JPH10150020A - Method and device for plasma treatment - Google Patents

Method and device for plasma treatment

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JPH10150020A
JPH10150020A JP30786096A JP30786096A JPH10150020A JP H10150020 A JPH10150020 A JP H10150020A JP 30786096 A JP30786096 A JP 30786096A JP 30786096 A JP30786096 A JP 30786096A JP H10150020 A JPH10150020 A JP H10150020A
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JP
Japan
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plasma
microwave
introduction window
microwave introduction
plasma processing
Prior art date
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Application number
JP30786096A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshihiro Yanase
敏宏 柳瀬
Akihito Hosoki
昭仁 細木
Masahiro Hisada
正浩 久田
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH10150020A publication Critical patent/JPH10150020A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable a plasma treatment at a high speed which is stable for a long time by retarding corrosion and preventing break of a microwave introducing window. SOLUTION: A plasma treatment device produces a plasma by introducing a microwave in a plasma producing space (an inner space comprising an inner tube 16 and a second microwave introducing window 13b) in a reaction receptacle (a plasma forming chamber 10 and a reaction chamber 11) through microwave introducing windows 13a and 13b. The microwave introducing window 13b which comes into a direct contact with plasma is formed by aluminum nitride. With the aid of the device, plasma of fluorine base gas such as C4 F8 is produced for etching a silicon oxide film.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体や液晶ディ
スプレイなどの製造に用いられるプラズマ処理装置およ
びプラズマ処理方法に関し、より詳細にはシリコン酸化
膜のエッチングに用いられるプラズマ処理装置およびプ
ラズマ処理方法に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a plasma processing apparatus and a plasma processing method used for manufacturing semiconductors and liquid crystal displays, and more particularly to a plasma processing apparatus and a plasma processing method used for etching a silicon oxide film. .

【0002】[0002]

【従来の技術】マイクロ波を利用してプラズマを発生さ
せ試料に処理を施すプラズマ処理装置は、半導体や液晶
ディスプレイなどの製造において広く用いられている。
2. Description of the Related Art A plasma processing apparatus for generating plasma using microwaves and processing a sample is widely used in the manufacture of semiconductors, liquid crystal displays, and the like.

【0003】これらの装置では、マイクロ波はマイクロ
波発振器から反応容器まで導波管により伝送され、マイ
クロ波導入窓から反応容器内に導入される。反応容器内
はほぼ真空であり、導波管内は大気圧であるので、反応
容器内を真空に封止するとともにマイクロ波を透過させ
る目的で、マイクロ波導入窓が必要となる。マイクロ波
導入窓と反応容器壁との間は、O−リングを設ける方法
などによって真空封止されている。
In these apparatuses, microwaves are transmitted from a microwave oscillator to a reaction vessel by a waveguide, and are introduced into the reaction vessel through a microwave introduction window. Since the inside of the reaction vessel is almost in a vacuum and the inside of the waveguide is at atmospheric pressure, a microwave introduction window is required for the purpose of sealing the inside of the reaction vessel to a vacuum and transmitting microwaves. The space between the microwave introduction window and the reaction vessel wall is vacuum-sealed by a method of providing an O-ring or the like.

【0004】このマイクロ波導入窓には、マイクロ波を
透過させるマイクロ波透過性、マイクロ波およびプラズ
マの加熱に耐える耐熱性およびプラズマによるエッチン
グに耐える耐食性が要求される。
[0004] The microwave introduction window is required to have microwave permeability for transmitting microwaves, heat resistance for heating microwaves and plasma, and corrosion resistance for etching by plasma.

【0005】このマイクロ波導入窓の材料として、従
来、石英やアルミナ(Al23)などが用いられてい
た。
Conventionally, quartz or alumina (Al 2 O 3 ) has been used as a material for the microwave introduction window.

【0006】しかしながら、石英は、例えばフッ素系の
プラズマに対する耐食性が小さい。そのため、フッ素系
のガスのプラズマを用いる場合、マイクロ波導入窓がエ
ッチングされるため、試料への反応活性種の供給が減少
し、試料のエッチング速度が低下するという問題があっ
た。
However, quartz has low corrosion resistance to, for example, fluorine-based plasma. Therefore, when plasma of a fluorine-based gas is used, since the microwave introduction window is etched, the supply of reactive species to the sample is reduced, and there is a problem that the etching rate of the sample is reduced.

