び均一性はそれぞれ320nm/mi
n、±2.2%、350nm/min、±2.6であっ
た。又、500nm付近の反射率が0.3%であり、極
めて良好な光学特性であることが確認された。
The film formation rate and uniformity of the obtained silicon nitride film and silicon oxide film were 320 nm / mi, respectively.
n, ± 2.2%, 350 nm / min, ± 2.6. In addition, the reflectance in the vicinity of 500 nm was 0.3%, which confirmed that the optical characteristics were extremely good.

【0159】(実施例7)図3、図4に示したマイクロ
波プラズマ処理装置を使用し、以下の手順にて半導体素
子の層間絶縁膜の形成を行った。
(Embodiment 7) Using the microwave plasma processing apparatus shown in FIGS. 3 and 4, an interlayer insulating film of a semiconductor element was formed by the following procedure.

【0160】被処理体Wとしては、最上部にラインアン
ドスペース0.5μmのAlパターンが形成されたP型
単結晶シリコン基板(面方位〈100〉、抵抗率10Ω
cm)を使用した。このシリコン基板を保持手段上に設
置した。排気系を介して容器1内を真空排気し、1.3
3×10-5Paまで減圧させた。続いて保持手段に付設
したヒータに通電し、シリコン基板を300℃に加熱
し、保持した。処理用ガス供給口17を介して酸素ガス
を500sccmの流量で、又、モノシランガスを20
0sccmの流量で容器1内に導入した。ついで、排気
系に設けられたコンダクタンスバルブ8を調整し、容器
1内を4.00Paに保持した。ついで、保持手段に付
設したバイアス電圧印加手段を介して300W、13.
56MHzの高周波の電力を保持手段2に印加するとと
もに、マイクロ波電源6より2.0kW、2.45GH
zの電力をマイクロ波供給管3を介して容器1内に供給
した。かくして、空間9にプラズマを発生させた。処理
用ガス供給口17を介して導入された酸素ガスは空間9
で励起、分解されて活性種となり、シリコン基板の方向
に輸送され、モノシランガスと反応し、酸化シリコン膜
がシリコン基板上に0.8μmの厚さで形成された。こ
の時、イオン種はRFバイアスにより加速されて基板に
入射しAlパターンの上の酸化シリコン膜を削り平坦性
を向上させる。そして、成膜速度、均一性、絶縁耐圧、
及び段差被覆性について評価した。段差被覆性は、Al
パターン上に成膜した酸化シリコン膜の断面を走査型電
子顕微鏡(SEM)で観測し、ボイドを観測することに
より評価した。
As the object W to be processed, a P-type single crystal silicon substrate (plane orientation <100>, resistivity 10 Ω) having an Al pattern with a line and space of 0.5 μm formed on the uppermost portion was used.
cm) was used. This silicon substrate was placed on the holding means. The container 1 was evacuated through the exhaust system to 1.3
The pressure was reduced to 3 × 10 −5 Pa. Subsequently, the heater attached to the holding means was energized to heat the silicon substrate to 300 ° C. and hold it. Oxygen gas was supplied through the processing gas supply port 17 at a flow rate of 500 sccm, and monosilane gas was supplied at 20 sccm.
It was introduced into the container 1 at a flow rate of 0 sccm. Then, the conductance valve 8 provided in the exhaust system was adjusted to maintain the inside of the container 1 at 4.00 Pa. Then, through the bias voltage applying means attached to the holding means, 300 W, 13.
A high frequency power of 56 MHz is applied to the holding means 2, and a microwave power source 6 outputs 2.0 kW and 2.45 GH.
Power of z was supplied into the container 1 through the microwave supply pipe 3. Thus, plasma was generated in the space 9. The oxygen gas introduced through the processing gas supply port 17 is the space 9
Was excited and decomposed into active species, which were transported toward the silicon substrate and reacted with the monosilane gas to form a silicon oxide film with a thickness of 0.8 μm on the silicon substrate. At this time, the ion species are accelerated by the RF bias and enter the substrate to scrape the silicon oxide film on the Al pattern to improve the flatness. Then, the film formation rate, uniformity, withstand voltage,
And the step coverage. The step coverage is Al
The cross section of the silicon oxide film formed on the pattern was observed by a scanning electron microscope (SEM), and evaluated by observing voids.

【0161】得られた酸化シリコン膜の成膜速度及び均
一性は240nm/min、±2.5%であった。絶縁
耐圧は8.5MV/cm、ボイドフリーであって良質な
膜であることが確認された。
The film formation rate and uniformity of the obtained silicon oxide film were 240 nm / min and ± 2.5%. It was confirmed that the withstand voltage was 8.5 MV / cm, was void-free, and was a good quality film.

【0162】(実施例8)図3、図4に示したマイクロ
波プラズマ処理装置を使用し、以下の手順にて半導体素
子の層間絶縁膜のエッチングを行った。
Example 8 Using the microwave plasma processing apparatus shown in FIGS. 3 and 4, the interlayer insulating film of the semiconductor element was etched by the following procedure.

