JPH0799098A - Plasma treating device - Google Patents
Plasma treating deviceInfo
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- JPH0799098A JPH0799098A JP6176981A JP17698194A JPH0799098A JP H0799098 A JPH0799098 A JP H0799098A JP 6176981 A JP6176981 A JP 6176981A JP 17698194 A JP17698194 A JP 17698194A JP H0799098 A JPH0799098 A JP H0799098A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はプラズマ処理装置に関
し、より詳細には半導体集積回路等の電子デバイスを製
造する際、基板上に形成された薄膜にエッチング処理も
しくはアッシング（灰化）処理を施し、あるいは基板に
ＣＶＤ処理（以下、このような処理をプラズマ処理とも
いう）を施すための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 a plasma processing apparatus, and more specifically, when manufacturing an electronic device such as a semiconductor integrated circuit, a thin film formed on a substrate is subjected to an etching process or an ashing process. Or a plasma processing apparatus for performing a CVD process (hereinafter, such a process is also referred to as a plasma process) on a substrate.
【０００２】[0002]
【従来の技術】プラズマ処理装置には、対向する電極に
高周波を印加してプラズマを発生させ、このプラズマに
より基板上に形成された薄膜をエッチングする装置が広
く知られている。2. Description of the Related Art As a plasma processing apparatus, an apparatus is widely known in which a high frequency is applied to opposing electrodes to generate plasma and the thin film formed on a substrate is etched by the plasma.
【０００３】図９はこの種のプラズマ処理装置を模式的
に示した断面図であり、図中３１は真空容器を示してい
る。真空容器３１は石英等の誘電体を用いて略有蓋円筒
形形状に形成されており、真空容器３１下部には試料台
３３が真空容器３１下部に密着して配設されている。試
料台３３上には複数枚のウエハ３２が載置されるように
なっており、ウエハ３２は水平状態に置かれ、かつ１枚
ずつ所定間隔を維持して載置されている。真空容器３１
内にはガス導入管３４と排気管３５とが対向して配設さ
れており、ガス導入管３４はバルブ３４ａを介してガス
ボンベ３４ｂに接続されている。また排気管３５は真空
ポンプ３５ａに接続されており、ガス導入管３４より真
空容器３１内に導入された反応ガスが載置された個々の
ウエハ３２面に沿って流れ、その後排気管３５から排出
されるようになっている。真空容器３１の外側には円弧
状に形成された電極３６ａ、３６ｂが対向して配設され
ており、電極３６ａは整合回路３８ａを介して高周波電
源３８ｂに接続され、電極３６ｂは接地されている。一
方、システムコントローラ３７には高周波電源３８ｂ、
真空ポンプ３５ａ、バルブ３４ａ、３６ｃ、真空度計３
７ａ、ガスセンサ３７ｂ等が接続されており、真空計３
７ａ、ガスセンサ３７ｂで検知された圧力、ガス組成値
により、バルブ３４ａ、３６ｃの開度、真空ポンプ３５
ａの排気量、高周波電源３８ｂのオンオフ等が調整・制
御されるようになっている（特開昭６３−２１８３２号
公報）。FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing this type of plasma processing apparatus, and 31 in the drawing shows a vacuum container. The vacuum container 31 is formed in a substantially cylindrical shape with a lid by using a dielectric material such as quartz, and a sample table 33 is disposed below the vacuum container 31 in close contact with the lower part of the vacuum container 31. A plurality of wafers 32 are placed on the sample table 33. The wafers 32 are placed in a horizontal state and placed one by one at a predetermined interval. Vacuum container 31
A gas introducing pipe 34 and an exhaust pipe 35 are arranged inside to face each other, and the gas introducing pipe 34 is connected to a gas cylinder 34b via a valve 34a. The exhaust pipe 35 is connected to a vacuum pump 35 a, and the reaction gas introduced into the vacuum container 31 from the gas introduction pipe 34 flows along the surface of each wafer 32 on which the reaction gas is placed, and then exhausted from the exhaust pipe 35. It is supposed to be done. Electrodes 36a and 36b formed in an arc shape are arranged to face each other outside the vacuum container 31, the electrode 36a is connected to a high frequency power source 38b via a matching circuit 38a, and the electrode 36b is grounded. . On the other hand, the system controller 37 includes a high frequency power source 38b,
Vacuum pump 35a, valves 34a and 36c, vacuum gauge 3
7a, gas sensor 37b, etc. are connected to the vacuum gauge 3
7a, the pressure detected by the gas sensor 37b, the gas composition value, the opening of the valves 34a and 36c, the vacuum pump 35.
The exhaust amount of a, the on / off of the high frequency power source 38b, etc. are adjusted and controlled (Japanese Patent Laid-Open No. 63-21832).
【０００４】このように構成された装置を用い、ウエハ
３２上に形成されたフォトレジスト膜をエッチング（ア
ッシング（灰化））する場合、まず真空ポンプ３５ａを
用いて真空容器３１内を所定の真空度に設定し、次に反
応ガスとしての酸素をガスボンベ３４ｂよりガス導入管
３４を通して真空容器３１内に供給し、真空容器３１内
の圧力を約１Ｔｏｒｒに設定・保持する。次に高周波電
源３８ｂ、整合回路３８ａを用いて電極３６ａ、３６ｂ
間に高周波を印加し、真空容器３１内に高周波放電を起
こさせ、前記酸素をプラズマ化する。すると、該プラズ
マがウエハ３２表面に拡散し、前記プラズマとウエハ３
２上に形成された前記フォトレジスト膜とが反応し、該
フォトレジスト膜が気体状の反応生成物になって放散・
除去される。When the photoresist film formed on the wafer 32 is etched (ashed) by using the apparatus configured as described above, first, the inside of the vacuum container 31 is evacuated to a predetermined vacuum by using the vacuum pump 35a. Then, oxygen as a reaction gas is supplied from the gas cylinder 34b through the gas introduction pipe 34 into the vacuum container 31, and the pressure in the vacuum container 31 is set and maintained at about 1 Torr. Next, the electrodes 36a and 36b are formed by using the high frequency power supply 38b and the matching circuit 38a.
A high frequency is applied between them to generate a high frequency discharge in the vacuum container 31 to convert the oxygen into plasma. Then, the plasma diffuses to the surface of the wafer 32, and the plasma and the wafer 3
2 reacts with the photoresist film formed on 2 and the photoresist film becomes a gaseous reaction product to diffuse.
To be removed.
【０００５】また、前記反応ガスとしてフッ化物ガス
（ＣＦ4 、Ｃ2 Ｆ6 等）を供給してプラズマ処理を施し
た場合、ウエハ３２上に形成されたシリコン酸化膜はガ
ス状のフッ化物となるため同様にエッチング処理を行う
ことができる。さらに、前記反応ガスとして塩素ガスま
たは塩化物ガス（ＢＣｌ3 等）を供給してプラズマ処理
を施した場合、ウエハ３２上に形成されたポリシリコン
膜やアルミニウム膜が揮発し易い塩化物となるためエッ
チング処理を行うことができる。Further, when a fluoride gas (CF 4 , C 2 F 6, etc.) is supplied as the reaction gas and plasma processing is performed, the silicon oxide film formed on the wafer 32 becomes a gaseous fluoride. Therefore, the etching process can be similarly performed. Further, when chlorine gas or chloride gas (BCl 3 etc.) is supplied as the reaction gas and plasma processing is performed, the polysilicon film or aluminum film formed on the wafer 32 becomes chloride which is easily volatilized. An etching process can be performed.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上記したプラズマ処理
装置においては、プラズマ処理によって生じる反応生成
物やプラズマ照射によって生じる反応ガスの分解生成物
の一部が真空容器３１内壁に付着して膜を形成する（以
下、これらの膜を単に付着膜と記す）。この際、真空容
器３１内ではプラズマの発生・消滅が繰り返し行なわ
れ、これにともない真空容器３１内壁は加熱・冷却作用
を受けることとなる。このため前記付着膜に熱応力が発
生し、前記付着膜又はその一部が真空容器３１内壁から
剥離し、パーティクルとなってウエハ３２上に堆積し、
プラズマ処理に悪影響を及ぼす他、その後に行われる種
々の処理においても悪影響を及ぼすという課題があっ
た。In the plasma processing apparatus described above, a part of the reaction product generated by the plasma processing or the decomposition product of the reaction gas generated by the plasma irradiation adheres to the inner wall of the vacuum container 31 to form a film. (Hereinafter, these films will be simply referred to as attached films). At this time, plasma is repeatedly generated and extinguished in the vacuum container 31, and the inner wall of the vacuum container 31 is heated and cooled accordingly. For this reason, thermal stress is generated in the adhesion film, and the adhesion film or a part thereof is separated from the inner wall of the vacuum container 31 and becomes particles and is deposited on the wafer 32.
