JPH03215673A - Microwave plasma treating device - Google Patents
Microwave plasma treating deviceInfo
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- JPH03215673A JPH03215673A JP942490A JP942490A JPH03215673A JP H03215673 A JPH03215673 A JP H03215673A JP 942490 A JP942490 A JP 942490A JP 942490 A JP942490 A JP 942490A JP H03215673 A JPH03215673 A JP H03215673A
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- plasma
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、電子サイクロトロン共鳴現象を利用して生成
したプラズマを用いて、基板表面のエッチング、基板表
面への薄膜形成等の処理を行なう、半導体デバイスの製
造プロセス等に使用されるマイクロ波プラズマ処理装置
に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention uses plasma generated using the electron cyclotron resonance phenomenon to perform processing such as etching the surface of a substrate and forming a thin film on the surface of the substrate. The present invention relates to microwave plasma processing equipment used in semiconductor device manufacturing processes and the like.
(従来の技術)
従来のこの種の装置としては、例えば、特開昭5Ei−
1 55535号公報所載の発明が知られている。(Prior art) As a conventional device of this kind, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5Ei-
The invention disclosed in Publication No. 155535 is known.
この公報に示されたマイクロ波プラズマ処理装置は、第
2図にて明らかなように、空洞共振器に構成されたプラ
ズマ生成室1内にガス導入系7から処理ガスを導入する
とともに、マイクロ波電源6で発生したマイクロ波を導
波管5、導入窓4を経由して導入してプラズマ生成室内
に電子サイクロトロン共鳴現象9を起こし、そのエネル
ギーで処理ガスをプラズマ化する。そして、発散磁界に
よってそのプラズマをプラズマ引き出し窓13から基板
処理室2内に引き出し、プラズマ流19のイオン衝撃効
果によって基板ホルダー10上に載置された基板12の
表面に所定の処理(例えば、エッチング)を施すもので
ある。As is clear from FIG. 2, the microwave plasma processing apparatus disclosed in this publication introduces a processing gas from a gas introduction system 7 into a plasma generation chamber 1 configured as a cavity resonator, and also uses microwave Microwaves generated by a power source 6 are introduced via a waveguide 5 and an introduction window 4 to cause an electron cyclotron resonance phenomenon 9 in the plasma generation chamber, and the processing gas is turned into plasma using the energy. Then, the plasma is extracted from the plasma extraction window 13 into the substrate processing chamber 2 by a divergent magnetic field, and the surface of the substrate 12 placed on the substrate holder 10 is subjected to a predetermined process (for example, etching) by the ion bombardment effect of the plasma flow 19. ).
このほか、基板12をプラズマ生成室1内に置いて処理
を行なうものもある。In addition, there is also a method in which the substrate 12 is placed inside the plasma generation chamber 1 for processing.
従来のこの種の装置では、マイクロ波の導入窓4の開口
径は一般にかなり小さいものが用いられ、例えば、プラ
ズマ生成室1の径170mmφ、基板12の径8′″
(規格寸法は2 0 0 mm)φに対して、100m
mφ以下程度の開口径のものが使用されている。In conventional devices of this kind, the opening diameter of the microwave introduction window 4 is generally quite small. For example, the diameter of the plasma generation chamber 1 is 170 mm, and the diameter of the substrate 12 is 8'''.
(Standard dimension is 200 mm) 100m for φ
Those with an opening diameter of about mφ or less are used.
(発明が解決しようとする問題点)
しかし、上述した従来の装置においては、プラズマ生成
室1内のイオン電流密度の分布が極めて悪く、平均値±
35%以上というものであって、第2図の装置のように
発散磁界を用いて一旦このプラズマをプラズマ生成室1
に隣接する処理室2内に引き出し、基板12を処理室2
内に置いて処理室2内で処理を行なうようにしているが
、それでも基板表面におけるイオン電流密度分布は平均
値±20%位にまで改善するのが限度である。(Problems to be Solved by the Invention) However, in the conventional apparatus described above, the distribution of the ion current density within the plasma generation chamber 1 is extremely poor, and the average value ±
35% or more, and once this plasma is transferred to the plasma generation chamber 1 using a divergent magnetic field as in the apparatus shown in Figure 2.