【0163】被処理体Wとして、ラインアンドスペース
0.18μmのAlパターン上に1μm厚の酸化シリコ
ンからなる絶縁膜及びその上にホストレジストパターン
が形成されたP型単結晶シリコン基板(面方位〈10
0〉、抵抗率10Ωcm)を使用した。まず、シリコン
基板を保持手段2上に設置した後、排気系を介して容器
1内を排気し、1.33×10-5Paまで減圧させた。
処理用ガス供給口17を介してC48 を100scc
mの流量で容器1内に導入した。ついで、排気系に設け
られたコンダクタンスバルブ8を調整し、容器1内を
1.33Paの圧力に保持した。ついで、保持手段に付
設したバイアス電圧印加手段を介して300W、13.
56Mzの高周波の電力を保持手段2に印加するととも
に、マイクロ波電源より2.0kW、2.45GHzの
電力をマイクロ波供給器3を介して容器1内に供給し
た。かくして、空間9にプラズマを発生させた。処理用
ガス供給口17を介して容器1内に導入されたC48
ガスは空間9で励起、分解されて活性種となり、シリコ
ン基板の方向に輸送され、自己バイアスによって加速さ
れたイオンによって酸化シリコンからなる絶縁膜がエッ
チングされホールが形成された。保持手段2に付設され
たクーラ(不図示)により基板温度は80℃までしか上
昇しなかった。エッチング後、エッチング速度、選択
比、及びエッチング形状について評価した。エッチング
形状は、エッチングされた酸化シリコン膜の断面を走査
型電子顕微鏡(SEM)で観測し、評価した。
As the object to be processed W, an insulating film made of silicon oxide having a thickness of 1 μm on an Al pattern having a line and space of 0.18 μm, and a P-type single crystal silicon substrate having a host resist pattern formed thereon (plane orientation < 10
0> and a resistivity of 10 Ωcm) were used. First, after the silicon substrate was placed on the holding means 2, the inside of the container 1 was evacuated through the exhaust system and the pressure was reduced to 1.33 × 10 −5 Pa.
100 scc of C 4 F 8 through the processing gas supply port 17
It was introduced into the container 1 at a flow rate of m. Then, the conductance valve 8 provided in the exhaust system was adjusted to maintain the pressure inside the container 1 at 1.33 Pa. Then, through the bias voltage applying means attached to the holding means, 300 W, 13.
A high frequency power of 56 Mz was applied to the holding means 2, and a power of 2.0 kW and a power of 2.45 GHz were supplied from the microwave power supply into the container 1 through the microwave supply device 3. Thus, plasma was generated in the space 9. C 4 F 8 introduced into the container 1 through the processing gas supply port 17
The gas was excited and decomposed in the space 9 to become an active species, which was transported toward the silicon substrate, and the insulating film made of silicon oxide was etched by the ions accelerated by self-bias to form a hole. Due to the cooler (not shown) attached to the holding means 2, the substrate temperature rose only to 80 ° C. After etching, the etching rate, the selection ratio, and the etching shape were evaluated. The etching shape was evaluated by observing the cross section of the etched silicon oxide film with a scanning electron microscope (SEM).

【0164】エッチング速度及び均一性と対ポリシリコ
ン選択比はそれぞれ、540nm/min、±2.2
%、20であった。ホールはほぼ垂直な側面を呈してお
り、マイクロローティング効果も少ないことが確認され
た。
The etching rate and uniformity and the selection ratio to polysilicon are 540 nm / min and ± 2.2, respectively.
% And 20. It was confirmed that the holes had almost vertical sides, and the micro-rotating effect was small.

【0165】(実施例9)図4に示したようなプラズマ
処理装置を用いて、直径200mmのウエハ上のフォト
レジストをアッシングした。
(Embodiment 9) Using the plasma processing apparatus as shown in FIG. 4, the photoresist on the wafer having a diameter of 200 mm was ashed.

【0166】マイクロ波供給器としては、周長が路内波
長の2倍であり、不連続線状スロットが路内波長の2分
の1間隔で4組配された構成を採用した。
As the microwave feeder, a structure was adopted in which the circumferential length was twice the in-road wavelength and four discontinuous linear slots were arranged at intervals of half the in-road wavelength.

【0167】(実施例10)図4に示したプラズマ処理
装置を用いて直径300mmのウエハ表面の酸化シリコ
ンからなる絶縁膜をエッチングした。
(Embodiment 10) Using the plasma processing apparatus shown in FIG. 4, an insulating film made of silicon oxide on the surface of a wafer having a diameter of 300 mm was etched.

【0168】マイクロ波供給器としては、周長が路内波
長の4倍であり、不連続線状スロットが路内波長の2分
の1間隔で8組配された構成を採用した。
As the microwave feeder, a structure in which the peripheral length is four times the in-road wavelength and eight sets of discontinuous linear slots are arranged at intervals of ½ of the in-road wavelength is adopted.

【0169】(実施例11)図5、図6に示したマイク
ロ波プラズマ処理装置を使用し、以下の手順にてフォト
レジストのアッシングを行った。
(Embodiment 11) Using the microwave plasma processing apparatus shown in FIGS. 5 and 6, the photoresist was ashed by the following procedure.

