JPH04345026A - Plasma treating device - Google Patents

Plasma treating device

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JPH04345026A
JPH04345026A JP14520891A JP14520891A JPH04345026A JP H04345026 A JPH04345026 A JP H04345026A JP 14520891 A JP14520891 A JP 14520891A JP 14520891 A JP14520891 A JP 14520891A JP H04345026 A JPH04345026 A JP H04345026A
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JP
Japan
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plasma
microwave
etching
wafer
gas
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Withdrawn
Application number
JP14520891A
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Japanese (ja)
Inventor
Koyo Kamiide
上出 幸洋
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To increase the density of microwave excitation plasma and to improve a treating speed and a treating efficiency in a plasma treating device using the microwave excitation plasma. CONSTITUTION:Hg vapor encapsulating tubes 29a and 29b are provided on a quartz panel 23 constituting an upper cover of a treating chamber of a microwave plasma ashing device in a concentric circle form. A component, which is transmitted the panel 23 only, of a microwave mu which enters from the upper direction in the diagram excites directly plasma and a component, which enters the tubes 29a and 29b, of the microwave mu excites Hg vapor and generates ultraviolet rays hnu. These ultraviolet rays hnu contribute to a further excitation of the plasma and an activation of adsorbed chemical species on a wafer surface. It is possible to apply the same mechanism as the above also to an etching device. When the form and arrangement of the tubes 29a and 29b are newly contrived, the in-plane distribution of the incident power of the microwave can be also uniformized.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置等の製造工程
において被処理基板(ウェハ)に対して各種の処理を行
うプラズマ処理装置に関し、特に処理の高速化,高信頼
化,均一化を図ることが可能なプラズマ処理装置に関す
る。
[Industrial Field of Application] The present invention relates to a plasma processing apparatus that performs various processing on substrates (wafers) to be processed in the manufacturing process of semiconductor devices, etc., and in particular aims at speeding up, high reliability, and uniformity of processing. The present invention relates to a plasma processing apparatus capable of processing.

【0002】0002

【従来の技術】近年のVLSI,ULSI等にみられる
ように半導体装置の高集積化および高性能化が進むに伴
い、そのデザイン・ルールもサブミクロンさらにはクォ
ーターミクロンに微細化されようとしている。このよう
に微細なデザイン・ルールのもとでは、半導体装置を構
成する種々の材料層の層厚も極めて薄くなっているため
、ドライエッチングを始めとする各種の処理においても
低ダメージ性が従来にも増して重視されるようになって
きている。一方、デバイスの高集積化が進行してチップ
面積が増大し、これに伴ってウェハが大口径化している
こと、またASICに代表されるように多品種少量生産
が要求されていること等の背景から、今後は枚葉式のプ
ラズマ処理装置が主流となることが予想される。枚葉式
の装置において従来のバッチ式の装置と同等の生産性を
確保するためには、低ダメージ性を維持しながら処理速
度を飛躍的に向上させることが不可欠となる。
2. Description of the Related Art As semiconductor devices become more highly integrated and have higher performance, as seen in VLSI, ULSI, etc. in recent years, their design rules are becoming finer to submicron or even quarter micron. Under such fine design rules, the thickness of the various material layers that make up semiconductor devices has become extremely thin, making it less damaging than before in various processes such as dry etching. is becoming increasingly important. On the other hand, as devices become more highly integrated, chip areas are increasing, wafers are becoming larger in diameter, and high-mix, low-volume production is required, as typified by ASICs. From this background, it is expected that single-wafer type plasma processing equipment will become mainstream in the future. In order to ensure productivity equivalent to conventional batch-type equipment in single-wafer type equipment, it is essential to dramatically improve processing speed while maintaining low damage properties.

【0003】ドライエッチングを例にとると、エッチン
グ速度に深く関与する因子はラジカル密度、イオン密度
、イオン入射エネルギーである。このうち、イオン入射
エネルギーは低ダメージ化の観点から低く抑えたいので
、エッチング速度を高めるためにはラジカル密度とイオ
ン密度を高めること、つまり高密度プラズマを生成させ
ることが必要となる。高密度プラズマを生成させるため
には種々の方式が提案されているが、特に実用性が高い
と考えられている方式はマグネトロン型とECR(電子
サイクロトロン共鳴)型であり、既に量産機にも適用さ
れている。マグネトロン型は、ガス分子の平均自由行程
が十分に長くなる0.05Torr以下の低ガス圧領域
において、電界に直交磁場を印加することによりプラズ
マ中で電子をサイクロイド運動させてウェハ近傍に閉じ
込め、ガス分子の解離効率を高める方式である。磁場強
度を高めればプラズマ密度が高くなり、シース電圧が低
くなる。一方のECR型は、磁界中でサイクロイド運動
をしている電子のサイクロトロン角周波数ωc がマイ
クロ波電界の角周波数ωと一致した時(ECR条件の成
立)、電子が共鳴的にマイクロ波エネルギーを吸収して
加速されることを利用してガス分子の解離効率を高める
方式である。ECR条件は、2.45GHzのマイクロ
波に対して875Gaussの磁束密度が達成される点
(ECRポジション)において成立し、10−5Tor
r程度の低ガス圧下においても高密度プラズマを生成す
ることができる。
Taking dry etching as an example, the factors that are deeply involved in the etching rate are radical density, ion density, and ion incident energy. Among these, it is desired to keep the ion incident energy low from the viewpoint of reducing damage, so in order to increase the etching rate, it is necessary to increase the radical density and ion density, that is, to generate high-density plasma. Various methods have been proposed to generate high-density plasma, but the methods considered to be particularly practical are the magnetron type and the ECR (electron cyclotron resonance) type, which have already been applied to mass-produced machines. has been done. The magnetron type applies a magnetic field perpendicular to the electric field in a low gas pressure region of 0.05 Torr or less, where the mean free path of gas molecules is sufficiently long, causing electrons to move cycloidally in the plasma and confining them near the wafer. This method increases the efficiency of molecular dissociation. Increasing the magnetic field strength increases the plasma density and lowers the sheath voltage. On the other hand, in the ECR type, when the cyclotron angular frequency ωc of electrons moving cycloidally in a magnetic field matches the angular frequency ω of the microwave electric field (ECR condition is met), the electrons absorb microwave energy resonantly. This method uses the acceleration of gas molecules to increase the dissociation efficiency of gas molecules. The ECR condition is established at the point where a magnetic flux density of 875 Gauss is achieved for the microwave of 2.45 GHz (ECR position), and 10-5 Tor
High-density plasma can be generated even under a gas pressure as low as r.

