JP3566046B2 - Plasma processing device and sputtering device - Google Patents

Plasma processing device and sputtering device Download PDF

Info

Publication number
JP3566046B2
JP3566046B2 JP27018797A JP27018797A JP3566046B2 JP 3566046 B2 JP3566046 B2 JP 3566046B2 JP 27018797 A JP27018797 A JP 27018797A JP 27018797 A JP27018797 A JP 27018797A JP 3566046 B2 JP3566046 B2 JP 3566046B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
chamber
microwave
plasma
processing
supply means
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP27018797A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH11111620A (en
Inventor
広行 蛇口
泰彦 笠間
忠弘 大見
昭一 小野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alps Alpine Co Ltd
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alps Electric Co Ltd filed Critical Alps Electric Co Ltd
Priority to JP27018797A priority Critical patent/JP3566046B2/en
Publication of JPH11111620A publication Critical patent/JPH11111620A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3566046B2 publication Critical patent/JP3566046B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマCVD装置、プラズマドライエッチング装置等のマイクロ波を用いたプラズマ処理装置およびスパッタ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば、半導体製造プロセスに用いるプラズマCVD装置、プラズマドライエッチング装置、プラズマアッシング装置等をはじめとする従来のプラズマ処理装置の一つの方式にマイクロ波を用いたプラズマ処理装置がある。この種のプラズマ処理装置としては、ガラス基板等の被処理物を収容するチャンバーに、処理用ガスを供給するガス供給部、被処理物を保持するステージ等の被処理物保持部をそれぞれ設け、チャンバー内の処理空間を挟んで被処理物に対向する側にマイクロ波を供給するマイクロ波発生源を設けた構造のものが一般的である。
【0003】
この装置においては、マイクロ波発生源より処理空間を挟んで被処理物に向かってマイクロ波を供給することにより、被処理物上の処理空間でプラズマを生成させ、被処理物に対して成膜、エッチング等、所定の処理を行なっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の装置では、マイクロ波と処理用ガスとを被処理物の処理面に向かって供給するために、マイクロ波発生源とガス供給部の双方をチャンバー内の被処理物の処理面と対向する側に設けていたので、ガス供給部をマイクロ波が透過し易い材料により構成する必要がある等、装置設計上の制約が多いという問題点があった。
【0005】
また、従来の装置では、例えば、液晶ディスプレイに用いられる平面度の高いガラス基板のような大きな被処理物の処理を行なう場合、被処理物の処理面に処理用ガスを均一に供給するために、いわゆるシャワーヘッドを用いて処理面に対して処理用ガスをシャワー状に供給するのが望ましい。
しかしながら、この装置の場合もシャワーヘッド側からマイクロ波を供給するために、構造が若干複雑なシャワーヘッドをマイクロ波が透過し得る材料で構成する必要がある、という上記と同様の問題が生じる。さらに、シャワーヘッドが直接プラズマに曝されるため、プラズマ耐性を有する材料により構成する必要があり、また、シャワーヘッドにも成膜されてしまうことから、高い頻度でメンテナンスを行なう必要がある等の問題点があった。
【0006】
そこで、これらの装置を改良したものとして、チャンバーの側面からマイクロ波を供給し、被処理物の処理面上方からシャワーヘッドを用いて処理用ガスをシャワー状に供給する構成としたものが提案されている。
しかし、この装置では、チャンバーの外周をマイクロ波導波用の導波管が取り囲んだ構成とする必要があり、装置全体が非常に大きなものになってしまうという問題点があった。一例を挙げると、導波管の内径が被処理物の直径の約5倍にもなってしまうものがあり、装置の小型化は非常に困難なものになってしまう。
【0007】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、装置設計上の制約が少なく、しかも、装置の小型化が可能な、マイクロ波を用いたプラズマ処理装置およびスパッタ装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は次のようなプラズマ処理装置およびスパッタ装置を提案する。
すなわち、本発明のプラズマ処理装置は、マイクロ波を透過し得る材料からなる被処理物を収容するチャンバーと、該チャンバー内に処理用ガスを供給するガス供給手段と、マイクロ波を透過し得る材料からなり、上記チャンバーに設けられて上記被処理物を保持する被処理物保持部と、上記チャンバー外部の上記被処理物保持部の下面に設けられ、上記チャンバー内でプラズマを生成させるためのマイクロ波を上記被処理物保持部および被処理物を通して供給するマイクロ波供給手段と、前記マイクロ波供給手段の下面に接続されたマイクロ波発生源とを具備したものである。なお、本発明において、「マイクロ波を透過し得る材料からなる被処理物」とは、例えば液晶ディスプレイ基板に用いるガラス基板等を一例として挙げることができる。また、被処理物保持部を構成する「マイクロ波を透過し得る材料」には、石英等を用いることができる。
【0009】
このプラズマ処理装置では、チャンバー内でプラズマを生成させるためのマイクロ波を被処理物保持部および被処理物を通して供給するマイクロ波供給手段を具備したことにより、このマイクロ波供給手段により供給されるマイクロ波は、被処理物保持部および被処理物を透過した後にチャンバー内の処理空間でプラズマを生成させ、被処理物に対して所定の処理を行なう。すなわち、被処理物を収容するチャンバーに対してマイクロ波供給手段とガス供給手段を互いに対向する側に配置することができ、この構成によってガス供給手段をマイクロ波が透過し易い材料で構成する必要がなくなり、ガス供給手段の構成を制約することがなくなる。
【0010】
また、上記マイクロ波供給手段を上記チャンバーの被処理物保持部および被処理物を透過させる位置に設ければよいので、プラズマ処理装置全体の大型化を防止し、さらに小型化することが可能になる。
なお、上記マイクロ波供給手段としては、ラジアルラインスロットアンテナを用いるとよい。このラジアルラインスロットアンテナに関しては、平山昌樹、大見忠弘、「高品質成膜用マイクロ波励起高密度プラズマ装置、第30回超LSIウルトラクリーンテクノロジーシンポジウム、49〜59ページ、(1997)」に詳しく述べられている。
また、上記ガス供給手段を、上記被処理物に対向する方向から上記処理用ガスを供給する構成とするとよい。具体的にはシャワーヘッド等を用いることができる。
【0011】
本発明のスパッタ装置は、マイクロ波を透過し得る材料からなる被処理物を収容するチャンバーと、該チャンバー内に処理用ガスを供給するガス供給手段と、マイクロ波を透過し得る材料からなり、上記チャンバーに設けられて上記被処理物を保持する被処理物保持部と、上記チャンバー外部の上記被処理物保持部の下面に設けられ、上記チャンバー内でプラズマを生成させるためのマイクロ波を、上記被処理物保持部および被処理物を通して供給するマイクロ波供給手段と、前記マイクロ波供給手段の下面に接続されたマイクロ波発生源と、上記チャンバー内に上記被処理物の処理面に対向するように設置され、上記プラズマによる荷電粒子が照射されるターゲットと、上記マイクロ波よりも低い周波数の電磁波を上記ターゲットに供給する電磁波供給手段とを具備したものである。
【0012】
このスパッタ装置では、チャンバー内でプラズマを生成させるためのマイクロ波を被処理物保持部および被処理物を通して供給する上記マイクロ波供給手段を具備したことにより、このマイクロ波供給手段により供給されるマイクロ波は、被処理物保持部および被処理物を透過した後にチャンバー内の処理空間でプラズマを生成させ、プラズマによる荷電粒子をターゲットに照射させ、被処理物に対してスパッタリングを行なう。
【0013】
これにより、上記ガス供給手段をマイクロ波が透過し易い材料により構成する必要がなくなり、ガス供給手段の構成を制約することが無くなる。また、上記マイクロ波供給手段をチャンバーの被処理物保持部および被処理物を透過させる位置に設ければよいので、スパッタ装置全体の大型化を防止し、さらに小型化することが可能になる。
なお、マイクロ波供給手段としては、上記と同様、ラジアルラインスロットアンテナを用いるとよい。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のプラズマ処理装置およびスパッタ装置の各実施の形態について図面に基づき説明する。
【0015】
[第1の実施の形態]
図1は本発明の第1の実施の形態のプラズマ処理装置を示す構成図であり、図において、符号1はガラス基板(マイクロ波を透過し得る材料からなる被処理物)、2はガラス基板1を収容するチャンバー、3はチャンバー2の一方の側壁2aに設けられチャンバー2内に処理用ガス4を供給するガス供給管(ガス供給手段)である。また、5はチャンバー2の他方の側壁2bに設けられチャンバー2内で生じた排ガス6を排出させる排気口である。
【0016】
また、符号7はチャンバー2の底部を構成する底板(被処理物保持部)であり、石英(マイクロ波を透過し得る材料)により構成され、ガラス基板1を保持している。8は底板7の下面に設けられチャンバー2内でプラズマ9を生成させるためのマイクロ波を底板7およびガラス基板1を通して供給するラジアルラインスロットアンテナ(RLSA;マイクロ波供給手段)である。図2はラジアルラインスロットアンテナ8の平面図である。この図に示すように、ラジアルラインスロットアンテナ8には同心円状に多数のスロット12、12、…が配置され、これらスロットから発生する円偏波マイクロ波がチャンバー2内に導入され、このマイクロ波の電界によってプラズマ9が励起されるようになっている。
【0017】
また、符号10はラジアルラインスロットアンテナ8の下面に接続されマイクロ波11を供給する導波管等からなるマイクロ波発生源である。
なお、チャンバー2の天板2cの底板7からの高さは、プラズマ9により生成される反応生成物が付着しない程度に十分な高さとされている。
【0018】
このプラズマ処理装置では、ガス供給管3より所定の処理用ガス4をチャンバー2内に供給し、ラジアルラインスロットアンテナ8より、底板7およびガラス基板1を通してチャンバー2内の処理空間にマイクロ波11を供給することによりプラズマ9を生成させ、ガラス基板1に対して所定の処理を行なう。ラジアルラインスロットアンテナ8は、マイクロ波11をチャンバー2内の処理空間に向かって平行に放出させることができるので、プラズマ9が必要以上に広がらず、ガラス基板1以外の部分を直接プラズマ9と接触しないようにすることが可能であり、例えば、高いプラズマ耐性を持つ材料を用いなければならないというような、チャンバー2の側壁の材料等への制約が少なく、装置設計の自由度を増すことができる。
