JP3063761B2 - Plasma processing method and apparatus - Google Patents

Plasma processing method and apparatus

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JP3063761B2
JP3063761B2 JP11151127A JP15112799A JP3063761B2 JP 3063761 B2 JP3063761 B2 JP 3063761B2 JP 11151127 A JP11151127 A JP 11151127A JP 15112799 A JP15112799 A JP 15112799A JP 3063761 B2 JP3063761 B2 JP 3063761B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はプラズマ処理方法及
び装置に係り、特に半導体素子基板等の試料をプラズマ
の生成された処理室でエッチング処理、成膜処理するの
に好適なプラズマ処理方法及び装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma processing method and apparatus, and more particularly to a plasma processing method and apparatus suitable for etching and film-forming a sample such as a semiconductor element substrate in a processing chamber where plasma is generated. It is about.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子基板等の試料をマイクロ波プ
ラズマを利用してエッチング処理する技術としては、例
えば、特開昭56−13480号公報等に記載のよう
な、マイクロ波電界と磁界との相乗作用によりエッチン
グガスをプラズマ化し、該プラズマを利用して試料をエ
ッチング処理する技術や、例えば、特開昭57−133
636号公報等に記載のような、マイクロ波電界と磁界
との相乗作用により成膜用ガスをプラズマ化し、該プラ
ズマを利用して試料を成膜処理する技術や、また、例え
ば、特公昭56−5574号公報等に記載のような、マ
イクロ波電界によりエッチングガスをプラズマ化し、ガ
スプラズマを利用して試料をエッチング処理する技術
や、例えば、特開昭62−218575号公報等に記載
のような、マイクロ波電界により成膜用ガスをプラズマ
化し、該プラズマを利用して試料を成膜処理する技術等
が知られている。
2. Description of the Related Art As a technique for etching a sample such as a semiconductor element substrate by using microwave plasma, for example, a technique described in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 56-13480, which discloses a method of applying a microwave electric field and a magnetic field. A technique in which an etching gas is converted into plasma by a synergistic action and a sample is etched using the plasma.
No. 636, etc., a technique for converting a film-forming gas into a plasma by synergistic action of a microwave electric field and a magnetic field and using the plasma to form a film on a sample. A technique for converting an etching gas into a plasma by a microwave electric field and etching a sample using a gas plasma as described in, for example, JP-A-5574, and a technique described in, for example, JP-A-62-218575. In addition, a technique is known in which a film-forming gas is turned into plasma by a microwave electric field, and a sample is formed into a film using the plasma.

【0003】尚、マイクロ波電源には、通常、マグネト
ロン(磁電管)が用いられ、その駆動装置の出力として
は、直流若しくは商用周波数を平滑化した高圧が用いら
れている。
Incidentally, a magnetron (magnet tube) is usually used as a microwave power supply, and a direct current or a high voltage whose commercial frequency is smoothed is used as an output of a driving device thereof.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】マイクロ波プラズマを
利用した試料の処理においては、処理速度の向上が強く
望まれているが、しかし、上記従来の技術は、この要求
に十分応え得るものとはなっていない。
In the processing of a sample using microwave plasma, it is strongly desired to increase the processing speed. However, the above-mentioned conventional technique cannot sufficiently satisfy this demand. is not.

