JPH01184921A - Plasma processor useful for etching, ashing, film formation and the like - Google Patents

Plasma processor useful for etching, ashing, film formation and the like

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JPH01184921A
JPH01184921A JP63010080A JP1008088A JPH01184921A JP H01184921 A JPH01184921 A JP H01184921A JP 63010080 A JP63010080 A JP 63010080A JP 1008088 A JP1008088 A JP 1008088A JP H01184921 A JPH01184921 A JP H01184921A
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JP
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microwaves
plasma
microwave
coaxial tubes
waveguide
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JP63010080A
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Yasuo Hasegawa
康生 長谷川
Yasue Sato
安栄 佐藤
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Abstract

PURPOSE:To enable plasma to be produced efficiently as well as to be used effectively for the purpose such as etching, ashing, filming etc., by a method wherein a vacuum vessel is provided with a leading means of material gas, a magnetic field generating means and a microwave leading means using a radiating member with multiple coaxitial tube structure. CONSTITUTION:Microwaves converted to coaxial tubes to be led into a reaction chamber are aligned with plungers 11, 13, 14 from a waveguide 6 located on the topmost position so that the microwaves may be led into the coaxial tubes using an inner conductor 10 as a rod antenna. These coaxial tubes pass through the other waveguides 8, 9 to lead the microwaves from the waveguide 8 to the coaxial tubes 12-15. Likewise, the microwaves led from the waveguide 9 to the coaxial tubes 15-16 are radiated from microwave radiating members 11-19 to discharging space 4 through a microwave transmitting window. At this time, the power of microwaves fed to respective waveguides can be controlled to freely change the plasma density in respective discharge regions drawing concentric circles from the center of antenna so that the processing rate of an element 3 to be processed may be equalized extending over all surface.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明はプラズマ処理装置に関する。より詳細には本発
明は、被処理体のエツチング、スパッタリング、クリー
ニング、又はアッシング、及び基体上への成膜に適した
プラズマ処理装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical field to which the invention pertains] The present invention relates to a plasma processing apparatus. More specifically, the present invention relates to a plasma processing apparatus suitable for etching, sputtering, cleaning, or ashing of an object to be processed, and for forming a film on a substrate.

〔従来技術の説明〕[Description of prior art]

プラズマ処理法とは、特定の物質をプラズマ化して活性
の強いラジカルとイオンを発生させ、このラジカルとイ
オンを被処理体に接触させて被処理体にエツチング、堆
積膜形成、スパッタリング、クリーニング、アッシング
(灰化)等の処理を施す加工方法をいい、プラズマ処理
装置とは、該プラズマ処理法の実施に用いられる装置を
いう。
Plasma processing method involves turning a specific substance into plasma to generate highly active radicals and ions, and bringing these radicals and ions into contact with the object to be processed, etching, deposited film formation, sputtering, cleaning, and ashing. It refers to a processing method that performs processing such as (ashing), and the plasma processing apparatus refers to an apparatus used to implement the plasma processing method.

従来、こうしたプラズマ処理装置は、原料ガス導入口と
排気口とを有する真空容器で形成されたプラズマ処理室
と、該プラズマ処理室に供給される原料ガスをプラズマ
化するエネルギーを供給する電磁波等を供給する装置と
からなっている。
Conventionally, such plasma processing apparatuses include a plasma processing chamber formed of a vacuum container having a raw material gas inlet and an exhaust port, and an electromagnetic wave that supplies energy to turn the raw material gas supplied to the plasma processing chamber into plasma. It consists of a supply device.

ところで、プラズマ処理法は前述のラジカルやイオンの
強い活性に依拠するものであり、ラジカルやイオンの密
度や被処理体の温度等を適宜選択することにより、エツ
チング、堆積膜形成等の各種の処理を所望に応じてなし
うろことはプラズマ処理法の特徴であり、プラズマ処理
法において重要なことはラジカルやイオンの効率的生成
である。
By the way, the plasma processing method relies on the strong activity of radicals and ions mentioned above, and by appropriately selecting the density of radicals and ions, the temperature of the object to be processed, etc., various treatments such as etching and deposited film formation can be performed. The ability to scale as desired is a feature of the plasma processing method, and what is important in the plasma processing method is the efficient generation of radicals and ions.