【0019】
特に、プラズマ9が広がる面積よりも大きなガラス基板1を用いる場合、プラズマ9に直接曝されるのはガラス基板1のみとなるため、例えば、成膜処理装置として用いた場合においても、チャンバー2の内壁に付着した成膜材料の除去が非常に少なくて済み、メンテナンスが非常に簡単になる。
【0020】
このプラズマ処理装置では、処理用ガス4のガス種を変更することにより、酸化、窒化、ドライエッチング、成膜、熱処理等の種々の処理を行なうことが可能である。例えば、熱処理としては、プラズマ9からの荷電粒子照射による加熱、マイクロ波11の一部を吸収させることによる加熱等を利用することができる。特に、ガラス基板1等の被処理物の表面にマイクロ波11を吸収し易い材料をパターニングしておけば、このパターニングした部分を選択的に加熱することができる。また、この熱処理を成膜処理と併用すれば、選択的な成膜、選択的な結晶化も可能である。
【0021】
本実施の形態のプラズマ処理装置によれば、チャンバー2の底部を石英からなる底板7により構成し、この底板7の下面にチャンバー2内でプラズマ9を生成させるためのマイクロ波11を底板7およびガラス基板1を通して供給するラジアルラインスロットアンテナ8を設けたので、チャンバー2の底部以外の部分やガス供給管3および排気口5をマイクロ波が透過し易い材料により構成する必要がなくなり、チャンバー2の底部以外の部分、ガス供給管3および排気口5の設計が容易になり、設計上の制約を無くすことができる。また、チャンバー2の底板7にラジアルラインスロットアンテナ8を設けたので、装置全体をさらに小型化することができる。
【0022】
本実施の形態のプラズマ処理装置では、チャンバー2の底部を石英からなる底板7とし、この底板7の下面にラジアルラインスロットアンテナ8を設けた構成としたが、チャンバー2内でプラズマ9を生成させるためのマイクロ波11を底板7およびガラス基板1を通して供給する構成であればよく、底板7の形状やガラス基板の保持形態、ラジアルラインスロットアンテナ8の形状等は上記実施の形態に限定されることなく、様々な形状に変更可能である。
【0023】
[第2の実施の形態]
図3は本発明の第2の実施の形態のプラズマ処理装置を示す構成図であり、図3において、図1と同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
図3中、符号21は大型のガラス基板(マイクロ波を透過し得る材料からなる被処理物)、22はガラス基板21を収容する大型のチャンバー、23はチャンバー22の天板22c中央部に設けられチャンバー22内に処理用ガス4を供給するシャワーヘッド(ガス供給手段)、24はチャンバー22の側壁22aに設けられチャンバー22内にガラス基板21を搬入・搬出する基板搬入搬出口である。
【0024】
また、符号25はチャンバー22の底部を構成する上面が平坦面とされた断面略コ字型の底板(被処理物保持部)であり、石英(マイクロ波を透過し得る材料)により構成され、上面に上記ガラス基板21を保持している。
上記シャワーヘッド23のガス吹出孔26、26、…は、処理用ガス4がガラス基板21の表面に向かって均一かつ平行に吹き出すように、その数および位置が設定され、ガス吹出孔26、26、…の底板25の上面からの高さは、プラズマ9により生成される反応生成物が付着しない程度に十分な高さとされている。
【0025】
特に、反応ガスを大量に供給する必要があるプラズマCVD装置やドライエッチング装置では、大きな基板に対応するためにシャワーヘッドによるガス供給が有効である。
このプラズマ処理装置では、基板搬入搬出口24よりチャンバー22内にガラス基板21を搬入し、シャワーヘッド23のガス吹出孔26、26、…より所定の処理用ガス4をガラス基板21の表面に向かって均一かつ平行にシャワー状に吹き出させるとともに、ラジアルラインスロットアンテナ8より底板25の上面およびガラス基板21を通してチャンバー22内の処理空間にマイクロ波11を供給することによりプラズマ9を発生させ、ガラス基板21に対して所定の処理を行なう。処理後のガラス基板21は基板搬入搬出口24よりチャンバー22から搬出される。
【0026】
本実施の形態のプラズマ処理装置によれば、シャワーヘッド23をマイクロ波を透過させる材質により構成する等の、従来必要であった装置構成上の制約がなくなる。また、ガラス基板21の周辺は、ガスを排気するのに十分なコンダクタンスが得られるスペースが確保されていればよいので、従来の装置に比べてはるかに小型化することができる。
【0027】
また、従来の装置では、シャワーヘッドのプラズマ耐性が必要であったり、高い頻度のメンテナンスが必要である等の問題点があったが、この装置では、ガス吹出孔26、26、…の底板25の上面からの高さを、プラズマ9により生成される反応生成物が付着しない程度に十分な高さとしたので、これらの問題点が解決され、設計の自由度が増し、より最適な装置設計が可能になる。
【0028】
[第3の実施の形態]
図4は本発明の第3の実施の形態のスパッタ装置を示す構成図であり、図4において、図1と同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
図4中、符号31はガラス基板1を収容するチャンバー、32はチャンバー31の天板31c中央部に嵌め込まれたバッキングプレート、33はガラス基板1の処理面に対向するようにバッキングプレート32の下面に設置された例えばアルミニウム(Al)等のターゲット、34はバッキングプレート32に接続されたRF電源(電磁波供給手段)である。
【0029】
このRF電源34の周波数は、一般的には13.56MHzが取り扱い易いが、スパッタリングに必要なエネルギーが得られるようにターゲット33を構成する材料毎に設定すればなおよい。
また、ガラス基板1側のマイクロ波11としては、通常数GHz以上のものを用いるが、より良質の膜を得るためには、ダメージを与えずに成膜を行なう原子がマイグレーションを起こすことができるエネルギーを十分に与える必要があるため、周波数は高い方(例えば8GHz以上)が望ましい。
【0030】
このスパッタ装置では、ガス供給管3よりアルゴン(Ar)等の所定の処理用ガス4をチャンバー31内に供給し、ラジアルラインスロットアンテナ8より、底板7およびガラス基板1を通してチャンバー31内の処理空間にマイクロ波11を供給することによりプラズマ9を発生させるとともに、RF電源34よりバッキングプレート32を介してターゲット33にマイクロ波11より低い周波数の電磁波を供給することにより、プラズマ9による荷電粒子をターゲット33に照射させ、ターゲット33から発生したAl原子等によりガラス基板1に対してスパッタリングを行なう。
【0031】
本実施の形態のスパッタ装置によれば、ラジアルラインスロットアンテナ8より底板7およびガラス基板1を通してチャンバー31内の処理空間にマイクロ波11を供給する構成としたので、チャンバー31の底部以外の部分、ガス供給管3および排気口5をマイクロ波が透過し易い材料で構成する必要がなくなり、チャンバー31の底部以外の部分やガス供給管3および排気口5の設計が容易になり、装置設計上の制約をなくすことができる。
【0032】
また、チャンバー31の底板7にラジアルラインスロットアンテナ8を設けたので、チャンバー31の大型化を防止することができ、装置全体をさらに小型化することができる。
また、マイクロ波11をガラス基板1側から印加するので、マイクロ波プラズマの特徴である高密度プラズマ、低電子温度、低イオンエネルギーを成膜に活用することができる。一方、ターゲット33にはマイクロ波11より低い周波数の電磁波を印加するので、スパッタリングに必要なイオンエネルギーを得ることができる。
【0033】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明のプラズマ処理装置によれば、チャンバー内でプラズマを生成させるためのマイクロ波を被処理物保持部および被処理物を通して供給するマイクロ波供給手段を具備したので、ガス供給手段をマイクロ波が透過し易い材料により構成する必要がなくなり、前記ガス供給手段の構成を制約する必要がなくなる。
また、上記マイクロ波供給手段をチャンバーの被処理物保持部および被処理物を透過させる位置に設ければよいので、プラズマ処理装置全体を小型化することができる。
【0034】
本発明のスパッタ装置によれば、チャンバー内でプラズマを生成させるためのマイクロ波を被処理物保持部および被処理物を通して供給するマイクロ波供給手段を具備したので、ガス供給手段をマイクロ波が透過し易い材料により構成する必要がなくなり、上記ガス供給手段の構成を制約する必要がなくなる。また、マイクロ波供給手段をチャンバーの被処理物保持部および被処理物を透過させる位置に設ければよいので、スパッタ装置全体を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態のプラズマ処理装置を示す断面図である。
【図2】同プラズマ処理装置に用いるラジアルラインスロットアンテナを示す平面図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態のプラズマ処理装置を示す断面図である。
【図4】本発明の第3の実施の形態のスパッタ装置を示す断面図である。
【符号の説明】
1,21 ガラス基板(マイクロ波を透過し得る材料からなる被処理物)
2,22,31 チャンバー
3 ガス供給管(ガス供給手段)
4 処理用ガス
5 排気口
6 排ガス
7,25 底板(被処理物保持部)
8 ラジアルラインスロットアンテナ(マイクロ波供給手段)
9 プラズマ
10 マイクロ波発生源
11 マイクロ波
23 シャワーヘッド(ガス供給手段)
24 基板搬入搬出口
33 ターゲット
34 RF電源(電磁波供給手段)
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a plasma processing apparatus using a microwave, such as a plasma CVD apparatus and a plasma dry etching apparatus, and a sputtering apparatus.
[0002]
[Prior art]
For example, there is a plasma processing apparatus using a microwave as one of the conventional plasma processing apparatuses such as a plasma CVD apparatus, a plasma dry etching apparatus, and a plasma ashing apparatus used for a semiconductor manufacturing process. As a plasma processing apparatus of this type, a chamber that stores an object to be processed such as a glass substrate is provided with a gas supply unit that supplies a processing gas, and an object holding unit such as a stage that holds the object to be processed. Generally, a structure in which a microwave generation source for supplying microwaves is provided on a side facing a processing object with a processing space in a chamber interposed therebetween.
[0003]