In addition to adversely affecting the plasma processing, there is a problem that it adversely affects various subsequent processings.
【０００７】また、上記プラズマ処理装置においては、
発生するプラズマは有限の大きさを有しており、電極３
６ａ、３６ｂが存在する端部から、例えば濃度勾配によ
る拡散、温度勾配による拡散、両極性拡散等により拡散
していくため、真空容器３１の中心部分ではプラズマの
密度が大きく、電極３６ａ、３６ｂ付近に近づくに従い
プラズマ密度が低下し、真空容器３１内全体に均一なプ
ラズマ密度を有するプラズマが形成されないという課題
があった。このような不均一なプラズマ密度を有するプ
ラズマにより大型試料に均一なプラズマ処理を施すのは
困難である。In the above plasma processing apparatus,
The generated plasma has a finite size, and the electrode 3
From the end where 6a and 36b are present, for example, diffusion due to a concentration gradient, diffusion due to a temperature gradient, and ambipolar diffusion are performed, so that the plasma density is high in the central portion of the vacuum container 31, and the vicinity of the electrodes 36a and 36b. However, there is a problem that the plasma density decreases as the temperature approaches, and plasma having a uniform plasma density is not formed in the entire vacuum container 31. It is difficult to perform a uniform plasma treatment on a large sample with plasma having such a non-uniform plasma density.
【０００８】本発明はこのような課題に鑑みなされたも
のであり、パーティクルの発生を防止することができる
プラズマ処理装置を提供することを目的としている。The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a plasma processing apparatus capable of preventing the generation of particles.
【０００９】また、本発明は前記パーティクルの発生を
防止することができると同時に、試料に均一にエッチン
グ等の処理を施すことができるプラズマ処理装置を提供
することをも目的としている。Another object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of preventing the generation of the particles and at the same time capable of uniformly processing a sample such as etching.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係るプラズマ処理装置は、誘電体で構成され
た真空容器の外側に対向電極が配設され、前記真空容器
の内側中央部に試料台が配設されたプラズマ処理装置に
おいて、恒温流体を循環させるための空洞部が前記真空
容器に形成されていることを特徴としている（１）。To achieve the above object, in a plasma processing apparatus according to the present invention, a counter electrode is disposed outside a vacuum container made of a dielectric material, and a central portion inside the vacuum container is provided. In the plasma processing apparatus in which the sample table is provided, the cavity is formed in the vacuum container for circulating the constant temperature fluid (1).
【００１１】また、本発明に係るプラズマ処理装置は、
誘電体で構成された真空容器の外側に対向電極が配設さ
れ、前記真空容器の内側中央部に試料台が配設されたプ
ラズマ処理装置において、前記真空容器の上方に磁場発
生装置が配設されていることを特徴としている（２）。Further, the plasma processing apparatus according to the present invention is
In a plasma processing apparatus in which a counter electrode is arranged outside a vacuum container made of a dielectric material, and a sample table is arranged in a central portion inside the vacuum container, a magnetic field generator is arranged above the vacuum container. It is characterized by being (2).
【００１２】また、本発明に係るプラズマ処理装置は、
上記（１）記載の装置において、真空容器の上方に磁場
発生装置が配設されていることを特徴としている
（３）。Further, the plasma processing apparatus according to the present invention is
The apparatus described in (1) above is characterized in that a magnetic field generator is arranged above the vacuum container (3).
【００１３】[0013]
【作用】上記構成のプラズマ処理装置（１）によれば、
恒温流体を循環させるための空洞部が真空容器に形成さ
れているので、前記真空容器内壁の温度が付着膜の昇華
温度より低い所定温度範囲になるように前記恒温流体の
温度を設定することにより、プラズマの発生・消滅に伴
って生じる前記真空容器内壁の温度変動幅が小さくな
り、前記真空容器内壁に付着した付着膜に発生する熱応
力が減少し、前記付着膜が前記真空容器内壁から剥離し
てパーティクルになるのが防止される。また前記真空容
器内壁の温度が前記付着膜の昇華温度より高い所定温度
範囲になるように前記恒温流体の温度を設定することに
より、パーティクルの発生源である前記付着膜自体が前
記真空容器内壁に形成されるのが防止され、パーティク
ルの発生が少なくなる。従って半導体基板等にプラズマ
処理を施す際に、パーティクルによる悪影響が防止され
る他、前記半導体基板等の後工程における種々の処理に
おいてもパーティクルによる悪影響が防止される。According to the plasma processing apparatus (1) having the above structure,
Since the cavity for circulating the constant temperature fluid is formed in the vacuum container, by setting the temperature of the constant temperature fluid so that the temperature of the inner wall of the vacuum container is within a predetermined temperature range lower than the sublimation temperature of the adhered film. The temperature fluctuation width of the inner wall of the vacuum container caused by the generation and extinction of plasma is reduced, the thermal stress generated in the adhered film adhered to the inner wall of the vacuum container is reduced, and the adhered film is separated from the inner wall of the vacuum container. Then, it is prevented from becoming particles. Further, by setting the temperature of the constant temperature fluid so that the temperature of the inner wall of the vacuum container is within a predetermined temperature range higher than the sublimation temperature of the adhered film, the adhered film itself, which is a generation source of particles, is formed on the inner wall of the vacuum container. The formation is prevented, and the generation of particles is reduced. Therefore, when plasma processing is performed on a semiconductor substrate or the like, adverse effects due to particles are prevented, and also adverse effects due to particles are prevented in various processes in subsequent steps such as the semiconductor substrate.
【００１４】また、上記構成のプラズマ処理装置（２）
によれば、前記真空容器の上方に磁場発生装置が配設さ
れているので、前記磁場発生装置から発生した磁界は前
記真空容器上方から下方に向かって弱まり、この発散磁
界によりプラズマが下方に向かって導かれ、前記プラズ
マが前記真空容器上方及び横方向に拡散するのが抑制さ
れ、該真空容器の上部内壁に付着膜が付着する確率が減
少し、パーティクルの発生がより少なくなる。また前記
磁場発生装置により、真空容器内部の周辺部分において
より大きな磁束密度を有する磁界が形成される。一般
に、プラズマ中の電子は磁場の存在によりサイクロトロ
ン運動するようになるが、磁束密度の大きな領域では電
子のサイクロトロン周波数が大きくなるため、ガス分子
との衝突確率が高まり、ガス分子の電離や励起が促進さ
れる。従って、真空容器内の周辺部分でプラズマの密度
が大きくなり、結果的に試料近傍では均一なプラズマ密
度を有するプラズマが形成され、半導体基板等に均一に
プラズマ処理が施される。Further, the plasma processing apparatus (2) having the above structure
According to the above, since the magnetic field generation device is disposed above the vacuum container, the magnetic field generated from the magnetic field generation device weakens downward from above the vacuum container, and the divergent magnetic field causes plasma to move downward. The plasma is prevented from diffusing upward and laterally of the vacuum container, the probability that an adhered film adheres to the upper inner wall of the vacuum container is reduced, and the generation of particles is further reduced. Further, the magnetic field generating device forms a magnetic field having a larger magnetic flux density in the peripheral portion inside the vacuum container. In general, electrons in plasma come to have cyclotron motion due to the presence of a magnetic field, but since the cyclotron frequency of electrons increases in the region where the magnetic flux density is large, the probability of collision with gas molecules increases, and gas molecules are ionized and excited. Be promoted. Therefore, the plasma density increases in the peripheral portion of the vacuum container, and as a result, plasma having a uniform plasma density is formed in the vicinity of the sample, and the semiconductor substrate or the like is uniformly subjected to the plasma treatment.
