JP3166745B2 - Plasma processing apparatus and plasma processing method - Google Patents

Plasma processing apparatus and plasma processing method

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JP3166745B2 JP37108098A JP37108098A JP3166745B2 JP 3166745 B2 JP3166745 B2 JP 3166745B2 JP 37108098 A JP37108098 A JP 37108098A JP 37108098 A JP37108098 A JP 37108098A JP 3166745 B2 JP3166745 B2 JP 3166745B2
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Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ処理装置
及びプラズマ処理方法、特に半導体集積回路装置の製造
工程において適用されるプラズマ処理装置及びプラズマ
処理方法に関する。
The present invention relates to a plasma processing apparatus and a plasma processing method, and more particularly to a plasma processing apparatus and a plasma processing method applied in a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の製造工程においては、プラ
ズマCVD処理やプラズマエッチング処理等、プラズマ
反応を利用した処理方法(以下プラズマ処理方法と記述
する)が広く用いられている。
2. Description of the Related Art In a manufacturing process of a semiconductor device, a processing method utilizing a plasma reaction (hereinafter referred to as a plasma processing method) such as a plasma CVD process or a plasma etching process is widely used.

【0003】プラズマ処理方法は、反応ガスを減圧下に
おいて放電することにより、電子、イオンおよびラジカ
ル等の反応種を発生させて、所定の化学反応を促進させ
ることにより実現されるものである。ところが、このよ
うな過程において、目的とする位置すなわちウエハ等被
処理物表面以外の位置においても上記化学反応が起こ
り、特に被処理物状に成膜を行うプラズマCVD処理に
おいては、所定外の位置に置いて形成された反応生成物
が異物として作用し、種々の問題を引き起こすことが知
られている。
[0003] The plasma processing method is realized by discharging a reaction gas under reduced pressure to generate reactive species such as electrons, ions and radicals to promote a predetermined chemical reaction. However, in such a process, the above-described chemical reaction also occurs at a target position, that is, at a position other than the surface of the object to be processed such as a wafer. It has been known that the reaction product formed under the above conditions acts as a foreign substance and causes various problems.

【0004】例えば、上記化学反応により装置内壁や排
気孔付近等に付着した反応生成物がそこから剥落し、被
処理物状に落下することにより被処理物表面の清浄度が
損なわれ、製品の品質を著しく低下させる現象が従来知
られており、これに対して種々の研究がなされている。
[0004] For example, a reaction product adhering to the inner wall of the apparatus or the vicinity of an exhaust hole due to the above-mentioned chemical reaction peels off therefrom and falls into an object to be processed, thereby impairing the cleanliness of the surface of the object to be processed and causing a product A phenomenon that significantly lowers the quality is conventionally known, and various studies have been made on this phenomenon.

【0005】特開平4−25015号公報及び特開平4
−186615号公報においては、プラズマ=CVD装
置において装置内部に付着する反応生成物を除去する方
法が開示されている。これらはそれぞれ装置構成細部は
異なるものの、いずれもプラズマCVD処理ににおいて
使用する成膜用電極の他にプラズマエッチング用の第三
の電極を設けており、この電極に対して高周波を印加し
て上記反応生成物をプラズマエッチングすることにより
除去するものである。すなわち、プラズマCVD処理に
よる被処理物上への成膜工程終了後、被処理物をいった
ん装置から取り出し、上記プラズマエッチング用電極を
使用して装置内部の反応生成物を除去するものである。
JP-A-4-25015 and JP-A-4-25015
Japanese Patent Publication No. 186615 discloses a method for removing a reaction product attached to the inside of a plasma = CVD apparatus. Although these have different device configuration details, each of them has a third electrode for plasma etching in addition to the film forming electrode used in the plasma CVD process. The reaction product is removed by plasma etching. That is, after the step of forming a film on an object to be processed by the plasma CVD process, the object to be processed is once taken out of the apparatus, and the reaction products inside the apparatus are removed by using the above-mentioned electrode for plasma etching.

【0006】また特開平5−47712号公報において
は、プラズマCVD処理の過程において負に帯電した反
応生成物が被処理物直上に高密度に存在し、処理終了と
ともに電解の束縛を離れて被処理物上へと落下すること
に起因する汚染への対策法が開示されている。すなわち
被処理物上に滞留している反応生成物を、処理終了時に
おいて被処理物上空から排除するような作用を有する副
ポテンシャルを形成することにより、上述の汚染を防止
するものである。より具体的には被処理物を載置した下
部電極の周囲に、上記副ポテンシャル形成手段である電
極を配置し、プラズマCVD処理による成膜の終了と同
時にこの電極に対する高周波を印加するものである。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-47712, a negatively charged reaction product is present at a high density directly above the object to be processed in the course of the plasma CVD process. A method for controlling contamination caused by falling onto an object is disclosed. That is, the above-described contamination is prevented by forming a sub-potential having an action of excluding the reaction product staying on the processing object from the space above the processing object at the end of the processing. More specifically, an electrode serving as the sub-potential forming means is arranged around a lower electrode on which an object to be processed is mounted, and a high frequency is applied to this electrode at the same time when the film formation by the plasma CVD process is completed. .

【0007】上記各法によれば、装置内部に付着した反
応生成物を除去し、また処理終了直後の反応生成物落下
を防止し、被処理物の汚染を防止することが可能とな
る。
According to each of the above-mentioned methods, it is possible to remove the reaction product adhered to the inside of the apparatus, to prevent the reaction product from dropping immediately after the completion of the processing, and to prevent contamination of the object to be processed.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところが上記各法を用
いた場合でも、被処理物の清浄度は十分確保されていな
かった。その理由を以下に説明する。
However, even when each of the above methods is used, the cleanliness of the object to be treated has not been sufficiently ensured. The reason will be described below.

