JP2009081312A - Surface treatment method and plasma treatment equipment - Google Patents

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博 松葉
Masashi Yamage
雅司 山華
Takuya Konno
拓也 今野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface treatment method capable of obtaining a treatment layer having a uniform thickness even when sections with relatively short-sized pitches are formed in an irregular section formed on the surface of a substance to be treated and plasma treatment equipment. <P>SOLUTION: In the surface treatment method, a pressure in a treatment chamber is made smaller than an atmospheric pressure, a reaction gas is introduced into the treatment chamber, a plasma is generated in the treatment chamber and the reaction gas is decomposed and activated by the plasma. In the surface treatment method, the substance to be treated is treated while controlling the quantity of charges on the surface of the substance to be treated by adjusting the electric field of a charge-transmission control section fitted between the plasma and the substance to be treated. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、被処理物の表面処理方法およびプラズマ処理装置に関する。   The present invention relates to a surface treatment method and a plasma treatment apparatus for an object to be treated.

例えば、シリコン基板の表面を酸化させる場合のように、被処理物の表面を処理する方法としてプラズマ処理法が知られている(例えば、特許文献1を参照)。
プラズマ処理法は、典型的には500℃以下の低温で実施が可能であり、被処理物表面の変質や熱応力の発生などを抑制することができる。
For example, as in the case of oxidizing the surface of a silicon substrate, a plasma processing method is known as a method for processing the surface of an object to be processed (see, for example, Patent Document 1).
The plasma treatment method can be typically performed at a low temperature of 500 ° C. or lower, and can suppress the deterioration of the surface of the object to be processed and the generation of thermal stress.

また、被処理物の表面をプラズマ処理可能なプラズマ処理装置が提案されている(例えば、特許文献2を参照)。
この特許文献2に開示をされたプラズマ処理装置は、プラズマ発生領域と被処理物との間に荷電粒子を遮蔽可能な穴開き板を出し入れ自在に設けるとともに、穴の開度を調整可能とすることで処理の面内均一性を向上させることができる。
Further, a plasma processing apparatus capable of plasma processing the surface of an object to be processed has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
In the plasma processing apparatus disclosed in Patent Document 2, a perforated plate capable of shielding charged particles is provided between a plasma generation region and an object to be processed, and the opening of the hole can be adjusted. Thus, the in-plane uniformity of processing can be improved.

しかしながら、特許文献1、2に開示をされた技術においては、表面に形成された凹凸部のピッチ寸法に関する考慮がされておらず、凹凸部にピッチ寸法が相対的に短い部分が設けられている場合には、均一な厚みの処理層が得られないおそれがあった。
特開2004−266075号公報 特開平5−243185号公報
However, in the techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2, consideration is not given to the pitch dimension of the uneven portion formed on the surface, and the uneven portion is provided with a portion having a relatively short pitch dimension. In some cases, a treatment layer having a uniform thickness may not be obtained.
JP 2004-266075 A JP-A-5-243185

本発明は、被処理物の表面に形成された凹凸部にピッチ寸法が相対的に短い部分が設けられている場合であっても、均一な厚みの処理層を得ることができる表面処理方法およびプラズマ処理装置を提供する。   The present invention relates to a surface treatment method capable of obtaining a treatment layer having a uniform thickness even when a portion having a relatively short pitch dimension is provided on an uneven portion formed on the surface of a workpiece. A plasma processing apparatus is provided.

本発明の一態様によれば、処理チャンバ内を大気圧よりも減圧し、前記処理チャンバ内に反応ガスを導入し、前記処理チャンバ内にプラズマを発生させ、前記プラズマにより前記反応ガスを分解、活性化し、前記プラズマと被処理物との間に設けた電荷透過制御部の電界を調節することににより、前記被処理物の表面における電荷の量を制御しつつ前記被処理物の処理を行うこと、を特徴とする表面処理方法が提供される。   According to one aspect of the present invention, the inside of the processing chamber is depressurized from the atmospheric pressure, a reaction gas is introduced into the processing chamber, a plasma is generated in the processing chamber, and the reaction gas is decomposed by the plasma. The object to be processed is processed while controlling the amount of charge on the surface of the object to be processed by activating and adjusting the electric field of the charge transmission control unit provided between the plasma and the object to be processed. A surface treatment method is provided.

また、本発明の他の一態様によれば、大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な処理チャンバと、前記処理チャンバ内のプラズマ発生空間にプラズマを発生させる手段と、前記プラズマ発生空間に反応ガスを導入する手段と、前記プラズマ発生空間の下方に設けられ、被処理物を載置するステージと、前記ステージの上面を覆うようにして設けられた電荷透過制御部と、前記電荷透過制御部における電圧と極性とを制御可能とする電源部と、を有する処理制御手段と、を備えたこと、を特徴とするプラズマ処理装置が提供される。   According to another aspect of the present invention, a processing chamber capable of maintaining an atmosphere depressurized from atmospheric pressure, means for generating plasma in the plasma generation space in the processing chamber, and in the plasma generation space A means for introducing a reactive gas; a stage provided below the plasma generation space on which an object to be processed is placed; a charge transmission control unit provided so as to cover an upper surface of the stage; and the charge transmission control There is provided a plasma processing apparatus comprising: a processing control unit having a power supply unit capable of controlling the voltage and polarity in the unit.

本発明によれば、被処理物の表面に形成された凹凸部にピッチ寸法が相対的に短い部分が設けられている場合であっても、均一な厚みの処理層を得ることができる表面処理方法およびプラズマ処理装置が提供される。   According to the present invention, even when the uneven portion formed on the surface of the object to be processed is provided with a portion having a relatively short pitch dimension, the surface treatment can obtain a treatment layer having a uniform thickness. A method and plasma processing apparatus are provided.

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について例示をする。
図1は、本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置を例示するための模式断面図である。
図1に示すように、プラズマ処理装置1は、処理チャンバ2と、処理チャンバ2の天井部に設けられた誘電体板からなる透過窓3と、処理チャンバ2の外部であって透過窓3の上面に設けられたマイクロ波導波管4と、透過窓3の下方のプラズマ発生空間7を画するための遮蔽体8と、プラズマ発生空間7の下方の処理空間6において半導体ウェーハなどの被処理物Wを載置して保持するためのステージ5と、プラズマ発生空間7の下方においてステージ5の上面を覆うようにして設けられた電荷透過制御部9aを有する処理制御手段9と、を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be illustrated with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for illustrating a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the plasma processing apparatus 1 includes a processing chamber 2, a transmission window 3 made of a dielectric plate provided on the ceiling of the processing chamber 2, and a transmission window 3 outside the processing chamber 2. A microwave waveguide 4 provided on the upper surface, a shield 8 for defining a plasma generation space 7 below the transmission window 3, and an object to be processed such as a semiconductor wafer in the processing space 6 below the plasma generation space 7. A stage 5 for mounting and holding W; and a process control means 9 having a charge transmission control unit 9a provided so as to cover the upper surface of the stage 5 below the plasma generation space 7. .

