JP3280406B2 - Plasma processing equipment - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、放電で生じたイオンや
中性活性種を用いて、エッチング、アッシング、ＣＶＤ
などのプラズマ処理を行うプラズマ処理装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to etching, ashing, CVD using ions or neutral active species generated by electric discharge.
The present invention relates to a plasma processing apparatus for performing a plasma process such as the above.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図７は、この種のプラズマ処理装置の一
例の正面断面図である。この装置は、マイクロ波プラズ
マエッチング装置であって、ＥＣＲ（電子サイクロトロ
ン共鳴）によってプラズマを発生し、プラズマ中のイオ
ンを基板１６に衝突させて基板１６のエッチングを行う
ものである。イオンの加速エネルギ−は、基板ホルダ−
１８のＤＣバイアスに依存するが、この装置では、基板
ホルダ−１８に印加する高周波電力を制御することによ
って、ＤＣバイアスを制御している。高周波を利用する
理由は、基板上に絶縁物が堆積していても基板表面にＤ
Ｃバイアスを誘起できるからである。装置構成として
は、マイクロ波４を発生するマグネトロン２、導波管
６、石英ベルジャ８、磁場発生コイル１０、エッチング
ガス導入口１２、排気口１４、基板ホルダ−１８、高周
波電源２０などを備えている。2. Description of the Related Art FIG. 7 is a front sectional view of an example of this type of plasma processing apparatus. This apparatus is a microwave plasma etching apparatus that generates plasma by ECR (Electron Cyclotron Resonance) and causes the ions in the plasma to collide with the substrate 16 to etch the substrate 16. The acceleration energy of the ions is
In this apparatus, the DC bias is controlled by controlling the high-frequency power applied to the substrate holder 18, although it depends on the DC bias 18. The reason for using high frequency is that even if an insulator is deposited on the substrate,
This is because a C bias can be induced. The apparatus configuration includes a magnetron 2 for generating a microwave 4, a waveguide 6, a quartz bell jar 8, a magnetic field generating coil 10, an etching gas inlet 12, an exhaust outlet 14, a substrate holder 18, a high frequency power supply 20, and the like. I have.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のエッチ
ング装置は、基板ホルダ−に高周波を印加することによ
ってイオンエネルギ−を制御しているので、イオンエネ
ルギ−の分布幅が広がるという欠点があった。図８は、
閉じ込められた高周波放電中の基板付近のイオンエネル
ギ−の分布状態の一例を示すグラフである。高周波の周
波数は１３．５６ＭＨｚである。イオンエネルギ−はサ
ドル状に広がっている。The conventional etching apparatus described above has a drawback that the ion energy is controlled by applying a high frequency to the substrate holder, so that the distribution width of the ion energy is widened. . FIG.
4 is a graph showing an example of a distribution state of ion energy near a substrate during a confined high-frequency discharge. The high frequency is 13.56 MHz. The ion energy spreads like a saddle.
【０００４】イオンエネルギ−の分布幅が広がっている
と、基板は、高エネルギ−のイオンによって必要以上の
激しい衝撃を受けることになる。その結果、格子欠陥が
生じたり、エッチング活性種や不純物の基板への打ち込
みが生じたりして、基板がダメ−ジを受けやすい。[0004] If the distribution width of the ion energy is widened, the substrate is subjected to an unnecessarily severe impact by high energy ions. As a result, lattice defects occur, or active species or impurities are implanted into the substrate, and the substrate is easily damaged.