【0009】一般的に、プラズマCVD処理はウエハ等
被処理物の上面に対する成膜を目的としてなされるが、
処理の過程においては処理ガスが同被処理物の側面にも
回り込んでこの部分にも成膜がなされてしまう。ところ
が特に半導体集積回路用のウエハにおいては、上記プラ
ズマCVD処理の前工程において種々の有機及び無機物
が側面上に付着していることが一般的であり、ここに成
膜された反応生成物は被処理物の移動等に伴って容易に
剥離してしまい、被処理物上面に付着して汚染を引き起
こしていた。
Generally, the plasma CVD process is performed for the purpose of forming a film on the upper surface of an object to be processed such as a wafer.
In the course of the processing, the processing gas also reaches the side surface of the object to be processed, and a film is formed on this part. However, especially in the case of a wafer for a semiconductor integrated circuit, various organic and inorganic substances are generally attached on the side surfaces in the pre-process of the plasma CVD process. It was easily peeled off with the movement of the processing object, and adhered to the upper surface of the processing object to cause contamination.

【0010】このような側面上の反応生成物に起因する
汚染を防止するための方法としては、側面上に付着して
いる有機又は無機物を除去することが考えられる。具体
的にはウエット又はドライエッチングにより前記付着物
を除去する。しかし、この方法では工程の煩雑化を招く
とともに、ウエットエッチング時における水分やエッチ
ング液成分の残留、又はドライエッチング時における熱
履歴等により製品の品質管理上、好ましくない要因の増
加につながる。
As a method for preventing such contamination caused by the reaction product on the side surface, it is conceivable to remove organic or inorganic substances adhering on the side surface. Specifically, the deposits are removed by wet or dry etching. However, this method not only complicates the process but also leads to an increase in unfavorable factors in quality control of products due to residual moisture and etchant components during wet etching, heat history during dry etching, and the like.

【0011】あるいは、プラズマCVD処理を行った後
にウエット又はドライエッチングにより側面の反応生成
物を除去する方法も考えられる。これらの方法において
も、上記と同様の問題が存在するが、より重要なことに
は被処理物をいったん装置外部、あるいは少なくともプ
ラズマCVD工程において使用したものとは別のチャン
バーへと移動する必要がある。しかし側面上の反応生成
物は上述のとおり被処理物の移動により剥落して汚染の
原因となるものであり、このような方法では汚染防止の
効果を得ることはできない。
Alternatively, a method of removing the reaction products on the side surfaces by wet or dry etching after performing the plasma CVD process is also conceivable. In these methods, the same problems as those described above exist, but more importantly, it is necessary to move the object once to the outside of the apparatus or at least to a different chamber from that used in the plasma CVD process. is there. However, as described above, the reaction product on the side surface is peeled off by the movement of the object to be treated, causing contamination, and such a method cannot obtain the effect of preventing contamination.

【0012】そこで本発明の課題は、プラズマCVD処
理による成膜工程において被処理物側面に形成される反
応生成物を、効率よくしかも製品の品質を低下させるこ
となく除去することが可能な装置ならびに方法を提供す
ることである。
An object of the present invention is to provide an apparatus and a device capable of efficiently removing a reaction product formed on a side surface of an object in a film forming process by a plasma CVD process without deteriorating product quality. Is to provide a way.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明のプラズマ処理装置は、装置内部に処理ガスを
導入し、かつ上部及び下部の対向型電極間に高周波を印
加することにより、被処理物に対して所定の処理を行う
プラズマ処理装置において、前記下部電極が、被処理物
を載置するための内部電極とその外周に設けられた外部
電極との二部からなる同心円状の構造を有し、かつそれ
ら同心円状の電極間に高周波を印加することが可能な電
気回路構成を備え、かつ前記内部電極と外部電極との少
なくとも一方が垂直方向に動作可能な構造を有し、かつ
それら同心円状の電極間にプラズマ処理ガスを導入する
ことが可能な構造を備えてなることを特徴とする。これ
により、プラズマCVD処理による被処理物表面上への
成膜工程終了後に、同一のチャンバー内において、プラ
ズマエッチング処理により被処理物側面上の反応生成物
を効果的に除去することができる。特に、内部電極と外
部電極との少なくとも一方について垂直方向に位置調整
を行うことにより、被処理物の形状や大きさに応じてプ
ラズマ領域を適宜調整し、プラズマCVD処理及びその
後のプラズマエッチング処理を効果的に行うことが可能
となる。
The plasma processing apparatus according to the present invention for solving the above-mentioned problems is characterized in that a processing gas is introduced into the apparatus and a high frequency is applied between the upper and lower opposed electrodes. In a plasma processing apparatus for performing a predetermined process on an object to be processed, the lower electrode may
And an external electrode provided on its outer periphery
A concentric structure consisting of two parts with an electrode, an electric circuit configuration capable of applying a high frequency between the concentric electrodes, and a small number of internal and external electrodes.
At least one has a structure capable of operating in the vertical direction, and a structure capable of introducing a plasma processing gas between the concentric electrodes. Thus, after the film formation step on the surface of the object to be processed by the plasma CVD process , the reaction products on the side surface of the object to be processed can be effectively removed in the same chamber by the plasma etching process. In particular, the inner electrode and the outer
Vertical adjustment of at least one of the electrodes
Process, the process according to the shape and size of the workpiece
The plasma region is adjusted by appropriately adjusting the plasma region.
Later plasma etching can be performed effectively
Becomes

【0014】また本発明のプラズマ処理装置は、前記同
心円状の電極間において、電気的導通状態又は絶縁状態
に切り替え可能な電気回路構成を備えてなることを特徴
とする。これにより、プラズマCVD処理工程において
は前記同心円状電極間を電気的絶縁状態とすることによ
り成膜反応を阻害することがなくなり、またプラズマエ
ッチング工程においては両者を電気的導通状態とするこ
とにより高周波を印加して被処理物側面のプラズマエッ
チングを効果的に行うことが可能となる。
Further, the plasma processing apparatus according to the present invention is characterized in that the plasma processing apparatus is provided with an electric circuit configuration capable of switching between an electrically conductive state and an insulated state between the concentric electrodes. Thereby, in the plasma CVD process, the concentric electrodes are electrically insulated from each other so that the film forming reaction is not hindered. Is applied to effectively perform the plasma etching on the side surface of the processing object.

