JP6825069B2 - Vacuum processing equipment - Google Patents

Description

本発明は、プラズマ照射と光加熱によってエッチングを行う真空処理装置に関する。 The present invention relates to a vacuum processing apparatus that performs etching by plasma irradiation and light heating.

半導体デバイスでは、低消費電力化や記憶容量増大の要求のため、更なる微細化、及び
、デバイス構造の３次元化が進んでいる。３次元構造のデバイスの製造では、構造が立体
的で複雑であるため、従来のウエハ面に対して垂直方向にエッチングを行う「垂直エッチ
ング」に加え、横方向にもエッチングが可能な「等方性エッチング」が多用されるように
なる。従来、横方向のエッチングは薬液を用いたウエット処理による等方性エッチングに
より行ってきたが、微細化の進展により、薬液の表面張力によるパターン倒れの問題が顕
在化している。そのため、等方性エッチングでは、従来の薬液を用いたウエット処理から
薬液を用いないドライ処理に置き換える必要が生じている。 In semiconductor devices, further miniaturization and three-dimensional device structure are progressing in order to reduce power consumption and increase storage capacity. In the manufacture of devices with a three-dimensional structure, the structure is three-dimensional and complicated. Therefore, in addition to the conventional "vertical etching" in which etching is performed in the vertical direction with respect to the wafer surface, "isotropic" etching is possible in the horizontal direction as well. "Sex etching" will be used frequently. Conventionally, lateral etching has been performed by isotropic etching by wet treatment using a chemical solution, but with the progress of miniaturization, the problem of pattern collapse due to the surface tension of the chemical solution has become apparent. Therefore, in isotropic etching, it is necessary to replace the conventional wet treatment using a chemical solution with a dry treatment using no chemical solution.

等方性エッチングをドライ処理で高精度に行う方法（ドライリムーブ）としては、吸着
・脱離方式のエッチング方法が知られている（特許文献１）。この方法では、最初にプラ
ズマで生成されたラジカルを被処理体の被エッチング層の表面に吸着させ、化学反応によ
って反応層を形成させる（吸着工程）。次に、熱エネルギーを付与してこの反応層を脱離
させ除去する（脱離工程）。この吸着工程と脱離工程を交互にサイクリックに繰り返すこ
とによりエッチングを行う。この手法では、吸着工程において、表面に形成された反応層
が一定の厚さに到達すると、反応層が被エッチング層と反応層の界面にラジカルが到達す
るのを阻害するようになるため、反応層の成長が急速に減速する。そのため、複雑なパタ
ーン形状の内部において、ラジカルの入射量にばらつきがあっても、適度に十分な吸着時
間を設定することによって均一な厚さの変質層を形成することができ、エッチング量をパ
ターン形状に依存せず、均一にすることが可能となるメリットがある。また、１サイクル
あたりのエッチング量を数ｎｍレベル以下に制御することができるため、数ｎｍの寸法精
度で加工量を調整することができるメリットがある。 As a method of performing isotropic etching with high accuracy by dry treatment (dry remove), an adsorption / desorption etching method is known (Patent Document 1). In this method, radicals first generated by plasma are adsorbed on the surface of the layer to be etched of the object to be processed, and a reaction layer is formed by a chemical reaction (adsorption step). Next, heat energy is applied to desorb and remove this reaction layer (desorption step). Etching is performed by alternately repeating the adsorption process and the desorption process cyclically. In this method, when the reaction layer formed on the surface reaches a certain thickness in the adsorption step, the reaction layer inhibits the radicals from reaching the interface between the layer to be etched and the reaction layer. Layer growth slows rapidly. Therefore, even if the incident amount of radicals varies inside a complicated pattern shape, an altered layer having a uniform thickness can be formed by setting an appropriate sufficient adsorption time, and the etching amount can be patterned. There is a merit that it can be made uniform without depending on the shape. Further, since the etching amount per cycle can be controlled to the level of several nm or less, there is an advantage that the processing amount can be adjusted with dimensional accuracy of several nm.

特開２０１５−１８５５９４号公報JP 2015-185594

吸着・脱離方式のエッチングにおいては、吸着工程と脱離工程を交互にサイクリックに
行いステップバイステップでエッチングを行うため、連続的にプラズマを照射してエッチ
ングを進める従来のエッチング方法に比べて、同じ厚さの膜をエッチングする際、処理に
時間がかかるという問題がある。そのため、吸着工程、及び、脱離工程のそれぞれの時間
の短縮が大きな課題となる。一般に吸着工程の時間短縮には反応に必要なラジカルをウエ
ハに効率的に供給する必要がある。特に短寿命のラジカルを効率的にウエハに照射するた
めにはラジカルの生成領域とウエハの距離を短くすることが１つの有効な対策となる。ま
た、脱離工程の時間短縮には加熱時間の短縮を目的としてＩＲランプ（赤外線ランプ）を
用いることが１つの有効な対策である。 In the adsorption / desorption method etching, the adsorption process and the desorption process are alternately cyclically performed, and the etching is performed step by step. Therefore, compared with the conventional etching method in which plasma is continuously irradiated to proceed with the etching. , There is a problem that it takes time to process when etching a film having the same thickness. Therefore, shortening the time of each of the adsorption step and the desorption step becomes a big problem. Generally, in order to shorten the time of the adsorption step, it is necessary to efficiently supply the radicals required for the reaction to the wafer. In particular, in order to efficiently irradiate the wafer with radicals having a short life, shortening the distance between the radical generation region and the wafer is one effective measure. Further, in order to shorten the time of the desorption step, it is one effective measure to use an IR lamp (infrared lamp) for the purpose of shortening the heating time.

吸着工程の時間短縮には上述したようにラジカル生成領域とウエハの距離の短縮が効果
的な手法の１つであるが、一方で、この際にウエハに一定量のイオンが入射すると、反応
層がイオンの衝撃によって除去されてしまうため、ウエハへのイオンの入射量は低減しな
ければならない。イオンのウエハへの入射量を低減する方法としては、プラズマの生成領
域とウエハとの間にイオン遮蔽用のスリット板（穴あきプレート）を設置する方法が有効
である。 As described above, shortening the distance between the radical generation region and the wafer is one of the effective methods for shortening the time of the adsorption step. On the other hand, when a certain amount of ions are incident on the wafer at this time, the reaction layer However, the amount of ions incident on the wafer must be reduced because the ions are removed by the impact of the ions. As a method of reducing the amount of ions incident on the wafer, a method of installing a slit plate (perforated plate) for shielding ions between the plasma generation region and the wafer is effective.

一方で、イオンの入射量が一定量存在するチャンバーの壁面では多少の量の堆積性のラ
ジカルが付着してもイオンの衝撃によって除去されるため、堆積膜の成長を抑えることが
容易である。しかし、イオン遮蔽用のスリット板を設置すると、それより下流の壁面では
イオンの入射量が抑えられるため、堆積性のラジカルが付着して膜になり、これが剥がれ
て異物粒子となりウエハを汚染する問題が生じる。特にラジカルの流路となるスリット板
ではこの問題が大きい。 On the other hand, on the wall surface of the chamber where a certain amount of incident amount of ions is present, even if a small amount of sedimentary radicals are attached, they are removed by the impact of the ions, so that it is easy to suppress the growth of the deposited film. However, if a slit plate for shielding ions is installed, the amount of ions incident on the wall surface downstream of the slit plate is suppressed, so that sedimentary radicals adhere to form a film, which peels off to form foreign particles and contaminate the wafer. Occurs. This problem is particularly large in a slit plate that serves as a radical flow path.

本発明の目的は、イオン遮蔽用のスリット板を設置した場合であっても、スリット板へ
の堆積性のラジカルを低減可能な、吸着・脱離方式の真空処理装置を提供することにある
。 An object of the present invention is to provide an adsorption / desorption type vacuum processing apparatus capable of reducing sedimentary radicals on the slit plate even when a slit plate for shielding ions is installed.

