JPH08250470A - Method and device for plasma treatment - Google Patents

Method and device for plasma treatment

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JPH08250470A
JPH08250470A JP4956295A JP4956295A JPH08250470A JP H08250470 A JPH08250470 A JP H08250470A JP 4956295 A JP4956295 A JP 4956295A JP 4956295 A JP4956295 A JP 4956295A JP H08250470 A JPH08250470 A JP H08250470A
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JP
Japan
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plasma
processing chamber
vacuum
chamber
sample stage
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JP4956295A
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Japanese (ja)
Inventor
Makoto Arai
Naoyuki Koto
Tatsumi Mizutani
Kazunori Tsujimoto
直行 小藤
眞 新井
巽 水谷
和典 辻本
Original Assignee
Hitachi Ltd
株式会社日立製作所
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Abstract

PURPOSE: To provide an improved method and device for plasma treatment which can prevent the influence of the internal side faces of a vacuum chamber and can reduce the influence of materials adhering to the internal side faces without cleaning the internal side faces with heat or plasma.
CONSTITUTION: In a plasma treatment device, a vacuum treatment chamber 7 is constituted so that the distance (d) from the internal side face 3 of the chamber 7 to the outer periphery of a sample stage 11 and the height (h) of the ceiling of the chamber 7 facing the stage 11 from the stage 11 can meet a relation d/h≥1/2. Therefore, the influence of materials 9 adhering to the internal side face 3 and other internal surfaces of the chamber 7 can be reduced and, at the time of performing dry etching, the etching rate and etch selectivity can be improved and the number of particles generated in the device and the secular change of characteristics of the device can be reduced. At the time of forming films, in addition, the occurrence of foreign matters can be reduced and high-quality thin films can be formed.
COPYRIGHT: (C)1996,JPO

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、例えば半導体基板やガラス基板等の電子部品にドライエッチングや薄膜形成(成膜と略称)を行なうプラズマ処理方法及び処理装置に係り、特にプラズマ処理によりプラズマ処理室の側壁面に付着した付着物が基板上に飛散して、プラズマ処理面にダメージを与えるのを防止して、つまり、プラズマ処理室の側壁の影響を防止して安定性の高いプラズマ処理を行うのに好適なプラズマ処理方法及び処理装置に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION This invention is, for example relates to a plasma processing method and a processing apparatus for performing dry etching or thin film formation (film formation abbreviation) to the electronic component of the semiconductor substrate, a glass substrate or the like, especially a plasma treatment by the plasma treatment scattered deposits adhering to the side wall surface of the chamber is on the substrate, to prevent the damage to the plasma-treated surface, i.e., to prevent the influence of the side wall of the plasma processing chamber with high plasma processing stability regarding suitable plasma processing methods and apparatus for performing.

【0002】 [0002]

【従来の技術】従来からプラズマ処理においては、試料基板の置かれたプラズマ処理室の壁面に、プラズマ処理時のガス組成及び基板の材質等に応じて発生する粒子が付着し、この付着物がプラズマ処理中に基板の被処理面に再付着することによりプラズマ処理の品質低下をきたすことが知られており、種々の対策が講じられている。 In a conventional from the plasma treatment, the wall surface of the placed plasma processing chamber of the sample substrate, particles generated are adhered according to plasma treatment when the gas composition and the material of the substrate or the like, the deposit is it is known that lead to quality degradation of the plasma processing by re-adhering to the target surface of the substrate during plasma processing, various countermeasures have been taken.

【0003】以下、プラズマ処理としてドライエッチングの場合を代表例に説明する。 [0003] Hereinafter, the case of dry etching Representative examples of the plasma treatment. 図2は、従来のドライエッチング装置の概略を示した要部断面図であり、マイクロ波プラズマエッチング装置の例を示している。 Figure 2 is a fragmentary cross-sectional view showing the outline of a conventional dry etching apparatus, an example of a microwave plasma etching apparatus. マグネトロン1で2.45GHzのマイクロ波を発生させ、導波管2によりマイクロは導入窓5を通してを真空処理室7に伝搬させ、真空処理室内にプラズマ放電を発生させる。 To generate a microwave of 2.45GHz in the magnetron 1, the waveguide 2 Micro by propagating through introduction window 5 into the vacuum chamber 7, to generate a plasma discharge in the vacuum processing chamber.

【0004】真空処理室7の外周部には磁場コイル6が配置され、マイクロ波と磁場により電子サイクロトロン共鳴を起こしてプラズマ7aを発生する。 [0004] The outer peripheral portion of the vacuum chamber 7 is disposed a magnetic field coil 6, causing the electron cyclotron resonance to generate a plasma 7a by microwaves and the magnetic field. プラズマ処理を行う試料8は試料設置台11の上に設置され、真空処理室7の中に置かれてプラズマにさらされる。 Sample 8 for plasma processing is placed on the sample installation table 11, it is placed inside the vacuum chamber 7 is exposed to the plasma. 試料台1 The sample stage 1
1の大きさは通常、試料8の直径よりわずかに大きく作られ、例えば8インチのウェハを試料8とする場合には試料設置台11の直径は9〜10インチに作られる。 1 size is usually made slightly larger than the diameter of the sample 8, for example, the diameter of the sample installation table 11 in the case of the 8-inch wafer and the sample 8 is made to 9-10 inches. この場合、真空処理室7の大きさは直径が14〜16インチ、高さhは20〜30cm程度の大きさが通常である。 In this case, the size of the diameter of from 14 to 16 inches of vacuum processing chamber 7, the height h is a size of about 20~30cm usually. なお、図中の10は不図示の排気ポンプに接続される排気口を、14は真空バッファ室を、それぞれ示している。 Incidentally, 10 in the figure the outlet is connected to an exhaust pump (not shown), 14 a vacuum buffer chamber, respectively.

