JPH08330294A - Plasma treatment device - Google Patents
Plasma treatment deviceInfo
- Publication number
- JPH08330294A JPH08330294A JP15697595A JP15697595A JPH08330294A JP H08330294 A JPH08330294 A JP H08330294A JP 15697595 A JP15697595 A JP 15697595A JP 15697595 A JP15697595 A JP 15697595A JP H08330294 A JPH08330294 A JP H08330294A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plasma
- gas
- substrate
- gas introduction
- vacuum container
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本願の発明は、プラズマによって
基板を処理する装置、より具体的には、プラズマ気相成
長（ＣＶＤ）装置やプラズマエッチング装置等のプラズ
マ処理装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for processing a substrate by plasma, and more specifically to a plasma processing apparatus such as a plasma vapor deposition (CVD) apparatus or a plasma etching apparatus.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体集積回路や液晶ディスプレイ等の
製作の際には、プラズマを利用して基板の表面に所定の
処理を施すことが行われる。図７は、このような処理の
ために使用される従来のプラズマ処理装置の概略構成を
示す図である。図７のプラズマ処理装置は、排気系１１
を備えた真空容器１と、真空容器１内に所定のガスを導
入するガス導入機構２と、導入されたガスにエネルギー
を与えてプラズマを形成するための電力供給機構３と、
形成されたプラズマによって処理される位置に基板を配
置する基板ホルダー４などから主に構成されている。2. Description of the Related Art When manufacturing a semiconductor integrated circuit, a liquid crystal display, or the like, plasma is used to subject a surface of a substrate to a predetermined treatment. FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional plasma processing apparatus used for such processing. The plasma processing apparatus shown in FIG.
A vacuum container 1, a gas introduction mechanism 2 for introducing a predetermined gas into the vacuum container 1, and a power supply mechanism 3 for applying energy to the introduced gas to form plasma.
It is mainly composed of a substrate holder 4 and the like that arranges the substrate at a position to be processed by the formed plasma.
【０００３】図７の装置では、不図示のゲートバルブを
通して基板４０を真空容器１内に搬入して基板ホルダー
４上に載置する。排気系１１によって真空容器１内を排
気した後、ガス導入機構によって所定のガスを導入す
る。次に、電力供給機構３によって高周波電力等のエネ
ルギーを真空容器１内のガスに印加し、プラズマを形成
する。そして、形成されたプラズマによって、基板４０
の表面に所定の処理を施す。例えば、ガス導入機構３に
よってモノシランガスと酸素ガスを導入すれば、プラズ
マによって分解反応等を生じ、酸化硅素薄膜を基板４０
の表面に作成するプラズマＣＶＤ処理を行うことができ
る。In the apparatus shown in FIG. 7, the substrate 40 is loaded into the vacuum container 1 through a gate valve (not shown) and placed on the substrate holder 4. After exhausting the inside of the vacuum container 1 by the exhaust system 11, a predetermined gas is introduced by the gas introduction mechanism. Next, energy such as high frequency power is applied to the gas in the vacuum container 1 by the power supply mechanism 3 to form plasma. Then, the substrate 40 is formed by the formed plasma.
The surface of is subjected to a predetermined treatment. For example, when monosilane gas and oxygen gas are introduced by the gas introduction mechanism 3, a decomposition reaction or the like is caused by plasma, and the silicon oxide thin film is applied to the substrate 40.
A plasma CVD process can be performed on the surface of the.
【０００４】前記従来のプラズマ処理装置において、基
板４０に対する処理を相当回数繰り返すと、真空容器１
の内面や基板ホルダー４の表面に薄膜が堆積するという
現象が見られる。この堆積膜は、プラズマＣＶＤ装置の
ような成膜装置の場合、基板４０に作成していた薄膜と
同じものが堆積している場合が多い。また、プラズマエ
ッチング装置の場合には、エッチングされた材料が付着
して薄膜に成長している場合もある。このような堆積膜
は、相当程度の膜厚に達すると、薄膜の内部応力により
剥離する。剥離した薄膜は、真空容器１内を漂う微粉末
の発生原因となる。そして、この微粉末が基板４０に付
着すると表面欠陥を生じさせ、基板４０に作成する薄膜
の商品価値を低下させたり、重大な回路不良を発生させ
たりするという問題を生じる。In the above conventional plasma processing apparatus, when the processing on the substrate 40 is repeated a considerable number of times, the vacuum container 1
There is a phenomenon that a thin film is deposited on the inner surface of the substrate or the surface of the substrate holder 4. In the case of a film forming apparatus such as a plasma CVD apparatus, this deposited film is often the same as the thin film formed on the substrate 40. Further, in the case of the plasma etching apparatus, the etched material may adhere and grow into a thin film. When such a deposited film reaches a considerable thickness, it peels off due to the internal stress of the thin film. The peeled thin film causes generation of fine powder floating in the vacuum container 1. Then, when the fine powder adheres to the substrate 40, it causes a surface defect, which lowers the commercial value of the thin film formed on the substrate 40 and causes a serious circuit defect.
【０００５】このような堆積膜の剥がれを抑制するため
に、剥離する前に堆積膜をエッチングして除去してしま
うプラズマクリーニングの手法が一般的に用いられてい
る。この方法は、基板の処理の合間に行われるものであ
り、真空容器１内に例えばフロン１４ガス（ＣＦ4 ）：
酸素ガス＝８０：２０程度の混合ガスをガス導入機構２
によって導入し、電力供給機構３を動作させてこれらの
ガスのプラズマを形成し、プラズマ中で生成される遊離
ＣＦｘ（ｘ＝１，２，３）、ＣＦｘイオン（ｘ＝１，
２，３）、遊離弗素又は弗素イオンによって堆積膜をエ
ッチングするものである。即ち、これらの弗素系活性種
又はイオンは、堆積した薄膜と反応して揮発物を生成
し、この揮発物が排気系１１によって排出されることで
薄膜が除去される。In order to suppress such peeling of the deposited film, a plasma cleaning method is generally used in which the deposited film is removed by etching before the peeling. This method is performed between the processing of the substrate, and for example, Freon 14 gas (CF 4 ):
Oxygen gas = 80:20 Mixed gas
Of the gas, the plasma of these gases is formed by operating the power supply mechanism 3, and free CFx (x = 1, 2, 3) and CFx ions (x = 1, 3) generated in the plasma are introduced.
2, 3), the deposited film is etched by free fluorine or fluorine ions. That is, these fluorine-based active species or ions react with the deposited thin film to generate a volatile substance, and the volatile substance is discharged by the exhaust system 11 to remove the thin film.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上記のようなプラズマ
クリーニングによって、堆積していた薄膜の除去が原理
的には可能になるのであるが、クリーニングのために導
入したガスから生成された材料によって別の薄膜が新た
に堆積し、その結果、エッチング反応が阻害されたりす
る問題があった。即ち、例えば前述のようにガス導入機
構によてフロン１４ガスと酸素ガスとを導入してプラズ
マを形成した場合、フロン１４ガスは酸素プラズマ中で
過度に分解して炭素を遊離し、ベルジャーや真空容器の
内面に炭素薄膜を堆積させる。このような炭素薄膜が、
除去すべき堆積膜の上に堆積すると、その部分では弗素
系活性種やイオンが堆積膜と反応できずにエッチングが
停止してしまい、結果として全体のエッチング速度が著
しく低下する。また、炭素薄膜のような導電性薄膜が誘
電体よりなるベルジャーの内面に堆積すると、整合条件
が変化したりして高周波の導入が上手くいかなくなって
しまう場合がある。The above-mentioned plasma cleaning can remove the deposited thin film in principle, but it depends on the material generated from the gas introduced for cleaning. However, there is a problem that the etching reaction is hindered. That is, for example, when the CFC 14 gas and the oxygen gas are introduced by the gas introduction mechanism to form plasma as described above, the CFC 14 gas is excessively decomposed in the oxygen plasma to release carbon, and the bell jar and A carbon thin film is deposited on the inner surface of the vacuum container. Such a carbon thin film
When deposited on the deposited film to be removed, fluorine-based active species and ions cannot react with the deposited film at that portion, and etching stops, resulting in a marked decrease in the overall etching rate. In addition, when a conductive thin film such as a carbon thin film is deposited on the inner surface of a bell jar made of a dielectric material, the matching condition may change and the introduction of high frequency may not be successful.