上記目的を達せするための一実施形態として、減圧された内側に処理用のガスが供給される処理室を内部に備えた真空容器と、前記処理室内側の下部に配置され処理用の試料が上面に載せられる試料台と、前記処理室上方に配置されその内部で処理用のガスを用いてプラズマが形成されるプラズマ形成室と、前記試料台の上面の上方であって前記処理室と前記プラズマ形成室との間に配置され前記処理用のガスがその内部を通り前記プラズマ形成室から前記処理室内部に導入される流路と、前記流路の外周側でこれを囲んで配置され前記試料を加熱するためのランプ及び前記処理室の内側に面して当該処理室と前記ランプとの間に配置され当該ランプからの電磁波を透過させる部材で構成されたリング状の窓部材とを備えた真空処理装置であって、前記窓部材の電磁波を透過させる部材がこの窓部材のリング状の平板部下面及び当該リング状の平板部の内周側で前記流路を囲む側壁面を構成する円筒形部分とを一体の部材として構成し、前記ランプからの電磁波が前記一体の部材の前記リング状の平板部と前記円筒形部分の側壁面を通して前記試料に照射されることを特徴とする真空処理装置とする。 As an embodiment for achieving the above object, a vacuum vessel having a processing chamber inside which is depressurized and a gas for processing is supplied inside, and a sample for processing arranged in the lower part of the processing chamber side are provided. A sample table placed on the upper surface, a plasma forming chamber arranged above the processing chamber and forming a vacuum inside the processing chamber using a processing gas, and the processing chamber and the processing chamber above the upper surface of the sample table. A flow path arranged between the plasma forming chamber and the gas for processing passing through the inside thereof and introduced from the plasma forming chamber into the processing chamber, and a flow path surrounded by the outer peripheral side of the flow path are arranged. It is provided with a lamp for heating a sample and a ring-shaped window member which is arranged between the processing chamber and the lamp facing the inside of the processing chamber and is composed of a member which transmits electromagnetic waves from the lamp. In the vacuum processing device, the member that transmits electromagnetic waves of the window member constitutes the lower surface of the ring-shaped flat plate portion of the window member and the side wall surface surrounding the flow path on the inner peripheral side of the ring-shaped flat plate portion. A vacuum characterized in that the cylindrical portion is configured as an integral member, and the electromagnetic wave from the lamp is applied to the sample through the ring-shaped flat plate portion of the integral member and the side wall surface of the cylindrical portion. It is a processing device.

本発明によれば、イオン遮蔽用のスリット板を設置した場合であっても、スリット板へ
の堆積性のラジカルを低減可能な、吸着・脱離方式の真空処理装置を提供することができ
る。 According to the present invention, it is possible to provide an adsorption / desorption type vacuum processing apparatus capable of reducing the radicals deposited on the slit plate even when the slit plate for shielding ions is installed.

本発明の第１の実施例に係るプラズマ処理装置の概略全体構成断面図（一部ブロック図）である。It is a schematic overall block diagram (partial block diagram) of the plasma processing apparatus which concerns on 1st Example of this invention. 図1に示すプラズマ処理装置におけるＩＲランプ、ＩＲ光透過窓、及び、周辺の高さ位置関係を説明するための要部断面図である。It is sectional drawing of the main part for demonstrating the height positional relationship of the IR lamp, the IR light transmission window, and the periphery in the plasma processing apparatus shown in FIG. 図１に示すプラズマ処理装置における上側スリット板の平面図である。It is a top view of the upper slit plate in the plasma processing apparatus shown in FIG. 図１に示すプラズマ処理装置における下側スリット板の平面図である。It is a top view of the lower slit plate in the plasma processing apparatus shown in FIG. 図１に示すプラズマ処理装置におけるスリット板を処理室の上方から見たときの上側および下側のスリット板のガス穴の位置関係を示す。The positional relationship of the gas holes of the upper and lower slit plates when the slit plate in the plasma processing apparatus shown in FIG. 1 is viewed from above the processing chamber is shown. 図１に示すプラズマ処理装置において、ＩＲ光の照射方向、及び、ガスの流れを説明するための断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining the irradiation direction of IR light and the flow of gas in the plasma processing apparatus shown in FIG. 図２に示すＩＲ光透過窓のＯリングシール面の詳細について説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the detail of the O-ring seal surface of the IR light transmission window shown in FIG. 図1に示すプラズマ処理装置におけるエッチングの処理手順を説明する図であり、上段は処理時間に対する高周波電力、中段は処理時間に対するＩＲランプの電力、下段は処理時間に対するウエハの温度を示す。It is a figure explaining the etching processing procedure in the plasma processing apparatus shown in FIG. 1, the upper part shows the high frequency power with respect to processing time, the middle part shows the power of an IR lamp with respect to processing time, and the lower part shows the temperature of a wafer with respect to processing time. 図1に示すプラズマ処理装置における被処理物のエッチング処理の進行状況を説明するための部分断面図である。It is a partial cross-sectional view for demonstrating the progress of the etching process of the object to be processed in the plasma processing apparatus shown in FIG. 本発明の第２の実施例に係るプラズマ処理装置（本体）の断面図である。It is sectional drawing of the plasma processing apparatus (main body) which concerns on 2nd Example of this invention. 図２に示す光透過窓の他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of the light transmission window shown in FIG.

発明者らは上記課題の解決策について検討した結果、プラズマ源と加熱用のランプで構
成されたプラズマ処理装置において、ウエハとプラズマ源の間に、ＩＲランプを用いて構
成されたウエハ加熱用のランプユニットを設置し、ランプユニットの中央にラジカルの通
り道となる流路を設け、この流路にプラズマで生成されたイオンや電子を遮蔽するための
複数の穴が設置されたスリット板を設置することにした。さらに、加熱用ランプを大気雰
囲気に設置し、処理室内の減圧雰囲気と大気雰囲気を仕切るＩＲ光透過窓がＩＲランプの
下部に設置され、且つ、この窓が流路の一部を構成するように、窓の中央は円筒状の構造
物が設置されている構成とした。そして、スリット板を円筒状の構造の上面よりも下の位
置に設置する。これにより、ウエハ加熱用のＩＲランプによってウエハだけでなく、スリ
ット板をＩＲランプで加熱できるようにした。 As a result of examining the solution to the above-mentioned problems, the inventors have found that in a plasma processing apparatus composed of a plasma source and a heating lamp, an IR lamp is used between the wafer and the plasma source for heating the wafer. A lamp unit is installed, a flow path that serves as a radical path is provided in the center of the lamp unit, and a slit plate with a plurality of holes for shielding ions and electrons generated by plasma is installed in this flow path. It was to be. Further, a heating lamp is installed in the air atmosphere, and an IR light transmitting window that separates the decompression atmosphere and the air atmosphere in the processing chamber is installed under the IR lamp, and this window forms a part of the flow path. In the center of the window, a cylindrical structure is installed. Then, the slit plate is installed at a position below the upper surface of the cylindrical structure. As a result, not only the wafer but also the slit plate can be heated by the IR lamp by the IR lamp for heating the wafer.

これにより、ウエハ加熱用の光によって、イオン遮蔽用のスリット板も加熱されるため
、スリット板への堆積膜のラジカルの付着量が低減し、堆積膜の生成に起因した異物粒子
の発生が抑制された。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、同一符号は同一構成要素
を示す。 As a result, the slit plate for ion shielding is also heated by the light for heating the wafer, so that the amount of radicals attached to the deposited film on the slit plate is reduced, and the generation of foreign particles due to the formation of the deposited film is suppressed. Was done.
Hereinafter, examples of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same reference numerals indicate the same components.

まず、図１を用いて本発明の実施例に係るプラズマ処理装置の全体構成の概略を説明す
る。なお、本実施例では真空処理装置としてエッチング装置を例に説明するが、これに限
定されない。 First, the outline of the overall configuration of the plasma processing apparatus according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, an etching apparatus will be described as an example of the vacuum processing apparatus, but the present invention is not limited to this.

