JPH07201495A - Plasma processing apparatus and cleaning method thereof - Google Patents
Plasma processing apparatus and cleaning method thereofInfo
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- JPH07201495A JPH07201495A JP6179512A JP17951294A JPH07201495A JP H07201495 A JPH07201495 A JP H07201495A JP 6179512 A JP6179512 A JP 6179512A JP 17951294 A JP17951294 A JP 17951294A JP H07201495 A JPH07201495 A JP H07201495A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 アンテナ部材のインダクタンスによる誘導結
合とアンテナ部材と処理容器との間の容量結合とを組み
合わせることにより1×10-3Torr以下の低圧力で
もプラズマを発生させることができるプラズマ処理装置
を提供する。
【構成】 処理容器4内においてサセプタ26上に載置
した被処理体Wに対してプラズマ処理を施すプラズマ処
理装置において、上記処理容器を例えばステンレス等の
導電性材料により形成し、上記サセプタと対向させて処
理容器内或いは処理容器外に渦巻き状のアンテナ部材6
を配置する。このアンテナ部材と上記処理容器またはサ
セプタとの間にプラズマ発生用の高周波電源8を接続
し、アンテナ部材のインダクタンスによる誘導結合と、
アンテナ部材と処理容器との間の容量結合によりプラズ
マを発生させる。
(57) [Abstract] [Purpose] A plasma can be generated even at a low pressure of 1 × 10 -3 Torr or less by combining inductive coupling due to the inductance of the antenna member and capacitive coupling between the antenna member and the processing container. Provided is a plasma processing apparatus capable of performing the same. In a plasma processing apparatus that performs a plasma process on an object to be processed W placed on a susceptor 26 in the processing container 4, the processing container is formed of a conductive material such as stainless steel, and faces the susceptor. The spiral antenna member 6 is provided inside or outside the processing container.
To place. A high frequency power source 8 for plasma generation is connected between the antenna member and the processing container or the susceptor, and inductive coupling due to the inductance of the antenna member,
Plasma is generated by capacitive coupling between the antenna member and the processing container.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマ処理装置及び
そのクリーニング方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma processing apparatus and a cleaning method thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、半導体製造工程の一部にあって
は、被処理体としての半導体ウエハに対して各種の処
理、例えばプラズマエッチング等を施すために例えばプ
ラズマ処理装置が用いられている。この種のプラズマ処
理装置にあっては、例えば2枚の平板状の電極を平行に
処理容器内に位置させ、これらの間にプラズマ発生用の
高周波電源から例えば13.56MHzの高周波電圧を
印加することによりプラズマを発生させ、これによりウ
エハ表面にエッチング等の処理を施すようになってい
る。上述のような平行平板電極間に発生したプラズマ
は、電界が一方の電極から他方の電極に向けられた交番
電界となることからこの電界に沿って電子が吸引されて
気体分子と衝突し、これにより活性種が発生し、この活
性種がウエハ表面と衝突してエッチングが行われること
になる。2. Description of the Related Art Generally, in a part of a semiconductor manufacturing process, for example, a plasma processing apparatus is used to perform various kinds of processing such as plasma etching on a semiconductor wafer as an object to be processed. In this type of plasma processing apparatus, for example, two flat plate-shaped electrodes are positioned in parallel in a processing container, and a high frequency voltage of 13.56 MHz, for example, is applied between them by a high frequency power source for plasma generation. As a result, plasma is generated, and the surface of the wafer is subjected to processing such as etching. In the plasma generated between the parallel plate electrodes as described above, the electric field is an alternating electric field directed from one electrode to the other electrode, and thus electrons are attracted along this electric field and collide with gas molecules, As a result, active species are generated, and the active species collide with the wafer surface to perform etching.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体製品
の高密度化、例えばDRAMに例をとれば4M、16M
ビットの記憶容量から64M、256Mビットの記憶容
量へ移行するに従って、更に細かな微細加工が要求され
ており、そのために、エッチング等の方向性を向上する
ために低い圧力領域でプラズマを発生させることが求め
られている。By the way, high density of semiconductor products, for example, in DRAM, 4M and 16M are taken as examples.
With the shift from the bit storage capacity to the 64M and 256M bit storage capacities, finer fine processing is required. Therefore, plasma is generated in a low pressure region to improve the directionality of etching and the like. Is required.
【0004】しかしながら、上述したような平行平板電
極型のプラズマ処理装置にあっては、電極間に形成され
る静電容量による結合回路であるために両電極間に電界
は発生するが磁界が発生し難く、そのために磁場による
プラズマの閉じ込めが十分ではないことからプラズマの
圧力領域は1×10-2Torr以上となり、比較的圧力
が高かった。そのために、エッチングを行う時の活性種
が気体分子の散乱を受けやすくなって方向性が劣化し、
64Mや256MビットDRAM等において必要とされ
る、形状のシャープなエッチング加工を施すことができ
ないという問題点があった。また、このようにエッチン
グ圧力が高いとエッチングによって発生した副生成物も
十分に排出することができず、このためにエッチング形
状が一層劣化するのみならず、エッチングレートも低下
してしまうという問題点も発生していた。However, in the parallel plate electrode type plasma processing apparatus as described above, an electric field is generated between both electrodes but a magnetic field is generated due to the coupling circuit formed by the electrostatic capacitance formed between the electrodes. It was difficult to do so, and therefore the confinement of the plasma by the magnetic field was not sufficient, so the pressure region of the plasma was 1 × 10 −2 Torr or more, and the pressure was relatively high. Therefore, the active species during etching are likely to be scattered by gas molecules and the directionality is deteriorated,
There is a problem in that etching processing having a sharp shape, which is required in a 64 M or 256 M bit DRAM or the like, cannot be performed. Further, when the etching pressure is high as described above, the by-products generated by the etching cannot be sufficiently discharged, and therefore not only the etching shape is further deteriorated but also the etching rate is lowered. Was also occurring.
【0005】このような問題点に対して、処理容器の上
方にマグネットを配置して、これより発生する磁場によ
り処理領域中のイオンを閉じ込めてエッチングを効率的
に行う方法や、特開平3−79027号公報に示される
ように渦巻状のコイルの両端に高周波電圧を印加し、こ
のコイルに高周波電流を流してインダクタンス成分を利
用することによりプラズマを発生する方法が提案されて
いる。In order to solve such a problem, a method of arranging a magnet above the processing container and confining the ions in the processing region by a magnetic field generated by the magnet to perform etching efficiently, and Japanese Patent Laid-Open No. Hei. As disclosed in Japanese Patent Publication No. 79027, a method has been proposed in which a high-frequency voltage is applied to both ends of a spiral coil and a high-frequency current is passed through the coil to utilize an inductance component to generate plasma.
【0006】しかしながら、マグネットを利用した装置
にあってはこれを回転させるための機構等が別個に必要
となるためにコストの大幅な上昇を余儀されて好ましく
ない。また、コイルの両端に高周波電圧を印加する、い
わゆる誘導結合型の装置にあっても必要とされる低圧力
領域で十分にプラズマを発生させることは困難であっ
た。However, a device using a magnet requires a separate mechanism for rotating the device, which undesirably increases the cost. Further, even in a so-called inductively coupled device in which a high frequency voltage is applied to both ends of the coil, it is difficult to sufficiently generate plasma in a required low pressure region.
【0007】また、この種のプラズマ処理装置を用いて
CVD(Chemical Vapor Deposi
tion)により成膜処理を行う場合には、処理容器内
に付着する不要な成膜を除去するためにプラズマを立て
ながらクリーニングガス等を用いて定期的或いは不定期
的にクリーニング処理が行われるが、この場合、主とし
てサセプタ直上の処理空間のみにプラズマが凝集する傾
向にあり、処理容器内壁まで活性種が届き難く、従っ
て、クリーニング時間が比較的長くなるという問題点が
ある。Further, a CVD (Chemical Vapor Deposi) is used by using this type of plasma processing apparatus.
In the case of performing the film forming process by a cleaning process, the cleaning process is performed regularly or irregularly by using a cleaning gas or the like while plasma is generated in order to remove unnecessary film formation adhering to the inside of the processing container. In this case, plasma tends to concentrate mainly in the processing space just above the susceptor, and it is difficult for the active species to reach the inner wall of the processing container. Therefore, the cleaning time becomes relatively long.
【0008】本発明は、以上のような問題点に着目し、
これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明
の目的は、アンテナ部材のインダクタンスによる誘導結
合とアンテナ部材と処理容器との間の容量結合とを組み
合わせることにより1×10-3Torr以下の低圧力で
もプラズマを発生させることができるプラズマ処理装置
を提供することにある。The present invention focuses on the above problems,
It was created to solve this effectively. An object of the present invention is to perform plasma processing capable of generating plasma even at a low pressure of 1 × 10 −3 Torr or less by combining inductive coupling due to the inductance of the antenna member and capacitive coupling between the antenna member and the processing container. To provide a device.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】第1の発明は、上記問題
点を解決するために、気密な処理容器内においてサセプ
タ上に載置された被処理体に対してプラズマ処理を施す
プラズマ処理装置において、前記処理容器を導電性材料
により形成し、前記サセプタと対向するアンテナ部材を
配置し、前記アンテナ部材の一端と前記処理容器または
サセプタとの間にプラズマ発生用の高周波電源を接続
し、前記アンテナ部材の他端を開放端とするように構成
したものである。In order to solve the above problems, the first invention is a plasma processing apparatus for performing a plasma processing on an object to be processed placed on a susceptor in an airtight processing container. In the above, the processing container is formed of a conductive material, an antenna member facing the susceptor is arranged, and a high frequency power supply for plasma generation is connected between one end of the antenna member and the processing container or the susceptor, The other end of the antenna member is configured to be an open end.
【0010】第2の発明は、上記問題点を解決するため
に、気密な処理容器内においてサセプタ上に載置された
被処理体に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理装置
において、前記サセプタと対向させて一端が開放される
と共に他端がプラズマ発生用の高周波電源に接続された
アンテナ部材を配置し、前記処理容器の側壁部に、この
処理容器内のプラズマ密度を高めるためのプラズマ密度
高化手段を設けるようにしたものである。In order to solve the above-mentioned problems, a second aspect of the present invention is a plasma processing apparatus for performing plasma processing on an object to be processed placed on a susceptor in an airtight processing container, facing the susceptor. An antenna member having one end opened and the other end connected to a high-frequency power source for plasma generation is disposed, and a plasma density is increased on the side wall of the processing container to increase the plasma density in the processing container. Means are provided.
【0011】第3の発明は、気密な処理容器内において
サセプタ上に載置された被処理体に対してプラズマ処理
を施すプラズマ処理装置において、前記サセプタと対向
させて処理容器の内側或いは外側にアンテナ部材を配置
し、プラズマ処理時に前記アンテナ部材の両端に接続さ
れるプラズマ発生用の高周波電源を設け、前記処理容器
のクリーニング時に前記アンテナ部材の一端と前記高周
波電源の一端を開放する成膜・クリーニング切替スイッ
チ手段を設けるように構成したものである。A third aspect of the present invention is a plasma processing apparatus for performing a plasma process on an object to be processed placed on a susceptor in an airtight processing container, the inside or outside of the processing container facing the susceptor. An antenna member is arranged, a high frequency power source for plasma generation is provided which is connected to both ends of the antenna member during plasma processing, and one end of the antenna member and one end of the high frequency power source are opened during cleaning of the processing container. The cleaning changeover switch means is provided.
【0012】[0012]
【作用】第1の発明は、以上のように構成したので、サ
セプタと対向して配置されたアンテナ部材と処理容器ま
たはサセプタとの間に高周波電源を接続し、高周波電圧
を印加することによりアンテナ部材からの電波及びアン
テナ部材と処理容器との間の電界の作用により処理容器
内にプラズマが発生することになる。このプラズマは1
×10-3Torr以下の低圧力状態においても発生し、
従って、例えばエッチング時の方向性を改善することが
可能となる。According to the first aspect of the invention, the antenna is constructed by connecting a high-frequency power source between the antenna member arranged facing the susceptor and the processing container or the susceptor, and applying a high-frequency voltage. Plasma is generated in the processing container due to the action of the electric wave from the member and the electric field between the antenna member and the processing container. This plasma is 1
Occurs even in a low pressure state of × 10 -3 Torr or less,
Therefore, for example, it is possible to improve the directionality during etching.
【0013】第2の発明は、以上のように構成したの
で、サセプタと対向して配置されたアンテナ部材に高周
波電源を接続して高周波電圧を印加することにより、ア
ンテナ部材からの電波により処理容器内にプラズマが発
生することになる。このプラズマは1×10-3Torr
以下の低圧力状態においても発生する。そして、処理容
器の側壁部に設けたプラズマ密度高化手段は、これより
発生する電界や磁界の作用により、更にプラズマを補助
的に発生させたり或いはプラズマを閉じ込めるように作
用し、結果的に処理容器内のプラズマ密度を高める。こ
のようにプラズマ密度を高めることにより例えばエッチ
ング時にあってはそのエッチング速度を改善することが
できる。上記プラズマ密度高化手段としては、処理容器
の側壁部に巻回したコイル部に補助高周波電源或いは直
流電源を接続したものや、処理容器の外側に例えばその
周方向に等間隔で配置した永久磁石を用いることができ
る。The second aspect of the present invention is configured as described above, and by connecting a high-frequency power source to the antenna member arranged to face the susceptor and applying a high-frequency voltage, a processing container is generated by radio waves from the antenna member. Plasma will be generated inside. This plasma is 1 × 10 -3 Torr
It also occurs in the following low pressure states. Then, the plasma density increasing means provided on the side wall of the processing container acts to further generate plasma or confine the plasma by the action of the electric field or magnetic field generated therefrom, and as a result, the processing is performed. Increase the plasma density in the container. By increasing the plasma density in this way, the etching rate can be improved at the time of etching, for example. As the plasma density increasing means, a coil part wound around the side wall of the processing container is connected to an auxiliary high frequency power supply or a DC power supply, or a permanent magnet is arranged outside the processing container, for example, at equal intervals in the circumferential direction. Can be used.