従来、プラズマ化エネルギーを与える媒体としては、1
3.56MHz程度の高周波数電磁波が使用されていた
が、近年、2.45GHz程度のマイクロ波を用いるこ
とにより、高密度プラズマを効率的に生成しうろことが
判明し、マイクロ波を用いたプラズマ処理法が注目され
、そのための装置もいくつか提案されている。
Conventionally, as a medium that provides plasma energy, 1
High-frequency electromagnetic waves of about 3.56 MHz were used, but in recent years it has been found that high-density plasma can be generated efficiently by using microwaves of about 2.45 GHz, and plasma using microwaves has been developed. Treatment methods are attracting attention, and several devices have been proposed for this purpose.

例えば、半導体デバイス、電子写真用感光体、画像人力
用センサー、撮像デバイス、光起電力素子、その他の各
種エレクトロニクス素子、光学素子等に用いる素子部材
としてのアモルファスシリコン(以下、rA−3iJと
記す。)堆積膜をマイクロ波を用いたプラズマCVD法
(以下、rMW−PCVD法」と記す。)により形成す
る方法及びそのための装置が提案されている。
For example, amorphous silicon (hereinafter referred to as rA-3iJ) is used as an element member used in semiconductor devices, electrophotographic photoreceptors, image sensors, imaging devices, photovoltaic elements, various other electronic elements, optical elements, etc. ) A method of forming a deposited film by a plasma CVD method using microwaves (hereinafter referred to as "rMW-PCVD method") and an apparatus therefor have been proposed.

このプラズマ処理技術では、マイクロ波によって発生す
る電場と、放電室外に置かれた磁場発生装置によって発
生した磁場とによって効率良く電子を加速し、中性分子
と衝突、電離させ発生した高密度プラズマを用い処理を
行う。特に電子のサイクロトロン周波数とマイクロ波の
周波数が一部する様に磁場の大きさを決めると効率良く
プラズマが発生できる。一般に使われる2、45GHz
の場合、該6n場の大きさは875ガウスである。
This plasma processing technology uses an electric field generated by microwaves and a magnetic field generated by a magnetic field generator placed outside the discharge chamber to efficiently accelerate electrons, collide with neutral molecules, and ionize them to generate high-density plasma. Use processing. In particular, if the magnitude of the magnetic field is determined so that the cyclotron frequency of electrons and the frequency of microwaves are partially equal, plasma can be generated efficiently. Commonly used 2.45GHz
, the magnitude of the 6n field is 875 Gauss.

該プラズマ処理技術の長所は、放電圧力範囲が高周波放
電型に比べ10−4〜1OTorrと広いことから、1
0−〜10−’Torrといった低圧力では、イオンの
平均自由行程がイオンシース幅よりも大きくなり、例え
ば、エツチング装置においては、イオンが試料に垂直に
入射するため垂直エツチング等が可能となり、また、0
.1=10Torrの圧力では多量の励起ガスを発生で
きるところにある。また、試料に入射するイオンのエネ
ルギーが20eVと低いため、試料に損傷を与えること
なく処理を行うことができることである。
The advantage of this plasma processing technology is that the discharge pressure range is wider from 10-4 to 1 O Torr than that of the high-frequency discharge type.
At low pressures such as 0 to 10 Torr, the mean free path of ions becomes larger than the ion sheath width. ,0
.. At a pressure of 1=10 Torr, a large amount of excited gas can be generated. Furthermore, since the energy of ions incident on the sample is as low as 20 eV, processing can be performed without damaging the sample.

しかしながら、従来のプラズマ処理装置においては、マ
イクロ波は放電室の断面に比べ小さいマイクロ波導入窓
によって放電室に供給されているため、プラズマが発生
した後は、マイクロ波は該マイクロ波導入窓の近傍にあ
るプラズマに吸収されてしまい、放電室内に均一なプラ
ズマが発生しなくなる問題がある。
However, in conventional plasma processing equipment, microwaves are supplied to the discharge chamber through a microwave introduction window that is smaller than the cross section of the discharge chamber. There is a problem in that the plasma is absorbed by nearby plasma, and a uniform plasma is not generated within the discharge chamber.