The substrate 12 is pulled out into the processing chamber 2 adjacent to the processing chamber 2.
However, the ion current density distribution on the substrate surface can only be improved to about ±20% of the average value.
また、プラズマを引き出すときはその操作のために数々
の欠点が現れて《る。その1つはプラズマ流l9が発散
磁界で広がるため、基板12の外周部ではイオンが基板
表面に対して斜めに入射することになり、そのため、基
板12の表面の処理状況、例えばエッチングの場合のエ
ッチング形状を観察すると、第3図a(基板の中央部)
,b(中間部),C(周辺部)に、エッチング処理後の
エッチングマスク14、エッチングパターンと15、基
板材料12の断面形状を示すように、基板表面でその部
位によってエッチング形状が異なり、周辺部Cではかな
り斜めのエッチング形状となる。In addition, when drawing out plasma, a number of drawbacks appear due to its operation. One of them is that the plasma flow 19 spreads due to the divergent magnetic field, so that ions are incident obliquely to the substrate surface at the outer periphery of the substrate 12. Therefore, the processing status of the surface of the substrate 12, for example, in the case of etching, When observing the etching shape, it is found that Fig. 3a (center part of the substrate)
, b (middle part) and C (peripheral part) show the etching mask 14, etching pattern and cross-sectional shape of the substrate material 12 after the etching process. In part C, the etching shape is quite oblique.
さらに、イオンの引き出しが長距離に渡るために、途中
でイオンの散乱が起こってサイドエッチングが激し《な
るという不具合も生じ、またイオン電流密度も自ずから
低下するという欠点がある。Furthermore, since the ions are extracted over a long distance, ions are scattered along the way, resulting in severe side etching, and the ion current density also naturally decreases.
(発明の従来技術に対する相違点)
上述した従来のマイクロ波プラズマ処理装置に対し、本
発明の処理装置は、高イオン電流密度、均一な処理、処
理がエッチングの場合では均一な異方性エッチング、を
大口径ウェハーに対して実現するという相違点を有する
。(Differences between the invention and the prior art) In contrast to the conventional microwave plasma processing apparatus described above, the processing apparatus of the present invention has high ion current density, uniform processing, uniform anisotropic etching when the processing is etching, The difference is that this is realized for large-diameter wafers.
(問題点を解決するための手段)
本発明は次のように構成されている。即ち、処理される
ウェハー径よりも大きい開口径のマイクロ波導入窓を通
して、マイクロ波がプラズマ生成室内に導入されるよう
に構成されているものである。処理されるウェハーは、
第2図のようにプラズマ生成室外に別途設けられた処理
室内に設置される場合と、第1図のようにプラズマ生成
室内に設置される場合の二つの場合がある。(Means for solving the problems) The present invention is configured as follows. That is, it is configured such that microwaves are introduced into the plasma generation chamber through a microwave introduction window having an opening diameter larger than the diameter of the wafer to be processed. The wafer being processed is
There are two cases: one is installed in a processing chamber separately provided outside the plasma generation chamber as shown in FIG. 2, and the other is installed inside the plasma generation chamber as shown in FIG.