【００１５】また上記構成のプラズマ処理装置（３）に
よれば、上記（１）記載のプラズマ処理装置において、
前記真空容器の上方に磁場発生装置が配設されているの
で、前記磁場発生装置から発生した発散磁界により半導
体基板等へのパーティクルの付着がより一層効果的に減
少するとともに、試料近傍で均一なプラズマ密度を有す
るプラズマが形成され、半導体基板等に均一にプラズマ
処理が施される。According to the plasma processing apparatus (3) having the above structure, in the plasma processing apparatus according to (1) above,
Since the magnetic field generator is disposed above the vacuum container, the divergent magnetic field generated from the magnetic field generator further effectively reduces the adhesion of particles to the semiconductor substrate, etc. Plasma having a plasma density is formed, and the semiconductor substrate or the like is uniformly subjected to plasma treatment.
【００１６】[0016]
【実施例及び比較例】以下、本発明に係るプラズマ処理
装置の実施例を図面に基づいて説明する。まず、第１の
実施例に係るプラズマ処理装置について説明する。EXAMPLES AND COMPARATIVE EXAMPLES Examples of the plasma processing apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the plasma processing apparatus according to the first embodiment will be described.
【００１７】図１は第１の実施例に係るプラズマ処理装
置を模式的に示した断面図であり、図中１１は真空容器
を示している。真空容器１１は誘電体である石英を用
い、内径Ｄが略１７０ｍｍである略中空半球体形状に形
成されており、真空容器１１の略全体にわたり空隙距離
ｄが略１８ｍｍである空洞部１１ａが形成され、真空容
器１１内壁面と空洞部１１ａ面との間の肉厚ｔは略５ｍ
ｍに設定されている。真空容器１１下部近傍における一
方の外側には空洞部１１ａに連通する流体導入孔１１ｂ
が形成され、これと対向する外側には空洞部１１ａに連
通する流体排出孔１１ｃが形成されており、流体導入孔
１１ｂと流体排出孔１１ｃとには循環系（図示せず）が
接続されている。そして該循環系を作動させることによ
り、恒温流体が流体導入孔１１ｂより矢印Ａ方向に供給
され、空胴部１１ａを循環した後、流体排出孔１１ｃか
ら矢印Ｂ方向に排出され、真空容器１１の温度が所定温
度範囲に設定されるようになっている。FIG. 1 is a sectional view schematically showing a plasma processing apparatus according to the first embodiment, and 11 in the drawing shows a vacuum container. The vacuum container 11 is made of quartz, which is a dielectric, and is formed in a substantially hollow hemisphere shape having an inner diameter D of about 170 mm, and a cavity portion 11a having a void distance d of about 18 mm is formed over almost the entire vacuum container 11. The wall thickness t between the inner wall surface of the vacuum container 11 and the surface of the cavity 11a is approximately 5 m.
It is set to m. A fluid introducing hole 11b communicating with the hollow portion 11a is provided on one outer side near the lower portion of the vacuum container 11.
Is formed, and a fluid discharge hole 11c communicating with the cavity 11a is formed on the outer side opposite to this, and a circulation system (not shown) is connected to the fluid introduction hole 11b and the fluid discharge hole 11c. There is. Then, by operating the circulation system, a constant temperature fluid is supplied from the fluid introduction hole 11b in the direction of arrow A, circulates through the cavity 11a, and then is discharged from the fluid discharge hole 11c in the direction of arrow B, and the vacuum container 11 The temperature is set within a predetermined temperature range.
【００１８】真空容器１１の外側には平面視円弧状に形
成された電極１２ａ、１２ｂが真空容器１１の外周に沿
う態様で対向して配設されており、電極１２ａは高周波
電源１２ｃに接続され、電極１２ｂは接地されている。
真空容器１１下部中央には試料台１３が配設され、試料
台１３上にはウエハ１４が載置されており、また試料台
１３近傍には真空容器１１上方に向けて開口したガス導
入管１６ａが配設されている。さらに真空容器１１下部
には金属製容器１５が密着・結合され、金属製容器１５
下部には真空ポンプ（図示せず）に接続される排気口１
６ｂが形成されており、これら真空容器１１、空胴部１
１ａ、電極１２ａ、１２ｂ、試料台１３等でプラズマ処
理装置１０が構成されている。Electrodes 12a and 12b formed in an arc shape in plan view are arranged outside the vacuum container 11 so as to face each other along the outer periphery of the vacuum container 11, and the electrodes 12a are connected to a high frequency power source 12c. The electrode 12b is grounded.
A sample table 13 is arranged in the center of the lower part of the vacuum vessel 11, a wafer 14 is placed on the sample table 13, and a gas introducing pipe 16 a opened toward the upper side of the vacuum vessel 11 near the sample table 13. Is provided. Further, a metal container 15 is closely adhered and joined to the lower part of the vacuum container 11,
An exhaust port 1 connected to a vacuum pump (not shown) at the bottom
6b is formed, and these vacuum container 11 and cavity portion 1 are formed.
The plasma processing apparatus 10 is composed of 1a, the electrodes 12a and 12b, the sample table 13, and the like.
【００１９】このように構成されたプラズマ処理装置１
０を用い、ウエハ１４上に形成された薄膜をエッチング
する場合、まず前記循環系を作動させ、所定温度に設定
された恒温流体を真空容器１１の空洞部１１ａ内に循環
させる。次に前記真空ポンプを用いて真空容器１１内を
所定の真空度に設定し、所定成分、所要流量の反応ガス
をガス導入管１６ａより真空容器１１内に供給し、真空
容器１１内の圧力を所定圧力に設定・維持する。次に高
周波電源１２ｃを用いて電極１２ａ、１２ｂ間に所定周
波数、所定パワーの高周波を所要時間印加し、真空容器
１１内に高周波放電を起こさせ、前記反応ガスをプラズ
マ化させる。すると電極１２ａ、１２ｂ間のプラズマ生
成領域１７内に発生した前記プラズマがウエハ１４表面
に拡散し、前記プラズマとウエハ１４上に形成された薄
膜とが反応し、該薄膜が気体状の反応生成物になって放
散・除去される。The plasma processing apparatus 1 thus constructed
When the thin film formed on the wafer 14 is etched by using 0, the circulation system is first operated to circulate the constant temperature fluid set to a predetermined temperature in the cavity 11a of the vacuum container 11. Next, the inside of the vacuum vessel 11 is set to a predetermined degree of vacuum using the vacuum pump, and a reaction gas having a predetermined component and a required flow rate is supplied into the vacuum vessel 11 through the gas introduction pipe 16a to control the pressure inside the vacuum vessel 11. Set and maintain the specified pressure. Next, a high frequency power having a predetermined frequency and a predetermined power is applied between the electrodes 12a and 12b for a required time by using a high frequency power supply 12c to cause high frequency discharge in the vacuum container 11 to turn the reaction gas into plasma. Then, the plasma generated in the plasma generation region 17 between the electrodes 12a and 12b is diffused to the surface of the wafer 14, and the plasma reacts with the thin film formed on the wafer 14, and the thin film is a reaction product in a gaseous state. Will be dissipated and removed.