因に、特開昭60−120525号公報には、第3図に
示す、マイクロ波プラズマ処理装置が開示されている0
図中、401は放電室、402は処理室、403はマイ
クロ波導入窓、404は矩形導波管、405はプラズマ
流、406はプラズマ引出し窓、407は試料、408
は試料R置台、409は試料台、410は排気系、41
1は磁気コイル、412は磁気シールド、413は第1
ガス導入系、414は第2ガス感人系、415は冷却水
の給水口、排水口を示している。
Incidentally, Japanese Unexamined Patent Publication No. 120525/1983 discloses a microwave plasma processing apparatus as shown in FIG.
In the figure, 401 is a discharge chamber, 402 is a processing chamber, 403 is a microwave introduction window, 404 is a rectangular waveguide, 405 is a plasma flow, 406 is a plasma extraction window, 407 is a sample, 408
409 is the sample stand, 410 is the exhaust system, 41
1 is a magnetic coil, 412 is a magnetic shield, 413 is a first
A gas introduction system, 414 a second gas sensing system, and 415 a cooling water inlet and drain port.

該装置を用いてプラズマを生成するには、排気系410
により放電室401と処理室402を高真空に排気し、
第1ガス導入系413又は/及び第2ガス導入系414
よりガスを導入し、10−h〜l Torrの圧力とし
、マイクロ波R(図示せず)よりマイクロ波を矩形導波
管404及びマイクロ波導入窓403を介してプラズマ
放電室401に導入し、同時に放電室401に周設した
磁気コイル411により、放電室の少なくとも一部に電
子サイクロトロン共鳴条件を満たす磁界を与える。
To generate plasma using the device, exhaust system 410
The discharge chamber 401 and the processing chamber 402 are evacuated to a high vacuum by
First gas introduction system 413 or/and second gas introduction system 414
A gas is introduced into the plasma discharge chamber 401 at a pressure of 10-h to 1 Torr, and microwaves from a microwave R (not shown) are introduced into the plasma discharge chamber 401 through a rectangular waveguide 404 and a microwave introduction window 403. At the same time, a magnetic coil 411 disposed around the discharge chamber 401 applies a magnetic field satisfying electron cyclotron resonance conditions to at least a portion of the discharge chamber.

マイクロ波源として2.45GHzのマグネトロンを用
いた場合には、電子サイクロトロン共鳴条件は磁束態度
875Gであり、放電室401はマイクロ波の電界強度
を高め、放電の効率を高めるためにマイクロ波空洞共振
器の条件を満たすように構成される。例えばT E +
 + 3の円筒空洞共振モードでは、内矩寸法が直径1
7cmで高さが20cII+のものとされる。そして共
振モードを満たすためにはマイクロ波透過窓は、サイズ
の小さいものにするのがよい。因みに従来例では、マイ
クロ波導入用導波管(通常JIS規格WRJ−2(内径
109.22龍X54.61龍)を用いる)の内断面と
同じ大きさのものを用いる。上述の構成で放電室内で発
生したプラズマはプラズマ引き出し窓406を介して試
料407に供給される。プラズマが発生すると導入され
たマイクロ波は放電室内のマイクロ波導入窓403の近
傍で該プラズマに吸収されるところとなる。この傾向は
、プラズマ密度が大きくなるにつれて大きくなり、その
場合放電室の内部にはマイクロ波が伝搬しなくなる。
When a 2.45 GHz magnetron is used as a microwave source, the electron cyclotron resonance condition is a magnetic flux attitude of 875 G, and the discharge chamber 401 is equipped with a microwave cavity resonator to increase the microwave electric field strength and discharge efficiency. The system is configured to meet the following conditions. For example, T E +
In the +3 cylindrical cavity resonance mode, the inner rectangular dimension is diameter 1
It is said to be 7cm and 20cII+ in height. In order to satisfy the resonance mode, the microwave transmission window is preferably small in size. Incidentally, in the conventional example, a waveguide having the same size as the inner cross section of a microwave introducing waveguide (usually JIS standard WRJ-2 (inner diameter 109.22 mm x 54.61 mm) is used) is used. Plasma generated in the discharge chamber with the above configuration is supplied to the sample 407 through the plasma extraction window 406. When plasma is generated, the introduced microwaves are absorbed by the plasma near the microwave introduction window 403 in the discharge chamber. This tendency increases as the plasma density increases, and in that case, microwaves no longer propagate inside the discharge chamber.

