JP2675000B2 - Plasma processing equipment - Google Patents

Plasma processing equipment

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JP2675000B2
JP2675000B2 JP62128158A JP12815887A JP2675000B2 JP 2675000 B2 JP2675000 B2 JP 2675000B2 JP 62128158 A JP62128158 A JP 62128158A JP 12815887 A JP12815887 A JP 12815887A JP 2675000 B2 JP2675000 B2 JP 2675000B2
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plasma
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は低温プラズマを用いた半導体素子の製造に係
り、特にCVD,エッチング,スパッタ,アッシング等の各
技術の高速処理に好適なプラズマ処理装置に関する。 〔従来の技術〕 低温プラズマを用いた装置を大別すれば、真空中で平
行平板の電極の一方に10KHz〜30MHz程度の高周波電圧を
印加して、プラズマを発生させる技術を用いるもの(半
導体研究18;P121〜P170,半導体研究19;P225〜P267)
と、2.45GHzのマイクロ波を真空室へ導入してプラズマ
を発生させる技術を用いるものがある。従来、これらの
内で平行平板電極による技術が主として用いられてき
た。 一方、半導体素子の微細化に伴い、プラズマ処理時に
発生するイオンの衝撃により素子特性が影響を受けるこ
とが問題になってきた。更に、処理能力の向上のために
処理速度を上げることが要請されている。 処理速度を高める場合、単にプラズマの密度あるいは
ラジカル(イオン化直前の活性粒子)濃度を高めるだけ
では不十分である。プラズマ処理によるドライエッチン
グや、プラズマCVDではイオンのエネルギーが重要な役
割をはたしている。ドライエッチングの場合、イオンの
エネルギーが大きすぎると、下地の膜が削られたり結晶
構造に影響を与え、素子特性が劣化する。また小さすぎ
るとエッチング面に形成されるポリマーの除去が十分行
われず、エッチング速度が低下するか、または逆にポリ
マーによる保護膜が形成されず、パターンの側面がエッ
チングされ、パターンの寸法精度が悪くなるといった問
題を発生する。 プラズマCVDでもイオンのエネルギーが弱いと膜組成
が粗となり、エネルギーが強いと密になるというように
イオンエネルギーが成膜に影響する。 したがってプラズマの高密度化と、イオンエネルギー
を適正に制御することが、今後のプラズマ処理に不可欠
である。 而してマイクロ波によりプラズマを発生させる場合、
マグネトロンにより発生したマイクロ波を低圧にしたプ
ラズマ発生室に放射しても、マイクロ波の電界強度が十
分でないため、電子に十分なエネルギーが供給されず、
プラズマを発生させることは困難である。したがってマ
イクロ波によりプラズマを発生させるためには、電子が
磁場と垂直な平面を回転するサイクロトロン周波数とマ
イクロ波の周波数を合致させ共鳴状態にして電子にエネ
ルギーを供給する方法と、マイクロ波を空胴共振器に放
射してマイクロ波の振幅を大きくし、電界強度を強めて
電子にエネルギーを供給する方法の2つがある。前者は
たとえば特開昭56−13480に記載されているように有磁
場マイクロ波あるいはエレクトロンサイクロトンレソナ
ンス(Electron Cyclotron Resonance)(以下ECRと
いう)法と呼ばれているものであり、後者はたとえば特
開昭56−96841に記載されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 プラズマ処理ではイオンのエネルギーが重要な役割を
はたすことをさきに述べた。 従来技術の中でECR方式では、特開昭56−13480に示さ
れるように、基板を載せた電極に高周波電圧を印加する
と、この電極の対向する側にはアース電極がないため、
高周波電流は周囲処理室との間に流れ、基板上でのイオ
ンエネルギーの効果が基板周囲で強く中心部で弱くな
り、基板全体を均一な条件で処理できないという問題が
あった。 また空胴共振器を使った方式では、共振器の中でプラ
ズマを発生させる構造のため、プラズマが発生すると、
マイクロ波の波長がプラズマの密度により変化するた
め、共振条件が満たされず、プラズマが不安定になると
いう問題があった。すなわち、プラズマが発生するまで
は共振条件が満足されているため、マイクロ波の電界強
度が強くなりプラズマが発生する。しかしプラズマが発
生しプラズマ密度が高くなると、マイクロ波の波長が変
わり共振条件が満たされなくなって電界強度が小さくな
る。そして電子へのエネルギーの供給が低下しプラズマ
密度が低下する。プラズマ密度が低下すると共振条件が
満たされ、ふたたびプラズマ密度が高まる。このような
現象のため、プラズマを安定に発生させることは困難で
あった。 また、これらのプラズマから基板に入射するイオンの
エネルギーを制御するため、高周波電圧印加電極を空胴
共振器内に設けると、マイクロ波の反射等が発生し、プ
ラズマはさらに不安定になるという問題があった。 本発明の目的は前記従来技術の問題点を解決し安定で
高密度なプラズマを発生させること、基板に入射するイ
オンのエネルギーを制御すること、および基板全体で均
一なエネルギーのイオンを入射させることを可能とする
プラズマ処理装置を提供することにある。 〔問題点を解決するための手段〕 前記の目的は、プラズマ処理装置を、内部に被処理基
板を載置する載置部を備え真空に排気されて所定の圧力
に維持される処理室手段と、第1の高周波電力を発生す
る第1の高周波電源手段と、この第1の高周波電源手段
に接続して処理室手段の内部に第1の高周波電力により
放電を発生させるプラズマ発生手段と、第1の高周波電
力よりも低い周波数の第2の高周波電力を発生する第2
の高周波電源手段と、この第2の高周波電源手段に接続
してプラズマ発生手段の少なくとも一部に第2の高周波
電力を印加する電力印加手段と、第1の高周波電力手段
と第2の高周波電力手段との間を電気的に分離して第1
の高周波電力と第2の高周波電力とを発生時に互いに影
響を与えることを防止する絶縁分離手段とを備えて構成
することにより達成される。 〔作用〕 従来のECR方式では導波管の開口部より直接マイクロ
波をプラズマ発生室に放射する構成となっている。この
ためプラズマ発生室と導波管の開口部の間に高周波電極
を設置すると、マイクロ波が高周波電極で反射され、プ
ラズマ発生室に供給できない。 本発明では、導波管の端面を閉じた構成とし、この端
面にマイクロ波を放射するスリットを有する導体を設
け、この導体と前記導波管との間にチョークフランジお
よび電気的に絶縁する絶縁物を介挿するとともに導体に
高周波電圧を印加するように構成されている。 したがって、前記チョークフランジによりマイクロ波
が導波管から外部に漏れることがなく、かつ絶縁物によ
り高周波電圧がマイクロ波の発生源であるマグネトロン
に悪影響を与えることがないので、導体に高周波電圧を
安定して印加することができる。 また、スリットの開口面積は、導体の表面積の1/3程
度に形成することができるので、導体に高周波電圧を印
加した場合、高周波電流が導体と基板との間に均等に流
れ、これによってイオンの効果を基板全面に対し均等に