【００２０】以下に、第１の実施例に係るプラズマ処理
装置１０を用い、空胴部１１ａに所定温度に設定された
水を流通させ、６インチのウエハ１４上に形成されたポ
リシリコン薄膜をエッチングした結果について説明す
る。プラズマ処理条件は、Ｃｌ2 ガスの流量が３０ｓｃ
ｃｍ、ＢＣｌ3 ガスの流量が１０ｓｃｃｍ、系内の圧力
が１ｍＴｏｒｒであり、高周波の周波数が２ＭＨｚ、そ
のパワーが１８００Ｗ、高周波を印加した時間が１分間
であった。また比較例として、空胴部１１ａに恒温水を
流通させない場合についても実験を行った。In the following, using the plasma processing apparatus 10 according to the first embodiment, water having a predetermined temperature is circulated in the cavity 11a to remove the polysilicon thin film formed on the 6-inch wafer 14. The result of etching will be described. The plasma treatment condition is that the flow rate of Cl 2 gas is 30 sc.
cm, the flow rate of BCl 3 gas was 10 sccm, the pressure in the system was 1 mTorr, the frequency of the high frequency was 2 MHz, the power thereof was 1800 W, and the time of applying the high frequency was 1 minute. In addition, as a comparative example, an experiment was also performed in the case where constant temperature water was not passed through the cavity 11a.
【００２１】図２はプラズマの発生・消滅に伴う真空容
器１１内壁の温度変化を模式的に示した曲線図であり、
実線Ａは第１の実施例に係るプラズマ処理装置の場合、
点線Ｂは比較例に係るプラズマ処理装置の場合、一点鎖
線Ｃは空胴部１１ａ内に流通させる恒温流体としての水
の設定温度をそれぞれ示している。図２から明らかなよ
うに、比較例のものの場合、真空容器１１内壁における
最大の温度変動幅△ＴB は１００℃であったが、空胴部
１１ａに略２５℃に設定された水を２リットル／ｍｉｎ
の流量で供給した第１の実施例のものの場合、最大の温
度変動幅△ＴAは３℃であった。また、この際のウエハ
１４上における０．３μｍ以上のパーティクル数は、比
較例のものの場合は略４００個であり、第１の実施例の
ものの場合は略２０個であった。FIG. 2 is a curve diagram schematically showing the temperature change of the inner wall of the vacuum chamber 11 due to the generation and extinction of plasma.
The solid line A indicates the case of the plasma processing apparatus according to the first embodiment,
In the case of the plasma processing apparatus according to the comparative example, the dotted line B indicates the set temperature of water as the constant temperature fluid to be circulated in the cavity 11a. As is clear from FIG. 2, in the case of the comparative example, the maximum temperature fluctuation width ΔT B on the inner wall of the vacuum vessel 11 was 100 ° C., but the water temperature set to about 25 ° C. Liter / min
In the case of the first embodiment supplied at the flow rate of, the maximum temperature fluctuation width ΔT A was 3 ° C. The number of particles of 0.3 μm or more on the wafer 14 at this time was about 400 in the case of the comparative example and about 20 in the case of the first example.
【００２２】また、前記恒温流体としての水の温度を８
０℃に設定した場合、真空容器１１内壁の温度が反応生
成物のＳｉＣｌ2 や分解生成物のＢＣｌの昇華温度より
上昇し、この際のウエハ１４上における０．３μｍ以上
のパーティクル数が略１０個に減少した。The temperature of water as the constant temperature fluid is set to 8
When set to 0 ° C., the temperature of the inner wall of the vacuum chamber 11 rises above the sublimation temperature of the reaction product SiCl 2 or the decomposition product BCl, and the number of particles of 0.3 μm or more on the wafer 14 at this time is about 10 Reduced to individual pieces.
【００２３】これらの結果から明らかなように、第１の
実施例に係るプラズマ処理装置１０では、水を循環させ
るための空洞部１１ａが真空容器１１に形成されている
ので、真空容器１１内壁の温度が付着膜の昇華温度より
低い所定温度範囲になるように前記水の温度を設定（２
５℃）することにより、プラズマの発生・消滅に伴って
生じる真空容器１１内壁の温度変動幅△ＴA を小さくす
ることができ、真空容器１１内壁に付着した付着膜に作
用する熱応力を減少させることができ、前記付着膜が真
空容器１１内壁から剥離してパーティクルになるのを防
止することができる。また真空容器１１内壁の温度が前
記付着膜の昇華温度より高い所定温度範囲になるように
前記水の温度を設定（８０℃）することにより、パーテ
ィクルの発生源である前記付着膜自体が真空容器１１内
壁に付着するのを防止することができ、パーティクルの
発生を減少させることができる。As is clear from these results, in the plasma processing apparatus 10 according to the first embodiment, the cavity 11a for circulating water is formed in the vacuum container 11, so that the inner wall of the vacuum container 11 is formed. The temperature of the water is set so that the temperature falls within a predetermined temperature range lower than the sublimation temperature of the adhered film (2
5 ° C.) makes it possible to reduce the temperature fluctuation width ΔT A of the inner wall of the vacuum container 11 caused by the generation and extinction of plasma, and reduce the thermal stress acting on the adhesion film attached to the inner wall of the vacuum container 11. It is possible to prevent the adhered film from being separated from the inner wall of the vacuum container 11 to become particles. Further, the temperature of the water is set (80 ° C.) so that the temperature of the inner wall of the vacuum container 11 is within a predetermined temperature range higher than the sublimation temperature of the adhering film, so that the adhering film itself which is a source of particles is a vacuum container. 11 can be prevented from adhering to the inner wall, and the generation of particles can be reduced.
【００２４】次に、第２の実施例に係るプラズマ処理装
置について説明する。図３は第２の実施例に係るプラズ
マ処理装置を模式的に示した断面図であり、真空容器１
１の上方約３ｃｍの場所には磁場発生装置としての電磁
石２１（内径２５０ｃｍ）が配設されている。その他の
構成は第１の実施例の装置と同様であるので、ここでは
その詳細な説明を省略する。Next, a plasma processing apparatus according to the second embodiment will be described. FIG. 3 is a sectional view schematically showing the plasma processing apparatus according to the second embodiment.
An electromagnet 21 (inner diameter 250 cm) as a magnetic field generator is arranged at a position approximately 3 cm above the position 1. The other configurations are similar to those of the device of the first embodiment, and therefore detailed description thereof is omitted here.