【０００５】本発明の目的は、イオンエネルギ−の分布
幅が狭くて、かつイオンエネルギ−の制御が容易なプラ
ズマ処理装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus in which the distribution width of ion energy is narrow and the ion energy can be easily controlled.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、導体からなる
プラズマ発生室と、導体からなる処理室とを設け、プラ
ズマ発生室と処理室とを電気的に絶縁して異なる電位に
するとともに、プラズマ発生室の内部空間と処理室の内
部空間とを連通させたプラズマ処理装置において、プラ
ズマ発生室および処理室の内壁面を覆うように、複数の
貫通孔を有する複数のシールドプレートを互いに間隔を
隔てて重ねて設け、任意のシールドプレートの貫通孔と
他のシールドプレートの貫通孔とが互いに重ならないよ
うにしたことを特徴としている。According to the present invention, a plasma generating chamber made of a conductor and a processing chamber made of a conductor are provided, and the plasma generating chamber and the processing chamber are electrically insulated to have different potentials. In a plasma processing apparatus in which the internal space of a plasma generation chamber and the internal space of a processing chamber communicate with each other, a plurality of shield plates having a plurality of through holes are spaced from each other so as to cover the inner wall surfaces of the plasma generation chamber and the processing chamber. It is characterized in that the through holes of an arbitrary shield plate and the through holes of another shield plate do not overlap with each other.
【０００７】[0007]
【０００８】[0008]
【０００９】[0009]
【００１０】[0010]
【００１１】[0011]
【００１２】[0012]
【００１３】[0013]
【作用】プラズマ発生室と処理室とを電気的に絶縁して
異なる電位にすることにより、プラズマ発生室の内部の
プラズマの電位と、処理室の内部のプラズマの電位とを
異ならせることができる。さらに、プラズマ発生室と処
理室とに別個の電源から電位を印加することにより、二
つのプラズマの電位を制御することが可能になる。そし
て、プラズマ電位の差によってイオンを加速できる。イ
オンは、ＤＣ的に加速されるので、イオンエネルギ−分
布の広がりは生じない。The plasma generation chamber and the processing chamber are electrically insulated to have different potentials, so that the plasma potential inside the plasma generation chamber and the plasma potential inside the processing chamber can be made different. . Further, by applying potentials from separate power supplies to the plasma generation chamber and the processing chamber, it is possible to control the potentials of the two plasmas. Then, ions can be accelerated by the difference in plasma potential. Since the ions are accelerated in a DC manner, the ion energy distribution does not spread.
【００１４】プラズマ発生室と処理室の間に、金属メッ
シュなどの仕切り板を配置して、この仕切り板をプラズ
マ発生室および処理室と電気的に絶縁すると、プラズマ
発生用電磁波がプラズマ発生室から処理室に侵入するの
を防ぐことができる。これにより、処理室の内部空間は
電場フリ−（ベクトルＥ＝０）の状態にすることができ
る。仕切り板にＤＣバイアスを印加すると、プラズマ発
生室から処理室に向かう電子およびイオンの流れを制御
することができる。When a partition plate such as a metal mesh is disposed between the plasma generation chamber and the processing chamber, and the partition plate is electrically insulated from the plasma generation chamber and the processing chamber, an electromagnetic wave for generating plasma is generated from the plasma generation chamber. Intrusion into the processing chamber can be prevented. As a result, the internal space of the processing chamber can be in a state of electric field free (vector E = 0). When a DC bias is applied to the partition plate, the flow of electrons and ions from the plasma generation chamber to the processing chamber can be controlled.
【００１５】プラズマ発生室および処理室の内壁面を覆
うようにシ−ルドプレ−トを設けると、イオンの逆スパ
ッタリングにより壁面物質がプラズマ空間に戻る現象を
防ぐことができる。このシ−ルドプレ−トは、重金属を
発生しないあるいは発生の可能性の少ない物質で作るの
が好ましい。また、シ−ルドプレ−トに多数の貫通孔を
開けることによって、プラズマの電位がチャンバ−内壁
面の電位と連動するようにしている。ただし、貫通孔を
通ったイオンがプラズマ発生室および処理室の内壁面を
直接衝撃しないように、シ−ルドプレ−トを複数枚重ね
て、貫通孔が重なり合わないようにしている。When a shield plate is provided so as to cover the inner wall surfaces of the plasma generation chamber and the processing chamber, it is possible to prevent the wall material from returning to the plasma space due to reverse sputtering of ions. This shield plate is preferably made of a substance that does not generate or rarely generates heavy metals. Further, by forming a large number of through holes in the shield plate, the potential of the plasma is linked to the potential of the inner wall surface of the chamber. However, a plurality of shield plates are stacked so that the through holes do not overlap so that ions passing through the through holes do not directly impact the inner wall surfaces of the plasma generation chamber and the processing chamber.