発生させることができる。 さらにスリットを通じて導体と基板との間に十分な量
のマイクロ波を供給することができるので導体と基板と
の間に高密度のプラズマを発生させることができる。 一方、導波管にスリットを有する導体によって形成さ
れる空胴共振器を接続した場合には、空胴共振器内で共
振により振幅を大きくしたマイクロ波がスリットを通じ
てプラズマ発生室に放射されるので、プラズマ発生室を
従来技術のように空胴共振器構造にしなくとも高密度の
プラズマを発生することができる。 この場合においても、空胴共振器と導体との間にチョ
ークフランジを介挿し、この介挿部を電気的に絶縁する
ことによって基板と対向するスリット面に安定して高周
波電圧を印加することができる。 このため本発明に係る導板による電極構造は従来のよ
うに空胴共振器との関連による制約を受けない。また空
胴共振器内ではプラズマが発生しないため、共振状態の
変化がなく、プラズマを安定に発生させることができ
る。 また空胴共振器と導波管もしくは導体との間にチョー
クフランジおよび電気的に絶縁する絶縁物を介挿すると
ともに導体に高周波電圧を印加しているので、基板に平
行な高周波電極の構成にすることができ、イオンの効果
も基板全面に均等に発生させることができる。 〔実施例〕 以下、本発明の一実施例である第1図および第2図に
ついて説明する。 第1図に示すように、空胴共振器1はE01モードの空
胴共振器であり、導波管2を通してマグネトロン3から
マイクロ波が供給される。導波管2の途中にはチョーク
フランジ4および絶縁物9を介挿している。また導波管
2はE01モードとの結合をよくするため、空胴共振器1
の偏心位置に取り付けられている。 空胴共振器1は導波管2の反対側にセラミックス板6
と、スリット7aを有する導板7を固定し、この導板7の
下方にはプラズマ発生室8が絶縁物9を介して接続して
いる。なお、前記セラミックス板6は空胴共振器1内を
真空に封止するため設置されている。 また空胴共振器1は高周波電源10と電気的に接続して
いる。 前記スリット7aを有する導板7は、その平面構成を第
2図に示すように、E01モードの電界に対し、直角方向
にリング状に開口する複数のスリット7aを形成してい
る。各スリット7aの長さは、2.45GHzのマイクロ波を用
いた場合、該スリット7aからのマイクロ波の放射をよく
するため、マイクロ波の1/2波長に相当する60mm以上の
寸法で形成されている。 プラズマ発生室8(第1図)には基板載置台11,ガス
供給管12,ガス排気管13が設けられてあり、基板載置台1
1の上に基板14が置かれる。 ガス供給管12には図示しないガス源からプラズマ処理
用ガスが設定流量だけ供給できるようになっている。 ガス排気管13には図示しない真空排気ポンプが接続し
てあり、プラズマ発生室8内を1〜10-3Torrの圧力にコ
ントロールできるようになっている。 マグネトロン3を動作させマイクロ波を発振させ、導
波管2により空胴共振器1に供給する。空胴共振器1内
で振幅を大きくしたマイクロ波のエネルギーは導板7の
スリット7aよりプラズマ発生室に放射される。プラズマ
発生室8に放射されたマイクロ波の振幅は空胴共振器1
で大きくなっているため、プラズマ発生室8が空胴共振
器構造でなくともプラズマが点灯し、維持される。 また、空胴共振器1に高周波電源10から電圧を印加し
たとき、高周波エネルギーは、プラズマ発生室8内のプ
ラズマ中に投入され、プラズマ電位を高める。その結
果、プラズマと基板14との間のシース電位が高まり、基
板14に入射するイオンのエネルギーが大きくなるので、
印加する高周波電圧を適正な値に設定することにより、
所望のイオンエネルギーで基板14をプラズマ処理するこ
とができる。 さらに導波管2の空胴共振器1側にチョークフランジ
4を介挿しているので、この介挿部分を電気的に絶縁し
ても、マイクロ波が外に漏れることがない。 これに加えて前記介挿部分に絶縁物9を介挿している
ので、空胴共振器1に高周波電圧を印加しても、マグネ
トロン3に悪影響を与えることがない。 本発明によるプラズマ処理装置は前記のように構成さ
れているから、つぎにエッチングおよびプラズマCVDへ
の適用について説明する。 まず、エッチングの場合について説明する。ガス供給
管12よりエッチングガスを供給し、ガス排気管13より排
気してプラズマ発生室8内を一定の圧力に保持し、この
状態でプラズマ発生室8内にマイクロ波を供給して導板
7と基板14との間にマイクロ波によるプラズマを発生さ
せる。 この場合、マイクロ波はプラズマ中の電子に直接作用
するため、このプラズマと、導板7との間の電位差は20
〜30Vのレベルである。 ついで、基板載置台11上に処理する基板14を載置し、
高周波電源10から空胴共振器1に高周波電圧を印加する
と、基板7と基板14とは平行に設置されているので高周
波電流が導板7と基板14との間に均等に流れる。 そのため、導板7とプラズマとの間に発生する電界
は、均等になり、基板14にはその全面に均等なエネルギ
ーのエッチングガスのイオンが高周波電圧の印加により
制御され、入射する。 これらエッチングガスのイオンやプラズマ中で励起さ
れたエッチングガスの活性種(ラジカル)と基板14上の
被処理膜が反応しエッチングが進行する。 この時入射するイオンのエネルギーが均等であるた
め、ウエハ全面で均一なエッチングができる。 つぎに本装置によるプラズマCVDへの適用を説明す
る。SiH4およびN2,N2Oの混合ガスをガス供給管12より
供給し、プラズマによりN2O,SiH4を分解しSiOを生成
し、基板14上に成膜する。さらにプラズマからのイオン
の入射により膜質が制御される。この時イオンの入射エ
ネルギーが均等化できるため、ウエハ全面に均質な成膜
が行える。 このように本発明によればプラズマ処理に不可欠なイ
オンの効果が均等化でき、かつ安定なプラズマを発生さ
せることができる。 つぎに本発明の他の一実施例を示す第3図について説
明する。 第3図に示すように、導板7′は基板14に対向する位
置にスリット7a′を形成し、その外周部にその先端と空
胴共振器1の対向面に微小な空隙7b′を形成する内側凸
部7c′と、この内側凸部7c′の外周に間隔7d′をおいて
外側凸部7e′とを形成し、かつ前記微小な空隙7′bと
この空隙7′bに接続する間隔7′dとによりチョーク
フランジ4′を形成するとともに外側凸部7e′の先端部
と空胴共振器1との間にリング状の絶縁物5を介挿して
いる。また高周波電源10は、切換スイッチ15により基板
載置台11もしくは導板7′に高周波を印加している。 したがって本実施例におけるプラズマ処理装置は前記
のように構成されているから、前記の実施例によるプラ
ズマ処理の他にプラズマにより導板7′および基板載置
台11のクリーニング作用を可能にしている。すなわち、
処理ガスとしてCF4をガス導入口からプラズマ発生室8
内に導入してCF4を発生させる。 この場合、切換スイッチ15により高周波電源10より導
板7′に高周波を印加するとマイクロ波により高密度の
プラズマが発生すると同時にイオンエネルギーが高くな
るため、導板7′を高速でクリーニングすることができ
る。 また基板載置台11に高周波を印加すると、前記と同様
な理由で基板載置台11を高速でプラズマクリーニングす
ることができる。 〔発明の効果〕 本発明によれば、空胴共振器内でプラズマが発生しな
いため、共振状態の変化がなく、プラズマを安定に発生
できる効果がある。 また本発明によれば、基板とプラズマ間に高周波電圧
を印加できるため、基板とプラズマの間のシース電位を
制御し、基板に入射するイオンのエネルギーを適正な値