【0007】また、アルミナは、長時間使用するとマイ
クロ波の誘電加熱やプラズマによる加熱により歪み破損
しやすいという問題があった。マイクロ波導入窓の破損
は、装置の安定した稼働を妨げ、装置のスループットを
低下させる。
In addition, alumina has a problem that, when used for a long time, it is easily damaged by microwave dielectric heating or heating by plasma. Breakage of the microwave introduction window hinders stable operation of the device and reduces the throughput of the device.

【0008】そこで、これらの問題点を解決するため窒
化珪素(Si34)をマイクロ波導入窓に用いることが
行われている。例えば、窒化珪素のマイクロ波導入窓を
石英のマイクロ波導入窓のプラズマ発生側に設けること
が行われている。
Therefore, in order to solve these problems, silicon nitride (Si 3 N 4 ) has been used for a microwave introduction window. For example, a microwave introduction window of silicon nitride is provided on a plasma generation side of a microwave introduction window of quartz.

【0009】フッ素系のガスのプラズマによる窒化珪素
のエッチング速度は、石英に比べて格段に遅い。そのた
め、この方法によれば、マイクロ波導入窓がプラズマに
エッチングされて試料のエッチング速度が低下するとい
う石英のマイクロ波導入窓の問題を解決することができ
る。また、マイクロ波の誘電加熱やプラズマによる加熱
によりマイクロ波導入窓が割れやすいというアルミナの
マイクロ波導入窓の問題もそれほどない。
The etching rate of silicon nitride by plasma of a fluorine-based gas is much lower than that of quartz. Therefore, according to this method, the problem of the quartz microwave introduction window that the microwave introduction window is etched by the plasma and the etching rate of the sample is reduced can be solved. In addition, there is not much problem with the microwave introduction window made of alumina that the microwave introduction window is easily broken by microwave heating or plasma heating.

【0010】しかしながら、窒化珪素のマイクロ波導入
窓は、試料のエッチング速度を徐々に変化させるという
現象を生じさせていることがわかってきた。この現象は
次のようにして生じる。
However, it has been found that the microwave introduction window of silicon nitride causes a phenomenon that the etching rate of the sample is gradually changed. This phenomenon occurs as follows.

【0011】窒化珪素は、フッ素系のガスのプラズマに
対して全くエッチングされないのではなく、少しではあ
るがエッチングされる。また、通常、窒化珪素は不純物
を多く含んでいる。そのため、フッ素系のガスのプラズ
マにより試料をエッチングする場合、窒化珪素のマイク
ロ波導入窓の表面には、時間の経過とともにエッチング
されない不純物が析出してくる。その結果、エッチング
される窒化珪素が露出している面積が、時間の経過とと
もに減少し、マイクロ波導入窓のエッチングに消費され
る反応活性種が減少するため、試料へ供給される反応活
性種が増加し、試料のエッチング速度を徐々に増加す
る。
Silicon nitride is not etched at all by plasma of a fluorine-based gas, but is etched a little. Normally, silicon nitride contains a lot of impurities. Therefore, when the sample is etched by the plasma of the fluorine-based gas, impurities that are not etched deposit on the surface of the silicon nitride microwave introduction window with the passage of time. As a result, the exposed area of the silicon nitride to be etched decreases with time, and the reactive species consumed for etching the microwave introduction window decreases. And gradually increase the etch rate of the sample.

【0012】この試料のエッチング速度の時間変化は、
プロセス安定性の観点からは好ましくない。試料のエッ
チング速度が時間的に変化すると、試料のエッチング速
度の変化に併せてエッチング時間などを変化させていく
必要が生じるからである。
The change over time of the etching rate of this sample is as follows:
It is not preferable from the viewpoint of process stability. This is because if the etching rate of the sample changes with time, it is necessary to change the etching time and the like in accordance with the change in the etching rate of the sample.