In this apparatus, a microwave is supplied from a microwave generation source toward a processing object across a processing space, thereby generating plasma in the processing space on the processing object and forming a film on the processing object. And a predetermined process such as etching.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the conventional apparatus, in order to supply the microwave and the processing gas toward the processing surface of the processing target, both the microwave generation source and the gas supply unit are connected to the processing surface of the processing target in the chamber. Since the gas supply unit is provided on the opposite side, there is a problem that there are many restrictions on the design of the apparatus, for example, the gas supply unit needs to be made of a material that easily transmits microwaves.
[0005]
Further, in the conventional apparatus, for example, when processing a large workpiece such as a glass substrate having a high flatness used for a liquid crystal display, in order to uniformly supply a processing gas to the processing surface of the workpiece. It is desirable to supply the processing gas to the processing surface in a shower form using a so-called shower head.
However, in the case of this device, in order to supply microwaves from the showerhead side, the same problem as described above arises in that a showerhead having a slightly complicated structure needs to be made of a material that can transmit microwaves. Further, since the showerhead is directly exposed to plasma, it is necessary to be made of a material having plasma resistance, and since the showerhead is also formed into a film, it is necessary to perform maintenance frequently. There was a problem.
[0006]
Therefore, as an improvement of these apparatuses, there has been proposed a configuration in which microwaves are supplied from the side surface of the chamber and processing gas is supplied in a shower shape from above the processing surface of the processing object using a shower head. ing.
However, in this apparatus, it is necessary to adopt a configuration in which the outer periphery of the chamber is surrounded by a waveguide for microwave guiding, and there is a problem that the entire apparatus becomes very large. For example, in some cases, the inner diameter of the waveguide is about five times as large as the diameter of the object to be processed, and it is very difficult to reduce the size of the device.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a plasma processing apparatus and a sputtering apparatus using microwaves, which have less restrictions on the apparatus design and can further reduce the size of the apparatus. With the goal.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following plasma processing apparatus and sputtering apparatus.
That is, the plasma processing apparatus of the present invention includes a chamber for accommodating an object to be processed made of a material that can transmit microwaves, a gas supply unit that supplies a processing gas into the chamber, and a material that can transmit microwaves. A processing object holding unit provided in the chamber to hold the processing object; and a micro- unit provided on a lower surface of the processing object holding unit outside the chamber to generate plasma in the chamber. A microwave supply unit that supplies a wave through the workpiece holding unit and the workpiece; and a microwave generation source connected to a lower surface of the microwave supply unit . In the present invention, the “object to be processed made of a material that can transmit microwaves” can be, for example, a glass substrate used for a liquid crystal display substrate. In addition, quartz or the like can be used as the “material that can transmit microwaves” that forms the workpiece holder.
[0009]
The plasma processing apparatus includes a microwave supply unit that supplies a microwave for generating plasma in the chamber through the workpiece holding unit and the workpiece, so that the microwave supplied by the microwave supply unit is provided. The waves generate plasma in the processing space in the chamber after passing through the workpiece holding unit and the workpiece, and perform predetermined processing on the workpiece. That is, the microwave supply means and the gas supply means can be arranged on the side facing each other with respect to the chamber for accommodating the object to be processed. With this configuration, the gas supply means needs to be made of a material that easily transmits microwaves. Is eliminated, and the configuration of the gas supply means is not restricted.
[0010]
Further, since the microwave supply means may be provided at a position where the object to be processed is held and the object to be processed in the chamber, the entire plasma processing apparatus can be prevented from being enlarged, and can be further reduced in size. Become.
Note that a radial line slot antenna may be used as the microwave supply unit. For details on this radial line slot antenna, see Masaki Hirayama and Tadahiro Omi, "Microwave-excited high-density plasma apparatus for high-quality film formation, 30th Ultra LSI Ultra Clean Technology Symposium, pp. 49-59, (1997)". Has been stated.