に制御できる効果がある。 更に、基板と導板とが平行であるため、基板に均一に
イオンを入射させることができ、均一なプラズマ処理が
できる効果がある。
The present invention relates to the manufacture of semiconductor devices using low-temperature plasma, and particularly to a plasma processing apparatus suitable for high-speed processing of various technologies such as CVD, etching, sputtering, and ashing. Regarding [Prior art] An apparatus using low-temperature plasma is roughly classified into an apparatus using a technique of generating a plasma by applying a high frequency voltage of about 10 KHz to 30 MHz to one of parallel plate electrodes in a vacuum (Semiconductor Research) 18; P121-P170, Semiconductor Research 19; P225-P267)
And a technique using a technique of introducing a 2.45 GHz microwave into a vacuum chamber to generate plasma. Conventionally, the technique using parallel plate electrodes has been mainly used among them. On the other hand, with the miniaturization of semiconductor devices, there has been a problem that the device characteristics are affected by the impact of ions generated during plasma processing. Further, it is required to increase the processing speed in order to improve the processing capacity. When increasing the processing speed, simply increasing the density of plasma or the concentration of radicals (active particles immediately before ionization) is not sufficient. In dry etching by plasma treatment and plasma CVD, ion energy plays an important role. In the case of dry etching, if the energy of the ions is too large, the underlying film is shaved or affects the crystal structure, and the device characteristics are degraded. On the other hand, if it is too small, the polymer formed on the etched surface is not sufficiently removed, and the etching rate decreases, or conversely, the polymer protective film is not formed and the side surface of the pattern is etched, resulting in poor pattern dimensional accuracy. The problem occurs. In plasma CVD, too, the ion energy affects the film formation such that the film composition becomes coarse when the energy of the ions is weak, and becomes dense when the energy is strong. Therefore, increasing the density of the plasma and appropriately controlling the ion energy are indispensable for future plasma processing. When plasma is generated by microwave,
Even if the microwave generated by the magnetron is radiated to the low-pressure plasma generation chamber, the electric field strength of the microwave is not sufficient, so sufficient energy is not supplied to the electrons,
It is difficult to generate plasma. Therefore, in order to generate plasma by microwaves, there is a method of supplying energy to electrons by matching the frequency of the microwave with the cyclotron frequency at which the electrons rotate on a plane perpendicular to the magnetic field and supplying energy to the electrons in a resonant state, and There are two methods of supplying the energy to the electrons by radiating the microwaves to the resonator to increase the amplitude of the microwave and increasing the electric field strength. The former is called a magnetic field microwave or Electron Cyclotron Resonance (hereinafter referred to as ECR) method as described in JP-A-56-13480, and the latter is, for example, a special method. It is described in Kaisho 56-96841. [Problems to be Solved by the Invention] As mentioned earlier, the energy of ions plays an important role in plasma processing. In the prior art, in the ECR method, as shown in JP-A-56-13480, when a high-frequency voltage is applied to an electrode on which a substrate is mounted, there is no ground electrode on the opposite side of this electrode,