【0014】第3の発明は、以上のように構成したので
プラズマ処理時、例えばプラズマCVD成膜処理時には
サセプタと対向して配置したアンテナ部材の両端に高周
波電源を接続してこれに高周波電圧を印加し、これによ
りアンテナ部材からの電波により、アンテナ部材の主と
して直下に高密度プラズマが発生し、プラズマCVDに
よる成膜処理を行う。According to the third aspect of the present invention, since it is configured as described above, a high-frequency power source is connected to both ends of the antenna member arranged to face the susceptor during plasma processing, for example, plasma CVD film-forming processing, and a high-frequency voltage is applied thereto. As a result, high-density plasma is generated mainly directly below the antenna member by the radio waves from the antenna member, and a film formation process by plasma CVD is performed.
【0015】また、クリーニング時には、成膜・クリー
ニング切替スイッチ手段を開くことにより、アンテナ部
材の一端のみに高周波電圧を加え、この他方を開放端と
する。これにより電界がアンテナ部材から処理容器の全
域に向けて加わることになり、従って、この電界によっ
て形成されるプラズマがアンテナ部材の直下のみならず
処理容器内の全域に広がり、処理容器内壁等のクリーニ
ングを効率的に行うことが可能となる。At the time of cleaning, by opening the film formation / cleaning changeover switch means, a high frequency voltage is applied only to one end of the antenna member and the other end is made an open end. As a result, an electric field is applied from the antenna member to the entire area of the processing container. Therefore, the plasma formed by this electric field spreads not only directly under the antenna member but also in the entire area of the processing container to clean the inner wall of the processing container. Can be efficiently performed.
【0016】[0016]
【実施例】以下に、本発明に係るプラズマ処理装置の一
実施例を添付図面に基づいて詳述する。まず、第1の発
明のプラズマ処理装置について説明する。図1は第1の
発明に係るプラズマ処理装置の一例を示す部分破断概略
構成図、図2は本発明のプラズマ処理装置の一例を示す
断面図、図3は図2に示す装置の処理容器内の電子等の
動きを示す模式図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. First, the plasma processing apparatus of the first invention will be described. 1 is a partially cutaway schematic configuration diagram showing an example of the plasma processing apparatus according to the first invention, FIG. 2 is a sectional view showing an example of the plasma processing apparatus of the present invention, and FIG. 3 is a processing container of the apparatus shown in FIG. FIG. 6 is a schematic diagram showing movement of electrons and the like.
【0017】本実施例においては、本発明に係るプラズ
マ処理装置をプラズマエッチング装置に適用した場合に
ついて説明する。このプラズマエッチング装置2は、処
理容器4の天井部にアンテナ部材6を設け、このアンテ
ナ部材6の一端と上記処理容器4または後述するサセプ
タ26との間にプラズマ発生用の高周波電源8を接続す
ることにより特徴づけられる。すなわち、この処理容器
4はアルミニウムやステンレス等の導電性材料により円
筒体状に成形されており、その上端開口部はアンテナ部
材6からの電波を内部へ伝搬させるために例えば石英等
の誘電体よりなる上部蓋体10によりOリング等のシー
ル部材12を介して気密に閉塞されており、処理容器4
の天井壁部を形成している。また、処理容器4の下端開
口部は、アルミニウムやステンレス等よりなる筒体状の
内側枠14により同じく気密に閉塞されており、この処
理容器4内に密閉された処理室16が形成される。処理
容器4或いは内側枠14としてアルミニウムを用いる場
合には、耐腐食性コーティングを行うためにその表面に
はアルマイト処理が施される。In this embodiment, the case where the plasma processing apparatus according to the present invention is applied to a plasma etching apparatus will be described. In this plasma etching apparatus 2, an antenna member 6 is provided on the ceiling of the processing container 4, and a high frequency power source 8 for plasma generation is connected between one end of the antenna member 6 and the processing container 4 or a susceptor 26 described later. Characterized by: That is, the processing container 4 is formed in a cylindrical shape from a conductive material such as aluminum or stainless steel, and its upper end opening is made of a dielectric material such as quartz for propagating the radio wave from the antenna member 6 inside. The upper lid 10 is hermetically closed by a sealing member 12 such as an O-ring.
Forms the ceiling wall of the. Further, the lower end opening of the processing container 4 is also hermetically closed by a cylindrical inner frame 14 made of aluminum, stainless steel or the like, and a sealed processing chamber 16 is formed in the processing container 4. When aluminum is used for the processing container 4 or the inner frame 14, the surface thereof is anodized to provide a corrosion resistant coating.
【0018】内側枠14は、円筒壁部14A、その円筒
壁部14Aの下端から上方に若干の間隔を空けて設けら
れた底部14B、及びその円筒壁部14Aの下端外周に
設けられた外方フランジ部14Cとから構成されてい
る。そして、処理容器4は、上記内側枠14を気密に覆
うように上記外方フランジ部14Cの上に載置される。The inner frame 14 includes a cylindrical wall portion 14A, a bottom portion 14B provided at a slight distance upward from the lower end of the cylindrical wall portion 14A, and an outer portion provided on the outer periphery of the lower end of the cylindrical wall portion 14A. It is composed of a flange portion 14C. Then, the processing container 4 is placed on the outer flange portion 14C so as to cover the inner frame 14 in an airtight manner.
【0019】上記処理容器4の上部には、図示しない処
理ガス源より、処理ガス、例えばHFガスなどを図示し
ないマスフローコントローラを介して上記処理室16内
に導入可能なガス供給管路18が設けられている。ま
た、上記処理容器4の他方側下部には、ガス排気管路2
0が設けられており、図示しない真空ポンプにより真空
引きが可能な如く構成されている。A gas supply conduit 18 is provided above the processing container 4 so that a processing gas, such as HF gas, can be introduced into the processing chamber 16 from a processing gas source (not shown) through a mass flow controller (not shown). Has been. In addition, at the lower part on the other side of the processing container 4, the gas exhaust pipe line 2
0 is provided, and the vacuum pump (not shown) can be used to evacuate.
【0020】処理室16内には、被処理体、例えば上記
半導体ウエハWを載置固定するためのサセプタアセンブ
リ22が配置される。このサセプタアセンブリ22は、
複数の絶縁部材23を介して上記内側枠14の底部14
B上に載置されており、同時に、上記サセプタアセンブ
リ22の側面と上記内側枠14の円筒壁部14Aとの間
には、絶縁部材として例えばOリング24が介装されて
いるので、上記サセプタアセンブリ22は、外部で接地
されている上記内側枠14及び上記処理容器4から絶縁
状態に保持されるように構成されている。A susceptor assembly 22 for mounting and fixing an object to be processed, for example, the semiconductor wafer W, is arranged in the processing chamber 16. This susceptor assembly 22
The bottom portion 14 of the inner frame 14 via the plurality of insulating members 23
The susceptor assembly 22 is mounted on B and at the same time, for example, an O-ring 24 is interposed as an insulating member between the side surface of the susceptor assembly 22 and the cylindrical wall portion 14A of the inner frame 14. The assembly 22 is configured to be held in an insulated state from the inner frame 14 and the processing container 4, which are grounded externally.
【0021】上記サセプタアセンブリ22は、例えばア
ルミニウム等により形成され、図示の例では、3層構造
を有しており、ウエハWを載置する下部電極としてのサ
セプタ26と、これを支持するサセプタ支持台28と、
この下に設けられる冷却ジャケット収容台30により構
成される。そして、このサセプタ26の上面の載置面に
静電チャックシート32を接着剤等により貼り付けて静
電チャックを構成している。そして、この静電チャック
シート32上に被処理体としての半導体ウエハWを吸着
保持するようになっている。The susceptor assembly 22 is formed of, for example, aluminum or the like, has a three-layer structure in the illustrated example, and has a susceptor 26 as a lower electrode on which the wafer W is mounted and a susceptor support for supporting the susceptor 26. Stand 28,
It is constituted by a cooling jacket housing base 30 provided below this. The electrostatic chuck sheet 32 is attached to the mounting surface on the upper surface of the susceptor 26 with an adhesive or the like to form an electrostatic chuck. Then, the semiconductor wafer W as the object to be processed is suction-held on the electrostatic chuck sheet 32.
【0022】上記サセプタ支持台28には、半導体ウエ
ハWの温度を調節するための温度調節装置、例えばセラ
ミックヒータ34が設けられている。このヒータ34
は、図示しないヒータコントローラに接続されており、
上記サセプタ26の温度を監視する図示しない温度モニ
タからの信号に応じて、温度制御を行うように構成され
ている。このサセプタ支持台28にはスイッチ102を
介して高周波電源38が接続される。The susceptor support base 28 is provided with a temperature adjusting device for adjusting the temperature of the semiconductor wafer W, for example, a ceramic heater 34. This heater 34
Is connected to a heater controller (not shown),
The temperature control is performed in response to a signal from a temperature monitor (not shown) that monitors the temperature of the susceptor 26. A high frequency power supply 38 is connected to the susceptor support base 28 via a switch 102.
【0023】上記サセプタ26は、上記サセプタ支持台
28に対して、ボルト36などの連結部材を用いて、着
脱自在に固定される。かかる構成により、高周波電源3
8に接続されている上記サセプタ支持台28とは別個
に、上記サセプタ26部分のみを交換することが可能と
なり、装置の保守が容易となる。前述のように、上記サ
セプタ26の側壁と上記内側枠14の円筒壁部14A内
面との間にはOリング24が介装されているので、処理
室内に導入された処理ガスは上記サセプタ支持台28よ
りも下方には到達せず、これらの部分の汚染が防止され
る。The susceptor 26 is detachably fixed to the susceptor support base 28 by using a connecting member such as a bolt 36. With this configuration, the high frequency power source 3
It is possible to replace only the susceptor 26 portion separately from the susceptor support base 28 connected to the No. 8, and the maintenance of the device is facilitated. As described above, since the O-ring 24 is interposed between the side wall of the susceptor 26 and the inner surface of the cylindrical wall portion 14A of the inner frame 14, the processing gas introduced into the processing chamber is treated by the susceptor support base. It does not reach below 28 and contamination of these parts is prevented.
【0024】上記冷却ジャケット収容台30の内部に
は、例えば液体窒素などの冷媒40を溜めるための冷却
ジャケット42が設置されている。この冷却ジャケット
42は、パイプ44によりバルブ46を介して液体窒素
源48に連通している。上記冷却ジャケット42内に
は、図示しない液面モニタが配置されており、その液面
モニタからの信号に応答して上記バルブ46を開閉する
ことにより、上記冷却ジャケット42内の冷媒40、例
えば液体窒素の供給量を制御するように構成されてい
る。更に、上記冷却ジャケット42内の内壁底面は、例
えばポーラスに形成され、核沸騰を起こすことができる
ようになっており、その内部の液体窒素を所定温度、例
えば−196℃に維持することができる。このように、
構成された上記サセプタアセンブリ22は、上記絶縁部
材23及び24により、上記処理室16を構成する上記
内側枠14及び処理容器4から絶縁されて、電気的には
同一極性のカソードカップリングを構成している。A cooling jacket 42 for accumulating a coolant 40 such as liquid nitrogen is installed inside the cooling jacket housing base 30. The cooling jacket 42 is connected to a liquid nitrogen source 48 by a pipe 44 via a valve 46. A liquid level monitor (not shown) is arranged in the cooling jacket 42, and by opening / closing the valve 46 in response to a signal from the liquid level monitor, the refrigerant 40, eg, liquid, in the cooling jacket 42 is opened. It is configured to control the supply amount of nitrogen. Further, the bottom surface of the inner wall of the cooling jacket 42 is formed, for example, in a porous form so that nucleate boiling can occur, and the liquid nitrogen therein can be maintained at a predetermined temperature, for example, -196 ° C. . in this way,
The configured susceptor assembly 22 is insulated from the inner frame 14 and the processing container 4 forming the processing chamber 16 by the insulating members 23 and 24, and electrically forms a cathode coupling of the same polarity. ing.
【0025】また、上記サセプタアセンブリ22の上層
のサセプタ26及び上記ヒータ34を備えた中層の上記
サセプタ支持台28との間、及びこのサセプタ支持台2
8と下層の冷却ジャケット収容部30との間には、それ
ぞれ間隙50、52が形成されており、これらの間隙
は、例えばOリングのような封止部材54及び56によ
り、それぞれ気密に構成されており、ガス供給管路58
を介して例えば大気開放されている。この大気開放に代
えてHeガスやArガスなどの不活性ガスを所定圧、例
えば1気圧にして供給してもよい。Also, between the susceptor 26 of the upper layer of the susceptor assembly 22 and the susceptor support 28 of the middle layer provided with the heater 34, and the susceptor support 2
8 and the lower cooling jacket accommodating portion 30 are formed with gaps 50 and 52, respectively, which are airtightly formed by sealing members 54 and 56 such as O-rings. And gas supply line 58
For example, it is open to the atmosphere via. Instead of opening to the atmosphere, an inert gas such as He gas or Ar gas may be supplied at a predetermined pressure, for example, 1 atm.
