JPH05234697A - Microwave plasma treating device - Google Patents
Microwave plasma treating deviceInfo
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- JPH05234697A JPH05234697A JP4031797A JP3179792A JPH05234697A JP H05234697 A JPH05234697 A JP H05234697A JP 4031797 A JP4031797 A JP 4031797A JP 3179792 A JP3179792 A JP 3179792A JP H05234697 A JPH05234697 A JP H05234697A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマ処理装置に係
り、特にマイクロ波を用いて高密度かつ均一なプラズマ
を生成するのに好適なマイクロ波プラズマ処理装置に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma processing apparatus, and more particularly to a microwave plasma processing apparatus suitable for generating high density and uniform plasma using microwaves.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の装置は、特開昭46−3105号
公報に記載のように補助電極と高さ可変の保護環とを組
み合わせて使用することにより陰極縁部におけるイオン
の集束作用を抑制することができ、均一なスパッタリン
グが行なえることが示されている。しかし、マイクロ波
によるプラズマとプラズマ中のイオンのエネルギを制御
するための高周波電源とを併用したプラズマの安定性に
ついては配慮がなされていなかった。また、複数層の連
続処理についても配慮がなされていなかった。2. Description of the Related Art A conventional device suppresses the ion focusing action at the cathode edge by using a combination of an auxiliary electrode and a protective ring with a variable height as described in JP-A-46-3105. It has been shown that uniform sputtering can be performed. However, no consideration has been given to the stability of plasma using a microwave and a high frequency power source for controlling the energy of ions in the plasma. Also, no consideration was given to continuous treatment of multiple layers.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】従来技術は、単一処理
条件において試料に入射するイオンを均一にするのに有
効である。The prior art is effective in making the ions incident on the sample uniform under a single processing condition.
【0004】一方、近年の半導体素子は以前にも増して
高密度で微細化され、高均一プラズマによる、より高精
度なプラズマ処理が要求されるとともに、生産性向上の
ため高速処理が合わせて要求されている。このため、一
部に高密度プラズマ発生手段としてマイクロ波を用い、
プラズマ中のイオンエネルギ制御に高周波電源を用いた
エッチング装置が用いられている。この装置を用いたエ
ッチング処理においては、プラズマ生成条件の変化やプ
ラズマ処理時の被処理物の状態変化によるプラズマイン
ピーダンスの変化に伴なって局所的にプラズマ密度の異
なる不均一プラズマが生成される場合があった。On the other hand, recent semiconductor devices have been miniaturized with higher density than ever before, and more precise plasma treatment by highly uniform plasma is required, and high-speed treatment is also required for improving productivity. Has been done. For this reason, microwave is used as a part of high-density plasma generation means,
An etching apparatus using a high frequency power source is used for controlling ion energy in plasma. In the etching process using this device, when non-uniform plasma with different plasma density is locally generated due to the change of plasma impedance and the change of the plasma generation condition or the state change of the object to be processed during the plasma process. was there.
【0005】本発明の目的は、マイクロ波により生成さ
れるプラズマを高密度,高均一なプラズマとすることに
より、被処理物を高速,高精度に処理できるマイクロ波
プラズマ処理装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide a microwave plasma processing apparatus capable of processing an object to be processed at high speed and with high accuracy by making the plasma generated by microwaves into high density and highly uniform plasma. is there.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、接地電極面積を可変にする手段とプラズマと接地電
極を介した接地間のインピーダンスを可変にする手段と
で構成されるプラズマ制御機構を用いて、高密度,高均
一プラズマを生成するようにしたものである。In order to achieve the above-mentioned object, a plasma control mechanism comprising means for varying the area of the ground electrode and means for varying the impedance between the plasma and the ground via the ground electrode. Is used to generate high-density and high-uniformity plasma.