【０００７】本願発明は、かかる課題を解決するために
なされたものであり、プラズマクリーニングのためのガ
スによる薄膜堆積を抑制し、高いエッチング速度で効率
良くプラズマクリーニングを行えるようにすることを目
的としている。The present invention has been made in order to solve the above problems, and an object thereof is to suppress deposition of a thin film by a gas for plasma cleaning and to enable efficient plasma cleaning at a high etching rate. There is.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本願の請求項１記載の発明は、排気系を備えた真空
容器と、真空容器内に所定のガスを導入するガス導入機
構と、導入されたガスにエネルギーを与えてプラズマを
形成するための電力供給機構と、形成されたプラズマに
よって処理される位置に基板を配置する基板ホルダーと
を具備したプラズマ処理装置において、前記ガス導入機
構は、前記真空容器の内面及び前記真空容器内の部材の
表面に堆積した薄膜をプラズマエッチングして除去する
プラズマクリーニングのためのガスを導入できるよう構
成されており、当該ガス導入機構は、前記プラズマが形
成される場所から基板ホルダーの基板配置面よりも遠い
位置で前記プラズマクリーニングのための可能なガスを
導入するガス導入口を有しているという構成を有する。
同様に上記目的を達成するため、請求項２記載の発明
は、上記請求項１の構成において、ガス導入機構は、基
板を処理するためのガスを導入するガス導入口を有し、
このガス導入口は、プラズマクリーニングためのガスを
導入するガス導入口よりプラズマが形成される場所に近
い位置に設けられているという構成を有する。同様に上
記目的を達成するため、請求項３記載の発明は、上記請
求項１又は２の構成において、電力供給機構は、１００
ｍＴｏｒｒ以下の圧力にて少なくとも１０10ｃｍ-3以上
の密度を有する高密度プラズマを形成することが可能な
ものであるという構成を有する。同様に上記目的を達成
するため、請求項４記載の発明は、上記請求項１，２又
は３の構成において、真空容器の一部は、誘電体で形成
されたベルジャーとなっており、電力供給機構は、この
ベルジャー内に高周波電力を供給して誘導電界によって
前記プラズマを形成するものであるという構成を有す
る。In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 of the present application comprises a vacuum container having an exhaust system, and a gas introducing mechanism for introducing a predetermined gas into the vacuum container. In a plasma processing apparatus comprising a power supply mechanism for applying energy to the introduced gas to form plasma, and a substrate holder for arranging a substrate at a position to be processed by the formed plasma, the gas introduction mechanism comprises , The inner surface of the vacuum container and the thin film deposited on the surface of the member in the vacuum container is configured to be able to introduce a gas for plasma cleaning to remove by plasma etching, the gas introduction mechanism, the plasma is A gas introduction port for introducing a gas capable of performing the plasma cleaning at a position farther from the place where the substrate is formed than the substrate arrangement surface of the substrate holder. It has a configuration that has.
Similarly, in order to achieve the above object, the invention according to claim 2 is the structure according to claim 1, wherein the gas introduction mechanism has a gas introduction port for introducing a gas for processing the substrate,
This gas inlet has a configuration that it is provided at a position closer to the place where plasma is formed than the gas inlet for introducing the gas for plasma cleaning. Similarly, in order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 3 is the same as the invention according to claim 1 or 2, wherein the power supply mechanism is 100
It has a structure capable of forming high-density plasma having a density of at least 10 10 cm -3 or more at a pressure of mTorr or less. Similarly, in order to achieve the above object, the invention according to claim 4 is the structure according to claim 1, 2 or 3, wherein a part of the vacuum container is a bell jar formed of a dielectric material. The mechanism has a structure in which high-frequency power is supplied into the bell jar to form the plasma by an induction electric field.
【０００９】[0009]
【実施例】以下、本願発明の実施例を説明する。図１
は、本願発明の実施例のプラズマ処理装置を示す概略構
成図である。図１に示すプラズマ処理装置は、図７の装
置と同様、排気系１１を備えた真空容器１と、真空容器
１内に所定のガスを導入するガス導入機構２と、導入さ
れたガスにエネルギーを与えてプラズマを形成するため
の電力供給機構３と、形成されたプラズマによって処理
される位置に基板４０を配置するための基板ホルダー４
とを有している。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below. FIG.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a plasma processing apparatus of an embodiment of the present invention. The plasma processing apparatus shown in FIG. 1, like the apparatus of FIG. 7, has a vacuum container 1 provided with an exhaust system 11, a gas introduction mechanism 2 for introducing a predetermined gas into the vacuum container 1, and an energy for the introduced gas. And a substrate holder 4 for placing the substrate 40 at a position to be processed by the generated plasma.
And have.
【００１０】まず、真空容器１は、成膜室１０１と、成
膜室１０１の下側に位置した少し大きな空間の真空排気
室１０２を構成している。そして、成膜室１０１を構成
する部分と真空排気室１０２を構成する部分とが分離可
能に構成されている。これは、真空容器１内のメンテナ
ンス等のためである。また、成膜室１０１の部分の真空
容器１の器壁には不図示のゲートバルブが設けられ、真
空排気室１０２の部分の器壁には、排気系１１がつなが
る排気管１３が設けられている。排気系１１は、粗引き
ポンプ１１１と、粗引きポンプ１１１の前段に配置され
た主ポンプ１１２と、これらのポンプ１１１，１１２に
よって排気する排気経路上に配置された主バルブ１１３
及び可変コンダクタンスバルブ１１４とから主に構成さ
れている。First, the vacuum container 1 comprises a film forming chamber 101 and a vacuum exhaust chamber 102 located below the film forming chamber 101 and having a slightly larger space. Then, the portion forming the film forming chamber 101 and the portion forming the vacuum exhaust chamber 102 are configured to be separable. This is for maintenance and the like in the vacuum container 1. Further, a gate valve (not shown) is provided on the wall of the vacuum chamber 1 in the film forming chamber 101, and an exhaust pipe 13 connected to the exhaust system 11 is provided on the wall of the vacuum exhaust chamber 102. There is. The exhaust system 11 includes a roughing pump 111, a main pump 112 arranged in front of the roughing pump 111, and a main valve 113 arranged on an exhaust path for exhausting these pumps 111, 112.
And a variable conductance valve 114.
【００１１】上記真空容器１は、上側にベルジャー１２
を有している。真空容器１の上部器壁には中央に円形の
開口が設けられ、ベルジャー１２はこの開口に気密に接
続されている。ベルジャー１２は、直径２００ｍｍ程度
の半球状の形状を有するものであり、石英ガラス等の誘
電体で形成されている。真空容器１は、上部の壁の中央
に円形の開口を有し、この開口に気密に接続することで
ベルジャー１２が配置されている。The vacuum container 1 has a bell jar 12 on the upper side.
have. A circular opening is provided in the center of the upper vessel wall of the vacuum container 1, and the bell jar 12 is hermetically connected to this opening. The bell jar 12 has a hemispherical shape with a diameter of about 200 mm, and is made of a dielectric material such as quartz glass. The vacuum container 1 has a circular opening in the center of the upper wall, and the bell jar 12 is arranged by airtightly connecting to this opening.
【００１２】ガス導入機構２は、本実施例では、三つの
ガス導入系２１，２２，２３から構成されており、三種
の異なるガスを同時に導入できるようになっている。各
々のガス導入系２１，２２，２３は、不図示のタンクに
接続された配管２１１，２２１，２３１と、配管２１
１，２２１，２３１の終端に接続されたガス導入体２１
２，２２２，２３２とから主に構成されている。In the present embodiment, the gas introduction mechanism 2 is composed of three gas introduction systems 21, 22, and 23 so that three different gases can be introduced simultaneously. Each of the gas introduction systems 21, 22 and 23 includes a pipe 211, 221, 231 connected to a tank (not shown) and a pipe 21.
Gas introduction body 21 connected to the ends of 1, 21, 23
2, 222, and 232.
【００１３】図２は、上記ガス導入体２１２，２２２，
２３２の構成を説明する図である。図２に示すように、
ガス導入体２１２，２２２，２３２は、断面円形の円環
状のパイプから構成されている。このガス導入体２１
２，２２２，２３２は、真空容器１に設けられた支持棒
２６によって支持され、真空容器１の内面に沿う形で水
平に配置されている。図２では、１本のパイプのみが示
されているが、ここに示すのと同様な取り付け構造によ
り、ガス導入体２１２，２２２，２３２が図１に示す位
置に取り付けられている。尚、真空容器１は、円筒形の
場合もあるし、角筒形の場合もある。FIG. 2 shows the gas introducing members 212, 222, and
It is a figure explaining the structure of 232. As shown in FIG.
Each of the gas introduction bodies 212, 222, 232 is composed of an annular pipe having a circular cross section. This gas introduction body 21
2, 222 and 232 are supported by a support rod 26 provided in the vacuum container 1, and are horizontally arranged along the inner surface of the vacuum container 1. Although only one pipe is shown in FIG. 2, the gas introduction bodies 212, 222, 232 are attached to the positions shown in FIG. 1 by the attachment structure similar to that shown here. The vacuum container 1 may have a cylindrical shape or a rectangular tube shape.
