JP2008027816A - Plasma processing device, and plasma processing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma processing device capable of executing removal and reform of a film, on the side surface of a processing object substrate by obliquely entering ions into the processing object substrate without increasing the size thereof, and to provide a plasma processing method. <P>SOLUTION: This plasma processing device includes an exhaust means for evacuating the atmosphere in a vacuum vessel 107; a mass flow controller 108 for introducing a gas into the vacuum vessel 107; a plasma generation means (a slot antenna 105 and the like) generating plasma in the vacuum vessel; and a substrate support base 111 for mounting the processing object substrate 110 thereon. The substrate support base 111 includes a plurality of high-frequency power sources 202 for applying high-frequency waves; a phase control means 203 for controlling the phases of the high-frequency waves, applied from the high-frequency power sources 202; and a plurality of high-frequency electrodes 201 for respectively applying the plurality of phase-controlled high-frequency waves thereto. The phases of the high-frequency waves, respectively applied to the high-frequency electrodes 201, are shifted between the high-frequency electrodes 201 adjacent to each other, by the phase control means 203. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、基板にプラズマからのイオンを入射させて処理を行うプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関し、さらに詳しくは、イオンを基板に対して斜めに入射させるプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関するものである。   The present invention relates to a plasma processing apparatus and a plasma processing method for performing processing by making ions from plasma incident on a substrate, and more particularly to a plasma processing apparatus and a plasma processing method for causing ions to enter the substrate obliquely. is there.

これまでの半導体産業のめざましい発展に対して、プラズマプロセスは、大きな役割を担ってきた。その応用範囲は、プラズマCVD装置、スパッタ装置、プラズマエッチング装置、アッシング装置、イオン注入装置など多岐に亘っている。
つまり、半導体製造工程は、その中核工程の大半をプラズマプロセスに頼っていると言っても過言ではない。
従来のプラズマ処理装置における、基板に対するイオンの入射方向に関しては、エッチングのプロセスにおいて主に議論されてきた。その方向性とは、“如何に基板に対して垂直にイオンを入射させるか”というものであった。
エッチングプロセスにおいては、加工寸法の微細化に伴い、エッチングされたパターンの断面形状の垂直性を維持するため、入射イオンの垂直性が極限まで追及されている。
The plasma process has played a major role in the remarkable development of the semiconductor industry. The application range covers a wide range such as a plasma CVD apparatus, a sputtering apparatus, a plasma etching apparatus, an ashing apparatus, and an ion implantation apparatus.
In other words, it is no exaggeration to say that the semiconductor manufacturing process relies on the plasma process for most of its core processes.
In the conventional plasma processing apparatus, the incident direction of ions with respect to the substrate has been mainly discussed in the etching process. The directionality was “how to make ions incident perpendicular to the substrate”.
In the etching process, with the miniaturization of the processing dimension, the perpendicularity of incident ions is pursued to the limit in order to maintain the perpendicularity of the cross-sectional shape of the etched pattern.

イオン注入装置のように、イオン源からイオンを電極で引き出して基板に照射するタイプの装置は例外であるが、その他のプラズマ処理装置は、基板をバルクプラズマ中に設置する形式を取っている。
その際、基板表面には、必ず“シース”と呼ばれる、正に帯電した領域が形成され、プラズマに比べて基板の電位は数Vから十数Vの負電位となる。そして、シース中の電界によってプラズマ中の正イオンが加速され、基板に入射する。
このように、バルクプラズマ中に設置された基板では、入射するイオンの方向やエネルギーは、全てシースの状態により決定される。
一方、基板を設置する電極に高周波電力を印加する装置においては、シース電圧に高周波が重畳して、その電圧が周期的に変化し、かつ電力を印加しない場合に比べて、より大きなシース電圧(数百V)を得ることができるという点で異なっている。
An exception is the type of apparatus that draws ions from an ion source with an electrode and irradiates the substrate, such as an ion implantation apparatus, but other plasma processing apparatuses take the form of placing the substrate in bulk plasma.
At that time, a positively charged region called a “sheath” is always formed on the surface of the substrate, and the potential of the substrate becomes a negative potential of several volts to several tens of volts compared to plasma. Then, positive ions in the plasma are accelerated by the electric field in the sheath and enter the substrate.
Thus, in the substrate placed in the bulk plasma, the direction and energy of incident ions are all determined by the state of the sheath.
On the other hand, in a device that applies high-frequency power to an electrode on which a substrate is placed, a higher sheath voltage (higher voltage is superimposed on the sheath voltage, the voltage changes periodically, and the sheath voltage ( The difference is that several hundred volts can be obtained.

しかし、このような動的シースの場合においても、シースに加速されて正イオンが基板に入射するというメカニズムに変わりはない。
シースは、プラズマ中に挿入された基板の表面に一定の厚さを持って形成される。典型的なシースの厚さは0.01〜10mmである。そして、基板の表面が上記シースの厚さのスケールで見て平面であれば、シースはその表面に平行に、一定の厚みを持って形成される。
基板表面に1μmオーダーの起伏があったとしても、シースは平面状に形成されるのである。そして、基板に設置する電極に高周波電力を印加すると、シース面は平面のまま、高周波の周波数を持って厚くなったり薄くなったりと振動する。
そして、プラズマ中のイオンは、各々の時刻においてシースにかかる電界により、基板に対し垂直方向に加速されるのである。
However, even in the case of such a dynamic sheath, there is no change in the mechanism in which positive ions are incident on the substrate after being accelerated by the sheath.
The sheath is formed with a certain thickness on the surface of the substrate inserted into the plasma. Typical sheath thickness is 0.01-10 mm. If the surface of the substrate is flat when viewed on the thickness scale of the sheath, the sheath is formed with a certain thickness parallel to the surface.
Even if the substrate surface has undulations on the order of 1 μm, the sheath is formed in a planar shape. When high-frequency power is applied to the electrodes installed on the substrate, the sheath surface remains flat and vibrates as it becomes thicker or thinner with a high-frequency frequency.
The ions in the plasma are accelerated in the direction perpendicular to the substrate by the electric field applied to the sheath at each time.

一方、表面が平面である基板をバルクプラズマ中に挿入した場合、幾つかの要因によりその方向が乱されるが、概ねイオンは基板に対し垂直に入射する。
そして、この垂直性は大きな努力をせずとも必ず得られる効果であり、逆にこの垂直性を大きく乱すことは極めて困難である。
イオンの垂直性を乱す主な要因には、以下の3点が挙げられる。
1.プラズマ中でのイオンの運動エネルギー(シース電界に垂直な成分)、
2.シース中でのイオンの衝突散乱(対中性粒子)、
3.磁場による軌道の曲がり、という3点である。
イオンの運動エネルギーは、通常半導体製造に用いられる非平衡プラズマでは、0.1eV程度であり、シース電圧に対して2桁程度低いため、軌道の傾きに対する影響は非常に小さいと考えられる。
On the other hand, when a substrate having a flat surface is inserted into the bulk plasma, its direction is disturbed by several factors, but ions are generally incident on the substrate perpendicularly.
And this perpendicularity is an effect that is always obtained without great effort, and conversely, it is extremely difficult to greatly disturb this perpendicularity.
The following three points are listed as main factors that disturb the verticality of ions.
1. Ion kinetic energy in plasma (component perpendicular to sheath electric field),
2. Collisional scattering of ions in the sheath (against neutral particles),
3. There are three points: orbital bending due to a magnetic field.
The kinetic energy of ions is about 0.1 eV in the non-equilibrium plasma usually used for semiconductor manufacturing, and is about two orders of magnitude lower than the sheath voltage, so the influence on the inclination of the orbit is considered to be very small.

また、シース中でのイオン散乱の影響は、シースの厚さと、平均自由行程との比較から推定することができる。
典型的なプラズマ密度として1E11cm−3という値を用いると、平均自由行程がデバイ長(シース幅の数分の1)と同程度となる圧力は約100Paである。
通常エッチングで用いられているプラズマの動作圧は、10Pa以下であるため、シース中でのイオンの衝突散乱は無視してよいと考えられる。
磁場による軌道の曲がりは、ECR等の有磁場(しかも大きな磁場)プラズマで見られる現象である。磁場を用いないプラズマでは、この影響は無視してよい。
The influence of ion scattering in the sheath can be estimated from a comparison between the thickness of the sheath and the mean free path.
When a value of 1E11 cm −3 is used as a typical plasma density, the pressure at which the mean free path is approximately the Debye length (a fraction of the sheath width) is about 100 Pa.
Since the operating pressure of plasma normally used in etching is 10 Pa or less, collision scattering of ions in the sheath can be ignored.
Trajectory bending due to a magnetic field is a phenomenon observed in a magnetic field (and a large magnetic field) plasma such as ECR. This effect can be ignored for plasmas that do not use a magnetic field.

以上のように、入射イオンの垂直性の乱れは、低磁場/無磁場プラズマ処理装置の通常動作条件では殆ど起こらない。そのため、基板に入射するイオンは、意図せずして基板に対して垂直になっていたのである。
そして、この垂直性により、プラズマエッチングの手法は、大きな技術的方向転換をせずとも、100nm以下のデザインルールまでの適用が可能となっていた。
以上のように、基板に対する垂直なイオン入射は、微細加工の観点で大きく貢献してきたが、一方、垂直性のために実現困難なこともある。
その一つとして、側壁保護膜の除去が上げられる。ドライエッチング時にパターン側壁に形成される側壁保護膜は、側壁を活性種から保護しパターン形状を垂直に維持するために必要不可欠な膜である。
As described above, the disturbance of perpendicularity of incident ions hardly occurs under normal operating conditions of the low magnetic field / no magnetic field plasma processing apparatus. Therefore, the ions incident on the substrate were unintentionally perpendicular to the substrate.
Due to this perpendicularity, the plasma etching technique can be applied up to a design rule of 100 nm or less without significant technical change of direction.
As described above, the vertical ion incidence on the substrate has greatly contributed from the viewpoint of microfabrication, but on the other hand, it may be difficult to realize due to the verticality.
One example is the removal of the sidewall protective film. The side wall protective film formed on the pattern side wall during dry etching is an indispensable film for protecting the side wall from active species and maintaining the pattern shape vertical.

ただし一旦パターンが形成された後のレジストアッシング工程で、SiOやAlを含む強固な保護膜は、高エネルギーイオン衝撃や、特許文献1に記載のような水素またはフッ素を含むガスを添加する方法を用いれば除去することは可能であった。
しかし、活性な水素原子やフッ素原子により、不必要にシリコン基板や金属材料がエッチングされたり、高エネルギーイオンの照射により基板がダメージを受けたりする問題点が発生している。
このことは、また、装置のハードウエアの面でも、高エネルギーイオンの照射によりフッ素や高エネルギーイオンによる容器内壁材料が損傷するという問題ともなっている。
このような問題が発生しても高エネルギーイオン照射が必要となる理由は、入射イオンの基板に対する垂直性に原因がある。
However, in the resist ashing process after the pattern is once formed, the strong protective film containing SiO 2 or Al 2 O 3 uses high energy ion bombardment or a gas containing hydrogen or fluorine as described in Patent Document 1. It was possible to remove it using the method of addition.
However, there are problems that the silicon substrate and the metal material are unnecessarily etched by active hydrogen atoms and fluorine atoms, and the substrate is damaged by irradiation with high energy ions.
This also causes a problem that the inner wall material of the container due to fluorine or high energy ions is damaged by irradiation with high energy ions in terms of hardware of the apparatus.
The reason why high energy ion irradiation is necessary even when such a problem occurs is due to the perpendicularity of the incident ions to the substrate.

ここで、基板面及び側壁保護膜と、入射イオンとの関係を、図14を用いて説明する。
側壁保護膜110bは、基板110上に形成されたパターン110aの側面に付着する膜であるため、基板表面110cに対して垂直な方向に形成されている。
また、イオン204の入射方向も、基板表面110cに対して垂直であるため、この時、側壁保護膜110bから見ればイオン204は膜面に対してほぼ平行方向からの入射となり、そのスパッタ収率は限りなくゼロに近くなる。
一方、プラズマプロセス以外で側壁保護膜110bを除去する方法として、アミン系の薬液を用いる方法がある。しかし、薬液を用いた処理は、プロセスコストが高くかつ環境負荷も大きいという問題点がある。
また、もう一つの弊害として、パターンの側面への成膜や改質が困難であるという点が挙げられる。
Here, the relationship between the substrate surface and the sidewall protective film and the incident ions will be described with reference to FIG.
The sidewall protective film 110b is a film that adheres to the side surface of the pattern 110a formed on the substrate 110, and thus is formed in a direction perpendicular to the substrate surface 110c.
Further, since the incident direction of the ions 204 is also perpendicular to the substrate surface 110c, at this time, the ions 204 are incident from a direction substantially parallel to the film surface when viewed from the side wall protective film 110b, and the sputter yield thereof. Is infinitely close to zero.
On the other hand, as a method for removing the sidewall protective film 110b other than the plasma process, there is a method using an amine chemical solution. However, the treatment using a chemical solution has a problem that the process cost is high and the environmental load is large.
Another problem is that it is difficult to form or modify the film on the side surface of the pattern.

