JP3295336B2 - Microwave plasma processing apparatus and plasma processing method - Google Patents

Microwave plasma processing apparatus and plasma processing method

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JP3295336B2 JP04051597A JP4051597A JP3295336B2 JP 3295336 B2 JP3295336 B2 JP 3295336B2 JP 04051597 A JP04051597 A JP 04051597A JP 4051597 A JP4051597 A JP 4051597A JP 3295336 B2 JP3295336 B2 JP 3295336B2
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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、マイクロ波プラズ
マ処理装置およびプラズマ処理方法に関する。さらに詳
しくは、大面積基体を低温で高速に高品質処理すること
ができる、高密度かつ大面積で均一なプラズマを発生で
きるマイクロ波プラズマ処理装置およびプラズマ処理方
法に関する。
[0001] The present invention relates to a microwave plasma processing apparatus and a plasma processing method. More specifically, the present invention relates to a microwave plasma processing apparatus and a plasma processing method capable of performing high-quality high-speed processing of a large-area substrate at a low temperature and generating uniform plasma with a high density and a large area.

【0002】[0002]

【従来の技術】マイクロ波をプラズマ生起用の励起源と
して使用するプラズマ処理装置としては、CVD装置、
エッチング装置、アッシング装置等が知られている。
2. Description of the Related Art A plasma processing apparatus using a microwave as an excitation source for generating plasma includes a CVD apparatus,
An etching device, an ashing device, and the like are known.

【0003】こうしたいわゆるマイクロ波プラズマCV
D装置を使用する成膜は、例えば次のように行われる。
すなわち、マイクロ波プラズマCVD装置のプラズマ発
生室および成膜室(処理室)内にガスを導入し、同時に
マイクロ波エネルギーを投入してプラズマ発生室内にプ
ラズマを発生させ、ガスを励起・分解して、成膜室(処
理室)内に配された基体上に堆積膜を形成する。
[0003] Such a so-called microwave plasma CV
The film formation using the D apparatus is performed, for example, as follows.
That is, a gas is introduced into a plasma generation chamber and a film formation chamber (processing chamber) of a microwave plasma CVD apparatus, and simultaneously, microwave energy is supplied to generate plasma in the plasma generation chamber, thereby exciting and decomposing the gas. Then, a deposited film is formed on a substrate disposed in a film forming chamber (processing chamber).

【0004】また、いわゆるマイクロ波プラズマエッチ
ング装置を使用する被処理基体のエッチング処理は、例
えば次のようにして行われる。すなわち、該装置の処理
室内にエッチャントガスを導人し、同時にマイクロ波エ
ネルギーを投人して該エッチャントガスを励起・分解し
て該処理室内にプラズマを発生させ、これにより該処理
室内に配された被処理基体の表面をエッチングする。
[0004] Etching of a substrate to be processed using a so-called microwave plasma etching apparatus is performed, for example, as follows. That is, an etchant gas is guided into the processing chamber of the apparatus, and at the same time, microwave energy is emitted to excite and decompose the etchant gas to generate plasma in the processing chamber, thereby distributing the plasma in the processing chamber. The surface of the substrate to be processed is etched.

【0005】マイクロ波プラズマ処埋装置においては、
ガスの励起源としてマイクロ波を使用することから、電
子を高い周波数をもつ電界により加速でき、ガス分子を
効率的に電離・励起させることができる。それゆえ、マ
イクロ波プラズマ処理装置においては、ガスの電離効
率、励起効率および分解効率が高く、高密度のプラズマ
を比較的容易に形成し得る利点や、低温で高速に高品質
処理できるといった利点を有する。また、マイクロ波が
誘電体を透過する性質を有することから、プラズマ処理
装置を無電極放電タイプのものとして構成でき、このた
め高清浄なプラズマ処理を行えるという利点もある。
[0005] In the microwave plasma processing apparatus,
Since a microwave is used as a gas excitation source, electrons can be accelerated by an electric field having a high frequency, and gas molecules can be efficiently ionized and excited. Therefore, the microwave plasma processing apparatus has the advantages of high gas ionization efficiency, excitation efficiency and decomposition efficiency, relatively easy formation of high-density plasma, and the advantage of high-speed high-quality processing at low temperatures. Have. In addition, since the microwave has a property of transmitting through the dielectric, the plasma processing apparatus can be configured as an electrodeless discharge type, and therefore, there is an advantage that highly clean plasma processing can be performed.

【0006】こうしたマイクロ波プラズマ処理装置の更
なる高速化のために、電子サイクロトロン共鳴(EC
R)を利用したプラズマ処理装置が実用化されてきてい
る。ECRは、磁束密度87.5mTの場合、磁力線の
周りを電子が回転する電子サイクロトロン周波数が、マ
イクロ波の一般的な周波数2.45GHzと一致し、電
子がマイクロ波を共鳴的に吸収して加速され、高密度プ
ラズマが発生する現象である。こうしたECRプラズマ
処理装置においては、マイクロ波導入手段と磁界発生手
段の構成の代表的なものとして次の4つの構成が知られ
ている。
In order to further increase the speed of such a microwave plasma processing apparatus, an electron cyclotron resonance (EC)
R) has been put into practical use. In the case of ECR, when the magnetic flux density is 87.5 mT, the electron cyclotron frequency at which electrons rotate around the lines of magnetic force coincides with the general microwave frequency of 2.45 GHz, and the electrons resonately absorb the microwaves and accelerate. This is a phenomenon in which high-density plasma is generated. In such an ECR plasma processing apparatus, the following four configurations are known as typical configurations of the microwave introduction unit and the magnetic field generation unit.

【0007】すなわち、(i)導波管を介して伝搬され
るマイクロ波を被処理基体の対向面から透過窓を介して
円筒状のプラズマ発生室に導入し、プラズマ発生室の中
心軸と同軸の発散磁界をプラズマ発生室の周辺に設けら
れた電磁コイルを介して導入する構成、(ii)導波管を
介して伝送されるマイクロ波を被処理基体の対向面から
釣鐘状のプラズマ発生室に導入し、プラズマ発生室の中
心軸と同軸の磁界をプラズマ発生室の周辺に設けられた
電磁コイルを介して導入する構成、(iii)円筒状スロ
ットアンテナの一種であるリジターノコイルを介してマ
イクロ波を周辺からプラズマ発生室に導入し、プラズマ
発生室の中心軸と同軸の磁界をプラズマ発生室の周辺に
設けられた電磁コイルを介して導入する構成、(iv)導
波管を介して伝送されるマイクロ波を被処理基体の対向
面から平板状のスロットアンテナを介して円筒状のプラ
ズマ発生室に導入し、アンテナ平面に平行なループ状磁
界を平面アンテナの背面に設けられた永久磁石を介して
導入する構成が知られている。
That is, (i) a microwave propagated through a waveguide is introduced into a cylindrical plasma generation chamber from a facing surface of a substrate to be processed through a transmission window, and is coaxial with a central axis of the plasma generation chamber. (Ii) a microwave transmitted from a waveguide is transmitted from a facing surface of a substrate to be processed into a bell-shaped plasma generating chamber by introducing a diverging magnetic field through an electromagnetic coil provided around the plasma generating chamber. And a magnetic field coaxial with the central axis of the plasma generation chamber is introduced through an electromagnetic coil provided around the plasma generation chamber, and (iii) through a Risitano coil which is a kind of cylindrical slot antenna. A configuration in which microwaves are introduced into the plasma generation chamber from the periphery, and a magnetic field coaxial with the central axis of the plasma generation chamber is introduced through an electromagnetic coil provided around the plasma generation chamber. (Iv) Through the waveguide Transmitted Microwave is introduced from the opposing surface of the substrate to be processed into a cylindrical plasma generation chamber through a flat slot antenna, and a loop-shaped magnetic field parallel to the antenna plane is passed through a permanent magnet provided on the back surface of the flat antenna. There is known a configuration for introducing the same.

【0008】マイクロ波プラズマ処理装置の例として、
近年、マイクロ波の均一で効率的な導入装置として複数
のスロットが内側面に形成された環状導波管を用いた装
置が提案されている(USP5487875)。このマイクロ波プ
ラズマ処理装置の一例を図1に、そのプラズマ発生機構
を図2に、それぞれ模式的断面図として示す。501は
プラズマ発生室、502はプラズマ発生室(501)を
大気側と分離する誘電体、503はマイクロ波をプラズ
マ発生室(501)に導入するためのスロット付無終端
環状導波管、504はプラズマ発生用ガス導入手段、5
11はプラズマ発生室(501)に連結した処理室、5
12は被処理基体、513は被処理基体(512)の支
持体、514は被処理基体(512)を加熱するヒー
タ、515は処理用ガス導入手段、516は排気口、5
21はマイクロ波を左右に分配するブロック、522は
スロット、523は環状導波管(503)内に導入され
たマイクロ波、524は環状導波管(503)内を伝搬
するマイクロ波、525はスロット(522)を通り誘
電体(502)を透してプラズマ発生室(501)ヘ導
入されたマイクロ波の漏れ波、526はスロット(52
2)を通り誘電体(502)内を伝搬するマイクロ波の
表面波、527は漏れ波により生成したプラズマ、52
8は表面波により生成したプラズマである。
As an example of a microwave plasma processing apparatus,
In recent years, a device using an annular waveguide having a plurality of slots formed on an inner surface thereof has been proposed as a uniform and efficient device for introducing microwaves (US Pat. No. 5,487,875). FIG. 1 shows an example of the microwave plasma processing apparatus, and FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of the plasma generation mechanism. 501 is a plasma generation chamber, 502 is a dielectric separating the plasma generation chamber (501) from the atmosphere side, 503 is a slotted endless annular waveguide for introducing microwaves into the plasma generation chamber (501), 504 is Gas introduction means for plasma generation, 5
11 is a processing chamber connected to the plasma generation chamber (501);
12 is a substrate to be processed, 513 is a support of the substrate to be processed (512), 514 is a heater for heating the substrate to be processed (512), 515 is a processing gas introducing means, 516 is an exhaust port,
21 is a block for distributing microwaves to the left and right, 522 is a slot, 523 is a microwave introduced into the annular waveguide (503), 524 is a microwave propagating in the annular waveguide (503), and 525 is a microwave. The microwave leakage wave 526 introduced into the plasma generation chamber (501) through the slot (522) and the dielectric (502) is inserted into the slot (52).
Microwave surface wave 527 propagating through dielectric (502) through 2), plasma 527 generated by leaky wave, 52
Reference numeral 8 denotes a plasma generated by the surface wave.

【0009】プラズマの発生および処理は以下のように
して行なう。排気系(不図示)を介してプラズマ発生室
(501)内および処理室(511)内を真空排気す
る。続いて、プラズマ発生用ガスをガス導入手段(50
4)を介して所定の流量でプラズマ発生室(501)内
に導入する。次に、排気系(不図示)に設けられたコン
ダクタンスバルブ(不図示)を調整し、プラズマ発生室
(501)内を所定の圧力に保持する。マイクロ波電源
(不図示)から所望の電力を環状導波管(503)を介
してプラズマ発生室(501)内に供給する。この際、
環状導波管(503)内に導入されたマイクロ波(52
3)は、分配ブロック(521)で左右に二分配され、
自由空間よりも長い管内波長をもって伝搬する。この伝
搬するマイクロ波(524)の管内波長の1/2又は1
/4毎に設置されたスロット(522)から誘電体(5
02)を透してプラズマ発生室(501)に導入された
漏れ波(525)は、スロット(522)近傍のプラズ
マ(527)を生成する。また、誘電体(502)の表
面に垂直な直線に対してブリュースタ角以上の角度で入
射したマイクロ波は、第一の誘電体(502)表面で全
反射し、誘電体(502)内部を表面波(526)とし
て伝搬する。表面波(526)のしみだした電界によっ
てもプラズマ(528)が生成する。この時に処理用ガ
ス導入管(515)を介して処理用ガスを処理室(51
1)内に導入しておくと、処理用ガスは発生した高密度
プラズマにより励起され、この励起されたガスによって
支持体(513)上に載置された被処理基体(512)
の表面が処理される。この際、用途に応じて、プラズマ
発生用ガス導入手段(504)から処理用ガスを導入し
てもよい。
The generation and processing of plasma are performed as follows. The inside of the plasma generation chamber (501) and the inside of the processing chamber (511) are evacuated via an exhaust system (not shown). Subsequently, the plasma generating gas is supplied to the gas introducing means (50).
The gas is introduced into the plasma generation chamber (501) at a predetermined flow rate via 4). Next, a conductance valve (not shown) provided in an exhaust system (not shown) is adjusted to maintain the inside of the plasma generation chamber (501) at a predetermined pressure. A desired power is supplied from a microwave power supply (not shown) into the plasma generation chamber (501) via the annular waveguide (503). On this occasion,
The microwave (52) introduced into the annular waveguide (503)
3) is divided right and left by a distribution block (521),
It propagates with a longer guide wavelength than free space.又 は or 1 of the guide wavelength of the propagating microwave (524)
/ 4 to the dielectric (5)
The leaked wave (525) introduced into the plasma generation chamber (501) through the (02) generates a plasma (527) near the slot (522). Microwaves incident at an angle equal to or greater than the Brewster angle with respect to a straight line perpendicular to the surface of the dielectric (502) are totally reflected on the surface of the first dielectric (502) and pass through the inside of the dielectric (502). It propagates as a surface wave (526). Plasma (528) is also generated by the electric field exuding from the surface wave (526). At this time, the processing gas is supplied to the processing chamber (51) through the processing gas introduction pipe (515).
When introduced into 1), the processing gas is excited by the generated high-density plasma, and the substrate to be processed (512) placed on the support (513) by the excited gas
Surface is treated. At this time, a processing gas may be introduced from the plasma generating gas introduction means (504) depending on the application.

【0010】図3及び図4に、環状動波管503とプラ
ズマ発生室501との関係を概略的に示す。図3及び図
4において、図1及び図2と同じ部分には同じ符号を付
してある。また、図3は模式的斜視図、図4は模式的断
面図である。なお、図3及び図4は要部のみ示してあ
る。
FIGS. 3 and 4 schematically show the relationship between the annular waveguide 503 and the plasma generation chamber 501. FIG. 3 and 4, the same parts as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals. FIG. 3 is a schematic perspective view, and FIG. 4 is a schematic sectional view. 3 and 4 show only the main parts.

【0011】このようなマイクロ波プラズマ処理装置を
用いることにより、マイクロ波パワー1kW以上で、直
径300mm以上の大口径空間に均一に、電子温度3e
V以下、電子密度1012/cm3以上の低温高密度プラ
ズマを発生させることができ、ガスを充分に反応させ活
性な状態で基板に供給できるので、低温でも高品質で高
速な処理が可能になる。
By using such a microwave plasma processing apparatus, the electron temperature 3e can be uniformly applied to a large-diameter space having a diameter of 300 mm or more with a microwave power of 1 kW or more.
V or less, low-temperature high-density plasma with an electron density of 10 12 / cm 3 or more can be generated, and the gas can react sufficiently and be supplied to the substrate in an active state, enabling high-quality and high-speed processing even at low temperatures. Become.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図1及
び図2に示すような低温高密度プラズマを発生するマイ
クロ波プラズマ処理装置を用いて低温で処理を行う場
合、更に低パワーで更に大口径空間に更に高密度なプラ
ズマを発生させ、より低温でより高品質な処理、例え
ば、成膜、エッチング或いはアッシングをより高速に行
うことができる装置及び方法が求められている。
However, when processing is performed at a low temperature using a microwave plasma processing apparatus that generates a low-temperature and high-density plasma as shown in FIGS. In addition, there is a demand for an apparatus and a method capable of generating higher-density plasma and performing higher-quality processing at lower temperature, for example, film formation, etching or ashing at higher speed.

【0013】本発明の目的は、低パワーで、大面積かつ
均一で高密度なプラズマを発生させることができ、低温
においても高品質な処理が高速に行えるマクロ波プラズ
マ処理装置およびマイクロ波プラズマ処理方法を提供す
ることである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a microwave plasma processing apparatus and a microwave plasma processing apparatus capable of generating a large-area, uniform and high-density plasma with low power and capable of performing high-quality processing at high speed even at a low temperature. Is to provide a way.

【0014】[0014]

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】 本発明は、内部が大気側
から分離されたプラズマ発生室と、該プラズマ発生室を
構成している円筒状の誘電体の外側に配され複数のスロ
ットを備えた円筒状の無終端環状導波管を有するマイク
ロ波導入手段と、被処理基体の支持手段と、該プラズマ
発生室内へガスを導入するガス導入手段と、該プラズマ
発生室を排気する排気手段とを具備し、該複数のスロッ
トより該円筒状の誘電体を介して該プラズマ発生室内に
マイクロ波を導入してプラズマを発生させるマイクロ波
プラズマ処理装置において、該円筒状の無終端環状導波
管の半径(Rg)、該無終端環状導波管内のマイクロ波
の波長(λg)、該円筒状の誘電体の半径(Rs)、及び
該誘電体内を伝搬する表面波の波長(λs)が Rs/λs=(2n+1)Rg/λg (nは0又は自然数)で示される関係をほぼ満たすこと
を特徴とするマイクロ波プラズマ処理装置に関する。
According to the present invention, there is provided a plasma generation chamber having an interior separated from the atmosphere side, and a plurality of slots disposed outside a cylindrical dielectric material constituting the plasma generation chamber. Microwave introducing means having a cylindrical endless annular waveguide, supporting means for a substrate to be processed, gas introducing means for introducing gas into the plasma generation chamber, and exhaust means for exhausting the plasma generation chamber. comprising a, in the microwave plasma processing apparatus that generates plasma by introducing microwaves into the plasma generation chamber through said cylindrical dielectric from said plurality of slots, the cylindrical endless annular waveguide Radius (R g ), the wavelength of the microwave in the endless annular waveguide (λ g ), the radius of the cylindrical dielectric (R s ), and the wavelength of the surface wave propagating in the dielectric (λ s ) is R s / λ s = (2n + 1) The present invention relates to a microwave plasma processing apparatus that substantially satisfies a relationship represented by R g / λ g (n is 0 or a natural number).

【0016】本発明は、内部が大気側から分離されたプ
ラズマ発生室と、該プラズマ発生室を構成している第一
の誘電体の外側に配され複数のスロットを備えた無終端
環状導波管を有するマイクロ波導入手段と被処理基体
の支持手段と、該プラズマ発生室内へガスを導入する
ス導入手段と、該プラズマ発生室を排気する排気手段と
具備し、該複数のスロットより該第一の誘電体を介し
て該プラズマ発生室内にマイクロ波を導入してプラズマ
を発生させるマイクロ波プラズマ処理装置において、該
環状導波管の内部第一の誘電体と同じ若しくは異なる
材料からなる第二の誘電体充填されていることを特徴
とするマイクロ波プラズマ処理装置に関する。
According to the present invention, there is provided a plasma generation chamber having an interior separated from the atmosphere side, and a first chamber constituting the plasma generation chamber .
Of dielectric and microwave introduction means that having a endless annular waveguide having a disposed are a plurality of slots on the outside of gas to be introduced and the support means of the processed substrate, a gas into the plasma generation chamber < a plasma introduction chamber, and exhaust means for exhausting the plasma generation chamber, wherein the plurality of slots are provided through the first dielectric.
To introduce a microwave into the plasma generation chamber
In the microwave plasma processing apparatus that generates, same or different from the first dielectric in the interior of the annular waveguide
About microwave plasma processing apparatus second dielectric made of a material is characterized in that it is filled.

【0017】[0017]

【0018】加えて本発明は、内部が大気側から分離さ
れたプラズマ発生室と、該プラズマ発生室を構成してい
円筒状の誘電体の外側に配され複数のスロットを備え
た円筒状の無終端環状導波管を有するマイクロ波導入手
段と、被処理基体の支持手段と、該プラズマ発生室内へ
ガスを導入するガス導入手段と、該プラズマ発生室を排
気する排気手段とを具備し、該複数のスロットより該
筒状の誘電体を介して該プラズマ発生室内にマイクロ波
を導入してプラズマを発生させるマイクロ波プラズマ処
理装置を用い、該円筒状の無終端環状導波管の半径(R
g)、該無終端環状導波管内のマイクロ波の波長
(λg)、該円筒状の誘電体の半径(Rs)、及び該誘電
体内を伝搬する表面波の波長(λs)が Rs/λs=(2n+1)Rg/λg (nは0又は自然数)で示される関係をほぼ満たすよう
にして被処理基体にプラズマ処理を施すマイクロ波プラ
ズマ処理方法に関する。
In addition, the present invention provides a plasma generation chamber having an interior separated from the atmosphere side, and a cylindrical chamber having a plurality of slots disposed outside a cylindrical dielectric constituting the plasma generation chamber. Microwave introduction means having an endless annular waveguide, support means for the substrate to be processed, gas introduction means for introducing gas into the plasma generation chamber, and exhaust means for exhausting the plasma generation chamber, the circle from the plurality of slots
Cylindrical with the dielectric using a microwave plasma processing apparatus that generates plasma by introducing microwaves into the plasma generation chamber, the radius of the cylindrical endless annular waveguide (R
g ), the wavelength of the microwave in the endless annular waveguide (λ g ), the radius of the cylindrical dielectric (R s ), and the wavelength of the surface wave propagating in the dielectric (λ s ) are R The present invention relates to a microwave plasma processing method for performing plasma processing on a substrate to be processed so as to substantially satisfy a relationship represented by s / λ s = (2n + 1) R g / λ g (n is 0 or a natural number).

