JPH0547713A - Apparatus for plasma processing - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマ処理装置に係
る。より詳細には、減圧可能な容器内に設けられた対向
する電極間に高周波電力を供給し、その電極間にプラズ
マを発生させ、その電極上の被処理物をプラズマにより
処理するように構成されたプラズマ処理装置に関する。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a plasma processing apparatus. More specifically, high-frequency power is supplied between opposing electrodes provided in a depressurizable container, plasma is generated between the electrodes, and an object to be processed on the electrodes is processed by the plasma. Plasma processing apparatus.
【０００２】[0002]
【従来の技術】現在、ＬＳＩの集積度はめざましい勢い
で増大しており、素子の最小寸法は１μｍから０．５μ
ｍ、あるいはそれ以下の寸法のものを実現すべく盛んに
研究開発が進められている。2. Description of the Related Art At present, the degree of integration of LSIs is increasing remarkably, and the minimum element size is 1 μm to 0.5 μm.
Research and development are being actively pursued in order to achieve a size of m or less.
【０００３】この様な微細素子の寸法を精密に制御し、
また素子の特性、その信頼性を良好なものとするために
は、微細加工技術のみならず、半導体デバイスの製作に
用いる各種材料（半導体ウェハ、絶縁材料、金属薄膜
他）の高品質化が非常に重要になってくる。By precisely controlling the dimensions of such fine elements,
In addition, in order to improve the characteristics of the element and its reliability, it is very important to improve not only the fine processing technology but also the quality of various materials (semiconductor wafers, insulating materials, metal thin films, etc.) used for manufacturing semiconductor devices. Becomes important to.
【０００４】このため、超ＬＳＩの製造プロセスでは、
ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法、バイアススパッ
タリング法、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Depos
ition）法等のように放電を用いたエッチング薄膜形成
等のプロセスの比重が益々増加してきている。これらの
プロセスの特徴は、プラズマとウェハの間に発生した電
位差を利用してイオンを加速し、イオンをウェハ表面に
ぶつけ、その運動エネルギ−によってエッチングの方向
性や成長膜の膜質の高品質化を実現している点である。Therefore, in the VLSI manufacturing process,
RIE (Reactive Ion Etching) method, bias sputtering method, plasma CVD (Chemical Vapor Depos
The weight of processes such as etching thin film formation using discharge such as the ition method has been increasing more and more. The characteristics of these processes are that the potential difference generated between the plasma and the wafer is used to accelerate the ions, bombard the ions with the wafer surface, and the kinetic energy of them accelerates the directionality of etching and improves the quality of the grown film. Is the point that has been realized.
【０００５】従って、この様なプロセスで最も重要とな
るのは、プラズマが安定に発生しているときのプラズマ
とウェハの間の電位差のみならず、プラズマを発生した
直後のプラズマとウェハの間の電位差やプラズマを消滅
させた直後のウェハ電位であり、これを正確に且つ精密
に制御することがプロセス制御の鍵となる。Therefore, what is most important in such a process is not only the potential difference between the plasma and the wafer when the plasma is being stably generated, but also between the plasma and the wafer immediately after the plasma is generated. It is the wafer potential immediately after the potential difference or plasma is extinguished, and the precise and precise control of this is the key to process control.
【０００６】しかしながら、現在のプラズマ応用プロセ
スでは、プラズマ発生直後のプラズマとウェハの間の電
位差およびプラズマ消滅直後におけるウェハ電位制御が
極めて不十分にしか行われていない現状である。However, in the current plasma application process, the potential difference between the plasma and the wafer immediately after the plasma is generated and the wafer potential control immediately after the plasma is extinguished are extremely insufficient.
【０００７】バイアススパッタリング技術によってシリ
コン薄膜を成長させる場合を例にとって、従来技術に係
る半導体ウェハを用いた場合に発生する問題点について
説明する。The problem that occurs when a semiconductor wafer according to the prior art is used will be described by taking the case of growing a silicon thin film by the bias sputtering technique as an example.