【００１４】また、真空容器１の壁を気密に貫通する状
態で輸送管２４が設けられており、この輸送管２４の一
端はガス導入体２１２，２２２，２３２に接続されてい
る。ガス導入体２１２，２２２，２３２の他端は図１の
配管２１１，２２１，２３１に接続されている。そし
て、ガス導入体２１２，２２２，２３２は、図２に示す
ように、その内側面にガス導入口２５を有している。こ
のガス導入口２５は、直径０．５ｍｍ程度の開口であ
り、１０ｍｍ程度の間隔をおいて周上に設けられてい
る。A transport pipe 24 is provided so as to penetrate the wall of the vacuum container 1 in an airtight manner, and one end of the transport pipe 24 is connected to the gas introduction bodies 212, 222, 232. The other ends of the gas introduction bodies 212, 222, 232 are connected to the pipes 211, 221, 231 of FIG. The gas introduction bodies 212, 222, 232 have gas introduction ports 25 on their inner surfaces, as shown in FIG. The gas introduction port 25 is an opening having a diameter of about 0.5 mm and is provided on the circumference at intervals of about 10 mm.
【００１５】一方、図１に戻り、電力供給機構３は、ベ
ルジャー１２の周囲を取り囲んで配置された高周波コイ
ル３１と、この高周波コイル３１に整合器３２を介して
高周波電力を供給する高周波電源３３とから主に構成さ
れている。高周波電源３３には、例えば１３．５６ＭＨ
ｚの高周波電力を発生させるものが採用され、高周波コ
イル３１からベルジャー１２内にこの高周波電力が供給
される。On the other hand, returning to FIG. 1, the power supply mechanism 3 includes a high-frequency coil 31 arranged around the bell jar 12, and a high-frequency power supply 33 for supplying high-frequency power to the high-frequency coil 31 via a matching unit 32. It is mainly composed of and. For the high frequency power supply 33, for example, 13.56 MH
A device for generating high frequency power of z is adopted, and the high frequency power is supplied from the high frequency coil 31 into the bell jar 12.
【００１６】また、真空容器１内のベルジャー１２下方
位置には、基板ホルダー４が設けられている。この基板
ホルダー４は、薄膜作成を行う基板４０を上面に載置さ
せるものであり、必要に応じて基板４０を加熱又は冷却
する温度調節機構４１を内蔵している。この基板ホルダ
ー４には、生成されるプラズマと高周波との相互作用に
よって基板４０に所定の基板バイアス電圧を印加するた
めの基板用高周波電源４２が接続されている。尚、「プ
ラズマと高周波との相互作用によるバイアス電圧」に
は、高周波電源３３，４２とプラズマとの間に相当のキ
ャパシタンスが存在していることが必要である。従っ
て、基板ホルダー４や基板４０がすべて金属で形成され
ている場合には、基板ホルダー４０への給電ライン上に
所定のコンデンサを配置するようにする。A substrate holder 4 is provided below the bell jar 12 in the vacuum container 1. The substrate holder 4 mounts a substrate 40 for forming a thin film on the upper surface thereof, and has a built-in temperature adjusting mechanism 41 for heating or cooling the substrate 40 as necessary. The substrate holder 4 is connected to a substrate high-frequency power source 42 for applying a predetermined substrate bias voltage to the substrate 40 by the interaction between the generated plasma and the high frequency. The "bias voltage due to interaction between plasma and high frequency" requires that a considerable capacitance exists between the high frequency power supplies 33 and 42 and the plasma. Therefore, when the substrate holder 4 and the substrate 40 are all made of metal, a predetermined capacitor is arranged on the power supply line to the substrate holder 40.
【００１７】次に、上記構成に係る本実施例のプラズマ
処理装置の動作を説明する。まず、真空容器１に設けら
れた不図示のゲートバルブを通して基板４０を真空容器
１内に搬入し、基板ホルダー４上に載置する。ゲートバ
ルブを閉じて排気系１１を作動させ、真空容器１内を例
えば５ｍＴｏｒｒ程度まで排気する。次に、ガス導入機
構２を動作させ、プラズマ形成用のガスを第一のガス導
入系２１によって導入し、基板４０の処理のためのガス
を第二のガス導入系２２によって導入する。この際、ガ
スは配管２１１，２２１から輸送管２４を経由してガス
導入体２１２，２２２に供給され、ガス導入体２１２，
２２２のガス吹き出し口２５から内側に吹き出すように
して真空容器１内に導入される。導入されたプラズマ形
成用のガスは真空容器１内を拡散してベルジャー１２内
に達する。Next, the operation of the plasma processing apparatus of this embodiment having the above structure will be described. First, the substrate 40 is loaded into the vacuum container 1 through a gate valve (not shown) provided in the vacuum container 1 and placed on the substrate holder 4. The gate valve is closed and the exhaust system 11 is operated to exhaust the inside of the vacuum container 1 to, for example, about 5 mTorr. Next, the gas introduction mechanism 2 is operated to introduce a gas for plasma formation by the first gas introduction system 21 and a gas for processing the substrate 40 by the second gas introduction system 22. At this time, the gas is supplied from the pipes 211 and 221 to the gas introduction bodies 212 and 222 via the transportation pipe 24, and
It is introduced into the vacuum container 1 so as to blow out from the gas outlet 25 of 222. The introduced plasma forming gas diffuses in the vacuum container 1 and reaches the bell jar 12.
【００１８】この状態で電力供給機構３を作動させて、
高周波電源３３から整合器３２を介して高周波コイル３
１に１３．５６ＭＨｚ２０００Ｗ程度の高周波電力を印
加する。同時に、基板用高周波電源４２も動作し、基板
４０に所定の高周波電圧を印加する。電力供給機構３が
供給した高周波電力は、高周波コイル３１を介してベル
ジャー１２内に導入され、ベルジャー１２内に存在する
プラズマ形成用のガスにエネルギーを与えてプラズマを
生成する。生成されたプラズマは、ベルジャー１２から
下方の基板４０に向けて拡散する。拡散するプラズマに
は、基板４０の処理のためのガスに接触してこのガスに
所定の気相反応等を生じさせ、これを利用して基板４０
の表面に所定の処理が施される。この際、基板用高周波
電源４２が与える高周波とプラズマとの相互作用により
生じたバイアス電圧による電界は、プラズマ中のイオン
を加速して基板４に衝突させる。この衝突のエネルギー
によって基板４０の表面での処理が効果的に行われる。In this state, the power supply mechanism 3 is operated to
High-frequency coil 3 from high-frequency power supply 33 through matching device 32
1 is applied with high frequency power of about 13.56 MHz 2000 W. At the same time, the substrate high frequency power source 42 also operates to apply a predetermined high frequency voltage to the substrate 40. The high frequency power supplied by the power supply mechanism 3 is introduced into the bell jar 12 through the high frequency coil 31, and gives energy to the plasma forming gas existing in the bell jar 12 to generate plasma. The generated plasma diffuses from the bell jar 12 toward the lower substrate 40. The diffusing plasma is brought into contact with a gas for processing the substrate 40 to cause a predetermined gas phase reaction or the like in the gas, and by utilizing this gas, the substrate 40 is processed.
The surface of is subjected to a predetermined treatment. At this time, the electric field due to the bias voltage generated by the interaction between the high frequency and the plasma provided by the high frequency power source 42 for the substrate accelerates the ions in the plasma to collide with the substrate 4. The energy of the collision effectively performs the processing on the surface of the substrate 40.
【００１９】例えば酸化硅素薄膜を作成する場合、プラ
ズマ形成用のガスとして第一のガス導入系２１から酸素
ガスを導入し、基板４０の処理のためのガスとして第二
のガス導入系２２からモノシランガスを導入する。酸素
プラズマによってモノシランが分解し、酸素と反応する
ことにより基板４０上に酸化硅素薄膜が作成される。
尚、図１の装置では、成膜室１０１の圧力が１００ｍＴ
ｏｒｒ以下の領域にて、１０10ｃｍ-3以上の高密度プラ
ズマが生成できるようになっており、この高密度プラズ
マによって高い成膜速度で薄膜作成できるようになって
いる。For example, when forming a silicon oxide thin film, oxygen gas is introduced from the first gas introduction system 21 as a gas for plasma formation, and monosilane gas is introduced from the second gas introduction system 22 as a gas for processing the substrate 40. To introduce. Oxygen plasma decomposes monosilane and reacts with oxygen to form a silicon oxide thin film on the substrate 40.
In the apparatus of FIG. 1, the pressure in the film forming chamber 101 is 100 mT.
High-density plasma of 10 10 cm −3 or higher can be generated in the region of orr or lower, and this high-density plasma enables thin film formation at a high film formation rate.