本プラズマエッチング装置は、図１に示すように処理室１０１の下方にはベースチャン
バー１１が設置されており、その中にはウエハ１０２を戴置するためのステージ（試料台
）１０４が設置されている。処理室１０１の上方にはプラズマ源が設置されており、プラ
ズマ源にはＩＣＰ放電方式（ＩＣＰ：Inductively Coupled Plasma）を用いている。ＩＣ
Ｐプラズマ源を構成する円筒型の石英チャンバー１２が処理室１０１の上方に設置されて
おり、石英チャンバー１２の外側にはＩＣＰコイル３４が設置されている。ＩＣＰコイル
にはプラズマ生成のための高周波電源２０が整合器２２を介して接続されている。高周波
電力の周波数は１３．５６ＭＨｚなど、数十ＭＨｚの周波数帯を用いた。 In this plasma etching apparatus, as shown in FIG. 1, a base chamber 11 is installed below the processing chamber 101, and a stage (sample table) 104 for placing the wafer 102 is installed in the base chamber 11. There is. A plasma source is installed above the processing chamber 101, and an ICP discharge method (ICP: Inductively Coupled Plasma) is used as the plasma source. IC
A cylindrical quartz chamber 12 constituting the P plasma source is installed above the processing chamber 101, and an ICP coil 34 is installed outside the quartz chamber 12. A high frequency power supply 20 for plasma generation is connected to the ICP coil via a matching unit 22. As the frequency of high frequency power, a frequency band of several tens of MHz such as 13.56 MHz was used.

石英チャンバー１２の上部には天板１０６が設置されている。天板１０６の下部にはガ
ス分散板１７（１７−１、１７−２、１７−３、１７−４の部分を含む）とシャワープレ
ート１０５が設置されており、処理ガスはガス分散板１７とシャワープレート１０５を介
して処理室１０１内に導入される。処理ガスのうち可燃性ガスは分散板１７−２、及び、
１７−４、支援燃性ガス、及び、可燃性でも支燃性でもないガス（ここでは簡単に不活性
ガスと呼ぶこととする）は分散板１７−１、及び、１７−３に供給する。処理ガスはガス
種毎に設置されたマスフローコントローラー５０によって流量が調整され、マスフローコ
ントローラーの下流側にガス分配器５１が設置されている。これにより、中心付近に供給
する可燃性ガスと外周付近に供給する可燃性ガス、及び、中心付近に供給する支燃性ガス
と不活性ガスの混合ガスと外周付近に供給する支燃性ガスと不活性ガスの混合ガスの量や
組成をそれぞれ独立に制御して供給できるようにし、ラジカルの空間分布を詳細に制御で
きるようにしている。なお、図１ではＮＨ_３、Ｈ_２、ＣＨ_２Ｆ_２、ＣＨ_３ＯＨを可燃性ガ
ス、Ｏ_２とＮＦ_３を支燃性ガスとして記載してあるが、他のガスを用いてもよい。また、
Ａｒ、Ｎ_２、ＣＨＦ_３、Ｎ_２、Ｈ_２Ｏを不活性ガスとして図に記載してあるが、他のガス
を用いてもよい。また、図１では不活性ガスは支燃性ガスと一緒に分散板へ供給するよう
にしているが、可燃性ガスに混合させて供給できるようにしてもよい。 A top plate 106 is installed on the upper part of the quartz chamber 12. A gas dispersion plate 17 (including the portions 17-1, 17-2, 17-3, 17-4) and a shower plate 105 are installed at the lower part of the top plate 106, and the processing gas is the gas dispersion plate 17 and It is introduced into the processing chamber 101 via the shower plate 105. Of the treated gases, the flammable gases are the dispersion plate 17-2 and
17-4, the supporting flammable gas, and the non-flammable and non-flammable gas (hereinafter, simply referred to as an inert gas) are supplied to the dispersion plates 17-1 and 17-3. The flow rate of the processing gas is adjusted by the mass flow controller 50 installed for each gas type, and the gas distributor 51 is installed on the downstream side of the mass flow controller. As a result, the flammable gas supplied near the center, the flammable gas supplied near the outer periphery, the mixed gas of the flammable gas and the inert gas supplied near the center, and the flammable gas supplied near the outer periphery. The amount and composition of the mixed gas of the inert gas can be controlled and supplied independently, and the spatial distribution of radicals can be controlled in detail. In FIG. 1, NH ₃ , H ₂ , CH ₂ F ₂ , and CH ₃ OH are described as flammable gases, and O ₂ and NF ₃ are described as flammable gases, but other gases may be used. Also,
Although Ar, N ₂ , CHF ₃ , N ₂ , and H ₂ O are shown in the figure as inert gases, other gases may be used. Further, in FIG. 1, the inert gas is supplied to the dispersion plate together with the flammable gas, but it may be mixed with the flammable gas and supplied.

処理室１０１の下部には処理室を減圧するためのターボ分子ポンプやドライポンプなど
の排気手段１３が調圧バルブ１４を介して接続されている。なお、符号１０はプラズマ、
符号５２はバルブ、符号６０は外カバーを示す。 An exhaust means 13 such as a turbo molecular pump or a dry pump for depressurizing the processing chamber is connected to the lower part of the processing chamber 101 via a pressure regulating valve 14. Reference numeral 10 is plasma.
Reference numeral 52 indicates a valve, and reference numeral 60 indicates an outer cover.

ステージ１０４とＩＣＰプラズマ源の間の高さ位置にはウエハ（試料）１０２を加熱す
るためのランプユニットとして、ＩＲランプユニットが設置されている。ＩＲランプユニ
ットは主にＩＲランプ６２、ＩＲ光を反射する反射板６３、ＩＲ光透過窓７４からなる。
ＩＲランプ６２にはサークル型（円形状）のランプを用いる。なお、ＩＲランプから放射
される光は可視光から赤外光領域の光を主とする光（電磁波）である。本実施例では３周
分のランプ（６２−１、６２−２、６２−３）を設置したが、２周、４周などとしてもよ
い。また、ランプ１周分は円環状の１つのランプで構成してもよいし、例えばおよそ９０
°の円弧状のランプを円環上状に４つ並べて１つの円環状ランプとして用いてもよい。Ｉ
Ｒランプの上方にはＩＲ光を反射するための反射板６３が設置されている。 An IR lamp unit is installed as a lamp unit for heating the wafer (sample) 102 at a height position between the stage 104 and the ICP plasma source. The IR lamp unit mainly includes an IR lamp 62, a reflector 63 that reflects IR light, and an IR light transmitting window 74.
A circle-shaped (circular) lamp is used for the IR lamp 62. The light radiated from the IR lamp is mainly light (electromagnetic wave) in the visible to infrared light region. In this embodiment, lamps for 3 laps (62-1, 62-2, 62-3) are installed, but 2 laps, 4 laps, or the like may be used. Further, one round of the lamp may be composed of one annular lamp, for example, about 90.
Four arc-shaped lamps of ° may be arranged in a circular shape and used as one circular lamp. I
A reflector 63 for reflecting IR light is installed above the R lamp.

ＩＲランプ６２にはＩＲランプ用電源６４が接続されており、その途中にはプラズマ生
成用の高周波電力のノイズがＩＲランプ用電源に流入しないようにするための高周波カッ
トフィルタ２５が設置されている。また、ＩＲランプ６２−１、６２−２、６２−３に供
給する電力がお互いに独立に制御できるような機能がＩＲランプ用の電源６４には設置さ
れており、ウエハの加熱量の径方向分布を調節できるようになっている（配線は一部図示
を省略した）。 An IR lamp power supply 64 is connected to the IR lamp 62, and a high frequency cut filter 25 is installed in the middle of the IR lamp 62 to prevent noise of high frequency power for plasma generation from flowing into the IR lamp power supply. .. Further, the power supply 64 for the IR lamp has a function that allows the electric power supplied to the IR lamps 62-1, 62-2, and 62-3 to be controlled independently of each other, and is provided in the radial direction of the heating amount of the wafer. The distribution can be adjusted (some wiring is omitted).

