JPH04315797A - Plasme processing device and method of cleaning plasma source thereof - Google Patents
Plasme processing device and method of cleaning plasma source thereofInfo
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】この発明は、プラズマによって被
処理物にエッチング、薄膜形成等の処理を施すプラズマ
処理装置およびそのプラズマ源のクリーニング方法に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma processing apparatus that performs etching, thin film formation, etc. on a workpiece using plasma, and a method of cleaning the plasma source thereof.
【0002】0002
【従来の技術】この種のプラズマ処理装置の従来例を図
2に示す。2. Description of the Related Art A conventional example of this type of plasma processing apparatus is shown in FIG.
【0003】このプラズマ処理装置は、プラズマ源2と
、それに接続された真空容器20とを備えている。[0003] This plasma processing apparatus includes a plasma source 2 and a vacuum vessel 20 connected to it.
【0004】プラズマ源2は、その中でプラズマ18を
発生させるプラズマ生成容器4を有しており、これには
、ガス導入管6から所要のガス8およびマイクロ波導波
管10からマイクロ波導入窓12を通してマイクロ波1
4が導入される。The plasma source 2 has a plasma generation vessel 4 in which a plasma 18 is generated, which includes a required gas 8 from a gas introduction tube 6 and a microwave introduction window from a microwave waveguide 10. Microwave 1 through 12
4 will be introduced.
【0005】またこの例では、プラズマ生成容器4の外
周部に、同容器4の内部においてマイクロ波14の導入
方向に沿う向きにECR(電子サイクロトロン共鳴)条
件を満足させる磁界を発生させる筒状の磁気コイル16
が設けられている。Further, in this example, a cylindrical member is provided on the outer periphery of the plasma generation container 4 to generate a magnetic field that satisfies ECR (electron cyclotron resonance) conditions in a direction along the introduction direction of the microwave 14 inside the container 4. magnetic coil 16
is provided.
【0006】真空容器20の内部にはホルダ21が設け
られており、その上に被処理物(例えば基板やウェーハ
)22が装着される。またこの真空容器20およびそれ
につながるプラズマ生成容器4の内部は、図示しない真
空排気装置によって真空排気される。[0006] A holder 21 is provided inside the vacuum container 20, and an object to be processed (eg, a substrate or a wafer) 22 is mounted on the holder 21. Further, the inside of this vacuum container 20 and the plasma generation container 4 connected thereto are evacuated by a vacuum evacuation device (not shown).
【0007】上記プラズマ処理装置においては、真空容
器20内を真空排気すると共にプラズマ源2のプラズマ
生成容器4内にガス8およびマイクロ波14を導入する
と、マイクロ波14によってガス8が励起されてプラズ
マ生成容器4内にプラズマ18が作られる。このように
して作られたプラズマ18は真空容器20内へ拡散し、
このプラズマ18によって被処理物22に対してエッチ
ング、成膜等の処理を施すことができる。In the above plasma processing apparatus, when the vacuum chamber 20 is evacuated and the gas 8 and the microwave 14 are introduced into the plasma generation chamber 4 of the plasma source 2, the gas 8 is excited by the microwave 14 and a plasma is generated. A plasma 18 is created within the generation vessel 4 . The plasma 18 created in this way diffuses into the vacuum container 20,
This plasma 18 allows processing such as etching and film formation to be performed on the object 22 to be processed.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】上記プラズマ源2のプ
ラズマ生成容器4の内壁には、運転に伴ってゴミが付着
するが、これを放置しておくと、運転中にそのゴミが剥
離してパーティクルが発生し、それが被処理物22の表
面に付着して、膜への不純物混入、デバイス欠陥等の種
々の問題を惹き起こす。[Problems to be Solved by the Invention] Dust adheres to the inner wall of the plasma generation container 4 of the plasma source 2 during operation, but if this is left unattended, the dust may peel off during operation. Particles are generated and adhere to the surface of the object to be processed 22, causing various problems such as contamination of the film with impurities and device defects.
【0009】これを防止するため従来は、プラズマ源2
を分解してそのプラズマ生成容器4の内壁の溶剤による
、あるいはメカニカルな(例えばサンドペーパー等によ
る)クリーニングを行う必要があり、しかもこのクリー
ニングを頻繁に行わなければならないため、非常に手間
がかかっていた。In order to prevent this, conventionally, the plasma source 2
It is necessary to disassemble the plasma generation container 4 and clean the inner wall of the plasma generation container 4 with a solvent or mechanically (for example, with sandpaper), and this cleaning has to be performed frequently, which is very time-consuming. Ta.
