JP2000243707A - Plasma treatment method and apparatus - Google Patents
Plasma treatment method and apparatusInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体等の電子
デバイスやマイクロマシンの製造に利用されるドライエ
ッチング、スパッタリング、プラズマCVD等のプラズ
マ処理方法及び装置に関し、特にVHF帯またはUHF
帯の高周波電力を用いて励起するプラズマを利用するプ
ラズマ処理方法及び装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma processing method and apparatus for dry etching, sputtering, plasma CVD, etc., used for manufacturing electronic devices such as semiconductors and micromachines, and more particularly, to a VHF band or UHF band.
The present invention relates to a plasma processing method and apparatus using plasma excited using high-frequency power in a band.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体等の電子デバイスの微細化に対応
するために、高密度プラズマの利用が重要であることに
ついて、特開平8−83696号公報に述べられている
が、最近は、電子密度が高くかつ電子温度の低い、低電
子温度プラズマが注目されている。2. Description of the Related Art Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-83696 describes the importance of using high-density plasma in order to cope with miniaturization of electronic devices such as semiconductors. Low electron temperature plasma, which has high electron temperature and low electron temperature, has attracted attention.
【0003】Cl2やSF6等のように負性の強いガス、
言い換えれば、負イオンが生じやすいガスをプラズマ化
したとき、電子温度が3eV程度以下になると、電子温
度が高いときに比べてより多量の負イオンが生成され
る。この現象を利用すると、正イオンの入射過多によっ
て微細パターンの底部に正電荷が蓄積されることによっ
て起きる、ノッチと呼ばれるエッチング形状異常を防止
することができ、極めて微細なパターンのエッチングを
高精度に行うことができる。[0003] Strongly negative gases such as Cl 2 and SF 6
In other words, when a gas that easily generates negative ions is turned into plasma, when the electron temperature is about 3 eV or less, a larger amount of negative ions is generated than when the electron temperature is high. Utilizing this phenomenon, it is possible to prevent an abnormal etching shape called a notch, which is caused by the accumulation of positive charges at the bottom of the fine pattern due to excessive incidence of positive ions. It can be carried out.
【0004】また、シリコン酸化膜等の絶縁膜のエッチ
ングを行う際に一般的に用いられるCxFyやCxHy
Fz(x、y、zは自然数)等の炭素及びフッ素を含む
ガスをプラズマ化したとき、電子温度が3eV程度以下
になると、電子温度が高いときに比べてガスの解離が抑
制され、とくにF原子やFラジカル等の生成が抑えられ
る。F原子やFラジカル等はシリコンをエッチングする
速度が早いため、電子温度が低い方が対シリコンエッチ
ング選択比の大きい絶縁膜エッチングが可能になる。Further, CxFy and CxHy generally used when etching an insulating film such as a silicon oxide film are used.
When a gas containing carbon and fluorine such as Fz (x, y, and z are natural numbers) is plasmatized, when the electron temperature becomes about 3 eV or less, the dissociation of the gas is suppressed as compared to when the electron temperature is high. Generation of atoms, F radicals, and the like is suppressed. Since F atoms, F radicals, and the like have a high silicon etching rate, the lower the electron temperature, the higher the etching selectivity with respect to silicon.
【0005】また、電子温度が3eV以下になると、イ
オン温度やプラズマ電位も低下するので、プラズマCV
Dにおける基板へのイオンダメージを低減することがで
きる。When the electron temperature becomes 3 eV or less, the ion temperature and the plasma potential also decrease.
D can reduce ion damage to the substrate.
【0006】電子温度の低いプラズマを生成できる技術
として現在注目されているのは、VHF帯またはUHF
帯の高周波電力を用いるプラズマ源である。[0006] As a technique capable of generating plasma having a low electron temperature, attention is currently paid to a VHF band or a UHF band.
It is a plasma source that uses high-frequency power in the band.
【0007】図15は、2周波励起式平行平板型プラズ
マ処理装置の断面図である。図15において、真空容器
1内にガス供給装置2から所定のガスを導入しつつ排気
装置としてのポンプ3により排気を行い、真空容器1内
を所定の圧力に保ちながら、対向電極用高周波電源4に
より100MHzの高周波電力を対向電極5に供給する
と、真空容器1内にプラズマが発生し、基板電極6上に
載置された基板7に対してエッチング、堆積、表面改質
等のプラズマ処理を行うことができる。このとき、図1
5に示すように、基板電極6にも基板電極用高周波電源
8により高周波電力を供給することで、基板7に到達す
るイオンエネルギーを制御することができる。なお、対
向電極5は、絶縁リング11により、真空容器と絶縁さ
れている。FIG. 15 is a sectional view of a two-frequency excitation type parallel plate type plasma processing apparatus. In FIG. 15, a predetermined gas is introduced from a gas supply device 2 into a vacuum vessel 1 and exhausted by a pump 3 as an exhaust device. When high-frequency power of 100 MHz is supplied to the counter electrode 5, plasma is generated in the vacuum vessel 1, and plasma processing such as etching, deposition, and surface modification is performed on the substrate 7 placed on the substrate electrode 6. be able to. At this time, FIG.
As shown in FIG. 5, by supplying high-frequency power to the substrate electrode 6 from the high-frequency power supply 8 for the substrate electrode, the ion energy reaching the substrate 7 can be controlled. The counter electrode 5 is insulated from the vacuum container by the insulating ring 11.
【0008】図16は我々がすでに提案しているアンテ
ナ方式プラズマ源を搭載したプラズマ処理装置の断面図
である。図16において、真空容器1内にガス供給装置
2から所定のガスを導入しつつ排気装置としてのポンプ
3により排気を行い、真空容器1内を所定の圧力に保ち
ながら、アンテナ用高周波電源12により100MHz
の高周波電力を、誘電体窓14上の渦形アンテナ13に
供給すると、真空容器1内に放射された電磁波によって
真空容器1内にプラズマが発生し、基板電極6上に載置
された基板7に対してエッチング、堆積、表面改質等の
プラズマ処理を行うことができる。このとき、図16に
示すように、基板電極6にも基板電極用高周波電源8に
より高周波電力を供給することで、基板7に到達するイ
オンエネルギーを制御することができる。FIG. 16 is a cross-sectional view of a plasma processing apparatus equipped with an antenna-type plasma source already proposed by us. In FIG. 16, a predetermined gas is introduced from a gas supply device 2 into a vacuum vessel 1 and exhausted by a pump 3 as an exhaust device. 100MHz
Is supplied to the spiral antenna 13 on the dielectric window 14, plasma is generated in the vacuum vessel 1 by the electromagnetic waves radiated in the vacuum vessel 1, and the substrate 7 mounted on the substrate electrode 6 Can be subjected to plasma processing such as etching, deposition, and surface modification. At this time, as shown in FIG. 16, by supplying high-frequency power to the substrate electrode 6 from the substrate-electrode high-frequency power supply 8, ion energy reaching the substrate 7 can be controlled.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図15
や図16に示した従来の方式では、プラズマの均一性を
得ることが難しいという問題点があった。However, FIG.
And the conventional method shown in FIG. 16 has a problem that it is difficult to obtain plasma uniformity.
【0010】図17は、図15のプラズマ処理装置にお
いて、イオン飽和電流密度を、基板7の直上20mmの
位置において測定した結果である。プラズマ発生条件
は、ガス種とガス流量がCl2=100sccm、圧力
が1Pa、高周波電力が2kWである。図17から、周
辺部でプラズマ密度が高くなっていることがわかる。FIG. 17 shows the result of measuring the ion saturation current density at a position 20 mm directly above the substrate 7 in the plasma processing apparatus of FIG. Plasma generation conditions are as follows: gas type and gas flow rate are Cl2 = 100 sccm, pressure is 1 Pa, and high-frequency power is 2 kW. From FIG. 17, it can be seen that the plasma density is high in the peripheral part.
【0011】図18は、図16のプラズマ処理装置にお
いて、イオン飽和電流密度を、基板7の直上20mmの
位置において測定した結果である。プラズマ発生条件
は、ガス種とガス流量がCl2=100sccm、圧力
が1Pa、高周波電力が2kWである。図18から、周
辺部でプラズマ密度が高くなっていることがわかる。FIG. 18 shows the results of measuring the ion saturation current density at a position 20 mm directly above the substrate 7 in the plasma processing apparatus of FIG. Plasma generation conditions are as follows: gas type and gas flow rate are Cl2 = 100 sccm, pressure is 1 Pa, and high-frequency power is 2 kW. FIG. 18 shows that the plasma density is high in the peripheral portion.
【0012】このようなプラズマの不均一は、高周波電
力の周波数が50MHz以下の場合には見られなかった
現象である。プラズマの電子温度を下げるためには、5
0MHz以上の高周波電力を用いる必要があるが、この
周波数帯では、対向電極やアンテナとプラズマとが容量
的または誘導的に結合することによってプラズマが生成
されるという効果に加えて、対向電極やアンテナから放
射される電磁波がプラズマの表面を伝搬することによっ
てプラズマが生成されるという効果が現れる。真空容器
の周辺部は、プラズマの表面を伝搬してきた電磁波の反
射面となるため電界が強くなり、濃いプラズマが発生し
てしまうものと考えられる。The non-uniformity of the plasma is a phenomenon that has not been observed when the frequency of the high-frequency power is 50 MHz or less. To lower the electron temperature of the plasma, 5
It is necessary to use high-frequency power of 0 MHz or more. In this frequency band, in addition to the effect that the plasma is generated by capacitively or inductively coupling the plasma with the counter electrode or the antenna, the counter electrode or the antenna The effect that plasma is generated by the electromagnetic waves radiated from the surface propagating on the surface of the plasma appears. It is considered that the peripheral portion of the vacuum vessel becomes a reflection surface of the electromagnetic wave propagating on the surface of the plasma, so that the electric field becomes strong and a strong plasma is generated.
【0013】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、均一
なプラズマを発生させることができるプラズマ処理方法
及び装置を提供することを目的としている。An object of the present invention is to provide a plasma processing method and apparatus capable of generating uniform plasma in view of the above conventional problems.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】本願の第1発明のプラズ
マ処理方法は、真空容器内にガスを供給しつつ真空容器
内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、
真空容器内の基板電極に載置された基板に対向して設け
られた対向電極に、周波数50MHz乃至3GHzの高
周波電力を印加することにより、真空容器内にプラズマ
を発生させ、基板を処理するプラズマ処理方法であっ
て、基板に対向して設けられた環状でかつ溝状のプラズ
マトラップによって、基板上のプラズマ分布が制御され
た状態で基板を処理することを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a plasma processing method, wherein the inside of a vacuum vessel is evacuated while supplying gas into the vacuum vessel, and the inside of the vacuum vessel is controlled to a predetermined pressure.
Plasma is generated in the vacuum vessel by applying high-frequency power having a frequency of 50 MHz to 3 GHz to a counter electrode provided opposite to the substrate placed on the substrate electrode in the vacuum vessel to process the substrate. A processing method is characterized in that a substrate is processed in a state where plasma distribution on the substrate is controlled by an annular and groove-shaped plasma trap provided to face the substrate.
【0015】本願の第2発明のプラズマ処理方法は、真
空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、真空
容器内を所定の圧力に制御しながら、アンテナに周波数
50MHz乃至3GHzの高周波電力を印加することに
より、真空容器内の基板電極に載置された基板に対向し
て設けられた誘電体窓を介して、真空容器内に電磁波を
放射することにより、真空容器内にプラズマを発生さ
せ、基板を処理するプラズマ処理方法であって、基板に
対向して設けられた環状でかつ溝状のプラズマトラップ
によって、基板上のプラズマ分布が制御された状態で基
板を処理することを特徴とする。In the plasma processing method according to the second invention of the present application, the inside of the vacuum vessel is evacuated while supplying gas into the vacuum vessel, and the high frequency of 50 MHz to 3 GHz is applied to the antenna while controlling the inside of the vacuum vessel to a predetermined pressure. By applying power, an electromagnetic wave is radiated into the vacuum vessel through a dielectric window provided opposite to the substrate placed on the substrate electrode in the vacuum vessel, thereby generating plasma in the vacuum vessel. A plasma processing method for generating and processing a substrate, wherein the substrate is processed in a state where plasma distribution on the substrate is controlled by an annular and groove-shaped plasma trap provided opposite to the substrate. And
【0016】本願の第1または第2発明のプラズマ処理
方法において、好適には、真空容器内壁面を構成する、
基板に対向する面のうち、プラズマトラップによって囲
まれた部分の面積が、基板の面積の0.5乃至2.5倍
であることが望ましい。In the plasma processing method according to the first or second invention of the present application, preferably, the inner wall surface of the vacuum vessel is formed.
It is desirable that the area of the portion facing the substrate surrounded by the plasma trap is 0.5 to 2.5 times the area of the substrate.
【0017】また、好適には、プラズマトラップの溝幅
が、3mm乃至50mmであることが望ましい。Preferably, the groove width of the plasma trap is 3 mm to 50 mm.
【0018】また、好適には、プラズマトラップの溝深
さが、5mm以上であることが望ましい。Preferably, the groove depth of the plasma trap is 5 mm or more.
【0019】本願の第1発明のプラズマ処理方法におい
て、プラズマトラップは、対向電極に設けられていても
よい。また、プラズマトラップは、真空容器と対向電極
とを絶縁するための絶縁リングに設けられていてもよ
い。また、プラズマトラップは、真空容器と対向電極と
を絶縁するための絶縁リングの外側に設けられていても
よい。また、プラズマトラップは、対向電極と、真空容
器と対向電極とを絶縁するための絶縁リングとの間に設
けられていてもよい。また、プラズマトラップは、真空
容器と、真空容器と対向電極とを絶縁するための絶縁リ
ングとの間に設けられていてもよい。In the plasma processing method according to the first aspect of the present invention, the plasma trap may be provided on the counter electrode. Further, the plasma trap may be provided on an insulating ring for insulating the vacuum vessel and the counter electrode. Further, the plasma trap may be provided outside an insulating ring for insulating the vacuum vessel and the counter electrode. Further, the plasma trap may be provided between the counter electrode and an insulating ring for insulating the vacuum vessel and the counter electrode. Further, the plasma trap may be provided between the vacuum container and an insulating ring for insulating the vacuum container and the counter electrode.
【0020】本願の第2発明のプラズマ処理方法におい
て、プラズマトラップは、誘電体窓に設けられていても
よい。また、プラズマトラップは、誘電体窓の外側に設
けられていてもよい。また、プラズマトラップは、真空
容器と、誘電体窓との間に設けられていてもよい。In the plasma processing method according to the second aspect of the present invention, the plasma trap may be provided on the dielectric window. Further, the plasma trap may be provided outside the dielectric window. Further, the plasma trap may be provided between the vacuum container and the dielectric window.
【0021】本願の第1または第2発明のプラズマ処理
方法は、真空容器内に直流磁界が存在しない場合にとく
に有効なプラズマ処理方法である。The plasma processing method according to the first or second aspect of the present invention is a particularly effective plasma processing method when a DC magnetic field does not exist in a vacuum vessel.
【0022】本願の第3発明のプラズマ処理装置は、真
空容器と、真空容器内にガスを供給するためのガス供給
装置と、真空容器内を排気するための排気装置と、真空
容器内に基板を載置するための基板電極と、基板電極に
対向して設けられた対向電極と、対向電極に周波数50
MHz乃至3GHzの高周波電力を供給することのでき
る高周波電源と、基板に対向して設けられた環状でかつ
溝状のプラズマトラップとを備えたことを特徴とする。A plasma processing apparatus according to a third aspect of the present invention includes a vacuum container, a gas supply device for supplying a gas into the vacuum container, an exhaust device for exhausting the inside of the vacuum container, and a substrate in the vacuum container. , A counter electrode provided to face the substrate electrode, and a frequency of 50
A high frequency power supply capable of supplying a high frequency power of MHz to 3 GHz, and an annular and groove-shaped plasma trap provided opposite to the substrate are provided.
【0023】本願の第4発明のプラズマ処理装置は、真
空容器と、真空容器内にガスを供給するためのガス供給
装置と、真空容器内を排気するための排気装置と、真空
容器内に基板を載置するための基板電極と、基板電極に
対向して設けられた誘電体窓と、誘電体窓を介して真空
容器内に電磁波を放射するためのアンテナと、アンテナ
に周波数50MHz乃至3GHzの高周波電力を供給す
ることのできる高周波電源と、基板に対向して設けられ
た環状でかつ溝状のプラズマトラップとを備えたことを
特徴とする。A plasma processing apparatus according to a fourth aspect of the present invention includes a vacuum container, a gas supply device for supplying gas into the vacuum container, an exhaust device for exhausting the inside of the vacuum container, and a substrate in the vacuum container. , A dielectric window provided to face the substrate electrode, an antenna for radiating electromagnetic waves into the vacuum vessel through the dielectric window, and a frequency of 50 MHz to 3 GHz. A high-frequency power supply capable of supplying high-frequency power and an annular and groove-shaped plasma trap provided to face the substrate are provided.
【0024】本願の第3または第4発明のプラズマ処理
装置において、好適には、真空容器内壁面を構成する、
基板に対向する面のうち、プラズマトラップによって囲
まれた部分の面積が、基板の面積の0.5乃至2.5倍
であることが望ましい。In the plasma processing apparatus according to the third or fourth aspect of the present invention, preferably, the inner wall surface of the vacuum vessel is formed.
It is desirable that the area of the portion facing the substrate surrounded by the plasma trap is 0.5 to 2.5 times the area of the substrate.
【0025】また、好適には、プラズマトラップの溝幅
が、3mm乃至50mmであることが望ましい。Preferably, the groove width of the plasma trap is 3 mm to 50 mm.
【0026】また、好適には、プラズマトラップの溝深
さが、5mm以上であることが望ましい。Preferably, the groove depth of the plasma trap is 5 mm or more.
【0027】本願の第3発明のプラズマ処理装置におい
て、プラズマトラップは、対向電極に設けられていても
よい。また、プラズマトラップは、真空容器と対向電極
とを絶縁するための絶縁リングに設けられていてもよ
い。また、プラズマトラップは、真空容器と対向電極と
を絶縁するための絶縁リングの外側に設けられていても
よい。また、プラズマトラップは、対向電極と、真空容
器と対向電極とを絶縁するための絶縁リングとの間に設
けられていてもよい。また、プラズマトラップは、真空
容器と、真空容器と対向電極とを絶縁するための絶縁リ
ングとの間に設けられていてもよい。[0027] In the plasma processing apparatus according to the third aspect of the present invention, the plasma trap may be provided on the counter electrode. Further, the plasma trap may be provided on an insulating ring for insulating the vacuum vessel and the counter electrode. Further, the plasma trap may be provided outside an insulating ring for insulating the vacuum vessel and the counter electrode. Further, the plasma trap may be provided between the counter electrode and an insulating ring for insulating the vacuum vessel and the counter electrode. Further, the plasma trap may be provided between the vacuum container and an insulating ring for insulating the vacuum container and the counter electrode.
【0028】本願の第4発明のプラズマ処理装置におい
て、プラズマトラップは、誘電体窓に設けられていても
よい。また、プラズマトラップは、誘電体窓の外側に設
けられていてもよい。また、プラズマトラップは、真空
容器と、誘電体窓との間に設けられていてもよい。In the plasma processing apparatus according to the fourth aspect of the present invention, the plasma trap may be provided on the dielectric window. Further, the plasma trap may be provided outside the dielectric window. Further, the plasma trap may be provided between the vacuum container and the dielectric window.
【0029】本願の第3または4発明のプラズマ処理装
置は、真空容器内に直流磁界を印加するためのコイルま
たは永久磁石を備えていない場合にとくに有効なプラズ
マ処理装置である。The plasma processing apparatus according to the third or fourth aspect of the present invention is a plasma processing apparatus which is particularly effective when a vacuum vessel is not provided with a coil or permanent magnet for applying a DC magnetic field.
【0030】[0030]
【発明の実施の形態】以下、本発明の第1実施形態につ
いて、図1及び図2を参照して説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
【0031】図1に、本発明の第1実施形態において用
いたプラズマ処理装置の断面図を示す。図1において、
真空容器1内に、ガス供給装置2から所定のガスを導入
しつつ、排気装置としてのポンプ3により排気を行い、
真空容器1内を所定の圧力に保ちながら、対向電極用高
周波電源4により100MHzの高周波電力を対向電極
5に供給することにより、真空容器1内にプラズマが発
生し、基板電極6上に載置された基板7に対してエッチ
ング、堆積、表面改質等のプラズマ処理を行うことがで
きる。また、基板電極6に高周波電力を供給するための
基板電極用高周波電源8が設けられており、基板7に到
達するイオンエネルギーを制御することができるように
なっている。また、基板7に対向して設けられた、環状
でかつ溝状のプラズマトラップ9によって、基板上のプ
ラズマ分布が制御された状態で基板を処理することがで
きるようになっている。プラズマトラップ9は、対向電
極5に設けられている。真空容器1内壁面を構成する、
基板に対向する面のうち、プラズマトラップ9によって
囲まれた部分10(斜線部)の面積は、基板の面積の
0.8倍である。また、プラズマトラップ9の溝幅は1
0mmであり、プラズマトラップ9の溝深さは15mm
である。なお、対向電極5は、絶縁リング11により、
真空容器と絶縁されている。FIG. 1 is a sectional view of a plasma processing apparatus used in the first embodiment of the present invention. In FIG.
While introducing a predetermined gas from the gas supply device 2 into the vacuum vessel 1, the gas is exhausted by the pump 3 as an exhaust device,
By supplying a high-frequency power of 100 MHz to the counter electrode 5 by the counter electrode high-frequency power supply 4 while maintaining the inside of the vacuum vessel 1 at a predetermined pressure, plasma is generated in the vacuum vessel 1 and placed on the substrate electrode 6. The processed substrate 7 can be subjected to plasma processing such as etching, deposition, and surface modification. Further, a high-frequency power supply 8 for the substrate electrode for supplying high-frequency power to the substrate electrode 6 is provided, so that the ion energy reaching the substrate 7 can be controlled. Further, the substrate can be processed in a state where the plasma distribution on the substrate is controlled by an annular and groove-shaped plasma trap 9 provided opposite to the substrate 7. The plasma trap 9 is provided on the counter electrode 5. Constituting the inner wall surface of the vacuum vessel 1,
The area of the portion 10 (hatched portion) surrounded by the plasma trap 9 on the surface facing the substrate is 0.8 times the area of the substrate. The groove width of the plasma trap 9 is 1
0 mm and the groove depth of the plasma trap 9 is 15 mm
It is. The counter electrode 5 is formed by an insulating ring 11.
Insulated from vacuum vessel.
【0032】図2に、イオン飽和電流密度を、基板7の
直上20mmの位置において測定した結果を示す。プラ
ズマ発生条件は、ガス種とガス流量がCl2=100s
ccm、圧力が1Pa、高周波電力が2kWである。図
2から、図17で見られたような周辺部のプラズマが濃
いという傾向が抑制され、均一なプラズマが発生してい
ることがわかる。FIG. 2 shows the result of measuring the ion saturation current density at a position 20 mm directly above the substrate 7. Plasma generation conditions are as follows: gas type and gas flow rate are Cl2 = 100 s
ccm, pressure 1 Pa, high frequency power 2 kW. From FIG. 2, it can be seen that the tendency that the plasma in the peripheral portion as shown in FIG. 17 is dense is suppressed, and uniform plasma is generated.
【0033】このように、従来例の図15で示したプラ
ズマ処理装置と比較してプラズマの均一性が改善した原
因として、以下のことが考えられる。対向電極5から放
射された電磁波は、プラズマトラップ9で強められる。
また、低電子温度プラズマではホローカソード放電が起
きやすい傾向があるため、固体表面で囲まれたプラズマ
トラップ9で高密度のプラズマ(ホローカソード放電)
が生成しやすくなっている。したがって、真空容器1内
では、プラズマ密度がプラズマトラップ9で最も高くな
り、拡散によって基板7近傍までプラズマが輸送される
ことで、均一なプラズマが得られたものと考えられる。As described above, the following may be considered as causes of the improvement of the plasma uniformity as compared with the conventional plasma processing apparatus shown in FIG. The electromagnetic wave radiated from the counter electrode 5 is strengthened by the plasma trap 9.
Since low-electron temperature plasma tends to cause hollow cathode discharge, high-density plasma (hollow cathode discharge) is generated by a plasma trap 9 surrounded by a solid surface.
Is easy to generate. Therefore, it is considered that the plasma density is highest in the plasma trap 9 in the vacuum vessel 1 and the plasma is transported to the vicinity of the substrate 7 by diffusion, so that uniform plasma is obtained.
【0034】なお、ホローカソード放電とは、以下のよ
うなものである。一般に、プラズマに接している固体表
面は、電子とイオンの熱運動速度の違いに起因して負に
帯電するため、固体表面に電子を固体表面から追い返す
直流電界が生じる。本発明の第1実施形態で例示したプ
ラズマトラップ9のように、固体表面によって囲まれた
空間では、電子がこの直流電界の存在により、固体表面
に衝突する確率が低下するため、電子の寿命が長くな
り、その結果、プラズマトラップ9で高密度のプラズマ
が生成される。このような放電を、ホローカソード放電
という。The hollow cathode discharge is as follows. Generally, a solid surface that is in contact with plasma is negatively charged due to a difference in thermal velocity between electrons and ions, so that a DC electric field is generated on the solid surface to repel electrons from the solid surface. In the space surrounded by the solid surface, as in the plasma trap 9 exemplified in the first embodiment of the present invention, the probability of electrons colliding with the solid surface is reduced due to the presence of the DC electric field. As a result, high-density plasma is generated in the plasma trap 9. Such discharge is called hollow cathode discharge.
【0035】以上述べた本発明の第1実施形態におい
て、プラズマトラップ9が対向電極5に設けられている
場合について説明したが、この場合、対向電極5に発生
する自己バイアス電圧によって、プラズマトラップ9に
存在する高密度イオンが高いエネルギーで対向電極5に
衝突し、対向電極5のスパッタリングを生じるおそれが
ある。対向電極5のスパッタリングは、対向電極5の短
命化や、基板7への不純物混入を招くという点で好まし
くない。これを避けるためには、プラズマトラップを対
向電極5以外の部分に構成すればよい。例えば、プラズ
マトラップ9を、図3の第2実施形態に示すように、絶
縁リング11に設けることが考えられる。また、プラズ
マトラップ9を、図4の第3実施形態に示すように、絶
縁リング11の外側に設けることが考えられる。また、
プラズマトラップ9を、図5の第4実施形態または図6
の第5実施形態に示すように、対向電極5と絶縁リング
11との間に設けることによっても、若干の改善を図る
ことが可能である。また、プラズマトラップ9を、図7
の第6実施形態に示すように、真空容器1と絶縁リング
11との間に設けることが考えられる。In the first embodiment of the present invention described above, the case where the plasma trap 9 is provided on the counter electrode 5 has been described. In this case, the plasma trap 9 is generated by the self-bias voltage generated at the counter electrode 5. There is a possibility that the high-density ions existing in the substrate may collide with the counter electrode 5 with high energy, causing the counter electrode 5 to be sputtered. Sputtering of the counter electrode 5 is not preferable in that the life of the counter electrode 5 is shortened and impurities are mixed into the substrate 7. In order to avoid this, the plasma trap may be configured in a portion other than the counter electrode 5. For example, it is conceivable to provide the plasma trap 9 on the insulating ring 11 as shown in the second embodiment in FIG. Further, it is conceivable to provide the plasma trap 9 outside the insulating ring 11 as shown in the third embodiment in FIG. Also,
The plasma trap 9 is replaced by the fourth embodiment of FIG.
As shown in the fifth embodiment, a slight improvement can be achieved by providing between the counter electrode 5 and the insulating ring 11. Also, the plasma trap 9 is
As shown in the sixth embodiment, it is conceivable to provide between the vacuum vessel 1 and the insulating ring 11.
【0036】次に、本発明の第7実施形態について、図
8及び図9を参照して説明する。Next, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
【0037】図8に、本発明の第7実施形態において用
いたプラズマ処理装置の断面図を示す。図8において、
真空容器1内に、ガス供給装置2から所定のガスを導入
しつつ、排気装置としてのポンプ3により排気を行い、
真空容器1内を所定の圧力に保ちながら、アンテナ用高
周波電源12により100MHzの高周波電力を渦形の
アンテナ13に印加し、基板電極6に載置された基板7
に対向して設けられた誘電体窓14を介して、真空容器
1内に電磁波を放射することにより、真空容器1内にプ
ラズマが発生し、基板7に対してエッチング、堆積、表
面改質等のプラズマ処理を行うことができる。また、基
板電極6に高周波電力を供給するための基板電極用高周
波電源8が設けられており、基板7に到達するイオンエ
ネルギーを制御することができるようになっている。ま
た、基板7に対向して設けられた、環状でかつ溝状のプ
ラズマトラップ9によって、基板上のプラズマ分布が制
御された状態で基板を処理することができるようになっ
ている。プラズマトラップ9は、誘電体窓14に設けら
れている。真空容器1内壁面を構成する、基板に対向す
る面のうち、プラズマトラップ9によって囲まれた部分
10(斜線部)の面積は、基板の面積の0.8倍であ
る。また、プラズマトラップ9の溝幅は10mmであ
り、プラズマトラップ9の溝深さは15mmである。FIG. 8 is a sectional view of a plasma processing apparatus used in the seventh embodiment of the present invention. In FIG.
While introducing a predetermined gas from the gas supply device 2 into the vacuum vessel 1, the gas is exhausted by the pump 3 as an exhaust device,
While maintaining the inside of the vacuum vessel 1 at a predetermined pressure, a high-frequency power of 100 MHz is applied to the spiral antenna 13 by the high-frequency power source 12 for the antenna, and the substrate 7 placed on the substrate electrode 6 is applied.
By radiating electromagnetic waves into the vacuum vessel 1 through a dielectric window 14 provided opposite to the substrate, plasma is generated in the vacuum vessel 1 and etching, deposition, surface modification, etc. are performed on the substrate 7. Can be performed. Further, a high-frequency power supply 8 for the substrate electrode for supplying high-frequency power to the substrate electrode 6 is provided, so that the ion energy reaching the substrate 7 can be controlled. Further, the substrate can be processed in a state where the plasma distribution on the substrate is controlled by an annular and groove-shaped plasma trap 9 provided opposite to the substrate 7. The plasma trap 9 is provided on the dielectric window 14. The area of the portion 10 (hatched portion) surrounded by the plasma trap 9 on the surface facing the substrate, which constitutes the inner wall surface of the vacuum vessel 1, is 0.8 times the area of the substrate. The groove width of the plasma trap 9 is 10 mm, and the groove depth of the plasma trap 9 is 15 mm.
【0038】図9に、イオン飽和電流密度を、基板7の
直上20mmの位置において測定した結果を示す。プラ
ズマ発生条件は、ガス種とガス流量がCl2=100s
ccm、圧力が1Pa、高周波電力が2kWである。図
9から、図18で見られたような周辺部のプラズマが濃
いという傾向が抑制され、均一なプラズマが発生してい
ることがわかる。FIG. 9 shows the result of measuring the ion saturation current density at a position 20 mm directly above the substrate 7. The plasma generation condition is such that the gas type and the gas flow rate are Cl2 = 100 s.
ccm, pressure 1 Pa, high frequency power 2 kW. From FIG. 9, it can be seen that the tendency that the plasma in the peripheral portion as shown in FIG. 18 is dense is suppressed, and uniform plasma is generated.
【0039】このように、従来例の図16で示したプラ
ズマ処理装置と比較してプラズマの均一性が改善した原
因として、以下のことが考えられる。アンテナ13から
放射された電磁波は、プラズマトラップ9で強められ
る。また、低電子温度プラズマではホローカソード放電
が起きやすい傾向があるため、固体表面で囲まれたプラ
ズマトラップ9で高密度のプラズマ(ホローカソード放
電)が生成しやすくなっている。したがって、真空容器
1内では、プラズマ密度がプラズマトラップ9で最も高
くなり、拡散によって基板7近傍までプラズマが輸送さ
れることで、均一なプラズマが得られたものと考えられ
る。As described above, the following may be considered as causes of the improvement of the plasma uniformity as compared with the conventional plasma processing apparatus shown in FIG. The electromagnetic wave radiated from the antenna 13 is strengthened by the plasma trap 9. Since low-electron temperature plasma tends to cause hollow cathode discharge, high-density plasma (hollow cathode discharge) is easily generated in the plasma trap 9 surrounded by the solid surface. Therefore, it is considered that the plasma density is highest in the plasma trap 9 in the vacuum vessel 1 and the plasma is transported to the vicinity of the substrate 7 by diffusion, so that uniform plasma is obtained.
【0040】以上述べた本発明の第7実施形態におい
て、プラズマトラップ9が誘電体窓14に設けられてい
る場合について説明したが、プラズマトラップ9は、図
10の第8実施形態に示すように、誘電体窓14の外側
に設けられていてもよい。また、プラズマトラップ9
は、図11の第9実施形態に示すように、真空容器1
と、誘電体窓14との間に設けられていてもよい。In the above-described seventh embodiment of the present invention, the case where the plasma trap 9 is provided in the dielectric window 14 has been described. However, the plasma trap 9 is different from that of the eighth embodiment shown in FIG. , May be provided outside the dielectric window 14. In addition, the plasma trap 9
Is a vacuum vessel 1 as shown in the ninth embodiment of FIG.
And the dielectric window 14.
【0041】以上述べた本発明の実施形態においては、
本発明の適用範囲のうち、真空容器の形状、対向電極ま
たはアンテナの形状及び配置、誘電体の形状及び配置、
プラズマトラップの形状及び配置に関して様々なバリエ
ーションのうちの一部を例示したに過ぎない。本発明の
適用にあたり、ここで例示した以外にも様々なバリエー
ションが考えられることは、いうまでもない。例えば、
本発明の実施形態においては、対向電極が円形である場
合について説明したが、多角形、楕円形等他の形状によ
る構成も可能である。同様に、アンテナが渦形である場
合について説明したが、平板状、スポーク状等他の形状
による構成も可能である。あるいは、図12に示すよう
な、空洞共振器15を備えた表面波プラズマ処理装置に
おいて、空洞共振器15をアンテナと見なして本発明を
適用することも可能である。また、図13に示すよう
な、空洞共振器15とスロットアンテナ16を備えた表
面波プラズマ処理装置においても、本発明を適用するこ
とも可能である。In the embodiment of the present invention described above,
Among the scope of the present invention, the shape of the vacuum vessel, the shape and arrangement of the counter electrode or antenna, the shape and arrangement of the dielectric,
Only a part of various variations regarding the shape and arrangement of the plasma trap is illustrated. In applying the present invention, it goes without saying that various variations other than those exemplified here are possible. For example,
In the embodiment of the present invention, the case where the counter electrode is circular has been described. However, a configuration having another shape such as a polygon, an ellipse, and the like is also possible. Similarly, the case where the antenna has a spiral shape has been described, but a configuration having another shape such as a flat plate shape or a spoke shape is also possible. Alternatively, in a surface acoustic wave plasma processing apparatus provided with a cavity resonator 15 as shown in FIG. 12, the present invention can be applied by regarding the cavity resonator 15 as an antenna. Further, the present invention can be applied to a surface wave plasma processing apparatus including a cavity resonator 15 and a slot antenna 16 as shown in FIG.
【0042】また、以上述べた本発明の実施形態におい
て、プラズマトラップが円環状である場合について説明
したが、基板の形状に合わせて、プラズマトラップの形
状を多角形、楕円形等他の形状にすることも可能であ
る。あるいは、プラズマトラップを、閉じた環状にする
のではなく、図14に示す平面図のように、分断されて
はいるが、全体として環状を成す形状とすることも可能
である。In the above-described embodiment of the present invention, the case where the plasma trap is annular is described. However, the shape of the plasma trap is changed to a polygon, an ellipse, or another shape according to the shape of the substrate. It is also possible. Alternatively, instead of forming the plasma trap into a closed ring, it is also possible to form the plasma trap as a whole, though divided, as shown in a plan view in FIG.
【0043】また、以上述べた本発明の第1または第7
実施形態において、対向電極またはアンテナに100M
Hzの高周波電力を供給する場合について説明したが、
周波数はこれに限定されるものではなく、50MHz乃
至3GHzの周波数を用いるプラズマ処理方法及び装置
において、本発明は有効である。The first or seventh embodiment of the present invention described above.
In an embodiment, the opposing electrode or antenna has 100M
Although the case where the high frequency power of Hz is supplied has been described,
The frequency is not limited to this, and the present invention is effective in a plasma processing method and apparatus using a frequency of 50 MHz to 3 GHz.
【0044】また、以上述べた本発明の第1または第7
実施形態において、真空容器内壁面を構成する、基板に
対向する面のうち、プラズマトラップによって囲まれた
部分の面積が、基板の面積の0.8である場合について
説明したが、この部分の面積は、基板の面積の0.5乃
至2.5倍であることが望ましい。この部分の面積が基
板の面積の0.5倍未満である場合は、基板とプラズマ
トラップとの距離を十分離しても、基板近傍で均一なプ
ラズマを得ることが難しくなる。また、この部分の面積
が基板の面積の2.5倍を越える場合は、基板近傍で均
一なプラズマを得るには、基板とプラズマトラップとの
距離を極めて大きく離す必要があり、装置の大型化を招
き、また、真空容器内を低圧に保つためにポンプに多大
の負担を強いることになるため、好ましくない。Further, the first or seventh embodiment of the present invention described above.
In the embodiment, the case where the area of the portion surrounded by the plasma trap on the surface facing the substrate constituting the inner wall surface of the vacuum vessel is 0.8 of the area of the substrate has been described. Is preferably 0.5 to 2.5 times the area of the substrate. If the area of this portion is less than 0.5 times the area of the substrate, it becomes difficult to obtain uniform plasma near the substrate even if the distance between the substrate and the plasma trap is sufficiently separated. If the area of this portion exceeds 2.5 times the area of the substrate, the distance between the substrate and the plasma trap needs to be extremely large in order to obtain uniform plasma near the substrate. In addition, it is not preferable because a heavy load is imposed on the pump in order to keep the inside of the vacuum vessel at a low pressure.
【0045】また、以上述べた本発明の第1または第7
実施形態において、プラズマトラップの溝幅が10mm
である場合について説明したが、プラズマトラップの溝
幅は、3mm乃至50mmであることが望ましい。溝幅
が3mm未満である場合、または、50mmを越える場
合は、プラズマトラップでホローカソード放電が起きな
い可能性がある。The first or seventh embodiment of the present invention described above.
In the embodiment, the groove width of the plasma trap is 10 mm.
However, the groove width of the plasma trap is desirably 3 mm to 50 mm. If the groove width is less than 3 mm or exceeds 50 mm, hollow cathode discharge may not occur in the plasma trap.
【0046】また、各実施形態においては、溝の形状と
しては、矩形状について説明したが、U形状、V形状でも
よく、また、矩形状、U形状、V形状を組み合わせた形状
でも良い。Further, in each of the embodiments, the shape of the groove has been described as a rectangular shape, but it may be a U shape, a V shape, or a combination of a rectangular shape, a U shape, and a V shape.
【0047】また、以上述べた本発明の第1または第7
実施形態において、プラズマトラップの溝深さが15m
mである場合について説明したが、プラズマトラップの
溝深さは、5mm以上であることが望ましい。溝深さが
5mm未満である場合は、プラズマトラップでホローカ
ソード放電が起きない可能性がある。The first or seventh embodiment of the present invention described above
In the embodiment, the groove depth of the plasma trap is 15 m.
Although the case of m has been described, the groove depth of the plasma trap is desirably 5 mm or more. If the groove depth is less than 5 mm, hollow cathode discharge may not occur in the plasma trap.
【0048】また、以上述べた本発明の実施形態におい
て、真空容器内に直流磁界が存在しない場合について説
明したが、高周波電力がプラズマ中に浸入できるように
なるほどの大きな直流磁界が存在しない場合、例えば、
着火性の改善のために数十ガウス程度の小さな直流磁界
を用いる場合においても、本発明は有効である。しか
し、本発明は、真空容器内に直流磁界が存在しない場合
にとくに有効である。In the above-described embodiment of the present invention, the case where no DC magnetic field exists in the vacuum vessel has been described. However, when there is no DC magnetic field large enough to allow high-frequency power to enter the plasma, For example,
The present invention is effective even when a small DC magnetic field of about several tens of gauss is used for improving the ignitability. However, the present invention is particularly effective when no DC magnetic field exists in the vacuum vessel.
【0049】[0049]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本願の
第1発明のプラズマ処理方法によれば、真空容器内にガ
スを供給しつつ真空容器内を排気し、真空容器内を所定
の圧力に制御しながら、真空容器内の基板電極に載置さ
れた基板に対向して設けられた対向電極に、周波数50
MHz乃至3GHzの高周波電力を印加することによ
り、真空容器内にプラズマを発生させ、基板を処理する
プラズマ処理方法であって、基板に対向して設けられた
環状でかつ溝状のプラズマトラップによって、基板上の
プラズマ分布が制御された状態で基板を処理するため、
均一なプラズマを発生させることができ、基板を均一に
処理することができる。As is clear from the above description, according to the plasma processing method of the first invention of the present application, the inside of the vacuum vessel is evacuated while supplying the gas into the vacuum vessel, and the inside of the vacuum vessel is maintained at a predetermined pressure. While controlling the frequency, a counter electrode provided opposite to the substrate placed on the substrate electrode in the vacuum vessel has a frequency of 50%.
A plasma processing method for processing a substrate by generating a plasma in a vacuum vessel by applying a high-frequency power of MHz to 3 GHz, comprising: an annular and groove-shaped plasma trap provided opposite to the substrate; In order to process the substrate with the plasma distribution on the substrate controlled,
A uniform plasma can be generated, and the substrate can be uniformly processed.
【0050】また、本願の第2発明のプラズマ処理方法
によれば、真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を
排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、アン
テナに周波数50MHz乃至3GHzの高周波電力を印
加することにより、真空容器内の基板電極に載置された
基板に対向して設けられた誘電体窓を介して、真空容器
内に電磁波を放射することにより、真空容器内にプラズ
マを発生させ、基板を処理するプラズマ処理方法であっ
て、基板に対向して設けられた環状でかつ溝状のプラズ
マトラップによって、基板上のプラズマ分布が制御され
た状態で基板を処理するため、均一なプラズマを発生さ
せることができ、基板を均一に処理することができる。Further, according to the plasma processing method of the second invention of the present application, the inside of the vacuum vessel is evacuated while supplying gas into the vacuum vessel, and the antenna is controlled to a predetermined pressure, and the frequency of 50 MHz is applied to the antenna. By applying high-frequency power of about 3 GHz to 3 GHz, electromagnetic waves are radiated into the vacuum vessel through a dielectric window provided opposite to a substrate placed on the substrate electrode in the vacuum vessel, thereby forming a vacuum vessel. A plasma processing method for processing a substrate by generating plasma therein, wherein the substrate is processed in a state in which plasma distribution on the substrate is controlled by an annular and groove-shaped plasma trap provided to face the substrate. Therefore, uniform plasma can be generated, and the substrate can be uniformly processed.
【0051】また、本願の第3発明のプラズマ処理装置
によれば、真空容器と、真空容器内にガスを供給するた
めのガス供給装置と、真空容器内を排気するための排気
装置と、真空容器内に基板を載置するための基板電極
と、基板電極に対向して設けられた対向電極と、対向電
極に周波数50MHz乃至3GHzの高周波電力を供給
することのできる高周波電源と、基板に対向して設けら
れた環状でかつ溝状のプラズマトラップとを備えたた
め、均一なプラズマを発生させることができ、基板を均
一に処理することができる。According to the plasma processing apparatus of the third invention of the present application, a vacuum container, a gas supply device for supplying gas into the vacuum container, an exhaust device for exhausting the inside of the vacuum container, A substrate electrode for mounting the substrate in the container, a counter electrode provided to face the substrate electrode, a high frequency power supply capable of supplying high frequency power of a frequency of 50 MHz to 3 GHz to the counter electrode, and a counter electrode facing the substrate. Since the annular and grooved plasma trap is provided, uniform plasma can be generated and the substrate can be uniformly processed.
【0052】また、本願の第4発明のプラズマ処理装置
によれば、真空容器と、真空容器内にガスを供給するた
めのガス供給装置と、真空容器内を排気するための排気
装置と、真空容器内に基板を載置するための基板電極
と、基板電極に対向して設けられた誘電体窓と、誘電体
窓を介して真空容器内に電磁波を放射するためのアンテ
ナと、アンテナに周波数50MHz乃至3GHzの高周
波電力を供給することのできる高周波電源と、基板に対
向して設けられた環状でかつ溝状のプラズマトラップと
を備えたため、均一なプラズマを発生させることがで
き、基板を均一に処理することができる。According to the plasma processing apparatus of the fourth invention of the present application, a vacuum vessel, a gas supply device for supplying gas into the vacuum vessel, an exhaust device for exhausting the inside of the vacuum vessel, A substrate electrode for placing the substrate in the container, a dielectric window provided opposite the substrate electrode, an antenna for radiating electromagnetic waves into the vacuum container through the dielectric window, and a frequency Since a high-frequency power supply capable of supplying a high-frequency power of 50 MHz to 3 GHz and an annular and groove-shaped plasma trap provided to face the substrate are provided, uniform plasma can be generated, and the substrate can be made uniform. Can be processed.
【図1】本発明の第1実施形態で用いたプラズマ処理装
置の構成を示す断面図FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a plasma processing apparatus used in a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第1実施形態における、イオン飽和電
流密度の測定結果を示す図FIG. 2 is a diagram showing a measurement result of an ion saturation current density in the first embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第2実施形態で用いたプラズマ処理装
置の構成を示す断面図FIG. 3 is a sectional view showing a configuration of a plasma processing apparatus used in a second embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第3実施形態で用いたプラズマ処理装
置の構成を示す断面図FIG. 4 is a sectional view showing a configuration of a plasma processing apparatus used in a third embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第4実施形態で用いたプラズマ処理装
置の構成を示す断面図FIG. 5 is a sectional view showing a configuration of a plasma processing apparatus used in a fourth embodiment of the present invention.
【図6】本発明の第5実施形態で用いたプラズマ処理装
置の構成を示す断面図FIG. 6 is a sectional view showing a configuration of a plasma processing apparatus used in a fifth embodiment of the present invention.
【図7】本発明の第6実施形態で用いたプラズマ処理装
置の構成を示す断面図FIG. 7 is a sectional view showing a configuration of a plasma processing apparatus used in a sixth embodiment of the present invention.
【図8】本発明の第7実施形態で用いたプラズマ処理装
置の構成を示す断面図FIG. 8 is a sectional view showing a configuration of a plasma processing apparatus used in a seventh embodiment of the present invention.
【図9】本発明の第7実施形態における、イオン飽和電
流密度の測定結果を示す図FIG. 9 is a diagram showing a measurement result of an ion saturation current density in a seventh embodiment of the present invention.
【図10】本発明の第8実施形態で用いたプラズマ処理
装置の構成を示す断面図FIG. 10 is a sectional view showing a configuration of a plasma processing apparatus used in an eighth embodiment of the present invention.
【図11】本発明の第9実施形態で用いたプラズマ処理
装置の構成を示す断面図FIG. 11 is a sectional view showing a configuration of a plasma processing apparatus used in a ninth embodiment of the present invention.
【図12】本発明の他の実施形態で用いたプラズマ処理
装置の構成を示す断面図FIG. 12 is a sectional view showing a configuration of a plasma processing apparatus used in another embodiment of the present invention.
【図13】本発明の他の実施形態で用いたプラズマ処理
装置の構成を示す断面図FIG. 13 is a sectional view showing a configuration of a plasma processing apparatus used in another embodiment of the present invention.
【図14】本発明の他の実施形態で用いたプラズマトラ
ップの構成を示す平面図FIG. 14 is a plan view showing a configuration of a plasma trap used in another embodiment of the present invention.
【図15】従来例で用いたプラズマ処理装置の構成を示
す断面図FIG. 15 is a sectional view showing a configuration of a plasma processing apparatus used in a conventional example.
【図16】従来例で用いたプラズマ処理装置の構成を示
す断面図FIG. 16 is a sectional view showing a configuration of a plasma processing apparatus used in a conventional example.
【図17】従来例における、イオン飽和電流密度の測定
結果を示す図FIG. 17 is a diagram showing a measurement result of an ion saturation current density in a conventional example.
【図18】従来例における、イオン飽和電流密度の測定
結果を示す図FIG. 18 is a diagram showing a measurement result of an ion saturation current density in a conventional example.
1 真空容器 2 ガス供給装置 3 ポンプ 4 対向電極用高周波電源 5 対向電極 6 基板電極 7 基板 8 基板電極用高周波電源 9 プラズマトラップ 10 プラズマトラップによって囲まれた部分(斜線
部) 11 絶縁リングDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum container 2 Gas supply device 3 Pump 4 High frequency power supply for counter electrode 5 Counter electrode 6 Substrate electrode 7 Substrate 8 High frequency power supply for substrate electrode 9 Plasma trap 10 Portion surrounded by plasma trap (shaded portion) 11 Insulation ring
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松井 卓也 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 松田 出 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 三橋 章男 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 4K029 CA05 CA13 DC32 DC35 FA05 GA02 4K030 CA12 DA04 FA03 KA20 4K057 DA16 DD01 DM02 DM06 DM07 DM18 5F004 AA01 BA06 BA20 BB13 BB18 BC08 CA01 CA09 5F045 AA08 BB02 DP04 EH02 EH03 EH04 EH14 EH19 EH20 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Takuya Matsui 1006 Kadoma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Izumi Matsuda 1006 Kadoma Kadoma, Kadoma City Osaka Pref. Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 72) Inventor: Akio Mitsuhashi 1006, Kazuma, Kazuma, Kazuma, Osaka Prefecture F-term (reference) 4K029 CA05 CA13 DC32 DC35 FA05 GA02 4K030 CA12 DA04 FA03 KA20 4K057 DA16 DD01 DM02 DM06 DM07 DM18 5F004 AA01 BA06 BA20 BB13 BB18 BC08 CA01 CA09 5F045 AA08 BB02 DP04 EH02 EH03 EH04 EH14 EH19 EH20
Claims (28)
内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、
真空容器内の基板電極に載置された基板に対向して設け
られた対向電極に、周波数50MHz乃至3GHzの高
周波電力を印加することにより、真空容器内にプラズマ
を発生させ、基板を処理するプラズマ処理方法であっ
て、基板に対向して設けられた環状でかつ溝状のプラズ
マトラップによって、基板上のプラズマ分布が制御され
た状態で基板を処理することを特徴とするプラズマ処理
方法。1. While evacuating the inside of a vacuum vessel while supplying gas into the vacuum vessel and controlling the inside of the vacuum vessel to a predetermined pressure,
Plasma is generated in the vacuum vessel by applying high-frequency power having a frequency of 50 MHz to 3 GHz to a counter electrode provided opposite to the substrate placed on the substrate electrode in the vacuum vessel to process the substrate. A plasma processing method, wherein a substrate is processed in a state where plasma distribution on the substrate is controlled by an annular and groove-shaped plasma trap provided to face the substrate.
内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、
アンテナに周波数50MHz乃至3GHzの高周波電力
を印加することにより、真空容器内の基板電極に載置さ
れた基板に対向して設けられた誘電体窓を介して、真空
容器内に電磁波を放射することにより、真空容器内にプ
ラズマを発生させ、基板を処理するプラズマ処理方法で
あって、基板に対向して設けられた環状でかつ溝状のプ
ラズマトラップによって、基板上のプラズマ分布が制御
された状態で基板を処理することを特徴とするプラズマ
処理方法。2. The method according to claim 1, further comprising evacuating the vacuum vessel while supplying gas into the vacuum vessel, and controlling the inside of the vacuum vessel to a predetermined pressure.
By applying high frequency power of a frequency of 50 MHz to 3 GHz to an antenna, radiating electromagnetic waves into the vacuum container through a dielectric window provided facing a substrate placed on a substrate electrode in the vacuum container. Is a plasma processing method for generating plasma in a vacuum vessel and processing a substrate, wherein the plasma distribution on the substrate is controlled by an annular and groove-shaped plasma trap provided opposite to the substrate. A plasma processing method, wherein the substrate is processed by:
する面のうち、プラズマトラップによって囲まれた部分
の面積が、基板の面積の0.5乃至2.5倍であること
を特徴とする、請求項1または2記載のプラズマ処理方
法。3. A method according to claim 1, wherein, of the surface facing the substrate, which constitutes the inner wall surface of the vacuum vessel, an area of a portion surrounded by the plasma trap is 0.5 to 2.5 times the area of the substrate. The plasma processing method according to claim 1, wherein:
50mmであることを特徴とする、請求項1または2記
載のプラズマ処理方法。4. The plasma processing method according to claim 1, wherein the groove width of the plasma trap is 3 mm to 50 mm.
上であることを特徴とする、請求項1または2記載のプ
ラズマ処理方法。5. The plasma processing method according to claim 1, wherein the groove depth of the plasma trap is 5 mm or more.
れていることを特徴とする、請求項1記載のプラズマ処
理方法。6. The plasma processing method according to claim 1, wherein the plasma trap is provided on the counter electrode.
極とを絶縁するための絶縁リング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方法。7. The plasma processing method according to claim 1, wherein the plasma trap is provided on an insulating ring for insulating the vacuum vessel and the counter electrode.
極とを絶縁するための絶縁リングの外側に設けられてい
ることを特徴とする、請求項1記載のプラズマ処理方
法。8. The plasma processing method according to claim 1, wherein the plasma trap is provided outside an insulating ring for insulating the vacuum vessel and the counter electrode.
容器と対向電極とを絶縁するための絶縁リングとの間に
設けられていることを特徴とする、請求項1記載のプラ
ズマ処理方法。9. The plasma processing method according to claim 1, wherein the plasma trap is provided between the counter electrode and an insulating ring for insulating the vacuum vessel and the counter electrode.
空容器と対向電極とを絶縁するための絶縁リングとの間
に設けられていることを特徴とする、請求項1記載のプ
ラズマ処理方法。10. The plasma processing method according to claim 1, wherein the plasma trap is provided between the vacuum vessel and an insulating ring for insulating the vacuum vessel and the counter electrode.
られていることを特徴とする、請求項2記載のプラズマ
処理方法。11. The plasma processing method according to claim 2, wherein the plasma trap is provided on the dielectric window.
に設けられていることを特徴とする、請求項2記載のプ
ラズマ処理方法。12. The plasma processing method according to claim 2, wherein the plasma trap is provided outside the dielectric window.
電体窓との間に設けられていることを特徴とする、請求
項2記載のプラズマ処理方法。13. The plasma processing method according to claim 2, wherein the plasma trap is provided between the vacuum vessel and the dielectric window.
とを特徴とする、請求項1または2記載のプラズマ処理
方法。14. The plasma processing method according to claim 1, wherein no DC magnetic field exists in the vacuum vessel.
するためのガス供給装置と、真空容器内を排気するため
の排気装置と、真空容器内に基板を載置するための基板
電極と、基板電極に対向して設けられた対向電極と、対
向電極に周波数50MHz乃至3GHzの高周波電力を
供給することのできる高周波電源と、基板に対向して設
けられた環状でかつ溝状のプラズマトラップとを備えた
ことを特徴とするプラズマ処理装置。15. A vacuum container, a gas supply device for supplying gas into the vacuum container, an exhaust device for exhausting the inside of the vacuum container, and a substrate electrode for placing a substrate in the vacuum container. A counter electrode provided opposite to the substrate electrode; a high frequency power supply capable of supplying high frequency power of a frequency of 50 MHz to 3 GHz to the counter electrode; and an annular and groove-shaped plasma trap provided opposite to the substrate. A plasma processing apparatus comprising:
するためのガス供給装置と、真空容器内を排気するため
の排気装置と、真空容器内に基板を載置するための基板
電極と、基板電極に対向して設けられた誘電体窓と、誘
電体窓を介して真空容器内に電磁波を放射するためのア
ンテナと、アンテナに周波数50MHz乃至3GHzの
高周波電力を供給することのできる高周波電源と、基板
に対向して設けられた環状でかつ溝状のプラズマトラッ
プとを備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。16. A vacuum container, a gas supply device for supplying gas into the vacuum container, an exhaust device for exhausting the inside of the vacuum container, and a substrate electrode for placing a substrate in the vacuum container. A dielectric window provided opposite to the substrate electrode, an antenna for radiating electromagnetic waves into the vacuum chamber through the dielectric window, and a high frequency capable of supplying high frequency power of a frequency of 50 MHz to 3 GHz to the antenna. A plasma processing apparatus comprising: a power supply; and an annular and groove-shaped plasma trap provided to face a substrate.
する面のうち、プラズマトラップによって囲まれた部分
の面積が、基板の面積の0.5乃至2.5倍であること
を特徴とする、請求項15または16記載のプラズマ処
理装置。17. The semiconductor device according to claim 17, wherein, of the surface facing the substrate constituting the inner wall surface of the vacuum vessel, the area surrounded by the plasma trap is 0.5 to 2.5 times the area of the substrate. 17. The plasma processing apparatus according to claim 15, wherein:
至50mmであることを特徴とする、請求項15または
16記載のプラズマ処理装置。18. The plasma processing apparatus according to claim 15, wherein a groove width of the plasma trap is 3 mm to 50 mm.
以上であることを特徴とする、請求項15または16記
載のプラズマ処理装置。19. The plasma trap has a groove depth of 5 mm.
17. The plasma processing apparatus according to claim 15, wherein:
られていることを特徴とする、請求項15記載のプラズ
マ処理装置。20. The plasma processing apparatus according to claim 15, wherein the plasma trap is provided on the counter electrode.
電極とを絶縁するための絶縁リングに設けられているこ
とを特徴とする、請求項15記載のプラズマ処理装置。21. The plasma processing apparatus according to claim 15, wherein the plasma trap is provided on an insulating ring for insulating the vacuum vessel and the counter electrode.
電極とを絶縁するための絶縁リングの外側に設けられて
いることを特徴とする、請求項15記載のプラズマ処理
装置。22. The plasma processing apparatus according to claim 15, wherein the plasma trap is provided outside an insulating ring for insulating the vacuum vessel and the counter electrode.
空容器と対向電極とを絶縁するための絶縁リングとの間
に設けられていることを特徴とする、請求項15記載の
プラズマ処理装置。23. The plasma processing apparatus according to claim 15, wherein the plasma trap is provided between the counter electrode and an insulating ring for insulating the vacuum vessel and the counter electrode.
空容器と対向電極とを絶縁するための絶縁リングとの間
に設けられていることを特徴とする、請求項15記載の
プラズマ処理装置。24. The plasma processing apparatus according to claim 15, wherein the plasma trap is provided between the vacuum vessel and an insulating ring for insulating the vacuum vessel and the counter electrode.
られていることを特徴とする、請求項16記載のプラズ
マ処理装置。25. The plasma processing apparatus according to claim 16, wherein the plasma trap is provided on the dielectric window.
に設けられていることを特徴とする、請求項16記載の
プラズマ処理装置。26. The plasma processing apparatus according to claim 16, wherein the plasma trap is provided outside the dielectric window.
電体窓との間に設けられていることを特徴とする、請求
項16記載のプラズマ処理装置。27. The plasma processing apparatus according to claim 16, wherein the plasma trap is provided between the vacuum vessel and the dielectric window.
のコイルまたは永久磁石を備えていないことを特徴とす
る、請求項15または16記載のプラズマ処理装置。28. The plasma processing apparatus according to claim 15, wherein a coil or a permanent magnet for applying a DC magnetic field is not provided in the vacuum vessel.
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