【0013】また、時間の経過とともに、析出する不純
物が脱落して試料上に付着するという汚染の問題もあっ
た。
[0013] Further, there is also a problem of contamination that the precipitated impurities fall off and adhere to the sample with the passage of time.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
課題を解決するためになされたものであって、高速でし
かも長時間安定したプラズマ処理が可能なプラズマ処理
装置およびプラズマ処理方法を提供することを目的とし
ている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and provides a plasma processing apparatus and a plasma processing method capable of performing high-speed and stable plasma processing for a long time. It is intended to be.

【0015】[0015]

【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、マイクロ波導入窓を介して、反応容器内のプラズ
マ発生部にマイクロ波を導入してプラズマを発生させる
プラズマ処理装置であって、プラズマと直接接するマイ
クロ波導入窓が窒化アルミニウム(AlN)形成されて
いることを特徴としている。
A plasma processing apparatus according to the present invention is a plasma processing apparatus for generating a plasma by introducing a microwave into a plasma generator in a reaction vessel through a microwave introduction window, The microwave introduction window which is in direct contact with the plasma is characterized in that aluminum nitride (AlN) is formed.

【0016】また、本発明のプラズマ処理方法は、上記
のプラズマ処理装置を用いて、フッ素系ガスのプラズマ
を発生させて、シリコン酸化膜をエッチングすることを
特徴としている。
Further, the plasma processing method of the present invention is characterized in that the silicon oxide film is etched by generating plasma of a fluorine-based gas using the above-described plasma processing apparatus.

【0017】なお、ここで言うマイクロ波導入窓とは、
マイクロ波を透過させてプラズマ発生部へ導入するもの
である。
The microwave introduction window referred to here is
The microwave is transmitted and introduced into the plasma generation unit.

【0018】本発明者らは、フッ素系のガスのプラズマ
に対して優れた耐食性を有し、またマイクロ波やプラズ
マによる加熱に対しても破損しにくいマイクロ波導入窓
の材料について調査した。
The present inventors have investigated materials for microwave introduction windows which have excellent corrosion resistance to fluorine gas plasma and are not easily damaged by heating by microwaves or plasma.

【0019】その結果、窒化アルミニウムが、フッ素系
のガスのプラズマによりほとんどエッチングされないこ
とおよびマイクロ波やプラズマ加熱に対する耐熱性に優
れていることを確認した。
As a result, it was confirmed that the aluminum nitride was hardly etched by the plasma of the fluorine-based gas and had excellent heat resistance against microwaves and plasma heating.

【0020】本発明は、この知見に基づいてなされたも
のである。
The present invention has been made based on this finding.

【0021】すなわち、本発明のプラズマ処理装置は、
プラズマと直接接するマイクロ波導入窓が窒化アルミニ
ウムで形成されている。そのため、フッ素系ガスのプラ
ズマを用いても、反応活性種はマイクロ波導入窓とほと
んど反応しないため、反応活性種は主に試料との反応に
用いられ、また試料との反応に用いられる活性種の量が
時間的に変化することがほとんどない。その結果、高速
で長時間安定したプラズマ処理が可能になる。また、窒
化アルミニウムはほとんどエッチングされないため、析
出する不純物が脱落して試料上に付着する汚染の問題も
ない。さらに、マイクロ波導入窓が破損しにくいため、
装置を安定して稼働させることができ、装置のスループ
ットを向上させることができる。
That is, the plasma processing apparatus of the present invention comprises:
A microwave introduction window that is in direct contact with the plasma is formed of aluminum nitride. For this reason, even if a fluorine-based gas plasma is used, the reactive species hardly react with the microwave introduction window, so that the reactive species are mainly used for the reaction with the sample and the active species used for the reaction with the sample. Is hardly changed with time. As a result, stable plasma processing at high speed for a long time can be performed. Also, since aluminum nitride is hardly etched, there is no problem of contamination that the precipitated impurities fall off and adhere to the sample. Furthermore, because the microwave introduction window is hard to break,
The device can be operated stably, and the throughput of the device can be improved.