【００２０】さて、上記ような処理を繰り返していく
と、真空容器１の内面や基板ホルダー４の露出面４００
に薄膜が堆積してくる。相当程度の回数繰り返したら、
薄膜の除去が必要だと判断して、次のようなプラズマク
リーニングを行う。まず、処理が終了した基板を搬出し
て不図示のゲートバルブを閉め、排気系１１を動作させ
て一旦真空容器１内を排気した後、ゲートバルブを通し
てダミーの基板を真空容器１内に搬入して同様に基板ホ
ルダー４に配置する。ダミーの基板を配置するのは、基
板４０が配置されていた部分の基板ホルダー４の表面に
は薄膜が堆積していないため、エッチング作用のあるガ
スに直接晒すと、エッチングされて侵食されてしまうか
らである。By repeating the above process, the inner surface of the vacuum container 1 and the exposed surface 400 of the substrate holder 4 will be described.
A thin film is deposited on the surface. After repeating a considerable number of times,
When it is determined that the thin film needs to be removed, the following plasma cleaning is performed. First, the processed substrate is unloaded, the gate valve (not shown) is closed, the exhaust system 11 is operated to temporarily evacuate the inside of the vacuum container 1, and then the dummy substrate is loaded into the vacuum container 1 through the gate valve. And similarly place it on the substrate holder 4. The dummy substrate is arranged because a thin film is not deposited on the surface of the substrate holder 4 in the portion where the substrate 40 was arranged. Therefore, if it is directly exposed to a gas having an etching action, it is etched and eroded. Because.
【００２１】次に、排気系１１を再び動作させ、０．１
Ｔｏｒｒ程度まで真空容器１内を排気する。次に、ガス
導入機構２を動作させ、第一のガス導入系２１によって
酸素ガスを１００ＳＣＣＭ、第三のガス導入系２３によ
ってフロン１４ガスを４００ＳＣＣＭの流量で真空容器
１内に導入する。そして、排気系１１に設けられた可変
コンダクタンスバルブ１１４を制御して真空容器１内の
圧力を２Ｔｏｒｒ程度に保つ。この状態で電力供給機構
３及び基板用高周波電源４２を動作させ、１３．５６Ｍ
Ｈｚ１０００Ｗ程度の高周波電力をベルジャー１２を介
して真空容器１内に導入する。これによって、真空容器
１内にプラズマが形成され、プラズマ中で生成された前
述の弗素系活性種や弗素系イオンによって堆積膜がエッ
チングされる。Next, the exhaust system 11 is operated again, and 0.1
The inside of the vacuum container 1 is evacuated to about Torr. Next, the gas introduction mechanism 2 is operated to introduce oxygen gas of 100 SCCM by the first gas introduction system 21 and Freon 14 gas by the third gas introduction system 23 at a flow rate of 400 SCCM into the vacuum container 1. Then, the variable conductance valve 114 provided in the exhaust system 11 is controlled to maintain the pressure inside the vacuum container 1 at about 2 Torr. In this state, the power supply mechanism 3 and the board high-frequency power source 42 are operated to operate at 13.56M.
High frequency power of about 1000 W is introduced into the vacuum container 1 via the bell jar 12. As a result, plasma is formed in the vacuum chamber 1, and the deposited film is etched by the above-mentioned fluorine-based active species and fluorine-based ions generated in the plasma.
【００２２】さて、本実施例のプラズマ処理装置の大き
な特徴点は、上記プラズマクリーニングのためのガス
（以下、クリーニング用ガス）を導入する第三のガス導
入系２３のガス導入口２５が、プラズマが形成される場
所（以下、プラズマ形成場所）から基板ホルダー４の基
板配置面４００よりも遠い位置に位置していることであ
る。即ち、本実施例の装置では、ベルジャー１２内でプ
ラズマが形成される。従って、ベルジャー１２内がプラ
ズマ形成場所である。そして、前述したように、基板ホ
ルダー４はベルジャー１２の下方に配設され、その上面
に基板４０を配置する。従って、この上面が基板配置面
４００である。そして、図１に示すように、第三のガス
導入系２３のガス導入体２３２は、基板ホルダー４の基
板配置面４００よりも下方に位置する。従って、図２に
示すガス導入口２５は、プラズマ形成場所から基板ホル
ダー４の基板配置面４００よりも遠い位置になってい
る。このように、クリーニング用ガスのガス導入口２５
をプラズマ形成場所に対して基板ホルダー４の基板配置
面４００から遠い位置にすると、プラズマ密度が低くな
った部分にクリーニング用ガスが導入されるので、従来
見られたようなクリーニング用ガスの過度の分解を抑制
することができる。A major feature of the plasma processing apparatus of this embodiment is that the gas introduction port 25 of the third gas introduction system 23 for introducing the above-mentioned gas for plasma cleaning (hereinafter, cleaning gas) is plasma. Is located at a position farther than the substrate arrangement surface 400 of the substrate holder 4 from the place where the substrate is formed (hereinafter, plasma formation place). That is, in the apparatus of this embodiment, plasma is formed in the bell jar 12. Therefore, the inside of the bell jar 12 is the place where the plasma is formed. Then, as described above, the substrate holder 4 is arranged below the bell jar 12, and the substrate 40 is arranged on the upper surface thereof. Therefore, this upper surface is the substrate arrangement surface 400. Then, as shown in FIG. 1, the gas introduction body 232 of the third gas introduction system 23 is located below the substrate arrangement surface 400 of the substrate holder 4. Therefore, the gas inlet port 25 shown in FIG. 2 is located farther from the plasma formation location than the substrate placement surface 400 of the substrate holder 4. In this way, the gas introduction port 25 for the cleaning gas
Is located far from the substrate placement surface 400 of the substrate holder 4 with respect to the plasma formation location, the cleaning gas is introduced into the portion where the plasma density is low. Decomposition can be suppressed.
【００２３】上記の点を図３を用いてさらに詳しく説明
する。図３は、図１の装置で形成されるプラズマのプラ
ズマ密度分布を説明するための図である。図３中の線Ａ
で示すように、ベルジャー１２内に形成されたプラズマ
は、真空容器１内に拡散する過程で徐々に減衰する。そ
して、プラズマの拡散経路上の最も大きな構造物である
基板ホルダー４の部分に達すると大きく損失して急激に
減衰し、基板ホルダー４の基板配置面４００より下流側
では、図３に示すようにプラズマ密度は急落すると考え
られる。また、ベルジャー１２内に供給された高周波エ
ネルギーも同様であり、真空容器１内を伝搬する過程で
徐々に減衰し、基板ホルダー４の部分で急激に減衰する
分布になっているものと考えられる。本願の発明者の研
究によると、このプラズマ密度及び高周波エネルギーが
急落すると考えられる基板配置面４００よりプラズマ形
成場所から遠い位置にクリーニング用ガスのガス導入口
２５を配置した場合、従来見られたクリーニング用ガス
による薄膜堆積が生じず、高いエッチング速度でプラズ
マクリーニングが行えることが分かった。The above points will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram for explaining a plasma density distribution of plasma formed by the apparatus of FIG. Line A in Figure 3
As shown by, the plasma formed in the bell jar 12 is gradually attenuated in the process of diffusing into the vacuum container 1. Then, when it reaches the portion of the substrate holder 4 which is the largest structure on the plasma diffusion path, it is largely lost and abruptly attenuated, and as shown in FIG. 3, on the downstream side of the substrate arrangement surface 400 of the substrate holder 4, as shown in FIG. The plasma density is considered to drop sharply. Further, it is considered that the high frequency energy supplied to the bell jar 12 is also the same, and is gradually attenuated in the process of propagating in the vacuum container 1 and is rapidly attenuated in the substrate holder 4. According to the research conducted by the inventor of the present application, when the gas introduction port 25 for the cleaning gas is arranged at a position farther from the plasma forming place than the substrate arrangement surface 400 where the plasma density and the high frequency energy are considered to drop sharply, the cleaning which has been conventionally seen is performed. It has been found that plasma cleaning can be performed at a high etching rate without causing thin film deposition by the working gas.