処理チャンバ2は、図示しない排気手段により形成される減圧雰囲気を維持可能であり、その壁面が接地されている。処理チャンバ2の底面には、排気管10の一端が連通しており、排気管10の他端には図示しない排気手段が接続されている。処理チャンバ2の側壁と遮蔽体8とを層通するようにしてガス供給管11が設けられている。ガス供給管11の一端は、プラズマ発生空間7内のプラズマPが発生する部分に向けて開口されており、他端は反応ガスGをプラズマ発生空間7内に供給する図示しないガス供給手段と接続されている。   The processing chamber 2 can maintain a reduced-pressure atmosphere formed by exhaust means (not shown), and its wall surface is grounded. One end of an exhaust pipe 10 communicates with the bottom surface of the processing chamber 2, and an exhaust means (not shown) is connected to the other end of the exhaust pipe 10. A gas supply pipe 11 is provided so as to pass through the side wall of the processing chamber 2 and the shield 8. One end of the gas supply pipe 11 is opened toward a portion in the plasma generation space 7 where the plasma P is generated, and the other end is connected to a gas supply means (not shown) for supplying the reaction gas G into the plasma generation space 7. Has been.

マイクロ波導波管4は、透過窓3に対向しマイクロ波Mの電界方向に垂直なH面4aと、H面4aに対して垂直方向であってマイクロ波Mの電界方向に平行なE面4bと、マイクロ波Mの進行方向終端部にH面4a、E面4bに対して垂直方向に設けられたマイクロ波Mを反射する反射面4cとを備えている。また、マイクロ波導波管4の透過窓3との接続部分には、スロットアンテナ12が設けられている。マイクロ波導波管4の他端は、図示しないマイクロ波発振器と接続されている。   The microwave waveguide 4 has an H surface 4a that faces the transmission window 3 and is perpendicular to the electric field direction of the microwave M, and an E surface 4b that is perpendicular to the H surface 4a and parallel to the electric field direction of the microwave M. And a reflection surface 4c that reflects the microwave M provided in a direction perpendicular to the H surface 4a and the E surface 4b. Further, a slot antenna 12 is provided at a connection portion of the microwave waveguide 4 with the transmission window 3. The other end of the microwave waveguide 4 is connected to a microwave oscillator (not shown).

遮蔽体8は、円筒状を呈し、その一端が処理チャンバ2の天井部に設けられ、他端は処理空間6に向けて開口されている。また、遮蔽体8は、その内側の空間がプラズマ発生空間7となるような処理チャンバ2内の位置に配設されている。そのため、遮蔽体8によりプラズマ発生空間7を画することができ、プラズマ生成物(荷電粒子や中性活性種など)の処理チャンバ2内壁面への拡散を抑制し、かつ、プラズマ生成物を被処理物Wに向けて効率よく供給できるようになっている。   The shield 8 has a cylindrical shape, one end of which is provided on the ceiling of the processing chamber 2, and the other end is opened toward the processing space 6. The shield 8 is disposed at a position in the processing chamber 2 such that the space inside the shield 8 becomes the plasma generation space 7. Therefore, the plasma generation space 7 can be defined by the shield 8, the diffusion of plasma products (such as charged particles and neutral active species) to the inner wall surface of the processing chamber 2 is suppressed, and the plasma products are covered. It is possible to efficiently supply the workpiece W.

ステージ5には、被処理物Wを保持するための図示しない静電チャックや、被処理物Wの温度調整をするための図示しない温度調整手段などが設けられている。また、ステージ5は、スタンド5aを介して処理チャンバ2の底面と接続されている。そのため、ステージ5は、スタンド5aと処理チャンバ2を介して接地され、ステージ5に載置された被処理物Wも接地されることになる。
処理制御手段9は、導電性を有する電荷透過制御部9aと、電荷透過制御部9aと電気的に接続され電荷透過制御部9aにおける電圧と極性とを制御するための電源部9bと、を備えている。
The stage 5 is provided with an electrostatic chuck (not shown) for holding the workpiece W, temperature adjusting means (not shown) for adjusting the temperature of the workpiece W, and the like. The stage 5 is connected to the bottom surface of the processing chamber 2 through a stand 5a. Therefore, the stage 5 is grounded via the stand 5a and the processing chamber 2, and the workpiece W placed on the stage 5 is also grounded.
The processing control means 9 includes a charge transmission control unit 9a having conductivity, and a power supply unit 9b that is electrically connected to the charge transmission control unit 9a and controls the voltage and polarity in the charge transmission control unit 9a. ing.

電荷透過制御部9aには、貫通孔が複数設けられている。例えば、電荷透過制御部9aを金属製の網状体(例えば、金属メッシュ、グリッド状の導電性シートなど)や複数の孔を有するパンチングメタルとすることができる。電荷透過制御部9aは、金属などの導電体からなるものとすることができ、例えば、ステンレスとすることができる。尚、反応性の高いプラズマ(例えば、後述する酸素プラズマなど)を用いる場合には、耐食性に優れた金や金メッキなどの表面処理を施したものとすることが好ましい。
電源部9bは、例えば、電圧と極性(正と負)とを可変可能な直流電源とすることができる。この場合、−100V程度〜100V程度の間で制御可能なものとすることが好ましい。
The charge transmission control unit 9a is provided with a plurality of through holes. For example, the charge permeation control unit 9a can be a metal net (for example, a metal mesh, a grid-like conductive sheet, etc.) or a punching metal having a plurality of holes. The charge transmission control unit 9a can be made of a conductor such as metal, and can be made of, for example, stainless steel. In addition, when using plasma with high reactivity (for example, oxygen plasma mentioned later), it is preferable to perform surface treatment, such as gold | metal | money and gold plating excellent in corrosion resistance.
The power supply unit 9b can be, for example, a DC power supply that can change voltage and polarity (positive and negative). In this case, it is preferable to be able to control between about −100V to about 100V.

次に、処理制御手段9の作用について例示をする。
ここで、プラズマPの発生位置における電圧をプラズマPの電位+V(一般的には+10V程度)、電荷透過制御部9aの位置における電圧を電源部9bにより制御可能な−V〜+Vの範囲の電圧、被処理物Wの表面位置における電圧を接地電圧(0V)とする。
Next, the operation of the process control unit 9 will be illustrated.
Here, the voltage at the generation position of the plasma P is a potential of the plasma P + V 0 (generally about +10 V), and the voltage at the position of the charge transmission control unit 9a is −V 2 to + V 1 which can be controlled by the power supply unit 9b. The voltage in the range and the voltage at the surface position of the workpiece W are set to the ground voltage (0 V).