【0026】一方、石英等の誘電体により構成される上
部蓋体10上に設けたアンテナ部材6は、上記サセプタ
26に対向させて配置されると共に、例えば直径6.3
5mm(1/4インチ)の銅やステンレス等の導電性材
料よりなる線材58を3〜4回程、渦巻状に巻回して構
成されており、その一端である外側端部にターミナル6
0を設けている。このターミナル60と上記処理容器4
との間にインピーダンス整合を行うためのマッチング回
路62及びプラズマ発生用の、例えば13.56MHz
の高周波電源8が直列に接続されると共にこの高周波電
源8の他端は、スイッチ100またはスイッチ101を
介してそれぞれ処理容器4またはサセプタ26に対して
接続可能になされている。従って、このアンテナ部材6
から処理室に向けて電波を発射させると共にこのアンテ
ナ部材6と処理容器4或いはサセプタ26との間に電界
を発生させて、これにより処理室16にてプラズマを発
生するように構成されている。すなわち、本実施例にお
けるプラズマ発生の回路構成は、アンテナ部材6のイン
ダクタンスによる誘導結合と、このアンテナ部材6と処
理容器4との間に形成される容器結合との組み合わせ回
路となっている。また、このアンテナ部材6の上方には
この全体を被ってシールド金網63が設けられており、
外部に電波が洩れることを防止している。On the other hand, the antenna member 6 provided on the upper lid 10 made of a dielectric material such as quartz is arranged so as to face the susceptor 26 and has a diameter of 6.3, for example.
A wire 58 made of a conductive material such as 5 mm (1/4 inch) of copper or stainless steel is wound in a spiral shape about 3 to 4 times, and the terminal 6 is provided at the outer end which is one end thereof.
0 is set. This terminal 60 and the processing container 4
And a matching circuit 62 for performing impedance matching with the plasma generation, for example, 13.56 MHz
The high frequency power source 8 is connected in series, and the other end of the high frequency power source 8 can be connected to the processing container 4 or the susceptor 26 via the switch 100 or the switch 101, respectively. Therefore, this antenna member 6
To emit a radio wave toward the processing chamber and generate an electric field between the antenna member 6 and the processing container 4 or the susceptor 26, whereby plasma is generated in the processing chamber 16. That is, the circuit configuration for plasma generation in this embodiment is a combination circuit of inductive coupling due to the inductance of the antenna member 6 and container coupling formed between the antenna member 6 and the processing container 4. Further, a shield wire net 63 is provided above the antenna member 6 so as to cover the entire antenna member 6,
It prevents the radio waves from leaking to the outside.
【0027】本実施例における各部のサイズは、処理容
器4の高さ及び直径がそれぞれ10cm〜100cm及
び20cm〜100cm程度になされ、サセプタ26の
直径が10cm〜60cm程度に設定されると共にこの
上に例えば8インチ(約20cm)のウエハWが載置さ
れる。また、サセプタ26と上部蓋体10との間の距離
L1は約100cm以下に設定され、上部蓋体10の厚
さL2及び直径L3はそれぞれ1cm〜10cm程度及
び100cm以下に設定される。そして、アンテナ部材
6の最大径L4は、上記ウエハWの直径と略同じ、10
cm〜30cm程度に設定される。このアンテナ部材6
の全体の直径はプラズマが発生する範囲内ならばウエハ
の直径に対して更に大きく設定してもよいし、また、小
さく設定してもよい。Regarding the size of each part in this embodiment, the height and diameter of the processing container 4 are set to about 10 cm to 100 cm and 20 cm to 100 cm, respectively, and the diameter of the susceptor 26 is set to about 10 cm to 60 cm. For example, an 8-inch (about 20 cm) wafer W is placed. The distance L1 between the susceptor 26 and the upper lid 10 is set to about 100 cm or less, and the thickness L2 and the diameter L3 of the upper lid 10 are set to about 1 cm to 10 cm and 100 cm or less, respectively. The maximum diameter L4 of the antenna member 6 is substantially the same as the diameter of the wafer W, 10
It is set to about cm to 30 cm. This antenna member 6
The overall diameter of the wafer may be set larger or smaller than the diameter of the wafer as long as it is within the range in which plasma is generated.
【0028】尚、上記実施例にあっては、サセプタ26
側へ活性種吸引用の高周波電源38を接続しているが、
この高周波の周波数は380KHz〜数MHzの範囲が
望ましい。また、このサセプタ26に印加する電圧を、
アンテナ部材6に加える高周波と逆相の高周波電圧とし
てもよい。更には、このサセプタ26の電位をグランド
に落とすようにしてもよいし、或いはフローティング状
態としてもよい。更には、このサセプタ26に数100
KVのバイアス電圧を印加するようにしてもよい。In the above embodiment, the susceptor 26 is
A high frequency power source 38 for attracting active species is connected to the
The frequency of this high frequency is preferably in the range of 380 KHz to several MHz. In addition, the voltage applied to the susceptor 26 is
A high frequency voltage having a reverse phase to the high frequency applied to the antenna member 6 may be used. Further, the potential of the susceptor 26 may be dropped to the ground or may be in the floating state. Furthermore, this susceptor 26 has several hundred
A bias voltage of KV may be applied.
【0029】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について説明する。まず、図示しないゲート弁を介
して半導体ウエハWを、図示しない搬送アームにより処
理室16に収容し、これをサセプタ26の載置面に設け
た静電チャックシート32上に載置する。この静電チャ
ックシート32の導電膜32Aには、図示しない高圧直
流源より例えば2.0KVの直流電圧が印加され、分極
によるクーロン力によりウエハWを吸着保持する。Next, the operation of this embodiment configured as described above will be described. First, the semiconductor wafer W is housed in the processing chamber 16 by a transfer arm (not shown) via a gate valve (not shown), and is placed on the electrostatic chuck sheet 32 provided on the placement surface of the susceptor 26. A DC voltage of, for example, 2.0 KV is applied to the conductive film 32A of the electrostatic chuck sheet 32 from a high voltage DC source (not shown), and the wafer W is attracted and held by the Coulomb force due to polarization.
【0030】この処理室16内は、ガス排気管路20に
接続される真空ポンプ(図示せず)により予め真空状態
になされており、ガス供給管路18を介して、処理ガ
ス、例えばHFガス等を流量を制御しつつ供給してこの
処理室16内をプロセス圧、例えば1×10-3Torr
程度のかなり低い圧力状態に維持し、同時にプラズマ発
生用の高周波電源8より、例えば13.56MHzの高
周波をアンテナ部材6と処理容器4との間に印加する。
するとアンテナ部材6のインダクタンス成分の誘導作用
により処理室16に向けて電波が発射されると同時に、
アンテナ部材6と処理容器4との間の容量成分の作用に
より処理室16には交番電界が生じ、この結果、処理室
16には処理ガスがイオン化してプラズマが立ち、プラ
ズマ放電励起によって生じた活性種によりウエハ表面に
異方性の非常に高いエッチングを施すことができる。The inside of the processing chamber 16 is evacuated in advance by a vacuum pump (not shown) connected to the gas exhaust pipe 20, and a processing gas, for example, HF gas, is supplied through the gas supply pipe 18. Is supplied while controlling the flow rate, and the process pressure in the processing chamber 16 is, for example, 1 × 10 −3 Torr.
The pressure is maintained at a considerably low level, and at the same time, a high frequency power of, for example, 13.56 MHz is applied between the antenna member 6 and the processing container 4 from the high frequency power source 8 for plasma generation.
Then, a radio wave is emitted toward the processing chamber 16 by the inductive action of the inductance component of the antenna member 6, and at the same time,
An alternating electric field is generated in the processing chamber 16 by the action of the capacitive component between the antenna member 6 and the processing container 4, and as a result, the processing gas is ionized and plasma is generated in the processing chamber 16, which is generated by plasma discharge excitation. The active species can perform very anisotropic etching on the wafer surface.
【0031】図3はこの時の処理室16における電子や
陰イオン64の動きを模式的に示しており、陰イオンは
電波と電界の作用により螺旋状に旋回しながらサセプタ
26側へ移動しており、従来の平行平板電極形の装置と
比較して陰イオン64の移動できる距離が長くなってこ
の間にガス分子と衝突して多くのイオンが生ずることに
なる。従って、その分、エッチングレートを向上させる
ことが可能となる。また、プラズマは1×10-3Tor
r〜1×10-6Torrの間のかなり低い圧力下でも発
生するので、エッチングする時の活性種の散乱も少なく
て方向性が揃っており、従って、上述のように異方性の
高い、すなわち形状がシャープなエッチング加工を施す
ことができ、例えば64Mや256MビットDRAMに
要求される微細加工を施すことが可能となる。FIG. 3 schematically shows the movement of electrons and anions 64 in the processing chamber 16 at this time. The anions move to the susceptor 26 side while spirally swirling due to the action of radio waves and electric fields. However, as compared with the conventional parallel plate electrode type device, the movable distance of the negative ions 64 becomes longer, and during this period, many ions collide with gas molecules and a lot of ions are generated. Therefore, the etching rate can be improved accordingly. The plasma is 1 × 10 −3 Tor.
Since it is generated even under a considerably low pressure between r and 1 × 10 −6 Torr, scattering of active species during etching is small and the directionality is uniform, and therefore, as described above, the anisotropy is high. That is, etching processing having a sharp shape can be performed, and for example, fine processing required for 64M or 256M bit DRAM can be performed.
【0032】ここでウエハWのエッチング処理時にあっ
ては、冷却ジャケット収容台30に設けた冷却ジャケッ
ト42からの冷熱がサセプタ支持台28、サセプタ26
及びウエハWの順に伝わって低温エッチングを行うもの
であるが、この時、サセプタ支持台28に設けたヒータ
34の発熱量を制御することによりウエハWの処理温度
を制御する。この場合、冷却ジャケット収容台30とサ
セプタ支持台28との間隙52及びサセプタ支持台28
とサセプタ26との間隙50には熱伝達性を良好にする
ため、例えば1気圧の大気が導入されており、ウエハW
に対する熱伝達効率を維持している。そして、上記した
ようにウエハWを低温化することによりエッチングの一
層の微細化を促進させることができる。Here, during the etching process of the wafer W, cold heat from the cooling jacket 42 provided in the cooling jacket housing 30 is applied to the susceptor support 28 and the susceptor 26.
Then, the low temperature etching is performed in the order of the wafer W and the processing temperature of the wafer W is controlled by controlling the heat generation amount of the heater 34 provided on the susceptor support 28 at this time. In this case, the gap 52 between the cooling jacket housing 30 and the susceptor support 28 and the susceptor support 28
In order to improve the heat transfer property in the gap 50 between the wafer W and the susceptor 26, for example, the atmosphere of 1 atm is introduced, and the wafer W
Maintains heat transfer efficiency to. Then, by lowering the temperature of the wafer W as described above, further miniaturization of etching can be promoted.
【0033】本実施例のようにアンテナ部材6のインダ
クタンスによる誘導結合と、このアンテナ部材6と処理
容器4との間の容量結合とを組み合わせた結果、実際に
1×10-6Torrもの超高真空下においてもプラズマ
を発生させることができた。尚、上記実施例においては
アンテナ部材6として線材を用い、全体の直径の大きさ
を20cm程度としたが、材料、大きさ等はこれに限定
されるものではない。例えば、図4乃至図11に示すア
ンテナ部材も採用することができる。As a result of combining the inductive coupling due to the inductance of the antenna member 6 and the capacitive coupling between the antenna member 6 and the processing container 4 as in the present embodiment, as a result, actually, an extremely high value of 1 × 10 -6 Torr is achieved. Plasma could be generated even under vacuum. Although a wire rod is used as the antenna member 6 and the diameter of the entire antenna member is about 20 cm in the above embodiment, the material, size, etc. are not limited to this. For example, the antenna member shown in FIGS. 4 to 11 can also be adopted.
【0034】図4に示すアンテナ部材6は、導電性材料
よりなる線材を図1に示したアンテナ部材と同様に渦巻
状に巻回し、外側端部ではなく内側端部にターミナル6
0を設け、これにプラズマ発生用の高周波電源8を接続
している。図5に示すアンテナ部材6は、導電性材料よ
りなる線材を図4に示すように複数回巻回するのではな
く、1回だけ比較的大きな直径、例えばウエハ直径に対
応させて巻回し、その端部にターミナル60を設けてい
る。The antenna member 6 shown in FIG. 4 is formed by winding a wire made of a conductive material in a spiral shape like the antenna member shown in FIG. 1, and the terminal 6 is provided at the inner end instead of the outer end.
0 is provided, and a high frequency power source 8 for plasma generation is connected thereto. The antenna member 6 shown in FIG. 5 is not formed by winding a wire made of a conductive material a plurality of times as shown in FIG. 4, but is wound only once so as to correspond to a relatively large diameter, for example, a wafer diameter. A terminal 60 is provided at the end.
【0035】図6に示すアンテナ部材6は、導電性材料
よりなる長い線材を蛇行状に複数回折り返して形成し、
その端部にターミナル60を設けている。図7に示すア
ンテナ部材6は、導電性材料よりなる長い線材を無定形
に屈曲させ、その端部にターミナル60を設けている。The antenna member 6 shown in FIG. 6 is formed by bending a long wire made of a conductive material back and forth in a meandering shape.
A terminal 60 is provided at the end thereof. In the antenna member 6 shown in FIG. 7, a long wire made of a conductive material is bent in an amorphous manner, and a terminal 60 is provided at the end thereof.