【0005】上記従来装置においては、処理室7の側壁面3から試料設置台11の周辺部分までの距離dが2〜 [0005] The In the conventional apparatus, the distance d from the side wall surface 3 of the processing chamber 7 to the periphery portion of the sample installation table 11 2
3.5インチ(約5〜8.7cm)であった。 3.5 was inch (about 5~8.7cm). この場合、プラズマエッチング処理中にウェハ表面から発生する物質(エッチングされた微粒子など)が側壁面3に付着し易く、また、側壁面3に付着した物質9が試料表面に再付着し、エッチング処理の安定性を阻害していた。 In this case, easy substances generated from the wafer surface during the plasma etching process (such as etched fine particles) is attached to the side wall surface 3, also material 9 attached to the side wall surface 3 is again attached to the sample surface, the etching process It had inhibited the stability.

【0006】このような付着物9は真空処理室7の側壁面3に付着し易いため、側壁面3が試料8に近いほどこのような影響が大であった。 [0006] Such deposits 9 liable to adhere to the side wall surface 3 of the vacuum chamber 7, the side wall surface 3 is such effect closer to the sample 8 was greater. このような壁面の影響を少しでも減少させるため、従来は側壁面3をヒータ等で1 To reduce the effect of such wall a little, the prior art sidewall surface 3 by a heater or the like 1
00℃程度に加熱することによって付着物9を処理室外に排気して減少させる方法などが用いられていた。 A method of reducing exhaust the deposits 9 to the outside of the processing room by heating at about 00 ° C. has been used. しかし、真空処理室7の側壁面3が例えば石英などの加熱しにくい物質でカバーされている場合などがあり、真空処理室7の金属容器(通常、ステンレス鋼製)の加熱のみでは付着物の除去が不十分な場合があった。 However, there is a case side wall surface 3 of the vacuum chamber 7 is covered by the heat hard materials such as quartz, the vacuum chamber 7 metal container (typically, stainless steel) of the heating only by the deposit of removal there was a case inadequate.

【0007】さらに、側壁面3を加熱する代わりに、一旦付着した物質9をプラズマ7aなどを用いたクリーニングにより除去する方法も用いられていた。 Furthermore, instead of heating the side wall surface 3, it has been used a method of removing by a cleaning once the material 9 attached using a plasma 7a. この場合でも、プラズマクリーニングのみで完全に真空処理室7の内壁面3を清浄化することが困難であり、しかもクリーニングに長時間を要するためプロセス処理時間が長くなるなどの問題があった。 In this case, it is difficult to clean the inner wall surface 3 of the full vacuum processing chamber 7 only by a plasma cleaning process processing time and since it takes a long time to clean a problem, such as a long.

【0008】以上、プラズマ処理としてドライエッチングの場合を例に説明したが、成膜についても取り扱う原料ガスが異なるだけで原理的にはドライエッチングの場合と同様の問題があった。 [0008] Having described the case of dry etching as an example plasma treatment, there was a similar problem in the case of dry etching in principle only the raw material gas also handle the film formation is different.

【0009】なお、本件従来技術に関連するものとしては、例えば米国真空学会雑誌、ジャーナル・バキューム・ソサイテイ・テクノロジー・B8(6)、第1192 [0009] Incidentally, as related to the present prior art, for example, U.S. vacuum Journal, Journal Vacuum Sosaitei Technology, B8 (6), the 1192
頁〜第1198頁、11月/12月、1990年〔J. Page - pp. 1198, November / December, 1990 [J.
Vac. Vac. Sci. Sci. Technol. Technol. B8(6),pp1 B8 (6), pp1
192−1198,Nov/Dec,(1990)〕が挙げられる。 192-1198, Nov / Dec, include (1990)].

【0010】 [0010]

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の目的は、このような従来の問題点を解消することにあり、真空処理室の側壁面の加熱やプラズマによる壁面クリーニングによらず、側壁面の影響を防止し、真空処理室側壁面に付着する物質の影響を減少させ得る改良されたプラズマ処理方法及び処理装置を提供することにある。 OBJECTS OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention is to solve such conventional problems, regardless of the wall surface cleaning by heating or plasma side wall surface of the vacuum processing chamber, the side wall surface impact prevented, is to provide a plasma processing methods and apparatus with improved may reduce the effects of substances adhering to the vacuum processing chamber side wall.

【0011】 [0011]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的を達成するために種々実験検討したところ、試料台と試料台を取り巻く真空処理室内壁との関係を特定の条件下に設定することにより、従来必須とされていた真空処理室の側壁面の加熱やプラズマによる壁面クリーニングを必要とせずに、真空処理室の側壁面の影響を防止し、真空処理室側壁面に付着する物質の影響を減少させることができ、結果として成膜処理にしても、エッチング処理にしても良好なプラズマ処理が実現できると云う有効な知見を得ることができた。 Means for Solving the Problems The present inventors have made various experiments studied in order to achieve the above object, sets the relationship between the vacuum processing chamber wall surrounding the sample stage and the sample base under specific conditions it allows without requiring wall cleaning by heating or plasma side wall surface of the vacuum processing chamber which has conventionally been required to prevent the influence of the side wall surface of the vacuum processing chamber, the substance adhering to the vacuum processing chamber side wall effect can be reduced, even if the resulting film forming process, good plasma processing even in the etching process is able to obtain an effective knowledge called can be realized.