【0004】0004

【発明が解決しようとする課題】ところが、エッチング
速度のさらなる向上を図り、またデバイスの微細化に伴
いより徹底したプラズマ処理を行うためには、従来より
もさらに高いプラズマ密度もしくはプラズマ処理効率が
要求されるケースも生じている。その典型的なケースは
、アルミニウム(Al)系材料層のエッチング、および
エッチング後のレジスト・マスクのアッシングである。 Al系材料層は、半導体装置の配線形成材料として最も
広く用いられている材料のひとつであるが、周知のよう
にエッチング後に起こる腐食(アフタ・コロージョン)
をいかに防止するかが重要な課題となっている。Al系
材料層は、特公昭59−22374号公報に開示される
BCl3 /Cl2 混合ガスに代表されるように、一
般に塩素系ガスを使用してエッチングされている。その
結果、エッチング後のウェハの表面には反応生成物であ
るAlCl3 やAlOx Cly 、あるいは塩素系
ガスの分解生成物等が様々な形で残留する。これら残留
塩素が空気中の水分を吸収して電解質の液滴を形成する
と、この液滴中にAlが溶出してアフタ・コロージョン
が発生するわけである。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in order to further improve the etching rate and to perform more thorough plasma processing due to the miniaturization of devices, higher plasma density or plasma processing efficiency than before is required. There are also cases where this is the case. A typical case is the etching of an aluminum (Al) based material layer and the ashing of a resist mask after etching. Al-based material layers are one of the most widely used materials for forming wiring in semiconductor devices, but as is well known, they suffer from corrosion that occurs after etching (after-corrosion).
How to prevent this is an important issue. The Al-based material layer is generally etched using a chlorine-based gas, as typified by the BCl3/Cl2 mixed gas disclosed in Japanese Patent Publication No. 59-22374. As a result, reaction products such as AlCl3 and AlOx Cly, decomposition products of chlorine gas, and the like remain in various forms on the surface of the wafer after etching. When these residual chlorine absorbs moisture in the air and forms electrolyte droplets, Al is eluted into the droplets and after-corrosion occurs.

【0005】アフタ・コロージョンを防止するための対
策としては、(a)CF4 やCHF3 等のフッ素系
ガスを用いてプラズマ・クリーニングを行い、残留塩素
をフッ素に置換すること、(b)エッチング装置内でエ
ッチングが終了した後にウェハを大気開放することなく
付属のプラズマ・アッシング装置に搬送し、残留塩素を
多く含むレジスト・マスクを直ちに除去すること、(c
)エッチング終了後にウェハを大気開放する前に、堆積
性ガスを用いてプラズマ処理を行うことにより該ウェハ
の表面に炭素系ポリマーを堆積させ、水分の侵入を遮断
すること、(d)O2 プラズマ処理,紫外線照射,湿
式酸化等によりAl系材料層の表面に酸化アルミニウム
(AlOx )の不動態膜を形成して大気中の水分との
接触を断つこと、等が知られている。
Measures to prevent after-corrosion include (a) plasma cleaning using a fluorine-based gas such as CF4 or CHF3 to replace residual chlorine with fluorine, and (b) cleaning the inside of the etching equipment. After etching is completed, the wafer is transferred to the attached plasma ashing device without being exposed to the atmosphere, and the resist mask containing a large amount of residual chlorine is immediately removed (c
) After the etching is completed and before the wafer is exposed to the atmosphere, a carbon-based polymer is deposited on the surface of the wafer by performing plasma treatment using a deposition gas to block the intrusion of moisture; (d) O2 plasma treatment It is known to form a passive film of aluminum oxide (AlOx) on the surface of an Al-based material layer by ultraviolet irradiation, wet oxidation, etc. to cut off contact with atmospheric moisture.

【0006】しかし近年では、エレクトロマイグレーシ
ョン耐性を高めるためにAl系材料に銅(Cu)が添加
されていること、あるいは配線パターンがAl系材料層
の単層構造ではなくバリヤメタルや反射防止膜との積層
構造により構成されるようになっていること等、アフタ
コロージョンをむしろ促進する要因が増えている。これ
らは、蒸気圧の低い塩化銅の形成、異種材料層の界面へ
の塩素の侵入、異種金属の接合による局部電池の形成等
の原因となっており、上述の対策をもってしてもアフタ
・コロージョンの防止が困難となりつつある。
However, in recent years, copper (Cu) has been added to Al-based materials to improve electromigration resistance, or wiring patterns have a barrier metal or anti-reflection film structure rather than a single-layer structure of Al-based materials. Factors that actually promote after-corrosion are increasing, such as the fact that they are now constructed with a laminated structure. These causes the formation of copper chloride with a low vapor pressure, the intrusion of chlorine into the interface between dissimilar material layers, and the formation of local batteries due to the joining of dissimilar metals. Even with the above-mentioned measures, after-corrosion occurs. prevention is becoming increasingly difficult.

【0007】これらの問題は、従来のアフタ・コロージ
ョン防止対策として行われている種々のプラズマ処理に
おいて、プラズマ密度をより一層高めるか、プラズマ処
理効率を高めるか、あるいはその両方を実現することに
より解決されると考えられる。つまり、レジスト・アッ
シング時に残留塩素の反応を促進して揮発性の化合物に
変化させたり、あるいはAl系材料パターンの表面にお
ける不動態膜の形成をより促進し、かつ膜質を緻密化す
ること等が可能となれば良いのである。プラズマ密度と
プラズマ処理効率の向上は、上述のAl系材料層のパタ
ーニングに限られず、他の種々のプロセスにおいてもよ
り完全な処理や処理速度の向上につながる。そこで本発
明は、かかる実情に鑑み、従来にも増して高密度のプラ
ズマを生成し、またプラズマ処理効率を高めることが可
能なプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
[0007] These problems can be solved by further increasing the plasma density, increasing the plasma processing efficiency, or both in the various plasma treatments that have been carried out as conventional after-corrosion prevention measures. It is thought that it will be done. In other words, it is possible to promote the reaction of residual chlorine during resist ashing to change it into a volatile compound, or to further promote the formation of a passive film on the surface of an Al-based material pattern and to make the film denser. It would be good if it were possible. Improvements in plasma density and plasma processing efficiency are not limited to the above-mentioned patterning of Al-based material layers, but also lead to more complete processing and improved processing speed in various other processes. SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a plasma processing apparatus capable of generating higher density plasma than ever before and increasing plasma processing efficiency.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明のプラズマ処理装
置は上述の目的を達成するために提案されるものであり
、処理チャンバ内でマイクロ波により励起されたプラズ
マを用いて被処理基板に対して処理を行うプラズマ処理
装置であって、前記処理チャンバの近傍においてマイク
ロ波の伝搬経路上に介在され、ガス層を形成するガス封
入手段を備え、前記マイクロ波のエネルギーの一部によ
り励起された前記ガス層から発生する紫外線と該マイク
ロ波とを前記処理チャンバ内へ照射してなることを特徴
とするものである。
[Means for Solving the Problems] The plasma processing apparatus of the present invention is proposed to achieve the above-mentioned object, and uses plasma excited by microwaves in a processing chamber to treat a substrate to be processed. The plasma processing apparatus is provided with a gas filling means that is interposed on the propagation path of the microwave in the vicinity of the processing chamber and forms a gas layer, and is excited by a part of the energy of the microwave. The method is characterized in that ultraviolet rays generated from the gas layer and the microwaves are irradiated into the processing chamber.