【0036】図8に示すアンテナ部材6は、線材ではな
く銅やステンレス等の導電性材料よりなる長い中空パイ
プ66を図4に示したと同様に渦巻状に巻回し、この端
部にターミナル60を設けている。図9に示すアンテナ
部材6は、約200mmの比較的長い導電性材料よりな
る中空パイプ66を直線状に設け、この端部にターミナ
ル60を設けている。In the antenna member 6 shown in FIG. 8, a long hollow pipe 66 made of a conductive material such as copper or stainless steel, not a wire material, is spirally wound in the same manner as shown in FIG. 4, and the terminal 60 is provided at this end. It is provided. In the antenna member 6 shown in FIG. 9, a hollow pipe 66 made of a relatively long conductive material having a length of about 200 mm is linearly provided, and a terminal 60 is provided at this end portion.
【0037】図10に示すアンテナ部材6は、比較的長
い導電性材料よりなる中空パイプ66を1回或いは2
回、U字状に折り曲げ、その端部にターミナル60を設
けている。図11に示すアンテナ部材6は、幅20mm
程度のステンレス等の導電性材料よりなる導電板68を
1回半或いは2回程度渦巻状に巻回し、その端部にター
ミナル60を設けている。The antenna member 6 shown in FIG. 10 has a hollow pipe 66 made of a relatively long conductive material once or twice.
It is bent in a U shape once and a terminal 60 is provided at its end. The antenna member 6 shown in FIG. 11 has a width of 20 mm.
A conductive plate 68 made of a conductive material such as stainless steel is spirally wound about once and a half or twice, and a terminal 60 is provided at the end thereof.
【0038】この図4乃至図11にて示したアンテナ部
材を用いて実験を行ったところ、5.0〜1.0×10
-4Torrもの低圧にてプラズマが全て発生したことを
確認できた。この実験においては、プラズマ発生用の高
周波電源8の他端はスイッチ100、101、102の
切換えによって処理容器4またはサセプタ26のいずれ
か一方、或いは処理容器4とサセプタ26に同時に接続
されており、誘導結合と容量結合が組み合わされている
のは勿論である。When an experiment was conducted using the antenna member shown in FIGS. 4 to 11, 5.0 to 1.0 × 10
It was confirmed that plasma was generated at a low pressure of -4 Torr. In this experiment, the other end of the high-frequency power source 8 for plasma generation is connected to either the processing container 4 or the susceptor 26 or the processing container 4 and the susceptor 26 at the same time by switching the switches 100, 101, and 102. Of course, inductive coupling and capacitive coupling are combined.
【0039】これに対して、図1或いは図4に示すアン
テナ部材を用いても処理容器4またはサセプタ26のい
ずれにもプラズマ発生用の高周波電源8の他端を接続し
なかった場合及びプラズマ発生用の高周波電源8の他端
を処理容器4或いはサセプタ26に接続した場合にあっ
ても図12乃至図15に示すアンテナ部材を用いた場合
にあっては、5.0〜1.0×10-4Torrの低圧下
ではプラズマを発生させることはできなかった。すなわ
ち図12に示すアンテナ部材70は、縦横がそれぞれ9
0mm程度の導電性材料よりなる平板72を用い、その
一角にターミナル60を設けている。On the other hand, when the other end of the high frequency power source 8 for plasma generation is not connected to either the processing container 4 or the susceptor 26 even when the antenna member shown in FIG. Even when the other end of the high frequency power source 8 for use in the equipment is connected to the processing container 4 or the susceptor 26, when the antenna member shown in FIGS. 12 to 15 is used, 5.0 to 1.0 × 10 It was not possible to generate plasma under a low pressure of -4 Torr. That is, the antenna member 70 shown in FIG.
A flat plate 72 made of a conductive material having a thickness of about 0 mm is used, and a terminal 60 is provided at one corner thereof.
【0040】図13に示すアンテナ部材70は、比較的
短い幅狭のステンレス板74を略四角形状に屈曲成形
し、その端部にターミナル60を設けている。図14に
示すアンテナ部材70は、長さ100mm程度の比較的
短い銅等の導電性材料よりなる中空パイプ76を直線状
に成形し、その端部にターミナル60を設けている。図
15に示すアンテナ部材70は、長さ100mm程度の
比較的短い中空パイプ76の先端を屈曲成形し、その他
端にターミナル60を設けている。The antenna member 70 shown in FIG. 13 is formed by bending a relatively short and narrow stainless plate 74 into a substantially rectangular shape, and the terminal 60 is provided at the end thereof. In the antenna member 70 shown in FIG. 14, a hollow pipe 76 made of a conductive material such as copper having a relatively short length of about 100 mm is linearly formed, and a terminal 60 is provided at the end thereof. In an antenna member 70 shown in FIG. 15, a hollow pipe 76 having a relatively short length of about 100 mm is formed by bending a tip, and the terminal 60 is provided at the other end.
【0041】前述のように図12乃至図15に示すアン
テナ部材76を用いても、いずれも5.0〜1.0×1
0-4Torrの低圧下ではプラズマを発生させることは
できなかった。尚、上記各実施例にあっては各アンテナ
部材6を処理容器4の外側に設ける場合について説明し
たが、これに限定されず、図16に示すようにこのアン
テナ部材6を処理容器4内に収容するようにしてもよ
い。Even if the antenna member 76 shown in FIGS. 12 to 15 is used as described above, all of them are 5.0 to 1.0 × 1.
Plasma could not be generated under a low pressure of 0 -4 Torr. Although the case where each antenna member 6 is provided outside the processing container 4 has been described in each of the above-described embodiments, the present invention is not limited to this, and the antenna member 6 may be provided inside the processing container 4 as shown in FIG. It may be accommodated.
【0042】すなわちこの場合には、アンテナ部材6を
構成する例えば線材58を、金属汚染の防止のためにセ
ラミック、ポリイミド高分子或いはSiC(炭化ケイ
素)等よりなる絶縁体78で被覆し、これを処理容器4
内の天井部側へ取り付ける。この場合には、アンテナ部
材6は処理室16内の上部に設けられることから、処理
容器4の天井部は、側壁と同様に例えばステンレスによ
り一体的に成形すればよく、図2における装置にて用い
た石英製の上部蓋体10を用いる必要がない。That is, in this case, for example, the wire 58 which constitutes the antenna member 6 is covered with an insulator 78 made of ceramic, polyimide polymer, SiC (silicon carbide) or the like to prevent metal contamination, and this is covered. Processing container 4
Install it on the ceiling side. In this case, since the antenna member 6 is provided in the upper portion of the processing chamber 16, the ceiling portion of the processing container 4 may be integrally formed of, for example, stainless steel like the side wall. It is not necessary to use the quartz upper lid 10 used.
【0043】また、上記アンテナ部材6の線材58に接
続されるプラズマ発生用の高周波電源8からの給電線8
0は、処理容器4の天井部を、絶縁材82を介して容器
内へ挿通されている。このようにアンテナ部材6を処理
容器4内へ収容することにより、ウエハWとアンテナ部
材6との間の距離が短くなり、プラズマの発生効率を向
上させることが可能となる。The power supply line 8 from the high frequency power source 8 for plasma generation connected to the wire rod 58 of the antenna member 6 is also provided.
Reference numeral 0 indicates that the ceiling of the processing container 4 is inserted into the container via the insulating material 82. By housing the antenna member 6 in the processing container 4 in this way, the distance between the wafer W and the antenna member 6 is shortened, and the plasma generation efficiency can be improved.
【0044】また、図16の実施例にあってはアンテナ
部材6を線材58により構成した場合が示されている
が、図17に示すように線材58に代えて、図8に示し
たような導電性材料よりなる渦巻状の中空パイプ66を
用い、その外側に絶縁体78を被覆する。更に、この中
空パイプ66及び絶縁体78を貫通させて処理室16内
に向けられた多数のガス噴出孔84を形成する。そし
て、この渦巻状の中空パイプ66の一端に、容器天井部
を絶縁材82を介して貫通させた導体よりなるガス供給
管路86を接続し、これに処理ガスを流して各ガス噴出
孔84から処理ガスをシャワー状に処理容器4内へ供給
できるように構成する。In the embodiment of FIG. 16, the case where the antenna member 6 is composed of the wire rod 58 is shown, but instead of the wire rod 58 as shown in FIG. 17, it is as shown in FIG. A spiral hollow pipe 66 made of a conductive material is used, and an insulator 78 is coated on the outside thereof. Further, a large number of gas ejection holes 84 directed through the hollow pipe 66 and the insulator 78 and directed into the processing chamber 16 are formed. Then, to one end of the spiral hollow pipe 66, a gas supply pipeline 86 made of a conductor that penetrates the container ceiling through an insulating material 82 is connected. The processing gas can be supplied into the processing container 4 in the form of a shower.
【0045】そして、このガス供給管路86にプラズマ
発生用の高周波電源8の給電線80を接続する。このよ
うにアンテナ部材6と処理ガスの供給ヘッドを兼用する
ことにより、効率的な処理ガスの供給が可能となる。
尚、この実施例の場合には、図2において処理容器4の
側壁に設けたガス供給管路18を不要にできることは勿
論である。Then, the power supply line 80 of the high frequency power source 8 for plasma generation is connected to the gas supply line 86. Thus, by using the antenna member 6 also as the processing gas supply head, it is possible to efficiently supply the processing gas.
In the case of this embodiment, it goes without saying that the gas supply conduit 18 provided on the side wall of the processing container 4 in FIG. 2 can be omitted.
【0046】また更に、図17に示す装置の変形例とし
て、図18に示すように構成してもよい。すなわち、処
理容器4内の上部に上部絶縁板88と下部絶縁板90と
に2分割可能になされた絶縁体92を設け、この上部絶
縁板88と下部絶縁板90との間に例えば線材58を渦
巻状に形成してなるアンテナ部材6を挟み込む。上記線
材58には図16に示したと同様に高周波電源8からの
給電線80を接続する一方、上記上部及び下部絶縁板8
8、90には、それぞれ多数のガス通路94を形成する
と共にこのガス通路94には処理ガス用のガス供給管路
86を接続する。Further, as a modification of the apparatus shown in FIG. 17, the apparatus shown in FIG. 18 may be used. That is, the upper part of the inside of the processing container 4 is provided with an insulator 92 which is divided into an upper insulating plate 88 and a lower insulating plate 90, and a wire rod 58 is provided between the upper insulating plate 88 and the lower insulating plate 90. The antenna member 6 formed in a spiral shape is sandwiched. The wire 58 is connected to the power supply line 80 from the high frequency power source 8 as shown in FIG. 16, while the upper and lower insulating plates 8 are connected.
A large number of gas passages 94 are formed in each of the gas passages 8 and 90, and a gas supply pipe line 86 for a processing gas is connected to the gas passages 94.
【0047】そして、ガス通路94に供給された処理ガ
スを下部絶縁板90の下面に多数形成したガス噴射口9
6より処理室16に向けて噴射するように構成する。
尚、上記実施例にあっては、プラズマエッチング処理装
置を例にとって説明したが、これに限定されず、他の全
てのプラズマ処理装置、例えばプラズマCVD装置にも
適用することができる。本発明をプラズマCVD装置に
適用した場合には、例えばTiCl4 とNH3 ガス或い
はヒドラジンを組み合わせた処理ガスを供給してTiN
(チタンナイトライド)の成膜が行われる。この場合、
ウエハ表面に形成された溝部等の埋め込みを成膜により
行うと、1×10-3Torrもの低圧雰囲気にてプラズ
マが発生することから、エッチングの場合と同様にイオ
ンの散乱が抑制され、その結果、ボイド等を生ずること
なく溝部の埋め込みが可能となる。Then, a large number of processing gas supplied to the gas passage 94 is formed on the lower surface of the lower insulating plate 90, and the gas injection port 9 is formed.
It is configured to inject from 6 to the processing chamber 16.
In the above embodiment, the plasma etching processing apparatus has been described as an example, but the present invention is not limited to this and can be applied to all other plasma processing apparatuses, for example, a plasma CVD apparatus. When the present invention is applied to a plasma CVD apparatus, for example, TiN 4 and NH 3 gas or a processing gas in which hydrazine is combined is supplied to supply TiN 4 gas.
A film of (titanium nitride) is formed. in this case,
When a groove or the like formed on the wafer surface is embedded by film formation, plasma is generated in a low pressure atmosphere of 1 × 10 −3 Torr, so that ion scattering is suppressed as in the case of etching. It is possible to embed the groove portion without causing voids or the like.
【0048】次に、第2の発明について説明する。上記
した第1の発明のように一端が開放されたアンテナ部材
を用いることにより、1×10-6Torrの高真空状態
においてもプラズマを立てることが可能になるが、第2
の発明は上記発生したプラズマ密度を高めるためにプラ
ズマ密度高化手段を設けるようにしたものである。尚、
図1及び図2に示す第1の発明の処理装置と同一部分に
ついては同一符号を付して説明を省略する。Next, the second invention will be described. By using the antenna member with one end opened as in the above-mentioned first invention, plasma can be generated even in a high vacuum state of 1 × 10 −6 Torr.