ＩＲランプユニットの中央には流路７５が形成されている。そして、この流路７５には
プラズマ中で生成されたイオンや電子を遮蔽し、中性のガスや中性のラジカルのみを透過
させてウエハに照射するための複数の穴の開いたスリット板７８（７８−１、７８−２の
部分を含む）が設置されている。ＩＲランプの下方からランプの内側の側方（ガスの流路
７５側）にかけては石英製のＩＲ光を通すためのＩＲ光透過窓７４が設置されている。Ｉ
Ｒ光透過窓は、ＩＲランプの下方からランプの内側の側方を含め一体の部材で構成されて
いる。 A flow path 75 is formed in the center of the IR lamp unit. A slit plate 78 having a plurality of holes for shielding ions and electrons generated in the plasma and allowing only neutral gas and neutral radicals to permeate through the flow path 75 to irradiate the wafer. (Including parts 78-1 and 78-2) are installed. An IR light transmitting window 74 for passing IR light made of quartz is installed from the lower side of the IR lamp to the inner side of the lamp (the side of the gas flow path 75). I
The R light transmitting window is composed of an integral member from below the IR lamp to the inside side of the lamp.

ステージ１０４にはステージを冷却するための冷媒の流路３９が内部に形成されており
、チラー３８によって冷媒が循環供給されるようになっている。また、ウエハ１０２を静
電吸着によって固定するため、板状の電極板（静電吸着用の電極）３０がステージに埋め
込まれており、それぞれにＤＣ電源（静電吸着用の電源）３１が接続されている。また、
ウエハ１０２を効率よく冷却するため、ウエハ１０２の裏面とステージ１０４との間にＨ
ｅガスを供給できるようになっている。 A flow path 39 of a refrigerant for cooling the stage is formed inside the stage 104, and the chiller 38 circulates and supplies the refrigerant. Further, in order to fix the wafer 102 by electrostatic adsorption, a plate-shaped electrode plate (electrode for electrostatic adsorption) 30 is embedded in the stage, and a DC power supply (power supply for electrostatic adsorption) 31 is connected to each. Has been done. Also,
In order to efficiently cool the wafer 102, H is placed between the back surface of the wafer 102 and the stage 104.
It is possible to supply e-gas.

次に、ランプユニットに設置されているＩＲ光透過窓とスリット板の構成や位置関係の
詳細について図２を用いて説明する。ＩＲ光透過窓７４はＩＲ光を下方（ウエハ側）に透
過するだけでなく、径方向の中心方向へ透過できるように中央には円筒状の構造が設置さ
れており、この円筒状の構造部分がランプユニット中央の流路７５の一部を構成するよう
になっている。円筒状の構造部分の上方には真空に封じるためのＯリングシール面７９−
１がある。このＯリングシール面７９−１の高さ（図２の位置ａ）は、反射板の内側の下
端８１−１の高さ（図２の位置ｂ）よりも高い位置としている。なお、符号１４３はスペ
ーサーを示す。 Next, the details of the configuration and positional relationship between the IR light transmitting window and the slit plate installed in the lamp unit will be described with reference to FIG. The IR light transmitting window 74 has a cylindrical structure installed in the center so that IR light can be transmitted not only downward (wafer side) but also in the radial center direction, and this cylindrical structural portion. Consists of a part of the flow path 75 in the center of the lamp unit. Above the cylindrical structural part is an O-ring seal surface 79- for vacuum sealing.
There is one. The height of the O-ring seal surface 79-1 (position a in FIG. 2) is higher than the height of the lower end 81-1 inside the reflector (position b in FIG. 2). Reference numeral 143 indicates a spacer.

流路７５に設置されたスリット板７８は上下に２段（７８−１、７８−２）となってい
る。スリット板の概略を図３Ａから図３Ｃに示す。図３Ａは上側スリット板７８−１、図
３Ｂは下側スリット板７８−２を示している。スリット板は石英製（誘電体）の板に例え
ば直径数ミリメートルの円形の穴（ガス穴）１４２（１４２−１、１４２−２の部分を含
む）が数百個設けられている。中性のガスや中性のラジカルはこの穴を介してプラズマ側
からウエハ側へ輸送される。スリット板の厚さは数ミリメートルから数センチメートルと
した。図３Ｃは、２枚のスリット板を処理室の上方から見たときのガス穴の位置関係を示
す。２枚のスリット板７８−１と７８−２に設けられている穴はお互いに位相がずらして
あり、ウエハ側からプラズマ側が直接見えないようにすることで、イオンや電子の遮蔽効
果を高めている。２枚のスリット板７８−１と７８−２の間隔はスリット板の間に設置し
たスペーサー１４３によって決定する（図２）。スペーサー１４３によって決定されるス
リット板７８−１と７８−２の間隔は数ミリメートルないし数センチメートルとする。な
お、スリット板の複数の穴の直径や穴の数、２枚のスリット板の間隔はガスの流れのコン
ダクタンスによって決定する。スリット板の役割はプラズマ中で生成されたイオンと電子
を遮蔽し、中性のガスとラジカルを通過させるためのものであり、穴の径が小さすぎたり
、穴の数が少なすぎたり、２枚のスリット板の距離が近すぎたり、スリット板の厚さが厚
すぎると、イオンや電子の遮蔽効果は高まるが、コンダクタンスが小さくなり、中性のガ
スやラジカルが通りにくくなってしまう。そのため、できるだけスリット板の上方の空間
であるプラズマ生成領域の圧力と、スリット板より下方のウエハへラジカルを照射する領
域の圧力が近い値になるように（コンダクタンスを大きくなるように）各種寸法を調整す
ることが望ましい。例えばスリット板７８−１の上方の処理ガスの圧力が５０Ｐａである
場合、スリット板７８−２の下方のウエハ領域の処理ガスの圧力は４５Ｐａなど両者の値
が例えば２倍以上開かないようにするのが望ましい。 The slit plate 78 installed in the flow path 75 has two upper and lower stages (78-1, 78-2). The outline of the slit plate is shown in FIGS. 3A to 3C. FIG. 3A shows the upper slit plate 78-1, and FIG. 3B shows the lower slit plate 78-2. The slit plate is made of quartz (dielectric) and is provided with hundreds of circular holes (gas holes) 142 (including the portions 142-1 and 142-2) having a diameter of several millimeters, for example. Neutral gas and neutral radicals are transported from the plasma side to the wafer side through this hole. The thickness of the slit plate was several millimeters to several centimeters. FIG. 3C shows the positional relationship of the gas holes when the two slit plates are viewed from above the processing chamber. The holes provided in the two slit plates 78-1 and 78-2 are out of phase with each other, and by making the plasma side invisible directly from the wafer side, the shielding effect of ions and electrons is enhanced. There is. The distance between the two slit plates 78-1 and 78-2 is determined by the spacer 143 installed between the slit plates (FIG. 2). The distance between the slit plates 78-1 and 78-2 determined by the spacer 143 is several millimeters to several centimeters. The diameter of the plurality of holes in the slit plate, the number of holes, and the distance between the two slit plates are determined by the conductance of the gas flow. The role of the slit plate is to shield the ions and electrons generated in the plasma and allow neutral gas and radicals to pass through, and the hole diameter is too small or the number of holes is too small. If the distance between the slit plates is too short or the thickness of the slit plates is too thick, the shielding effect of ions and electrons will be enhanced, but the conductance will be reduced and neutral gas and radicals will not easily pass through. Therefore, various dimensions should be adjusted so that the pressure in the plasma generation region, which is the space above the slit plate, and the pressure in the region where radicals are irradiated to the wafer below the slit plate are as close as possible (to increase the conductance). It is desirable to adjust. For example, when the pressure of the processing gas above the slit plate 78-1 is 50 Pa, the pressure of the processing gas in the wafer region below the slit plate 78-2 is 45 Pa so that both values do not open more than twice, for example. Is desirable.