現在、高集積化のため、様々な新構造のMOSFETが開発されているが、その一つに縦型MOSFETがある。縦型MOSFETでは、パターン側面にチャネルとゲート絶縁膜を形成する必要がある。
基板の高集積化は、微細化に伴いゲート絶縁膜も薄膜化するため、リーク電流低減の目的でゲート絶縁膜にSiON膜を使用する必要がある。プレーナー型トランジスタでは、高性能SiON膜はSiO膜をプラズマ窒化して形成する。
しかし、前記の通り、通常のプラズマでは、イオンは基板に対して垂直に入射し、パターン側面には入射しないため、パターン側面のSiO膜に窒素を導入することはできない。
Currently, various new structure MOSFETs have been developed for high integration, one of which is a vertical MOSFET. In the vertical MOSFET, it is necessary to form a channel and a gate insulating film on the side surface of the pattern.
As the substrate is highly integrated, the gate insulating film is also thinned with miniaturization. Therefore, it is necessary to use a SiON film as the gate insulating film for the purpose of reducing leakage current. In the planar type transistor, the high performance SiON film is formed by plasma nitriding an SiO 2 film.
However, as described above, in normal plasma, ions enter perpendicularly to the substrate and do not enter the pattern side surface, and therefore nitrogen cannot be introduced into the SiO 2 film on the pattern side surface.

特許第3436931号公報(特許文献1)により基板支持台に複数の高周波電極を有するというプラズマ処理装置が提案されている。
しかし、このプラズマ処理装置においては、複数の電極に印加する高周波電力を調整することで、シース電圧を調整し処理の均一化を図る点に主眼が置かれている。
ところが、高周波電力を調整するだけでは、シースを空間的に振動させることはできない。
Japanese Patent No. 3436931 (Patent Document 1) proposes a plasma processing apparatus having a plurality of high-frequency electrodes on a substrate support.
However, in this plasma processing apparatus, the main focus is on adjusting the sheath voltage to make the processing uniform by adjusting the high-frequency power applied to the plurality of electrodes.
However, the sheath cannot be vibrated spatially only by adjusting the high frequency power.

また、特開昭61−191054号公報(特許文献2)により基板に対して斜めにイオンを入射させる装置として、イオン源を基板に対して斜めに設置するという装置が提案されている。
しかし、イオン源は一般的に、大きなイオン電流を得るためには大きな引出し電圧が必要となり、引き出されたイオンは数百eVという高エネルギーになる。
低エネルギーのイオン照射を行うためには、引き出されたイオンを減速する必要があるが、100eV以下に減速する過程ではイオンが散逸してしまうため、得られるビーム電流は非常に小さい。
また、高真空が必要であり、かつビーム径が小さくビーム照射の大面積化が困難であり、装置が大型となる割には生産性が低いものである。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-191054 (Patent Document 2) proposes an apparatus in which an ion source is installed obliquely with respect to a substrate as an apparatus for making ions incident obliquely with respect to the substrate.
However, an ion source generally requires a large extraction voltage to obtain a large ion current, and the extracted ions have a high energy of several hundred eV.
In order to perform ion irradiation with low energy, it is necessary to decelerate the extracted ions. However, since the ions are dissipated in the process of decelerating to 100 eV or less, the beam current obtained is very small.
Further, a high vacuum is required, the beam diameter is small, and it is difficult to increase the area of the beam irradiation, and the productivity is low for a large apparatus.

従来のプラズマ処理装置では、シースを通って基板に入射するイオンは、基板表面に対してほぼ垂直に入射するため、パターン側面にイオンを照射することができず、パターン側面に付着した膜の除去や改質を行うことは困難であった。
また、他の例の上記プラズマ処理装置では、イオン源を基板に対して斜めに設置するという構成であるため、上記のように、低エネルギーのイオン照射を行う場合、イオンが散逸してビーム電流が非常に小さくなり、大面積の処理に適さないという問題があった。
特許第3436931号公報 特開昭61−191054号公報
In a conventional plasma processing apparatus, ions incident on the substrate through the sheath are incident substantially perpendicular to the substrate surface. Therefore, the ions cannot be irradiated on the pattern side surface, and the film adhering to the pattern side surface is removed. It was difficult to carry out modification.
In the plasma processing apparatus of another example, since the ion source is installed obliquely with respect to the substrate, as described above, when low-energy ion irradiation is performed, the ions are dissipated and the beam current is Is very small and is not suitable for large area processing.
Japanese Patent No. 3436931 JP-A-61-191054

そこで、本発明は、ビーム径の制約がなく、かつ大型化することもなく、イオンを被処理基体に対して斜めにも入射させ、被処理基体の側面に付着した膜の除去や改質を行うことが可能であるプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention eliminates or modifies the film adhering to the side surface of the substrate to be processed by making the ions incident obliquely on the substrate to be processed without limiting the beam diameter and increasing the size. It is an object to provide a plasma processing apparatus and a plasma processing method that can be performed.

上記課題を解決するために本発明のプラズマ処理装置は、真空容器と、前記真空容器の大気を排気する排気手段と、前記真空容器にガスを導入するガス導入手段と、前記真空容器にプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、被処理基体が載置される基板支持手段と、を有するプラズマ処理装置において、高周波を印加する高周波電源と、前記高周波電源から印加される前記高周波の位相を制御する位相制御手段と、前記位相が制御された複数の高周波が各々印加される複数の電極と、を前記基板支持手段が有し、前記位相制御手段により前記複数の電極に各々印加される前記高周波の位相が隣接する前記電極間でずらされることを特徴とする。
さらに、本発明のプラズマ処理装置は、前記位相制御手段は、単数出力を有する複数の位相制御手段から成り、複数の前記高周波電源により各々印加されることを特徴とする。
さらに、本発明のプラズマ処理装置は、前記位相制御手段は、複数出力を有する移相器から成り、単数の前記高周波電源により印加されることを特徴とする。
さらに、本発明のプラズマ処理装置は、前記電極のピッチが10mm以下であることを特徴とする。
さらに、本発明のプラズマ処理装置は、前記高周波の周波数が10MHz以下であることを特徴とする。
一方、本発明のプラズマ処理方法は、真空容器内にプラズマ発生手段によりプラズマを発生し、前記真空容器内の基板支持手段に支持された被処理基体のプラズマ処理を行うプラズマ処理方法において、高周波を出力する高周波出力工程と、前記高周波の隣同士の位相を相違させる位相制御を行う位相制御工程と、前記位相制御後の前記隣同士で位相が相違する複数の高周波を前記基板支持手段に構成した複数の電極に個々に印加する個別高周波印加工程と、を有することを特徴とする。
さらに、本発明のプラズマ処理方法は、前記位相制御工程は、複数の高周波電源により各々出力される前記高周波の位相制御を、単数出力を有する複数の位相制御手段を用いて行うことを特徴とする。
さらに、本発明のプラズマ処理方法は、前記位相制御工程は、単数の高周波電源により出力される高周波の位相制御を、複数出力を有する移相器を用いて行い、当該移相器により隣同士の位相が相違する少なくとも2種の複数の高周波を生成することを特徴とする。
さらに、本発明のプラズマ処理方法は、前記各電極のピッチが10mm以下であることを特徴とする。
さらに、本発明のプラズマ処理方法は、前記高周波の周波数が10MHz以下であることを特徴とする。
In order to solve the above problems, a plasma processing apparatus of the present invention comprises a vacuum vessel, an exhaust means for exhausting the atmosphere of the vacuum vessel, a gas introduction means for introducing a gas into the vacuum vessel, and plasma in the vacuum vessel. In a plasma processing apparatus having a plasma generating means for generating and a substrate supporting means on which a substrate to be processed is placed, a high-frequency power source for applying a high frequency, and a phase for controlling the phase of the high-frequency applied from the high-frequency power source The substrate support means has a control means and a plurality of electrodes to which a plurality of high frequencies whose phases are controlled are respectively applied, and the phase of the high frequency applied to the plurality of electrodes by the phase control means Are shifted between adjacent electrodes.
Furthermore, the plasma processing apparatus of the present invention is characterized in that the phase control means includes a plurality of phase control means having a single output, and each of the phase control means is applied by a plurality of the high-frequency power sources.
Furthermore, the plasma processing apparatus of the present invention is characterized in that the phase control means comprises a phase shifter having a plurality of outputs and is applied by a single high-frequency power source.
Furthermore, the plasma processing apparatus of the present invention is characterized in that the pitch of the electrodes is 10 mm or less.
Furthermore, the plasma processing apparatus of the present invention is characterized in that the frequency of the high frequency is 10 MHz or less.
On the other hand, the plasma processing method of the present invention is a plasma processing method in which plasma is generated by plasma generating means in a vacuum vessel and plasma processing is performed on a substrate to be processed supported by the substrate support means in the vacuum vessel. The substrate support means includes a high-frequency output step for outputting, a phase control step for performing phase control for making phases adjacent to each other different from each other, and a plurality of high-frequency signals for which the phases are different from each other after the phase control. And an individual high frequency applying step for individually applying to a plurality of electrodes.
Furthermore, in the plasma processing method of the present invention, in the phase control step, the phase control of the high frequency output from each of a plurality of high frequency power supplies is performed using a plurality of phase control means having a single output. .
Further, in the plasma processing method of the present invention, in the phase control step, phase control of high frequency output from a single high frequency power source is performed using a phase shifter having a plurality of outputs, and the phase shifter performs adjacent control between adjacent phase shifters. It is characterized in that it generates at least two kinds of high frequencies having different phases.
Furthermore, the plasma processing method of the present invention is characterized in that the pitch of each electrode is 10 mm or less.
Furthermore, the plasma processing method of the present invention is characterized in that the frequency of the high frequency is 10 MHz or less.

本発明のプラズマ処理装置によれば、基板支持台にシース幅と同程度の大きさの複数の電極を設置し、この電極に、隣同士の電極間に一定の位相差を持った高周波電力を供給する。
このため、ビーム径の制約がなく、かつ装置を大型化せずに、イオンを基板に対して斜めにも入射させ、基板側面やパターン側面に付着した膜の除去や改質を行うことが可能となり、より高い高性能化を実現することができる。
一方、本発明のプラズマ処理方法によれば、複数の高周波の隣同士の位相を相違させる位相制御を行う位相制御工程と、位相制御後の前記隣同士で位相が相違する複数の高周波を複数の電極に個別に印加する個別高周波印加工程とを有する。
このため、ビーム径の制約がなく、かつ装置を大型化せずに、イオンを基板に対して斜めにも入射させ、基板側面やパターン側面に付着した膜の除去や改質を行うことが可能となり、より高い高性能化を実現することができる。
According to the plasma processing apparatus of the present invention, a plurality of electrodes having the same size as the sheath width are installed on the substrate support, and high-frequency power having a certain phase difference between adjacent electrodes is applied to the electrodes. Supply.
For this reason, it is possible to remove or modify the film adhering to the side surface of the substrate or the side surface of the pattern by making ions incident obliquely on the substrate without limiting the beam diameter and without increasing the size of the apparatus. Thus, higher performance can be realized.
On the other hand, according to the plasma processing method of the present invention, a phase control step for performing phase control for making the phases of adjacent high-frequency waves different from each other, and a plurality of high-frequency waves for which the phases are different from each other after the phase control are set to And an individual high frequency applying step for individually applying to the electrodes.
For this reason, it is possible to remove or modify the film adhering to the side surface of the substrate or the side surface of the pattern by making ions incident obliquely on the substrate without limiting the beam diameter and without increasing the size of the apparatus. Thus, higher performance can be realized.

以下、本発明を、その実施例に基づいて、図面を参照して説明する。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings based on the embodiments.

図1は、本発明の実施例1のプラズマ処理装置の概要及び内部構成を説明する説明図であり、図2は、本発明の実施例1のプラズマ処理装置の要部を拡大して説明する要部拡大説明図である。
本例のプラズマ処理装置は、図1に示すように、高周波発振器101、導波管102、整合器103、環状導波管104、スロットアンテナ105、石英製の誘電体窓106、及び、真空容器107を備える。
また、本例のプラズマ処理装置は、図1に示すように、マスフローコントローラ108、可変コンダクタンスバルブ109、及び、被処理基体の一例としてのSi基板110を載置して支持する基板支持手段としての基板支持台111を備える。
FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining an outline and an internal configuration of a plasma processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the plasma processing apparatus according to the first embodiment of the present invention. It is a principal part expansion explanatory drawing.
As shown in FIG. 1, the plasma processing apparatus of this example includes a high-frequency oscillator 101, a waveguide 102, a matching unit 103, an annular waveguide 104, a slot antenna 105, a quartz dielectric window 106, and a vacuum vessel. 107.
Further, as shown in FIG. 1, the plasma processing apparatus of the present example is a substrate support means for mounting and supporting a mass flow controller 108, a variable conductance valve 109, and a Si substrate 110 as an example of a substrate to be processed. A substrate support 111 is provided.