In the invention, the plasma density increasing means is provided to increase the plasma density generated above. still,
The same parts as those of the processing apparatus of the first invention shown in FIGS. 1 and 2 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
【0049】図19は、第2の発明に係るプラズマ処理
装置を示す概略斜視図である。このプラズマ処理装置1
00において、処理容器102内には第1の発明の装置
と同様に構成されたサセプタアセンブリ22が収容され
ており、この上部には処理すべき半導体ウエハWが載置
される。処理容器102の下部は、例えばステンレスス
チールよりなる底部14Bにより密閉されており、この
底部14Bには、容器内の雰囲気を排出するためのガス
排気管20が接続される。また、上記サセプタアセンブ
リ22の上部に設けたサセプタ26には、プラズマによ
り生成される活性種をウエハW側に吸引するために例え
ば数100KHzの高周波電源38がコンデンサ104
を介して接続されている。FIG. 19 is a schematic perspective view showing a plasma processing apparatus according to the second invention. This plasma processing apparatus 1
At 00, a susceptor assembly 22 having the same structure as the apparatus of the first invention is housed in the processing container 102, and the semiconductor wafer W to be processed is placed on the susceptor assembly 22. The lower part of the processing container 102 is sealed by a bottom part 14B made of, for example, stainless steel, and a gas exhaust pipe 20 for discharging the atmosphere in the container is connected to the bottom part 14B. Further, in the susceptor 26 provided above the susceptor assembly 22, a high frequency power source 38 of, for example, several 100 KHz is provided in the capacitor 104 in order to attract active species generated by plasma to the wafer W side.
Connected through.
【0050】また、処理容器102の上部蓋体10は、
第1の発明の場合と同様に厚さL1の例えば水晶などの
石英の誘電体により構成されており、この上部にうず巻
状に且つフラットに巻回された同様のアンテナ部材6が
配置されている。このアンテナ部材6の一端、例えば中
心側は開放端になされ、他端である外周側端部は、端子
Aより第1の発明と同様にマッチング回路62を介して
例えば13.56MHzのプラズマ発生用の高周波電源
8が接続されている。このアンテナ部材6の作用によ
り、第1の発明と同様に低圧真空雰囲気下においてもプ
ラズマを発生し得るようになっている。上記処理容器1
02の側壁部102Aには、第1の発明の場合には例え
ばステンレススチールにより構成したが、本発明におい
ては、上記蓋体10の材質と同様な水晶などの石英の誘
電体により構成されている。The upper lid 10 of the processing container 102 is
Similar to the case of the first invention, it is made of a quartz dielectric material such as quartz having a thickness L1, and a similar antenna member 6 wound in a spiral and flat shape is disposed on the upper portion thereof. There is. One end of the antenna member 6, for example, the center side is made an open end, and the other end on the outer peripheral side is for generating plasma of, for example, 13.56 MHz from the terminal A through the matching circuit 62 as in the first invention. High frequency power source 8 is connected. By the action of the antenna member 6, plasma can be generated even in a low-pressure vacuum atmosphere as in the first aspect of the invention. The processing container 1
The side wall portion 102A of No. 02 is made of, for example, stainless steel in the case of the first invention, but in the present invention, is made of a quartz dielectric such as quartz similar to the material of the lid 10. .
【0051】そして、この処理容器102の側壁部10
2Aに、本発明の特長とする、プラズマ密度を高めるた
めのプラズマ密度高化手段106が配置されている。具
体的には、このプラズマ密度高化手段106は、この側
壁部102Aの外周に沿って複数回巻回されたコイル部
108と、このコイル部108の両端の端子B、Cにマ
ッチング回路110を介して接続された、例えば13.
56MHzの補助高周波電源112とにより構成されて
いる。この補助高周波電源112よりコイル部108の
両端に高周波電圧を印加することにより、このコイル部
108とサセプタ26との間でもプラズマが発生するこ
とになり、容器内のプラズマ密度を向上させることが可
能となる。コイル部108としては、ヘリカル共鳴型の
ものを用いれば、伝搬する低周波ヘリコン波の作用によ
り電子のみを加速でき、プラズマ密度を一層向上させる
ことができる。この場合、プラズマの発生を効率的に行
うためには、コイル部108をサセプタ26の上方に位
置する側壁部102A全域に渡って巻回するのが好まし
い。Then, the side wall portion 10 of the processing container 102
2A is provided with a plasma density increasing means 106 for increasing the plasma density, which is a feature of the present invention. Specifically, the plasma density increasing means 106 includes a coil portion 108 wound a plurality of times along the outer periphery of the side wall portion 102A and a matching circuit 110 on terminals B and C at both ends of the coil portion 108. Connected via, for example, 13.
It is composed of a 56 MHz auxiliary high frequency power supply 112. By applying a high frequency voltage from the auxiliary high frequency power supply 112 to both ends of the coil portion 108, plasma is generated between the coil portion 108 and the susceptor 26, and the plasma density in the container can be improved. Becomes If a helical resonance type coil is used as the coil 108, only the electrons can be accelerated by the action of the propagating low-frequency helicon wave, and the plasma density can be further improved. In this case, in order to efficiently generate plasma, it is preferable to wind the coil portion 108 over the entire side wall portion 102A located above the susceptor 26.
【0052】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について説明する。まず、ガス供給管路18より、
処理ガス、例えばHFガスを流しつつ高周波電源8より
アンテナ部材6に高周波電圧を印加することにより、こ
のアンテナ部材6から放出される電波等が作用して第1
の発明の場合と同様に1×10-3以下、例えば1×10
-6Torr程度の高い真空減圧下においてもプラズマが
発生することになる。このアンテナ部材6は、本実施例
においてはプラズマに対するいわゆる着火源としての機
能を有することになる。この場合、このアンテナ部材6
により発生するプラズマだけでは余りプラズマ密度を高
くすることはできないが、しかしながら、この実施例に
おいてはプラズマ密度高化手段106を側壁部102A
に配置していることから、このプラズマ密度を高く維持
することができる。すなわち、補助高周波電源112よ
り側壁部102Aに巻回したコイル部108に高周波電
圧を印加することにより、処理室内には交番磁界が生じ
て、この交番磁界により先のアンテナ部材6の作用によ
り生じていたプラズマの誘引作用により更にプラスマが
相乗的に発生し、従って処理室内のプラズマの密度を高
くすることが可能となる。そして、このプラズマ放電励
起によって生じた活性種等の散乱が抑制されてウエハ表
面に異方性の非常に高いエッチングを施すことができ
る。Next, the operation of this embodiment configured as described above will be described. First, from the gas supply line 18,
By applying a high-frequency voltage to the antenna member 6 from the high-frequency power source 8 while flowing a processing gas, for example, HF gas, the radio waves emitted from the antenna member 6 act and the first
1 × 10 −3 or less, for example, 1 × 10 3 as in the case of the invention of
Plasma is generated even under a high vacuum pressure reduction of about -6 Torr. This antenna member 6 has a function as a so-called ignition source for plasma in this embodiment. In this case, this antenna member 6
Although the plasma density cannot be increased only by the plasma generated by the above, however, in this embodiment, the plasma density increasing means 106 is provided on the side wall portion 102A.
The plasma density can be maintained high because the plasma density is high. That is, by applying a high frequency voltage from the auxiliary high frequency power supply 112 to the coil portion 108 wound around the side wall portion 102A, an alternating magnetic field is generated in the processing chamber, and this alternating magnetic field is generated by the action of the antenna member 6 described above. Further, plasma is synergistically generated due to the plasma attracting action, so that the plasma density in the processing chamber can be increased. Then, the scattering of active species and the like caused by the plasma discharge excitation is suppressed, and the wafer surface can be subjected to very anisotropic etching.
【0053】この場合、特にプラズマ密度を高くするこ
とができることから、異方性を一層向上させて処理効率
を高めることが可能となる。本実施例においては、プラ
ズマ密度を1×1010/cm3 以上とすることができ
た。上記実施例におけるプラズマ発生用の高周波電源8
及び補助高周波電源112の周波数としては、13.5
6MHzに限定されず、例えば2〜50MHzの広い範
囲に渡って使用することができる。In this case, since the plasma density can be particularly increased, the anisotropy can be further improved and the processing efficiency can be increased. In this example, the plasma density could be set to 1 × 10 10 / cm 3 or more. High frequency power source 8 for plasma generation in the above embodiment
And the frequency of the auxiliary high frequency power supply 112 is 13.5.
It is not limited to 6 MHz, and can be used over a wide range of 2 to 50 MHz, for example.
【0054】尚、上記実施例においては、プラズマ発生
用の高周波電源8と補助高周波電源112を別体として
設けたが、これに限定されず、例えば図20に示すよう
に1つの高周波電源8の両端に3つのタップ114A、
114B、114Cを有するトランス114を接続し、
この両端の内の一方のタップ、例えばタップ114A
を、マッチング回路62を介してアンテナ部6に導通す
る端子Aに接続する。また、中間タップ114Bをコイ
ル部108の一方に導通する端子Bに、他端のタップ1
14Cを、マッチング回路110を介してコイル部10
8の他方の端子Cにそれぞれ接続する。そして、アンテ
ナ部材6とコイル部108に印加される高周波電圧の位
相を調整するために、いずれか一方の回路、図示例にあ
っては例えばアンテナ部材6に接続される回路中に位相
シフタ116を介設させる。これによれば、高周波電源
の数量を減らすことができ、製造コストも削減すること
が可能となる。In the above embodiment, the high frequency power source 8 for plasma generation and the auxiliary high frequency power source 112 are provided as separate bodies, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. Three taps 114A on both ends,
Connect the transformer 114 having 114B and 114C,
One of the two ends, such as tap 114A
Is connected to a terminal A that is electrically connected to the antenna unit 6 via the matching circuit 62. In addition, the intermediate tap 114B is connected to the terminal B that conducts to one side of the coil portion 108, and the tap 1 at the other end is connected.
14C to the coil unit 10 via the matching circuit 110.
8 is connected to the other terminal C. Then, in order to adjust the phase of the high frequency voltage applied to the antenna member 6 and the coil portion 108, the phase shifter 116 is provided in either one of the circuits, in the illustrated example, for example, the circuit connected to the antenna member 6. Intervene. According to this, the number of high-frequency power supplies can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced.
【0055】また、更には図19に示す補助高周波電源
112及びマッチング回路110に代えて可変になされ
た直流電源118(図中仮想線で示す)を設け、コイル
部108に直流電圧を印加するようにしてもよい。これ
によれば、直流電源118の極性に応じて処理容器10
2内に上方或いは下方に向かう磁場が形成され、従っ
て、アンテナ部材6により生じたプラズマがこの磁場に
拘束されて処理容器102内に滞留する時間がその分長
くなって消滅し難くなり、結果的に処理室内のプラズマ
密度を向上させることが可能となる。この場合、直流電
源118の電圧としては、0〜500V程度の範囲の電
圧を設定するのが好ましい。また、装置不使用時におい
ては図示しないスイッチ手段を開放することによりコイ
ル部108への直流電圧の印加を停止して周辺機器等へ
の磁場の影響を抑制する。Further, instead of the auxiliary high frequency power supply 112 and the matching circuit 110 shown in FIG. 19, a variable DC power supply 118 (shown by a virtual line in the drawing) is provided to apply a DC voltage to the coil section 108. You may According to this, according to the polarity of the DC power supply 118, the processing container 10
A magnetic field directed upwards or downwards is formed in the space 2, so that the plasma generated by the antenna member 6 is restrained by this magnetic field and stays in the processing container 102 for a correspondingly long time, which makes it difficult to disappear. In addition, it is possible to improve the plasma density in the processing chamber. In this case, it is preferable to set the voltage of the DC power supply 118 to a voltage in the range of about 0 to 500V. Further, when the apparatus is not used, the switch means (not shown) is opened to stop the application of the DC voltage to the coil portion 108 and suppress the influence of the magnetic field on the peripheral equipment and the like.
【0056】上記実施例にあっては、プラズマ密度高化
手段106として補助高周波電源112或いは直流電源
118とこれに接続されるコイル部108とにより構成
したが、これに限定されず、例えば図21及び図22に
示すように構成してもよい。図21及び図22は、第2
の発明の変形例を示す図であり、この実施例において
は、コイル部108や補助高周波電源112に代えて、
プラズマ密度高化手段106として処理容器102の側
壁部102Aの外側には、複数の永久磁石120が配置
されている。In the above embodiment, the plasma density increasing means 106 is constituted by the auxiliary high frequency power source 112 or the direct current power source 118 and the coil portion 108 connected to the auxiliary high frequency power source 112. Also, it may be configured as shown in FIG. 21 and 22 show the second
It is a diagram showing a modified example of the invention of, in this embodiment, instead of the coil portion 108 and the auxiliary high frequency power supply 112,
As the plasma density increasing means 106, a plurality of permanent magnets 120 are arranged outside the side wall portion 102A of the processing container 102.
【0057】具体的にはこの永久磁石120は、処理容
器102の高さ方向に沿って延びる棒状に成形されてお
り、容器102の周方向に沿って等間隔で図示例にあっ
ては8個配置されている。尚、この磁石120の数量は
8個に限定されない。また、永久磁石120は、N極或
いはS極が側壁部102に沿うようにして配置され、隣
り合う永久磁石120の極性は交互に容器中心方向に対
して反対になるように設定される。Specifically, the permanent magnets 120 are formed in a bar shape extending along the height direction of the processing container 102, and eight permanent magnets 120 are provided at equal intervals along the circumferential direction of the container 102 in the illustrated example. It is arranged. The number of magnets 120 is not limited to eight. Further, the permanent magnets 120 are arranged so that the N poles or the S poles are along the side wall portion 102, and the polarities of the adjacent permanent magnets 120 are set to be alternately opposite to the container center direction.