【0015】[0015]

【0016】また本発明のプラズマ処理装置は、前記外
部電極が、絶縁性材料からなるプラズマ処理ガス領域限
定手段を付帯してなることを特徴とする。これにより、
被処理物側面のプラズマエッチング工程において、被処
理物上面へのプラズマエッチング処理ガスの回り込みが
抑制され、側面のみを効率的にプラズマエッチングする
ことが可能となる。
[0017] The plasma processing apparatus of the present invention, the outer
The electrode is limited to the plasma processing gas area made of insulating material.
It is characterized in that it is provided with a fixing means. This allows
In the plasma etching process on the side surface of the processing target, the flow of the plasma etching processing gas to the upper surface of the processing target object is suppressed, and only the side surface can be efficiently plasma etched.

【0017】また本発明のプラズマ処理装置は、前記プ
ラズマ処理ガス領域限定手段が、垂直方向に動作可能な
構造を有することを特徴とする。これにより、被処理物
上面への成膜工程においてはプラズマ処理ガス領域限定
手段を作用させずに従来どおり効率的に成膜を行い、か
つ側面のプラズマエッチング工程においてはプラズマ処
理ガス領域を限定し、側面のみを効率的にプラズマエッ
チングすることが可能となる。
Further, the plasma processing apparatus of the present invention is characterized in that the plasma processing gas region limiting means has a structure operable in a vertical direction. As a result, in the film forming process on the upper surface of the workpiece, the film is efficiently formed as before without using the plasma processing gas region limiting means, and the plasma processing gas region is limited in the side plasma etching process. In addition, only the side surfaces can be efficiently plasma-etched.

【0018】また本発明のプラズマ処理装置は、前記プ
ラズマガス領域限定手段が、リング状形状であることを
特徴とする。これにより、外部電極形状に合わせてプラ
ズマ処理ガス領域限定手段を形成することにより、プラ
ズマ処理ガス領域を効率的に限定することが可能とな
る。
The plasma processing apparatus according to the present invention is characterized in that the plasma gas region limiting means has a ring shape. Thus, the plasma processing gas region can be efficiently limited by forming the plasma processing gas region limiting means according to the shape of the external electrode.

【0019】また本発明のプラズマ処理方法は、上部及
び下部に対向型電極を有するプラズマ処理装置におい
て、前記下部電極を、被処理物を載置するための内部電
極とその外周に設けられた外部電極との二部からなる同
心円状の構造とし、装置内に処理ガスを導入するととも
に前記対向型電極に高周波を印加して被処理物表面に成
膜を行った後に、前記内部電極と外部電極との少なくと
も一方を垂直方向に位置調整し、装置内に処理ガスを導
入するとともに前記同心円状の電極間に高周波を印加し
てプラズマを生成し、被処理物の側面を選択的にエッチ
ングすることを特徴とする。これにより、プラズマCV
D処理による被処理物表面への成膜工程終了後に、同一
のチャンバー内において、プラズマエッチング処理によ
り被処理物側面の反応生成物を効果的に除去することが
できる。特に、内部電極と外部電極との少なくとも一方
について垂直方向に位置調整を行うことにより、被処理
物の形状や大きさに応じてプラズマ領域を適宜調整し、
プラズマCVD処理及びその後のプラズマエッチング処
理を効果的に行うことが可能となる。
According to the plasma processing method of the present invention, in a plasma processing apparatus having upper and lower opposed electrodes, the lower electrode is connected to an internal electrode for mounting an object to be processed.
The electrode consists of two parts: an electrode and an external electrode
With a concentric structure, the processing gas is introduced into the device.
The high frequency is applied to the opposed electrode to form
After performing the film, at least the internal electrode and the external electrode
Also adjust the position of one side vertically to introduce the processing gas into the equipment.
While applying high frequency between the concentric electrodes.
To generate plasma and selectively etch the side of the workpiece
It is characterized by performing. Thereby, the plasma CV
After the step of forming a film on the surface of the workpiece by the D process, the reaction products on the side surfaces of the workpiece can be effectively removed by plasma etching in the same chamber. In particular, at least one of the internal electrode and the external electrode
By performing vertical position adjustment for
Adjust the plasma region appropriately according to the shape and size of the object,
Plasma CVD and subsequent plasma etching
Process can be performed effectively.

【0020】また本発明のプラズマ処理方法は、被処理
物の側面のエッチング工程において、被処理物の上面に
向かって不活性ガスを導入することを特徴とする。これ
により、被処理物上面へのプラズマエッチング処理ガス
到達が妨げられ、被処理物側面のみが選択的にエッチン
グされる。
The plasma processing method according to the present invention is characterized in that an inert gas is introduced toward the upper surface of the object to be processed in the step of etching the side surface of the object to be processed. As a result, the plasma etching processing gas does not reach the upper surface of the processing object, and only the side surface of the processing object is selectively etched.

【0021】[0021]

【0022】また本発明のプラズマ処理方法は、前記外
部電極に絶縁性材料からなるプラズマ処理ガス領域限定
手段を付帯させ、前記被処理物の成膜工程及び側面のエ
ッチング工程において、前記プラズマ処理ガス領域限定
手段を垂直方向に位置調整することを特徴とする。これ
により、被処理物上面への成膜工程においてはプラズマ
処理ガス領域限定手段を作用させずに従来どおり効率的
に成膜を行い、かつ側面のプラズマエッチング工程にお
いてはプラズマ処理ガス領域を限定して側面のみを選択
的かつ効率的にプラズマエッチングすることが可能とな
る。
[0022] The plasma processing method of the present invention, the outer
Plasma processing gas area made of insulating material for head electrode
Means for forming a film on the object to be processed and the side surface.
In the etching step, the plasma processing gas area is limited.
The position of the means is vertically adjusted. this
In the process of film formation on the upper surface of the workpiece,
Efficient as before without using processing gas area limiting means
And a plasma etching process on the side.
In addition, select only the side surface by limiting the plasma processing gas area
And efficient plasma etching
You.

【0023】本発明は、プラズマCVD処理用の対向型
電極とは別に、プラズマエッチング処理用の第三の電極
を設ける点において従来の公知例と同様であり、プラズ
マエッチング処理終了後において被着物を装置内(チャ
ンバー内)から取り出した後にプラズマエッチング処理
を行えば、従来の公知例と同様に装置内部に付着してい
る反応生成物を除去することができる。あるいは同心円
状電極を副ポテンシャル形成手段として使用し、プラズ
マCVD処理終了時における反応生成物の被処理物上へ
の落下を抑制することも可能である。
The present invention is the same as the conventional example in that a third electrode for plasma etching processing is provided separately from the opposed type electrode for plasma CVD processing. If plasma etching is performed after the product is taken out from the inside of the apparatus (inside of the chamber), reaction products adhering to the inside of the apparatus can be removed in the same manner as in the conventional known example. Alternatively, a concentric electrode can be used as a sub-potential forming means to suppress the reaction product from dropping onto the workpiece at the end of the plasma CVD process.

【0024】しかし本発明は、被処理物を載置しかつプ
ラズマCVD処理工程において下部電極となる基台の形
状を同心円状の内部電極と外部電極の二部に分割してこ
れらの間に高周波を印加することを可能とした点、及び
これらのうち少なくとも一方について垂直方向に位置調
整を可能とした点、さらにこれら電極間にプラズマ処理
ガスを導入可能な構造とした点にその最大の特徴を有
し、このような構造とすることにより、プラズマCVD
終了後に同一装置同一チャンバー内において側面のプラ
ズマエッチングを行うことを可能としたものである。
に同心状電極のうち少なくとも一方を垂直方向に位置調
整可能な構造としたことにより、各プラズマ処理におけ
る処理条件及び、被処理物の材質、形状、大きさ等に応
じて適宜位置調整を行い、これによってプラズマ領域を
その都度最適化することができる。
However, in the present invention, the object to be processed is placed, and the shape of the base serving as the lower electrode in the plasma CVD process is divided into two concentric inner electrodes and outer electrodes.
The fact that it was possible to apply a high frequency between them, and
Vertically adjust at least one of these
Plasma processing between these electrodes.
Its biggest feature is that it has a structure that can introduce gas.
And, by adopting such a structure, a plasma CVD
After the completion, plasma etching of the side surface can be performed in the same apparatus and the same chamber. Special
Position at least one of the concentric electrodes vertically
Adjustable structure allows each plasma process
Processing conditions and the material, shape, size, etc.
And adjust the position of the plasma region accordingly.
It can be optimized each time.

【0025】このように相異なるプラズマ処理を同一装
置内において行う場合、それそれの処理工程において使
用される電極が、他の処理工程においては何等阻害要因
とならないようにすることが、製造効率及び製品品質保
持の観点から重要である。そこで、前記同心円状電極間
において電気的に導通状態又は絶縁状態に切り替え可能
な電気接続を装置に具備させ、プラズマCVD工程にお
いては対向型電極のみが、逆にプラズマエッチング工程
においては同心円状電極のみが作用するようにする。
When such different plasma treatments are performed in the same apparatus, it is necessary to prevent the electrodes used in the respective treatment steps from becoming any hindrance factors in other treatment steps, thereby improving production efficiency and efficiency. It is important from the viewpoint of maintaining product quality. Therefore, the apparatus is provided with an electrical connection that can be switched between an electrically conductive state and an insulated state between the concentric electrodes, and only the opposed electrode is used in the plasma CVD process, and only the concentric electrode is used in the plasma etching process. To work.

【0026】[0026]

【0027】また前記同心円状電極のうち外部電極に対
して絶縁性材料からなるプラズマ処理ガス領域限定手段
を付帯させ、被処理物側面のプラズマエッチング工程に
おいて、プラズマエッチング処理ガスの被処理物上面へ
の回り込みを抑制すると、側面のみを効率的にプラズマ
エッチングすることが可能となり、好ましい。
A plasma processing gas region limiting means made of an insulating material is attached to the outer electrode of the concentric electrodes, and the plasma etching gas is applied to the upper surface of the processing object in the plasma etching step on the side surface of the processing object. Is preferable because only the side surface can be efficiently plasma-etched.

【0028】しかし、被処理物上面への成膜工程におい
てはこのプラズマ処理ガス領域限定手段によりプラズマ
領域が変動し、かえって成膜に悪影響を及ぼす可能成が
ある。そこで、プラズマ処理ガス領域限定手段を垂直方
向に位置調整可能な構造とし、成膜工程においてはこれ
を被処理物から遠ざけて成膜に悪影響を及ぼさないよう
にし、側面のプラズマエッチング工程においてのみ上述
のような作用が生じるようにすることが望ましい。
However, in the process of forming a film on the upper surface of the object to be processed, the plasma region is changed by the plasma processing gas region limiting means, which may adversely affect the film formation. In view of this, the plasma processing gas region limiting means has a structure capable of adjusting the position in the vertical direction, and in the film forming step, is separated from the object to be processed so as not to adversely affect the film forming. It is desirable that such an action as described above occurs.

【0029】[0029]

【発明の実施形態】本発明の第一の実施形態について以
下に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below.

【0030】本実施形態は、半導体集積回路の製造工程
に関するものであり、前工程において金属配線等の処理
を行ったシリコンウエハ上にプラズマCVD処理により
酸化シリコン薄膜を成膜する場合の実施形態である。図
1に本発明のプラズマ処理装置の装置構成概略を示す。
プラズマ処理装置100は、チャンバー101の排気孔
102の先に設置されたバルブ103を介して真空ポン
プ104と接続されており、バルブ103の開閉により
チャンバー101内部の圧力を調整可能な構造となって
いる。チャンバー101内には導電性材料からなる上部
電極110、及び同じく導電成材料からなる二部に分割
された同心円状下部電極(内部電極121及び外部電極
122)120が設置されている。内部電極121及び
外部電極122は、例えば駆動装置(図示せず)や制御
装置(図示せず)等により、それぞれ垂直方向に位置調
整が可能な構造である。
The present embodiment relates to a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit, and is an embodiment in which a silicon oxide thin film is formed by a plasma CVD process on a silicon wafer on which metal wiring and the like have been processed in a previous process. is there. FIG. 1 shows a schematic configuration of a plasma processing apparatus according to the present invention.
The plasma processing apparatus 100 is connected to a vacuum pump 104 via a valve 103 installed at the end of an exhaust hole 102 of a chamber 101, and has a structure in which the pressure inside the chamber 101 can be adjusted by opening and closing the valve 103. I have. In the chamber 101, an upper electrode 110 made of a conductive material and a concentric lower electrode (internal electrode 121 and external electrode 122) 120 divided into two parts also made of a conductive material are provided. The internal electrode 121 and the external electrode 122 have a structure that can be vertically adjusted by, for example, a driving device (not shown) or a control device (not shown).

【0031】また、内部電極121は、シリコンウエハ
150を載置する基台を兼ねている。シリコンウエハ1
50は、プラズマ処理を円滑に行うためにその温度を調
整することが必須であり、そのために内部電極121に
付随するヒータ等温度調整機構(図示せず)を設け、こ
れにより内部電極121を通じてシリコンウエハ150
を温度調整することが望ましい。
The internal electrode 121 also serves as a base on which the silicon wafer 150 is placed. Silicon wafer 1
In order to smoothly perform the plasma processing, it is essential to adjust the temperature of the semiconductor device 50 by providing a temperature adjustment mechanism (not shown) such as a heater attached to the internal electrode 121. Wafer 150
It is desirable to adjust the temperature.

【0032】上部電極110は多孔状構造をとり、この
部分を通じてガス供給部105から内部へとガスが導入
される。また、内部電極121と外部電極122との間
にはプラズマエッチングガス導入部106が設置されて
おり、この部分を通じて装置内部へとプラズマエッチン
グ処理ガスが導入可能な構造となっている。
The upper electrode 110 has a porous structure, through which gas is introduced from the gas supply unit 105 to the inside. Further, a plasma etching gas introduction unit 106 is provided between the internal electrode 121 and the external electrode 122, and the plasma etching gas can be introduced into the apparatus through this portion.

【0033】外部電極122は接地されており、また内
部電極121と外部電極122とはスイッチ131によ
り電気的導通状態又は絶縁状態に切り替え可能な構造で
ある。また、上部電極110及び内部電極121は、ス
イッチ132及び133により、複合装置140を通じ
て高周波発振装置141及び142と電気的導通状態又
は絶縁状態に切り替え可能な構造となっている。高周波
発振装置141及び142は高周波電力及び周波数を可
変な構造である。
The external electrode 122 is grounded, and the internal electrode 121 and the external electrode 122 can be switched to an electrically conductive state or an insulated state by a switch 131. In addition, the upper electrode 110 and the internal electrode 121 have a structure that can be switched to an electrical conduction state or an insulation state with the high-frequency oscillators 141 and 142 through the composite device 140 by the switches 132 and 133. The high-frequency oscillators 141 and 142 have a structure in which high-frequency power and frequency are variable.

【0034】次に、プラズマ処理装置100を用いてシ
リコンウエハ150に対して行うプラズマ処理の工程に
ついて順を追って説明する。
Next, the steps of plasma processing performed on the silicon wafer 150 using the plasma processing apparatus 100 will be described step by step.

【0035】まず、予備室(図示せず)を通じてシリコ
ンウエハ150をチャンバー101内に導入し、内部電
極121上に載置する。開閉バルブ103を通じて接続
された真空ポンプ104により、チャンバー101内部
の圧力を1.0〜6.0Torr程度に保持する。ま
た、シリコンウエハ150は、内部電極121に付随し
て設置された温度調節機構(図示せず)により350〜
400℃程度に保持される。次にガス供給部106から
原料ガスを導入する。例えば原料ガスとしてTEOS
(Tetra Ethoxy Silan)100〜3
00sccm及びO2 600〜1500sccm、キャ
リアガスとしてHe100〜400sccmをそれぞれ
マスフローコントローラ(図示せず)により流量調整
し、チャンバー101直前において混合した後に、チャ
ンバー内部へと供給する。
First, a silicon wafer 150 is introduced into the chamber 101 through a preliminary chamber (not shown), and is placed on the internal electrode 121. The pressure inside the chamber 101 is maintained at about 1.0 to 6.0 Torr by a vacuum pump 104 connected through an opening / closing valve 103. Further, the silicon wafer 150 is heated to 350 to 350 mm by a temperature control mechanism (not shown) installed in association with the internal electrode 121.
It is kept at about 400 ° C. Next, a source gas is introduced from the gas supply unit 106. For example, TEOS as source gas
(Tetra Ethoxy Silan) 100-3
The flow rates of 00 sccm, 600 to 1500 sccm of O 2, and 100 to 400 sccm of He as a carrier gas are respectively adjusted by a mass flow controller (not shown), and are mixed just before the chamber 101 and then supplied into the chamber.

【0036】高周波発振装置141及び142により発
振された高周波を複合装置140により複合される。高
周波は、例えば高周波発振装置141側周波数を1.5
6MHz、高周波発振装置142側を250〜450K
Hzとする。スイッチ131及び133を閉、スイッチ
132を開とすることにより、この複合高周波を上部電
極110に印加するとともに、上部電極110と内部電
極121とを電気的絶縁状態に、内部電極121と外部
電極122とを導通状態(接地)にする。
The high frequencies oscillated by the high-frequency oscillators 141 and 142 are combined by the combining device 140. For the high frequency, for example, the frequency of the high frequency oscillator 141 is set to 1.5.
6 MHz, 250-450K for high-frequency oscillator 142 side
Hz. By closing the switches 131 and 133 and opening the switch 132, the composite high frequency is applied to the upper electrode 110, and the upper electrode 110 and the internal electrode 121 are electrically insulated from each other. And are brought into conduction (ground).

【0037】印加された高周波により、前記原料ガス分
子が励起されてプラズマが生成される。励起されて活性
化された原料ガス分子は、シリコンウエハ150上面に
付着し、酸化シリコン薄膜が形成される。ところがこの
とき、原料ガスはシリコンウエハ150側面に容易に回
り込み、結果として図2に示されるようにシリコンウエ
ハ150側面にも酸化シリコン層200が形成される。
シリコンウエハ150側面には、前工程各処理により各
種有機又は無機物質が付着していることが一般的であ
り、ここに形成された酸化シリコン薄膜200は、シリ
コンウエハ150に加えられる機械的衝撃や熱サイクル
等により容易に剥落し、シリコンウエハ150表面に付
着してその品質を著しく低下する原因となる。そこで、
以下に記述する次工程により、シリコンウエハ150側
面の酸化シリコン薄膜200を選択的にプラズマエッチ
ング処理し、除去する。
The source gas molecules are excited by the applied high frequency to generate plasma. The excited and activated source gas molecules adhere to the upper surface of the silicon wafer 150 to form a silicon oxide thin film. However, at this time, the source gas easily flows around the side surface of the silicon wafer 150, and as a result, the silicon oxide layer 200 is formed also on the side surface of the silicon wafer 150 as shown in FIG.
In general, various organic or inorganic substances are attached to the side surface of the silicon wafer 150 by the respective pre-processes, and the silicon oxide thin film 200 formed here is subjected to the mechanical shock applied to the silicon wafer 150 or the like. It easily peels off due to thermal cycling or the like and adheres to the surface of the silicon wafer 150 to cause a significant deterioration in the quality. Therefore,
In the next step described below, the silicon oxide thin film 200 on the side surface of the silicon wafer 150 is selectively removed by plasma etching.

【0038】プラズマCVD処理において所定時間経過
後、高周波発振装置141及び142の電源を切り、ま
たプラズマCVD処理ガス導入を中止して、いったん処
理を終了する。その後必要に応じて内部電極121及び
/又は外部電極122の高さを調節し、プラズマエッチ
ング処理ガス導入部106からプラズマエッチング処理
ガスをチャンバー101内部に導入する。例えば、プラ
ズマエッチング処理ガスとしてC26ガス400〜10
00sccm及びO2 ガス400〜1500sccmを
キャリアガスであるHeガス100sccm程度ととも
にそれぞれマスフローコントローラ(図示せず)により
流量を調整した後にチャンバー101直前において混合
後、チャンバー101内部に導入するとよい。
After a lapse of a predetermined time in the plasma CVD process, the power of the high-frequency oscillators 141 and 142 is turned off, the introduction of the plasma CVD process gas is stopped, and the process is terminated once. Thereafter, if necessary, the height of the internal electrode 121 and / or the external electrode 122 is adjusted, and a plasma etching processing gas is introduced into the chamber 101 from the plasma etching gas introduction unit 106. For example, C 2 F 6 gas 400 to 10 is used as a plasma etching gas.
The flow rate of 00 sccm and 400 to 1500 sccm of O 2 gas is adjusted together with about 100 sccm of He gas as a carrier gas by a mass flow controller (not shown), and then mixed right before the chamber 101 and then introduced into the chamber 101.

【0039】また、ガス供給部105からはAr、He
等の不活性ガス1000〜2000sccmを同じくマ
スフローコントローラ(図示せず)により流量調整後、
チャンバー101内部に導入する。
Ar and He are supplied from the gas supply unit 105.
After adjusting the flow rate of the inert gas 1000 to 2000 sccm by the mass flow controller (not shown),
It is introduced into the chamber 101.

【0040】次いでスイッチ131を開とすることによ
り、内部電極121と外部電極122とを電気的絶縁状
態とする。次にスイッチ132を閉、スイッチ133を
開とし、高周波発振装置141及び142の電源を投入
することにより、内部電極121と外部電極122との
間に高周波を印加することができる。高周波は、例えば
周波数13.56MHz、電力300〜800Wとす
る。
Next, by opening the switch 131, the internal electrode 121 and the external electrode 122 are electrically insulated. Next, the switch 132 is closed, the switch 133 is opened, and the power of the high-frequency oscillators 141 and 142 is turned on, so that a high frequency can be applied between the internal electrode 121 and the external electrode 122. The high frequency is, for example, a frequency of 13.56 MHz and a power of 300 to 800 W.

【0041】印加された高周波により内部電極121と
外部電極122との間のプラズマエッチング処理ガスが
励起され、プラズマが生成される。前述のように、内部
電極121及び/又は外部電極122の高さを適宜調節
することにより、あるいは各ガスの流量を調整すること
により、プラズマ領域を制御してシリコンウエハ120
上面へのプラズマエッチング処理ガスの影響を抑制する
ことができる。すなわち、シリコンウエハ150側面上
の酸化シリコンのみを選択的にプラズマエッチング処理
することができる。
The plasma etching gas between the internal electrode 121 and the external electrode 122 is excited by the applied high frequency, and plasma is generated. As described above, the plasma region is controlled by appropriately adjusting the height of the internal electrode 121 and / or the external electrode 122 or by adjusting the flow rate of each gas.
The influence of the plasma etching processing gas on the upper surface can be suppressed. That is, only the silicon oxide on the side surface of the silicon wafer 150 can be selectively plasma-etched.

【0042】次に、本発明の第二の実施形態について説
明する。本実施形態においては、第一の実施形態におけ
るプラズマ処理装置100の外部電極122に対して、
図3に示されるような絶縁性材料からなるリング310
を付帯させる。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, with respect to the external electrode 122 of the plasma processing apparatus 100 in the first embodiment,
Ring 310 made of an insulating material as shown in FIG.
To be attached.

【0043】リング310の作成に使用される具体的材
料としては、例えばアルミナ等セラミックスを使用すれ
ばよい。
As a specific material used for forming the ring 310, ceramics such as alumina may be used.

【0044】またリング310は、例えば駆動装置(図
示せず)や制御装置(図示せず)等により、それぞれ垂
直方向に位置調整が可能な構造となっている。
The ring 310 has such a structure that its position can be adjusted in the vertical direction by, for example, a driving device (not shown) or a control device (not shown).

【0045】本実施形態におけるプラズマ処理方法は、
第一の実施形態とほぼ同様であるが、リング310を作
用させることを特徴とする。すなわち、シリコンウエハ
150上面への酸化シリコン薄膜の成膜工程において
は、リング310をシリコンウエハ150から隔離し
(リング310を内部電極121下方へと移動し)、プ
ラズマCVD処理に対する影響がないようにする。プラ
ズマCVD処理終了後、今度はリング310をシリコン
ウエハ150の上面ラインと同じ高さに移動し、プラズ
マエッチング処理ガスがシリコンウエハ150上面に回
り込むことを抑制し、側面のみを効率的にプラズマエッ
チングするものである。
The plasma processing method according to the present embodiment comprises:
It is almost the same as the first embodiment, but is characterized in that the ring 310 is operated. That is, in the process of forming the silicon oxide thin film on the upper surface of the silicon wafer 150, the ring 310 is separated from the silicon wafer 150 (the ring 310 is moved below the internal electrode 121) so that there is no influence on the plasma CVD process. I do. After the plasma CVD process is completed, the ring 310 is moved to the same height as the upper surface line of the silicon wafer 150 to suppress the plasma etching process gas from flowing around the upper surface of the silicon wafer 150, and only the side surfaces are efficiently plasma-etched. Things.

【0046】なお、第一及び第二の実施形態ともに、上
部電極110を平板状の電極としたが、これに限定され
るものではなく、例えばドーム状としてもよい。
In both the first and second embodiments, the upper electrode 110 is a plate-like electrode. However, the present invention is not limited to this. For example, the upper electrode 110 may have a dome shape.

【0047】[0047]

【実施例】本発明の第一の実施例について説明する。本
実施例は、先に図1で示したプラズマ処理装置100を
使用してシリコン基板上に酸化シリコン層を約1μm成
膜し、さらにその側面をプラズマエッチング処理するも
のである。具体的な処理条件を以下に示す。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, a silicon oxide layer of about 1 μm is formed on a silicon substrate using the plasma processing apparatus 100 shown in FIG. 1 and the side surface thereof is subjected to plasma etching. Specific processing conditions are shown below.

【0048】 プラズマCVD処理による酸化シリコン層成膜工程 圧力:3.0Torr 温度:380℃ プラズマCVD処理ガス:TEOS/ 120sccm O2 /1200sccm He(キャリアガス) / 100sccm 高周波:13.56MHz、440W 430KHz、330W 成膜時間:100secThe plasma CVD process by oxidizing the silicon layer deposition step pressure: 3.0 Torr Temperature: 380 ° C. Plasma CVD process gas: TEOS / 120sccm O 2 / 1200sccm He ( carrier gas) / 100 sccm RF: 13.56MHz, 440W 430KHz, 330W Film formation time: 100 sec

【0049】上記プラズマCVD処理終了後、シリコン
基板をプラズマ処理装置100より取り出し、断面をS
EM観察した。その結果、上面には約1μmの酸化シリ
コン薄膜が形成されており、また側面にも約0.5μm
の酸化シリコン薄膜が形成されていた。
After completion of the plasma CVD process, the silicon substrate is taken out of the plasma processing apparatus 100, and its cross section is S
EM observation was performed. As a result, a silicon oxide thin film of about 1 μm is formed on the upper surface, and about 0.5 μm
Of the silicon oxide thin film was formed.

【0050】別のシリコン基板上に、同条件において再
びプラズマCVD処理を行い、その後、プラズマエッチ
ング処理を行う。
On another silicon substrate, plasma CVD processing is performed again under the same conditions, and then, plasma etching processing is performed.

【0051】 プラズマエッチング処理による側面のエッチング工程 圧力:3.0Torr 温度:380℃ プラズマエッチング処理時に導入する不活性ガス:He / 1200scc m プラズマエッチング処理ガス:C26/ 600sccm O2 / 720sccm He(キャリアガス) / 100sccm 高周波:13.56MHz、700W エッチング処理時間:100secThe plasma etching with the side surface of the etching process pressure: 3.0 Torr Temperature: 380 ° C. Plasma etching process inert gas is introduced at: He / 1200scc m plasma etching gas: C 2 F 6 / 600sccm O 2 / 720sccm He (Carrier gas) / 100 sccm High frequency: 13.56 MHz, 700 W Etching time: 100 sec

【0052】プラズマエッチング処理終了後、シリコン
基板をプラズマ処理装置100から取り出し、断面をS
EM観察した。その結果、シリコン基板上面には酸化シ
リコン薄膜が約1μm形成されており、それに対して側
面には酸化シリコン薄膜は見られなかった。
After the plasma etching process is completed, the silicon substrate is taken out of the plasma processing apparatus 100 and the cross section is S
EM observation was performed. As a result, a silicon oxide thin film was formed about 1 μm on the upper surface of the silicon substrate, whereas no silicon oxide thin film was found on the side surface.

【0053】次に本発明の第二の実施例について説明す
る。本実施例は先に図3で示したプラズマ処理装置を使
用して、第一の実施例と同様に、シリコン基板上に酸化
シリコン層を約1μm成膜し、さらにその側面をプラズ
マエッチング処理するものである。具体的な処理条件は
第一の実施例とほぼ同じであるが、ここではアルミナに
より作成されたリング310を使用する点が異なる。プ
ラズマCVD処理による成膜工程においては、リング3
10を内部電極121より下部に位置させたうえで処理
を行う。また、プラズマエッチング処理工程において
は、リング310をシリコン基板の上面と同じ高さに移
動した上で処理を行う。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. This embodiment uses the plasma processing apparatus shown in FIG. 3 to form a silicon oxide layer of about 1 μm on a silicon substrate and plasma-etches the side surfaces thereof in the same manner as in the first embodiment. Things. The specific processing conditions are almost the same as in the first embodiment, except that a ring 310 made of alumina is used here. In the film forming process by the plasma CVD process, the ring 3
The process is performed after the lower electrode 10 is positioned below the internal electrode 121. In the plasma etching process, the process is performed after moving the ring 310 to the same height as the upper surface of the silicon substrate.

【0054】第一の実施例と同様に、プラズマCVD処
理終了後、及びプラズマエッチング終了後の試料につい
てそれぞれ断面をSEM観察した結果は、第一の実施例
とほぼ同様であった。
As in the first embodiment, the results of SEM observation of the cross sections of the samples after the plasma CVD process and after the plasma etching were almost the same as in the first embodiment.

【0055】以上により、プラズマCVD処理により成
膜された側面の酸化シリコン層が、引き続き行なったプ
ラズマエッチング処理により選択的にエッチングされる
ことが確認された。
As described above, it was confirmed that the silicon oxide layer on the side surface formed by the plasma CVD process was selectively etched by the subsequent plasma etching process.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、プラズマ
CVD処理による成膜工程において被処理物側面に形成
される反応生成物を、効率よくしかも製品の品質を低下
させることなく除去することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to efficiently remove a reaction product formed on a side surface of an object in a film forming process by a plasma CVD process without deteriorating the quality of a product. Can be.

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

【図1】 本発明のプラズマCVD装置の第一の実施形
態を示す構成概略図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of a plasma CVD apparatus of the present invention.

【図2】 プラズマCVD処理後の被処理物の状態を示
す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a state of an object to be processed after a plasma CVD process.

【図3】 本発明のプラズマCVD装置の第二の実施形
態を示す構成概略図である。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a second embodiment of the plasma CVD apparatus of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 プラズマ処理装置 101 チャンバー 102 排気孔 103 バルブ 104 真空ポンプ 105 ガス供給部 106 エッチングガス導入部 110 上部電極 120 同心円状電極 121 内部電極 122 外部電極 131〜133 スイッチ 140 複合装置 141〜142 高周波発振装置 150 シリコンウエハ 200 酸化シリコン層 310 リング DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Plasma processing apparatus 101 Chamber 102 Exhaust hole 103 Valve 104 Vacuum pump 105 Gas supply part 106 Etching gas introduction part 110 Upper electrode 120 Concentric electrode 121 Internal electrode 122 External electrode 131-133 Switch 140 Composite device 141-142 High frequency oscillator 150 Silicon wafer 200 Silicon oxide layer 310 Ring

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 装置内部に処理ガスを導入し、かつ上部
及び下部の対向型電極間に高周波を印加することによ
り、被処理物に対して所定の処理を行うプラズマ処理装
置において、前記下部電極が、被処理物を載置するための内部電極と
その外周に設けられた外部電極との二部からなる同心円
状の構造を有し、 かつそれら同心円状の電極間に高周波
を印加することが可能な電気回路構成を備え、かつ前記
内部電極と外部電極との少なくとも一方が垂直方向に動
作可能な構造を有し、かつそれら同心円状の電極間にプ
ラズマ処理ガスを導入することが可能な構造を備えてな
ることを特徴とするプラズマ処理装置。
1. A plasma processing apparatus for performing a predetermined process on an object to be processed by introducing a processing gas into an apparatus and applying a high frequency between upper and lower opposed electrodes. Has an internal electrode for placing the workpiece
Concentric circle consisting of two parts with an external electrode provided on the outer periphery
It has Jo structure, and includes an electric circuit configuration capable of applying a high frequency between these concentric electrodes, and wherein
At least one of the internal and external electrodes moves vertically
It has created possible structures, and a plasma processing apparatus characterized by is equipped with a structure capable to introduce the plasma processing gas between these concentric electrodes.
【請求項2】 前記同心円状の電極間において、電気的
導通状態又は絶縁状態に切り替え可能な電気回路構成を
備えてな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 plasma processing apparatus according to claim 1, further comprising an electric circuit configuration capable of switching between an electrically conductive state and an insulated state between the concentric electrodes.
【請求項3】 前記外部電極が、絶縁性材料からなるプ3. The external electrode according to claim 1, wherein the external electrode is a plug made of an insulating material.
ラズマ処理ガス領域限定手段を付帯してなることを特徴Characterized by the addition of plasma processing gas area limiting means
とする請求項1又は請求項2に記載のプラズマ処理装The plasma processing apparatus according to claim 1 or 2,
置。Place.
【請求項4】 前記プラズマ処理ガス領域限定手段が、4. The plasma processing gas region limiting means,
垂直方向に動作可能な構造を有することを特徴とする請A contractor having a structure operable in a vertical direction.
求項3に記載のプラズマ処理装置。The plasma processing apparatus according to claim 3.
【請求項5】 前記プラズマ処理ガス領域限定手段が、5. The plasma processing gas region limiting means,
リング状形状であることを特徴とする請求項3又は請求4. A ring-like shape according to claim 3 or claim 2.
項4に記載のプラズマ処理装置。Item 6. A plasma processing apparatus according to item 4.
【請求項6】 上部及び下部に対向型電極を有するプラ6. A plug having upper and lower opposed electrodes.
ズマ処理装置において、前記下部電極を、被処理物を載In the plasma processing apparatus, the lower electrode is placed on an object to be processed.
置するための内部電極とその外周に設けられた外部電極Electrode for mounting and external electrode provided on the outer periphery
との二部からなる同心円状の構造とし、And a concentric structure consisting of two parts, 装置内に処理ガスを導入するとともに前記対向型電極にWhile introducing the processing gas into the device,
高周波を印加して被処理物表面に成膜を行った後に、前After forming a film on the surface of the workpiece by applying high frequency,
記内部電極と外部電極との少なくとも一方を垂直方向にAt least one of the internal electrode and the external electrode is
位置調整し、Adjust the position, 装置内に処理ガスを導入するとともに前記同心円状の電The process gas is introduced into the device and the concentric
極間に高周波を印加してプラズマを生成し、被処理物のA high frequency is applied between the poles to generate plasma,
側面を選択的にエッチングすることを特徴とするプラズPlas characterized by selectively etching the side surface
マ処理方法。Ma processing method.
【請求項7】 被処理物の側面のエッチング工程におい7. An etching process for a side surface of an object to be processed.
て、被処理物の上面に向かって不活性ガスを導入するこTo introduce inert gas toward the upper surface of the workpiece.
とを特徴とする請求項6に記載のプラズマ処理方法。The plasma processing method according to claim 6, wherein:
【請求項8】 前記外部電極に絶縁性材料からなるプラ8. A plug made of an insulating material for said external electrode.
ズマ処理ガス領域限定手段を付帯させ、Zuma treatment gas area limiting means is attached, 前記被処理物の成膜工程及び側面のエッチング工程におIn the film forming process and the side surface etching process of the object to be processed,
いて、前記プラズマ処理ガス領域限定手段を垂直方向にAnd vertically moving the plasma processing gas region limiting means.
位置調整することを特徴とする請求項6又は請求項7に8. The method according to claim 6, wherein the position is adjusted.
記載のプラズマ処理方法。The plasma processing method as described above.
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