【００２５】この装置を用いてウエハ１４上に形成され
た薄膜をエッチングする場合、第１の実施例に係るプラ
ズマ処理装置の場合と同様、まず所定温度に設定された
恒温流体を真空容器１１の空洞部１１ａ内に循環させ
る。次に真空容器１１内を所定の真空度に設定し、所定
成分、所要流量の反応ガスを真空容器１１内に供給し、
真空容器１１内の圧力を所定圧力に設定・維持する。次
に、電磁石２１に通電し、試料台１３表面に所定の磁場
強度が設定されるような発散磁界２２を形成する。また
同時に高周波電源１２ｃを用い、電極１２ａ、１２ｂ間
に所定周波数、所定パワーの高周波を所要時間印加し、
真空容器１１内に高周波放電を起こさせ、前記反応ガス
をプラズマ化させる。すると電極１２ａ、１２ｂ間のプ
ラズマ生成領域１７内に発生した前記プラズマが、発散
磁界２２に導かれてウエハ１４表面に拡散し、前記プラ
ズマとウエハ１４上に形成された薄膜とが反応し、該薄
膜が気体状の反応生成物になって放散・除去される。When a thin film formed on the wafer 14 is etched using this apparatus, first, as in the case of the plasma processing apparatus according to the first embodiment, a constant temperature fluid set to a predetermined temperature is first placed in the vacuum chamber 11. It is circulated in the cavity 11a. Next, the inside of the vacuum container 11 is set to a predetermined degree of vacuum, and a reaction gas having a predetermined component and a required flow rate is supplied into the vacuum container 11,
The pressure inside the vacuum container 11 is set and maintained at a predetermined pressure. Next, the electromagnet 21 is energized to form a divergent magnetic field 22 on the surface of the sample table 13 so that a predetermined magnetic field strength is set. At the same time, a high frequency power source 12c is used to apply a high frequency of a predetermined frequency and power between the electrodes 12a and 12b for a required time,
A high frequency discharge is generated in the vacuum container 11 to turn the reaction gas into plasma. Then, the plasma generated in the plasma generation region 17 between the electrodes 12a and 12b is guided to the divergent magnetic field 22 and diffuses on the surface of the wafer 14, and the plasma reacts with the thin film formed on the wafer 14, The thin film becomes a gaseous reaction product and is diffused and removed.
【００２６】以下に、第２の実施例に係るプラズマ処理
装置２０を用い、空胴部１１ａに所定温度に設定された
水を流通させ、試料台１３上に約１０Ｇａｕｓｓの磁場
を形成し、６インチのウエハ１４上に形成されたポリシ
リコン薄膜をエッチングした結果について説明する。プ
ラズマ処理は上記した第１の実施例の場合と同様の条件
で行なった。また比較例として、磁場を形成せず、かつ
空胴部１１ａに恒温水を流通させない場合について実験
を行った。In the following, using the plasma processing apparatus 20 according to the second embodiment, water set at a predetermined temperature is circulated in the cavity 11a to form a magnetic field of about 10 Gauss on the sample table 13, The result of etching the polysilicon thin film formed on the inch wafer 14 will be described. The plasma treatment was performed under the same conditions as in the case of the first embodiment described above. In addition, as a comparative example, an experiment was conducted in the case where a magnetic field was not formed and constant temperature water was not passed through the cavity 11a.
【００２７】プラズマの発生・消滅に伴う真空容器１１
内壁における最大の温度変動幅は、比較例のものの場
合、△ＴB ＝１００℃であり、空胴部１１ａに略２５℃
に設定された水を２リットル／ｍｉｎの流量で供給した
第２の実施例のものの場合、第１の実施例のものの場合
と同様に△ＴA ＝３℃であった。また、この際のウエハ
１４上における０．３μｍ以上のパーティクル数は、比
較例のものの場合は略４００個であり、第２の実施例の
ものの場合には略１５個に減少した。Vacuum container 11 accompanying generation and extinction of plasma
In the case of the comparative example, the maximum temperature fluctuation width on the inner wall is ΔT B = 100 ° C., and the temperature of the cavity 11a is about 25 ° C.
In the case of the second embodiment in which the water set at 1 is supplied at a flow rate of 2 liters / min, ΔT A = 3 ° C. as in the case of the first embodiment. In this case, the number of particles of 0.3 μm or more on the wafer 14 was about 400 in the comparative example, and was reduced to about 15 in the second example.
【００２８】また、前記恒温流体としての水の温度を８
０℃に設定した場合、真空容器１１内壁の温度が第１の
実施例のものの場合と同様の温度に上昇し、この際のウ
エハ１４上における０．３μｍ以上のパーティクル数が
略５個に減少した。また、発散磁界により下方に向かっ
て導かれたプラズマによりエッチング反応が効率的に行
われ、プラズマ処理速度が向上した。The temperature of water as the constant temperature fluid is set to 8
When the temperature is set to 0 ° C., the temperature of the inner wall of the vacuum container 11 rises to the same temperature as that of the first embodiment, and the number of particles of 0.3 μm or more on the wafer 14 at this time is reduced to about 5. did. Further, the etching reaction was efficiently performed by the plasma guided downward by the divergent magnetic field, and the plasma processing rate was improved.
【００２９】これらの結果から明らかなように、第２の
実施例に係るプラズマ処理装置２０では、真空容器１１
の上方に電磁石２１が配設されているので、電磁石２１
から発生した磁界は真空容器１１上方から下方に向かっ
て弱まり、この発散磁界によりプラズマを下方に向かっ
て導くことができ、プラズマが真空容器１１内部上方及
び横方向に拡散するのを抑制することができ、真空容器
１１上部内壁に付着膜が付着する確率を減少させること
ができ、上記（１）記載の装置の場合の効果に加え、パ
ーティクルの発生をより一層少なくすることができる。As is clear from these results, in the plasma processing apparatus 20 according to the second embodiment, the vacuum chamber 11
Since the electromagnet 21 is disposed above the
The magnetic field generated from the above weakens from the upper side to the lower side of the vacuum container 11, and this divergent magnetic field can guide the plasma downward, suppressing the plasma from diffusing upward and laterally inside the vacuum container 11. Therefore, it is possible to reduce the probability that the adhered film adheres to the inner wall of the upper portion of the vacuum container 11, and in addition to the effect of the device described in (1) above, it is possible to further reduce the generation of particles.
【００３０】次に、第３の実施例に係るプラズマ処理装
置について説明する。図４は第３の実施例に係るプラズ
マ処理装置を模式的に示した断面図である。このプラズ
マ処理装置１００において、真空容器１１は第１の実施
例又は第２の実施例の場合のものと異なり、その内壁面
を一定温度に保持するための空胴部１１ａが形成されて
おらず、図９に示したものと同様の石英製真空容器１８
が用いられている。真空容器１８の大きさは第１の実施
例に係るプラズマ処理装置１０の真空容器１１の内壁面
を構成する部材の大きさと略同一であり、この真空容器
１８の上方には磁場発生装置としての円環状の永久磁石
２４が配設されている。その他の構成は第１の実施例に
係るプラズマ処理装置１０と同様であるので、ここでは
その詳細な説明を省略する。Next, a plasma processing apparatus according to the third embodiment will be described. FIG. 4 is a sectional view schematically showing the plasma processing apparatus according to the third embodiment. In this plasma processing apparatus 100, unlike the case of the first or second embodiment, the vacuum container 11 does not have the cavity 11a for keeping its inner wall surface at a constant temperature. , A quartz vacuum container 18 similar to that shown in FIG.
Is used. The size of the vacuum container 18 is substantially the same as the size of the member forming the inner wall surface of the vacuum container 11 of the plasma processing apparatus 10 according to the first embodiment, and above the vacuum container 18 is a magnetic field generator. An annular permanent magnet 24 is arranged. The other configurations are similar to those of the plasma processing apparatus 10 according to the first embodiment, and therefore detailed description thereof will be omitted here.