【0010】そこでこの発明は、上記のようなプラズマ
源のプラズマ生成容器内壁のクリーニングを簡単に行う
ことができるようにすることを主たる目的とする。Therefore, the main object of the present invention is to make it possible to easily clean the inner wall of the plasma generation container of the plasma source as described above.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、この発明のプラズマ処理装置は、前述したようなプラ
ズマ源のプラズマ生成容器と真空容器との間に両者を電
気的に絶縁する絶縁物を設け、かつ同プラズマ生成容器
にその中で発生させたプラズマ中のイオンを引き寄せる
電圧を印加する電源を設けたことを特徴とする。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the plasma processing apparatus of the present invention includes an insulating material between the plasma generation container of the plasma source and the vacuum container to electrically insulate the two. and a power source for applying a voltage to the plasma generation vessel to attract ions in the plasma generated therein.
【0012】またこの発明のクリーニング方法は、プラ
ズマ源のプラズマを発生させるプラズマ生成容器を相手
側の真空容器から電気的に絶縁した状態で、このプラズ
マ生成容器内にプラズマを発生させると共に、同プラズ
マ生成容器にその中で発生させたプラズマ中のイオンを
引き寄せる電圧を印加することを特徴とする。Further, in the cleaning method of the present invention, plasma is generated in the plasma generation container in a state where the plasma generation container for generating plasma of the plasma source is electrically insulated from the other vacuum container, and the plasma is generated in the plasma generation container. It is characterized by applying a voltage to the generation vessel to attract ions in the plasma generated therein.
【0013】[0013]
【作用】上記プラズマ処理装置によれば、絶縁物によっ
てプラズマ源のプラズマ生成容器を真空容器から電気的
に浮かせた状態で、プラズマ生成容器内にプラズマを発
生させ、かつプラズマ生成容器に電源から電圧を印加す
ると、プラズマ中のイオンがこの電圧によってプラズマ
生成容器側に引き寄せられ、このイオンによるスパッタ
等によってプラズマ生成容器内壁のゴミを除去してクリ
ーニングすることができる。上記クリーニング方法の場
合も同様に、イオンによるスパッタ等によってプラズマ
生成容器内壁のゴミを除去してクリーニングすることが
できる。[Function] According to the above plasma processing apparatus, plasma is generated in the plasma generation container while the plasma generation container of the plasma source is electrically suspended from the vacuum container by the insulator, and voltage is applied to the plasma generation container from the power supply. When the voltage is applied, ions in the plasma are drawn toward the plasma generation container by this voltage, and dust can be removed and cleaned from the inner wall of the plasma generation container by sputtering or the like by these ions. In the case of the above-mentioned cleaning method, it is also possible to clean the inner wall of the plasma generation container by removing dust by sputtering using ions or the like.
【0014】[0014]
【実施例】図1は、この発明の一実施例に係るプラズマ
処理装置を示す概略断面図である。図2の従来例と同一
または相当する部分には同一符号を付し、以下において
は当該従来例との相違点を主に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a schematic sectional view showing a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention. The same reference numerals are given to the same or corresponding parts as in the conventional example shown in FIG. 2, and the differences from the conventional example will be mainly explained below.
【0015】この実施例においては、前述したようなプ
ラズマ源2のプラズマ生成容器4と真空容器20との間
に、両者を電気的に絶縁する絶縁物24を設けている。
この絶縁物24は、例えば角型リングのようなパッキン
でも良いし、その他の絶縁物とOリング等のパッキンと
を組み合わせたもの等でも良い。In this embodiment, an insulator 24 is provided between the plasma generation vessel 4 of the plasma source 2 and the vacuum vessel 20 as described above to electrically insulate the two. The insulator 24 may be, for example, a packing such as a rectangular ring, or may be a combination of another insulator and a packing such as an O-ring.