(作用)
この構成によれば、電子サイクロトロン共鳴で生成する
プラズマの広がりはマイクロ波の導入窓の開口径により
決定されて充分に広いものとなり、プラズマ生成室内の
プラズマの電流密度は高度に均一化されて、基板がプラ
ズマ生成室の内、外いずれにある場合であっても、基板
表面の全体に対して均一に、密度の高いプラズマが照射
されることになる。処理がエッチングの場合は、特に基
板がプラズマ生成室内に設置されているときには、垂直
な磁力線のもとで処理が行なわれるためにイオンの入射
角度が基板表面のいずれの場所でもほぼ垂直となり、高
速な異方性エッチングが均一性よく実現できるようにな
る。(Function) According to this configuration, the spread of the plasma generated by electron cyclotron resonance is determined by the aperture diameter of the microwave introduction window and is sufficiently wide, and the current density of the plasma in the plasma generation chamber is highly uniform. As a result, the entire surface of the substrate is uniformly irradiated with high-density plasma regardless of whether the substrate is inside or outside the plasma generation chamber. When the process is etching, especially when the substrate is installed in a plasma generation chamber, the process is performed under perpendicular magnetic lines of force, so the incident angle of ions is almost perpendicular at any location on the substrate surface, resulting in high-speed processing. This makes it possible to achieve highly uniform anisotropic etching.
(実施例) 次に本発明について図面を参照して説明する。(Example) Next, the present invention will be explained with reference to the drawings.
第1図は本願の発明の実施例のマイクロ波プラズマ処理
装置の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a microwave plasma processing apparatus according to an embodiment of the invention of the present application.
この第1図の装置の構成は、基板がプラズマ生成室内に
置かれていることを除けば従来の第2図の装置と同様で
ある。対応する部材には同一の符号を付して説明を省略
する。The configuration of the apparatus shown in FIG. 1 is similar to the conventional apparatus shown in FIG. 2, except that the substrate is placed in a plasma generation chamber. Corresponding members are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
電子サイクロトロン共鳴によってプラズマを生成するプ
ラズマ生成室1と、基板搬送室2′とが互いに隣接する
ように構成されている。A plasma generation chamber 1 that generates plasma by electron cyclotron resonance and a substrate transfer chamber 2' are configured to be adjacent to each other.
プラズマ生成室1は、前述のようにマイクロ波の電界強
度を高め放電の効率を高めるためにマイクロ波空洞共振
器の条件に適合する形状に構成されていて、プラズマ生
成室lの外周には空芯ソレノイド3が周設されている。As mentioned above, the plasma generation chamber 1 is configured in a shape that conforms to the conditions of a microwave cavity resonator in order to increase the electric field strength of the microwave and increase the discharge efficiency. A core solenoid 3 is provided around the periphery.
このプラズマ生成室1には、石英ガラス、セラミックス
等の絶縁物からなるマイクロ波導入窓4が設けられてい
て、その導入窓4の開口径は、8”φの被処理基板に対
応するために、8″φよりも大きい220mmφの径の
ものが用いられている。マイクロ波電源6から導波管5
を通して送られてきたマイクロ波は、この導入窓4を通
ってプラズマ生成室1内に導入される。This plasma generation chamber 1 is provided with a microwave introduction window 4 made of an insulator such as quartz glass or ceramics, and the opening diameter of the introduction window 4 is set to accommodate a substrate to be processed of 8"φ. , a diameter of 220 mmφ, which is larger than 8″φ, is used. From the microwave power source 6 to the waveguide 5
The microwaves sent through the plasma generating chamber 1 are introduced into the plasma generation chamber 1 through the introduction window 4.
プラズマ生成室1内には、基板ホルダー10が設置され
ており、処理される基板は図示されていない搬送機構に
より外部から基板搬送室2″内に搬入されて基板ホルダ
ー10上に載せられ、基板ホルダー10が上昇して図の
現状が得られるようになっている。基板ホルダー10に
は高周波電源11から高周波電力を印加できるようにな
っている。100は絶縁物である。高周波電力を印加す
るときはイオンの衝撃力を変更できる。A substrate holder 10 is installed in the plasma generation chamber 1, and a substrate to be processed is carried into the substrate transfer chamber 2'' from the outside by a transfer mechanism (not shown) and placed on the substrate holder 10, and the substrate is placed on the substrate holder 10. The holder 10 is raised to obtain the current state shown in the figure.High frequency power can be applied to the substrate holder 10 from a high frequency power source 11. 100 is an insulator.High frequency power is applied. When the impact force of the ions can be changed.