The high-frequency current flows between the surrounding processing chambers, and the effect of ion energy on the substrate is strong around the substrate and weak at the central portion, so that the entire substrate cannot be processed under uniform conditions. In the method using a cavity resonator, plasma is generated in the resonator, so when plasma is generated,
Since the wavelength of the microwave changes depending on the density of the plasma, there is a problem that the resonance condition is not satisfied and the plasma becomes unstable. That is, since the resonance condition is satisfied until the plasma is generated, the electric field strength of the microwave is increased and the plasma is generated. However, when plasma is generated and the plasma density is increased, the wavelength of the microwave changes and the resonance condition is no longer satisfied, and the electric field intensity decreases. Then, the supply of energy to the electrons decreases, and the plasma density decreases. When the plasma density decreases, the resonance condition is satisfied, and the plasma density increases again. Due to such a phenomenon, it is difficult to stably generate plasma. In addition, if a high-frequency voltage application electrode is provided in the cavity resonator to control the energy of ions entering the substrate from these plasmas, microwave reflection occurs and the plasma becomes more unstable. was there. The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, to generate stable and high-density plasma, to control the energy of the ions incident on the substrate, and to make the ions of uniform energy incident on the entire substrate. It is to provide a plasma processing apparatus that enables the above. [Means for Solving Problems] The above-described object is to provide a plasma processing apparatus with a processing chamber means that is provided with a mounting portion for mounting a substrate to be processed therein, and is evacuated to a vacuum and maintained at a predetermined pressure. A first high frequency power supply means for generating a first high frequency power, a plasma generating means connected to the first high frequency power supply means for generating a discharge by the first high frequency power inside the processing chamber means, A second high frequency power having a frequency lower than the first high frequency power
High frequency power supply means, power applying means connected to the second high frequency power supply means for applying the second high frequency power to at least a part of the plasma generating means, the first high frequency power means and the second high frequency power. First electrically separated from the means