【００２４】図４は、本実施例のプラズマ処理装置の効
果を確認した実験の結果を示す図であり、上記第三のガ
ス導入系２３のガス導入体２３２の位置に対するエッチ
ング速度の変化を示したものである。図４の縦軸は、真
空容器１の内面に堆積した酸化硅素薄膜のエッチング速
度、横軸はガス導入体２３２の位置を示している。ガス
導入体２３２の位置は、基板配置面４００を±０ｍｍと
し、プラズマ形成場所（ベルジャー１２内）に近づく鉛
直上方を−側、プラズマ形成場所から遠ざかる鉛直下方
を＋側としている。具体的なエッチング速度の測定方法
について説明すると、真空容器１の内面のうちの基板配
置面４００の高さから１００ｍｍほど高い位置に熱酸化
硅素膜試料を配置し、プラズマクリーニングを所定の時
間行った後に取り出して、熱酸化硅素膜の膜厚差を計測
して求めた。FIG. 4 is a diagram showing the results of an experiment confirming the effects of the plasma processing apparatus of this embodiment, showing the change in the etching rate with respect to the position of the gas introduction body 232 of the third gas introduction system 23. It is a thing. The vertical axis of FIG. 4 represents the etching rate of the silicon oxide thin film deposited on the inner surface of the vacuum container 1, and the horizontal axis represents the position of the gas introduction body 232. Regarding the position of the gas introducing body 232, the substrate arrangement surface 400 is set to ± 0 mm, the vertically upper side approaching the plasma formation location (inside the bell jar 12) is the − side, and the vertically lower side away from the plasma formation location is the + side. Explaining a specific method of measuring the etching rate, the thermal silicon oxide film sample was placed at a position 100 mm higher than the height of the substrate placement surface 400 on the inner surface of the vacuum container 1, and plasma cleaning was performed for a predetermined time. The film was taken out later and the film thickness difference of the thermally oxidized silicon film was measured and obtained.
【００２５】具体的なガスの種類と流量は、次の通りと
した。まずクリーニング用ガスとしてはフロン１４ガス
を使用し、４００ＳＣＣＭの流量で第三のガス導入系２
３から導入した。また、プラズマ形成のため、酸素ガス
を１００ＳＣＣＭの流量で第二のガス導入系２２から導
入した。また、プラズマクリーニング時の成膜室１０１
内の圧力は２Ｔｏｒｒであった。尚、ガス導入体２３２
は真空容器１内の真空を破ることなく上下方向に変位可
能になっているが、ガス導入体２３２を変位させた際に
もこの２Ｔｏｒｒの圧力は殆ど変化しなかった。The specific gas types and flow rates were as follows. First, CFC 14 gas was used as the cleaning gas, and the third gas introduction system 2 was used at a flow rate of 400 SCCM.
It was introduced from 3. In order to form plasma, oxygen gas was introduced from the second gas introduction system 22 at a flow rate of 100 SCCM. In addition, the film formation chamber 101 during plasma cleaning
The internal pressure was 2 Torr. The gas introduction body 232
Can be displaced in the vertical direction without breaking the vacuum in the vacuum container 1, but the pressure of 2 Torr hardly changed even when the gas introduction body 232 was displaced.
【００２６】図４に示す通り、真空容器１の内面におけ
るエッチング速度は、ガス導入体２３２の位置が−８０
ｍｍから±０ｍｍまでの領域ではほぼ５０ｎｍ／分と一
定の値であるが、±０ｍｍを越えると増加の傾向を示し
た。また、＋３０ｍｍの位置のあたりから約２００ｎｍ
／分の値となり、＋１００ｍｍの位置までほぼ一定の値
となった。また、ガス導入体２３２を−８０ｍｍの位置
に配置してプラズマクリーニングを行った後、ベルジャ
ー１２の内面を観察したところ、ベルジャー１２の上部
を中心とした広い領域にて灰白色の薄膜堆積が観察され
た。当該灰白色の薄膜の成分を電子線散乱Ｘ線分光法な
らびにオージェ電子分光法により分析したところ、当該
灰白色の薄膜が炭素であることが確認された。これは、
クリーニング用ガスとして導入されたフロン１４ガスが
ベルジャー１２内に拡散し、高周波電力と直接的に相互
作用を起こすことで過度の分解が進み、その結果として
炭素膜が付着したものと考えられる。As shown in FIG. 4, the etching rate on the inner surface of the vacuum container 1 is -80 at the position of the gas introduction body 232.
In the region from mm to ± 0 mm, the value is a constant value of approximately 50 nm / min, but when it exceeds ± 0 mm, it tends to increase. Also, about 200 nm from around +30 mm
The value was / min, which was almost constant up to the position of +100 mm. Further, when the gas introduction body 232 was placed at a position of −80 mm and plasma cleaning was performed, the inner surface of the bell jar 12 was observed. As a result, a grayish white thin film deposition was observed in a wide area centering on the upper part of the bell jar 12. It was When the components of the grayish white thin film were analyzed by electron beam X-ray spectroscopy and Auger electron spectroscopy, it was confirmed that the grayish white thin film was carbon. this is,
It is considered that the Freon 14 gas introduced as the cleaning gas diffuses into the bell jar 12 and directly interacts with the high frequency power to cause excessive decomposition, resulting in the deposition of the carbon film.
【００２７】次に、ガス導入体２３２を±０ｍｍの位置
に配置してプラズマクリーニングを行った後、ベルジャ
ー１２の内面を同様に観察すると、ベルジャー１２の上
部内面に僅かながら炭素膜の付着が確認された。さら
に、ガス導入体２３２を＋３０ｍｍの位置に配置してプ
ラズマクリーニングを行った後、ベルジャー１２の内面
を観察すると、炭素膜の付着は確認されなかった。Next, after arranging the gas introduction body 232 at a position of ± 0 mm and performing plasma cleaning, when the inner surface of the bell jar 12 was observed in the same manner, it was confirmed that a carbon film was slightly attached to the inner surface of the upper portion of the bell jar 12. Was done. Furthermore, after the gas introduction body 232 was arranged at a position of +30 mm and plasma cleaning was performed, when the inner surface of the bell jar 12 was observed, the adhesion of the carbon film was not confirmed.
【００２８】図５は、ガス導入体２３２の位置とベルジ
ャー１２への炭素膜のおおよその付着面積との関係を調
べた結果を示す図である。図５によれば、ベルジャー１
２の内面における炭素膜の付着面積は、ガス導入体２３
２の配置位置が−８０ｍｍの場合が一番大きくて、約１
００ｃｍ2 であった。ガス導入体２３２の配置位置が基
板配置面４００に近づくにつれて、炭素膜の付着面積は
徐々に減少する傾向にあり、配置位置が±０ｍｍでは、
炭素膜の付着面積はほぼゼロとなった。配置位置がプラ
スの領域においても、炭素膜の付着面積はゼロであっ
た。FIG. 5 is a diagram showing the results of examining the relationship between the position of the gas introduction body 232 and the approximate area of attachment of the carbon film to the bell jar 12. According to FIG. 5, the bell jar 1
The adhesion area of the carbon film on the inner surface of 2 is
The largest is when the position of 2 is -80 mm, about 1
It was 00 cm 2 . The adhesion area of the carbon film tends to gradually decrease as the arrangement position of the gas introduction body 232 approaches the substrate arrangement surface 400, and when the arrangement position is ± 0 mm,
The adhesion area of the carbon film became almost zero. The carbon film adhesion area was zero even in the area where the arrangement position was positive.
【００２９】このように、クリーニング用ガスを導入す
るガス導入体２３２をプラズマ形成場所から基板ホルダ
ー４の基板配置面４００よりも遠い位置に配置すること
で、適度に減衰した状態のプラズマ又は高周波にクリー
ニング用ガスが供給されるので、クリーニング用ガスの
過度の反応が防止され、真空容器１やベルジャー１２へ
の薄膜堆積を抑制することができる。この結果、エッチ
ング動作が阻害されることがなくなり、高いエッチング
速度で効率良くプラズマクリーニングを行うことができ
る。As described above, by disposing the gas introduction body 232 for introducing the cleaning gas at a position farther from the plasma formation location than the substrate arrangement surface 400 of the substrate holder 4, it is possible to generate plasma or high frequency in a properly attenuated state. Since the cleaning gas is supplied, excessive reaction of the cleaning gas can be prevented, and thin film deposition on the vacuum container 1 and the bell jar 12 can be suppressed. As a result, the etching operation is not hindered, and plasma cleaning can be efficiently performed at a high etching rate.
【００３０】尚、上記効果を得る上で必要なのは、厳密
にはガス導入体２３２のガス導入口２５の位置を基板配
置面４００よりもプラズマ形成場所から遠い位置とする
ことである。従って、例えばガス導入体から細いパイプ
を中心に向けて延びるようにして周上に配置したような
構成では、その細いパイプの先端開口がガス導入口とな
り、この位置を基板配置面４００より遠い位置とするこ
とが必要である。また、クリーニング用ガスのガス導入
口２５をプラズマ形成場所からどれだけ遠くすることが
できるかについてであるが、基本的には排気系１１によ
る排気位置よりも遠くしないようにすることが好まし
い。図１のような装置でいうと、排気管１３を接続した
開口のうち、最もプラズマ形成場所から遠い縁の位置が
限度の位置となる。In order to obtain the above effect, strictly speaking, the position of the gas introduction port 25 of the gas introduction body 232 is located farther from the plasma formation place than the substrate arrangement surface 400. Therefore, for example, in a configuration in which a thin pipe extends from the gas introduction body toward the center and is arranged on the circumference, the tip opening of the thin pipe serves as the gas introduction port, and this position is far from the substrate placement surface 400. It is necessary to Regarding how far the gas introduction port 25 for the cleaning gas can be from the plasma forming place, it is basically preferable that the gas introducing port 25 is not far from the exhaust position of the exhaust system 11. In the case of the apparatus as shown in FIG. 1, among the openings connected to the exhaust pipe 13, the position of the edge farthest from the plasma formation location is the limit position.