【0007】[0007]
【作用】接地電極面積を可変にする手段とプラズマと接
地電極を介した接地間のインピーダンスを可変にする手
段とで構成されるプラズマ制御機構により、マイクロ波
プラズマ処理装置内で生成されるプラズマから接地間ま
でのインピーダンスを調節することで、マグネトロン電
流,処理圧力,ガス流量,高周波電力等のプラズマ操作
因子を変化させた場合においても、安定した高密度プラ
ズマを生成することができる。それにより、被処理物を
高速,高精度にプラズマ処理することができる。With the plasma control mechanism including the means for varying the area of the ground electrode and the means for varying the impedance between the plasma and the ground via the ground electrode, the plasma generated in the microwave plasma processing apparatus can be controlled. By adjusting the impedance between the grounds, stable high density plasma can be generated even when the plasma operating factors such as magnetron current, processing pressure, gas flow rate, and high frequency power are changed. Thereby, the object to be processed can be plasma-processed at high speed and with high accuracy.
【0008】[0008]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1及び、図2に
より説明する。図1は本発明を適用したマイクロ波プラ
ズマ処理装置の構成図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a configuration diagram of a microwave plasma processing apparatus to which the present invention is applied.
【0009】図1において、真空室内1に放電用ガス2
を導入し、ベルジャー17内の放電用ガス2にマグネト
ロン3で発生させ導波管16を介してベルジャー17内
に入射させたマイクロ波とソレノイドコイル4で発生し
た磁界とを作用させてプラズマ5を発生し、プラズマ5
中のラジカル及びイオンを利用して被処理物6の表面を
エッチングする。被処理物載置電極7には高周波電源8
が接続され被処理物載置電極7に負のバイアス電圧を発
生する。このため、被処理物6はイオンエネルギの作用
によりエッチング形状が制御可能となっている。なお、
真空室内1のガス圧力は真空排気装置9により排気口1
0よりガス排気され、所定の値に保持される。真空容器
20とベルジャー17とはO−リング18によって気密
に組立てられている。真空容器20と被処理物載置電極
7とは真空シール材19によって気密に組立てられてい
る。In FIG. 1, a discharge gas 2 is placed in a vacuum chamber 1.
Is introduced, the microwaves generated by the magnetron 3 and made incident on the bell jar 17 through the waveguide 16 and the magnetic field generated by the solenoid coil 4 act on the discharge gas 2 in the bell jar 17 to generate the plasma 5. Generated and plasma 5
The surface of the object 6 to be processed is etched by utilizing the radicals and ions therein. A high-frequency power source 8 is placed on the electrode 7 for placing the object to be processed.
Are connected to generate a negative bias voltage on the workpiece mounting electrode 7. Therefore, the etching shape of the object 6 can be controlled by the action of ion energy. In addition,
The gas pressure in the vacuum chamber 1 is adjusted by the vacuum exhaust device 9 to the exhaust port 1
The gas is exhausted from 0 and maintained at a predetermined value. The vacuum container 20 and the bell jar 17 are airtightly assembled by an O-ring 18. The vacuum container 20 and the workpiece mounting electrode 7 are hermetically assembled by a vacuum sealing material 19.
【0010】プラズマ制御機構は、接地電極面積を可変
にする手段とプラズマと接地電極を介した接地間のイン
ピーダンスを可変にする手段とで構成される。該手段は
真空容器20の下部に設けたカバー21に取り付けて構
成してある。接地電極面積を可変にする手段は、接地電
極100,絶縁材101,変位変換部材102及びパル
スモータ103により構成され、接地電極面積は、プラ
ズマ5中へ挿入する接地電極100の高さをパルスモー
タ103を用い変位変換部材102を介して制御するこ
とにより変更可能である。一方、プラズマ5と接地電極
100を介した接地間のインピーダンスを可変にする手
段は、接地電極100,コイル200,コンデンサ20
1及び可変抵抗202で構成される。The plasma control mechanism comprises means for varying the area of the ground electrode and means for varying the impedance between the plasma and the ground via the ground electrode. This means is configured by being attached to a cover 21 provided at the bottom of the vacuum container 20. The means for varying the area of the ground electrode is composed of the ground electrode 100, the insulating material 101, the displacement conversion member 102 and the pulse motor 103. The ground electrode area is the height of the ground electrode 100 to be inserted in the plasma 5 This can be changed by controlling the displacement conversion member 102 using 103. On the other hand, the means for varying the impedance between the plasma 5 and the ground via the ground electrode 100 are the ground electrode 100, the coil 200, and the capacitor 20.