【００１６】イオンは磁場の影響を受けてサイクロトロ
ン運動をするので、基板表面に対して垂直な磁場を発生
させることによって、基板に対してイオンを垂直に入射
させることができる。この特徴と、エネルギ−分布の広
がりの少ないイオン流とを組み合わせることによって、
制御性の良好な異方性エッチングを実現できる。Since ions undergo cyclotron motion under the influence of a magnetic field, by generating a magnetic field perpendicular to the surface of the substrate, the ions can be perpendicularly incident on the substrate. By combining this feature with an ion stream with a small spread of energy distribution,
Anisotropic etching with good controllability can be realized.
【００１７】プラズマ発生室から処理室には正のイオン
が選択的に導入されるので、基板は正に帯電するが、こ
れを中和するのに電子シャワ−を用いることができる。
電子シャワ−の働きによって、正のイオンの一部は中性
粒子となって基板を衝撃するが、こうすると、荷電粒子
の影響を避けたい場合には都合がよい。また、中性粒子
になってもエッチング能力にはほとんど影響しない。Since positive ions are selectively introduced from the plasma generation chamber into the processing chamber, the substrate is positively charged. An electronic shower can be used to neutralize the positively charged ions.
A part of the positive ions become neutral particles and bombard the substrate by the action of the electron shower. This is convenient when it is desired to avoid the influence of the charged particles. Further, even if it becomes neutral particles, it hardly affects the etching ability.
【００１８】[0018]
【実施例】図１は、本発明の第１の実施例を示す正面断
面図である。この装置は、ＥＣＲ型エッチング装置に本
発明を適用したものである。プラズマ発生室２２と処理
室２４は、それぞれ導体からなり、独立の直流電源２
６、２８によって電位を印加できる。プラズマ発生室２
２と処理室２４の間には、二つの絶縁スペ−サ３０、３
２と、導体スペ−サ３４が配置されている。これによ
り、プラズマ発生室２２と処理室２４と導体スペ−サ３
４は互いに電気的に絶縁される。導体スペ−サ３４には
金属メッシュ３６が張られていて、この金属メッシュ３
６は、プラズマ発生室２２の内部空間と処理室２４の内
部空間とを仕切っている。金属メッシュ３６には多数の
貫通孔が開いている。導体スペ−サ３４はスイッチ３８
を介して直流電源４０に接続されており、スイッチ３８
を開くと金属メッシュ３６を電気的浮遊状態にでき、ス
イッチ４０を閉じると金属メッシュ３６に電位を印加す
ることができる。FIG. 1 is a front sectional view showing a first embodiment of the present invention. In this apparatus, the present invention is applied to an ECR type etching apparatus. The plasma generation chamber 22 and the processing chamber 24 are each made of a conductor, and have independent DC power sources 2.
A potential can be applied by means of 6, 28. Plasma generation chamber 2
2 and the processing chamber 24, two insulating spacers 30, 3
2 and a conductor spacer 34 are arranged. Thereby, the plasma generation chamber 22, the processing chamber 24, and the conductor spacer 3
4 are electrically insulated from each other. A metal mesh 36 is stretched over the conductor spacer 34.
Reference numeral 6 partitions the internal space of the plasma generation chamber 22 from the internal space of the processing chamber 24. The metal mesh 36 has many through holes. The conductor spacer 34 is a switch 38
Is connected to the DC power supply 40 via the
When the switch is opened, the metal mesh 36 can be in an electrically floating state, and when the switch 40 is closed, a potential can be applied to the metal mesh 36.