【００３１】本実施例のプラズマ処理装置は、上記位置
のガス導入体２３２を有する第三のガス導入系２３の他
に、プラズマ形成用のガスを導入する第一のガス導入系
２１と、基板４０の処理のためのガスを導入する第二の
ガス導入系２２とを備えている。そして、これらのガス
導入系２１，２２のガス導入体２１２，２２２は、図１
に示すように、クリーニング用ガスのガス導入体２３２
よりもプラズマ形成場所（即ち、高周波の供給箇所）に
近い位置に配置されている。従って、基板４０の処理の
際には、第一ガス導入系２１によってプラズマ形成用の
ガスを高周波の供給箇所に近い位置から導入して高密度
プラズマを形成し、第二のガス導入機構２２によってそ
のプラズマ形成場所に近い位置に基板４０の処理のため
のガスを導入することができる。このため、高密度プラ
ズマがそれほど減衰していないところで基板４０の処理
のためのガスに所定の気相反応等を生じさせることがで
き、この結果、基板４０に対する処理を高効率で行うこ
とができる。本実施例の装置は、１００ｍＴｏｒｒ以下
の圧力にて少なくとも１０10ｃｍ-3以上の密度を有する
高密度プラズマを形成できるようになっているが、上記
のガス導入機構２の構成もこれに貢献している。In the plasma processing apparatus of this embodiment, in addition to the third gas introduction system 23 having the gas introduction body 232 at the above position, the first gas introduction system 21 for introducing the plasma forming gas, and the substrate And a second gas introduction system 22 for introducing the gas for treatment 40. The gas introduction bodies 212 and 222 of these gas introduction systems 21 and 22 are shown in FIG.
As shown in FIG.
It is arranged at a position closer to the plasma formation place (that is, the high frequency supply place). Therefore, during processing of the substrate 40, the first gas introduction system 21 introduces a plasma forming gas from a position close to a high frequency supply point to form high density plasma, and the second gas introduction mechanism 22 A gas for processing the substrate 40 can be introduced at a position near the plasma formation place. For this reason, a predetermined gas phase reaction or the like can be generated in the gas for processing the substrate 40 where the high-density plasma is not attenuated so much, and as a result, the processing on the substrate 40 can be performed with high efficiency. . The apparatus of this embodiment is capable of forming high-density plasma having a density of at least 10 10 cm -3 or more at a pressure of 100 mTorr or less, but the configuration of the gas introduction mechanism 2 described above also contributes to this. ing.
【００３２】図６は本願発明のプラズマ処理装置の他の
実施例を示す概略構成図である。図６に示す装置は、ヘ
リコン波プラズマを利用する装置である。ヘリコン波プ
ラズマは、強い磁場を加えるとプラズマ振動数より低い
周波数の電磁波が減衰せずにプラズマ中を伝搬すること
を利用するものであり、高密度プラズマを低圧で生成で
きる技術として最近注目されているものである。プラズ
マ中の電磁波の伝搬方向と磁場の方向とが平行のとき、
電磁波はある定まった方向の円偏光となり螺旋状に進行
する。このことからヘリコン波プラズマと呼ばれてい
る。FIG. 6 is a schematic block diagram showing another embodiment of the plasma processing apparatus of the present invention. The apparatus shown in FIG. 6 is an apparatus using helicon wave plasma. The helicon wave plasma utilizes the fact that an electromagnetic wave with a frequency lower than the plasma frequency propagates in the plasma without being attenuated when a strong magnetic field is applied, and has recently attracted attention as a technology that can generate high-density plasma at low pressure. There is something. When the propagation direction of electromagnetic waves in plasma and the direction of magnetic field are parallel,
The electromagnetic wave becomes circularly polarized light in a certain fixed direction and travels in a spiral shape. For this reason, it is called helicon wave plasma.
【００３３】ヘリコン波プラズマを形成する図６の装置
では、図１の高周波コイル３１に代え、ループ状のアン
テナ３４が配置されている。アンテナ３４は、一本の丸
棒状又は帯板状の部材を曲げて上下二段の丸いループ状
の形状にしたものである。また、ベルジャー１２は、図
１の装置のものと異なり、先端が半球状に構成された直
径１００ｍｍ程度の円筒状のものになっている。材質と
しては、同様に石英ガラス等の誘電体である。In the apparatus of FIG. 6 for forming the helicon wave plasma, a loop-shaped antenna 34 is arranged in place of the high frequency coil 31 of FIG. The antenna 34 is formed by bending one round rod-shaped or strip-shaped member into a round loop shape having two upper and lower stages. Further, the bell jar 12 is different from the device of FIG. 1 in that it has a cylindrical shape having a hemispherical tip and a diameter of about 100 mm. Similarly, the material is a dielectric such as quartz glass.
【００３４】また、ベルジャー１２の周囲に磁場形成機
構３５を設置している。磁場形成機構３５は、内側コイ
ル３５ａと外側コイル３５ｂからなる二重コイルであ
り、各コイル３５ａ，３５ｂはベルジャー１２と同軸上
の位置に配置される。内側コイル３５ａと外側コイル３
５ｂは、互いに逆向きの磁場が形成されるように、コイ
ルの巻き方向と通電方向が調整される。磁場形成機構３
５を二重コイルの構造とすることで、所望の磁場を作り
易いという利点を有する。磁場形成機構３５を単一コイ
ルで構成することもできる。尚、磁場形成機構３５が発
生させる磁場は、ベルジャー１２内部で生成されたプラ
ズマを効率よく成膜室１０１内部に輸送するので、成膜
室１０１内におけるプラズマの高密度化を促進すること
ができる。その結果、基板１の処理をさらに効率良く行
える。A magnetic field forming mechanism 35 is installed around the bell jar 12. The magnetic field forming mechanism 35 is a double coil including an inner coil 35 a and an outer coil 35 b, and the coils 35 a and 35 b are arranged coaxially with the bell jar 12. Inner coil 35a and outer coil 3
In 5b, the winding direction and the energization direction of the coil are adjusted so that magnetic fields in opposite directions are formed. Magnetic field formation mechanism 3
The double coil structure of 5 has an advantage that a desired magnetic field can be easily generated. The magnetic field forming mechanism 35 can also be configured with a single coil. The magnetic field generated by the magnetic field forming mechanism 35 efficiently transports the plasma generated inside the bell jar 12 into the film forming chamber 101, so that the density of the plasma inside the film forming chamber 101 can be promoted. . As a result, the substrate 1 can be processed more efficiently.
【００３５】また、上記各実施例の説明では、基板４０
の処理の例として基板４０上に酸化硅素膜を形成するプ
ラズマ気相成長について説明を行ってきたが、基板４０
上にアモルファス硅素膜を形成するプラズマ気相成長
や、基板４０に対してドライエッチングを施す処理につ
いても、同様に効果があるのは明かである。また、プラ
ズマクリニーニング用のガスとして、フロン１４ガスを
用いた例について説明を行ってきたが、フロン１１６ガ
ス（Ｃ2Ｆ6）、六弗化硫黄ガス（ＳＦ6 ）あるいは、三
弗化窒素（ＮＦ3 ）を用いたり、酸素ガスにアルゴンガ
スを混合した場合についても同様の効果が得られること
は明かである。なお、アルゴンガスを使用すると、プラ
ズマ中で生成されるアルゴンイオンはスパッタ率が高い
ので、高効率のスパッタを行いながらプラズマクリーニ
ングを行うことができる。In the description of each of the above embodiments, the substrate 40
As an example of the above process, plasma vapor deposition for forming a silicon oxide film on the substrate 40 has been described.
It is apparent that plasma vapor deposition for forming an amorphous silicon film on the substrate and dry etching of the substrate 40 also have similar effects. Also, an example using CFC 14 gas as the gas for plasma cleaning has been described, but CFC 116 gas (C 2 F 6 ), sulfur hexafluoride gas (SF 6 ) or trifluoride gas is used. It is clear that the same effect can be obtained when nitrogen (NF 3 ) is used or when oxygen gas is mixed with argon gas. When argon gas is used, the argon ions generated in the plasma have a high sputtering rate, so that plasma cleaning can be performed while performing highly efficient sputtering.