図４にＩＲランプの光の照射方向の例を示す（装置構成は図１と同等である）。図４の
矢印１４４（１４４−１から１４４−９を含む）は最も内側のランプにおいて、図上の左
側の位置から放射される光の照射方向について示したものである。スリット板７８の高さ
位置（図２の位置ｃ）は、反射板６３の内側の下端８１−１（図２の位置ｂ）よりも下の
位置に設置してある。これにより例えば矢印１４４−１ないし１４４−４に示すように、
ＩＲランプから放射されたＩＲ光の一部がスリット板７８に照射されてスリット板７８を
加熱できるようにしている。これにより堆積性のラジカルのスリット板への付着を抑制し
ている。また、スリット板の表面に微細な凹凸をつけて光の透過度を調整するとよい。ま
た、ＩＲ光透過窓はＩＲ光の透過率の高い合成石英を用いるのが望ましいが、スリット板
の石英には赤外光の吸収量が相対的に大きい溶融石英を用いてもよい。すなわち、ＩＲ光
透過窓とスリット板にはお互いにＩＲ光の透過率が異なる素材を用いてもよい。 FIG. 4 shows an example of the light irradiation direction of the IR lamp (the device configuration is the same as that of FIG. 1). Arrow 144 (including 144-1 to 144-9) in FIG. 4 indicates the irradiation direction of light emitted from the position on the left side of the figure in the innermost lamp. The height position of the slit plate 78 (position c in FIG. 2) is located below the lower end 81-1 (position b in FIG. 2) inside the reflector 63. This results, for example, as shown by arrows 144-1 to 144-4.
A part of the IR light emitted from the IR lamp is applied to the slit plate 78 so that the slit plate 78 can be heated. This suppresses the adhesion of sedimentary radicals to the slit plate. Further, it is preferable to adjust the light transmittance by making fine irregularities on the surface of the slit plate. Further, although it is desirable to use synthetic quartz having a high IR light transmittance for the IR light transmitting window, fused quartz having a relatively large amount of infrared light absorption may be used for the quartz of the slit plate. That is, materials having different IR light transmittances may be used for the IR light transmitting window and the slit plate.

スペーサー１４３の材質はスリット板と同じものとした。また、上側のスリット板７８
−１はプラズマに曝されているため、ある程度のプラズマによる加熱が期待できるが、下
側のスリット板７８−２はかなりイオンが遮蔽されているため、加熱が期待できない。そ
のため、特に下側のスリット板はＩＲ光によって加熱する必要性が高い。そのため、少な
くとも、下方のスリット板をＩＲ光で効率的に加熱できるように設置位置を調整するとよ
い。 The material of the spacer 143 was the same as that of the slit plate. Further, the upper slit plate 78
Since -1 is exposed to plasma, heating by plasma can be expected to some extent, but heating cannot be expected because the lower slit plate 78-2 has considerably shielded ions. Therefore, it is highly necessary to heat the lower slit plate by IR light. Therefore, at least, the installation position should be adjusted so that the lower slit plate can be efficiently heated by IR light.

さらに図４から分かるように、ＩＲ光透過窓７４がＩＲランプの内側、且つ、側方（
図４のＸ）にも設置されている構成とすることにより、矢印１４４−３ないし１４４−５
で示すように、ウエハの中心から見てＩＲランプにおけるＩＲ光の放射位置とは反対側の
ウエハ面やウエハ中心付近を加熱できるメリットもある。もし、図４のＸの部分がＩＲ光
を透過しない材質とした場合、ウエハ中心が加熱できず、また、ＩＲ光放射位置とは反対
側のウエハ面も加熱できないため、ウエハの加熱力や加熱の均一性が悪化する。 Further, as can be seen from FIG. 4, the IR light transmitting window 74 is inside the IR lamp and on the side (
Arrows 144-3 to 144-5 by adopting the configuration also installed in X) of FIG.
As shown by, there is also an advantage that the wafer surface on the side opposite to the radiation position of IR light in the IR lamp and the vicinity of the wafer center when viewed from the center of the wafer can be heated. If the part X in FIG. 4 is made of a material that does not transmit IR light, the center of the wafer cannot be heated, and the wafer surface on the side opposite to the IR light radiation position cannot be heated, so that the heating force and heating of the wafer cannot be performed. The uniformity of the

また、Ｏリングシール面７９−１（図２の位置ａ）が反射板の内側の下端８１−１（図
２の位置b）よりも高い位置に設置することでＯリング（シール部材）８０に直接ＩＲ光
をあたらなくすることができ、Ｏリング８０の劣化を抑えることができる。さらに、ＩＲ
光透過窓７４の外周には段差がつけられており、外周部のＯリングのシール面７９−２が
反射板６３の外周の下端８１−２よりも高い位置になるようにし、Ｏリング８０に直接Ｉ
Ｒ光が当たらないようにした。すなわち、反射板６３を、Ｏリング（シール部材）８０へ
の電磁波を遮るカバーとしても用いた。 Further, by installing the O-ring seal surface 79-1 (position a in FIG. 2) higher than the lower end 81-1 (position b in FIG. 2) inside the reflector, the O-ring (seal member) 80 is provided. It is possible to directly eliminate the IR light and suppress the deterioration of the O-ring 80. In addition, IR
A step is provided on the outer periphery of the light transmitting window 74 so that the sealing surface 79-2 of the O-ring on the outer periphery is higher than the lower end 81-2 on the outer periphery of the reflector 63, and the O-ring 80 is formed. Direct I
R light was prevented from hitting. That is, the reflector 63 was also used as a cover for blocking electromagnetic waves to the O-ring (seal member) 80.

このようにＩＲランプからのＩＲ光が直接Ｏリング８０に照射されないようしているが
、一部の光はＩＲ光透過窓７４内で反射してＯリングに到達する。そのため、可能な限り
Ｏリング８０にＩＲ光が当たらないようにするために、図５に示すようにＩＲ光透過窓７
４のＯリングのシール面７９−１にはアルミなどの反射層（電磁波伝達抑制部材）８２を
蒸着し、且つ、接合面の隙間に入射するラジカルによって反射層８２が劣化するのを防ぐ
ため、イットリア（Ｙ_２Ｏ_３）などの対プラズマ保護層８３で反射層８２の周りをコーテ
ィングするとよい。この場合Ｏリング８０は対プラズマ保護層に当たって真空を封じるこ
とになる。当然、Ｏリングのシール面７９−２にも同様に反射層、及び、耐プラズマ層を
コーティングするとよい。 In this way, the IR light from the IR lamp is not directly applied to the O-ring 80, but some of the light is reflected in the IR light transmitting window 74 and reaches the O-ring. Therefore, in order to prevent the IR light from shining on the O-ring 80 as much as possible, the IR light transmitting window 7 is shown in FIG.
In order to deposit a reflective layer (electromagnetic wave transmission suppressing member) 82 such as aluminum on the sealing surface 79-1 of the O-ring of No. 4 and prevent the reflective layer 82 from being deteriorated by radicals incident on the gap between the joint surfaces. The area around the reflective layer 82 may be coated with an anti-plasma protective layer 83 such as yttria (Y ₂ O ₃ ). In this case, the O-ring 80 hits the plasma protective layer and seals the vacuum. Naturally, the sealing surface 79-2 of the O-ring may be similarly coated with the reflective layer and the plasma resistant layer.