本例のプラズマ処理装置は、図1に示すように、高周波発振器101、導波管102、及び整合器103を環状導波管104に備える。
環状導波管104の下部にはスロットアンテナ105を有するスロット板を備え、この環状導波管104と真空容器107との間には石英製の誘電体窓106が介装されている。
高周波発振器101は、高周波電力を放射し、導波管102、整合器103、環状導波管104、スロットアンテナ105及び高周波電力を透過する誘電体窓106を介して真空容器(プラズマ処理室)107内にマイクロ波を放射してプラズマを生成する。
導波管102は、高周波電力の所謂導波経路の一部を構成し、高周波発振器101からの高周波電力を整合器103を介して環状導波管104に導く。
整合器103は、インピーダンス整合器であり、マイクロ波発生源(スロットアンテナ105)から負荷に供給される進行波と、負荷により反射されてマイクロ波発生源に戻ろうとする反射波のそれぞれの強度と位相を検知するパワーメーターを有する。
なお、マイクロ波の導波経路には、反射されたマイクロ波がマイクロ波発生源に戻ることを防止し、そのような反射波を吸収するアイソレータを備えてもよい。
As shown in FIG. 1, the plasma processing apparatus of this example includes a high-frequency oscillator 101, a waveguide 102, and a matching unit 103 in an annular waveguide 104.
A slot plate having a slot antenna 105 is provided below the annular waveguide 104, and a quartz dielectric window 106 is interposed between the annular waveguide 104 and the vacuum vessel 107.
The high-frequency oscillator 101 radiates high-frequency power, and a vacuum vessel (plasma processing chamber) 107 through a waveguide 102, a matching unit 103, an annular waveguide 104, a slot antenna 105, and a dielectric window 106 that transmits high-frequency power. Plasma is generated by emitting microwaves inside.
The waveguide 102 constitutes a part of a so-called waveguide path of high-frequency power, and guides the high-frequency power from the high-frequency oscillator 101 to the annular waveguide 104 via the matching unit 103.
The matching unit 103 is an impedance matching unit, and the intensity of each of the traveling wave supplied from the microwave generation source (slot antenna 105) to the load and the reflected wave reflected by the load and returning to the microwave generation source. It has a power meter that detects the phase.
The microwave waveguide path may include an isolator that prevents the reflected microwave from returning to the microwave generation source and absorbs the reflected wave.

整合器103は、パワーメーターを介して、マイクロ波発生源と負荷側とのマイクロ波のマッチングを図る機能を有し、詳しく図示しないが、4Eチューナや、EHチューナ、若しくはスタブチューナから構成されている。
また、環状導波管104の誘電体窓106付近の位置には、複数のスロットアンテナ105が備えられている。
The matching unit 103 has a function of matching the microwave between the microwave generation source and the load side via a power meter, and is configured by a 4E tuner, an EH tuner, or a stub tuner, although not shown in detail. Yes.
A plurality of slot antennas 105 are provided at positions near the dielectric window 106 of the annular waveguide 104.

一方、真空容器107は、金属導体から成り、その壁部の一部にガス導入手段としてのマスフローコントローラ108より接続された配管を備え、ガス排気手段に可変コンダクタンスバルブ109を備える。
マスフローコントローラ108は、真空容器107内に、マイクロ波により励起されて特定のプラズマを得るためのガスを供給する。
On the other hand, the vacuum vessel 107 is made of a metal conductor and includes a pipe connected to a part of its wall portion by a mass flow controller 108 as a gas introduction unit, and a variable conductance valve 109 as a gas exhaust unit.
The mass flow controller 108 supplies a gas for obtaining a specific plasma by being excited by microwaves in the vacuum vessel 107.

可変コンダクタンスバルブ109は、真空容器107内の圧力を調整する圧力調整手段であり、所謂排気手段の一部を構成するものと理解してもよい。
なお、排気手段は、不図示の排気路、可変コンダクタンスバルブ、圧力計、真空ポンプ及び制御部と共に圧力調整機構の構成をも同時に採用する必要がある。
その場合、その制御部は、真空ポンプを運転しながら、真空容器107内のプラズマ処理室の圧力を検出する圧力計が特定の値になるように、真空容器107内の圧力を調整する。
可変コンダクタンスバルブでは、弁の開き具合で調整する圧力調整弁(VAT製の圧力調整機能つきゲートバルブやMKS製排気スロットバルブ)を制御することによって調節するという態様がある。
なお、真空容器107内に、コンダクタンス調整手段を用いるか否かは、プラズマ処理装置を製作する製作思想に基づくものであり、任意の事項である。
The variable conductance valve 109 is a pressure adjusting means for adjusting the pressure in the vacuum vessel 107, and may be understood as constituting a part of a so-called exhaust means.
In addition, it is necessary to employ | adopt simultaneously the structure of a pressure regulation mechanism with an exhaust means not shown, a variable conductance valve, a pressure gauge, a vacuum pump, and a control part for an exhaust means.
In that case, the control unit adjusts the pressure in the vacuum vessel 107 so that the pressure gauge for detecting the pressure in the plasma processing chamber in the vacuum vessel 107 has a specific value while operating the vacuum pump.
In the variable conductance valve, there is a mode in which the pressure is adjusted by controlling a pressure adjusting valve (a gate valve with a pressure adjusting function made by VAT or an exhaust slot valve made by MKS) that is adjusted by the degree of opening of the valve.
Whether or not the conductance adjusting means is used in the vacuum vessel 107 is based on the manufacturing concept of manufacturing the plasma processing apparatus and is an arbitrary matter.

真空容器107内を排気するために真空ポンプを用いる場合、可変コンダクタンスバルブ109の圧力調整バルブを介して真空ポンプが接続される。真空ポンプは、真空容器107内を真空若しくは真空に近い状態にする際に利用される。
一方、真空容器107は、真空容器107内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段を備える。
プラズマ発生手段は、図1に示すように、高周波発振器101、導波管102、整合器103、環状導波管104、各スロットアンテナ105、誘電体窓106、及び、マスフローコントローラ108から構成されている。
また、真空容器107内には、図1に示すように、被処理基体としてのSi基板110を載置して支持する基板支持手段としての基板支持台111が配設されている。
When a vacuum pump is used to evacuate the inside of the vacuum vessel 107, the vacuum pump is connected via the pressure adjustment valve of the variable conductance valve 109. The vacuum pump is used when the inside of the vacuum container 107 is brought into a vacuum or a state close to a vacuum.
On the other hand, the vacuum vessel 107 includes plasma generating means for generating plasma in the vacuum vessel 107.
As shown in FIG. 1, the plasma generating means is composed of a high frequency oscillator 101, a waveguide 102, a matching unit 103, an annular waveguide 104, each slot antenna 105, a dielectric window 106, and a mass flow controller 108. Yes.
Further, as shown in FIG. 1, a substrate support 111 as a substrate support means for placing and supporting a Si substrate 110 as a substrate to be processed is disposed in the vacuum container 107.

一方、本発明の実施例1の基板支持台111は、図1、図2に示すように、被処理基体としてのSi基板110の載置位置付近の下方の領域において、複数の高周波電源202、複数の位相制御手段203、及び複数の電極201を備える。
以下、Si基板110の載置位置付近の上記複数の電極201を各々高周波電極201と呼ぶ。
各一つずつの高周波電源202、位相制御手段203、及び高周波電極201は、図2に示すように各々1セットとして電気的な接続関係を有する。
各高周波電源202は、高周波発振器RFを備え、各接続関係のある位相制御手段203に対し高周波電流若しくは高周波電圧を印加する。
各位相制御手段203は、図2に示すように、各接続関係のある高周波電源202からの高周波電力の位相を制御して各接続関係のある高周波電極201に対し印加する。
各位相制御手段203は、各接続関係のある高周波電極201に対し隣同士で高周波電力の位相が相違するように高周波電力の位相をずらして、その高周波電力を印加する。高周波電力の位相をずらす場合、高周波の出力に遅延をかけるという態様がある。
なお、各高周波電極201のピッチは、プラズマ処理の良好性、及び本発明の目的を達成するため、10mm以下に設定することが好ましい。
On the other hand, as shown in FIGS. 1 and 2, the substrate support 111 according to the first embodiment of the present invention includes a plurality of high-frequency power sources 202 in a lower region near the placement position of the Si substrate 110 as a substrate to be processed. A plurality of phase control means 203 and a plurality of electrodes 201 are provided.
Hereinafter, each of the plurality of electrodes 201 near the placement position of the Si substrate 110 is referred to as a high-frequency electrode 201.
Each one high frequency power source 202, phase control means 203, and high frequency electrode 201 have an electrical connection relationship as one set as shown in FIG.
Each high-frequency power source 202 includes a high-frequency oscillator RF and applies a high-frequency current or a high-frequency voltage to the phase control means 203 having a connection relationship.
As shown in FIG. 2, each phase control means 203 controls the phase of the high frequency power from the high frequency power supply 202 having each connection relationship and applies it to the high frequency electrode 201 having each connection relationship.
Each phase control means 203 shifts the phase of the high-frequency power so that the phases of the high-frequency power are different from each other with respect to the high-frequency electrode 201 having each connection relationship, and applies the high-frequency power. When shifting the phase of the high frequency power, there is a mode in which a delay is applied to the high frequency output.
Note that the pitch of each high-frequency electrode 201 is preferably set to 10 mm or less in order to achieve good plasma processing and the object of the present invention.

本例では、具体例として、図2に示すように、各位相制御手段203は、各高周波電極201の隣同士(隣接)で高周波の位相が1/4周期ずつずれるように位相を制御し、その位相の高周波を各接続関係のある高周波電極201に印加する。
図2に示すように、各高周波電極201に印加する高周波の電位Vrfは、時間tの経過とともに、各隣同士の各高周波電極201毎にタイミングを違えて基準電位、高電位、基準電位、低電位、基準電位を繰り返す。
位相制御手段203は、単数出力を有する複数の位相制御手段203のアレイから成り、接続関係のある高周波電源202により各々高周波が印加されるものであり、その高周波の位相を隣同士でずらしながら高周波電極201に与えるものである。
なお、前記高周波の周波数は、プラズマ処理の良好性、及び本発明の目的を達成するため、10MHz以下に設定することが好ましい。
In this example, as a specific example, as shown in FIG. 2, each phase control unit 203 controls the phase so that the phase of the high frequency is shifted by 1/4 period adjacent to (adjacent to) each high frequency electrode 201, The high frequency of the phase is applied to the high frequency electrode 201 having each connection relationship.
As shown in FIG. 2, the high-frequency potential Vrf applied to each high-frequency electrode 201 is different in timing for each adjacent high-frequency electrode 201 with the passage of time t. Repeat the potential and reference potential.
The phase control means 203 is composed of an array of a plurality of phase control means 203 having a single output, and each is applied with a high frequency by a high frequency power supply 202 having a connection relationship. This is given to the electrode 201.
The frequency of the high frequency is preferably set to 10 MHz or less in order to achieve good plasma processing and the object of the present invention.

ここで、プラズマ中のイオンについて説明する。プラズマ中のイオンは、プラズマ電位と上記各高周波電極201の電位との差により加速されてSi基板110に入射するという性質がある。
したがって、各々の高周波電極201に特定の位相差を持った高周波を印加すると、基板支持台111表面に沿って、空間的にプラズマ電位と各高周波電極201の電位との差が振動という現象として現れるため、シースの厚さや形が種々変動する(図3参照)。
その結果、イオンはプラズマとシースの界面に対して垂直に加速される性質があるため、時間経過とともにSi基板110にイオンが垂直入射する場所と斜入射する場所ができ、特定時間の平均ではSi基板110に対し様々な方向からイオンが入射する。
このため、その現象により、Si基板110の側面に対してもプラズマ処理を施すことが容易に実現されるため、Si基板110の側面にも、膜の除去や改質を行うことが可能となる。
Here, ions in the plasma will be described. The ions in the plasma are accelerated by the difference between the plasma potential and the potential of each of the high-frequency electrodes 201 and enter the Si substrate 110.
Therefore, when a high frequency having a specific phase difference is applied to each high-frequency electrode 201, the difference between the plasma potential and the potential of each high-frequency electrode 201 appears spatially along the surface of the substrate support 111 as a phenomenon called vibration. Therefore, the thickness and shape of the sheath vary variously (see FIG. 3).
As a result, since ions are accelerated perpendicularly to the interface between the plasma and the sheath, there are places where the ions are perpendicularly incident and obliquely incident on the Si substrate 110 as time passes. Ions are incident on the substrate 110 from various directions.
For this reason, it is possible to easily perform the plasma treatment on the side surface of the Si substrate 110 due to the phenomenon, so that the film can be removed or modified on the side surface of the Si substrate 110 as well. .