The gas supply means may be configured to supply the processing gas from a direction facing the object to be processed. Specifically, a shower head or the like can be used.
[0011]
The sputtering apparatus of the present invention includes a chamber for accommodating an object to be processed made of a material that can transmit microwaves, a gas supply unit that supplies a processing gas into the chamber, and a material that can transmit microwaves. A processing object holding portion provided in the chamber and holding the processing object, and a microwave for generating plasma in the chamber , provided on a lower surface of the processing object holding portion outside the chamber , Microwave supply means for supplying the object to be processed through the object holding part and the object to be processed, a microwave source connected to the lower surface of the microwave supply means, and a processing surface of the object to be processed in the chamber facing the object. And a target irradiated with the charged particles by the plasma, and an electromagnetic wave having a lower frequency than the microwave is supplied to the target. Those provided with the electromagnetic wave supplying means.
[0012]
In this sputtering apparatus, the microwave supply means for supplying the microwave for generating plasma in the chamber through the workpiece holding unit and the workpiece is provided, so that the microwave supplied by the microwave supply means is provided. The wave generates plasma in the processing space in the chamber after penetrating the workpiece holder and the workpiece, irradiates the target with charged particles by the plasma, and performs sputtering on the workpiece.
[0013]
This eliminates the need for the gas supply unit to be made of a material that easily transmits microwaves, and does not restrict the configuration of the gas supply unit. In addition, since the microwave supply means may be provided at a position where the object to be processed is held in the chamber and at the position where the object to be processed is transmitted, the entire sputtering apparatus can be prevented from increasing in size and can be further reduced in size.
As the microwave supply means, a radial line slot antenna may be used as in the above case.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a plasma processing apparatus and a sputtering apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0015]
[First Embodiment]
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a plasma processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. In the drawing, reference numeral 1 denotes a glass substrate (a processing target made of a material that can transmit microwaves); Reference numeral 3 denotes a gas supply pipe (gas supply means) provided on one side wall 2a of the chamber 2 for supplying a processing gas 4 into the chamber 2. Reference numeral 5 denotes an exhaust port provided on the other side wall 2b of the chamber 2 for discharging exhaust gas 6 generated in the chamber 2.
[0016]
Reference numeral 7 denotes a bottom plate (workpiece holding portion) constituting the bottom of the chamber 2, which is made of quartz (a material that can transmit microwaves) and holds the glass substrate 1. Reference numeral 8 denotes a radial line slot antenna (RLSA; microwave supply means) which is provided on the lower surface of the bottom plate 7 and supplies microwaves for generating plasma 9 in the chamber 2 through the bottom plate 7 and the glass substrate 1. FIG. 2 is a plan view of the radial line slot antenna 8. As shown in this figure, a large number of slots 12, 12,... Are concentrically arranged in a radial line slot antenna 8, and circularly polarized microwaves generated from these slots are introduced into the chamber 2, and The plasma 9 is excited by this electric field.
[0017]
Reference numeral 10 denotes a microwave generation source which is connected to the lower surface of the radial line slot antenna 8 and includes a waveguide for supplying a microwave 11 and the like.
The height of the top plate 2c of the chamber 2 from the bottom plate 7 is set to a height sufficient to prevent reaction products generated by the plasma 9 from adhering.
[0018]
In this plasma processing apparatus, a predetermined processing gas 4 is supplied into a chamber 2 from a gas supply pipe 3, and a microwave 11 is supplied from a radial line slot antenna 8 to a processing space in the chamber 2 through a bottom plate 7 and a glass substrate 1. The plasma 9 is generated by the supply, and a predetermined process is performed on the glass substrate 1. Since the radial line slot antenna 8 can emit the microwaves 11 toward the processing space in the chamber 2 in parallel, the plasma 9 does not spread more than necessary, and the portions other than the glass substrate 1 are directly contacted with the plasma 9. For example, there is little restriction on the material of the side wall of the chamber 2 such that a material having high plasma resistance must be used, and the degree of freedom in apparatus design can be increased. .
[0019]
In particular, when the glass substrate 1 having a larger area than the area where the plasma 9 spreads is used, only the glass substrate 1 is directly exposed to the plasma 9. Very little removal of the film-forming material adhered to the inner wall is required, and maintenance becomes very simple.
[0020]