【0022】また、本発明のプラズマ処理方法は、上記
の装置を用いて、フッ素系ガスのプラズマを発生させ
て、シリコン酸化膜をエッチングする。そのため、シリ
コン酸化膜を高速で長時間安定してエッチングすること
ができる。
According to the plasma processing method of the present invention, a silicon oxide film is etched by generating plasma of a fluorine-based gas using the above-described apparatus. Therefore, the silicon oxide film can be etched stably at high speed for a long time.

【0023】なお、上記のフッ素系ガスには、例えばC
26、C38、C48、CHF3、CH22などのフル
オロカーボン(fluorocarbon)系ガスがある。
The above-mentioned fluorine-based gas includes, for example, C
2 F 6, C 3 F 8 , is C 4 F 8, CHF 3, fluorocarbons such as CH 2 F 2 (fluorocarbon) based gas.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図
面に基づいて説明する。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0025】図1は、本発明のプラズマ処理装置の1例
を示す模式的縦断面図である。この装置は、マイクロ波
と磁場との相互作用による電子サイクロトロン共鳴(E
CR:Electron Cyclotron Resonance)を利用してプラ
ズマを生成し、シリコン酸化膜をエッチングする装置で
ある。
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing one example of the plasma processing apparatus of the present invention. This device uses electron cyclotron resonance (E) by the interaction of microwave and magnetic field.
This is an apparatus that generates plasma using CR (Electron Cyclotron Resonance) and etches a silicon oxide film.

【0026】反応容器は、プラズマ生成室10と反応室
11とからなっている。
The reaction vessel has a plasma generation chamber 10 and a reaction chamber 11.

【0027】プラズマ生成室10の上部には、第1のマ
イクロ波導入窓13aが配設されている。プラズマ生成
室10内の後述する内筒管16の上部には、第2のマイ
クロ波導入窓13bが配設されている。第1のマイクロ
波導入窓13aは、石英などで形成される。第2のマイ
クロ波導入窓13bは、窒化アルミニウムで形成され
る。マイクロ波は、マイクロ波発振器(図示せず)から
導波管12を介して供給され、マイクロ波導入窓13か
らプラズマ生成室10に導入される。また、プラズマ生
成室10の周囲にはこれと同心状に磁場発生コイル14
が配設されている。
In the upper part of the plasma generation chamber 10, a first microwave introduction window 13a is provided. A second microwave introduction window 13b is provided above the inner tube 16 in the plasma generation chamber 10 which will be described later. The first microwave introduction window 13a is formed of quartz or the like. The second microwave introduction window 13b is formed of aluminum nitride. The microwave is supplied from a microwave oscillator (not shown) via the waveguide 12 and is introduced into the plasma generation chamber 10 through the microwave introduction window 13. Around the plasma generation chamber 10, a magnetic field generating coil 14 is concentrically arranged.
Are arranged.

【0028】反応室11の側壁には、ガス導入管15が
設けられ、また排気口19が設けられている。反応室1
1の中央には、試料台20が配設されている。試料台2
0は、静電チャック機構と、冷却機構と、高周波電極と
を備えている。静電チャック機構により試料Sを試料台
20上に静電力により吸着保持し、冷却機構により試料
Sを冷却し、また高周波電源21から高周波電極に高周
波を印加することにより、試料Sに入射するイオンのエ
ネルギを制御できる。
On the side wall of the reaction chamber 11, a gas introduction pipe 15 is provided, and an exhaust port 19 is provided. Reaction chamber 1
A sample table 20 is provided at the center of the sample table 1. Sample table 2
Reference numeral 0 includes an electrostatic chuck mechanism, a cooling mechanism, and a high-frequency electrode. The electrostatic chuck mechanism holds the sample S on the sample table 20 by electrostatic force, cools the sample S by a cooling mechanism, and applies high frequency to the high frequency electrode from the high frequency power supply 21 to thereby ionize the sample S. Energy can be controlled.