【0016】また、プラズマ生成容器4とアースとの間
に、プラズマ生成容器4内で発生させたプラズマ18中
のイオンを同容器4に引き寄せる電圧を出力するクリー
ニング電源26を接続している。このクリーニング電源
26は、この実施例では、プラズマ生成容器4に高周波
電圧を印加する高周波電源27、プラズマ生成容器4に
正の直流電圧を印加する電圧可変の直流電源30および
プラズマ生成容器4に負の直流電圧を印加する電圧可変
の直流電源32を備えている。高周波電源27には直列
にマッチングボックス28が挿入されており、その中に
は直流阻止用のブロッキングコンデンサ(図示省略)が
含まれている。直流電源30および32には直列に高周
波阻止用のブロッキングコイル34が挿入されている。Further, a cleaning power supply 26 is connected between the plasma generation vessel 4 and the ground, which outputs a voltage that draws ions in the plasma 18 generated within the plasma generation vessel 4 to the vessel 4 . In this embodiment, the cleaning power supply 26 includes a high frequency power supply 27 that applies a high frequency voltage to the plasma generation vessel 4, a variable voltage DC power supply 30 that applies a positive DC voltage to the plasma generation vessel 4, and a negative voltage power supply 30 that applies a positive DC voltage to the plasma generation vessel 4. A variable voltage DC power supply 32 is provided to apply a DC voltage of . A matching box 28 is inserted in series with the high-frequency power source 27, and includes a blocking capacitor (not shown) for blocking direct current. A blocking coil 34 for blocking high frequencies is inserted in series with the DC power supplies 30 and 32.
【0017】正負両直流電源30、32を設けているの
は、用いるガス8によって、プラズマ18中のイオンが
正イオンになる場合と負イオンになる場合とがあり、そ
のいずれにも対応することができるようにするためであ
る。例えば、ガス8としてアルゴンのような不活性ガス
を用いる場合は、プラズマ18中に正イオンができるの
で、直流電源32側を用いてプラズマ生成容器4に負電
圧を印加する。また、ガス8として塩素のようなハロゲ
ンガスを用いる場合は、プラズマ18中に負イオンがで
きるので、直流電源30側を用いてプラズマ生成容器4
に正電圧を印加する。The reason why both the positive and negative DC power supplies 30 and 32 are provided is that depending on the gas 8 used, the ions in the plasma 18 may become positive ions or negative ions, and it is possible to deal with either of them. This is to make it possible. For example, when an inert gas such as argon is used as the gas 8, positive ions are generated in the plasma 18, so a negative voltage is applied to the plasma generation vessel 4 using the DC power supply 32 side. Further, when using a halogen gas such as chlorine as the gas 8, negative ions are generated in the plasma 18, so the DC power supply 30 side is used to generate the plasma generation vessel 4.
Apply positive voltage to .
【0018】また、高周波電源27を設けているのは、
プラズマ生成容器4の内壁に付着するゴミが絶縁性の場
合、それに流入するイオンによる帯電によってイオンの
流入が停止することを防止するためである。即ち、プラ
ズマ生成容器4に高周波電圧を印加しておくと、その負
サイクルにおいてプラズマ18中の電子がプラズマ生成
容器4側に引き寄せられ、これが正電荷を中和するので
絶縁性のゴミの帯電を防止することができ、それによっ
て前記直流電圧によるイオンの引き込みを効果的に行う
ことができる。Furthermore, the high frequency power source 27 is provided because:
This is to prevent the inflow of ions from being stopped due to charging caused by the ions flowing into the dust when the dust adhering to the inner wall of the plasma generation container 4 is insulating. That is, when a high frequency voltage is applied to the plasma generation container 4, the electrons in the plasma 18 are attracted to the plasma generation container 4 side during the negative cycle, and this neutralizes the positive charge, thereby reducing the charging of insulating dust. This makes it possible to effectively attract ions using the DC voltage.
【0019】従って、発生するのが正イオンまたは負イ
オンのいずれか一方であれば、直流電源もそれに応じた
いずれか一方で良い。また、プラズマ生成容器4の内壁
に付着するゴミが導電性のものに限られるのであれば、
高周波電源27は必ずしも設けなくても良い。[0019] Therefore, if either positive ions or negative ions are generated, the DC power source may be either one of them. Furthermore, if the dust adhering to the inner wall of the plasma generation container 4 is limited to conductive materials,
The high frequency power source 27 does not necessarily need to be provided.
【0020】なお、プラズマ生成容器4と真空容器20
との間にスイッチのようなものを設けて、通常の運転時
はそれをオンにして両者間を電気的に接続し、クリーニ
ング時はオフにして両者間を電気的に絶縁するようにし
ても良い。[0020] Furthermore, the plasma generation vessel 4 and the vacuum vessel 20
Even if you install something like a switch between the two, turn it on during normal operation to electrically connect the two, and turn it off during cleaning to electrically isolate the two. good.