【0009】[0009]

【作用】従来のプラズマ処理装置においては、マグネト
ロン型やECR型といった放電機構上の工夫により、高
プラズマ密度が達成されていた。しかし、それ以上のプ
プラズマ密度の増大、あるいはプラズマ処理効率のさら
なる向上を目指すためには放電機構上の工夫のみでは限
界があり、補助機構を使用することが必要となる。かか
る補助機構として、本発明者は紫外線を発生する機構を
使用することを考えた。本発明では適当なガス層を形成
するガス封入手段を使用し、しかもこれを処理チャンバ
の近傍においてマイクロ波の伝搬経路上に介在させる構
成とした。この場合、伝搬経路上でガス封入手段に入射
したマイクロ波は、ガス分子に吸収され、これを励起し
て紫外線を発生させる。ガス分子から発生した紫外線は
処理チャンバに入射し、該処理チャンバ内に形成されて
いるプラズマ中の化学種をさらに光励起して新たな解離
反応を起こす。あるいは被処理基板に入射してその表面
に吸着されている化学種を活性化したり、反応生成物の
形成や脱離を促進したりする。一方、ガス封入手段を通
過しなかったマイクロ波はそのまま処理チャンバに入射
するので、マイクロ波によるプラズマの励起は従来のプ
ラズマ処理装置と同様に行われる。
[Operation] In conventional plasma processing apparatuses, high plasma density has been achieved by devising a discharge mechanism such as a magnetron type or an ECR type. However, in order to further increase the plasma density or further improve the plasma processing efficiency, there is a limit to what can only be done on the discharge mechanism, and it is necessary to use an auxiliary mechanism. As such an auxiliary mechanism, the present inventor considered using a mechanism that generates ultraviolet rays. In the present invention, a gas sealing means for forming a suitable gas layer is used, and the gas filling means is arranged to be interposed on the microwave propagation path in the vicinity of the processing chamber. In this case, the microwave that is incident on the gas filling means on the propagation path is absorbed by gas molecules and excites them to generate ultraviolet rays. The ultraviolet rays generated from the gas molecules enter the processing chamber and further optically excite the chemical species in the plasma formed within the processing chamber, causing a new dissociation reaction. Alternatively, it enters the substrate to be processed and activates the chemical species adsorbed on its surface, or promotes the formation or desorption of reaction products. On the other hand, since the microwaves that have not passed through the gas filling means enter the processing chamber as they are, the plasma is excited by the microwaves in the same manner as in the conventional plasma processing apparatus.

【0010】このように、本発明のプラズマ処理装置を
使用すれば、マイクロ波と紫外線の両方によりプラズマ
が励起されるので、プラズマ密度を大幅に高めることが
できる。また、紫外線の照射により被処理基板の表面に
おける各種処理も効率良く進行するようになる。しかも
、紫外線の発生はマイクロ波のエネルギーの一部を利用
して行われるため、紫外線の発生用に独立の電源等を設
ける必要がなく、またプラズマ処理装置自身が大型化す
ることもない。
[0010] As described above, when the plasma processing apparatus of the present invention is used, plasma is excited by both microwaves and ultraviolet rays, so that the plasma density can be greatly increased. Moreover, various treatments on the surface of the substrate to be processed can proceed efficiently by irradiation with ultraviolet rays. Moreover, since ultraviolet rays are generated using part of the microwave energy, there is no need to provide an independent power source for generating ultraviolet rays, and the plasma processing apparatus itself does not need to be enlarged.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。
[Examples] Specific examples of the present invention will be described below.

【0012】実施例1 本実施例は、本発明を適用してAl系材料層のエッチン
グとレジスト・マスクのアッシングとを連続工程により
行うことができるプラズマ処理装置を構成した例である
。これを図1、図2、および図4(a)を参照しながら
説明する。この装置は、図1に示されるように、処理前
のウェハ8を収納するロード・カセット室100、Al
系材料層のエッチングを行うRFバイアス印加型の有磁
場マイクロ波プラズマ・エッチング装置101、レジス
ト・マスクをアッシングするマイクロ波プラズマ・アッ
シング装置102、および処理後のウェハ8を収納する
アンロード・カセット室103がゲート・バルブを介し
て高真空下に順次接続されてなるものである。
Embodiment 1 This embodiment is an example in which the present invention is applied to construct a plasma processing apparatus that can perform etching of an Al-based material layer and ashing of a resist mask in a continuous process. This will be explained with reference to FIGS. 1, 2, and 4(a). As shown in FIG. 1, this apparatus includes a load cassette chamber 100 that stores wafers 8 before processing,
An RF bias-applying magnetic field microwave plasma etching device 101 that etches the system material layer, a microwave plasma ashing device 102 that ashes the resist mask, and an unload cassette chamber that stores the processed wafer 8. 103 are successively connected under high vacuum via gate valves.

【0013】上記有磁場マイクロ波プラズマ・エッチン
グ装置101は、周波数2.45GHzのマイクロ波を
発生するマグネトロン1、マイクロ波を導く矩形導波管
2および円形導波管3、上記マイクロ波を利用してEC
R放電により内部でECRプラズマを生成させるための
処理チャンバ6、上記処理チャンバ6の天井部を構成し
、マイクロ波を導入する石英パネル4、上記円形導波管
3の一部と上記石英パネル4を周回するように配設され
875Gaussの磁束密度を達成できるソレノイド・
コイル5、エッチング・ガスを矢印B方向から上記処理
チャンバ6内へ供給するガス導入管10、ウェハ8を載
置するウェハ・サセプタ7、該ウェハ・サセプタ7にR
Fバイアスを印加するため、直流成分を遮断するための
ブロッキング・コンデンサを介して接続されるRF電源
9等から構成されている。上記処理チャンバ6の内部は
、図示されない真空系統により図中矢印A方向に高真空
排気されている。また、上記処理チャンバ6の高真空状
態は、蛇腹状のゲート・バルブ11a,11bの操作に
より他所とは独立に制御できるようになされている。
The magnetic field microwave plasma etching apparatus 101 includes a magnetron 1 that generates microwaves with a frequency of 2.45 GHz, a rectangular waveguide 2 and a circular waveguide 3 that guide the microwaves, and a microwave plasma etching system that utilizes the microwaves. Te EC
A processing chamber 6 for internally generating ECR plasma by R discharge, a quartz panel 4 forming the ceiling of the processing chamber 6 and introducing microwaves, a part of the circular waveguide 3 and the quartz panel 4. A solenoid that is arranged so as to orbit around the 875 Gauss magnetic flux density.
a coil 5, a gas introduction pipe 10 for supplying etching gas into the processing chamber 6 from the direction of arrow B, a wafer susceptor 7 on which the wafer 8 is placed, and a
In order to apply F bias, it is composed of an RF power source 9 and the like connected via a blocking capacitor to block DC components. The inside of the processing chamber 6 is evacuated to a high vacuum in the direction of arrow A in the figure by a vacuum system (not shown). Further, the high vacuum state of the processing chamber 6 can be controlled independently from other parts by operating bellows-shaped gate valves 11a and 11b.