【0029】プラズマ生成室10および反応室11の内
面側壁をそれぞれ覆うように、内筒管16および内筒管
17が配設されている。これらの内筒管は、プラズマ生
成室10および反応室11の内壁がプラズマに直接曝さ
れることを防ぐことにより、内壁がスパッタされること
により生じる汚染や、反応堆積物の内壁への付着を防止
する。内筒管16は、プラズマ発生部の近傍にありプラ
ズマ照射を強く受けるのでフッ素系ガスのプラズマとの
反応性の小さい材料、例えばアルミニウム(Al)など
で作製される。内筒管17は、反応室11側のプラズマ
照射をあまり受けない領域に設けられるので、従来から
よく用いられている材料、例えば石英などで作製され
る。内筒管17は、場合により用いなくても良い。ま
た、この内筒管16と第2のマイクロ波導入窓13bで
構成される内部空間でプラズマが発生するため、第1の
マイクロ波導入窓13aはプラズマに曝されない。
An inner tube 16 and an inner tube 17 are provided so as to cover the inner side walls of the plasma generation chamber 10 and the reaction chamber 11, respectively. By preventing the inner walls of the plasma generation chamber 10 and the reaction chamber 11 from being directly exposed to plasma, these inner pipes prevent contamination caused by spattering of the inner wall and adhesion of reaction deposits to the inner wall. To prevent. The inner tube 16 is made of a material having a low reactivity with the plasma of the fluorine-based gas, for example, aluminum (Al) because the inner tube 16 is in the vicinity of the plasma generating portion and strongly receives the plasma irradiation. Since the inner tube 17 is provided in a region of the reaction chamber 11 that is not much exposed to plasma irradiation, the inner tube 17 is made of a conventionally used material such as quartz. The inner tube 17 may not be used in some cases. Further, since plasma is generated in the internal space defined by the inner tube 16 and the second microwave introduction window 13b, the first microwave introduction window 13a is not exposed to plasma.

【0030】このプラズマ処理装置を用いて、シリコン
酸化膜をエッチングする方法について説明する。試料S
は、シリコン酸化膜が成膜されたシリコンウエハであ
る。
A method for etching a silicon oxide film using this plasma processing apparatus will be described. Sample S
Is a silicon wafer on which a silicon oxide film is formed.

【0031】試料Sを、試料台20上に載置し吸着保
持する。
The sample S is placed on the sample table 20 and held by suction.

【0032】プラズマ生成室10および反応室11を
所定の圧力まで排気する。
The plasma generation chamber 10 and the reaction chamber 11 are evacuated to a predetermined pressure.

【0033】ガス導入管15からプラズマ生成室10
および反応室11にエッチングガスとして例えばC48
とO2をそれぞれ所定の流量導入し、所定の圧力とす
る。
From the gas introduction pipe 15 to the plasma generation chamber 10
And, for example, C 4 F 8 is used as an etching gas in the reaction chamber 11.
And O 2 are each introduced at a predetermined flow rate to a predetermined pressure.

【0034】磁場発生コイル14に直流電流を通流し
て、プラズマ生成室10内にECR励起に必要な磁場を
発生させる。マイクロ波発振器(図示せず)からマイク
ロ波を導波管12を介してプラズマ生成室10に導入す
る。マイクロ波と磁場の相互作用によるECR励起によ
り、エッチングガスをプラズマ化させる。プラズマ発生
後に、高周波電源21により試料台20に高周波電力を
印加する。プラズマ中のイオンやラジカルなどの活性種
が試料S上に導かれ、試料S上のシリコン酸化膜がエッ
チングされる。
A direct current is passed through the magnetic field generating coil 14 to generate a magnetic field required for ECR excitation in the plasma generation chamber 10. Microwaves are introduced from a microwave oscillator (not shown) into the plasma generation chamber 10 via the waveguide 12. The etching gas is turned into plasma by ECR excitation due to the interaction between the microwave and the magnetic field. After the plasma is generated, high frequency power is applied to the sample table 20 by the high frequency power supply 21. Active species such as ions and radicals in the plasma are guided onto the sample S, and the silicon oxide film on the sample S is etched.

【0035】シリコン酸化膜のエッチングガスとして
は、例えばC26、C38、C48、CHF3、CH2
2などのフルオロカーボン系ガスとO2の混合ガスなどを
用いれば良い。なお、Arなどの不活性ガスを添加して
も良い。
As an etching gas for the silicon oxide film, for example, C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F 8 , CHF 3 , CH 2 F
Or the like may be used fluorocarbon gas and a mixed gas of O 2, such as 2. Note that an inert gas such as Ar may be added.