そのために放電室内に均一なプラズマが発生しなくなり
、均一な処理ができなくなる。この問題を回避して均一
な処理を行うためには、プラズマ引出し窓406を絞る
ことが行われるが、その場合プラズマの供給される面積
が限られてしまったり、また、放電室内のプラズマが有
効に利用されないという問題がある。
As a result, uniform plasma is no longer generated within the discharge chamber, making it impossible to perform uniform processing. In order to avoid this problem and perform uniform processing, the plasma extraction window 406 is narrowed down, but in that case, the area to which plasma is supplied is limited, and the plasma inside the discharge chamber is not effective. The problem is that it is not used.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、従来のプラズマ処理装置における前述の問題
点を解決して、プラズマを効率的に生起せしめると共に
生起されたプラズマをエツチング、アッシングそして成
膜等の目的に有効に利用されるようにした、改善された
プラズマ処理装置を提供することを主たる目的とするも
のである。
The present invention solves the above-mentioned problems in conventional plasma processing apparatuses, generates plasma efficiently, and effectively utilizes the generated plasma for purposes such as etching, ashing, and film formation. The main purpose of this invention is to provide an improved plasma processing apparatus.

本発明の他の目的は、真空容器内の放電空間へマイクロ
波導入手段に特定のマイクロ波放躬手段を設は前記真空
容器の放電空間へのマイクロ波の供給が円滑になされて
放電空間内でプラズマが効率的に且つ制御された分布状
態で生起されると共に生起するプラズマにより試料の制
御されたエツチング又はアッシング、そして基体上への
成膜を効率的に行い得るようにした、改善されたプラズ
マ処理装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a specific microwave radiation means in the microwave introduction means to the discharge space in the vacuum container, so that the microwave can be smoothly supplied to the discharge space in the vacuum container. The plasma is generated efficiently and in a controlled distribution state, and the generated plasma can efficiently perform controlled etching or ashing of the sample and deposition of a film on the substrate. An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus.

〔発明の構成・効果〕[Structure and effects of the invention]

本発明は、従来のプラズマ処理装置における前述の問題
を解決し、前記目的を達成するものであって、その骨子
は、放電空間を有する真空容器を備え且つ該真空容器が
処理用の原料ガスの導入手段、磁場発生手段及びマイク
ロ波導入手段を少なくとも存し、前記マイクロ波導入手
段に多重の同軸管構造を有する放射部材を使用してなる
改善されたプラズマ処理装置にある。
The present invention solves the above-mentioned problems in conventional plasma processing apparatuses and achieves the above objects. An improved plasma processing apparatus includes at least an introducing means, a magnetic field generating means, and a microwave introducing means, and the microwave introducing means uses a radiating member having a multiple coaxial tube structure.

以上の構成内容の本発明のプラズマ処理装置を図面の実
施例により以下に詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The plasma processing apparatus of the present invention having the above-mentioned configuration will be described in detail below with reference to embodiments of the drawings.

第1図は本発明の典型的な装置例を示す図面である。第
1図において、■は、真空容器、2は、被処理体ホルダ
ー、3は、被処理体、4は、放電を起こす放電空間、5
は、反応室4に磁場を形成するための空心コイル、6は
、処理ガスを導入するためのガス導入口、?、8.9は
、導波管をそれぞれ示す。そして10.12,15..
16は、それぞれ導波管からマイクロ波を導入する同軸
管導体、11,13.14はそれぞれマイクロ波伝搬路
を導波管から同軸管へ変換するとき整合をとるためのプ
ランジャーを示す。17〜19は、同軸管の先端を拡げ
た形のマイクロ波放射部材を示し、20は、マイクロ波
を透過し、且つ真空を封止するためのマイクロ波透過窓
を示す、、21は、被処理体ホルダー2に高周波電力を
供給するための高周波電源を示す。
FIG. 1 is a diagram showing a typical example of the apparatus of the present invention. In FIG. 1, ■ is a vacuum container, 2 is a holder for an object to be processed, 3 is an object to be processed, 4 is a discharge space where electric discharge occurs, and 5
? is an air-core coil for forming a magnetic field in the reaction chamber 4; 6 is a gas inlet for introducing processing gas; ? , 8.9 indicate the waveguides, respectively. And 10.12,15. ..
Reference numerals 16 and 13 respectively indicate coaxial pipe conductors for introducing microwaves from the waveguides, and plungers 11, 13, and 14 respectively perform matching when converting the microwave propagation path from the waveguide to the coaxial pipe. Reference numerals 17 to 19 indicate microwave radiating members in the form of expanded tips of coaxial tubes, 20 indicates a microwave transmission window for transmitting microwaves and sealing vacuum, and 21 indicates a cover. A high frequency power source for supplying high frequency power to the processing object holder 2 is shown.