なお、本発明の実施例1においても、基板支持台111に温調部を備えることは可能である。調温部は、ヒータから構成され、処理に適した温度に制御するという態様がある。
温調部は、詳しく図示しないが、基板支持台111の温度を測定し、測定温度に基づいてSi基板110が特定の温度になるようにヒータ線への図示しない電源からの通電を制御する。
ただし調温部を用いるか否かは、プラズマ処理装置の製作思想に基づくものであり、その採用の有無は任意である。
In the first embodiment of the present invention, it is possible to provide the substrate support 111 with a temperature control unit. A temperature control part is comprised from a heater and has the aspect of controlling to the temperature suitable for a process.
Although not shown in detail, the temperature control unit measures the temperature of the substrate support 111 and controls energization from a power source (not shown) to the heater wire so that the Si substrate 110 reaches a specific temperature based on the measured temperature.
However, whether or not the temperature control unit is used is based on the manufacturing concept of the plasma processing apparatus, and whether or not it is used is arbitrary.

次に、本発明の実施例1のプラズマ処理方法の一例を説明する。
まず、真空容器107を大気開放して、特定の温度に設定された基板支持台111上にSi基板(Siウエハ)110を設置した後、不図示の排気手段により真空容器107内を0.1Pa程度まで排気する(排気工程)。
次に、排気された真空容器107内にマスフローコントローラ108を用いてガスを導入し、不図示のバラトロンで圧力を計測しながら可変コンダクタンスバルブ109を調整して、真空容器107内を特定の圧力に設定する(圧力調整工程)。
次に、環状導波管下部に開口されたスロットアンテナ105により、石英製の誘電体窓106を介して、真空容器107内に2.45GHzのマイクロ波を放射し、誘電体窓106表面にシート状の表面波プラズマを発生させる(プラズマ発生工程)。
誘電体窓106表面で生成したプラズマは、両極性拡散によりサセプタ上に設置されたSi基板110まで輸送される。
Next, an example of the plasma processing method of Example 1 of this invention is demonstrated.
First, the vacuum vessel 107 is opened to the atmosphere, and a Si substrate (Si wafer) 110 is set on a substrate support 111 set at a specific temperature, and then the inside of the vacuum vessel 107 is set to 0.1 Pa by an unillustrated exhaust means. Exhaust to an extent (exhaust process).
Next, gas is introduced into the evacuated vacuum vessel 107 using the mass flow controller 108, and the variable conductance valve 109 is adjusted while measuring the pressure with a baratron (not shown) to bring the inside of the vacuum vessel 107 to a specific pressure. Set (pressure adjustment step).
Next, a 2.45 GHz microwave is radiated into the vacuum vessel 107 through the quartz dielectric window 106 by the slot antenna 105 opened at the lower part of the annular waveguide, and a sheet is formed on the surface of the dielectric window 106. A surface wave plasma is generated (plasma generation step).
The plasma generated on the surface of the dielectric window 106 is transported to the Si substrate 110 installed on the susceptor by bipolar diffusion.

一方、真空容器107内では、基板支持台111に設置された複数の高周波電源202から個々に高周波電力が出力される(高周波出力工程)。
また、基板支持台111に設置された複数の位相制御手段203により前記複数の高周波電力の隣同士の位相を相違させる位相制御が行われる(位相制御工程)。
さらに、基板支持台111に設置された複数の高周波電極201に対し、複数の位相制御手段203による前記位相制御後の前記隣同士で位相が相違する各高周波が印加される(個別高周波印加工程)。
その結果、基板支持台111表面に沿って、空間的に上記プラズマ電位と各高周波電極201の電位との差が振動という現象として現れるため、シースの厚さや形が種々変動する。
このため、イオンはプラズマと変動するシースの界面に対して垂直に加速される性質があるため、Si基板110には、イオンが垂直入射する場所と斜入射する場所ができ、平均的にはSi基板110の表面及び各側面に対し様々な方向からイオンが入射する。
On the other hand, in the vacuum container 107, high frequency power is individually output from a plurality of high frequency power sources 202 installed on the substrate support 111 (high frequency output step).
Further, phase control is performed by the plurality of phase control means 203 installed on the substrate support base 111 so that the phases of the plurality of high-frequency powers adjacent to each other are different (phase control step).
Furthermore, the respective high frequencies whose phases are different from each other after the phase control by the plurality of phase control means 203 are applied to the plurality of high frequency electrodes 201 installed on the substrate support 111 (individual high frequency application step). .
As a result, since the difference between the plasma potential and the potential of each high-frequency electrode 201 appears spatially along the surface of the substrate support 111, the thickness and shape of the sheath varies in various ways.
For this reason, since ions are accelerated perpendicularly to the interface between the plasma and the changing sheath, the Si substrate 110 has a place where the ions are perpendicularly incident and a place where the ions are obliquely incident. Ions are incident on the surface and each side surface of the substrate 110 from various directions.

図3は、本発明の実施例1のプラズマ処理装置における高周波電源202の出力電力の印加方法、及びそれに伴うSi基板(Siウエハ)110表面のシース厚及びイオンの入射方向の変化の一例を示す。
本発明の実施例1のプラズマ処理装置では、図3に示すように、複数の高周波電極201には、それぞれ一定の位相差を持った高周波電力が印加されている。
図3中には、プラズマ電位Vpと、各高周波電極201の電位Vrfを同時に示してある。プラズマ中のイオン204は、プラズマ電位と高周波電極201電位の差Vp−Vrfにより加速されて、Si基板に入射する。
この時、図3に示すように、複数の高周波電極201に、それぞれ一定の位相差を持った高周波を印加する。すると、基板支持台111表面に沿って、空間的にVp−Vrfが振動し、それに伴ってシースの厚さも図3の点線に示すように変動する。
FIG. 3 shows an example of a method for applying the output power of the high-frequency power source 202 in the plasma processing apparatus according to the first embodiment of the present invention, and a change in the sheath thickness of the surface of the Si substrate (Si wafer) 110 and the incident direction of ions. .
In the plasma processing apparatus of Example 1 of the present invention, as shown in FIG. 3, high-frequency power having a certain phase difference is applied to the plurality of high-frequency electrodes 201.
In FIG. 3, the plasma potential Vp and the potential Vrf of each high-frequency electrode 201 are shown simultaneously. The ions 204 in the plasma are accelerated by the difference Vp−Vrf between the plasma potential and the high-frequency electrode 201 potential, and enter the Si substrate.
At this time, as shown in FIG. 3, a high frequency having a certain phase difference is applied to the plurality of high frequency electrodes 201. Then, Vp-Vrf spatially vibrates along the surface of the substrate support 111, and the thickness of the sheath fluctuates as shown by the dotted line in FIG.

イオンは、プラズマとシースの界面に対して垂直に加速されるため、ある時刻においては、Si基板(Siウエハ)110にイオンが垂直入射する場所と、斜入射する場所ができ、その場所は、時刻とともに移動する。
その結果、Si基板(Siウエハ)110表面のある一点で特定時間平均すると、様々な方向からイオンが入射することとなる。
以上の説明は、シース内のイオン204の通過時間が高周波の周波数より充分短いことを仮定して行っている。上記効果が得られる周波数は、イオン204の種類にもよるが、概ね10MHz以下であることが好ましい。
Since the ions are accelerated perpendicularly to the interface between the plasma and the sheath, at a certain time, there are places where the ions are perpendicularly incident on the Si substrate (Si wafer) 110 and places where they are obliquely incident. Move with time.
As a result, when a certain time is averaged at a certain point on the surface of the Si substrate (Si wafer) 110, ions are incident from various directions.
The above description is made on the assumption that the passage time of the ions 204 in the sheath is sufficiently shorter than the frequency of the high frequency. The frequency at which the above effect is obtained depends on the type of the ion 204, but is preferably approximately 10 MHz or less.

次に、プラズマ密度及び高周波電極201に印加するバイアス電圧条件と、イオンの入射角度の関係について考察する。
まず、シース電圧V−Vrf=Vと、シース幅dとの間には、以下の式1の関係があることが知られている。
Next, the relationship between the plasma density and the bias voltage condition applied to the high-frequency electrode 201 and the incident angle of ions will be considered.
First, a sheath voltage V p -V rf = V 0, between the sheath width d s, it is known that there is a relationship of Equation 1 below.

=0.585λ(2V/T3/4・・・式1 d s = 0.585λ D (2V 0 / T e ) 3/4 Formula 1

式1でλはデバイ長であり、Tは電子温度である。一方、図4は、式1を元に、プラズマ密度及びシース電圧とシース幅の関係を計算した結果を示すグラフ図である。
図4では、プラズマ密度と電子温度の値は、典型的な表面波干渉プラズマにおいて得られた値を用いている。図4に示すように、プラズマ密度が低く、かつシース電圧が高いほど、シース幅が大きくなることが分かる。
多くの高周波電極201を配置した時のシースの空間的挙動をより正確に求めるためには、電磁界シミュレーションを行う必要があるが、ここでは、以下の仮定を元に議論を進める。
まず、シースの空間的振動が正弦波で記述されるという仮定を行う。
一次元で考えた時、式で表すと、以下の式2のようになる。
Lambda D In Formula 1 is Debye length, T e is the electron temperature. On the other hand, FIG. 4 is a graph showing the results of calculating the relationship between the plasma density, sheath voltage, and sheath width based on Equation 1.
In FIG. 4, values obtained in a typical surface wave interference plasma are used as the values of the plasma density and the electron temperature. As shown in FIG. 4, it can be seen that the lower the plasma density and the higher the sheath voltage, the larger the sheath width.
In order to obtain more accurately the spatial behavior of the sheath when a large number of high-frequency electrodes 201 are arranged, it is necessary to perform electromagnetic field simulation. Here, the discussion proceeds based on the following assumptions.
First, the assumption is made that the spatial vibration of the sheath is described by a sine wave.
When considered in one dimension, it can be expressed by the following equation (2).

(x)=ds0{sin(2πx/x)+1}・・・式2 d s (x) = d s0 {sin (2πx / x 0 ) +1} Equation 2

ここでds0は最大シース幅の1/2、xは空間振動の波長である。この様子を図5に示す。
高周波電極201は空間的に離散的に配置されているが、この一連の高周波電極201に位相をずらした正弦波の高周波を印加した場合、空間的にもシース幅が正弦波で振動するという仮定は適切であると考えられる。
高周波電極201のピッチをxとした時、シースを空間的に振動させるためには、最低でもx≧2xの条件が必要である。また、xが大きくなるほど、上記シースの空間的振動は上記正弦波近似に近づく。
しかも、イオンはプラズマと変動するシースの界面に対して垂直に加速される性質があるため、Si基板110の側面を含む表面に照射するプラズマのビーム径を縮小させる現象が仮に発生しても極短時間のことである。
Here ds0 is 1/2, x 0 of the maximum sheath width is the wavelength of the spatial oscillation. This is shown in FIG.
The high-frequency electrode 201 is spatially discretely arranged. However, when a sinusoidal high-frequency wave is applied to the series of high-frequency electrodes 201, the sheath width is assumed to vibrate spatially with a sine wave. Is considered appropriate.
When the pitch of the high-frequency electrode 201 was set to x e, in order to vibrate the sheath spatially, it is necessary condition for even x 0 ≧ 2x e a minimum. Also, the larger the x 0, the spatial vibration of the sheath approaches the sinusoidal approximation.
Moreover, since ions are accelerated perpendicular to the interface between the plasma and the fluctuating sheath, even if a phenomenon of reducing the beam diameter of the plasma applied to the surface including the side surface of the Si substrate 110 occurs, It is a short time.

次に、上記正弦波近似を元に、イオンの最大入射角度を求める。イオンの入射角度はシースの傾きに相当し、式2をxで微分することで得られる。その最大値がイオンの最大入射角度に相当し、以下の式3で与えられる。   Next, the maximum incident angle of ions is obtained based on the above sine wave approximation. The incident angle of ions corresponds to the inclination of the sheath, and is obtained by differentiating Equation 2 by x. The maximum value corresponds to the maximum incident angle of ions, and is given by the following Expression 3.