【００３６】[0036]
【発明の効果】以上説明したように、本願の請求項１記
載のプラズマ処理装置によれば、プラズマクリーニング
のためのガスによる薄膜堆積が抑制されるので、高いエ
ッチング速度で効率よくプラズマクリーニングを行うこ
とができる。また、請求項２又は３記載のプラズマ処理
装置によれば、上記請求項１の効果を得つつ、高密度プ
ラズマを利用して基板の処理が行え、生産性の高いプラ
ズマ処理装置となる。また、請求項４記載のプラズマ処
理装置によれば、上記請求項１，２又は３の効果に加
え、ベルジャーの内面への薄膜堆積が未然に防止される
ので、高周波電力の整合条件等が変化せず、効率の良い
高周波電力の供給によって効率よく基板処理を行うこと
ができる。As described above, according to the plasma processing apparatus of claim 1 of the present application, thin film deposition due to the gas for plasma cleaning is suppressed, so that plasma cleaning is efficiently performed at a high etching rate. be able to. According to the plasma processing apparatus of the second or third aspect, the substrate processing can be performed by using the high density plasma while obtaining the effect of the first aspect, and the plasma processing apparatus has high productivity. Further, according to the plasma processing apparatus of claim 4, in addition to the effect of claim 1, 2 or 3, the thin film deposition on the inner surface of the bell jar is prevented in advance, so that the matching condition of the high frequency power is changed. Instead, the substrate can be processed efficiently by supplying the high-frequency power with good efficiency.
【図１】本願発明の実施例のプラズマ処理装置を示す概
略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１の装置におけるガス導入体２１２，２２
２，２３２の構成を説明する図である。FIG. 2 is a diagram showing a gas introduction body 212, 22 in the apparatus of FIG.
It is a figure explaining the structure of 2,232.
【図３】図１の装置で形成されるプラズマのプラズマ密
度分布を説明するための図である。3 is a diagram for explaining a plasma density distribution of plasma formed by the apparatus of FIG.
【図４】本実施例のプラズマ処理装置の効果を確認した
実験の結果を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a result of an experiment for confirming the effect of the plasma processing apparatus of the present embodiment.
【図５】ガス導入体２３２の位置とベルジャー１２への
炭素膜のおおよその堆積面積との関係を調べた結果を示
す図である。FIG. 5 is a diagram showing a result of examining a relationship between a position of a gas introduction body 232 and an approximate deposition area of a carbon film on the bell jar 12.
【図６】本願発明のプラズマ処理装置の他の実施例を示
す概略構成図である。FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing another embodiment of the plasma processing apparatus of the present invention.
【図７】従来のプラズマ処理装置の概略構成を示す図で
ある。FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional plasma processing apparatus.
１ 真空容器 １１ 排気系 １２ ベルジャー ２ ガス導入機構 ２１ 第一のガス導入系 ２１２ ガス導入体 ２２ 第二のガス導入系 ２２２ ガス導入体 ２３ 第三のガス導入系 ２３２ ガス導入体 ２５ ガス導入口 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 vacuum container 11 exhaust system 12 bell jar 2 gas introduction mechanism 21 first gas introduction system 212 gas introduction body 22 second gas introduction system 222 gas introduction body 23 third gas introduction system 232 gas introduction body 25 gas introduction port
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成７年９月２０日[Submission date] September 20, 1995
【手続補正１】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】０００３[Name of item to be corrected] 0003
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【０００３】図７の装置では、不図示のゲートバルブを
通して基板４０を真空容器１内に搬入して基板ホルダー
４上に載置する。排気系１１によって真空容器１内を排
気した後、ガス導入機構２によって所定のガスを導入す
る。次に、電力供給機構３によって高周波電力等のエネ
ルギーを真空容器１内のガスに印加し、プラズマを形成
する。そして、形成されたプラズマによって、基板４０
の表面に所定の処理を施す。例えば、ガス導入機構２に
よってモノシランガスと酸素ガスを導入すれば、プラズ
マによって分解反応等を生じ、酸化硅素薄膜を基板４０
の表面に作成するプラズマＣＶＤ処理を行うことができ
る。In the apparatus shown in FIG. 7, the substrate 40 is loaded into the vacuum container 1 through a gate valve (not shown) and placed on the substrate holder 4. After exhausting the inside of the vacuum container 1 by the exhaust system 11, a predetermined gas is introduced by the gas introduction mechanism 2 . Next, energy such as high frequency power is applied to the gas in the vacuum container 1 by the power supply mechanism 3 to form plasma. Then, the substrate 40 is formed by the formed plasma.
The surface of is subjected to a predetermined treatment. For example, when a monosilane gas and an oxygen gas are introduced by the gas introduction mechanism 2 , a decomposition reaction or the like is caused by plasma, and the silicon oxide thin film is applied to the substrate 40.
A plasma CVD process can be performed on the surface of the.
【手続補正２】[Procedure Amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００１６[Correction target item name] 0016
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００１６】また、真空容器１内のベルジャー１２下方
位置には、基板ホルダー４が設けられている。この基板
ホルダー４は、薄膜作成を行う基板４０を上面に載置さ
せるものであり、必要に応じて基板４０を加熱又は冷却
する温度調節機構４１を内蔵している。この基板ホルダ
ー４には、生成されるプラズマと高周波との相互作用に
よって基板４０に所定の基板バイアス電圧を印加するた
めの基板用高周波電源４２が接続されている。尚、「プ
ラズマと高周波との相互作用によるバイアス電圧」に
は、高周波電源４２とプラズマとの間に相当のキャパシ
タンスが存在していることが必要である。従って、基板
ホルダー４や基板４０がすべて金属で形成されている場
合には、基板ホルダー４０への給電ライン上に所定のコ
ンデンサを配置するようにする。A substrate holder 4 is provided below the bell jar 12 in the vacuum container 1. The substrate holder 4 mounts a substrate 40 for forming a thin film on the upper surface thereof, and has a built-in temperature adjusting mechanism 41 for heating or cooling the substrate 40 as necessary. The substrate holder 4 is connected to a substrate high-frequency power source 42 for applying a predetermined substrate bias voltage to the substrate 40 by the interaction between the generated plasma and the high frequency. The “bias voltage due to interaction between plasma and high frequency” requires that a considerable capacitance exists between the high frequency power supply 42 and the plasma. Therefore, when the substrate holder 4 and the substrate 40 are all made of metal, a predetermined capacitor is arranged on the power supply line to the substrate holder 40.
【手続補正３】[Procedure 3]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００２０[Correction target item name] 0020
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００２０】さて、上記ような処理を繰り返していく
と、真空容器１の内面や基板ホルダー４の基板配置面４
００の露出した部分に薄膜が堆積してくる。相当程度の
回数繰り返したら、薄膜の除去が必要だと判断して、次
のようなプラズマクリーニングを行う。まず、処理が終
了した基板を搬出して不図示のゲートバルブを閉め、排
気系１１を動作させて一旦真空容器１内を排気した後、
ゲートバルブを通してダミーの基板を真空容器１内に搬
入して同様に基板ホルダー４に配置する。ダミーの基板
を配置するのは、基板４０が配置されていた部分の基板
ホルダー４の表面には薄膜が堆積していないため、エッ
チング作用のあるガスに直接晒すと、エッチングされて
侵食されてしまうからである。By repeating the above-mentioned processing, the inner surface of the vacuum container 1 and the substrate placement surface 4 of the substrate holder 4 will be described.
A thin film is deposited on the exposed portion of 00 . After repeating a considerable number of times, it is judged that the thin film needs to be removed, and the following plasma cleaning is performed. First, the processed substrate is unloaded, a gate valve (not shown) is closed, the exhaust system 11 is operated to once exhaust the inside of the vacuum container 1, and
A dummy substrate is loaded into the vacuum container 1 through the gate valve and similarly placed in the substrate holder 4. The dummy substrate is arranged because a thin film is not deposited on the surface of the substrate holder 4 in the portion where the substrate 40 was arranged. Therefore, if it is directly exposed to a gas having an etching action, it is etched and eroded. Because.
