JPS63103088A - Plasma treating device - Google Patents

Plasma treating device

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JPS63103088A
JPS63103088A JP24741286A JP24741286A JPS63103088A JP S63103088 A JPS63103088 A JP S63103088A JP 24741286 A JP24741286 A JP 24741286A JP 24741286 A JP24741286 A JP 24741286A JP S63103088 A JPS63103088 A JP S63103088A
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microwave
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徹 大坪
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泰広 山口
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Abstract

PURPOSE:To uniformize energy of ions incident on a base plate by providing a slit to one part of a cavity resonator and opposing this slit to a plasma generation chamber and providing a magnetic field generating means to the plasma generation chamber. CONSTITUTION:A plasma generation chamber 6 is regulated to fixed pressure by feeding etching gas through a gas feed pipe 9 and exhausting it through a gas exhaust pipe 10. Microwave is oscillated by the action of a magnetron 3 and fed to a cavity resonator 1 via a waveguide 2 and energy of microwave wherein magnitude is made large is projected to the plasma generation chamber 6 via the slit of a slit plate 5. Therefore plasma caused by microwave is generated between the slit plate and an electrode 7 and when high-frequency voltage is impressed on the electrode 7 from a high-frequency electric source 11, high-frequency current is allowed to uniformly flow between the electrode 7 and the slit plate 5 because the electrode 7 and the slit plate 5 are parallel provided. Thereby the electric field generated between the electrode 7 and plasma is made uniform and energy of ions of etching gas is uniformly made incident on all surfaces of a wafer 12.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は低温プラズマを用いた半導体素子の製造に係り
、特にCVD 、エツチング2スパツタ。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to the production of semiconductor devices using low temperature plasma, particularly CVD and etching sputtering.

アッシング等の各技術の高速処理に好適なプラズマ処理
装置に関する。
The present invention relates to a plasma processing apparatus suitable for high-speed processing of various techniques such as ashing.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

低温プラズマを用いた装置を大別すれば、真空中で平行
平板の電極の一方に10KHz〜30■2程度の高周波
電圧を印加して、プラズマを発生させる技術を用いるも
の(半導体研究18 ; P121〜P170 、半導
体研究19 ; P225〜P267 )と、2.45
 GHzのマイクロ波を真空室へ導入してプラズマを発
生させる技術を用いるものがある。従来、これらの内で
平行平板電極による技術が主として用いられてきた。
Devices that use low-temperature plasma can be roughly divided into those that use technology to generate plasma by applying a high-frequency voltage of about 10 KHz to 30 cm2 to one side of parallel plate electrodes in a vacuum (Semiconductor Research 18; P121 ~P170, Semiconductor Research 19; P225~P267) and 2.45
Some use a technique that generates plasma by introducing GHz microwaves into a vacuum chamber. Conventionally, among these techniques, techniques using parallel plate electrodes have been mainly used.

一方、半導体素子の微細化に伴い、プラズマ処理時に発
生するイオンの衝撃により素子特性が影響を受けること
が問題になってきた。更に、処理能力の向上のために処
理速度を上げることが要請されている。
On the other hand, with the miniaturization of semiconductor devices, it has become a problem that device characteristics are affected by ion bombardment generated during plasma processing. Furthermore, there is a demand for increasing processing speed in order to improve processing capacity.

処理速度を高める場合、単にプラズマの密度あるいはラ
ジカル(イオン化直前の活性粒子)濃度を高めるだけで
は不十分である。プラズマ処理によるドライエツチング
や、プラズマCVDではイオンのエネルギーが重要な役
割をはたしている。
When increasing the processing speed, it is not sufficient to simply increase the plasma density or radical (active particles immediately before ionization) concentration. Ion energy plays an important role in dry etching by plasma processing and plasma CVD.

ドライエツチングの場合、イオンのエネルギーが大きす
ぎると、下地の膜が削られたり結晶構造に影響を与え、
素子特性が劣化する。また小さすぎるとエツチング面に
形成されるポリマーの除去が十分行われず、エツチング
速度が低下する。または逆にポリマーによる保護膜が形
成されず、パターンの側面がエツチングされ、パターン
の寸法精度が悪くなるといった問題を発生する。
In the case of dry etching, if the ion energy is too high, the underlying film may be scraped or the crystal structure may be affected.
Element characteristics deteriorate. On the other hand, if it is too small, the polymer formed on the etched surface will not be removed sufficiently and the etching rate will decrease. Or conversely, a polymer protective film is not formed and the side surfaces of the pattern are etched, resulting in problems such as poor pattern dimensional accuracy.

プラズマCVDでもイオンのエネルギーが弱いと膜組成
が粗となり、エネルギーが強いと密になるというように
イオンエネルギーが成膜に影響する。
Even in plasma CVD, ion energy influences film formation, such that when the ion energy is low, the film composition becomes coarse, and when the ion energy is high, the film composition becomes dense.