【0019】さらに本発明は、内部が大気側から分離さ
れたプラズマ発生室と、該プラズマ発生室を構成してい
る第一の誘電体の外側に配され複数のスロットを備えた
無終端環状導波管を有するマイクロ波導入手段と被処
理基体の支持手段と、該プラズマ発生室内へガスを導入
するガス導入手段と、該プラズマ発生室を排気する排気
手段とを具備し、該複数のスロットより該第一の誘電体
を介して該プラズマ発生室内にマイクロ波を導入してプ
ラズマを発生させるマイクロ波プラズマ処理装置であっ
て、該環状導波管の内部第一の誘電体と同じ若しくは
異なる材料からなる第二の誘電体充填されたマイクロ
波プラズマ処理装置内に、該被処理基体を載置し、プラ
ズマ処理するマイクロ波プラズマ処理方法に関する。
[0019] The present invention comprises a plasma generation chamber inside is isolated from the atmosphere side, constitute the plasma generating chamber
Introducing a microwave introduction means that having a endless annular waveguide having a first dielectric plurality of slots disposed on the outside of that, the supporting means of the processed substrate, a gas into the plasma generation chamber
To the gas introduction means, said plasma generation chamber comprises an exhaust means for exhausting the dielectric of the first from the plurality of slots
A microwave is introduced into the plasma generation chamber through the
A microwave plasma processing apparatus that generates plasma, wherein the inside of the annular waveguide is filled with a second dielectric made of the same or different material as the first dielectric, The present invention relates to a microwave plasma processing method in which the substrate to be processed is mounted and plasma processing is performed.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を用いて詳細
に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0021】本発明のマイクロ波プラズマ処理装置の一
例を図5に、そのプラズマ発生機構を図6に示す。10
1はプラズマ発生室、102はプラズマ発生室(10
1)を大気側から分離する誘電体、103はマイクロ波
をプラズマ発生室(101)に導入するためのスロット
付無終端環状導波管、104はプラズマ発生用ガス導入
手段、111はプラズマ発生室に連結した処理室、11
2は被処理基体、113は被処理基体(112)の支持
体、114は被処理基体(112)を加熱するヒータ、
115は処理用ガス導入手段、116は排気口である。
121はマイクロ波を左右に分配するブロック、122
はスロット、123は環状導波管(103)内に導入さ
れたマイクロ波、124は環状導波管(103)内を伝
搬するマイクロ波、125はスロット(122)を通り
誘電体(102)を透してプラズマ発生室(101)へ
導入されたマイクロ波の漏れ波、126はスロット(1
22)を通り誘電体(102)内を伝搬するマイクロ波
の表面波、127は漏れ波により生成したプラズマ、1
28は表面波により生成したプラズマである。
FIG. 5 shows an example of the microwave plasma processing apparatus of the present invention, and FIG. 6 shows a plasma generation mechanism thereof. 10
1 is a plasma generation chamber, 102 is a plasma generation chamber (10
1) a dielectric which separates from the atmosphere side, 103 is an endless annular waveguide with slots for introducing microwaves into the plasma generation chamber (101), 104 is a plasma generating gas introducing means, and 111 is a plasma generation chamber. Processing chamber connected to 11
2 is a substrate to be processed, 113 is a support for the substrate to be processed (112), 114 is a heater for heating the substrate to be processed (112),
Reference numeral 115 denotes a processing gas introduction unit, and reference numeral 116 denotes an exhaust port.
121 is a block for distributing microwaves to the left and right, 122
Is a slot, 123 is a microwave introduced into the annular waveguide (103), 124 is a microwave propagating in the annular waveguide (103), and 125 is a slot passing through the slot (122) and passing through the dielectric (102). The leakage wave of the microwave introduced into the plasma generation chamber (101) through the through-hole 126 is a slot (1).
22) a microwave surface wave propagating through the dielectric (102) through the dielectric (102);
28 is a plasma generated by the surface wave.

【0022】プラズマの発生および処理は以下のように
して行なう。排気系(不図示)を介してプラズマ発生室
(101)内および処理室(111)内を真空排気す
る。続いて、プラズマ発生用ガスをガス導入手段(10
4)を介して所定の流量でプラズマ発生室(101)内
に導入する。次に、排気系(不図示)に設けられたコン
ダクタンスバルブ(不図示)を調整し、プラズマ発生室
(101)内および処理室(111)内を所定の圧力に
保持する。マイクロ波電源(不図示)から所望の電力
を、環状導波管(103)を介してプラズマ発生室(1
01)内に供給し、プラズマ発生室(101)内にプラ
ズマを発生させる。その際、環状導波管(103)内に
導入されたマイクロ波(123)は、分配ブロック(1
21)で左右に二分配され、環状導波管(103)内を
伝搬する。この伝搬するマイクロ波(124)の管内波
長の1/2又は1/4毎に設置されたスロット(12
2)から誘電体(102)を透してプラズマ発生室(1
01)に導入された漏れ波(125)は、スロット(1
22)近傍のプラズマ(127)を生成する。また、誘
電体(102)の表面に垂直な直線に対してブリュース
タ角以上の角度で入射したマイクロ波は、誘電体(10
2)表面で全反射し、誘電体(102)内部を表面波
(126)として伝搬する。表面波(126)のしみだ
した電界によってもプラズマ(128)が生成する。
The generation and processing of plasma are performed as follows. The inside of the plasma generation chamber (101) and the inside of the processing chamber (111) are evacuated via an exhaust system (not shown). Subsequently, the plasma generating gas is supplied to the gas introducing means (10
4) and is introduced into the plasma generation chamber (101) at a predetermined flow rate. Next, a conductance valve (not shown) provided in an exhaust system (not shown) is adjusted to maintain the inside of the plasma generation chamber (101) and the inside of the processing chamber (111) at a predetermined pressure. A desired power from a microwave power supply (not shown) is supplied to the plasma generation chamber (1) through the annular waveguide (103).
01) to generate plasma in the plasma generation chamber (101). At this time, the microwave (123) introduced into the annular waveguide (103) is distributed to the distribution block (1).
At 21), the light is split right and left and propagates through the annular waveguide (103). A slot (12) provided for every 1/2 or 1/4 of the guide wavelength of this propagating microwave (124).
2) through the dielectric (102) through the plasma generation chamber (1).
01) is introduced into the slot (1).
22) Generate a nearby plasma (127). Further, the microwave incident on the straight line perpendicular to the surface of the dielectric (102) at an angle equal to or more than the Brewster's angle
2) It is totally reflected on the surface and propagates inside the dielectric (102) as a surface wave (126). Plasma (128) is also generated by the electric field exuding from the surface wave (126).

【0023】図1及び図2に示される装置の場合、表面
波(526)は伝搬途中で励起されないので、生成した
プラズマ(528)は、漏れ波(525)によるプラズ
マ(527)よりも薄くなる。しかし、図5及び図6に
示される本発明の装置の場合には、表面波(126)の
波長の1/2毎にスロット(122)の位置が合うよう
に、環状導波管(103)の管内波長と周長とを最適化
している。これにより、表面波(126)は伝搬途中に
他のスロットからの漏れ波(125)と干渉して増幅
し、生成したプラズマ(128)は、前述の装置の場合
よりも濃く、かつ均一になる。この時に処理用ガス導入
管(115)を介して処理用ガスを処理室(111)内
に導入しておくと、処理用ガスは発生した高密度プラズ
マにより励起され、この励起されたガスによって支持体
(113)上に載置された被処理基体(112)の表面
が処理される。この際、用途に応じて、プラズマ発生用
ガス導入手段(104)から処理用ガスを導入してもよ
い。
In the case of the apparatus shown in FIGS. 1 and 2, since the surface wave (526) is not excited during propagation, the generated plasma (528) is thinner than the plasma (527) due to the leaky wave (525). . However, in the case of the device of the present invention shown in FIGS. 5 and 6, the annular waveguide (103) is aligned so that the slot (122) is aligned every half of the wavelength of the surface wave (126). The in-tube wavelength and perimeter are optimized. As a result, the surface wave (126) interferes with the leaky wave (125) from another slot during propagation and is amplified, and the generated plasma (128) becomes denser and more uniform than in the case of the aforementioned device. . At this time, when the processing gas is introduced into the processing chamber (111) through the processing gas introduction pipe (115), the processing gas is excited by the generated high-density plasma, and is supported by the excited gas. The surface of the substrate (112) placed on the body (113) is treated. At this time, a processing gas may be introduced from the plasma generating gas introduction means (104) depending on the application.

【0024】以上に述べた本発明のマイクロ波プラズマ
処理装置においては、環状導波管(103)の周長(L
g)、該環状導波管内のマイクロ波(124)の波長
(λg)、誘電体(102)の周長(Ls)、及び該誘電
体内を伝搬する表面波(126)の波長(λs)が、 Ls/λs=(2n+1)Lg/λg (nは0又は自然数)で示される関係をほぼ満たすこと
により、誘電体中を伝搬するマイクロ波の表面波が周期
的に励起され、より強く効率的に伝搬し、低パワーで、
大面積かつ均一で高密度なプラズマを生成できる。上式
の関係は±10%の範囲内で満たされることが好まし
い。
In the microwave plasma processing apparatus of the present invention described above, the circumference (L) of the annular waveguide (103) is set.
g ), the wavelength (λ g ) of the microwave (124) in the annular waveguide, the perimeter (L s ) of the dielectric (102), and the wavelength (λ) of the surface wave (126) propagating in the dielectric. s ) substantially satisfies the relationship represented by L s / λ s = (2n + 1) L g / λ g (n is 0 or a natural number), so that the microwave surface wave propagating in the dielectric material periodically Excited, more strongly and efficiently propagated, with lower power,
A large area, uniform and high density plasma can be generated. It is preferable that the relationship of the above expression be satisfied within a range of ± 10%.

【0025】環状導波管(103)が円筒状の環状であ
る場合は、該環状導波管の中心半径(Rg)、該環状導
波管内のマイクロ波の波長(λg)、誘電体の中心半径
(Rs)及び該誘電体内を伝搬する表面波の波長(λs
が Rs/λs=(2n+1)Rg/λg (nは0又は自然数)で示される関係をほぼ満たすこと
により、誘電体中を伝搬するマイクロ波の表面波が周期
的に励起され、より強く効率的に伝搬し、低パワーで、
大面積かつ均一で高密度なプラズマを生成できる。上式
の関係は±10%の範囲内で満たされることが好まし
い。
When the annular waveguide (103) is cylindrical, the center radius (R g ) of the annular waveguide, the wavelength of the microwave in the annular waveguide (λ g ), the dielectric Radius (R s ) and the wavelength (λ s ) of the surface wave propagating in the dielectric
Substantially satisfies the relationship expressed by R s / λ s = (2n + 1) R g / λ g (n is 0 or a natural number), whereby the microwave surface wave propagating in the dielectric is periodically excited, Propagating stronger and more efficiently, with lower power,
A large area, uniform and high density plasma can be generated. It is preferable that the relationship of the above expression be satisfied within a range of ± 10%.

【0026】本発明のマイクロ波プラズマ処理装置の別
の好適な一例を、図7に、そのプラズマ発生機構を図8
に示す。図7及び図8において、図5及び図6に示され
ている符号と同じ部材は同じものを示すので説明は省略
する。
FIG. 7 shows another preferred example of the microwave plasma processing apparatus of the present invention, and FIG.
Shown in In FIGS. 7 and 8, the same members as those shown in FIGS. 5 and 6 indicate the same members, and therefore description thereof will be omitted.

【0027】図7及び図8に示される装置においては、
プラズマ発生室101を大気側から分離する誘電体(第
一の誘電体)102とは別に、環状導波管103内に第
二の誘電体を充填している点が前述の装置と異なってい
る。
In the device shown in FIGS. 7 and 8,
A different point from the above-described device is that an annular waveguide 103 is filled with a second dielectric, separately from a dielectric (first dielectric) 102 that separates the plasma generation chamber 101 from the atmosphere side. .

【0028】図1に示される装置の場合、表面波526
は伝搬途中で励起されないので、生成したプラズマ52
8は、漏れ波525によるプラズマ527よりも薄くな
るが、図7に示される装置の場合には、表面波126の
波長の1/2毎にスロット122の位置が合うように、
第二の誘電体704の誘電率を最適化することにより、
表面波126は伝搬途中に他のスロットからの漏れ波1
25と干渉して増幅し、生成したプラズマ128は、図
1の場合よりも濃く、かつ均一になる。この時に処理用
ガス導入手段115を介して処理用ガス処理室111内
に導入しておくと処理用ガスは発生した高密度プラズマ
により励起され、支持体113上に載置された被処理基
体112の表面を処理する。なお、この場合も、用途に
応じてプラズマ発生用ガス導入口105に処理用ガスを
導入してもよい。
In the case of the device shown in FIG.
Is not excited during propagation, and the generated plasma 52
8 is thinner than the plasma 527 due to the leaky wave 525, but in the case of the apparatus shown in FIG. 7, the position of the slot 122 is adjusted every half of the wavelength of the surface wave 126.
By optimizing the dielectric constant of the second dielectric 704,
The surface wave 126 is a leakage wave 1 from another slot during propagation.
The plasma 128 which is amplified by interfering with the plasma 25 becomes darker and more uniform than in the case of FIG. At this time, if the processing gas is introduced into the processing gas processing chamber 111 via the processing gas introducing means 115, the processing gas is excited by the generated high-density plasma, and the substrate 112 to be processed placed on the support 113. Treat the surface. In this case as well, a processing gas may be introduced into the plasma generating gas inlet 105 depending on the application.

【0029】なお、マイクロ波電源(不図示)より所望
の電力を、第二の誘電体704で充填された環状導波管
103を介して、第一の誘電体102を透して、プラズ
マ発生室101内に供給することにより、プラズマ発生
室101内にプラズマが発生する。この際、環状導波管
203内に導入されたマイクロ波123は、分配ブロッ
ク121で左右に二分配され、第二の誘電体704内を
自由空間よりも短い波長をもって伝搬する。管内波長の
1/2または1/4毎に設置されたスロット122から
第一の誘電体102を透してプラズマ発生室101に導
入された漏れ波125は、スロット122から第一の誘
電体102を透してプラズマ発生室101に導入された
漏れ波125は、スロット122近傍のプラズマ127
を生成する。また、第一の誘電体102の表面に垂直な
直線に対してブリュースタ角以上の角度で入射したマイ
クロ波は、第一の誘電体102表面で全反射し、第一の
誘電体102内部を表面波126として伝搬する。表面
波126のしみ出した電界によってもプラズマ128が
生成する。
A desired power from a microwave power supply (not shown) is passed through the first dielectric 102 through the annular waveguide 103 filled with the second dielectric 704 to generate plasma. By supplying the gas into the chamber 101, plasma is generated in the plasma generation chamber 101. At this time, the microwave 123 introduced into the annular waveguide 203 is split right and left by the distribution block 121 and propagates in the second dielectric 704 with a wavelength shorter than free space. Leakage waves 125 introduced into the plasma generation chamber 101 through the first dielectric 102 from the slots 122 provided for every ま た は or の of the guide wavelength pass through the first dielectric 102 from the slots 122. The leaked waves 125 introduced into the plasma generation chamber 101 through the
Generate Further, microwaves incident at an angle equal to or more than the Brewster angle with respect to a straight line perpendicular to the surface of the first dielectric 102 are totally reflected on the surface of the first dielectric 102 and pass through the inside of the first dielectric 102. It propagates as a surface wave 126. The plasma 128 is also generated by the electric field exuding from the surface wave 126.

【0030】以上述べたように、環状導波管の内部に、
プラズマ発生室を大気から分離する第一の誘電体と同
じ、若しくは、異なる第二の誘電体を充填し、特に第一
と第二の誘電体の誘電率の比を、略略、第一と第二の誘
電体の周長の比の2乗の逆数に等しくすることにより、
第一の誘電体中を伝搬するマイクロ波の表面波が周期的
に励起されるのでより強く効率的に伝搬し、より低パワ
ーでより大面積均一により高密度なプラズマを生成でき
る。
As described above, inside the annular waveguide,
The first dielectric that separates the plasma generation chamber from the atmosphere is filled with a second dielectric that is the same as or different from the first dielectric. By making it equal to the reciprocal of the square of the ratio of the circumference of the two dielectrics,
Since the microwave surface wave propagating in the first dielectric material is periodically excited, the microwave propagates more strongly and efficiently, and can generate plasma with lower power, larger area, and higher density.

【0031】本発明のマイクロ波プラズマ処理装置及び
処理方法において用いられるマイクロ波周波数は、0.
8GHz乃至20GHzの範囲から適宜選択することが
できる。
The microwave frequency used in the microwave plasma processing apparatus and the processing method of the present invention is set to 0.
It can be appropriately selected from the range of 8 GHz to 20 GHz.

【0032】本発明のマイクロ波プラズマ処理装置にお
いて用いられる導波管の形状は、円筒状のものでも、プ
ラズマ発生室の形状によって円盤状や多角形など他の形
でもよい。
The shape of the waveguide used in the microwave plasma processing apparatus of the present invention may be cylindrical or other shapes such as a disk or polygon depending on the shape of the plasma generation chamber.

【0033】本発明のマイクロ波プラズマ処理装置及び
処理装置及び処理方法において用いられる誘電体として
は、SiO2 系の石英や各種ガラス、Si34 ,Na
Cl,LiF,CaF2 ,BaF2 ,Al23 ,Al
N,MgOなどの無機物、ポリエチレン、ポリエステ
ル、ポリカーボネート、セルロースアセテート、ポリプ
ロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリテン、ポリ
スチレン、ポリアミド、ポリイミドなどの有機物のフィ
ルム、シートなどが適用可能である。
As the dielectric used in the microwave plasma processing apparatus, the processing apparatus and the processing method of the present invention, SiO 2 -based quartz, various glasses, Si 3 N 4 , Na
Cl, LiF, CaF 2 , BaF 2 , Al 2 O 3 , Al
Films and sheets of inorganic substances such as N and MgO, and organic substances such as polyethylene, polyester, polycarbonate, cellulose acetate, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, polyamide, and polyimide can be applied.

【0034】本発明のマイクロ波プラズマ処理装置およ
び処理方法において、より低圧で処理するために磁界発
生手段を用いてもよい。本発明のマイクロ波プラズマ処
理装置および処理方法において用いられる磁界として
は、ミラー磁界なども適用可能であるが、スロット付環
状導波管の複数のスロットの中心を含む面に節面を持ち
基板支持体にほぼ垂直な磁力線を持ちスロット近傍の磁
界の磁束密度は基板近傍の磁界の磁束密度よりも大きい
カスプ磁界が最適である。磁界発生手段としては、コイ
ルや永久磁石等が使用可能である。コイルを用いる場合
には過熱防止のため水冷機構や空冷などの冷却手段を用
いてもよい。このような磁界発生手段によって、スロッ
ト近傍の磁界をマイクロ波の周波数のほぼ3.57×1
-11(T/Hz)倍の磁束密度に制御することが好ま
しい。この倍率の数値は±10%以内にあることが望ま
しい。
In the microwave plasma processing apparatus and the processing method of the present invention, a magnetic field generating means may be used for processing at a lower pressure. As a magnetic field used in the microwave plasma processing apparatus and the processing method of the present invention, a mirror magnetic field or the like can be applied. The magnetic flux density of the magnetic field near the slot having lines of magnetic force almost perpendicular to the body is optimally a cusp magnetic field larger than the magnetic flux density of the magnetic field near the substrate. As the magnetic field generating means, a coil, a permanent magnet, or the like can be used. When a coil is used, a cooling means such as a water cooling mechanism or air cooling may be used to prevent overheating. By such a magnetic field generating means, the magnetic field in the vicinity of the slot is set to approximately 3.57 × 1 of the frequency of the microwave.
It is preferable to control the magnetic flux density to 0 −11 (T / Hz) times. It is desirable that the value of this magnification be within ± 10%.

【0035】また、処理のより高品質化のため、紫外光
などの光エネルギーを被処理基体の表面に照射してもよ
い。光源としては、被処理基体または該基体上に付着し
たガスに吸収される光を放射するものなら適用可能であ
り、エキシマレーザ、エキシマランプ、希ガス共鳴線ラ
ンプ、低圧水銀ランプなどが適当である。
In order to improve the quality of the treatment, the surface of the substrate to be treated may be irradiated with light energy such as ultraviolet light. As a light source, any light source that emits light absorbed by a substrate to be processed or a gas attached to the substrate can be used, and an excimer laser, an excimer lamp, a rare gas resonance line lamp, a low-pressure mercury lamp, and the like are suitable. .

【0036】本発明のマイクロ波プラズマ処理方法にお
けるプラズマ発生室内および処理室内の圧力は、通常、
0.0002〜10Torrの範囲から、特に成膜の場合は
1mTorr〜100mTorr、エッチングの場合は0.2mTor
r〜100mTorr、アッシングの場合は100mTorr〜1
0Torrの範囲から選択することが好ましい。
In the microwave plasma processing method of the present invention, the pressure in the plasma generation chamber and the pressure in the processing chamber are usually
From the range of 0.0002 to 10 Torr, especially 1 mTorr to 100 mTorr for film formation and 0.2 mTorr for etching.
r ~ 100mTorr, 100mTorr ~ 1 for ashing
It is preferable to select from the range of 0 Torr.

【0037】本発明のマイクロ波プラズマ処理方法によ
る堆積膜の形成は、使用するガスを適宜選択することに
より、Si34、SiO2、Ta25、TiO2、Ti
N、Al23、AlN、MgF2等の絶縁膜、a−S
i、poly−Si、SiC、GaAs等の半導体膜、A
l、W、MO、Ti、Ta等の金属膜など、各種の堆積
膜を効率よく形成することが可能である。
The formation of a deposited film by the microwave plasma processing method of the present invention can be performed by appropriately selecting a gas to be used, thereby obtaining Si 3 N 4 , SiO 2 , Ta 2 O 5 , TiO 2 , Ti
Insulating film of N, Al 2 O 3 , AlN, MgF 2, etc., a-S
i, semiconductor film of poly-Si, SiC, GaAs, etc., A
Various deposited films such as metal films of 1, W, MO, Ti, Ta and the like can be efficiently formed.

【0038】本発明のプラズマ処理方法により処理する
被処理基体は、半導体であっても、導電性のものであっ
ても、あるいは電気絶縁性のものであってもよい。ま
た、耐熱性の低いプラスチック等にも適用可能である。
The substrate to be processed by the plasma processing method of the present invention may be a semiconductor, a conductive substrate, or an electrically insulating substrate. Further, the present invention can be applied to plastics having low heat resistance.