【0036】この装置は、第2のマイクロ波導入窓13
bが窒化アルミニウムで形成されている。そのため、フ
ッ素系ガスのプラズマを用いても、反応活性種はこのマ
イクロ波導入窓13bとほとんど反応しない。その結
果、高速で長時間安定したプラズマ処理が可能になる。
また、第2のマイクロ波導入窓13bはマイクロ波加熱
およびプラズマ加熱に対しても破損しにくく、第1のマ
イクロ波導入窓13aはマイクロ波加熱に対して破損し
にくいため、装置を安定して稼働させることができ、装
置のスループットを向上させることができる。
This device includes a second microwave introduction window 13
b is made of aluminum nitride. Therefore, even if the fluorine-based gas plasma is used, the reactive species hardly reacts with the microwave introduction window 13b. As a result, stable plasma processing at high speed for a long time can be performed.
In addition, the second microwave introduction window 13b is hardly damaged by microwave heating and plasma heating, and the first microwave introduction window 13a is hardly damaged by microwave heating. It can be operated, and the throughput of the device can be improved.

【0037】なお、この例では、第1のマイクロ波導入
窓13aは石英などで作製されるとしたが、窒化アルミ
ニウムで作製しても良いことは言うまでもない。また、
内筒管16および内筒管17も、窒化アルミニウムで作
製しても良い。
In this example, the first microwave introduction window 13a is made of quartz or the like, but it goes without saying that it may be made of aluminum nitride. Also,
The inner tube 16 and the inner tube 17 may also be made of aluminum nitride.

【0038】図2は、本発明のプラズマ処理装置の他の
例を示す模式的縦断面図である。この装置も先の例の装
置と同じくECRプラズマ処理装置であるが、比較的単
純な装置構成のものである。 すなわち、マイクロ波が
マイクロ波導入窓13からプラズマ生成室10の導入さ
れ、プラズマ生成室10内にプラズマを発生させる構成
の装置である。このマイクロ波導入窓13が、窒化アル
ミニウムで形成されている。
FIG. 2 is a schematic vertical sectional view showing another example of the plasma processing apparatus of the present invention. This apparatus is also an ECR plasma processing apparatus like the apparatus of the previous example, but has a relatively simple apparatus configuration. That is, the apparatus has a configuration in which microwaves are introduced into the plasma generation chamber 10 from the microwave introduction window 13 to generate plasma in the plasma generation chamber 10. The microwave introduction window 13 is made of aluminum nitride.

【0039】この装置でも、フッ素系ガスのプラズマの
反応活性種はマイクロ波導入窓13とほとんど反応しな
いので、先の例と同様、高速で長時間安定したプラズマ
処理が可能になる。また、マイクロ波導入窓13はマイ
クロ波加熱およびプラズマ加熱に対しても破損しにくい
ため、装置を安定して稼働させることができ、装置のス
ループットを向上させることができる。
Also in this apparatus, the reactive species of the plasma of the fluorine-based gas hardly react with the microwave introduction window 13, so that high-speed and long-time stable plasma processing can be performed as in the above-described example. Further, since the microwave introduction window 13 is not easily damaged by microwave heating and plasma heating, the apparatus can be operated stably, and the throughput of the apparatus can be improved.

【0040】なお、プラズマ生成室10および反応室1
1は、内壁がむき出しでも良いし、必要に応じて、窒化
アルミニウム、アルミニウム、石英、アルミナなどで作
製された内筒管16や内筒管17を設けても良い。
The plasma generation chamber 10 and the reaction chamber 1
In 1, an inner wall may be exposed, or an inner tube 16 or 17 made of aluminum nitride, aluminum, quartz, alumina or the like may be provided as necessary.

【0041】なお、本発明のプラズマ処理装置において
マイクロ波導入窓に用いられる窒化アルミニウムは、Y
23などの焼結助剤の成分等を含んで良いことは言うま
でもない。
The aluminum nitride used for the microwave introduction window in the plasma processing apparatus of the present invention is Y
It goes without saying that a sintering aid component such as 2 O 3 may be included.