【0012】本発明は、このような知見に基づいてなされたものであり、真空処理室7の側壁面3を試料台11 [0012] The present invention has been made based on such findings, the sample stage 11 to the side wall surface 3 of the vacuum chamber 7
の最外周部から一定距離遠ざけ、この最短距離をdとし、試料台11からそれに対向する上部天井壁(図2の場合にはマイクロは導入窓5の表面)までの高さ(間隔)をhとしたとき、両者の関係をd/h≧1/2として構成する。 Away a certain distance from the outermost periphery, the shortest distance is d, from the sample stage 11 to the upper ceiling wall opposed thereto (Micro surface of inlet window 5 in the case of FIG. 2) the height (distance) h of when a, constitute the relationship between the two as a d / h ≧ 1/2.

【0013】このd/hの値が1/2より小さくなると効果が激減し、従来装置の場合に近づき好ましくないことがわかった。 [0013] The value of the d / h is depleted it becomes smaller when the effect than 1/2, it was found that undesirable approach in the case of the conventional device. 本発明者等の実験によれば、より好ましくはd/h≧1であり、さらに好ましくはd/h≧3/ According to experiments of the present inventors, more preferably d / h ≧ 1, more preferably d / h ≧ 3 /
2である。 2. なお、d/hの上限は装置構成上の制約から実用的には3≧d/hが望ましい。 The upper limit of d / h is practically constraints on the device construction 3 ≧ d / h is preferable.

【0014】また、真空処理室7の排気口部分のコンダクタンスを大きくする構造にし、かつ試料設置台11と対向する処理室天井の間隔hを小さくし、試料表面から処理室側壁面3を見込む見込角を小さくすることが望ましい。 Further, a structure to increase the conductance of the outlet portion of the vacuum chamber 7, and the distance h of the processing chamber ceiling facing the sample installation table 11 is reduced, it allows for the processing chamber side wall 3 from the sample surface prospective it is desirable to reduce the corner.

【0015】プラズマ発生手段としては、高周波エネルギ印加により放電させる手段で構成され、例えばマイクロ波放電、とりわけ高いプラズマ密度を得るには電子サイクロトロン共鳴(ECR)が望ましいが、その他の高周波放電(RF放電)など周知の発生源が使用できる。 [0015] As the plasma generating means is constituted by means for discharging the high-frequency energy is applied, for example, microwave discharge, but especially high electron cyclotron resonance to obtain a plasma density (ECR) is desired, other high frequency discharge (RF discharge ) such as the well-known sources can be used.

【0016】具体的には、試料台もしくはそれに対向する天井部分にプラズマを発生するエネルギー供給源を設けて、試料台と天井部分との間隙部分にプラズマを発生させる際に、プラズマ密度の10 9 cm -3以上の部分が真空処理室側壁に接触させない構成とすることである。 [0016] Specifically, provided an energy source for generating a plasma in the ceiling portion facing the sample stage or it, when generating the plasma in the gap portion between the sample stage and the ceiling portion of the plasma density of 10 9 cm -3 or more parts is be configured not to contact the vacuum processing chamber sidewall.
すなわち、プラズマ処理領域となる試料基板上のプラズマ密度は、通常、10 10 〜10 11 cm -3程度、もしくは場合によってはこれ以上であることから、真空処理室側壁の密度を10 9 cm -3以下とすれば真空処理室の側壁面の影響を防止し、側面に付着する物質の影響を減少させることができる。 That is, the plasma density of the sample on a substrate as a plasma treatment region, usually, 10 10 ~10 11 cm -3 or so, or because is more the case, the vacuum process chamber the density of the side walls 10 9 cm -3 if less to prevent the influence of the side wall surface of the vacuum processing chamber, it is possible to reduce the effects of substance adhering to the side surface.

【0017】このような構成から成るプラズマ処理装置を用いて、プラズマエッチングもしくはプラズマ成膜処理する方法について説明する。 [0017] by using the plasma processing apparatus having the structure described above, a method for plasma etching or plasma deposition process. 先ず、試料台に所定の被処理基板を載置し、真空処理室外に設けられた原料供給ガス源から所定の流量で原料ガスを真空処理室内に供給する。 First, placing a predetermined target substrate on the sample stage, and supplies a material gas into the vacuum processing chamber from the raw material supply gas source provided in the vacuum processing outside at a predetermined flow rate. 原料ガスが成膜材料であれば、原料ガスはプラズマ発生手段により形成されたプラズマ中で分解し、被処理基板上に薄膜が形成される。 If the raw material gas is a film-forming material, the raw material gas is decomposed in a plasma formed by the plasma generating means, a thin film is formed on the substrate to be processed.

【0018】一方、原料ガスがエッチングガスであれば、被処理基板表面がエッチングされて所定のパターンが基板上に形成される。 Meanwhile, the raw material gas if the etching gas, a predetermined pattern is the surface of the substrate to be processed is etched is formed on the substrate. これら何れのプラズマ処理においても、真空処理室側壁のプラズマ密度は10 9 cm -3 In any of these plasma treatment, the plasma density of the vacuum processing chamber sidewall 10 9 cm -3
以下に制御されているので、側壁面の影響は防止され、 Because it is controlled in the following, the influence of the side wall surfaces is prevented,
壁面に付着する物質の影響を減少させることができるので、高品質のプラズマ処理が実現される。 It is possible to reduce the effects of substances adhering to the wall surface, a high-quality plasma processing can be realized.