電荷透過制御部9aの電圧を−VとするとプラズマPの発生位置から電荷透過制御部9aの位置までの間における空間の電位はプラズマPの電位+Vから−Vに向けて下降し、電荷透過制御部9aの位置から被処理物Wの表面位置までの間の空間における電位は−Vから接地電圧(0V)に向けて上昇すると考えられる。 Potential space between the the voltage of the charge transmission control unit 9a and -V 2 from the generation position of the plasma P to the position of the charge transmission control unit 9a descends toward the -V 2 from the potential + V 0 of the plasma P, It is considered that the potential in the space between the position of the charge transmission control unit 9a and the surface position of the workpiece W increases from −V 2 toward the ground voltage (0V).

一方、電荷透過制御部9aの電圧を+VとするとプラズマPの発生位置から電荷透過制御部9aの位置までの間における空間の電位はプラズマPの電位+Vから+Vに向けて上昇し、電荷透過制御部9aの位置から被処理物Wの表面位置までの間の空間における電位は+Vから接地電圧(0V)に向けて下降すると考えられる。
また、電荷透過制御部9aの電圧を−V〜+Vの範囲で可変させる場合においても、それぞれの空間において同様に電位の上昇や下降をさせることができると考えられる。
On the other hand, the potential space between the when the voltage of the charge transmission control unit 9a and + V 1 from the generation position of the plasma P to the position of the charge transmission control unit 9a is raised towards + V 1 from the potential + V 0 of the plasma P, potential in the space between the position of the charge transmission control unit 9a to the surface position of the workpiece W is believed that descends toward the ground voltage (0V) from + V 1.
Further, even when the voltage of the charge transmission control unit 9a is varied within the range of −V 2 to + V 1 , it is considered that the potential can be similarly increased or decreased in each space.

ここで、反応ガスGがプラズマPにより励起、活性化されることで生成されるプラズマ生成物には、電子、正や負に帯電した荷電粒子、中性活性種などが含まれている。   Here, the plasma product generated by the reaction gas G being excited and activated by the plasma P includes electrons, positively and negatively charged charged particles, neutral active species, and the like.

そのため、電荷透過制御部9aの電圧を負(例えば、−V)とすれば、プラズマ生成物のうち負に帯電した荷電粒子や電子は斥力を受けるため電荷透過制御部9aを透過することができず、プラズマPの発生位置から電荷透過制御部9aの位置までの間の空間に閉じ込められると考えられる。この場合、正に帯電した荷電粒子は電荷透過制御部9aに捕捉され、中性活性種のみが電荷透過制御部9aを透過することができると考えられる。 Therefore, if the voltage of the charge transmission control unit 9a is negative (for example, −V 2 ), negatively charged charged particles and electrons out of the plasma product receive repulsive force, and thus can pass through the charge transmission control unit 9a. It is considered that it cannot be confined in the space between the generation position of the plasma P and the position of the charge transmission control unit 9a. In this case, the positively charged charged particles are captured by the charge permeation control unit 9a, and it is considered that only neutral active species can permeate the charge permeation control unit 9a.

また、電荷透過制御部9aの電圧を正(例えば、+V)とすれば、プラズマ生成物のうち正に帯電した荷電粒子は斥力を受けるため電荷透過制御部9aを透過することができずプラズマPの発生位置から電荷透過制御部9aの位置までの間の空間に閉じ込められると考えられる。この場合、負に帯電した荷電粒子や電子は電荷透過制御部9aに捕捉され、中性活性種のみが電荷透過制御部9aを透過することができると考えられる。
このように電荷透過制御部9aに電圧を印加すれば、荷電粒子や電子を排除することができると考えられる。
Further, if the voltage of the charge transmission control unit 9a is positive (for example, + V 1 ), the positively charged charged particles out of the plasma product receive a repulsive force and cannot pass through the charge transmission control unit 9a. It is considered that it is confined in the space between the position where P is generated and the position of the charge transmission control unit 9a. In this case, it is considered that negatively charged charged particles and electrons are captured by the charge transmission control unit 9a, and only neutral active species can pass through the charge transmission control unit 9a.
Thus, it is considered that charged particles and electrons can be eliminated by applying a voltage to the charge permeation control unit 9a.

ところが、本発明者の得た知見によれば、電荷透過制御部9aに正電圧を印加すると被処理物Wの表面に正に帯電した荷電粒子が入射し、電荷透過制御部9aに負電圧を印加すると被処理物Wの表面に電子や負に帯電した荷電粒子が入射することが判明した。   However, according to the knowledge obtained by the present inventor, when a positive voltage is applied to the charge transmission control unit 9a, positively charged particles enter the surface of the workpiece W, and a negative voltage is applied to the charge transmission control unit 9a. When applied, it has been found that electrons and negatively charged particles are incident on the surface of the workpiece W.

図2は、電荷透過制御部へ印加する電圧と被処理物表面に流れる電流との関係を例示するための模式グラフ図である。
図2に示すように、電荷透過制御部9aに正電圧を印加すると被処理物Wの表面には正電流が流れる。一方、電荷透過制御部9aに負電圧を印加すると被処理物Wの表面には負電流が流れる。このことは、電荷透過制御部9aに正電圧を印加すると被処理物Wの表面に正に帯電した荷電粒子が入射し、電荷透過制御部9aに負電圧を印加すると被処理物Wの表面に電子や負に帯電した荷電粒子が入射することを意味する。
FIG. 2 is a schematic graph for illustrating the relationship between the voltage applied to the charge transmission control unit and the current flowing on the surface of the object to be processed.
As shown in FIG. 2, when a positive voltage is applied to the charge transmission control unit 9a, a positive current flows on the surface of the workpiece W. On the other hand, when a negative voltage is applied to the charge transmission control unit 9a, a negative current flows on the surface of the workpiece W. This is because when a positive voltage is applied to the charge transmission control unit 9a, positively charged charged particles enter the surface of the workpiece W, and when a negative voltage is applied to the charge transmission control unit 9a, the surface of the workpiece W is applied. It means that electrons or negatively charged particles are incident.

この理由は必ずしも明らかではないが、以下のように考えることができる。
電荷透過制御部9aには、複数の穴が設けられているが穴の中央部分は電界の作用が相対的に弱く、この部分は荷電粒子や電子が通過しやすい。また、プラズマPから引き出された荷電粒子や電子の速度によっては電荷透過制御部9aを透過できる場合もある。そのため、電荷透過制御部9aに電圧を印加しても一部の荷電粒子や電子が電荷透過制御部9aを透過することが考えられる。
The reason is not necessarily clear, but can be considered as follows.
The charge transmission control unit 9a is provided with a plurality of holes, but the central portion of the hole is relatively weak in the action of an electric field, and charged particles and electrons easily pass through this portion. Further, depending on the speed of charged particles or electrons extracted from the plasma P, the charge transmission control unit 9a may be transmitted. For this reason, even if a voltage is applied to the charge transmission control unit 9a, some charged particles and electrons may be transmitted through the charge transmission control unit 9a.