1 and variable resistor 202.
【0011】図2はエッチング処理時の信号制御系を示
すもので、被処理物6の終点を検出する発光検出器1
4,エッチング装置全体を制御する制御用コンピュータ
15及びプラズマ状態を制御するための接地電極100
の高さを制御するパルスモータ103により構成され、
かつ、接地電極100と接地間のインピーダンスは、制
御用コンピュータ15により可変抵抗202の抵抗値を
制御することにより変更可能である。FIG. 2 shows a signal control system during the etching process. The light emission detector 1 for detecting the end point of the object 6 to be processed.
4, a control computer 15 for controlling the entire etching apparatus and a ground electrode 100 for controlling the plasma state
The pulse motor 103 controls the height of the
In addition, the impedance between the ground electrode 100 and the ground can be changed by controlling the resistance value of the variable resistor 202 by the control computer 15.
【0012】均一なプラズマ処理は、図1,図2に示し
た構成のエッチング装置を用いることにより達成され
る。Uniform plasma processing is achieved by using the etching apparatus having the configuration shown in FIGS.
【0013】以下、Al膜を主体とし、下地にSi酸化
膜が形成されている場合のエッチング処理について説明
する。Al膜エッチング時には、Al膜エッチングに最
適なプラズマ状態となるようにあらかじめ設定された値
に接地電極高さと抵抗値が制御され、Al膜のエッチン
グが行われる。Al膜エッチング中は発光検出器14に
よりAlの発光がモニターされる。Al膜のエッチング
終点検出信号は、発光検出器14よりエッチング装置全
体を制御する制御用コンピュータ15に送られる。制御
用コンピュータ15は、Al膜の下地膜であるSi酸化
膜のエッチングに最適なプラズマ状態となる接地電極高
さとインピーダンスに制御する。Hereinafter, the etching process when the Al oxide film is the main constituent and the Si oxide film is formed on the underlayer will be described. At the time of etching the Al film, the height of the ground electrode and the resistance value are controlled to preset values so that the plasma state is optimum for etching the Al film, and the Al film is etched. The emission of Al is monitored by the emission detector 14 during the etching of the Al film. The etching end point detection signal of the Al film is sent from the light emission detector 14 to the control computer 15 which controls the entire etching apparatus. The control computer 15 controls the height and impedance of the ground electrode to be a plasma state that is optimal for etching the Si oxide film that is the base film of the Al film.
【0014】このため、各種プラズマ発生条件において
も発生プラズマに適した接地電極面積とインピーダンス
に制御することにより、広い範囲で高密度プラズマを安
定発生させることができる。Therefore, even under various plasma generation conditions, it is possible to stably generate high density plasma in a wide range by controlling the ground electrode area and impedance suitable for the generated plasma.
【0015】本発明によれば、上記構成及び作用により
複数のエッチング条件においても各エッチング層に最適
な安定した高密度プラズマ状態にて連続処理ができるた
め、高速,高精度に加工でき、被処理物の生産性を向上
できる効果がある。According to the present invention, continuous processing can be performed in a stable and high-density plasma state optimal for each etching layer even under a plurality of etching conditions due to the above-described structure and operation, so that processing can be performed at high speed and with high accuracy, and the processed object can be processed. There is an effect that the productivity of the product can be improved.