【0019】 [0019]

【作用】真空処理室側壁面を試料表面から遠ざけることにより、処理中に試料表面から発生する物質が処理室側壁面に付着しにくくなり、また、プラズマが処理室側壁面から離れたところで発生するため、たとえ壁面に物質が付着したとしてもプラズマの影響で側壁面から再離脱して試料表面に付着することは防止できる。 By distancing [acting] The vacuum processing chamber side wall from the sample surface, substances generated from the sample surface is unlikely to adhere to the process chamber side wall during processing, also generated at the point where the plasma is separated from the process chamber side wall Therefore, even if it also adheres to the re-withdrawal to the sample surface from the sidewall surface due to the influence of the plasma as a material on the wall is attached can be prevented. 側壁面は試料表面から遠く、かつ排気口に近い配置となっているため、再離脱物を真空処理室外に有効に排気できる。 Since the side wall surface has a place close to the far, and outlet from the sample surface can be effectively exhausted again leaving was the vacuum processing chamber. 試料台とその天井壁との間隔を小さくすることにより、試料表面からみる処理室側壁面の見込角が小さくなり、側壁面からの再離脱物質が試料表面に戻りにくくなっている。 By reducing the distance between sample table and its ceiling wall, an apparent angle of the processing chamber side wall viewed from the sample surface is reduced, which is re-detached material from the side wall surface is hardly returned to the sample surface.

【0020】プラズマ密度は、一般に基板上のプラズマ処理領域から側壁方向に拡散することにより急激に低下する。 The plasma density generally decreases rapidly by diffusion in the direction of the side wall from the plasma processing region on the substrate. 本発明はこの現象を効果的に応用したものであり、先のd/h≧1/2の条件は、真空処理室側壁のプラズマ密度を10 9 cm -3以下に制御する条件でもある。 The present invention has effectively applying this phenomenon, conditions of the previous d / h ≧ 1/2 is also a condition for controlling the plasma density in the vacuum processing chamber sidewall 10 9 cm -3 or less.

【0021】 [0021]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面にしたがって説明する。 BRIEF DESCRIPTION accordance an embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings. 〈実施例1〉 (1)プラズマ処理装置の構成例 図1は、本発明の一実施例となるプラズマ処理装置の要部断面図を示したものである。 <Example 1> (1) Configuration Example Figure 1 of the plasma processing apparatus, there is shown a fragmentary cross-sectional view of a plasma processing apparatus which is an embodiment of the present invention. プラズマ発生手段として、マグネトロン1で2.45GHzのマイクロ波を発生させ、導波管2によりマイクロは導入窓5を通して真空処理室7に伝搬させ、真空処理室内にプラズマ放電を発生させる。 As the plasma generating means to generate a microwave of 2.45GHz in the magnetron 1, the micro by the waveguide 2 is propagated to the vacuum chamber 7 through the inlet window 5, to generate a plasma discharge in the vacuum processing chamber. 真空処理室7の外周部には磁場コイル6が配置され、マイクロ波と磁場の作用により電子サイクロトロン共鳴を起こしてプラズマ7aを発生する。 The outer peripheral portion of the vacuum chamber 7 is disposed a magnetic field coil 6, causing the electron cyclotron resonance to generate a plasma 7a by the action of the microwave and the magnetic field. プラズマ処理を行う試料8は試料台11の上に設置され、真空処理室7の中に置かれてプラズマ7aにさらされる。 Sample 8 for plasma processing is placed on the sample stage 11, it is placed inside the vacuum chamber 7 is exposed to a plasma 7a. 真空処理室7には原料ガス供給管12が接続され、不図示のガス供給源から流量計を介してプラズマ処理に必要なガスが処理室7内に供給される。 The vacuum processing chamber 7 source gas supply pipe 12 is connected, a gas necessary for the plasma treatment through the flow meter from the gas supply source (not shown) is supplied into the processing chamber 7.

【0022】試料台11は、その上に試料8として8インチのウェハが十分に載置できる大きさを有している。 The sample stage 11, an 8-inch wafer as a sample 8 has a large enough to put on it.
試料台11の上部対向側の真空処理室7の内壁はマイクロ波導入窓5であり、この試料台11とマイクロ波導入窓5との間隔hを約20cmとした。 The inner wall of the vacuum chamber 7 of upper opposite side of the sample stage 11 is microwave introducing window 5, the distance h between the sample stage 11 and the microwave introducing window 5 was about 20 cm.

【0023】処理室側壁面3は、図2の従来装置のような構造から図1のように横に幅を広げ、hの高さよりも上下幅の大きい壁面h 0 (30cm)とすると共に、試料台11の外周部からこの側壁面3までの距離dを約1 The process chamber side walls 3, lateral widened to as shown in Figure 1 from the structure as in the conventional apparatus of FIG. 2, with a large wall surface h of the vertical width than the height of h 0 (30 cm), the distance d from the outer peripheral portion of the sample stage 11 to the side wall surface 3 about 1
5cmとした。 It was 5cm. この距離dと高さhとの関係は、d/h The relationship between the distance d and the height h, d / h
=3/4(=0.75)である。 = 3/4 (= 0.75).