すなわち、電荷透過制御部9aに負の電圧(例えば、−V)を印加しても、一部の電子や負に帯電した荷電粒子が電荷透過制御部9aを透過し、接地電圧とされた被処理物Wの表面に引き寄せられるようにして入射する。この場合、正に帯電した荷電粒子は電荷透過制御部9aに捕捉され電荷透過制御部9aを透過することができない。 That is, even when a negative voltage (for example, −V 2 ) is applied to the charge transmission control unit 9a, some electrons and negatively charged particles are transmitted through the charge transmission control unit 9a and set to the ground voltage. Incident light is incident on the surface of the workpiece W. In this case, the positively charged charged particles are captured by the charge transmission control unit 9a and cannot pass through the charge transmission control unit 9a.

また、電荷透過制御部9aに正の電圧(例えば、+V)を印加しても、一部の正に帯電した荷電粒子が電荷透過制御部9aを透過し、接地電圧とされた被処理物Wの表面に引き寄せられるようにして入射する。この場合、負に帯電した荷電粒子や電子は電荷透過制御部9aに捕捉され電荷透過制御部9aを透過することができない。 Further, even when a positive voltage (for example, + V 1 ) is applied to the charge transmission control unit 9a, some positively charged charged particles pass through the charge transmission control unit 9a and are set to the ground voltage. Incident light is attracted to the surface of W. In this case, negatively charged charged particles and electrons are captured by the charge transmission control unit 9a and cannot pass through the charge transmission control unit 9a.

また、これらの場合、電荷透過制御部9aの電圧を高くすれば被処理物Wの表面に入射する荷電粒子や電子の量を増加させることができる。そのため、電荷透過制御部9aの電圧を制御することで被処理物Wの表面に入射する荷電粒子や電子の量を制御することができる。また、電荷透過制御部9aに印加する電圧の極性を切り替えることで、正の荷電粒子と、負の荷電粒子・電子との切り替えを行うこともできる。   In these cases, the amount of charged particles and electrons incident on the surface of the workpiece W can be increased by increasing the voltage of the charge transmission control unit 9a. Therefore, the amount of charged particles and electrons incident on the surface of the workpiece W can be controlled by controlling the voltage of the charge transmission control unit 9a. In addition, switching between positively charged particles and negatively charged particles / electrons can be performed by switching the polarity of the voltage applied to the charge transmission control unit 9a.

次に、電荷透過制御部9aに印加する電圧の極性を切り替える場合について例示をする。
尚、説明の便宜上、パターン(凹凸部)が形成されたシリコン基板の表面を酸化処理する場合を例にとり例示をする。この場合、パターンにピッチ寸法が相対的に短い部分が設けられているものとする。
Next, an example of switching the polarity of the voltage applied to the charge transmission control unit 9a will be described.
For convenience of explanation, the case where the surface of the silicon substrate on which the pattern (uneven portion) is formed is oxidized will be described as an example. In this case, it is assumed that a portion having a relatively short pitch dimension is provided in the pattern.

図3は、比較例に係る酸化処理を例示するための模式グラフ図である。
図3に示すものは、処理制御手段9を備えていないプラズマ処理装置を用いてシリコン基板の表面を酸化処理する場合である。
FIG. 3 is a schematic graph for illustrating the oxidation treatment according to the comparative example.
FIG. 3 shows a case where the surface of the silicon substrate is oxidized using a plasma processing apparatus that does not include the processing control means 9.

シリコン基板の表面を酸素プラズマを用いて酸化処理すると、表面に酸化層(SiO)が形成される。そして、絶縁体である酸化層が形成されるとその表面に電子eが付着するようになる。この付着した電子eによる電界の作用によって正に帯電した酸素イオンが加速されてシリコン基板表面に引き込まれ、酸化が進行するようになる。   When the surface of the silicon substrate is oxidized using oxygen plasma, an oxide layer (SiO) is formed on the surface. Then, when an oxide layer which is an insulator is formed, electrons e are attached to the surface. The positively charged oxygen ions are accelerated by the action of the electric field by the attached electrons e and are drawn into the surface of the silicon substrate, so that the oxidation proceeds.

このように表面に付着した電子eによる電界の作用によって酸化が進行するような場合には、パターンのピッチ寸法の分布(パターンの形態上の疎密差)が酸化速度(処理速度)に影響を与える。
図4は、パターンのピッチ寸法が酸化速度に与える影響を例示するための模式図である。 図4に示すように、パターンのピッチ寸法が長く「疎」な部分においては、パターンの「谷底」の部分にも電子eが飛来するので、シリコン(Si)基板の表面に形成された酸化層(SiO)上に均一に電子eが付着する。一方、パターンのピッチ寸法が短く「密」な部分においては、パターンの開口付近に付着した電子eにより飛来してきた電子eが排斥されるので、パターンの「谷底」の部分に電子eが付着しにくくなる。そのため、パターンのピッチ寸法に分布(パターンの形態上の疎密差)があると、電子eの付着量が不均一となる要因となる。
In this way, when the oxidation proceeds due to the action of the electric field by the electrons e attached to the surface, the distribution of pattern pitch dimensions (density difference in pattern form) affects the oxidation rate (processing speed). .
FIG. 4 is a schematic diagram for illustrating the influence of the pitch dimension of the pattern on the oxidation rate. As shown in FIG. 4, in a portion where the pattern pitch dimension is long and “sparse”, electrons e also fly to the “valley bottom” portion of the pattern, so that the oxide layer formed on the surface of the silicon (Si) substrate Electrons e are uniformly deposited on (SiO). On the other hand, in the “dense” part where the pitch dimension of the pattern is short, the electron e that has come in by the electron e attached near the opening of the pattern is rejected, so that the electron e adheres to the “valley bottom” part of the pattern. It becomes difficult. For this reason, if there is a distribution in the pitch dimension of the pattern (a density difference in the form of the pattern), the amount of adhesion of electrons e becomes non-uniform.

そして、電子eの付着量が不均一となると形成される電界も不均一となり、電界により引き込まれる正に帯電した酸素イオンの量も不均一となる。その結果、パターンが「疎」な部分においては、引き込まれる酸素イオンの量が多くなるので酸化層の厚みが厚くなる。一方、パターンが「密」な部分においては、引き込まれる酸素イオンの量が少なくなるので酸化層の厚みが薄くなる。   Then, when the amount of attachment of electrons e is nonuniform, the electric field formed is also nonuniform, and the amount of positively charged oxygen ions drawn by the electric field is also nonuniform. As a result, in the portion where the pattern is “sparse”, the amount of oxygen ions to be drawn increases, so that the thickness of the oxide layer increases. On the other hand, in the portion where the pattern is “dense”, the amount of oxygen ions to be drawn is reduced, so that the thickness of the oxide layer is reduced.