【0058】このようにプラズマ密度高化手段106と
して永久磁石120を配置することにより、処理室内に
永久磁石120のN極からS極に向かう強力な磁場12
2が生じ、アンテナ部材6の作用により高真空下におい
て発生したプラズマが上記磁場122の作用により容器
内に拘束されて閉じ込められ、この消失が抑制されるこ
とになる。この効果は、磁場122の大きさが大きい程
強く発揮され、例えば1×10-6Torrの高真空下に
おいては例えば5ガウス以上に設定するのが好ましい。
このような磁場122によるプラズマの閉じ込め効果に
より1×10-6Torrもの低圧雰囲気下においてもプ
ラズマ密度をかなり高く維持することが可能となり、異
方性の非常に高いエッチング等を施すことができる。By arranging the permanent magnet 120 as the plasma density increasing means 106 in this way, a strong magnetic field 12 from the north pole to the south pole of the permanent magnet 120 is disposed in the processing chamber.
2, the plasma generated under high vacuum by the action of the antenna member 6 is restrained and confined in the container by the action of the magnetic field 122, and the disappearance thereof is suppressed. This effect is more strongly exhibited as the magnitude of the magnetic field 122 is larger, and it is preferable to set it to, for example, 5 gauss or more under a high vacuum of 1 × 10 −6 Torr.
Due to the effect of confining the plasma by the magnetic field 122, the plasma density can be maintained at a considerably high level even in a low pressure atmosphere of 1 × 10 −6 Torr, and highly anisotropic etching or the like can be performed.
【0059】次に、第2の発明の他の変形例について説
明する。図23は、第2の発明の他の変形例を示す図で
あり、この変形例においては、プラズマ密度高化手段1
06の構成は図19に示す構成と同様な構成であるが、
処理容器102の形状及びアンテナ部6の形状が異な
る。Next, another modification of the second invention will be described. FIG. 23 is a diagram showing another modification of the second invention. In this modification, the plasma density increasing means 1 is used.
The configuration of 06 is similar to that shown in FIG.
The shape of the processing container 102 and the shape of the antenna unit 6 are different.
【0060】具体的には、処理容器102は、石英等の
誘電体により例えばベルジャー状に成形されて容量の少
ない第1のチャンバー124とこの下方に連結される容
量の大きな第2のチャンバー126とにより構成され
る。この第2のチャンバー126は処理室として構成さ
れ、この内部にサセプタアセンブリ22が収容されると
共に第2のチャンバー126の側壁部102Aに図19
に示すと同様な構成の、例えばヘリカル共鳴型のコイル
部108と補助高周波電源112とよりなるプラズマ密
度高化手段106が配置されている。Specifically, the processing container 102 is formed of a dielectric such as quartz in a bell jar shape and has a small capacity, and a first chamber 124 having a small capacity and a second chamber 126 having a large capacity and connected below the first chamber 124. It is composed of The second chamber 126 is configured as a processing chamber, the susceptor assembly 22 is housed in the second chamber 126, and the side wall portion 102A of the second chamber 126 is shown in FIG.
A plasma density increasing means 106 having a configuration similar to that shown in FIG. 2 and including, for example, a helical resonance type coil portion 108 and an auxiliary high frequency power source 112 is arranged.
【0061】また、第1のチャンバー124の側壁に
は、線状導体よりなるアンテナ部材6が螺旋状に複数回
巻回されており、その一端は開放端になされると共に他
端には、マッチング回路62を介してプラズマ発生用の
高周波電源8が接続されている。そして、この第1のチ
ャンバー124の天井部に、処理ガス等を供給するため
のガス供給管路18が接続されており、これに導入され
る例えばArガスやHFガス等を上記アンテナ部6から
の電磁波の作用により1×10-6Torr程度の低圧雰
囲気下においてもプラズマ化し得るようになっている。
このような実施例においては、ガス供給管路18より第
1のチャンバー124内に流入するArガス等のエッチ
ングガスは、この側壁に巻回したアンテナ部6からの電
磁波の作用により第2の発明で説明したと同様に1×1
0-6Torr程度の高真空下においてもプラズマ化され
ることになる。On the side wall of the first chamber 124, the antenna member 6 made of a linear conductor is spirally wound a plurality of times, one end of which is an open end and the other end of which is matched. A high frequency power source 8 for plasma generation is connected via a circuit 62. A gas supply conduit 18 for supplying a processing gas or the like is connected to the ceiling of the first chamber 124, and, for example, Ar gas or HF gas introduced into this is supplied from the antenna unit 6. By the action of the electromagnetic wave, it can be turned into plasma even in a low pressure atmosphere of about 1 × 10 −6 Torr.
In such an embodiment, the etching gas such as Ar gas flowing into the first chamber 124 from the gas supply line 18 is affected by the electromagnetic waves from the antenna portion 6 wound around the side wall of the second invention. 1 × 1 as described in
Even under a high vacuum of about 0 -6 Torr, plasma is generated.
【0062】ここで発生したプラズマは下方の第2のチ
ャンバー126内に移動して行き、この第2のチャンバ
ー126の側壁部102Aに巻回されているコイル部1
08の両端には例えば13.56MHzの高周波電圧が
印加されていることから、上方の第1のチャンバー12
4から流入してきたプラズマに誘引されて第2のチャン
バー126内においてもArガス等が励起され、プラズ
マの発生が促進されることになる。すなわち単独では1
×10-3Torr以下の低圧でのプラズマの発生が困難
である第2のチャンバー126内に、第1のチャンバー
124内で発生させたプラズマを供給することによりこ
れに誘引させて第2のチャンバー126内においてもプ
ラズマを生成することが可能となる。従って、結果的に
処理室内におけるプラズマ密度を1×10-6Torrも
の低圧雰囲気下においても非常に高めることができ、異
方性の非常に高いエッチング等を施すことができる。The plasma generated here moves into the second chamber 126 below, and the coil portion 1 wound around the side wall portion 102A of the second chamber 126.
Since a high frequency voltage of, for example, 13.56 MHz is applied to both ends of 08, the upper first chamber 12
As a result of being attracted to the plasma flowing in from No. 4, Ar gas or the like is also excited in the second chamber 126, and the generation of plasma is promoted. Ie 1 by itself
By supplying the plasma generated in the first chamber 124 to the second chamber 126, which is difficult to generate the plasma at a low pressure of 10 −3 Torr or less, the second chamber 126 is attracted to the second chamber 126 to generate the second chamber. It is possible to generate plasma even within 126. Therefore, as a result, the plasma density in the processing chamber can be greatly increased even in a low-pressure atmosphere of 1 × 10 −6 Torr, and etching with extremely high anisotropy can be performed.
【0063】この場合、第1のチャンバー124内の圧
力を第2のチャンバー126内の圧力よりも僅かに陽圧
にすることにより、第1のチャンバー124内にて発生
したプラズマや活性種が第2のチャンバー126内に円
滑に移行させることができ、また逆に、第2のチャンバ
ー126内にて発生したプラズマ等が第1のチャンバー
124内に逆流することを阻止することができ、プラズ
マの密度を一層向上させることが可能となる。また、ア
ンテナ部6とこの下方のコイル部108へのエネルギ供
給源として異なる高周波電源8、112を用いることに
よりこれらを別個に制御することができ、きめの細かな
プラズマ制御が可能となる。In this case, by making the pressure in the first chamber 124 slightly positive than the pressure in the second chamber 126, the plasma and the active species generated in the first chamber 124 become the first pressure. The second chamber 126 can be smoothly transferred to the second chamber 126, and conversely, plasma generated in the second chamber 126 can be prevented from flowing back into the first chamber 124. It is possible to further improve the density. Further, by using different high-frequency power sources 8 and 112 as the energy supply source for the antenna section 6 and the coil section 108 therebelow, these can be controlled separately and fine-tuned plasma control becomes possible.
【0064】また、本実施例においては、コイル部10
8に接続した補助高周波電源112及びマッチング回路
110に代えて、図19に示す構成において説明したと
同様に可変の直流電源を用いるようにしてもよいし、ま
た、このコイル部108と補助高周波電源112とより
なるプラズマ密度高化手段106に代えて、図21及び
図22において説明したと同様な構成の複数の永久磁石
120よりなるプラズマ密度高化手段を用いるようにし
てもよい。Further, in the present embodiment, the coil portion 10
A variable DC power supply may be used instead of the auxiliary high frequency power supply 112 and the matching circuit 110 connected to the same circuit 8 as described in the configuration shown in FIG. Instead of the plasma density increasing means 106 composed of 112, a plasma density increasing means composed of a plurality of permanent magnets 120 having the same configuration as described in FIGS. 21 and 22 may be used.
【0065】尚、第2の発明においてもプラズマエッチ
ング処理装置を例にとって説明したが、これに限定され
ず、他のすべてのプラズマ処理装置、例えばプラズマC
VD装置にも適用することができる。この場合には、上
記実施例において説明したと同様にプラズマや反応性ガ
スの活性種の散乱が抑制されて異方性が良くなり、その
結果、例えばボイド等を生ずることなく溝部の埋め込み
等を行うことができる。In the second invention as well, the plasma etching processing apparatus has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and all other plasma processing apparatuses, for example, plasma C.
It can also be applied to a VD device. In this case, as described in the above embodiment, the scattering of active species of plasma and reactive gas is suppressed and the anisotropy is improved, and as a result, for example, filling of the groove portion without causing voids can be performed. It can be carried out.
【0066】また、上記各実施例にあっては、プラズマ
処理時にはアンテナ部材の一端に高周波電圧を印加する
場合について説明したが、これに限定されず、アンテナ
部材への高周波電圧の印加の相異により生ずるプラズマ
形成領域の差異に着目し、プラズマ処理時とクリーニン
グ時の間で高周波電圧の印加方法を下記のように変える
ようにしてもよい。図24及び図25は第3の発明のプ
ラズマ処理装置を示す断面図である。In each of the above embodiments, the case where the high frequency voltage is applied to one end of the antenna member during the plasma processing has been described, but the present invention is not limited to this, and the application of the high frequency voltage to the antenna member is different. Paying attention to the difference in the plasma formation region caused by the above, the method of applying the high frequency voltage may be changed as follows between the plasma processing and the cleaning. 24 and 25 are sectional views showing the plasma processing apparatus of the third invention.
【0067】この第3の発明においてはプラズマ処理装
置をプラズマCVD装置に適用した場合について説明す
る。この種のプラズマCVD装置においては、成膜処理
時に不要な成膜が処理容器の内壁にも付着することか
ら、定期的或いは不定期的にこの不要な膜を除去するた
めのクリーニング処理が行われ、このクリーニング処理
時の高周波電圧の印加方法をプラズマ成膜処理時の印加
方法と変えてクリーニング処理を効率的に行うようにし
ている。図1及び図2に示す第1の発明と同一部分につ
いては同一符号を付す。In the third invention, the case where the plasma processing apparatus is applied to a plasma CVD apparatus will be described. In this type of plasma CVD apparatus, since unnecessary film formation adheres to the inner wall of the processing container during the film formation process, a cleaning process for removing the unnecessary film is performed regularly or irregularly. The cleaning method is efficiently performed by changing the method of applying the high-frequency voltage during the cleaning processing to the method of applying during the plasma film formation processing. The same parts as those of the first invention shown in FIGS. 1 and 2 are designated by the same reference numerals.
【0068】このプラズマ処理装置としてのプラズマC
VD装置150も第1の発明と同様に例えばアルミニウ
ム等よりなる円筒状の処理容器4を有しており、この処
理容器4は接地されると共に上端開口部は例えば石英等
の誘電体よりなる上部蓋体10によりシール部材12を
介して気密に閉塞されている。処理容器4内には、半導
体ウエハWを載置する載置面を有する下部電極としての
例えばアルミニウム製のサセプタ26がサセプタ支持台
28上に載置されており、このサセプタ支持台28は処
理容器底部に絶縁部材23を介して設置されている。サ
セプタ26には給電線152を介してマッチングボック
ス154及びバイアス用の例えば13.56MHzの高
周波電源156に接続されると共に、この上の載置台に
は、例えば静電チャックよりなるウエハ保持手段157
が設けられ、ここにウエハをクーロン力により吸着保持
し得るようになっている。Plasma C as this plasma processing apparatus
The VD device 150 also has a cylindrical processing container 4 made of, for example, aluminum or the like as in the first invention. The processing container 4 is grounded and the upper end opening is made of an upper dielectric material such as quartz. The lid 10 is airtightly closed via a seal member 12. In the processing container 4, a susceptor 26 made of, for example, aluminum as a lower electrode having a mounting surface on which the semiconductor wafer W is mounted is mounted on a susceptor support base 28. The susceptor support base 28 is a processing container. It is installed on the bottom via an insulating member 23. The susceptor 26 is connected to a matching box 154 and a bias high-frequency power source 156 of 13.56 MHz, for example, via a power supply line 152, and a wafer holding means 157 composed of, for example, an electrostatic chuck is mounted on the mounting table.
Is provided so that the wafer can be adsorbed and held by Coulomb force.
【0069】上記サセプタ支持台28には、例えば冷却
水を流すための冷却ジャケット158が設けられると共
にこのサセプタ支持台28とサセプタ26の接合部に
は、例えばセラミックヒータよりなる加熱手段160が
設けられ、これと上記冷却ジャケット158を組み合わ
せることによりウエハ温度を広範囲に亘って設定し得る
ようになっている。処理容器の底部には、容器内を真空
引きする真空ポンプ(図示せず)に接続された排気口1
62が設けられ、この容器側壁には容器内に対してウエ
ハWの搬入・搬出を行う際に開閉するゲートバルブ16
2が設けられる。The susceptor support base 28 is provided with, for example, a cooling jacket 158 for flowing cooling water, and the joint between the susceptor support base 28 and the susceptor 26 is provided with heating means 160 such as a ceramic heater. By combining this with the cooling jacket 158, the wafer temperature can be set over a wide range. At the bottom of the processing container, an exhaust port 1 connected to a vacuum pump (not shown) that evacuates the inside of the container.