【００１９】プラズマ発生室２２および処理室２４の内
壁面の近傍には、２枚のシ−ルドプレ−ト４２、４４が
互いに所定間隔を隔てて配置されている。シ−ルドプレ
−ト４２、４４には、図２に示すように、多数の貫通孔
４６が形成されていて、二つのシ−ルドプレ−ト４２、
４４の貫通孔は重なり合わないように互い違いに配置さ
れている。このシ−ルドプレ−トは、セラミックや水晶
などの、重金属汚染の恐れのない材料で作られている。
シ−ルドプレ−トは３枚以上重ねてもよい。In the vicinity of the inner wall surfaces of the plasma generation chamber 22 and the processing chamber 24, two shield plates 42 and 44 are arranged at a predetermined interval from each other. As shown in FIG. 2, a large number of through holes 46 are formed in the shield plates 42 and 44, and two shield plates 42 and 44 are formed.
The through-holes 44 are arranged alternately so as not to overlap. The shield plate is made of a material such as ceramic or quartz which is free from heavy metal contamination.
Three or more shield plates may be stacked.
【００２０】プラズマ発生室２２の周囲には磁場発生装
置４８が配置され、プラズマ発生室２２の上部には石英
窓５０を通してマイクロ波５２の供給装置が配置されて
いる。また、プラズマ発生室２２にはガス導入口５４が
接続されている。これらの構成により、プラズマ発生室
２２の内部にＥＣＲプラズマを発生することができる。A magnetic field generator 48 is arranged around the plasma generation chamber 22, and a microwave 52 supply apparatus is arranged above the plasma generation chamber 22 through a quartz window 50. Further, a gas inlet 54 is connected to the plasma generation chamber 22. With these configurations, ECR plasma can be generated inside the plasma generation chamber 22.
【００２１】処理室２４の内部には基板５６を保持する
基板ホルダ−５８がある。処理室２４の周囲には磁場発
生装置５９があり、基板５６の表面に垂直な磁場６０を
発生することができる。また、処理室２４には電子シャ
ワ−発生装置６２が接続されている。この電子シャワ−
発生装置６２は、小型のＥＣＲプラズマ発生装置であっ
て、マイクロ波６４の供給装置とガス導入口６６と磁場
発生装置６８を備えている。電子シャワ−発生装置６２
と処理室２４の間には二つの絶縁スペ−サ７０、７２と
導体スペ−サ７４が配置され、互いに絶縁されている。
導体スペ−サ７４には金属メッシュ７６が張られ、直流
電源７８によって電位を印加できるようになっている。A substrate holder 58 for holding a substrate 56 is provided inside the processing chamber 24. A magnetic field generator 59 is provided around the processing chamber 24, and can generate a magnetic field 60 perpendicular to the surface of the substrate 56. An electronic shower generator 62 is connected to the processing chamber 24. This electronic shower
The generator 62 is a small ECR plasma generator, and includes a microwave 64 supply device, a gas inlet 66, and a magnetic field generator 68. Electronic shower generator 62
Two insulating spacers 70 and 72 and a conductor spacer 74 are arranged between the first and second processing chambers 24 and are insulated from each other.
A metal mesh 76 is stretched over the conductor spacer 74 so that a potential can be applied by a DC power supply 78.
【００２２】次に、このＥＣＲエッチング装置の動作を
説明する。排気系によりプラズマ発生室２２と処理室２
４を排気し、磁場発生装置４８によりＥＣＲ磁場４９
を、磁場発生装置５９により基板５６に垂直な磁場６０
を形成する。また、図示しないマスフロ−コントロ−ラ
によって流量制御されたプロセスガスをガス導入口５４
を通してプラズマ発生室２２内に供給する。その後、マ
イクロ波５２を石英窓５０を通してプラズマ発生室２２
内に供給し、電子サイクロトロン共鳴現象によりプラズ
マを発生させる。Next, the operation of the ECR etching apparatus will be described. Plasma generation chamber 22 and processing chamber 2 by exhaust system
4 is evacuated, and the ECR magnetic field 49 is
Is changed by a magnetic field generator 59 to a magnetic field 60 perpendicular to the substrate 56.
To form A process gas whose flow rate is controlled by a mass flow controller (not shown) is supplied to a gas inlet 54.