このように、パターンのピッチ寸法に分布(パターンの形態上の疎密差)があるシリコン基板の表面を酸化する場合には、形成される酸化層の厚みにバラツキが生じ、例えば半導体装置のように均一な厚みの酸化層を必要とするものの場合には、動作不良などの不具合の原因となるおそれがある。   As described above, when the surface of a silicon substrate having a distribution of pattern pitch dimensions (density difference in pattern form) is oxidized, the thickness of the formed oxide layer varies, for example, as in a semiconductor device. In the case where an oxide layer having a uniform thickness is required, there is a risk of causing a malfunction such as malfunction.

図5は、電荷透過制御部に印加する電圧の極性を切り替える場合を例示するための模式グラフ図である。
図5に示すように、電荷透過制御部9aに負の電圧を印加すると酸化速度は増加する。これは、前述したように、電荷透過制御部9aに負の電圧を印加することで酸化層の表面に電子eが付着し、付着した電子eによる電界の作用で正に帯電した酸素イオンがより多く引き込まれるためであると考えられる。
FIG. 5 is a schematic graph for illustrating the case where the polarity of the voltage applied to the charge transmission control unit is switched.
As shown in FIG. 5, when a negative voltage is applied to the charge transmission control unit 9a, the oxidation rate increases. As described above, by applying a negative voltage to the charge permeation control unit 9a, electrons e are attached to the surface of the oxide layer, and more positively charged oxygen ions are generated by the action of the electric field by the attached electrons e. It is thought that it is because many are drawn.

そして、被処理物W(例えば、シリコン基板)の表面に形成されているパターン(凹凸部)のピッチ寸法に分布(パターンの形態上の疎密差)があると、形成される処理層(例えば、酸化層)の厚みが不均一となるが、酸化速度が増加すると厚みの差が拡大することになる。   Then, if there is a distribution (density difference in pattern form) in the pitch dimension of the pattern (uneven portion) formed on the surface of the workpiece W (for example, a silicon substrate), a processing layer (for example, The thickness of the oxide layer becomes non-uniform, but the difference in thickness increases as the oxidation rate increases.

この場合、ピッチ寸法の差に応じた厚みの処理層を形成させる必要がある場合(ピッチ寸法が長い部分の処理層の厚みを厚く、ピッチ寸法が短い部分の処理層の厚みを薄くする必要があるような場合)には、電荷透過制御部9aに印加する電圧の極性を切り替えずに印加電圧の制御を行うことができる。
一方、均一な厚みの処理層を形成させる必要がある場合には、電荷透過制御部9aに印加する電圧の極性の切り替え、印加電圧の制御を行うようにすればよい。
In this case, when it is necessary to form a treatment layer having a thickness corresponding to the difference in pitch dimension (the treatment layer having a longer pitch dimension needs to be thicker and the treatment layer having a shorter pitch dimension needs to be thinner). In such a case, the applied voltage can be controlled without switching the polarity of the voltage applied to the charge transmission control unit 9a.
On the other hand, when it is necessary to form a treatment layer having a uniform thickness, the polarity of the voltage applied to the charge transmission control unit 9a may be switched and the applied voltage may be controlled.

例えば、前述の場合において、電荷透過制御部9aに印加する電圧の極性を切り替えて正の電圧を印加するようにすれば、負に帯電した荷電粒子や電子eを電荷透過制御部9aに捕捉させることができる。そのため、被処理物表面に飛来する電子eの量を極めて少なくすることができるので、被処理物表面に付着する電子の量を非常に少なくすることができる。その結果、付着した電子eによる電界の作用で正に帯電した荷電粒子が引き込まれることを抑制することができる。   For example, in the above-described case, if the polarity of the voltage applied to the charge transmission control unit 9a is switched to apply a positive voltage, the charge transmission control unit 9a captures negatively charged charged particles and electrons e. be able to. Therefore, the amount of electrons e flying on the surface of the object to be processed can be extremely reduced, so that the amount of electrons adhering to the surface of the object to be processed can be extremely reduced. As a result, it is possible to prevent the charged particles that are positively charged from being attracted by the action of the electric field by the attached electrons e.

この場合、電荷透過制御部9aには正の電圧が印加されているので、正に帯電した荷電粒子は斥力を受けるため電荷透過制御部9aを透過することができずプラズマPの発生位置から電荷透過制御部9aの位置までの間の空間に閉じ込められる。そのため、被処理物表面に飛来する正に帯電した荷電粒子の量は少なく、電荷透過制御部9aの影響を余り受けない中性活性種を主体とした表面処理が行われることになる。   In this case, since a positive voltage is applied to the charge transmission control unit 9a, positively charged charged particles receive a repulsive force, and thus cannot pass through the charge transmission control unit 9a, and charge is generated from the generation position of the plasma P. It is confined in the space up to the position of the transmission control unit 9a. Therefore, the amount of positively charged charged particles flying on the surface of the object to be processed is small, and the surface treatment is performed mainly with neutral active species that are not significantly affected by the charge permeation control unit 9a.

そして、中性活性種が処理の主体となる場合には、化学的な処理となるので等方性の処理が行われることになる。また、付着した電子eの影響を抑制することができるのでパターン(凹凸部)のピッチ寸法に分布(パターンの形態上の疎密差)がある場合であっても均一な厚みの処理層を得ることができる。   And when a neutral active species becomes the main subject of a process, since it becomes a chemical process, an isotropic process will be performed. In addition, since the influence of the attached electrons e can be suppressed, a treatment layer having a uniform thickness can be obtained even when there is a distribution (a density difference in the pattern form) of the pattern (uneven portion). Can do.

一方、パターン(凹凸部)自体がない場合、パターン(凹凸部)のピッチ寸法が均一な場合などでは、前述したように、電荷透過制御部9aに負の電圧を印加して被処理物表面に付着する電子の量を増加させ、付着した電子eによる電界の作用を利用することで表面処理速度を増加させることができる。   On the other hand, when there is no pattern (uneven portion) itself, or when the pitch dimension of the pattern (uneven portion) is uniform, as described above, a negative voltage is applied to the charge transmission control portion 9a to the surface of the workpiece. The surface treatment speed can be increased by increasing the amount of attached electrons and utilizing the action of the electric field by the attached electrons e.

また、パターン(凹凸部)のピッチ寸法に分布(パターンの形態上の疎密差)がある場合であっても、電荷透過制御部9aに負の高い電圧を印加するようにすれば、被処理物の表面に電子eを均一に付着させることができる。   Further, even when there is a distribution (density difference in pattern form) in the pitch dimension of the pattern (uneven portion), if a high negative voltage is applied to the charge transmission control unit 9a, the object to be processed The electrons e can be uniformly attached to the surface of the film.