なお、装置の各種寸法については次のとおりとした。分散板１７−１、１７−２から供
給された内側の処理ガスは概ねプラズマ１０において解離、イオン化され、中性のラジカ
ルやガスは概ねスリット板の中心を通過してウエハの中心付近へ照射されように（図４の
矢印Ａ）、そして、分散板１７−３、及び１７−４から供給された外側の処理ガスはプラ
ズマ１０において解離、イオン化され、中性のラジカルやガスは概ねスリット板の外側を
通過してウエハの外周付近へ照射されるように（図４の矢印Ｂ）、流路７５の径やスリッ
ト板７８の径はウエハの直径の１／２以上として、内側のガスと外側のガスのお互いの拡
散・混合が少なくなるようにするのが望ましい。一方で流路７５の径が大きくなりすぎる
とＩＲランプとウエハの距離が長くなりすぎ、ウエハの加熱力が低下するため、流路７５
または内側のランプ６２−１の径はウエハの径と同程度する。したがって、ウエハの径が
３００ｍｍ（３０ｃｍ）である場合、例えば流路７５やスリット板の径（穴の開いている
領域の径）は２０ｃｍないし３０ｃｍとする。また、石英チャンバー１２の径はウエハ径
と同程度とし、２０〜３０ｃｍとする。 The various dimensions of the device are as follows. The inner processing gas supplied from the dispersion plates 17-1 and 17-2 is generally dissociated and ionized in the plasma 10, and neutral radicals and gases generally pass through the center of the slit plate and are irradiated to the vicinity of the center of the wafer. As shown (arrow A in FIG. 4), the outer processing gases supplied from the dispersion plates 17-3 and 17-4 are dissociated and ionized in the plasma 10, and the neutral radicals and gases are generally in the slit plate. The diameter of the flow path 75 and the diameter of the slit plate 78 are set to be 1/2 or more of the diameter of the wafer so that the gas passes through the outside and is irradiated to the vicinity of the outer periphery of the wafer (arrow B in FIG. 4). It is desirable to reduce the diffusion and mixing of the gases in each other. On the other hand, if the diameter of the flow path 75 becomes too large, the distance between the IR lamp and the wafer becomes too long, and the heating force of the wafer decreases.
Alternatively, the diameter of the inner lamp 62-1 is about the same as the diameter of the wafer. Therefore, when the diameter of the wafer is 300 mm (30 cm), for example, the diameter of the flow path 75 or the slit plate (the diameter of the region where the holes are formed) is 20 cm to 30 cm. The diameter of the quartz chamber 12 is about the same as the wafer diameter, and is 20 to 30 cm.

ＩＲ光透過窓７４とウエハ１０２との距離は数センチメートル以上（例えば５ｃｍ）と
なるようにして、処理ガスやラジカルの排気がスムーズにできるようにする。ＩＲランプ
の高さ位置とウエハの高さ位置との差は１０ｃｍ〜２０ｃｍ程度とし、ＩＲランプとウエ
ハの距離が長くなりすぎないようにする。また、短寿命ラジカルをウエハに効率的に照射
するため、プラズマやＩＣＰコイルとウエハの距離は数十センチメートル以内（例えば３
０ｃｍ）とする。 The distance between the IR light transmitting window 74 and the wafer 102 should be several centimeters or more (for example, 5 cm) so that the processing gas and radicals can be smoothly exhausted. The difference between the height position of the IR lamp and the height position of the wafer should be about 10 cm to 20 cm so that the distance between the IR lamp and the wafer is not too long. In addition, in order to efficiently irradiate the wafer with short-lived radicals, the distance between the plasma or ICP coil and the wafer is within several tens of centimeters (for example, 3).
0 cm).

上述のように構成した本装置の処理手順の例を図６、図７を用いて説明する。処理室１
０１に設けられたウエハ搬送口（図示省略）を介してウエハを処理室１０１へ搬入（搬入
工程、図７の(１)、図６のウエハ搬入）した後、静電吸着のためのＤＣ電源３１によりウ
エハを固定するとともに、ウエハの裏面にウエハ冷却用のＨｅガスを供給する。そして、
複数のマスフローコントローラー５０、及び、ガス分配器５１によって処理室１０１内に
供給する処理ガスの流量や処理室１０１内のガス組成分布を調整し、放電電源２０により
プラズマ放電を開始する。そして、処理ガスはプラズマ１０にてイオン化、解離し、中性
のガスとラジカルはスリット板７８を通過して被エッチング層９５を有するウエハ１０２
に照射される。これによりラジカルをウエハの表面に吸着させて被エッチング層９５の表
面に反応層９６を生成する（吸着工程、図７の(２)、図６の高周波電力ＯＮの領域）。こ
こで、被エッチング層９５は、Ｓｉ、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、Ｗ、ＴｉＮ、ＴｉＯ、Ａｌ_２Ｏ
_３などの層である。 An example of the processing procedure of the present apparatus configured as described above will be described with reference to FIGS. 6 and 7. Processing room 1
After the wafer is carried into the processing chamber 101 through the wafer transfer port (not shown) provided in 01 (carry-in process, wafer carry-in in FIG. 7 (1) and FIG. 6), a DC power supply for electrostatic adsorption is performed. The wafer is fixed by 31 and He gas for cooling the wafer is supplied to the back surface of the wafer. And
The flow rate of the processing gas supplied into the processing chamber 101 and the gas composition distribution in the processing chamber 101 are adjusted by the plurality of mass flow controllers 50 and the gas distributor 51, and the plasma discharge is started by the discharge power source 20. Then, the processing gas is ionized and dissociated by the plasma 10, and the neutral gas and radicals pass through the slit plate 78 and the wafer 102 having the layer 95 to be etched
Is irradiated to. As a result, radicals are adsorbed on the surface of the wafer to generate a reaction layer 96 on the surface of the layer 95 to be etched (adsorption step, region of high frequency power ON in FIG. 7 (2) and FIG. 6). Here, the layer 95 to be etched is Si, SiO ₂ , SiN, W, TiN, TiO, Al ₂ O.
It is a layer such as ₃ .

反応層９６の生成が完了したら放電電源２０をＯＦＦとしてプラズマ放電を止める。そ
して、ウエハ裏面のＨｅガスの供給を停止するとともに、バルブ５２を開いてウエハの裏
面の圧力を処理室内の圧力と同程度にする。そしてＤＣ電源３１をＯＦＦとしてウエハの
静電吸着を解除する。 When the formation of the reaction layer 96 is completed, the discharge power supply 20 is turned off to stop the plasma discharge. Then, the supply of He gas on the back surface of the wafer is stopped, and the valve 52 is opened to make the pressure on the back surface of the wafer equal to the pressure in the processing chamber. Then, the DC power supply 31 is turned off to release the electrostatic adsorption of the wafer.

次に電源６４の出力をＯＮにしてＩＲランプ６２を点灯させる。ＩＲランプ６２から放
射されたＩＲ光はＩＲ光透過窓７４を透過し、ウエハ、及び、スリット板を加熱する。 Next, the output of the power supply 64 is turned on and the IR lamp 62 is turned on. The IR light radiated from the IR lamp 62 passes through the IR light transmitting window 74 and heats the wafer and the slit plate.

ウエハの温度が一定値に到達したら電源６４の出力を低減し、ウエハの温度を一定に保
ちながら反応層９６を脱離させる（脱離工程、図７の（３）、図６のＩＲランプの電力Ｏ
Ｎの領域）。 When the temperature of the wafer reaches a certain value, the output of the power supply 64 is reduced, and the reaction layer 96 is desorbed while keeping the temperature of the wafer constant (desorption step, (3) of FIG. 7, IR lamp of FIG. 6). Power O
Area of N).