Through the plasma generation chamber 22. Thereafter, the microwave 52 is passed through the quartz window 50 to the plasma generation chamber 22.
To generate plasma by the electron cyclotron resonance phenomenon.
【００２３】プラズマ発生室２２と処理室２４には、そ
れぞれ直流電源２６、２８から所定の電位を印加して、
プラズマ電位を制御する。これにより、プラズマ発生室
２２から処理室２４に向かう、正に帯電したイオンの流
れを誘起する。A predetermined potential is applied to the plasma generation chamber 22 and the processing chamber 24 from DC power supplies 26 and 28, respectively.
Control the plasma potential. This induces a flow of positively charged ions from the plasma generation chamber 22 to the processing chamber 24.
【００２４】電子シャワ−発生装置６２には、不活性ガ
スまたはプロセスガスと同一のガスを導入してから、マ
イクロ波を印加する。この電子シャワ−発生装置６２の
壁面には直流電源８０から負の電位を印加し、金属メッ
シュ７６には正の電位を印加する。これにより、処理室
２４の内部に向けて電子シャワ−を放出する。After the same gas as the inert gas or the process gas is introduced into the electronic shower generator 62, microwaves are applied. A negative potential is applied to the wall surface of the electronic shower generator 62 from the DC power supply 80, and a positive potential is applied to the metal mesh 76. As a result, the electron shower is emitted toward the inside of the processing chamber 24.
【００２５】プラズマ発生室２２と処理室２４に印加し
た電位は、その内部のプラズマ電位を制御する働きがあ
る。すなわち、電気的に浮遊した状態のプラズマにおい
ては、図３に示すように、壁面から離れた箇所（例えば
図１のＡ点）のプラズマ電位Ｖｐが壁面の電位に対して
＋１０〜２０Ｖの電位にあることが知られている。した
がって、プラズマ発生室２２と処理室２４の壁面の電位
を独立に制御することによって、その内部にあるプラズ
マの電位を独立に制御することができる。プラズマ発生
室２２に正の電位を与え、電源２８によって処理室２４
に負の電位を与えると、プラズマ発生室２２から処理室
２４へ向かって正のイオンの流れが生じ、このイオン
は、二つのプラズマの電位差に対応した分だけ均一に加
速される。特に、プラズマ源としてＥＣＲプラズマを採
用した場合は、イオンのエネルギ−の広がりが元来小さ
いので、基板上の磁束密度をプラズマ発生位置での磁束
密度と同一にすることにより、基板上においてエネルギ
−の広がりの極めて小さい（すなわち均一に加速され
た）イオン流を得ることができる。得られるイオン流の
エネルギ−の広がり幅は２０ｅＶ程度である。したがっ
て、イオンのエネルギ−を、エッチングが可能でかつ基
板にダメ−ジを与えないようなエネルギ−範囲に制御す
ることができる。The potential applied to the plasma generation chamber 22 and the processing chamber 24 has a function of controlling the plasma potential inside the chamber. That is, in the plasma in an electrically floating state, as shown in FIG. 3, the plasma potential Vp at a position distant from the wall surface (for example, point A in FIG. 1) becomes +10 to 20 V with respect to the wall surface potential. It is known that there is. Therefore, by independently controlling the potentials on the wall surfaces of the plasma generation chamber 22 and the processing chamber 24, the potential of the plasma inside the plasma generation chamber 22 and the processing chamber 24 can be controlled independently. A positive potential is applied to the plasma generation chamber 22 and the power supply 28
When a negative potential is applied to the plasma, a flow of positive ions is generated from the plasma generation chamber 22 toward the processing chamber 24, and the ions are uniformly accelerated by an amount corresponding to the potential difference between the two plasmas. In particular, when ECR plasma is adopted as a plasma source, the spread of ion energy is originally small. Therefore, by making the magnetic flux density on the substrate the same as the magnetic flux density at the plasma generation position, the energy on the substrate is reduced. An ion stream having a very small spread (that is, uniformly accelerated) can be obtained. The spread width of the energy of the obtained ion current is about 20 eV. Therefore, the energy of the ions can be controlled to an energy range that allows etching and does not damage the substrate.