【0039】導電性基体としては、Fe、Ni、Cr、
Al、MO、Au、Nb、Ta、V、Ti、Pt、Pb
等の金属、又はこれらの合金、例えば真鍮やステンレス
鋼などが挙げられる。
As the conductive substrate, Fe, Ni, Cr,
Al, MO, Au, Nb, Ta, V, Ti, Pt, Pb
And alloys thereof, such as brass and stainless steel.

【0040】絶縁性基体としては、SiO2系の石英や
各種ガラス、Si34、NaCl、KCl、LiF、C
aF2、BaF2、Al23、AlN、MgO等の無機
物、ポリエチレン、ポリエステル、ポリカーボネート、
セルロースアセテート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニ
ル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、
ポリイミド等の有機物のフィルムやシートなどが挙げら
れる。
Examples of the insulating substrate include SiO 2 -based quartz and various kinds of glass, Si 3 N 4 , NaCl, KCl, LiF, C
inorganic substances such as aF 2 , BaF 2 , Al 2 O 3 , AlN, MgO, polyethylene, polyester, polycarbonate,
Cellulose acetate, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, polyamide,
Examples include films and sheets of organic substances such as polyimide.

【0041】薄膜形成用ガス(処理用ガス)としては、
一般に公知のガスが使用できる。プラズマの作用で容易
に分解され単独でも堆積し得るガスは、化学量論的組成
の達成やプラズマ発生室内の膜付着防止のため、成膜室
(処理室)内の処理用ガス導入手段などを介して成膜室
(処理室)内ヘ導入することが望ましい。また、プラズ
マの作用で容易に分解されにくく単独では堆積し難いガ
スは、プラズマ発生室内のプラズマ発生用ガス導手段を
介してプラズマ発生室内ヘ導入することが望ましい。
As the thin film forming gas (processing gas),
Generally known gases can be used. The gas which is easily decomposed by the action of the plasma and can be deposited alone can be provided with a processing gas introducing means in the film forming chamber (processing chamber) in order to achieve a stoichiometric composition and to prevent film deposition in the plasma generating chamber. It is desirable to introduce it into the film forming chamber (processing chamber) through the interface. Further, it is desirable that a gas that is not easily decomposed by the action of the plasma and that is difficult to deposit alone is introduced into the plasma generation chamber via the plasma generation gas conducting means in the plasma generation chamber.

【0042】a−Si、poly−Si、SiC等のSi系
半導体薄膜を形成する場合は、処理用ガス導入手段を介
して導入するSi原子を含有する原料としては、SiH
4、Si26等の無機シラン類,テトラエチルシラン
(TES)、テトラメチルシラン(TMS)、ジメチル
シラン(DMS)等の有機シラン類、SiF4、Si2
6、SiHF3、SiH22、SiCl4、Si2Cl6
SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、SiCl2
2等のハロシラン類など、常温常圧でガス状態である
もの又は容易にガス化し得るものが挙げられる。また、
この場合のプラズマ発生用ガス導入手段を介して導入す
るプラズマ発生用ガスとしては、H2、He、Ne、A
r、Kr、Xe、Rn等が挙げられる。
When forming a Si-based semiconductor thin film such as a-Si, poly-Si, SiC, etc., a raw material containing Si atoms introduced through a processing gas introducing means is SiH.
4, Si 2 H inorganic silanes such as 6, tetraethyl silane (TES), tetramethylsilane (TMS), organic silanes such as dimethylsilane (DMS), SiF 4, Si 2 F
6 , SiHF 3 , SiH 2 F 2 , SiCl 4 , Si 2 Cl 6 ,
SiHCl 3 , SiH 2 Cl 2 , SiH 3 Cl, SiCl 2
Examples include halosilanes such as F 2 and the like, which are in a gaseous state at normal temperature and normal pressure, or those which can be easily gasified. Also,
In this case, the plasma generating gas introduced through the plasma generating gas introducing means includes H 2 , He, Ne, and A.
r, Kr, Xe, Rn and the like.

【0043】Si34、SiO2等のSi化合物系薄膜
を形成する場合は、処理用ガス導入手段を介して導入す
るSi原子を含有する原料としては、SiH4、Si2
6等の無機シラン類、テトラエトキシシラン(TEO
S)、テトラメトキシシラン(TMOS)、オクタメチ
ルシクロテトラシラン(OMCTS)等の有機シラン
類、SiF4、Si26、SiHF3、SiH22、Si
Cl4、Si2Cl6、SiHCl3、SiH2Cl2、Si
3Cl、SiCl22等のハロシラン類など、常温常
圧でガス状態であるもの又は容易にガス化し得るものが
挙げられる。また、この場合のプラズマ発生用ガス導入
手段を介して導入する原料としては、N2、NH3、N2
4、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)、O2
3、H2O、NO、N2O、NO2等が挙げられる。
When a thin film of a Si compound such as Si 3 N 4 or SiO 2 is formed, the raw material containing Si atoms introduced through a processing gas introducing means may be SiH 4 , Si 2 H
Inorganic silanes such as 6 , tetraethoxysilane (TEO)
S), organic silanes such as tetramethoxysilane (TMOS), octamethylcyclotetrasilane (OMCTS), SiF 4 , Si 2 F 6 , SiHF 3 , SiH 2 F 2 , Si
Cl 4 , Si 2 Cl 6 , SiHCl 3 , SiH 2 Cl 2 , Si
H 3 Cl, etc. halosilanes such as SiCl 2 F 2, include those which may be intended or easily gasified gas state at normal temperature and pressure. In this case, the raw materials introduced through the plasma generating gas introducing means include N 2 , NH 3 , N 2
H 4 , hexamethyldisilazane (HMDS), O 2 ,
O 3 , H 2 O, NO, N 2 O, NO 2 and the like can be mentioned.

【0044】Al、W、Mo、Ti、Ta等の金属薄膜
を形成する場合は、処理用ガス導入手段を介して導入す
る金属原子を含有する原料としては、トリメチルアルミ
ニウム(TMAl)、トリエチルアルミニウム(TEA
l)、トリイソブチルアルミニウム(TIBAl)、ジ
メチルアルミニウムハイドライド(DMAlH)、タン
グステンカルボニル(W(CO)6)、モリブデンカル
ボニル(Mo(CO)6)、トリメチルガリウム(TM
Ga)、トリエチルガリウム(TEGa)等の有機金
属、AlCl3、WF6、TiCl3、TaCl5等のハロ
ゲン化金属などが挙げられる。また、この場合のプラズ
マ発生用ガス導入手段を介して導入するプラズマ発生用
ガスとしては、H2、He、Ne、Ar、Kr、Xe、
Rn等が挙げられる。
In the case of forming a metal thin film of Al, W, Mo, Ti, Ta, etc., as a raw material containing a metal atom to be introduced through a processing gas introduction means, trimethyl aluminum (TMAl), triethyl aluminum ( TEA
l), triisobutylaluminum (TIBAl), dimethylaluminum hydride (DMAIH), tungsten carbonyl (W (CO) 6 ), molybdenum carbonyl (Mo (CO) 6 ), trimethylgallium (TM)
Ga), organic metals such as triethylgallium (TEGa), and halogenated metals such as AlCl 3 , WF 6 , TiCl 3 , and TaCl 5 . In this case, the plasma generating gas introduced through the plasma generating gas introducing means includes H 2 , He, Ne, Ar, Kr, Xe,
Rn and the like.

【0045】Al23、AlN、Ta25、TiO2
TiN、WO3等の金属化合物薄膜を形成する場合は、
処理用ガス導入手段を介して導入する金属原子を含有す
る原料としては、トリメチルアルミニウム(TMA
l)、トリエチルアルミニウム(TEAl)、トリイソ
ブチルアルミニウム(TIBAl)、ジメチルアルミニ
ウムハイドライド(DMAlH)、タングステンカルボ
ニル(W(CO)6)、モリブデンカルボニル(Mo
(CO)6)、トリメチルガリウム(TMGa)、トリ
エチルガリウム(TEGa)等の有機金属、AlC
3、WF6、TiCl3、TaCl5等のハロゲン化金属
などが挙げられる。また、この場合のプラズマ発生用ガ
ス導入手段を介して導入する原料ガスとしては、O2
3、H2O、NO、N2O、NO2、N2、NH3、N
24、へキサメチルジシラザン(HMDS)等が挙げら
れる。
Al 2 O 3 , AlN, Ta 2 O 5 , TiO 2 ,
When forming a thin film of a metal compound such as TiN or WO 3 ,
As a raw material containing a metal atom to be introduced via a processing gas introducing means, trimethyl aluminum (TMA
1), triethylaluminum (TEAl), triisobutylaluminum (TIBAl), dimethylaluminum hydride (DMAIH), tungsten carbonyl (W (CO) 6 ), molybdenum carbonyl (Mo)
(CO) 6 ), organic metals such as trimethylgallium (TMGa) and triethylgallium (TEGa), AlC
metal halides such as l 3 , WF 6 , TiCl 3 , and TaCl 5 . In this case, the source gas introduced through the plasma generating gas introduction means includes O 2 ,
O 3 , H 2 O, NO, N 2 O, NO 2 , N 2 , NH 3 , N
2 H 4 and hexamethyldisilazane (HMDS).

【0046】また、本発明のマイクロ波プラズマ処理装
置および処理方法を表面改質にも適用する場合は、使用
するガスを適宜選択することにより、例えば、基体もし
くは表面層としてSi、Al、Ti、Zn、Ta等を使
用してこれら基体もしくは表面層の酸化処理あるいは窒
化処理、さらにはB、As、P等のドーピング処理など
が可能である。
When the microwave plasma processing apparatus and the processing method of the present invention are also applied to surface modification, by appropriately selecting a gas to be used, for example, Si, Al, Ti, Using Zn, Ta, or the like, oxidation or nitridation of these substrates or surface layers, and doping of B, As, P, or the like can be performed.

【0047】さらに、本発明において採用する成膜技術
はクリーニング方法にも適用できる。この場合、酸化物
あるいは有機物や重金属などのクリーニングに使用する
こともできる。
Further, the film forming technique employed in the present invention can be applied to a cleaning method. In this case, it can be used for cleaning oxides, organic substances, heavy metals, and the like.

【0048】被処理基体を酸化表面処理する場合は、プ
ラズマ発生用ガス導入手段を介して導入する酸化性ガス
としては、O2、O3、H2O、NO、N2O、NO2等が
挙げられる。また、基体を窒化表面処理する場合は、プ
ラズマ発生用ガス導入手段を介して導入する窒化性ガス
としては、N2、NH3、N24、ヘキサメチルジシラザ
ン(HMDS)等が挙げられる。この場合は、成膜しな
いので、処理用ガス導入手段を介して処理用ガスは導入
しないが、もしくはプラズマ発生用ガス導入手段を介し
て導入するガスと同様のガスを処理用ガス導入手段を介
して導入する。
When the substrate to be treated is subjected to oxidizing surface treatment, the oxidizing gas introduced through the plasma generating gas introducing means may be O 2 , O 3 , H 2 O, NO, N 2 O, NO 2, etc. Is mentioned. When the substrate is subjected to nitriding surface treatment, N 2 , NH 3 , N 2 H 4 , hexamethyldisilazane (HMDS) and the like can be mentioned as the nitriding gas introduced through the plasma generating gas introducing means. . In this case, since the film is not formed, the processing gas is not introduced through the processing gas introduction unit, or the same gas as the gas introduced through the plasma generation gas introduction unit is supplied through the processing gas introduction unit. To introduce.

【0049】被処理基体表面の有機物をクリーニングす
る場合は、プラズマ発生用ガス導入手段から導入するク
リーニング用ガスとしては、O2、O3、H2O、NO、
2O、NO2等が挙げられる。また、被処理基体表面の
無機物をクリーニングする場合は、プラズマ発生用ガス
導入手段から導入するクリーニング用ガスとしては、F
2、CF4、CH22、C26、CF2Cl2、SF6、N
3等が挙げられる。この場合も、成膜しないので、成
膜用ガス導入手段を介して原料ガスは導入しないか、も
しくはプラズマ発生用ガス導入手段を介して導入するガ
スと同様のガスを成膜用ガス導入手段を介して導入す
る。
When cleaning the organic substance on the surface of the substrate to be treated, O 2 , O 3 , H 2 O, NO,
N 2 O, NO 2 and the like can be mentioned. Further, when cleaning the inorganic substance on the surface of the substrate to be treated, the cleaning gas introduced from the plasma generating gas introducing means may be F.
2 , CF 4 , CH 2 F 2 , C 2 F 6 , CF 2 Cl 2 , SF 6 , N
F 3, and the like. Also in this case, since the film is not formed, the source gas is not introduced through the film introducing gas introducing means, or the same gas as the gas introduced through the plasma generating gas introducing means is supplied to the film forming gas introducing means. Introduce through.

【0050】以下、より具体的な実施形態を挙げて本発
明を説明するが、本発明はこれらに限定されるものでは
なく、本発明の主旨の範囲において適宜、変形や組み合
せ可能である。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to more specific embodiments. However, the present invention is not limited to these, and can be appropriately modified and combined within the scope of the present invention.

【0051】実施形態1 本発明の一例である図5及び図6に示したマイクロ波プ
ラズマ処理装置を例に説明する。
Embodiment 1 A microwave plasma processing apparatus shown in FIGS. 5 and 6, which is an example of the present invention, will be described as an example.

【0052】誘電体(102)は、誘電率3.8の石英
からなり中心径が299mmである。環状導波管(10
3)は、内壁断面の寸法が図5中においてs=27m
m、t=75mmとし、中心径を335mmとした。こ
の環状導波管(103)の材質は、機械的強度を保つた
めステンレス鋼で構成し、その内壁面にはマイクロ波の
伝搬損失を抑えるため銅をコーティングし、その上にさ
らに銀をコーティングした二層メッキを施している。環
状導波管(103)には、マイクロ波をプラズマ発生室
(101)ヘ導入するためのスロット(122)が形成
されている。このスロットの形状は、長さ53mm、幅
3mmの矩形であり、環状導波管(103)内のマイク
ロ波(124)の波長の1/4間隔に形成されている。
この環状導波管内の波長(λg)は、使用するマイクロ
波の周波数と導波管の断面の寸法とに依存するが、周波
数2.45GHzのマイクロ波および上記の寸法の環状
導波管を用いた場合は約210mmである。このとき、
誘電体内を伝搬する表面波の波長(λs)は63mmで
ある。本実施形態で使用した環状導波管(103)で
は、スロットは約52.5mm間隔で20個形成されて
いる。環状導波管(103)には、4Eチューナ、方向
性結合器、アイソレータ、2.45GHzの周波数を持
つマイクロ波電源(不図示)が順に接続されている。
The dielectric (102) is made of quartz having a dielectric constant of 3.8 and has a center diameter of 299 mm. Annular waveguide (10
3), the dimension of the inner wall cross section is s = 27 m in FIG.
m, t = 75 mm, and the center diameter was 335 mm. The material of the annular waveguide (103) is made of stainless steel to maintain mechanical strength, and its inner wall surface is coated with copper to suppress microwave propagation loss, and further coated with silver. Two-layer plating is applied. The annular waveguide (103) has a slot (122) for introducing microwaves into the plasma generation chamber (101). The shape of the slot is a rectangle having a length of 53 mm and a width of 3 mm, and is formed at intervals of 1/4 of the wavelength of the microwave (124) in the annular waveguide (103).
The wavelength (λ g ) in this annular waveguide depends on the frequency of the microwave used and the dimensions of the cross section of the waveguide, but the microwave having a frequency of 2.45 GHz and the annular waveguide having the above dimensions are used. When used, it is about 210 mm. At this time,
The wavelength (λ s ) of the surface wave propagating in the dielectric is 63 mm. In the annular waveguide (103) used in this embodiment, 20 slots are formed at intervals of about 52.5 mm. A 4E tuner, a directional coupler, an isolator, and a microwave power supply (not shown) having a frequency of 2.45 GHz are sequentially connected to the annular waveguide (103).

【0053】本実施形態の装置を用いたプラズマの発生
及び処理は次のようにして行なう。排気系(不図示)を
介してプラズマ発生室(101)内および処理室(11
1)内を真空排気する。続いて、プラズマ発生用ガスを
ガス導入手段(104)を介して所定の流量でプラズマ
発生室(101)内に導入する。次いで、排気系(不図
示)に設けられたコンダクタンスバルブ(不図示)を調
整し、プラズマ発生室(101)内および処理室(11
1)内を所定の圧力に保持する。次に、マイクロ波電源
(不図示)から所望の電力を、環状導波管(103)を
介して誘電体(102)を透してプラズマ発生室(10
1)内に供給し、プラズマ発生室(101)内にプラズ
マを発生させる。この時に処理用ガス導入手段(11
5)を介して処理用ガスを処理室(111)内に導入し
ておくと、処理用ガスは発生した高密度プラズマにより
励起され、この励起されたガスにより支持体(113)
上に載置された被処理基体(112)の表面が処理され
る。その際、用途に応じて、プラズマ発生用ガス導入手
段(104)から処理用ガスを導入してもよい。
The generation and processing of plasma using the apparatus of this embodiment are performed as follows. The interior of the plasma generation chamber (101) and the processing chamber (11) are evacuated via an exhaust system (not shown).
1) The inside is evacuated. Subsequently, a plasma generation gas is introduced into the plasma generation chamber (101) at a predetermined flow rate via the gas introduction means (104). Next, a conductance valve (not shown) provided in an exhaust system (not shown) is adjusted so as to adjust the inside of the plasma generation chamber (101) and the processing chamber (11).
1) The inside is maintained at a predetermined pressure. Next, a desired power from a microwave power supply (not shown) is passed through the dielectric (102) through the annular waveguide (103), and the plasma generation chamber (10).
1) to generate plasma in the plasma generation chamber (101). At this time, the processing gas introduction means (11
If the processing gas is introduced into the processing chamber (111) through 5), the processing gas is excited by the generated high-density plasma, and the excited gas causes the support (113) to be excited.
The surface of the substrate to be processed (112) placed thereon is processed. At that time, a processing gas may be introduced from the plasma generating gas introduction means (104) depending on the application.

【0054】図5及び図6に示した本実施形態のマイク
ロ波プラズマ処理装置を使用して、Ar流量:500sc
cm、圧力:10mTorr、マイクロ波パワー:3.0kW
の条件でプラズマを発生させ、得られたプラズマの計測
を行った。プラズマの計測は、シングルプローブ法によ
り次のようにして行った。プローブに印加する電圧を−
50〜+50Vの範囲で変化させ、プローブに流れる電
流をI−V測定器により測定し、得られたI−V曲線か
らラングミュアらの方法により電子密度・電子温度・プ
ラズマ電位を算出した。その結果、電子密度は3.3×
1012/cm3±4.1%(φ200面内)であり、高
密度で均一なプラズマが形成されていることが確認され
た。
Using the microwave plasma processing apparatus of this embodiment shown in FIG. 5 and FIG.
cm, pressure: 10 mTorr, microwave power: 3.0 kW
Plasma was generated under the following conditions, and the obtained plasma was measured. The plasma was measured by the single probe method as follows. The voltage applied to the probe is
The current flowing through the probe was measured with an IV measuring instrument while changing the voltage in the range of 50 to +50 V, and the electron density, electron temperature, and plasma potential were calculated from the obtained IV curve by the method of Langmuir et al. As a result, the electron density is 3.3 ×
It was 10 12 / cm 3 ± 4.1% (within φ200 plane), and it was confirmed that high-density and uniform plasma was formed.

【0055】実施形態2 プラズマ発生室の中心と基体との間隔を実施形態1の装
置と比較して100mm離してある以外は、実施形態1
と同様なプラズマ処理装置を作製した。本実施形態の装
置(隔離プラズマ処理装置)は、プラズマ発生領域とは
隔離された位置に被処理基体が配されるように基体支持
手段が設けられている。ここで、「プラズマ発生領域と
は隔離された位置」とは、プラズマ密度が最密部の好ま
しくは1/10以下になる位置をいう。本実施形態の装
置におけるプラズマの発生および処理については実施形
態1と同様に行うことができる。
Embodiment 2 Embodiment 1 is the same as Embodiment 1 except that the distance between the center of the plasma generation chamber and the substrate is 100 mm apart from the apparatus of Embodiment 1.
A plasma processing apparatus similar to that described above was manufactured. The apparatus (isolated plasma processing apparatus) of the present embodiment is provided with a substrate supporting means so that the substrate to be processed is arranged at a position separated from the plasma generation region. Here, the “position isolated from the plasma generation region” means a position where the plasma density is preferably 1/10 or less of the densest part. The generation and processing of plasma in the apparatus of the present embodiment can be performed in the same manner as in the first embodiment.

【0056】実施形態3 本発明の一例である光アシストマイクロ波プラズマ処理
装置を図9に示す。301はプラズマ発生室、302は
プラズマ発生室(301)を大気側から分離する石英管
(誘電体)、303はマイクロ波をプラズマ発生室(3
01)に導入するためのスロット付無終端環状導波管、
304はプラズマ発生用ガス導入手段、310は多孔透
明拡散板、311はプラズマ発生室に連結した処理室、
312は被処理基体、313は被処理基体(312)の
支持体、314は被処理基体(312)を加熱するヒー
タ、315は処理用ガス導入手段、316は排気口、3
17は被処理基体(312)の表面に少なくとも紫外光
を照射するための照明手段、318は照明手段(31
7)からの可視紫外光をプラズマ発生室(301)を通
して処理室(311)ヘ導入する光導入窓である。
Embodiment 3 FIG. 9 shows an optically assisted microwave plasma processing apparatus as an example of the present invention. 301 is a plasma generation chamber, 302 is a quartz tube (dielectric) that separates the plasma generation chamber (301) from the atmosphere side, and 303 is a microwave generation chamber (3).
01) a slotted endless annular waveguide for introduction into
304 is a gas introduction means for plasma generation, 310 is a porous transparent diffusion plate, 311 is a processing chamber connected to the plasma generation chamber,
Reference numeral 312 denotes a substrate to be processed, 313 denotes a support for the substrate to be processed (312), 314 denotes a heater for heating the substrate (312) to be processed, 315 denotes a processing gas introducing means, 316 denotes an exhaust port,
Reference numeral 17 denotes illumination means for irradiating at least ultraviolet light to the surface of the substrate to be processed (312), and 318 denotes illumination means (31
This is a light introduction window for introducing the visible ultraviolet light from 7) through the plasma generation chamber (301) into the processing chamber (311).