【００３１】このプラズマ処理装置１００を用いてウエ
ハ１４上に形成された薄膜をエッチングする場合、まず
真空容器１８内を所定の真空度に設定し、所定成分、所
要流量の反応ガスを真空容器１８内に供給し、真空容器
１８内の圧力を所定圧力に設定・維持する。このとき、
真空容器１８の上方には所定の内径及び磁器特性を有す
る円環状の永久磁石２４が配設されているので、この永
久磁石２４により真空容器１８内に所定の磁束密度分布
を有する磁界が形成される。次に、高周波電源１２ｃを
用い、電極１２ａ、１２ｂ間に所定周波数、所定パワー
の高周波を所要時間印加し、真空容器１８内に高周波放
電を起こさせ、前記反応ガスをプラズマ化させる。する
と電極１２ａ、１２ｂ間のプラズマ生成領域１７内に発
生した前記プラズマは、永久磁石２４により形成された
磁界に影響されて、より均一なプラズマ密度を有するプ
ラズマに変化し、このプラズマがウエハ１４表面に拡散
し、前記プラズマとウエハ１４上に形成された薄膜とが
反応し、該薄膜が気体状の反応生成物になって放散・除
去される。なお、このプラズマ処理装置１００を用いる
ことにより、第２の実施例に係るプラズマ処理装置と同
様に、半導体基板等に付着するパーティクルの数を減少
させることができる。永久磁石２４により形成される具
体的な磁束密度分布、及びプラズマ密度の分布について
は、以下の具体例で説明する。When the thin film formed on the wafer 14 is etched by using the plasma processing apparatus 100, first, the inside of the vacuum container 18 is set to a predetermined degree of vacuum, and the reaction gas of a predetermined component and a required flow rate is supplied to the vacuum container 18. The pressure in the vacuum container 18 is set and maintained at a predetermined pressure. At this time,
An annular permanent magnet 24 having a predetermined inner diameter and porcelain characteristics is disposed above the vacuum container 18, so that a magnetic field having a predetermined magnetic flux density distribution is formed in the vacuum container 18 by the permanent magnet 24. It Next, a high frequency power having a predetermined frequency and a predetermined power is applied between the electrodes 12a and 12b for a required time by using a high frequency power source 12c to cause a high frequency discharge in the vacuum container 18 to turn the reaction gas into plasma. Then, the plasma generated in the plasma generation region 17 between the electrodes 12a and 12b is affected by the magnetic field formed by the permanent magnet 24 and is changed to a plasma having a more uniform plasma density, and the plasma is transferred to the surface of the wafer 14. And the plasma reacts with the thin film formed on the wafer 14, and the thin film becomes a gaseous reaction product and is diffused and removed. By using the plasma processing apparatus 100, it is possible to reduce the number of particles attached to the semiconductor substrate or the like, as in the plasma processing apparatus according to the second embodiment. The specific magnetic flux density distribution formed by the permanent magnets 24 and the plasma density distribution will be described in the following specific examples.
【００３２】まず、真空容器１８の上方約３ｃｍの場所
に配設された内径が１４ｃｍの永久磁石２４により形成
される磁界について説明する。図５は、永久磁石２４に
より形成される磁界を、真空容器１８の中心軸Ｘに対す
る半径方向ｒの磁束密度分布として示したグラフであ
り、電極１２ａ、１２ｂ間のプラズマ発生領域では真空
容器１８の内部壁１８ａに近い周辺部において磁束密度
が大きくなるように設定されており、試料台１３上のウ
エハ１４が載置されている直上部分ではほぼ均一となっ
ている。なお、ウエハ１４上にはポリシリコン薄膜が形
成されている。First, a magnetic field formed by a permanent magnet 24 having an inner diameter of 14 cm and arranged at a position approximately 3 cm above the vacuum container 18 will be described. FIG. 5 is a graph showing the magnetic field formed by the permanent magnets 24 as a magnetic flux density distribution in the radial direction r with respect to the central axis X of the vacuum container 18, and in the plasma generation region between the electrodes 12a and 12b, The magnetic flux density is set to be large in the peripheral portion near the inner wall 18a, and is almost uniform in the portion directly above the sample table 13 on which the wafer 14 is placed. A polysilicon thin film is formed on the wafer 14.
【００３３】次に、この真空容器１８内を図示しないポ
ンプにより排気し、Ａｒガスを５０ｓｃｃｍの流量でガ
ス導入管１６ａより導入して、真空容器１８内の圧力を
１ｍＴｏｒｒに設定し、電極１２ａ、１２ｂ間に周波数
が２ＭＨｚの高周波を１８００Ｗのパワーで印加し、１
分間プラズマを発生させた。図６は、このときに発生し
たプラズマの規格化されたプラズマ密度分布を示したも
の（実線Ｄ）であるが、前記プラズマ発生領域でのプラ
ズマ密度も図６に示すように、永久磁石２４により発生
する磁界のために真空容器１８の内部壁１８ａに近い周
辺部が大きくなっており、試料台１３直上ではプラズマ
密度分布は均一化されている。さらに図６には、比較例
として永久磁石２４が配設されていない他は同様の構成
からなるプラズマ処理装置におけるプラズマ密度分布も
示している（点線Ｅ）が、このプラズマ密度分布は、プ
ラズマ発生領域においても、試料台１３の直上において
も、真空容器１８の中心軸Ｘに近づくに従って大きくな
る凸型の不均一な分布となっている。Next, the inside of the vacuum container 18 is evacuated by a pump (not shown), Ar gas is introduced through the gas introducing pipe 16a at a flow rate of 50 sccm, the pressure inside the vacuum container 18 is set to 1 mTorr, and the electrodes 12a, Apply a high frequency of 2MHz with a power of 1800W between 12b.
Plasma was generated for minutes. FIG. 6 shows the normalized plasma density distribution of the plasma generated at this time (solid line D). The plasma density in the plasma generation region is also shown by the permanent magnets 24 as shown in FIG. Due to the generated magnetic field, the peripheral portion near the inner wall 18a of the vacuum container 18 is large, and the plasma density distribution is made uniform just above the sample table 13. Further, FIG. 6 also shows a plasma density distribution in a plasma processing apparatus having the same configuration except that the permanent magnet 24 is not provided as a comparative example (dotted line E). Both in the region and directly above the sample table 13, there is a convex non-uniform distribution that increases as it approaches the central axis X of the vacuum container 18.
【００３４】以上のように実施例に係るプラズマ処理装
置では、永久磁石２４によるプラズマ密度分布の改善効
果が明らかに認められ、これによりウエハ１４上に形成
されたポリシリコン薄膜の均一なエッチング処理が可能
になる。As described above, in the plasma processing apparatus according to the embodiment, the effect of improving the plasma density distribution by the permanent magnet 24 is clearly recognized, and as a result, uniform etching processing of the polysilicon thin film formed on the wafer 14 is achieved. It will be possible.
【００３５】次に、第４の実施例に係るプラズマ処理装
置について説明する。Next, a plasma processing apparatus according to the fourth embodiment will be described.
【００３６】図７は第４の実施例に係るプラズマ処理装
置を模式的に示した断面図である。このプラズマ処理装
置２００は、第３の実施例の場合に用いられた円環状の
永久磁石２４に同じ径の鉄製ヨーク２５が接合されてい
る点が第３の実施例に係るプラズマ処理装置と異なる。
この鉄製ヨーク２５は炭素含有率が０．１５％程度と小
さく、永久磁石２４と組み合わせることにより、特に真
空容器１８の内部壁１８ａに近い周辺部でより大きな磁
束密度を有する磁界を発生させることができる。その他
の構成は第３の実施例に係るプラズマ処理装置と同様で
あり、またプラズマを発生させて、ウエハ上の薄膜をエ
ッチングする方法も同様であるので、ここではその詳細
な説明を省略する。FIG. 7 is a sectional view schematically showing a plasma processing apparatus according to the fourth embodiment. The plasma processing apparatus 200 is different from the plasma processing apparatus according to the third embodiment in that an iron yoke 25 having the same diameter is joined to the annular permanent magnet 24 used in the case of the third embodiment. .
The iron yoke 25 has a small carbon content of about 0.15%, and by combining it with the permanent magnet 24, a magnetic field having a larger magnetic flux density can be generated particularly in the peripheral portion near the inner wall 18a of the vacuum container 18. it can. The other configurations are the same as those of the plasma processing apparatus according to the third embodiment, and the method of generating a plasma to etch a thin film on a wafer is also the same, and therefore the detailed description thereof is omitted here.