マイクロ波導入窓4の開口径を処理する基板12の径よ
りも大きくしたことにより、第4図に示すような結果が
得られた。即ち、プラズマ生成室1内のイオン電流密度
の絶対値が、従来の第2図の装置では平均値で8mA/
cm2程度であったものが18mA/cm2程度まで増
大した。かっその均一性も、基板12の上方で測って、
平均値±35%であったものが平均値±6%程度まで改
善されることがわかった。By making the opening diameter of the microwave introduction window 4 larger than the diameter of the substrate 12 to be processed, the results shown in FIG. 4 were obtained. That is, the absolute value of the ion current density in the plasma generation chamber 1 is 8 mA/
What was about cm2 increased to about 18 mA/cm2. The uniformity of the surface was also measured above the substrate 12,
It was found that the average value ±35% was improved to about ±6%.
また、実際にプラズマ生成室内で基板を処理してみて、
高速に、しかも異方性エッチングを均一に実現できる効
果があることがわかった。In addition, when we actually processed a substrate in the plasma generation chamber,
It was found that this method has the effect of achieving uniform anisotropic etching at high speed.
基板を第2図のように、処理室2内に後退させる場合は
、プラズマ引き出し窓の開口径を適宜大きく構成するこ
とで、従来通り発散磁場によってプラズマ流を引き出し
基板を処理する方法で、前記同様の好成績が得られた。When the substrate is retreated into the processing chamber 2 as shown in FIG. 2, by configuring the opening diameter of the plasma extraction window to be appropriately large, the plasma flow can be drawn out using a divergent magnetic field in the conventional method to process the substrate. Similar good results were obtained.
(発明の効果)
以上説明したように、本発明は、マイクロ波プラズマ処
理装置において、プラズマの電流密度を高度に均一化し
、被処理基板に対して均一に、密度の高いプラズマが照
射して、均一な処理を行なう効果がある。処理がエッチ
ングの場合は、異方性エッチングが均一性よ《実現でき
る効果がある。(Effects of the Invention) As explained above, the present invention makes the current density of plasma highly uniform in a microwave plasma processing apparatus, and irradiates a substrate to be processed with high-density plasma uniformly. This has the effect of uniform processing. When the process is etching, anisotropic etching has the effect of improving uniformity.
第1図は本発明の実施例を示すマイクロ波プラズマ処理
装置の概略の正面断面図。
第2図は従来の装置の同様の図。
第3図は従来の装置によって得られるエッチング形状を
示す。
第4図はイオン電流密度の分布を示す。
l・・・プラズマ生成室、2・・・基板処理室又は基板
搬送室、3・・・空芯ソレノイドコイル、4・・・マイ
クロ波導入窓、5・・・導波管、6・・・マイクロ波電
源、7・・・ガス導入口、8・・・マイクロ波(2.4
5GHz)、9・・・電子サイクロトロン共鳴、10・
・・基板ホルダー l1・・・高周波バイアス電源、1
2・・・基板、13・・・プラズマ引き出し窓、14・
・・マスク材、15・・・エッチングパターン。FIG. 1 is a schematic front sectional view of a microwave plasma processing apparatus showing an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a similar diagram of a conventional device. FIG. 3 shows the etched profile obtained by the conventional apparatus. FIG. 4 shows the distribution of ion current density. l... Plasma generation chamber, 2... Substrate processing chamber or substrate transfer chamber, 3... Air core solenoid coil, 4... Microwave introduction window, 5... Waveguide, 6... Microwave power supply, 7... Gas inlet, 8... Microwave (2.4
5GHz), 9...electron cyclotron resonance, 10.