したがってプラズマの高密度化と、イオンエネルギーを
適正に制御することが、今後のプラズマ処理に不可欠で
ある。公知例として特開昭56−13480 、特開昭
56−96841に示されるようなマイクロ波を用いた
方式が提案されている。
Therefore, increasing the density of plasma and appropriately controlling ion energy will be essential for future plasma processing. As well-known examples, methods using microwaves have been proposed as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 56-13480 and Japanese Patent Laid-Open No. 56-96841.

マイクロ波によりプラズマを発生させる場合、マグネト
ロンにより発生したマイクロ波を低圧にしたプラズマ発
生室に放射しても、マイクロ波の電界強度が十分でない
ため電子に十分なエネルギーが供給されず、プラズマを
発生させることは困難である。したがってマイクロ波に
よりプラズマを発生させるためには、電子が磁場と垂直
な平面を回転するサイクロトロン周波数とマイクロ波の
周波数を合致させ共鳴状態にして電子にエネルギーを供
給する方法と、マイクロ波を空胴共振器に放射してマイ
クロ波の振幅を大きくし、電界強度な強めて電子にエネ
ルギーを供給する方法の2つがある。前者が特開昭56
−13480に示されたもので有磁場マイクロ波、ある
いはE CR(Elect−ron Cyclotro
n Re5onance )法とよばれている。後者は
特開昭56−96841に示されたものである。
When generating plasma using microwaves, even if the microwaves generated by a magnetron are radiated into a low-pressure plasma generation chamber, the electric field strength of the microwaves is not sufficient, so sufficient energy is not supplied to the electrons and plasma is generated. It is difficult to do so. Therefore, in order to generate plasma using microwaves, there is a method to match the cyclotron frequency at which electrons rotate in a plane perpendicular to the magnetic field and the microwave frequency to create a resonance state and supply energy to the electrons, and a method to supply energy to the electrons. There are two methods: increasing the amplitude of microwaves by radiating them into a resonator, and increasing the electric field strength to supply energy to electrons. The former is Japanese Patent Application Publication No. 1983.
-13480, which uses magnetic field microwaves or ECR (Elect-ron Cyclotro
It is called the Re5onance) method. The latter is shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-96841.

マイクロ波により発生したプラズマはマイクロ波より電
子へ直接エネルギーを供給されるために、プラズマと基
板との間に形成されるシース間電圧はほとんど変化しな
い。したがって基板を載せる電極に高周波電圧を印加し
、シース間電圧を任意にコントロールすることにより、
高速化に必要な高いプラズマ密度と適正なイオンエネル
ギーに制御できる。
Since the microwave-generated plasma is directly supplied with energy to the electrons by the microwave, the inter-sheath voltage formed between the plasma and the substrate hardly changes. Therefore, by applying a high frequency voltage to the electrode on which the substrate is placed and controlling the voltage between the sheaths,
It is possible to control the high plasma density and appropriate ion energy necessary for high speed.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

プラズマ処理ではイオンのエネルギーが重要な役割をは
だすことをさきに述べた。
I mentioned earlier that ion energy plays an important role in plasma processing.

従来技術の中でECR方式では、%閤昭56−1348
0に示されるように、基板を載せた電極に高周波電圧を
印加すると、この電極の対向する側にはアース電極がな
いため、高周波電流は周囲臭理室との間に流れ、基板上
でのイオンエネルギーの効果が基板周囲で強く中心部で
弱くなり、基板全体を均一な条件で処理できないという
問題かあった。
Among the conventional technologies, the ECR method has a
As shown in Figure 0, when a high frequency voltage is applied to the electrode on which the substrate is placed, since there is no ground electrode on the opposite side of this electrode, the high frequency current flows between it and the surrounding odor chamber, causing an electric shock on the substrate. There was a problem that the effect of ion energy was strong around the substrate and weak at the center, making it impossible to process the entire substrate under uniform conditions.

また空胴共振器を使った方式では、共振器の中でプラズ
マを発生させる構造のため、プラズマが発生すると、マ
イクロ波の波長がプラズマの密度により変化するため、
共振条件が満たされず、プラズマが不安定になるという
問題があった。即ち、プラズマが発生するまでは共振条
件が満足されているためマイクロ波の電界強度が強くな
りプラズマが発生する。しかしプラズマが発生しプラズ
マ密度が篩くなると、マイクロ波の波長が変わり共振条
件が満たされなくなって電界強度が小さくなる。そして
電子へのエネルギーの供給が低下しプラズマ密度が低下
する。プラズマ密度が低下すると共振条件が満たされ、
ふたたびプラズマ密度が高まる。このような現象のため
プラズマを安定に発生させることは困難であった。
In addition, in the method using a cavity resonator, the structure generates plasma inside the resonator, so when plasma is generated, the wavelength of the microwave changes depending on the density of the plasma.
There was a problem in that the resonance conditions were not met and the plasma became unstable. That is, since the resonance condition is satisfied until plasma is generated, the electric field strength of the microwave increases and plasma is generated. However, when plasma is generated and the plasma density becomes sieved, the wavelength of the microwave changes, the resonance condition is no longer satisfied, and the electric field strength decreases. Then, the supply of energy to electrons decreases, and the plasma density decreases. When the plasma density decreases, the resonance condition is satisfied,
Plasma density increases again. Because of this phenomenon, it has been difficult to generate plasma stably.