【００３７】次に、プラズマを発生させたときの真空容
器１８内のプラズマ密度分布について具体的に説明す
る。プラズマを発生させるための条件は、第３の実施例
の場合と全く同様であり、図８はこのときに発生したプ
ラズマのプラズマ密度分布を示したもの（実線Ｆ）であ
り、プラズマ発生領域でのプラズマ密度は図６に示した
場合よりもさらに周辺部で大きくなっており、試料台１
３直上においてはプラズマ密度分布がさらに均一化され
ている。図８にも、比較例として永久磁石２４及び鉄製
ヨーク２５が配設されていない他は同様の構成からなる
プラズマ処理装置におけるプラズマ密度分布を示してい
る（点線Ｅ）。Next, the plasma density distribution in the vacuum container 18 when plasma is generated will be specifically described. The conditions for generating plasma are exactly the same as in the case of the third embodiment, and FIG. 8 shows the plasma density distribution of the plasma generated at this time (solid line F) in the plasma generation region. The plasma density of the sample table 1 is larger in the peripheral portion than in the case shown in FIG.
The plasma density distribution is further homogenized immediately above 3. FIG. 8 also shows a plasma density distribution in a plasma processing apparatus having the same configuration except that the permanent magnet 24 and the iron yoke 25 are not provided as a comparative example (dotted line E).
【００３８】このように第４の実施例に係るプラズマ処
理装置の場合、永久磁石２４によるプラズマ密度分布の
改善効果が一層はっきりと認められる。As described above, in the case of the plasma processing apparatus according to the fourth embodiment, the effect of improving the plasma density distribution by the permanent magnet 24 is more clearly recognized.
【００３９】なお、第１の実施例〜第４の実施例ではポ
リシリコン膜をエッチング処理した場合について説明し
たが、別の実施例ではアルミニウム膜等のエッチング処
理にも適用可能である。In the first to fourth embodiments, the case where the polysilicon film is etched has been described, but in another embodiment, it can be applied to the etching process of the aluminum film or the like.
【００４０】また、第１の実施例〜第４の実施例では、
プラズマガスに塩素系のガスやＡｒを用いてポリシリコ
ン膜をエッチング処理した場合について説明したが、別
の実施例ではプラズマガスにフッ化炭素（ＣＦ4 、Ｃ2
Ｆ6 等）を用い、シリコン酸化膜をエッチング処理する
場合にも適用可能である。この場合、低温における蒸気
圧が低いＣＦやＣＦ2 等の分解生成物が形成され易いた
め、第１の実施例及び第２の実施例の真空容器１１内壁
の温度は２００℃以上に設定するとよく、恒温流体とし
ては水に代えてオイル（例えば、フォンブリンオイル
（商品名））や加熱ガス（Ｈｅ、Ｎ2 等）を用いるとよ
い。Further, in the first to fourth embodiments,
The case where the polysilicon film is etched using chlorine-based gas or Ar as the plasma gas has been described, but in another embodiment, the plasma gas is fluorocarbon (CF 4 , C 2).
It is also applicable to the case where the silicon oxide film is etched by using F 6 or the like). In this case, decomposition products such as CF and CF 2 having a low vapor pressure at low temperature are likely to be formed. Therefore, the temperature of the inner wall of the vacuum container 11 of the first and second embodiments may be set to 200 ° C. or higher. As the constant temperature fluid, oil (for example, Fomblin oil (trade name)) or heated gas (He, N 2, etc.) may be used instead of water.
【００４１】[0041]
【発明の効果】以上詳述したように本発明に係るプラズ
マ処理装置（１）にあっては、恒温流体を循環させるた
めの空洞部が真空容器に形成されているので、前記真空
容器内壁の温度が付着膜の昇華温度より低い所定温度範
囲になるように前記恒温流体の温度を設定することによ
り、プラズマの発生・消滅に伴って生じる前記真空容器
内壁の温度変動幅を小さくすることができ、前記真空容
器内壁に付着した付着膜に作用する熱応力を減少させる
ことができ、前記付着膜が前記真空容器内壁から剥離し
てパーティクルになるのを防止することができる。また
前記真空容器内壁の温度が前記付着膜の昇華温度より高
い所定温度範囲になるように前記恒温流体の温度を設定
することにより、パーティクルの発生源である前記付着
膜自体が前記真空容器内壁に付着するのを防止すること
ができ、パーティクルの発生を少なくすることができ
る。従って半導体基板等をプラズマ処理する際のパーテ
ィクルの悪影響を防止することができるとともに、前記
半導体基板等の後工程における種々の処理においてもパ
ーティクルによる悪影響を防止することができる。As described above in detail, in the plasma processing apparatus (1) according to the present invention, since the hollow portion for circulating the constant temperature fluid is formed in the vacuum container, the inner wall of the vacuum container is formed. By setting the temperature of the constant temperature fluid so that the temperature is within a predetermined temperature range lower than the sublimation temperature of the adhered film, it is possible to reduce the temperature fluctuation width of the inner wall of the vacuum container caused by the generation and extinction of plasma. It is possible to reduce the thermal stress acting on the adhesion film attached to the inner wall of the vacuum container, and prevent the adhesion film from being separated from the inner wall of the vacuum container to become particles. Further, by setting the temperature of the constant temperature fluid so that the temperature of the inner wall of the vacuum container is within a predetermined temperature range higher than the sublimation temperature of the adhered film, the adhered film itself, which is a generation source of particles, is formed on the inner wall of the vacuum container. Adhesion can be prevented, and the generation of particles can be reduced. Therefore, it is possible to prevent adverse effects of particles when the semiconductor substrate or the like is subjected to plasma processing, and it is possible to prevent adverse effects of particles even in various processes in subsequent steps of the semiconductor substrate or the like.
【００４２】また、本発明に係るプラズマ処理装置
（２）にあっては、前記真空容器の上方に磁場発生装置
が配設されているので、前記磁場発生装置から発生した
磁界は前記真空容器上方から下方に向かって弱まり、こ
の発散磁界によりプラズマが下方に向かって導かれ、反
応生成物や分解生成物の前記真空容器上方への拡散を抑
制でき、該真空容器の上部内壁に付着膜が付着する確率
を減少させることができ、パーティクルの発生を少なく
することができる。また前記磁場発生装置により、真空
容器内部の周辺部分においてより大きな磁束密度を有す
る磁場を形成することができ、このために真空容器内部
の周辺部分でプラズマ密度を増加させて、試料近傍で均
一なプラズマ密度を有するプラズマを形成させることが
でき、半導体基板等に均一にプラズマ処理を施すことが
できる。Further, in the plasma processing apparatus (2) according to the present invention, since the magnetic field generator is arranged above the vacuum container, the magnetic field generated from the magnetic field generator is above the vacuum container. From the above, the plasma is guided downward by this divergent magnetic field, and the diffusion of reaction products and decomposition products to the upper part of the vacuum container can be suppressed, and the adhered film adheres to the inner wall of the upper part of the vacuum container. It is possible to reduce the probability of the occurrence of particles and to reduce the generation of particles. In addition, the magnetic field generator can form a magnetic field having a larger magnetic flux density in the peripheral portion inside the vacuum container. Therefore, the plasma density is increased in the peripheral portion inside the vacuum container, so that a uniform magnetic field can be obtained in the vicinity of the sample. Plasma having a plasma density can be formed, and a semiconductor substrate or the like can be uniformly subjected to plasma treatment.