その後、ＩＲランプ用電源６４の出力をＯＦＦにして、ウエハの加熱を停止する。次に
処理室内にＡｒガスを供給しながらウエハ裏面にＨｅガスを供給しウエハの冷却を開始す
る（冷却工程、図７の(４)、図６のＩＲランプＯＦＦの領域）。このとき、Ａｒガスの圧
力とＨｅのガス圧の差は概ね０．５ｋＰａ以下となるようにする。例えば、処理室内のＡ
ｒガスの圧力を０．８ｋＰａ、ウエハ裏面のＨｅガス圧を１ｋＰａとする（裏面のＨｅガ
スの圧力でウエハが飛び跳ねないようにする）。そして、ウエハの温度が５０〜１００℃
以下となったらＤＣ電源３１をＯＮにして静電吸着によりウエハを固定し、処理室内への
Ａｒの供給は停止するか流量を少なくする。そして、ウエハの温度をステージ１０４の温
度程度にさらに低下させる。ステージの温度は−４０℃〜４０℃程度とする。なお、ウエ
ハ冷却において、最初からウエハを静電吸着しないのは、冷却過程においてウエハが縮む
のに伴ってステージとウエハがこすれてウエハの裏面を傷がついたり、応力でウエハが割
れたりしないようにするためである。冷却が終了したら再びラジカル照射を開始する。そ
して、ラジカル吸着と脱離（図７の（２）−（４））のサイクルを繰り返してステップバ
イステップでエッチングを行い、エッチングが終了したら処理室１０１からウエハを搬出
する。このサイクル数を増やすことによりエッチング量を増やすことができる。これらの
処理は制御部（図示せず）により制御される。 After that, the output of the IR lamp power supply 64 is turned off to stop the heating of the wafer. Next, while supplying Ar gas to the processing chamber, He gas is supplied to the back surface of the wafer to start cooling the wafer (cooling step, IR lamp OFF region in FIG. 7 (4) and FIG. 6). At this time, the difference between the Ar gas pressure and the He gas pressure is set to be approximately 0.5 kPa or less. For example, A in the processing room
The pressure of the r gas is 0.8 kPa, and the He gas pressure on the back surface of the wafer is 1 kPa (to prevent the wafer from jumping due to the pressure of the He gas on the back surface). And the temperature of the wafer is 50 to 100 ° C.
When the following occurs, the DC power supply 31 is turned on to fix the wafer by electrostatic adsorption, and the supply of Ar to the processing chamber is stopped or the flow rate is reduced. Then, the temperature of the wafer is further lowered to about the temperature of the stage 104. The temperature of the stage is about -40 ° C to 40 ° C. In wafer cooling, the reason why the wafer is not electrostatically adsorbed from the beginning is that the stage and the wafer do not rub against each other as the wafer shrinks during the cooling process, and the back surface of the wafer is not scratched or the wafer is not cracked by stress. To make it. When the cooling is completed, radical irradiation is started again. Then, the cycle of radical adsorption and desorption ((2)-(4) in FIG. 7) is repeated to perform etching step by step, and when the etching is completed, the wafer is carried out from the processing chamber 101. The etching amount can be increased by increasing the number of cycles. These processes are controlled by a control unit (not shown).

図２に示すＩＲランプユニットを備えた図１に示すプラズマ処理装置を用い、図６及び
図７に示す手順に従って等方性エッチング処理を行った結果、堆積ラジカル起因の異物付
着が低減され、高精度のエッチングを行うことができた。 As a result of performing isotropic etching treatment according to the procedure shown in FIGS. 6 and 7 using the plasma processing apparatus shown in FIG. 1 equipped with the IR lamp unit shown in FIG. 2, foreign matter adhesion due to accumulated radicals is reduced and high. We were able to perform accurate etching.

以上、本実施例によれば、イオン遮蔽用のスリットを設置した場合であっても、スリッ
トへの堆積性のラジカルを低減可能な、吸着・脱離方式の真空処理装置を提供することが
できる。 As described above, according to this embodiment, it is possible to provide an adsorption / desorption type vacuum processing apparatus capable of reducing the radicals deposited in the slit even when the slit for shielding ions is installed. ..

次に本発明の他の実施例を図８や図９を用いて説明する。なお、実施例１に記載され本
実施例に未記載の事項は特段の事情が無い限り本実施例にも適用することができる。 Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 and 9. The matters described in the first embodiment and not described in the present embodiment can be applied to the present embodiment unless there are special circumstances.

図８は本発明の第２の実施例に係るプラズマ処理装置(本体部)の断面図である。図８に
示すように、ＩＲランプ６２（ここでは、６２−１、６２−２、６２−３）をウエハに並
行方向の同一面に配置するのではなく、ウエハに対して傾いた面に沿って配置する方法も
加熱の均一性の観点では有利であると考えられる。但し、この場合はランプユニットの高
さＬが図１の構成に対して長くなってしまい、これに伴ってラジカル生成領域とウエハの
距離が長くなってしまう。短寿命ラジカルの効率的なウエハへの照射という観点では図１
に示すように、ＩＲランプはウエハに並行な面上に配列してランプユニットの高さを小さ
くするほうがよい。ＩＲランプ６２をウエハに並行方向の同一面に配置するかウエハに対
して傾いた面に沿って配置するかは、目的に応じて使い分けることができる。 FIG. 8 is a cross-sectional view of the plasma processing apparatus (main body) according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, the IR lamps 62 (here, 62-1, 62-2, 62-3) are not arranged on the same surface in the parallel direction to the wafer, but along the surface inclined with respect to the wafer. It is also considered that the method of arranging the wafers is advantageous from the viewpoint of heating uniformity. However, in this case, the height L of the lamp unit becomes longer than that of the configuration shown in FIG. 1, and the distance between the radical generation region and the wafer becomes longer accordingly. From the viewpoint of efficient irradiation of short-lived radicals on the wafer, FIG.
As shown in, it is better to arrange the IR lamps on a plane parallel to the wafer to reduce the height of the lamp unit. Whether the IR lamp 62 is arranged on the same surface in the parallel direction on the wafer or along the surface inclined with respect to the wafer can be used properly according to the purpose.

なお、実施例１で説明したプラズマ処理装置や本実施例の図８で示したプラズマ処理装
置では透過窓７４の内側下部の角部が直角形状のものであったが、ＩＲランプによるウエ
ハ加熱の均一性を調整する場合は図９に示したように、ＩＲ光透過窓７４のＩＲランプの
下側の面とＩＲランプの内側の側面の部分が交わる部分において、ＩＲ光透過窓７４の外
側の湾曲部８５−１と内側の湾曲部８５−２の曲率をお互いに変えることによってレンズ
効果により、ウエハへの加熱分布を調整するのが望ましい。 In the plasma processing apparatus described in Example 1 and the plasma processing apparatus shown in FIG. 8 of this example, the lower inner corners of the transmission window 74 had a right-angled shape, but the wafer was heated by the IR lamp. When adjusting the uniformity, as shown in FIG. 9, at the intersection of the lower surface of the IR lamp of the IR light transmitting window 74 and the inner side surface portion of the IR lamp, the outer side of the IR light transmitting window 74 It is desirable to adjust the heating distribution on the wafer by the lens effect by changing the curvatures of the curved portion 85-1 and the inner curved portion 85-2 with each other.

図８に示すプラズマ処理装置を用い、図６及び図７に示す手順に従って等方性エッチン
グ処理を行った結果、均一性に優れ、堆積ラジカル起因の異物付着が低減され、高精度の
エッチングを行うことができた。 As a result of performing isotropic etching treatment according to the procedure shown in FIGS. 6 and 7 using the plasma processing apparatus shown in FIG. 8, the uniformity is excellent, foreign matter adhesion due to deposited radicals is reduced, and high-precision etching is performed. I was able to.

以上、本実施例によれば、イオン遮蔽用のスリットを設置した場合であっても、スリッ
トへの堆積性のラジカルを低減可能な、吸着・脱離方式の真空処理装置を提供することが
できる。また、ＩＲランプ６２をウエハに対して傾いた面に沿って配置することにより、
より均一性に優れたエッチングを行うことができた。また、ＩＲ光透過窓のガス流路側底
面角部において、外側の湾曲部８５−１と内側の湾曲部８５−２の曲率をお互いに変える
ことによりウエハへの加熱分布を調整することができる。 As described above, according to this embodiment, it is possible to provide an adsorption / desorption type vacuum processing apparatus capable of reducing the radicals deposited in the slit even when the slit for shielding ions is installed. .. Further, by arranging the IR lamp 62 along the surface inclined with respect to the wafer,
Etching with better uniformity could be performed. Further, in the corner portion of the bottom surface of the IR light transmitting window on the gas flow path side, the heating distribution on the wafer can be adjusted by changing the curvatures of the outer curved portion 85-1 and the inner curved portion 85-2.

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。
例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであ
り、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実
施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例
の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部につ
いて、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 The present invention is not limited to the above-mentioned examples, and includes various modifications.
For example, the above-described embodiment has been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to those having all the described configurations. It is also possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add / delete / replace a part of the configuration of each embodiment with another configuration.