【0024】なお、h 0 /hの実用的に好ましい範囲はh 0 /h≧1.5であり、上限を限定する理由はないが、装置が必要以上に大きくなるのを避けるために3≧ [0024] Incidentally, practically preferred range of h 0 / h is h 0 /h≧1.5, but no reason to limit the upper limit, 3 ≧ to avoid device from becoming larger than necessary
0 /h≧1.5が望ましい。 h 0 /h≧1.5 is desirable.

【0025】(2)プラズマ処理方法(ドライエッチング)の例 図1のマイクロ波プラズマ処理装置のガス供給管12 [0025] (2) plasma processing method the gas supply pipe of the microwave plasma processing apparatus of Example Figure 1 (dry etching) 12
に、原料ガスとしてエッチングガスを導入することにより、この装置をプラズマエッチング処理装置として使用する。 To, by introducing an etching gas as a source gas, using the device as a plasma etching apparatus. 以下に示す手順によりポリシリコンのドライエッチングを行った。 It was dry etching of the polysilicon by the following procedures.

【0026】先ず、試料基板8として、予めシリコンウェハにSiO 2膜を、さらにその上にポリシリコン膜を順次形成し、ポリシリコン膜上にレジストパターン(マスク)を形成したものを準備する。 [0026] First, as a sample substrate 8, the SiO 2 film in advance silicon wafer, further a polysilicon film are sequentially formed thereon, to prepare those forming a resist pattern (mask) on the polysilicon film. エッチングガスとしてガス供給管12からCl 2ガスを処理室7内に供給し、ポリシリコンのエッチングを行った。 Supplied from the gas supply pipe 12 Cl 2 gas into the processing chamber 7 as the etching gas, it was etched polysilicon.

【0027】このときのマイクロ波パワーは1KW、バイアスパワーは50W、ガス圧力は5mTorr、ガス流量は100sccmとした。 The microwave power at this time is 1 KW, the bias power was 50 W, the gas pressure is 5 mTorr, gas flow rate and 100 sccm. エッチング結果として、 As an etching result,
ポリシリコンのエッチ速度は400nm/min、ポリシリコン/SiO 2選択比が50であった。 Etch rate of polysilicon 400 nm / min, a polysilicon / SiO 2 selectivity ratio was 50. なお、比較例として行なった図2の従来装置(d/h=7cm/2 Incidentally, in FIG. 2 was conducted as a comparative example a conventional device (d / h = 7cm / 2
5cm=0.28)では、同様の条件でポリシリコン/ 5 cm = 0.28) in the polysilicon at the same conditions /
SiO 2選択比は25であったので、本実施例では選択比を従来装置の2倍にする効果があった。 Since SiO 2 selectivity ratio was 25, in this embodiment it was effective for the selective ratio to twice the conventional apparatus.

【0028】なお、図3は、ポリシリコン/SiO 2選択比および装置内パーテイクル数(個/ウェハ)にd/ [0028] FIG. 3 is a polysilicon / SiO 2 selection ratio and apparatus Pateikuru number (pieces / wafer) d /
hが如何なる影響を及ぼすかについて測定した結果を示した特性曲線図である。 h is a characteristic curve diagram showing the results of measuring whether any influence. 前述の通りdは試料台11の外周から真空処理室側壁面3までの距離、hは試料台11 As described above d is a distance from the outer periphery of the sample stage 11 to the vacuum processing chamber side wall 3, h is the sample stage 11
から上方天井壁面までの高さである。 From a height of up to the upper ceiling wall. 図1の装置のhを20cmに固定し、dの値を変化させて測定したものである。 The h of the apparatus of FIG. 1 is fixed to 20 cm, it is measured by changing the value of d.

【0029】この図から明らかなように、ポリシリコン/SiO 2選択比は、d/h値を大きくするほど、すなわち、距離dを大きくするほど増加する。 As it is apparent from this figure, a polysilicon / SiO 2 selectivity ratio, the larger the d / h value, i.e., increases the larger the distance d. 例えば距離d For example, the distance d
が7cmのところが比較例(従来装置d/h=0.2 Comparative Examples at the but 7 cm (conventional apparatus d / h = 0.2
8)に該当し、このときの選択比は25であるが、dがさらに遠ざかり15cmのところではd/h=0.75 Corresponds to 8), but the selection ratio at this time is 25, d / h = 0.75 are at the d further away 15cm
で従来の2倍の選択比、さらに25cmのところでは、 Twice the selectivity of the conventional in, in yet at the 25 cm,
d/h=1.25で従来の2.5倍以上の選択比を示している。 It shows a conventional 2.5-fold or more selective ratio d / h = 1.25.

【0030】一方、装置内のパーティクル発生数についても、8インチウェハ上において従来装置では約76個であったものが、d/h=0.75では約43個、d/ On the other hand, for the number of generated particles in the apparatus, those in the conventional apparatus was about 76 amino in on an 8-inch wafer, about 43 amino At d / h = 0.75, d /
h=1.25以上では約30以下と従来装置の半分以下になり、真空処理室側壁の影響を防止する効果が十分に認められた。 h = the 1.25 or more becomes less than half of about 30 or less and a conventional device, the effect of preventing the influence of the vacuum processing chamber sidewall was observed sufficiently.