θmax=arctan(2πds0/x)・・・式3 θ max = arctan (2π ds0 / x 0 ) Equation 3

ここで、θmaxは基板面の法線から測ったイオン入射の角度である。図4で求めたシース幅を元に、x=30mmという条件でのイオンの最大入射角度を求めた結果を図6に示す。
イオンの最大入射角度は、プラズマ密度及びシース電圧に依存するが、条件を選べば、45°以上の高角度でイオンをSi基板110に入射させることができる。
入射するイオンフラックスの角度依存性も重要な要素である。通常のシースでは、角度ゼロ(垂直)近辺のフラックスは高いが、高角度(水平に向う)側で急激にフラックスが低下する。
そのため、イオンの入射角度は実質的に基板面に対して垂直あったと言って良い。一方、空間的に振動するシースからのフラックスの角度依存は以下のように計算できる。
Here, θ max is an ion incident angle measured from the normal of the substrate surface. FIG. 6 shows the result of obtaining the maximum incident angle of ions under the condition of x 0 = 30 mm based on the sheath width obtained in FIG.
Although the maximum incident angle of ions depends on the plasma density and the sheath voltage, ions can be incident on the Si substrate 110 at a high angle of 45 ° or more if conditions are selected.
The angle dependence of the incident ion flux is also an important factor. In a normal sheath, the flux near the zero angle (vertical) is high, but the flux suddenly decreases at the high angle (horizontal) side.
Therefore, it can be said that the incident angle of ions was substantially perpendicular to the substrate surface. On the other hand, the angular dependence of the flux from the spatially vibrating sheath can be calculated as follows.

仮定として、プラズマ/シース界面の単位面積からシースに入射するイオンフラックスは一定であるとする。この仮定は、シースが振動してもプラズマ密度は空間的に一定であることと等価である。
一次元で考えると、d(x)で空間的に振動しているシースにおいて、xからx+Δxの間の、幅Δxにおけるシース長さは、以下の通り近似される。
シース長さが最短の場合(傾きゼロ)では、長さΔxとなり、傾きが正又は負に増えるほどその値は増加する。Δxに対するシース長さの増加率は次の式4で求まる。
It is assumed that the ion flux incident on the sheath from the unit area of the plasma / sheath interface is constant. This assumption is equivalent to the fact that the plasma density is spatially constant even when the sheath vibrates.
Considering in one dimension, in a sheath that is spatially oscillating at d s (x), the sheath length in the width Δx between x and x + Δx is approximated as follows.
When the sheath length is the shortest (slope is zero), the length is Δx, and the value increases as the slope increases positively or negatively. The increase rate of the sheath length with respect to Δx is obtained by the following equation 4.

√〔1+{(d(x+Δx)−d(x))/Δx}
→ √〔1+(dd(x)/dx)〕・・・式4
√ [1 + {(d s (x + Δx) −d s (x)) / Δx} 2 ]
→ √ [1+ (dd s (x) / dx) 2 ] Equation 4

ところで、比較のため、図7に従来例のシースの場合の規格化イオンフラックスの計算結果の一例を示す。図7に示すように、従来の水平のシースの場合、イオンが一様に垂直入射であるため、入射角0°(垂直)以外ではイオンフラックスは極端に低下する。
一方、図8は、本発明の実施例1の正弦波シースの場合の規格化イオンフラックスの計算結果の一例を示すグラフ図である。
図8から通常のシースと大きく異なる点は、斜めの入射角のイオンフラックスが減衰せず、逆に垂直入射より僅かに大きくなることが分る。このことは本発明の実施例1では斜入射イオンによる処理の効率が非常に高いという利点があることを明らかに示す。
正弦波シースの場合、イオンの入射角によりイオンエネルギーが異なる点にも注意を要する。Si基板110に入射するイオンエネルギーは、場所xにおけるシース電圧に等しいと仮定できる。
これは、イオンの入射角が小さい場合に正しい仮定であり、この時、シース電圧とイオンの入射角度の関係は、式1と式2より求めることができ、その計算結果は図9に示すようになる。
図9に示すように、最大入射角度での入射イオンエネルギーは、最大エネルギーの1/2程度となる。また、最大入射角度以外の角度では、高エネルギーと低エネルギーの2種類のエネルギーのイオンが入射することとなる。
For comparison, FIG. 7 shows an example of the calculation result of the normalized ion flux in the case of the conventional sheath. As shown in FIG. 7, in the case of a conventional horizontal sheath, since ions are uniformly perpendicularly incident, the ion flux is extremely reduced except at an incident angle of 0 ° (vertical).
On the other hand, FIG. 8 is a graph showing an example of the calculation result of the normalized ion flux in the case of the sine wave sheath of Example 1 of the present invention.
As can be seen from FIG. 8, the ion flux at an oblique incident angle is not attenuated but is slightly larger than that of the normal incidence. This clearly shows that Example 1 of the present invention has the advantage that the efficiency of treatment with obliquely incident ions is very high.
In the case of a sinusoidal sheath, attention should be paid to the fact that the ion energy varies depending on the incident angle of ions. It can be assumed that the ion energy incident on the Si substrate 110 is equal to the sheath voltage at the location x.
This is a correct assumption when the ion incident angle is small. At this time, the relationship between the sheath voltage and the ion incident angle can be obtained from Equations 1 and 2, and the calculation result is as shown in FIG. become.
As shown in FIG. 9, the incident ion energy at the maximum incident angle is about ½ of the maximum energy. At angles other than the maximum incident angle, ions of two types of energy, high energy and low energy, are incident.

一方、高周波電極201からシース端までの間には、シースの他に、Si基板110と高周波電極201の金属が露出しないようカバーするための特定の誘電体板(不図示)が存在する。
Si基板110の厚みは一般に約1mm程度と決まっている。また、高周波電極201の金属が露出しないようカバーするための誘電体板は、強度、加工性の問題から、やはり1mm程度が好ましい。
高周波電極201とプラズマとの間には、シース容量Cs、ウエハ容量Cw、誘電体容量Cdの3つの容量が直列に接続されている。
そして、高周波電極201に印加された電圧は、それぞれ3つの容量に分配され、一般的にシースに掛かる電圧の値は高周波電極201に印加された電圧より低くなる。このため、この値を定量的に計算し見積もる必要がある。
On the other hand, in addition to the sheath, there is a specific dielectric plate (not shown) for covering the Si substrate 110 and the metal of the high-frequency electrode 201 so as not to be exposed between the high-frequency electrode 201 and the sheath end.
The thickness of the Si substrate 110 is generally determined to be about 1 mm. Also, the dielectric plate for covering the high frequency electrode 201 so that the metal is not exposed is preferably about 1 mm from the viewpoint of strength and workability.
Three capacitors, a sheath capacitor Cs, a wafer capacitor Cw, and a dielectric capacitor Cd, are connected in series between the high-frequency electrode 201 and the plasma.
The voltage applied to the high-frequency electrode 201 is distributed to each of the three capacitors, and generally the value of the voltage applied to the sheath is lower than the voltage applied to the high-frequency electrode 201. For this reason, it is necessary to quantitatively calculate and estimate this value.

計算に必要な値は各容量の比誘電率と厚さである。シースは比誘電率1、厚さds、Si基板110は比誘電率11.8、厚さ1mm、誘電体にはAlを用い、比誘電率9.0、厚さ1mmとする。
この時、シース電圧Vと電極電圧Vrfの関係は、次の式5で求めることができる。
The values required for the calculation are the relative dielectric constant and thickness of each capacitor. The sheath has a relative dielectric constant of 1 and a thickness of ds, the Si substrate 110 has a relative dielectric constant of 11.8 and a thickness of 1 mm, Al 2 O 3 is used as the dielectric, and the relative dielectric constant is 9.0 and the thickness is 1 mm.
At this time, the relationship between the sheath voltage V 0 and the electrode voltage V rf can be obtained by the following Expression 5.

=Vrf/(1+0.196d)・・・式5 V 0 = V rf /(1+0.196 d s ) Equation 5

式5の計算結果を図10に示す。図10からシース幅が大きくなるほど、シース電圧が掛かりにくくなり、より大きな高周波電圧の印加が必要となる。 これまで、1次元のモデルを立てて、本発明の効果を検証してきたが、実際のSi基板(Siウエハ)110上の2次元平面に対して本発明を適用する方法を以下に説明する。
まず、図11を参照して、本発明の実施例1を構成する基板支持台111における高周波電極201の配置例を説明する。図11は、本発明の実施例1の基板支持台111における高周波電極201の配置例を説明する説明図である。
複数の高周波電極201の配置は、円形状の基板支持台111の領域面積内に収まるように図11中に示した通りにX,Y座標系の配置に決め、各高周波電極201の座標を(m,n)と表すこととする。
The calculation result of Equation 5 is shown in FIG. As shown in FIG. 10, the sheath voltage is less likely to be applied as the sheath width becomes larger, and a higher frequency voltage needs to be applied. Up to now, a one-dimensional model has been established to verify the effects of the present invention. A method of applying the present invention to a two-dimensional plane on an actual Si substrate (Si wafer) 110 will be described below.
First, with reference to FIG. 11, the example of arrangement | positioning of the high frequency electrode 201 in the board | substrate support stand 111 which comprises Example 1 of this invention is demonstrated. FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining an arrangement example of the high-frequency electrodes 201 on the substrate support 111 according to the first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 11, the arrangement of the plurality of high-frequency electrodes 201 is determined in the arrangement of the X and Y coordinate systems as shown in FIG. 11 so as to be within the area of the circular substrate support 111, and the coordinates of each high-frequency electrode 201 are ( m, n).

図11に示す各高周波電極201の配列で、
mn=Vsin(ωt+2πmx/x)という高周波を印加すれば、X方向に進行するシース波が得られる。
また、Vmn=Vsin(ωt+2πnx/x)という高周波を印加すれば、Y方向に進行するシース波が得られる。
さらに、Vmn=Vsin(ωt+2πmx/x±2πn・x/x)という高周波を印加すれば、斜め45°方向に進行するシース波が得られる。 以下、シースの空間的な振動のことをシース波とする。
上記方法の応用で、様々な方向に進行するシース波を得ることが可能である。
プラズマ処理で、基板表面に形成された様々な方向の図14に示されるパターン110aの側壁にイオン照射を行うためには、X方向、Y方向、+45°方向、−45°方向のシース波を一定時間間隔で順次励起すればよい。
また、シース波の進行方向を徐々に回転させてもよく、シース波の進行する向きは、±いずれにおいても、得られる効果は全く同じである。
In the arrangement of the high-frequency electrodes 201 shown in FIG.
When a high frequency of V mn = V 0 sin (ωt + 2πmx e / x 0 ) is applied, a sheath wave traveling in the X direction can be obtained.
Further, when a high frequency of V mn = V 0 sin (ωt + 2πnx e / x 0 ) is applied, a sheath wave traveling in the Y direction can be obtained.
Furthermore, when a high frequency of V mn = V 0 sin (ωt + 2πmx e / x 0 ± 2πn · x e / x 0 ) is applied, a sheath wave traveling in an oblique 45 ° direction can be obtained. Hereinafter, the spatial vibration of the sheath is referred to as a sheath wave.
By applying the above method, it is possible to obtain sheath waves traveling in various directions.
In order to irradiate ions on the sidewalls of the pattern 110a shown in FIG. 14 formed in various directions on the substrate surface by plasma treatment, sheath waves in the X direction, Y direction, + 45 ° direction, and −45 ° direction are used. What is necessary is just to excite sequentially by a fixed time interval.
Further, the traveling direction of the sheath wave may be gradually rotated, and the obtained effect is exactly the same regardless of the traveling direction of the sheath wave.

一方、図11では、高周波電極201の形状を正方形としているが、円形、六角形など、任意の形状でよい。
また、高周波電極201の配置方法は、同心円状の配置にしても構わない。この配置の場合には、中心から周辺、あるいは周辺から中心に向かうシース波を得ることが可能であり、θ方向に回転するシース波を得ることも可能である。
さらに、空間的なシースの振動を、正弦波ではなく三角波に歪ませることにより、一方向に傾いたイオン入射を行うことも可能である。
On the other hand, in FIG. 11, the shape of the high-frequency electrode 201 is a square, but it may be an arbitrary shape such as a circle or a hexagon.
The arrangement method of the high frequency electrode 201 may be a concentric arrangement. In this arrangement, it is possible to obtain a sheath wave that goes from the center to the periphery or from the periphery to the center, and it is also possible to obtain a sheath wave that rotates in the θ direction.
Furthermore, it is also possible to perform ion incidence inclined in one direction by distorting the spatial sheath vibration into a triangular wave instead of a sine wave.