【0170】被処理体Wとして、層間SiO2 膜をエッ
チングし、ビアホールを形成した直後のシリコンウエハ
(φ8インチ)を用意した。まず、Siウエハを保持手
段2上に設置した後、排気系(不図示)を介して容器1
内を真空排気し、約1.33×10-3Paまで減圧させ
た。プラズマ処理用ガスとして酸素ガスを2slmの流
量で容器1内に導入した。ついで、排気系(不図示)に
設けられたコンダクタンスバルブ(不図示)を調整し、
容器1内を約2.66×102 Paに保持した。容器1
内に、2.45Gzのマイクロ波電源より1.5kWの
電力をマイクロ波供給器3を介して供給した。かくし
て、容器1内にプラズマを発生させた。この際、導入さ
れた酸素ガスの一部は容器1内で、オゾンとなり、シリ
コンウエハの方向に輸送され、シリコンウエハ上のフォ
トレジストを酸化するのでホストレジストは気化し、除
去された。この時アッシング速度と基板表面電荷密度な
どについて評価した。
As the object W to be processed, a silicon wafer (φ8 inch) was prepared immediately after the interlayer SiO 2 film was etched to form a via hole. First, after the Si wafer is placed on the holding means 2, the container 1 is placed through an exhaust system (not shown).
The inside was evacuated and the pressure was reduced to about 1.33 × 10 −3 Pa. Oxygen gas as a plasma processing gas was introduced into the container 1 at a flow rate of 2 slm. Then, adjust the conductance valve (not shown) provided in the exhaust system (not shown),
The inside of the container 1 was maintained at about 2.66 × 10 2 Pa. Container 1
Electric power of 1.5 kW was supplied from the 2.45 Gz microwave power source through the microwave feeder 3. Thus, plasma was generated in the container 1. At this time, a part of the introduced oxygen gas becomes ozone in the container 1 and is transported toward the silicon wafer to oxidize the photoresist on the silicon wafer, so that the host resist is vaporized and removed. At this time, the ashing rate and the substrate surface charge density were evaluated.

【0171】得られたアッシング速度は、8.6μm/
minプラスマイナス8.5%と極めて大きく、表面電
荷密度も−1.3×1011/cm2 と充分低い値を示し
た。
The obtained ashing rate was 8.6 μm /
min was extremely large, plus or minus 8.5%, and the surface charge density was sufficiently low at -1.3 × 10 11 / cm 2 .

【0172】(実施例12)図7に示したマイクロ波プ
ラズマ処理装置を使用し、以下の手順にてフォトレジス
トのアッシングを行った。
Example 12 Using the microwave plasma processing apparatus shown in FIG. 7, photoresist ashing was performed in the following procedure.

【0173】被処理体Wとして、層間SiO2 膜をエッ
チングし、ビアホールを形成した直後のシリコンウエハ
(φ8インチ)を使用した。まず、シリコンウエハを保
持手段2上に設置した後、容器1内を真空排気し、約
1.33×10-3Paまで減圧させた。酸素ガスを2s
lmの流量で容器1内に導入した。ついで、容器1内を
約2.66×102 Paに保持した。容器1内に、2.
45GHzのマイクロ波電源より1.5kWの電力をマ
イクロ波供給器3を介して供給した。かくして、容器1
内にプラズマを発生させた。この際、導入された酸素ガ
スはオゾンとなり、ウエハの方向に輸送され、ウエハ上
のフォトレジストは酸化され、気化し、除去された。ア
ッシング速度と基板表面電荷密度などについて評価し
た。
As the object W to be processed, a silicon wafer (φ8 inch) was used immediately after the interlayer SiO 2 film was etched to form a via hole. First, after placing a silicon wafer on the holding means 2, the inside of the container 1 was evacuated to a pressure of about 1.33 × 10 −3 Pa. Oxygen gas for 2s
It was introduced into the container 1 at a flow rate of lm. Then, the inside of the container 1 was maintained at about 2.66 × 10 2 Pa. In container 1, 2.
Electric power of 1.5 kW was supplied from the microwave power source of 45 GHz through the microwave supplier 3. Thus, container 1
A plasma was generated inside. At this time, the introduced oxygen gas becomes ozone and is transported toward the wafer, and the photoresist on the wafer is oxidized, vaporized, and removed. The ashing speed and the substrate surface charge density were evaluated.

【0174】得られたアッシング速度は、8.4μm/
min±7.4%と極めて大きく、表面電荷密度も−
1.4×1011/cm2 と充分低い値を示した。
The obtained ashing rate was 8.4 μm /
Min ± 7.4%, which is extremely large, and surface charge density is-
The value was 1.4 × 10 11 / cm 2, which was a sufficiently low value.

【0175】(実施例13)図5、図6に示したマイク
ロ波プラズマ処理装置を使用し、以下の手順で半導体素
子保護用窒化シリコン膜の形成を行った。
(Example 13) Using the microwave plasma processing apparatus shown in FIGS. 5 and 6, a silicon nitride film for protecting a semiconductor element was formed by the following procedure.