【0005】本発明の目的は、プラズマの電子温度を高
めることで、試料の処理速度を向上させられるプラズマ
処理方法及び装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a plasma processing method and apparatus capable of improving the processing speed of a sample by increasing the electron temperature of plasma.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的は、内部にプラ
ズマが発生される処理室と、処理室内を減圧排気する排
気手段と、処理室内に処理ガスを導入する手段と、処理
ガスのプラズマを生じさせる電磁界の強さをパルス的に
発生させ、該パルスを発生させる周期を1ms以下と
し、該パルス幅を100μs以下とし、該パルスを発生
させるパルスデューティを1〜50%としたパルス放電
発生手段と、処理室内で試料を保持する試料台と、試料
台に接続され試料の処理中に前記パルスと同期させてバ
イアス電圧を印加するバイアス電源とを具備した装置と
し、プラズマの生成と試料へのバイアス電圧の印加とを
それぞれに行い、プラズマを生じさせる電磁界の強さを
パルス的に発生させ、該パルスを発生させる周期を1m
s以下とし、該パルスのパルス幅を100μs以下と
し、該パルスを発生させるパルスデューティを1〜50
%としてパルス放電を処理室内に発生させるとともに、
試料の処理中にパルス放電と同期させて試料にバイアス
電圧を印加し、処理室内に配置された試料を処理する方
法とすることにより、達成される。
The object of the present invention is to provide a processing chamber in which plasma is generated, an exhaust means for evacuating the processing chamber to a reduced pressure, a means for introducing a processing gas into the processing chamber, and a processing gas plasma. A pulse discharge in which the intensity of the electromagnetic field to be generated is generated in a pulsed manner, the cycle of generating the pulse is set to 1 ms or less, the pulse width is set to 100 μs or less, and the pulse duty for generating the pulse is 1 to 50%. Means, a sample stage for holding the sample in the processing chamber, and a bias power supply connected to the sample stage and applying a bias voltage in synchronization with the pulse during the processing of the sample. Of the electromagnetic field for generating plasma in a pulse-like manner, and the period for generating the pulse is 1 m.
s or less, the pulse width of the pulse is 100 μs or less, and the pulse duty for generating the pulse is 1 to 50.
% As pulse discharge in the processing chamber,
This is achieved by applying a bias voltage to the sample in synchronization with the pulse discharge during the processing of the sample, thereby processing the sample placed in the processing chamber.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】試料のプラズマ処理速度を向上さ
せる方策としては、プラズマの電子温度を高めること並
びにプラズマ密度を増大させることの二方策に集約され
る。その内、プラズマの電子温度は、処理室内の処理ガ
スの圧力を低下させたり、また、処理室の径を小さくす
ることで高めることができる。然し乍ら、処理室内の処
理ガスの圧力を低下させればプラズマ密度が低下し、あ
る圧力以下では、プラズマ処理速度も低下するようにな
る。また、処理室の径は、処理される試料の大きさによ
り限定を受け、従って、処理室の径を十分に小さくする
ことはできない。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Measures for improving the plasma processing speed of a sample are categorized into two measures of increasing the electron temperature of the plasma and increasing the plasma density. Among them, the electron temperature of the plasma can be increased by lowering the pressure of the processing gas in the processing chamber or reducing the diameter of the processing chamber. However, when the pressure of the processing gas in the processing chamber is reduced, the plasma density is reduced, and at a certain pressure or lower, the plasma processing speed is also reduced. Further, the diameter of the processing chamber is limited by the size of the sample to be processed, and therefore, the diameter of the processing chamber cannot be sufficiently reduced.

【0008】ところで、処理室内の処理ガスの圧力の低
下や処理室の小径化は、プラズマの壁での損失を増加さ
せることに対応している。従って、パルス放電を発生せ
しめ、放電休止期間における壁での損失の増加を強制的
に行なわせれば、プラズマの電子温度の上昇が期待でき
る。
By the way, a decrease in the pressure of the processing gas in the processing chamber and a reduction in the diameter of the processing chamber correspond to an increase in the loss at the plasma wall. Therefore, if a pulse discharge is generated to forcibly increase the loss at the wall during the discharge suspension period, an increase in the electron temperature of the plasma can be expected.

【0009】以下、本発明の一実施例を図1、図2によ
り説明する。図1は、いわゆる有磁場型のマイクロ波プ
ラズマエッチング装置の構成図で、マイクロ波電源1、
マイクロ波源駆動装置2、導波管3〜5、真空封止用石
英チャンバ6、磁場発生用コイル7、コイル駆動装置
8、試料台9、バイアス電源10、試料11、真空容器
12、ガス導入配管13、ガス導入バルブ14、排気用
配管15等を備えている。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a configuration diagram of a so-called magnetic field type microwave plasma etching apparatus.
Microwave source driving device 2, waveguides 3 to 5, quartz chamber 6 for vacuum sealing, magnetic field generating coil 7, coil driving device 8, sample table 9, bias power source 10, sample 11, vacuum vessel 12, gas introduction pipe 13, a gas introduction valve 14, an exhaust pipe 15, and the like.