このことは必ずしも明らかではないが、飛来する電子eが加速されることで、パターン(凹凸部)の開口付近に付着した電子eによる電界を破り、パターン(凹凸部)の「谷底」の部分にも電子eが付着することができるようになるためであると考えられる。
そのため、電荷透過制御部9aに印加する負の電圧は、飛来する電子eをパターン(凹凸部)の開口付近に付着した電子eによる電界を破れる速度にまで加速可能な値以上とすればよい。
This is not necessarily clear, but by accelerating the flying electrons e, the electric field caused by the electrons e adhering to the vicinity of the opening of the pattern (uneven portion) is broken, and the “valley bottom” portion of the pattern (uneven portion) is formed. This is also because the electron e can be attached.
For this reason, the negative voltage applied to the charge transmission control unit 9a may be set to a value that can accelerate the flying electron e to a speed at which the electric field caused by the electron e attached near the opening of the pattern (uneven portion) is broken.

この場合、被処理物表面に付着する電子の量を増加させ、付着した電子eによる電界の作用を利用することで表面処理速度を増加させることもできる。   In this case, the surface treatment speed can be increased by increasing the amount of electrons attached to the surface of the object to be processed and utilizing the action of the electric field by the attached electrons e.

尚、電荷透過制御部9aに印加する負の電圧(飛来する電子eをパターン(凹凸部)の開口付近に付着した電子eによる電界を破れる速度にまで加速可能な電圧)は、被処理物表面の材質やピッチ寸法の影響を受ける。そのため、被処理物表面の材質やピッチ寸法などの条件に応じて、前述の正の電圧を印加する場合と、負の高い電圧を印加する場合を選択するようにすることが好ましい。   The negative voltage applied to the charge permeation control unit 9a (the voltage that can accelerate the flying electron e to the speed at which the electric field caused by the electron e attached near the opening of the pattern (uneven portion) is broken) is the surface of the object to be processed. Influenced by material and pitch dimensions. For this reason, it is preferable to select the case where the positive voltage is applied or the case where a high negative voltage is applied, depending on conditions such as the material of the surface of the workpiece and the pitch dimension.

また、以上のことを被処理物表面に付着する電子eの量からみると以下のようになる。 電荷透過制御部9aに正の電圧を印加すると、電子eは電荷透過制御部9aに捕捉されるので被処理物表面に付着する電子eの量は減少する。そして、電圧を高くすれば付着する電子eの量をより少なくすることができる。尚、正の電圧を印加する場合、付着する電子eの量が少なくなるほど中性活性種による等方性処理が行われやすくなる。   Further, the above is seen from the amount of electrons e adhering to the surface of the workpiece. When a positive voltage is applied to the charge transmission control unit 9a, the electrons e are captured by the charge transmission control unit 9a, so that the amount of the electrons e adhering to the surface of the object to be processed decreases. If the voltage is increased, the amount of attached electrons e can be reduced. When a positive voltage is applied, the isotropic treatment with neutral active species becomes easier as the amount of adhering electrons e decreases.

一方、電荷透過制御部9aに負の電圧を印加すると、電子eは電荷透過制御部9aにより斥力を受けるが、一部の電子eは電荷透過制御部9aを透過して被処理物表面に付着する。この場合、パターン(凹凸部)のピッチ寸法に分布(パターンの形態上の疎密差)があると、電子eの付着が不均一となる。ただし、高い負の電圧を印加すると電子eが加速されて、パターン(凹凸部)の開口付近に付着した電子eによる電界を破ることができるようになるので、被処理物表面に電子eを均一に付着させることができるようになる。尚、負の電圧を印加する場合、付着する電子eの量が多くなるほど付着した電子eによる電界を利用した処理が行われやすくなる。   On the other hand, when a negative voltage is applied to the charge transmission control unit 9a, the electrons e receive repulsion by the charge transmission control unit 9a, but some of the electrons e pass through the charge transmission control unit 9a and adhere to the surface of the object to be processed. To do. In this case, if there is a distribution in the pitch dimension of the pattern (uneven portion) (a density difference in the form of the pattern), the adhesion of electrons e becomes non-uniform. However, when a high negative voltage is applied, the electrons e are accelerated, and the electric field due to the electrons e adhering to the vicinity of the opening of the pattern (uneven portion) can be broken. Can be attached to. In addition, when applying a negative voltage, the process using the electric field by the attached electron e becomes easy to be performed, so that the quantity of the attached electron e increases.

すなわち、被処理物の表面の上方に形成させた電荷透過制御部9aによる電界の作用により、被処理物の表面に付着する電子eの量を制御して被処理物の適切な処理を行うことができるようになる。   That is, the amount of electrons e adhering to the surface of the object to be processed is controlled appropriately by the action of the electric field by the charge transmission control unit 9a formed above the surface of the object to be processed. Will be able to.

次に、プラズマ処理装置の作用とともに本発明の実施の形態に係る表面処理方法を例示する。
まず、被処理物Wが、処理される面を上方に向けた状態でステージ5の上に載置される。次に、図示しない排気手段によって処理チャンバ2内が減圧状態にされた後、プラズマ発生空間7内にガス供給管11を介して反応ガスGが導入される。
Next, the surface treatment method according to the embodiment of the present invention will be exemplified together with the operation of the plasma processing apparatus.
First, the workpiece W is placed on the stage 5 with the surface to be processed facing upward. Next, after the processing chamber 2 is depressurized by an exhaust means (not shown), the reaction gas G is introduced into the plasma generation space 7 through the gas supply pipe 11.

一方、図示しないマイクロ波発振器から発振されたマイクロ波Mは、マイクロ波導波管4内を導波し、スロットアンテナ12から透過窓3に導入される。導入されたマイクロ波Mは、透過窓3の表面を伝搬して、プラズマ発生空間7内に向けて放射される。このようにして放射されたマイクロ波Mのエネルギーにより、反応ガスGのプラズマが形成される。   On the other hand, the microwave M oscillated from a microwave oscillator (not shown) is guided through the microwave waveguide 4 and introduced into the transmission window 3 from the slot antenna 12. The introduced microwave M propagates through the surface of the transmission window 3 and is emitted toward the plasma generation space 7. The plasma of the reactive gas G is formed by the energy of the microwave M thus radiated.

そして、こうして発生したプラズマP中の電子密度が透過窓3を透過して供給されるマイクロ波Mを遮蔽できる密度(カットオフ密度)以上になると、マイクロ波Mは透過窓3の下面からプラズマ発生空間7内に向けて一定距離(スキンデプス)だけ入るまでの間に反射され、このマイクロ波Mの反射面とスロットアンテナ12の下面との間にはマイクロ波の定在波が形成されるようになる。   When the electron density in the plasma P thus generated becomes higher than the density (cutoff density) that can shield the microwave M transmitted through the transmission window 3, the microwave M is generated from the lower surface of the transmission window 3. It is reflected until it enters the space 7 by a certain distance (skin depth), and a microwave standing wave is formed between the reflection surface of the microwave M and the lower surface of the slot antenna 12. become.