【0176】被処理体Wとして、Al配線パターン(ラ
インアンドスペース0.5μm)が形成された層間Si
2 膜付きP型単結晶シリコンウエハ(面方位〈10
0〉、抵抗率10Ωcm)を用意した。まず、このシリ
コンウエハを保持手段2上に設置した後、容器1内を真
空排気し、約1.33×10-5Paの値まで減圧させ
た。続いてヒータ144に通電し、シリコンウエハを3
00℃に加熱昇温し、この温度に保持した。プラズマ処
理用ガスとして、窒素ガスを600sccmの流量で、
又、モノシランガスを200sccmの流量で容器1内
に導入し、容器1内を約2.66Paに保持した。つい
で、2.45GHz、3.0kWのマイクロ波電力をマ
イクロ波供給器3を介して容器1内に供給して、プラズ
マを発生させた。この際、窒素ガスは活性種となり、シ
リコンウエハの方向に輸送され、モノシランガスと反応
し、窒化シリコン膜がシリコンウエハ上に堆積する。
1.0μmの厚さで堆積した膜について、成膜速度、応
力などの膜質を評価した。応力は成膜前後の基板の反り
量の変化をレーザ干渉計Zygo(商品名)で測定し求
めた。
Interlayer Si having an Al wiring pattern (line and space 0.5 μm) formed thereon as the object W to be processed
P-type single crystal silicon wafer with O 2 film (plane orientation <10
0> and a resistivity of 10 Ωcm) were prepared. First, after placing this silicon wafer on the holding means 2, the inside of the container 1 was evacuated to a pressure of about 1.33 × 10 −5 Pa. Then, the heater 144 is energized to remove the silicon wafer 3
The temperature was raised to 00 ° C. and maintained at this temperature. As the plasma processing gas, nitrogen gas at a flow rate of 600 sccm,
Further, monosilane gas was introduced into the container 1 at a flow rate of 200 sccm to maintain the inside of the container 1 at about 2.66 Pa. Then, microwave power of 2.45 GHz and 3.0 kW was supplied into the container 1 through the microwave supplier 3 to generate plasma. At this time, the nitrogen gas becomes an active species, is transported toward the silicon wafer, reacts with the monosilane gas, and a silicon nitride film is deposited on the silicon wafer.
The film quality such as film formation rate and stress was evaluated for the film deposited with a thickness of 1.0 μm. The stress was determined by measuring the change in the amount of warpage of the substrate before and after film formation with a laser interferometer Zygo (trade name).

【0177】得られた窒化シリコン膜の成膜速度は、5
10nm/minと極めて大きく、膜質も応力1.2×
109 dyne/cm2 (圧縮)、リーク電流1.2×
10-10 A/cm2 、絶縁耐圧9MV/cmの極めて良
質な膜であることが確認された。
The film formation rate of the obtained silicon nitride film is 5
Extremely large at 10 nm / min, the film quality is stress 1.2 ×
10 9 dyne / cm 2 (compressed), leakage current 1.2 ×
It was confirmed that the film had an extremely high quality of 10 −10 A / cm 2 and a withstand voltage of 9 MV / cm.

【0178】(実施例14)図7に示したマイクロ波プ
ラズマ処理装置を使用し、以下の手順でプラスチックレ
ンズ反射防止用酸化シリコン膜及び窒化シリコン膜の形
成を行った。
Example 14 Using the microwave plasma processing apparatus shown in FIG. 7, a plastic lens antireflection silicon oxide film and a silicon nitride film were formed by the following procedure.

【0179】被処理としては、直径50mmプラスチッ
ク凸レンズを用意した。レンズを保持手段2上に設置し
た後、容器1内を真空排気し、約1.33×10-5Pa
まで減圧させた。窒素ガスを160sccmの流量で、
又、モノシランガスを100sccmの流量で容器1内
に導入し、容器1内を約0.93Paに保持した。つい
で、2.45GHz、3.0kWのマイクロ波電力をマ
イクロ波供給器3を介して容器1内に供給した。かくし
て、容器1内にプラズマを発生させた。21nmの厚さ
の窒化シリコン膜をレンズ上に形成した。
A plastic convex lens having a diameter of 50 mm was prepared as the object to be treated. After the lens is placed on the holding means 2, the inside of the container 1 is evacuated to about 1.33 × 10 −5 Pa.
The pressure was reduced to. Nitrogen gas at a flow rate of 160 sccm,
Further, monosilane gas was introduced into the container 1 at a flow rate of 100 sccm, and the inside of the container 1 was maintained at about 0.93 Pa. Then, microwave power of 2.45 GHz and 3.0 kW was supplied into the container 1 through the microwave supplier 3. Thus, plasma was generated in the container 1. A 21 nm thick silicon nitride film was formed on the lens.

