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JPH07240298A - Discharge starting mechanism of plasma processing device - Google Patents

Discharge starting mechanism of plasma processing device

Info

Publication number
JPH07240298A
JPH07240298A JP6052733A JP5273394A JPH07240298A JP H07240298 A JPH07240298 A JP H07240298A JP 6052733 A JP6052733 A JP 6052733A JP 5273394 A JP5273394 A JP 5273394A JP H07240298 A JPH07240298 A JP H07240298A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
discharge
plasma
microwave
high voltage
discharge tube
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.)
Pending
Application number
JP6052733A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Sunada
砂田  剛
Hideki Fujimoto
秀樹 藤本
Toshinari Takada
俊成 高田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ulvac Inc
Original Assignee
Ulvac Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ulvac Inc filed Critical Ulvac Inc
Priority to JP6052733A priority Critical patent/JPH07240298A/en
Publication of JPH07240298A publication Critical patent/JPH07240298A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Plasma Technology (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)

Abstract

PURPOSE:To start the discharge of a microwave simply and securely by installing the output terminal of a high voltage generating device to the outer wall near the discharge member of a discharge tube, and applying an AC high voltage to the outer wall of the discharge tube immediately after the microwave is applied. CONSTITUTION:A wafer substrate 17 is loaded on a holding board 16 in a vacuum processing chamber 10, and after heating to a specific temperature, the chamber 10 and a discharge tube 20 are vacuum evacuated by a vacuum pump 13. At the same time, the oxygen gas is fed from a gas feeding end 25 into the tube 20. Then, a microwave with the frequency 2.45 GHz is applied from a microwave current source 31, and immediately after that, a voltage with + or -6KV in the earthing standard is applied to the outer wall of the tube 20 through the output terminal of an AC voltage trigger. A plasma of oxygen gas is produced by the discharge in the tube 20, and a gas including high activity of neutral oxygen radicals is led in to the chamber 10. The oxygen gas is reacted with a resist membrane on the substrate 17, and the membrane can be ashing removed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波プラズマ処
理装置の放電開始機構に関するものであり、更に詳しく
はマイクロ波による放電開始を確実ならしめる放電開始
機構に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a discharge initiation mechanism for a microwave plasma processing apparatus, and more particularly to a discharge initiation mechanism for ensuring the initiation of microwave discharge.

【0002】[0002]

【従来の技術及びその問題点】マイクロ波を利用したプ
ラズマ処理装置、例えばプラズマ・エッチング装置、プ
ラズマ・アッシング装置、プラズマCVD(化学気相成
長)装置等では、マイクロ波を印加し放電させてプラズ
マを生成させているが、プラズマ生成の前後においてイ
ンピーダンスが変化すること、ないしはプロセス条件、
例えばプラズマ生成用ガスの種類、圧力、流量や印加す
るマイクロ波のパワーによってもインピーダンスが異な
ることから、マイクロ波の導波管にスタブチューナやE
Hチューナ等の整合器を設けて、マイクロ波を整合させ
ている。
2. Description of the Related Art In a plasma processing apparatus using microwaves, such as a plasma etching apparatus, a plasma ashing apparatus, a plasma CVD (chemical vapor deposition) apparatus, etc., a microwave is applied to discharge plasma. However, the impedance changes before and after plasma generation, or process conditions,
For example, since the impedance varies depending on the type of plasma generating gas, the pressure, the flow rate, and the power of the applied microwave, a stub tuner or an E is used for the microwave waveguide.
A matching device such as an H tuner is provided to match the microwave.

【0003】プラズマ生成の前後におけるインピーダン
スの変化に関し、例えばスタブチューナの位置について
言えば、プラズマ生成前において放電が最も開始され易
い挿通深さ位置と、プラズマ生成後において、マイクロ
波の反射波が最も小さくなる挿通深さ位置とは異なる。
従って、当初はスタブチューナを放電開始の確実な位置
としてプラズマを生成させ、その後直ちにマイクロ波の
反射波が小さくなる位置へ移動させて調整すればよい訳
であるが、この調整を人手で行なうことは非能率・非生
産的であるために、一部では自動調整が行なわれてい
る。すなわち、マイクロ波の反射波をモニタし、フィー
ドバックしながらスタブチューナの位置を自動的に調整
する方法である。しかし、この方法は機構・操作が複雑
であり、装置コストも上昇する。
Regarding the change in impedance before and after plasma generation, for example, regarding the position of the stub tuner, the insertion depth position where discharge is most likely to start before plasma generation and the reflected wave of microwaves after plasma generation are the most. Different from the smaller insertion depth position.
Therefore, at first, plasma should be generated with the stub tuner as a certain position for starting the discharge, and immediately after that, it should be moved to a position where the reflected wave of the microwave becomes small, and the adjustment should be done manually. Is inefficient and unproductive, so some are self-adjusting. That is, this is a method of automatically adjusting the position of the stub tuner while monitoring the reflected wave of the microwave and feeding it back. However, this method has a complicated mechanism and operation, and the device cost also rises.

【0004】一方、半導体製品のLSI(大規模集積回
路)、その他の電子部品が量産される場合には、使用さ
れるマイクロ波プラズマ処理装置における前述のプロセ
ス条件は一定しているので、プラズマ生成後にマイクロ
波を整合させるように、整合器を予め調整しておくこと
が多い。しかし、このような調整では、マイクロ波を印
加しても放電が開始されず、プラズマの生成しないこと
がある。これは上述したように、プラズマ生成の前後で
インピーダンスが大きく異なるためである。
On the other hand, when the LSI (Large Scale Integrated Circuit) of a semiconductor product and other electronic parts are mass-produced, the above-mentioned process conditions in the microwave plasma processing apparatus used are constant, so that plasma generation is performed. The matcher is often pre-adjusted to match the microwaves later. However, in such adjustment, discharge may not be started even if microwave is applied, and plasma may not be generated. This is because the impedance is largely different before and after plasma generation, as described above.

【0005】これに対処するために、高電圧トリガの出
力端子を放電管の内部に設けることが行なわれたが、こ
の方法は出力端子の金属によって真空処理室内が汚染さ
れ、得られる半導体製品の電気回路の特性が劣化すると
いう弊害を生じた。従って、現在は放電管の外部に紫外
線ランプを設置し、紫外線を放電管の内部へ照射して、
光電子の効果により放電を開始させる方法が広く採用さ
れている。
In order to deal with this, an output terminal of a high voltage trigger has been provided inside the discharge tube, but this method contaminates the vacuum processing chamber with the metal of the output terminal, resulting in This caused a problem that the characteristics of the electric circuit were deteriorated. Therefore, currently, an ultraviolet lamp is installed outside the discharge tube, and ultraviolet rays are applied to the inside of the discharge tube.
A method of initiating discharge by the effect of photoelectrons is widely adopted.

【0006】以下、この紫外線照射によって放電を開始
させるマイクロ波プラズマ処理装置を従来例として説明
する。図5はマイクロ波プラズマ処理装置の一例として
のプラズマ・アッシング装置1の側断面図である。概し
ては、アッシング(レジスト膜の灰化除去処理)される
べきウエハ基板17を収容する真空処理室10と、供給
される酸素ガスをプラズマ化する放電管20と、放電管
20にマイクロ波を印加するためのマイクロ波電源3
1、及びその導波管30とからなっている。
Hereinafter, a microwave plasma processing apparatus for starting discharge by this ultraviolet irradiation will be described as a conventional example. FIG. 5 is a side sectional view of a plasma ashing apparatus 1 as an example of a microwave plasma processing apparatus. In general, a vacuum processing chamber 10 that accommodates a wafer substrate 17 to be ashed (resist film ashing treatment), a discharge tube 20 that converts the supplied oxygen gas into plasma, and a microwave is applied to the discharge tube 20. Microwave power source 3
1 and its waveguide 30.

【0007】すなわち、真空処理室10の内壁に相対す
る突起部14a、14bが設けられ、それらに支持され
てガス整流器15が設置されている。又、ガス整流器1
5の下方には図示しないが必要な場合に使用される加熱
機構を備えた支持台16が設けられ、この上へレジスト
膜を除去すべきウエハ基板17が載置される。更には、
真空処理室10の側壁に放電管20の端部を挿入するた
めの挿入固定部18が設けられ、底壁に設けた排気口1
1には真空バルブ12を介して真空ポンプ13が接続さ
れている。
That is, the protrusions 14a and 14b facing the inner wall of the vacuum processing chamber 10 are provided, and the gas rectifier 15 is supported by these protrusions 14a and 14b. Also, gas rectifier 1
Although not shown, a support table 16 provided with a heating mechanism used when necessary is provided below the wafer 5, and a wafer substrate 17 from which the resist film is to be removed is placed on the support table 16. Furthermore,
An insertion fixing portion 18 for inserting an end portion of the discharge tube 20 is provided on the side wall of the vacuum processing chamber 10, and the exhaust port 1 provided on the bottom wall.
A vacuum pump 13 is connected to 1 via a vacuum valve 12.

【0008】放電管20は間隙をあけて導波管34を貫
通しており、前述のように一端は真空処理室10の挿入
固定部18に挿入して、両者はO−リング22bで真空
シールされ、放電管20の他端は酸素ガス供給端25に
挿入されて、両者はO−リング22aで真空シールされ
ている。なお、放電管20は石英ガラス、サファイヤ、
又はアルミナ等の絶縁体を材料として作製される。
The discharge tube 20 penetrates the waveguide 34 with a gap, and as described above, one end is inserted into the insertion fixing portion 18 of the vacuum processing chamber 10 and both are vacuum-sealed by an O-ring 22b. The other end of the discharge tube 20 is inserted into the oxygen gas supply end 25, and both are vacuum-sealed by the O-ring 22a. The discharge tube 20 is made of quartz glass, sapphire,
Alternatively, it is manufactured using an insulator such as alumina.

【0009】導波管30は、始端部にマイクロ波電源3
1が接続され、放電管20の下方には、導波管30を挿
通してスタブチューナ32が、又、終端部には終端整合
器33がマイクロ波の整合のために設けられている。更
には、放電管20が貫通する部分において、放電管20
の周囲に間隙をあけて、導波管20の側壁から内部へ向
い、ほぼその中央まで延びる円筒状のスリーブ35が設
けられている。このスリーブ35はマイクロ波の電界を
放電管20内の放電部に集中させるために設けられてい
る。
The waveguide 30 has a microwave power source 3 at the beginning.
1, a stub tuner 32 is provided below the discharge tube 20 by inserting the waveguide 30, and a termination matching unit 33 is provided at the terminal end for matching microwaves. Furthermore, in the portion where the discharge tube 20 penetrates, the discharge tube 20
A cylindrical sleeve 35 extending inwardly from the side wall of the waveguide 20 and extending to approximately the center thereof is provided with a gap around the circumference. The sleeve 35 is provided to concentrate the electric field of microwaves on the discharge portion in the discharge tube 20.

【0010】そして、このプラズマ・アッシング装置1
に対して、放電管20の内部へ紫外線を照射するための
紫外線ランプ40が放電管20の酸素ガス供給端25側
に設置されている。そして酸素ガス供給端25には紫外
線を透過させるための石英窓26が設けられている。
Then, this plasma ashing apparatus 1
On the other hand, an ultraviolet lamp 40 for irradiating the inside of the discharge tube 20 with ultraviolet rays is installed on the oxygen gas supply end 25 side of the discharge tube 20. A quartz window 26 for transmitting ultraviolet rays is provided at the oxygen gas supply end 25.

【0011】プラズマ・アッシング装置1に対する従来
例の放電開始機構は以上のように構成されるが、次にそ
の作用について説明する。
The conventional discharge initiation mechanism for the plasma ashing apparatus 1 is constructed as described above, and its operation will be described below.

【0012】真空処理室10内の支持台16には、微細
加工に使用されたレジスト膜が残るウエハ基板17が載
置され、所定の温度に加熱される。次いで、真空バルブ
12を開として、真空ポンプ13によって真空処理室1
0、放電管20が真空排気される。一方、図示しないボ
ンベからの酸素ガスがガス供給端25から放電管20内
へ供給される。
A wafer substrate 17 on which a resist film used for fine processing remains is placed on a support 16 in the vacuum processing chamber 10 and heated to a predetermined temperature. Then, the vacuum valve 12 is opened, and the vacuum processing chamber 1 is operated by the vacuum pump 13.
0, the discharge tube 20 is evacuated. On the other hand, oxygen gas from a cylinder (not shown) is supplied into the discharge tube 20 from the gas supply end 25.

【0013】マイクロ波電源31によって周波数2.4
5GHzのマイクロ波を放電管20へ印加すると共に、
紫外線ランプ40を点灯して石英窓26から放電管20
内へ紫外線を照射すると、放電管20内に放電が生起
し、酸素ガスのプラズマが生成される。すなわち、供給
される酸素ガスは、以降、プラズマ放電領域21を通過
することによってプラズマ化され、活性の高い中性酸素
ラジカルを含むガスとして真空処理室10へ導入され
る。そして更に、ガス整流器15で整流され、ウエハ基
板17上に均一に輸送されて、ウエハ基板17上のレジ
スト膜と反応し、これを除去する。除去されたものは真
空ポンプ13によって系外へ排出される。
The microwave power supply 31 causes a frequency of 2.4.
While applying a microwave of 5 GHz to the discharge tube 20,
The ultraviolet lamp 40 is turned on, and the discharge tube 20 is discharged through the quartz window 26.
When the interior is irradiated with ultraviolet rays, a discharge occurs in the discharge tube 20 and plasma of oxygen gas is generated. That is, the supplied oxygen gas is turned into plasma by passing through the plasma discharge region 21, and then introduced into the vacuum processing chamber 10 as a gas containing highly active neutral oxygen radicals. Further, it is rectified by the gas rectifier 15 and uniformly transported on the wafer substrate 17, and reacts with the resist film on the wafer substrate 17 to remove it. The removed material is discharged to the outside of the system by the vacuum pump 13.

【0014】このプラズマ・アッシング装置1は紫外線
を照射することによって、放電の開始、プラズマの生成
を容易化しているが、なお満足なレベルには達していな
い。すなわち、プラズマ生成後においてマイクロ波の反
射波が小さくなるようにスタブチューナ32を調整して
おいた場合には、放電開始確率がなお低いという問題が
ある。図6は、マイクロ波パワーを1KWとした時の、
プラズマ生成後の反射波Prの大きさと放電開始確率と
の関係を示す図であり、反射波Pr=120Wであるよ
うにスタブチューナ32を調整すれば放電開始確率は1
00%であるが、反射波Pr=50Wとする調整では8
0%に、又、反射波Pr=10Wとするような調整で
は、放電開始確率は40%にまで低下するのである。
This plasma ashing apparatus 1 facilitates the initiation of discharge and the generation of plasma by irradiating it with ultraviolet rays, but it has not yet reached a satisfactory level. That is, when the stub tuner 32 is adjusted so that the reflected wave of the microwave becomes small after plasma generation, there is a problem that the discharge start probability is still low. FIG. 6 shows a case where the microwave power is 1 kW,
It is a figure which shows the relationship between the magnitude of the reflected wave Pr after plasma generation, and discharge start probability, and if the stub tuner 32 is adjusted so that reflected wave Pr = 120 W, a discharge start probability will be 1.
Although it is 00%, it is 8 when adjusting the reflected wave Pr = 50W.
If the adjustment is made to 0% and the reflected wave Pr = 10 W, the discharge start probability is lowered to 40%.

【0015】更には、この紫外線照射方法は石英窓26
の汚れによって紫外線が放電管20の内部へ到達しにく
くなり、紫外線照射の効果が経時的に低下して来るとい
う問題がある。
Furthermore, this ultraviolet irradiation method is based on the quartz window 26.
The dirt makes it difficult for the ultraviolet rays to reach the inside of the discharge tube 20, and there is a problem that the effect of the ultraviolet rays decreases with time.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする問題点】本発明は上述の問題
に鑑みてなされ、簡単にマイクロ波の放電を確実に開始
させ得るプラズマ処理装置における放電開始機構を提供
することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a discharge starting mechanism in a plasma processing apparatus capable of easily and reliably starting microwave discharge.

【0017】[0017]

【問題点を解決するための手段】以上の目的は、少なく
とも、真空処理室と、マイクロ波を伝送する導波管と、
該導波管を貫通して一端は前記真空処理室に挿入され、
他端はプラズマ生成用ガスの供給口とされた放電管とか
らなるマイクロ波プラズマ処理装置において、前記放電
管の放電部近傍の外壁に高電圧発生装置の出力端子を取
り付けて、マイクロ波の印加時に放電が確実に開始され
るようにしたことを特徴とするプラズマ処理装置の放電
開始機構、によって達成される。
The above objects are at least a vacuum processing chamber, a waveguide for transmitting microwaves,
One end is inserted into the vacuum processing chamber through the waveguide.
In a microwave plasma processing apparatus having a discharge tube whose other end is a plasma generation gas supply port, an output terminal of a high voltage generator is attached to an outer wall of the discharge tube in the vicinity of a discharge portion to apply a microwave. This is achieved by a discharge starting mechanism of a plasma processing apparatus, which is characterized in that discharge is started surely at times.

【0018】また以上の目的は、プラズマ生成用ガス導
入口を備え、壁部が絶縁材で成る真空処理室内の電極に
RF(高周波)電源を接続したプラズマ処理装置におい
て、前記壁部に高圧発生装置の出力端子を近接させて配
設したことを特徴とするプラズマ処理装置の放電開始機
構、によって達成される。
Further, the above object is to provide a plasma processing apparatus in which an RF (high frequency) power source is connected to an electrode in a vacuum processing chamber in which a wall portion is made of an insulating material and which is provided with a plasma generating gas inlet, and high voltage is generated in the wall portion. The discharge initiation mechanism of the plasma processing apparatus is characterized in that the output terminals of the apparatus are arranged close to each other.

【0019】[0019]

【作用】放電管の放電部近傍の外壁に出力端子を取り付
けた高電圧発生装置がトリガとして働くので、プラズマ
生成後においてマイクロ波の反射波が小さくなるように
整合器が調整された状態においても、マイクロ波による
放電が確実に開始される。又は、RF電源を用いるプラ
ズマ処理装置内でも簡単にして確実に放電を開始させる
ことができる。
The high voltage generator having the output terminal attached to the outer wall of the discharge tube in the vicinity of the discharge portion works as a trigger, so that even when the matching device is adjusted so that the reflected wave of the microwave becomes small after plasma generation. , The discharge by microwave is surely started. Alternatively, the discharge can be started easily and surely even in the plasma processing apparatus using the RF power source.

【0020】[0020]

【実施例】以下、本発明の実施例による放電開始機構に
ついて、図面を参照して説明する。なお、本実施例で
は、マイクロ波プラズマ処理装置としては、従来例で説
明したものと同様のプラズマ・アッシング装置1を使用
しており、図1はその側断面図である。従って、同一の
構成部分については同一の符号を付し、その詳細な説明
は省略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A discharge starting mechanism according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, as the microwave plasma processing apparatus, the same plasma ashing apparatus 1 as that described in the conventional example is used, and FIG. 1 is a side sectional view thereof. Therefore, the same components are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0021】すなわち、図1を参照し、プラズマ・アッ
シング装置1は、概しては、アッシングされるべきウエ
ハ基板17を収容する真空処理室10と、アッシングに
使用する酸素ガスをプラズマ化するための放電管20
と、放電管20にマイクロ波を印加するためのマイクロ
波電源31、及びその導波管30とからなっているが、
これらの構成は付属する機器を含め、従来例で説明した
のと同様である。
That is, referring to FIG. 1, the plasma ashing apparatus 1 generally has a vacuum processing chamber 10 for accommodating a wafer substrate 17 to be ashed, and an electric discharge for converting oxygen gas used for ashing into plasma. Tube 20
And a microwave power source 31 for applying microwaves to the discharge tube 20 and a waveguide 30 thereof.
These configurations, including attached devices, are the same as those described in the conventional example.

【0022】そして、実施例の放電開始機構として、石
英ガラスで作製された放電管20の放電部近傍の外壁
に、交流高電圧トリガ50の電極もしくは出力端子51
を当接させている。その詳細を図2のAに示した。交流
高電圧トリガ50はスイッチ52、交流電源53、昇圧
トランス54からなっており、2次側の一端は接地され
ている。この接地は例えば導波管30の放電管20に近
接する部分を介して行なえばよい。当然のことながら、
従来例に使用した紫外線ランプ40は取り除かれている
し、酸素ガス供給端25における石英窓26も不要であ
る。
As the discharge initiation mechanism of the embodiment, the electrode of the AC high voltage trigger 50 or the output terminal 51 is provided on the outer wall of the discharge tube 20 made of quartz glass in the vicinity of the discharge portion.
Abut. The details are shown in FIG. The AC high voltage trigger 50 includes a switch 52, an AC power supply 53, and a step-up transformer 54, and one end on the secondary side is grounded. This grounding may be performed, for example, through the portion of the waveguide 30 that is close to the discharge tube 20. As a matter of course,
The ultraviolet lamp 40 used in the conventional example is removed, and the quartz window 26 at the oxygen gas supply end 25 is unnecessary.

【0023】本実施例によるプラズマ・アッシング装置
1における放電開始機構は以上のように構成されるが、
次にその作用について説明する。
The discharge initiation mechanism in the plasma ashing apparatus 1 according to this embodiment is constructed as described above.
Next, the operation will be described.

【0024】真空処理室10内の支持台16上に、除去
されるべきレジスト膜を上面としてウエハ基板17を載
置し、所定温度に加熱してから、真空バルブ12を開と
して、真空ポンプ13によって真空処理室10、及びこ
れと一体的な放電管20を真空排気する。同時に、図示
しないボンベからの酸素ガスをガス供給端25から放電
管20内へ供給する。
A wafer substrate 17 is placed on a support 16 in the vacuum processing chamber 10 with the resist film to be removed as an upper surface, heated to a predetermined temperature, the vacuum valve 12 is opened, and the vacuum pump 13 is opened. Then, the vacuum processing chamber 10 and the discharge tube 20 integrated with the vacuum processing chamber 10 are evacuated. At the same time, oxygen gas from a cylinder (not shown) is supplied into the discharge tube 20 from the gas supply end 25.

【0025】次いで、マイクロ波電源31によって放電
管20に周波数2.45GHzのマイクロ波を投入印加
し、その直後に交流高電圧トリガ50のスイッチ52を
閉じて出力端子51を介し、放電管20の外壁にアース
を基準とし±6KVの電圧を印加すると、放電管20内
に放電が生起して酸素ガスのプラズマが生成される。す
なわち、ガス供給端25から供給される酸素ガスは、以
降、放電管20内のプラズマ放電領域21を通過するこ
とによってプラズマ化され、活性の高い中性酸素ラジカ
ルを含むガスとなって真空処理室10へ導入される。こ
のガスがウエハ基板17上のレジスト膜と反応すること
によってレジスト膜がアッシング除去されることは従来
例で説明したのと同様である。
Then, a microwave of frequency 2.45 GHz is applied and applied to the discharge tube 20 by the microwave power source 31, and immediately thereafter, the switch 52 of the AC high voltage trigger 50 is closed and the output terminal 51 is used to close the discharge tube 20. When a voltage of ± 6 KV with respect to the earth is applied to the outer wall, a discharge is generated in the discharge tube 20 to generate oxygen gas plasma. That is, the oxygen gas supplied from the gas supply end 25 is subsequently turned into plasma by passing through the plasma discharge region 21 in the discharge tube 20, and becomes a gas containing highly active neutral oxygen radicals, which is a vacuum processing chamber. Introduced in 10. This gas reacts with the resist film on the wafer substrate 17 to ash and remove the resist film, as in the case of the conventional example.

【0026】本実施例の放電開始機構の働きとしては、
交流高電圧トリガ50の出力端子51によって絶縁体と
しての放電管20の外壁に電圧を印加すると、放電管2
0内に高い電位傾度の電界が形成され、放電管20の壁
は分極されて内壁に局所的に多量の静電荷が誘起され、
この静電荷に酸素ガス分子が衝突することが放電開始の
火種になっているものと思考される。
The function of the discharge initiation mechanism of this embodiment is as follows.
When a voltage is applied to the outer wall of the discharge tube 20 as an insulator by the output terminal 51 of the AC high voltage trigger 50, the discharge tube 2
An electric field having a high potential gradient is formed in 0, the wall of the discharge tube 20 is polarized, and a large amount of electrostatic charge is locally induced on the inner wall.
It is thought that the collision of oxygen gas molecules with this electrostatic charge is the cause of the discharge start.

【0027】図3は、本実施例による放電開始機構によ
るプラズマ・アッシング装置1の放電開始確率を示す図
であり、従来例において説明した図6に対応する。すな
わち、本実施例の放電開始機構による場合には、投入印
加するマイクロ波のパワーを1KWとした時、プラズマ
生成後における反射波Pr=120Wとするようにスタ
ブチューナ32を調整した場合は勿論のこと、反射波P
rを50W、10Wと小さくするように調整した場合に
おいても、放電開始確率は100%であった。このよう
に本実施例による放電開始機構を使用した場合には、マ
イクロ波の放電が確実に開始され、安定してプラズマが
形成される。
FIG. 3 is a diagram showing the discharge start probability of the plasma ashing apparatus 1 by the discharge start mechanism according to this embodiment, and corresponds to FIG. 6 described in the conventional example. That is, in the case of the discharge starting mechanism of the present embodiment, it goes without saying that the stub tuner 32 is adjusted so that the reflected wave Pr after plasma generation is 120 W when the power of the microwave applied and applied is 1 KW. That the reflected wave P
Even when r was adjusted to be as small as 50 W and 10 W, the discharge start probability was 100%. As described above, when the discharge starting mechanism according to the present embodiment is used, microwave discharge is reliably started, and plasma is stably formed.

【0028】本実施例では、交流高電圧トリガ50を採
用したが、これを図2のBに示すように直流高電圧トリ
ガ50’とした場合も、同様に放電が確実に開始され
た。図2のBにおいて、直流高電圧トリガ50’はスイ
ッチ55、直流電源56、昇圧トランス57から構成さ
れ、2次側の一端は接地されている。
In the present embodiment, the AC high voltage trigger 50 is adopted, but when this is used as the DC high voltage trigger 50 'as shown in FIG. 2B, the discharge is surely started similarly. In FIG. 2B, the DC high voltage trigger 50 'is composed of a switch 55, a DC power supply 56 and a step-up transformer 57, and one end on the secondary side is grounded.

【0029】又、交流高電圧、直流高電圧を印加する場
合に、図2のA、Bにおいては、出力端子51を放電管
20の外壁に当接させたが、放電管20の外壁から僅か
な距離をあけて近接させ配置しても、同様な放電開始確
率を示した。本願発明の近接とは、当接及びこのような
僅かな距離をおく配置も含むものとする。
When an AC high voltage or a DC high voltage is applied, the output terminal 51 is brought into contact with the outer wall of the discharge tube 20 in FIGS. Even if they were placed close to each other with a certain distance, the similar discharge initiation probability was shown. Proximity in the invention of the present application includes abutment and an arrangement in which such a slight distance is provided.

【0030】以上、本発明の実施例について説明した
が、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明
の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention.

【0031】例えば本実施例においては、放電開始機構
を適用するマイクロ波プラズマ処理装置として、プラズ
マ・アッシング装置を取り上げたが、これ以外のプラズ
マ・エッチング装置、プラズマCVD装置へも適用する
ことができ、確実な放電開始が得られる。
For example, in this embodiment, the plasma ashing device was taken as the microwave plasma processing device to which the discharge starting mechanism is applied, but it can be applied to other plasma etching devices and plasma CVD devices. A reliable start of discharge can be obtained.

【0032】又、実施例においては、プラズマ生成用ガ
スとして酸素ガスを用いたが、目的に応じてこれ以外の
ガス、例えば、アルゴン(Ar)、CF4 のようなガス
も使用され得る。
Although oxygen gas is used as the plasma generating gas in the embodiments, other gases such as argon (Ar) and CF 4 may be used depending on the purpose.

【0033】又、実施例においては、放電管20の外壁
に印加される高電圧に対し、特に接地電極を設けてはい
ないが、例えば真空処理室10、又は導波管30に接地
電極を取り付けてこれらをアース電位としてもよい。
In the embodiment, the ground electrode is not provided for the high voltage applied to the outer wall of the discharge tube 20, but the ground electrode is attached to the vacuum processing chamber 10 or the waveguide 30, for example. These may be set to the ground potential.

【0034】なお、本発明の放電開始機構はRF(高周
波)の放電開始にも有効である。図4はこの具体例を示
すものであるが、真空室61の壁は絶縁材、例えば石英
で成り、プラズマ生成ガス導入管68及び真空排気する
ための排気パイプ69が接続されている。又、この内部
には基板電極62が配設されており、この上にプラズマ
処理すべき基板63が設けられている。本変形例では、
スパッタリング処理が行なわれる。基板63に対向して
ターゲット64を固定させた電極65が配設されてお
り、これにはRF(高周波)電源66の出力端子がコン
デンサ67を介して接続されている。このような真空処
理装置に実施例と同様な交流高電圧トリガ50又は直流
高電圧トリガ50’の出力端子51が当接している。こ
のような変形例においても、プラズマの発生、すなわち
放電の開始を容易、かつ確実に行なうことができる。な
お本変形例ではスパッタリング処理装置について説明し
たが、エッチング装置にも適用可能である。
The discharge starting mechanism of the present invention is also effective for starting RF (high frequency) discharge. FIG. 4 shows this specific example, but the wall of the vacuum chamber 61 is made of an insulating material, for example, quartz, and is connected with a plasma generating gas introduction pipe 68 and an exhaust pipe 69 for vacuum exhaust. In addition, a substrate electrode 62 is arranged inside this, and a substrate 63 to be plasma-processed is provided thereon. In this modification,
A sputtering process is performed. An electrode 65 to which a target 64 is fixed is arranged facing the substrate 63, and an output terminal of an RF (high frequency) power source 66 is connected to the electrode 65 via a capacitor 67. An output terminal 51 of an AC high voltage trigger 50 or a DC high voltage trigger 50 'similar to that of the embodiment is in contact with such a vacuum processing apparatus. Even in such a modification, it is possible to easily and reliably generate plasma, that is, start discharge. In this modification, the sputtering processing apparatus has been described, but the present invention can also be applied to an etching apparatus.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上述べたように、本発明のマイクロ波
プラズマ処理装置の放電開始機構によれば、プラズマ生
成後においてマイクロ波の反射波が小さくなるように整
合器が調整された状態においても、マイクロ波による放
電の開始が確実であり、安定してプラズマが生成され
る。又、高電圧発生装置の出力端子を放電管の外壁に取
り付けているので、出力端子の金属によって真空処理室
が汚染されることはあり得ない。
As described above, according to the discharge initiation mechanism of the microwave plasma processing apparatus of the present invention, even when the matching device is adjusted so that the reflected wave of microwave becomes small after plasma generation. , The discharge by the microwave is surely started, and the plasma is stably generated. Further, since the output terminal of the high voltage generator is attached to the outer wall of the discharge tube, the vacuum processing chamber cannot be contaminated by the metal of the output terminal.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例による放電開始機構を適用した
プラズマ・アッシング装置の側断面図である。
FIG. 1 is a side sectional view of a plasma ashing device to which a discharge starting mechanism according to an embodiment of the present invention is applied.

【図2】高電圧発生装置とその出力端子の放電管への当
接を示す図であり、Aは交流高電圧トリガとした場合、
Bは直流高電圧トリガとした場合である。
FIG. 2 is a diagram showing how a high voltage generator and its output terminal come into contact with a discharge tube, where A is an AC high voltage trigger,
B is the case of using a DC high voltage trigger.

【図3】同装置についての、プラズマ生成後における、
マイクロ波の反射波の大きさと放電開始確率との関係を
示す図である。
FIG. 3 shows the same device after plasma generation.
It is a figure which shows the relationship between the magnitude of the reflected wave of a microwave, and a discharge start probability.

【図4】変形例のプラズマ処理装置の側断面図である。FIG. 4 is a side sectional view of a modified plasma processing apparatus.

【図5】従来例の放電開始機構によるプラズマ・アッシ
ング装置の側断面図である。
FIG. 5 is a side sectional view of a plasma ashing device using a discharge initiation mechanism of a conventional example.

【図6】従来例の放電開始機構によるプラズマ・アッシ
ング装置についての、プラズマ生成後における、マイク
ロ波の反射波の大きさと放電開始確率との関係を示す図
である。
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a magnitude of a reflected wave of a microwave and a discharge start probability after plasma is generated in a plasma ashing device having a discharge start mechanism of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 真空処理室 17 ウエハ基板 20 放電管 21 プラズマ放電領域 25 酸素ガス供給端 30 導波管 31 マイクロ波電源 50 交流高電圧トリガ 51 出力端子 61 真空処理室 63 ウエハ基板 66 RF電源 10 Vacuum Processing Chamber 17 Wafer Substrate 20 Discharge Tube 21 Plasma Discharge Region 25 Oxygen Gas Supply End 30 Waveguide 31 Microwave Power Supply 50 AC High Voltage Trigger 51 Output Terminal 61 Vacuum Processing Chamber 63 Wafer Substrate 66 RF Power Supply

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも、真空処理室と、マイクロ波
を伝送する導波管と、該導波管を貫通して一端は前記真
空処理室に挿入され、他端はプラズマ生成用ガスの供給
口とされた放電管とからなるプラズマ処理装置におい
て、前記放電管の放電部近傍の外壁に高電圧発生装置の
出力端子を近接させて配設し、マイクロ波の印加時に放
電が確実に開始されるようにしたことを特徴とするプラ
ズマ処理装置の放電開始機構。
1. A vacuum processing chamber, a waveguide for transmitting microwaves, at least one end penetrating the waveguide and being inserted into the vacuum processing chamber, and the other end being a supply port for a plasma generating gas. In the plasma processing apparatus including the discharge tube, the output terminal of the high voltage generator is arranged close to the outer wall of the discharge tube in the vicinity of the discharge part, and the discharge is surely started when the microwave is applied. A discharge initiation mechanism of a plasma processing apparatus characterized by the above.
【請求項2】 前記高電圧発生装置が交流高電圧発生装
置である請求項1に記載のプラズマ処理装置の放電開始
機構。
2. The discharge starting mechanism of the plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the high voltage generator is an AC high voltage generator.
【請求項3】 前記高電圧発生装置が直流高電圧発生装
置である請求項1に記載のプラズマ処理装置の放電開始
機構。
3. The discharge starting mechanism of the plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the high voltage generator is a DC high voltage generator.
【請求項4】 プラズマ生成用ガス導入口を備え、壁部
が絶縁材で成る真空処理室内の電極にRF(高周波)電
源を接続したプラズマ処理装置において、前記壁部に高
圧発生装置の出力端子を近接させて配設したことを特徴
とするプラズマ処理装置の放電開始機構。
4. A plasma processing apparatus comprising a plasma generating gas introduction port, wherein a wall is made of an insulating material and an RF (high frequency) power source is connected to an electrode in a vacuum processing chamber. A discharge starting mechanism of a plasma processing apparatus, characterized in that they are arranged close to each other.
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