【０００８】図３は、ＲＦ−ＤＣ結合方式のバイアスス
パッタリング装置の模式図である。本装置の特徴は、１
０００ｌ/ｓｅｃの排気速度を持つ真空排気装置が接続
されている減圧可能な容器３０１にはガス導入口３０２
を通してアルゴン（Ａｒ）ガスを数ｃｃ／ｍｉｎ〜１０
００ＣＣ／ｍｉｎの範囲に設定して導入することができ
る。このとき容器３０１内の圧力は、数ｍＴｏｒｒ〜３
０ｍＴｏｒｒに保持される。プラズマは、たとえば１０
０ＭＨｚの高周波電源３０３によって容器３０１内に設
けられた対向する電極間３０４に数ワット〜３００ワッ
トの範囲で高周波電力を供給し、容器３０１内に導入さ
れたＡｒガスを効率よく放電させることにより発生でき
るようになっている。Ｓｉ薄膜３０９の形成は、プラズ
マとタ−ゲット３０６の間に発生した電位差を利用して
プラズマにより発生したアルゴンイオン（Ａｒ+イオ
ン）を上部電極３０５に保持してあるシリコン（Ｓｉ）
のタ−ゲット３０６にぶつけ、その運動エネルギ−によ
ってタ−ゲット３０６をスパッタする。スパッタによっ
て飛び出したＳｉ原子は、下部電極３０７に保持されて
いるＳｉ基板３０８の表面に飛来して、プラズマとシリ
コン基板の間に発生した電位差を利用してＳｉ基板上に
吸着し、Ｓｉ薄膜３０９を成長させる。タ−ゲットの電
位は、直流電源３１０で任意の値に設定できるようにな
っており、実際には、数Ｖ〜１０００Ｖに設定すること
により効率よくタ−ゲット３０６のスパッタが行われる
ようにしてある。また、Ｓｉ基板３０８の電位は、直流
電源３１１で設定できるようになっており、これを適当
な正の値から負の値の範囲で任意に設定することにより
Ｓｉ薄膜３０９の表面をＡｒ+イオンで再スパッタする
ことが可能になっている。FIG. 3 is a schematic view of an RF-DC coupling type bias sputtering apparatus. The feature of this device is 1
A gas inlet port 302 is provided in a depressurizable container 301 to which a vacuum exhaust device having an exhaust speed of 000 l / sec is connected.
Argon (Ar) gas through several cc / min to 10
It can be introduced by setting it in the range of 00 CC / min. At this time, the pressure in the container 301 is several mTorr to 3
It is held at 0 mTorr. Plasma is, for example, 10
Generated by supplying high-frequency power in the range of several watts to 300 watts between the opposing electrodes 304 provided in the container 301 by the high-frequency power source 303 of 0 MHz and efficiently discharging the Ar gas introduced into the container 301. You can do it. The Si thin film 309 is formed by using silicon (Si) in which argon ions (Ar + ions) generated by the plasma are held in the upper electrode 305 by utilizing the potential difference generated between the plasma and the target 306.
Then, the target 306 is sputtered by its kinetic energy. The Si atoms ejected by the sputtering fly to the surface of the Si substrate 308 held by the lower electrode 307, and are adsorbed on the Si substrate by utilizing the potential difference generated between the plasma and the silicon substrate, and the Si thin film 309. Grow. The potential of the target can be set to an arbitrary value by the DC power supply 310. Actually, the potential of the target 306 is set to several V to 1000 V so that the target 306 can be efficiently sputtered. is there. The electric potential of the Si substrate 308 can be set by the DC power supply 311. By arbitrarily setting the electric potential in the range of an appropriate positive value to a negative value, the surface of the Si thin film 309 is Ar + ion. It is possible to re-sputter with.
【０００９】しかし、上記従来技術には、次のような問
題がある。However, the above conventional technique has the following problems.
【００１０】シリコン薄膜をシリコン基板上に形成する
前処理として、シリコン基板表面をプラズマ表面クリ−
ニングする場合、減圧可能な容器内のＡｒガス圧力をた
とえば５ｍＴｏｒｒに保持し、１００ＭＨｚの高周波電
源により高周波電力を１０ワットに設定してプラズマを
発生させる必要がある。このときのプラズマとＳｉ基板
の間の電位差はたとえば１０Ｖになり、プラズマとタ−
ゲットの間の電位差はたとえば４０Ｖになる。As a pretreatment for forming a silicon thin film on a silicon substrate, the surface of the silicon substrate is cleaned by plasma surface cleaning.
In order to perform plasma, it is necessary to maintain the Ar gas pressure in the depressurizable container at, for example, 5 mTorr and set the high frequency power to 10 watts by the high frequency power supply of 100 MHz to generate plasma. At this time, the potential difference between the plasma and the Si substrate becomes 10 V, for example, and the plasma and the
The potential difference between the get is 40V, for example.