すると、マイクロ波Mの反射面がプラズマ励起面となって、このプラズマ励起面で安定なプラズマPが励起されるようになる。このプラズマ励起面で励起された安定なプラズマP中においては、イオンや電子が反応ガスGの分子と衝突することにより、荷電粒子、中性活性種などが生成される。これらプラズマ生成物は、遮蔽体8で画されたプラズマ発生空間7内を下降して処理制御手段9の電荷透過制御部9aに到達する。   Then, the reflection surface of the microwave M becomes a plasma excitation surface, and a stable plasma P is excited on this plasma excitation surface. In the stable plasma P excited on the plasma excitation surface, ions and electrons collide with molecules of the reaction gas G to generate charged particles, neutral active species, and the like. These plasma products descend in the plasma generation space 7 defined by the shield 8 and reach the charge transmission control unit 9 a of the processing control means 9.

電荷透過制御部9aには、必要に応じて正または負の電圧が印加され、被処理物Wの表面に電子eが付着することを抑制した処理や、被処理物Wの表面に電子eを付着させることで表面処理速度を高めた処理が行われる。
すなわち、被処理物Wの表面の上方に形成させた電界の作用により、被処理物Wの表面に付着する電子の量を制御した被処理物Wの処理が行われる。
A positive or negative voltage is applied to the charge permeation control unit 9a as necessary to prevent the electron e from adhering to the surface of the workpiece W, or to apply the electron e to the surface of the workpiece W. The process which increased the surface treatment speed by making it adhere is performed.
That is, the processing of the workpiece W is performed by controlling the amount of electrons attached to the surface of the workpiece W by the action of the electric field formed above the surface of the workpiece W.

以後、必要があれば前述の手順を繰り返すことで表面処理を行うことができる。   Thereafter, the surface treatment can be performed by repeating the above-described procedure if necessary.

ここで、表面処理の処理条件を例示する。
例えば、表面にパターンが形成されたシリコン基板の表面を酸化処理する場合には、反応ガスGを、酸素ガス、または、酸素ガスと不活性ガス(例えば、He、Ar、Kr、Xeなど)との混合ガスとし、シリコン基板の温度を400℃〜600℃程度、処理時間を10分程度、処理圧力を数100Pa程度とすることができる。
Here, the treatment conditions for the surface treatment are exemplified.
For example, when oxidizing the surface of a silicon substrate having a pattern formed on the surface, the reactive gas G is oxygen gas or oxygen gas and an inert gas (for example, He, Ar, Kr, Xe, etc.). The temperature of the silicon substrate can be about 400 ° C. to 600 ° C., the processing time can be about 10 minutes, and the processing pressure can be about several hundred Pa.

そして、パターン(凹凸部)のピッチ寸法に分布(パターンの形態上の疎密差)がある場合には、電荷透過制御部9aに正の電圧を印加することで、均一な厚みを有する酸化膜を得ることができる。尚、電荷透過制御部9aに負の高い電圧を印加することもできる。
一方、パターンのピッチ寸法が均一な場合には、電荷透過制御部9aに負の電圧を印加することで、付着した電子eの電界を利用した酸化速度の速い処理を行うことができる。
When the pitch dimension of the pattern (uneven portion) has a distribution (density difference in pattern form), an oxide film having a uniform thickness is formed by applying a positive voltage to the charge transmission control portion 9a. Obtainable. Note that a high negative voltage can be applied to the charge transmission control unit 9a.
On the other hand, when the pattern pitch dimension is uniform, by applying a negative voltage to the charge permeation control unit 9a, a process with a high oxidation rate using the electric field of the attached electrons e can be performed.

ここで、処理制御手段9を備えていないプラズマ処理装置を用いてパターン(凹凸部)のピッチ寸法に分布(パターンの形態上の疎密差)があるシリコン基板の酸化処理を行ったところ、ピッチ寸法が短い部分の処理層の厚み/ピッチ寸法が長い部分の処理層の厚み=0.72であった。   Here, when a silicon substrate having a distribution (density difference in pattern form) in the pitch dimension of the pattern (uneven portion) was subjected to an oxidation process using a plasma processing apparatus not provided with the processing control means 9, the pitch dimension The thickness of the treatment layer in the short portion / the thickness of the treatment layer in the portion with the long pitch dimension = 0.72.

一方、本実施の形態に係るプラズマ処理装置1を用い、電荷透過制御部9aに高い負の電圧(−100V)を印加して、同じ被処理物の酸化処理を行ったところ、ピッチ寸法が短い部分の処理層の厚み/ピッチ寸法が長い部分の処理層の厚み=1.00となり大幅な均一性の改善ができることが確認できた。これは、前述したように、高い負の電圧を印加すると電子eが加速されて、パターン(凹凸部)の開口付近に付着した電子eによる電界を破ることができるようになるので、被処理物表面に電子eを均一に付着させることができるようになるからであると考えられる。
また、電荷透過制御部9aに高い正の電圧(+100V)を印加して、同じ被処理物の酸化処理を行ったところ、ピッチ寸法が短い部分の処理層の厚み/ピッチ寸法が長い部分の処理層の厚み=0.86となり、この場合も均一性の改善ができることが確認できた。これは、前述したように、高い正の電圧を印加すれば付着する電子eの量をより少なくすることができるからであると考えられる。
尚、説明の便宜上、本発明の実施の形態に係る表面処理方法としてシリコン基板の酸化処理(半導体装置の製造方法)を例示したが、これに限定されるわけではない。例えば、液晶表示装置の製造、燃料電池の製造、太陽電池の製造、その他、各種電子部品や精密部品などの製造にも適応が可能であるし、酸化処理の他にも、例えば、窒化処理、酸窒化処理などにも適応させることができる。
On the other hand, when the plasma treatment apparatus 1 according to the present embodiment is used and a high negative voltage (−100 V) is applied to the charge permeation control unit 9a to oxidize the same object, the pitch dimension is short. It was confirmed that the thickness of the portion of the treatment layer / the thickness of the treatment layer of the portion having a long pitch dimension = 1.00, and the uniformity can be greatly improved. This is because, as described above, when a high negative voltage is applied, the electrons e are accelerated, and the electric field due to the electrons e attached in the vicinity of the opening of the pattern (uneven portion) can be broken. This is considered to be because the electrons e can be uniformly attached to the surface.
Further, when a high positive voltage (+100 V) is applied to the charge permeation control unit 9a to oxidize the same workpiece, the treatment layer thickness / pitch dimension of the portion with a short pitch dimension is processed. The thickness of the layer was 0.86, and it was confirmed that the uniformity could be improved also in this case. This is presumably because the amount of adhering electrons e can be reduced by applying a high positive voltage as described above.
For convenience of explanation, the oxidation treatment of the silicon substrate (semiconductor device manufacturing method) is exemplified as the surface treatment method according to the embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to this. For example, it can be applied to the production of liquid crystal display devices, the production of fuel cells, the production of solar cells, and other various electronic components and precision components. Besides oxidation treatment, for example, nitriding treatment, It can also be applied to oxynitriding.