【0180】次に、酸素ガスを200sccmの流量
で、又、モノシランガスを100sccmの流量で容器
1内に導入した。ついで、容器1内を約0.133Pa
に保持した。ついで、2.45GHz、2.0kWのマ
イクロ波電力をマイクロ波供給器3を介して容器1内に
供給した。かくして、容器1内にプラズマを発生させ
た。この際、導入された酸素ガスは、容器1内で励起、
解離されて酸素原子、ラジカルなどの活性種となり、ガ
ラス基板の方向に輸送され、モノシランガスと反応し、
酸化シリコン膜としてガラス基板上に堆積する。86n
mの厚さの酸化シリコンを成膜した。得られた窒化シリ
コン膜及び酸化シリコン膜の成膜速度はそれぞれ320
nm/min、350nm/minと良好で、膜質も、
500nm付近の反射率が0.3%と極めて良好な反射
特性であることが確認された。
Next, oxygen gas was introduced into the container 1 at a flow rate of 200 sccm, and monosilane gas was introduced into the container 1 at a flow rate of 100 sccm. Then, about 0.133 Pa in the container 1
Held in. Then, microwave power of 2.45 GHz and 2.0 kW was supplied into the container 1 through the microwave supplier 3. Thus, plasma was generated in the container 1. At this time, the introduced oxygen gas is excited in the container 1,
It is dissociated to become active species such as oxygen atoms and radicals, transported toward the glass substrate, and reacts with monosilane gas,
A silicon oxide film is deposited on the glass substrate. 86n
A silicon oxide film with a thickness of m was formed. The film formation rates of the obtained silicon nitride film and silicon oxide film are 320 respectively.
nm / min and 350 nm / min are good, and the film quality is
It was confirmed that the reflectance in the vicinity of 500 nm was 0.3%, which was an extremely good reflection characteristic.

【0181】(実施例15)図8に示したマイクロ波プ
ラズマ処理装置を使用し、以下の手順で半導体素子層間
絶縁用酸化シリコン膜の形成を行った。
Example 15 Using the microwave plasma processing apparatus shown in FIG. 8, a silicon oxide film for semiconductor element interlayer insulation was formed by the following procedure.

【0182】被処理体Wとして、最上部にAlパターン
(ラインアンドスペース0.5μm)が形成されたP型
単結晶シリコンウエハ(面方位〈100〉、抵抗率10
Ωcm)を用意した。まずシリコンウエハを保持手段2
上に設置した。容器1内を真空排気し、約1.33×1
-5Paまで減圧した。続いてヒータ114に通電し、
シリコンウエハを300℃に加熱昇温し、この温度に保
持した。酸素ガスを500sccmの流量で、また、モ
ノシランガスを200sccmの流量で容器1内に導入
し、容器1内を約3.99Paに保持した。ついで、1
3.56MHz、300kWのRF電力を保持手段2に
印加するとともに、2.45GHz、2.0kWのマイ
クロ波電力をマイクロ波供給器33を介して容器1内に
供給した。かくして、容器1内にプラズマを発生させ
た。導入された酸素ガスは、励起、解離、イオン化され
て活性種となり、ウエハの方向に輸送され、モノシラン
ガスと反応し、酸化シリコンを堆積する。この例では、
イオン種はRFバイアスにより加速されて基板に入射し
パターン上の膜を削り膜の平坦性を向上させる作用があ
る。ウエハ上に0.8μmの厚さで形成された膜につい
て成膜速度、均一性、絶縁耐圧、及び段差被覆性につい
て評価した。段差被覆性は、Al配線パターン上に成膜
した酸化シリコンの膜の断面を走査型電子顕微鏡(SE
M)で観測し、ボイドを観測することにより評価した。
得られた酸化シリコン膜の成膜速度と均一性は240n
m/min±2.5%と良好で、膜質も絶縁耐圧8.5
MV/cm、ボイドフリーであって良質な膜であること
が確認された。
As the object W to be processed, a P-type single crystal silicon wafer (plane orientation <100>, resistivity 10) on which an Al pattern (line and space 0.5 μm) was formed on the uppermost part.
Ωcm) was prepared. First, the silicon wafer holding means 2
Installed on top. Evacuate the inside of the container 1 to about 1.33 x 1
The pressure was reduced to 0 -5 Pa. Then, energize the heater 114,
The silicon wafer was heated to 300 ° C., heated and maintained at this temperature. Oxygen gas was introduced into the container 1 at a flow rate of 500 sccm, and monosilane gas was introduced into the container 1 at a flow rate of 200 sccm, and the inside of the container 1 was maintained at about 3.99 Pa. Then 1
RF power of 3.56 MHz and 300 kW was applied to the holding means 2, and microwave power of 2.45 GHz and 2.0 kW was supplied into the container 1 through the microwave supplier 33. Thus, plasma was generated in the container 1. The introduced oxygen gas is excited, dissociated, and ionized to become an active species, which is transported toward the wafer and reacts with the monosilane gas to deposit silicon oxide. In this example,
The ion species are accelerated by the RF bias and are incident on the substrate to scrape the film on the pattern to improve the flatness of the film. A film formed with a thickness of 0.8 μm on the wafer was evaluated for film formation rate, uniformity, withstand voltage, and step coverage. For the step coverage, the cross section of the silicon oxide film formed on the Al wiring pattern is determined by scanning electron microscopy (SE
It was evaluated by observing in M) and observing voids.
The deposition rate and uniformity of the obtained silicon oxide film are 240 n.
m / min ± 2.5%, good film quality, withstand voltage of 8.5
It was confirmed that the film was MV / cm, void-free, and good quality.

【0183】(実施例16)図9に示したマイクロ波プ
ラズマ処理装置を使用し、以下の手順で半導体素子層間
SiO2 膜のエッチングを行った。
Example 16 The microwave plasma processing apparatus shown in FIG. 9 was used to etch a semiconductor element interlayer SiO 2 film in the following procedure.