【００１１】このような低圧力、低パワ−のプラズマ発
生条件では、プラズマは簡単には発生しない。そこでプ
ラズマを発生させるためには初期設定条件を変更する必
要がある。たとえば、減圧可能な容器内のＡｒガス圧力
をたとえば１０ｍＴｏｒｒまで上げて、さらに高周波電
力をたとえば５０ワットまで上げるという操作を行とプ
ラズマは簡単に発生する。このとき、プラズマとＳｉ基
板の間の電位差はたとえば３０Ｖになり、プラズマとタ
−ゲットの間の電位差はたとえば７０Ｖになる。プラズ
マが発生したら、すぐに表面クリ−ニング条件であるＡ
ｒガス圧力５ｍＴｏｒｒ、高周波電力１０ワットの初期
設定条件に戻している。上述のように、プラズマの発生
条件が低圧力、低パワ−の場合、初期設定条件ではプラ
ズマが発生しにくいため、プラズマが発生しやすい条件
に設定変更しその後、プラズマが発生したら初期設定条
件に戻すという操作を行う必要がある。プラズマは、Ａ
ｒガスが導入された減圧可能な容器内の対向する電極間
に高周波電界が存在すると、もともと気体中（たとえ
ば、Ａｒガス等）にあった極くわずかの荷電粒子（たと
えば、イオン、電子等）が加速され、この電極間で往復
運動をし、気体中の中性原子または分子と衝突電離を繰
り返すうちに急速に数が増大し、やがて適当な条件のも
とで絶縁破壊に至り、放電を生じることによって発生す
るものである。ガス圧力が低い場合、気体中のたとえば
電子の平均自由行程が長くなり、電界による加速が大き
くなる。電極間で電子の衝突回数が減るので、衝突電離
が不活発となり、放電が生じにくくなる。このため、プ
ラズマの発生条件が低圧力、低パワ−の場合にはプラズ
マを発生させるために一時的に高圧力、高パワ−に設定
条件を変更することが必要になる。このような方法でプ
ラズマの発生をすると、Ｓｉ基板表面の吸着不純物（た
とえば、自然酸化膜、酸素、炭素、重金属等）を除去で
きないばかりでなく、Ｓｉ基板表面にプラズマダメ−ジ
を与え、Ｓｉ薄膜成膜の膜質劣化を生じさせるという問
題がある。また、たとえば、枚葉処理装置のような場合
には一枚一枚の処理に非常に時間がかかり、スル−プッ
トが向上しないという問題がある。また、Ｓｉ薄膜の膜
質の悪い、Ｓｉ基板にプラズマダメ−ジの入ったもので
半導体デバイスを製作すると、高速動作するＬＳＩの高
速化の劣化および信頼性の劣化を生じさせるという問題
がある。Under such low pressure and low power plasma generation conditions, plasma is not easily generated. Therefore, it is necessary to change the initial setting conditions in order to generate plasma. For example, the operation of increasing the Ar gas pressure in the depressurizable container to, for example, 10 mTorr and further increasing the high frequency power to, for example, 50 watts, and plasma are easily generated. At this time, the potential difference between the plasma and the Si substrate is, for example, 30V, and the potential difference between the plasma and the target is, for example, 70V. As soon as plasma is generated, the surface cleaning condition A
The initial setting conditions of r gas pressure of 5 mTorr and high frequency power of 10 watts have been restored. As described above, when the plasma generation conditions are low pressure and low power, plasma is less likely to be generated under the initial setting conditions.Therefore, the setting is changed to a condition in which plasma is easily generated, and then when the plasma is generated, the initial setting conditions are changed. It is necessary to perform the operation of returning. Plasma is A
When a high-frequency electric field exists between opposing electrodes in a depressurizable container in which r gas is introduced, very few charged particles (eg, ions, electrons) originally present in the gas (eg, Ar gas). Are accelerated and reciprocate between these electrodes, and the number rapidly increases while collisional ionization with neutral atoms or molecules in the gas is repeated, eventually leading to dielectric breakdown under appropriate conditions and causing discharge. It occurs when it occurs. When the gas pressure is low, the mean free path of, for example, electrons in the gas becomes long, and the acceleration due to the electric field becomes large. Since the number of collisions of electrons between the electrodes is reduced, impact ionization becomes inactive and discharge is less likely to occur. Therefore, when the plasma generation conditions are low pressure and low power, it is necessary to temporarily change the setting conditions to high pressure and high power in order to generate plasma. When plasma is generated by such a method, adsorbed impurities (for example, natural oxide film, oxygen, carbon, heavy metals, etc.) on the surface of the Si substrate cannot be removed, and also plasma damage is given to the surface of the Si substrate. There is a problem that the quality of the thin film is deteriorated. Further, for example, in the case of a single-wafer processing apparatus, it takes a very long time to process each sheet, and there is a problem that throughput is not improved. In addition, when a semiconductor device is manufactured by using a Si thin film having a poor film quality and a plasma damage contained in a Si substrate, there is a problem that deterioration of high speed operation of LSI and deterioration of reliability occur.