一方、図12は、本発明の実施例1の高周波電源、及び位相制御手段の他の例を説明する説明図である。
これまで、図1に示す如く複数の高周波電極201に対して複数の高周波電源202を1対1に備える本発明の実施例1のプラズマ処理装置について説明してきたが、図13に示す如く一つの高周波電源202aと複数出力を持つ移相器203aを用いてもよい。
複数出力を持つ移相器203aの複数出力は、1対1に各高周波電極201に接続されるものであり、その複数出力の隣同士の出力は、同じく位相が相違する。
移相器203aの形態としては、コンデンサやインダクタを用いる形態、2波を合成する形態が考えられるが、位相を変化させることができれば、どのような形態であっても構わない。
On the other hand, FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining another example of the high-frequency power source and the phase control means according to the first embodiment of the present invention.
Up to this point, the plasma processing apparatus according to the first embodiment of the present invention in which a plurality of high-frequency power sources 202 are provided in a one-to-one relationship with a plurality of high-frequency electrodes 201 as shown in FIG. 1 has been described. A high-frequency power source 202a and a phase shifter 203a having a plurality of outputs may be used.
A plurality of outputs of the phase shifter 203a having a plurality of outputs are connected to the high-frequency electrodes 201 on a one-to-one basis, and outputs adjacent to the plurality of outputs are similarly different in phase.
As a form of the phase shifter 203a, a form using a capacitor or an inductor and a form combining two waves are conceivable, but any form may be used as long as the phase can be changed.

次に、図13を参照して、本発明の実施例1の基板支持台111を温度制御する変形例を説明する。図13は、本発明の実施例1の基板支持台111を温度制御する変形例を説明する説明図である。
この場合、高周波を印加する配線を基板周辺部から取り出し、基板支持台111の中心部に温度制御機構205を取り付ければよい。
温度制御機構205としては、ヒータブロック、温度制御された液体の流路205aを内部に持つ金属板が考えられる。この場合には、熱伝導を良くするため、電極が埋め込まれる誘電体は窒化アルミニウムの高熱伝導率材料が好ましい。
さらに、基板支持台111とSi基板110の間の熱伝導を向上させるため、必要に応じて基板支持台111表面に起伏を設け、基板支持台111とSi基板110の間にヘリウムガスを導入する機能を設けてもよい。
Next, with reference to FIG. 13, a modification in which the temperature of the substrate support 111 according to the first embodiment of the present invention is controlled will be described. FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining a modification in which the temperature of the substrate support 111 according to the first embodiment of the present invention is controlled.
In this case, a wiring for applying a high frequency is taken out from the peripheral portion of the substrate, and the temperature control mechanism 205 may be attached to the central portion of the substrate support 111.
The temperature control mechanism 205 may be a heater block or a metal plate having a temperature-controlled liquid flow path 205a. In this case, in order to improve heat conduction, the dielectric in which the electrode is embedded is preferably an aluminum nitride high thermal conductivity material.
Further, in order to improve the heat conduction between the substrate support 111 and the Si substrate 110, undulations are provided on the surface of the substrate support 111 as necessary, and helium gas is introduced between the substrate support 111 and the Si substrate 110. A function may be provided.

また、温度制御機構として上部または下部からのランプ加熱を用いてもよい。ただし、下部からのランプ加熱の場合は、基板支持台111及び高周波電極201を透明材料で作成することが好ましい。
この場合、基板支持台111の材料としては石英が好ましく、高周波電極201の材料としてはITOを用いればよい。
一方、本発明の実施例1の応用例として、ドライエッチング後の側壁保護膜除去、パターン側面の酸化/窒化及び不純物導入、プラズマCVD中の斜めイオン照射による被覆率改善及び膜の緻密化が考えられる。
また、印加電圧条件により最大入射角を制御できることから、逆テーパ形状のエッチングにも応用可能である。
また、垂直入射より、斜入射イオンの方がスパッタ率が高いことから、全面エッチバック工程やアッシング工程においても、エッチング速度の高速化、残渣除去効果の増大のメリットが得られる。
Further, lamp heating from the upper part or the lower part may be used as the temperature control mechanism. However, in the case of lamp heating from the lower part, it is preferable that the substrate support 111 and the high-frequency electrode 201 are made of a transparent material.
In this case, quartz is preferable as the material of the substrate support 111, and ITO may be used as the material of the high-frequency electrode 201.
On the other hand, as application examples of Embodiment 1 of the present invention, removal of the sidewall protective film after dry etching, oxidation / nitridation of the pattern side surface and introduction of impurities, improvement of the coverage by oblique ion irradiation during plasma CVD, and densification of the film are considered. It is done.
In addition, since the maximum incident angle can be controlled according to the applied voltage condition, it can be applied to etching with a reverse taper shape.
Further, since the incidence rate of obliquely incident ions is higher than that of normal incidence, the entire etching back process and the ashing process have the advantages of increasing the etching rate and increasing the residue removal effect.

本発明の実施例1のプラズマ処理装置においては、各々の高周波電極201に特定の位相差を持つ高周波を印加することで、基板支持台111表面に沿って空間的にプラズマ電位と各高周波電極201の電位との差が振動し、シースの厚さや形が種々変動する。
その結果、イオンはプラズマとシースの界面に対して垂直に加速される性質があるため、時間経過とともにSi基板110にイオンが垂直入射する場所と斜入射する場所ができ、特定時間の平均ではSi基板110に対し様々な方向からイオンを入射できる。
このため、その現象により、ビーム径の制約や装置の大型化を要せずに、Si基板110の側面に対してもプラズマ処理を施すことが容易になり、Si基板110の側面にも、膜の除去や改質を行うことが可能となり、より高性能化を実現できる。
In the plasma processing apparatus of Example 1 of the present invention, by applying a high frequency having a specific phase difference to each high frequency electrode 201, the plasma potential and each high frequency electrode 201 are spatially distributed along the surface of the substrate support 111. The difference between the potential and the potential of the sheath vibrates, and the thickness and shape of the sheath vary variously.
As a result, since ions are accelerated perpendicularly to the interface between the plasma and the sheath, there are places where the ions are perpendicularly incident and obliquely incident on the Si substrate 110 as time passes. Ions can be incident on the substrate 110 from various directions.
For this reason, the phenomenon makes it easy to perform plasma treatment on the side surface of the Si substrate 110 without requiring restriction of the beam diameter or enlargement of the apparatus. Removal and modification can be performed, and higher performance can be realized.

次に、ポリシリコンエッチング後の側壁保護膜の除去に適用した本発明の実施例2を説明する。
本発明の実施例2のプラズマ処理装置は、図1に示したプラズマ処理装置(表面波干渉プラズマ処理装置)を用いる。
誘電体窓106には、直径327mm、厚さ13mmの石英を用いた。また、スロットアンテナ105は、60°毎に6本のスロットを放射状に配置した形状の構成のものを用いた。
また、基板支持台111の高周波電極201のピッチは5mm、高周波の周波数を200kHz、シース波の波長を40mmとした。
Next, a second embodiment of the present invention applied to the removal of the sidewall protective film after the polysilicon etching will be described.
The plasma processing apparatus of Example 2 of the present invention uses the plasma processing apparatus (surface wave interference plasma processing apparatus) shown in FIG.
For the dielectric window 106, quartz having a diameter of 327 mm and a thickness of 13 mm was used. The slot antenna 105 has a configuration in which six slots are arranged radially every 60 °.
The pitch of the high-frequency electrodes 201 of the substrate support 111 was 5 mm, the high-frequency frequency was 200 kHz, and the sheath wave wavelength was 40 mm.

まず、基板支持台111上にポリシリコンエッチング直後のSi基板110を設置し、不図示のターボ分子ポンプとドライポンプにより排気した。
次に、真空容器107内に1000sccmのOガスを導入し、可変コンダクタンスバルブ109を調整して、圧力を100Paに設定した。
次に、2.45GHzのマイクロ波電源より3.0kWのマイクロ波を発振させた。この時、環状導波管下部に開口されたスロットアンテナ105より、誘電体窓106を介して、真空容器107内にマイクロ波が放射され、表面波プラズマが発生した。
1枚目のウエハは基板にVrf=50Vで同位相の高周波を印加し、60秒間の処理を行った。また、2枚目のウエハは、基板にVrf=50Vで本発明に基づく位相変調した高周波を印加し、60秒間の処理を行った。
First, the Si substrate 110 immediately after the polysilicon etching was placed on the substrate support 111 and evacuated by a turbo molecular pump and a dry pump (not shown).
Next, 1000 sccm of O 2 gas was introduced into the vacuum vessel 107, the variable conductance valve 109 was adjusted, and the pressure was set to 100 Pa.
Next, a 3.0 kW microwave was oscillated from a 2.45 GHz microwave power source. At this time, microwaves were radiated from the slot antenna 105 opened at the lower part of the annular waveguide into the vacuum vessel 107 through the dielectric window 106, and surface wave plasma was generated.
The first wafer was processed for 60 seconds by applying a high frequency of the same phase at Vrf = 50 V to the substrate. The second wafer was processed for 60 seconds by applying a phase-modulated high frequency wave according to the present invention at Vrf = 50 V to the substrate.

処理終了後、両方のウエハ表面をSEMを用いて観察した結果、以下の通りであった。1枚目のウエハでは、パターンエッジに突起状の残渣が残っており、次工程でアミン系の剥離液処理を行う必要があった。
一方、2枚目のウエハでは、パターンエッジの残渣は無く、側壁膜も完全に除去されていた。そのため、次工程のアミン系剥離液処理を省略することができ、製造工程のコストダウンが実現された。
基板にVrf=50Vで本発明に基づく位相変調した高周波を印加し、60秒間の処理を行った場合は、基板に対し良好に側面を含む様々な方向からイオンが入射する現象を得ることができ、基板の側面の膜を完全に除去することができた。
このことにより、本例のプラズマ処理装置は、装置の大型化を図ることなく、基板の表面及び側面の処理を良好に行うことができ、明らかにより高度な高性能化を実現したことが確認された。
After the processing, both wafer surfaces were observed using SEM, and the results were as follows. In the first wafer, a protruding residue remained on the pattern edge, and it was necessary to perform an amine-based stripping liquid treatment in the next step.
On the other hand, the second wafer had no pattern edge residue and the sidewall film was completely removed. Therefore, the next process of removing the amine-based stripping solution can be omitted, and the cost of the manufacturing process can be reduced.
When a phase-modulated high frequency wave according to the present invention is applied to the substrate at Vrf = 50 V and the treatment is performed for 60 seconds, it is possible to obtain a phenomenon in which ions are incident on the substrate from various directions including the side surface. The film on the side surface of the substrate could be completely removed.
As a result, it was confirmed that the plasma processing apparatus of this example was able to satisfactorily process the surface and side surfaces of the substrate without increasing the size of the apparatus, and clearly realized higher performance. It was.

次に、Al配線エッチング後の側壁保護膜の除去に適用した本発明の実施例3を説明する。
本発明の実施例3のプラズマ処理装置は、図1に示したプラズマ処理装置(表面波干渉プラズマ処理装置)を用いた。
誘電体窓106は、直径327mm、厚さ13mmの石英を用いた。また、スロットアンテナ105は、60°毎に6本のスロットを放射状に配置した形状のものを用いた。
また、基板支持台111の高周波電極201のピッチは5mm、高周波の周波数を100kHz、シース波の波長を40mmとした。
Next, Embodiment 3 of the present invention applied to the removal of the sidewall protective film after the Al wiring etching will be described.
As the plasma processing apparatus of Example 3 of the present invention, the plasma processing apparatus (surface wave interference plasma processing apparatus) shown in FIG. 1 was used.
The dielectric window 106 is made of quartz having a diameter of 327 mm and a thickness of 13 mm. The slot antenna 105 has a shape in which six slots are arranged radially every 60 °.
The pitch of the high-frequency electrodes 201 of the substrate support 111 was 5 mm, the high-frequency frequency was 100 kHz, and the wavelength of the sheath wave was 40 mm.

まず、第一の処理室内の基板支持台111上に、Al膜とレジストが表面に形成されたシリコン基板を設置し、不図示のターボ分子ポンプとドライポンプにより排気した。
次に、真空容器107内に100sccmのC12ガスと50sccmのBC13を導入し、可変コンダクタンスバルブ109を調整して、圧力を5Paに設定した。次に、2.45GHzのマイクロ波電源より3.0kWのマイクロ波を発振させた。
この時、環状導波管下部に開口されたスロットアンテナ105より、誘電体窓106を介して、真空容器107内にマイクロ波が放射され、表面波プラズマが発生した。
同時に、基板支持台111の高周波電極201には、同位相でVrf=150Vの高周波を印加し、前記条件で10秒間処理を行った。
First, a silicon substrate having an Al film and a resist formed on its surface was placed on the substrate support 111 in the first processing chamber, and evacuated by a turbo molecular pump and a dry pump (not shown).
Next, 100 sccm of C12 gas and 50 sccm of BC13 were introduced into the vacuum vessel 107, the variable conductance valve 109 was adjusted, and the pressure was set to 5 Pa. Next, a 3.0 kW microwave was oscillated from a 2.45 GHz microwave power source.
At this time, microwaves were radiated from the slot antenna 105 opened at the lower part of the annular waveguide into the vacuum vessel 107 through the dielectric window 106, and surface wave plasma was generated.
At the same time, a high frequency of Vrf = 150 V in the same phase was applied to the high frequency electrode 201 of the substrate support 111 and the treatment was performed for 10 seconds under the above conditions.