また、これらのプラズマから基板に入射するイオンのエ
ネルギーを制御するため、高周波電圧印加電極を空胴共
振器内に設けると、マイクロ波の反射等が発生し、プラ
ズマさらに不安定になるという問題があった。
In addition, if a high-frequency voltage applying electrode is provided inside the cavity resonator in order to control the energy of ions incident on the substrate from these plasmas, there is a problem that reflection of microwaves occurs and the plasma becomes even more unstable. there were.

本発明の目的は、安定で高密度なプラズマを発生させる
とともに、基板に入射するイオンのエネルギーが、基板
全体で均一にできるようにすることである。
An object of the present invention is to generate stable and high-density plasma and to make the energy of ions incident on the substrate uniform over the entire substrate.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

一般に、導波管あるいは導波管の一種と考えられる空胴
共振器内をマイクロ波が進行する場合、導波管の表面に
は、電場、磁場に対応した電流が流れる。
Generally, when microwaves propagate in a waveguide or a cavity resonator, which is considered to be a type of waveguide, a current corresponding to the electric field and magnetic field flows on the surface of the waveguide.

したがってこの電流を横切るように導波管の一部にスリ
ットを設けると、スリットの両端に電荷がたまり、これ
がマイクロ波の進行に伴って変化することからスリット
両端間の電界が変化し導波管の外部にマイクロ波が放射
される。
Therefore, if a slit is provided in a part of the waveguide to cross this current, charges will accumulate at both ends of the slit, and this will change as the microwave travels, causing the electric field between both ends of the slit to change, causing the waveguide to pass through the waveguide. Microwaves are radiated to the outside.

前記目的はこの原理により導波管に設けたスリットより
マイクロ波をプラズマ発生室に供給する構成とすること
、または導波管を空胴共振器に接続し、この空胴共振器
にマイクロ波を放射するスリットを設け、プラズマ発生
室にマイクロ波を供給する構成とすることで達成される
The purpose is to provide a structure in which microwaves are supplied to the plasma generation chamber from a slit provided in a waveguide based on this principle, or to connect a waveguide to a cavity resonator and supply microwaves to this cavity resonator. This is achieved by providing a radiation slit and supplying microwaves to the plasma generation chamber.

〔作用〕[Effect]

従来のECR方式では導波管の開口部より直接マイクロ
波をプラズマ発生室に放射する構成となっている。この
ためプラズマ発生室と導波管の開口部の間にアース電極
を設置すると、マイクロ波がアース電極で反射され、プ
ラズマ発生室に供給できない。
In the conventional ECR system, microwaves are directly radiated into the plasma generation chamber from the opening of the waveguide. For this reason, if a ground electrode is installed between the plasma generation chamber and the opening of the waveguide, the microwaves will be reflected by the ground electrode and cannot be supplied to the plasma generation chamber.

本発明では導波管の端面を閉じた構造とし、この端面に
マイクロ波を放射するスリットを設けた。
In the present invention, the end face of the waveguide has a closed structure, and a slit for radiating microwaves is provided in this end face.

そして必要に応じて、この導波管の端面をアース電位に
なるようにした。
Then, if necessary, the end face of this waveguide was brought to earth potential.

スリットの開口面積は導波管の端面全体の1/3程にす
ることができる。したがって基板を載せた電極に高周波
電圧を印加した場合、高周波電流は導波管の端面と電極
間に均等に流れ、イオンの効果を基板全面に対し均等に
発生させることができる。またスリットを通して十分な
量のマイクロ波が供給でき、高密度のプラズマを発生さ
せることができる。
The opening area of the slit can be set to about 1/3 of the entire end face of the waveguide. Therefore, when a high frequency voltage is applied to the electrode on which the substrate is placed, the high frequency current flows evenly between the end face of the waveguide and the electrode, and the effect of ions can be generated evenly over the entire surface of the substrate. Furthermore, a sufficient amount of microwaves can be supplied through the slit, and high-density plasma can be generated.