【0010】図1で、マイクロ波発生源1としてマグネ
トロン管(磁電管)を用いた時に、マイクロ波駆動装置
2の出力高圧電流I,高圧電圧E、バイアス電源10の
出力電圧P、コイル駆動装置8の出力電流Iを図2
に示す。
In FIG. 1, when a magnetron tube (magnetic tube) is used as the microwave generating source 1, the output high voltage current I and high voltage E of the microwave driving device 2, the output voltage P B of the bias power source 10, the coil driving Figure 2 the output current I C of the device 8
Shown in

【0011】試料11としてSiOを用い、ガスとし
てCnFmもしくはCnHlFm(l,n,mは整数)
を用いてエッチングを行なう場合で、マグネトロン管の
周波数が2.45GHz、バイアス電源10の周波数が
2MHzで、コイル7の電流は、試料台9に設置された
試料11の付近に電子サイクロトロン共鳴を生じるよう
に設定する。また、ガス圧力としては、0.01Pa〜
10Paの比較的低圧領域が好ましい。
[0011] The SiO 2 used as a sample 11, CnFm or CnHlFm as a gas (l, n, m is an integer)
When the etching is performed by using the magnetron, the frequency of the magnetron tube is 2.45 GHz, the frequency of the bias power supply 10 is 2 MHz, and the current of the coil 7 causes electron cyclotron resonance near the sample 11 placed on the sample stage 9. Set as follows. The gas pressure is 0.01 Pa to
A relatively low pressure range of 10 Pa is preferred.

【0012】試料11のエッチング期間を、例えば、2
つに分け、前半(数+秒)はパルス放電を用いた高電子
温度のエッチング(モード1)を行ない、後半(数秒〜
20秒)は通常の低ダメージエッチング(モード2)を
行なう。
The etching period of the sample 11 is, for example, 2
In the first half (several + seconds), etching at high electron temperature using pulse discharge (mode 1) is performed, and in the second half (several seconds-
20 seconds), normal low damage etching (mode 2) is performed.

【0013】モード1において、パルス電流の半値幅T
=10μs、パルス周期T=30μsで電流パルス
制御を行なう。電流パルスのパルス間の期間の電流I
は0の場合が効果大であるが、一方、放電が不安定とな
る場合がある。この場合には、(I/I)≦0.1以
下の小電流を流すことにより放電を安定にすることがで
きる。また、この時のマグネトロン管に加える電圧E
は、余り変化しない(E/E≧0.7)。バイアス
電源10の出力はモード1では大きく、モード2では小
さく設定する。
In mode 1, the half width T of the pulse current
Current pulse control is performed at W = 10 μs and pulse period T R = 30 μs. Current I L of the period between pulses of the current pulse
Is effective when the value is 0. On the other hand, the discharge may be unstable. In this case, the discharge can be stabilized by flowing a small current of (I L / I H ) ≦ 0.1 or less. The voltage E applied to the magnetron tube at this time is
Does not change much (E H / E L ≧ 0.7). The output of the bias power supply 10 is set high in mode 1 and low in mode 2.

【0014】コイル7に加える電流は、全処理期間中一
定でも良いが、図2でIに示すように、モード1でマ
グネトロン管に加える電流が大なる期間にほぼ対応して
大きくし、マグネトロン管に加える電流が小なる期間に
ほぼ対応して小さくすることにより、エッチング処理速
度の向上が図れる。
[0014] current applied to the coil 7, may be constant during the entire processing period, but as shown in I C in Figure 2, to increase substantially corresponding to the period current is large applied to the magnetron tube in mode 1, the magnetron By reducing the current applied to the tube substantially corresponding to the period during which the current is small, the etching processing speed can be improved.

【0015】本実施例によれば、パルス放電の使用によ
り、電子温度を上昇させることでエッチング処理速度を
向上でき、かつ、定常放電の処理を併用することで、高
速で、かつ、低ダメージのエッチング処理ができる。
According to the present embodiment, by using pulse discharge, the etching process speed can be improved by raising the electron temperature, and by using the process of the steady discharge, high speed and low damage can be achieved. Etching can be performed.