【００１２】また、低圧力でプラズマ処理を行うと、プ
ラズマ空間分布の均一性が良くなるとともに、イオンの
平均自由行程が長くなるため、たとえば、薄膜形成にお
いては膜質の均一性が再現可能になる。ＲＩＥ法による
異方性エッチングにおいては高アスペクト比の高均一な
エッチングが可能となる。しかし、低圧力でプラズマを
発生させるときに、一時的にプラズマを発生させるため
に高圧力に変更して処理をするとなると、プラズマ空間
分布が不均一となり、高品質な薄膜や高均一なエッチン
グが再現できないという問題がある。また、減圧可能な
容器内に設けられた電極上に保持されているＳｉ基板自
身がプラズマを発生させる前に帯電している場合、プラ
ズマを発生させるとプラズマとＳｉ基板の間の電位差が
外部から与えた直流電位とプラズマ電位の和に等しい一
定値にならないため、Ｓｉ薄膜成膜の膜質劣化を生じる
という問題がある。Further, when the plasma treatment is performed at a low pressure, the uniformity of the plasma spatial distribution is improved and the mean free path of the ions is lengthened, so that the uniformity of the film quality can be reproduced, for example, in thin film formation. .. Anisotropic etching by the RIE method enables highly uniform etching with a high aspect ratio. However, when plasma is generated at a low pressure, if the pressure is changed to a high pressure in order to temporarily generate plasma, the plasma spatial distribution becomes non-uniform, and high quality thin film and highly uniform etching cannot be performed. There is a problem that it cannot be reproduced. Further, when the Si substrate itself, which is held on the electrode provided in the depressurizable container, is charged before the plasma is generated, the potential difference between the plasma and the Si substrate is generated from the outside when the plasma is generated. Since the constant value equal to the sum of the applied DC potential and plasma potential is not obtained, there is a problem that the film quality of the Si thin film is deteriorated.
【００１３】また、ある所望のプラズマ条件でＳｉ基板
上にＳｉ薄膜を形成する場合、Ｓｉ薄膜の成膜が終了
し、高周波電力の供給をやめて、プラズマを消滅させた
ときには、Ｓｉ薄膜表面はプラズマ中のイオンもしくは
電子により帯電されており、この帯電により成膜された
Ｓｉ薄膜にはプラズマダメ−ジが残るという問題があ
る。また、Ｓｉ薄膜表面が帯電しているとプラズマ発生
中に容器内に発生したパ−ティクルがＳｉ薄膜表面に付
着し、その後の工程、たとえばエッチング工程において
はエッチング残りが生じ、ホトリソ工程においてはパタ
−ンのノッチやパタ−ンのブリッジが生じマスク通りに
パタ−ンが仕上げられないという問題がある。When a Si thin film is formed on a Si substrate under a desired plasma condition, when the Si thin film is formed and the high frequency power is stopped and the plasma is extinguished, the surface of the Si thin film becomes plasma. It is charged by the ions or electrons inside, and there is a problem that plasma damage remains on the Si thin film formed by this charging. Further, if the surface of the Si thin film is charged, particles generated in the container during plasma generation adhere to the surface of the Si thin film, and an etching residue is generated in a subsequent step, for example, an etching step, and a pattern is formed in a photolithography step. There is a problem that a pattern not finished according to the mask occurs due to the notch of the pattern and the bridge of the pattern.
【００１４】[0014]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、プラズマの
発生が容易であり、且つプラズマダメ−ジを与えない、
パ−ティクルの付着がないプラズマ処理装置を提供する
ことを目的とする。DISCLOSURE OF THE INVENTION According to the present invention, plasma is easily generated and no plasma damage is given.
An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus in which particles are not attached.
【００１５】[0015]
【課題を解決するための手段】本発明のプラズマ処理装
置は、減圧可能な容器内に設けられた対向する電極間に
高周波電力を供給することにより、前記電極間にプラズ
マを発生させ、前記電極上の被処理物を前記プラズマに
より処理するように構成されたプラズマ処理装置におい
て、前記容器内に導入されるガス体に紫外光を照射する
ための投光手段を設けたことを特徴とする。In the plasma processing apparatus of the present invention, high-frequency power is supplied between opposing electrodes provided in a depressurizable container to generate plasma between the electrodes, In the plasma processing apparatus configured to process the above-mentioned object to be processed by the plasma, a light projecting unit for irradiating the gas body introduced into the container with ultraviolet light is provided.