【0021】このような装置でプラズマ生成容器4のク
リーニングを行うには次のようにすれば良い。即ち、絶
縁物24によってプラズマ生成容器4を真空容器20か
ら電気的に浮かせた状態で、プラズマ生成容器4内に前
述したようにしてプラズマ18を発生させ、かつプラズ
マ生成容器4にクリーニング電源26からガス8の種類
に応じた適当な電圧(即ち、前述したように正または負
の直流電圧および必要に応じて高周波電圧)を印加する
と、プラズマ18中のイオンがこの電圧によってプラズ
マ生成容器4側に引き寄せられ、このイオンによるスパ
ッタやそれとゴミとの化学反応等によって、プラズマ生
成容器4の内壁に付着しているゴミを除去してクリーニ
ングすることができる。除去されたゴミは、真空容器2
0内を排気しているので、外部に排出される。従って、
従来例のようにプラズマ源2を分解する必要は全くなく
、プラズマ生成容器4の内壁のクリーニングを極めて簡
単に行うことができる。[0021] The plasma generation container 4 can be cleaned in the following manner using such an apparatus. That is, while the plasma generation vessel 4 is electrically suspended from the vacuum vessel 20 by the insulator 24, the plasma 18 is generated in the plasma generation vessel 4 as described above, and the cleaning power supply 26 is supplied to the plasma generation vessel 4. When an appropriate voltage depending on the type of gas 8 is applied (i.e., a positive or negative DC voltage as described above and a high frequency voltage if necessary), ions in the plasma 18 are moved toward the plasma generation container 4 side by this voltage. The dust adhering to the inner wall of the plasma generation container 4 can be removed and cleaned by sputtering by the ions and a chemical reaction between the ions and the dust. The removed garbage is placed in vacuum container 2.
Since the inside of 0 is exhausted, it is discharged to the outside. Therefore,
Unlike the conventional example, there is no need to disassemble the plasma source 2, and the inner wall of the plasma generation container 4 can be cleaned extremely easily.
【0022】次に、下記のような条件で被処理物22に
エッチングを施した場合の結果について説明する。
使用ガス:Cl2 (流量20cc/min)導入マイ
クロ波電力:1KW
真空容器内の真空度:5×10−4Torr被処理物:
Al 合金膜(厚さ1μm)このような場合従来例の装
置では、被処理物22を100枚程度処理するごとにプ
ラズマ生成容器4のクリーニング(メカニカルクリーニ
ング)を行わないと、その壁面より膜が剥離してパーテ
ィクルが発生していた。また、プラズマ生成容器4のメ
カニカルクリーニングを1回行うのに約1日もかかって
いた。Next, the results obtained when the object 22 to be processed is etched under the following conditions will be explained. Gas used: Cl2 (flow rate 20 cc/min) Introduced microwave power: 1 KW Vacuum degree in vacuum container: 5 x 10-4 Torr Object to be processed:
Al alloy film (thickness: 1 μm) In such a case, with the conventional apparatus, if the plasma generation container 4 is not cleaned (mechanical cleaning) every time about 100 objects 22 are processed, the film will be removed from the wall surface. It peeled off and particles were generated. Furthermore, it took about one day to mechanically clean the plasma generation container 4 once.
【0023】これに対して図1の構成で、被処理物22
を500枚処理するごとにプラズマ18によるプラズマ
生成容器内壁のクリーニングを2時間ずつ行ったところ
(このとき、プラズマ生成容器4には500Wの高周波
電力を供給すると共に、+1KVの直流電圧を印加した
)、メカニカルクリーニングは2000枚程度処理する
ごとに行えば良いようになった。即ち、メカニカルクリ
ーニングの周期を従来の20倍程度に延ばすことができ
た。On the other hand, in the configuration shown in FIG.
The inner wall of the plasma generation container was cleaned by plasma 18 for 2 hours every time 500 sheets were processed. Now, mechanical cleaning only needs to be performed every time about 2,000 sheets are processed. That is, the period of mechanical cleaning could be extended by about 20 times compared to the conventional method.
【0024】なお、プラズマ源2のタイプは上記例のよ
うなECR型に限定されるものではなく、その他のタイ
プ、例えばプラズマ生成容器4内にフィラメントを有し
ていてアーク放電等によってガス8を励起するようなタ
イプ等でも良い。Note that the type of plasma source 2 is not limited to the ECR type as in the above example, but may be of other types, for example, having a filament in the plasma generation vessel 4 and generating the gas 8 by arc discharge or the like. It may be of a type that excites.
【0025】また、使用するガス8も上記例のようなC
l2 に限定されるものではなく、その他のガス、例え
ばSF6 、NF3 等でも良い。[0025] The gas 8 used is also C as in the above example.