【0016】つまり、弱い放電若しくは放電がない状態
で強い放電を開始させると、その開始時点に放電に大き
な量のエネルギが供給され、放電の電子温度が上昇す
る。所定時間後、放電を弱い状態若しくはない状態に戻
すと、強い放電により生じた電子、荷電粒子等は、容器
の壁での再結合等によって減衰する。このため、再度、
強い放電を開始する場合、放電の開始のために大きなエ
ネルギが供給されて放電の電子温度が上昇する。このよ
うに、パルス放電により放電の電子温度を上昇させるこ
とにより、電子、荷電粒子に多くのエネルギが与えられる
ため、エッチング処理速度を向上させることができる。
また、パルス放電を用いると、試料へのダメージは増加
する傾向にある。そこで、まず、パルス放電により高速
のエッチング処理を行なった後に、通常の定常放電によ
る低速で低ダメージのエッチング処理を短時間行なうこ
とにより、高速で、かつ、低ダメージのエッチング処理
を行なうことができる。
That is, when a strong discharge is started in the state of a weak discharge or no discharge, a large amount of energy is supplied to the discharge at the start of the discharge, and the electron temperature of the discharge increases. After a predetermined time, when the discharge is returned to a weak state or a non-discharge state, electrons, charged particles, and the like generated by the strong discharge are attenuated by recombination at the container wall. For this reason,
When a strong discharge is started, a large energy is supplied to start the discharge, and the electron temperature of the discharge increases. As described above, by increasing the electron temperature of the discharge by the pulse discharge, much energy is given to the electrons and the charged particles, so that the etching processing speed can be improved.
When pulse discharge is used, damage to the sample tends to increase. Therefore, first, after performing a high-speed etching process by pulse discharge, a low-speed, low-damage etching process by a normal steady-state discharge is performed for a short time, thereby performing a high-speed, low-damage etching process. .

【0017】パルス電流の半値幅Tとしては、100
μs以下が効果が大きく、1ms程度までパルス放電に
よる上記効果は認められる。また、パルス幅の小さい方
は、数十ns程度まで効果があると考えられるが、しか
し、使用した連続波のマグネトロン管内にフィルタを有
していたため、この場合、T=1μs程度以下の駆動
は困難であった。また、パルスデューティ(T/T
×100)(%)としては1%〜50%が好ましい。ま
た、上記一実施例では、2つのモードの場合について示
したが、このモード数を増したり、モードの移行をパル
スデューティを徐々に変えて滑らかに行なうこともでき
ることは勿論のことである。
[0017] as a half-width T W of the pulse current, 100
The effect is large when μs or less, and the above effect by pulse discharge is recognized up to about 1 ms. The smaller pulse width is considered to be effective up to about several tens of ns. However, since a filter is provided in the magnetron tube of the continuous wave used, in this case, the driving of T W = 1 μs or less is performed. Was difficult. Further, the pulse duty (T W / T R)
× 100) (%) is preferably 1% to 50%. Further, in the above-described embodiment, the case of two modes has been described. However, it is needless to say that the number of modes can be increased and the mode can be smoothly changed by gradually changing the pulse duty.

【0018】また、放電休止期間中に電子サイクロトロ
ン共鳴用磁場は減少させれば、磁場による電子への拘束
力が少なくなり、この期間中における損失を増加させる
ことができるので、電子温度の向上のためには好都合で
ある。
Further, if the electron cyclotron resonance magnetic field is reduced during the discharge pause period, the binding force on the electrons by the magnetic field is reduced, and the loss during this period can be increased. It is convenient for you.

【0019】また、試料台に加えるバイアス電源は、パ
ルス放電期間中若しくは放電休止後の所定時間内のイオ
ンのみを加速するように印加すれば、高エネルギを有す
るイオンのみが試料に到達するようになるので、エッチ
ング処理速度を向上させることができる。
Further, if a bias power supply applied to the sample stage is applied so as to accelerate only ions during a pulse discharge period or within a predetermined time after the discharge is stopped, only ions having high energy reach the sample. Therefore, the etching processing speed can be improved.

【0020】また、上記一実施例の装置構成で、ガスと
して例えば、Ar、SiH、Oの混合ガスを用い、
0.001Pa〜10Paのガス圧で処理することによ
り、高速、低ダメージのSiO膜の推積を行なうこと
ができる。
Further, in the apparatus configuration of the above embodiment, for example, a mixed gas of Ar, SiH 4 and O 2 is used as a gas,
By processing at a gas pressure of 0.001 Pa to 10 Pa, it is possible to deposit a high-speed, low-damage SiO 2 film.