【0014】以上は、一般の有磁場マイクロ波プラズマ
・エッチング装置の一般的な構成と同様であるが、本発
明では上記の石英パネル4の上に第1のHg蒸気封入管
12aと第2のHg蒸気封入管12bが配設されている
。これらの配設状態を図4(a)に示す。第1のHg蒸
気封入管12aと第2のHg蒸気封入管12bは共に円
環状であるが、直径の小さい第2のHg蒸気封入管12
aが石英パネル4の中心Xに対して同心的に固定されて
いるのに対し、直径の大きい第1のHg蒸気封入管12
aは矢印F方向に偏心回転できるように配設されている
。これら両者は、マイクロ波のエネルギーの一部を利用
して紫外線を発生させるという目的に照らせば、後述す
るマイクロ波プラズマ・アッシング装置102のHg蒸
気封入管29a,29bのように共に同心的に配置され
ていても構わない。しかし、このように片方を偏心配置
させたのは、Hg蒸気によるマイクロ波の吸収を利用し
て、処理チャンバ6内におけるマイクロ波の入射パワー
の面内分布を均一化するためである。マイクロ波プラズ
マ・エッチング装置の導波管は、一般に設置スペースの
制約上、図1に示されるように処理チャンバの上方で折
曲されることが多い。この場合、折曲部2aの影響でマ
イクロ波の入射パワーの分布が不均一化することがある
ので、これを補正するために補助コイルを配設して回転
磁場を生成させたり、あるいは本願出願人が先に特願平
2−254617号明細書に提案しているごとく導波管
の形状を工夫すること等が行われている。しかし、上述
のようにHg蒸気封入管12a,12bの配置を工夫す
れば、装置を何ら大型化,複雑化することなくマイクロ
波の入射パワーを補正することができる。図1に示され
るケースでは、図中の向かって右側でパワーが高くなる
傾向があるので、図4(a)に示されるように第1のH
g蒸気封入管12aを向かって右側の外周側に寄せてい
るのである。
The above is the same as the general configuration of a general magnetic field microwave plasma etching apparatus, but in the present invention, the first Hg vapor-filled tube 12a and the second Hg vapor-filled tube are placed on the quartz panel 4. A Hg vapor filled pipe 12b is provided. The arrangement state of these is shown in FIG. 4(a). Both the first Hg vapor filled tube 12a and the second Hg vapor filled tube 12b are annular, but the second Hg vapor filled tube 12 has a smaller diameter.
a is fixed concentrically with respect to the center
a is arranged so as to be able to eccentrically rotate in the direction of arrow F. In view of the purpose of generating ultraviolet rays using part of the microwave energy, these two are arranged concentrically together like Hg vapor filled tubes 29a and 29b of the microwave plasma ashing device 102, which will be described later. It doesn't matter if it is done. However, the reason why one side is arranged eccentrically in this way is to make the in-plane distribution of the microwave incident power within the processing chamber 6 uniform by utilizing the microwave absorption by Hg vapor. Generally, the waveguide of a microwave plasma etching apparatus is often bent above the processing chamber, as shown in FIG. 1, due to installation space constraints. In this case, the distribution of the incident power of the microwave may become non-uniform due to the influence of the bent portion 2a, so in order to correct this, an auxiliary coil may be provided to generate a rotating magnetic field, or the present application Efforts have been made to improve the shape of the waveguide, as previously proposed in Japanese Patent Application No. 2-254617. However, if the arrangement of the Hg vapor-filled tubes 12a and 12b is arranged as described above, the incident power of the microwave can be corrected without making the device larger or more complicated. In the case shown in Fig. 1, the power tends to be high on the right side of the figure, so the first H
g The steam-filled tube 12a is moved toward the outer circumferential side on the right side.

【0015】一方、上記マイクロ波プラズマ・アッシン
グ装置102は、周波数2.45GHzのマイクロ波を
発生するマグネトロン21、マイクロ波を導く円形導波
管22、上記マイクロ波を利用してプラズマを生成させ
るための処理チャンバ24、上記処理チャンバ24の天
井部を構成し、マイクロ波を導入する石英パネル23、
エッチング・ガスを矢印D方向から上記処理チャンバ2
4内へ供給するガス導入管27、ウェハ8を載置するウ
ェハ・サセプタ25等から構成されている。上記処理チ
ャンバ24の内部は、図示されない真空系統により図中
矢印C方向に高真空排気されている。また、上記処理チ
ャンバ24の高真空状態は、蛇腹状のゲート・バルブ2
8a,28bの操作により他所とは独立に制御できるよ
うになされている。
On the other hand, the microwave plasma ashing device 102 includes a magnetron 21 that generates microwaves with a frequency of 2.45 GHz, a circular waveguide 22 that guides the microwaves, and a device for generating plasma using the microwaves. a processing chamber 24, a quartz panel 23 that constitutes the ceiling of the processing chamber 24 and introduces microwaves;
Etching gas is introduced into the processing chamber 2 from the direction of arrow D.
4, a wafer susceptor 25 on which the wafer 8 is placed, and the like. The inside of the processing chamber 24 is evacuated to a high vacuum in the direction of arrow C in the figure by a vacuum system (not shown). Further, the high vacuum state of the processing chamber 24 is controlled by the bellows-shaped gate valve 2.
By operating 8a and 28b, it can be controlled independently from other parts.

【0016】さらに、上記ウェハ・サセプタ25は、レ
ジスト・アッシング時のウェハ8を背面側から加熱する
ための赤外線ランプ26を内部に収容しており、ウェハ
載置面はこの赤外線を透過させるべく石英板30にて構
成されている。レジスト・アッシング時にウェハを加熱
すること自体は従来公知であり、たとえば特開昭62−
281331号公報にはAl−Cu合金層をエッチング
した後、ダウンフロー型プラズマ・アッシング装置中で
ウェハを100℃以上に加熱しながらレジスト・アッシ
ングを行う技術を開示している。これは、ウェハ表面に
残留するCuClx の蒸気圧を高め、あるいはCuC
lx と活性種との反応を促進してより蒸気圧の低い化
合物に変化させることにより、レジストの除去と同時に
残留塩素を徹底的に除去してアフタ・コロージョンを防
止しようとするものである。しかし、この先行技術では
ウェハ・サセプタの内蔵ヒータを用いてウェハ加熱を行
っているため、昇温に時間がかかり、実用的なスループ
ットを達成することは困難である。これに対し、上述の
ように赤外線ランプ加熱を行う方法は、ヒータ加熱より
も遙かに迅速な昇温が可能である。
Further, the wafer susceptor 25 houses an infrared lamp 26 for heating the wafer 8 from the rear side during resist ashing, and the wafer mounting surface is made of quartz to transmit the infrared rays. It is composed of a plate 30. Heating the wafer during resist ashing is known in the art;
Japanese Patent No. 281331 discloses a technique in which, after etching an Al--Cu alloy layer, resist ashing is performed while the wafer is heated to 100° C. or higher in a downflow type plasma ashing device. This increases the vapor pressure of CuClx remaining on the wafer surface or
This method attempts to prevent after-corrosion by promoting the reaction between lx and active species to convert it into a compound with a lower vapor pressure, thereby thoroughly removing residual chlorine while removing the resist. However, this prior art uses a built-in heater in the wafer susceptor to heat the wafer, so it takes time to raise the temperature, making it difficult to achieve a practical throughput. On the other hand, the method of heating with an infrared lamp as described above can raise the temperature much more quickly than heating with a heater.