一方、導波管に空胴共振器を接続した場合には空胴共振
器内で共振により振幅を大きくしたマイクロ波がスリッ
トを通してプラズマ発生室に放射される。そのためプラ
ズマ発生室を従来のように空胴共振器構造にしなくとも
、高密度のプラズマを発生させることができる。
On the other hand, when a cavity resonator is connected to the waveguide, microwaves with increased amplitude due to resonance within the cavity resonator are radiated into the plasma generation chamber through the slit. Therefore, high-density plasma can be generated without requiring the plasma generation chamber to have a cavity resonator structure as in the conventional case.

このため本発明に係る電極構造は従来のように空胴共振
器との関連による制約を受けない。また空胴共振器内で
はプラズマが発生しないため、共振状態の変化がなく、
プラズマを安定に発生させることができる。さらに空胴
共振器をアース電位に接続することで、F、 CR方式
の場合と同様に、電極に平行な対向電極とすることがで
き、イオンの効果も基板全体に均一に発生させることが
できる。
Therefore, the electrode structure according to the present invention is not limited by the relationship with a cavity resonator, as in the prior art. In addition, since no plasma is generated within the cavity resonator, there is no change in the resonance state.
Plasma can be stably generated. Furthermore, by connecting the cavity resonator to ground potential, it can be used as a counter electrode parallel to the electrode, as in the case of the F and CR methods, and the ion effect can be generated uniformly over the entire substrate. .

[実施例] 以下本発明の実施例を第1図により説明する。[Example] Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIG.

空胴共振器1はEOIモードの円形空胴共振器であり、
導波管2を通してマグネトロン3からマイクロ波が供給
される。導波管2の取付けはEOIモードとの結合をよ
くするため、円形空胴共振器1に対し偏心して取り付け
られている。円形空胴共振器1のもう一方の側にはセラ
ミックス板4とスリット板5が固定しである。その下に
はプラズマ発生室6が接続しである。尚、セラミックス
板4により真空に封止した構造となっている。
The cavity resonator 1 is an EOI mode circular cavity resonator,
Microwaves are supplied from a magnetron 3 through a waveguide 2. The waveguide 2 is mounted eccentrically with respect to the circular cavity resonator 1 in order to improve coupling with the EOI mode. A ceramic plate 4 and a slit plate 5 are fixed to the other side of the circular cavity resonator 1. A plasma generation chamber 6 is connected below it. Note that the structure is sealed in vacuum by a ceramic plate 4.

スリット板5の平面構造は第2図5bに示すようE旧モ
ードの電界に対し、直角方向にリング状のスリット開口
部がある。各スリット5cの長さは2.45 GHzの
マイクロ波を用いた場合、スリットからのマイクロ波の
放射をよくするため、マイクロ波の1/2波長に当る6
0顛以上の寸法としている。
The planar structure of the slit plate 5 has a ring-shaped slit opening in a direction perpendicular to the electric field of the E old mode, as shown in FIG. 2B. When using a 2.45 GHz microwave, the length of each slit 5c is 6, which corresponds to 1/2 wavelength of the microwave, in order to improve the radiation of the microwave from the slit.
The dimensions are 0 or more.

プラズマ発生室6(第1図)には電極7.ガス供給管9
.ガス排気管10が設けである。電極7は絶縁材8を介
してプラズマ発生室6に固定されており、さらに高周波
電源11が接続しである。
The plasma generation chamber 6 (FIG. 1) has an electrode 7. Gas supply pipe 9
.. A gas exhaust pipe 10 is provided. The electrode 7 is fixed to the plasma generation chamber 6 via an insulating material 8, and is further connected to a high frequency power source 11.

ガス供給管9には図示しないガス源からプラズマ処理用
ガスが設定流量だけ供給できるようになっている。
A plasma processing gas can be supplied to the gas supply pipe 9 from a gas source (not shown) at a set flow rate.

ガス排気管10には図示しない真空排気ポンプが接続し
てあり、プラズマ発生室内を1〜10”Torrの圧力
にコントロールできるようになっている。
A vacuum pump (not shown) is connected to the gas exhaust pipe 10, so that the pressure inside the plasma generation chamber can be controlled at 1 to 10'' Torr.

マグネトロン3を動作させマイクロ波を発振させ、導波
管2により空胴共振器1に供給する。空胴共振器内で振
幅を大きくしたマイクロ波のエネルギーはスリット板5
のスリットよりプラズマ発生室に放射される。プラズマ
発生室に放射されたマイクロ波の振幅は空胴共振器1で
大きくなっているため、プラズマ発生室6が空胴共振器
構造でなくともプラズマが点灯し、維持される。
The magnetron 3 is operated to oscillate microwaves, which are supplied to the cavity resonator 1 through the waveguide 2. The energy of the microwave with increased amplitude inside the cavity resonator is transferred to the slit plate 5.
is emitted into the plasma generation chamber through the slit. Since the amplitude of the microwave radiated into the plasma generation chamber is large in the cavity resonator 1, the plasma is lit and maintained even if the plasma generation chamber 6 does not have a cavity resonator structure.