This is achieved by including the high-frequency power and the second high-frequency power, and insulating and separating means for preventing the high-frequency power and the second high-frequency power from affecting each other when they occur. [Operation] In the conventional ECR method, microwaves are directly radiated from the opening of the waveguide to the plasma generation chamber. Therefore, if a high frequency electrode is installed between the plasma generation chamber and the opening of the waveguide, the microwave is reflected by the high frequency electrode and cannot be supplied to the plasma generation chamber. In the present invention, the end face of the waveguide is closed, a conductor having a slit for radiating a microwave is provided on the end face, and a choke flange and an electrically insulating member are provided between the conductor and the waveguide. An object is inserted and a high frequency voltage is applied to the conductor. Therefore, the microwave does not leak from the waveguide to the outside due to the choke flange, and the high frequency voltage does not adversely affect the magnetron that is the source of the microwave due to the insulator, so that the high frequency voltage is stabilized in the conductor. Can be applied. Further, since the opening area of the slit can be formed to be about 1/3 of the surface area of the conductor, when a high-frequency voltage is applied to the conductor, a high-frequency current flows evenly between the conductor and the substrate, so that the ion The effect of can be generated uniformly over the entire surface of the substrate. Further, since a sufficient amount of microwave can be supplied between the conductor and the substrate through the slit, high density plasma can be generated between the conductor and the substrate. On the other hand, when a cavity resonator formed of a conductor having a slit is connected to the waveguide, microwaves whose amplitude is increased by resonance in the cavity resonator are radiated to the plasma generation chamber through the slit. It is possible to generate high-density plasma without using a cavity resonator structure in the plasma generation chamber as in the prior art. Even in this case, a choke flange is inserted between the cavity resonator and the conductor, and the inserted portion is electrically insulated so that a high frequency voltage can be stably applied to the slit surface facing the substrate. it can. Therefore, the electrode structure using the conductive plate according to the present invention is not restricted by the relationship with the cavity resonator as in the conventional case. Further, since no plasma is generated in the cavity resonator, there is no change in the resonance state, and the plasma can be generated stably. In addition, since a choke flange and an electrically insulating insulator are inserted between the cavity resonator and the waveguide or conductor and a high frequency voltage is applied to the conductor, it is possible to configure a high frequency electrode parallel to the substrate. The effect of ions can be evenly generated on the entire surface of the substrate. [Embodiment] Hereinafter, FIG. 1 and FIG. 2 which are one embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, the cavity resonator 1 is an E 01 mode cavity resonator, and a microwave is supplied from a magnetron 3 through a waveguide 2. A choke flange 4 and an insulator 9 are inserted in the middle of the waveguide 2. In addition, the waveguide 2 improves the coupling with the E 01 mode, so the cavity resonator 1
It is attached to the eccentric position. The cavity resonator 1 has a ceramic plate 6 on the opposite side of the waveguide 2.
