JPH07116611B2 - Bias ECR device - Google Patents
Bias ECR deviceInfo
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- JPH07116611B2 JPH07116611B2 JP63309417A JP30941788A JPH07116611B2 JP H07116611 B2 JPH07116611 B2 JP H07116611B2 JP 63309417 A JP63309417 A JP 63309417A JP 30941788 A JP30941788 A JP 30941788A JP H07116611 B2 JPH07116611 B2 JP H07116611B2
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- plasma
- chamber
- shield
- substrate holder
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体素子等の製造時の各種薄膜のデポジシ
ョンやエッチングに使用される、電子サイクロトロン共
鳴を用いた高周波バイアスECRプラズマ装置に関するも
のである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a high frequency bias ECR plasma apparatus using electron cyclotron resonance, which is used for deposition and etching of various thin films at the time of manufacturing semiconductor elements and the like. Is.
（従来技術） 半導体素子の微細化、高集積化に伴って、浅い接合を形
成する必要が生じてプロセスの低温化と微細加工化が進
められている。従来のCVD、あるいはプラズマCVD技術に
比べて、ECRプラズマを用いた薄膜形成法は、常温で品
質のよい膜を形成できる、微細加工に適した方法として
すでに定評があるが、基板にバイアスを印加することで
膜質をより改善できる点や、多層配線を行なうためのス
テップカバレージの改善が可能である点、さらには、絶
縁膜を形成しながら平坦化を行なうことができる点など
が注目されている。(Prior Art) With the miniaturization and high integration of semiconductor elements, it is necessary to form shallow junctions, and the process is being carried out at lower temperatures and finer processing. Compared with conventional CVD or plasma CVD technology, the thin film formation method using ECR plasma is already well-established as a method suitable for microfabrication that can form high quality films at room temperature, but bias is applied to the substrate. By doing so, it is noted that the film quality can be further improved, the step coverage for carrying out multilayer wiring can be improved, and that the planarization can be performed while forming the insulating film. .
第３図（K.Machida and H.Oikawa,Extended Abstract.t
he 17th Conf.Solid State Devices and Materials,p.3
29 Fig.1から転載）は、従来のバイアスECR装置の一例
の概略の正面断面図で、SiO2膜を堆積する装置の図を示
している。Fig. 3 (K. Machida and H. Oikawa, Extended Abstract.t
he 17th Conf.Solid State Devices and Materials, p.3
29) (Reproduced from Fig. 1) is a schematic front cross-sectional view of an example of a conventional bias ECR device, and shows a diagram of a device for depositing a SiO 2 film.
１はマグネットコイル、２はO2ガスライン、３はマイク
ロ波電源、５はプラズマ室、６はプラズマ引出し窓、７
はSiH4ガスラインであり、高周波電源10からマッチング
回路101を経由して高周波バイアス電圧の印加できる基
板ホルダー11は、基板15の乗る面を除く部分に、基板ホ
ルダーシールド12が取り付けられていて、このシールド
12は、高周波バイアス電圧を導入する元の部分で、接地
された処理室８と接続されている。1 is a magnet coil, 2 is an O 2 gas line, 3 is a microwave power source, 5 is a plasma chamber, 6 is a plasma drawing window, 7
Is a SiH 4 gas line, a substrate holder 11 capable of applying a high frequency bias voltage from a high frequency power source 10 via a matching circuit 101, a substrate holder shield 12 is attached to a portion other than a surface on which a substrate 15 is mounted, This shield
Reference numeral 12 denotes an original portion for introducing a high frequency bias voltage, which is connected to the grounded processing chamber 8.
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら上記のような従来のバイアスECR装置で
は、バイアスとして高周波電界を基板15に印加すると、
この高周波電界によって生じる放電で発生するプラズマ
が、処理室８の内部の全体に回り込み、プラズマ処理し
たい基板以外の各部の表面に、CVD反応やエッチング反
応が起こりやすいという欠点があった。特に大面積の基
板を処理する装置において、この欠点が顕著であった。(Problems to be Solved by the Invention) However, in the conventional bias ECR device as described above, when a high frequency electric field is applied to the substrate 15 as a bias,
The plasma generated by the discharge generated by this high-frequency electric field has a drawback that it circulates inside the processing chamber 8 and a CVD reaction or an etching reaction is likely to occur on the surface of each portion other than the substrate to be plasma-processed. Especially, this defect was remarkable in an apparatus for processing a large-area substrate.