【0042】また、ここでは先の例の説明にあるよう
に、シリコン酸化膜のエッチングを例にとり説明した
が、本発明のプラズマ処理装置は、フッ素系ガスのプラ
ズマを用いるプラズマ処理に有効であり、シリコン酸化
膜のエッチング以外に、ポリシリコン膜のエッチングや
TaO2などの金属酸化膜のエッチングなどに適用する
ことができる。ただし、フルオロカーボン系ガスなどの
フッ素系ガスのプラズマを用いるシリコン酸化膜のエッ
チングに好適であるのは言うまでもない。
As described in the previous example, the silicon oxide film was etched as an example. However, the plasma processing apparatus of the present invention is effective for plasma processing using fluorine-based gas plasma. In addition to the etching of the silicon oxide film, the present invention can be applied to the etching of a polysilicon film or the etching of a metal oxide film such as TaO 2 . However, it is needless to say that the method is suitable for etching a silicon oxide film using plasma of a fluorine-based gas such as a fluorocarbon-based gas.

【0043】また、ECRプラズマ処理装置の例につい
て説明したが、マイクロ波をマイクロ波導入窓を介して
反応容器内のプラズマ発生部に導入してプラズマを発生
させるプラズマ処理装置に適用することができる。ただ
し、ECRプラズマ処理装置はマイクロ波導入窓の下に
高密度で高活性なプラズマを発生させる特徴を備えてい
るので、本発明のプラズマ処理装置はECRプラズマ処
理装置に好適である。
Although the example of the ECR plasma processing apparatus has been described, the present invention can be applied to a plasma processing apparatus that generates a plasma by introducing a microwave into a plasma generation unit in a reaction vessel through a microwave introduction window. . However, since the ECR plasma processing apparatus has a feature of generating high-density and highly active plasma below the microwave introduction window, the plasma processing apparatus of the present invention is suitable for the ECR plasma processing apparatus.

【0044】[0044]

【実施例】本発明の実施例について説明する。この実施
例で用いた装置は、図1に示したプラズマ処理装置であ
る。第1のマイクロ波導入窓13aは石英製とし、第2
のマイクロ波導入窓13bは窒化アルミニウムとした。
内筒管16はアルミニウム製とし、内筒管17は石英製
とした。マイクロ波の周波数は2.45GHz、試料台
20の高周波電極に印加される高周波の周波数は400
kHzとした。
An embodiment of the present invention will be described. The apparatus used in this embodiment is the plasma processing apparatus shown in FIG. The first microwave introduction window 13a is made of quartz, and the second microwave introduction window 13a is made of quartz.
The microwave introduction window 13b was made of aluminum nitride.
The inner tube 16 was made of aluminum, and the inner tube 17 was made of quartz. The frequency of the microwave is 2.45 GHz, and the frequency of the high frequency applied to the high frequency electrode of the sample stage 20 is 400.
kHz.

【0045】この装置を用いて、シリコン酸化膜をエッ
チングして、エッチングレートを測定した。エッチング
条件は以下の通りである。エッチングガスの流量は、C
48:19sccm、O2:15sccm、圧力は1mTorr、マイ
クロ波パワーは1600W、高周波パワーは700Wと
した。なお、比較例として、第2のマイクロ波導入窓1
3bを従来の窒化珪素製とした装置についても、同様の
評価を行った。
Using this apparatus, the silicon oxide film was etched and the etching rate was measured. The etching conditions are as follows. The flow rate of the etching gas is C
4 F 8 : 19 sccm, O 2 : 15 sccm, pressure was 1 mTorr, microwave power was 1600 W, and high frequency power was 700 W. In addition, as a comparative example, the second microwave introduction window 1
The same evaluation was performed for an apparatus in which 3b was made of conventional silicon nitride.

【0046】エッチングレートの結果は、第2のマイク
ロ波導入窓13bが窒化アルミニウム製である本発明例
では400nm/minであり、第2のマイクロ波導入
窓13bが窒化珪素製である比較例では410nm/m
inであった。すなわち、第2のマイクロ波導入窓13
bを窒化アルミニウム製に代えても、エッチングレート
がほぼ変わらないことが確認できた。
The result of the etching rate is 400 nm / min in the example of the present invention in which the second microwave introduction window 13b is made of aluminum nitride, and is 400 nm / min in the comparative example in which the second microwave introduction window 13b is made of silicon nitride. 410 nm / m
was in. That is, the second microwave introduction window 13
It was confirmed that the etching rate was not substantially changed even if b was made of aluminum nitride.

【0047】さらに、本発明例の装置を用いて、シリコ
ン酸化膜が形成されたシリコンウエハ25枚について上
記の条件でシリコン酸化膜のエッチング処理を行ない、
エッチングレートの変化がほとんどないことを確認し
た。一方、比較例の装置を用いて、同様にシリコン酸化
膜のエッチング処理を行ったが、最終のシリコンウエハ
ではエッチングレートが390nm/minと当初のエ
ッチングレートに比べて変化した。
Further, using the apparatus of the present invention, the silicon oxide film was etched on the 25 silicon wafers on which the silicon oxide film was formed under the above conditions.
It was confirmed that there was almost no change in the etching rate. On the other hand, the silicon oxide film was similarly etched using the apparatus of the comparative example, but the etching rate of the final silicon wafer was changed to 390 nm / min compared to the initial etching rate.

【0048】また、上記の試験において、本発明例の装
置および比較例の装置の第1のマイクロ波導入窓13a
および第2のマイクロ波導入窓13bのいずれも割れ等
の破損が見られなかった。
In the above test, the first microwave introduction window 13a of the apparatus of the present invention and the apparatus of the comparative example
No break such as a crack was observed in any of the second microwave introduction window 13b and the second microwave introduction window 13b.

【0049】[0049]

【発明の効果】本発明のプラズマ処理装置およびプラズ
マ処理方法は、マイクロ波導入窓の腐食および割れの発
生を抑制し、高速でしかも長時間安定したプラズマ処理
を可能にすることができる。
According to the plasma processing apparatus and the plasma processing method of the present invention, it is possible to suppress the occurrence of corrosion and cracks in the microwave introduction window, and to perform stable plasma processing at high speed for a long time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のプラズマ処理装置の1例を示す模式的
縦断面図である。
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing one example of a plasma processing apparatus of the present invention.

【図2】本発明のプラズマ処理装置の他の例を示す模式
的縦断面図である。
FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view showing another example of the plasma processing apparatus of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 プラズマ生成室 11 試料室 12 導波管 13、13a、13b マイクロ波導入窓 14 磁場発生コイル 15 ガス導入管 16 内筒管 17 内筒管 19 排気口 20 試料台 21 高周波電源 S 試料(シリコンウエハ) Reference Signs List 10 Plasma generation chamber 11 Sample chamber 12 Waveguide 13, 13a, 13b Microwave introduction window 14 Magnetic field generation coil 15 Gas introduction pipe 16 Inner tube 17 Inner tube 19 Exhaust port 20 Sample table 21 High frequency power supply S Sample (silicon wafer) )

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】マイクロ波導入窓を介して、反応容器内の
プラズマ発生部にマイクロ波を導入してプラズマを発生
させるプラズマ処理装置であって、プラズマと直接接す
るマイクロ波導入窓が窒化アルミニウムで形成されてい
ることを特徴とするプラズマ処理装置。
1. A plasma processing apparatus for generating a plasma by introducing a microwave into a plasma generator in a reaction vessel through a microwave introduction window, wherein the microwave introduction window directly in contact with the plasma is made of aluminum nitride. A plasma processing apparatus characterized by being formed.
【請求項2】請求項1記載のプラズマ処理装置を用い
て、フッ素系ガスのプラズマを発生させて、シリコン酸
化膜をエッチングすることを特徴とするプラズマ処理方
法。
2. A plasma processing method comprising generating plasma of a fluorine-based gas using the plasma processing apparatus according to claim 1 and etching a silicon oxide film.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010141341A (en) * 1998-07-29 2010-06-24 Applied Materials Inc Method and apparatus for processing substrate, and ceramic composition for them

Cited By (2)

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JP2014042060A (en) * 1998-07-29 2014-03-06 Applied Materials Inc Method and apparatus for processing substrate, and ceramic composition for them

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