【0017】上記有磁場マイクロ波プラズマ・エッチン
グ装置101とマイクロ波プラズマ・アッシング装置1
02の中間には、図中矢印E方向に回転可能なウェハ搬
送アーム12が配設されている。
The above magnetic field microwave plasma etching device 101 and microwave plasma ashing device 1
A wafer transfer arm 12 that is rotatable in the direction of arrow E in the figure is disposed in the middle of 02.

【0018】かかる装置において、マイクロ波のエネル
ギーの一部が紫外線の発生に利用される機構を図2を参
照しながら説明する。この機構は、有磁場マイクロ波プ
ラズマ・エッチング装置101、マイクロ波プラズマ・
アッシング装置102のいずれにおいても共通であるが
、ここでは説明の便宜上、2本の円環状のHg蒸気封入
管29a,29bが同心的に配置されている後者の装置
を図示する。細い矢印で図示されるマイクロ波μは、円
形導波管22(図1参照。)中を伝搬して石英パネル2
3の上方から入射する。ここで、上記石英パネル23の
露出面に入射したマイクロ波μは該石英パネル23をそ
のまま通過して処理チャンバ24(図1参照。)内に至
り、ここでガス供給管27(図1参照。)から供給され
るガスの分子をマイクロ波放電により解離させ、プラズ
マを生成させる。一方、Hg蒸気封入管29a,29b
に入射したマイクロ波μはHg分子を励起し、太い白抜
きの矢印で図示される紫外線hνを発生させる。この紫
外線は実際には全方向的に放射されるものであるが、こ
こでは図示の都合上、石英パネル23を透過して処理チ
ャンバ内24(図1参照。)内へ入射する成分のみが描
かれている。この紫外線hνも、やはりプラズマの励起
に寄与する。つまり、プラズマはマイクロ波μと紫外線
hνの両方により励起されるので、放電機構上の工夫に
よるプラズマ密度の限界を越えて、さらに高いプラズマ
密度を達成することができる。また、ウェハ8に到達し
た紫外線hνは各種の表面反応を活性化し、反応生成物
の生成や脱離等を促進するので、プラズマ処理効率の向
上に寄与する。
The mechanism by which part of the microwave energy is used to generate ultraviolet light in such an apparatus will be explained with reference to FIG. 2. This mechanism includes a magnetic field microwave plasma etching device 101, a microwave plasma etching device 101,
This is common to all of the ashing devices 102, but for convenience of explanation, the latter device in which two annular Hg vapor-filled tubes 29a and 29b are arranged concentrically is shown here. The microwave μ, indicated by a thin arrow, propagates through the circular waveguide 22 (see FIG. 1) and reaches the quartz panel 2.
The light is incident from above 3. Here, the microwave μ incident on the exposed surface of the quartz panel 23 directly passes through the quartz panel 23 and reaches the processing chamber 24 (see FIG. 1), where it enters the gas supply pipe 27 (see FIG. 1). ) is dissociated by microwave discharge to generate plasma. On the other hand, Hg steam-filled tubes 29a and 29b
The microwave μ that is incident upon excites Hg molecules and generates ultraviolet light hν, which is indicated by a thick white arrow. This ultraviolet ray is actually emitted in all directions, but for convenience of illustration, only the component that passes through the quartz panel 23 and enters the processing chamber 24 (see FIG. 1) is depicted here. It is. This ultraviolet light hv also contributes to plasma excitation. In other words, since the plasma is excited by both the microwave μ and the ultraviolet light hν, it is possible to achieve even higher plasma density beyond the limit of plasma density due to the contrivance of the discharge mechanism. In addition, the ultraviolet light hv that has reached the wafer 8 activates various surface reactions and promotes the generation and desorption of reaction products, contributing to an improvement in plasma processing efficiency.

【0019】かかる構成において、紫外線hνはマイク
ロ波μのエネルギーの一部を利用して発生されるので、
紫外線hν発生用の電源等を別個に用意する必要がない
。また、Hg蒸気封入管29a,29bは円形導波管2
2内のスペースに設置できるため、既存の装置が何ら大
型化することもない。
In such a configuration, the ultraviolet light hν is generated using part of the energy of the microwave μ, so that
There is no need to separately prepare a power source for generating ultraviolet rays hv. Furthermore, the Hg vapor filled tubes 29a and 29b are circular waveguides 2
Since it can be installed in the space within 2, the existing equipment will not be enlarged at all.

【0020】実施例2 本実施例は、前述の実施例1におけるマイクロ波プラズ
マ・アッシング装置102のガス封入手段の変形例であ
る。本実施例では、図3に示されるように、やや肉厚の
石英パネル40を使用した。上記石英パネル40には、
ウェハ8との対向面となる部分において厚さ方向の一部
がくり抜かれる形で円環状の空洞部41a,41bが形
成され、該空洞部41a,41bにHg蒸気が封入され
ている。これは、前述の図2に示されるHg蒸気封入管
29a,29bが石英パネル23の本体に内蔵された構
成に相当する。マイクロ波μによる紫外線hνの発生機
構等は、実施例1と同様である。
Embodiment 2 This embodiment is a modification of the gas filling means of the microwave plasma ashing apparatus 102 in Embodiment 1 described above. In this example, as shown in FIG. 3, a somewhat thick quartz panel 40 was used. The quartz panel 40 includes:
Annular cavities 41a and 41b are formed by hollowing out a portion in the thickness direction at the surface facing the wafer 8, and Hg vapor is sealed in the cavities 41a and 41b. This corresponds to the configuration in which the Hg vapor filled tubes 29a and 29b shown in FIG. 2 described above are built into the main body of the quartz panel 23. The mechanism of generating ultraviolet rays hv by microwave μ is the same as in Example 1.