第1図に図示の装置の操作は例えば以下のようにして行
われる。
The operation of the apparatus shown in FIG. 1 is carried out, for example, as follows.

即ら、真空容器1の内部は図示されていない排気系によ
り、あらかじめ10−’〜10−hTorr以下の圧力
に保たれる。次にガス導入口24により処理に用いる反
応ガスを導入し所定の圧力にする。
That is, the inside of the vacuum container 1 is kept at a pressure of 10-' to 10-hTorr or less in advance by an exhaust system (not shown). Next, a reaction gas used for processing is introduced through the gas inlet 24 to a predetermined pressure.

例えばSi系のエツチングの場合であれば、反応ガスと
してSF、等を用い、処理時の動作圧力を10−3To
rr台で行うことができる。マイクロ波発振器で発生し
たマイクロ波はマイクロ波分配器によって導波路の数だ
け分けられ(ここでは3系統)、それぞれの強度を制御
するパワーコントローラー、位相変換器を通り平行に重
ねられた導波管7. 8. 9に導かれる。マイクロ波
は、さらにここから同軸管に変換され、反応室に導入さ
れる。
For example, in the case of Si-based etching, SF or the like is used as the reaction gas, and the operating pressure during processing is 10-3To.
It can be done on rr machine. The microwaves generated by the microwave oscillator are divided by the number of waveguides by a microwave distributor (three systems here), and the waveguides are stacked in parallel through a power controller that controls the intensity of each waveguide, and a phase converter. 7. 8. Guided by 9. From there, the microwave is further converted into a coaxial tube and introduced into the reaction chamber.

このとき、まず最上位に位置する導波管6からは、プラ
ンジャー11,13.14によって整合をとり、同軸管
(10−12)の内部導体10をロンドアンテナとして
マイクロ波が同軸管内に導かれる。にの同軸管は、その
下の導波管8.9を貫通し、このとき先の外部導体12
を新たな内部導体とし、12−15間に導波管8からマ
イクロ波が導かれる。同様にして導波管9から同軸管1
5−16間にマイクロ波が導かれる。同軸管の各層を伝
搬するマイクロ波はマイクロ波放射部材11〜19から
、マイクロ波透過窓を通して放電空間4に放射される。
At this time, first, from the waveguide 6 located at the top, matching is performed using the plungers 11, 13. It will be destroyed. The second coaxial tube passes through the waveguide 8.9 below it, and at this time the outer conductor 12
is used as a new internal conductor, and microwaves are guided from the waveguide 8 between 12 and 15. Similarly, from waveguide 9 to coaxial tube 1
Microwaves are introduced between 5 and 16. The microwaves propagating through each layer of the coaxial tube are radiated from the microwave radiating members 11 to 19 into the discharge space 4 through the microwave transmission window.

マイクロ波透過窓の材質としては、石英、アルミナ、ボ
ロンナイトライド等のマイクロ波透過性物質が好ましい
、ここで、空心コイル5によって発生する磁場とカンプ
リングして反応ガスのプラズマを発生させ、被処理体3
の処理を行う、尚、ここで第2図に示すように、マイク
ロ波の導入をそれぞれ独立に制御したマイクロ波発振器
より導波管?、  8. 9に導入し、マイクロ波を制
御することも可能である。このとき、各導波管に供給さ
れるマイクロ波の電力を制御してアンテナの中心から同
心円状になった各放電頭載のプラズマ密度を自由に変え
ることができ、これを調整することにより被処理体3の
処理速度を全面に亘って均一とすることが可能となる。
The material for the microwave-transmitting window is preferably a microwave-transparent substance such as quartz, alumina, or boron nitride. Processing body 3
Here, as shown in Figure 2, the introduction of microwaves is controlled independently from the microwave oscillators and the waveguides. , 8. 9 and control microwaves. At this time, by controlling the microwave power supplied to each waveguide, it is possible to freely change the plasma density on each discharge head, which is concentrically formed from the center of the antenna. It becomes possible to make the processing speed of the processing body 3 uniform over the entire surface.