A gate valve 16 is provided on the side wall of the container and is opened / closed when the wafer W is loaded / unloaded into / from the container.
Two are provided.
【0070】また、処理容器4の側壁には、この容器内
へ成膜時の成膜ガスやエッチング時のクリーニングガス
等を導入する処理ガス供給ノズル164が設けられ、こ
のノズルには供給側が分岐されたガス通路166を介し
て原料ガス源、例えばシラン源168、エッチングガス
源170、例えばN2 等のキャリアガス源172がそれ
ぞれ接続され、各分岐路には流量制御を行うマスフロー
コントローラ174A、174B、174C及び開閉弁
176A、176B、176Cが介設されている。更
に、この処理容器4の側壁には、成膜時にアルゴンガス
やO2 等の添加ガスを供給する添加ガス供給ノズル17
8が設けられ、このノズルにはガス通路180を介して
アルゴンガス源182と酸素源184が接続されると共
にこのガス通路180の各分岐路にはマスフローコント
ローラ186及び開閉弁188が介設されている。尚、
原料ガスや添加ガスは上記したものに限定されず、通常
のプラズマCVD処理に用いるようなガスも適用するこ
とができる。Further, on the side wall of the processing container 4, there is provided a processing gas supply nozzle 164 for introducing a film forming gas for film formation, a cleaning gas for etching, etc. into the container, and the supply side is branched to this nozzle. A source gas source, for example, a silane source 168, an etching gas source 170, for example, a carrier gas source 172 such as N 2 are connected to each of the branched passages 166, and mass flow controllers 174A and 174B for controlling the flow rate in each branch passage. , 174C and on-off valves 176A, 176B, 176C. Further, on the side wall of the processing container 4, an additive gas supply nozzle 17 for supplying an additive gas such as argon gas or O 2 at the time of film formation.
No. 8 is provided, an argon gas source 182 and an oxygen source 184 are connected to this nozzle via a gas passage 180, and a mass flow controller 186 and an on-off valve 188 are provided in each branch passage of this gas passage 180. There is. still,
The raw material gas and the additive gas are not limited to those described above, and a gas used in a normal plasma CVD process can also be applied.
【0071】そして、上部蓋体10の上面には、図1及
び図2に示したと同様な構造の本発明の特長とするアン
テナ部材6が設けられる。このアンテナ部材6も、例え
ば銅やステンレス等の導電性材料よりなる線材58を1
ターン或いは2〜3回程、渦巻状に巻回して構成されて
おり、このアンテナ部材6の両端に給電線190を介し
てマッチング回路62及びプラズマ発生用の、例えば1
3.56MHzの高周波電源8が直列に接続されてい
る。また、このアンテナ部材6の一端と高周波電源8の
一端とを接続する給電線190には、成膜処理時には閉
じられてクリーニング処理時には開放されるクリーニン
グ用スイッチ手段192が設けられており、このスイッ
チ手段192の切替え操作を行うことにより成膜時とク
リーニング時とでアンテナ部材6への給電方法を切り替
えるようになっている。また、アンテナ部材6の上方に
は、全体を被ってシールド金網63が設けられる。On the upper surface of the upper lid 10, there is provided an antenna member 6 having the same structure as that shown in FIGS. 1 and 2, which is a feature of the present invention. This antenna member 6 also includes a wire 58 made of a conductive material such as copper or stainless steel.
The antenna member 6 is configured to be wound or wound in a spiral shape about 2 to 3 times, and the matching circuit 62 and the plasma generator, for example, 1
A high-frequency power source 8 of 3.56 MHz is connected in series. The power supply line 190 connecting one end of the antenna member 6 and one end of the high frequency power source 8 is provided with a cleaning switch means 192 that is closed during the film forming process and opened during the cleaning process. By switching the means 192, the method of supplying power to the antenna member 6 is switched between the film formation and the cleaning. Further, a shield wire net 63 is provided above the antenna member 6 so as to cover the whole.
【0072】アンテナ部材6の断面形状は特に限定され
ず、例えば図示例のように円形でもよいし、矩形でもよ
い。また、各部のサイズは、例えば図1及び図2に示す
装置と同様に構成される。尚、原料ガスとしては、シラ
ンに限定されず、他の原料ガス、例えばジシラン、TE
OS系原料ガス等を用いることができるのは勿論であ
る。The cross-sectional shape of the antenna member 6 is not particularly limited, and may be circular as in the illustrated example or rectangular. Further, the size of each unit is configured in the same manner as, for example, the device shown in FIGS. The source gas is not limited to silane, but other source gases such as disilane and TE
Of course, OS-based source gas or the like can be used.
【0073】次に、この第3の発明の動作について説明
する。まず、この装置を用いて成膜処理を行う場合につ
いて説明する。ウエハWをサセプタ26上に吸着保持し
た後に、ウエハWをプロセス温度、例えば400℃程度
に維持し、そして、処理容器4内を所定の圧力、例えば
10mTorr程度にしつつ原料ガス、例えばシランガ
スと添加ガス、例えばArガスとO2 を容器内に所定の
流量で導入する。そして、原料ガス等の供給と同時に成
膜・クリーニング切替スイッチ手段192を閉状態とし
てアンテナ部材6の両端に高周波電源8より高周波電圧
を印加する。これにより、アンテナ部材6の両端に高周
波電圧が印加されていることから、特にアンテナ部材6
の直下の領域、すなわちウエハWの上方の領域の電波が
強くなってこの部分にプラズマP1が発生し、原料ガス
と添加ガスが励起されて活性種となって反応が促進さ
れ、ウエハW上に成膜が堆積する。尚、この場合、サセ
プタ26にバイアス用の高周波電圧を印加することによ
り、プラズマの吸引を促進させるようにしてもよいし、
また、これをクランドに落としたり或いはフローティン
グ状態としてもよい。このように、アンテナ部材6の直
下の電波を強くすることにより、この部分に高密度のプ
ラズマを凝集させることができ、成膜処理を迅速且つ高
効率に行うことが可能となる。Next, the operation of the third invention will be described. First, a case where a film forming process is performed using this apparatus will be described. After the wafer W is adsorbed and held on the susceptor 26, the wafer W is maintained at a process temperature, for example, about 400 ° C., and the inside of the processing container 4 is kept at a predetermined pressure, for example, about 10 mTorr, while a source gas such as a silane gas and an additive gas. For example, Ar gas and O 2 are introduced into the container at a predetermined flow rate. Simultaneously with the supply of the raw material gas and the like, the film formation / cleaning changeover switch means 192 is closed to apply a high frequency voltage from the high frequency power source 8 to both ends of the antenna member 6. Thereby, since the high frequency voltage is applied to both ends of the antenna member 6, the antenna member 6 is
In a region directly below the wafer W, that is, in a region above the wafer W, the intensity of radio waves is increased, plasma P1 is generated in this region, and the source gas and the additive gas are excited to become active species to promote the reaction, so that the reaction is accelerated on the wafer W. A film is deposited. In this case, the attraction of plasma may be promoted by applying a high frequency bias voltage to the susceptor 26.
Further, this may be dropped on the ground or may be in a floating state. As described above, by strengthening the radio wave immediately below the antenna member 6, high-density plasma can be condensed in this portion, and the film formation process can be performed quickly and highly efficiently.
【0074】次に、処理容器内に付着した不要な成膜の
クリーニング処理を行う場合について説明する。まず、
サセプタ26上に静電チャックの保護の目的でダミーウ
エハWを吸着保持させておき、成膜時の原料ガスや添加
ガスの供給を完全に停止した状態でエッチングガス源1
70からエッチングガス、例えばCF4 、NF3 系のガ
ス、ClF3 系のガスを所定の流量で供給しつつ容器内
を所定の真空状態、例えば20mTorr以下に維持す
る。尚、CF4 、NF3 系ガスをエッチングガスとして
用いる場合には、これらを単独で供給し、これに対して
ClF3 系ガスをエッチングガスとして用いる場合には
キャリアガス源172からキャリアガスとしてN2ガス
も所定の流量で供給する。このようにエッチングガスを
供給すると同時に、成膜・クリーニング切替スイッチ1
92を図25に示すように開放状態としてアンテナ部材
6の一端及び高周波電源8の一端をそれぞれ開放端とす
ると共に他端のみに高周波電源8からの高周波電圧を印
加する。Next, description will be made on the case of performing the cleaning process for the unnecessary film deposited in the processing container. First,
The dummy wafer W is adsorbed and held on the susceptor 26 for the purpose of protecting the electrostatic chuck, and the etching gas source 1 is completely stopped with the supply of the source gas and the additive gas during film formation.
While supplying an etching gas such as CF 4 , NF 3 system gas, ClF 3 system gas from 70 at a predetermined flow rate, the inside of the container is maintained at a predetermined vacuum state, for example, 20 mTorr or less. When CF 4 and NF 3 system gases are used as the etching gas, they are supplied alone, while when ClF 3 system gas is used as the etching gas, N 4 is used as the carrier gas from the carrier gas source 172. 2 Gas is also supplied at a specified flow rate. At the same time as the etching gas is supplied, the film formation / cleaning changeover switch 1
As shown in FIG. 25, 92 is opened and one end of the antenna member 6 and one end of the high frequency power source 8 are opened, and a high frequency voltage from the high frequency power source 8 is applied only to the other end.
【0075】これにより、電界がアンテナ部材58から
処理容器4の全内壁にかかることになり、その結果、図
25に示すように容器内略全域にプラズマP2が立ちプ
ラズマP2及び活性種はアンテナ部材6の直下のみなら
ず、処理容器内の隅々まで行き亘り、処理容器4の内壁
やサセプタ26、サセプタ支持台28の表面に付着して
いる不要な成膜を除去してクリーニングが行われる。こ
のように、プラズマは処理容器4内に略全域に均一に広
がることからクリーニング操作を迅速且つ短時間で行う
ことが可能となる。この場合、成膜時と同様に、サセプ
タ26にはバイアス用の高周波電圧を印加しておいても
よいし、また、これをグランドに落としたり、フローテ
ィング状態としてもよい。また、処理容器4の側壁もグ
ランドに落とすのではなく、これにバイアス用の高周波
電圧を印加したり或いはフローティング状態としてもよ
い。As a result, an electric field is applied from the antenna member 58 to the entire inner wall of the processing container 4, and as a result, plasma P2 rises in substantially the entire area of the container as shown in FIG. Not only immediately below 6, but also in every corner of the processing container, the unnecessary film formed on the inner wall of the processing container 4 and the surfaces of the susceptor 26 and the susceptor support 28 is removed to perform cleaning. In this way, the plasma uniformly spreads in the processing container 4 over substantially the entire area, so that the cleaning operation can be performed quickly and in a short time. In this case, a high frequency voltage for bias may be applied to the susceptor 26 as in the case of film formation, or it may be grounded or may be in a floating state. Further, instead of dropping the side wall of the processing container 4 to the ground, a high-frequency voltage for bias may be applied to the side wall of the processing container 4 or it may be in a floating state.
【0076】また、エッチングガスとしては、CF4 、
NF3 、ClF3 系ガスに限定されず、他のエッチング
ガスを用いてもよいし、また、高周波電源の周波数も1
3.56MHzに限定されず、200KHz等数KHz
から数10MHzの範囲内で使用することができる。
尚、本実施例においては、図2に示すようにアンテナ部
材6を処理容器4の天井部外側に配置した形式の装置を
例にとって説明したがこれに限定されず、図16から図
18に示すようにアンテナ部材6を処理容器4内の天井
部に配置した形式の装置にも適用し得る。As the etching gas, CF 4 ,
The etching gas is not limited to the NF 3 and ClF 3 system gases, other etching gas may be used, and the frequency of the high frequency power source is 1
Not limited to 3.56 MHz, 200 KHz and the like KHz
To several tens of MHz can be used.
In the present embodiment, an apparatus of the type in which the antenna member 6 is arranged on the outside of the ceiling of the processing container 4 as shown in FIG. 2 has been described as an example, but the present invention is not limited to this and is shown in FIGS. As described above, the antenna member 6 can also be applied to an apparatus of the type in which it is arranged on the ceiling of the processing container 4.