【0057】プラズマの発生および処理は次のようにし
て行なう。排気系(不図示)を介してプラズマ発生室
(301)内および処理室(311)内を真空排気す
る。続いて、照明手段(317)からの可視紫外光を光
導入窓(318)を通して被処理基体(312)の表面
に照射すると共に被処理基体(312)を所望の温度に
保持する。さらに、プラズマ発生用のガスをガス導入手
段(304)を介して所定の流量でプラズマ発生室(3
01)内に導入する。次いで、排気系(不図示)に設け
られたコンダクタンスバルブ(不図示)を調整し、プラ
ズマ発生室(301)内を所定の圧力に保持する。次
に、プラズマ発生室(301)内にマイクロ波電源(不
図示)から所望の電力を環状導波管(303)を介して
供給し、プラズマ発生室(301)内にプラズマを発生
させる。この時に処理用ガス導入手段(315)を介し
て処理用ガスを処理室(311)内に導入しておくと、
処理用ガスは発生した高密度プラズマにより励起され、
この励起されたガスにより支持体(313)上に載置さ
れた被処理基体(312)の表面が処理される。この
時、基体表面は紫外光により活性化されるので、より高
品質な処理が可能になる。その際、用途に応じて、プラ
ズマ発生用ガス導入手段(304)から処理用ガスを導
入してもよい。
The generation and processing of plasma are performed as follows. The inside of the plasma generation chamber (301) and the inside of the processing chamber (311) are evacuated via an exhaust system (not shown). Subsequently, the surface of the substrate (312) is irradiated with visible ultraviolet light from the illumination means (317) through the light introduction window (318), and the substrate (312) is maintained at a desired temperature. Further, a gas for plasma generation is supplied at a predetermined flow rate through the gas introduction means (304) to the plasma generation chamber (3).
01). Next, a conductance valve (not shown) provided in an exhaust system (not shown) is adjusted to maintain the inside of the plasma generation chamber (301) at a predetermined pressure. Next, a desired power is supplied from a microwave power supply (not shown) into the plasma generation chamber (301) via the annular waveguide (303) to generate plasma in the plasma generation chamber (301). At this time, if the processing gas is introduced into the processing chamber (311) via the processing gas introducing means (315),
The processing gas is excited by the generated high-density plasma,
The surface of the substrate to be processed (312) placed on the support (313) is treated by the excited gas. At this time, the surface of the base is activated by the ultraviolet light, so that a higher quality treatment can be performed. At this time, a processing gas may be introduced from the plasma generating gas introducing means (304) depending on the application.

【0058】照明手段(317)の光源としては、低圧
水銀ランプ、キセノン−水銀ランプ、重水素ランプ、A
r共鳴線ランプ、Kr共鳴線ランプ、Xe共鳴線ラン
プ、エキシマランプ、エキシマレーザ、Ar+レーザ高
調波、N2レーザ、YAGレーザ高調波など、基体表面
または基体表面に付着したガス若しくは前駆体に吸収さ
れる波長を有する光源であればいずれも使用可能であ
る。
As a light source of the illumination means (317), a low-pressure mercury lamp, a xenon-mercury lamp, a deuterium lamp, A
For a gas or a precursor adhering to a substrate surface or a substrate surface such as an r resonance line lamp, a Kr resonance line lamp, a Xe resonance line lamp, an excimer lamp, an excimer laser, an Ar + laser harmonic, an N 2 laser, and a YAG laser harmonic. Any light source having a wavelength that can be absorbed can be used.

【0059】実施形態4 本発明の一例であるバイアスプラズマ処理装置を図10
に示す。401はプラズマ発生室、402はプラズマ発
生室(401)を大気側から分離する誘電体、403は
マイクロ波をプラズマ発生室(401)に導入するため
のスロット付無終端環状導波管、404はプラズマ発生
用ガス導入手段、411はプラズマ発生室に連結した処
理室、412は被処理基体、413は被処理基体(41
2)の支持体、414は被処理基体(412)を加熱す
るヒータ、415は処理用ガス導入手段、416は排気
口、419は支持体(413)にバイアスを印加する高
周波供給手段である。
Embodiment 4 FIG. 10 shows a bias plasma processing apparatus as an example of the present invention.
Shown in Reference numeral 401 denotes a plasma generation chamber; 402, a dielectric separating the plasma generation chamber (401) from the atmosphere side; 403, a slotted endless annular waveguide for introducing microwaves into the plasma generation chamber (401); Plasma generating gas introducing means 411 is a processing chamber connected to the plasma generating chamber, 412 is a substrate to be processed, and 413 is a substrate to be processed (41
2) The support, 414 is a heater for heating the substrate to be processed (412), 415 is a processing gas introducing means, 416 is an exhaust port, and 419 is a high frequency supply means for applying a bias to the support (413).

【0060】プラズマの発生および処理は次のようにし
て行なう。排気系(不図示)を介してプラズマ発生室
(401)内および処理室(411)内を真空排気す
る。続いて、ヒータ(414)により被処理基体(41
2)を所望の温度に加熱、保持する。さらに、プラズマ
発生用のガスをガス導入手段(404)を介して所定の
流量でプラズマ発生室(401)内に導入する。次い
で、排気系(不図示)に設けられたコンダクタンスバル
ブ(不図示)を調整し、プラズマ発生室(401)内お
よび処理室(411)内を所定の圧力に保持する。次
に、プラズマ発生室(401)内にマイクロ波電源(不
図示)から所望の電力を、環状導波管(403)を介し
て供給し、プラズマ発生室(401)内にプラズマを発
生させる。さらに、高周波供給手段(419)によって
支持体(413)に高周波を印加することにより被処理
基体表面に自己バイアスが発生する。この時に処理用ガ
ス導入管(415)を介して処理用ガスを処理室(41
1)内に導入しておくと、処理用ガスは発生した高密度
プラズマにより励起され、発生したイオンは自己バイア
スにより加速され、この加速されたイオンにより支持体
(413)上に載置された被処理基体(412)の表面
が処理される。その際、用途に応じて、プラズマ発生用
ガス導入手段(404)から処理用ガスを導入してもよ
い。
The generation and processing of plasma are performed as follows. The inside of the plasma generation chamber (401) and the inside of the processing chamber (411) are evacuated via an exhaust system (not shown). Subsequently, the substrate to be processed (41) is heated by the heater (414).
2) is heated and maintained at a desired temperature. Further, a gas for plasma generation is introduced into the plasma generation chamber (401) at a predetermined flow rate through the gas introduction means (404). Next, a conductance valve (not shown) provided in an exhaust system (not shown) is adjusted to maintain the inside of the plasma generation chamber (401) and the inside of the processing chamber (411) at a predetermined pressure. Next, a desired power is supplied from a microwave power supply (not shown) into the plasma generation chamber (401) via the annular waveguide (403) to generate plasma in the plasma generation chamber (401). Further, by applying a high frequency to the support (413) by the high frequency supply means (419), a self-bias is generated on the surface of the substrate to be processed. At this time, the processing gas is supplied to the processing chamber (41) via the processing gas introduction pipe (415).
When introduced into 1), the processing gas is excited by the generated high-density plasma, and the generated ions are accelerated by a self-bias, and are placed on the support (413) by the accelerated ions. The surface of the substrate to be processed (412) is processed. At this time, a processing gas may be introduced from the plasma generating gas introducing means (404) depending on the application.

【0061】高周波供給手段(419)の周波数は、放
電安定性および自己バイアスの点で100kHz〜20
MHzが好適であり、1〜5MHzがより好ましい。
The frequency of the high-frequency supply means (419) is 100 kHz to 20 kHz in terms of discharge stability and self-bias.
MHz is preferable, and 1 to 5 MHz is more preferable.

【0062】実施形態5 本発明の一例であるマイクロ波プラズマ処理装置を図7
に示す。先述したように、101はプラズマ発生室、1
02はプラズマ発生室101を大気側から分離する第一
の誘電体、103はマイクロ波をプラズマ発生室101
に導入するためのスロット付無終端環状導波管、704
は環状導波管103内に充填された第二の誘電体、10
4はプラズマ発生用ガス導入手段、111はプラズマ発
生室に連結した処理室、112は被処理基体、113は
基体112の支持体、114は基体112を加熱するヒ
ータ、115は処理用ガス導入手段、116は排気であ
る。
Embodiment 5 FIG. 7 shows a microwave plasma processing apparatus as an example of the present invention.
Shown in As described above, 101 is a plasma generation chamber, 1
02 is a first dielectric separating the plasma generation chamber 101 from the atmosphere side, and 103 is a microwave
Endless annular waveguide with slot for introduction into
Are the second dielectric filled in the annular waveguide 103, 10
4 is a plasma generating gas introducing means, 111 is a processing chamber connected to the plasma generating chamber, 112 is a substrate to be processed, 113 is a support for the substrate 112, 114 is a heater for heating the substrate 112, and 115 is a processing gas introducing means. , 116 are exhaust gas.

【0063】環状導波管103は、内壁断面の寸法がW
RT−2規格導波管と同じ27mm×96mmとし、中
心径を354mmとした。環状導波管103の材質は、
機械的強度を保つためステンレス綱で構成されていて、
その内壁面にはマイクロ波の伝搬損失を抑えるため銅を
コーティングした上に更に銀をコーティングした二層メ
ッキが施されている。環状導波管103の内部には第二
の誘電体704として石英が充填されている。環状導波
管103には、マイクロ波をプラズマ発生室101へ導
入するためのスロットが形成されている。スロットの形
状は長さ21mm、幅2mmの矩形であり、管内波長の
1/4間隔に形成されている。管内波長は、使用するマ
イクロ波の周波数と、第二の誘電体の誘電率と、導波管
の断面の寸法とに依存するが、周波数2.45GHzの
マイクロ波と、石英と、上記の寸法の導波管とを用いた
場合には約80mmである。使用した環状導波管103
では、スロットは約20mm間隔で56個形成されてい
る。環状導波管103には、4Eチューナ、方向性結合
器、アイソレータ、2.45GHzの周波数を持つマイ
クロ波電源(不図示)が順に接続されている。
The annular waveguide 103 has an inner wall cross-sectional dimension of W
27 mm x 96 mm, the same as the RT-2 standard waveguide, and the center diameter was 354 mm. The material of the annular waveguide 103 is
It is made of stainless steel to maintain mechanical strength,
The inner wall is coated with copper and further coated with silver to suppress the propagation loss of microwaves. The inside of the annular waveguide 103 is filled with quartz as a second dielectric 704. The annular waveguide 103 has a slot for introducing a microwave into the plasma generation chamber 101. The shape of the slot is a rectangle having a length of 21 mm and a width of 2 mm, and is formed at intervals of 1/4 of the guide wavelength. The guide wavelength depends on the frequency of the microwave to be used, the permittivity of the second dielectric, and the dimensions of the cross section of the waveguide. However, the microwave having a frequency of 2.45 GHz, quartz, Is about 80 mm when the above waveguide is used. The annular waveguide 103 used
In the figure, 56 slots are formed at intervals of about 20 mm. To the annular waveguide 103, a 4E tuner, a directional coupler, an isolator, and a microwave power supply (not shown) having a frequency of 2.45 GHz are sequentially connected.

【0064】プラズマの発生及び処理は以下のようにし
て行なう。排気系(不図示)を介してプラズマ発生10
1内及び処理室111内を真空排気する。続いて、プラ
ズマ発生用ガスをプラズマ発生用ガス導入手段104を
介して所定の流量でプラズマ発生室101内に導入す
る。次に、排気系(不図示)に設けられたコンダクタン
スバルプ(不図示)を調整し、プラズマ発生室101内
及び処理室111内を所定の圧力に保持する。マイクロ
波電源(不図示)より所望の電力を、第二の誘電体70
4が充填された環状導波管103を介して、第一の誘電
体102を透して、プラズマ発生室101内に供給する
ことにより、プラズマ発生室101内にプラズマが発生
する。この時に処理用ガス導入手段115を介して処理
用ガスを処理室111内に導入しておくと処理用ガスは
発生した高密度プラズマにより励起され、支持体113
上に載置された被処理基体112の表面を処理する。こ
の際用途に応じて、プラズマ発生用ガス導入手段104
に処理用ガスを導入してもよい。
The generation and processing of plasma are performed as follows. Plasma generation 10 via an exhaust system (not shown)
1 and the processing chamber 111 are evacuated. Subsequently, a plasma generation gas is introduced into the plasma generation chamber 101 at a predetermined flow rate through the plasma generation gas introduction means 104. Next, a conductance valve (not shown) provided in an exhaust system (not shown) is adjusted to maintain the inside of the plasma generation chamber 101 and the inside of the processing chamber 111 at a predetermined pressure. A desired power is supplied from a microwave power supply (not shown) to the second dielectric 70.
The plasma is supplied into the plasma generation chamber 101 through the first dielectric 102 through the annular waveguide 103 filled with 4, whereby plasma is generated in the plasma generation chamber 101. At this time, if the processing gas is introduced into the processing chamber 111 through the processing gas introducing means 115, the processing gas is excited by the generated high-density plasma, and
The surface of the substrate to be processed 112 placed thereon is processed. At this time, depending on the application, the plasma generating gas introducing means 104 is used.
A processing gas may be introduced into the air.

【0065】図7に示したマイクロ波プラズマ処理装置
を使用して、Ar流量500sccm、圧力10mTo
rr、マイクロ波パワー3.0kWの条件でプラズマを
発生させ、得られたプラズマの計測を行った。プラズマ
計測は、シングルプローブ法により以下のようにして行
った。プローブに印加する電圧を−50から+50Vの
範囲で変化させ、プローブに流れる電流をI−V測定器
により測定し、得られたI−V曲線からラングミュアら
の方法により電子密度、電子温度、プラズマ電位を算出
した。その結果、電子密度は3.2×1012/cm3 ±
4.3%(φ200面内)であり、高密度で均一なプラ
ズマが形成されていることが確認された。
Using the microwave plasma processing apparatus shown in FIG. 7, an Ar flow rate of 500 sccm and a pressure of 10 mTo
Plasma was generated under the conditions of rr and microwave power of 3.0 kW, and the obtained plasma was measured. The plasma measurement was performed by the single probe method as follows. The voltage applied to the probe was changed in the range of -50 to +50 V, the current flowing through the probe was measured by an IV measuring instrument, and the electron density, electron temperature and plasma were obtained from the obtained IV curve by the method of Langmuir et al. The potential was calculated. As a result, the electron density was 3.2 × 10 12 / cm 3 ±
4.3% (within φ200 plane), and it was confirmed that high-density and uniform plasma was formed.

【0066】実施形態6 本発明の一例である隔離プラズマ処理装置を図11に示
す。201はプラズマ発生室、202はプラズマ発生室
201を大気側から分離する第一の誘電体、203はマ
イクロ波をプラズマ発生室201に導入するためのスロ
ット付環状導波管、1101は環状導波管203内に充
填された第二の誘電体、204はプラズマ発生用ガス導
入手段、211はプラズマ発生室に連結した処理室、2
12は被処理基体、213は基体212の支持体、21
4は基体212を加熱するヒータ、215は処理用ガス
導入手段、216は排気口である。プラズマ−基体間隔
を装置例1と比較し100mm離してある。
Embodiment 6 FIG. 11 shows an isolated plasma processing apparatus as an example of the present invention. 201 is a plasma generation chamber, 202 is a first dielectric separating the plasma generation chamber 201 from the atmosphere side, 203 is an annular waveguide with a slot for introducing microwaves into the plasma generation chamber 201, and 1101 is an annular waveguide. A second dielectric 204 filled in the tube 203; 204, a gas introduction means for plasma generation; 211, a processing chamber connected to the plasma generation chamber;
12 is a substrate to be processed, 213 is a support for the substrate 212, 21
4 is a heater for heating the substrate 212, 215 is a processing gas introducing means, and 216 is an exhaust port. The distance between the plasma and the substrate was 100 mm as compared with the apparatus example 1.

【0067】プラズマの発生及び処理は以下のようにし
て行なう。排気系(不図示)を介してプラズマ発生室2
01内及び処理室211内を真空排気する。続いてプラ
ズマ発生用のガスをプラズマ発生用ガス導入手段204
を介して所定の流量でプラズマ発生室201内に導入す
る。次に排気系(不図示)に設けられたコンダクタンス
バルブ(不図示)を調整し、プラズマ発生室201内を
所定の圧力に保持する。プラズマ発生室201内にマイ
クロ波電源(不図示)より所望の電力を第二の誘電体1
101が充填された環状導波管203を介して供給する
ことにより、プラズマ発生室201内に更に高密度プラ
ズマが発生する。この時に処理用ガス導入手段215を
介して処理用ガスを処理室211内に導入しておくと処
理用ガスは、発生した高密度プラズマにより励起された
プラズマ発生用ガスと反応し、支持体213上に載置さ
れた被覆基体212の表面を処理する。この際用途に応
じて、プラズマ発生用ガス導入手段204に処理用ガス
を導入してもよい。
The generation and processing of plasma are performed as follows. Plasma generation chamber 2 via exhaust system (not shown)
The inside of the chamber 01 and the inside of the processing chamber 211 are evacuated. Subsequently, the gas for plasma generation is introduced into the gas introduction means 204 for plasma generation.
And into the plasma generation chamber 201 at a predetermined flow rate. Next, a conductance valve (not shown) provided in an exhaust system (not shown) is adjusted to maintain the inside of the plasma generation chamber 201 at a predetermined pressure. A desired power is supplied from a microwave power supply (not shown) to the second dielectric 1 in the plasma generation chamber 201.
By supplying via the annular waveguide 203 filled with 101, high-density plasma is further generated in the plasma generation chamber 201. At this time, if the processing gas is introduced into the processing chamber 211 through the processing gas introducing means 215, the processing gas reacts with the plasma generation gas excited by the generated high-density plasma, and The surface of the coated substrate 212 placed on top is treated. At this time, a processing gas may be introduced into the plasma generating gas introduction means 204 depending on the application.

【0068】実施形態7 本発明の一例である光アシストプラズマ処理装置を図1
2に示す。301はプラズマ発生室、302はプラズマ
発生室301を大気側から分離する石英管、303はマ
イクロ波をプラズマ発生室301に導入するための環状
導波管、1201は環状導波管内に充填された第二の誘
電体、304はプラズマ発生用ガス導入手段、301は
多孔透明拡散板、311はプラズマ発生室に連結したプ
ラズマ発生室、312は被処理基体、313は基体31
2の支持体、314は基体312を加熱するヒータ、3
15は処理用ガス導入手段、316は排気、317は基
体312の表面に紫外光を照射するための照明系、31
8は照明系317からの可視紫外光をプラズマ発生室3
01を通して処理室311へ導入する光導入窓である。
Embodiment 7 FIG. 1 shows an optically assisted plasma processing apparatus as an example of the present invention.
It is shown in FIG. 301 is a plasma generation chamber, 302 is a quartz tube for separating the plasma generation chamber 301 from the atmosphere side, 303 is an annular waveguide for introducing microwave into the plasma generation chamber 301, and 1201 is filled in the annular waveguide. The second dielectric, 304 is a gas introduction means for plasma generation, 301 is a porous transparent diffusion plate, 311 is a plasma generation chamber connected to the plasma generation chamber, 312 is a substrate to be processed, 313 is a substrate 31
2, a heater for heating the base 312,
15 is a processing gas introducing means, 316 is exhaust, 317 is an illumination system for irradiating the surface of the substrate 312 with ultraviolet light, 31
Reference numeral 8 denotes a plasma generation chamber 3 which emits visible ultraviolet light from the illumination system 317.
Reference numeral 01 denotes a light introduction window for introducing the light into the processing chamber 311.

【0069】プラズマの発生及び処理は以下のようにし
て行なう。排気系(不図示)を介してプラズマ発生室3
01内及び処理室311内を真空排気する。続いて照明
系317からの可視紫外光を光導入窓318を通して基
体312表面に照射すると共に基体312を所望の温度
に保持する。さらにプラズマ発生用のガスをプラズマ発
生用ガス導入手段304を介して所定の流量でプラズマ
発生室301内に導入する。次に排気系(不図示)に設
けられたコンダクタンスバルブ(不図示)を調整し、プ
ラズマ発生室301内を所定の圧力に保持する。プラズ
マ発生室301内にマイクロ波電源(不図示)より所望
の電力を第二の誘電体1201が充填された環状導波管
303を介して供給することによりプラズマ発生室30
1内にプラズマが発生する。この時に処理用ガス導入手
段315を介して処理用ガスを発生室311内に導入し
ておくと処理用ガスは発生した高密度プラズマにより励
起され、支持体313上に載置された被処理基体312
の表面を処理する。この時表面は紫外光により活性化さ
れるので、より高品質な処理が可能になる。この際用途
に応じて、プラズマ発生用ガス導入手段304に処理用
ガスを導入してもよい。
The generation and processing of plasma are performed as follows. Plasma generation chamber 3 via an exhaust system (not shown)
The inside of the chamber 01 and the inside of the processing chamber 311 are evacuated. Subsequently, the surface of the base 312 is irradiated with visible ultraviolet light from the illumination system 317 through the light introduction window 318, and the base 312 is maintained at a desired temperature. Further, a plasma generation gas is introduced into the plasma generation chamber 301 at a predetermined flow rate through the plasma generation gas introduction means 304. Next, a conductance valve (not shown) provided in an exhaust system (not shown) is adjusted to maintain the inside of the plasma generation chamber 301 at a predetermined pressure. A desired power is supplied from the microwave power supply (not shown) into the plasma generation chamber 301 through the annular waveguide 303 filled with the second dielectric 1201 to thereby generate the plasma generation chamber 30.
A plasma is generated in 1. At this time, if the processing gas is introduced into the generation chamber 311 via the processing gas introduction means 315, the processing gas is excited by the generated high-density plasma, and the substrate to be processed placed on the support 313 312
Treat the surface. At this time, since the surface is activated by the ultraviolet light, higher quality processing can be performed. At this time, a processing gas may be introduced into the plasma generating gas introduction means 304 depending on the application.

【0070】照明系317の光源としては、低圧水銀ラ
ンプ、キセノン−水銀ランプ、重水素ランプ、Ar共鳴
線ランプ、Kr共鳴線ランプ、Xe共鳴線ランプ、エキ
シマランプ、エキシマレーザ、Ar+レーザ高調波、N
2 レーザ、YAGレーザ高調波など、基体表面もしくは
基体表面に付着したガス又は前駆体に吸収される波長を
有する光源ならいずれのものも使用可能である。
The light source of the illumination system 317 includes a low-pressure mercury lamp, a xenon-mercury lamp, a deuterium lamp, an Ar resonance line lamp, a Kr resonance line lamp, a Xe resonance line lamp, an excimer lamp, an excimer laser, an Ar + laser harmonic, N
Any light source having a wavelength that can be absorbed by the substrate surface or a gas attached to the substrate surface or a precursor, such as a 2 laser or a YAG laser harmonic, can be used.

【0071】実施形態8 本発明の一例であるバイアスプラズマ処理装置を図13
に示す。401はプラズマ発生室、402はプラズマ発
生室401を構成する第一の誘電体、403はマイクロ
波をプラズマ発生室401に導入するための環状導波
管、1301は環状導波管403内に充填された第二の
誘電体、404はプラズマ発生用ガス導入手段、411
はプラズマ発生室に連結したプラズマ発生室、412は
被処理基体、413は基体412の支持体、414は基
体412を加熱するヒータ、415は処理用ガス導入手
段、416は排気、419は基体支持体413にバイア
スを印加する高周波供給手段である。
Embodiment 8 FIG. 13 shows a bias plasma processing apparatus as an example of the present invention.
Shown in Reference numeral 401 denotes a plasma generation chamber; 402, a first dielectric constituting the plasma generation chamber 401; 403, an annular waveguide for introducing microwaves into the plasma generation chamber 401; The second dielectric 404 is a gas introduction means for plasma generation 411
Is a plasma generation chamber connected to the plasma generation chamber, 412 is a substrate to be processed, 413 is a support for the substrate 412, 414 is a heater for heating the substrate 412, 415 is a processing gas introducing means, 416 is exhaust, and 419 is a substrate support. A high-frequency supply unit that applies a bias to the body 413.

【0072】プラズマの発生及び処理は以下のようにし
て行なう。排気系(不図示)を介してプラズマ発生室4
01内及び処理室411内を真空排気する。続いてヒー
タ414を介して基体412を所望の温度に加熱、保持
する。さらにプラズマ発生用のガスをプラズマ発生用ガ
ス導入手段404を介して所定の流量でプラズマ発生室
401内に導入する。次に排気系(不図示)に設けられ
たコンダクタンスバルブ(不図示)を調整し、プラズマ
発生室401内を所定の圧力に保持する。プラズマ発生
室401内にマイクロ波電源(不図示)より所望の電力
を第二の誘電体1301が充填された環状導波管403
を介して供給することによりプラズマ発生室401内に
プラズマが発生する。更に高周波供給手段419を介し
て基体支持体413に高周波を印加することにより基体
表面に自己バイアスが発生する。この時に処理用ガス導
入手段415を介して処理用ガスを発生室411内に導
入しておくと処理用ガスは発生した高密度プラズマによ
り励起され、発生したイオンは自己バイアスにより加速
され、支持体413上に載置された被処理基体412の
表面を処理する。この際用途に応じて、プラズマ発生用
ガス導入手段404に処理用ガスを導入してもよい。
The generation and processing of plasma are performed as follows. Plasma generation chamber 4 via an exhaust system (not shown)
The inside of the chamber 01 and the inside of the processing chamber 411 are evacuated. Subsequently, the base 412 is heated and maintained at a desired temperature via the heater 414. Further, a plasma generation gas is introduced into the plasma generation chamber 401 at a predetermined flow rate through the plasma generation gas introduction means 404. Next, a conductance valve (not shown) provided in an exhaust system (not shown) is adjusted to maintain the inside of the plasma generation chamber 401 at a predetermined pressure. Annular waveguide 403 filled with second dielectric 1301 in plasma generating chamber 401 with desired power from a microwave power supply (not shown)
, A plasma is generated in the plasma generation chamber 401. Further, a self-bias is generated on the surface of the base by applying a high frequency to the base support 413 via the high-frequency supply means 419. At this time, if the processing gas is introduced into the generation chamber 411 via the processing gas introduction means 415, the processing gas is excited by the generated high-density plasma, and the generated ions are accelerated by a self-bias. The surface of the target substrate 412 placed on the substrate 413 is processed. At this time, a processing gas may be introduced into the plasma generating gas introduction means 404 depending on the application.

【0073】高周波供給手段419の周波数は、100
kHzから20MHz、就中1MHzから5MHzが放
電安定性・自己バイアスの点で最適である。
The frequency of the high frequency supply means 419 is 100
kHz to 20 MHz, particularly 1 MHz to 5 MHz, are optimal in terms of discharge stability and self-bias.

【0074】[0074]

【実施例】以下、上述の本発明のマイクロ波プラズマC
VD装置を用いた種々の成膜例を説明する。もちろん、
本発明は以下の具体例に限定されない。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
Various examples of film formation using the VD apparatus will be described. of course,
The present invention is not limited to the following specific examples.

【0075】実施例1 図5に示すマイクロ波プラズマ処理装置(実施形態1)
を使用し、光磁気ディスク用窒化シリコン膜の形成を行
った。
Example 1 A microwave plasma processing apparatus shown in FIG. 5 (Embodiment 1)
Was used to form a silicon nitride film for a magneto-optical disk.

【0076】被処理基体(112)としては、1.2μ
m幅グルーブ付きのポリカーボネート(PC)基板(φ
3.5インチ)を使用した。まず、PC基板(112)
を支持体(113)上に設置した後、排気系(不図示)
を介してプラズマ発生室(101)及び処理室(11
1)内を真空排気し、10-6Torrまで減圧した。続い
て、プラズマ発生用ガス導入手段(104)を介して窒
素ガスを100sccm、アルゴンガスを600sccmの流量
でプラズマ発生室(101)内に導入した。同時に、処
理用ガス導入手段(115)を介してモノシランガスを
200sccmの流量で処理室(111)内に導入した。次
いで、排気系(不図示)に設けられたコンダクタンスバ
ルブ(不図示)を調整し、処理室(111)内を20mT
orrに保持した。次に、2.45GHzのマイクロ波電
源(不図示)から3.0kWの電力を環状導波管(10
3)を介してプラズマ発生室(101)内に供給した。
このようにして、プラズマ発生室(101)内にプラズ
マを発生させた。この際、プラズマ発生用ガス導入手段
(104)を介して導入された窒素ガスは、プラズマ発
生室(101)内で励起、分解されて活性種となり、シ
リコン基板(112)の方向に輸送され、処理用ガス導
入手段(115)を介して導入されたモノシランガスと
反応し、窒化シリコン膜がシリコン基板(112)上に
12秒の間に100nmの厚さで形成された。
The substrate to be processed (112) has a thickness of 1.2 μm.
Polycarbonate (PC) substrate with m-width groove (φ
3.5 inches). First, the PC board (112)
After installing on the support (113), the exhaust system (not shown)
Through the plasma generation chamber (101) and the processing chamber (11).
The inside of 1) was evacuated and the pressure was reduced to 10 -6 Torr. Subsequently, nitrogen gas was introduced into the plasma generation chamber (101) at a flow rate of 100 sccm and argon gas at a flow rate of 600 sccm via the plasma generating gas introducing means (104). At the same time, monosilane gas was introduced into the processing chamber (111) at a flow rate of 200 sccm via the processing gas introducing means (115). Next, the conductance valve (not shown) provided in the exhaust system (not shown) was adjusted, and the inside of the processing chamber (111) was adjusted to 20 mT.
orr. Next, power of 3.0 kW is supplied from a microwave power supply (not shown) of 2.45 GHz to the annular waveguide (10).
It was supplied into the plasma generation chamber (101) via 3).
Thus, plasma was generated in the plasma generation chamber (101). At this time, the nitrogen gas introduced via the plasma generating gas introducing means (104) is excited and decomposed in the plasma generating chamber (101) to become active species, and is transported in the direction of the silicon substrate (112). By reacting with the monosilane gas introduced through the processing gas introduction means (115), a silicon nitride film was formed on the silicon substrate (112) with a thickness of 100 nm in 12 seconds.

【0077】成膜後、膜質について評価した。得られた
窒化シリコン膜の成膜速度は500nm/minと極め
て大きく、膜質については、屈折率が2.2であり、密
着性や耐久性も良好な極めて良質な膜であることが確認
された。また、密度は2.9g/cm3であり、管内波
長などのパラメータを最適化しない場合よりも緻密な膜
が形成された。
After the film formation, the film quality was evaluated. The film formation rate of the obtained silicon nitride film was extremely high at 500 nm / min, and the film quality was confirmed to be a very good quality film having a refractive index of 2.2 and good adhesion and durability. . Further, the density was 2.9 g / cm 3 , and a denser film was formed than when the parameters such as the in-tube wavelength were not optimized.

【0078】実施例2 図5に示すマイクロ波プラズマ処理装置(実施形態1)
を使用し、プラスチックレンズ反射防止用酸化シリコン
膜および窒化シリコン膜の形成を行った。
Example 2 A microwave plasma processing apparatus shown in FIG. 5 (Embodiment 1)
Was used to form a silicon oxide film and a silicon nitride film for preventing reflection of plastic lenses.

【0079】被処理基体(112)としては、直径50
mmのプラスチック凸レンズを使用した。レンズ(11
2)を支持体(113)上に設置した後、排気系(不図
示)を介してプラズマ発生室(101)及び処理室(1
11)内を真空排気し、10 -6Torrまで減圧した。続い
て、プラズマ発生用ガス導入手段(104)を介して窒
素ガスを150sccmの流量でプラズマ発生室(101)
内に導入した。同時に、処理用ガス導入手段(115)
を介してモノシランガスを100sccmの流量で処理室
(111)内に導入した。次いで、排気系(不図示)に
設けられたコンダクタンスバルブ(不図示)を調整し、
処理室(111)内を5mTorrに保持した。次に、2.
45GHzのマイクロ波電源(不図示)から3.0kW
の電力を環状導波管(103)を介してプラズマ発生室
(101)内に供給した。このようにして、プラズマ発
生室(101)内にプラズマを発生させた。この際、プ
ラズマ発生用ガス導入手段(104)を介して導入され
た窒素ガスは、プラズマ発生室(101)内で励起、分
解されて窒素原子などの活性種となり、レンズ(11
2)の方向に輸送され、処理用ガス導入手段(115)
を介して導入されたモノシランガスと反応し、窒化シリ
コン膜がレンズ(112)上に21nmの厚さで形成さ
れた。
The substrate to be treated (112) has a diameter of 50
mm plastic convex lenses were used. Lens (11
After installing 2) on the support (113), the exhaust system (not shown)
Shown), the plasma generation chamber (101) and the processing chamber (1).
11) The inside is evacuated, and 10 -6The pressure was reduced to Torr. Continued
And nitrogen through the plasma generating gas introduction means (104).
Plasma generation chamber (101) at a flow rate of 150 sccm of elementary gas
Introduced within. At the same time, processing gas introducing means (115)
Through the processing chamber at a flow rate of 100 sccm of monosilane gas.
(111). Next, the exhaust system (not shown)
Adjust the provided conductance valve (not shown),
The inside of the processing chamber (111) was kept at 5 mTorr. Next, 2.
3.0 kW from a 45 GHz microwave power supply (not shown)
Power from the plasma generation chamber through the annular waveguide (103)
(101). In this way, the plasma
Plasma was generated in the living room (101). At this time,
Introduced via the plasma generating means for plasma generation (104)
The excited nitrogen gas is excited and separated in the plasma generation chamber (101).
It is dissolved and becomes active species such as nitrogen atom, and the lens (11
It is transported in the direction of 2), and the processing gas introduction means (115)
Reacts with the monosilane gas introduced through the
A cone film is formed on the lens (112) with a thickness of 21 nm.
Was.

【0080】次に、プラズマ発生用ガス導入手段(10
4)を介して酸素ガスを200sccmの流量でプラズマ発
生室(101)内に導入した。同時に、処理用ガス導入
手段(115)を介してモノシランガスを100sccmの
流量で処理室(111)内に導入した。次いで、排気系
(不図示)に設けられたコンダクタンスバルブ(不図
示)を調整し、処理室(111)内を1mTorrに保持し
た。次に、2.45GHzのマイクロ波電源(不図示)
から2.0kWの電力を石英が充填された環状導波管
(103)を介してプラズマ発生室(101)内に供給
した。このようにして、プラズマ発生室(101)内に
プラズマを発生させた。この際、プラズマ発生用ガス導
入手段(104)を介して導入された酸素ガスは、プラ
ズマ発生室(101)内で励起、分解されて酸素原子な
どの活性種となり、レンズ(112)の方向に輸送さ
れ、処理用ガス導入手段(115)を介して導入された
モノシランガスと反応し、酸化シリコン膜がレンズ(1
12)上に86nmの厚さで形成された。
Next, the plasma generating gas introducing means (10
Oxygen gas was introduced into the plasma generation chamber (101) via 4) at a flow rate of 200 sccm. At the same time, monosilane gas was introduced into the processing chamber (111) at a flow rate of 100 sccm via the processing gas introducing means (115). Next, a conductance valve (not shown) provided in an exhaust system (not shown) was adjusted to maintain the inside of the processing chamber (111) at 1 mTorr. Next, a microwave power supply of 2.45 GHz (not shown)
From 2.0 kW was supplied into the plasma generation chamber (101) through the annular waveguide (103) filled with quartz. Thus, plasma was generated in the plasma generation chamber (101). At this time, the oxygen gas introduced through the plasma generating gas introducing means (104) is excited and decomposed in the plasma generating chamber (101) to become active species such as oxygen atoms, and is directed toward the lens (112). The silicon oxide film is transported and reacts with the monosilane gas introduced through the processing gas introduction means (115), and the silicon oxide film is converted into the lens (1).
12) It was formed on top with a thickness of 86 nm.

【0081】成膜後、成膜速度および反射特性について
評価した。得られた窒化シリコン膜および酸化シリコン
膜の成膜速度はそれぞれ300nm/min、360n
m/minと良好で、膜質についても500nm付近の
反射率が0.3%と極めて良好な光学特性であることが
確認された。
After the film formation, the film formation speed and the reflection characteristics were evaluated. The deposition rates of the obtained silicon nitride film and silicon oxide film were 300 nm / min and 360 n, respectively.
m / min, which is a very good optical characteristic with a reflectivity of about 0.3% at around 500 nm.

【0082】実施例3 図5に示すマイクロ波プラズマ処理装置(実施形態1)
を使用し、半導体素子保護用窒化シリコン膜の形成を行
った。
Example 3 A microwave plasma processing apparatus shown in FIG. 5 (Embodiment 1)
Was used to form a silicon nitride film for protecting semiconductor elements.

【0083】被処理基体(112)としては、Al配線
パターン(ラインアンドスペース0.5μm)が形成さ
れた層間SiO2膜付きP型単結品シリコン基板(面方
位<100>、抵抗率10Ωcm)を使用した。まず、シ
リコン基板(112)を支持体(113)上に設置した
後、排気系(不図示)を介してプラズマ発生室(10
1)及び処理室(111)内を真空排気し、10-6Torr
まで減圧した。続いて、ヒータ(114)に通電し、シ
リコン基板(112)を300℃に加熱し、該基板をこ
の温度に保持した後、プラズマ発生用ガス導入手段(1
04)を介して窒素ガスを500sccmの流量でプラズマ
発生室(101)内に導入した。同時に、処理用ガス導
入手段(115)を介してモノシランガスを100sccm
の流量で処理室(111)内に導入した。次いで、排気
系(不図示)に設けられたコンダクタンスバルブ(不図
示)を調整し、処理室(111)内を20mTorrに保持
した。次に、2.45GHzのマイクロ波電源(不図
示)から3.0kWの電力を石英が充填された環状導波
管(103)を介してプラズマ発生室(101)内に供
給した。このようにして、プラズマ発生室(101)内
にプラズマを発生させた。この際、プラズマ発生用ガス
導入手段(104)を介して導入された窒素ガスはプラ
ズマ発生室(101)内で励起、分解されて活性種とな
り、シリコン基板(112)の方向に輸送され、処理用
ガス導入手段(115)を介して導入されたモノシラン
ガスと反応し、窒化シリコン膜がシリコン基板(11
2)上に1.0μmの厚さで形成した。
As the substrate to be processed (112), a P-type single-piece silicon substrate with an interlayer SiO 2 film on which an Al wiring pattern (line and space 0.5 μm) was formed (plane orientation <100>, resistivity 10 Ωcm) It was used. First, after setting the silicon substrate (112) on the support (113), the plasma generating chamber (10) is evacuated through an exhaust system (not shown).
1) and the inside of the processing chamber (111) are evacuated to 10 -6 Torr
The pressure was reduced to Subsequently, the heater (114) is energized to heat the silicon substrate (112) to 300 ° C., and the substrate is maintained at this temperature.
04) was introduced into the plasma generation chamber (101) at a flow rate of 500 sccm. At the same time, the monosilane gas was supplied at a rate of 100 sccm through the processing gas introducing means (115).
Into the processing chamber (111). Next, a conductance valve (not shown) provided in an exhaust system (not shown) was adjusted to maintain the inside of the processing chamber (111) at 20 mTorr. Next, power of 3.0 kW was supplied from a microwave power supply (not shown) of 2.45 GHz into the plasma generation chamber (101) through the annular waveguide (103) filled with quartz. Thus, plasma was generated in the plasma generation chamber (101). At this time, the nitrogen gas introduced via the plasma generating gas introducing means (104) is excited and decomposed into active species in the plasma generating chamber (101), and is transported in the direction of the silicon substrate (112) to be processed. Reacts with the monosilane gas introduced through the introduction gas introduction means (115) to form the silicon nitride film on the silicon substrate (11).
2) It was formed on top with a thickness of 1.0 μm.

【0084】成膜後、成膜速度や応力などの膜質につい
て評価した。得られた窒化シリコン膜の成膜速度は、4
60nm/minと極めて大きく、膜質についても応力
1.1×109dyn/cm2(圧縮)、リーク電流1.
2×10-10A/cm2、絶縁耐圧9MV/cmの極めて
良質な膜であることが確認された。なお、応力は成膜前
後の基板の反り量の変化をレーザ干渉計Zygo(商品
名)で測定して求めた。
After film formation, film quality such as film formation speed and stress was evaluated. The deposition rate of the obtained silicon nitride film was 4
Very large as 60 nm / min, even stress 1.1 × 10 9 dyn / cm 2 ( compression) for film quality, the leakage current 1.
It was confirmed that the film was a very good film having 2 × 10 −10 A / cm 2 and a withstand voltage of 9 MV / cm. The stress was determined by measuring the change in the amount of warpage of the substrate before and after film formation using a laser interferometer Zygo (trade name).

【0085】実施例4 図5に示すマイクロ波プラズマ処理装置(実施形態1)
に磁界発生手段(コイル)設けたものを使用し、半導体
素子BPSG膜のエッチングを行った。
Embodiment 4 A microwave plasma processing apparatus shown in FIG. 5 (Embodiment 1)
The semiconductor element BPSG film was etched by using a device provided with a magnetic field generating means (coil).

【0086】被処理基体(112)としては、ポリシリ
コンパターン(ラインアンドスペース0.5μm)上に
1μm厚のBPSG膜が形成されたP型単結晶シリコン
基板(面方位〈100〉、抵抗率10Ωcm)を使用し
た。まず、シリコン基板(112)を支持体(113)
上に設置した後、排気系(不図示)を介してプラズマ発
生室(101)及び処理室(111)内を真空排気し、
10-6Torrまで減圧した。続いて、プラズマ発生用ガス
導入手段(104)を介してCF4を300sccmの流量
でプラズマ発生室(101)内に導入した。次いで、排
気系(不図示)に設けられたコンダクタンスバルブ(不
図示)を調整し、プラズマ発生室(101)内を0.5
mTorrに保持した。次に、直流電源(不図示)から電力
をコイル(不図示)に供給しプラズマ発生室(101)
内に最大磁束密度90mTの磁界を発生させた後、2.
45GHzのマイクロ波電源から1.5kWの電力を環
状導波管(103)を介してプラズマ発生室(101)
内に供給した。このようにして、プラズマ発生室(10
1)内にプラズマを発生させた。プラズマ発生用ガス導
入手段(105)を介して導入されたCF4ガスはプラ
ズマ発生室(101)内で励起、分解されて活性種とな
り、シリコン基板(112)の方向に輸送され、BPS
G膜がエッチングされた。
The substrate to be processed (112) is a P-type single-crystal silicon substrate (plane orientation <100>, resistivity 10 Ωcm) having a 1 μm thick BPSG film formed on a polysilicon pattern (line and space 0.5 μm). )It was used. First, a silicon substrate (112) is placed on a support (113).
After being installed above, the inside of the plasma generation chamber (101) and the processing chamber (111) are evacuated via an exhaust system (not shown),
The pressure was reduced to 10 -6 Torr. Subsequently, CF 4 was introduced into the plasma generation chamber (101) at a flow rate of 300 sccm through the plasma generation gas introducing means (104). Next, the conductance valve (not shown) provided in the exhaust system (not shown) was adjusted to adjust the inside of the plasma generation chamber (101) by 0.5 mm.
It was kept at mTorr. Next, electric power is supplied from a DC power supply (not shown) to the coil (not shown) and the plasma generation chamber (101) is supplied.
1. After generating a magnetic field with a maximum magnetic flux density of 90 mT in
1.5 kW of power from a 45 GHz microwave power supply through the annular waveguide (103) to the plasma generation chamber (101)
Supplied within. Thus, the plasma generation chamber (10
Plasma was generated in 1). The CF 4 gas introduced through the plasma generating gas introducing means (105) is excited and decomposed in the plasma generating chamber (101) to become active species, and is transported in the direction of the silicon substrate (112), and is subjected to BPS.
The G film was etched.

【0087】エッチング後、エッチング速度、選択比、
及びエッチング形状について評価した。エッチング形状
は、エッチングされた酸化シリコン膜の断面を走査型電
子顕微鏡(SEM)で観測することにより評価した。エ
ッチング速度は300nm/min、対ポリシリコン選
択比は30と共に良好であり、エッチング形状もほぼ垂
直であり、マイクロローディング効果も少ないことが確
認された。
After etching, etching rate, selectivity,
And the etching shape was evaluated. The etched shape was evaluated by observing the cross section of the etched silicon oxide film with a scanning electron microscope (SEM). It was confirmed that the etching rate was 300 nm / min, the selectivity to polysilicon was 30 and good, the etching shape was almost vertical, and the microloading effect was small.

【0088】実施例5 図5に示す隔離プラズマ処理装置(実施形態2)を使用
し、半導体素子ゲート絶縁用酸化シリコン膜の形成を行
った。
Example 5 A silicon oxide film for semiconductor device gate insulation was formed using the isolated plasma processing apparatus (Embodiment 2) shown in FIG.

【0089】被処理基体(112)としては、P型単結
晶シリコン基板(面方位<100>、抵抗率10Ωcm)
を使用した。このシリコン基板(112)を支持体(1
13)上に設置した後、排気系(不図示)を介してプラ
ズマ発生室(101)及び処理室(111)内を真空排
気し、10-6Torrまで減圧した。続いて、ヒータ(11
4)に通電し、シリコン基板(112)を300℃に加
熱し、シリコン基板(112)をこの温度に保持した。
プラズマ発生用ガス導入手段(104)を介して酸素ガ
スを200sccmの流量でプラズマ発生室(101)内に
導入した。同時に、成膜用ガス導入手段(115)を介
してモノシランガスを50sccmの流量で処理室(11
1)内に導入した。次いで、排気系(不図示)に設けら
れたコンダクタンスバルブ(不図示)を調整し、プラズ
マ発生室(101)及び処理室(111)内を20mTor
rに保持した。次に、2.45GHzのマイクロ波電源
(不図示)から1.5kWの電力を環状導波管(10
3)を介してプラズマ発生室(101)内に供給した。
このようにして、プラズマ発生室(101)内にプラズ
マを発生させた。この際、プラズマ発生用ガス導入手段
(104)を介して導入された酸素ガスは、プラズマ発
生室(101)内で励起、分解されて酸素原子などの活
性種となり、シリコン基板(112)の方向に輸送さ
れ、処理用ガス導入手段(115)を介して導入された
モノシランガスと反応し、酸化シリコン膜がシリコン基
板(112)上に0.1μmの厚さで形成された。
As the substrate to be processed (112), a P-type single-crystal silicon substrate (plane orientation <100>, resistivity 10 Ωcm)
It was used. This silicon substrate (112) is used as a support (1).
13) After being installed above, the inside of the plasma generation chamber (101) and the processing chamber (111) were evacuated via an exhaust system (not shown) to reduce the pressure to 10 -6 Torr. Then, the heater (11
4), the silicon substrate (112) was heated to 300 ° C., and the silicon substrate (112) was kept at this temperature.
Oxygen gas was introduced into the plasma generation chamber (101) at a flow rate of 200 sccm via the plasma generation gas introduction means (104). At the same time, the processing chamber (11) was supplied with monosilane gas at a flow rate of 50 sccm via the film forming gas introducing means (115).
Introduced in 1). Next, the conductance valve (not shown) provided in the exhaust system (not shown) was adjusted, and the inside of the plasma generation chamber (101) and the processing chamber (111) was adjusted to 20 mTorr.
kept at r. Next, 1.5 kW of power is supplied from a microwave power supply (not shown) of 2.45 GHz to the annular waveguide (10).
It was supplied into the plasma generation chamber (101) via 3).
Thus, plasma was generated in the plasma generation chamber (101). At this time, the oxygen gas introduced via the plasma generating gas introducing means (104) is excited and decomposed in the plasma generating chamber (101) to become active species such as oxygen atoms, and is directed toward the silicon substrate (112). And reacted with the monosilane gas introduced through the processing gas introduction means (115) to form a silicon oxide film with a thickness of 0.1 μm on the silicon substrate (112).

【0090】成膜後、成膜速度、均一性、リーク電流、
絶縁耐圧、及び界面準位密度について評価した。得られ
た酸化シリコン膜の成膜速度は120nm/min、均
一性は±2.2%と共に良好で、膜質についてもリーク
電流5×10-11A/cm2、絶縁耐圧10MV/cm、
界面準位密度5×1010cm-2であって、極めて良質な
膜であることが確認された。なお、界面準位密度は、容
量測定器により得られた1MHzの高周波印加の場合の
C−V曲線から求めた。
After the film formation, the film formation rate, uniformity, leak current,
The breakdown voltage and the interface state density were evaluated. The deposition rate of the obtained silicon oxide film was 120 nm / min, the uniformity was good with ± 2.2%, and the film quality was 5 × 10 −11 A / cm 2 , the withstand voltage was 10 MV / cm,
The interface state density was 5 × 10 10 cm −2 , and it was confirmed that the film was an extremely good quality film. The interface state density was obtained from a CV curve obtained by applying a high frequency of 1 MHz obtained by a capacitance measuring device.

【0091】実施例6 図9に示す光アシストマイクロ波プラズマ処理装置(実
施形態3)を使用し、半導体素子層間絶縁用酸化シリコ
ン膜の形成を行った。
Example 6 An optically assisted microwave plasma processing apparatus (Embodiment 3) shown in FIG. 9 was used to form a silicon oxide film for interlayer insulation of semiconductor elements.

【0092】被処理基体(312)としては、最上部に
Alパターン(ラインアンドスペース0.5μm)が形
成されたP型単結晶シリコン基板(面方位<100>、抵
抗率10Ωcm)を使用した。まず、シリコン基板(3
12)を支持体(313)上に設置した後、排気系(不
図示)を介してプラズマ発生室(301)及び処理室
(311)内を真空排気し、10-6Torrまで減圧した。
続いて、照明手段(317)のKrCl*エキシマラン
プを点灯してシリコン基板(312)表面における光照
度が20mW/cm2となるように光をシリコン基板
(312)の表面に照射した。次いで、ヒータ(31
4)に通電し、シリコン基板(312)を300℃に加
熱し、該基板をこの温度に保持した。プラズマ発生用ガ
ス導入手段(304)を介して酸素ガスを500sccmの
流量でプラズマ発生室(301)内に導入した。同時
に、処理用ガス導入手段(315)からテトラエトキシ
シラン(TEOS)ガスを200sccmの流量で処理室
(311)内に導入した。次いで、排気系(不図示)に
設けられたコンダクタンスバルブ(不図示)を調整し、
プラズマ発生室(301)内を0.1Torr、処理室(3
11)内を0.05Torrに保持した。次に、2.45G
Hzのマイクロ波電源(不図示)から1.5kWの電力
を石英が充填された環状導波管(303)を介してプラ
ズマ発生室(301)内に供給した。このようにして、
プラズマ発生室(301)内にプラズマを発生させた。
プラズマ発生用ガス導入手段(304)を介して導入さ
れた酸素ガスはプラズマ発生室(301)内で励起、分
解されて活性種となり、シリコン基板(312)の方向
に輸送され、成膜用ガス導入手段(315)を介して導
入されたテトラエトキシシランガスと反応し、酸化シリ
コン膜がシリコン基板(312)上に0.8μmの厚さ
で形成された。
As the substrate to be treated (312), a P-type single crystal silicon substrate (plane orientation <100>, resistivity 10 Ωcm) having an Al pattern (line and space 0.5 μm) formed on the uppermost portion was used. First, a silicon substrate (3
After placing 12) on the support (313), the inside of the plasma generation chamber (301) and the processing chamber (311) were evacuated via an exhaust system (not shown), and the pressure was reduced to 10 -6 Torr.
Subsequently, the KrCl * excimer lamp of the lighting means (317) was turned on to irradiate the surface of the silicon substrate (312) with light so that the light illuminance on the surface of the silicon substrate (312) became 20 mW / cm 2 . Next, the heater (31)
4), the silicon substrate (312) was heated to 300 ° C., and the substrate was kept at this temperature. Oxygen gas was introduced into the plasma generation chamber (301) at a flow rate of 500 sccm via the plasma generation gas introduction means (304). At the same time, tetraethoxysilane (TEOS) gas was introduced into the processing chamber (311) at a flow rate of 200 sccm from the processing gas introducing means (315). Next, the conductance valve (not shown) provided in the exhaust system (not shown) is adjusted,
0.1 Torr inside the plasma generation chamber (301)
11) was kept at 0.05 Torr. Next, 2.45G
An electric power of 1.5 kW was supplied from a microwave power supply (not shown) of 1 Hz into the plasma generation chamber (301) through an annular waveguide (303) filled with quartz. In this way,
Plasma was generated in the plasma generation chamber (301).
The oxygen gas introduced via the plasma generating gas introducing means (304) is excited and decomposed into active species in the plasma generating chamber (301), and is transported in the direction of the silicon substrate (312) to form a film forming gas. By reacting with the tetraethoxysilane gas introduced through the introduction means (315), a silicon oxide film was formed with a thickness of 0.8 μm on the silicon substrate (312).

【0093】成膜後、成膜速度、均一性、絶縁耐圧、及
び段差被覆性について評価した。得られた酸化シリコン
膜の成膜速度は190nm/min、均一性は±2.5
%と共に良好であり、膜質についても絶縁耐圧は9.5
MV/cm、カバーファクタは0.9であり、良質な膜
であることが確認された。なお、カバーファクタ(段差
被覆性)は、Al配線パターン上に成膜した酸化シリコ
ン膜の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観測し、段
差上の膜厚に対する段差側壁上の膜厚の比である。
After the film formation, the film formation speed, uniformity, dielectric strength, and step coverage were evaluated. The deposition rate of the obtained silicon oxide film was 190 nm / min, and the uniformity was ± 2.5.
%, And the dielectric strength of the film quality is 9.5.
The MV / cm and the cover factor were 0.9, and it was confirmed that the film was a good quality film. The cover factor (step coverage) is obtained by observing the cross section of the silicon oxide film formed on the Al wiring pattern with a scanning electron microscope (SEM) and determining the ratio of the film thickness on the step sidewall to the film thickness on the step. It is.

【0094】実施例7 図10に示すバイアスマイクロ波プラズマ処理装置(実
施形態4)を使用し、半導体素子ゲート電極間ポリシリ
コン膜のエッチングを行った。
Example 7 The polysilicon film between the gate electrodes of the semiconductor element was etched using the bias microwave plasma processing apparatus (Embodiment 4) shown in FIG.

【0095】被処理基体(412)としては、最上部に
ポリシリコン膜が形成されたP型単結晶シリコン基板
(面方位<100>、抵抗率10Ωcm)を使用した。ま
ず、シリコン基板(412)を支持体(413)上に設
置した後、排気系(不図示)を介してプラズマ発生室
(401)及び処理室(411)内を真空排気し、10
-6Torrまで減圧した。プラズマ発生用ガス導入手段(4
04)を介してCF4ガスを300sccm、酸素を20sc
cmの流量でプラズマ発生室(401)内に導入した。次
いで、排気系(不図示)に設けられたコンダクタンスバ
ルブ(不図示)を調整し、プラズマ発生室(401)内
を0.5mTorrに保持した。次に、高周波印加手段(4
19)により400kHzの高周波を支持体(413)
に印加するとともに、2.45GHzのマイクロ波電源
から1.5kWの電力を環状導波管(403)を介して
プラズマ発生室(401)内に供給した。このようにし
て、プラズマ発生室(401)内にプラズマを発生させ
た。プラズマ発生用ガス導入手段(404)を介して導
入されたCF4ガス及び酸素はプラズマ発生室(40
1)内で励起、分解されて活性種となり、シリコン基板
(412)の方向に輸送され、自己バイアスにより加速
されたイオンによりポリシリコン膜がエッチングされ
た。
As the substrate to be processed (412), a P-type single crystal silicon substrate (plane orientation <100>, resistivity 10 Ωcm) having a polysilicon film formed on the uppermost portion was used. First, after the silicon substrate (412) is set on the support (413), the inside of the plasma generation chamber (401) and the processing chamber (411) are evacuated via an exhaust system (not shown), and
The pressure was reduced to -6 Torr. Gas generating means for plasma generation (4
04), 300 sccm of CF4 gas and 20 sc of oxygen
It was introduced into the plasma generation chamber (401) at a flow rate of cm. Next, the conductance valve (not shown) provided in the exhaust system (not shown) was adjusted to maintain the inside of the plasma generation chamber (401) at 0.5 mTorr. Next, the high frequency applying means (4
19) The high frequency of 400 kHz is applied to the support (413).
And a power of 1.5 kW from a microwave power supply of 2.45 GHz was supplied into the plasma generation chamber (401) through the annular waveguide (403). Thus, plasma was generated in the plasma generation chamber (401). The CF 4 gas and oxygen introduced via the plasma generating gas introducing means (404) are supplied to the plasma generating chamber (40).
Excited and decomposed in 1) to become active species, transported in the direction of the silicon substrate (412), and the polysilicon film was etched by ions accelerated by the self-bias.

【0096】エッチング後、エッチング速度、選択比、
及びエッチング形状について評価した。エッチング速度
は600nm/min、対SiO2選択比は30と共に
良好であり、エッチング形状も高周波を印加しない場合
よりも垂直で、マイクロローディング効果も少ないこと
が確認された。なお、エッチング形状は、エッチングさ
れたポリシリコン膜の断面を走査型電子顕微鏡(SE
M)で観測して評価した。
After etching, etching rate, selectivity,
And the etching shape was evaluated. The etching rate was 600 nm / min, the selectivity to SiO 2 was good together with 30, and it was confirmed that the etching shape was vertical and the microloading effect was smaller than when no high frequency was applied. The etched shape is obtained by scanning a cross section of the etched polysilicon film with a scanning electron microscope (SE).
M) was observed and evaluated.

【0097】実施例8 図7に示したマイクロ波プラズマ処理装置を使用し、光
磁気ディスク用窒化シリコン膜の形成を行った。
Example 8 A silicon nitride film for a magneto-optical disk was formed using the microwave plasma processing apparatus shown in FIG.

【0098】基板112としては、1.2μm幅グルー
プ付きのポリカーボネート(PC)基板(φ3.5イン
チ)を使用した。まず、PC基板112を基体支持体1
13上に設置した後、排気系(不図示)を介してプラズ
マ発生室101及び成膜室111内を真空排気し、10
-6Torrまで滅圧させた。プラズマ発生用ガス導入手
段104を介して窒素ガスを100sccm、アルゴン
ガスを600sccm流量でプラズマ発生室101内に
導入した。同時に、成膜用ガス導入手段115を介して
モノシランガスを200sccmの流量で成膜室111
内に導入した。ついで、排気系(不図示)に設けられた
コンダクタンスバルブ(不図示)を調整し、成膜室11
1内を20mTorrに保持した。プラズマ発生室10
1内に、2.45GHzのマイクロ波電源より3.0k
Wの電力を石英704が充填された環状導波管103を
介して供給した。かくして、プラズマ発生室101内に
プラズマを発生させた。この際、プラズマ発生用ガス導
入手段104を介して導入された窒素ガスはプラズマ発
生室101内で励起、分解されて活性種となり、シリコ
ン基板112の方向に輸送され、成膜用ガス導入手段1
15を介して導入されたモノシランガスと反応し、窒化
シリコン膜がシリコン基板112上に12秒の間に10
0nmの厚さで形成された。成膜後、屈折率などの膜質
について評価した。
As the substrate 112, a polycarbonate (PC) substrate (φ3.5 inches) with a 1.2 μm width group was used. First, the PC board 112 is attached to the base support 1.
After being set on the plasma generator 13, the inside of the plasma generation chamber 101 and the film formation chamber 111 is evacuated via an exhaust system (not shown),
-6 Torr. Nitrogen gas and argon gas were introduced into the plasma generation chamber 101 at a flow rate of 100 sccm and a flow rate of 600 sccm via the plasma generation gas introducing means 104. At the same time, a monosilane gas is supplied at a flow rate of 200 sccm through the film forming gas introducing means 115 to the film forming chamber 111.
Introduced within. Then, a conductance valve (not shown) provided in an exhaust system (not shown) is adjusted, and the film forming chamber 11 is adjusted.
1 was kept at 20 mTorr. Plasma generation chamber 10
Within 1.3.0k from 2.45GHz microwave power supply
W power was supplied via the annular waveguide 103 filled with quartz 704. Thus, plasma was generated in the plasma generation chamber 101. At this time, the nitrogen gas introduced via the plasma generating gas introducing means 104 is excited and decomposed in the plasma generating chamber 101 to become active species, transported in the direction of the silicon substrate 112, and
15 reacts with the monosilane gas introduced through the silicon substrate 15 and a silicon nitride film is formed on the silicon substrate 112 for 10 seconds.
It was formed with a thickness of 0 nm. After the film formation, the film quality such as the refractive index was evaluated.

【0099】得られた窒化シリコン膜の成膜速度は、5
00nm/minと極めて大きく、膜質も屈折率2.
2、密着性・耐久性良好な極めて良質な膜であることが
確認された。また密度は2.9g/cm3 であり、第二
の誘電体704を充填しない場合よりも緻密な膜が形成
された。
The film formation rate of the obtained silicon nitride film is 5
It is extremely large at 00 nm / min, and the film quality is 2.
2. It was confirmed that the film was a very good film having good adhesion and durability. The density was 2.9 g / cm 3 , and a denser film was formed than when the second dielectric 704 was not filled.

【0100】実施例9 図7に示したマイクロ波プラズマ処理装置を使用し、プ
ラスチックレンズ反射防止用酸化シリコン膜及び窒化シ
リコン膜の形成を行った。
Example 9 Using a microwave plasma processing apparatus shown in FIG. 7, a silicon oxide film and a silicon nitride film for preventing plastic lens reflection were formed.

【0101】基体112としては、直径50mmプラス
チック凸レンズを使用した。レンズ112を基体支持台
113上に設置した後、排気系(不図示)を介してプラ
ズマ発生室101及び成膜室111内を真空排気し、1
-6Torrの値まで減圧させた。プラズマ発生用ガス
導入手段104を介して窒素ガスを150sccmの流
量でプラズマ発生室201内に導入した。同時に、成膜
用ガス導入手段115を介してモノシランガスを100
sccmの流量で成膜室111内に導入した。ついで、
排気系(不図示)に設けられたコンダクタンスバルブ
(不図示)を調整し、成膜室111内を5mTorrに
保持した。ついで、2.45GHzのマイクロ波電源
(不図示)より3.0kWの電力を石英704が充填さ
れた環状導波管103を介してプラズマ発生室101内
に供給した。かくして、プラズマ発生室101内にプラ
ズマを発生させた。この際、プラズマ発生用ガス導入手
段104を介して導入された窒素ガスは、プラズマ発生
室101内で励起、分解されて窒素原子などの活性種と
なり、レンズ112の方向の輸送され、成膜用ガス導入
手段115を介して導入されたモノシランガスと反応
し、窒化シリコン膜がレンズ112上に21nmの厚さ
で形成された。
As the base 112, a plastic convex lens having a diameter of 50 mm was used. After the lens 112 is set on the base 113, the inside of the plasma generation chamber 101 and the film formation chamber 111 is evacuated via an exhaust system (not shown), and
The pressure was reduced to a value of 0 -6 Torr. Nitrogen gas was introduced into the plasma generation chamber 201 at a flow rate of 150 sccm via the plasma generation gas introduction means 104. At the same time, 100 silane gas is supplied through the film-forming gas introducing means 115.
It was introduced into the film forming chamber 111 at a flow rate of sccm. Then
A conductance valve (not shown) provided in an exhaust system (not shown) was adjusted, and the inside of the film forming chamber 111 was maintained at 5 mTorr. Next, power of 3.0 kW was supplied from a microwave power supply (not shown) of 2.45 GHz into the plasma generation chamber 101 through the annular waveguide 103 filled with quartz 704. Thus, plasma was generated in the plasma generation chamber 101. At this time, the nitrogen gas introduced through the plasma generating gas introducing means 104 is excited and decomposed in the plasma generating chamber 101 to become active species such as nitrogen atoms, and is transported in the direction of the lens 112 to be formed. By reacting with the monosilane gas introduced through the gas introduction means 115, a silicon nitride film was formed on the lens 112 with a thickness of 21 nm.

【0102】次に、プラズマ発生用ガス導入口104を
介して酸素ガスを200sccmの流量でプラズマ発生
室101内に導入した。同時に、成膜用ガス導入手段1
15を介してモノシランガスを100sccmの流量で
成膜室111内に導入した。ついで、排気系(不図示)
に設けられたコンダクタンスバルブ(不図示)を調整
し、成膜室111内を1mTorrに保持した。つい
で、2.45GHzのマイクロ波電源(不図示)より
2.0kWの電力を石英704が充填された環状導波管
103を介してプラズマ発生室101内に供給した。か
くして、プラズマ発生室101内にプラズマを発生させ
た。この際、プラズマ発生用ガス導入口104を介して
導入された酸素ガスは、プラズマ発生室101内で励
起、分解されて酸素原子などの活性種となり、ガラス基
板112の方向に輸送され、成膜用ガス導入手段115
を介して導入されたモノシランガスと反応し、酸化シリ
コン膜がガラス基板112上に86nmの厚さで形成さ
れた。成膜後、成膜速度、反射特性について評価した。
Next, oxygen gas was introduced into the plasma generation chamber 101 through the plasma generation gas inlet 104 at a flow rate of 200 sccm. At the same time, the film forming gas introducing means 1
A monosilane gas was introduced into the film forming chamber 111 at a flow rate of 100 sccm through the line 15. Next, an exhaust system (not shown)
The conductance valve (not shown) provided in the chamber was adjusted, and the inside of the film forming chamber 111 was maintained at 1 mTorr. Next, a power of 2.0 kW was supplied from a microwave power supply (not shown) of 2.45 GHz into the plasma generation chamber 101 through the annular waveguide 103 filled with quartz 704. Thus, plasma was generated in the plasma generation chamber 101. At this time, the oxygen gas introduced through the plasma generation gas inlet 104 is excited and decomposed in the plasma generation chamber 101 to become active species such as oxygen atoms, and is transported in the direction of the glass substrate 112 to form a film. Gas introduction means 115
The silicon oxide film was formed on the glass substrate 112 with a thickness of 86 nm by reacting with the monosilane gas introduced through the substrate. After the film formation, the film formation speed and reflection characteristics were evaluated.

【0103】得られた窒化シリコン膜及び酸化シリコン
膜の成膜速度はそれぞれ300nm/min、360n
m/minと良好で、膜質も、500nm付近の反射率
が0.3%と極めて良好な光学特性であることが確認さ
れた。
The deposition rates of the obtained silicon nitride film and silicon oxide film were 300 nm / min and 360 n, respectively.
m / min, and the film quality was confirmed to be very good optical characteristics with a reflectance of about 0.3% near 500 nm.

【0104】実施例10 図7に示したマイクロ波プラズマ処理装置を使用し、半
導体素子保護用窒化シリコン膜の形成を行った。
Example 10 A silicon nitride film for protecting semiconductor elements was formed using the microwave plasma processing apparatus shown in FIG.

【0105】基体112としては、Al配線パターン
(ラインアンドスペース0.5μm)が形成された層間
SiO2 膜付きP型単結晶シリコン基板(面方位<10
0>,抵抗率10Ωcm)を使用した。まず、シリコン
基板112を基体支持台113上に設置した後、排気系
(不図示)を介してプラズマ発生室101及び成膜室1
11内を真空排気し、10-6Torrの値まで減圧させ
た。続いてヒータ(不図示)に通電し、シリコン基板1
12を300℃に加熱し、該基板をこの温度に保持し
た。プラズマ発生用ガス導入手段104を介して窒素ガ
スを500sccmの流量でプラズマ発生室101内に
導入した。同時に、成膜用ガス導入手段115を介して
モノシランガスを100sccmの流量で成膜用ガス導
入手段115を介してモノシランガスを100sccm
の流量で成膜室111内に導入した。ついで、排気系
(不図示)に設けられたコンダクタンスバルブ(不図
示)を調整し、成膜室111内を20mTorrに保持
した。ついで、2.45GHzのマイクロ波電源(不図
示)より3.0kWの電力を石英704が充填された環
状導波103を介して供給した。かくして、プラズマ発
生室101内にプラズマを発生させた。この際、プラズ
マ発生用ガス導入手段104を介して導入された窒素ガ
スはプラズマ発生室101内で励起、分解されて活性種
となり、シリコン基板112の方向に輸送され、成膜用
ガス導入手段115を介して導入されたモノシランガス
と反応し、窒化シリコン膜がシリコン基板112上に
1.0μmの厚さで形成した。成膜後、成膜速度、応力
などの膜質について評価した。応力は成膜前後の基板の
反り量の変化をレーザ干渉計Zygo(商品名)で測定
し求めた。
As the base 112, a P-type single crystal silicon substrate with an interlayer SiO 2 film on which an Al wiring pattern (line and space 0.5 μm) was formed (plane orientation <10
0>, resistivity 10 Ωcm). First, after the silicon substrate 112 is set on the base support 113, the plasma generation chamber 101 and the film formation chamber 1 are connected via an exhaust system (not shown).
The inside of the chamber 11 was evacuated and the pressure was reduced to a value of 10 -6 Torr. Subsequently, a heater (not shown) is energized and the silicon substrate 1
12 was heated to 300 ° C. and the substrate was kept at this temperature. Nitrogen gas was introduced into the plasma generating chamber 101 at a flow rate of 500 sccm through the plasma generating gas introducing means 104. At the same time, the monosilane gas is supplied at a flow rate of 100 sccm through the film-forming gas introduction means 115 and the monosilane gas is supplied at a flow rate of 100 sccm through the film-forming gas introduction means 115.
At a flow rate of? Next, a conductance valve (not shown) provided in an exhaust system (not shown) was adjusted, and the inside of the film forming chamber 111 was maintained at 20 mTorr. Next, power of 3.0 kW was supplied from a 2.45 GHz microwave power supply (not shown) through the annular waveguide 103 filled with quartz 704. Thus, plasma was generated in the plasma generation chamber 101. At this time, the nitrogen gas introduced via the plasma generating gas introducing means 104 is excited and decomposed in the plasma generating chamber 101 to become an active species, transported in the direction of the silicon substrate 112, and formed into the film forming gas introducing means 115. Reacts with the monosilane gas introduced through the silicon substrate 112 to form a silicon nitride film with a thickness of 1.0 μm on the silicon substrate 112. After the film formation, film quality such as film formation speed and stress was evaluated. The stress was determined by measuring the change in the amount of warpage of the substrate before and after film formation using a laser interferometer Zygo (trade name).

【0106】得られた窒化シリコン膜の成膜速度は、4
60nm/minと極めて大きく、膜質も応力1.1×
109 dyn/cm2 (圧縮)、リーク電流1.2×1
-1 0 A/cm2 、絶縁耐圧9MV/cmの極めて良質
な膜であることが確認された。
The film formation rate of the obtained silicon nitride film is 4
Extremely large at 60 nm / min, and film quality is 1.1 × stress.
10 9 dyn / cm 2 (compression), leak current 1.2 × 1
0 -1 0 A / cm 2, it was confirmed that an extremely high-quality film of dielectric strength 9 MV / cm.

【0107】実施例11 図7に示したマイクロ波プラズマ処理装置を使用し、半
導体素子BPSG膜のエッチングを行った。
Example 11 The semiconductor device BPSG film was etched using the microwave plasma processing apparatus shown in FIG.

【0108】基体112としては、ポリシリコンパター
ン(ラインアンドスペース0.5μm)上に1μm厚の
BPSG膜が形成されたP型単結晶シリコン基板(面方
位<100>、抵抗率10Ωcm)を使用した。まず、
シリコン基板112を基体支持台113上に設置した
後、排気系(不図示)を介してプラズマ発生室101及
びエッチング室111内を真空排気し、10-6Torr
の値まで減圧させた。プラズマ発生用ガス導入口104
を介してCF4 を300sccmの流量でプラズマ発生
室111内に導入した。ついで、排気系(不図示)に設
けられたコンダクタンスバルブ(不図示)を調整し、プ
ラズマ発生室101内を0.5mTorrの保持した。
ついで直流電源(不図示)より電力をコイル106に供
給しプラズマ発生室101内に最大磁束密度90mTの
磁界を発生させた後、2.45GHzのマイクロ波電源
より1.5kWの電力を環状導波管103を介してプラ
ズマ発生室101内に供給した。かくして、プラズマ発
生室101内にプラズマを発生させた。プラズマ発生用
ガス導入手段104を介して導入されたCF4 ガスはプ
ラズマ発生室101内で励起、分解されて活性種とな
り、シリコン基板112の方向に輸送され、BPSG膜
がエッチングされた。エッチング後、エッチング速度、
選択比、及びエッチング形状について評価した。エッチ
ング形状は、エッチングされた酸化シリコン膜の断面を
走査型電子顕微鏡(SEM)で観測し、評価した。
As the base 112, a P-type single crystal silicon substrate (plane orientation <100>, resistivity 10 Ωcm) having a 1 μm thick BPSG film formed on a polysilicon pattern (line and space 0.5 μm) was used. . First,
After placing the silicon substrate 112 on the substrate support 113, the inside of the plasma generation chamber 101 and the etching chamber 111 is evacuated via an exhaust system (not shown), and 10 -6 Torr
The pressure was reduced to the value of. Gas inlet 104 for plasma generation
Through was introduced into the plasma generation chamber 111 to CF 4 at 300sccm flow rate. Next, a conductance valve (not shown) provided in an exhaust system (not shown) was adjusted to maintain the inside of the plasma generation chamber 101 at 0.5 mTorr.
Then, power is supplied from a DC power supply (not shown) to the coil 106 to generate a magnetic field having a maximum magnetic flux density of 90 mT in the plasma generation chamber 101, and then 1.5 kW of power is annularly guided from a 2.45 GHz microwave power supply. The gas was supplied into the plasma generation chamber 101 through the tube 103. Thus, plasma was generated in the plasma generation chamber 101. The CF 4 gas introduced through the plasma generating gas introducing means 104 was excited and decomposed in the plasma generating chamber 101 to become active species, was transported in the direction of the silicon substrate 112, and the BPSG film was etched. After etching, etching rate,
The selectivity and the etched shape were evaluated. The etched shape was evaluated by observing the cross section of the etched silicon oxide film with a scanning electron microscope (SEM).

【0109】エッチング速度と対ポリシリコン選択比は
300nm/min、30と良好で、エッチング形状も
ほぼ垂直で、マイクロローティング効果も少ないことが
確認された。
It was confirmed that the etching rate and the selectivity ratio with respect to polysilicon were as good as 300 and 300 nm / min, the etching shape was almost vertical, and the microloading effect was small.

【0110】実施例12 図11に示した隔離プラズマ処理装置を使用し、半導体
素子ゲート絶縁用酸化シリコン膜の形成を行った。
Example 12 Using the isolated plasma processing apparatus shown in FIG. 11, a silicon oxide film for semiconductor device gate insulation was formed.

【0111】基体212としてP型単結晶シリコン基板
(面方位<100>、抵抗率10Ωcm)を使用した。
シリコン基板212を基体支持台213上に設置した
後、排気系(不図示)を介してプラズマ発生室201及
び成膜室211内を真空排気し、10-6Torrの値ま
で減圧させた。続いてヒータ(不図示)に通電し、シリ
コン基板212を300℃に加熱し、シリコン基板21
2をこの温度に保持した。プラズマ発生用ガス導入手段
204を介して酸素ガスを200sccmの流量でプラ
ズマ発生室201内に導入した。同時に、成膜用ガス導
入手段215を介してモノシランガスを50sccmの
流量で成膜室211内に導入した。ついで、排気系(不
図示)に設けられたコンダクタンスバルブ(不図示)を
調整し、プラズマ発生室201及び成膜室211内を2
0mTorrに保持した。ついで、2.45GHzのマ
イクロ波電源より1.5kWの電力を石英1101が充
填された環状導波管203を介してプラズマ発生室20
1内に供給した。かくして、プラズマ発生室201内に
プラズマを発生させた。この際、プラズマ発生用ガス導
入手段204を介して導入された酸素ガスは、プラズマ
発生室201内で励起、分解されて酸素原子などの活性
種となり、シリコン基板212の方向に輸送され、成膜
用ガス導入手段215を介して導入されたモノシランガ
スと反応し、酸化シリコン膜がシリコン基板212上に
0.1μmの厚さで形成された。成膜後、成膜速度、均
一性、リーク電流、絶縁耐圧、及び界面準位密度につい
て評価した。界面準位密度は容量測定器により得られた
1MHzの高周波印加の場合のC−V曲線より求めた。
A P-type single crystal silicon substrate (plane orientation <100>, resistivity 10 Ωcm) was used as the base 212.
After the silicon substrate 212 was set on the base support 213, the inside of the plasma generation chamber 201 and the film formation chamber 211 was evacuated via an exhaust system (not shown) to reduce the pressure to a value of 10 -6 Torr. Subsequently, a heater (not shown) is energized to heat the silicon substrate 212 to 300 ° C.
2 was kept at this temperature. Oxygen gas was introduced into the plasma generation chamber 201 through the plasma generation gas introducing means 204 at a flow rate of 200 sccm. At the same time, a monosilane gas was introduced into the film forming chamber 211 at a flow rate of 50 sccm through the film forming gas introducing means 215. Next, a conductance valve (not shown) provided in an exhaust system (not shown) is adjusted so that the inside of the plasma generation chamber 201 and the film formation chamber 211 is closed by two.
It was kept at 0 mTorr. Next, 1.5 kW of power from a microwave power supply of 2.45 GHz is applied to the plasma generation chamber 20 through the annular waveguide 203 filled with quartz 1101.
1. Thus, plasma was generated in the plasma generation chamber 201. At this time, the oxygen gas introduced via the plasma generating gas introducing means 204 is excited and decomposed in the plasma generating chamber 201 to become active species such as oxygen atoms, and is transported in the direction of the silicon substrate 212 to form a film. Reacts with the monosilane gas introduced through the use gas introduction means 215 to form a silicon oxide film on the silicon substrate 212 with a thickness of 0.1 μm. After the film formation, the film formation speed, uniformity, leak current, dielectric strength, and interface state density were evaluated. The interface state density was determined from a CV curve obtained by applying a high frequency of 1 MHz obtained by a capacitance measuring device.

【0112】得られた酸化シリコン膜の成膜速度と均一
性は110nm/min±2.3%と良好で、膜質も、
リーク電流4×10-11 A/cm2 、絶縁耐圧11MV
/cm、界面準位密度6×1010cm-2であって、極め
て良質な膜であることが確認された。
The film formation rate and uniformity of the obtained silicon oxide film were as good as 110 nm / min ± 2.3%.
Leakage current 4 × 10 -11 A / cm 2 , withstand voltage 11 MV
/ Cm and an interface state density of 6 × 10 10 cm −2 , and it was confirmed that the film was an extremely good film.

【0113】実施例13 図12に示した光アシストマイクロ波プラズマ処理装置
を使用し、半導体素子層問絶縁用酸化シリコン膜の形成
を行った。
Embodiment 13 Using the optically assisted microwave plasma processing apparatus shown in FIG. 12, a silicon oxide film for insulating a semiconductor element layer was formed.

【0114】基体312としては、最上部にAlパター
ン(ラインアンドスペース0.5μm)が形成されたP
型単結晶シリコン基板(面方位<100>,抵抗率10
Ωcm)を使用した。まず、シリコン基板312を基体
支持体313上に設置した後、排気系(不図示)を介し
てプラズマ発生室301及び成膜室311内を真空排気
し、10-6Torrの値まで減圧させた。続いて照明系
317のKrCI* エキシマランプを点灯してシリコン
基板312表面における光照度が20mW/cm2 とな
るように光をシリコン基板312の表面に照射した。続
いてヒータ(不図示)に通電し、シリコン基板312を
300℃に加熱し、該基板をこの温度に保持した。プラ
ズマ発生用ガス導入手段304を介して酸素ガスを50
0sccmの流量でプラズマ発生室311内に導入し
た。同時に、成膜用ガス導入手段315からテトラエト
キシシラン(TEOS)ガスを200sccmの流量で
成膜室311内に導入した。ついで、排気系(不図示)
に設けられたコンダクタンスバルプ(不図示)を調整
し、プラズマ発生室301内を0.1Torr、成膜室
311内を0.05Torrに保持した。ついで、2.
45GHzのマイクロ波電源より1.5kWの電力を石
英1201が充填された環状導波管303を介してプラ
ズマ発生室301内に供給した。かくして、プラズマ発
生室301内にプラズマを発生させた。プラズマ発生用
ガス導入手段304を介して導入された酸素ガスはプラ
ズマ発生室301内で励起、分解されて活性種となり、
シリコン基板312の方向に輸送され、成膜用ガス導入
手段315を介して導入されたテトラエトキシシランガ
スと反応し、酸化シリコン膜がシリコン基板312上に
0.8μmの厚さで形成された。成膜後、成膜速度、均
一性、絶縁耐圧、及び段差被覆性について評価した。段
差被覆性は、Al配線パターン上に成膜した酸化シリコ
ン膜の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観測し、段
差上の膜厚に対する段差側壁上の膜厚の比(カバーファ
クタ)を求め評価した。
As the base 312, a P on which an Al pattern (line and space 0.5 μm) was formed on the uppermost portion was used.
Type single crystal silicon substrate (plane orientation <100>, resistivity 10
Ωcm). First, after the silicon substrate 312 is placed on the substrate support 313, the inside of the plasma generation chamber 301 and the film formation chamber 311 is evacuated via an exhaust system (not shown), and the pressure is reduced to a value of 10 -6 Torr. . Subsequently, the KrCI * excimer lamp of the illumination system 317 was turned on to irradiate the surface of the silicon substrate 312 with light so that the light illuminance on the surface of the silicon substrate 312 became 20 mW / cm 2 . Subsequently, a heater (not shown) was energized to heat the silicon substrate 312 to 300 ° C., and the substrate was kept at this temperature. Oxygen gas is supplied through plasma generating gas introduction means 304 to 50
It was introduced into the plasma generation chamber 311 at a flow rate of 0 sccm. At the same time, tetraethoxysilane (TEOS) gas was introduced into the deposition chamber 311 from the deposition gas introduction means 315 at a flow rate of 200 sccm. Next, an exhaust system (not shown)
Of the plasma generation chamber 301 was maintained at 0.1 Torr, and the inside of the film formation chamber 311 was maintained at 0.05 Torr. Then, 2.
1.5 kW of power was supplied from a 45 GHz microwave power supply into the plasma generation chamber 301 through an annular waveguide 303 filled with quartz 1201. Thus, plasma was generated in the plasma generation chamber 301. The oxygen gas introduced through the plasma generating gas introducing means 304 is excited and decomposed in the plasma generating chamber 301 to become active species,
The silicon oxide film was transported in the direction of the silicon substrate 312 and reacted with the tetraethoxysilane gas introduced through the film-forming gas introduction means 315 to form a silicon oxide film with a thickness of 0.8 μm on the silicon substrate 312. After the film formation, the film formation rate, uniformity, dielectric strength, and step coverage were evaluated. The step coverage is determined by observing the cross section of the silicon oxide film formed on the Al wiring pattern with a scanning electron microscope (SEM), and calculating the ratio (cover factor) of the film thickness on the step sidewall to the film thickness on the step. evaluated.

【0115】得られた酸化シリコン膜の成膜速度と均一
性は180nm/min±2.7%と良好で、膜質も絶
縁耐圧9.3MV/cm、カバーファクタ0.9であっ
て良質な膜であることが確認された。
The film formation rate and uniformity of the obtained silicon oxide film were as good as 180 nm / min ± 2.7%. Was confirmed.

【0116】実施例14 図13に示したバイアスプラズマ処理装置を使用し、半
導体素子ゲート電極間ポリシリコン膜のエッチングを行
った。
Example 14 The polysilicon film between the gate electrodes of the semiconductor element was etched using the bias plasma processing apparatus shown in FIG.

【0117】基体412としては、最上部にポリシリコ
ン膜が形成されたP型単結晶シリコン基板(面方位<1
00>,抵抗率10Ωcm)を使用した。まず、シリコ
ン基板412を基体支持台413上に設置した後、排気
系(不図示)を介してプラズマ発生室401及びエッチ
ング室411内を真空排気し、10-6Torrの値まで
減圧させた。プラズマ発生用ガス導入手段404を介し
てCF4 ガスを300sccm、酸素を20sccmの
流量でプラズマ発生室411内に導入した。ついで、排
気系(不図示)に設けられたコンダクタンスバルプ(不
図示)を調整し、プラズマ発生室401内を0.5mT
orrの保持した。ついで、高周波印加手段419を介
して400kHzの高周波を基板支持体413に印加す
るとともに、2.45GHzのマイクロ波電源より1.
5kWの電力を石英1301が充填された環状導波管4
03を介してプラズマ発生室401内に供給した。かく
して、プラズマ発生室401内にプラズマを発生させ
た。プラズマ発生用ガス導入手段404を介して導入さ
れたCF4 ガス及び酸素はプラズマ発生室401内で励
起、分解されて活性種となり、シリコン基板412の方
向に輸送され、自己バイアスにより加速されたイオンに
よりポリシリコン膜がエッチングされた。エッチング
後、エッチング速度、選択比、及びエッチング形状につ
いて評価した。エッチング形状は、エッチングされたポ
リシリコン膜の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観
測し、評価した。 エッチング速度と対SiO2 選択比
はそれぞれ600nm/min、30と良好で、エッチ
ング形状も高周波を印加しない場合よりも垂直で、マイ
クロローティング効果も少ないことが確認された。
As the base 412, a P-type single crystal silicon substrate having a polysilicon film formed on the uppermost portion (plane orientation <1)
00>, resistivity 10 Ωcm). First, after the silicon substrate 412 was placed on the base support 413, the inside of the plasma generation chamber 401 and the etching chamber 411 were evacuated via an exhaust system (not shown) to reduce the pressure to a value of 10 -6 Torr. CF 4 gas was introduced into the plasma generation chamber 411 at a flow rate of 300 sccm and oxygen at a flow rate of 20 sccm via the plasma generation gas introducing means 404. Next, a conductance valve (not shown) provided in an exhaust system (not shown) was adjusted to make the inside of the plasma generation chamber 401 0.5 mT.
orr. Then, a high frequency of 400 kHz is applied to the substrate support 413 via the high frequency applying means 419, and a high frequency power of 2.45 GHz is applied to the substrate support 413.
An annular waveguide 4 filled with quartz 1301 with a power of 5 kW
03, and supplied into the plasma generation chamber 401. Thus, plasma was generated in the plasma generation chamber 401. The CF 4 gas and oxygen introduced via the plasma generating gas introducing means 404 are excited and decomposed into active species in the plasma generating chamber 401, are transported in the direction of the silicon substrate 412, and are accelerated by self-bias. As a result, the polysilicon film was etched. After the etching, the etching rate, the selectivity, and the etching shape were evaluated. The etched shape was evaluated by observing the cross section of the etched polysilicon film with a scanning electron microscope (SEM). The etching rate and the selectivity ratio to SiO 2 were as good as 600 nm / min and 30, respectively, and it was confirmed that the etching shape was vertical and the micro-rotating effect was smaller than when no high frequency was applied.

【0118】[0118]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、誘電体中を伝搬するマイクロ波の表面波が周期
的に励起されてより強く効率的に伝搬するため、低パワ
ーで、大面積かつ均一で高密度なプラズマを発生させる
ことができ、低温においても高品質な処理が高速で行え
るプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供でき
る。
As is apparent from the above description, according to the present invention, a microwave surface wave propagating in a dielectric material is periodically excited and propagates more strongly and efficiently. It is possible to provide a plasma processing apparatus and a plasma processing method capable of generating a large-area, uniform and high-density plasma and performing high-quality processing at high speed even at a low temperature.

【0119】また、環状導波管の内部に、プラズマ発生
室を大気から分離する第一の誘電体と同じ、若しくは、
異なる第二の誘電体を充填することにより、特に第一と
第二の誘電体の誘電率の比を、略略、第一と第二の誘電
体の周長の比の2乗の逆数に等しくすることにより、更
に低パワーで更に大面積均一で更に高密度なプラズマを
発生でき、より低温でより高品質な処理をより高速に行
うプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供でき
る。
Further, inside the annular waveguide, the same as the first dielectric for separating the plasma generation chamber from the atmosphere, or
By filling a different second dielectric, in particular, the ratio of the dielectric constant of the first and second dielectrics is substantially approximately equal to the reciprocal of the square of the ratio of the perimeters of the first and second dielectrics. By doing so, it is possible to provide a plasma processing apparatus and a plasma processing method that can generate plasma with a lower power, a larger area, and a higher density, and perform higher quality processing at a lower temperature at a higher speed.

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

【図1】プラズマ処理装置の一例を説明するための模式
的断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view for explaining an example of a plasma processing apparatus.

【図2】プラズマ発生機構の一例を説明するための模式
的断面図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view for explaining an example of a plasma generation mechanism.

【図3】動波管の一例を説明するための模式的斜視図で
ある。
FIG. 3 is a schematic perspective view for explaining an example of a wave tube.

【図4】動波管の一例を説明するための模式的平面図で
ある。
FIG. 4 is a schematic plan view for explaining an example of a wave tube.

【図5】本発明のプラズマ処理装置の一例を説明するた
めの模式的断面図である。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining an example of the plasma processing apparatus of the present invention.

【図6】本発明のプラズマ発生機構の一例を説明するた
めの模式的断面図である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining an example of a plasma generation mechanism of the present invention.

【図7】本発明のプラズマ処理装置の一例を説明するた
めの模式的断面図である。
FIG. 7 is a schematic sectional view for explaining an example of the plasma processing apparatus of the present invention.

【図8】本発明のプラズマ発生機構の一例を説明するた
めの模式的断面図である。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view for explaining an example of the plasma generation mechanism of the present invention.

【図9】本発明のプラズマ処理装置の一例を説明するた
めの模式的断面図である。
FIG. 9 is a schematic sectional view for explaining an example of the plasma processing apparatus of the present invention.

【図10】本発明のプラズマ処理装置の一例を説明する
ための模式的断面図である。
FIG. 10 is a schematic sectional view for explaining an example of the plasma processing apparatus of the present invention.

【図11】本発明のプラズマ処理装置の一例を説明する
ための模式的断面図である。
FIG. 11 is a schematic sectional view for explaining an example of the plasma processing apparatus of the present invention.

【図12】本発明のプラズマ処理装置の一例を説明する
ための模式的断面図である。
FIG. 12 is a schematic sectional view for explaining an example of the plasma processing apparatus of the present invention.

【図13】本発明のプラズマ処理装置の一例を説明する
ための模式的断面図である。
FIG. 13 is a schematic sectional view for explaining an example of the plasma processing apparatus of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101、201、301、401、501 プラズマ発
生室 102、202、302、402、502 誘電体(第
一の誘電体) 103、203、303、403、503 スロット付
無終端環状導波管 104、204、304、404、504 プラズマ発
生用ガス導入手段 111、211、311、411、511 処理室 112、212、312、412、512 被処理基体 113、213、313、413、513 支持体 114、214、314、414、514 ヒータ 115、215、315、415、515 処理用ガス
導入手段 116、216、316、416、516 排気口 121、521 マイクロ波を左右に分配するブロック 122、522 スロット 123、523 環状導波管内に導入されたマイクロ波 124 524 環状導波管内を伝搬するマイクロ波 125、525 漏れ波 126、526 表面波 127、527 漏れ波により生成したプラズマ 128、528 表面波により生成したプラズマ 310 多孔透明拡散板 317 照明手段 318 光導入窓 419 高周波供給手段 704、1101、1201、1301 第二の誘電体
101, 201, 301, 401, 501 Plasma generation chamber 102, 202, 302, 402, 502 Dielectric (first dielectric) 103, 203, 303, 403, 503 Non-terminal annular waveguide with slot 104, 204 , 304, 404, 504 Plasma generating gas introduction means 111, 211, 311, 411, 511 Processing chambers 112, 212, 312, 412, 512 Substrates 113, 213, 313, 413, 513, Supports 114, 214, 314, 414, 514 Heater 115, 215, 315, 415, 515 Processing gas introduction means 116, 216, 316, 416, 516 Exhaust port 121, 521 Block 122, 522 Slot 123, 523 annular for distributing microwaves to left and right Microwave 124 52 introduced into waveguide Microwave 125, 525 Leakage wave 126, 526 Surface wave 127, 527 Plasma generated by leaky wave 128, 528 Plasma generated by surface wave 310 Perforated transparent diffuser plate 317 Lighting means 318 Light introduction window 419 High frequency supply means 704, 1101, 1201, 1301 Second dielectric

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H05H 1/46 H01L 21/302 B (56)参考文献 特開 平5−345982(JP,A) 特開 平7−130494(JP,A) 特開 平8−111297(JP,A) 特開 平8−241797(JP,A) 特開 平3−122271(JP,A) 特開 平7−90591(JP,A) 特開 平7−263186(JP,A) 特開 昭63−103088(JP,A) 国際公開96/25834(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/31 C23C 16/50 C23F 4/00 H01L 21/205 H01L 21/3065 H05H 1/46 ────────────────────────────────────────────────── ─── front page continued (51) Int.Cl. 7 identifications FI H05H 1/46 H01L 21/302 B (56 ) references Patent Rights 5-345982 (JP, a) Patent Rights 7-130494 ( JP, A) JP-A-8-111297 (JP, A) JP-A-8-241797 (JP, A) JP-A-3-122271 (JP, A) JP-A-7-90591 (JP, A) JP Hei 7-263186 (JP, A) JP-A-63-103088 (JP, A) WO 96/25834 (WO, A1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/31 C23C 16/50 C23F 4/00 H01L 21/205 H01L 21/3065 H05H 1/46

Claims (37)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 内部が大気側から分離されたプラズマ発
生室と、該プラズマ発生室を構成している円筒状の誘電
体の外側に配され複数のスロットを備えた円筒状の無終
端環状導波管を有するマイクロ波導入手段と、被処理基
体の支持手段と、該プラズマ発生室内へガスを導入する
ガス導入手段と、該プラズマ発生室を排気する排気手段
とを具備し、該複数のスロットより該円筒状の誘電体を
介して該プラズマ発生室内にマイクロ波を導入してプラ
ズマを発生させるマイクロ波プラズマ処理装置におい
て、該円筒状の無終端環状導波管の半径(Rg)、該無
終端環状導波管内のマイクロ波の波長(λg)、該円筒
状の誘電体の半径(Rs)、及び該誘電体内を伝搬する
表面波の波長(λs)が Rs/λs=(2n+1)Rg/λg (nは0又は自然数) で示される関係をほぼ満たすことを特徴とするマイクロ
波プラズマ処理装置。
1. A cylindrical endless annular conductor having a plurality of slots disposed outside a cylindrical dielectric that forms a part of the plasma generation chamber, the interior being separated from the atmosphere side. A plurality of slots provided with microwave introduction means having a wave tube, support means for a substrate to be processed, gas introduction means for introducing gas into the plasma generation chamber, and exhaust means for exhausting the plasma generation chamber. in a more microwave plasma processing apparatus that generates plasma by introducing microwaves into the plasma generation chamber through the cylindrical dielectric, the radius of the cylindrical endless annular waveguide (R g), the Microwave wavelength (λ g ) in an endless annular waveguide, the cylinder
The radius (R s ) of the dielectric in the form of a circle and the wavelength (λ s ) of a surface wave propagating in the dielectric are represented by R s / λ s = (2n + 1) R g / λ g (n is 0 or a natural number). A microwave plasma processing apparatus, which substantially satisfies the relationship.
【請求項2】 さらに磁界発生手段を有する請求項
載のマイクロ波プラズマ処理装置。
2. A further microwave plasma processing apparatus according to claim 1 having a magnetic field generating means.
【請求項3】 前記磁界発生手段により、スロット近傍
の磁界をマイクロ波の周波数のほぼ3.57×10-11
(T/Hz)倍の磁束密度に制御する請求項記載のマ
イクロ波プラズマ処理装置。
3. The method according to claim 1, wherein the magnetic field generating means reduces the magnetic field near the slot to approximately 3.57 × 10 -11 of the microwave frequency.
3. The microwave plasma processing apparatus according to claim 2 , wherein the magnetic flux density is controlled to (T / Hz) times.
【請求項4】 プラズマ発生領域とは離れた位置に前記
被処理基体を支持する請求項記載のマイクロ波プラズ
マ処理装置。
4. A microwave plasma processing apparatus according to claim 1 for supporting the substrate to be processed at a position distant from the plasma generation region.
【請求項5】 前記被処理基体に光エネルギーを照射す
る手段を有する請求項記載のマイクロ波プラズマ処理
装置。
5. A microwave plasma processing apparatus according to claim 1 comprising means for irradiating the light energy to a target substrate.
【請求項6】 前記光エネルギーは紫外光を含む請求項
記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
6. The light energy includes ultraviolet light.
5 microwave plasma processing apparatus according.
【請求項7】 前記支持手段に接続された高周波供給手
段を有する請求項記載のマイクロ波プラズマ処理装
置。
7. The microwave plasma processing apparatus according to claim 1 having a high-frequency supply means connected to said support means.
【請求項8】 前記導波管内に前記誘電体とは別の誘電
が充填されている請求項記載のマイクロ波プラズマ
処理装置。
8. A microwave plasma processing apparatus according to claim 1, wherein another dielectric is filled with the dielectric in the waveguide.
【請求項9】 前記導波管内に前記誘電体とは異なる材
料からなる別の誘電体が充填されている請求項記載の
マイクロ波プラズマ処理装置。
9. Another microwave plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the dielectric is filled made of a material different from that of the dielectric in the waveguide.
【請求項10】 内部が大気側から分離されたプラズマ
発生室と、該プラズマ発生室を構成している第一の誘電
体の外側に配され複数のスロットを備えた無終端環状導
波管を有するマイクロ波導入手段と、被処理基体の支持
手段と、該プラズマ発生室内へガスを導入するガス導入
手段と、該プラズマ発生室を排気する排気手段とを具備
し、該複数のスロットより該第一の誘電体を介して該プ
ラズマ発生室内にマイクロ波を導入してプラズマを発生
させるマイクロ波プラズマ処理装置において、該環状導
波管の内部に第一の誘電体と同じ若しくは異なる材料か
らなる第二の誘電体が充填されていることを特徴とする
マイクロ波プラズマ処理装置。
10. A non-terminal annular waveguide having a plurality of slots disposed outside a first dielectric constituting the plasma generation chamber, the plasma generation chamber having an interior separated from the atmosphere side. A microwave introduction means, a support means for the substrate to be processed, a gas introduction means for introducing a gas into the plasma generation chamber, and an exhaust means for exhausting the plasma generation chamber. In a microwave plasma processing apparatus for generating a plasma by introducing a microwave into the plasma generation chamber through one dielectric, a first material made of the same or different material as the first dielectric is provided inside the annular waveguide. A microwave plasma processing apparatus characterized by being filled with a second dielectric.
【請求項11】 さらに磁界発生手段を有する請求項
記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
11. The method of claim 1, further comprising a magnetic field generating means
0. The microwave plasma processing apparatus according to item 0 .
【請求項12】 前記磁界発生手段により、スロット近
傍の磁界をマイクロ波の周波数のほぼ3.57×10
-11 (T/Hz)倍の磁束密度に制御する請求項11
記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
12. The magnetic field generating means changes the magnetic field near the slot to approximately 3.57 × 10
The microwave plasma processing apparatus according to claim 11 , wherein the magnetic flux density is controlled to be -11 (T / Hz) times.
【請求項13】 プラズマ発生領域とは離れた位置に前
記被処理基体を支持する請求項10記載のマイクロ波プ
ラズマ処理装置。
13. The microwave plasma processing apparatus according to claim 10 , wherein the substrate to be processed is supported at a position distant from a plasma generation region.
【請求項14】 前記被処理基体に光エネルギーを照射
する手段を有する請求項10記載のマイクロ波プラズマ
処理装置。
14. The microwave plasma processing apparatus according to claim 10, further comprising means for irradiating the substrate to be processed with light energy.
【請求項15】 前記基体支持手段に接続された高周波
供給手段を有する請求項10記載のマイクロ波プラズマ
処理装置。
15. The microwave plasma processing apparatus according to claim 10, further comprising a high-frequency supply unit connected to said substrate supporting unit.
【請求項16】 内部が大気側から分離されたプラズマ
発生室と、該プラズマ発生室を構成している円筒状の
電体の外側に配され複数のスロットを備えた円筒状の無
終端環状導波管を有するマイクロ波導入手段と、被処理
基体の支持手段と、該プラズマ発生室内へガスを導入す
るガス導入手段と、該プラズマ発生室を排気する排気手
段とを具備し、該複数のスロットより該円筒状の誘電体
を介して該プラズマ発生室内にマイクロ波を導入してプ
ラズマを発生させるマイクロ波プラズマ処理装置を用
い、該円筒状の無終端環状導波管の半径(Rg)、該無
終端環状導波管内のマイクロ波の波長(λg)、該円筒
状の誘電体の半径(Rs)、及び該誘電体内を伝搬する
表面波の波長(λs)が Rs/λs=(2n+1)Rg/λg (nは0又は自然数)で示される関係をほぼ満たすよう
にして被処理基体にプラズマ処理を施すマイクロ波プラ
ズマ処理方法。
16. A plasma generating chamber whose inside is separated from the atmosphere side, and a cylindrical shape provided with a plurality of slots and arranged outside a cylindrical dielectric body forming the plasma generating chamber. Microwave introduction means having an endless annular waveguide, support means for a substrate to be processed, gas introduction means for introducing gas into the plasma generation chamber, and exhaust means for exhausting the plasma generation chamber. , using a microwave plasma processing apparatus for introducing microwaves into the plasma generation chamber through said cylindrical dielectric from said plurality of slots generates plasma, the radius of the cylindrical endless annular waveguide (R g ), the wavelength of the microwave in the endless annular waveguide (λ g ), the cylinder
The radius (R s ) of the dielectric in the form of a circle and the wavelength (λ s ) of the surface wave propagating in the dielectric are represented by R s / λ s = (2n + 1) R g / λ g (n is 0 or a natural number). A microwave plasma processing method for performing a plasma process on a substrate to be processed so as to substantially satisfy the relationship described above.
【請求項17】 磁界を付与した状態でプラズマ処理を
施す請求項16記載のマイクロ波プラズマ処理方法。
17. The microwave plasma processing method according to claim 16 , wherein the plasma processing is performed in a state where a magnetic field is applied.
【請求項18】 前記磁界は、スロット近傍の磁界をマ
イクロ波の周波数のほぼ3.57×10-11(T/H
z)倍の磁束密度にされている請求項17記載のマイク
ロ波プラズマ処理方法。
18. The magnetic field according to claim 1, wherein the magnetic field near the slot is approximately 3.57 × 10 −11 (T / H) of the microwave frequency.
18. The microwave plasma processing method according to claim 17 , wherein the magnetic flux density is doubled.
【請求項19】 プラズマ発生領域とは離れた位置の基
体支持手段に被処理基体を配置するステップを有する請
求項16記載のマイクロ波プラズマ処理方法。
19. The microwave plasma processing method according to claim 16, further comprising the step of arranging the substrate to be processed on the substrate supporting means at a position distant from the plasma generation region.
【請求項20】 前記被処理基体に光エネルギーを照射
しながらプラズマ処理を施す請求項16記載のマイクロ
波プラズマ処理方法。
20. The microwave plasma processing method according to claim 16, wherein the plasma processing is performed while irradiating the substrate to be processed with light energy.
【請求項21】 前記光エネルギーは紫外光を含む請求
20記載のマイクロ波プラズマ処理方法。
21. The microwave plasma processing method according to claim 20, wherein the light energy includes ultraviolet light.
【請求項22】 前記支持手段に高周波を供給しながら
プラズマ処理を施す請求項16記載のマイクロ波プラズ
マ処理方法。
22. The microwave plasma processing method according to claim 16, wherein the plasma processing is performed while supplying a high frequency to the support means.
【請求項23】 前記導波管内に前記誘電体とは別の誘
電体が充填されている請求項16記載のマイクロ波プラ
ズマ処理方法。
23. The microwave plasma processing method according to claim 16, wherein the waveguide is filled with a dielectric different from the dielectric.
【請求項24】 前記導波管内に前記誘電体とは異なる
材料からなる別の誘電体が充填されている請求項16
載のマイクロ波プラズマ処理方法。
24. The microwave plasma processing method according to claim 16 , wherein another dielectric made of a material different from the dielectric is filled in the waveguide.
【請求項25】 内部が大気側から分離されたプラズマ
発生室と、該プラズマ発生室を構成している第一の誘電
体の外側に配され複数のスロットを備えた無終端環状導
波管を有するマイクロ波導入手段と、被処理基体の支持
手段と、該プラズマ発生室内へガスを導入するガス導入
手段と、該プラズマ発生室を排気する排気手段とを具備
し、該複数のスロットより該第一の誘電体を介して該プ
ラズマ発生室内にマイクロ波を導入してプラズマを発生
させるマイクロ波プラズマ処理装置であって、該環状導
波管の内部に第一の誘電体と同じ若しくは異なる材料か
らなる第二の誘電体が充填されたマイクロ波プラズマ処
理装置内に、該被処理基体を載置し、プラズマ処理する
マイクロ波プラズマ処理方法。
25. An unterminated annular waveguide having a plurality of slots disposed outside a first dielectric constituting the plasma generation chamber, the plasma generation chamber having an interior separated from the atmosphere side. A microwave introduction means, a support means for the substrate to be processed, a gas introduction means for introducing a gas into the plasma generation chamber, and an exhaust means for exhausting the plasma generation chamber. A microwave plasma processing apparatus for generating plasma by introducing microwaves into the plasma generation chamber through one dielectric, wherein the annular waveguide is made of the same or different material as the first dielectric. A microwave plasma processing method, comprising placing the substrate to be processed in a microwave plasma processing apparatus filled with a second dielectric material and performing plasma processing.
【請求項26】 磁界を付与した状態でプラズマ処理を
施す請求項25記載のマイクロ波プラズマ処理方法。
26. The microwave plasma processing method according to claim 25 , wherein the plasma processing is performed in a state where a magnetic field is applied.
【請求項27】 前記磁界は、スロット近傍の磁界をマ
イクロ波の周波数のほぼ3.57×10-11 (T/H
z)倍の磁束密度にされている請求項26に記載のマイ
クロ波プラズマ処理方法。
27. The magnetic field, wherein the magnetic field near the slot is approximately 3.57 × 10 −11 (T / H) of the microwave frequency.
27. The microwave plasma processing method according to claim 26 , wherein the magnetic flux density is doubled.
【請求項28】 プラズマ発生領域とは離れた位置の基
体支持手段に被処理気体を配置するステップを有する請
求項25記載のマイクロ波プラズマ処理方法。
28. The microwave plasma processing method according to claim 25, further comprising the step of arranging the gas to be processed on the substrate supporting means at a position distant from the plasma generation region.
【請求項29】 前記被処理基体に光エネルギーを照射
しながらプラズマ処理を施す請求項25記載のマイクロ
波プラズマ処理方法。
29. The microwave plasma processing method according to claim 25, wherein the plasma processing is performed while irradiating the target substrate with light energy.
【請求項30】 前記光エネルギーは紫外光を含む請求
29記載のマイクロ波プラズマ処理方法。
30. The microwave plasma processing method according to claim 29, wherein the light energy includes ultraviolet light.
【請求項31】 前記支持手段に高周波を供給しながら
プラズマ処理を施す請求項25記載のマイクロ波プラズ
マ処理方法。
31. The microwave plasma processing method according to claim 25, wherein the plasma processing is performed while supplying a high frequency to the supporting means.
【請求項32】 前記プラズマ処理は成膜である請求項
16記載のマイクロ波プラズマ処理方法。
32. The plasma processing is film formation.
17. The microwave plasma processing method according to 16 .
【請求項33】 前記プラズマ処理はエッチングである
請求項16記載のマイクロ波プラズマ処理方法。
33. The microwave plasma processing method according to claim 16 , wherein the plasma processing is etching.
【請求項34】 前記プラズマ処理はアッシングである
請求項16記載のマイクロ波プラズマ処理方法。
34. The microwave plasma processing method according to claim 16 , wherein the plasma processing is ashing.
【請求項35】 前記プラズマ処理は成膜である請求項
25記載のマイクロ波プラズマ処理方法。
35. The plasma processing is film formation.
26. The microwave plasma processing method according to item 25 .
【請求項36】 前記プラズマ処理はエッチングである
請求項25記載のマイクロ波プラズマ処理方法。
36. The microwave plasma processing method according to claim 25 , wherein the plasma processing is etching.
【請求項37】 前記プラズマ処理はアッシングである
請求項26記載のマイクロ波プラズマ処理方法。
37. The microwave plasma processing method according to claim 26 , wherein the plasma processing is ashing.
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