【００４３】また本発明に係るプラズマ処理装置（３）
にあっては、上記（１）記載のプラズマ処理装置におい
て、前記真空容器の上方に磁場発生装置が配設されてい
るので、前記磁場発生装置から発生させた磁界により、
前記の場合と同様に半導体基板等へのパーティクルの付
着を防止することができるとともに、真空容器内部の周
辺部分においてより大きな磁束密度を有する磁場を形成
することができ、その結果試料近傍で均一なプラズマ密
度を有するプラズマを形成させることができ、半導体基
板等に均一にプラズマ処理を施すことができる。A plasma processing apparatus (3) according to the present invention
In this case, in the plasma processing apparatus according to (1) above, since the magnetic field generator is disposed above the vacuum container, the magnetic field generated by the magnetic field generator causes
As in the case described above, it is possible to prevent particles from adhering to the semiconductor substrate and the like, and it is possible to form a magnetic field having a larger magnetic flux density in the peripheral portion inside the vacuum container, and as a result, it is possible to obtain a uniform magnetic field in the vicinity of the sample. Plasma having a plasma density can be formed, and a semiconductor substrate or the like can be uniformly subjected to plasma treatment.
【図１】本発明に係るプラズマ処理装置の第１の実施例
を模式的に示した断面図である。FIG. 1 is a sectional view schematically showing a first embodiment of a plasma processing apparatus according to the present invention.
【図２】プラズマの発生・消滅に伴う真空容器内壁の周
期的温度変化を模式的に示した曲線図であり、実線Ａは
第１の実施例あるいは第２の実施例のものの場合、点線
Ｂは比較例のものの場合、一点鎖線Ｃは空胴部内に流通
させる水の設定温度を示している。FIG. 2 is a curve diagram schematically showing the periodic temperature change of the inner wall of the vacuum container due to the generation and extinction of plasma, and the solid line A indicates the dotted line B in the case of the first embodiment or the second embodiment. In the case of the comparative example, the alternate long and short dash line C indicates the set temperature of water to be circulated in the cavity.
【図３】第２の実施例に係るプラズマ処理装置を模式的
に示した断面図である。FIG. 3 is a sectional view schematically showing a plasma processing apparatus according to a second embodiment.
【図４】第３の実施例に係るプラズマ処理装置を模式的
に示した断面図である。FIG. 4 is a sectional view schematically showing a plasma processing apparatus according to a third embodiment.
【図５】円環状の永久磁石により形成される磁界を、真
空容器の中心軸Ｘに対する半径方法の磁束密度分布とし
て示したグラフである。FIG. 5 is a graph showing a magnetic field formed by an annular permanent magnet as a magnetic flux density distribution by a radius method with respect to a central axis X of the vacuum container.
【図６】第３の実施例に係るプラズマ処理装置を用いて
プラズマを発生させたときの規格化されたプラズマ密度
の分布を示したもの（実線Ｄ）であり、比較例として、
永久磁石が配設されていない他は同様の構成からなるプ
ラズマ処理装置を用いて、同様の条件でプラズマを発生
させた場合のプラズマ密度の分布（点線Ｅ）を示してい
る。FIG. 6 is a distribution (solid line D) showing a standardized plasma density distribution when plasma is generated using the plasma processing apparatus according to the third embodiment, and as a comparative example,
The plasma density distribution (dotted line E) is shown when plasma is generated under the same conditions using a plasma processing apparatus having the same configuration except that no permanent magnet is provided.
【図７】第４の実施例に係るプラズマ処理装置を模式的
に示した断面図である。FIG. 7 is a sectional view schematically showing a plasma processing apparatus according to a fourth embodiment.
【図８】第４の実施例に係るプラズマ処理装置を用いて
プラズマを発生させたときの規格化されたプラズマ密度
の分布を示したもの（実線Ｆ）であり、比較例として、
永久磁石が配設されていない他は同様の構成からなるプ
ラズマ処理装置を用いて、同様の条件でプラズマを発生
させた場合のプラズマ密度の分布（点線Ｅ）を示してい
る。FIG. 8 is a distribution (solid line F) showing a standardized plasma density distribution when plasma is generated using the plasma processing apparatus according to the fourth embodiment. As a comparative example,
The plasma density distribution (dotted line E) is shown when plasma is generated under the same conditions using a plasma processing apparatus having the same configuration except that no permanent magnet is provided.
【図９】従来のプラズマ処理装置を模式的に示した断面
図である。FIG. 9 is a sectional view schematically showing a conventional plasma processing apparatus.
１０、２０、１００、２００ プラズマ処理装置 １１、１８ 真空容器 １１ａ 空胴部 １２ａ、１２ｂ 電極 １３ 試料台 ２１ 電磁石 ２４ 永久磁石 10, 20, 100, 200 Plasma processing apparatus 11, 18 Vacuum container 11a Vacancy portion 12a, 12b Electrode 13 Sample stage 21 Electromagnet 24 Permanent magnet
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２３Ｆ 4/00 Ｇ 8417−4Ｋ Ｈ０１Ｌ 21/205 21/027 21/3065 21/31 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｈ 21/31 Ｃ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location C23F 4/00 G 8417-4K H01L 21/205 21/027 21/3065 21/31 H01L 21/302 H 21/31 C
Claims (3)
向電極が配設され、前記真空容器の内側中央部に試料台
が配設されたプラズマ処理装置において、恒温流体を循
環させるための空洞部が前記真空容器に形成されている
ことを特徴とするプラズマ処理装置。1. A plasma processing apparatus in which a counter electrode is arranged outside a vacuum container made of a dielectric material, and a sample stage is arranged in the center of the inside of the vacuum container, for circulating a constant temperature fluid. A plasma processing apparatus, wherein a cavity is formed in the vacuum container.
向電極が配設され、前記真空容器の内側中央部に試料台
が配設されたプラズマ処理装置において、前記真空容器
の上方に磁場発生装置が配設されていることを特徴とす
るプラズマ処理装置。2. A plasma processing apparatus in which a counter electrode is arranged outside a vacuum container made of a dielectric material, and a sample table is arranged in the center of the inside of the vacuum container, and a magnetic field is provided above the vacuum container. A plasma processing apparatus comprising a generator.
れていることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理
装置。3. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a magnetic field generator is arranged above the vacuum container.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6176981A JPH0799098A (en) | 1993-08-02 | 1994-07-28 | Plasma treating device |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5-191202 | 1993-08-02 | ||
| JP19120293 | 1993-08-02 | ||
| JP6176981A JPH0799098A (en) | 1993-08-02 | 1994-07-28 | Plasma treating device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0799098A true JPH0799098A (en) | 1995-04-11 |
Family
ID=26497685
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6176981A Pending JPH0799098A (en) | 1993-08-02 | 1994-07-28 | Plasma treating device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0799098A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09245993A (en) * | 1996-03-04 | 1997-09-19 | Anelva Corp | Plasma processing device, and manufacture of antenna |
| KR100649895B1 (en) * | 2001-12-07 | 2006-11-24 | 주성엔지니어링(주) | Lid of plasma chamber |
| JP2010514936A (en) * | 2006-12-28 | 2010-05-06 | エクスアテック、エル．エル．シー． | Method and apparatus for stabilizing a coating |
| JP2015176820A (en) * | 2014-03-17 | 2015-10-05 | 株式会社リコー | Plasma generation device and surface reforming device |
-
1994
- 1994-07-28 JP JP6176981A patent/JPH0799098A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09245993A (en) * | 1996-03-04 | 1997-09-19 | Anelva Corp | Plasma processing device, and manufacture of antenna |
| KR100649895B1 (en) * | 2001-12-07 | 2006-11-24 | 주성엔지니어링(주) | Lid of plasma chamber |
| JP2010514936A (en) * | 2006-12-28 | 2010-05-06 | エクスアテック、エル．エル．シー． | Method and apparatus for stabilizing a coating |
| JP2015176820A (en) * | 2014-03-17 | 2015-10-05 | 株式会社リコー | Plasma generation device and surface reforming device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050906 |