【００１６】[0016]
【作用】本発明では、減圧可能な容器内に導入されるガ
スに紫外光を照射するための投光手段を設けたため、高
周波電力を供給する前に、紫外線を照射したガスを容器
内に設けられた対向する電極間に向けて導入することが
可能となる。その結果、高周波電力を供給した場合簡単
にプラズマが発生する。ガスに紫外線を照射するとイオ
ンと電子に電離する。たとえば、Ａｒガスの場合はＡｒ
+イオンとｅ-電子に電離する。対向する電極間に高周波
電力を供給した場合、すでに対向する電極間には非常に
多くのたとえばＡｒ+イオンとｅ-電子が存在するため、
これらのＡｒ+イオンとｅ-電子は高周波電界により加速
され、対向する電極間で即座にたとえばＡｒの中性原子
や分子とぶつかり電離衝突が繰り返され、すぐに絶縁破
壊に至り、簡単にプラズマが発生する。たとえば、Ｓｉ
薄膜成膜の場合、プラズマ表面クリ−ニングのときのＳ
ｉ基板表面の吸着不純物の除去効果の再現性が良くな
り、且つＳｉ基板へのプラズマダ−ジが全く入らなくな
ったため、高品質な単結晶Ｓｉ薄膜が形成できるように
なる。これは、Ｓｉ基板上にＳｉ薄膜が成長するときの
プラズマとＳｉ基板の間の電位差を正確に、且つ精密に
制御できるようにしたためであり、安定に 高品質のＳ
ｉ薄膜形成できるようになり、スル−プットの向上も実
現できる。In the present invention, since the gas introduced into the depressurizable container is provided with the light projecting means for irradiating the ultraviolet light, the gas irradiated with the ultraviolet light is provided in the container before the high frequency power is supplied. It becomes possible to introduce it between the opposed electrodes. As a result, plasma is easily generated when high frequency power is supplied. When gas is irradiated with ultraviolet rays, ions and electrons are ionized. For example, in the case of Ar gas, Ar
Ionize into + ions and e - electrons. When high-frequency power is supplied between the opposing electrodes, a large number of, for example, Ar + ions and e − electrons already exist between the opposing electrodes.
These Ar + ions and e − electrons are accelerated by a high frequency electric field, and immediately collide with, for example, neutral atoms or molecules of Ar and repeatedly ionize and collide with each other, resulting in dielectric breakdown immediately, and plasma is easily generated. Occur. For example, Si
In the case of thin film deposition, S during plasma surface cleaning
The reproducibility of the effect of removing the adsorbed impurities on the surface of the i substrate is improved, and since no plasma doubling is introduced into the Si substrate, a high quality single crystal Si thin film can be formed. This is because the potential difference between the plasma and the Si substrate when the Si thin film grows on the Si substrate can be accurately and precisely controlled, and stable and high quality S
A thin film can be formed, and throughput can be improved.
【００１７】また、減圧可能な容器内に設けられた対向
する電極間に向けて紫外線を照射したガスを導入でき
る。高周波電力の供給をやめて、プラズマを消滅させた
場合、Ｓｉ薄膜表面は正もしくは負に帯電している。そ
こで、紫外線を照射したガスたとえばＡｒガスの場合の
Ａｒ+イオンとｅ-電子が帯電しているＳｉ薄膜表面に向
けて導入されると、たとえばＳｉ薄膜表面が正に帯電し
ているとｅ-電子が効率よく中和し、またＳｉ薄膜表面
が負に帯電していると、Ａｒ+イオンが効率よく中和
し、帯電防止が可能となる。さらに、帯電防止によっ
て、プラズマ発生中に容器内に発生したパ−ティクルの
Ｓｉ薄膜表面の付着が防止できるため、安定に高速動作
するＬＳＩを製作することができ、信頼性の向上ならび
に歩留りの向上が実現できる。Further, the gas irradiated with ultraviolet rays can be introduced between the opposing electrodes provided in the depressurizable container. When the supply of high frequency power is stopped and the plasma is extinguished, the surface of the Si thin film is positively or negatively charged. Then, when the gas irradiated with ultraviolet rays, for example, Ar gas, Ar + ions and e − electrons are introduced toward the charged Si thin film surface, for example, if the Si thin film surface is positively charged, e − When the electrons are efficiently neutralized and the surface of the Si thin film is negatively charged, Ar + ions are efficiently neutralized and it becomes possible to prevent electrostatic charge. Furthermore, since the antistatic property can prevent the adhesion of the Si thin film surface of the particles generated in the container during plasma generation, it is possible to manufacture an LSI that operates stably at high speed, improve reliability and improve yield. Can be realized.
【００１８】[0018]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１を参照して説
明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
【００１９】図１は、本発明の第１の実施例を示すＲＦ
−ＤＣ結合方式のバイアススパッタリング装置の模式図
である。FIG. 1 shows an RF showing a first embodiment of the present invention.
It is a schematic diagram of a bias sputtering apparatus of the DC coupling system.
【００２０】この装置の特徴は、すでに従来技術のとこ
ろで詳細に説明したので省略する。ここでは、本発明の
特徴とするところを詳細に説明する。１１１は、減圧可
能な容器１０１内にＡｒガスを導入するためのガス導入
口であり、容器１０１内に導入されるＡｒガスに紫外線
を照射するための照射部１１２と少なくとも内表面がス
テンレススチ−ルの酸化不動態膜が内壁に付いた配管１
１４が接続されている。紫外光照射部１１２には、合成
石英窓１１３が設けられており、たとえば波長３６０ｎ
ｍ以下の紫外光をよく透過させるようにつくられてい
る。なお、照射部１１２と容器１０１をつなぐ配管１１
４は、電離したＡｒ+イオンやｅ-電子を電離した状態で
容器１０１内に設けられた対向する電極間１１５に 導
入するために少なくともその内面が絶縁膜である必要が
あり、今回ステンレススチ−ルの酸化不動態膜が内壁に
付いた配管を用いたが、他にフッ化不動態膜、窒化不動
態膜、テフロンなどの絶縁膜を用いてもよい。また、紫
外光を照射するための照射部１１２に合成石英窓１１３
を用いたが、この材質は紫外光をよく透過させるもので
あれば他のものでもかまわない。The features of this device have already been described in detail in the prior art and will not be described. Here, the features of the present invention will be described in detail. Reference numeral 111 denotes a gas inlet for introducing Ar gas into the depressurizable container 101, and an irradiation unit 112 for irradiating the Ar gas introduced into the container 101 with ultraviolet rays and at least an inner surface made of stainless steel. Pipe with internal oxidation passivation film 1
14 is connected. The ultraviolet light irradiator 112 is provided with a synthetic quartz window 113, and has a wavelength of 360 n, for example.
It is designed to transmit ultraviolet light of m or less well. In addition, the pipe 11 that connects the irradiation unit 112 and the container 101
No. 4 needs to have an insulating film at least on the inner surface in order to introduce ionized Ar + ions and e − electrons into the space between the opposing electrodes 115 provided in the container 101 in the ionized state. Although the pipe having the oxidation passivation film attached to the inner wall is used, an insulating film such as a fluoride passivation film, a nitride passivation film, or Teflon may be used instead. Further, the synthetic quartz window 113 is provided in the irradiation unit 112 for irradiating the ultraviolet light.
However, other materials may be used as long as they can transmit ultraviolet light well.
【００２１】図２は、本発明の第２の実施例である。FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention.
【００２２】本例の特徴とするところは、減圧可能な容
器に設けられた対向する電極間に向けて紫外光を照射さ
れるような照射部を備えた照射口が設けられている点で
ある。照射部と照射口のつなぎ管は、電離したＡｒ+イ
オンやｅ-電子を電離した状態で容器１０１内に設けら
れた対向する電極間１１５に導入するためのものではな
いためにかならずしもその内面が絶縁膜である必要はな
い。しかし、電離したＡｒ+イオンやｅ-電子の電離した
状態を長く維持しておくためには、そのつなぎ管の内面
は、絶縁膜の方が望ましい。さらに、電離したＡｒ+イ
オンやｅ-電子の滞在寿命を長くするためには容器内壁
もすべて絶縁膜の付いたものが望ましい。そのほかの構
成は、本発明の第１の実施例となんらかわらないので省
略する。また、本例が解決しようとする課題やその課題
を解決するための手段は、本発明の第１の実施例の場合
と全く同様であり、その作用および効果も同じことが得
られるということはいうまでもない。The feature of this example is that an irradiation port having an irradiation unit for irradiating ultraviolet light is provided between opposing electrodes provided in a container capable of depressurizing. .. Since the connecting tube between the irradiation unit and the irradiation port is not for introducing ionized Ar + ions and e − electrons into the space between the opposing electrodes 115 provided in the container 101 in an ionized state, the inner surface must be It need not be an insulating film. However, in order to keep the ionized state of ionized Ar + ions and e − electrons for a long time, an insulating film is preferable on the inner surface of the connecting tube. Furthermore, in order to prolong the staying life of ionized Ar + ions and e − electrons, it is desirable that the inner wall of the container is also provided with an insulating film. The rest of the configuration is the same as that of the first embodiment of the present invention and will not be described. Further, the problem to be solved by the present example and the means for solving the problem are exactly the same as in the case of the first embodiment of the present invention, and it is said that the same action and effect can be obtained. Needless to say.
【００２３】以上の実施例から明かなように、プラズマ
とＳｉ基板の間の電位差を正確に制御してやることとＳ
ｉ基板表面の帯電防止は、超ＬＳＩの材料として用いら
れる様々な薄膜を高品質化する上で非常に重要である。
さらに述べるならば、これまでのプロセス装置は、ほと
んどが熱化学反応を主体としたものであり、外部からコ
ントロ−ルできるものは、温度、ガス圧、ガス流量等ご
く限られたパラメ−タだけであった。さらに、プラズマ
を用いるプロセスにおいても同様で、Ｓｉ基板電位は自
然発生的に決まるプラズマとＳｉ基板の間の電位、つま
り自己バイアスを用いてプロセスをコントロ−ルしてい
たのが現状である。今後、サブミクロン時代のプロセス
ではより高品質化、高精度化のためにすべてのプロセス
パラメ−タがエレクトロニクスによって制御されるよう
にならねばならない。このとき最も大切なのが処理され
るＳｉ基板の電位であり、そのためには本発明によるプ
ラズマ処理装置の使用が不可欠であることは明らかであ
る。As is clear from the above embodiment, it is necessary to accurately control the potential difference between the plasma and the Si substrate, and
Preventing the charge on the surface of the i substrate is very important for improving the quality of various thin films used as materials for VLSI.
To describe further, most of the process equipment used so far is mainly based on thermochemical reactions, and the only external controllable parameters are temperature, gas pressure, gas flow rate, and other parameters that are very limited. Met. Further, the same applies to the process using plasma. In the present situation, the Si substrate potential is controlled spontaneously, that is, the potential between the plasma and the Si substrate, that is, the self-bias is used to control the process. In the future, in the process of the submicron era, all process parameters must be controlled by electronics for higher quality and higher precision. At this time, the most important is the potential of the Si substrate to be processed, and it is clear that the use of the plasma processing apparatus according to the present invention is indispensable for that purpose.
【００２４】なお、上記実施例では、バイアススパッタ
リング装置を用いる場合について説明したが、これは、
プラズマを用いるたとえばＲＩＥ技術、プラズマＣＶＤ
技術，ＥＣＲを用いたＣＶＤあるいはエッチング技術、
反応性バイアススパッタリング技術等を用いても同様の
効果が期待できることはいうまでもない。また、被処理
物として、Ｓｉ基板を用いたが、化合物半導体や半導体
以外の材料を用いてもかまわない。また、紫外光を照射
するガスとしてＡｒガスを用いているが、このかわり
に、たとえばＮ2、Ｈｅ、Ｘｅ、Ｋｒ等の不活性ガスを
用いてもかまわない。また、たとえばＡｒガスとＨｅガ
ス、ＡｒガスとＮ2ガス等の混合ガスをもちいてもかま
わない。また、ＡｒガスとＨ2ガス、ＣＦ4ガスとＯ2ガ
ス等のようなＡｒガスと反応性ガスの混合ガス、各種反
応性ガスの混合ガス、反応性ガスのみなどをもちいても
かまわない。また、紫外光を照射する投光手段として容
器内のガス導入口を通して導入されるガスに照射する場
合と容器内に設けられた対向する電極間に向けて照射す
る場合について説明したが、必ずしもどちらか一方のみ
に紫外線を照射するように構成されている必要はない、
両方同時に紫外線を照射するように構成されたものでも
かまわない。また、紫外光の照射は、プラズマを発生す
る手段やプラズマを消滅させてからの帯電防止の手段に
用いるだけでなく、プラズマが安定に発生しているとき
においても照射し続けてもかまわない。In the above embodiment, the case where the bias sputtering apparatus is used has been described.
For example, RIE technology using plasma, plasma CVD
Technology, CVD or etching technology using ECR,
It goes without saying that the same effect can be expected by using the reactive bias sputtering technique or the like. Although the Si substrate is used as the object to be processed, a compound semiconductor or a material other than the semiconductor may be used. Further, although Ar gas is used as the gas for irradiating the ultraviolet light, an inert gas such as N 2 , He, Xe, Kr or the like may be used instead. Further, for example, a mixed gas of Ar gas and He gas, Ar gas and N 2 gas or the like may be used. Further, a mixed gas of Ar gas and reactive gas such as Ar gas and H 2 gas, CF 4 gas and O 2 gas, mixed gas of various reactive gases, or only reactive gas may be used. Further, the case of irradiating the gas introduced through the gas introduction port in the container as the light projecting means for irradiating the ultraviolet light and the case of irradiating between the opposing electrodes provided in the container have been described, It does not have to be configured to irradiate only one side with ultraviolet rays,
Both may be configured to irradiate ultraviolet rays at the same time. Further, the irradiation of ultraviolet light is not limited to being used as a means for generating plasma or a means for preventing charging after the plasma is extinguished, and irradiation may be continued even when the plasma is being stably generated.
【発明の効果】本発明によれば、減圧可能な容器に導入
されるガスに紫外光を照射するための投光手段を設けた
ため、プラズマの発生が容易であり、プラズマ発生中に
容器内に発生したパ−ティクルの付着が防止できるた
め、安定に高速動作するＬＳＩを製作することができ、
信頼性の向上ならびに歩留りの向上が実現できる。According to the present invention, since the gas introduced into the depressurizable container is provided with the light projecting means for irradiating the gas with ultraviolet light, the plasma can be easily generated and the plasma can be generated in the container during the plasma generation. Since it is possible to prevent the particles from adhering, it is possible to manufacture an LSI that operates stably at high speed.
It is possible to improve reliability and yield.
【図１】本発明の第１の実施例を示すＲＦ−ＤＣ結合方
式のバイアススパッタリング装置の模式図。FIG. 1 is a schematic view of an RF-DC coupling type bias sputtering apparatus showing a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第２の実施例を示すＲＦ−ＤＣ結合方
式のバイアススパッタリング装置の模式図。FIG. 2 is a schematic view of an RF-DC coupling type bias sputtering apparatus showing a second embodiment of the present invention.
【図３】従来のＲＦ−ＤＣ結合方式のバイアススパッタ
リング装置を示す模式図。FIG. 3 is a schematic diagram showing a conventional RF-DC coupling type bias sputtering apparatus.
１０１ 減圧可能な容器、 １０２ 真空排気装置、 １０３ 上部電極、 １０４ シリコンのタ−ゲット、 １０５ 下部電極、 １０６ シリコン基板、 １０７ シリコン薄膜、 １０８ タ−ゲットに電位を与える直流電源、 １０９ シリコン基板に電位を与える直流電源、 １１０ 高周波電源、 １１１ ガス導入口、 １１２ 紫外線を照射する照射部、 １１３ 合成石英窓、 １１４ 絶縁物。 101 decompressible container, 102 evacuation device, 103 upper electrode, 104 silicon target, 105 lower electrode, 106 silicon substrate, 107 silicon thin film, 108 direct current power source for applying potential to target, 109 potential on silicon substrate Direct current power supply for supplying 110, high frequency power supply for 110, 111 gas inlet, 112 irradiation part for irradiating with ultraviolet rays, 113 synthetic quartz window, 114 insulating material.
Claims (5)
電極間に高周波電力を供給することにより、前記電極間
にプラズマを発生させ、前記電極間上の被処理物を前記
プラズマにより 処理するように構成されたプラズマ処
理装置において、前記容器内に導入されるガス体に紫外
光を照射するための投光手段を設けたことを特徴とする
プラズマ処理装置。1. Plasma is generated between the electrodes by supplying high-frequency power between opposing electrodes provided in a depressurizable container, and an object to be treated between the electrodes is treated with the plasma. In the plasma processing apparatus configured as described above, there is provided a light projecting unit for irradiating the gas body introduced into the container with ultraviolet light.
前記容器との間に設けられた、少なくとも内表面が絶縁
物で形成された配管部材に導入されるガス体を投光する
ことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。2. The light projecting means projects a gas body introduced into a pipe member, which is provided between a supply source of the gas body and the container and at least an inner surface of which is made of an insulator. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein:
されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載
のプラズマ処理装置。3. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the gas body is introduced between the electrodes.
間に向けて投光されるよう構成されていることを特徴と
する請求項１に記載のプラズマ処理装置。4. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the light projecting means is configured to project the ultraviolet light between the electrodes.
に対して被反応性のガスであることを特徴とする請求項
１から請求項４までのいずれか１項に記載のプラズマ処
理装置。5. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the gas body is a gas that is reactive with at least the object to be processed.
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3232276A JPH0547713A (en) | 1991-08-20 | 1991-08-20 | Apparatus for plasma processing |
| EP92917995A EP0661385A1 (en) | 1991-08-19 | 1992-08-19 | Method for forming oxide film |
| PCT/JP1992/001048 WO1993004210A1 (en) | 1991-08-19 | 1992-08-19 | Method for forming oxide film |
| US08/680,519 US6146135A (en) | 1991-08-19 | 1996-07-09 | Oxide film forming method |
| US10/120,628 US6949478B2 (en) | 1991-08-19 | 2002-04-11 | Oxide film forming method |
| US11/129,710 US20050206018A1 (en) | 1991-08-19 | 2005-05-13 | Oxide film forming method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3232276A JPH0547713A (en) | 1991-08-20 | 1991-08-20 | Apparatus for plasma processing |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0547713A true JPH0547713A (en) | 1993-02-26 |
Family
ID=16936701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3232276A Pending JPH0547713A (en) | 1991-08-19 | 1991-08-20 | Apparatus for plasma processing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0547713A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108070903A (en) * | 2016-11-16 | 2018-05-25 | 北京大学 | A kind of device that regulation and control thin-film material growth is powered up to substrate |
| JP2020017586A (en) * | 2018-07-24 | 2020-01-30 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | Plasma processing apparatus and plasma processing method |
| CN111578681A (en) * | 2020-04-16 | 2020-08-25 | 老肯医疗科技股份有限公司 | Air drying system for vacuum cleaning and sterilizing machine |
-
1991
- 1991-08-20 JP JP3232276A patent/JPH0547713A/en active Pending
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|---|---|---|---|---|
| CN108070903A (en) * | 2016-11-16 | 2018-05-25 | 北京大学 | A kind of device that regulation and control thin-film material growth is powered up to substrate |
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| CN111578681A (en) * | 2020-04-16 | 2020-08-25 | 老肯医疗科技股份有限公司 | Air drying system for vacuum cleaning and sterilizing machine |
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