In this plasma processing apparatus, various processes such as oxidation, nitridation, dry etching, film formation, and heat treatment can be performed by changing the gas type of the processing gas 4. For example, as the heat treatment, heating by irradiation of charged particles from the plasma 9, heating by absorbing a part of the microwave 11, or the like can be used. In particular, if a material that easily absorbs the microwave 11 is patterned on the surface of the object to be processed such as the glass substrate 1, the patterned portion can be selectively heated. If this heat treatment is used in combination with the film formation process, selective film formation and selective crystallization can be performed.
[0021]
According to the plasma processing apparatus of the present embodiment, the bottom of chamber 2 is constituted by bottom plate 7 made of quartz, and microwave 11 for generating plasma 9 in chamber 2 is formed on the lower surface of bottom plate 7 and bottom plate 7. Since the radial line slot antenna 8 supplied through the glass substrate 1 is provided, it is not necessary to configure the portion other than the bottom of the chamber 2, the gas supply pipe 3, and the exhaust port 5 with a material through which microwaves can easily pass. The parts other than the bottom, the gas supply pipe 3 and the exhaust port 5 can be easily designed, and the restrictions on the design can be eliminated. Further, since the radial line slot antenna 8 is provided on the bottom plate 7 of the chamber 2, the whole apparatus can be further reduced in size.
[0022]
In the plasma processing apparatus of the present embodiment, the bottom of the chamber 2 is a bottom plate 7 made of quartz, and the radial line slot antenna 8 is provided on the lower surface of the bottom plate 7. The plasma 9 is generated in the chamber 2. And the shape of the bottom plate 7, the holding shape of the glass substrate, the shape of the radial line slot antenna 8, and the like are limited to the above-described embodiment. Instead, it can be changed to various shapes.
[0023]
[Second embodiment]
FIG. 3 is a configuration diagram showing a plasma processing apparatus according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 3, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
In FIG. 3, reference numeral 21 denotes a large glass substrate (object to be processed made of a material capable of transmitting microwaves), 22 denotes a large chamber for accommodating the glass substrate 21, and 23 denotes a central part of a top plate 22 c of the chamber 22. A shower head (gas supply means) 24 for supplying the processing gas 4 into the chamber 22 is a substrate loading / unloading port provided on the side wall 22 a of the chamber 22 for loading / unloading the glass substrate 21 into / from the chamber 22.
[0024]
Reference numeral 25 denotes a bottom plate (substrate holding portion) having a substantially U-shaped cross section in which the upper surface constituting the bottom of the chamber 22 has a flat surface, and is made of quartz (a material that can transmit microwaves). The glass substrate 21 is held on the upper surface.
The number and position of the gas blowing holes 26, 26,... Of the shower head 23 are set so that the processing gas 4 is blown out uniformly and parallel to the surface of the glass substrate 21. The height of the bottom plate 25 from the upper surface is set to a height sufficient to prevent reaction products generated by the plasma 9 from adhering.
[0025]
In particular, in a plasma CVD apparatus or a dry etching apparatus which needs to supply a large amount of a reaction gas, gas supply by a shower head is effective to cope with a large substrate.
In this plasma processing apparatus, the glass substrate 21 is loaded into the chamber 22 from the substrate loading / unloading port 24, and a predetermined processing gas 4 is directed to the surface of the glass substrate 21 from the gas outlets 26, 26,. Plasma 9 is generated by supplying microwaves 11 from the radial line slot antenna 8 to the processing space in the chamber 22 through the upper surface of the bottom plate 25 and the glass substrate 21, thereby generating plasma 9. 21 is subjected to a predetermined process. The processed glass substrate 21 is unloaded from the chamber 22 through the substrate loading / unloading port 24.
[0026]
According to the plasma processing apparatus of the present embodiment, there is no restriction on the configuration of the apparatus, which is conventionally required, such as forming the shower head 23 from a material that transmits microwaves. In addition, since a space around the glass substrate 21 is sufficient as long as a space for obtaining a sufficient conductance for exhausting gas can be secured, the size of the device can be made much smaller than that of a conventional device.
[0027]
Further, in the conventional apparatus, there have been problems such as the plasma resistance of the shower head is required and high frequency maintenance is required. However, in this apparatus, the bottom plate 25 of the gas blowing holes 26, 26,. The height from the upper surface is set high enough to prevent the reaction products generated by the plasma 9 from adhering, so that these problems can be solved, the degree of freedom in design can be increased, and a more optimal apparatus design can be achieved. Will be possible.