またそれぞれの放射部材から放射されるマイクロ波電力
を制御し、所望する分布の処理も可能である。第1図に
おいては、3重構造としたが、一般にn重構造でよく、
多重にすれば、それだけ、より細かい制御が可能となる
。さらに、被処理体の大きさにより必要のない領域の放
電を中止することで、同じ電力で必要な領域のみに強い
放電を発生させることができる。
It is also possible to control the microwave power radiated from each radiating member and process the desired distribution. In Fig. 1, a three-layer structure is shown, but in general, an n-layer structure may be used.
The more multiplexed, the more detailed control becomes possible. Furthermore, by stopping discharge in unnecessary areas depending on the size of the object to be processed, strong discharge can be generated only in necessary areas with the same electric power.

また、被処理体ホルダー2は高周波型a21(通常13
.56MHz)より高周波電力を供給することによって
、これによって発生するプラズマと被処理体とに発生す
るバイアス電圧によって試料に入射するイオンを加速す
ることができる。この際のバイアス電圧は、高周波電力
によって制御でき、このことにより入射イオンを制御で
きるので制御性の良い処理が可能になる。
In addition, the processing object holder 2 is a high frequency type A21 (usually 13
.. By supplying high-frequency power higher than 56 MHz, ions incident on the sample can be accelerated by the plasma generated thereby and the bias voltage generated in the object to be processed. The bias voltage at this time can be controlled by high frequency power, and thereby the incident ions can be controlled, making it possible to perform processing with good controllability.

第3図は本発明のプラズマ処理装置の他の代表例を示す
ものである。第3図において、22は、処理室、23は
、イオン源の放電容器、24゜24”は、それぞれイオ
ン源に反応ガスを導入するガス導入口を示す。25は、
プラズマを絶縁し、マイクロ波透過する材質の内容器を
示す。26゜27.28は、イオン源で発生したプラズ
マよりイオンを取り出し、所定のエネルギーに加速する
引出し電極を示す、29.30は、該電極に直流電圧を
印加するための直流電源である。
FIG. 3 shows another representative example of the plasma processing apparatus of the present invention. In FIG. 3, 22 is a processing chamber, 23 is a discharge vessel of the ion source, and 24° and 24'' are gas inlet ports for introducing reaction gas into the ion source. 25 is a
The inner container is made of a material that insulates plasma and transmits microwaves. Reference numerals 26, 27, and 28 indicate an extraction electrode that extracts ions from the plasma generated by the ion source and accelerates them to a predetermined energy. 29, 30 indicates a DC power supply for applying a DC voltage to the electrodes.

本例は、本発明からする装置をイオンビーム処理装置に
応用した例である。該装置例の操作は例えば次のように
して行われる。即ち、図示しない排気系により、処理室
及びイオン源の双方を1×10−”Torr以下の圧力
まで真空排気した後、ガス導入口24より反応ガスをイ
オン源に導入し、前出の例で説明した方法で放電空間4
にプラズマ密度を任意に分布させた放電を発生させる。
This example is an example in which the apparatus according to the present invention is applied to an ion beam processing apparatus. The example device is operated, for example, as follows. That is, after both the processing chamber and the ion source are evacuated to a pressure of 1 x 10-'' Torr or less by an evacuation system (not shown), the reaction gas is introduced into the ion source through the gas inlet 24, and in the above example, Discharge space 4 in the method described
A discharge with arbitrarily distributed plasma density is generated.

それとは別に24゛ より処理ガスを同時に導入し処理
してもよい、この発生したプラズマより放電に接した引
出し電極26に一50V〜−2kV、電極27に+10
0V〜+3 kVを加えてイオンを引出し、所定電圧で
加速し、被処理体に照射することにより処理を行う。イ
オンビーム処理装置の場合、均一性に大きな影響を与え
る要因として、イオン引出し電極25が存在するので本
発明によるプラズマ密度分布の制御は大きな効果を示す
、尚ここで示した例では、3枚の電極を用いたものを示
したが、1枚又は2枚の電極で構成しても同様の効果が
得られる。
Separately, a processing gas may be simultaneously introduced from the 24' to process the generated plasma.
Processing is performed by applying 0V to +3 kV to extract ions, accelerating them at a predetermined voltage, and irradiating the object to be processed. In the case of an ion beam processing apparatus, since the ion extraction electrode 25 exists as a factor that greatly affects the uniformity, controlling the plasma density distribution according to the present invention has a great effect. Although the structure using electrodes is shown, the same effect can be obtained by using one or two electrodes.