The gas is not limited to l2, and other gases such as SF6, NF3, etc. may be used.
【0026】また、上記のようなプラズマ処理装置は、
エッチング以外の薄膜形成等にも使用することができる
のは勿論である。[0026] Furthermore, the plasma processing apparatus as described above has the following features:
Of course, it can also be used for forming thin films other than etching.
【0027】[0027]
【発明の効果】以上のようにこの発明のプラズマ処理装
置においては、プラズマ源のプラズマ生成容器内にプラ
ズマを発生させた状態で同容器に電圧を印加することに
よって、プラズマ生成容器内壁のクリーニングをその内
部のプラズマによって行うことができるので、プラズマ
源を分解する必要がなく、従ってプラズマ生成容器内壁
のクリーニングを極めて簡単に行うことができる。そし
てこのようなクリーニングを行うことで、プラズマ生成
容器の洗浄やメカニカルクリーニングの周期を大幅に延
ばすことができる。As described above, in the plasma processing apparatus of the present invention, the inner wall of the plasma generation container of the plasma source can be cleaned by applying a voltage to the plasma generation container while generating plasma in the container. Since the cleaning can be performed using the plasma inside the plasma source, there is no need to disassemble the plasma source, and therefore the inner wall of the plasma generation container can be cleaned extremely easily. By performing such cleaning, the period of cleaning and mechanical cleaning of the plasma generation container can be significantly extended.
【0028】同様にこの発明のクリーニング方法によれ
ば、プラズマ源のプラズマ生成容器内壁のクリーニング
をその内部に発生させたプラズマによって行うことがで
きるので、プラズマ源を分解する必要がなく、従ってプ
ラズマ生成容器内壁のクリーニングを極めて簡単に行う
ことができる。そしてこのようなクリーニングを行うこ
とで、プラズマ生成容器の洗浄やメカニカルクリーニン
グの周期を大幅に延ばすことができる。Similarly, according to the cleaning method of the present invention, the inner wall of the plasma generation container of the plasma source can be cleaned using the plasma generated inside the plasma source, so there is no need to disassemble the plasma source, and therefore the plasma generation chamber can be cleaned. The inner wall of the container can be cleaned extremely easily. By performing such cleaning, the period of cleaning and mechanical cleaning of the plasma generation container can be significantly extended.
【図1】 この発明の一実施例に係るプラズマ処理装
置を示す概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図2】 従来のプラズマ処理装置の一例を示す概略
断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a conventional plasma processing apparatus.
2 プラズマ源 4 プラズマ生成容器 18 プラズマ 20 真空容器 22 被処理物 24 絶縁物 26 クリーニング電源 2 Plasma source 4 Plasma generation container 18 Plasma 20 Vacuum container 22 Object to be treated 24 Insulator 26 Cleaning power supply
Claims (2)
ズマを発生させるプラズマ源と、このプラズマ源に接続
されていて、同プラズマ源で発生させたプラズマを用い
て被処理物を処理するための真空容器とを備えるプラズ
マ処理装置において、前記プラズマ源のプラズマ生成容
器と前記真空容器との間に両者を電気的に絶縁する絶縁
物を設け、かつ同プラズマ生成容器にその中で発生させ
たプラズマ中のイオンを引き寄せる電圧を印加する電源
を設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。Claim 1: A plasma source that has a plasma generation vessel and generates plasma therein; and a plasma source that is connected to the plasma source and that processes a workpiece using the plasma generated by the plasma source. In a plasma processing apparatus comprising a vacuum vessel, an insulator is provided between the plasma generation vessel of the plasma source and the vacuum vessel to electrically insulate them, and the plasma generated therein is provided in the plasma generation vessel. A plasma processing apparatus characterized by being equipped with a power source that applies a voltage that attracts ions therein.
ラズマ生成容器を相手側の真空容器から電気的に絶縁し
た状態で、このプラズマ生成容器内にプラズマを発生さ
せると共に、同プラズマ生成容器にその中で発生させた
プラズマ中のイオンを引き寄せる電圧を印加することを
特徴とするプラズマ源のクリーニング方法。[Claim 2] Plasma is generated in the plasma generation container in a state where the plasma generation container that generates the plasma of the plasma source is electrically insulated from the other side vacuum container, and the plasma generation container is heated inside the plasma generation container. A plasma source cleaning method characterized by applying a voltage that attracts ions in the generated plasma.
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Cited By (3)
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1991
- 1991-04-12 JP JP3108784A patent/JPH04315797A/en active Pending
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