【0031】なお、パーティクル発生数のカウントは、 [0031] The count of particle generation number,
ウェハ異物計測装置によりウェハ上に付着した粒子数を実測したものであり、これらの粒子は殆ど真空処理室側壁から飛散してきたものである。 Is obtained by measuring the number of particles deposited on the wafer by the wafer particle measuring apparatus, these particles are those that have little scattered from the vacuum processing chamber sidewall. さらに、ポリシリコンやSiO 2のエッチング速度の経時変化も従来装置の約1/2以下に低減した。 Furthermore, changes over time in the etch rate of polysilicon and SiO 2 were also reduced to less than about 1/2 of the conventional apparatus.

【0032】〈実施例2〉この実施例ではプラズマ発生手段を、実施例1のマイクロ波放電の代わりに高周波放電による構成としたものである。 [0032] The plasma generating means in the <Embodiment 2> This embodiment is obtained by the configuration according to high-frequency discharge in place of the microwave discharge in Example 1. 図4はトランスフォーマ・カップル・プラズマ(Transformer couple plasm Figure 4 is transformer-coupled plasma (Transformer couple plasm
a)エッチングとよばれている誘導結合型のドライエッチング装置に本発明を適用した装置の要部断面図である。 a) it is a fragmentary cross-sectional view of the applied device of the present invention to an inductively coupled dry etching apparatus which is called an etching.

【0033】また、図5はこの装置の従来構造を比較のために示した要部断面図である。 Further, FIG. 5 is a fragmentary cross-sectional view showing for comparison the conventional structure of the device. 従来装置では、試料台11の外周部から真空処理室側壁面3までの距離dと、 In the conventional apparatus, the distance d from the outer peripheral portion of the sample stage 11 to the vacuum processing chamber side wall 3,
試料台11と対向する天井壁殿の高さhとの関係は、d Relationship between the height h of the ceiling wall buttocks facing the sample stage 11, d
/h<1/2であった。 / H <was 1/2.

【0034】これに対して、図4の本発明による装置では、実施例1の場合と同様にd/h≧1/2として試料台11の外周部から側壁面3までの距離dをより遠ざける構造にすると共に、排気口10に隣接する側壁面3の幅h 0を上下に拡げた。 [0034] In contrast, in the device according to the invention in Figure 4, away more the distance d to the side wall surface 3 from the outer peripheral portion of the sample stage 11 as d / h ≧ 1/2 as in Example 1 with a structure and expand the width h 0 of the side wall surface 3 adjacent to the exhaust port 10 in the vertical direction. その一例として、試料台11と対向する天井壁殿の高さhを30cmとし、試料台11 As an example, the height h of the ceiling wall buttocks facing the sample stage 11 and 30 cm, the sample stage 11
の外周部から真空処理室側壁面3までの距離dを20c 20c a distance d to the vacuum processing chamber side wall 3 from the outer periphery of the
mとして、d/h=0.67とした。 As m, and the d / h = 0.67. なお、側壁面3の上下幅h 0は60cmとした。 Incidentally, vertical width h 0 of the side wall surface 3 was 60cm.

【0035】この装置によりエッチングガスとしてガス供給管12からCl 2ガスを処理室7内に供給し、試料8として表面に予めアルミニウム合金膜が形成された液晶パネル用のガラス基板を準備し、このアルミニウム合金膜上に周知のフォトリソグラフにより所定パターンのレジストマスクを形成し、ドライエッチングにより配線パターンを形成した。 [0035] From the gas supply pipe 12 supplying Cl 2 gas into the processing chamber 7, to prepare a glass substrate for a liquid crystal panel aluminum alloy film is formed in advance on the surface as a sample 8 as an etching gas with the device, the by a known photolithographic on the aluminum alloy film to form a resist mask having a predetermined pattern to form a wiring pattern by dry etching. その結果、アルミニウム合金/S As a result, the aluminum alloy / S
iO 2のエッチ速度選択比が従来装置の30%増加し、 etch rate selectivity of the iO 2 is increased by 30% of the conventional apparatus,
装置内パーティクルが1/2以下に減少した。 Device particles is reduced to 1/2 or less.

【0036】〈実施例3〉この実施例では、図1のプラズマ処理装置を用いてCVDにより、シリコン基板上にSiO 2膜を形成した例について説明する。 [0036] In <Embodiment 3> In this example, by CVD using a plasma processing apparatus of FIG. 1, an example of forming the SiO 2 film on the silicon substrate. 図1のプラズマ処理装置は原料ガスをエッチングガスからCVDガスに切り換えるだけでプラズマCVDによる成膜装置となる。 The plasma processing apparatus of FIG. 1 is a film forming apparatus by plasma CVD simply switching the material gas from the etching gas to the CVD gas.

【0037】先ず、原料ガスとしてモノシランSi [0037] First of all, monosilane Si as a raw material gas
4 、ジシランSi 26及び酸素ガスをガス供給管12 H 4, the gas supply pipe 12 disilane Si 2 H 6 and oxygen gas
から送給し、成膜速度500nm/分で2分間成膜し、 Sent from the paper feed, it was formed for two minutes at a deposition rate of 500nm / min,
1.0μmのSiO 2膜を形成した。 Thereby forming a SiO 2 film of 1.0 .mu.m. 膜質は良好であり、真空処理室7の側壁面3からの付着物9が飛散することによる異物の発生は従来装置に比較して激減した。 Film quality is good, the generation of foreign matter due to the deposits 9 from the side wall surface 3 of the vacuum chamber 7 is scattered was depleted in comparison to the conventional apparatus.