（発明の目的） 本発明は、この問題を解決し、大面積の基板のプラズマ
処理をも、基板表面に限定して行なうことのできるバイ
アスECR装置を提供することを目的とする。(Object of the Invention) An object of the present invention is to solve this problem and to provide a bias ECR apparatus capable of performing plasma processing of a large-area substrate only on the substrate surface.
（問題を解決するための手段） 本発明は上記目的達成のため、ECRを用いてプラズマを
発生させるプラズマ室と、該プラズマ室より引出された
プラズマを用いてプラズマ処理する基板およびその基板
に高周波電界を印加させる機構を有する基板ホルダーを
内蔵する処理室と、を備えたバイアスECR装置におい
て、 前記基板ホルダーの基板載置面を除く全表面に該高周波
電界をシールドする基板ホルダーシールドを設け、且
つ、前記基板ホルダーの回りに、前記プラズマ室より引
出されたプラズマをとり囲んでこれを該処理室の内側壁
および前記基板ホルダーシールドから遮蔽するチャンバ
ーシールドを設け、前記基板ホルダーシールドと前記チ
ャンバーシールドを電気的に接続して接地する構成を採
用する。(Means for Solving the Problem) In order to achieve the above object, the present invention provides a plasma chamber for generating plasma by using ECR, a substrate for plasma processing using plasma drawn from the plasma chamber, and a high frequency for the substrate. In a bias ECR apparatus provided with a processing chamber containing a substrate holder having a mechanism for applying an electric field, a substrate holder shield for shielding the high frequency electric field is provided on the entire surface of the substrate holder except the substrate mounting surface, and A chamber shield that surrounds the plasma drawn from the plasma chamber and shields it from the inner wall of the processing chamber and the substrate holder shield is provided around the substrate holder, and the substrate holder shield and the chamber shield are connected to each other. Uses a configuration that is electrically connected and grounded.
さらに、前記基板ホルダーシールドと前記チャンバーシ
ールドの間の間隔を設けるときは、その間隔を、前記基
板にバイアスとして印加された高周波電界およびプラズ
マが、前記処理室の全体に広がらない大きさにするもの
である。Further, when a space is provided between the substrate holder shield and the chamber shield, the space is set so that the high frequency electric field and the plasma applied as a bias to the substrate do not spread to the entire processing chamber. Is.
（作用） 上記の構成によれば、両シールドによって基板ホルダー
に印加された高周波電界およびプラズマが処理室の全体
に広がるのを抑え、基板表面以外での反応を抑止するこ
とができる。(Operation) According to the above configuration, it is possible to suppress the high-frequency electric field and the plasma applied to the substrate holder from spreading to the entire processing chamber by both shields, and to suppress the reaction on the surface other than the substrate surface.
（実施例） 第１図は本発明の実施例であって、SiO2膜を堆積する装
置の図を示している。１はマグネットコイル、２はO2ガ
スライン、３はマイクロ波電源、４は導波管、５はプラ
ズマ室、６はプラズマ引出し窓、７はSiH4ガスライン、
８は処理室、９は油拡散ポンプ、10は高周波電源、11は
基板ホルダー、12は基板ホルダーシールド。(Embodiment) FIG. 1 is an embodiment of the present invention and shows a view of an apparatus for depositing a SiO 2 film. 1 is a magnet coil, 2 is an O 2 gas line, 3 is a microwave power source, 4 is a waveguide, 5 is a plasma chamber, 6 is a plasma extraction window, 7 is a SiH 4 gas line,
8 is a processing chamber, 9 is an oil diffusion pump, 10 is a high frequency power source, 11 is a substrate holder, and 12 is a substrate holder shield.
13は本発明で設けられたチャンバーシールドであって、
基板ホルダーシールド12の回りにプラズマ室５から引き
出されたプラズマを取り囲んでこれを処理室８の内側壁
および基板ホルダーシールド12から遮蔽するもの。14は
基板ホルダー11上に置かれた基板台、15は基板、16は1
2,13の両シールドを短絡する銅線である。13 is a chamber shield provided in the present invention,
A device that surrounds the plasma drawn from the plasma chamber 5 around the substrate holder shield 12 and shields it from the inner wall of the processing chamber 8 and the substrate holder shield 12. 14 is a substrate stand placed on the substrate holder 11, 15 is a substrate, 16 is 1
It is a copper wire that shorts both shields 2 and 13.