...Substrate holder l1...High frequency bias power supply, 1
2... Substrate, 13... Plasma extraction window, 14...
...Mask material, 15...Etching pattern.
Claims (3)
マ生成室内にマイクロ波を導入し、該マイクロ波により
発生する電場と、該電場に直交するように設定された磁
場とによって起こる電子サイクロトロン共鳴現象を利用
しで処理ガスをプラズマ化し、該プラズマを発散磁界を
用いて基板へ引き出し、基板ホルダー上に設置された基
板を照射して該基板を処理するマイクロ波プラズマ処理
装置において、マイクロ波を該プラズマ生成室に導入す
る窓の開口面積を、前記処理される基板の面積よりも大
きくしたことを特徴とするマイクロ波プラズマ処理装置
。(1) Microwaves are introduced into a plasma generation chamber configured to meet the conditions of a microwave cavity resonator, and electron cyclotron resonance occurs due to the electric field generated by the microwaves and the magnetic field set perpendicular to the electric field. Microwave plasma processing equipment utilizes this phenomenon to turn processing gas into plasma, draws the plasma to a substrate using a divergent magnetic field, and processes the substrate by irradiating the substrate placed on a substrate holder. A microwave plasma processing apparatus characterized in that the opening area of a window introduced into the plasma generation chamber is larger than the area of the substrate to be processed.
処理装置において、核基板ホルダーを通して該基板にに
高周波バイアス電圧を印加したことを特徴とするマイク
ロ波プラズマ処理装置。(2) A microwave plasma processing apparatus according to claim 1, characterized in that a high frequency bias voltage is applied to the substrate through a nuclear substrate holder.
マ生成室内にマイクロ波を導入し、該マイクロ波により
発生する電場と、該電場に直交するように設定された磁
場とによって起こる電子サイクロトロン共鳴現象を利用
して処理ガスをプラズマ化し、該プラズマ生成室内に基
板を設置してその基板を処理するマイクロ波プラズマ処
理装置において、マイクロ波を該プラズマ生成室に導入
する窓の開口面積を、処理される前記基板の面積よりも
大きくしたことを特徴とするマイクロ波プラズマ処理装
置。(3) Microwaves are introduced into a plasma generation chamber configured under the conditions of a microwave cavity resonator, and electron cyclotron resonance occurs due to the electric field generated by the microwaves and the magnetic field set perpendicular to the electric field. In a microwave plasma processing apparatus that uses this phenomenon to turn processing gas into plasma and processes the substrate by placing a substrate inside the plasma generation chamber, the opening area of the window through which microwaves are introduced into the plasma generation chamber is A microwave plasma processing apparatus characterized in that the area of the microwave plasma processing apparatus is larger than the area of the substrate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP942490A JPH03215673A (en) | 1990-01-18 | 1990-01-18 | Microwave plasma treating device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP942490A JPH03215673A (en) | 1990-01-18 | 1990-01-18 | Microwave plasma treating device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03215673A true JPH03215673A (en) | 1991-09-20 |
Family
ID=11719970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP942490A Pending JPH03215673A (en) | 1990-01-18 | 1990-01-18 | Microwave plasma treating device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03215673A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103926260A (en) * | 2014-03-31 | 2014-07-16 | 北京工业大学 | ECR-PECVD (electron cyclotron resonance-plasma enhanced chemical vapor deposition) device for ion irradiation experiment |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0361387A (en) * | 1989-07-28 | 1991-03-18 | Nec Corp | Microwave plasma treating device |
-
1990
- 1990-01-18 JP JP942490A patent/JPH03215673A/en active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0361387A (en) * | 1989-07-28 | 1991-03-18 | Nec Corp | Microwave plasma treating device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103926260A (en) * | 2014-03-31 | 2014-07-16 | 北京工业大学 | ECR-PECVD (electron cyclotron resonance-plasma enhanced chemical vapor deposition) device for ion irradiation experiment |
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