【0021】実施例3 本実施例は、前述の実施例1における有磁場マイクロ波
プラズマ・エッチング装置101のガス封入手段の変形
例である。本実施例では、図4(b)に示されるように
、内周側の第2のHg蒸気導入管12bの外周側に半円
弧状のHg蒸気封入管12cを配設した。図1に示され
る状態では、矩形導波管2の折曲部2aの影響により向
かって右側においてマイクロ波のパワーが高くなる傾向
があるので、図4(b)に示されるようにHg蒸気封入
管12cを中心Xより向かって右側に配設し、マイクロ
波の吸収量を高めている。この場合、Hg蒸気封入管1
2cを中心Xの回りに図中矢印G方向に回転可能に配設
すれば、マイクロ波パワーに応じて入射パワーの面内分
布を微調整することもできる。
Embodiment 3 This embodiment is a modification of the gas filling means of the magnetic field microwave plasma etching apparatus 101 in Embodiment 1 described above. In this embodiment, as shown in FIG. 4(b), a semicircular arc-shaped Hg vapor filling tube 12c is disposed on the outer circumferential side of the second Hg vapor introduction tube 12b on the inner circumferential side. In the state shown in FIG. 1, the power of the microwave tends to increase on the right side due to the influence of the bent part 2a of the rectangular waveguide 2. Therefore, as shown in FIG. The tube 12c is disposed on the right side of the center X to increase the amount of microwave absorption. In this case, Hg vapor filled tube 1
If 2c is arranged so as to be rotatable around the center X in the direction of arrow G in the figure, it is also possible to finely adjust the in-plane distribution of the incident power according to the microwave power.

【0022】実施例4 本実施例は、前述の実施例1における有磁場マイクロ波
プラズマ・エッチング装置101のガス封入手段のさら
に他の変形例である。本実施例では、図4(c)に示さ
れるように、内周側の第2のHg蒸気封入管12bの外
周側にHg蒸気封入管12d〜12kを配設した。これ
ら8個のHg蒸気封入管12d〜12kは全体として円
環が破断された状態を構成するように配列されており、
図中向かって右側に配設されるものほど長さが大とされ
ている。これは、向かって右側においてマイクロ波を余
分に吸収すると共に、紫外線の発生はできるだけ面内で
均一とするための工夫である。また、これらHg蒸気封
入管12d〜12kを、中心Xの周囲に矢印H方向に一
括して回転させれば、やはりマイクロ波パワーに応じて
入射パワーの面内分布を微調整することができる。
Embodiment 4 This embodiment is still another modification of the gas filling means of the magnetic field microwave plasma etching apparatus 101 in Embodiment 1 described above. In this example, as shown in FIG. 4(c), Hg vapor filled tubes 12d to 12k are disposed on the outer circumferential side of the second Hg vapor filled tube 12b on the inner circumferential side. These eight Hg vapor filled tubes 12d to 12k are arranged so as to form a broken ring as a whole,
The length is longer as it is disposed on the right side in the figure. This is a contrivance to absorb extra microwaves on the right side and to make the generation of ultraviolet rays as uniform as possible within the plane. Moreover, if these Hg vapor filled tubes 12d to 12k are collectively rotated around the center X in the direction of the arrow H, the in-plane distribution of the incident power can be finely adjusted according to the microwave power.

【0023】以上、本発明にかかるプラズマ処理装置の
具体的な構成例について説明したが、ここで上述の実施
例1に記載されたプラズマ処理装置を使用した実際のA
lエッチングおよびレジスト・アッシングのプロセス例
について説明する。
A specific example of the configuration of the plasma processing apparatus according to the present invention has been described above.
Examples of etching and resist ashing processes will be described.

【0024】プロセス例1 本プロセス例で使用するウェハ8は、SiO2 層間絶
縁膜上にスパッタリング等によりAl−1%Si層が形
成され、さらにその上に所定の形状にパターニングされ
たレジスト・マスクが形成されてなるものである。本プ
ロセス例では、Al−1%Si層のエッチングを行って
Al系配線パターンを形成するに際し、該Al−1%S
i層のオーバーエッチングを行う前に一旦Al系配線パ
ターンの側壁部をO2 プラズマにより酸化してAlO
x の不動態膜を形成した。すなわち、まず上記ウェハ
8を図1に示される有磁場マイクロ波プラズマ・エッチ
ング装置101内のウェハ・サセプタ7上にセットし、
一例としてBCl3 流量60SCCM,Cl2 流量
90SCCM,ガス圧2.1Pa(16mTorr),
マイクロ波パワー850W,RFバイアス・パワー50
W(2MHz)の条件で上記Al−1%Si層をほぼジ
ャスト・エッチング状態までエッチングした。
Process Example 1 The wafer 8 used in this process example has an Al-1% Si layer formed by sputtering or the like on a SiO2 interlayer insulating film, and a resist mask patterned into a predetermined shape is further formed on the Al-1% Si layer. It is something that is formed. In this process example, when etching an Al-1%Si layer to form an Al-based wiring pattern, the Al-1%S
Before over-etching the i-layer, the side walls of the Al-based wiring pattern are oxidized with O2 plasma to form an AlO
A passive film of x was formed. That is, first, the wafer 8 is set on the wafer susceptor 7 in the magnetic field microwave plasma etching apparatus 101 shown in FIG.
As an example, BCl3 flow rate is 60SCCM, Cl2 flow rate is 90SCCM, gas pressure is 2.1Pa (16mTorr),
Microwave power 850W, RF bias power 50
The Al-1%Si layer was etched to almost a just-etched state under the condition of W (2 MHz).

【0025】次に、一例としてO2 流量200SCC
M,ガス圧2.1Pa(16mTorr),マイクロ波
パワー850W,RFバイアス・パワー0Wの条件でA
l系配線パターンの側壁部を酸化し、AlOx (特に
Al2 O3 )からなる不動態膜を形成した。このよ
うなプラズマ酸化によりAl系配線パターンの側壁部を
不動態化する技術は、従来から種々提案されているが、
いずれも十分に緻密な膜質を有する不動体膜を形成する
には至らなかった。しかし、本発明のプラズマ処理装置
を使用すれば、マイクロ波のエネルギーの一部を利用し
て発生する紫外線により従来よりも高密度のプラズマを
均一に生成させることができ、膜質に優れる不動態膜を
形成することができた。
Next, as an example, the O2 flow rate is 200 SCC.
M, A under the conditions of gas pressure 2.1 Pa (16 mTorr), microwave power 850 W, and RF bias power 0 W.
The side walls of the l-based wiring pattern were oxidized to form a passive film made of AlOx (particularly Al2O3). Various techniques have been proposed in the past for passivating the sidewalls of Al-based wiring patterns through plasma oxidation.
In either case, it was not possible to form a passive film with sufficiently dense film quality. However, by using the plasma processing apparatus of the present invention, it is possible to uniformly generate plasma with a higher density than conventional methods using ultraviolet rays generated using part of the microwave energy, and a passive film with excellent film quality. was able to form.