【００２６】金属メッシュ３６は、処理室２４にマイク
ロ波が侵入するのを防ぐ働きがある。また、この金属メ
ッシュ３６にＤＣバイアスを印加することにより、処理
室２４へのイオン侵入量と電子侵入量を制御することが
できる。すなわち、金属メッシュ３６を浮遊状態にした
ときは、この金属メッシュ３６はマイナス数十Ｖに帯電
し、多くの電子はそこで追い返される。このとき、イオ
ンは影響は受けない。これに対して、金属メッシュ３６
に直流電源４０から電位を印加して正に帯電させると、
電子は通りやすくなる。金属メッシュ３６に、プラズマ
発生室２２よりも大きな正のＤＣバイアスを印加する
と、正イオンは部分的に追い返されて、イオン流量を制
御できる。後者のような制御は、エッチング速度が低く
ても高い制御性が要求される分野に有用である。The metal mesh 36 has a function of preventing microwaves from entering the processing chamber 24. By applying a DC bias to the metal mesh 36, the amount of ions and the amount of electrons that enter the processing chamber 24 can be controlled. That is, when the metal mesh 36 is in a floating state, the metal mesh 36 is charged to minus several tens of volts, and many electrons are repelled there. At this time, the ions are not affected. In contrast, the metal mesh 36
When a positive voltage is applied by applying a potential from the DC power supply 40 to
The electrons are easier to pass. When a positive DC bias larger than that of the plasma generation chamber 22 is applied to the metal mesh 36, the positive ions are partially repelled and the ion flow rate can be controlled. The latter control is useful in a field where high controllability is required even if the etching rate is low.
【００２７】シ−ルドプレ−ト４２、４４は、プラズマ
中のイオンが壁面を直接衝撃するのを防ぐ働きがある。
また、シ−ルドプレ−トの貫通孔は、そこにプラズマが
満たされることによって、壁面の電位をプラズマ発生室
および処理室の内部中央のプロセスプラズマに伝える働
きがある。The shield plates 42 and 44 have a function of preventing ions in the plasma from directly impacting the wall surface.
Further, the through hole of the shield plate has a function of transmitting the potential of the wall surface to the process plasma in the center of the inside of the plasma generation chamber and the processing chamber when the plasma is filled therein.
【００２８】基板５６の表面に対して垂直な磁場６０
は、イオンを基板に対して垂直に入射させる働きがあ
る。というのは、イオン８２は回転運動をしながら磁場
に沿って動くからである。これにより、基板の異方性エ
ッチングが可能になる。A magnetic field 60 perpendicular to the surface of the substrate 56
Has a function of causing ions to be perpendicularly incident on the substrate. This is because the ions 82 move along the magnetic field while rotating. This enables anisotropic etching of the substrate.
【００２９】処理室２４にはプラズマ発生室２２から正
のイオンが選択的に導入されるので、基板５６は正に帯
電する。電子シャワ−発生装置６２は、これを中和し
て、所定のバイアスを基板にもたらす。この電子シャワ
−は、プラズマ発生室２２から流入した正のイオンの一
部を中和することになるが、イオンが中和されても、エ
ッチング特性にはほとんど影響しない。というのは、イ
オンはすでに所定のエネルギ−で加速されているので、
そのエネルギ−のまま基板に垂直に衝突するからであ
る。エッチング特性は、エッチング粒子の加速エネルギ
−に大きく依存しているが、その荷電状態にはほとんど
影響しない。Since positive ions are selectively introduced from the plasma generation chamber 22 into the processing chamber 24, the substrate 56 is positively charged. The electronic shower generator 62 neutralizes this and provides a predetermined bias to the substrate. The electron shower neutralizes a part of the positive ions flowing from the plasma generation chamber 22, but even if the ions are neutralized, it hardly affects the etching characteristics. Because the ions are already accelerated at a certain energy,
This is because it collides perpendicularly with the substrate with its energy. Although the etching characteristics largely depend on the acceleration energy of the etching particles, they hardly affect the charge state.