次に、プラズマを維持したままC12流量を100sccm、BC13流量を10sccm、圧力を10Paに変更し、終点までエッチングを行った後、さらに30%のオーバーエッチングを行った。
Alエッチングの終了後、ウエハを真空中に維持したまま、第二の処理室にウエハを搬送し、基板支持台111にウエハを設置後、1000sccmのOガスを導入し、可変コンダクタンスバルブ109を調整して、圧力を100Paに設定した。
次に、2.45GHzのマイクロ波電源より3.0kWのマイクロ波を発振させ、プラズマを生成して、レジストのアッシング処理を行った。
1枚目のウエハは基板にVrf=50Vで同位相の高周波を印加し、60秒間の処理を行った。また、2枚目のウエハは、基板にVrf=50Vで本発明に基づく位相変調した高周波を印加し、60秒間の処理を行った。
Next, while maintaining the plasma, the C12 flow rate was changed to 100 sccm, the BC13 flow rate was changed to 10 sccm, and the pressure was changed to 10 Pa. After etching to the end point, 30% overetching was performed.
After the Al etching is completed, the wafer is transferred to the second processing chamber while maintaining the wafer in a vacuum, and after placing the wafer on the substrate support 111, 1000 sccm of O 2 gas is introduced, and the variable conductance valve 109 is turned on. The pressure was set to 100 Pa by adjusting.
Next, a 3.0 kW microwave was oscillated from a 2.45 GHz microwave power source to generate plasma, and the resist was ashed.
The first wafer was processed for 60 seconds by applying a high frequency of the same phase at Vrf = 50 V to the substrate. The second wafer was processed for 60 seconds by applying a phase-modulated high frequency wave according to the present invention at Vrf = 50 V to the substrate.

処理終了後、両方のウエハを大気中に24時間放置した後、表面をSEMを用いて観察した結果、以下の通りであった。1枚目のウエハでは、パターン側面に突起状のアフターコロージョンが観察された。
一方、2枚目のウエハでは、パターン側面の突起物は無く、側壁の塩素も完全に除去されていることが判明した。そのため、次工程のアミン系剥離液処理を省略することができ、製造工程のコストダウンが実現された。
基板にVrf=50Vで本発明に基づく位相変調した高周波を印加し、60秒間の処理を行った場合は、基板に対し良好に側面を含む様々な方向からイオンが入射する現象を得ることができ、基板の側面の膜を完全に除去することができた。
このことにより、本例のプラズマ処理装置も、装置の大型化を図ることなく、基板の表面及び側面の処理を良好に行うことができ、明らかにより高度な高性能化を実現したことが確認された。
After the treatment, both wafers were left in the atmosphere for 24 hours, and the surface was observed using SEM. The results were as follows. In the first wafer, protruding after-corrosion was observed on the side surface of the pattern.
On the other hand, it was found that the second wafer had no protrusions on the side surface of the pattern and chlorine on the side walls was completely removed. Therefore, the next process of removing the amine-based stripping solution can be omitted, and the cost of the manufacturing process can be reduced.
When a phase-modulated high frequency wave according to the present invention is applied to the substrate at Vrf = 50 V and the treatment is performed for 60 seconds, it is possible to obtain a phenomenon in which ions are incident on the substrate from various directions including the side surface. The film on the side surface of the substrate could be completely removed.
As a result, it was confirmed that the plasma processing apparatus of this example was able to perform the processing of the surface and side surfaces of the substrate satisfactorily without increasing the size of the apparatus, and clearly realized higher performance. It was.

次に、ポリシリコン電極側面の酸化に適用した本発明の実施例4を説明する。
本発明の実施例4のプラズマ処理装置は、図1に示したプラズマ処理装置(表面波干渉プラズマ処理装置)を用いた。誘電体窓106は、直径327mm、厚さ13mmの石英を用いた。また、スロットアンテナ105は、60°毎に6本のスロットを放射状に配置した形状のものを用いた。
また、基板支持台111の高周波電極201のピッチは5mm、高周波の周波数を100kHz、シース波の波長を30mmとした。
Next, a fourth embodiment of the present invention applied to oxidation of the side surface of the polysilicon electrode will be described.
As the plasma processing apparatus of Example 4 of the present invention, the plasma processing apparatus (surface wave interference plasma processing apparatus) shown in FIG. 1 was used. The dielectric window 106 is made of quartz having a diameter of 327 mm and a thickness of 13 mm. The slot antenna 105 has a shape in which six slots are arranged radially every 60 °.
The pitch of the high-frequency electrodes 201 of the substrate support 111 was 5 mm, the high-frequency frequency was 100 kHz, and the wavelength of the sheath wave was 30 mm.

まず、基板支持台111上にポリシリコンパターンの付いたシリコン基板を設置し、不図示のターボ分子ポンプとドライポンプにより排気した。
次に、真空容器107内に5sccmのOガスと95sccmのHeガスを導入し、可変コンダクタンスバルブ109を調整して、圧力を10Paに設定した。次に、2.45GHzのマイクロ波電源より1.0kWのマイクロ波を発振させた。
この時、環状導波管下部に開口されたスロットアンテナ105より、誘電体窓106を介して、真空容器107内にマイクロ波が放射され、表面波プラズマが発生した。
1枚目のウエハは基板にVrf=40Vで同位相の高周波を印加し、180秒間の処理を行った。また、2枚目のウエハは、基板にVrf=40Vで本発明に基づく位相変調した高周波を印加し、180秒間の処理を行った。
First, a silicon substrate with a polysilicon pattern was placed on the substrate support 111 and evacuated by a turbo molecular pump and a dry pump (not shown).
Next, 5 sccm of O 2 gas and 95 sccm of He gas were introduced into the vacuum vessel 107, the variable conductance valve 109 was adjusted, and the pressure was set to 10 Pa. Next, a 1.0 kW microwave was oscillated from a 2.45 GHz microwave power source.
At this time, microwaves were radiated from the slot antenna 105 opened at the lower part of the annular waveguide into the vacuum vessel 107 through the dielectric window 106, and surface wave plasma was generated.
The first wafer was processed for 180 seconds by applying a high frequency of the same phase at Vrf = 40V to the substrate. Further, the second wafer was processed for 180 seconds by applying a phase-modulated high frequency according to the present invention at Vrf = 40 V to the substrate.

処理終了後、両方のウエハの断面をTEMを用いてパターン上面と側面の酸化膜厚を測定した。その結果、1枚目のウエハでは、パターン上面と側面の膜厚比が1:0.3であった。
一方、2枚目のウエハでは、膜厚比が1:0.85となり、パターン側面の成膜速度が大幅に改善された。これは、シースを振動させることにより、パターン側面にもイオンが入射し、成膜速度が向上した結果である。
基板にVrf=40Vで本発明に基づく位相変調した高周波を印加し、180秒間の処理を行った場合は、基板に対し良好に側面を含む様々な方向からイオンが入射する現象を得ることができ、基板の側面に良好な酸化膜を形成することができた。
このことにより、本例のプラズマ処理装置も、装置の大型化を図ることなく、基板の表面及び側面の処理を良好に行うことができ、明らかにより高度な高性能化を実現したことが確認された。
After the completion of the processing, the oxide film thicknesses on the upper surface and the side surface of the pattern were measured on the cross sections of both wafers using TEM. As a result, in the first wafer, the film thickness ratio between the upper surface and the side surface of the pattern was 1: 0.3.
On the other hand, in the second wafer, the film thickness ratio became 1: 0.85, and the film formation rate on the pattern side surface was greatly improved. This is a result of improving the film formation speed by causing ions to enter the side surface of the pattern by vibrating the sheath.
When a phase-modulated high frequency wave according to the present invention is applied to the substrate at Vrf = 40 V and processing is performed for 180 seconds, it is possible to obtain a phenomenon in which ions are incident on the substrate from various directions including side surfaces. An excellent oxide film could be formed on the side surface of the substrate.
As a result, it was confirmed that the plasma processing apparatus of this example was able to perform the processing of the surface and side surfaces of the substrate satisfactorily without increasing the size of the apparatus, and clearly realized higher performance. It was.

次に、ポリシリコン電極側面に形成された酸化膜の窒化に適用した本発明の実施例5を説明する。
本発明の実施例5のプラズマ処理装置は、図1に示したプラズマ処理装置(表面波干渉プラズマ処理装置)を用いた。
誘電体窓106は、直径327mm、厚さ13mmの石英を用いた。また、スロットアンテナ105は、60°毎に6本のスロットを放射状に配置した形状のものを用いた。
また、基板支持台111の高周波電極201のピッチは5mm、高周波の周波数を100kHz、シース波の波長を30mmとした。
Next, a fifth embodiment of the present invention applied to nitridation of an oxide film formed on the side surface of a polysilicon electrode will be described.
As the plasma processing apparatus of Example 5 of the present invention, the plasma processing apparatus (surface wave interference plasma processing apparatus) shown in FIG. 1 was used.
The dielectric window 106 is made of quartz having a diameter of 327 mm and a thickness of 13 mm. The slot antenna 105 has a shape in which six slots are arranged radially every 60 °.
The pitch of the high-frequency electrodes 201 of the substrate support 111 was 5 mm, the high-frequency frequency was 100 kHz, and the wavelength of the sheath wave was 30 mm.

まず、基板支持台111上にポリシリコンパターンが形成され、その表面に2nmの酸化膜が形成されたシリコン基板を設置し、不図示のターボ分子ポンプとドライポンプにより排気した。
次に、真空容器107内に100sccmのNガスを導入し、可変コンダクタンスバルブ109を調整して、圧力を100Paに設定した。
次に、2.45GHzのマイクロ波電源より1.0kWのマイクロ波を発振させた。この時、環状導波管下部に開口されたスロットアンテナ105より、誘電体窓106を介して、真空容器107内にマイクロ波が放射され、表面波プラズマが発生した。
次に、基板にVrf=40Vで本発明に基づく位相変調した高周波を印加し、180秒間の処理を行った。
First, a silicon substrate having a polysilicon pattern formed on the substrate support 111 and having a 2 nm oxide film formed on the surface was placed, and evacuated by a turbo molecular pump and a dry pump (not shown).
Next, 100 sccm of N 2 gas was introduced into the vacuum vessel 107, the variable conductance valve 109 was adjusted, and the pressure was set to 100 Pa.
Next, a 1.0 kW microwave was oscillated from a 2.45 GHz microwave power source. At this time, microwaves were radiated from the slot antenna 105 opened at the lower part of the annular waveguide into the vacuum vessel 107 through the dielectric window 106, and surface wave plasma was generated.
Next, a high frequency phase-modulated according to the present invention was applied to the substrate at Vrf = 40 V, and a treatment for 180 seconds was performed.

処理終了後、パターン上面と側面の窒素導入量をμオージェを用いて測定した。その結果、パターン上面と側面の窒素濃度比は1:0.7であった。
以上のように、シースを振動させることで、パターン側面にもイオンが入射するため、パターン側面に形成されたシリコン酸化膜への窒素の導入が可能となった。
基板にVrf=40Vで本発明に基づく位相変調した高周波を印加し、180秒間の処理を行った場合は、基板に対し良好に側面を含む様々な方向からイオンが入射するため、基板の側面に形成されたシリコン酸化膜への良好な窒素の導入が可能となった。
このことにより、本例のプラズマ処理装置も、装置の大型化を図ることなく、基板の表面及び側面の処理を良好に行うことができ、明らかにより高度な高性能化を実現したことが確認された。
After the treatment was completed, the amount of nitrogen introduced on the upper and side surfaces of the pattern was measured using μ Auger. As a result, the nitrogen concentration ratio between the upper surface and the side surface of the pattern was 1: 0.7.
As described above, since the ions are incident on the side surface of the pattern by vibrating the sheath, nitrogen can be introduced into the silicon oxide film formed on the side surface of the pattern.
When a phase-modulated high frequency wave according to the present invention is applied to the substrate at Vrf = 40 V and the treatment is performed for 180 seconds, ions are incident on the substrate from various directions including the side surface, so that the substrate is exposed to the side surface. Good nitrogen can be introduced into the formed silicon oxide film.
As a result, it was confirmed that the plasma processing apparatus of this example was able to perform the processing of the surface and side surfaces of the substrate satisfactorily without increasing the size of the apparatus, and clearly realized higher performance. It was.