And a conducting plate 7 having a slit 7a is fixed, and a plasma generating chamber 8 is connected below the conducting plate 7 via an insulator 9. The ceramic plate 6 is installed to seal the inside of the cavity resonator 1 in a vacuum. The cavity resonator 1 is electrically connected to the high frequency power supply 10. The conductive plate 7 having the slits 7a has a plurality of slits 7a which are opened in a ring shape at right angles to the electric field of the E 01 mode as shown in FIG. The length of each slit 7a, when using a microwave of 2.45GHz, in order to improve the radiation of the microwave from the slit 7a, it is formed with a dimension of 60mm or more corresponding to 1/2 wavelength of the microwave. There is. The plasma generation chamber 8 (FIG. 1) is provided with a substrate mounting table 11, a gas supply pipe 12, and a gas exhaust pipe 13, and the substrate mounting table 1
A substrate 14 is placed on top of 1. A gas for plasma processing can be supplied to the gas supply pipe 12 from a gas source (not shown) at a set flow rate. A vacuum exhaust pump (not shown) is connected to the gas exhaust pipe 13 so that the inside of the plasma generation chamber 8 can be controlled to a pressure of 1 to 10 -3 Torr. The magnetron 3 is operated to oscillate a microwave, which is supplied to the cavity resonator 1 by the waveguide 2. The energy of the microwave whose amplitude is increased in the cavity resonator 1 is radiated to the plasma generation chamber from the slit 7a of the conductive plate 7. The amplitude of the microwave radiated to the plasma generation chamber 8 is the cavity resonator 1
Therefore, the plasma is turned on and maintained even if the plasma generation chamber 8 does not have the cavity resonator structure. Further, when a voltage is applied to the cavity resonator 1 from the high frequency power supply 10, the high frequency energy is injected into the plasma in the plasma generation chamber 8 to increase the plasma potential. As a result, the sheath potential between the plasma and the substrate 14 is increased, and the energy of ions entering the substrate 14 is increased,
By setting the applied high frequency voltage to an appropriate value,
The substrate 14 can be plasma treated with the desired ion energy. Further, since the choke flange 4 is inserted on the cavity resonator 1 side of the waveguide 2, even if the inserted portion is electrically insulated, the microwave does not leak outside. In addition to this, since the insulator 9 is inserted in the inserted portion, even if a high frequency voltage is applied to the cavity resonator 1, the magnetron 3 is not adversely affected. Since the plasma processing apparatus according to the present invention is configured as described above, application to etching and plasma CVD will be described next. First, the case of etching will be described. The etching gas is supplied from the gas supply pipe 12 and exhausted from the gas exhaust pipe 13 to maintain the inside of the plasma generation chamber 8 at a constant pressure. A microwave plasma is generated between the substrate and the substrate. In this case, since the microwave directly acts on the electrons in the plasma, the potential difference between the plasma and the conducting plate 7 is 20.