【0184】被処理体Wとして、Alパターン(ライン
アンドスペース0.35μm)上に1μm圧の層間Si
2 膜が形成されたP型単結晶シリコンウエハ(面方位
〈100〉、抵抗率10Ωcm)を用意した。まず、シ
リコンウエハを保持手段2上に設置した後、排気系(不
図示)を介して容器1内を真空排気し、1.33×10
-5Paまで減圧した。C48 を100sccmの流量
で容器1内に導入し、容器1内を1.33Paの圧力に
保持した。ついで、13.56MHz、300WのRF
電力を保持手段2に印加するとともに、2.45GH
z、2.0kWのマイクロ波電力をマイクロ波供給器3
を介して容器1内に供給した。かくして、容器1内にプ
ラズマを発生させた。導入されたC48 ガスは容器1
内で励起、解離、イオン化されて活性種となり、シリコ
ンウエハの方向に輸送され、自己バイアスによって加速
されたイオンによって層間SiO2 膜がエッチングされ
る。クーラ414により基板温度は80℃までしか上昇
しなかった。エッチング時の、エッチング速度、エッチ
ング選択比、及びエッチング形状について評価した。エ
ッチング形状は、エッチングされた酸化シリコン膜の断
面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観測し、評価した。
As the object W to be processed, interlayer Si having a pressure of 1 μm was formed on the Al pattern (line and space 0.35 μm).
A P-type single crystal silicon wafer having an O 2 film (plane orientation <100>, resistivity 10 Ωcm) was prepared. First, after a silicon wafer is placed on the holding means 2, the inside of the container 1 is evacuated via an exhaust system (not shown) to obtain 1.33 × 10 3.
The pressure was reduced to -5 Pa. C 4 F 8 was introduced into the container 1 at a flow rate of 100 sccm, and the inside of the container 1 was maintained at a pressure of 1.33 Pa. Then, RF of 13.56MHz, 300W
While applying electric power to the holding means 2, 2.45 GH
microwave power of 3 kW, 2.0 kW
It was supplied into the container 1 via. Thus, plasma was generated in the container 1. C 4 F 8 gas introduced is in container 1
The interlayer SiO 2 film is etched by ions that are excited, dissociated, and ionized inside to become active species, which are transported toward the silicon wafer and accelerated by self-bias. The cooler 414 caused the substrate temperature to rise to only 80 ° C. At the time of etching, the etching rate, the etching selection ratio, and the etching shape were evaluated. The etching shape was evaluated by observing the cross section of the etched silicon oxide film with a scanning electron microscope (SEM).

【0185】エッチング速度と対ポリシリコン選択比は
540nm/min、20と良好で、エッチング形状も
ほぼ垂直で、マイクロローディング効果も少ないことが
確認された。
It was confirmed that the etching rate and the selection ratio to polysilicon were as good as 540 nm / min and 20, the etching shape was almost vertical, and the microloading effect was small.

【0186】(実施例17)図9に示したマイクロ波プ
ラズマ処理装置を使用し、以下の手順にて半導体素子ゲ
ート電極間ポリシリコン膜のエッチングを行った。
Example 17 Using the microwave plasma processing apparatus shown in FIG. 9, the polysilicon film between semiconductor element gate electrodes was etched by the following procedure.

【0187】被処理体Wとしては、最上部にポリシリコ
ン膜が形成されたP型単結晶シリコンウエハ(面方向
〈100〉、抵抗率10Ωcm)を用意した。まず、シ
リコンウエハを保持手段2上に設置した後、容器1内を
真空排気し、約1.33×10-5Paまで減圧した。C
48 ガスを100sccm、酸素を20sccmの流
量で容器1内に導入し、容器1内を約0.67Paの圧
力に保持した。ついで、400kHz、300Wの高周
波電力を保持手段2に印加するとともに、2.45GH
z、1.5kWのマイクロ波電力をマイクロ波供給器3
を介して容器1内に供給した。かくして、容器1内にプ
ラズマを発生させた。導入されたC48ガス及び酸素
は容器1内で励起、解離、イオン化されて活性種とな
り、シリコンウエハの方向に輸送され、自己バイアスに
よって加速されたイオンによりポリシリコン膜がエッチ
ングされる。処理時には、クーラ414により、基板温
度は80℃までしか上昇しなかった。エッチング時のエ
ッチング速度、エッチング選択比、及びエッチング形状
について評価した。エッチング形状は、エッチングされ
たポリシリコン膜の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)
で観測し、評価した。
As the object W to be processed, a P-type single crystal silicon wafer (plane direction <100>, resistivity 10 Ωcm) having a polysilicon film formed on the top was prepared. First, after placing a silicon wafer on the holding means 2, the inside of the container 1 was evacuated to a pressure of about 1.33 × 10 −5 Pa. C
4 F 8 gas was introduced into the container 1 at a flow rate of 100 sccm and oxygen at 20 sccm, and the inside of the container 1 was maintained at a pressure of about 0.67 Pa. Then, high frequency power of 400 kHz and 300 W is applied to the holding means 2, and 2.45 GH is applied.
microwave power of 3 kW, 1.5 kW
It was supplied into the container 1 via. Thus, plasma was generated in the container 1. The introduced C 4 F 8 gas and oxygen are excited, dissociated, and ionized in the container 1 to become active species, which are transported toward the silicon wafer, and the polysilicon film is etched by the ions accelerated by self-bias. During processing, the cooler 414 caused the substrate temperature to rise to only 80 ° C. The etching rate at the time of etching, the etching selection ratio, and the etching shape were evaluated. The etching shape is the scanning electron microscope (SEM) of the cross section of the etched polysilicon film.
Was observed and evaluated.