【0077】[0077]
【発明の効果】以上説明したように、本発明のプラズマ
処理装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮す
ることができる。第1の発明によれば、アンテナ部材に
よる誘導結合と、アンテナ部材と処理容器との間の容器
結合を組み合わせてプラズマを発生させるようにしたの
で、従来の平行平板型電極構造ではプラズマを発生し得
なかった1×10-3Torrよりも高い真空度の下でも
プラズマを発生させて、被処理体の処理を行うことがで
きる。従って、このような真空雰囲気の下ではイオンの
散乱等を抑制することができるので、装置を複雑化させ
ることなく処理の異方性や処理レートが改善され、エッ
チングのパターン間隔の微細化に対応した微細なエッチ
ング処理や被処理体上に成膜を行う膜厚の均一性を向上
させることができる。第2の発明によれば、アンテナ部
材の作用により発生したプラズマを高密度化させるため
のプラズマ密度高化手段を設けるようにしたので、1×
10-3Torr以下、例えば1×10-6Torrの高真
空下においても密度の高いプラズマを発生させることが
できる。従って、イオン等の散乱等を抑制して異方性や
処理レートを一層高めることができる。第3の発明によ
れば、プラズマによる成膜処理時にはアンテナ部材の両
端に高周波電圧を印加することにより、アンテナ部材の
直下の処理容器内に高密度プラズマを凝集させるように
して処理を促進させることができ、また、クリーニング
時には、アンテナ部材の一端のみに高周波電圧を加えて
他端を開放端としたので、処理容器内の広範囲に亘って
プラズマを形成して活性種を処理容器内壁まで十分に到
達させることができ、クリーニング処理を短時間で且つ
効率的に行うことができる。As described above, according to the plasma processing apparatus of the present invention, the following excellent operational effects can be exhibited. According to the first aspect of the invention, since the plasma is generated by combining the inductive coupling by the antenna member and the container coupling between the antenna member and the processing container, plasma is generated in the conventional parallel plate type electrode structure. The object to be processed can be processed by generating plasma even under a vacuum degree higher than 1 × 10 −3 Torr, which was not obtained. Therefore, in such a vacuum atmosphere, it is possible to suppress the scattering of ions and the like, so that the anisotropy of the processing and the processing rate are improved without complicating the apparatus, and the etching pattern interval can be made finer. It is possible to improve the uniformity of the film thickness of the fine etching process or the film formation on the object to be processed. According to the second invention, since the plasma density increasing means for increasing the density of the plasma generated by the action of the antenna member is provided, 1 ×
It is possible to generate a high-density plasma even under a high vacuum of 10 −3 Torr or less, for example, 1 × 10 −6 Torr. Therefore, the anisotropy and the processing rate can be further increased by suppressing the scattering of ions and the like. According to the third aspect of the present invention, a high frequency voltage is applied to both ends of the antenna member during the film formation process by plasma so that the high density plasma is condensed in the processing container immediately below the antenna member to accelerate the process. Also, during cleaning, a high-frequency voltage was applied to only one end of the antenna member and the other end was left open, so that plasma was formed over a wide area in the processing container, and active species were sufficiently supplied to the inner wall of the processing container. Therefore, the cleaning process can be efficiently performed in a short time.
【図1】第1の発明に係るプラズマ処理装置の一例を示
す部分破断概略構成図である。FIG. 1 is a partially cutaway schematic configuration diagram showing an example of a plasma processing apparatus according to a first invention.
【図2】本発明のプラズマ処理装置の一例を示す断面図
である。FIG. 2 is a sectional view showing an example of a plasma processing apparatus of the present invention.
【図3】図2に示す装置の処理容器内の電子等の動きを
示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing movement of electrons and the like in a processing container of the apparatus shown in FIG.
【図4】本発明に用いるアンテナ部材の変形例を示す平
面図である。FIG. 4 is a plan view showing a modified example of the antenna member used in the present invention.
【図5】本発明に用いるアンテナ部材の変形例を示す平
面図である。FIG. 5 is a plan view showing a modified example of the antenna member used in the present invention.
【図6】本発明に用いるアンテナ部材の変形例を示す平
面図である。FIG. 6 is a plan view showing a modified example of the antenna member used in the present invention.
【図7】本発明に用いるアンテナ部材の変形例を示す平
面図である。FIG. 7 is a plan view showing a modified example of the antenna member used in the present invention.
【図8】本発明に用いるアンテナ部材の変形例を示す平
面図である。FIG. 8 is a plan view showing a modified example of the antenna member used in the present invention.
【図9】本発明に用いるアンテナ部材の変形例を示す平
面図である。FIG. 9 is a plan view showing a modified example of the antenna member used in the present invention.
【図10】本発明に用いるアンテナ部材の変形例を示す
平面図である。FIG. 10 is a plan view showing a modified example of the antenna member used in the present invention.
【図11】本発明に用いるアンテナ部材の変形例を示す
平面図である。FIG. 11 is a plan view showing a modified example of the antenna member used in the present invention.
【図12】低圧雰囲気においてプラズマを発生し得ない
アンテナ部材を示す平面図である。FIG. 12 is a plan view showing an antenna member that cannot generate plasma in a low pressure atmosphere.
【図13】低圧雰囲気においてプラズマを発生し得ない
アンテナ部材を示す平面図である。FIG. 13 is a plan view showing an antenna member that cannot generate plasma in a low pressure atmosphere.
【図14】低圧雰囲気においてプラズマを発生し得ない
アンテナ部材を示す平面図である。FIG. 14 is a plan view showing an antenna member that cannot generate plasma in a low pressure atmosphere.
【図15】低圧雰囲気においてプラズマを発生し得ない
アンテナ部材を示す平面図である。FIG. 15 is a plan view showing an antenna member that cannot generate plasma in a low pressure atmosphere.
【図16】本発明のプラズマ処理装置の変形例を示す部
分断面図である。FIG. 16 is a partial cross-sectional view showing a modified example of the plasma processing apparatus of the present invention.
【図17】本発明のプラズマ処理装置の他の変形例を示
す部分断面図である。FIG. 17 is a partial cross-sectional view showing another modified example of the plasma processing apparatus of the present invention.
【図18】本発明のプラズマ処理装置の更に他の変形例
を示す部分断面図である。FIG. 18 is a partial cross-sectional view showing still another modified example of the plasma processing apparatus of the present invention.
【図19】第2の発明に係るプラズマ処理装置を示す概
略斜視図である。FIG. 19 is a schematic perspective view showing a plasma processing apparatus according to a second invention.
【図20】図19に示す装置に適用できる高周波電源の
一例を示す回路図である。20 is a circuit diagram showing an example of a high frequency power supply applicable to the device shown in FIG.
【図21】図2の発明の変形例を示す概略斜視図であ
る。21 is a schematic perspective view showing a modified example of the invention of FIG. 2. FIG.
【図22】図21に示す装置の永久磁石の配列を示す図
である。22 is a diagram showing an arrangement of permanent magnets of the device shown in FIG. 21. FIG.
【図23】第2の発明の他の変形例を示す概略斜視図で
ある。FIG. 23 is a schematic perspective view showing another modification of the second invention.
【図24】第3の発明のプラズマ処理装置を示す断面図
である。FIG. 24 is a sectional view showing a plasma processing apparatus of a third invention.
【図25】図24に示す処理装置によりクリーニングを
実施している状態を示す断面図である。FIG. 25 is a cross-sectional view showing a state where cleaning is performed by the processing apparatus shown in FIG.
2 プラズマエッチング装置(プラズマ処理装
置) 4 処理容器 6 アンテナ部材 8 プラズマ発生用高周波電源 16 処理室 18 ガス供給管路 20 ガス排気管路 26 サセプタ 32 静電チャックシート 34 セラミックヒータ 42 冷却ジャケット 58 線材 60 ターミナル 62 マッチング回路 63 シールド金網 66 中空パイプ 68 導電板 84 ガス噴出孔 100 プラズマ処理装置 102 処理容器 102A 側壁部 106 プラズマ密度高化手段 108 コイル部 112 補助高周波電源 118 直流電源 120 永久磁石 122 磁場 124 第1のチャンバー 126 第2のチャンバー 150 プラズマCVD装置 164 処理ガス供給ノズル 168 シラン源 170 エッチングガス源 172 キャリアガス源 178 添加ガス供給ノズル 182 アルゴンガス源 192 成膜・クリーニング切替スイッチ手段 P1、P2 プラズマ W 被処理体(半導体ウエハ)2 Plasma Etching Device (Plasma Processing Device) 4 Processing Container 6 Antenna Member 8 High Frequency Power Supply for Plasma Generation 16 Processing Chamber 18 Gas Supply Pipeline 20 Gas Exhaust Pipeline 26 Susceptor 32 Electrostatic Chuck Sheet 34 Ceramic Heater 42 Cooling Jacket 58 Wire Rod 60 Terminal 62 Matching circuit 63 Shield wire mesh 66 Hollow pipe 68 Conductive plate 84 Gas ejection hole 100 Plasma processing device 102 Processing container 102A Side wall part 106 Plasma density increasing means 108 Coil part 112 Auxiliary high frequency power supply 118 DC power supply 120 Permanent magnet 122 Magnetic field 124th 1 chamber 126 2nd chamber 150 Plasma CVD apparatus 164 Processing gas supply nozzle 168 Silane source 170 Etching gas source 172 Carrier gas source 178 Additive gas supply nozzle 182 argon gas source 192 deposited cleaning selector switch means P1, P2 plasma W workpiece (semiconductor wafer)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C23F 4/00 E 8417−4K H01L 21/205 21/3065 H01L 21/302 N (72)発明者 畑 次郎 東京都新宿区西新宿2丁目3番1号 東京 エレクトロン株式会社内 (72)発明者 石井 信雄 東京都新宿区西新宿2丁目3番1号 東京 エレクトロン株式会社内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI technical display location C23F 4/00 E 8417-4K H01L 21/205 21/3065 H01L 21/302 N (72) Inventor Jiro Hata, 2-3-1, Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Within Tokyo Electron Limited (72) Inventor Nobuo Ishii 2-3-1, Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Within Tokyo Electron Limited
Claims (9)
載置された被処理体に対してプラズマ処理を施すプラズ
マ処理装置において、前記処理容器を導電性材料により
形成し、前記サセプタと対向するアンテナ部材を配置
し、前記アンテナ部材の一端と前記処理容器またはサセ
プタとの間にプラズマ発生用の高周波電源を接続し、前
記アンテナ部材の他端を開放端とすることを特徴とする
プラズマ処理装置。1. A plasma processing apparatus for performing plasma processing on an object to be processed placed on a susceptor in an airtight processing container, wherein the processing container is made of a conductive material and an antenna facing the susceptor. A plasma processing apparatus, wherein a member is arranged, a high frequency power source for generating plasma is connected between one end of the antenna member and the processing container or the susceptor, and the other end of the antenna member is an open end.
に位置する前記処理容器の壁部は誘電体により形成され
ることを特徴とする請求項1記載のプラズマ処理装置。2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a wall portion of the processing container located between the antenna member and the susceptor is made of a dielectric material.
0Torr〜1×10-6Torrの間の真空度に保っ
て、前記被処理体をプラズマ処理することを特徴とする
請求項1または請求項2記載のプラズマ処理装置。3. A processing gas is introduced into the processing container to
3. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the object to be processed is plasma-processed while maintaining the degree of vacuum between 0 Torr and 1 × 10 −6 Torr.
載置された被処理体に対してプラズマ処理を施すプラズ
マ処理装置において、前記サセプタと対向させて一端が
開放されると共に他端がプラズマ発生用の高周波電源に
接続されたアンテナ部材を配置し、前記処理容器の側壁
部に、この処理容器内のプラズマ密度を高めるためのプ
ラズマ密度高化手段を設けたことを特徴とするプラズマ
処理装置。4. A plasma processing apparatus for performing plasma processing on an object to be processed placed on a susceptor in an airtight processing container, wherein one end is opened to face the susceptor and the other end generates plasma. A plasma processing apparatus, wherein an antenna member connected to a high-frequency power source for use in the processing container is arranged, and a plasma density increasing means for increasing a plasma density in the processing container is provided on a side wall portion of the processing container.
容器に巻回されたコイル部と、このコイル部に接続され
る補助高周波電源とにより構成されることを特徴とする
請求項4記載のプラズマ処理装置。5. The plasma density increasing means comprises a coil portion wound around the processing container and an auxiliary high frequency power source connected to the coil portion. Plasma processing equipment.
容器に巻回されたコイル部と、このコイル部に接続され
る直流電源とにより構成されることを特徴とする請求項
4記載のプラズマ処理装置。6. The plasma according to claim 4, wherein the plasma density increasing means comprises a coil portion wound around the processing container and a DC power source connected to the coil portion. Processing equipment.
容器の外側に配置された永久磁石よりなることを特徴と
する請求項4記載のプラズマ処理装置。7. The plasma processing apparatus according to claim 4, wherein the plasma density increasing means comprises a permanent magnet arranged outside the processing container.
載置された被処理体に対してプラズマ処理を施すプラズ
マ処理装置において、前記サセプタと対向させて処理容
器の内側或いは外側にアンテナ部材を配置し、プラズマ
処理時に前記アンテナ部材の両端に接続されるプラズマ
発生用の高周波電源を設け、前記処理容器のクリーニン
グ時に前記アンテナ部材の一端と前記高周波電源の一端
を開放する成膜・クリーニング切替スイッチ手段を設け
るように構成したことを特徴とするプラズマ処理装置。8. A plasma processing apparatus for performing plasma processing on an object to be processed placed on a susceptor in an airtight processing container, wherein an antenna member is arranged inside or outside the processing container so as to face the susceptor. Then, a high-frequency power source for plasma generation, which is connected to both ends of the antenna member during plasma processing, is provided, and one end of the antenna member and one end of the high-frequency power source are opened when cleaning the processing container. A plasma processing apparatus, wherein the plasma processing apparatus is configured to be provided.
載置された被処理体に対してプラズマ処理を施すプラズ
マ処理装置のクリーニング方法において、前記サセプタ
と対向させて前記処理容器の内側或いは外側にアンテナ
部材を配置し、プラズマ処理時にはプラズマ発生用の高
周波電源からの高周波電圧を前記アンテナ部材の両端に
印加し、クリーニング時には前記アンテナ部材の一端に
前記高周波電圧を印加すると共に前記アンテナ部材の他
端は開放端にすることを特徴とするプラズマ処理装置の
クリーニング方法。9. A method of cleaning a plasma processing apparatus for performing plasma processing on an object to be processed placed on a susceptor in an airtight processing container, the method being provided inside or outside the processing container so as to face the susceptor. An antenna member is arranged, a high frequency voltage from a high frequency power source for plasma generation is applied to both ends of the antenna member during plasma processing, and the high frequency voltage is applied to one end of the antenna member during cleaning and the other end of the antenna member is also applied. The method for cleaning a plasma processing apparatus is characterized in that is an open end.
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