[0028]
[Third Embodiment]
FIG. 4 is a configuration diagram showing a sputtering apparatus according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 4, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
In FIG. 4, reference numeral 31 denotes a chamber for accommodating the glass substrate 1, 32 denotes a backing plate fitted into a central portion of a top plate 31 c of the chamber 31, and 33 denotes a lower surface of the backing plate 32 so as to face a processing surface of the glass substrate 1. A target 34 made of, for example, aluminum (Al) is installed on the backing plate 32. An RF power source (electromagnetic wave supply means) is connected to the backing plate 32.
[0029]
Although the frequency of the RF power supply 34 is generally easy to handle at 13.56 MHz, it is better to set the frequency for each material constituting the target 33 so as to obtain the energy required for sputtering.
As the microwave 11 on the glass substrate 1 side, one having a frequency of several GHz or more is usually used. However, in order to obtain a higher quality film, atoms to be formed without causing damage can cause migration. Since it is necessary to provide sufficient energy, a higher frequency (for example, 8 GHz or more) is desirable.
[0030]
In this sputtering apparatus, a predetermined processing gas 4 such as argon (Ar) is supplied into a chamber 31 from a gas supply pipe 3, and a processing space in the chamber 31 is passed through a bottom plate 7 and a glass substrate 1 from a radial line slot antenna 8. The plasma 9 is generated by supplying a microwave 11 to the target, and an electromagnetic wave having a frequency lower than that of the microwave 11 is supplied from the RF power source 34 to the target 33 via the backing plate 32 so that the charged particles by the plasma 9 are targeted. The glass substrate 1 is sputtered by Al atoms or the like generated from the target 33.
[0031]
According to the sputtering apparatus of the present embodiment, the microwaves 11 are supplied from the radial line slot antenna 8 to the processing space in the chamber 31 through the bottom plate 7 and the glass substrate 1. The gas supply pipe 3 and the exhaust port 5 do not need to be made of a material through which microwaves can easily pass, so that parts other than the bottom of the chamber 31 and the gas supply pipe 3 and the exhaust port 5 can be easily designed, and the apparatus design can be improved. The restriction can be eliminated.
[0032]
Further, since the radial line slot antenna 8 is provided on the bottom plate 7 of the chamber 31, it is possible to prevent the chamber 31 from being enlarged, and to further reduce the size of the entire apparatus.
Further, since the microwave 11 is applied from the glass substrate 1 side, high-density plasma, low electron temperature, and low ion energy, which are characteristics of microwave plasma, can be used for film formation. On the other hand, since an electromagnetic wave having a lower frequency than the microwave 11 is applied to the target 33, ion energy required for sputtering can be obtained.
[0033]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the plasma processing apparatus of the present invention, the plasma processing apparatus of the present invention includes a microwave supply unit that supplies a microwave for generating plasma in the chamber through the workpiece holding unit and the workpiece. Therefore, the gas supply means does not need to be made of a material through which microwaves can easily pass, and there is no need to restrict the structure of the gas supply means.
In addition, since the microwave supply means may be provided at a position where the object to be processed is held by the object to be processed in the chamber, the entire plasma processing apparatus can be downsized.
[0034]
According to the sputtering apparatus of the present invention, since the microwave supply means for supplying the microwave for generating the plasma in the chamber through the workpiece holding unit and the workpiece is provided, the microwave is transmitted through the gas supply means. There is no need to use a material that is easy to use, and there is no need to restrict the configuration of the gas supply unit. Further, since the microwave supply means may be provided at the position where the object to be processed is held in the chamber and the object to be processed, the entire sputtering apparatus can be downsized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a plasma processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing a radial line slot antenna used in the plasma processing apparatus.
FIG. 3 is a sectional view showing a plasma processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a sectional view showing a sputtering apparatus according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1,21 glass substrate (workpiece made of material that can transmit microwaves)
2,22,31 Chamber 3 Gas supply pipe (gas supply means)
4 Processing gas 5 Exhaust port 6 Exhaust gas 7,25 Bottom plate (workpiece holding part)
8 Radial line slot antenna (microwave supply means)
9 Plasma 10 Microwave generation source 11 Microwave 23 Shower head (gas supply means)
24 Substrate loading / unloading port 33 Target 34 RF power supply (electromagnetic wave supply means)