【手続補正４】[Procedure amendment 4]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００２２[Name of item to be corrected] 0022
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００２２】さて、本実施例のプラズマ処理装置の大き
な特徴点は、上記プラズマクリーニングのためのガス
（以下、クリーニング用ガス）を導入する第三のガス導
入系２３のガス導入口２５が、プラズマが形成される場
所（以下、プラズマ形成場所）から基板ホルダー４の基
板配置面４００よりも遠い位置に位置していることであ
る。即ち、本実施例の装置では、ベルジャー１２内でプ
ラズマが形成される。従って、ベルジャー１２内がプラ
ズマ形成場所である。そして、前述したように、基板ホ
ルダー４はベルジャー１２の下方に配設され、その上面
に基板４０を配置する。従って、この上面が基板配置面
４００である。そして、図１に示すように、第三のガス
導入系２３のガス導入体２３２は、基板ホルダー４の基
板配置面４００よりも下方に位置する。従って、ガス導
入体２３２の図２に示すガス導入口２５は、プラズマ形
成場所から基板ホルダー４の基板配置面４００よりも遠
い位置になっている。このように、クリーニング用ガス
のガス導入口２５をプラズマ形成場所に対して基板ホル
ダー４の基板配置面４００から遠い位置にすると、プラ
ズマ密度が低くなった部分にクリーニング用ガスが導入
されるので、従来見られたようなクリーニング用ガスの
過度の分解を抑制することができる。A major feature of the plasma processing apparatus of this embodiment is that the gas introduction port 25 of the third gas introduction system 23 for introducing the above-mentioned gas for plasma cleaning (hereinafter, cleaning gas) is plasma. Is located at a position farther than the substrate arrangement surface 400 of the substrate holder 4 from the place where the substrate is formed (hereinafter, plasma formation place). That is, in the apparatus of this embodiment, plasma is formed in the bell jar 12. Therefore, the inside of the bell jar 12 is the place where the plasma is formed. Then, as described above, the substrate holder 4 is arranged below the bell jar 12, and the substrate 40 is arranged on the upper surface thereof. Therefore, this upper surface is the substrate arrangement surface 400. Then, as shown in FIG. 1, the gas introduction body 232 of the third gas introduction system 23 is located below the substrate arrangement surface 400 of the substrate holder 4. Therefore, gas conduction
The gas introduction port 25 of the container 232 shown in FIG. 2 is located farther from the plasma formation location than the substrate placement surface 400 of the substrate holder 4. As described above, when the gas introduction port 25 for the cleaning gas is located far from the substrate placement surface 400 of the substrate holder 4 with respect to the plasma formation location, the cleaning gas is introduced into the portion where the plasma density is low. It is possible to suppress excessive decomposition of the cleaning gas, which has been conventionally seen.
Claims (4)
に所定のガスを導入するガス導入機構と、導入されたガ
スにエネルギーを与えてプラズマを形成するための電力
供給機構と、形成されたプラズマによって処理される位
置に基板を配置する基板ホルダーとを具備したプラズマ
処理装置において、 前記ガス導入機構は、前記真空容器の内面及び前記真空
容器内の部材の表面に堆積した薄膜をプラズマエッチン
グして除去するプラズマクリーニングのためのガスを導
入できるよう構成されており、当該ガス導入機構は、前
記プラズマが形成される場所から基板ホルダーの基板配
置面よりも遠い位置で前記プラズマクリーニングのため
のガスを導入するガス導入口を有していることを特徴と
するプラズマ処理装置。1. A vacuum container provided with an exhaust system, a gas introduction mechanism for introducing a predetermined gas into the vacuum container, and a power supply mechanism for applying energy to the introduced gas to form plasma. In the plasma processing apparatus including a substrate holder for arranging the substrate at a position to be processed by the generated plasma, the gas introduction mechanism uses a thin film plasma deposited on the inner surface of the vacuum container and the surface of the member in the vacuum container. It is configured so that a gas for plasma cleaning, which is removed by etching, can be introduced, and the gas introduction mechanism is for cleaning the plasma at a position farther from the place where the plasma is formed than the substrate placement surface of the substrate holder. A plasma processing apparatus having a gas introduction port for introducing the above gas.
めのガスを導入するガス導入口を有し、このガス導入口
は、前記プラズマクリーニングためのガスを導入するガ
ス導入口よりプラズマが形成される場所に近い位置に設
けら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。2. The gas introducing mechanism has a gas introducing port for introducing a gas for processing the substrate, and the gas introducing port forms plasma from the gas introducing port for introducing the gas for plasma cleaning. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plasma processing apparatus is provided in a position close to a place where the plasma processing is performed.
以下の圧力にて少なくとも１０10ｃｍ-3以上の密度を有
する高密度プラズマを形成することが可能なものである
ことを特徴とする請求項２記載のプラズマ処理装置。3. The power supply mechanism is 100 mTorr
The plasma processing apparatus according to claim 2, which is capable of forming a high-density plasma having a density of at least 10 10 cm -3 or more under the following pressure.
れたベルジャーとなっており、前記電力供給機構は、こ
のベルジャー内に高周波電力を供給して誘導電界によっ
て前記プラズマを形成するものであることを特徴とする
請求項１，２又は３記載のプラズマ処理装置。4. A part of the vacuum container is a bell jar formed of a dielectric material, and the power supply mechanism supplies high frequency power into the bell jar to form the plasma by an induction electric field. The plasma processing apparatus of claim 1, 2 or 3, wherein
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15697595A JP3599834B2 (en) | 1995-05-30 | 1995-05-30 | Plasma processing equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15697595A JP3599834B2 (en) | 1995-05-30 | 1995-05-30 | Plasma processing equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08330294A true JPH08330294A (en) | 1996-12-13 |
| JP3599834B2 JP3599834B2 (en) | 2004-12-08 |
Family
ID=15639430
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15697595A Expired - Fee Related JP3599834B2 (en) | 1995-05-30 | 1995-05-30 | Plasma processing equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3599834B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002298776A (en) * | 2001-03-29 | 2002-10-11 | Anelva Corp | Ionization apparatus |
| JP2006336114A (en) * | 1999-12-10 | 2006-12-14 | Tokyo Electron Ltd | Processing apparatus |
| JP2014120680A (en) * | 2012-12-18 | 2014-06-30 | Japan Steel Works Ltd:The | Plasma processing apparatus and cleaning method thereof |
-
1995
- 1995-05-30 JP JP15697595A patent/JP3599834B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006336114A (en) * | 1999-12-10 | 2006-12-14 | Tokyo Electron Ltd | Processing apparatus |
| JP4689563B2 (en) * | 1999-12-10 | 2011-05-25 | 東京エレクトロン株式会社 | Plasma processing equipment |
| JP2002298776A (en) * | 2001-03-29 | 2002-10-11 | Anelva Corp | Ionization apparatus |
| JP2014120680A (en) * | 2012-12-18 | 2014-06-30 | Japan Steel Works Ltd:The | Plasma processing apparatus and cleaning method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3599834B2 (en) | 2004-12-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5454903A (en) | Plasma cleaning of a CVD or etch reactor using helium for plasma stabilization | |
| US5824158A (en) | Chemical vapor deposition using inductively coupled plasma and system therefor | |
| US6769439B2 (en) | Plasma cleaning method and placement area protector used in the method | |
| US8404573B2 (en) | Plasma processing method and apparatus | |
| WO2003096400A1 (en) | Plasma processing equipment and plasma processing method | |
| JPH08330281A (en) | Vacuum treatment device and removal method of vacuum container inner surface deposit film in the vacuum treatment device | |
| JP3516523B2 (en) | Plasma processing equipment | |
| JP2004047695A (en) | Method and apparatus for plasma doping | |
| KR100262883B1 (en) | Plasma cleaning method | |
| US6096176A (en) | Sputtering method and a sputtering apparatus thereof | |
| JP3599834B2 (en) | Plasma processing equipment | |
| JP6763750B2 (en) | How to process the object to be processed | |
| KR20180124754A (en) | Etching method | |
| JP3790410B2 (en) | Particle reduction method | |
| JP3590451B2 (en) | How to make insulating film | |
| JP3595885B2 (en) | Plasma processing method and plasma apparatus | |
| JPH03170678A (en) | Method for cleaning reaction vessel | |
| JP2000294548A (en) | Microwave plasma treatment apparatus using dielectrics window | |
| JP3699504B2 (en) | Vacuum processing equipment | |
| JPH11193466A (en) | Plasma treating device and plasma treating method | |
| JP3373466B2 (en) | Plasma processing apparatus and plasma processing method | |
| JP3553692B2 (en) | Plasma vapor deposition apparatus and method for removing thin film of deposition shield in plasma vapor deposition apparatus | |
| JP2002329716A (en) | Plasma processing apparatus, plasma processing method and method for manufacturing element | |
| JP4059570B2 (en) | Plasma etching apparatus, plasma etching method, and plasma generation method | |
| JPH08330241A (en) | Method of preventing clog of gas vent in film former, and film former where this clogging prevention method is executed |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Effective date: 20040907 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Effective date: 20040915 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 |
|
| R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 3 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070924 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080924 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 4 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080924 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080924 Year of fee payment: 4 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 5 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090924 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090924 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 6 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100924 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 6 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100924 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 7 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110924 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110924 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120924 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120924 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 9 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130924 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |