JP2000323463A - Plasma processing method - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置等の製
造におけるプラズマエッチングやイオンドーピング，プ
ラズマＣＶＤ成膜，スパッタ成膜等をプラズマを用いて
処理するのに好適なプラズマ処理方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma processing method suitable for performing plasma etching, ion doping, plasma CVD film formation, sputter film formation, and the like using plasma in the manufacture of semiconductor devices and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】この種のプラズマ処理装置の従来技術と
しては、例えば、「ジャーナル オブバキューム サイ
エンス アンド テクノロジー(J.Vac.Sci.Technol．Ｂ
９(１)，Jan／Feb １９９１」の第２６頁〜第２８頁に
おいて報告されてたものがある。これには、同誌第２９
〜第３３頁に記載され、かつ第一の静磁場発生手段とし
て使用されているソレノイドコイルが形成する磁場と同
様な磁場を、永久磁石によって実現できることが記載さ
れている。この例では、ソレノイドコイル磁場に置き換
えるため、永久磁石が巨大なものとなっている。2. Description of the Related Art As a prior art of this type of plasma processing apparatus, for example, a method described in Journal of Vacuum Science and Technology (J. Vac. Sci. Technol. B.
9 (1), Jan / Feb 1991, pages 26 to 28. This includes 29
To page 33, and describes that a magnetic field similar to the magnetic field formed by the solenoid coil used as the first static magnetic field generating means can be realized by the permanent magnet. In this example, the permanent magnet is enormous to replace the solenoid coil magnetic field.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来技術で
は、第一の静磁場発生手段としての永久磁石が巨大なも
のとなっているので、以下に述べる問題点がある。In the prior art, however, the permanent magnet as the first static magnetic field generating means is huge, and thus has the following problems.
【０００４】即ち、まず、永久磁石の製造コストがそれ
だけ高くなる問題がある。また永久磁石から離れた位置
の磁場の減衰割合が小さく、被処理物上で大きな磁場が
残留することとなり、そのため、磁場に敏感な物質とし
て、例えば磁性膜の加工等には不向きとなる問題があ
る。さらに、巨大な永久磁石が発生する磁場では磁場強
度の減衰が小さく、空間における磁場勾配がなだらかな
ため、マイクロ波の伝搬，吸収の空間的変動が大きく、
放電が不安定になると云う問題もある。[0004] That is, first, there is a problem that the manufacturing cost of the permanent magnet increases accordingly. In addition, the attenuation rate of the magnetic field at a position away from the permanent magnet is small, and a large magnetic field remains on the object to be processed. Therefore, it is not suitable for processing a magnetic film, for example, as a material sensitive to the magnetic field. is there. Furthermore, in the magnetic field generated by a huge permanent magnet, the attenuation of the magnetic field intensity is small and the magnetic field gradient in space is gentle, so that the spatial fluctuation of microwave propagation and absorption is large,
There is also a problem that the discharge becomes unstable.
【０００５】一般に、プラズマの質という点では、プラ
ズマを広範囲で均一にするため、第一の静磁場発生手段
による強磁場中で生成されたプラズマを、第二の静磁場
発生手段による表面磁場に囲まれた弱磁場領域に拡散さ
せているので、大多数の生成イオンが磁場を横切ること
になり、プラズマ電位の勾配で加速されたイオンが熱化
されるため、イオン温度は高い。また、磁場中でのサイ
クロトロン半径の相違から、イオン種の分離が生じ、加
えて、プラズマと同時に生成されるラジカルも、電磁場
の作用で一様化されることがないため、プラズマ処理が
不均一になると云う問題もある。Generally, in terms of plasma quality, in order to make the plasma uniform over a wide range, the plasma generated in the strong magnetic field by the first static magnetic field generating means is changed to the surface magnetic field by the second static magnetic field generating means. Since the ions are diffused in the enclosed weak magnetic field region, the majority of generated ions cross the magnetic field, and the ions accelerated by the gradient of the plasma potential are heated, so that the ion temperature is high. In addition, the separation of ion species occurs due to the difference in cyclotron radius in the magnetic field, and the radicals generated simultaneously with the plasma are not uniformized by the action of the electromagnetic field. There is also the problem of becoming.
【０００６】本発明の目的は、上記従来技術の問題点に
鑑み、広範囲で均一な高密度プラズマを生成し、このプ
ラズマにより被処理物に対して、広範囲で均一かつ磁場
の影響を抑えたプラズマ処理を施すことができるプラズ
マ処理装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems of the prior art, it is an object of the present invention to generate a high-density plasma uniform over a wide area, and to use the plasma to uniformly and widely suppress the influence of a magnetic field on an object to be processed. An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of performing a process.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明においては、マイ
クロ波を導入する導波部と、該導波部内の誘電体より下
流側の位置に形成された電子加熱空間室部と、電子加熱
室部に連結されたプラズマ生成空間室部と、電子加熱空
間室部を永久磁石により取り囲み、かつ電子加熱空間室
部内でマイクロ波の伝送方向に沿ってかつ前記誘電体の
マイクロ波導出部において電子サイクロトロン共鳴磁場
強度を越える強磁場を形成すると共に、電子サイクロト
ロン磁場強度位置から電子加熱空間室部とプラズマ生成
空間室部との境界部分との間で磁場強度が急峻に立ち下
がり、さらに電子加熱空間室部とプラズマ生成空間室部
との境界部分からプラズマ生成空間室部に向かうに従い
前記強磁場と方向が反転するカスプ磁場を形成させる第
一の静磁場発生手段と、プラズマ生成空間室部の周囲に
互いに極性を順次違えて配置された永久磁石からなる第
二の静磁場発生手段と、プラズマ生成空間室部に面して
被処理物を保持する手段とを有することを特徴とするも
のである。According to the present invention, there is provided a waveguide for introducing microwaves, an electron heating space formed at a position downstream of a dielectric in the waveguide, and an electron heating chamber. A plasma generation space chamber connected to the plasma heating chamber and an electron heating space chamber surrounded by a permanent magnet, and in the electron heating space chamber along the microwave transmission direction and at the microwave derivation section of the dielectric material. A strong magnetic field exceeding the resonance magnetic field strength is formed, and the magnetic field strength sharply falls from the position of the electron cyclotron magnetic field strength to the boundary between the electron heating space chamber and the plasma generation space chamber. A first static magnetic field generating means for forming a cusp magnetic field in which the direction is reversed from that of the strong magnetic field toward the plasma generation space from the boundary between the portion and the plasma generation space. And a second static magnetic field generating means composed of permanent magnets arranged around the plasma generation space chamber with sequentially different polarities, and means for holding an object to be processed facing the plasma generation space chamber. It is characterized by having.
【０００８】更には、被処理物と対向してプラズマ生成
空間室部に面する対向板と、該対向板にバイアス電圧を
印加する手段とを有することを特徴とするものである。[0008] The present invention is further characterized in that it has an opposing plate facing the object to be processed and facing the plasma generation space chamber, and means for applying a bias voltage to the opposing plate.
【０００９】本発明では、マイクロ波を導波部に供給す
ると、上述の如く、導波部の誘電体より下流側には電子
加熱空間室部が形成され、該空間室部をマイクロ波電界
方向の幅の小さい導波部内に設けているので、該電子加
熱空間室部に強電界のマイクロ波を導入することができ
る。また、電子サイクロトロン共鳴磁場強度以上の強磁
場側から該電子加熱空間室部にマイクロ波を導入してい
るので、プラズマとしてカットオフ密度以上の高密度プ
ラズマを生成させた場合であっても効率良くマイクロ波
を電子サイクロトロン共鳴層まで到達させることができ
る。更に、このように電子加熱空間室部の幅が小さい
と、その周囲に配設された第一の静磁場発生手段として
の永久磁石を小さい形状にすることができる。According to the present invention, when microwaves are supplied to the waveguide, an electron heating space is formed downstream of the dielectric of the waveguide as described above, and the space is formed in the direction of the microwave electric field. Since it is provided in the waveguide section having a small width, a microwave of a strong electric field can be introduced into the electron heating space chamber. Further, since microwaves are introduced into the electron heating space chamber from the strong magnetic field side equal to or higher than the electron cyclotron resonance magnetic field intensity, even when high-density plasma having a cut-off density or higher is generated as plasma, it is efficiently performed. The microwave can reach the electron cyclotron resonance layer. Furthermore, when the width of the electron heating space chamber is small, the permanent magnet as the first static magnetic field generating means disposed around the space can be made small.
【００１０】しかも、上述の如き第一の静磁場発生手段
としての永久磁石は、電子加熱空間室部において電子サ
イクロトロン共鳴磁場強度付近の磁場勾配が急峻な磁場
を形成するので、マイクロ波の吸収されやすい磁場強度
がプラズマの状態に応じて変動しても、マイクロ波吸収
位置の空間的変動をマイクロ波長に比べて十分小さく抑
えることができ、従ってマイクロ波の伝搬，吸収に関わ
る不安定要素を極力なくすことができ、高電界のマイク
ロ波を確実にかつ安定して電子加熱空間室部に供給する
ことができる。そして、この電子過熱空間室部におい
て、マイクロ波のほとんどを電子に吸収させて加熱し、
高エネルギー電子にすることができる。Further, the permanent magnet as the first static magnetic field generating means as described above forms a magnetic field having a steep magnetic field gradient near the electron cyclotron resonance magnetic field strength in the electron heating space chamber, so that the microwave is absorbed. Even if the magnetic field strength fluctuates easily according to the state of the plasma, the spatial fluctuation of the microwave absorption position can be suppressed sufficiently smaller than that at the microwave wavelength, so that unstable elements related to microwave propagation and absorption are minimized. It is possible to reliably and stably supply the microwave of the high electric field to the electron heating space chamber. Then, in this electron overheating space, most of the microwaves are absorbed by electrons and heated.
It can be high energy electrons.
【００１１】その際、第一の静磁場発生手段としての永
久磁石が、上述の如く、電子加熱空間室部とプラズマ生
成空間室部との境界部分からさらに下流側では磁場の方
向が逆向きとなるカプス状磁場を形成するので、電子加
熱空間室部の軸心に近い電子はプラズマ生成空間室部へ
向かって拡散しやすくなる。これに加え、小さな永久磁
石による磁場は距離を隔てると急速に減衰するので、プ
ラズマ生成空間室部の広い領域を、電離を担う高エネル
ギー電子が磁場を横断して動き回ることが可能である程
の弱磁場領域とすることができる。この意味での弱磁場
領域は、通常３０Ｇ程度以下の磁場強度の領域である。At this time, the permanent magnet as the first static magnetic field generating means is, as described above, the direction of the magnetic field is opposite to the direction of the magnetic field further downstream from the boundary between the electron heating space chamber and the plasma generation space chamber. Since a caps-like magnetic field is formed, electrons close to the axis of the electron heating space are easily diffused toward the plasma generation space. In addition to this, the magnetic field of the small permanent magnet rapidly decays at a distance, so that the high-energy electrons responsible for ionization can move around the magnetic field in a large area of the plasma generation space. It can be a weak magnetic field region. The weak magnetic field region in this sense is a region having a magnetic field strength of usually about 30 G or less.
【００１２】プラズマ生成空間室部に拡散した高エネル
ギー電子は、プラズマ生成空間室部内の弱磁場領域を動
き回るうちに中性粒子に衝突してこれを電離することに
より、広範囲に渡り均一なプラズマを生成することがで
きる。しかも、プラズマ生成空間室部の周囲には第二の
静磁場発生手段として、互いに隣接する永久磁石の磁極
が反対となるように永久磁石が複数配列され、多極カス
プ磁場を形成しているので、拡散された高エネルギー電
子のみならず、該高エネルギー電子によって生成された
プラズマを効率的に閉じ込めることができ、プラズマ生
成空間室部で高密度のプラズマを形成することができ
る。弱磁場領域で生成されたプラズマは、磁場に影響さ
れることが少なく、イオン種分布が均一かつイオン温度
が低い良好な性質を持つ。また、弱磁場領域でプラズマ
と付随して生成されるラジカルの分布も均一となる。The high-energy electrons diffused into the plasma generation space collide with neutral particles while moving around the weak magnetic field region in the plasma generation space and ionize the neutral particles, thereby forming a uniform plasma over a wide range. Can be generated. Moreover, since a plurality of permanent magnets are arranged around the plasma generation space as second static magnetic field generating means so that the magnetic poles of the permanent magnets adjacent to each other are opposite to each other to form a multipole cusp magnetic field. In addition, not only the diffused high-energy electrons but also the plasma generated by the high-energy electrons can be efficiently confined, and a high-density plasma can be formed in the plasma generation space. Plasma generated in a weak magnetic field region is less affected by a magnetic field, has a uniform property of ion species, and has favorable properties of a low ion temperature. In addition, the distribution of radicals generated accompanying the plasma in the weak magnetic field region becomes uniform.
【００１３】上記の如く生成されたプラズマに面して被
処理物を保持することにより、プラズマエッチング，プ
ラズマＣＶＤ成膜，イオンドーピング等のプラズマ処理
を広い面積に渡って均一に行うことができる。By holding the object to be processed facing the plasma generated as described above, plasma processing such as plasma etching, plasma CVD film formation, and ion doping can be uniformly performed over a wide area.
【００１４】更に、被処理物と対向してプラズマ生成空
間室部に面する対向板と、該対向板にバイアス電圧を印
加する手段とを有したプラズマ処理装置とすれば、プラ
ズマＣＶＤ成膜処理等の後に前記対向板にバイアス電圧
を印加しながら対向板のプラズマクリーニングを行う事
で、被処理物に対するパーティクル汚染を大幅に低減す
ることができる。また、前記対向板のプラズマに接触す
る面に、ターゲットを保持して、バイアス電圧を印加す
ることでスパッタを行えば、ターゲットの全面がスパッ
タされるので、ターゲットの利用効率が高く、かつ、低
ガス圧で動作させることでスパッタ粒子の直進性に優
れ、被処理物に対しステップカバレッジの良好なスパッ
タ成膜が可能となる。Further, if the plasma processing apparatus is provided with a facing plate facing the workpiece and facing the plasma generation space chamber, and a means for applying a bias voltage to the facing plate, the plasma CVD film forming process can be performed. By performing plasma cleaning of the opposing plate while applying a bias voltage to the opposing plate after the above, particle contamination on the object to be processed can be significantly reduced. Further, if sputtering is performed by holding a target on the surface of the opposing plate that contacts the plasma and applying a bias voltage, the entire surface of the target is sputtered, so that the utilization efficiency of the target is high and low. By operating at a gas pressure, the sputtered particles have excellent straightness and sputter deposition with good step coverage on an object to be processed can be performed.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図１乃至
図１１により説明する。図１乃至図４は本発明の第一の
実施例を示している。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 4 show a first embodiment of the present invention.
【００１６】この実施例では、四つの導波部５内の各々
に形成された四つの電子加熱空間室部１と、前記四つの
導波部５を周壁８ｂに連結した一つのプラズマ生成空間
室部２とを有して放電室１００を形成している。In this embodiment, four electron heating space chambers 1 formed in each of the four waveguide sections 5 and one plasma generation space chamber in which the four waveguide sections 5 are connected to the peripheral wall 8b. And a discharge chamber 100.
【００１７】この放電室１００を図示しない排気系によ
り排気しつつ、放電室１００にガス導入手段７から特定
ガスを導入して、放電室１００内をそのガス雰囲気中に
しておき、導波部５によりマイクロ波を導入し、放電室
１００内でマイクロ波放電を起こしてプラズマを生成さ
せ、このプラズマ及びこれに付随して生成されたラジカ
ルにより、支持台２１上に支持され、高周波電源２３及
びマッチングボックス２２により交流バイアス電圧が印
加された基板２０に対して、プラズマエッチング，プラ
ズマＣＶＤ成膜，イオンドーピング等のプラズマ処理を
行うことができる。このプラズマ処理の際のガス圧は１
０-5〜１０-3Torr程度の低ガス圧である。本実施例の導
波部５の各々は、ステンレスやアルミニウムのような非
磁性材により形成されて横幅の小さい矩形導波管（横幅
２７mm，奥行き９６mm）をなしており、途中位置に放電
室１００の気密を保持し得るように誘電体６が設置さ
れ、図示しない上流側から一般的に使用される周波数
２.４５ＧＨｚ のマイクロ波が導入されると、基本モー
ド（ＴＥ10モード）のマイクロ波のみをその下流側に伝
送するようになっている。誘電体６は通常では、石英や
アルミナ等のセラミックスからなっている。While the discharge chamber 100 is evacuated by an exhaust system (not shown), a specific gas is introduced from the gas introducing means 7 into the discharge chamber 100, and the inside of the discharge chamber 100 is kept in the gas atmosphere. To generate microwaves in the discharge chamber 100 to generate plasma, which is supported on the support 21 by the plasma and radicals generated by the plasma, and the high frequency power source 23 and the matching Plasma processing such as plasma etching, plasma CVD film formation, and ion doping can be performed on the substrate 20 to which the AC bias voltage has been applied by the box 22. The gas pressure during this plasma treatment is 1
The gas pressure is as low as about 0 -5 to 10 -3 Torr. Each of the waveguide sections 5 of the present embodiment is formed of a nonmagnetic material such as stainless steel or aluminum to form a rectangular waveguide having a small width (27 mm in width and 96 mm in depth). The dielectric 6 is installed so as to maintain the airtightness of the antenna, and when a microwave having a frequency of 2.45 GHz, which is generally used, is introduced from the upstream side (not shown), only the microwave in the fundamental mode (TE 10 mode) Is transmitted to the downstream side. The dielectric 6 is usually made of ceramics such as quartz and alumina.
【００１８】本実施例では、電子加熱空間室部１は、図
１及び図４に示すように、導波部５内において誘電体６
よりマイクロ波伝送方向の下流側の位置に形成された小
断面積形状のものであって、導波部５にマイクロ波を導
入したとき、導波部５内に形成された小断面形状となる
ことによって電子加熱空間室部１に導入されるマイクロ
波を強電界にさせるようにしており、前述の如き矩形導
波管をなす導波部５において、軸方向に約３０mm程度の
長さをなしている。In this embodiment, as shown in FIG. 1 and FIG.
It is a small cross-sectional shape formed at a position further downstream in the microwave transmission direction, and when a microwave is introduced into the waveguide 5, the small cross-sectional shape formed in the waveguide 5 is obtained. As a result, the microwave introduced into the electron heating space chamber portion 1 is made to have a strong electric field, and the waveguide portion 5 forming a rectangular waveguide as described above has a length of about 30 mm in the axial direction. ing.
【００１９】プラズマ生成空間室部２は、ステンレスや
アルミニウム等の非磁性材により円形の上壁８ａとその
周壁８ｂとを有して中空に形成され、電子加熱空間室部
１より遙かに大きい空間(内径５００mm，上壁８ａと基
板２０との間の距離１７０mm)を有している。電子加熱
空間室部１の外周には、第一の静磁場発生手段としての
永久磁石３が配設されている。該永久磁石３は、残留磁
束密度の大きい（約１１０００Ｇ）サマリウム・コバル
ト等からなっており、図に示すように、導波部５の外周
を取り囲むように配列されると共に、導波部５の外周に
おいて誘導体６側からその下流端まで軸方向の長さに沿
って設けられ、図１及び図４に示す如く、マイクロ波の
伝送方向に沿った磁場を形成するようにしている。その
際、磁場は電子加熱空間室部１内では、図４（ａ）及び
（ｃ）に示すように、誘電体６のマイクロ波導出部６ａ
において、電子サイクロトロン共鳴磁場強度(８７５Ｇ)
を越える大きさの磁場（本例では約９５０Ｇ）となり、
かつ、そこから下流側に向かって急峻に弱くなると共
に、電子加熱空間室部１の末端側とプラズマ生成空間室
部２との境界付近で磁場強度が０になる位置１４で０と
なり、さらにプラズマ生成空間室部２に至るそれより下
流側においては磁場の向きが反転するカプス磁場を形成
し得るように構成されている。The plasma generation space 2 is made of a nonmagnetic material such as stainless steel or aluminum and has a circular upper wall 8a and a peripheral wall 8b, and is formed in a hollow shape, and is much larger than the electron heating space 1. There is a space (inner diameter 500 mm, distance 170 mm between upper wall 8a and substrate 20). A permanent magnet 3 as first static magnetic field generating means is provided on the outer periphery of the electron heating space chamber 1. The permanent magnet 3 is made of samarium-cobalt or the like having a large residual magnetic flux density (about 11000 G), and is arranged so as to surround the outer periphery of the waveguide 5 as shown in FIG. The outer periphery is provided along the axial length from the side of the dielectric 6 to the downstream end thereof, and forms a magnetic field along the microwave transmission direction as shown in FIGS. At this time, the magnetic field is applied to the microwave deriving portion 6a of the dielectric 6 in the electron heating space chamber 1 as shown in FIGS.
, Electron cyclotron resonance magnetic field strength (875G)
Magnetic field (about 950 G in this example)
In addition, the intensity gradually decreases toward the downstream side, and becomes 0 at a position 14 where the magnetic field intensity becomes 0 near the boundary between the terminal side of the electron heating space 1 and the plasma generation space 2, and further, the plasma On the downstream side from the generation space chamber 2, a caps magnetic field in which the direction of the magnetic field is reversed can be formed.
【００２０】また、磁場強度が電子サイクロトロン共鳴
層１２から電子加熱空間室部１とプラズマ生成空間室部
２との境界付近の磁場強度が０になる位置１４に立ち下
がるまでの距離は、導波部５に供給されるマイクロ波の
波長の長さより小さいことが好ましい。このような磁場
を形成する永久磁石３は、本例では厚み６mm，磁化方向
長さ５０mm，周長約３００mmの大きさである。The distance from when the magnetic field strength falls from the electron cyclotron resonance layer 12 to the position 14 near the boundary between the electron heating space chamber 1 and the plasma generation space chamber 2 where the magnetic field strength becomes 0 is determined by the waveguide. Preferably, it is smaller than the length of the wavelength of the microwave supplied to the section 5. In this embodiment, the permanent magnet 3 for forming such a magnetic field has a thickness of 6 mm, a length in the magnetization direction of 50 mm, and a circumference of about 300 mm.
【００２１】また、プラズマ生成空間室部２の外周には
第二の静磁場発生手段としての永久磁石４が複数配列さ
れている。これら複数の永久磁石４は、第一の静磁場発
生手段としての永久磁石３と同様の材質からなり、プラ
ズマ生成空間室部２の上壁８ａにおいては図３に示すよ
うに、所定の間隔を隔てると共にプラズマ生成空間室部
２の周囲に沿って夫々設けられる第一永久磁石部４ａ
と、プラズマ生成空間室部２の周壁８ｂにおいても所定
の間隔をもってかつその周壁８ｂに沿って夫々設けられ
た第二永久磁石４ｂ部と、更には、放電室１００内で基
板２０の背後に設けられた第三永久磁石４ｃ部とからな
っている。そして、これら永久磁石４の隣合う夫々が互
いに磁極を反対向きにして配置されている。これによっ
てプラズマ生成空間室部２内に多極カスプ磁場を形成し
つつ、プラズマ生成空間室部２の広い範囲を弱磁場領域
としている。図中、符号９は複数の永久磁石によって形
成される多極カスプ磁場を表す磁力線である。参考まで
に述べると、本例では、上壁８ａ及び周壁８ｂでの磁場
強度は、４００〜２４００Ｇ、プラズマ生成空間室部２
の中心部では２０Ｇ程度、基板２０の位置では１０Ｇ以
下となっている。この多極カスプ磁場に囲まれて、プラ
ズマ生成空間室部２内では、３０Ｇ以下の弱磁場領域
が、一体として形成され、体積的にプラズマ生成空間室
部２の過半を占めている。Further, a plurality of permanent magnets 4 as second static magnetic field generating means are arranged on the outer periphery of the plasma generation space 2. The plurality of permanent magnets 4 are made of the same material as the permanent magnets 3 as the first static magnetic field generating means, and a predetermined interval is formed on the upper wall 8a of the plasma generation space 2 as shown in FIG. First permanent magnet portions 4a which are provided separately along the circumference of the plasma generation space chamber portion 2
And second permanent magnets 4b provided at predetermined intervals along the peripheral wall 8b of the plasma generation space chamber 2 and along the peripheral wall 8b, and further provided behind the substrate 20 in the discharge chamber 100. And a third permanent magnet 4c portion. The adjacent permanent magnets 4 are arranged with their magnetic poles opposite to each other. As a result, a multi-pole cusp magnetic field is formed in the plasma generation space chamber 2, and a wide range of the plasma generation space chamber 2 is set as a weak magnetic field region. In the drawing, reference numeral 9 denotes magnetic lines of force representing a multipolar cusp magnetic field formed by a plurality of permanent magnets. For reference, in this example, the magnetic field strength at the upper wall 8a and the peripheral wall 8b is 400 to 2400 G, and the plasma generation space chamber 2
Is about 20 G at the center portion, and 10 G or less at the position of the substrate 20. In the plasma generation space 2, a weak magnetic field region of 30 G or less is formed integrally and occupies the majority of the plasma generation space 2 in volume, surrounded by the multipole cusp magnetic field.
【００２２】本実施例のプラズマ生成装置は、上記の如
き構成よりなるので、次にその作用について説明する。Since the plasma generating apparatus of this embodiment has the above-described configuration, its operation will be described below.
【００２３】電子加熱空間室部１とプラズマ生成空間室
部２とからなる放電室１００がガス雰囲気中にあると
き、導波部５に周波数２.４５ＧＨｚ のマイクロ波を供
給すると、矩型導波管たる導波部５が基本モードのみを
伝送する。このマイクロ波伝送モードにおける電界方向
は図４（ａ）に示す如く、矩型導波管の横幅方向と一致
している。When a microwave having a frequency of 2.45 GHz is supplied to the waveguide section 5 when the discharge chamber 100 including the electron heating space section 1 and the plasma generation space section 2 is in a gas atmosphere, a rectangular waveguide is formed. The waveguide 5 transmits only the fundamental mode. As shown in FIG. 4A, the direction of the electric field in the microwave transmission mode coincides with the width direction of the rectangular waveguide.
【００２４】上記マイクロ波の伝送時、導波部５内にお
いて誘電体６より下流側に電子加熱空間室部１が形成さ
れていることにより、該電子加熱空間室部１に強電界の
マイクロ波を安定して導入することができる。なお、本
実施例では、導波部５として幅２７mm，奥行き９６mmか
らなる矩径導波管を用いたので、マイクロ波入射電力４
００Ｗに対し、マイクロ波電界強度の導波管断面内平均
値として約８０Ｖ／cmを実現できた。また、電子サイク
ロトロン共鳴磁場強度以上の強磁場側から電子加熱空間
室部１にマイクロ波を導入しているので、プラズマとし
てカットオフ密度以上の高密度プラズマを生成させた場
合であっても効率良くマイクロ波を電子サイクロトロン
共鳴層１２まで到達させることができる。During the transmission of the microwave, the electron heating space chamber 1 is formed downstream of the dielectric 6 in the waveguide portion 5, so that a microwave having a strong electric field is applied to the electron heating space chamber 1. Can be introduced stably. In this embodiment, since a rectangular waveguide having a width of 27 mm and a depth of 96 mm is used as the waveguide 5, the microwave incident power 4
With respect to 00 W, an average value of about 80 V / cm of the microwave electric field strength in the waveguide cross section was realized. In addition, since microwaves are introduced into the electron heating space 1 from the strong magnetic field side equal to or higher than the electron cyclotron resonance magnetic field intensity, even when high-density plasma having a cut-off density or higher is generated as plasma, it is efficient. The microwave can reach the electron cyclotron resonance layer 12.
【００２５】前記のように電子加熱空間室部１が小断面
積であると、その周囲に配設された第一の静磁場発生手
段としての永久磁石３を小さい形状にすることができ
る。そして、永久磁石３は、電子加熱空間室部１におい
て誘電体６のマイクロ波導出部６ａで電子サイクロトロ
ン共鳴磁場を越える大きさの磁場を形成すると共に、そ
こから電子加熱空間室部１とプラズマ生成空間室部２と
の境界付近の点で磁場強度が０となり、永久磁石３によ
る磁場強度分布が急峻に減衰することとなる。そのた
め、電子サイクロトロン共鳴層１２の厚みが薄く、マイ
クロ波電界強度当たりの電子加熱能力が小さいものとな
るものの、電子加熱空間室部１内では電界強度自体を十
分強電界にしているために、その電子サイクロトロン共
鳴層１２ａ，１２ｂで、マイクロ波のほとんどを電子に
吸収させて電子を加熱することができる結果、高エネル
ギー電子にさせることができる。When the electron heating space chamber 1 has a small cross-sectional area as described above, the permanent magnet 3 as the first static magnetic field generating means disposed around the space can be made small. Then, the permanent magnet 3 forms a magnetic field having a magnitude exceeding the electron cyclotron resonance magnetic field in the microwave deriving section 6a of the dielectric 6 in the electron heating space chamber portion 1, and forms a plasma with the electron heating space chamber portion 1 therefrom. At a point near the boundary with the space 2, the magnetic field intensity becomes 0, and the magnetic field intensity distribution due to the permanent magnet 3 is sharply attenuated. Therefore, although the thickness of the electron cyclotron resonance layer 12 is small and the electron heating capacity per microwave electric field strength is small, the electric field strength itself is sufficiently strong in the electron heating space chamber 1 so that the In the electron cyclotron resonance layers 12a and 12b, most of the microwaves can be absorbed by the electrons and the electrons can be heated, so that high-energy electrons can be obtained.
【００２６】なお、ここで云う高エネルギー電子と呼ぶ
のは、ガスを電離することが可能でかつ約１０ｅＶ以上
のエネルギーをもった電子であり、ガスを電離し得ない
程度の電子とは当然異なる。The term "high-energy electrons" used herein refers to electrons capable of ionizing a gas and having an energy of about 10 eV or more, which is naturally different from electrons that cannot ionize a gas. .
【００２７】また永久磁石３による磁場強度分布曲線
は、図４（ｃ）に示す如く、電子加熱空間室部１内にお
いて電子サイクロトロン共鳴層１２とプラズマ生成空間
室部２の境界付近の磁場強度が０になる位置１４との間
で急峻に立ち下がり、その変化長がマイクロ波波長の長
さ（本実施例においては約１２cm）より小さくしている
ので、マイクロ波の伝搬，吸収に関わる不安定要素を極
力なくすことができ、高電界のマイクロ波を確実にかつ
安定して電子加熱に用いることができる。As shown in FIG. 4C, the magnetic field strength distribution curve of the permanent magnet 3 shows that the magnetic field strength near the boundary between the electron cyclotron resonance layer 12 and the plasma generation space chamber 2 in the electron heating space chamber 1 is small. It falls sharply between the position 14 where it becomes 0, and its change length is smaller than the length of the microwave wavelength (about 12 cm in the present embodiment). Elements can be eliminated as much as possible, and microwaves with a high electric field can be reliably and stably used for electron heating.
【００２８】一般に、電子は強磁場となるところではほ
ぼ磁力線に沿って移動するのであるが、磁場が弱い領域
では磁力線を横断することが容易にできる。そのため、
電子加熱空間室部１においてその末端側では、即ち、電
子加熱空間室部１とプラズマ生成空間室部２との境界付
近の磁場強度が０になる位置１４の近傍に存在する電子
は、図中陰影を施した領域を往来することが可能とな
る。その場合、電子が電子サイクルトロン共鳴層１２ａ
または１２ｂの部分を通過すると、加熱されて高エネル
ギー化するので、該高エネルギー化した電子は、上記カ
スプ磁場の領域に沿ってプラズマ生成空間室部２に拡散
し、しかもその領域を動きまわる間に中性粒子と衝突し
て電離し、プラズマを生成する。そして、このとき生成
された低エネルギー電子は、多極カスプ磁場の領域を移
動しているうちに電子加熱空間室部１内に入り込み、ま
た電子サイクロトロン共鳴層１２ａ，１２ｂを通過する
ことによって加熱され、高エネルギー電子となって電離
を担うようになるのである。In general, electrons move almost along the lines of magnetic force where a strong magnetic field is generated, but can easily cross the lines of magnetic force in a region where the magnetic field is weak. for that reason,
In the electron heating space 1, electrons existing near the position 14 where the magnetic field intensity becomes 0 near the boundary between the electron heating space 1 and the plasma generation space 2 are shown in FIG. It is possible to go back and forth in the shaded area. In that case, electrons are transferred to the electron cycletron resonance layer 12a.
Or, when passing through the portion 12b, the material is heated and becomes high in energy, so that the high-energy electrons diffuse into the plasma generation space 2 along the cusp magnetic field, and move around the region. At this time, it collides with neutral particles and is ionized to generate plasma. The low-energy electrons generated at this time enter the electron heating space chamber 1 while moving in the region of the multipole cusp magnetic field, and are heated by passing through the electron cyclotron resonance layers 12a and 12b. It becomes a high-energy electron and plays a role in ionization.
【００２９】その際、永久磁石３が電子加熱空間室部１
とプラズマ生成空間室部２との境界付近の位置１４で磁
場強度が０となる部分からさらに下流側では図４（ａ）
及び（ｃ）に示す如く、磁場方向が反転するカスプ磁場
を形成するので、電子加熱空室部１からプラズマ生成空
間室部２に向かう高エネルギー電子の電流密度は、同図
（ｂ）に示すように電子加熱空間室部１の中心軸上にピ
ークをもったものとなり、そのため、電子加熱空間室部
１から遠ざかる領域、即ちプラズマ生成空間室部２内の
弱磁場領域でのプラズマ生成を促進させることができ
る。At this time, the permanent magnet 3 is connected to the electronic heating space 1
4 (a) further downstream from the portion where the magnetic field intensity becomes zero at the position 14 near the boundary between the plasma generation space chamber portion 2 and FIG.
(C), a cusp magnetic field in which the direction of the magnetic field is reversed is formed. Therefore, the current density of high-energy electrons traveling from the electron heating chamber 1 to the plasma generation chamber 2 is shown in FIG. As described above, the plasma has a peak on the central axis of the electron heating space 1, and therefore, promotes plasma generation in a region away from the electron heating space 1, that is, in a weak magnetic field region in the plasma generation space 2. Can be done.
【００３０】一般に、低ガス圧（１０-5〜１０-3Torr）
下では、電子が中性粒子を電離するのに要する平均自由
行程が数ｍから数十ｍにおよび、高エネルギー電子が中
性粒子を電離するまでにプラズマ生成空間室部２を囲む
多極カスプ磁場に何度も反射されながら弱磁場領域をラ
ンダムに動きまわる。このため、弱磁場領域ではプラズ
マが均一に生成される。しかも、プラズマ生成空間室部
２の周囲には第二の静磁場発生手段としての永久磁石が
複数配列されると共に、該夫々の隣接する永久磁石が互
いに磁極を違えて配置されることにより、多極カスプ磁
場を形成しているので、拡散された高エネルギー電子の
みならず、該高エネルギー電子によって生成されたプラ
ズマを効率的にプラズマ生成空間室部２内に閉じ込めて
おくことができ、高密度のプラズマを確実に形成するこ
とができる。このような弱磁場領域で生成されたプラズ
マは、磁場に影響されることが少なく、イオン種分布が
均一でかつイオン温度の低い良好なものとなる。Generally, low gas pressure (10 -5 to 10 -3 Torr)
Below, the mean free path required for electrons to ionize neutral particles ranges from several meters to several tens of meters, and a multipolar cusp surrounding the plasma generation space chamber 2 before high-energy electrons ionize neutral particles. It randomly moves around the weak magnetic field area while being reflected many times by the magnetic field. Therefore, the plasma is uniformly generated in the weak magnetic field region. In addition, a plurality of permanent magnets as second static magnetic field generating means are arranged around the plasma generating space chamber 2 and the adjacent permanent magnets are arranged with different magnetic poles from each other. Since the polar cusp magnetic field is formed, not only the high-energy electrons diffused but also the plasma generated by the high-energy electrons can be efficiently confined in the plasma generation space chamber portion 2 and the high-density Can be reliably formed. The plasma generated in such a weak magnetic field region is less affected by the magnetic field, has a uniform ion species distribution, and has a favorable ion temperature.
【００３１】ところで、プラズマ生成空間室部２におけ
る高エネルギー電子及びプラズマの閉じ込めは磁石近傍
の磁場が強いほど効率がよいことから、永久磁石４の間
近の部分で電子サイクロトロン共鳴磁場強度以上に磁場
が設定される場合がある。しかし本実施例では、上述の
如く、導波部５の誘電体６より下流側に形成された電子
加熱空間室部１とこれの下流側に形成されたプラズマ生
成空間室部２とで放電室１００が形成され、電子加熱空
間室部１の外周に配設された永久磁石３により、電子加
熱空間室部１の上流側で強磁場を形成し、そこから下流
側に至るに従い磁場を急峻に立ち下げてカスプ磁場を形
成しているので、導波部５によってマイクロ波が供給さ
れても、そのマイクロ波のほとんどが電子加熱空間室部
１で吸収されてしまうことにより、またプラズマ生成空
間室部２に漏れてきたマイクロ波があっても、プラズマ
生成空間室部２内の断面積が遙かに大きく、電界強度が
非常に弱いものとなることにより、プラズマ生成空間室
部２内において永久磁石４の間近に形成される電子サイ
クロトロン共鳴層での電子加熱はほとんど起きない。The confinement of high-energy electrons and plasma in the plasma generation space 2 is more efficient as the magnetic field in the vicinity of the magnet is stronger. Therefore, the magnetic field in the vicinity of the permanent magnet 4 is higher than the electron cyclotron resonance magnetic field strength. May be set. However, in this embodiment, as described above, the discharge chamber is formed by the electron heating space chamber portion 1 formed downstream of the dielectric 6 of the waveguide portion 5 and the plasma generation space chamber portion 2 formed downstream thereof. 100 is formed, and a strong magnetic field is formed on the upstream side of the electron heating space chamber portion 1 by the permanent magnets 3 arranged on the outer periphery of the electron heating space room portion 1, and the magnetic field is sharply increased from there toward the downstream side. Since the cusp magnetic field is formed by falling, even if a microwave is supplied by the waveguide section 5, most of the microwave is absorbed by the electron heating space chamber section 1 and the plasma generation space chamber Even if there is a microwave leaking into the part 2, the cross-sectional area in the plasma generation space chamber 2 is much larger and the electric field intensity becomes very weak, so that the microwave is permanently generated in the plasma generation space chamber 2. Formed near the magnet 4 Electron heating in the electron cyclotron resonance layer hardly occur.
【００３２】上述の如く生成された、イオン種分布が均
一でかつイオン温度の低いプラズマによって、支持台２
１によって支持された基板２０に対し、広範囲に渡って
均一にプラズマ処理を施すことができる。更に、高周波
バイアス電源２３及びマッチングボックス２２によって
基板２０にバイアス電圧を印加すれば、指向性をもった
イオンが基板２０に照射されるので、異方性に優れたプ
ラズマエッチングやステップカバレッジに優れたＣＶＤ
成膜等のプラズマ処理を施すことができる。The plasma generated with the uniform ion species distribution and low ion temperature as described above allows the support 2
The substrate 20 supported by the substrate 1 can be uniformly subjected to plasma processing over a wide range. Further, when a bias voltage is applied to the substrate 20 by the high frequency bias power supply 23 and the matching box 22, ions having directivity are irradiated on the substrate 20, so that plasma etching with excellent anisotropy and excellent step coverage are obtained. CVD
Plasma treatment such as film formation can be performed.
【００３３】図５乃至図７は本発明の第二の実施例を示
している。FIGS. 5 to 7 show a second embodiment of the present invention.
【００３４】本実施例は第一の実施例と比較し、電子加
熱空間室部１がプラズマ生成空間室部２の側面全周を取
り囲んで形成されている点、及び対向板３１が基板２０
に対向してプラズマ生成空間室部２の上端を形成してい
る点の二点で大きく異なっている。以下、主にこの２点
につき説明する。This embodiment is different from the first embodiment in that the electron heating space 1 is formed so as to surround the entire side surface of the plasma generation space 2, and the opposing plate 31 is
2 in that the upper end of the plasma generation space chamber 2 is formed opposite to the first embodiment. Hereinafter, these two points will be mainly described.
【００３５】本実施例においては、プラズマ生成空間室
部２の周壁８ｂに、導波部５が全周を取り囲んで連結し
ており、その導波部５内に、プラズマ生成空間室部２を
中心としてリング状に形成された誘電体６が配置されて
いる。そして、導波部５内の前記誘電体６よりマイクロ
波の伝送方向下流側、即ちプラズマ生成空間室部２の中
心軸に向かう側に電子加熱空間室部１が形成されてい
て、プラズマ生成空間室部２と一体となって放電室１０
０を形成している。In this embodiment, the waveguide 5 is connected to the peripheral wall 8b of the plasma generation space 2 so as to surround the entire circumference. A ring-shaped dielectric 6 is arranged at the center. An electron heating space 1 is formed on the downstream side of the dielectric 6 in the waveguide 5 in the direction of microwave transmission, that is, on the side toward the central axis of the plasma generation space 2. The discharge chamber 10 is integrated with the chamber 2
0 is formed.
【００３６】前記電子加熱空間室部１にマイクロ波を周
方向に均一に導入するために、導波部５の上流側にはキ
ャビティ１５が配置され、スリット１６を介して導波部
５と電気的に結合している。これにより、キャビティ１
５の一部に連結した矩型導波管１７から導入されたマイ
クロ波は、キャビティ１５内で所定のモードの定在波を
形成し、スリット１６を通じて所定の伝送モードとなっ
て導波部５に導入される。キャビティ１５及びスリット
１６の形状を最適化することで、導波部５内におけるマ
イクロ波電界の均一化とマイクロ波伝送モードの特定が
可能である。In order to uniformly introduce microwaves into the electron heating space chamber portion 1 in the circumferential direction, a cavity 15 is arranged on the upstream side of the waveguide portion 5, and the cavity 15 is electrically connected to the waveguide portion 5 through the slit 16. Tied together. Thereby, the cavity 1
The microwave introduced from the rectangular waveguide 17 connected to a part of the waveguide 5 forms a standing wave of a predetermined mode in the cavity 15, enters a predetermined transmission mode through the slit 16, and becomes a predetermined transmission mode. Will be introduced. By optimizing the shapes of the cavity 15 and the slit 16, it is possible to make the microwave electric field uniform within the waveguide section 5 and to specify the microwave transmission mode.
【００３７】電子加熱空間室部１を上下から挟みこむ様
に、第一の磁場発生手段たる永久磁石３が二つ一組とな
って配置されている。いずれの永久磁石３もプラズマ生
成空間室部２を取り囲むリング形状のものであり、プラ
ズマ生成空間室部２の中心軸に向かう方向に同極性に磁
化されている。永久磁石の材質は第一の実施例と同じも
のを使用している。この永久磁石３と、導波部５，誘電
体６、及びプラズマ生成空間室部２の一部を含む電子加
熱空間室部１付近の縦断面形状は図４（ａ）に示した第
一の実施例のものと同一であり、前記永久磁石３が形成
する磁場も図４（ａ),（ｃ）に示されたものとほぼ同一
である。そのため、電子加熱空間室部１にマイクロ波を
導入したときの高エネルギー電子の生成過程、及びこの
高エネルギー電子のプラズマ生成空間室部２への拡散過
程は、第一の実施例で詳細に説明したものと同様となる
ので、ここでは説明を省略する。一方、前述の如くプラ
ズマ生成空間室部２の側面全周に電子加熱室を生成した
ことにより、第一の実施例と比較し、電子加熱空間部室
１からプラズマ生成空間室部２へより多くの高エネルギ
ー電子を均一に供給できるという効果がある。Permanent magnets 3 as first magnetic field generating means are arranged in pairs so as to sandwich the electron heating space chamber section 1 from above and below. Each of the permanent magnets 3 has a ring shape surrounding the plasma generation space 2 and is magnetized to have the same polarity in a direction toward the central axis of the plasma generation space 2. The material of the permanent magnet is the same as that of the first embodiment. The vertical cross-sectional shape of the permanent magnet 3, the waveguide section 5, the dielectric 6, and the electron heating space chamber 1 including a part of the plasma generation space chamber 2 is the first sectional shape shown in FIG. The magnetic field generated by the permanent magnet 3 is almost the same as that shown in FIGS. 4A and 4C. Therefore, the process of generating high-energy electrons when microwaves are introduced into the electron heating space 1 and the process of diffusing these high-energy electrons into the plasma generation space 2 will be described in detail in the first embodiment. The description is omitted here because it is the same as that described above. On the other hand, as described above, since the electron heating chamber is generated on the entire side surface of the plasma generation space chamber 2, more electron heating chambers 1 to the plasma generation space chamber 2 are used as compared with the first embodiment. There is an effect that high-energy electrons can be supplied uniformly.
【００３８】上述の如く電子加熱空間室部１の形状が第
一の実施例と異なるのに加え、本実施例においては、第
一の実施例においてプラズマ生成空間室部２の上端を形
成していた円形の上壁８ａに代わって、同じ位置、即
ち、基板２０に対向する位置に、ステンレスやアルミニ
ウム等の非磁性かつ導電性の材質からなる対向板３１が
絶縁スペーサを介して周壁８ｂに取り付けられ、プラズ
マ生成空間室部２の上端を形成している点で異なってい
る。プラズマ生成空間室部２の寸法は第一の実施例のも
のと同一である。対向板３１には、バイアス電圧を印加
する手段であるマッチングボックス３２及び高周波バイ
アス電源３３が接続されており、該対向板３１のプラズ
マ生成空間室部２に面する側に、ターゲット３０が取り
付けられている。このことにより、本実施例は、特にス
パッタ成膜に好適なプラズマ処理装置となっている。ま
た、支持台２１には、マッチングボックス２２及び高周
波バイアス電源２３が接続されており、基板２０に交流
バイアス電圧を印加することができる。前記３３及び２
３の二つの高周波バイアス電源の交流周波数としては同
一の周波数、本実施例においては商用周波数１３.５６
Ｍｈｚ を使用し、二つの高周波バイアス電源３３及び
２３が発生する交流バイアス電圧の位相差を、位相制御
装置４０によって制御する事が可能な装置構成となって
いる。As described above, the shape of the electron heating space 1 is different from that of the first embodiment, and in this embodiment, the upper end of the plasma generation space 2 is formed in the first embodiment. Instead of the circular upper wall 8a, a facing plate 31 made of a non-magnetic and conductive material such as stainless steel or aluminum is attached to the peripheral wall 8b via an insulating spacer at the same position, that is, at a position facing the substrate 20. The difference is that the upper end of the plasma generation space chamber 2 is formed. The dimensions of the plasma generation space 2 are the same as those of the first embodiment. The opposing plate 31 is connected with a matching box 32 and a high-frequency bias power supply 33 which are means for applying a bias voltage. A target 30 is attached to the side of the opposing plate 31 facing the plasma generation space 2. ing. Thus, the present embodiment is a plasma processing apparatus particularly suitable for sputtering film formation. Further, a matching box 22 and a high frequency bias power supply 23 are connected to the support 21, and an AC bias voltage can be applied to the substrate 20. 33 and 2
3, the AC frequencies of the two high-frequency bias power supplies are the same, and in this embodiment, the commercial frequency is 13.56.
Mhz is used so that the phase difference between the AC bias voltages generated by the two high-frequency bias power supplies 33 and 23 can be controlled by the phase control device 40.
【００３９】プラズマ生成空間室部２の外周には第二の
静磁場発生手段としての永久磁石４が複数配列されてい
る。これら複数の永久磁石４は、第一の静磁場発生手段
としての永久磁石３と同様の材質からなり、プラズマ生
成空間室部２の周壁８ｂにおいては図５及び図６に示す
ように、所定の間隔をもってかつその周壁８ｂに沿って
夫々設けられた第二永久磁石４ｂ部と、更には、放電室
１００内で基板２０の背後に設けられた第三永久磁石４
ｃ部とからなっている。そして、これら永久磁石４の隣
合う夫々が互いに磁極を反対向きにして配置されてい
る。これによってプラズマ生成空間室部２内に多極カス
プ磁場を形成しつつ、プラズマ生成空間室部２の広い範
囲を弱磁場領域としている。図中、符号９は複数の永久
磁石によって形成される多極カスプ磁場を表す磁力線で
ある。参考までに述べると、本例では、周壁８ｂでの磁
場強度は、４００〜２４００Ｇ、プラズマ生成空間室部
２の中心部では１５Ｇ程度、基板２０及びターゲット３
０の位置では１０Ｇ以下となっている。この多極カスプ
磁場に囲まれて、プラズマ生成空間室部２内では、３０
Ｇ以下の弱磁場領域が、一体として形成され、体積的に
プラズマ生成空間室部２の過半を占めている。A plurality of permanent magnets 4 as second static magnetic field generating means are arranged on the outer periphery of the plasma generation space 2. The plurality of permanent magnets 4 are made of the same material as that of the permanent magnet 3 as the first static magnetic field generating means. As shown in FIGS. Second permanent magnets 4b provided at intervals and along the peripheral wall 8b, and further, third permanent magnets 4 provided behind the substrate 20 in the discharge chamber 100.
It consists of part c. The adjacent permanent magnets 4 are arranged with their magnetic poles opposite to each other. As a result, a multi-pole cusp magnetic field is formed in the plasma generation space chamber 2, and a wide range of the plasma generation space chamber 2 is set as a weak magnetic field region. In the drawing, reference numeral 9 denotes magnetic lines of force representing a multipolar cusp magnetic field formed by a plurality of permanent magnets. For reference, in this example, the magnetic field intensity at the peripheral wall 8b is 400 to 2400 G, the central part of the plasma generation space chamber 2 is about 15 G, the substrate 20 and the target 3
At the position of 0, it is 10 G or less. Surrounded by the multipole cusp magnetic field, 30
A weak magnetic field region of G or less is integrally formed and occupies the majority of the plasma generation space chamber 2 in volume.
【００４０】以下、本実施例のプラズマ処理装置の作用
を、基板２０上にＳｉＯ2 膜をスパッタ成膜する場合を
例にとって説明する。この場合、ターゲット３０の材質
としてはＳｉＯ2 を用いる。そして、スパッタガスとし
てのアルゴンと、基板２０表面に形成される膜中に酸素
が不足するのを補うための酸素との混合ガスをガス導入
手段７によって放電室１００内に導入し、放電室ガス圧
を１０-4Torr台前半の低ガス圧雰囲気としておく。この
状態で、電子加熱空間室部１に周波数２.４５ＧＨｚの
マイクロ波を供給すると、第一の実施例で詳細に説明し
た作用によって電子加熱空間室部１で高エネルギー電子
が生成され、プラズマ生成空間室部２へ供給される。こ
の高エネルギー電子が、これも同じく第一の実施例で詳
細に説明した作用によって、プラズマ生成空間室部２内
に広範囲で均一な高密度プラズマを生成する。Hereinafter, the operation of the plasma processing apparatus of the present embodiment will be described by taking as an example a case where a SiO 2 film is formed on the substrate 20 by sputtering. In this case, SiO 2 is used as the material of the target 30. Then, a gas mixture of argon as a sputtering gas and oxygen for supplementing the lack of oxygen in the film formed on the surface of the substrate 20 is introduced into the discharge chamber 100 by the gas introducing means 7, The pressure is set to a low gas pressure atmosphere in the first half of the order of 10 -4 Torr. In this state, when microwaves having a frequency of 2.45 GHz are supplied to the electron heating space 1, high-energy electrons are generated in the electron heating space 1 by the operation described in detail in the first embodiment, and plasma is generated. It is supplied to the space 2. These high-energy electrons generate a uniform and high-density plasma over a wide area in the plasma generation space 2 by the action also described in detail in the first embodiment.
【００４１】上述の如く広範囲で均一な高密度プラズマ
が生成されている状態で、マッチングボックス３２及び
高周波バイアス電源３３によって対向板３１に交流バイ
アス電圧を印加すると、ターゲット３０の表面はプラズ
マ電位よりも負にバイアスされ、プラズマ中のイオン
が、ターゲット表面に形成されたシース中で加速されて
ターゲット全面をスパッタし、これにより生じたスパッ
タ粒子は、対向した位置で支持台２１に保持された基板
２０に飛来し、基板２０の表面にＳｉＯ2 膜を形成す
る。When an AC bias voltage is applied to the opposing plate 31 by the matching box 32 and the high-frequency bias power supply 33 in a state where uniform high-density plasma is generated over a wide range as described above, the surface of the target 30 becomes lower than the plasma potential. Negatively biased, ions in the plasma are accelerated in a sheath formed on the target surface to sputter the entire surface of the target, and the sputtered particles generated by the sputtering are applied to the substrate 20 held on the support 21 at the opposed position. And a SiO 2 film is formed on the surface of the substrate 20.
【００４２】その際、広い範囲に均一なプラズマ中のイ
オンによりターゲット３０の全面がスパッタされるの
で、ターゲット３０の利用効率が高いものとなり、ター
ゲット交換頻度を少なくすることができる。また、放電
室ガス圧を１０-4Torr台前半の低ガス圧としているの
で、スパッタ粒子が途中で中性粒子に衝突して軌道が変
更されることが少なく、スパッタ粒子の直進性に優れて
いる。このため被処理物に対しステップカバレッジの良
好なスパッタ成膜を施すことができる。At this time, since the entire surface of the target 30 is sputtered by ions in the plasma over a wide range, the utilization efficiency of the target 30 is high, and the frequency of target replacement can be reduced. Further, since the discharge chamber gas pressure is set to a low gas pressure in the lower half of the order of 10 −4 Torr, the trajectory is rarely changed by the collision of the sputtered particles with the neutral particles on the way, and the sputtered particles have excellent straightness. I have. For this reason, it is possible to perform sputtering film formation with good step coverage on the object to be processed.
【００４３】上記スパッタ成膜中に、更にマッチングボ
ックス２２及び高周波バイアス電源２３により、支持台
２１上の基板２０に交流バイアス電圧を印加すれば、い
わゆるバイアススパッタ成膜を行うことができる。バイ
アススパッタ成膜とは、基板上にスパッタ膜を形成しつ
つ、同時にこの膜をイオン衝撃によってエッチバックす
るものであり、よりステップカバレッジに優れた膜が形
成可能な成膜方法である。このバイアススパッタの際
に、ターゲット３０と基板２０のそれぞれに高周波バイ
アス電源３３，２３によって印加される交流バイアス電
圧の位相差を位相制御装置４０によって積極的に制御す
ることにより、成膜レートとエッチバックレートの絶対
値や、相互の比率を制御することが可能となり、成膜プ
ロセスの最適化がしやすいという効果がある。If an AC bias voltage is further applied to the substrate 20 on the support 21 by the matching box 22 and the high-frequency bias power source 23 during the above-mentioned sputtering film formation, so-called bias sputtering film formation can be performed. The bias sputtering film forming is a method of forming a sputtered film on a substrate and simultaneously etching back the film by ion bombardment, and is a film forming method capable of forming a film having more excellent step coverage. During the bias sputtering, the phase difference between the AC bias voltages applied to the target 30 and the substrate 20 by the high-frequency bias power supplies 33 and 23 is positively controlled by the phase control device 40, so that the film formation rate and the etching It is possible to control the absolute value of the back rate and the ratio of each other, which has the effect of easily optimizing the film forming process.
【００４４】図８乃至図９は本発明の第三の実施例を示
している。FIGS. 8 and 9 show a third embodiment of the present invention.
【００４５】本実施例におけるプラズマ処理装置が前記
第二の実施例と大きく異なるのは、プラズマ生成空間室
部２から誘電体６のマイクロ波導出部６ａが直接見込め
ないように、導波部５を誘電体６の下流側で屈曲させて
おり、したがって電子加熱空間室部１が屈曲した形状と
なっている点である。これに伴い、導波部５の外側に近
接して配設された第一の静磁場発生手段としての永久磁
石３も、図に示すように誘導体６側からその下流端まで
導波部５の中心線方向の長さに沿った形状となってお
り、図９（ａ）及び（ｂ）に示す如く、マイクロ波の伝
送方向に沿った磁場を形成するようにしている。その
際、磁場は電子加熱空間室部１内では、誘電体６のマイ
クロ波導出部６ａにおいて、電子サイクロトロン共鳴磁
場強度(875G)を越える大きさの磁場となり、そこから下
流側に向かって電子サイクロトロン共鳴層１２の付近ま
で緩やかに磁場強度が弱くなり、電子サイクロトロン共
鳴層１２付近から更に下流側に向かっては急峻に弱くな
ると共に、電子加熱空間室部１の末端側とプラズマ生成
空間室部２との境界付近の位置１４で０となり、さらに
プラズマ生成空間室部２に至るそれより下流側において
は磁場の向きが反転するカプス磁場を形成し得るように
構成されている。The main difference between the plasma processing apparatus of the present embodiment and the second embodiment is that the microwave guiding portion 6a of the dielectric 6 cannot be directly viewed from the plasma generating space chamber 2. Is bent on the downstream side of the dielectric 6, so that the electron heating space chamber 1 has a bent shape. Along with this, the permanent magnet 3 as the first static magnetic field generating means disposed close to the outside of the waveguide 5 also has the waveguide 5 from the side of the dielectric 6 to the downstream end thereof as shown in the figure. The shape is along the length in the direction of the center line, and as shown in FIGS. 9A and 9B, a magnetic field is formed along the transmission direction of the microwave. At that time, the magnetic field in the electron heating space chamber 1 becomes a magnetic field having a magnitude exceeding the electron cyclotron resonance magnetic field intensity (875 G) at the microwave deriving portion 6 a of the dielectric 6, and from there the electron cyclotron is directed downstream. The magnetic field intensity gradually decreases to the vicinity of the resonance layer 12, and decreases sharply from the vicinity of the electron cyclotron resonance layer 12 to the further downstream side, and the terminal side of the electron heating space room 1 and the plasma generation space room 2 It becomes zero at a position 14 near the boundary between the two and forms a caps magnetic field in which the direction of the magnetic field is reversed on the downstream side from the plasma generation space chamber 2.
【００４６】本実施例における前記電子サイクロトロン
共鳴層１２から電子加熱空間室部１の末端側とプラズマ
生成空間室部２との境界付近で磁場強度が０となる位置
１４までの距離は約２cmであり、マイクロ波波長の長さ
（本実施例においては約１２cm）より小さくしているの
で、マイクロ波の伝搬，吸収に関わる不安定要素を極力
なくすことができ、高電界のマイクロ波を確実にかつ安
定して電子加熱に用いることができる。In this embodiment, the distance from the electron cyclotron resonance layer 12 to the position 14 where the magnetic field intensity becomes 0 near the boundary between the end of the electron heating space 1 and the plasma generation space 2 is about 2 cm. Yes, since the length of the microwave is smaller than the length of the microwave (about 12 cm in this embodiment), unstable elements related to the propagation and absorption of the microwave can be minimized, and the microwave of the high electric field can be reliably formed. And it can be used stably for electron heating.
【００４７】上記電子加熱空間室部１の構成と、対向板
３１にバイアス電圧を印加する手段が直流バイアス電源
３５となっている点以外の装置構成は、第二の実施例と
同じであり、本実施例は以下に説明する様に、特に導電
性薄膜のスパッタ成膜に好適なプラズマ処理装置となっ
ている。The configuration of the above-mentioned electron heating space chamber section 1 and the configuration of the apparatus except that the means for applying a bias voltage to the opposing plate 31 is a DC bias power supply 35 are the same as those of the second embodiment. As described below, this embodiment is a plasma processing apparatus particularly suitable for sputter deposition of a conductive thin film.
【００４８】即ち、本実施例のプラズマ処理装置によっ
てスパッタ成膜を行うと、プラズマ生成空間室部２から
誘電体６のマイクロ波導出部６ａが直接見込めないよう
に構成されているので、ターゲット３０から飛来するス
パッタ粒子が誘電体６のマイクロ波導出部６ａへ付着す
ることがなくなる。従って、ターゲット３０の材質が例
えばアルミニウム等の導電性を有するものであっても、
マイクロ波導出部６ａ表面に導電性皮膜が形成されるこ
とがなく、長時間安定に放電室１００内へマイクロ波を
導入して基板２０のプラズマ処理を行うことができる。In other words, when the sputter film is formed by the plasma processing apparatus of the present embodiment, the microwave output portion 6a of the dielectric 6 cannot be directly viewed from the plasma generation space 2 so that the target 30 The sputtered particles flying from the surface of the dielectric 6 do not adhere to the microwave guiding portion 6a. Therefore, even if the material of the target 30 has conductivity such as aluminum, for example,
The conductive film is not formed on the surface of the microwave deriving portion 6a, and the microwave can be stably introduced into the discharge chamber 100 for a long time to perform the plasma processing of the substrate 20.
【００４９】図１０乃至図１１は本発明の第四の実施例
を示している。FIGS. 10 and 11 show a fourth embodiment of the present invention.
【００５０】本実施例のプラズマ処理装置においては、
対向板３１のプラズマ生成空間室部に面する側と反対側
に、図１１に示す様に治具３８によって第二の静磁場発
生手段たる永久磁石４ａが対向板３１に取り付けられて
いて、該永久磁石４ａが対向板３１に対し可動となって
いる。その他の装置構成は、ターゲット３０が無いとい
う違いがある以外は、第二の実施例と同一であるので説
明を省略する。In the plasma processing apparatus of this embodiment,
On the side opposite to the side facing the plasma generation space chamber of the opposing plate 31, a permanent magnet 4a as a second static magnetic field generating means is attached to the opposing plate 31 by a jig 38 as shown in FIG. The permanent magnet 4a is movable with respect to the opposing plate 31. The other configuration of the apparatus is the same as that of the second embodiment except that there is no target 30, and thus the description is omitted.
【００５１】以下、本実施例の作用を、基板２０上にＳ
ｉＯ2 膜をバイアスプラズマＣＶＤ成膜する場合を例に
とって説明する。Hereinafter, the operation of the present embodiment will be described by referring to FIG.
An example in which an iO 2 film is formed by bias plasma CVD will be described.
【００５２】まず、図１０（ａ）に示す如く永久磁石４
ａを対向板３１に近接させておき、成膜ガスとしてのモ
ノシランと、基板２０表面に形成される膜中に酸素が不
足するのを補うための酸素と、基板２０表面に形成され
る膜をエッチバックするためのアルゴンとの混合ガスを
ガス導入手段７によって放電室１００内に導入し、放電
室ガス圧を１０-4〜１０-3Torrの低ガス圧雰囲気として
おく。この状態で、電子加熱空間室部１に周波数２.４
５ＧＨｚ のマイクロ波を供給すると、第一の実施例で
詳細に説明した作用によって電子加熱空間室部１で高エ
ネルギー電子が生成され、プラズマ生成空間室部２へ供
給される。この高エネルギー電子が、これも同じく第一
の実施例で詳細に説明した作用によって、プラズマ生成
空間室部２内に広範囲で均一な高密度プラズマを生成す
る。その際、付随してラジカルも生成される。First, as shown in FIG.
a is brought close to the opposing plate 31, monosilane as a film forming gas, oxygen for supplementing the lack of oxygen in the film formed on the surface of the substrate 20, and a film formed on the surface of the substrate 20. A mixed gas with argon for etching back is introduced into the discharge chamber 100 by the gas introducing means 7 to keep the discharge chamber gas pressure in a low gas pressure atmosphere of 10 -4 to 10 -3 Torr. In this state, the frequency 2.4 is applied to the electronic heating space 1.
When a microwave of 5 GHz is supplied, high-energy electrons are generated in the electron heating space 1 by the operation described in detail in the first embodiment, and are supplied to the plasma generation space 2. These high-energy electrons generate a uniform and high-density plasma over a wide area in the plasma generation space 2 by the action also described in detail in the first embodiment. At this time, a radical is also generated.
【００５３】上述の如く広範囲で均一に生成された高密
度プラズマ中のイオン及びラジカルが支持台２１に保持
された基板２０の表面に到達し、ＳｉＯ2 膜を形成す
る。それと同時に、マッチングボックス２２及び高周波
電源２３により、支持台２１上の基板２０に交流バイア
ス電圧を印加することで、基板２０の表面に形成されつ
つあるＳｉＯ2 膜がエッチバックされ平坦化されるの
で、最終的にステップカバレッジに優れたＳｉＯ2 膜が
基板２０表面に形成される。この成膜処理中に、プラズ
マ生成空間室部２の上端で、永久磁石４ａが対向板３１
表面に多極カスプ磁場を形成してプラズマを閉じこめて
いるので、プラズマ中のイオンの大半は、対向板３１の
対向位置に指示されている基板２０側に流れ込むことに
なり、イオンの利用効率を高くすることができる。The ions and radicals in the high-density plasma uniformly generated over a wide area as described above reach the surface of the substrate 20 held on the support 21 to form an SiO 2 film. At the same time, by applying an AC bias voltage to the substrate 20 on the support base 21 by the matching box 22 and the high-frequency power source 23, the SiO 2 film being formed on the surface of the substrate 20 is etched back and flattened. Finally, an SiO 2 film having excellent step coverage is formed on the surface of the substrate 20. During this film forming process, the permanent magnet 4a is placed on the opposite plate 31 at the upper end of the plasma generation space 2.
Since the plasma is confined by forming a multipolar cusp magnetic field on the surface, most of the ions in the plasma flow into the substrate 20 which is indicated at the opposing position of the opposing plate 31, thereby reducing the ion use efficiency. Can be higher.
【００５４】ところで上記成膜処理を連続して行ってい
ると、放電室１００の内壁に膜が形成されてくることは
避けられない。そして、ある限度を越えた量の膜が形成
されると、壁面から膜がはがれ落ち、パーティクルとな
って基板２０の表面を汚染することが生じる。特に基板
２０の鉛直上方の壁面、本実施例においては対向板３１
が相当しているが、ここから発生したパーティクルは重
力によって基板２０上に落下してくるので、影響が大き
い。そのため、定期的に放電室壁面に付着した膜をプラ
ズマによって取り除く処理(これをプラズマクリーニン
グ処理と呼ぶ)が必要となる。以下、本実施例のプラズ
マ処理装置におけるプラズマクリーニング処理を説明す
る。By the way, if the film forming process is performed continuously, it is inevitable that a film is formed on the inner wall of the discharge chamber 100. Then, when a film amount exceeding a certain limit is formed, the film peels off from the wall surface and becomes a particle, thereby contaminating the surface of the substrate 20. In particular, the wall surface vertically above the substrate 20, in this embodiment, the opposing plate 31
However, since particles generated from the particles fall on the substrate 20 by gravity, the influence is large. Therefore, a process for periodically removing the film adhered to the wall of the discharge chamber by plasma (this process is called a plasma cleaning process) is required. Hereinafter, the plasma cleaning processing in the plasma processing apparatus of the present embodiment will be described.
【００５５】まず、図１０（ｂ）に示す如く前記永久磁
石４ａを対向板３１から引き離し、対向板表面上に磁場
がほとんど無い状態とする。そして、放電室１００にガ
ス導入手段７から四ふっ化炭素等のエッチング性ガスを
導入し、さらに導波部５からマイクロ波を導入して、プ
ラズマを発生させる。この状態でマッチングボックス３
２及び高周波バイアス電源３３によって対向板３１に交
流バイアス電圧を印加すると、対向板３１の表面はプラ
ズマ電位よりも負にバイアスされ、プラズマ中のイオン
が、対向板３１の表面に形成されたシース中で加速され
て対向板３１を衝撃し、対向板３１表面に付着した膜を
高速にクリーニングすることができる。その際、前記の
如く対向板３１表面上では磁場がほとんど無い状態とな
っているので、対向板３１の全面が均等にクリーニング
される。First, as shown in FIG. 10 (b), the permanent magnet 4a is separated from the opposing plate 31 so that there is almost no magnetic field on the surface of the opposing plate. Then, an etching gas such as carbon tetrafluoride is introduced into the discharge chamber 100 from the gas introduction means 7, and a microwave is introduced from the waveguide section 5 to generate plasma. In this state, matching box 3
When the AC bias voltage is applied to the opposing plate 31 by the RF power supply 2 and the high frequency bias power supply 33, the surface of the opposing plate 31 is biased more negatively than the plasma potential, and the ions in the plasma pass through the sheath formed on the surface of the opposing plate 31. Thus, the opposing plate 31 is impacted by the acceleration, and the film attached to the surface of the opposing plate 31 can be cleaned at high speed. At this time, since there is almost no magnetic field on the surface of the opposing plate 31 as described above, the entire surface of the opposing plate 31 is uniformly cleaned.
【００５６】この様に本実施例においては、特に基板２
０の鉛直上方にある壁面で、基板２０に対するパーティ
クル汚染の影響が大きい対向板３１を良好にクリーニン
グできるので、クリーニング処理の効果が大きい。同様
に、支持台２１にマッチングボックス２２及び高周波バ
イアス電源２３によって交流バイアス電圧を印加するこ
とで、支持台２１のクリーニングを行うことができる。
更に、対向板３１と支持台２１のそれぞれに高周波バイ
アス電源３３，２３によって印加される交流バイアス電
圧の位相差を位相制御装置４０によって積極的に制御す
れば、装置全体でのプラズマクリーニングの最適化を行
うことができる。As described above, in this embodiment, in particular, the substrate 2
Since the opposing plate 31, which is greatly affected by particle contamination on the substrate 20, can be satisfactorily cleaned on the wall surface vertically above the zero, the effect of the cleaning process is large. Similarly, the support table 21 can be cleaned by applying an AC bias voltage to the support table 21 by the matching box 22 and the high frequency bias power supply 23.
Furthermore, if the phase difference of the AC bias voltage applied by the high frequency bias power supplies 33 and 23 to each of the opposing plate 31 and the support 21 is positively controlled by the phase control device 40, the plasma cleaning in the entire device is optimized. It can be performed.
【００５７】[0057]
【発明の効果】以上述べたように、プラズマ生成空間室
部で広範囲に渡り均一でかつ高密度のプラズマを確実に
形成でき、さらに被処理物上で磁場がほとんど無く、磁
性膜の加工用途等にも確実に利用することができる結
果、品質の良好な大面積の処理物を安定的に得ることが
できる効果がある。As described above, uniform and high-density plasma can be reliably formed over a wide range in the plasma generation space chamber, and further, there is almost no magnetic field on the object to be processed, and the magnetic film is used for processing. As a result, there is an effect that a large-sized processed material having good quality can be stably obtained.
【００５８】更には、プラズマＣＶＤ成膜処理等の後に
対向板にバイアス電圧を印加しながら対向板のプラズマ
クリーニングを行うことができ、被処理物に対するパー
ティクル汚染を低減することができる。Further, after the plasma CVD film forming process or the like, plasma cleaning of the opposing plate can be performed while applying a bias voltage to the opposing plate, so that particle contamination on the object can be reduced.
【００５９】また、対向板のプラズマに接触する面に、
ターゲットを保持して、バイアス電圧を印加することで
スパッタを行えば、ターゲットの全面がスパッタされる
ので、ターゲットの利用効率が高く、かつ、低ガス圧で
動作させることでスパッタ粒子の直進性に優れ、被処理
物に対しステップカバレッジの良好なスパッタ成膜を施
すことができる。Also, the surface of the opposing plate that contacts the plasma
If sputtering is performed by applying a bias voltage while holding the target, the entire surface of the target is sputtered, so the target utilization efficiency is high, and by operating at a low gas pressure, the straightness of the sputtered particles is improved. It is possible to form a sputter film with excellent step coverage on an object to be processed.
【図１】本発明によるプラズマ処理装置の第一の実施例
を示す説明用断面図。FIG. 1 is an explanatory sectional view showing a first embodiment of a plasma processing apparatus according to the present invention.
【図２】図１に示すプラズマ処理装置の正面図。FIG. 2 is a front view of the plasma processing apparatus shown in FIG.
【図３】図１に示すプラズマ処理装置の平面図。FIG. 3 is a plan view of the plasma processing apparatus shown in FIG.
【図４】（ａ）は本発明の要部を示す拡大図、（ｂ）は
高エネルギー電子電流密度とプラズマ生成空間室部との
関係を示す説明図、（ｃ）は電子空間室部及びプラズマ
生成空間室部の各々の位置における磁場強度分布曲線
図。4A is an enlarged view showing a main part of the present invention, FIG. 4B is an explanatory diagram showing a relationship between a high-energy electron current density and a plasma generation space chamber, and FIG. The magnetic field intensity distribution curve figure in each position of a plasma generation space room part.
【図５】本発明によるプラズマ処理装置の第二の実施例
を示す説明用断面図。FIG. 5 is an explanatory sectional view showing a second embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention.
【図６】図５に示すプラズマ処理装置の正面図。FIG. 6 is a front view of the plasma processing apparatus shown in FIG.
【図７】図５に示すプラズマ処理装置の平面図。FIG. 7 is a plan view of the plasma processing apparatus shown in FIG.
【図８】本発明によるプラズマ処理装置の第三の実施例
を示す説明用断面図。FIG. 8 is an explanatory sectional view showing a third embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention.
【図９】（ａ）は第三の実施例の要部を示す拡大図、
（ｂ）は電子空間室部及びプラズマ生成空間室部の各々
の位置における磁場強度分布曲線図。FIG. 9A is an enlarged view showing a main part of the third embodiment,
(B) is a magnetic field intensity distribution curve diagram in each position of an electron space room part and a plasma generation space room part.
【図１０】本発明によるプラズマ処理装置の第四の実施
例を示す説明用断面図で、（ａ）はプラズマ処理時、
（ｂ）はクリーニング時を示す。FIG. 10 is an explanatory sectional view showing a fourth embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention, wherein FIG.
(B) shows the time of cleaning.
【図１１】図１０（ａ）に示すプラズマ処理装置の平面
図。FIG. 11 is a plan view of the plasma processing apparatus shown in FIG.
１…電子加熱空間室部、２…プラズマ生成空間室部、３
…第一の磁場発生手段としての永久磁石、４…第二の磁
場発生手段としての永久磁石、５…導波部、６…誘電
体、６ａ…誘電体のマイクロ波導出部、１２，１２ａ，
１２ｂ…電子サイクロトロン共鳴層、１４…電子加熱空
間室部とプラズマ生成空間室部との境界付近で磁場強度
が０になる位置、２０…基板、２１…支持台、３１…対
向板、３２，２２…マッチングボックス、３３，２３…
高周波バイアス電源、３５…直流バイアス電源、４０…
位相制御装置、１００…放電室。1: Electron heating space room, 2: Plasma generation space room, 3
... permanent magnet as first magnetic field generating means, 4 ... permanent magnet as second magnetic field generating means, 5 ... waveguide section, 6 ... dielectric, 6a ... dielectric microwave deriving section, 12, 12a,
12b: electron cyclotron resonance layer, 14: position at which the magnetic field intensity becomes 0 near the boundary between the electron heating space chamber and the plasma generation space chamber, 20: substrate, 21: support base, 31: opposed plate, 32, 22 ... matching boxes, 33, 23 ...
High frequency bias power supply, 35 ... DC bias power supply, 40 ...
Phase control device, 100: discharge chamber.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｃ ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H05H 1/46 H05H 1/46 C
Claims (9)
波部の周囲に配置された第１の静磁場発生手段による電
子サイクロトロン共鳴磁場との相互作用によりプラズマ
生成空間室部内にプラズマを生成し、このプラズマをプ
ラズマ生成空間室部の周囲に互いに極性を変えて配置さ
れた第２の静磁場発生手段によるカスプ磁場により閉じ
込めて被処理物を処理することを特徴とするプラズマ処
理方法。A plasma is introduced into a plasma generation space by an interaction between a microwave introduced from a waveguide and an electron cyclotron resonance magnetic field generated by a first static magnetic field generating means disposed around the waveguide. A plasma processing method comprising: confining the plasma with a cusp magnetic field generated by a second static magnetic field generating means disposed around the plasma generation space chamber with a different polarity; .
波部から該プラズマ生成空間室部の水平方向に導入され
たマイクロ波と、前記導波部の周囲に配置された第１の
静磁場発生手段による電子サイクロトロン共鳴磁場との
相互作用によりプラズマ生成空間室部内にプラズマを生
成し、このプラズマをプラズマ生成空間室部の周囲に互
いに極性を変えて配置された第２の静磁場発生手段によ
るカスプ磁場により閉じ込めて被処理物を処理すること
を特徴とするプラズマ処理方法。2. A microwave introduced in a horizontal direction of the plasma generation space from a waveguide provided on a side wall of the plasma generation space, and a first static electricity disposed around the waveguide. A second static magnetic field generating means which generates plasma in the plasma generating space by interaction with the electron cyclotron resonance magnetic field by the magnetic field generating means, and arranges the plasma around the plasma generating space with the polarities changed from each other; A plasma processing method comprising: processing an object to be processed by confining the object by a cusp magnetic field generated by the method.
入してプラズマを発生させて被処理物にプラズマ処理を
施す半導体装置の製造方法において、 前記被処理物を、その表面が前記マイクロ波の導入方向
と同じ方向で、かつ、前記プラズマ生成空間室部に生成
されたプラズマに接するように配置した状態でプラズマ
処理を施すことを特徴とする半導体装置の製造方法。3. A method of manufacturing a semiconductor device in which a microwave is introduced into a plasma generation space chamber to generate a plasma and perform a plasma process on the object, wherein the object has a surface having the microwave. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising performing plasma processing in the same direction as the introduction direction and in a state where the plasma processing is performed so as to be in contact with the plasma generated in the plasma generation space.
部にガスを導入し、該プラズマ生成空間室部内に前記被
処理物の主表面に接するプラズマを発生させ、該プラズ
マ及びこれれに付随して生成されたラジカルにより前記
被処理物をプラズマ処理することを特徴とする半導体装
置の製造方法。4. A gas is introduced into a plasma generation space in which an object is disposed, and a plasma is generated in the plasma generation space in contact with the main surface of the object to be processed. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein plasma processing is performed on the object to be processed by radicals generated as a result.
を含む混合ガスであることを特徴とする請求項４記載の
半導体装置の製造方法。5. The method according to claim 4, wherein said gas is a mixed gas containing monosilane, oxygen, and argon.
る性質のガスであることを特徴とする請求項４記載の半
導体装置の製造方法。6. The method according to claim 4, wherein the gas is a gas having a property of etching the object to be processed.
入してプラズマを発生させて被処理物にプラズマ処理を
施す半導体装置の製造方法において、 前記被処理物を、その表面が前記マイクロ波の導入方向
と同じ方向で、かつ、前記プラズマ生成空間室部に生成
されたプラズマに接する位置に配置され、プラズマ生成
空間部を挟んで前記被処理物に対向する位置にターゲッ
ト材が配置された状態でプラズマ処理を施すことを特徴
とする半導体装置の製造方法。7. A method of manufacturing a semiconductor device in which a microwave is introduced into a plasma generation space chamber to generate a plasma and perform a plasma process on the object, wherein the object has a surface having the microwave. A state in which the target material is arranged in the same direction as the introduction direction and in a position in contact with the plasma generated in the plasma generation space chamber, and in a position facing the workpiece with the plasma generation space interposed therebetween. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造方法。8. The method according to claim 7, wherein said target material is made of an insulating material.
とを特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造方法。9. The method according to claim 7, wherein said target material is made of a conductive material.
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