【0038】 [0038]

【発明の効果】以上詳述したように本発明により、所期の目的を達成することができた。 The present invention as described in detail above, according to the present invention, it was possible to achieve the intended purpose. すなわち、プラズマ処理装置の壁の影響を低減することにより、例えばドライエッチングにおいては、エッチング選択比向上、エッチ速度向上、装置内パーティクル低減、特性の経時変化低減などの効果があり、成膜においては異物の発生を低減し、高品質の薄膜形成を可能とした。 That is, by reducing the influence of the wall of the plasma processing apparatus, for example, in dry etching, improved etch selectivity, etch rate improves, apparatus particle reduction, there are effects such as aging reduction properties, in the film formation to reduce the occurrence of foreign matters, allowed the thin film formation of high quality.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の一実施例となるプラズマ処理装置の要部断面図。 Fragmentary cross-sectional view of a plasma processing apparatus which is an embodiment of the present invention; FIG.

【図2】比較例となる従来装置の要部断面図。 [Figure 2] cross sectional view of a conventional device as a comparative example.

【図3】装置構成のパラメータとなるd/hの関係が、 [Figure 3] relationship between parameter becomes d / h of the device configuration,
エッチング特性に及ぼす影響を示した本発明の一実施例となる特性曲線図。 Characteristic diagram representing an embodiment of the present invention showing the effect on the etching properties.

【図4】本発明の他の実施例となるプラズマ処理装置の要部断面図。 Fragmentary cross-sectional view of a plasma processing apparatus of still another example of the present invention; FIG.

【図5】比較例となる他の従来装置の要部断面図。 [5] fragmentary cross-sectional view of another conventional device as a comparative example.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1…マグネトロン、 2…導波管、3…処理室側壁面、 1 ... magnetron, 2 ... waveguide, 3 ... processing chamber side wall,
4…処理室天井壁、5…マイクロ波導入窓、 4 ... the process chamber ceiling wall, 5 ... microwave introducing window,
6…磁場コイル、7…真空処理室、 6 ... field coil, 7 ... vacuum processing chamber,
7a…プラズマ、8…試料(基板、ウェハ)、 9…付着物、10… 7a ... plasma, 8 ... sample (substrate, wafer), 9 ... deposit, 10 ...
排気口、 11…試料台、12…ガス供給管、 1 Outlet, 11 ... sample stage 12 ... gas supply pipe, 1
4…真空バッファ室、15…プラズマ励起コイル、d… 4 ... vacuum buffer chamber, 15 ... plasma excitation coil, d ...
試料台の外周部から側壁面までの距離、h…試料台と対向する天井壁殿の高さ、h 0 …処理室側壁面の上下幅。 Distance from the outer peripheral portion of the sample stage to the side wall surface, h ... sample stage facing the ceiling wall buttocks height, h 0 ... vertical width of the processing chamber side wall.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水谷 巽 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 ────────────────────────────────────────────────── ─── of the front page continued (72) inventor Tatsumi Mizutani, Tokyo Kokubunji Higashikoigakubo 1-chome 280 address Hitachi, Ltd. center within the Institute

Claims (10)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】試料処理室を真空に排気し、室内に処理ガスを導入すると共に、高周波エネルギを印加することにより処理室内にプラズマを発生させ、このプラズマ空間に試料台に載置された基板表面を曝すことによってプラズマ処理を行なう工程を有するプラズマ処理方法において、試料台の外周部から真空処理室側壁面までの最短距離をdとし、試料台上に対向する天井壁の高さをhとしたとき、これら両者の関係をd/h≧1/2とする条件下でプラズマ処理を行なう工程を有して成るプラズマ処理方法。 [Claim 1] to evacuate the sample processing chamber to a vacuum, while introducing a process gas into the chamber to generate a plasma in the processing chamber by applying high-frequency energy, the substrate placed on the sample stage to the plasma space in the plasma processing method comprising the step of performing a plasma treatment by exposing the surface, and the shortest distance from the outer periphery of the sample stage to the vacuum processing chamber side wall is d, the height of the ceiling wall that faces onto the sample stage h when plasma processing method comprising a step of these two relationships under conditions that d / h ≧ 1/2 performing plasma treatment.
  2. 【請求項2】試料処理室を真空に排気し、室内に処理ガスを導入すると共に、高周波エネルギを印加することにより処理室内にプラズマを発生させ、このプラズマ空間に試料台に載置された基板表面を曝すことによってプラズマ処理を行なう工程を有するプラズマ処理方法において、試料台と処理室天井壁面とに挟まれた空間領域にプラズマを発生させる際に、プラズマ処理領域となる試料基板上のプラズマ密度を少なくとも10 10 cm -3以上とし、真空処理室側壁面に接触するプラズマ密度を10 9 Wherein evacuating the sample processing chamber to a vacuum, while introducing a process gas into the chamber to generate a plasma in the processing chamber by applying high-frequency energy, the substrate placed on the sample stage to the plasma space in the plasma processing method comprising the step of performing a plasma treatment by exposing the surface, when generating the plasma in the space region sandwiched between the sample stage and the processing chamber ceiling wall, the plasma density of the sample on a substrate as a plasma treatment region was at least 10 10 cm -3 or more, 10 the plasma density in contact with the vacuum processing chamber side wall 9
    cm -3以下として成るプラズマ処理方法。 The plasma processing method comprising the cm -3 or less.
  3. 【請求項3】処理ガスとしてエッチングガスを導入し、 The etching gas is introduced as wherein the processing gas,
    基板表面にプラズマ処理を行なう工程を、ドライエッチング工程として成る請求項1もしくは2記載のプラズマ処理方法。 A step of performing a plasma process on a substrate surface, the plasma processing method according to claim 1 or 2, wherein comprising as a dry etching process.
  4. 【請求項4】処理ガスとしてCVDガスを導入し、基板表面にプラズマ処理を行なう工程を、CVDによる成膜工程として成る請求項1もしくは2記載のプラズマ処理方法。 4. introduced CVD gas as the processing gas, the step of performing a plasma process on a substrate surface, the plasma processing method according to claim 1 or 2, wherein comprising as a film forming process by CVD.
  5. 【請求項5】試料基板を半導体、もしくはガラスからなる電子部品用基板で構成し、前記電子部品用基板の表面に所望のプラズマ処理を施す工程を有して成る請求項1 5. The sample substrate semiconductor, or composed of an electronic component substrate made of glass, comprising a step of performing desired plasma processing to the surface of the substrate for electronic devices according to claim 1
    乃至4何れか一つに記載のプラズマ処理方法。 To 4 plasma processing method according to any one.
  6. 【請求項6】真空処理室と、真空処理室内に処理ガスを供給する手段と、高周エネルギを印加することにより処理室内にプラズマを発生させる手段と、真空処理室内を排気する手段と、真空処理室内に発生させたプラズマに試料基板のプラズマ被処理面を曝す手段とを有して成るプラズマ処理装置において、試料台の外周部から真空処理室側壁面までの距離をdとし、試料台上に対向する天井壁面の高さをhとしたとき、これら両者の関係をd/ 6. A vacuum processing chamber, means for evacuating and means for supplying a processing gas into the vacuum processing chamber, means for generating a plasma in the processing chamber by applying high frequency energy, a vacuum processing chamber, the vacuum in the plasma processing apparatus comprising a means for exposing the plasma treated surface of the sample substrate to plasma generated in the processing chamber, the distance to the vacuum processing chamber side wall and d from the outer peripheral portion of the sample stage, on the sample stage when the height of the ceiling wall facing is h, the these two relationships d /
    h≧1/2とする条件下に設定した真空処理室を具備して成るプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus comprising comprises a vacuum processing chamber set to conditions which h ≧ 1/2.
  7. 【請求項7】真空処理室と、真空処理室内に処理ガスを供給する手段と、高周エネルギを印加することにより処理室内にプラズマを発生させる手段と、真空処理室内を排気する手段と、真空処理室内に発生させたプラズマに試料基板のプラズマ被処理面を曝す手段とを有して成るプラズマ処理装置において、試料台と処理室天井壁面との空間領域に発生させるプラズマのうち、プラズマ処理領域となる試料基板上のプラズマ密度を少なくとも10 7. A vacuum processing chamber, means for evacuating and means for supplying a processing gas into the vacuum processing chamber, means for generating a plasma in the processing chamber by applying high frequency energy, a vacuum processing chamber, the vacuum in the plasma processing apparatus comprising a means for exposing the plasma treated surface of the sample substrate to plasma generated in the processing chamber, among the plasma generated in the space area between the sample stage and the process chamber ceiling wall, plasma processing region At least the plasma density of a sample substrate to be 10
    10 cm -3以上、真空処理室側壁面に接触するプラズマ密度を10 9 cm -3以下に制御された真空処理室を具備して成るプラズマ処理装置。 10 cm -3 or more, a plasma processing apparatus comprising comprises a vacuum processing chamber which is controlled plasma density in contact with the vacuum processing chamber side wall surface 10 9 cm -3 or less.
  8. 【請求項8】真空処理室側壁の下端部が試料台より低い位置に存在し、かつこの下端部に隣接した真空処理室底部に排気口を配設して成る請求項6もしくは7記載のプラズマ処理装置。 8. the lower end of the vacuum processing chamber sidewall is present at a position lower than the sample stage, and the plasma of the the lower end formed by disposing the exhaust port into the vacuum processing chamber bottom adjacent claim 6 or 7, wherein processing apparatus.
  9. 【請求項9】真空処理室側壁の上端部の高さが、試料台上に対向する処理室天井壁の高さhよりも高く、かつ真空処理室側壁の下端部が試料台より低い位置に存在し、 9. A vacuum processing chamber height of the upper end portion of the side wall, of the processing chamber ceiling wall facing onto the sample stage higher than the height h, and the position the lower end is lower than the sample stage of the vacuum process chamber sidewall exist,
    かつこの下端部に隣接した真空処理室底部に排気口を配設して成る請求項6もしくは7記載のプラズマ処理装置。 And plasma processing apparatus formed by disposing the exhaust port into the vacuum processing chamber bottom Claim 6 or 7, wherein adjacent to the lower end.
  10. 【請求項10】真空処理室側壁の上端から下端に至る上下幅をh 0とし、試料台上に対向する処理室天井壁の高さをhとしたとき、これら両者の関係をh 0 /h≧1. 10. A vertical width ranging from the upper end to the lower end of the vacuum processing chamber sidewall and h 0, when the height of the processing chamber ceiling wall facing on the sample stage and is h, these two relationships h 0 / h ≧ 1.
    5とする条件下に設定した真空処理室を具備して成る請求項6乃至9何れか一つに記載のプラズマ処理装置。 5 the plasma processing apparatus according to any one claims 6 to 9 comprising comprises a vacuum processing chamber set under conditions that.
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