次に、ポリシリコン電極上に形成されたプラズマSiO膜の側面の緻密化に適用した本発明の実施例6を説明する。
本発明の実施例6のプラズマ処理装置は、図1に示したプラズマ処理装置(表面波干渉プラズマ処理装置)を用いた。
誘電体窓106は、直径327mm、厚さ13mmの石英を用いた。また、スロットアンテナ105は、60°毎に6本のスロットを放射状に配置した形状のものを用いた。
また、基板支持台111の高周波電極201のピッチは5mm、高周波の周波数を100kHz、シース波の波長を30mmとした。
Next, Example 6 of the present invention applied to densification of the side surface of the plasma SiO 2 film formed on the polysilicon electrode will be described.
As the plasma processing apparatus of Example 6 of the present invention, the plasma processing apparatus (surface wave interference plasma processing apparatus) shown in FIG. 1 was used.
The dielectric window 106 is made of quartz having a diameter of 327 mm and a thickness of 13 mm. The slot antenna 105 has a shape in which six slots are arranged radially every 60 °.
The pitch of the high-frequency electrodes 201 of the substrate support 111 was 5 mm, the high-frequency frequency was 100 kHz, and the wavelength of the sheath wave was 30 mm.

まず、基板支持台111上に櫛型のポリシリコンパターンが形成されたシリコン基板を設置し、不図示のターボ分子ポンプとドライポンプにより排気した。
次に、真空容器107内に50sccmのSiHと、100sccmのNOガスを導入し、可変コンダクタンスバルブ109を調整して、圧力を100Paに設定した。
次に、2.45GHzのマイクロ波電源より1.0kWのマイクロ波を発振させた。この時、環状導波管下部に開口されたスロットアンテナ105より、誘電体窓106を介して、真空容器107内にマイクロ波が放射され、表面波プラズマが発生した。
1枚目のウエハは基板にVrf=40Vで同位相の高周波を印加し、30秒間の成膜を行った。また、2枚目のウエハは、基板にVrf=40Vで本発明に基づく位相変調した高周波を印加し、30秒間の成膜を行った。
First, a silicon substrate on which a comb-shaped polysilicon pattern was formed was placed on the substrate support 111, and evacuated by a turbo molecular pump and a dry pump (not shown).
Next, 50 sccm of SiH 4 and 100 sccm of N 2 O gas were introduced into the vacuum vessel 107, the variable conductance valve 109 was adjusted, and the pressure was set to 100 Pa.
Next, a 1.0 kW microwave was oscillated from a 2.45 GHz microwave power source. At this time, microwaves were radiated from the slot antenna 105 opened at the lower part of the annular waveguide into the vacuum vessel 107 through the dielectric window 106, and surface wave plasma was generated.
The first wafer was subjected to film formation for 30 seconds by applying a high frequency of the same phase at Vrf = 40 V to the substrate. The second wafer was subjected to film formation for 30 seconds by applying a phase-modulated high frequency according to the present invention at Vrf = 40 V to the substrate.

処理終了後、平坦面の膜厚を測ると、いずれも約50nmであった。次に、SiO上に第二のポリシリコン膜を成膜し、櫛型である第一のポリシリコン電極と重なるように、第二のポリシリコン電極のパターニングを行って、櫛型のキャパシタを作成した。
このキャパシタの耐圧を測定することで、パターン側面のSiO膜の耐圧を評価することができる。結果は、1枚目のウエハの耐圧が12Vであったのに対し、2枚目のウエハの耐圧は13.2Vに改善された。
これは、パターン側面にもイオンが入射したことにより、側面の膜が緻密化したためであると考えられる。
基板にVrf=40Vで本発明に基づく位相変調した高周波を印加し、30秒間の成膜処理を行った場合は、基板に対し良好に側面を含む様々な方向からイオンが入射するため、基板の側面の成膜に良好な耐圧性能を得ることが可能となった。
このことにより、本例のプラズマ処理装置も、装置の大型化を図ることなく、基板の表面及び側面の処理を良好に行うことができ、明らかにより高度な高性能化を実現したことが確認された。
When the film thickness of the flat surface was measured after the completion of the treatment, all were about 50 nm. Next, a second polysilicon film is formed on the SiO 2 , and the second polysilicon electrode is patterned so as to overlap with the first polysilicon electrode that is a comb shape. Created.
By measuring the withstand voltage of this capacitor, the withstand voltage of the SiO 2 film on the side surface of the pattern can be evaluated. As a result, the withstand voltage of the first wafer was 12V, whereas the withstand voltage of the second wafer was improved to 13.2V.
This is considered to be because the film on the side surface is densified by the incidence of ions on the side surface of the pattern.
When a phase-modulated high frequency wave according to the present invention is applied to the substrate at Vrf = 40 V and a film forming process is performed for 30 seconds, ions are incident on the substrate from various directions including the side surfaces. It has become possible to obtain good pressure resistance for side film formation.
As a result, it was confirmed that the plasma processing apparatus of this example was able to perform the processing of the surface and side surfaces of the substrate satisfactorily without increasing the size of the apparatus, and clearly realized higher performance. It was.

本発明の実施例1のプラズマ処理装置の概要及び内部構成を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the outline | summary and internal structure of the plasma processing apparatus of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1のプラズマ処理装置の要部を拡大して説明する要部拡大説明図である。It is a principal part expansion explanatory drawing which expands and demonstrates the principal part of the plasma processing apparatus of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1のプラズマ処理装置における高周波電源の出力電力の印加方法、及びそれに伴う基板表面のシース厚及びイオンの入射方向の変化の一例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining an example of the application method of the output power of the high frequency power supply in the plasma processing apparatus of Example 1 of this invention, and the change of the sheath thickness of the substrate surface accompanying it, and the incident direction of ion. 本発明の実施例1の式1を元に、プラズマ密度及びシース電圧とシース幅の関係を計算した結果を示すグラフ図である。It is a graph which shows the result of having calculated the relationship between plasma density, sheath voltage, and sheath width based on Formula 1 of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1のシースの空間振動の波長の様子を模式的に説明する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates typically the mode of the wavelength of the spatial vibration of the sheath of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1のプラズマ密度及びシース電圧とシース幅の関係の計算結果に基づくイオンの最大入射角度を求めた結果を示すグラフ図である。It is a graph which shows the result of having calculated | required the maximum incident angle of ion based on the calculation result of the relationship between the plasma density of Example 1 of this invention, and a sheath voltage, and a sheath width. 従来例のシースの場合の規格化イオンフラックスの計算結果の一例を示すグラフ図である。It is a graph which shows an example of the calculation result of the normalized ion flux in the case of the sheath of a prior art example. 本発明の実施例1の正弦波シースの場合の規格化イオンフラックスの計算結果の一例を示すグラフ図である。It is a graph which shows an example of the calculation result of the normalized ion flux in the case of the sine wave sheath of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1のプラズマ処理装置におけるイオンの入射角度と入射エネルギーとの関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the incident angle of ion and incident energy in the plasma processing apparatus of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1のプラズマ処理装置におけるシース幅とシースに掛かる電圧との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the sheath width in the plasma processing apparatus of Example 1 of this invention, and the voltage concerning a sheath. 本発明の実施例1の基板支持台における高周波電極の配置例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the example of arrangement | positioning of the high frequency electrode in the board | substrate support stand of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1の高周波電源、及び位相制御手段の他の例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the other example of the high frequency power supply of Example 1 of this invention, and a phase control means. 本発明の実施例1の基板支持台を温度制御する変形例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the modification which controls the temperature of the board | substrate support stand of Example 1 of this invention. 従来の基板面及び側壁保護膜と入射イオンとの関係を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the relationship between the conventional substrate surface and side wall protective film, and incident ion.

符号の説明Explanation of symbols

101 高周波発振器
102 導波管
103 整合器
104 環状導波管
105 スロットアンテナ
106 誘電体窓
107 真空容器
108 マスフローコントローラ
109 可変コンダクタンスバルブ
110 Si基板(基板)
111 基板支持台
110a パターン
110b 側壁保護膜
201 高周波電極
202 高周波電源
203 位相制御手段
204 イオン
205 温度制御機構
205a 流路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 High frequency oscillator 102 Waveguide 103 Matching device 104 Annular waveguide 105 Slot antenna 106 Dielectric window 107 Vacuum vessel 108 Mass flow controller 109 Variable conductance valve 110 Si substrate (substrate)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 111 Substrate support 110a Pattern 110b Side wall protective film 201 High frequency electrode 202 High frequency power supply 203 Phase control means 204 Ion 205 Temperature control mechanism 205a Flow path

Claims (10)

真空容器と、
前記真空容器の大気を排気する排気手段と、
前記真空容器にガスを導入するガス導入手段と、
前記真空容器にプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
被処理基体が載置される基板支持手段と、を有するプラズマ処理装置において、
高周波を印加する高周波電源と、
前記高周波電源から印加される前記高周波の位相を制御する位相制御手段と、
前記位相が制御された複数の高周波が各々印加される複数の電極と、を前記基板支持手段が有し、
前記位相制御手段により前記複数の電極に各々印加される前記高周波の位相が隣接する前記電極間でずらされることを特徴とするプラズマ処理装置。
A vacuum vessel;
Exhaust means for exhausting the atmosphere of the vacuum vessel;
Gas introduction means for introducing gas into the vacuum vessel;
Plasma generating means for generating plasma in the vacuum vessel;
In a plasma processing apparatus having a substrate support means on which a substrate to be processed is placed,
A high frequency power source for applying a high frequency;
Phase control means for controlling the phase of the high frequency applied from the high frequency power supply;
The substrate support means has a plurality of electrodes to which a plurality of high frequencies whose phases are controlled are respectively applied,
The plasma processing apparatus, wherein the phase of the high frequency applied to each of the plurality of electrodes by the phase control means is shifted between adjacent electrodes.
前記位相制御手段は、単数出力を有する複数の位相制御手段から成り、複数の前記高周波電源により各々印加されることを特徴とする請求項1記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the phase control unit includes a plurality of phase control units each having a single output and is applied by each of the plurality of high-frequency power sources. 前記位相制御手段は、複数出力を有する移相器から成り、単数の前記高周波電源により印加されることを特徴とする請求項1記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the phase control unit includes a phase shifter having a plurality of outputs and is applied by a single high-frequency power source. 前記電極のピッチが10mm以下であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a pitch of the electrodes is 10 mm or less. 前記高周波の周波数が10MHz以下であることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the frequency of the high frequency is 10 MHz or less. 真空容器内にプラズマ発生手段によりプラズマを発生し、前記真空容器内の基板支持手段に支持された被処理基体のプラズマ処理を行うプラズマ処理方法において、
高周波を出力する高周波出力工程と、
前記高周波の隣同士の位相を相違させる位相制御を行う位相制御工程と、
前記位相制御後の前記隣同士で位相が相違する複数の高周波を前記基板支持手段に構成した複数の電極に個々に印加する個別高周波印加工程と、
を有することを特徴とするプラズマ処理方法。
In a plasma processing method of generating plasma in a vacuum vessel by plasma generating means and performing plasma processing of a substrate to be processed supported by a substrate support means in the vacuum vessel,
A high frequency output process for outputting a high frequency; and
A phase control step for performing phase control for differentiating the phases of the adjacent high-frequency waves;
An individual high frequency application step of individually applying a plurality of high frequencies having different phases between the adjacent sides after the phase control to a plurality of electrodes configured in the substrate support means,
A plasma processing method comprising:
前記位相制御工程は、複数の高周波電源により各々出力される前記高周波の位相制御を、単数出力を有する複数の位相制御手段を用いて行うことを特徴とする請求項6記載のプラズマ処理方法。   7. The plasma processing method according to claim 6, wherein in the phase control step, the phase control of the high frequency output from each of a plurality of high frequency power sources is performed using a plurality of phase control means having a single output. 前記位相制御工程は、単数の高周波電源により出力される高周波の位相制御を、複数出力を有する移相器を用いて行い、当該移相器により隣同士の位相が相違する少なくとも2種の複数の高周波を生成することを特徴とする請求項6記載のプラズマ処理方法。   The phase control step performs high-frequency phase control output from a single high-frequency power source using a phase shifter having a plurality of outputs, and at least two types of a plurality of adjacent phases differ by the phase shifter. The plasma processing method according to claim 6, wherein a high frequency is generated. 前記各電極のピッチが10mm以下であることを特徴とする請求項6から8のいずれかに記載のプラズマ処理方法。   The plasma processing method according to claim 6, wherein a pitch of each electrode is 10 mm or less. 前記高周波の周波数が10MHz以下であることを特徴とする請求項6から9のいずれかに記載のプラズマ処理方法。   The plasma processing method according to any one of claims 6 to 9, wherein the frequency of the high frequency is 10 MHz or less.
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