【0026】次に、一例としてBCl3 流量60SC
CM,Cl2 流量90SCCM,ガス圧2.1Pa(
16mTorr),マイクロ波パワー850W,RFバ
イアス・パワー20W(2MHz)の条件で上記Al−
1%Si層のオーバーエッチングを行った。ここでは、
対下地選択比を高めるためにジャスト・エッチングまで
の工程と比べて条件が低バイアス化されており、それだ
け異方性が低下し易くなっている。従来の技術では、パ
ターン側壁部に形成される不動態膜が緻密でなかったた
めに、長時間のオーバーエッチングを行うとパターン側
壁部がラジカルの攻撃に耐え切れず、アンダカット等の
形状異常が発生していた。しかし、本プロセス例ではパ
ターン側壁部が緻密な不動態膜で保護されているため、
良好な異方性形状が維持された。
Next, as an example, the BCl3 flow rate is 60SC.
CM, Cl2 flow rate 90SCCM, gas pressure 2.1Pa (
The above Al-
Over-etching of the 1% Si layer was performed. here,
In order to increase the selectivity to the underlying layer, the bias conditions are lowered compared to the steps up to just etching, making it easier for the anisotropy to decrease. With conventional technology, the passive film formed on the sidewalls of the pattern was not dense, so if over-etching was performed for a long time, the sidewalls of the pattern could not withstand the attack of radicals, resulting in shape abnormalities such as undercuts. Was. However, in this process example, the pattern sidewalls are protected by a dense passive film, so
Good anisotropic shape was maintained.

【0027】次に、上述のウェハ8をマイクロ波プラズ
マ・アッシング装置102に移設し、一例としてO2 
流量200SCCM,(CH3 )2 CHOH(イソ
プロパノール)流量20SCCM,ガス圧159.6P
a(1.2Torr),マグネトロン・フィラメント電
流500mA,ウェハ温度200℃の条件でレジスト・
マスクをアッシングした。このアッシング・ガスの組成
は、本願出願人が先に特願平3−20635号明細書に
おいて提案しているものである。(CH3 )2 CH
OHは、ウェハ表面に残留しているエッチング反応生成
物であるオキシ塩化アルミニウム(AlOx Cly 
)を蒸気圧の低いAl(iso−OC3 H7 )x 
に変化させる働きがあるので、たとえばO2 /CH3
 OH混合ガスを用いるアッシングよりもさらに残留塩
素の除去効果が高い。これに加えて、本発明のプラズマ
処理装置では、ウェハ加熱が併用されていること、紫外
線の発生によりプラズマ密度が高められていること、紫
外線照射によりウェハ8面での表面反応が促進されてい
ること等の理由により、極めて高速にレジスト・アッシ
ングが行われ、また残留塩素が徹底的に除去された。以
上のプロセスを経たウェハ8を大気中に取り出したが、
アフタ・コロージョンが発生するまでの時間は、紫外線
照射を併用しない従来のプラズマ処理装置で同様のプロ
セスの経たウェハに比べて、3倍以上に延長した。
Next, the above-described wafer 8 is transferred to the microwave plasma ashing device 102, and as an example, the wafer 8 is
Flow rate 200SCCM, (CH3)2 CHOH (isopropanol) flow rate 20SCCM, gas pressure 159.6P
a (1.2 Torr), magnetron filament current 500 mA, and wafer temperature 200°C.
Ashed the mask. The composition of this ashing gas was previously proposed by the applicant in Japanese Patent Application No. 3-20635. (CH3)2CH
OH is aluminum oxychloride (AlOx Cly), which is an etching reaction product remaining on the wafer surface.
) with low vapor pressure (iso-OC3 H7) x
For example, O2 /CH3
This method is even more effective in removing residual chlorine than ashing using an OH mixed gas. In addition, in the plasma processing apparatus of the present invention, wafer heating is also used, the plasma density is increased by the generation of ultraviolet rays, and the surface reaction on the eight wafer surfaces is promoted by ultraviolet irradiation. For these reasons, resist ashing was performed extremely quickly and residual chlorine was thoroughly removed. The wafer 8 that had undergone the above process was taken out into the atmosphere.
The time it took for after-corrosion to occur was more than three times longer than for wafers that underwent a similar process using conventional plasma processing equipment that did not use UV irradiation.

【0028】プロセス例2 本プロセス例では、Al−1%Si層のオーバーエッチ
ングを行う前に、水素系ガスを用いてプラズマ処理を行
うことにより、残留塩素をHClの形で除去した。まず
、プロセス例1で使用したものと同様のウェハ8を有磁
場マイクロ波プラズマ・エッチング装置101にセット
し、一例としてBCl3 流量60SCCM,Cl2 
流量90SCCM,ガス圧2.1Pa(16mTorr
),マイクロ波パワー850W,RFバイアス・パワー
50W(2MHz)の条件で上記Al−1%Si層をほ
ぼジャスト・エッチング状態までエッチングした。
Process Example 2 In this process example, before over-etching the Al-1%Si layer, residual chlorine was removed in the form of HCl by performing plasma treatment using a hydrogen-based gas. First, a wafer 8 similar to that used in process example 1 is set in a magnetic field microwave plasma etching apparatus 101, and as an example, a BCl3 flow rate of 60SCCM, Cl2
Flow rate 90SCCM, gas pressure 2.1Pa (16mTorr)
), microwave power of 850 W, and RF bias power of 50 W (2 MHz), the Al-1% Si layer was etched to almost a just-etched state.

【0029】次に、一例としてAr流量100SCCM
,H2 流量50SCCM,ガス圧4Pa(30mTo
rr),マイクロ波パワー850W,RFバイアス・パ
ワー0Wの条件でAl系配線パターンの側壁部等にAl
Clx ,AlOx Cly 等の形で残留している塩
素をHClの形で除去した。このガス系による残留塩素
の除去は、本願出願人が先に特願平3−71304号明
細書において提案しているものである。予めパターン側
壁部から残留塩素を除去しておくことにより、後のオー
バーエッチング工程で下地のスパッタ除去に由来する再
付着物がパターン側壁部に堆積したとしても、塩素が封
じ込められずに済む。本プロセス例では、紫外線のアシ
ストによりHの高密度プラズマが形成されると共にHC
lの生成反応が促進され、効果的に残留塩素を除去する
ことができた。
Next, as an example, the Ar flow rate is 100SCCM.
, H2 flow rate 50SCCM, gas pressure 4Pa (30mTo
rr), under the conditions of microwave power 850W and RF bias power 0W, Al was applied to the side walls of the Al-based wiring pattern.
The remaining chlorine in the form of Clx, AlOx Cly, etc. was removed in the form of HCl. The removal of residual chlorine using this gas system was previously proposed by the applicant in Japanese Patent Application No. 3-71304. By removing residual chlorine from the sidewalls of the pattern in advance, even if re-deposit resulting from sputter removal of the underlying layer is deposited on the sidewalls of the pattern in a later over-etching step, the chlorine will not be trapped. In this process example, a high-density H plasma is formed with the assistance of ultraviolet rays, and HC
The production reaction of chlorine was promoted, and residual chlorine could be effectively removed.

【0030】次に、一例としてBCl3 流量60SC
CM,HCl流量100SCCM,Cl2 流量40S
CCM,ガス圧2.1Pa(16mTorr),マイク
ロ波パワー850W,RFバイアス・パワー30W(2
MHz)の条件で上記Al−1%Si層のオーバーエッ
チングを行った。このオーバーエッチングにより、異方
性形状が何ら劣化することはなかった。さらに、プロセ
ス例1の場合と同様にレジスト・アッシングを行った。 本プロセス例においても、ウェハ8のアフタ・コロージ
ョン耐性は従来の3倍以上に向上した。
Next, as an example, the BCl3 flow rate is 60SC.
CM, HCl flow rate 100SCCM, Cl2 flow rate 40S
CCM, gas pressure 2.1 Pa (16 mTorr), microwave power 850 W, RF bias power 30 W (2
The Al-1%Si layer was over-etched under the following conditions: (MHz). This over-etching did not cause any deterioration of the anisotropic shape. Furthermore, resist ashing was performed in the same manner as in Process Example 1. In this process example as well, the after-corrosion resistance of the wafer 8 was improved more than three times that of the conventional process.