次に、これを動作するには、マグネットコイル１による
磁界とマイクロ波電源３からの2.45GHzの電界によるECR
により、プラズマ室５に高密度のO2プラズマを発生さ
せ、プラズマ引出し窓６から引出されたプラズマは、基
板15上に導かれる。このときSiH4ガスライン７よりSiH4
ガスを導入させると、基板15の表面にはSiO2膜が堆積す
る。また、高周波電源10から13.56MHzの電界を基板ホル
ダー11に印加すると、石英製の基板台14を介して基板15
に高周波電界が印加される。Next, to operate this, ECR by the magnetic field by the magnet coil 1 and the electric field of 2.45 GHz from the microwave power source 3
Thereby, high-density O 2 plasma is generated in the plasma chamber 5, and the plasma drawn out from the plasma drawing window 6 is guided onto the substrate 15. At this time SiH than SiH 4 gas line 7 4
When the gas is introduced, a SiO 2 film is deposited on the surface of the substrate 15. Further, when an electric field of 13.56 MHz is applied to the substrate holder 11 from the high frequency power source 10, the substrate 15 is passed through the quartz substrate base 14.
A high frequency electric field is applied to.
この実施例は、基板ホルダーシールド12とチャンバーシ
ールド13の間に間隔を設ける場合を示しているが、その
間隔は10mm以下になっており、両シールドは銅線16で直
接電気的に接続されている。チャンバーシールド13はさ
らに処理室８の壁を経由して接地されている。This embodiment shows a case where a gap is provided between the substrate holder shield 12 and the chamber shield 13, but the gap is 10 mm or less, and both shields are directly electrically connected by the copper wire 16. There is. The chamber shield 13 is further grounded via the wall of the processing chamber 8.
このような構造になっているため、ホルダーに印加され
た13.56MHzの電界は基板15の表面に限定されて印加さ
れ、これにより発生するプラズマは、基板表面付近のみ
に限られる。With such a structure, the 13.56 MHz electric field applied to the holder is applied only to the surface of the substrate 15, and the plasma generated thereby is limited only to the vicinity of the surface of the substrate.
その効果を述べると、チャンバーシールド13がない場
合、および、この実施例の基板ホルダーシールド12とチ
ャンバーシールド13の間隔が10mm以上、もしくは、銅線
13がない構造では、処理室８の全面にSiO2膜が付着し、
導入したSiH4ガスが有効に基板15に堆積されていなかっ
た。The effect will be described in the case where the chamber shield 13 is not provided, and the distance between the substrate holder shield 12 and the chamber shield 13 of this embodiment is 10 mm or more, or a copper wire.
In the structure without 13, the SiO 2 film adheres to the entire surface of the processing chamber 8,
The introduced SiH 4 gas was not effectively deposited on the substrate 15.
しかし本発明のかかる特徴的構造により、高周波電界印
加時に、処理室８の内壁面に殆んどSiO2膜が堆積されな
くなり、基板への膜の堆積速度もその向上がみられた。However, due to the characteristic structure of the present invention, almost no SiO 2 film was deposited on the inner wall surface of the processing chamber 8 when a high frequency electric field was applied, and the deposition rate of the film on the substrate was also improved.
次に本発明を実施した時とそうでない時の基板上へのSi
O2膜の堆積速度の差を第２図に示す。Next, Si on the substrate when the present invention was carried out and when it was not
The difference in the deposition rate of the O 2 film is shown in FIG.
横軸は基板に印加した高周波電力、縦軸は基板へのSiO2
膜の堆積速度、21は本発明を実施しないときの堆積速
度、22は実施したときの堆積速度を示す。このように高
周波電界印加時の堆積速度の向上が表れている。The horizontal axis is the high frequency power applied to the substrate, and the vertical axis is the SiO 2 to the substrate.
The deposition rate of the film, 21 is the deposition rate when the present invention is not carried out, and 22 is the deposition rate when the present invention is carried out. Thus, the deposition rate is improved when a high frequency electric field is applied.