また、プラズマ処理装置1として表面波プラズマを用いるものを例示したが、これに限定されるわけではない。例えば、並行平板型のプラズマ処理装置、誘導結合プラズマ処理装置などに処理制御手段9を備えるようにしたものであってもよい。ただし、前述したシリコン基板の酸化処理などの場合には、高密度プラズマを発生可能なものとすることが好ましい。   Moreover, although what used surface wave plasma was illustrated as the plasma processing apparatus 1, it is not necessarily limited to this. For example, a parallel plate type plasma processing apparatus, an inductively coupled plasma processing apparatus, or the like may be provided with the processing control means 9. However, in the case of the oxidation treatment of the silicon substrate described above, it is preferable that high density plasma can be generated.

以上、本発明の実施の形態について説明をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
例えば、プラズマ処理装置1が備える各要素の形状、寸法、材質、配置などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
The embodiment of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to these descriptions.
As long as the features of the present invention are provided, those skilled in the art appropriately modified the design of the above-described embodiments are also included in the scope of the present invention.
For example, the shape, size, material, arrangement, and the like of each element included in the plasma processing apparatus 1 are not limited to those illustrated, but can be changed as appropriate.
Moreover, each element with which each embodiment mentioned above is combined can be combined as much as possible, and what combined these is also included in the scope of the present invention as long as the characteristics of the present invention are included.

本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置を例示するための模式断面図である。It is a schematic cross section for illustrating the plasma processing apparatus concerning an embodiment of the invention. 電荷透過制御部へ印加する電圧と被処理物表面に流れる電流との関係を例示するための模式グラフ図である。It is a schematic graph for demonstrating the relationship between the voltage applied to a charge permeation | transmission control part, and the electric current which flows into the to-be-processed object surface. 比較例に係る酸化処理を例示するための模式グラフ図である。It is a schematic graph for demonstrating the oxidation process which concerns on a comparative example. パターンの疎密差が酸化速度に与える影響を例示するための模式図である。It is a schematic diagram for illustrating the influence which the density difference of a pattern has on the oxidation rate. 電荷透過制御部に印加する電圧の極性を切り替える場合を例示するための模式グラフ図である。It is a schematic graph for demonstrating the case where the polarity of the voltage applied to an electric charge transmission control part is switched.

符号の説明Explanation of symbols

1 プラズマ処理装置、2 処理チャンバ、3 透過窓、4 マイクロ波導波管、5 ステージ、6 処理空間、7 プラズマ発生空間、8 遮蔽体、9 処理制御手段、9a 電荷透過制御部、9b 電源部、10 排気管、11 ガス供給管、12 スロットアンテナ、M マイクロ波、P プラズマ、W 被処理物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plasma processing apparatus, 2 Processing chamber, 3 Transmission window, 4 Microwave waveguide, 5 Stage, 6 Processing space, 7 Plasma generation space, 8 Shielding body, 9 Processing control means, 9a Charge transmission control part, 9b Power supply part, 10 exhaust pipe, 11 gas supply pipe, 12 slot antenna, M microwave, P plasma, W

Claims (7)

処理チャンバ内を大気圧よりも減圧し、
前記処理チャンバ内に反応ガスを導入し、
前記処理チャンバ内にプラズマを発生させ、
前記プラズマにより前記反応ガスを分解、活性化し、
前記プラズマと被処理物との間に設けた電荷透過制御部の電界を調節することににより、前記被処理物の表面における電荷の量を制御しつつ前記被処理物の処理を行うこと、を特徴とする表面処理方法。
Depressurize the processing chamber below atmospheric pressure,
Introducing a reaction gas into the processing chamber;
Generating a plasma in the processing chamber;
The reaction gas is decomposed and activated by the plasma,
Adjusting the electric field of a charge permeation control unit provided between the plasma and the object to be processed while controlling the amount of charge on the surface of the object to be processed; A characteristic surface treatment method.
前記被処理物の前記表面に、ピッチ寸法が相対的に短い部分と長い部分とを有する凹凸部が設けられていること、を特徴とする請求項1記載の表面処理方法。   The surface treatment method according to claim 1, wherein an uneven portion having a relatively short pitch portion and a long pitch portion is provided on the surface of the workpiece. 前記被処理物の前記表面が平坦または一様な凹凸を有する場合には、前記電荷透過制御部に負電圧を印加し、
前記被処理物の前記表面にピッチ寸法が相対的に短い部分と長い部分とを有する凹凸が形成されている場合には、前記電荷透過制御部に正電圧を印加することを特徴とする請求項1記載の表面処理方法。
When the surface of the object to be processed has flat or uniform unevenness, a negative voltage is applied to the charge transmission control unit,
The positive voltage is applied to the charge transmission control unit when unevenness having a relatively short pitch portion and a long pitch portion is formed on the surface of the workpiece. 2. The surface treatment method according to 1.
前記電荷透過制御部は、導体からなる網状体であることを特徴とする請求項1〜3のいすれか1つに記載の表面処理方法。   The surface treatment method according to any one of claims 1 to 3, wherein the charge transmission control unit is a net-like body made of a conductor. 前記反応ガスは、酸素を含むガスであること、を特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の表面処理方法。   The surface treatment method according to claim 1, wherein the reaction gas is a gas containing oxygen. 大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な処理チャンバと、
前記処理チャンバ内のプラズマ発生空間にプラズマを発生させる手段と、
前記プラズマ発生空間に反応ガスを導入する手段と、
前記プラズマ発生空間の下方に設けられ、被処理物を載置するステージと、
前記ステージの上面を覆うようにして設けられた電荷透過制御部と、前記電荷透過制御部における電圧と極性とを制御可能とする電源部と、を有する処理制御手段と、
を備えたこと、を特徴とするプラズマ処理装置。
A processing chamber capable of maintaining an atmosphere depressurized from atmospheric pressure;
Means for generating plasma in a plasma generation space in the processing chamber;
Means for introducing a reactive gas into the plasma generation space;
A stage provided below the plasma generation space and on which a workpiece is placed;
A process control means comprising: a charge transmission control unit provided so as to cover the upper surface of the stage; and a power supply unit capable of controlling the voltage and polarity in the charge transmission control unit;
A plasma processing apparatus comprising:
前記処理制御手段は、前記透過制御部の電圧と極性とを制御することで、前記被処理物の表面における電子の量を制御可能とされたこと、を特徴とする請求項6記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing according to claim 6, wherein the processing control unit is capable of controlling an amount of electrons on a surface of the object to be processed by controlling a voltage and a polarity of the transmission control unit. apparatus.
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