装置侠■貫土 第1図に示す装置を使って、Si0g膜を有するSi基
板の5iftのエツチングを行った場合について述べる
EQUIPMENT EXAMPLE 1 A case will be described in which a 5ift etching of a Si substrate having an Si0g film is performed using the apparatus shown in FIG.

まず真空容器内をl X 10−”Torr以下に真空
排気し、ガス導入口6よりエツチングガスCgFaを導
入した。排気系を調整して、放電空間4の圧力をI X
 10−’Torrに設定した。高周波電源から13.
56MHz 、  200Wの電力の高周波を加え、ま
た、マイクロ波発振器より200Wの電力のマイクロ波
を発振させ、パワーコントローラ、位相変換器、プラン
ジャー11,13.14を調整し、反射マイクロ波を2
0W以下に押さえ、かつ均一性の良いエツチングができ
る条件にし、所定の時間エツチングを行い、所望のエツ
チング結果を得た。その結果は、均一性が良く、−数的
なRIFに比べ、バイアス電圧が100V以下にできた
ためダメージの少ないエツチングができた。
First, the inside of the vacuum container was evacuated to below 10-" Torr, and etching gas CgFa was introduced from the gas inlet 6. The exhaust system was adjusted to reduce the pressure in the discharge space 4 to 1
It was set at 10-'Torr. 13. From high frequency power supply.
A high frequency wave with a power of 56 MHz and 200 W was applied, and a microwave with a power of 200 W was oscillated from a microwave oscillator, and the power controller, phase converter, and plungers 11, 13, and 14 were adjusted, and the reflected microwave was
Etching was carried out for a predetermined period of time under conditions that allowed etching to be kept at 0 W or less and with good uniformity, and desired etching results were obtained. The results showed good uniformity, and compared to numerical RIF, the bias voltage could be lowered to 100 V or less, resulting in etching with less damage.

装置使用例2 第1図に示す装置を使ってSi基板に塗布したレジスト
(ノボラック系)のアッシングを行った場合について述
べる。
Apparatus Usage Example 2 A case will be described in which the apparatus shown in FIG. 1 is used to ash a resist (novolac type) applied to a Si substrate.

まず真空容器内をI X 10−’Torr以下に真空
排気し、ガス導入口6よりエツチングガス0□を導入し
た。排気系を調整して放電空間4の圧力を3 X 10
−’Torrに設定した。
First, the inside of the vacuum container was evacuated to below I.times.10-' Torr, and etching gas 0□ was introduced from the gas inlet 6. Adjust the exhaust system to reduce the pressure in the discharge space 4 to 3 x 10
−'Torr.

マイクロ波発振器より200Wの電力のマイクロ波を発
振させ、パワーコントローラ位相変換器、プランジャー
11,13.14を調整し、反射マイクロ波を20W以
下に押さえ、かつ均一性の良いアッシング条件にし、所
定の時間アッシングを行い、所望のエツチング結果を得
た。その結果は均一性が良く、低圧でアッシングしたた
め、残渣がなく、イオンのエネルギーも20eV以下の
ためダメージの少ないアッシングができた。
A microwave with a power of 200 W is oscillated from a microwave oscillator, and the power controller phase converter and plungers 11, 13. Ashing was performed for a period of 20 minutes to obtain the desired etching result. The results showed good uniformity, and because the ashing was performed at low pressure, there was no residue, and the ion energy was less than 20 eV, so ashing was possible with little damage.

〔発明の効果の概略〕[Summary of effects of the invention]

以上′説明したように、本発明は概路次のような特段の
効果を奏する。即ち、マイクロ波放電を用いたプラズマ
処理装置において、多重構造となった同軸管の各層より
独立したマイクロ波を供給し、同心円状に放射せしめる
ことにより1被処理体の処理速度の均一性が向上する。
As explained above, the present invention provides the following special effects. In other words, in a plasma processing apparatus using microwave discharge, by supplying independent microwaves from each layer of a coaxial tube with a multilayer structure and emitting them concentrically, the uniformity of the processing speed for one object to be processed is improved. do.