まずエツチングの場合について説明す、る。ガス供給管
9よりエツチングガスを供給し、ガス排気管10より排
気し一定圧力として、マイクロ波ヲ供給して、スリット
板5と電極7の間にマイクロ波によるプラズマを発生さ
せる。マイクロ波はプラズマ中の電子に直接作用するた
め、このプラズマと電極70間の電位差は20〜30V
のレベルである。
First, let us explain the case of etching. Etching gas is supplied from the gas supply pipe 9, exhausted from the gas exhaust pipe 10 to maintain a constant pressure, and microwaves are supplied to generate plasma between the slit plate 5 and the electrode 7 by the microwaves. Since the microwave acts directly on the electrons in the plasma, the potential difference between this plasma and the electrode 70 is 20 to 30 V.
level.

電極7上に処理ウェハ12を置き、高周波電源11より
電極7に高周波電圧を印加する。電極7とスリット板5
は平行に設置されており、高周波電流は電極7とスリッ
ト5の間に均等に流れる。そのため電極とプラズマ間に
発生する電界は均等になり、ウェハ12には全面均一な
エネルギーのエツチングガスのイオンが高周波電圧印加
により制御され、入射する。
A processing wafer 12 is placed on the electrode 7 , and a high frequency voltage is applied to the electrode 7 from the high frequency power supply 11 . Electrode 7 and slit plate 5
are installed in parallel, and the high frequency current flows evenly between the electrode 7 and the slit 5. Therefore, the electric field generated between the electrode and the plasma becomes uniform, and etching gas ions having uniform energy over the entire surface are incident on the wafer 12 while being controlled by the application of a high frequency voltage.

これらエツチングガスのイオンやプラズマ中で励起され
たエツチングガスの活性種(ラジカル)とウェハ12上
の被処理膜が反応しエツチングが進行する。
The ions of the etching gas and the active species (radicals) of the etching gas excited in the plasma react with the film to be processed on the wafer 12, and etching progresses.

この時入射するイオンのエネルギーが均等であるため、
ウェハ全面で均一なエツチングができる。
Since the energies of the incident ions are uniform at this time,
Uniform etching is possible over the entire wafer.

次に本装置によるプラズマCVDへの適用を説明する。Next, the application of this apparatus to plasma CVD will be explained.

SiH4およびN2 、 N20の混合ガスをガス供給
管9より供給し、プラズマによりN20 、 SiH4
を分解しS i04を生成し、ウェハ12上に成膜する
。さらにプラズマからのイオンの入射により膜質が制御
される。この時イオンの入射エネルギーが均等化できる
ため、ウェハ全面に均質な成膜が行える。
A mixed gas of SiH4 and N2, N20 is supplied from the gas supply pipe 9, and N20, SiH4 is generated by plasma.
is decomposed to produce Si04, which is deposited on the wafer 12. Furthermore, the film quality is controlled by the incidence of ions from the plasma. At this time, since the incident energy of ions can be equalized, a uniform film can be formed over the entire surface of the wafer.

本実施例では円形導波管内のマイクロ波モードがEOI
モードである場合につい【説明したが、本発生はこれに
限定されるものではない。ただしスリットが空胴共振器
の表面に流れる電流に対し直角方向であるとマイクロ波
放射の効率がよいため、HOIモードの場合は第3図に
示す構造となり、 H1lモードの場合は第4図に示す
構造となる。
In this example, the microwave mode in the circular waveguide is EOI
[However, this occurrence is not limited to this case. However, microwave radiation is more efficient if the slit is perpendicular to the current flowing on the surface of the cavity resonator, so in the case of HOI mode, the structure is shown in Figure 3, and in the case of H1l mode, it is shown in Figure 4. The structure shown is shown below.

このように本発明によればプラズマ処理に不可欠なイオ
ンの効果が均等化でき、かつ安定なプラズマを発生させ
ることができる効果がある。
As described above, according to the present invention, the effects of ions essential for plasma processing can be equalized, and stable plasma can be generated.

第1図に示す実抱例ではプラズマ発生室にマイクロ波を
放射するだけであるため、発生するプラズマ密度が10
11cWL−3以上になるとマイクロ波が反射され、そ
れ以上プラズマ密度を高めることはできない。プラズマ
密度か10 ! 以上必要な場合は第5図に示すように
コイル13.コイル14により、マイクロ波の放射方向
と平行な磁場15を設ける。
In the actual example shown in Figure 1, since microwaves are only radiated into the plasma generation chamber, the density of the generated plasma is 10
When it exceeds 11 cWL-3, microwaves are reflected and the plasma density cannot be increased any further. Plasma density is 10! If the above is necessary, coil 13. The coil 14 provides a magnetic field 15 parallel to the microwave radiation direction.

本実施例の場合、マイクロ波の振幅は空胴共振器1によ
り高められているため、電子サイクロトロンレゾナンス
の状態にする必要はなく、必要なプラズマ密度により磁
場強度を選択することかできる。またマイクロ波の振幅
が従来のレゾナンス方式より大きくなるため、より真空
度の高い領域で安定な放電を立てられる効果もある。
In the case of this embodiment, since the amplitude of the microwave is increased by the cavity resonator 1, there is no need to create an electron cyclotron resonance state, and the magnetic field strength can be selected depending on the required plasma density. Furthermore, since the amplitude of the microwave is larger than that of the conventional resonance method, it has the effect of creating a stable discharge in areas with a higher degree of vacuum.

第6図に本発明をアッシング処理に適用した実施例を示
す。
FIG. 6 shows an embodiment in which the present invention is applied to ashing processing.

本実施例は第1図に示すものと同一番号の部分は同じで
あるため、異なる部分のみ説明する。
In this embodiment, the parts having the same numbers as those shown in FIG. 1 are the same, so only the different parts will be explained.

プラズマ処理室6の内部にはメツシュ板20がありウェ
ハ12はテーブル21の上に置かれている。
A mesh plate 20 is provided inside the plasma processing chamber 6, and the wafer 12 is placed on a table 21.

ガス供給管9より酸素ガスを供給し、マグネトロン3を
動作させ、マイクロ波を供給し、スリット板5とメツシ
ュ板20の間にプラズマを発生させる。
Oxygen gas is supplied from the gas supply pipe 9, the magnetron 3 is operated, microwaves are supplied, and plasma is generated between the slit plate 5 and the mesh plate 20.

メツシュ板20はマイクロ波が透過しない寸法となって
いるため、プラズマはメツシュ板5とスリットの間にと
じ込められる。酸素ガスはプラズマによりラジカル状態
となり、メツシュ板2oを通してウェハ12上に供給さ
れる。この酸素ラジカルによリ、ウェハ上のレジスト膜
がアッシング処理される。
Since the mesh plate 20 has dimensions that do not allow microwaves to pass through, the plasma is confined between the mesh plate 5 and the slits. Oxygen gas is turned into a radical state by the plasma and is supplied onto the wafer 12 through the mesh plate 2o. The resist film on the wafer is subjected to an ashing process by these oxygen radicals.

以上水した実施例では円形空胴共振器とスリット板を組
合せたものについて説明してきたが、本発明はこれに限
定されるものではない。
In the above embodiments, a combination of a circular cavity resonator and a slit plate has been described, but the present invention is not limited to this.

第7図にスパッタ装置に適用した例を説明する。An example applied to a sputtering apparatus will be explained in FIG.

処理室33はセラミックス製であり図示しないガス供給
口、ガス排気口により処理室内を10” Torr〜1
0−2Torrの圧力に制御できるよう罠なっている。
The processing chamber 33 is made of ceramics, and has a gas supply port and a gas exhaust port (not shown) that allow the processing chamber to have a pressure of 10" Torr to 1
It is a trap so that the pressure can be controlled to 0-2 Torr.

処理室33内にはターゲット34とウェハテーブル36
がある。ターゲットには高周波電源35が接続されてお
り、ウェハテーブル36はアースに接続されている。処
理室33の外側にはシールド室40と矩形リング状の共
振器31aが設けられている。
A target 34 and a wafer table 36 are located inside the processing chamber 33.
There is. A high frequency power source 35 is connected to the target, and a wafer table 36 is connected to ground. A shield chamber 40 and a rectangular ring-shaped resonator 31a are provided outside the processing chamber 33.

リング状共振器は矩形導波管をリングにしたもので、リ
ングの周長を管内波長の1/2の整数倍にしている。リ
ング状導波管の一部には終端壁を設け、共振するマイク
ロ波の位相がずれないようにしている。
A ring-shaped resonator is a rectangular waveguide formed into a ring, and the circumferential length of the ring is an integral multiple of 1/2 of the wavelength inside the tube. A portion of the ring-shaped waveguide is provided with an end wall to prevent the phase of the resonating microwave from shifting.

リング状共振器31aの平面構造を第8図に示す。FIG. 8 shows the planar structure of the ring-shaped resonator 31a.

共振器31にはマグネトロン32.導波管30よりマイ
クロ波が供給される。シールド室40(第7図)の外側
にはコイル37.コイル38があり、カブス磁場42を
発生する。シールド室はアルミまたはステンレス製であ
りマイクロ波を外に出さないが、磁場は通す材料を用い
ている。
The resonator 31 includes a magnetron 32. Microwaves are supplied from the waveguide 30. A coil 37. is installed outside the shield chamber 40 (FIG. 7). There is a coil 38 which generates a Cubs magnetic field 42. The shield chamber is made of aluminum or stainless steel, and uses a material that does not allow microwaves to escape, but allows magnetic fields to pass through.

リング状共振器の内側には全周スリット43が設けられ
ている。マイクロ波をリング状共振器に供給すると、共
振器内でマイクロ波の振幅が増幅され、振幅の大きいマ
イクロ波がスリット43より処理室33内に放射される
A circumferential slit 43 is provided inside the ring-shaped resonator. When microwaves are supplied to the ring-shaped resonator, the amplitude of the microwaves is amplified within the resonator, and the microwaves with large amplitude are radiated into the processing chamber 33 through the slit 43.

処理室33内にアルゴンガスな導入し10  Torr
レベルに保つと、カプス磁f#J42にとじ込められた
プラズマがターゲット34とウェハテーブル36の間に
発生する。次に高周波電源35より高周波電圧を印。
Argon gas was introduced into the processing chamber 33 at 10 Torr.
When maintained at the same level, plasma confined in the cup magnet f#J42 is generated between the target 34 and the wafer table 36. Next, a high frequency voltage is applied from the high frequency power supply 35.

加しアルゴンガスのイオンをターゲットに入射させ、タ
ーゲツト材をスパッタしてウエノS39上に成膜する。
Additional argon gas ions are introduced into the target, and the target material is sputtered to form a film on Ueno S39.

本方式では第5図に示す実施例でも述べたように振幅の
大きなマイクロ波により、より真空度の高い条件でも安
定してプラズマを発生することができ、膜質をよ(でき
る効果がある。
As described in the embodiment shown in FIG. 5, this system can stably generate plasma even under conditions of a higher degree of vacuum by using microwaves with a large amplitude, and has the effect of improving film quality.

このリング状共振器とスリットを組合せた方式はスパッ
タリングのみならず、エツチング、プラズマCVDにも
用いることができる。
This system combining a ring-shaped resonator and a slit can be used not only for sputtering but also for etching and plasma CVD.

第9図にエツチングに応用した実施例を示す。FIG. 9 shows an example applied to etching.

基本構成は第7図に説明したスパッタリング装置と同じ
であるため、異なる点のみ説明する。
Since the basic configuration is the same as the sputtering apparatus explained in FIG. 7, only the different points will be explained.

処理室33内には下部電極46.上部電極45があり下
部電極は絶縁物41を介して処理室に固定され、高周波
電源47より高周波電圧が印加斥きるようになっている
。上部電極45はアースに接続されている。
Inside the processing chamber 33 is a lower electrode 46. There is an upper electrode 45, and a lower electrode is fixed to the processing chamber via an insulator 41, so that a high frequency voltage can be applied from a high frequency power source 47. Upper electrode 45 is connected to ground.

エツチングガスな導入し、処理室33内を1O−2To
rrレベルの圧力に保ち、マイクロ波をリング状共振器
31に供給する。マイクロ波の振幅は増幅されスリット
43より処理室内に放射され、上部電極45と下部電極
46の間にマイクロ波によるプラズマが発生する。
Etching gas is introduced and the inside of the processing chamber 33 is heated to 10-2To.
The pressure is maintained at the rr level, and microwaves are supplied to the ring-shaped resonator 31. The amplitude of the microwave is amplified and radiated into the processing chamber through the slit 43, and plasma generated by the microwave is generated between the upper electrode 45 and the lower electrode 46.

下部電極46に高周波電圧を印加すると、平行な電極間
に高周波電流が均等に流れ、ウェハ39に入射するイオ
ンは均等なシース間電位差で加速されウェハ全面で均一
なエツチング処理特性を得ることができる。
When a high-frequency voltage is applied to the lower electrode 46, a high-frequency current flows evenly between the parallel electrodes, and ions incident on the wafer 39 are accelerated by a uniform potential difference between the sheaths, making it possible to obtain uniform etching processing characteristics over the entire surface of the wafer. .

以上述べたように不発明によれば、マイクロ波を用いて
プラズマを発生させる際に、ウェハな処理する電極と対
向する面にも電極を設置することができる。このため均
一なプラズマ処理が可能となる。更に、プラズマ発生室
を空胴共振器の構造にする必要がないため、電極構造、
プラズマ発生室の構造に制約がなくなる効果がある。
As described above, according to the invention, when generating plasma using microwaves, an electrode can also be installed on the surface of the wafer that faces the electrode to be processed. Therefore, uniform plasma processing becomes possible. Furthermore, since the plasma generation chamber does not need to have a cavity resonator structure, the electrode structure,
This has the effect of eliminating restrictions on the structure of the plasma generation chamber.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によりマイクロ波を用いたプラズマの発生が安定
する効果がある。
The present invention has the effect of stabilizing the generation of plasma using microwaves.

本発明によれば空胴共振器との関連による装置構成上の
制約を受けない効果がある。従って空胴共振器をアース
電位に接続することで処理対象を載置した電極に平行な
対向電極を構成できる。この結果、対向電極に設けられ
たスリットを通してマイCa波のエネルギーを伝播でき
るので、このエネルギ°−により生じるイオンやラジカ
ルの効果を均一に処理対象に与えることができる。
According to the present invention, there is an effect that there is no restriction on the device configuration due to the relationship with the cavity resonator. Therefore, by connecting the cavity resonator to ground potential, it is possible to configure a counter electrode parallel to the electrode on which the object to be processed is placed. As a result, the energy of the Ca wave can be propagated through the slit provided in the counter electrode, so that the effects of ions and radicals generated by this energy can be uniformly applied to the object to be treated.

またイオンやラジカルの影響を均一に発生させることが
できる。この結果、高速で最適なイオンエネルギーによ
るプラズマ処理ができる。更に、半導体ウニへの微細パ
ターンを高精度、高速にかつ低損傷で形成できる。更に
また均一な成膜を高速に行える効果がある。
Furthermore, the influence of ions and radicals can be uniformly generated. As a result, plasma processing can be performed at high speed and with optimal ion energy. Furthermore, fine patterns can be formed on semiconductor urchins with high precision, high speed, and low damage. Furthermore, there is an effect that uniform film formation can be performed at high speed.

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

第1図は本発明の一実施例の斜視図、!42図は第1図
の実施例で用いられるスリットの平面図、第3図は第2
図のスリットの別の実施例の平面図、第4図は第2図の
スリットの第3の実施例の平面図、第5図は本発明の別
の実施例の断面図、第6図は本発明を灰化装置に適用し
たときの一実施例の断面図、第7図は本発明をスパッタ
装置に適用したときの一実施例の断面図、第8図は第7
図のスパッタ装置で用いられた共振器の平面図、第9図
は本発明をエツチング又はCVD装置に適用したときの
一実施例を示す断面図である。 1・・・空胴共振器、   5・・・スリット板、6・
・・プラズマ発生室、 7・・・電極、11・・・高周
波電源、   31・・・リング状共振器、33・・・
処理室、     34・・・ターゲット、36・・・
ウェハテーブル、35・・・高周波電源。
FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of the present invention. Figure 42 is a plan view of the slit used in the embodiment shown in Figure 1, and Figure 3 is a plan view of the slit used in the embodiment shown in Figure 1.
FIG. 4 is a plan view of a third embodiment of the slit shown in FIG. 2, FIG. 5 is a sectional view of another embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view of an embodiment when the present invention is applied to an ashing device, FIG. 7 is a cross-sectional view of an embodiment when the present invention is applied to a sputtering device, and FIG.
FIG. 9 is a plan view of a resonator used in the sputtering apparatus shown in the figure, and FIG. 9 is a sectional view showing an embodiment of the present invention applied to an etching or CVD apparatus. 1... Cavity resonator, 5... Slit plate, 6...
...Plasma generation chamber, 7... Electrode, 11... High frequency power supply, 31... Ring-shaped resonator, 33...
Processing chamber, 34...Target, 36...
Wafer table, 35...high frequency power supply.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、空胴共振器の一部にスリットを設け、当該スリット
をプラズマ発生室に向けて設置したことを特徴とするプ
ラズマ処理装置。 2、特許請求の範囲第1項記載のプラズマ処理装置にお
いて、 前記空胴共振器は円筒状であり、当該円筒の底部に前記
スリットを設け、前記プラズマ発生室の隔壁の1つとし
たプラズマ処理装置。 3、特許請求の範囲第1項記載のプラズマ処理装置にお
いて、 前記プラズマ発生室は、プラズマを発生させるための磁
界を生じさせる磁界発生手段を含むプラズマ処理装置。 4、特許請求の範囲第1項記載のプラズマ処理装置にお
いて、 前記プラズマ発生室は、プラズマ中のイオンを抑制する
グリッド格子を含むプラズマ処理装置。 5、特許請求の範囲第1項記載のプラズマ処理装置にお
いて、 前記空胴共振器はリング状であり、当該リングの前記プ
ラズマ発生室に面する側壁に前記スリットを設けたプラ
ズマ処理装置。
[Claims] 1. A plasma processing apparatus characterized in that a slit is provided in a part of a cavity resonator, and the slit is installed facing a plasma generation chamber. 2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the cavity resonator is cylindrical, and the slit is provided at the bottom of the cylinder, and serves as one of the partition walls of the plasma generation chamber. . 3. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plasma generation chamber includes a magnetic field generation means for generating a magnetic field for generating plasma. 4. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plasma generation chamber includes a grid lattice for suppressing ions in the plasma. 5. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the cavity resonator is ring-shaped, and the slit is provided on a side wall of the ring facing the plasma generation chamber.
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