Claims (7)

マイクロ波を透過し得る材料からなる被処理物を収容するチャンバーと、
該チャンバー内に処理用ガスを供給するガス供給手段と、
マイクロ波を透過し得る材料からなり、前記チャンバーに設けられて前記被処理物を保持する被処理物保持部と、
前記チャンバー外部の前記被処理物保持部の下面に設けられ、前記チャンバー内でプラズマを生成させるためのマイクロ波を、前記被処理物保持部および被処理物を通して供給するマイクロ波供給手段と、
前記マイクロ波供給手段の下面に接続されたマイクロ波発生源と、
を具備したことを特徴とするプラズマ処理装置。
A chamber containing an object to be processed made of a material that can transmit microwaves,
Gas supply means for supplying a processing gas into the chamber;
An object-to-be-processed holding part, which is made of a material that can transmit microwaves and is provided in the chamber and holds the object to be processed,
Microwave supply means provided on the lower surface of the processing object holding unit outside the chamber, for supplying a microwave for generating plasma in the chamber through the processing object holding unit and the processing object,
A microwave generation source connected to the lower surface of the microwave supply means,
A plasma processing apparatus comprising:
前記被処理物保持部が前記チャンバーの底部を構成することを特徴とする請求項1に記載のプラズマ処理装置。2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the workpiece holding unit forms a bottom of the chamber. 3. 前記マイクロ波供給手段がラジアルラインスロットアンテナであることを特徴とする請求項1に記載のプラズマ処理装置。The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the microwave supply means is a radial line slot antenna. 前記ガス供給手段が、前記被処理物に対向する方向から前記処理用ガスを供給する構成となっていることを特徴とする請求項1に記載のプラズマ処理装置。2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the gas supply unit is configured to supply the processing gas from a direction facing the workpiece. 3. マイクロ波を透過し得る材料からなる被処理物を収容するチャンバーと、
該チャンバー内に処理用ガスを供給するガス供給手段と、
マイクロ波を透過し得る材料からなり、前記チャンバーに設けられて前記被処理物を保持する被処理物保持部と、
前記チャンバー外部の前記被処理物保持部の下面に設けられ、前記チャンバー内でプラズマを生成させるためのマイクロ波を、前記被処理物保持部および被処理物を通して供給するマイクロ波供給手段と、
前記マイクロ波供給手段の下面に接続されたマイクロ波発生源と、
前記チャンバー内に前記被処理物の処理面に対向するように設置され、前記プラズマによる荷電粒子が照射されるターゲットと、
前記マイクロ波よりも低い周波数の電磁波を前記ターゲットに供給する電磁波供給手段と、
を具備したことを特徴とするスパッタ装置。
A chamber containing an object to be processed made of a material that can transmit microwaves,
Gas supply means for supplying a processing gas into the chamber;
An object-to-be-processed holding part, which is made of a material that can transmit microwaves and is provided in the chamber and holds the object to be processed,
Microwave supply means provided on the lower surface of the processing object holding unit outside the chamber, for supplying a microwave for generating plasma in the chamber through the processing object holding unit and the processing object,
A microwave generation source connected to the lower surface of the microwave supply means,
A target that is installed in the chamber so as to face a processing surface of the object to be processed, and is irradiated with charged particles by the plasma;
Electromagnetic wave supply means for supplying an electromagnetic wave having a lower frequency than the microwave to the target,
A sputtering apparatus comprising:
前記被処理物保持部が前記チャンバーの底部を構成することを特徴とする請求項5に記載のスパッタ装置。6. The sputtering apparatus according to claim 5, wherein the workpiece holding part forms a bottom of the chamber. 前記マイクロ波供給手段がラジアルラインスロットアンテナであることを特徴とする請求項5に記載のスパッタ装置。The sputtering apparatus according to claim 5, wherein the microwave supply means is a radial line slot antenna.
JP27018797A 1997-10-02 1997-10-02 Plasma processing device and sputtering device Expired - Fee Related JP3566046B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27018797A JP3566046B2 (en) 1997-10-02 1997-10-02 Plasma processing device and sputtering device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27018797A JP3566046B2 (en) 1997-10-02 1997-10-02 Plasma processing device and sputtering device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11111620A JPH11111620A (en) 1999-04-23
JP3566046B2 true JP3566046B2 (en) 2004-09-15