また、チャンバーシールド13を基板ホルダー12と一体構
造としても同様な効果が得られる。また、チャンバーシ
ールド13をメッシュまたはそれに代わる多数孔打抜板に
した場合でも同様な効果が得られる。さらにまた、本発
明の実施例により、バイアス印加時の異常放電の発生を
防ぐことができた。Further, the same effect can be obtained even if the chamber shield 13 is integrated with the substrate holder 12. The same effect can be obtained even when the chamber shield 13 is a mesh or a multi-hole punched plate instead of it. Furthermore, according to the embodiment of the present invention, it is possible to prevent the occurrence of abnormal discharge when a bias is applied.
（発明の効果） 本発明によれば、バイアスECR装置のプラズマ処理を基
板近傍に限定させて行なうことができる。特に、大口径
の基板の処理の場合に効果が著しい。(Effect of the Invention) According to the present invention, the plasma processing of the bias ECR device can be performed only in the vicinity of the substrate. In particular, the effect is remarkable when processing a large-diameter substrate.
第１図は、本発明をSiO2の堆積に利用した場合のバイア
スECR装置の正面断面図。第２図は、本発明を実施した
時と、しない時の堆積速度の変化を示す図。第３図は従
来のバイアスECR装置の正面断面図。FIG. 1 is a front sectional view of a bias ECR apparatus when the present invention is used for depositing SiO 2 . FIG. 2 is a diagram showing changes in the deposition rate when the present invention is carried out and when it is not carried out. FIG. 3 is a front sectional view of a conventional bias ECR device.
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｃ 9014−2Ｇ Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location H05H 1/46 C 9014-2G
Claims (2)
プラズマを発生させるプラズマ室と、該プラズマ室より
引出されたプラズマを用いてプラズマ処理する基板およ
びその基板に高周波電界を印加させる機構を有する基板
ホルダーを内蔵する処理室と、を備えたバイアスECR装
置において、 前記基板ホルダーの基板載置面を除く全表面に該高周波
電界をシールドする基板ホルダーシールドを設け、且
つ、前記基板ホルダーの回りに、前記プラズマ室より引
出されたプラズマをとり囲んでこれを該処理室の内側壁
および前記基板ホルダーシールドから遮蔽するチャンバ
ーシールドを設け、前記基板ホルダーシールドと前記チ
ャンバーシールドを電気的に接続して接地したことを特
徴とするバイアスECR装置。1. A plasma chamber for generating plasma using electron cyclotron resonance (ECR), a substrate for plasma processing using plasma drawn from the plasma chamber, and a substrate having a mechanism for applying a high-frequency electric field to the substrate. In a bias ECR apparatus including a processing chamber containing a holder, a substrate holder shield for shielding the high frequency electric field is provided on the entire surface of the substrate holder except the substrate mounting surface, and around the substrate holder, A chamber shield that surrounds the plasma drawn from the plasma chamber and shields it from the inner wall of the processing chamber and the substrate holder shield is provided, and the substrate holder shield and the chamber shield are electrically connected to ground. A bias ECR device characterized in that
ーシールドの間に間隔を設けるときは、その間隔を、前
記基板にバイアスとして印加された高周波電界およびプ
ラズマが、前記処理室の全体に広がらない大きさにする
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のバイアス
ECR装置。2. When a space is provided between the substrate holder shield and the chamber shield, the space is such that a high frequency electric field and plasma applied as a bias to the substrate do not spread over the entire processing chamber. The bias according to claim 1, characterized in that
ECR device.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP63309417A JPH07116611B2 (en) | 1988-12-07 | 1988-12-07 | Bias ECR device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63309417A JPH07116611B2 (en) | 1988-12-07 | 1988-12-07 | Bias ECR device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02156088A JPH02156088A (en) | 1990-06-15 |
| JPH07116611B2 true JPH07116611B2 (en) | 1995-12-13 |
Family
ID=17992752
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63309417A Expired - Lifetime JPH07116611B2 (en) | 1988-12-07 | 1988-12-07 | Bias ECR device |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPH07116611B2 (en) |
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-
1988
- 1988-12-07 JP JP63309417A patent/JPH07116611B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02156088A (en) | 1990-06-15 |
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