【0031】以上、Al系材料層のエッチングとレジス
ト・アッシングのプロセス例について説明したが、これ
以外にも本発明のプラズマ処理装置が有効に利用できる
プロセスは種々考えられる。たとえば、トレンチ・エッ
チングにおいてはトレンチ底のコーナー部にサブトレン
チが形成される場合があるが、紫外線照射を併用すれば
高密度プラズマの作用によりトレンチ底の中央部におい
て反応確率が高まり、最終的にはコーナー部の形状を丸
めた形に補正することができる。
Although the process examples of etching the Al-based material layer and resist ashing have been described above, there are various other processes in which the plasma processing apparatus of the present invention can be effectively utilized. For example, in trench etching, a subtrench may be formed at the corner of the trench bottom, but if ultraviolet irradiation is also used, the reaction probability increases in the center of the trench bottom due to the action of high-density plasma, and eventually The shape of the corner part can be corrected to a rounded shape.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明のプラズマ処理装置はマイクロ波のエネルギーの一部
を用いてマイクロ波の伝搬経路に介在されるガス層から
紫外線を発生させ、この紫外線をマイクロ波と共に処理
チャンバ内へ照射できる構成とされている。したがって
、装置の大型化や経済性の低下を伴うことなく高密度の
プラズマを生成し、かつウェハ表面における反応を促進
して処理速度もしくは処理効率を従来よりも大幅に向上
させることができる。しかも、ガス層の配置を工夫する
ことによりマイクロ波の入射パワーの面内分布を補正す
ることができるので、大口径のウェハに対しても均一処
理が可能となる。したがって、本発明のプラズマ処理装
置は、大口径ウェハに対して低ダメージ性を維持しつつ
均一で高速な枚葉処理を行うための装置として有望であ
り、特にAl系材料層のパターニングに適用された場合
には、極めて効果的にアフタ・コロージョンを防止する
ことができる。
Effects of the Invention As is clear from the above explanation, the plasma processing apparatus of the present invention uses a part of microwave energy to generate ultraviolet rays from a gas layer interposed in the microwave propagation path. The structure is such that ultraviolet rays can be irradiated into the processing chamber together with microwaves. Therefore, it is possible to generate high-density plasma without increasing the size of the apparatus or reducing economic efficiency, and to promote reactions on the wafer surface, thereby significantly improving processing speed or processing efficiency compared to the conventional method. Furthermore, by carefully arranging the gas layer, the in-plane distribution of microwave incident power can be corrected, so that even large-diameter wafers can be processed uniformly. Therefore, the plasma processing apparatus of the present invention is promising as an apparatus for performing uniform, high-speed single-wafer processing while maintaining low damage properties on large-diameter wafers, and is particularly applicable to patterning of Al-based material layers. In this case, after-corrosion can be extremely effectively prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明を適用し、Al系材料層のエッチングと
レジスト・マスクのアッシングとを連続工程により行う
ために構成されたプラズマ処理装置の一構成例を示す概
略断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a configuration of a plasma processing apparatus to which the present invention is applied and configured to perform etching of an Al-based material layer and ashing of a resist mask in a continuous process.

【図2】図1に示されるプラズマ処理装置中、マイクロ
波プラズマ・アッシング装置のガス封入手段の一構成例
を一部破断して示すと共に、マイクロ波励起による紫外
線の発生機構を説明する概略斜視図である。
FIG. 2 is a partially cutaway view showing an example of the configuration of a gas filling means of a microwave plasma ashing device in the plasma processing device shown in FIG. 1, and a schematic perspective view illustrating the mechanism of generating ultraviolet light by microwave excitation. It is a diagram.

【図3】マイクロ波プラズマ・アッシング装置のガス封
入手段の他の構成例を一部破断して示すと共に、マイク
ロ波励起による紫外線の発生機構を説明する概略斜視図
である。
FIG. 3 is a partially cutaway view showing another example of the configuration of the gas filling means of the microwave plasma ashing device, and is a schematic perspective view illustrating a mechanism for generating ultraviolet rays by microwave excitation.

【図4】有磁場マイクロ波プラズマ・エッチング装置の
ガス封入手段の3種類の構成例を示す概略平面図である
FIG. 4 is a schematic plan view showing three types of configuration examples of gas filling means of a magnetic field microwave plasma etching apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,21      ・・・マグネトロン2     
       ・・・矩形導波管3,22      
・・・円形導波管4,23,40・・・石英パネル 6,24      ・・・処理チャンバ7,25  
    ・・・ウェハ・サセプタ8         
   ・・・ウェハ12a〜12j・・・(有磁場マイ
クロ波プラズマ・エッチング装置の)Hgガス封入管 26          ・・・赤外線ランプ29a,
29b・・・(マイクロ波プラズマ・アッシング装置の
)Hgガス封入管 30          ・・・石英板41a,41b
・・・空洞部 101        ・・・有磁場マイクロ波プラズ
マ・エッチング装置 102        ・・・マイクロ波プラズマ・ア
ッシング装置
1,21...Magnetron 2
...Rectangular waveguide 3, 22
...Circular waveguides 4, 23, 40...Quartz panels 6, 24...Processing chambers 7, 25
...Wafer susceptor 8
. . . Wafers 12a to 12j . . . Hg gas-filled tube 26 (of the magnetic field microwave plasma etching apparatus) . . . Infrared lamp 29a,
29b...Hg gas filled tube 30 (of the microwave plasma ashing device)...Quartz plates 41a, 41b
... Cavity part 101 ... Magnetic field microwave plasma etching device 102 ... Microwave plasma ashing device

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  処理チャンバ内でマイクロ波により励
起されたプラズマを用いて被処理基板に対して処理を行
うプラズマ処理装置であって、前記処理チャンバの近傍
においてマイクロ波の伝搬経路上に介在され、ガス層を
形成するガス封入手段を備え、前記マイクロ波のエネル
ギーの一部により励起された前記ガス層から発生する紫
外線と該マイクロ波とを前記処理チャンバ内へ照射して
なるプラズマ処理装置。
1. A plasma processing apparatus that processes a substrate to be processed using plasma excited by microwaves in a processing chamber, the plasma processing apparatus comprising: a plasma processing apparatus that processes a substrate to be processed using plasma excited by microwaves in a processing chamber; . A plasma processing apparatus comprising a gas sealing means for forming a gas layer, and irradiating the inside of the processing chamber with ultraviolet rays generated from the gas layer excited by a part of the energy of the microwave and the microwave.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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