It is a level of ~ 30V. Then, the substrate 14 to be processed is placed on the substrate platform 11,
When a high-frequency voltage is applied from the high-frequency power source 10 to the cavity resonator 1, the high-frequency current flows evenly between the conducting plate 7 and the substrate 14 because the substrates 7 and 14 are installed in parallel. Therefore, the electric field generated between the conductive plate 7 and the plasma becomes uniform, and the ions of the etching gas of uniform energy are incident on the entire surface of the substrate 14 under the control of the high frequency voltage. The ions of the etching gas and the active species (radicals) of the etching gas excited in the plasma react with the film to be processed on the substrate 14 to advance the etching. At this time, since the energy of the incident ions is uniform, uniform etching can be performed on the entire surface of the wafer. Next, application of this apparatus to plasma CVD will be described. A mixed gas of SiH 4 and N 2 , N 2 O is supplied from the gas supply pipe 12, N 2 O and SiH 4 are decomposed by plasma to generate SiO, and a film is formed on the substrate 14. Further, the film quality is controlled by the incidence of ions from the plasma. At this time, since the incident energy of ions can be equalized, a uniform film can be formed on the entire surface of the wafer. As described above, according to the present invention, the effect of ions essential for plasma processing can be equalized, and stable plasma can be generated. Next, FIG. 3 showing another embodiment of the present invention will be explained. As shown in FIG. 3, the conducting plate 7'has a slit 7a 'formed at a position facing the substrate 14, and a minute gap 7b' is formed at the outer peripheral portion of the slit 7a 'at the tip and the facing surface of the cavity resonator 1. Forming an inner convex portion 7c 'and an outer convex portion 7e' with a space 7d 'on the outer periphery of the inner convex portion 7c', and connecting the minute gap 7'b and the void 7'b. A choke flange 4'is formed by the space 7'd, and a ring-shaped insulator 5 is inserted between the tip of the outer convex portion 7e 'and the cavity resonator 1. Further, the high frequency power supply 10 applies a high frequency to the substrate mounting table 11 or the conductive plate 7 ′ by the changeover switch 15. Therefore, since the plasma processing apparatus in the present embodiment is configured as described above, in addition to the plasma processing according to the above-described embodiments, plasma can be used to clean the conducting plate 7'and the substrate mounting table 11. That is,
CF 4 as the processing gas is introduced from the gas inlet into the plasma generation chamber 8
It is introduced inside to generate CF 4 . In this case, when a high frequency is applied to the conductive plate 7'from the high frequency power source 10 by the change-over switch 15, high density plasma is generated by the microwaves and at the same time the ion energy is increased, so that the conductive plate 7'can be cleaned at high speed. . When a high frequency is applied to the substrate mounting table 11, the substrate mounting table 11 can be plasma cleaned at a high speed for the same reason as above. [Advantages of the Invention] According to the present invention, since plasma is not generated in the cavity resonator, there is an effect that the resonance state does not change and the plasma can be stably generated. Further, according to the present invention, since a high frequency voltage can be applied between the substrate and the plasma, there is an effect that the sheath potential between the substrate and the plasma can be controlled and the energy of the ions incident on the substrate can be controlled to an appropriate value. Further, since the substrate and the conductive plate are parallel to each other, it is possible to make the ions evenly incident on the substrate and to perform uniform plasma treatment.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の一実施例であるプラズマ処理装置の断