【0016】上記実施例では、Al膜を主体としたエッ
チング処理について説明したが、エッチング層はこれに
限定されるものではなく、各エッチング層に最適なエッ
チング条件をあらかじめ制御用コンピュータにデータを
設定することにより、複数種で複数層のエッチング処理
でも安定したプラズマ状態で連続エッチング処理が可能
である。In the above embodiment, the etching process mainly using the Al film was described, but the etching layer is not limited to this, and the optimum etching conditions for each etching layer are set in advance in the control computer. By doing so, it is possible to carry out continuous etching treatment in a stable plasma state even with etching treatment of a plurality of types and a plurality of layers.
【0017】[0017]
【発明の効果】本発明によれば、複数のエッチング層を
連続して高密度で安定にプラズマ処理することができる
ため、高速,高精度に加工でき、被処理物の生産性を向
上できる効果がある。According to the present invention, since a plurality of etching layers can be continuously and stably treated with high density plasma, processing can be performed at high speed and with high accuracy, and the productivity of the object to be processed can be improved. There is.
【図1】本発明を適用したマイクロ波プラズマ処理装置
の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a microwave plasma processing apparatus to which the present invention has been applied.
【図2】エッチング処理時の信号制御系の構成を示す図
である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a signal control system during an etching process.
6…被処理物、7…被処理物載置電極、14…発光検出
器、15…制御用コンピュータ、16…導波管、17…
ベルジャー、18…Oーリング、19…真空シール材、
20…真空容器、21…カバー、100…接地電極、1
01…絶縁材、102…変位変換部材、103…パルス
モータ、200…コイル、201…コンデンサ、202
…可変抵抗。6 ... Object to be processed, 7 ... Object to be processed mounting electrode, 14 ... Emission detector, 15 ... Control computer, 16 ... Waveguide, 17 ...
Bell jar, 18 ... O-ring, 19 ... Vacuum sealing material,
20 ... Vacuum container, 21 ... Cover, 100 ... Ground electrode, 1
01 ... Insulating material, 102 ... Displacement conversion member, 103 ... Pulse motor, 200 ... Coil, 201 ... Capacitor, 202
… Variable resistance.
Claims (1)
スにマグネトロンで発生したマイクロ波とソレノイドコ
イルで発生した磁界とを作用させてプラズマを発生し、
かつ、高周波電源から電力を供給しプラズマ中のイオン
のエネルギを制御しながら試料の表面をエッチングする
装置において、接地電極面積を可変にする手段と、プラ
ズマと接地電極を介した接地間のインピーダンスを可変
にする手段とを設けたことを特徴とするマイクロ波プラ
ズマ処理装置。1. A discharge gas is introduced into a vacuum chamber, and a microwave generated by a magnetron and a magnetic field generated by a solenoid coil act on the discharge gas to generate plasma.
Moreover, in an apparatus for etching the surface of a sample while controlling the energy of ions in plasma by supplying electric power from a high frequency power source, the means for varying the area of the ground electrode and the impedance between the plasma and the ground via the ground electrode are set. A microwave plasma processing apparatus, characterized in that it is provided with a variable means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4031797A JPH05234697A (en) | 1992-02-19 | 1992-02-19 | Microwave plasma treating device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4031797A JPH05234697A (en) | 1992-02-19 | 1992-02-19 | Microwave plasma treating device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05234697A true JPH05234697A (en) | 1993-09-10 |
Family
ID=12341066
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4031797A Pending JPH05234697A (en) | 1992-02-19 | 1992-02-19 | Microwave plasma treating device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05234697A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1573795A1 (en) * | 2002-12-20 | 2005-09-14 | Lam Research Corporation | A system and method for controlling plasma with an adjustable coupling to ground circuit |
US7086347B2 (en) * | 2002-05-06 | 2006-08-08 | Lam Research Corporation | Apparatus and methods for minimizing arcing in a plasma processing chamber |
KR100708831B1 (en) * | 2000-05-25 | 2007-04-17 | 삼성전자주식회사 | Sputtering apparatus using unifrom plasma |
-
1992
- 1992-02-19 JP JP4031797A patent/JPH05234697A/en active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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