【0188】エッチング速度と対SiO2 選択比はそれ
ぞれ750nm/min、29と良好で、エッチング形
状も垂直で、マイクロローディング効果も少ないことが
確認された。
It was confirmed that the etching rate and the selection ratio to SiO 2 were as good as 750 nm / min and 29, respectively, that the etching shape was vertical and the microloading effect was small.

【0189】[0189]

【発明の効果】本発明によれば、マイクロ波の放射特性
をより精密に制御できるので、被処理体の半径方向及び
周方向或いはこれらに等価系方向における処理の制御性
を高めることができる。
According to the present invention, since the radiation characteristic of microwaves can be controlled more precisely, the controllability of the treatment in the radial direction and the circumferential direction of the object to be processed or in the equivalent system direction thereof can be enhanced.

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

【図1】本発明によるプラズマ処理装置を示す断面図。FIG. 1 is a sectional view showing a plasma processing apparatus according to the present invention.

【図2】本発明に用いられるスロット付平板の他の一例
を示す平面図。
FIG. 2 is a plan view showing another example of a flat plate with a slot used in the present invention.

【図3】本発明による別のプラズマ処理装置を示す断面
図。
FIG. 3 is a sectional view showing another plasma processing apparatus according to the present invention.

【図4】本発明に用いられるスロット付平板の他の例を
示す平面図。
FIG. 4 is a plan view showing another example of a flat plate with a slot used in the present invention.

【図5】本発明による環状導波管を用いたマイクロ波プ
ラズマ処理装置の模式的断面図。
FIG. 5 is a schematic sectional view of a microwave plasma processing apparatus using an annular waveguide according to the present invention.

【図6】スロット付平板の上面図。FIG. 6 is a top view of a flat plate with slots.

【図7】本発明による接線導入型の環状導波管を用いた
マイクロ波プラズマ処理装置の模式断面図である。
FIG. 7 is a schematic sectional view of a microwave plasma processing apparatus using a tangential introduction type annular waveguide according to the present invention.

【図8】本発明による他のマイクロ波プラズマ処理装置
の模式断面図である。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of another microwave plasma processing apparatus according to the present invention.

【図9】本発明による他のマイクロ波プラズマ処理装置
の模式断面図である。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of another microwave plasma processing apparatus according to the present invention.

【図10】プラズマ処理方法の一例を示す図。FIG. 10 is a diagram showing an example of a plasma processing method.

【図11】プラズマ処理方法の別の例を示す図。FIG. 11 is a diagram showing another example of the plasma processing method.

【図12】プラズマ処理装置の構成を示す図。FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a plasma processing apparatus.

【図13】マイクロ波供給器の断面図。FIG. 13 is a sectional view of the microwave feeder.

【図14】導波路の断面図。FIG. 14 is a sectional view of a waveguide.

【図15】マイクロ波の放射の様子を示す図。FIG. 15 is a diagram showing a state of microwave radiation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 容器 2 被処理体保持手段 3 マイクロ波供給器 4 誘電体窓 5 導波管 6 マイクロ波電源 7 ガス供給路 8 排気路 9 空間 13 環状導波路 17 ガス供給口 23 スロット付平板 27 ガス供給系 33、43 スロット 114 ヒーター 414 クーラー 1 container 2 Processing target holding means 3 microwave feeder 4 Dielectric window 5 Waveguide 6 microwave power supply 7 gas supply path 8 exhaust path 9 space 13 annular waveguide 17 Gas supply port 23 Flat plate with slots 27 gas supply system 33, 43 slots 114 heater 414 cooler

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−90591(JP,A) 特開 平9−289099(JP,A) 特開 平9−270386(JP,A) 特開 平3−94422(JP,A) 特開2000−106359(JP,A) 特開 平11−40397(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 16/00 - 16/56 C23F 1/00 - 4/04 H01L 21/205 H01L 21/3065 H01Q 21/06 H05H 1/00 - 1/46 Continuation of the front page (56) Reference JP-A-7-90591 (JP, A) JP-A-9-289099 (JP, A) JP-A-9-270386 (JP, A) JP-A-3-94422 (JP , A) JP 2000-106359 (JP, A) JP JP 11-40397 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) C23C 16/00-16/56 C23F 1 / 00-4/04 H01L 21/205 H01L 21/3065 H01Q 21/06 H05H 1/00-1/46