面図、第2図は第1図に示す導板の拡大平面図、第3図
は、本発明の他の一実施例であるプラズマ処理装置の断
面図である。 1……空胴共振器 2……導波管 3……マグネトロン 4……チョークフランジ 5,9……絶縁物 6……セラミックス板 7,7′……基板 8……プラズマ発生室 10……高周波電源 11……基板載置台 12……ガス供給管 13……ガス排気管 14……基板 15……切換スイッチ
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a sectional view of a plasma processing apparatus which is an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged plan view of a conductive plate shown in FIG. 1, and FIG. It is sectional drawing of the plasma processing apparatus which is another Example. 1 ... Cavity resonator 2 ... Waveguide 3 ... Magnetron 4 ... Choke flange 5,9 ... Insulator 6 ... Ceramics plate 7,7 '... Substrate 8 ... Plasma generation chamber 10 ... High-frequency power source 11 …… Substrate mounting table 12 …… Gas supply pipe 13 …… Gas exhaust pipe 14 …… Substrate 15 …… Changeover switch

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−31112(JP,A) 特開 昭59−41838(JP,A) 特開 昭62−97328(JP,A)Continuation of front page    (56) References JP-A-62-31112 (JP, A)                 JP 59-41838 (JP, A)                 JP-A-62-97328 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.内部に被処理基板を載置する載置部を備え真空に排
気されて所定の圧力に維持される処理室手段と、第1の
高周波電力を発生する第1の高周波電源手段と、該第1
の高周波電源手段に接続して前記処理室手段の内部に前
記第1の高周波電力により放電を発生させるプラズマ発
生手段と、前記第1の高周波電力よりも低い周波数の第
2の高周波電力を発生する第2の高周波電源手段と、該
第2の高周波電源手段に接続して前記プラズマ発生手段
の少なくとも一部に前記第2の高周波電力を印加する電
力印加手段と、前記第1の高周波電力手段と前記第2の
高周波電力手段との間を電気的に分離して前記第1の高
周波電力と前記第2の高周波電力とを発生時に互いに影
響を与えることを防止する絶縁分離手段とを備えたこと
を特徴とするプラズマ処理装置。 2.前記第1の高周波電源手段がマイクロ波電力を発生
するマイクロ波電源であり、前記プラズマ発生手段はス
リット部を設けた導板を備え、前記プラズマ発生手段が
前記第1の高周波電源手段から供給されるマイクロ波電
力を前記導板のスリット部から前記処理室手段の内部に
放射することにより前記処理室手段の内部にプラズマを
発生させることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
のプラズマ処理装置。 3.前記電力印加手段が前記導板に高周波電力を印加す
ることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載のプラズ
マ処理装置。
(57) [Claims] A processing chamber means that has a mounting portion for mounting a substrate to be processed therein, is evacuated to a vacuum, and is maintained at a predetermined pressure; a first high-frequency power supply means that generates a first high-frequency power;
Plasma generation means connected to the high frequency power supply means to generate discharge by the first high frequency power inside the processing chamber means, and second high frequency power having a frequency lower than the first high frequency power. Second high frequency power supply means, power application means connected to the second high frequency power supply means for applying the second high frequency power to at least a part of the plasma generation means, and the first high frequency power means Insulating isolation means for electrically separating the second high frequency power means from each other and preventing the first high frequency power and the second high frequency power from affecting each other when they are generated. A plasma processing apparatus characterized by the above. 2. The first high frequency power supply means is a microwave power supply for generating microwave power, the plasma generation means includes a conductive plate having a slit portion, and the plasma generation means is supplied from the first high frequency power supply means. The plasma processing according to claim 1, wherein a plasma is generated inside the processing chamber means by radiating microwave power to the inside of the processing chamber means from the slit portion of the conducting plate. apparatus. 3. The plasma processing apparatus according to claim 2, wherein the power applying means applies high frequency power to the conductive plate.
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JPS5941838A (en) * 1982-08-31 1984-03-08 Fujitsu Ltd Microwave plasma device
JPS6231112A (en) * 1985-08-02 1987-02-10 Fujitsu Ltd Microwave plasma reaction equipment
JPH0666292B2 (en) * 1985-09-09 1994-08-24 株式会社日立製作所 Plasma processing control method and apparatus
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