【0021】図3は、磁場コイルを用いない場合の適用
例である。真空封止用石英チャンバ6と試料載置台9と
の間に穴付金属板17を設置し、真空封止用石英チャン
バ6と穴付金属板17との間の空間で放電が生じ、非荷
電粒子は試料例の空間に移動しうるが、荷電粒子は穴付
金属板17により阻止される。このため、試料11は、
非荷電粒子によりプラズマ処理される。ガスとしてO
+CF混合ガスを用い、ガス圧として1Pa〜100
Paにし、図2の方法を用いることにより、高速で低ダ
メージのアッシング処理ができる。
FIG. 3 shows an application example in which no magnetic field coil is used. A metal plate 17 with a hole is placed between the quartz chamber 6 for vacuum sealing and the sample mounting table 9, and a discharge occurs in a space between the quartz chamber 6 for vacuum sealing and the metal plate 17 with hole, so The particles can move into the space of the sample, but the charged particles are blocked by the perforated metal plate 17. Therefore, the sample 11
Plasma treatment with uncharged particles. O 2 as gas
+ CF 4 mixed gas, gas pressure 1 Pa-100
By setting the pressure to Pa and using the method of FIG. 2, ashing processing with low damage and high speed can be performed.

【0022】なお、SiOのエッチングのようにイオ
ンによるプラズマ処理が必要な場合には、穴付金属板1
7はない方が好ましい。
When plasma treatment with ions is required as in the etching of SiO 2 , the metal plate 1 with holes is required.
It is preferable that 7 is not provided.

【0023】また、プラズマ処理の試料内での均一性を
向上させるためには、金属性、高誘電体もしくは高磁性
体を回転させたり変動させたりする撹拌器21をマイク
ロ波電磁界の存在する部分に用いると効果がある。
In order to improve the uniformity of the plasma treatment in the sample, a stirrer 21 for rotating or changing a metallic, high dielectric or high magnetic material is provided with a microwave electromagnetic field. It is effective when used for parts.

【0024】図4は、図2におけるモード1からモード
2への移行する構成の実施例を示す。マイクロ波電磁界
は透過しないが、光が透過する金網も窓18を設け、分
光機能を有する光検知部19により光電変換をし、信号
処理部20により処理の終了を判別し、マイクロ波駆動
装置2にモード1からモード2の切換を行なうモード切
換信号22ならびにモード2の終了を行なう終了信号2
3を出力する。信号処理部20中にはパルス周期T
変動する信号を平滑する部分を内臓している。マイクロ
波電磁界を経由して光を取り出す方法としては上に述べ
た金網の窓を用いる方法の他に、マイクロ波による損失
の少ない材料(例えば石英)からなる光ファイバーを用
いることもできる。
FIG. 4 shows an embodiment of a configuration for shifting from mode 1 to mode 2 in FIG. The wire mesh which does not transmit the microwave electromagnetic field but transmits the light is also provided with the window 18, the photoelectric conversion is performed by the light detection unit 19 having a spectral function, and the end of the processing is determined by the signal processing unit 20. 2, a mode switching signal 22 for switching from mode 1 to mode 2 and an end signal 2 for terminating mode 2
3 is output. During the signal processing section 20 is a portion for smoothing a signal that varies the pulse period T R and internal organs. As a method for extracting light via a microwave electromagnetic field, in addition to the above-described method using a wire mesh window, an optical fiber made of a material (for example, quartz) with low loss due to microwaves can be used.

【0025】モードの切換や終了は、光の変化によって
行なう他に、放電開始時点からの時間によって行なうこ
ともできる。
The mode switching and termination can be performed not only by changing the light but also by the time from the start of discharge.

【0026】図5はパルス性電流を発生させるためのマ
イクロ波源駆動装置の一実施例を示す。高圧(3〜4.
5KV)で遅い変化を制御する高圧直流電源部2−1
と、パルスを発生するパルス電源部2−2の縦続接続で
構成される。高圧直流電源部2−1の出力電流は高圧コ
ンデンサ2−15に蓄積され、高圧コンデンサ2−15
の電圧に、パルス電源部2−2のパルスが重畳される。
パルス電源部2−2の出力が、高圧直流電源部2−1と
の間で影響を及ぼさないように高周波阻止コイル2−1
2,2−13,2−14を設けている。パルス電源部2
−2、高圧コンデンサ2−5、および高周波阻止コイル
2−12,2−13,2−14はマイクロ波源1の近く
に設置するのが好ましい。
FIG. 5 shows an embodiment of a microwave source driving device for generating a pulse current. High pressure (3-4.
High voltage DC power supply unit 2-1 that controls slow changes at 5 KV)
And a cascade connection of a pulse power supply section 2-2 for generating a pulse. The output current of the high-voltage DC power supply 2-1 is stored in the high-voltage capacitor 2-15,
The pulse of the pulse power supply unit 2-2 is superimposed on the voltage of.
The high frequency blocking coil 2-1 so that the output of the pulse power supply 2-2 does not affect the output of the high voltage DC power supply 2-1.
2, 2-13 and 2-14 are provided. Pulse power supply 2
-2, the high-voltage capacitor 2-5, and the high-frequency blocking coils 2-12, 2-13, and 2-14 are preferably installed near the microwave source 1.

【0027】電流検出用抵抗2−3からの信号を、低電
流部/平均電流検出回路2−4を介して、低電流部/平
均電流設定値との差を誤差増幅器2−5によって増幅
し、高圧電流電源部2−1に入力する。
The signal from the current detection resistor 2-3 is amplified by the error amplifier 2-5 through the low current section / average current detection circuit 2-4, and the difference between the low current section / average current setting value is amplified. , High-voltage current power supply 2-1.

【0028】一方、電流検出用抵抗2−3からの信号
を、ピーク検出器2−6を介して、ピーク電流設定値と
の差を誤差増幅器2−7によって増幅し、パルス源2−
8の振幅を制御し、モード切換器2−10を介して、パ
ルス電源部2−2に入力する。パルス電源部2−2で
は、トランジスタにより電流パルスを発生させ、高周波
昇圧トランスにより昇圧して出力する。なお、低電流部
/平均電流検出回路2−4は、パルス放電モード(図2
のモード1)では、図2のIL部分の電流を検知し保持
する動作をし、定常放電モード(図2のモード2)で
は、低域通過フィルタの動作を行なう。また、定常放電
モードではモード切換器2−10は、アース側に切り換
えられる。また、終了信号が入力されると、切換器2−
16,2−17はアース側に切り換えられる。ヒータ用
電源2−11はマイクロ波発生源1のヒータ電流を供給
する電源である。
On the other hand, the difference between the signal from the current detection resistor 2-3 and the peak current set value is amplified by the error amplifier 2-7 via the peak detector 2-6, and the pulse source 2-
8 is input to the pulse power supply section 2-2 via the mode switch 2-10. In the pulse power supply unit 2-2, a current pulse is generated by a transistor, boosted by a high-frequency boosting transformer, and output. The low current section / average current detection circuit 2-4 operates in a pulse discharge mode (FIG. 2).
In the mode 1), the operation of detecting and holding the current of the IL portion in FIG. 2 is performed, and in the steady discharge mode (mode 2 in FIG. 2), the operation of the low-pass filter is performed. In the steady discharge mode, the mode switch 2-10 is switched to the earth side. When the end signal is input, the switch 2-
16, 2-17 are switched to the ground side. The heater power supply 2-11 is a power supply for supplying a heater current of the microwave generation source 1.

【0029】図6はパルス性電流を発生させるためのマ
イクロ波源駆動装置の他の実施例及び図7はその主要部
の波形を示す。パルス繰返しが10KHz程度以上の2
つのパルス信号源2−28,2−29をもとに、可変低
圧直流電源2−20、コイル2−21、パルス駆動用ト
ランジスタ2−23、コンデンサ2−24、昇圧トラン
ス2−22により高圧の電圧パルスとし、高圧コンデン
サ2−25、高圧ダイオード2−26,2−27によ
り、倍電圧、整流を行なってマイクロ波源1に印加す
る。マイクロ波源1のアノードヒータ間の電圧E、電流
Iは図7に示す。モード1では、パルスデューティT
W1/TR1が小さいパルス源2−29により、幅の狭
いパルス電流を発生させ、マイクロ波源1に加える。低
ダメージ用のモード2ではパルスデューティTW2/T
R2の大きいパルス源2−28を用いて幅の広いパルス
電流を発生させマイクロ波源1に加える。
FIG. 6 shows another embodiment of a microwave source driving device for generating a pulsed current, and FIG. 7 shows waveforms of main parts thereof. Pulse repetition of about 10 KHz or more 2
On the basis of the two pulse signal sources 2-28 and 2-29, a high voltage is supplied by a variable low-voltage DC power supply 2-20, a coil 2-21, a pulse driving transistor 2-23, a capacitor 2-24, and a step-up transformer 2-22. The voltage pulse is applied to the microwave source 1 after voltage doubling and rectification by the high voltage capacitor 2-25 and the high voltage diodes 2-26 and 2-27. The voltage E and the current I between the anode heaters of the microwave source 1 are shown in FIG. In mode 1, the pulse duty T
The W1 / T R1 is small pulse source 2-29, to generate a narrow pulse current width, added to the microwave source 1. In the mode 2 for low damage, the pulse duty T W2 / T
A wide pulse current is generated using the pulse source 2-28 having a large R2 and applied to the microwave source 1.

【0030】モード1では、電流検出抵抗2−3からの
信号をピーク検出器を介して、ピーク電流設定値との差
を誤差増幅器2−7によって増幅し、可変低圧直流電源
2−20の電圧を制御する。
In mode 1, the signal from the current detection resistor 2-3 is amplified via a peak detector, and the difference from the peak current set value is amplified by an error amplifier 2-7. Control.

【0031】モード2では電流検出信号からの信号を平
均電流検出器2−30を介して、平均電流設定値との差
を誤差増幅器2−5によって増幅し、可変低圧直流電源
2−20の電圧を制御する。
In mode 2, a signal from the current detection signal is amplified by an error amplifier 2-5 through an average current detector 2-30 via an average current detector 2-30, and the voltage of a variable low voltage DC power supply 2-20 is amplified. Control.

【0032】以上、いくつかの実施例について述べた
が、本発明はこれらの例に限定されるものではない。マ
イクロ波を用いて試料をプラズマ処理する装置であれば
同様に適用可能である。
Although several embodiments have been described above, the present invention is not limited to these embodiments. The present invention is also applicable to any apparatus that performs plasma processing on a sample using microwaves.

【0033】本発明は、パルス状のマイクロ波電力を周
期的に発生させ、種々のガスに加えてプラズマを生起せ
しめることにより、電子温度の高いプラズマを発生する
部分を有するものであり、上記マイクロ波電力の周期は
1ms以下、パルスのデューティは、50%以下に限定
される。
The present invention has a portion for generating plasma having a high electron temperature by periodically generating pulsed microwave power and generating plasma in addition to various gases. The cycle of the wave power is limited to 1 ms or less, and the duty of the pulse is limited to 50% or less.

【0034】[0034]

【発明の効果】本発明によれば、パルス放電の使用によ
り電子温度の上昇が図られて、プラズマ処理を高速に行
うことができるという効果がある。
According to the present invention, there is an effect that the electron temperature is increased by using the pulse discharge, and the plasma processing can be performed at a high speed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例の有磁場型のマイクロ波プラ
ズマエッチング装置の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a magnetic field type microwave plasma etching apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の装置でのマイクロ波源駆動装置の出力高
圧電流、高圧電圧、バイアス電源の出力電力、コイル駆
動装置の出力電流の波形模式図である。
FIG. 2 is a schematic waveform diagram of an output high-voltage current, a high-voltage, an output power of a bias power supply, and an output current of a coil driving device of the microwave source driving device in the device of FIG.

【図3】本発明の他の実施例の無磁場型のマイクロ波プ
ラズマ装置の構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram of a non-magnetic field type microwave plasma device according to another embodiment of the present invention.

【図4】図2におけるモード移行構成の一実施例の構成
図である。
FIG. 4 is a configuration diagram of an embodiment of a mode transition configuration in FIG. 2;

【図5】マイクロ波源駆動装置の一実施例の回路構成図
である。
FIG. 5 is a circuit configuration diagram of an embodiment of a microwave source driving device.

【図6】同じく他の実施例の回路構成図である。FIG. 6 is a circuit configuration diagram of another embodiment.

【図7】図6のマイクロ波源駆動装置の主要部の波形模
式図である。
FIG. 7 is a schematic waveform diagram of a main part of the microwave source driving device of FIG. 6;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…マイクロ波源、2…マイクロ波源駆動装置、8…コ
イル駆動装置、10…バイアス電源。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Microwave source, 2 ... Microwave source drive, 8 ... Coil drive, 10 ... Bias power supply.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 21/3065 H01L 21/31 C 21/31 21/302 A B (56)参考文献 特開 昭64−184299(JP,A) 特開 昭63−80539(JP,A) 特開 平1−236629(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05H 1/46 C23C 16/517 C23F 4/00 H01L 21/205 H01L 21/3065 H01L 21/31 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI H01L 21/3065 H01L 21/31 C 21/31 21/302 AB (56) References JP-A-64-184299 (JP, A JP-A-63-80539 (JP, A) JP-A-1-236629 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H05H 1/46 C23C 16/517 C23F 4 / 00 H01L 21/205 H01L 21/3065 H01L 21/31

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】プラズマの生成と試料へのバイアス電圧の
印加とをそれぞれに行い、プラズマを生じさせる電磁界
の強さをパルス的に発生させ、該パルスを発生させる周
期を1ms以下とし、該パルスのパルス幅を100μs
以下とし、該パルスを発生させるパルスデューティを1
〜50%としてパルス放電を処理室内に発生させるとと
もに、前記試料の処理中に前記パルス放電と同期させて
前記試料にバイアス電圧を印加し、前記処理室内に配置
された試料を処理することを特徴とするプラズマ処理方
法。
The method includes the steps of: generating a plasma and applying a bias voltage to a sample; generating an intensity of an electromagnetic field for generating a plasma in a pulse form; and setting a cycle for generating the pulse to 1 ms or less. 100μs pulse width
The pulse duty for generating the pulse is 1
A pulse discharge is generated in the processing chamber at about 50%, and a bias voltage is applied to the sample in synchronization with the pulse discharge during the processing of the sample to process the sample placed in the processing chamber. Plasma processing method.
【請求項2】請求項1記載のプラズマ処理方法におい
て、前記プラズマはECRプラズマであるプラズマ処理
方法。
2. The plasma processing method according to claim 1, wherein said plasma is ECR plasma.
【請求項3】請求項2記載のプラズマ処理方法におい
て、前記ECRプラズマ生成のための磁界を前記ECR
プラズマ生成のための電磁界と同期させるプラズマ処理
方法。
3. The plasma processing method according to claim 2, wherein the magnetic field for generating the ECR plasma is set to the ECR plasma.
A plasma processing method synchronized with an electromagnetic field for plasma generation.
【請求項4】請求項1記載のプラズマ処理方法におい
て、前記バイアス電圧の印加はパルス放電の期間中若し
くは放電休止後の所定時間内に印加するプラズマ処理方
法。
4. The plasma processing method according to claim 1, wherein the bias voltage is applied during a period of a pulse discharge or within a predetermined time after a pause in the discharge.
【請求項5】内部にプラズマが発生される処理室と、前
記処理室内を減圧排気する排気手段と、前記処理室内に
処理ガスを導入する手段と、前記処理ガスのプラズマを
生じさせる電磁界の強さをパルス的に発生させ、該パル
スを発生させる周期を1ms以下とし、該パルス幅を1
00μs以下とし、該パルスを発生させるパルスデュー
ティを1〜50%としたパルス放電発生手段と、前記処
理室内で試料を保持する試料台と、前記試料台に接続さ
れ前記試料の処理中に前記パルスと同期させてバイアス
電圧を印加するバイアス電源とを具備したことを特徴と
するプラズマ処理装置。
5. A processing chamber in which plasma is generated, exhaust means for reducing and evacuating the processing chamber, means for introducing a processing gas into the processing chamber, and an electromagnetic field for generating plasma of the processing gas. The intensity is generated in a pulse form, the period for generating the pulse is set to 1 ms or less, and the pulse width is set to 1
A pulse discharge generating means having a pulse duty of 1 to 50% for generating the pulse, a sample stage for holding the sample in the processing chamber, and a pulse generator connected to the sample stage for processing the sample. A bias power supply for applying a bias voltage in synchronization with the bias power supply.
【請求項6】請求項5記載のプラズマ処理装置におい
て、前記パルス放電発生手段はECRプラズマの放電を
用いたプラズマ処理装置。
6. A plasma processing apparatus according to claim 5, wherein said pulse discharge generating means uses ECR plasma discharge.
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