また、被処理体の大きさによって、放電領域を制限する
ことができる。
Further, the discharge area can be limited depending on the size of the object to be processed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明を実施したプラズマ処理装置の概略断
面図であり、第2図は、独立したマイクロ波発振器より
マイクロ波を供給する場合のマイクロ波供給部の結線図
であり、そして、第3図は、プラズマよりイオンを引き
出し処理する装置の概略断面図である。 第4図は、従来のプラズマ処理装置の概略断面図である
。 第1図について、1・・・真空客器、2・・・被処理体
ホルダー、3・・・被処理体、4・・・放電を起こす放
電空間、5・・・空心コイル、6・・・ガス導入口、7
.8゜9・・・導波管、to、12.15.16・・・
同軸管導体、11,13.14・・・プランジャー、1
7〜19・・・マイクロ波放射部材、20・・・マイク
ロ波透過窓、21・・・高周波電源。 第3図について、22・・・処理室、23・・・放電容
器、24.24’・・・ガス導入口、26,27.28
・・・イオン引き出し電極、29.30・・・直流電源
。 第4図について、401・・・プラズマ放電室、402
・・・処理室、403・・・マイクロ波導入窓、404
・・・矩形導波管、405・・・プラズマ流、406・
・・プラズマ引出し窓、407・・・試料、408・・
・試料載置台、409・・・試料台、410・・・排気
系、411・・・磁気コイル、412・・・磁気シール
ド、413・・・第1ガス導入系、414・・・第2ガ
ス導入系、415・・・冷却水の給水口、排水口。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a plasma processing apparatus embodying the present invention, and FIG. 2 is a wiring diagram of a microwave supply section when microwaves are supplied from an independent microwave oscillator. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of an apparatus for extracting ions from plasma. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a conventional plasma processing apparatus. Regarding FIG. 1, 1... Vacuum device, 2... Object holder, 3... Object to be processed, 4... Discharge space where electric discharge occurs, 5... Air core coil, 6...・Gas inlet, 7
.. 8゜9...Waveguide, to, 12.15.16...
Coaxial pipe conductor, 11, 13.14... plunger, 1
7-19...Microwave radiation member, 20...Microwave transmission window, 21...High frequency power supply. Regarding Fig. 3, 22...processing chamber, 23...discharge vessel, 24.24'...gas inlet, 26, 27.28
...Ion extraction electrode, 29.30...DC power supply. Regarding FIG. 4, 401... plasma discharge chamber, 402
...Processing room, 403...Microwave introduction window, 404
...Rectangular waveguide, 405...Plasma flow, 406.
...Plasma drawer window, 407...Sample, 408...
- Sample mounting table, 409... Sample stand, 410... Exhaust system, 411... Magnetic coil, 412... Magnetic shield, 413... First gas introduction system, 414... Second gas Introduction system, 415...Cooling water supply port, drain port.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)放電空間を有する真空容器を備え、且つ該真空容
器が原料ガスを導入する手段、磁場発生手段及びマイク
ロ波の導入手段を少なくとも有してなるプラズマ処理装
置であって、前記マイクロ波の導入の手段に多量の同軸
管構造を有する放射部材を使用したことを特徴とするプ
ラズマ処理装置。
(1) A plasma processing apparatus comprising a vacuum vessel having a discharge space, and the vacuum vessel having at least a means for introducing raw material gas, a means for generating a magnetic field, and a means for introducing microwaves, 1. A plasma processing apparatus characterized in that a radiation member having a multi-coaxial tube structure is used as an introduction means.
(2)前記多重の同軸管にそれぞれ独立に制御されたマ
イクロ波発振器よりマイクロ波を供給するようにしたこ
とを特徴とする特許請求範囲第1項に記載のプラズマ処
理装置。
(2) The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein microwaves are supplied to the multiple coaxial tubes from independently controlled microwave oscillators.
(3)前記多重の同軸管のそれぞれの同軸管へマイクロ
波を供給する途中にマイクロ波電力コントローラと位相
変換のいずれか一方又は両方を有することを特徴とする
特許請求範囲第1項に記載のプラズマ処理装置。
(3) A microwave power controller and/or a phase converter is provided in the middle of supplying microwaves to each coaxial tube of the multiple coaxial tubes, as set forth in claim 1. Plasma processing equipment.
(4)前記多重の同軸管へ供給するマイクロ波の伝搬路
を多重同軸管の同軸線上で導波管から同軸管へ変換する
ようにしたことを特徴とする特許請求範囲第1項に記載
のプラズマ処理装置。
(4) The propagation path of microwaves supplied to the multiple coaxial tubes is converted from a waveguide to a coaxial tube on the coaxial line of the multiple coaxial tubes. Plasma processing equipment.
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