【００３０】図４は本発明の第２の実施例の正面断面図
である。図１に対応する部分には同じ符号を付けてあ
る。図１の実施例と異なるところは、プラズマ発生機構
がアノ−ドカップル型であることである。その他の装置
構成は図１の実施例とほとんど同じである。この実施例
は、基板に入射するイオンエネルギ−の分布幅にあまり
厳しい要求がない場合に適しており、装置が安価に構成
できる利点がある。FIG. 4 is a front sectional view of a second embodiment of the present invention. Parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. The difference from the embodiment of FIG. 1 is that the plasma generation mechanism is an anode couple type. The other device configuration is almost the same as the embodiment of FIG. This embodiment is suitable for a case where the distribution width of the ion energy incident on the substrate is not so strict, and has an advantage that the apparatus can be constructed at low cost.
【００３１】図５は本発明の第３の実施例の斜視図であ
る。この実施例は、プラズマ発生室をマグネトロンタイ
プとしている。プラズマ発生室８４の周囲には回転磁界
発生装置８６が配置されている。磁場を利用することに
より、よりイオン密度の高いプラズマを利用できる利点
がある。図６は、図５の装置の回転磁界発生装置８６の
平面断面図である。ポ−ルピ−ス９２の内部にコイル８
８が配置され、電源９０に接続されている。プラズマ発
生室８４の内部には図に示すような磁界９４が発生す
る。図５のプラズマ発生室８４の下流側には、第１実施
例と同様に、電気的に絶縁されたメッシュを介して、電
気的に絶縁された処理室が配置されている。そして、こ
の処理室は図示しない直流電源により主に負電位にバイ
アスされる。FIG. 5 is a perspective view of a third embodiment of the present invention. In this embodiment, the plasma generation chamber is of a magnetron type. A rotating magnetic field generator 86 is arranged around the plasma generation chamber 84. The use of a magnetic field has the advantage that plasma with a higher ion density can be used. FIG. 6 is a plan sectional view of the rotating magnetic field generator 86 of the apparatus of FIG. A coil 8 is provided inside the pole piece 92.
8 are arranged and connected to a power supply 90. A magnetic field 94 as shown in the drawing is generated inside the plasma generation chamber 84. A processing chamber that is electrically insulated via an electrically insulated mesh is disposed downstream of the plasma generation chamber 84 in FIG. 5 as in the first embodiment. The processing chamber is mainly biased to a negative potential by a DC power supply (not shown).
【００３２】本発明は、エッチング装置のほかに、アッ
シング装置、ＣＶＤ装置などプラズマを利用して基板を
処理するその他の形式のプラズマ処理装置にも適用でき
るものであるThe present invention can be applied to other types of plasma processing apparatuses for processing a substrate using plasma, such as an ashing apparatus and a CVD apparatus, in addition to the etching apparatus.
【００３３】[0033]
【発明の効果】本発明のプラズマ処理装置は、プラズマ
発生室と処理室とを別個の電位にすることによって、基
板に入射するイオンのエネルギー分布幅を狭くすること
ができ、かつ、そのイオンエネルギーを高精度に制御す
ることができる。また、イオン流の利用に伴って生じる
であろう重金属汚染や基板のチャージアップの問題を回
避することができる。さらに、プラズマ発生室および処
理室の内壁面を覆うように、複数の貫通孔を有する複数
のシールドプレートを互いに間隔を隔てて重ねて設ける
ことで、イオンの逆スパッタリングにより壁面物質がプ
ラズマ空間に戻る現象を防ぐことができる。また、プラ
ズマ発生室の内部空間と処理室の内部空間の間に、複数
の貫通孔を有する仕切り板を配置して、この仕切り板に
直流電源によって電位を印加することで、プラズマ発生
室から処理室に向かう電子およびイオンの流れを制御す
ることができる。 According to the plasma processing apparatus of the present invention, by setting the plasma generation chamber and the processing chamber to different potentials, the energy distribution width of ions incident on the substrate can be reduced, and the ion energy can be reduced. Can be controlled with high accuracy. In addition, the problem of heavy metal contamination and substrate charge-up that may occur with the use of the ion flow can be avoided. In addition, the plasma generation chamber and processing
A plurality of through-holes so as to cover the inner wall surface of the room
Shield plates are placed one on top of the other at a distance
In this way, wall material is blocked by reverse sputtering of ions.
The phenomenon of returning to the plasma space can be prevented. In addition,
Multiple gaps between the inner space of the
Place a partition plate with through holes of
Plasma generation by applying potential from DC power supply
Control the flow of electrons and ions from the chamber to the processing chamber
Can be
【図１】本発明の第１の実施例を示す正面断面図であ
る。FIG. 1 is a front sectional view showing a first embodiment of the present invention.
【図２】シ−ルドプレ−トの一部分を示す正面図であ
る。FIG. 2 is a front view showing a part of a shield plate.
【図３】プラズマ電位を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing a plasma potential.
【図４】本発明の第２の実施例を示す正面断面図であ
る。FIG. 4 is a front sectional view showing a second embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第３の実施例を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing a third embodiment of the present invention.
【図６】図５に示す装置の回転磁界発生装置の平面断面
図である。FIG. 6 is a plan sectional view of a rotating magnetic field generator of the device shown in FIG. 5;
【図７】従来の装置の正面断面図である。FIG. 7 is a front sectional view of a conventional device.
【図８】高周波放電中のイオンのエネルギ−分布のグラ
フである。FIG. 8 is a graph of energy distribution of ions during high-frequency discharge.
２２ プラズマ発生室 ２４ 処理室 ２６ 直流電源 ２８ 直流電源 ３０、３２ 絶縁スペ−サ ３６ 金属メッシュ ４０ 直流電源 ４２、４４ シ−ルドプレ−ト ４６ 貫通孔 ５６ 基板 ５９ 磁場発生装置 ６２ 電子シャワ−発生装置 Reference Signs List 22 Plasma generation chamber 24 Processing chamber 26 DC power supply 28 DC power supply 30, 32 Insulation spacer 36 Metal mesh 40 DC power supply 42, 44 Shield plate 46 Through hole 56 Substrate 59 Magnetic field generator 62 Electronic shower generator
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/3065 C23F 4/00 H01L 21/205 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/3065 C23F 4/00 H01L 21/205
Claims (1)
らなる処理室とを設け、プラズマ発生室と処理室とを電
気的に絶縁して異なる電位にするとともに、プラズマ発
生室の内部空間と処理室の内部空間とを連通させたプラ
ズマ処理装置において、 プラズマ発生室および処理室の内壁面を覆うように、複
数の貫通孔を有する複数のシールドプレートを互いに間
隔を隔てて重ねて設け、任意のシールドプレートの貫通
孔と他のシールドプレートの貫通孔とが互いに重ならな
いようにしたことを特徴とするプラズマ処理装置。A plasma generation chamber made of a conductor and a processing chamber made of a conductor are provided, and the plasma generation chamber and the processing chamber are electrically insulated to have different electric potentials. In a plasma processing apparatus that communicates with the internal space of the chamber, a plurality of shield plates having a plurality of through holes are provided so as to be spaced apart from each other so as to cover an inner wall surface of the plasma generation chamber and the processing chamber, A plasma processing apparatus wherein a through hole of a shield plate and a through hole of another shield plate do not overlap each other.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33288291A JP3280406B2 (en) | 1991-11-22 | 1991-11-22 | Plasma processing equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33288291A JP3280406B2 (en) | 1991-11-22 | 1991-11-22 | Plasma processing equipment |
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| JPH05144774A JPH05144774A (en) | 1993-06-11 |
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Family Applications (1)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9520275B2 (en) * | 2008-03-21 | 2016-12-13 | Tokyo Electron Limited | Mono-energetic neutral beam activated chemical processing system and method of using |
-
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- 1991-11-22 JP JP33288291A patent/JP3280406B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH05144774A (en) | 1993-06-11 |
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