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 マイクロ波を放射する為の複数のスロッ
トが径方向に設けられた面を有し、周長がマイクロ波
の路内波長の整数倍である無終端環状導波路を備えたマ
イクロ波供給器において、 前記複数のスロットの中心が前記面に沿った方向に前
記環状導波路の中心に対して偏って配置されていること
を特徴とするマイクロ波供給器。
1. A has a flat surface in which a plurality of slots are provided in the radial direction for radiating microwaves, circumferential length with a endless annular waveguide which is an integer multiple of the road in the wavelength of the microwave in the microwave applicator, the microwave applicator, characterized in that the center of the plurality of slots are arranged biased with respect to the center of the annular waveguide in a direction along the planar surface.
【請求項2】 前記複数のスロットは前記環状導波路の
中心より環内方に偏っている請求項1記載のマイクロ波
供給器。
2. The microwave feeder according to claim 1, wherein the plurality of slots are biased inward from the center of the annular waveguide.
【請求項3】 前記環状導波路の中心より環外方に、更
に別の複数のスロットが偏って設けられている請求項2
記載のマイクロ波供給器。
3. A plurality of further slots are provided so as to be offset from the center of the annular waveguide to the outside of the ring.
Microwave supplier described.
【請求項4】 前記スロットの長さは、マイクロ波の路
内波長の1/4乃至3/8の範囲から選択される請求項
1記載のマイクロ波供給器。
4. The microwave feeder according to claim 1, wherein the length of the slot is selected from the range of ¼ to ⅜ of the in-route wavelength of microwaves.
【請求項5】 前記環状導波路内にTE10モードのマ
イクロ波が導入される請求項1記載のマイクロ波供給
器。
5. The microwave supplier according to claim 1, wherein TE10 mode microwaves are introduced into the annular waveguide.
【請求項6】 前記複数のスロットが設けられた面は、
前記環状導波路のH面である請求項1記載のマイクロ波
供給器。
6. The surface provided with the plurality of slots,
The microwave supplier according to claim 1, wherein the microwave guide is the H-plane of the annular waveguide.
【請求項7】 前記複数のスロットは、マイクロ波の路
内波長の1/2又は1/4間隔で配置されている請求項
1記載のマイクロ波供給器。
7. The microwave feeder according to claim 1, wherein the plurality of slots are arranged at intervals of ½ or ¼ of an in-route wavelength of microwaves.
【請求項8】 前記複数のスロットが設けられた面に
は、該スロットを覆う誘電体が設けられている請求項1
記載のマイクロ波供給器。
8. The surface provided with the plurality of slots is provided with a dielectric covering the slots.
Microwave supplier described.
【請求項9】 内部が排気可能な容器と、前記容器内に
処理ガスを供給するガス供給口とを有し、該容器内に配
された被処理体にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置
において、 前記容器内に前記ガスのプラズマを発生させるためのマ
イクロ波エネルギーを供給する手段として、請求項1に
記載のマイクロ波供給器を用いたことを特徴とするプラ
ズマ処理装置。
9. A plasma processing apparatus, which has a container whose inside can be evacuated and a gas supply port for supplying a processing gas into the container, and which performs plasma processing on an object to be processed arranged in the container, A plasma processing apparatus, wherein the microwave supplier according to claim 1 is used as a means for supplying microwave energy for generating plasma of the gas in the container.
【請求項10】 前記ガス供給口が前記容器の側壁に設
けられている請求項9記載のプラズマ処理装置。
10. The plasma processing apparatus according to claim 9, wherein the gas supply port is provided on a side wall of the container.
【請求項11】 前記ガス供給口が前記被処理体より前
記複数のスロットが設けられた面寄りに設けられている
請求項9記載のプラズマ処理装置。
11. The plasma processing apparatus according to claim 9, wherein the gas supply port is provided closer to a surface where the plurality of slots are provided than the object to be processed.
【請求項12】 前記ガス供給口から前記複数のスロッ
トが設けられた面に向けて前記処理ガスを放出する請求
項9記載のプラズマ処理装置。
12. The plasma processing apparatus according to claim 9, wherein the processing gas is discharged from the gas supply port toward a surface provided with the plurality of slots.
【請求項13】 被処理体をプラズマ処理するためのプ
ラズマ処理方法において、 請求項9記載のプラズマ処理装置を用いて前記被処理体
をプラズマ処理することを特徴とするプラズマ処理方
法。
13. A plasma processing method for performing plasma processing on an object to be processed, wherein the object to be processed is plasma-processed by using the plasma processing apparatus according to claim 9.
【請求項14】 前記プラズマ処理方法は、アッシン
グ、エッチング、クリーニング、CVD、プラズマ重
合、ドーピング、酸化、窒化の少なくともいずれか一種
である請求項13記載のプラズマ処理方法。
14. The plasma processing method according to claim 13, wherein the plasma processing method is at least one of ashing, etching, cleaning, CVD, plasma polymerization, doping, oxidation and nitriding.
【請求項15】 前記環状導波路の周長を、マイクロ波
の路内波長の2倍又は3倍として、200mmウエハの
アッシングを行う請求項13記載のプラズマ処理方法。
15. The plasma processing method according to claim 13, wherein the ashing of the 200 mm wafer is performed by setting the circumference of the annular waveguide to be twice or three times the in-wavelength of the microwave.
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