１０：プラズマ、１１：ベースチャンバー、１２：石英チャンバー、１３：排気手段、１
４：調圧バルブ、１７，１７−１，１７−２，１７−３，１７−４：ガス分散板、２０：
高周波電源、２２：整合器、２４：ＤＣ電源、２５：フィルタ、３０：静電吸着用の電極
、３１：静電吸着用の電源、３３：石英チャンバー、３４：ＩＣＰコイル、３８：チラー
、３９：冷媒の流路、５０：マスフローコントローラー（ＭＦＣ）、５１：ガス分配器、
５２：バルブ、６０：外カバー、６２，６２−１，６２−２，６２−３：ＩＲランプ、６
３：反射板、６４：ＩＲランプ用電源、７４：ＩＲ光透過窓、７５：流路、７８，７８−
１，７８−２：スリット板、７９−１，７９−２：Ｏリングシール面、８０：Ｏリング、
８１−１，８１−２：反射板の下面、８２：アルミ膜（反射層）、８３：Ｙ_２Ｏ_３（プラ
ズマ保護層）、８５−１,８５−２：窓の湾曲部、９５：被エッチング層、９６：反応層
、１０１：処理室、１０２：ウエハ（試料）、１０４：ステージ（試料台）、１０５：シ
ャワープレート、１０６：天板、１４２,１４２−１，１４２−２：ガス穴、１４３：ス
ペーサー。 10: Plasma, 11: Base chamber, 12: Quartz chamber, 13: Exhaust means, 1
4: Pressure regulating valve, 17, 17-1, 17-2, 17-3, 17-4: Gas dispersion plate, 20:
High frequency power supply, 22: Matcher, 24: DC power supply, 25: Filter, 30: Electrode for electrostatic adsorption, 31: Power supply for electrostatic adsorption, 33: Quartz chamber, 34: ICP coil, 38: Chiller, 39 : Refrigerant flow path, 50: Mass flow controller (MFC), 51: Gas distributor,
52: Bulb, 60: Outer cover, 62,62-1,62-2,62-3: IR lamp, 6
3: Reflector, 64: Power supply for IR lamp, 74: IR light transmission window, 75: Flow path, 78,78-
1,78-2: Slit plate, 79-1, 79-2: O-ring seal surface, 80: O-ring,
81-1, 81-2: Lower surface of reflector, 82: Aluminum film (reflective layer), 83: Y ₂ O ₃ (plasma protective layer), 85-1, 85-2: Curved part of window, 95: Wafer Etching layer, 96: Reaction layer, 101: Processing chamber, 102: Wafer (sample), 104: Stage (sample table), 105: Shower plate, 106: Top plate, 142,142-1,142-2: Gas hole , 143: Spacer.

Claims (9)

減圧された内側に処理用のガスが供給される処理室を内部に備えた真空容器と、前記処理室内側の下部に配置され処理用の試料が上面に載せられる試料台と、前記処理室上方に配置されその内部で処理用のガスを用いてプラズマが形成されるプラズマ形成室と、前記試料台の上面の上方であって前記処理室と前記プラズマ形成室との間に配置され前記処理用のガスがその内部を通り前記プラズマ形成室から前記処理室内部に導入される流路と、前記流路の外周側でこれを囲んで配置され前記試料を加熱するためのランプ及び前記処理室の内側に面して当該処理室と前記ランプとの間に配置され当該ランプからの電磁波を透過させる部材で構成されたリング状の窓部材とを備えた真空処理装置であって、
前記窓部材の電磁波を透過させる部材がこの窓部材のリング状の平板部下面と当該リング状の平板部の内周側で前記流路を囲む側壁面を構成する円筒形部分とを一体の部材として構成し、前記ランプからの電磁波が前記一体の部材の前記リング状の平板部と前記円筒形部分の側壁面を通して前記試料に照射されることを特徴とする真空処理装置。 A vacuum vessel having a processing chamber inside which is depressurized and a gas for processing is supplied inside, a sample table arranged in the lower part on the side of the processing chamber and a sample for processing being placed on the upper surface, and an upper part of the processing chamber. A plasma forming chamber in which plasma is formed by using a processing gas, and a plasma forming chamber which is arranged above the upper surface of the sample table and is arranged between the processing chamber and the plasma forming chamber for the processing. A flow path through which the gas is introduced from the plasma forming chamber into the processing chamber, a lamp arranged around the flow path on the outer peripheral side of the flow path, and a lamp for heating the sample, and the processing chamber. A vacuum processing apparatus provided with a ring-shaped window member which is arranged between the processing chamber and the lamp facing the inside and is composed of a member which transmits electromagnetic waves from the lamp.
The member that transmits electromagnetic waves of the window member integrates the lower surface of the ring-shaped flat plate portion of the window member and the cylindrical portion forming the side wall surface surrounding the flow path on the inner peripheral side of the ring-shaped flat plate portion. The vacuum processing apparatus is characterized in that the electromagnetic wave from the lamp is irradiated to the sample through the ring-shaped flat plate portion of the integral member and the side wall surface of the cylindrical portion . 請求項１に記載の真空処理装置であって、
前記流路の内側に配置された少なくとも１つの板部材であって複数の導入孔を備えた誘電体製の板部材を備えたことを特徴とする真空処理装置。 The vacuum processing apparatus according to claim 1.
A vacuum processing apparatus comprising at least one plate member arranged inside the flow path and a dielectric plate member having a plurality of introduction holes . 請求項１に記載の真空処理装置であって、
前記窓部材の前記側壁面を構成する側壁の上端部に前記処理室の内部と外部との間を気密に封止するシール部材と、前記ランプと前記シール部材との間に配置され前記電磁波から当該シール部材を遮るカバーを備えたことを特徴とする真空処理装置。 The vacuum processing apparatus according to claim 1.
A seal member that airtightly seals between the inside and the outside of the processing chamber at the upper end of the side wall that constitutes the side wall surface of the window member, and is arranged between the lamp and the seal member from the electromagnetic wave. A vacuum processing device provided with a cover that blocks the sealing member. 請求項３に記載の真空処理装置であって、
前記側壁の内部に配置され前記電磁波の前記シール部材への伝達を抑制する部材とを備えたことを特徴とする真空処理装置。 The vacuum processing apparatus according to claim 3.
A vacuum processing apparatus including a member arranged inside the side wall and suppressing transmission of the electromagnetic wave to the seal member. 請求項１乃至４の何れか一項に記載の真空処理装置であって、
前記流路からの前記処理用のガスの導入と前記ランプによる前記試料の加熱とが交互に繰り返されるように制御されることを特徴とする真空処理装置。 The vacuum processing apparatus according to any one of claims 1 to 4.
A vacuum processing apparatus characterized in that the introduction of the processing gas from the flow path and the heating of the sample by the lamp are controlled to be alternately repeated. 請求項２に記載の真空処理装置において、
前記板部材は、第１板部材と第２板部材とを有し、前記第１板部材の導入孔と前記第２板部材の導入孔とは平面的に異なった位置に配置されていることを特徴とする真空処理装置。 In the vacuum processing apparatus according to claim 2 .
The plate member has a first plate member and a second plate member, and the introduction hole of the first plate member and the introduction hole of the second plate member are arranged at different positions in a plane. A vacuum processing device characterized by. 請求項１に記載の真空処理装置において、
前記プラズマを形成するためのコイルが前記プラズマ形成室を取り巻いて設置されていることを特徴とする真空処理装置。 In the vacuum processing apparatus according to claim 1,
A vacuum processing apparatus characterized in that a coil for forming the plasma is installed surrounding the plasma forming chamber. 請求項１に記載の真空処理装置において、
前記窓部材は、前記試料の加熱分布を調整するために前記平板部の下面と前記円筒形部分の側壁面との間の角部がレンズの機能を備えていることを特徴とする真空処理装置。 In the vacuum processing apparatus according to claim 1,
Said window member, a vacuum process corners, characterized in that a function of the lens between the front SL side wall surface of the lower surface and the cylindrical portion of said plate in order to adjust the heating distribution of the sample apparatus. 請求項８に記載の真空処理装置において、
前記窓部材の前記角部は、前記ランプに面する側の曲率と前記試料に面する側の曲率が異なることを特徴とする真空処理装置。 In the vacuum processing apparatus according to claim 8.
A vacuum processing apparatus characterized in that the corner portion of the window member has a different curvature on the side facing the lamp and the curvature on the side facing the sample.

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