Family

ID=17482742

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP27018797A Expired - Fee Related JP3566046B2 (en) 1997-10-02 1997-10-02 Plasma processing device and sputtering device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3566046B2 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4849705B2 (en) * 2000-03-24 2012-01-11 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing apparatus, plasma generation introducing member, and dielectric
JP4559739B2 (en) * 2002-03-29 2010-10-13 東京エレクトロン株式会社 Material for electronic device and manufacturing method thereof
KR100701359B1 (en) * 2002-07-30 2007-03-28 동경 엘렉트론 주식회사 Method and apparatus for forming insulating layer
WO2004095560A1 (en) 2003-04-18 2004-11-04 Hitachi Kokusai Electric Inc. Semiconductor producing device and semiconductor producing method
JP4304053B2 (en) 2003-11-17 2009-07-29 株式会社アルバック Microwave excitation plasma processing equipment
KR100856159B1 (en) * 2004-05-27 2008-09-03 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Substrate processing apparatus
JP4912363B2 (en) * 2008-07-14 2012-04-11 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing method
JP2013021129A (en) * 2011-07-11 2013-01-31 Toshiba Corp Etching apparatus and method for manufacturing semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
JPH11111620A (en) 1999-04-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6325018B1 (en) Flat antenna having openings provided with conductive materials accommodated therein and plasma processing apparatus using the flat antenna
US8419859B2 (en) Method of cleaning plasma-treating apparatus, plasma-treating apparatus where the cleaning method is practiced, and memory medium memorizing program executing the cleaning method
KR100960424B1 (en) Microwave plasma processing device
TW200810613A (en) Plasma treatment device, and plasma treatment method
JPH03191073A (en) Microwave plasma treating device
US6729261B2 (en) Plasma processing apparatus
JP3566046B2 (en) Plasma processing device and sputtering device
JP2002134418A (en) Plasma processing system
JP2000260747A (en) Planar antenna, plasma treating apparatus and method using the same
TW201316845A (en) Plasma processor, microwave introduction device, and plasma processing method
JP5422396B2 (en) Microwave plasma processing equipment
JP2002231637A (en) Plasma processor
TWI393488B (en) Plasma processing device and method for adjusting plasma density distribution
JP2002190449A (en) Plasma treatment apparatus
JP2003203869A (en) Plasma treatment device
JP3117366B2 (en) Plasma processing equipment
JPH10284291A (en) Plasma processing device and method
JP4554097B2 (en) Inductively coupled plasma processing equipment
JP4226135B2 (en) Microwave plasma processing apparatus and method
JP2000315679A (en) Plasma process apparatus
JP2002075881A (en) Plasma treatment device
WO2007083653A1 (en) Plasma processing apparatus
JP3796265B2 (en) Plasma processing method, plasma processing apparatus, semiconductor device manufacturing method, and microwave dispersion plate
JP2003124193A (en) Microwave plasma processor and microwave plasma processing method
JP2003163202A (en) Semiconductor manufacturing device

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040120

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040322

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040601

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040609

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090618

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100618

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100618

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110618

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110618

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120618

Year of fee payment: 8

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees