JPH09289193A - Plasma generating equipment and its method, and plasma treatment equipment and its method - Google Patents

Plasma generating equipment and its method, and plasma treatment equipment and its method

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JPH09289193A
JPH09289193A JP8101244A JP10124496A JPH09289193A JP H09289193 A JPH09289193 A JP H09289193A JP 8101244 A JP8101244 A JP 8101244A JP 10124496 A JP10124496 A JP 10124496A JP H09289193 A JPH09289193 A JP H09289193A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable independently controlling the degree of dissociation of plasma used in plasma treatment and ion energy. SOLUTION: A forming chamber 11 for forming plasma and a plasma treatment chamber 12 for performing plasma treatment are mutually independently installed and linked with each other via a plasma transport channel 13. A gas introducing means 15 for introducing gas is installed in the plasma forming chamber 11. An exhaust means 16 for discharging gas and a specimen stand 17 for holding a semiconductor wafer 20 are installed in the plasma treatment chamber 12. A first high frequency power supply 19 is connected with the specimen stand 17. An inductive coupling coil 22 is installed on the plasma forming chamber 11 via insulator 21. One end of the inductive coupling coil 22 is connected with a second high frequency power supply 23, and the other end is grounded. Plasma formed in the plasma forming chamber 11 is transported to the plasma treatment chamber 12 through the plasma transport channel 13, while the degree of dissociation is being decreased.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマを利用し
てドライエッチング処理、薄膜形成又は表面改質処理等
のプラズマ処理を行なうに際し、該プラズマ処理に適し
た状態のプラズマを供給する技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique of supplying plasma in a state suitable for the plasma treatment when performing plasma treatment such as dry etching treatment, thin film formation or surface modification treatment using plasma.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、プラズマ応用技術は半導体をはじ
めとする基幹産業において広く使用されている。特に、
プラズマを利用して行なう、ドライエッチングによる微
細加工、薄膜形成又は表面改質処理等のプロセス技術
は、半導体デバイス製造上のキーテクノロジーとなって
いる。
2. Description of the Related Art In recent years, plasma application technology has been widely used in core industries such as semiconductors. Especially,
Process technologies such as microfabrication by dry etching, thin film formation, and surface modification treatment, which are performed by using plasma, have become key technologies in semiconductor device manufacturing.

【0003】従来、プラズマを用いるプロセス技術を実
現する装置としては、平行平板型のRIE(Reactive I
on Etching) 装置に代表される容量結合型プラズマ(C
CP:Capacitively coupled Plasma )装置、平行平板
型RIE装置に磁場を加えE×Bドリフトによる電子加
速を利用するMERIE(Magnetron Enhanced RIE)装
置、及び平行平板型RIE装置の2つの平行平板電極間
に第3の電極を設けたトライオードRIE装置等が知ら
れている。
Conventionally, as a device for realizing a process technique using plasma, a parallel plate type RIE (Reactive I
on Etching) device typified by capacitively coupled plasma (C
CP: Capacitively coupled Plasma) device, parallel plate type RIE device, MERIE (Magnetron Enhanced RIE) device that uses electron acceleration by E × B drift by applying a magnetic field, and parallel plate type RIE device between two parallel plate electrodes. A triode RIE device provided with three electrodes is known.

【0004】これらの装置は数Pa以上の圧力領域で使
用されている。また、数10Pa以下の低圧力領域にお
いてはECR(Electron Cycrotron Resonanc)を利用し
たECRプラズマ装置が使用されている。また、実際の
半導体のプロセス技術には適用されてはいないが、荷電
粒子ビーム励起又はレーザ等の光励起を利用したプラズ
マ装置や、ホロー電極を用いたプラズマ装置等も知られ
ている。さらに、近年では、数Pa以下の定圧領域にお
いて容易に高密度且つ高解離なプラズマが生成可能な誘
導結合型プラズマ(ICP:Inductively Coupled Plas
ma) 装置、誘導結合プラズマ生成手段に磁場印加を組み
合わせた有磁場誘導結合プラズマ装置、1/4波長アン
テナ又は1/2波長アンテナ等のアンテナによる高周波
輻射を用いる輻射アンテナプラズマ装置、高周波回転磁
界による電子加速を利用するプラズマ装置、ランダウ減
衰による電子加速機構を利用したヘリコン波プラズマ
(HEW:Helicon Wave Plasma)装置、表面波プラズマ
やスロットアンテナを利用したECRプラズマ装置等が
開発されている。
These devices are used in a pressure range of several Pa or more. Further, in a low pressure region of several tens Pa or less, an ECR plasma device using ECR (Electron Cycrotron Resonanc) is used. Although not applied to the actual semiconductor process technology, a plasma device using charged particle beam excitation or photoexcitation such as a laser, a plasma device using a hollow electrode, and the like are also known. Further, in recent years, ICP (Inductively Coupled Plas) capable of easily generating high density and high dissociative plasma in a constant pressure region of several Pa or less.
ma) device, magnetic field inductively coupled plasma device in which magnetic field application is combined with inductively coupled plasma generating means, radiant antenna plasma device using high frequency radiation by an antenna such as 1/4 wavelength antenna or 1/2 wavelength antenna, high frequency rotating magnetic field A plasma device using electron acceleration, a helicon wave plasma (HEW) device using an electron acceleration mechanism by Landau damping, an ECR plasma device using a surface wave plasma or a slot antenna, and the like have been developed.

【0005】以下、図面を参照しながら前記従来のプラ
ズマ処理装置及びその動作について説明する。代表例と
して、プラズマ処理装置の1つである誘導結合型プラズ
マ装置を用いてドライエッチングを行なう場合について
説明する。
The conventional plasma processing apparatus and its operation will be described below with reference to the drawings. As a typical example, a case will be described in which dry etching is performed using an inductively coupled plasma apparatus which is one of plasma processing apparatuses.

【0006】図14(a),(b)は、従来の誘導結合
型プラズマ処理装置の概略構成を示しており、図14
(a)は断面構造を表し、図14(b)は上部電極の平
面構造を表している。
14 (a) and 14 (b) show a schematic structure of a conventional inductively coupled plasma processing apparatus.
14A shows a sectional structure, and FIG. 14B shows a planar structure of the upper electrode.

【0007】図14(a)において、101はプラズマ
処理を行なうための反応室であって、該反応室101は
安全のために接地電位に固定されている。102は反応
室101に気体を導入するための気体導入手段、103
は反応室101内の気体等を排出するための排気手段で
ある。また、104は下部電極としての試料台であっ
て、該試料台104と反応室101とは絶縁体105に
よって互いに絶縁されている。試料台104には第1の
高周波電源106が接続されており、該第1の高周波電
源106の基準電位は反応室101と同じ接地電位であ
る。第1の高周波電源106の周波数は約100KHz
〜数10MHz程度である。試料台104の上には被処
理物としての半導体ウェハ107が載置されており、該
半導体ウェハ107は、図示していない機械的又は静電
的な保持機構により試料台104に保持されている。
In FIG. 14 (a), 101 is a reaction chamber for performing plasma processing, and the reaction chamber 101 is fixed to the ground potential for safety. Reference numeral 102 denotes a gas introducing means for introducing a gas into the reaction chamber 101, 103
Is an exhaust means for exhausting gas and the like in the reaction chamber 101. Reference numeral 104 denotes a sample table as a lower electrode, and the sample table 104 and the reaction chamber 101 are insulated from each other by an insulator 105. A first high frequency power supply 106 is connected to the sample stage 104, and the reference potential of the first high frequency power supply 106 is the same ground potential as the reaction chamber 101. The frequency of the first high frequency power supply 106 is about 100 KHz.
Is about several tens of MHz. A semiconductor wafer 107 as an object to be processed is placed on the sample table 104, and the semiconductor wafer 107 is held on the sample table 104 by a mechanical or electrostatic holding mechanism (not shown). .

【0008】図14(a),(b)に示すように、反応
室101の上には、絶縁体108を介して誘導結合プラ
ズマ生成用の誘導結合コイル109が設けられており、
誘導結合コイル109は、絶縁体108と平行な面内に
スパイラル状(渦巻き状)に巻かれたコイルであって、
誘導結合コイル109の中心部は第2の高周波電源11
0が接続され、外周部は接地されている。第2の高周波
電源110の基準電位は接地電位に固定されている。
As shown in FIGS. 14 (a) and 14 (b), an inductively coupled coil 109 for generating inductively coupled plasma is provided on the reaction chamber 101 via an insulator 108.
The inductive coupling coil 109 is a coil wound in a spiral shape (spiral shape) in a plane parallel to the insulator 108,
The central portion of the inductive coupling coil 109 is the second high frequency power source 11
0 is connected and the outer peripheral portion is grounded. The reference potential of the second high frequency power supply 110 is fixed to the ground potential.

【0009】以下、前記のように構成された従来のプラ
ズマ処理装置の動作について説明する。
The operation of the conventional plasma processing apparatus configured as above will be described below.

【0010】まず、気体導入手段102により反応室1
01内に半導体ウェハ107を処理するのに適した気体
を導入すると共に、排気手段103により反応室101
内の気体等を排気する。反応室101内の圧力が所定の
圧力に達し安定すると、第1の高周波電源106及び第
2の高周波電源110から、試料台104及び誘導結合
コイル109に高周波電力をそれぞれ印加する。誘導結
合コイル109に印加される高周波電力は、電磁誘導に
よる電子加速を利用して高密度プラズマを生成する目的
で使用される。試料台104に印加される高周波電力は
プラズマからイオンを引き出すためのバイアスを得る目
的で使用される、いわゆるRFバイアスである。
First, the reaction chamber 1 is introduced by the gas introducing means 102.
01, a gas suitable for processing the semiconductor wafer 107 is introduced, and the gas is exhausted by the exhaust means 103.
Exhaust the gas inside. When the pressure in the reaction chamber 101 reaches a predetermined pressure and stabilizes, high frequency power is applied from the first high frequency power supply 106 and the second high frequency power supply 110 to the sample stage 104 and the inductive coupling coil 109, respectively. The high frequency power applied to the inductively coupled coil 109 is used for the purpose of generating high density plasma by utilizing electron acceleration by electromagnetic induction. The high frequency power applied to the sample stage 104 is a so-called RF bias used for obtaining a bias for extracting ions from plasma.

【0011】次に、半導体ウェハ107にプラズマを照
射してプラズマ処理を行なった後、第1及び第2の高周
波電源106,110からの高周波電力の供給を終了
し、その後、気体導入手段102からの気体の導入を終
了する。
Next, after irradiating the semiconductor wafer 107 with plasma to perform plasma processing, the supply of high frequency power from the first and second high frequency power supplies 106 and 110 is terminated, and then the gas introduction means 102 is used. The introduction of the gas is finished.

【0012】次に、反応室101内の残留気体等を排気
手段103により排出してプラズマ処理を終了する。
Next, the residual gas and the like in the reaction chamber 101 is exhausted by the exhaust means 103, and the plasma treatment is completed.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のプラズマ処理装置及び処理方法においては、プラズ
マ処理に用いられるプラズマの解離度は、プラズマ生成
手段におけるプラズマ源(結合方式:ICP、ECR、
HWP等)により略決まってしまい自由に変えることは
困難である。特に最近の高密度プラズマを発生するプラ
ズマ源により生成されるプラズマは解離度が高く、プラ
ズマ処理に適しない場合があるという問題がある。
However, in the above-described conventional plasma processing apparatus and processing method, the dissociation degree of the plasma used in the plasma processing depends on the plasma source (coupling method: ICP, ECR,
It is difficult to change freely because it is roughly determined by HWP etc.). Particularly, there is a problem that plasma generated by a recent plasma source that generates high-density plasma has a high dissociation degree and may not be suitable for plasma processing.

【0014】そこで、プラズマの解離度を低下させるた
めに、プラズマ源に印加する高周波電力を小さくするこ
とが考えられるが、高密度プラズマを発生するプラズマ
源においては、印加電力を小さくするとプラズマ密度が
急激に低下してしまい、所望密度のプラズマを得ること
は困難である。従って、プラズマ源に印加する高周波電
力を小さくする方法は、生成されるプラズマの解離度を
制御性良く安定に低下させる目的には適しない。
Therefore, in order to reduce the degree of plasma dissociation, it is conceivable to reduce the high frequency power applied to the plasma source. However, in a plasma source that generates high density plasma, the plasma density decreases when the applied power is reduced. It drops sharply and it is difficult to obtain plasma with a desired density. Therefore, the method of reducing the high frequency power applied to the plasma source is not suitable for the purpose of stably lowering the dissociation degree of the generated plasma with good controllability.

【0015】プラズマの解離度が適切でないと、プラズ
マの組成、例えば、プラズマ中に生成されるラジカル
(活性種)及びイオンの種類と量、各種ラジカルの生成
比、各種イオンの生成比、ラジカルとイオンとの生成
比、並びにラジカル、イオン及び電子の生成密度又は生
成密度比等を適切にすることができない。
If the dissociation degree of plasma is not appropriate, the composition of plasma, for example, the types and amounts of radicals (active species) and ions produced in plasma, the production ratio of various radicals, the production ratio of various ions, the radical production The production ratio with ions, the production density of radicals, ions, and electrons or the production density ratio cannot be optimized.

【0016】もっとも、導入するガスの種類又は導入流
量比を制御することにより、プラズマの組成を変える方
法は従来より行なわれてきたが、これらの方法は、あく
までもプラズマの解離度が決定された上でプラズマ組成
を制御することを目的とするものであって、プラズマの
解離度が制御できないときに、導入するガスの種類又は
導入流量比を制御しても、プラズマ組成を制御できる範
囲は狭いものになってしまう。
Although the method of changing the plasma composition by controlling the type of the gas to be introduced or the ratio of the flow rate of the gas to be introduced has been conventionally performed, these methods only determine the dissociation degree of the plasma. The purpose is to control the plasma composition, and when the plasma dissociation degree cannot be controlled, the range in which the plasma composition can be controlled is narrow even if the type of gas to be introduced or the introduction flow rate ratio is controlled. Become.

【0017】以上説明したように、プラズマの解離度が
制御できない場合、被処理物に供給される、ラジカル及
びイオンの種類、並びにラジカル、イオン、電子の量及
び比率を制御することは極めて困難である。このため、
プラズマエッチング、プラズマCVD、プラズマ表面処
理等のプラズマ処理の制御は非常に難しいという第1の
問題がある。
As described above, when the dissociation degree of plasma cannot be controlled, it is extremely difficult to control the types of radicals and ions, and the amounts and ratios of radicals, ions and electrons supplied to the object to be processed. is there. For this reason,
The first problem is that it is very difficult to control plasma processing such as plasma etching, plasma CVD, and plasma surface processing.

【0018】従来のプラズマ処理装置によるプラズマ処
理において、プロセス条件の安定領域又は適用可能範囲
は極めて狭い。特に、ドライエッチングの場合、イオン
アシストエッチングという反応機構を主に利用して異方
性形状の微細パターンの形成を行なっている。イオンア
シストエッチングとは、被処理物の被エッチング表面に
プラズマ等により生成されたラジカルを吸着させた後、
ラジカルが吸着した被エッチング表面に、プラズマシー
ス領域で加速され運動エネルギー(以下、イオンエネル
ギーと略す。)を得たイオンを飛来させて非弾性衝突を
行なわせ、この非弾性衝突により失われた熱エネルギー
により、被エッチング表面に吸着していたラジカル、飛
来したイオン又はこれらが分解した原子若しくは分子が
被エッチング表面の原子と反応し、反応生成物が脱離し
て除去されることにより進行する反応を利用したエッチ
ング技術である。このイオンアシストエッチングを制御
するためには、被エッチング表面にプラズマから供給さ
れるラジカルやイオンの種類若しくは量、ラジカルとイ
オンとのバランス及びイオンエネルギーを制御する必要
がある。
In the plasma processing by the conventional plasma processing apparatus, the stable region of process conditions or applicable range is extremely narrow. Particularly, in the case of dry etching, an anisotropic fine pattern is formed mainly by utilizing a reaction mechanism called ion-assisted etching. Ion-assisted etching, after adsorbing radicals generated by plasma or the like on the surface to be etched of the object to be processed,
Ions that have been accelerated in the plasma sheath region and have kinetic energy (hereinafter abbreviated as ion energy) fly to the surface to which the radicals are adsorbed to cause inelastic collision, and the heat lost by this inelastic collision is generated. Depending on the energy, radicals adsorbed on the surface to be etched, flying ions or atoms or molecules decomposed by these react with atoms on the surface to be etched, and the reaction product is desorbed and removed so that the reaction proceeds. This is the etching technology used. In order to control this ion-assisted etching, it is necessary to control the type or amount of radicals or ions supplied from the plasma to the surface to be etched, the balance between radicals and ions, and the ion energy.

【0019】被エッチング表面にプラズマから供給され
るラジカルやイオンの種類、量及びバランスは、プラズ
マ密度、プラズマの解離度及び導入ガスの種類若しくは
量等により概ね決定され、イオンエネルギーは、被処理
物が保持される試料台(下部電極)に印加されるRFバ
イアスとしての高周波電力の供給電力により決定され
る。
The type, amount and balance of radicals and ions supplied from the plasma to the surface to be etched are generally determined by the plasma density, the dissociation degree of the plasma and the type or amount of the introduced gas, and the ion energy is the object to be treated. Is determined by the supply power of the high frequency power as the RF bias applied to the sample table (lower electrode) in which is held.

【0020】しかしながら、従来のプラズマ処理装置に
おいては、プラズマ源に供給される高周波電力とRFバ
イアスとして供給される高周波電力とが相互作用するの
で、プラズマの解離度とイオンエネルギーとを互いに独
立して制御できないという第2の問題がある。
However, in the conventional plasma processing apparatus, since the high frequency power supplied to the plasma source and the high frequency power supplied as the RF bias interact, the dissociation degree of the plasma and the ion energy are independent of each other. There is the second problem of being out of control.

【0021】例えば、図14に示す従来のプラズマ処理
装置の場合、プラズマから供給されるラジカルやイオン
の種類、量、及びラジカルとイオンとのバランスを制御
するべく、第2の高周波電源110から供給される電力
によりプラズマの生成条件を制御すると、他のプラズマ
パラメータが大きく影響を受け、イオンの運動エネルギ
ーも変化してしまう。逆に、イオンの運動エネルギーを
制御するべく、第1の高周波電源106からRFバイア
スとして供給される高周波電力によりプラズマの生成条
件を制御すると、やはり他のプラズマパラメータが大き
く影響を受け、プラズマから供給されるラジカルやイオ
ンの種類、量及びラジカルとイオンとのバランスが変化
してしまう。
For example, in the case of the conventional plasma processing apparatus shown in FIG. 14, the second high-frequency power supply 110 is used to control the type and amount of radicals and ions supplied from plasma, and the balance between radicals and ions. When the plasma generation conditions are controlled by the generated electric power, other plasma parameters are greatly affected, and the kinetic energy of ions also changes. On the contrary, when the plasma generation conditions are controlled by the high frequency power supplied as the RF bias from the first high frequency power supply 106 in order to control the kinetic energy of the ions, other plasma parameters are also greatly affected and supplied from the plasma. The type and amount of radicals and ions generated and the balance between radicals and ions will change.

【0022】前記に鑑み、本発明は、プラズマ処理に用
いられるプラズマの解離度を制御することを第1の目的
とし、プラズマの解離度とイオンエネルギーとを独立し
て制御できるようにすることを第2の目的とする。
In view of the above, the first object of the present invention is to control the dissociation degree of plasma used in plasma processing, and to make it possible to control the dissociation degree of plasma and ion energy independently. The second purpose.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】前記第1の目的を達成す
るため、本発明は、生成されたプラズマを該プラズマの
解離度を低下させつつ輸送するものである。また、前記
第2の目的を達成するため、本発明は、プラズマを生成
するプラズマ生成室とプラズマ処理を行なうプラズマ処
理室とを分離すると共に、プラズマ生成室で生成された
プラズマをプラズマ処理室にプラズマの解離度を低下さ
せつつ輸送するものである。
In order to achieve the first object, the present invention is to transport the generated plasma while reducing the dissociation degree of the plasma. Further, in order to achieve the second object, the present invention separates a plasma generation chamber for generating plasma and a plasma processing chamber for performing plasma processing, and the plasma generated in the plasma generation chamber is supplied to the plasma processing chamber. It is transported while reducing the dissociation degree of plasma.

【0024】請求項1の発明が講じた解決手段は、プラ
ズマ発生装置を、気体を導入する気体導入手段を有し該
気体導入手段により導入された気体からプラズマを生成
するプラズマ生成室と、該プラズマ生成室において生成
されたプラズマを放出するプラズマ放出口と、前記プラ
ズマ生成室において生成されたプラズマを前記プラズマ
放出口にプラズマの解離度を低下させつつ輸送するプラ
ズマ輸送路とを備えている構成とするものである。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a plasma generating device, a plasma generating chamber having gas introducing means for introducing gas, and a plasma generating chamber for generating plasma from the gas introduced by the gas introducing means, A structure provided with a plasma discharge port for discharging plasma generated in the plasma generation chamber, and a plasma transport path for transporting the plasma generated in the plasma generation chamber to the plasma discharge port while reducing the dissociation degree of plasma. It is what

【0025】請求項1の構成により、プラズマ生成室に
おいて生成されたプラズマをプラズマ放出口にプラズマ
の解離度を低下させつつ輸送するプラズマ輸送路を備え
ているため、放出口から放出されるプラズマの解離度
は、プラズマ生成室で生成されたときのプラズマの解離
度よりも低下している。この場合、プラズマ輸送路の距
離又は断面積を変更することによってプラズマの解離度
が低下する度合いを変化させることができる。
According to the first aspect of the present invention, the plasma generated in the plasma generation chamber is provided with the plasma transport path for transporting the plasma to the plasma discharge port while reducing the dissociation degree of the plasma. The dissociation degree is lower than the dissociation degree of plasma generated in the plasma generation chamber. In this case, the degree to which the degree of dissociation of plasma decreases can be changed by changing the distance or the cross-sectional area of the plasma transport path.

【0026】請求項2の発明が講じた解決手段は、プラ
ズマ発生方法を、導入された気体からプラズマを生成す
るプラズマ生成工程と、生成されたプラズマをプラズマ
を放出するプラズマ放出口にプラズマの解離度を低下さ
せつつ輸送するプラズマ輸送工程とを備えている構成と
するものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a plasma generating method, a plasma generating step of generating plasma from an introduced gas, and plasma dissociation at a plasma discharge port for discharging the generated plasma. And a plasma transportation step of transporting while reducing the temperature.

【0027】請求項2の構成により、生成されたプラズ
マをプラズマ放出口にプラズマの解離度を低下させつつ
輸送する工程とを備えているため、放出口から放出され
るプラズマの解離度は、プラズマ生成室で生成されたと
きのプラズマの解離度よりも低下している。
According to the second aspect of the present invention, there is provided a step of transporting the generated plasma to the plasma discharge port while reducing the dissociation degree of the plasma. Therefore, the dissociation degree of the plasma discharged from the discharge port is It is lower than the dissociation degree of plasma generated in the generation chamber.

【0028】請求項3の発明が講じた解決手段は、プラ
ズマ処理装置を、気体を導入する気体導入手段を有し該
気体導入手段により導入された気体からプラズマを生成
するプラズマ生成室と、被処理物を保持する被処理物保
持手段を有し該被処理物保持手段に保持された被処理物
に対してプラズマにより所定の処理を行なうプラズマ処
理室と、前記プラズマ生成室において生成されたプラズ
マをプラズマの解離度を低下させつつ前記プラズマ処理
室に輸送するプラズマ輸送路とを備えている構成とする
ものである。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus comprising: a plasma processing chamber having a gas introducing means for introducing a gas, and a plasma generating chamber for generating plasma from the gas introduced by the gas introducing means. A plasma processing chamber having a processing object holding means for holding the processing object and performing a predetermined processing with a plasma on the processing object held by the processing object holding means; and a plasma generated in the plasma generation chamber. And a plasma transport path for transporting the plasma to the plasma processing chamber while reducing the degree of plasma dissociation.

【0029】請求項3の構成により、プラズマを生成す
るプラズマ生成室とプラズマ処理を行なうプラズマ処理
室とが互いに独立して設けられているため、プラズマ源
に供給される高周波電力と被処理物にバイアス電圧とし
て供給される高周波電力との相互作用を回避できる。
According to the third aspect of the present invention, since the plasma generating chamber for generating plasma and the plasma processing chamber for performing plasma processing are provided independently of each other, the high frequency power supplied to the plasma source and the object to be processed are different. Interaction with high frequency power supplied as a bias voltage can be avoided.

【0030】また、プラズマ生成室において生成された
プラズマをプラズマ処理室にプラズマの解離度を低下さ
せつつ輸送するプラズマ輸送路を備えているため、プラ
ズマ処理室に導入されるプラズマの解離度は、プラズマ
生成室で生成されたときの解離度よりも低下している。
この場合、プラズマ輸送路の距離又は断面積を変更する
ことによりプラズマの解離度の低下度合いを変化させる
ことができる。
Further, since the plasma transportation path for transporting the plasma generated in the plasma generation chamber to the plasma processing chamber while reducing the dissociation degree of the plasma is provided, the dissociation degree of the plasma introduced into the plasma processing chamber is It is lower than the dissociation degree when it is generated in the plasma generation chamber.
In this case, the degree of decrease in the dissociation degree of plasma can be changed by changing the distance or the cross-sectional area of the plasma transport path.

【0031】以下、プラズマの解離度の低下度合いにつ
いて詳細に説明する。
The degree of decrease in the dissociation degree of plasma will be described in detail below.

【0032】まず、プラズマ生成室においてプラズマ状
の気体が生成される。プラズマ状の気体とは、プラズマ
状の電離気体、プラズマにより解離分解、励起若しくは
イオン化された原子若しくは分子を含む気体、又は両者
を含む気体のことを指し、以下においては、単にプラズ
マと称する。また、プラズマに含まれる電子の量はプラ
ズマの状態により異なる。
First, plasma-like gas is generated in the plasma generation chamber. The plasma-like gas refers to a plasma-like ionized gas, a gas containing atoms or molecules dissociated and decomposed by plasma, excited or ionized, or a gas containing both of them, and is hereinafter simply referred to as plasma. Further, the amount of electrons contained in plasma varies depending on the state of plasma.

【0033】プラズマ生成室で生成されたプラズマは、
プラズマ源及びプラズマ生成条件により決定される解離
状態にまで解離が進むと共に、プラズマの解離度に応じ
て生成されるプラズマ組成が決定される。ところが、プ
ラズマ輸送路を輸送されるプラズマは励起されないた
め、輸送されるプラズマはいわゆるアフターグロー放電
状態となるので、イオン又はラジカル等の中性粒子と電
子とが反応し、正イオンが減少すると共に負イオンが生
成される。また、分子−分子間、電子−原子間、電子−
分子間又は原子−分子間の衝突による再結合等が生じ
る。従って、プラズマ輸送路の距離又は断面積を変化さ
せることにより、プラズマの解離度を制御することがで
きる。
The plasma generated in the plasma generation chamber is
The dissociation proceeds to a dissociation state determined by the plasma source and the plasma generation conditions, and the generated plasma composition is determined according to the degree of plasma dissociation. However, since the plasma transported in the plasma transport path is not excited, the transported plasma is in a so-called afterglow discharge state, so that neutral particles such as ions or radicals react with electrons, and positive ions decrease. Negative ions are generated. In addition, molecule-molecule, electron-atom, electron-
Recombination or the like occurs due to collision between molecules or between atoms and molecules. Therefore, the dissociation degree of plasma can be controlled by changing the distance or the cross-sectional area of the plasma transport path.

【0034】請求項4の発明は、請求項3の構成に、前
記プラズマ処理室に設けられ、前記被処理物保持手段に
保持された被処理物に電圧を印加する電圧印加手段をさ
らに備えている構成を付加するものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the structure of the third aspect, there is further provided a voltage applying means which is provided in the plasma processing chamber and applies a voltage to the object to be processed held by the object holding means. The configuration is added.

【0035】請求項5の発明は、請求項4における電圧
印加手段を、前記被処理物保持手段に保持された被処理
物に定電圧を印加する手段に限定するものである。
According to a fifth aspect of the invention, the voltage applying means in the fourth aspect is limited to a means for applying a constant voltage to the object to be processed held by the object to be processed holding means.

【0036】請求項5の構成により、被処理物にはDC
(直流)バイアス電位が発生する。被処理物に印加され
る定電圧がプラズマの電位よりも大きい(正バイアス)
場合には、被処理物にプラズマ処理室に存在するラジカ
ルが等方的に供給されると共に、印加定電圧とプラズマ
電位との差に対応する加速エネルギーを得た負イオンが
被処理物に照射される。この負イオンの加速エネルギー
は、印加される定電圧を調整することにより制御するこ
とが可能である。
According to the structure of claim 5, DC is applied to the object to be processed.
A (DC) bias potential is generated. The constant voltage applied to the object to be processed is higher than the plasma potential (positive bias)
In this case, radicals existing in the plasma processing chamber are isotropically supplied to the object to be processed, and negative ions having an acceleration energy corresponding to the difference between the applied constant voltage and the plasma potential are applied to the object to be processed. To be done. The acceleration energy of this negative ion can be controlled by adjusting the constant voltage applied.

【0037】被処理物に印加される定電圧がプラズマの
電位と同じ(0バイアス)場合には、被処理物にプラズ
マ処理室に存在するラジカルが等方的に供給される。
When the constant voltage applied to the object to be processed is the same as the plasma potential (0 bias), radicals existing in the plasma processing chamber are isotropically supplied to the object to be processed.

【0038】被処理物に印加される定電圧がプラズマの
電位よりも小さい(負バイアス)場合には、被処理物に
プラズマ処理室に存在するラジカルが等方的に供給され
ると共に、印加定電圧とプラズマ電位との差に対応する
加速エネルギーを得た正イオンが被処理物に照射され
る。この正イオンの加速エネルギーは、印加される定電
圧を調整することにより制御することが可能である。
When the constant voltage applied to the object to be processed is lower than the potential of the plasma (negative bias), radicals existing in the plasma processing chamber are isotropically supplied to the object to be processed, and the application voltage is fixed. The object to be processed is irradiated with positive ions having an acceleration energy corresponding to the difference between the voltage and the plasma potential. The acceleration energy of the positive ions can be controlled by adjusting the applied constant voltage.

【0039】請求項6の発明は、請求項4における電圧
印加手段を、前記被処理物保持手段に保持された被処理
物に高周波電圧を印加する手段に限定するものである。
According to a sixth aspect of the present invention, the voltage applying means according to the fourth aspect is limited to a means for applying a high frequency voltage to the object to be processed held by the object holding means.

【0040】被処理物に高周波電力を印加する手段を備
えているため、プラズマ処理室はRIE(Reactive Ion
Etching:反応性イオンエッチング)装置としての機能
を持つ。すなわち、RFバイアスが被処理物に発生する
だけでなく、プラズマ処理室はプラズマ源としての機能
も兼ね備えることになる。
Since the plasma processing chamber has a means for applying high frequency power to the object to be processed, the plasma processing chamber is
Etching: Reactive ion etching). That is, not only the RF bias is generated in the object to be processed, but the plasma processing chamber also has a function as a plasma source.

【0041】印加される高周波電力の周波数及び大きさ
に応じて、被処理物はプラズマ電位よりも負にバイアス
され、プラズマ電位と被処理物の電位との電位差分(以
下、直流イオン加速電圧と称する。)のエネルギーがイ
オンに与えられ、エネルギーを与えられたイオンが被処
理物に照射される。この場合、印加される高周波電力の
大きさによりイオンエネルギーを変えることができる。
しかしながら、被処理物に高周波電力が印加されている
ため、被処理物に定電圧が印加されている場合とはその
動作が異なり、プラズマ処理室に輸送されたプラズマは
プラズマ処理室において再励起される。従って、RIE
装置(プラズマ処理室)には、プラズマ生成室で励起さ
れた後、ある程度まで解離されたプラズマが導入される
ため、RIE装置に非励起のガスを導入し、非励起のガ
スを励起する場合に比べて、解離度の高いプラズマが生
成される。
The object to be processed is biased more negatively than the plasma potential in accordance with the frequency and magnitude of the applied high frequency power, and the potential difference between the plasma potential and the object to be treated (hereinafter referred to as DC ion acceleration voltage). ) Is applied to the ions, and the ions to which the energy is applied irradiate the object to be processed. In this case, the ion energy can be changed according to the magnitude of the applied high frequency power.
However, since high-frequency power is applied to the object to be processed, the operation is different from that when a constant voltage is applied to the object to be processed, and the plasma transported to the plasma processing chamber is re-excited in the plasma processing chamber. It Therefore, RIE
Since the plasma (dissociated to a certain extent after being excited in the plasma generation chamber) is introduced into the device (plasma processing chamber), when a non-excited gas is introduced into the RIE device and the non-excited gas is excited. In comparison, plasma with a high degree of dissociation is generated.

【0042】また、プラズマ生成室又はプラズマ処理室
において印加する高周波電力を変化させる場合、プラズ
マ生成室とプラズマ処理室とが互いに独立して設けられ
ているため、高周波電力同士が相互に影響し合うことは
ない。プラズマ処理室の高周波電力を変化させた場合、
被処理物に印加される高周波電力により励起されるプラ
ズマの解離度は、直流イオン加速電圧の変化に比べて小
さいので、被処理物に印加される高周波電力は直流イオ
ン加速電圧の制御パラメータとして独立した状態で使用
可能である。
When changing the high frequency power applied in the plasma generation chamber or the plasma processing chamber, since the plasma generation chamber and the plasma processing chamber are provided independently of each other, the high frequency powers influence each other. There is no such thing. When the high frequency power of the plasma processing chamber is changed,
Since the degree of dissociation of plasma excited by the high-frequency power applied to the object to be processed is smaller than the change in the DC ion acceleration voltage, the high-frequency power applied to the object is independent as a control parameter of the DC ion acceleration voltage. It can be used in the state of being

【0043】請求項7の発明は、請求項4における電圧
印加手段を、前記被処理物保持手段に保持された被処理
物に高周波電力及び定電圧を印加する手段に限定するも
のである。
According to a seventh aspect of the present invention, the voltage applying means in the fourth aspect is limited to a means for applying a high frequency power and a constant voltage to the object to be processed held by the object holding means.

【0044】被処理物に高周波電力及び定電圧を印加す
る手段を備えているため、プラズマ処理室はRIE装置
としての機能を持ち、プラズマ処理室はプラズマ源とし
ての機能も兼ね備えることになる。また、請求項5の作
用と請求項6の作用とが組み合わされた作用が得られる
と共に、被処理物の電位を任意に変えることが可能にな
る。
Since the means for applying high frequency power and constant voltage to the object to be processed is provided, the plasma processing chamber has a function as an RIE device, and the plasma processing chamber also has a function as a plasma source. Further, it is possible to obtain an action in which the action of claim 5 and the action of claim 6 are combined, and it is possible to arbitrarily change the potential of the object to be processed.

【0045】請求項8の発明は、請求項3の構成に、前
記プラズマ生成室と前記プラズマ処理室とを気密状態で
連結する連結手段をさらに備えている構成を付加するも
のである。
The invention of claim 8 is the addition of the structure of claim 3, further comprising a connecting means for connecting the plasma generating chamber and the plasma processing chamber in an airtight state.

【0046】請求項9の発明は、請求項8の構成に、前
記連結手段は前記プラズマ生成室と前記プラズマ処理室
との間に設けられた板状体であり、前記プラズマ輸送路
は前記板状体に形成された開口部である構成を付加する
ものである。
According to a ninth aspect of the present invention, in the structure of the eighth aspect, the connecting means is a plate-like member provided between the plasma generation chamber and the plasma processing chamber, and the plasma transport path is the plate. The structure which is the opening formed in the strip is added.

【0047】請求項10の発明は、請求項9の構成に、
前記板状体は前記被処理物保持手段に保持された被処理
物と平行に設けられ、前記プラズマ輸送路は前記板状体
に分散して形成された複数の開口部である構成を付加す
るものである。
The invention of claim 10 is based on the structure of claim 9.
The plate-like body is provided in parallel with the object to be processed held by the object-to-be-processed holding means, and the plasma transport path is a plurality of openings formed dispersed in the plate-like body. It is a thing.

【0048】請求項11の発明は、請求項8の構成に、
前記プラズマ生成室は前記プラズマ処理室の外側におい
て前記プラズマ処理室を囲むように設けられており、前
記連結手段は前記プラズマ生成室と前記プラズマ処理室
との間に設けられた筒状体であり、前記プラズマ輸送路
は前記筒状体に形成された開口部である構成を付加する
ものである。
According to the invention of claim 11, in the structure of claim 8,
The plasma generating chamber is provided outside the plasma processing chamber so as to surround the plasma processing chamber, and the connecting means is a cylindrical body provided between the plasma generating chamber and the plasma processing chamber. The plasma transportation path is added with a structure which is an opening formed in the cylindrical body.

【0049】請求項12の発明が講じた解決手段は、プ
ラズマ発生方法を、導入された気体からプラズマを生成
するプラズマ生成工程と、生成されたプラズマをプラズ
マの解離度を低下させつつ輸送するプラズマ輸送工程
と、輸送されてきたプラズマにより被処理物に対して所
定の処理を行なうプラズマ処理工程とを備えている構成
とするものである。
According to a twelfth aspect of the present invention, the means for solving the problems is a plasma generating method, a plasma generating step of generating plasma from the introduced gas, and a plasma for transporting the generated plasma while reducing the dissociation degree of the plasma. The configuration includes a transportation step and a plasma treatment step of performing a predetermined treatment on an object to be treated with the transported plasma.

【0050】請求項12の構成により、プラズマ生成室
において生成されたプラズマをプラズマ処理室にプラズ
マの解離度を低下させつつ輸送するプラズマ輸送工程を
備えているため、プラズマ処理室に導入されるプラズマ
の解離度は、プラズマ生成室で生成されたときの解離度
よりも低下している。
According to the twelfth aspect of the present invention, since the plasma transportation step of transporting the plasma generated in the plasma generation chamber to the plasma processing chamber while reducing the dissociation degree of the plasma, the plasma introduced into the plasma processing chamber is provided. The dissociation degree of is lower than the dissociation degree when it is generated in the plasma generation chamber.

【0051】請求項13の発明は、請求項12の構成
に、前記プラズマ処理工程は、被処理物に対して高周波
電圧を印加しつつ所定の処理を行なう工程を含む構成を
付加するものである。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the twelfth aspect, the plasma processing step includes a step of performing a predetermined process while applying a high frequency voltage to the object to be processed. .

【0052】請求項14の発明は、請求項12の構成
に、前記プラズマ処理工程は、被処理物に対して定電圧
を印加しつつ所定の処理を行なう工程を含む構成を付加
するものである。
According to a fourteenth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the twelfth aspect, the plasma processing step includes a step of performing a predetermined process while applying a constant voltage to the object to be processed. .

【0053】請求項15の発明は、請求項12の構成
に、前記プラズマ処理工程は、被処理物に対して高周波
電圧及び定電圧を印加しつつ所定の処理を行なう工程を
含む構成を付加するものである。
According to a fifteenth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the twelfth aspect, the plasma processing step includes a step of performing a predetermined process while applying a high frequency voltage and a constant voltage to the object to be processed. It is a thing.

【0054】[0054]

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施形態に係る
プラズマ発生装置及びその方法、並びにプラズマ処理装
置及びその方法について、図面を参照しながら説明す
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A plasma generating apparatus and method, and a plasma processing apparatus and method according to each embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0055】(第1の実施形態)図1は、本発明の第1
の実施形態に係るプラズマ処理装置の概略構成を示して
おり、図1において、11はプラズマを生成するプラズ
マ生成室、12はプラズマによって試料に所定の処理を
行なうプラズマ処理室であって、プラズマ生成室11及
びプラズマ処理室は安全のためにアース電位に固定され
ている。プラズマ生成室11及びプラズマ処理室12
は、通常、ステンレススチール、アルミニウム等により
形成されている。アルミニウムにより形成される場合に
は、表面が鏡面処理されているときや、アルマイト処理
等が施されて表面が絶縁されているときがある。
(First Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
1 shows a schematic configuration of a plasma processing apparatus according to the embodiment of the present invention. In FIG. 1, 11 is a plasma generation chamber for generating plasma, 12 is a plasma processing chamber for performing a predetermined process on a sample by plasma, The chamber 11 and the plasma processing chamber are fixed to the ground potential for safety. Plasma generation chamber 11 and plasma processing chamber 12
Are usually made of stainless steel, aluminum, or the like. When it is formed of aluminum, the surface may be mirror-finished or anodized to insulate the surface.

【0056】プラズマ生成室11とプラズマ処理室12
とは、互いに独立していると共に、図2(a),(b)
に示すような複数の開口部よりなるプラズマ輸送路13
を有する板状の連結部材14によって互いに連結されて
おり、プラズマ生成室11で生成された解離度の高いプ
ラズマは、プラズマ輸送路13により解離度を低下され
つつプラズマ処理室12に輸送される。連結部材14を
構成する材料としては、ステンレススチール、アルミニ
ウム等の金属板、これらの金属板に絶縁性薄膜をコーテ
イング若しくは溶射したもの、又はこれらの金属板の表
面に陽極酸化によりアルマイト処理を施したもの等が用
いられる。また、連結部材14を構成する材料として、
半導体シリコンに不純物がドープされてなるシリコン等
の半導体材料、パイロリックカーボン又は導電性のセラ
ミックを用いてもよい。このように連結部材14が導電
性材料により形成される場合には、プラズマ生成室11
とプラズマ処理室12とは電気的に接続されて同電位に
保たれる。また、連結部材14を構成する材料として、
アルマイト等のセラミック材料、石英等の無機系材料、
又はフッ素炭化水素化合物等の有機系材料を用いてもよ
い。このように連結部材14が絶縁性材料よりなる場合
には、連結部材14は電気的に浮遊状態で使用される。
Plasma generating chamber 11 and plasma processing chamber 12
Are independent of each other and are shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b).
Plasma transport path 13 composed of a plurality of openings as shown in FIG.
The plasma having a high degree of dissociation generated in the plasma generation chamber 11 is transported to the plasma processing chamber 12 while being reduced in the degree of dissociation by the plasma transport path 13. The material forming the connecting member 14 is a metal plate such as stainless steel or aluminum, a metal plate coated with or sprayed with an insulating thin film, or the surface of these metal plates is anodized by anodization. The thing etc. are used. In addition, as a material forming the connecting member 14,
A semiconductor material such as silicon obtained by doping semiconductor silicon with impurities, pyrolytic carbon, or conductive ceramic may be used. When the connecting member 14 is formed of a conductive material as described above, the plasma generation chamber 11
And the plasma processing chamber 12 are electrically connected and kept at the same potential. In addition, as a material forming the connecting member 14,
Ceramic materials such as alumite, inorganic materials such as quartz,
Alternatively, an organic material such as a fluorohydrocarbon compound may be used. When the connecting member 14 is made of an insulating material as described above, the connecting member 14 is used in an electrically floating state.

【0057】プラズマ生成室11には、気体を導入する
ための気体導入手段15が設けられており、該気体導入
手段15には、図示しないコンピュータ制御されたマス
フローコントローラによるガス供給手段を備えている。
また、プラズマ処理室12には、気体等を排出するため
の排気手段16が設けられており、該排気手段16は、
図示しないターボ分子ポンプ、該ターボ分子ポンプの後
段に設けられたドライポンプ又はロータリーポンプ、及
びコンピュータと連動可能な排気制御装置から構成され
ているが、排気手段16としては、これらに限らない。
The plasma generation chamber 11 is provided with gas introduction means 15 for introducing gas, and the gas introduction means 15 is provided with gas supply means by a computer-controlled mass flow controller (not shown). .
Further, the plasma processing chamber 12 is provided with exhaust means 16 for exhausting gas and the like, and the exhaust means 16 is
Although the turbo molecular pump (not shown), a dry pump or a rotary pump provided at a subsequent stage of the turbo molecular pump, and an exhaust control device that can be linked with a computer are included, the exhaust unit 16 is not limited to these.

【0058】プラズマ処理室12の下部には、下部電極
となる試料台17が設けられている。試料台17とプラ
ズマ処理室12とは絶縁体18により互いに絶縁されて
いると共に、試料台17の表面は薄い絶縁膜によって覆
われている。また、試料台17には第1の高周波電源1
9が接続されており、該第1の高周波電源19の基準電
位は、プラズマ処理室12と同じく接地電位である。第
1の高周波電源19の周波数は、約100KHz〜数1
0MHz程度であるが、実用的な周波数であれば必ずし
もこの限りではない。試料台17の上には、被処理物と
しての半導体ウェハ(基板)20が載置されており、該
半導体ウェハ20は、図示しない機械的又は静電的な保
持機構により試料台17に保持されている。
A sample table 17 serving as a lower electrode is provided below the plasma processing chamber 12. The sample table 17 and the plasma processing chamber 12 are insulated from each other by an insulator 18, and the surface of the sample table 17 is covered with a thin insulating film. In addition, the sample base 17 has a first high frequency power source 1
9 is connected, and the reference potential of the first high-frequency power source 19 is the ground potential as in the plasma processing chamber 12. The frequency of the first high frequency power supply 19 is about 100 KHz to several 1
Although it is about 0 MHz, it is not necessarily limited to this as long as it is a practical frequency. A semiconductor wafer (substrate) 20 as an object to be processed is placed on the sample table 17, and the semiconductor wafer 20 is held on the sample table 17 by a mechanical or electrostatic holding mechanism (not shown). ing.

【0059】プラズマ生成室11の上には、石英やアル
ミアルマイト等のセラミック等よりなる絶縁体21を介
してプラズマ生成用の誘導結合コイル22が設けられて
いる。第1の実施形態においては、誘導結合コイル22
としては、例えば、絶縁体21と平行な面内にスパイラ
ル状(渦巻き状)に巻かれたコイルが用いられる。誘導
結合コイル22としては、その形状は限定されず、誘導
結合コイルとして働くものを適宜用いることができる。
誘導結合コイル22の一端(コイル中心端)には第2の
高周波電源23に接続されていると共に、誘導結合コイ
ル22の他端(コイル最外周端)は接地されており、第
2の高周波電源23の基準電位は接地電位に固定されて
いる。第2の高周波電源23の周波数としては、第1の
高周波電源19の周波数と同等又は大きい周波数が用い
られる。
An inductive coupling coil 22 for plasma generation is provided on the plasma generation chamber 11 via an insulator 21 made of a ceramic such as quartz or aluminum alumite. In the first embodiment, the inductive coupling coil 22
As the coil, for example, a coil wound in a spiral shape (spiral shape) in a plane parallel to the insulator 21 is used. The shape of the inductive coupling coil 22 is not limited, and one that functions as an inductive coupling coil can be used as appropriate.
The one end of the inductive coupling coil 22 (the center end of the coil) is connected to the second high frequency power supply 23, and the other end of the inductive coupling coil 22 (the outermost peripheral end of the coil) is grounded. The reference potential of 23 is fixed to the ground potential. As the frequency of the second high frequency power supply 23, a frequency equal to or higher than the frequency of the first high frequency power supply 19 is used.

【0060】図2(a),(b)は、連結部材14の詳
細を示しており、(a)は(b)におけるII−II線の断
面図であり、(b)は平面図である。図2(a),
(b)に示すように、連結部材14には、複数の開口部
が同心円状且つ放射状に設けられており、複数の開口部
によりプラズマ輸送路13が構成されている。プラズマ
輸送路13を構成する開口部の数及び配置については、
被処理物の表面に一様且つ均一なプラズマが照射される
ように最適化されている。開口部の数、径及び長さ(連
結部材14の厚さ)については、プラズマ生成室11と
プラズマ処理室12との設定圧力差によって決定される
排気コンダクタンスを満足するように設計することが好
ましい。従って、開口部の数が少ない場合には開口部の
径を大きく設定し、開口部の数が多い場合には開口部の
径を小さく設定する。
2 (a) and 2 (b) show details of the connecting member 14, (a) is a sectional view taken along line II-II in (b), and (b) is a plan view. . FIG. 2 (a),
As shown in (b), the connecting member 14 is provided with a plurality of openings concentrically and radially, and the plurality of openings form the plasma transport path 13. Regarding the number and arrangement of the openings forming the plasma transport path 13,
It is optimized so that the surface of the object to be processed is irradiated with uniform and uniform plasma. The number, diameter and length of the openings (thickness of the connecting member 14) are preferably designed so as to satisfy the exhaust conductance determined by the set pressure difference between the plasma generation chamber 11 and the plasma processing chamber 12. . Therefore, when the number of openings is small, the diameter of the openings is set large, and when the number of openings is large, the diameter of the openings is set small.

【0061】尚、プラズマ輸送路13を構成する開口部
の径としては、プラズマ生成室11で生成されたプラズ
マがプラズマ輸送路13を通過する際に開口部の周壁に
付着しても、プラズマ輸送路13の機能が損なわれない
程度の大きさにすることが好ましい。また、開口部にお
いてホロー効果による局部放電が生じ、該開口部から汚
染物質が放出される恐れがある場合には、開口部の径を
ホロー効果による局部放電が生じない程度にするか、又
は連結部材14の材質をホロー効果による局部放電が生
じないものにすることが好ましい。
As for the diameter of the opening forming the plasma transport path 13, even if the plasma generated in the plasma generation chamber 11 passes through the plasma transport path 13 and adheres to the peripheral wall of the opening, the plasma transport path 13 can be transported. It is preferable that the size of the path 13 is not impaired. When a local discharge due to the hollow effect occurs in the opening and contaminants may be released from the opening, the diameter of the opening is set to such an extent that the local discharge due to the hollow effect does not occur, or the connection is increased. It is preferable that the material of the member 14 is one that does not cause local discharge due to the hollow effect.

【0062】以下、前記第1の実施形態に係るプラズマ
処理装置の基本動作について説明する。
The basic operation of the plasma processing apparatus according to the first embodiment will be described below.

【0063】まず、気体導入手段15からプラズマ生成
室11に半導体ウェハ20を処理するのに適した気体を
導入すると共に、排気手段16によりプラズマ処理室1
2内の気体等を外部に排出する。これにより、プラズマ
生成室11内の気体もプラズマ輸送路13及びプラズマ
処理室12を介して外部に排出される。
First, a gas suitable for processing the semiconductor wafer 20 is introduced from the gas introduction means 15 into the plasma generation chamber 11, and the plasma treatment chamber 1 is exhausted by the exhaust means 16.
The gas in 2 is discharged to the outside. As a result, the gas in the plasma generation chamber 11 is also discharged to the outside via the plasma transportation path 13 and the plasma processing chamber 12.

【0064】プラズマ生成室11内の圧力及びプラズマ
処理室12内の圧力が所定値に達して安定すると、第1
の高周波電源19及び第2の高周波電源23から試料台
17及び誘導結合コイル22にそれぞれ高周波電力を印
加する。誘導結合コイル22に印加される高周波電力は
電磁誘導による電子加速を利用して高密度プラズマを生
成する目的で使用される。一方、試料台17に印加され
る高周波電力はプラズマからイオンを引き出すためのバ
イアスを得る目的で使用されるRFバイアスである。
When the pressure in the plasma generating chamber 11 and the pressure in the plasma processing chamber 12 reach a predetermined value and stabilize, the first
The high frequency power source 19 and the second high frequency power source 23 apply high frequency power to the sample stage 17 and the inductive coupling coil 22, respectively. The high frequency power applied to the inductive coupling coil 22 is used for the purpose of generating high density plasma by utilizing electron acceleration by electromagnetic induction. On the other hand, the high frequency power applied to the sample stage 17 is an RF bias used to obtain a bias for extracting ions from the plasma.

【0065】次に、所定の時間、半導体ウェハ20にプ
ラズマを照射してプラズマ処理を行なった後、第1の高
周波電源19及び第2の高周波電源23からの高周波電
力の印加を終了する。次に、気体導入手段15による気
体の導入を終了すると共に、所定時間後に、プラズマ生
成室11及びプラズマ処理室12内の残留気体等を排気
手段16により排出する。プラズマ生成室11及びプラ
ズマ処理室12内の圧力が所定の真空度に達した時点で
プラズマ処理は完了する。
Next, after the semiconductor wafer 20 is irradiated with plasma for a predetermined time to perform plasma processing, the application of high frequency power from the first high frequency power supply 19 and the second high frequency power supply 23 is terminated. Next, the gas introduction by the gas introduction unit 15 is completed, and after a predetermined time, the residual gas and the like in the plasma generation chamber 11 and the plasma processing chamber 12 are exhausted by the exhaust unit 16. The plasma processing is completed when the pressure in the plasma generation chamber 11 and the plasma processing chamber 12 reaches a predetermined vacuum degree.

【0066】以下、前述した基本動作を基にして、前記
第1の実施形態に係るプラズマ処理装置のプラズマ生成
の制御動作及びプラズマ処理動作についてさらに詳細に
説明する。
The control operation of plasma generation and the plasma processing operation of the plasma processing apparatus according to the first embodiment will be described below in more detail based on the basic operation described above.

【0067】プラズマ生成室11において、気体導入手
段15から導入された気体が誘導結合コイル22によっ
てプラズマ化される際、導入された気体は主として電子
の非弾性散乱衝突により解離分解されたり、イオンに電
子が付着して中性化されたり、電子が弾き飛ばされてイ
オン化されたりする現象が起きる。
In the plasma generation chamber 11, when the gas introduced from the gas introduction means 15 is turned into plasma by the inductive coupling coil 22, the introduced gas is dissociated and decomposed mainly by the inelastic scattering collision of electrons, or is converted into ions. A phenomenon occurs in which electrons are attached and neutralized, or electrons are repelled and ionized.

【0068】図3は、CF4 のプラズマ中における反応
過程の一部を示している。図3(A−1)、(A−
2)、(A−3)はCF4 、CF3 及びCF2 の中性粒
子に電子が衝突して、Cと結合しているFの一部が解離
し、CF3 、CF2 及びCFが生成される反応過程を表
している。図3(B)は、CF3 + 、CF2 + 及びCF
+の各イオンに電子が衝突して付着(再結合)し、各イ
オンが中性化してCF3 、CF2 及びCFになる反応過
程を表している。図3(C−1)は、CF3 + 、CF2
+ 及びCF+ に電子が非弾性衝突し、最外殻の電子が1
個弾き飛ばされ、中性粒子がイオン化する反応過程を表
している。図3(C−2)、(C−3)、(C−4)
は、CF4 、CF3 、CF2 及びCFの中性粒子に電子
が非弾性衝突して、Cと結合しているFの一部が解離す
ると共に残ったCFx (x=1〜3)の最外殻の電子が
1個弾き飛ばされて中性粒子がイオン化する反応過程を
表している。
FIG. 3 shows a part of the reaction process of CF 4 in plasma. 3 (A-1), (A-
In 2) and (A-3), electrons collide with neutral particles of CF 4 , CF 3 and CF 2 to dissociate a part of F bound to C, and CF 3 , CF 2 and CF are It represents the reaction process that is generated. FIG. 3B shows CF 3 + , CF 2 + and CF.
This shows a reaction process in which electrons collide with and attach (recombin) to each ion of + , and each ion is neutralized to become CF 3 , CF 2, and CF. FIG. 3C-1 shows CF 3 + , CF 2
An electron inelastically collides with + and CF + , and the outermost electron is 1
This shows the reaction process in which neutral particles are ionized and ionized. 3 (C-2), (C-3), (C-4)
Is an electron inelastically colliding with neutral particles of CF 4 , CF 3 , CF 2 and CF, part of F bound to C is dissociated and remaining CF x (x = 1 to 3) It represents the reaction process in which one outermost electron of is ejected and the neutral particles are ionized.

【0069】図3に示したように、プラズマ生成室11
に導入された気体は、プラズマ放電により、プラズマ中
で、電子の衝突により、解離、イオン化及びラジカル化
を繰り返す。特に、誘導結合コイル22により生成され
る誘導結合プラズマの場合、前記の反応は何度も繰り返
し行われるため、高密度で高解離なプラズマが生成され
る。このため、CFやCF2 が多い状態、又はCF+
CF2 + が多い状態となる。また、電子はCFx (x=
1〜4)と非弾性衝突を行なうため、中性粒子の多くは
ラジカルとなる。尚、図3には示されていないが、F
(ラジカル)及びF+ (イオン)が生成されることは言
うまでもない。
As shown in FIG. 3, the plasma generation chamber 11
The gas introduced into is repeatedly dissociated, ionized and radicalized by collision of electrons in plasma by plasma discharge. Particularly, in the case of inductively coupled plasma generated by the inductively coupled coil 22, the above-mentioned reaction is repeated many times, so that high density and highly dissociated plasma is generated. For this reason, there is a large amount of CF and CF 2 or a large amount of CF + and CF 2 + . Also, the electron is CF x (x =
Due to inelastic collision with (1) to (4), most of the neutral particles become radicals. Although not shown in FIG. 3, F
It goes without saying that (radicals) and F + (ions) are generated.

【0070】プラズマ生成室11において生成されたプ
ラズマは、連結部材14のプラズマ輸送路13を通って
プラズマ処理室12に輸送される際にプラズマ励起を受
けないので、図3(B)に示されるような正イオンの中
性化が生じたり、CFx (x=1〜4)に電子が付着し
てCFx - (x=1〜4)(負イオン)の生成が生じた
り、CFx (x=1〜3)ラジカル及びCFx + (x=
1〜3)とFとの再結合が生じたりする。これらの反応
の進行度合いは、プラズマ輸送路13の距離及び大き
さ、つまり連結部材14の厚さ及び開口部の径に依存す
る。
Since the plasma generated in the plasma generation chamber 11 is not subjected to plasma excitation when being transported to the plasma processing chamber 12 through the plasma transportation path 13 of the connecting member 14, it is shown in FIG. 3 (B). neutralization of positive ions or occur as, CF x (x = 1~4) electrons are attached to the CF x - (x = 1~4) generated or occur (negative ion), CF x ( x = 1 to 3) radical and CF x + (x =
1 to 3) and F may be recombined. The degree of progress of these reactions depends on the distance and size of the plasma transport path 13, that is, the thickness of the connecting member 14 and the diameter of the opening.

【0071】以上のように、プラズマ生成室11からプ
ラズマ処理室12にプラズマ輸送路13を通って輸送さ
れるプラズマの組成は、第2の高周波電源23のみなら
ず、プラズマ輸送路13の構成、特に、プラズマ輸送路
の距離及び大きさにより制御可能となる。
As described above, the composition of the plasma transported from the plasma generation chamber 11 to the plasma processing chamber 12 through the plasma transportation path 13 is not limited to the second high-frequency power source 23, but also the configuration of the plasma transportation path 13. In particular, it can be controlled by the distance and size of the plasma transport path.

【0072】一般に、平行平板の容量結合により生成さ
れるCF4 プラズマは解離度が小さいため、CF2 やC
Fの密度に対するCF3 の密度の比率が大きい。これに
対して、プラズマ生成室11において誘導結合により生
成されるプラズマは、高密度であるため、プラズマの解
離度が大きいので、CF3 の密度は小さくなり、CF3
の大部分はCFやCF2 に分解される。この現象は、第
2の高周波電源23の印加電力を大きくするつれてさら
に進む。逆に、第2の高周波電源23の印加電力を小さ
くしていくと、CF3 の密度が大きくなる前に全体のプ
ラズマ密度が低下するので、実用上使用不可能なプラズ
マしか生成できない。
Generally, since CF 4 plasma generated by capacitive coupling of parallel plates has a small dissociation degree, CF 2 and C
The ratio of CF 3 density to F density is large. On the other hand, since the plasma generated by the inductive coupling in the plasma generation chamber 11 has a high density, the dissociation degree of the plasma is large, so that the density of CF 3 is small and CF 3 is small.
Are decomposed into CF and CF 2 . This phenomenon further progresses as the power applied to the second high frequency power supply 23 is increased. On the contrary, when the power applied to the second high-frequency power source 23 is reduced, the overall plasma density decreases before the CF 3 density increases, so that only plasma that is practically unusable can be generated.

【0073】従って、従来のRIEプラズマ処理装置に
よると十分な解離度が得られない一方、従来の誘導結合
型プラズマ処理装置によると解離が進み過ぎたプラズマ
しか得られない。このため、従来においては、適度な解
離度のプラズマを生成することができず、プラズマによ
り生成されるラジカル、イオン及び電子の生成密度又は
生成密度比を制御することができなかったが、前記第1
の実施形態によると、適度な解離度のプラズマを生成す
ることが可能になる。
Therefore, the conventional RIE plasma processing apparatus cannot obtain a sufficient degree of dissociation, while the conventional inductively coupled plasma processing apparatus can obtain only plasma in which dissociation has proceeded too much. For this reason, conventionally, it was not possible to generate plasma with an appropriate degree of dissociation, and it was not possible to control the generation density or generation density ratio of radicals, ions, and electrons generated by the plasma. 1
According to the embodiment, it is possible to generate a plasma having an appropriate degree of dissociation.

【0074】次に、プラズマ生成室11で生成され、プ
ラズマ輸送路13を移動中に組成が調整された後、プラ
ズマ処理室12に導入されたプラズマは、第1の高周波
電源19によるRIE放電によって再励起を受けると共
に、半導体ウェハ20の電位は負にバイアスされるの
で、直流イオン加速電圧(プラズマの電位と半導体ウェ
ハ20の電位との直流電位差)が生じる。直流イオン加
速電圧は、第1の高周波電源19に印加される高周波電
力の振幅が正のときに、電子が一瞬にして半導体ウェハ
20の表面を覆い、半導体ウェハ20が負に帯電するこ
とにより生じる。プラズマバルク領域からシース領域に
こぼれ出た正イオンは電位差分:Vdcにより加速され
てイオンエネルギーを得る。
Next, the plasma generated in the plasma generation chamber 11 and adjusted in composition while moving in the plasma transportation path 13 is introduced into the plasma processing chamber 12 by the RIE discharge by the first high frequency power supply 19. Upon being re-excited, the potential of the semiconductor wafer 20 is negatively biased, so that a DC ion acceleration voltage (DC potential difference between the plasma potential and the semiconductor wafer 20 potential) is generated. The DC ion accelerating voltage is generated by the electrons instantaneously covering the surface of the semiconductor wafer 20 and negatively charging the semiconductor wafer 20 when the amplitude of the high-frequency power applied to the first high-frequency power source 19 is positive. . Positive ions spilling from the plasma bulk region to the sheath region are accelerated by the potential difference: Vdc to obtain ion energy.

【0075】イオンエネルギーの大きさは、第1の高周
波電源19の周波数が数十MHz以上の場合には、イオ
ンが高周波電力に追従できないため、直流イオン加速電
圧の大きさにより略決定される。また、RIE放電の場
合には、プラズマの解離度は、第2の高周波電源23の
印加電電力を変化させてもそれほど大きく変化せず、そ
の大部分は直流イオン加速電圧の変化に寄与する。とこ
ろが、一般によく使われる13.56MHz又はそれ以
下の周波数の場合には、プラズマは、直流イオン加速電
圧と、直流イオン加速電圧を中心に正弦波で供給される
第1の高周波電源19の交流印加電圧の振幅:Vpp
(peak to peak電圧)とが合成された電圧によりプラズ
マシース領域に形成される電界によって加速され、周波
数に応じて高周波電力の1周期又は2周期分程度で加速
される。このようにRIEのプラズマ装置においては、
いずれにしても、イオンエネルギーは第1の高周波電源
19の印加電力により制御することができる。この場
合、プラズマ生成室11とプラズマ反応室13とは互い
に独立して設けられているため、プラズマ生成室11の
プラズマは第1の高周波電源19の影響を殆ど受けない
と共に、プラズマ処理室12のプラズマも第2の高周波
電源23の影響を殆ど受けない。
The magnitude of the ion energy is substantially determined by the magnitude of the DC ion acceleration voltage because the ions cannot follow the high frequency power when the frequency of the first high frequency power source 19 is several tens MHz or higher. In the case of RIE discharge, the degree of plasma dissociation does not change so much even when the applied electric power of the second high frequency power supply 23 is changed, and most of it contributes to the change in the DC ion acceleration voltage. However, in the case of a frequency of 13.56 MHz or lower, which is commonly used, plasma is a direct current ion acceleration voltage and an alternating current application of a first high frequency power supply 19 supplied in a sine wave centered on the direct current ion acceleration voltage. Voltage amplitude: Vpp
(Peak to peak voltage) is accelerated by an electric field formed in the plasma sheath region by the combined voltage, and is accelerated by one cycle or two cycles of high frequency power according to the frequency. Thus, in the plasma device of RIE,
In any case, the ion energy can be controlled by the applied power of the first high frequency power supply 19. In this case, since the plasma generation chamber 11 and the plasma reaction chamber 13 are provided independently of each other, the plasma in the plasma generation chamber 11 is hardly affected by the first high-frequency power source 19, and the plasma in the plasma processing chamber 12 is not affected. The plasma is hardly affected by the second high frequency power supply 23.

【0076】プラズマ生成室11において生成されるプ
ラズマはRIE放電によるものであるため、通常の場合
には解離度は約5%前後であるが、第1の実施形態によ
ると、プラズマ処理室12には、解離されたり、又はイ
オン化若しくは負イオンの形成がなされたプラズマが導
入されるので、プラズマの解離度は高い。すなわち、普
通のRIEプラズマよりもCF、CF2 ラジカル、CF
+ イオン、CF2 + イオンが多く、且つ従来の誘導結合
プラズマ程度には解離が進んでいないプラズマを生成す
ることが可能となる。
Since the plasma generated in the plasma generation chamber 11 is generated by the RIE discharge, the dissociation degree is about 5% in the normal case. Has a high degree of plasma dissociation because plasma in which it is dissociated or ionized or negative ions are formed is introduced. That is, CF, CF 2 radicals, CF
It is possible to generate plasma in which a large number of + ions and CF 2 + ions are present and dissociation has not progressed to the extent of conventional inductively coupled plasma.

【0077】また、プラズマの解離度は、連結部材14
のプラズマ輸送路13の構造を変えることにより制御す
ることができる。従って、被処理物である半導体ウェハ
20に供給されるラジカル及びイオンの種類と量、各種
ラジカルの供給比、各種イオンの供給比、ラジカル、イ
オン及び電子の供給比率並びに被処理物に入射するイオ
ンの運動エネルギーの制御が可能となる。この結果、半
導体ウェハ20の表面の微細構造中で生じる物理化学反
応をラジカル、イオン及び電子の供給の面から制御可能
となる。
The degree of plasma dissociation is determined by the connection member 14
It can be controlled by changing the structure of the plasma transport path 13. Therefore, types and amounts of radicals and ions supplied to the semiconductor wafer 20 as the object to be processed, supply ratios of various radicals, supply ratios of various ions, supply ratios of radicals, ions and electrons, and ions incident on the object to be processed. It becomes possible to control the kinetic energy of. As a result, it becomes possible to control the physicochemical reactions that occur in the fine structure of the surface of the semiconductor wafer 20 from the viewpoint of supplying radicals, ions and electrons.

【0078】また、連結部材14の材料として、アルミ
ニウム、シリコン、石英若しくはフッ化炭化水素系の絶
縁体材料、又はパイロリックカーボンを用いる場合、プ
ラズマ処理により連結部材14の表面が何らかの堆積膜
により被覆されない条件で使用すると、連結部材14の
材料からその成分がプラズマ中に供給される。このよう
な場合、プラズマにより生成される生成物の成分は大き
く影響を受ける。従って、連結部材14の材料を最適化
することにより、プラズマにより生成されるラジカル及
びイオンの組成を変化させることが可能である。
When aluminum, silicon, quartz, or a fluorocarbon-based insulator material or pyrolytic carbon is used as the material of the connecting member 14, the surface of the connecting member 14 is coated with some kind of deposited film by plasma treatment. When it is used under the condition that is not performed, the component is supplied from the material of the connecting member 14 into the plasma. In such a case, the components of the products generated by the plasma are greatly affected. Therefore, by optimizing the material of the connecting member 14, it is possible to change the composition of radicals and ions generated by the plasma.

【0079】また、連結部材14がプラズマ生成室11
の壁部及びプラズマ処理室12の壁部とそれぞれ電気的
に絶縁されており、且つ連結部材14に定電圧、高周波
電力、又は定電圧及び高周波電力の両方が印加される場
合には、連結部材14に印加される定電圧の電位又は高
周波電力の大きさを調節することにより、連結部材14
に適度なイオン照射を与えることが可能となり、連結部
材14の表面に堆積膜が形成されないようにすることが
可能となる。連結部材14の表面に堆積膜が形成されな
い状態で且つ連結部材14の材料としてアルミニウム、
シリコン又はパイロリックカーボン等を使うと、連結部
材14の材料からその成分をプラズマにより多く供給す
ることができるので、プラズマにより生成されるラジカ
ル及びイオンの組成をより正確に制御できる。
Further, the connecting member 14 is the plasma generating chamber 11
When the constant voltage, the high frequency power, or both the constant voltage and the high frequency power is applied to the connecting member 14, the connecting member is electrically insulated from the wall of the plasma processing chamber 12 and the wall of the plasma processing chamber 12. By adjusting the potential of constant voltage or the magnitude of high frequency power applied to the connecting member 14,
It is possible to apply an appropriate amount of ion irradiation, and it is possible to prevent a deposited film from being formed on the surface of the connecting member 14. Aluminum is used as the material of the connecting member 14 in a state where no deposited film is formed on the surface of the connecting member 14.
When silicon, pyrocarbon, or the like is used, more of its component can be supplied from the material of the connecting member 14 to the plasma, so that the composition of radicals and ions generated by the plasma can be controlled more accurately.

【0080】以上説明したように、第1の実施形態によ
ると、以下の効果が得られる。
As described above, according to the first embodiment, the following effects can be obtained.

【0081】(1)プラズマ処理に寄与するプラズマの
解離度、並びにラジカル、イオン及び電子の生成密度又
は生成密度比を制御することができる。
(1) It is possible to control the dissociation degree of plasma that contributes to plasma processing and the generation density or generation density ratio of radicals, ions and electrons.

【0082】(2)プラズマ処理に寄与するプラズマ中
に生成されるラジカル及びイオンの種類と量、各種ラジ
カルの生成比及び各種イオンの生成比、並びにラジカル
とイオンとの生成比を制御することができる。
(2) It is possible to control the types and amounts of radicals and ions produced in plasma that contribute to plasma processing, the production ratio of various radicals and the production ratio of various ions, and the production ratio of radicals to ions. it can.

【0083】(3)被処理物に供給されるラジカル及び
イオンの種類と量、各種ラジカルの供給比、各種イオン
の供給比、ラジカル、イオン及び電子の供給比率、並び
に被処理物に入射する正イオンの運動エネルギーの制御
が可能となる。
(3) Types and amounts of radicals and ions supplied to the object to be processed, supply ratios of various radicals, supply ratios of various ions, supply ratios of radicals, ions and electrons, and positive incident on the object to be processed. It is possible to control the kinetic energy of ions.

【0084】(4)プラズマ生成に寄与する第2の高周
波電源23と、RFバイアスを試料台17に印加する第
1の高周波電源19とが相互作用しないため、(1)に
示したプラズマ生成状態と被処理物に入射するイオンの
運動エネルギーとを独立に制御することができる。
(4) Since the second high frequency power source 23 that contributes to plasma generation and the first high frequency power source 19 that applies the RF bias to the sample stage 17 do not interact, the plasma generation state shown in (1) And the kinetic energy of the ions incident on the object to be processed can be controlled independently.

【0085】従って、このような条件の下でプラズマ処
理を行なうことにより、被処理物の表面上で生じる物理
化学反応を高精度且つ安定して制御することが可能とな
り、高品質なプラズマ処理が可能となる。
Therefore, by performing the plasma treatment under such a condition, it becomes possible to control the physicochemical reaction occurring on the surface of the object to be treated with high accuracy and stability, and the high quality plasma treatment can be performed. It will be possible.

【0086】(第2の実施形態)図4は、本発明の第2
の実施形態に係るプラズマ処理装置の概略構成を示して
いる。第2の実施形態においては、プラズマ処理室12
の試料台18に、第1の実施形態における第1の高周波
電源19に代えて定電圧源25が接続されている点を除
いては第1の実施形態と同様であるので、同一の部材に
ついては第1の実施形態と同一の符号を付すことにより
説明を省略する。
(Second Embodiment) FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention.
2 shows a schematic configuration of the plasma processing apparatus according to the embodiment. In the second embodiment, the plasma processing chamber 12
Since it is the same as the first embodiment except that the constant voltage source 25 is connected to the sample table 18 in place of the first high-frequency power source 19 in the first embodiment, the same members will be described. The same reference numerals as those in the first embodiment are used to omit the description.

【0087】以下、前記第2の実施形態に係るプラズマ
処理装置の基本動作について説明する。
The basic operation of the plasma processing apparatus according to the second embodiment will be described below.

【0088】プラズマ生成室11で生成され、プラズマ
輸送路13により組成が調整されつつ輸送され、プラズ
マ処理室12に導入されたプラズマは、再励起されるこ
となくそのまま拡散し、排気手段3によってプラズマ処
理室12の外部に排出される。プラズマの解離度は、プ
ラズマ輸送路13を構成する開口部の径を大きくすると
共に、連結部材14の厚さを小さくしてプラズマ輸送路
13の距離を短くすることにより、プラズマ生成室11
において生成されたプラズマの解離度の低下を抑制する
ことが可能である。すなわち、プラズマ輸送路13の構
成を変えることにより、プラズマの解離度を制御するこ
とができる。
The plasma generated in the plasma generation chamber 11 and transported while the composition is adjusted by the plasma transport path 13 and introduced into the plasma processing chamber 12 diffuses as it is without being re-excited, and the plasma is discharged by the exhaust means 3. It is discharged to the outside of the processing chamber 12. The degree of dissociation of plasma is increased by increasing the diameter of the opening forming the plasma transport path 13 and reducing the thickness of the connecting member 14 to shorten the distance of the plasma transport path 13.
It is possible to suppress a decrease in the dissociation degree of the plasma generated in the above. That is, the dissociation degree of plasma can be controlled by changing the configuration of the plasma transport path 13.

【0089】次に、定電圧源25により試料台17に印
加される定電圧の大きさに基づき、以下の3つの場合に
分けてその動作を説明する。
Next, based on the magnitude of the constant voltage applied to the sample table 17 by the constant voltage source 25, the operation will be described in the following three cases.

【0090】試料台17に印加される定電圧がプラズマ
の電位よりも大きい場合(正バイアス)には、半導体ウ
ェハ20にはプラズマ処理室12に存在するラジカルが
等方的に供給されると共に、印加される定電圧とプラズ
マ電位との差に応じた加速エネルギーを得た負イオンが
照射される。この際、イオンエネルギーは、印加する定
電圧を調整することにより、プラズマ生成室11に供給
される高周波電力等のプラズマ生成条件と相互作用する
ことなく制御することが可能となる。
When the constant voltage applied to the sample table 17 is larger than the plasma potential (positive bias), the semiconductor wafer 20 isotropically supplied with the radicals existing in the plasma processing chamber 12, and Negative ions having an acceleration energy corresponding to the difference between the applied constant voltage and the plasma potential are irradiated. At this time, the ion energy can be controlled by adjusting the constant voltage to be applied, without interacting with plasma generation conditions such as high-frequency power supplied to the plasma generation chamber 11.

【0091】試料台17に印加される定電圧がプラズマ
の電位と同じ場合(0バイアス)には、半導体ウェハ2
0には主にプラズマ処理室12に存在するラジカルが等
方的に供給される。
When the constant voltage applied to the sample table 17 is the same as the plasma potential (0 bias), the semiconductor wafer 2
The radicals mainly existing in the plasma processing chamber 12 are isotropically supplied to 0.

【0092】試料台17に印加される定電圧がプラズマ
の電位よりも小さい場合(負バイアス)には、半導体ウ
ェハ20にはプラズマ処理室12に存在するラジカルが
等方的に供給されると共に、印加される定電圧とプラズ
マ電位との差に応じた加速エネルギーを得た正イオンが
照射供給される。この際、イオンエネルギーは、印加す
る定電圧を調整することにより、プラズマ生成室11に
供給される高周波電力等のプラズマ生成条件と相互作用
することなく制御することが可能である。
When the constant voltage applied to the sample stage 17 is smaller than the plasma potential (negative bias), the semiconductor wafer 20 isotropically supplied with the radicals existing in the plasma processing chamber 12, and Positive ions having an acceleration energy corresponding to the difference between the applied constant voltage and the plasma potential are supplied by irradiation. At this time, the ion energy can be controlled by adjusting the applied constant voltage without interacting with plasma generation conditions such as high-frequency power supplied to the plasma generation chamber 11.

【0093】以上説明したように、第2の実施形態によ
ると、以下の効果が得られる。
As described above, according to the second embodiment, the following effects can be obtained.

【0094】(1)プラズマ処理に寄与するプラズマの
解離度、並びにラジカル、イオン及び電子の生成密度又
は生成密度比を制御することができる。
(1) It is possible to control the dissociation degree of plasma that contributes to plasma processing and the generation density or generation density ratio of radicals, ions and electrons.

【0095】(2)プラズマ処理に寄与するプラズマ中
に生成されるラジカル及びイオンの種類と量、各種ラジ
カルの生成比、各種イオンの生成比、並びにラジカルと
イオンとの生成比を制御することができる。
(2) It is possible to control the types and amounts of radicals and ions produced in plasma that contribute to plasma processing, the production ratio of various radicals, the production ratio of various ions, and the production ratio of radicals to ions. it can.

【0096】(3)被処理物に供給されるラジカル及び
イオンの種類と量、各種ラジカルの供給比、各種イオン
の供給比、ラジカル、イオン及び電子の供給比率、並び
に被処理物に入射するイオンの運動エネルギーの制御が
可能となる。
(3) Types and amounts of radicals and ions supplied to the object to be treated, supply ratios of various radicals, supply ratios of various ions, supply ratios of radicals, ions and electrons, and ions incident on the object to be treated. It becomes possible to control the kinetic energy of.

【0097】(4)プラズマ生成室11において高周波
電源23により供給される高周波電力と、定電圧源25
により試料台17にRFバイアスとして供給される定電
圧とが相互作用しないため、(1)に示すプラズマ生成
状態と被処理物に入射するイオンの運動エネルギーとを
独立に制御することができる。
(4) In the plasma generation chamber 11, the high frequency power supplied from the high frequency power supply 23 and the constant voltage source 25
As a result, the constant voltage supplied to the sample stage 17 as an RF bias does not interact, so that the plasma generation state shown in (1) and the kinetic energy of the ions incident on the object to be processed can be controlled independently.

【0098】(5)試料台17に印加される定電圧とプ
ラズマの電位との大小関係により、負イオン主体のイオ
ンアシスト反応、ラジカル主体の表面処理、正イオン主
体のイオンアシスト反応の3種類の反応形態を選ぶこと
が可能となる。その結果、目的に応じて最適なプラズマ
処理を高精度に行なうことができる。
(5) Three types of ion assist reaction mainly composed of negative ions, surface treatment mainly composed of radicals, and ion assist reaction mainly composed of positive ions are performed depending on the magnitude relationship between the constant voltage applied to the sample stage 17 and the potential of plasma. It becomes possible to select the reaction mode. As a result, the optimum plasma treatment can be performed with high accuracy according to the purpose.

【0099】(第3の実施形態)図5は、本発明の第3
の実施形態に係るプラズマ処理装置の概略構成を示して
いる。第3の実施形態においては、プラズマ処理室12
の試料台18と接地との間に、第1の高周波電源19及
び定電圧源25が接続されている点を除いて第1の実施
形態と同様であるので、同一の部材については同一の符
号を付すことにより説明を省略する。
(Third Embodiment) FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention.
2 shows a schematic configuration of the plasma processing apparatus according to the embodiment. In the third embodiment, the plasma processing chamber 12
Since it is the same as the first embodiment except that the first high frequency power source 19 and the constant voltage source 25 are connected between the sample table 18 and the ground, the same reference numerals are used for the same members. The description is omitted by adding.

【0100】以下、前記第3の実施形態に係るプラズマ
処理装置の基本動作について説明するが、第3の実施形
態の動作については、第1の実施形態(高周波電力の印
加時)の効果と第2の実施形態(定電圧の印加時)の効
果とを重ね合わせて考えればよい。
Hereinafter, the basic operation of the plasma processing apparatus according to the third embodiment will be described. Regarding the operation of the third embodiment, the effect of the first embodiment (at the time of applying high frequency power) and the first operation will be described. The effect of the second embodiment (when a constant voltage is applied) may be considered together.

【0101】以下、半導体ウェハ20に生じる電位とプ
ラズマの電位との電位差に基づき、3つに場合に分けて
説明する。尚、第3の実施形態においては、半導体ウェ
ハ20の電位は、第1の高周波電源19により発生する
電位と定電圧源25により発生する電位との合成電位に
より定まる。
The following description will be made in three cases based on the potential difference between the potential generated on the semiconductor wafer 20 and the plasma potential. In addition, in the third embodiment, the potential of the semiconductor wafer 20 is determined by the combined potential of the potential generated by the first high-frequency power source 19 and the potential generated by the constant voltage source 25.

【0102】(1)半導体ウェハ20に生じる電位がプ
ラズマの電位と同じ場合には、プラズマ処理室12で生
成されるラジカル等の中性粒子は等方拡散により半導体
ウェハ20に供給される。一方、合成電位が負の領域に
おいては正イオンが半導体ウェハ20に向けて照射さ
れ、合成電位が正の領域においては負イオン及び電子が
半導体ウェハ20に向けて照射される。なお、合成電位
の負の領域と正の領域との境界は、プラズマ処理室12
のプラズマの電位と同じである。従って、正イオン及び
負イオンの両方が存在するときには、半周期毎に両方の
イオンが照射される。もっとも、第1の高周波電源19
の周波数としてイオンが追従できないような高い周波数
を用いる場合には、イオンの照射は生じない。
(1) When the potential generated on the semiconductor wafer 20 is the same as the plasma potential, neutral particles such as radicals generated in the plasma processing chamber 12 are supplied to the semiconductor wafer 20 by isotropic diffusion. On the other hand, positive ions are irradiated toward the semiconductor wafer 20 in the region where the combined potential is negative, and negative ions and electrons are irradiated toward the semiconductor wafer 20 in the region where the combined potential is positive. The boundary between the negative region and the positive region of the composite potential is defined by the plasma processing chamber 12
It is the same as the plasma potential. Therefore, when both positive ions and negative ions are present, both ions are irradiated every half cycle. However, the first high frequency power source 19
When a high frequency that ions cannot follow is used as the frequency of, the irradiation of ions does not occur.

【0103】(2)半導体ウェハ20に生じる電位がプ
ラズマの電位よりも小さい場合には、プラズマ処理室1
2で生成されるラジカル等の中性粒子は等方拡散により
半導体ウェハ20に供給されるが、イオンの動作につい
ては、次の2つの場合に分けて考えることができる。合
成電位の正領域の大きさがプラズマの電位よりも大きい
場合には、高周波電力の1周期中に半導体ウェハ20の
電位がプラズマの電位よりも正となる領域が存在するた
め、半導体ウェハ20の電位がプラズマの電位よりも正
のときには負イオン及び電子が半導体ウェハ20に照射
される一方、半導体ウェハ20の電位がプラズマの電位
よりも正でないときには正イオンが半導体ウェハ20に
照射される。また、合成電位の正領域の大きさがプラズ
マの電位と同じか小さい場合には、高周波電力の1周期
中に半導体ウェハ20の電位がプラズマの電位よりも正
となる領域が存在しないため、常に正のイオンのみが半
導体ウェハ20に照射される。しかしながら、いずれの
場合にも、第1の高周波電源19の周波数としてイオン
が追従できないような高い周波数を用いる場合には、半
導体ウェハ20に印加されている定電圧の電位が支配的
になり、その動作は定電圧源25のみが印加された場合
の動作となる。
(2) When the potential generated on the semiconductor wafer 20 is smaller than the plasma potential, the plasma processing chamber 1
Neutral particles such as radicals generated in 2 are supplied to the semiconductor wafer 20 by isotropic diffusion, but the action of ions can be considered separately in the following two cases. When the size of the positive region of the composite potential is larger than the potential of the plasma, there is a region where the potential of the semiconductor wafer 20 is positive than the potential of the plasma during one cycle of high-frequency power, so that When the potential is more positive than the plasma potential, the semiconductor wafer 20 is irradiated with negative ions and electrons, while when the potential of the semiconductor wafer 20 is not more positive than the plasma potential, the semiconductor wafer 20 is irradiated with positive ions. In addition, when the size of the positive region of the composite potential is the same as or smaller than the plasma potential, there is no region where the potential of the semiconductor wafer 20 is positive than the plasma potential during one cycle of high-frequency power, and therefore, there is always Only the positive ions are applied to the semiconductor wafer 20. However, in any case, when a high frequency that ions cannot follow is used as the frequency of the first high frequency power supply 19, the potential of the constant voltage applied to the semiconductor wafer 20 becomes dominant, and The operation is an operation when only the constant voltage source 25 is applied.

【0104】(3)半導体ウェハ20に生じる電位がプ
ラズマの電位よりも大きい場合には、プラズマ処理室1
2で生成されるラジカル等の中性粒子は等方拡散により
半導体ウェハ20に供給される。この場合にもイオンの
動作については、次の2つの場合に分けて考えることが
できる。合成電位の負領域の大きさがプラズマの電位よ
りも小さい場合には、高周波電力の1周期中に半導体ウ
ェハ20の電位がプラズマの電位よりも負となる領域が
存在するため、半導体ウェハ20の電位がプラズマの電
位よりも負のときには正イオンが半導体ウェハ20に照
射される一方、半導体ウェハ20の電位がプラズマの電
位よりも負にならないときには、負イオン及び電子が半
導体ウェハ20に照射される。また、合成電位の負領域
の大きさがプラズマ電位と同じか大きい場合には、高周
波電力の1周期中に半導体ウェハ20の電位がプラズマ
の電位に対して負となる領域が存在しないため、常に負
のイオン及び電子が半導体ウェハ20に照射される。し
かしながら、いずれの場合にも、第1の高周波電源19
の周波数としてイオンが追従できないような高い周波数
を用いる場合には、半導体ウェハ20に印加されている
定電圧の電位が支配的になり、その動作は定電圧源25
のみが印加された場合の動作となる。
(3) When the potential generated on the semiconductor wafer 20 is higher than the plasma potential, the plasma processing chamber 1
Neutral particles such as radicals generated in 2 are supplied to the semiconductor wafer 20 by isotropic diffusion. Also in this case, the action of ions can be considered separately in the following two cases. When the size of the negative region of the composite potential is smaller than the plasma potential, there is a region where the potential of the semiconductor wafer 20 becomes negative than the plasma potential during one cycle of high-frequency power, so that the semiconductor wafer 20 has a negative potential. When the potential is more negative than the potential of plasma, the semiconductor wafer 20 is irradiated with positive ions, while when the potential of the semiconductor wafer 20 is not more negative than the potential of plasma, the semiconductor wafer 20 is irradiated with negative ions and electrons. . In addition, when the size of the negative region of the composite potential is equal to or larger than the plasma potential, there is no region where the potential of the semiconductor wafer 20 is negative with respect to the plasma potential during one cycle of the high frequency power, so that there is always The semiconductor wafer 20 is irradiated with negative ions and electrons. However, in any case, the first high frequency power source 19
When a high frequency that ions cannot follow is used as the frequency of, the potential of the constant voltage applied to the semiconductor wafer 20 becomes dominant, and the operation is performed by the constant voltage source 25.
It is the operation when only the voltage is applied.

【0105】さらに、イオンのエネルギーについては、
第1の高周波電源19の印加電力の大きさと定電圧源2
5の印加電圧の大きさとを調整することにより制御する
ことができる。
Further, regarding the energy of ions,
The magnitude of the power applied to the first high frequency power source 19 and the constant voltage source 2
5 can be controlled by adjusting the magnitude of the applied voltage.

【0106】以上のように、第3の実施形態によると、
プラズマ生成室11からプラズマ輸送路13を通ってプ
ラズマ処理室12に導入されたプラズマをRIE放電に
より再励起しながら、正イオン及び負イオンを所望のエ
ネルギーを持たせて取り出し、半導体ウェハ20に照射
することが可能となる。
As described above, according to the third embodiment,
While re-exciting the plasma introduced from the plasma generation chamber 11 into the plasma processing chamber 12 through the plasma transport path 13 by RIE discharge, positive ions and negative ions are taken out with desired energy and irradiated onto the semiconductor wafer 20. It becomes possible to do.

【0107】また、ラジカル成分においては、従来のR
IE装置のみの場合により得られるプラズマよりも解離
が進み且つ従来の誘導結合プラズマにより得られるプラ
ズマ程には解離が進み過ぎていないプラズマを生成する
ことが可能となる。
In the radical component, conventional R
It is possible to generate a plasma that is more dissociated than the plasma obtained in the case of only the IE apparatus and is not dissociated too much as much as the plasma obtained by the conventional inductively coupled plasma.

【0108】さらに、プラズマの解離度は、プラズマ輸
送路13の構造を変えることにより制御することができ
る。従って、被処理物である半導体ウェハ20に供給さ
れるラジカル及びイオンの種類と量、各種ラジカルの供
給比、各種イオンの供給比、ラジカル、イオン及び電子
の供給比率、並びに被処理物に入射するイオンの運動エ
ネルギーの制御が可能となる。その結果、プラズマ処理
の目的に応じて、プラズマ処理に寄与する粒子の供給条
件を最適化することにより、半導体ウェハ20の表面の
微細構造中で生じる物理化学反応を高精度に制御でき
る。
Further, the degree of plasma dissociation can be controlled by changing the structure of the plasma transport path 13. Therefore, the types and amounts of radicals and ions supplied to the semiconductor wafer 20, which is the object to be processed, the supply ratios of various radicals, the supply ratios of various ions, the supply ratios of radicals, ions and electrons, and incident on the object to be processed. It is possible to control the kinetic energy of ions. As a result, by optimizing the supply conditions of particles contributing to the plasma processing according to the purpose of the plasma processing, it is possible to control the physicochemical reaction occurring in the fine structure of the surface of the semiconductor wafer 20 with high accuracy.

【0109】図6は、前記第3の実施形態の変形例に係
るプラズマ処理装置の概略構成を示している。該変形例
においては、第3実施形態における渦巻状の誘導結合コ
イル22に代えて、互いに分割され且つ中心部で第2の
高周波電源23に共通に接続されている分割型の誘導結
合コイル26が設けられている。他の構成については、
第3の実施形態と同様であるので、同一の部材について
は同一の符号を付すことにより、説明を省略する。
FIG. 6 shows a schematic structure of a plasma processing apparatus according to a modification of the third embodiment. In the modification, instead of the spiral inductive coupling coil 22 in the third embodiment, a split type inductive coupling coil 26 that is divided from each other and is commonly connected to the second high frequency power supply 23 at the center is provided. It is provided. For other configurations,
Since it is the same as the third embodiment, the same members are designated by the same reference numerals and the description thereof is omitted.

【0110】図7は、本発明の第4の実施形態に係るプ
ラズマ処理装置の概略構成を示している。第4の実施形
態においては、第3の実施形態における渦巻状の誘導結
合コイル22に代えて、プラズマ生成室11の周壁の外
側に巻かれたスパイラル状の誘導結合コイル27が設け
られている点、及び気体導入手段15がプラズマ生成室
11の頂部に設けられている点を除いては、第3の実施
形態と同様であるので、同一の部材については同一の符
号を付すことにより、説明を省略する。
FIG. 7 shows a schematic configuration of a plasma processing apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. In the fourth embodiment, in place of the spiral inductive coupling coil 22 in the third embodiment, a spiral inductive coupling coil 27 wound on the outside of the peripheral wall of the plasma generation chamber 11 is provided. , And the gas introducing means 15 are the same as those in the third embodiment except that the gas introducing means 15 is provided at the top of the plasma generation chamber 11, and therefore the same members will be denoted by the same reference numerals and will not be described. Omit it.

【0111】図8は、本発明の第5の実施形態に係るプ
ラズマ処理装置の概略構成を示している。第5の実施形
態においては、第3の実施形態におけるプラズマ生成室
11の構造が異なっている点を除いては、第3の実施形
態と同様であるので、同一の部材については同一の符号
を付すことにより、説明を省略する。
FIG. 8 shows a schematic configuration of a plasma processing apparatus according to the fifth embodiment of the present invention. The fifth embodiment is the same as the third embodiment except that the structure of the plasma generation chamber 11 in the third embodiment is different, and thus the same reference numerals are given to the same members. Description will be omitted by attaching.

【0112】図8に示すように、プラズマ生成室11の
上部に筒状のプラズマ導入部31が設けられ、ガス導入
装置15はプラズマ導入部31に設けられていると共
に、プラズマ導入部31の頂部には石英等よりなる誘電
体板32が設けられている。誘電体板32の上には導波
管33が設けられており、該導波管33には図示しない
マイクロ波源からマイクロ波34が供給される。マイク
ロ波34は、導波管33により伝播されてプラズマ生成
室11に入射する。プラズマ導入部31の外側には、マ
イクロ波34の入射方向に磁場Bzを発生させるための
磁石35,36が設けられており、該磁石35,36に
より生じた磁界とマイクロ波34との電子サイクロトロ
ン共鳴(ECR)により、プラズマが生成される。
As shown in FIG. 8, a cylindrical plasma introduction part 31 is provided above the plasma generation chamber 11, the gas introduction device 15 is provided in the plasma introduction part 31, and the top part of the plasma introduction part 31 is provided. Is provided with a dielectric plate 32 made of quartz or the like. A waveguide 33 is provided on the dielectric plate 32, and a microwave 34 is supplied to the waveguide 33 from a microwave source (not shown). The microwave 34 is propagated by the waveguide 33 and enters the plasma generation chamber 11. Magnets 35 and 36 for generating a magnetic field Bz in the incident direction of the microwave 34 are provided outside the plasma introduction unit 31, and an electron cyclotron for the magnetic field generated by the magnets 35 and 36 and the microwave 34. A plasma is generated by resonance (ECR).

【0113】第5の実施形態においても、第3の実施形
態と同様の効果が得られる。
Also in the fifth embodiment, the same effect as in the third embodiment can be obtained.

【0114】また、従来のECR型のプラズマ生成源に
おいては、磁場Bzが半導体ウェハ20に影響を与える
が、第5の実施形態においては、プラズマ生成室11と
プラズマ処理室12とが互いに独立に設けられているた
め、半導体ウェハ20は磁場Bzの影響を殆ど受けるこ
とがない。
In the conventional ECR type plasma generation source, the magnetic field Bz affects the semiconductor wafer 20, but in the fifth embodiment, the plasma generation chamber 11 and the plasma processing chamber 12 are independent of each other. Since it is provided, the semiconductor wafer 20 is hardly affected by the magnetic field Bz.

【0115】さらに、ECR型のプラズマ生成源は発散
型であるため、従来の構造においては、ラジカル及びイ
オンの供給において均一性が悪いという欠点を有してい
たが、第5の実施形態においては、プラズマ輸送路13
の距離及び断面積を最適化することにより、前記の問題
を解決することができる。
Further, since the ECR type plasma generation source is a divergence type, the conventional structure has a drawback that the uniformity of the supply of radicals and ions is poor, but in the fifth embodiment, it is not. , Plasma transport path 13
The above problem can be solved by optimizing the distance and the cross-sectional area of.

【0116】図9は、本発明の第6の実施形態に係るプ
ラズマ処理装置の概略構成を示している。第6の実施形
態においては、第3の実施形態におけるプラズマ生成室
11の構造が異なっている点を除いては、第3の実施形
態と同様であるので、同一の部材については同一の符号
を付すことにより、説明を省略する。
FIG. 9 shows a schematic structure of a plasma processing apparatus according to the sixth embodiment of the present invention. The sixth embodiment is the same as the third embodiment except that the structure of the plasma generation chamber 11 in the third embodiment is different, and thus the same reference numerals are given to the same members. Description will be omitted by attaching.

【0117】図9に示すように、プラズマ生成室11の
上部には筒状のプラズマ発生部38が設けられている。
プラズマ発生部38の外側にはヘリコンアンテナ39が
設けられ、該ヘリコンアンテナ39の一端に第2の高周
波電源23が接続され、他端は接地されている。また、
プラズマ生成室11の外側にはプラズマ伝搬用のマルチ
ポール磁石40が設けられている。
As shown in FIG. 9, a cylindrical plasma generating portion 38 is provided above the plasma generating chamber 11.
A helicon antenna 39 is provided outside the plasma generator 38, one end of the helicon antenna 39 is connected to the second high frequency power supply 23, and the other end is grounded. Also,
A multi-pole magnet 40 for plasma propagation is provided outside the plasma generation chamber 11.

【0118】第6の実施形態においても、第3の実施形
態と同様の効果が得られる。
Also in the sixth embodiment, the same effect as in the third embodiment can be obtained.

【0119】また、従来のヘリコン波型のプラズマ発生
源においては、磁場が半導体ウェハ20に影響を与える
が、第5の実施形態においては、プラズマ生成室11と
プラズマ処理室12とが互いに独立して設けられている
ため、半導体ウェハ20は磁場Bzの影響を殆ど受けな
い。
In the conventional helicon wave type plasma generation source, the magnetic field affects the semiconductor wafer 20, but in the fifth embodiment, the plasma generation chamber 11 and the plasma processing chamber 12 are independent of each other. Therefore, the semiconductor wafer 20 is hardly affected by the magnetic field Bz.

【0120】図10(a)は、本発明の第7の実施形態
に係るプラズマ処理装置の概略構成を示している。第7
の実施形態においては、第3の実施形態におけるプラズ
マ生成室11及び連結部材14の構造が異なっている点
を除いては、第3の実施形態と同様であるので、同一の
部材については同一の符号を付すことにより説明を省略
する。
FIG. 10A shows a schematic structure of the plasma processing apparatus according to the seventh embodiment of the present invention. Seventh
The third embodiment is the same as the third embodiment except that the structures of the plasma generation chamber 11 and the connecting member 14 in the third embodiment are different, and thus the same members are the same. The description is omitted by attaching the reference numerals.

【0121】図10(a)に示すように、プラズマ処理
室12の外側にリング状のプラズマ生成室11が設けら
れ、該プラズマ生成室11の外側には第4の実施形態と
同様のスパイラル状の誘導結合コイル27が設けられて
いる。また、プラズマ生成室11とプラズマ処理室12
とは、図10(b)に示すような円筒状の連結部材14
によって連結されており、該連結部材14には、等間隔
に形成された多数の開口部よりなるプラズマ輸送路13
が設けられている。
As shown in FIG. 10 (a), a ring-shaped plasma generating chamber 11 is provided outside the plasma processing chamber 12, and the spiral-shaped plasma generating chamber 11 is provided outside the plasma generating chamber 11 as in the fourth embodiment. The inductive coupling coil 27 is provided. Further, the plasma generation chamber 11 and the plasma processing chamber 12
Is a cylindrical connecting member 14 as shown in FIG.
The plasma transport path 13 composed of a large number of openings formed at equal intervals is connected to the connecting member 14.
Is provided.

【0122】以下、第7の実施形態に係るプラズマ処理
装置の動作について説明するが、基本的な動作について
は、第3の実施形態と同様である。
The operation of the plasma processing apparatus according to the seventh embodiment will be described below, but the basic operation is the same as that of the third embodiment.

【0123】まず、気体導入手段15からプラズマ生成
室11に半導体ウェハ20を処理するのに適した気体を
導入すると共に、排気手段16によりプラズマ処理室1
2内の気体等を外部に排出すると、プラズマ生成室11
内の気体もプラズマ輸送路13及びプラズマ処理室12
を介して外部に排出される。
First, a gas suitable for processing the semiconductor wafer 20 is introduced into the plasma generation chamber 11 from the gas introduction unit 15, and the plasma processing chamber 1 is exhausted by the exhaust unit 16.
When the gas in 2 is discharged to the outside, the plasma generation chamber 11
The gas inside is also the plasma transport path 13 and the plasma processing chamber 12.
It is discharged to the outside via.

【0124】プラズマ生成室11内の圧力及びプラズマ
処理室12内の圧力が所定値に達して安定すると、第2
の高周波電源23から誘導結合コイル27に高周波電力
を印加すると、プラズマ生成室11においてドーナツ状
にプラズマが生成され、生成されたプラズマは連結部材
14のプラズマ輸送路13を通ってプラズマ処理室12
に導入される。第7の実施形態においても、プラズマ輸
送路13の距離、断面積及びアスペクト比を調整するこ
とにより、プラズマ処理室12に導入されるプラズマの
解離度を制御することができる。
When the pressure in the plasma generation chamber 11 and the pressure in the plasma processing chamber 12 reach a predetermined value and stabilize, the second
When high frequency power is applied from the high frequency power source 23 to the inductive coupling coil 27, plasma is generated in a donut shape in the plasma generation chamber 11, and the generated plasma passes through the plasma transportation path 13 of the connecting member 14 and the plasma processing chamber 12
Will be introduced. Also in the seventh embodiment, the dissociation degree of the plasma introduced into the plasma processing chamber 12 can be controlled by adjusting the distance, the cross-sectional area, and the aspect ratio of the plasma transport path 13.

【0125】プラズマ処理室12に導入されたプラズマ
は、第1の高周波電源19及び定電圧源25により試料
台17に印加された高周波電力によって容量結合による
励起を受ける。従って、第1の高周波電源19により印
加される高周波電力を調整することにより、ラジカルの
解離度をさらに制御することができる。また、この際、
第1の高周波電源19により生じる陰極降下電圧:Vd
c及び定電圧源25の電圧を調整することにより、イオ
ンエネルギーを制御できる。
The plasma introduced into the plasma processing chamber 12 is excited by capacitive coupling by the high frequency power applied to the sample stage 17 by the first high frequency power supply 19 and the constant voltage source 25. Therefore, the dissociation degree of radicals can be further controlled by adjusting the high-frequency power applied by the first high-frequency power supply 19. Also, at this time,
Cathode drop voltage generated by the first high frequency power supply 19: Vd
The ion energy can be controlled by adjusting the voltages of c and the constant voltage source 25.

【0126】従って、試料台17上の半導体ウェハ20
は、ラジカルの解離度及びイオンエネルギーが独立に制
御された状態で、RIEによるプラズマ処理を受けるこ
とが可能になる。
Therefore, the semiconductor wafer 20 on the sample table 17 is
Can be subjected to plasma treatment by RIE while the dissociation degree of radicals and ion energy are controlled independently.

【0127】図11及び図12は、本発明の第8の実施
形態に係るプラズマ処理装置の概略構成を示しており、
図11は縦縦断面構造を、図12は横断面構造をそれぞ
れ示している。第8の実施形態は、第7の実施形態にお
けるプラズマ生成室11の構造が異なっている点を除い
ては、第7の実施形態と同様であるので、同一の部材に
ついては同一の符号を付すことにより説明を省略する。
11 and 12 show a schematic structure of the plasma processing apparatus according to the eighth embodiment of the present invention.
FIG. 11 shows a vertical and vertical sectional structure, and FIG. 12 shows a horizontal sectional structure. The eighth embodiment is the same as the seventh embodiment except that the structure of the plasma generation chamber 11 in the seventh embodiment is different, and thus the same members are designated by the same reference numerals. Therefore, the description is omitted.

【0128】図11及び図12に示すように、プラズマ
生成室11の外側には円筒状の絶縁体41を介してリン
グ状の導波管42が設けられている。これにより、プラ
ズマ生成室11は真空状態で気密に保持される。また、
該導波管42には適所に結合口43が形成されていると
共に、図12に示すように、導波管42は、マイクロ波
を伝搬させる導波路44を介してマイクロ波発生器45
が接続されている。
As shown in FIGS. 11 and 12, a ring-shaped waveguide 42 is provided outside the plasma generation chamber 11 via a cylindrical insulator 41. As a result, the plasma generation chamber 11 is kept airtight in a vacuum state. Also,
A coupling port 43 is formed at an appropriate position in the waveguide 42, and as shown in FIG. 12, the waveguide 42 includes a microwave generator 45 through a waveguide 44 that propagates microwaves.
Is connected.

【0129】以下、第8の実施形態に係るプラズマ処理
装置の動作について説明する。
The operation of the plasma processing apparatus according to the eighth embodiment will be described below.

【0130】マイクロ波発生器45において生成された
マイクロ波は、導波路44を介して導波管42に導入さ
れる。導波管42に導入されたマイクロ波は、結合口4
3を介してプラズマ生成室11に伝搬し、気体導入手段
15からプラズマ生成室11に導入された気体を励起し
てプラズマ生成室11にプラズマを生成する。プラズマ
生成室11で生成されたプラズマはプラズマ輸送路13
を通ってプラズマ処理室12に導入される。
The microwave generated by the microwave generator 45 is introduced into the waveguide 42 through the waveguide 44. The microwave introduced into the waveguide 42 is coupled to the coupling port 4
3 propagates to the plasma generation chamber 11 via 3 and excites the gas introduced into the plasma generation chamber 11 from the gas introduction means 15 to generate plasma in the plasma generation chamber 11. The plasma generated in the plasma generation chamber 11 is a plasma transport path 13
And is introduced into the plasma processing chamber 12 through.

【0131】プラズマ生成室11においてプラズマを均
一に発生させることは、均一なプラズマ処理を行なうた
めに重要であり、このために、導波管42に均一にマイ
クロ波を導入する必要がある。そこで、マイクロ波発生
器45で発生したマイクロ波を複数に分割し、複数のマ
イクロ波を複数の導波路44を介して導波管42に導入
することが好ましい。また、導波管42を調整して、導
波管42内に定在波を発生させてもよい。いずれの場合
でも、結合口43はプラズマ生成室11においてプラズ
マが均一に生成されるように、数、位置及び形状を最適
化するが好ましい。
Uniform generation of plasma in the plasma generation chamber 11 is important for performing uniform plasma processing, and for this reason, it is necessary to uniformly introduce microwaves into the waveguide 42. Therefore, it is preferable to divide the microwave generated by the microwave generator 45 into a plurality of microwaves and introduce the plurality of microwaves into the waveguide 42 through the plurality of waveguides 44. Further, the waveguide 42 may be adjusted to generate a standing wave in the waveguide 42. In any case, it is preferable to optimize the number, position and shape of the coupling ports 43 so that plasma is uniformly generated in the plasma generation chamber 11.

【0132】前記の第1〜第7の実施形態においても、
大口径プラズマを生成可能であるが、第8の実施形態に
よると、誘導結合プラズマではなく、マイクロ波プラズ
マを用いるので、一層大口径なプラズマを生成すること
ができる。
Also in the above-mentioned first to seventh embodiments,
Large-diameter plasma can be generated, but according to the eighth embodiment, since microwave plasma is used instead of inductively coupled plasma, larger-diameter plasma can be generated.

【0133】図13は、本発明の第9の実施形態に係る
プラズマ処理装置の概略構成を示している。前記の第8
の実施形態に係るプラズマ処理装置は大口径プラズマを
生成可能であるが、第8の実施形態ではプラズマの大口
径化には限界がある。そこで、第9の実施形態において
は、1つのプラズマ処理室12に対して複数個例えば4
個のプラズマ生成室11を接続するものである。各プラ
ズマ生成室11の構造は、図6に示したプラズマ生成室
11と同様であるので、詳細な説明は省略するが。各プ
ラズマ生成室11とプラズマ処理室12とはプラズマ輸
送路13を介して連通しており、各プラズマ生成室11
において生成されたプラズマは各プラズマ輸送路13を
介してプラズマ処理室12に導入される。
FIG. 13 shows a schematic structure of a plasma processing apparatus according to the ninth embodiment of the present invention. 8th above
The plasma processing apparatus according to the embodiment can generate a large-diameter plasma, but the eighth embodiment has a limit in increasing the plasma diameter. Therefore, in the ninth embodiment, a plurality of plasma processing chambers 12, for example 4
The individual plasma generation chambers 11 are connected. Since the structure of each plasma generation chamber 11 is the same as that of the plasma generation chamber 11 shown in FIG. 6, detailed description thereof will be omitted. The plasma generation chambers 11 and the plasma processing chambers 12 communicate with each other via the plasma transportation path 13,
The plasma generated in 1 is introduced into the plasma processing chamber 12 via each plasma transport path 13.

【0134】以上、説明したように、本発明の各実施形
態に係るプラズマ処理装置によると、プラズマ生成室1
1とプラズマ処理室12とは、互いに独立して設けられ
ていると共に、連結部材14に形成された真空保持可能
なプラズマ輸送路13により連通しているため、あらゆ
る種類のプラズマ源も採用可能である。
As described above, according to the plasma processing apparatus according to each embodiment of the present invention, the plasma generation chamber 1
1 and the plasma processing chamber 12 are provided independently of each other and communicate with each other through a plasma transport path 13 capable of holding vacuum, which is formed in the connecting member 14, so that any type of plasma source can be adopted. is there.

【0135】従って、本発明においては、前記各実施形
態において示したプラズマ源の他に、誘導結合プラズマ
制御手段と磁場印加とを組み合わせたプラズマ生成手
段、1/4波長アンテナや1/2波長アンテナ等のアン
テナによる高周波輻射を用いたプラズマ生成手段、高周
波回転電界を利用したプラズマ生成手段、マイクロ波ス
ロットアンテナ等のアンテナ輻射を用いたECR(Elec
tron Cyclotron Resonance)プラズマ生成手段、MER
IE等の容量結合に磁場を印加したプラズマ生成手段、
表面波による電力供給を利用した表面波プラズマ生成手
段、荷電粒子ビーム励起又はレーザ等の光励起によるプ
ラズマ生成手段、ホロー電極を用いたプラズマ生成手
段、及び前記のいくつかの手段の組合せによるプラズマ
生成手段が考えられ、本発明のプラズマ処理装置は、あ
らゆるタイプのプラズマ源においても実現可能であり、
非常に汎用性が高い。
Therefore, in the present invention, in addition to the plasma source shown in each of the above-mentioned embodiments, plasma generating means combining inductively coupled plasma control means and magnetic field application, a quarter-wave antenna or a half-wave antenna. Such as plasma generation means using high frequency radiation from an antenna, plasma generation means using high frequency rotating electric field, ECR using antenna radiation such as microwave slot antenna (Elec
tron Cyclotron Resonance) Plasma generation means, MER
Plasma generating means for applying a magnetic field to capacitive coupling such as IE,
Surface wave plasma generation means utilizing electric power supply by surface waves, plasma generation means by charged particle beam excitation or optical excitation such as laser, plasma generation means using hollow electrodes, and plasma generation means by combination of some of the above means Therefore, the plasma processing apparatus of the present invention can be realized in any type of plasma source,
Very versatile.

【0136】[0136]

【発明の効果】請求項1の発明に係るプラズマ発生装置
によると、放出口から放出されるプラズマの解離度をプ
ラズマ生成室で生成されたときの解離度よりも低下させ
ることができると共に、プラズマ輸送路の距離又は断面
積を変更することによりプラズマの解離度の低下度合い
を変化させることができるので、プラズマ放出口から放
出されるプラズマの解離度を制御することが可能にな
る。
According to the plasma generator of the first aspect of the present invention, the dissociation degree of the plasma emitted from the emission port can be made lower than the dissociation degree when the plasma is generated in the plasma generation chamber, and the plasma is generated. By changing the distance or cross-sectional area of the transport path, the degree of decrease in the degree of dissociation of plasma can be changed, so that the degree of dissociation of plasma emitted from the plasma emission port can be controlled.

【0137】請求項2の発明に係るプラズマ発生方法に
よると、放出口から放出されるプラズマの解離度をプラ
ズマ生成室で生成されたときの解離度よりも低下させる
ことができる。
According to the plasma generating method of the second aspect of the present invention, the dissociation degree of the plasma emitted from the emission port can be made lower than the dissociation degree when the plasma is generated in the plasma generation chamber.

【0138】請求項3の発明に係るプラズマ処理装置に
よると、プラズマ源に印加される高周波電圧と被処理物
に印加されるバイアス電圧との相互作用を回避できるた
め、プラズマ処理室に印加されるバイアス電圧を制御す
ることにより、被処理物に到達するラジカルやイオンの
種類若しくは量及びラジカルとイオンとのバランス等
を、プラズマ生成室で生成されるプラズマの解離度に影
響を及ぼすことなく制御することが可能になる。
According to the plasma processing apparatus of the third aspect of the present invention, since the interaction between the high frequency voltage applied to the plasma source and the bias voltage applied to the object to be processed can be avoided, it is applied to the plasma processing chamber. By controlling the bias voltage, the type and amount of radicals and ions that reach the object to be processed and the balance between radicals and ions are controlled without affecting the dissociation degree of plasma generated in the plasma generation chamber. It will be possible.

【0139】また、プラズマ処理室に導入されるプラズ
マの解離度をプラズマ生成室で生成されたときの解離度
よりも低下させることができると共に、プラズマ輸送路
の距離又は断面積を変更することによりプラズマの解離
度の低下度合いを変化させることができるので、プラズ
マ処理室に導入されるプラズマの解離度を制御すること
が可能になる。
Further, the dissociation degree of the plasma introduced into the plasma processing chamber can be made lower than the dissociation degree when the plasma is generated in the plasma generation chamber, and the distance or the cross-sectional area of the plasma transport path is changed. Since the degree of decrease in the degree of dissociation of plasma can be changed, the degree of dissociation of plasma introduced into the plasma processing chamber can be controlled.

【0140】また、プラズマ生成室におけるプラズマの
生成条件及びプラズマ輸送路の構成を調整することによ
り、プラズマ処理室に供給されるプラズマ中のラジカル
やイオンの種類及び量、各種ラジカルの生成比、各種イ
オンの生成比、ラジカルとイオンとの生成比を制御する
ことができる。
By adjusting the plasma generation conditions in the plasma generation chamber and the configuration of the plasma transport path, the types and amounts of radicals and ions in the plasma supplied to the plasma processing chamber, the generation ratio of various radicals, various types of radicals, and the like. It is possible to control the production ratio of ions and the production ratio of radicals and ions.

【0141】請求項4の発明に係るプラズマ処理装置に
よると、被処理物保持手段に保持された被処理物に電圧
を印加する電圧印加手段を備えているため、被処理物に
バイアス電圧を印加することができるので、次にような
効果が得られる。
According to the plasma processing apparatus of the fourth aspect of the present invention, the bias voltage is applied to the object to be processed, since the plasma processing apparatus is provided with the voltage applying means for applying the voltage to the object to be processed held by the object to be processed holding means. Therefore, the following effects can be obtained.

【0142】(1)プラズマ処理に寄与するプラズマの
解離度、並びにラジカル、イオン及び電子の生成密度又
は生成密度比を制御することができる。
(1) It is possible to control the dissociation degree of plasma that contributes to plasma processing, and the generation density or generation density ratio of radicals, ions, and electrons.

【0143】(2)プラズマ処理に寄与するプラズマ中
に生成されるラジカル及びイオンの種類と量、各種ラジ
カルの生成比、各種イオンの生成比並びにラジカルとイ
オンとの生成比を制御することができる。
(2) It is possible to control the types and amounts of radicals and ions generated in plasma that contribute to plasma processing, the production ratio of various radicals, the production ratio of various ions, and the production ratio of radicals to ions. .

【0144】(3)被処理物に供給されるラジカル及び
イオンの種類と量、各種ラジカルの供給比、各種イオン
の供給比、ラジカル、イオン及び電子の供給比率並びに
被処理物に入射するイオンの運動エネルギーの制御が可
能となる。
(3) Types and amounts of radicals and ions supplied to the object to be processed, supply ratios of various radicals, supply ratios of various ions, supply ratios of radicals, ions and electrons, and ions incident on the object to be processed. The kinetic energy can be controlled.

【0145】(4)プラズマ源に印加される高周波電圧
と被処理物に印加されるバイアス電圧とが相互作用しな
いため、プラズマ生成状態と被処理物に入射するイオン
の運動エネルギーとを独立に制御することが可能とな
る。
(4) Since the high frequency voltage applied to the plasma source and the bias voltage applied to the object to be processed do not interact with each other, the plasma generation state and the kinetic energy of the ions incident on the object to be processed are independently controlled. It becomes possible to do.

【0146】従って、請求項4の発明によると、高精
度、高品質且つ安定したプラズマ処理が可能となる。
Therefore, according to the fourth aspect of the present invention, it is possible to perform the plasma processing with high accuracy, high quality and stability.

【0147】請求項5の発明に係るプラズマ処理装置に
よると、被処理物にDCバイアス電位を印加できるた
め、被処理物に印加される定電圧とプラズマ電位との電
位差を調整することにより、プラズマ処理室に存在する
ラジカルを被処理物に等方的に供給できると共に、印加
定電圧とプラズマ電位との差に対応する加速エネルギー
を得た正又は負のイオンを被処理物に照射することがで
きる。
According to the plasma processing apparatus of the fifth aspect of the present invention, since the DC bias potential can be applied to the object to be processed, the plasma is adjusted by adjusting the potential difference between the constant voltage applied to the object to be processed and the plasma potential. Radicals existing in the processing chamber can be isotropically supplied to the object to be processed, and the object to be processed can be irradiated with positive or negative ions having acceleration energy corresponding to the difference between the applied constant voltage and the plasma potential. it can.

【0148】請求項6の発明に係るプラズマ処理装置に
よると、被処理物にRFバイアス電位を印加できるた
め、プラズマ処理室にプラズマ源としての機能も兼ね備
えさせることができる。印加される高周波電圧の周波数
及び大きさに応じて、被処理物をプラズマ電位よりも負
にバイアスでき、エネルギーを与えられたイオンを被処
理物に照射できる。また、被処理物に高周波電圧が印加
されるため、プラズマ処理室に輸送されたプラズマはプ
ラズマ処理室において再励起されるので、非励起のガス
を導入する場合に比べて、解離度の高いプラズマを生成
できる。また、プラズマの組成を、プラズマ生成室、プ
ラズマ輸送路及びプラズマ処理室の3ヶ所において制御
できるので、プラズマ組成変化の自由度が拡大される。
この場合、プラズマ生成室とプラズマ処理室とが互いに
独立して設けられているため、プラズマ生成室又はプラ
ズマ処理室に印加する高周波電圧を変化させても、高周
波電圧同士が相互に影響し合うことはない。さらに、プ
ラズマ処理室においてプラズマが再励起されることによ
り、プラズマ密度が向上するので、プラズマ処理速度の
向上を図ることができる。
According to the plasma processing apparatus of the sixth aspect, since the RF bias potential can be applied to the object to be processed, the plasma processing chamber can also have a function as a plasma source. Depending on the frequency and magnitude of the applied high-frequency voltage, the object to be processed can be biased more negatively than the plasma potential, and the object to be processed can be irradiated with energy-added ions. Further, since a high-frequency voltage is applied to the object to be processed, the plasma transported to the plasma processing chamber is re-excited in the plasma processing chamber, so that a plasma having a higher dissociation degree than that in the case of introducing a non-excited gas is used. Can be generated. Further, since the composition of plasma can be controlled in three places of the plasma generation chamber, the plasma transportation path and the plasma processing chamber, the degree of freedom in changing the plasma composition is expanded.
In this case, since the plasma generation chamber and the plasma processing chamber are provided independently of each other, even if the high frequency voltage applied to the plasma generation chamber or the plasma processing chamber is changed, the high frequency voltages may affect each other. There is no. Further, the plasma density is improved by re-exciting the plasma in the plasma processing chamber, so that the plasma processing speed can be improved.

【0149】請求項7の発明に係るプラズマ処理装置に
よると、被処理物に高周波電圧及び定電圧が印加される
ため、プラズマ処理室はRIE装置としての機能を持
ち、プラズマ処理室はプラズマ源としての機能も兼ね備
えることになる。また、請求項5の発明の効果と請求項
6の発明の効果とが組み合わされた効果が得られると共
に、組み合わせることにより次のような効果が得られ
る。すなわち、高周波電圧により生じた被処理物の電位
に定電圧を重畳することにより、被処理物の電位を変え
ることができるので、バイアスにより取り出す正負イオ
ンの量、及び正負イオンのイオンエネルギーを所望のも
のに変えることができる。
According to the plasma processing apparatus of the seventh aspect, since the high frequency voltage and the constant voltage are applied to the object to be processed, the plasma processing chamber has a function as an RIE device and the plasma processing chamber serves as a plasma source. Will also have the function of. In addition, the effect of the invention of claim 5 and the effect of the invention of claim 6 are obtained in combination, and the following effects are obtained by combining them. That is, since the potential of the object to be processed can be changed by superimposing a constant voltage on the potential of the object to be processed generated by the high frequency voltage, the amount of positive and negative ions to be extracted by the bias and the ion energy of the positive and negative ions can be desired. You can turn it into something.

【0150】請求項8の発明に係るプラズマ処理装置に
よると、プラズマ生成室とプラズマ処理室とを気密状態
で連結する連結手段を備えているため、プラズマ処理室
で行なうプラズマ処理に応じてプラズマ生成室を取り替
えてプラズマ処理室に連結することができる。
According to the plasma processing apparatus of the eighth aspect of the present invention, since the plasma generating chamber and the plasma processing chamber are provided with the connecting means in an airtight state, the plasma processing chamber generates plasma in accordance with the plasma processing. The chamber can be replaced and connected to the plasma processing chamber.

【0151】請求項9の発明に係るプラズマ処理装置に
よると、連結手段はプラズマ生成室とプラズマ処理室と
の間に設けられた板状体であり、プラズマ輸送路は板状
体に形成された開口部であるため、プラズマ生成室とプ
ラズマ処理室との連結が容易であると共に、プラズマ輸
送路の距離及び断面積の調整が容易である。
According to the plasma processing apparatus of the ninth aspect, the connecting means is a plate-like member provided between the plasma generating chamber and the plasma processing chamber, and the plasma transport path is formed in the plate-like member. Since it is an opening, the plasma generation chamber and the plasma processing chamber can be easily connected, and the distance and cross-sectional area of the plasma transportation path can be easily adjusted.

【0152】請求項10の発明に係るプラズマ処理装置
によると、連結手段としての板状体は被処理物と平行に
設けられ、プラズマ輸送路は板状体に分散して形成され
た複数の開口部であるため、プラズマ生成室で生成され
たプラズマを被処理物に対して均一に供給することがで
きる。
According to the plasma processing apparatus of the tenth aspect of the present invention, the plate-shaped body as the connecting means is provided in parallel with the object to be processed, and the plasma transportation paths are formed in a plurality of openings dispersed in the plate-shaped body. Since it is a part, the plasma generated in the plasma generation chamber can be uniformly supplied to the object to be processed.

【0153】請求項11の発明に係るプラズマ処理装置
によると、プラズマ生成室はプラズマ処理室の外側を囲
むように設けられ、連結手段はプラズマ生成室とプラズ
マ処理室との間に設けられた筒状体であり、プラズマ輸
送路は筒状体に形成された開口部であるため、プラズマ
生成室で生成されたプラズマをプラズマ処理室の周囲か
ら導入することができる。
According to the plasma processing apparatus of the eleventh aspect, the plasma generating chamber is provided so as to surround the outside of the plasma processing chamber, and the connecting means is provided between the plasma generating chamber and the plasma processing chamber. Since the plasma transport path is an opening formed in a cylindrical body, the plasma generated in the plasma generation chamber can be introduced from around the plasma processing chamber.

【0154】請求項12の発明に係るプラズマ発生方法
によると、プラズマ生成工程において生成された後、解
離度が低下したプラズマによりプラズマ処理を行なうこ
とができる。
According to the plasma generation method of the twelfth aspect of the present invention, the plasma treatment can be performed by the plasma having the dissociation degree lowered after the plasma generation step.

【0155】請求項13の発明に係るプラズマ発生方法
によると、請求項5の発明と同様、被処理物に印加され
る定電圧とプラズマ電位との電位差を調整することによ
り、被処理物にプラズマ処理室に存在するラジカルを等
方的に供給できると共に、印加定電圧とプラズマ電位と
の差に対応する加速エネルギーを得た正又は負のイオン
を被処理物に照射することができる。
According to the plasma generating method of the thirteenth aspect of the invention, as in the fifth aspect of the invention, by adjusting the potential difference between the constant voltage applied to the object to be treated and the plasma potential, the object to be treated is plasma-treated. The radicals existing in the processing chamber can be supplied isotropically, and the object to be processed can be irradiated with positive or negative ions having an acceleration energy corresponding to the difference between the applied constant voltage and the plasma potential.

【0156】請求項14の発明に係るプラズマ発生方法
によると、請求項6の発明と同様、プラズマ処理工程に
おいて、エネルギーを与えられたイオンを被処理物に照
射できると共に、プラズマ組成変化の自由度が拡大さ
れ、また、プラズマ密度が向上するので、プラズマ処理
速度の向上を図ることができる。
According to the plasma generating method of the fourteenth aspect of the invention, as in the sixth aspect of the invention, in the plasma treatment step, the ions to which energy is applied can be irradiated to the object to be treated and the degree of freedom of change in plasma composition can be increased. And the plasma density is improved, so that the plasma processing speed can be improved.

【0157】請求項15の発明に係るプラズマ発生方法
によると、請求項13の発明の効果と請求項14の発明
の効果とが組み合わされた効果が得られると共に、バイ
アスにより取り出す正負イオンの量、及び正負イオンの
イオンエネルギーを所望のものに変えることができる。
According to the plasma generation method of the fifteenth aspect of the present invention, the combined effect of the effect of the thirteenth aspect of the invention and the fourteenth aspect of the invention can be obtained, and the amount of positive and negative ions extracted by the bias, The ion energy of positive and negative ions can be changed to a desired one.

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

【図1】本発明の第1の実施形態に係るプラズマ処理装
置の概略構成を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】前記第1の実施形態に係るプラズマ処理装置に
おける連結部材を示し、(a)は(b)におけるII−II
線の断面図、(b)は平面図である。
FIG. 2 shows a connecting member in the plasma processing apparatus according to the first embodiment, where (a) is II-II in (b).
Sectional drawing of a line, (b) is a top view.

【図3】前記第1の実施形態に係るプラズマ処理装置に
より生成されたCF4 プラズマの反応過程を説明する図
である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a reaction process of CF 4 plasma generated by the plasma processing apparatus according to the first embodiment.

【図4】本発明の第2の実施形態に係るプラズマ処理装
置の概略構成を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3の実施形態に係るプラズマ処理装
置の概略構成を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【図6】前記第3の実施形態の変形例に係るプラズマ処
理装置の概略構成を示す斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus according to a modified example of the third embodiment.

【図7】本発明の第4の実施形態に係るプラズマ処理装
置の概略構成を示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第5の実施形態に係るプラズマ処理装
置の概略構成を示す断面図である。
FIG. 8 is a sectional view showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第6の実施形態に係るプラズマ処理装
置の概略構成を示す断面図である。
FIG. 9 is a sectional view showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus according to a sixth embodiment of the present invention.

【図10】(a)は本発明の第7の実施形態に係るプラ
ズマ処理装置の概略構成を示す断面図であり、(b)は
前記第7の実施形態に係るプラズマ処理装置における区
画部材の斜視図である。
10A is a sectional view showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus according to a seventh embodiment of the present invention, and FIG. 10B is a sectional view of a partition member in the plasma processing apparatus according to the seventh embodiment. It is a perspective view.

【図11】本発明の第8の実施形態に係るプラズマ処理
装置の概略構成を示す縦断面図である。
FIG. 11 is a vertical cross-sectional view showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus according to an eighth embodiment of the present invention.

【図12】前記第8の実施形態に係るプラズマ処理装置
の概略構成を示す横断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus according to the eighth embodiment.

【図13】本発明の第9の実施形態に係るプラズマ処理
装置の概略構成を示す斜視図である。
FIG. 13 is a perspective view showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus according to a ninth embodiment of the present invention.

【図14】従来のプラズマ処理装置の概略構成を示し、
(a)は断面図であり、(b)は平面図である。
FIG. 14 shows a schematic configuration of a conventional plasma processing apparatus,
(A) is a sectional view, and (b) is a plan view.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 プラズマ生成室 12 プラズマ処理室 13 プラズマ輸送路 14 連結部材 15 気体導入手段 16 排気手段 17 試料台 18 絶縁体 19 第1の高周波電源 20 半導体ウェハ 21 絶縁体 22 誘導結合コイル 23 第2の高周波電源 25 定電圧源 26 誘導結合コイル 27 誘導結合コイル 31 プラズマ導入部 32 誘電体板 33 導波管 34 マイクロ波 35 磁石 36 磁石 38 プラズマ発生部 39 ヘリコンアンテナ 40 マルチポール磁石 41 絶縁体 42 導波管 43 結合口 44 導波路 45 マイクロ波発生器 Reference Signs List 11 plasma generation chamber 12 plasma processing chamber 13 plasma transportation path 14 connecting member 15 gas introducing means 16 exhausting means 17 sample stage 18 insulator 19 first high frequency power source 20 semiconductor wafer 21 insulator 22 inductive coupling coil 23 second high frequency power source 25 Constant Voltage Source 26 Inductive Coupling Coil 27 Inductive Coupling Coil 31 Plasma Introducing Section 32 Dielectric Plate 33 Waveguide 34 Microwave 35 Magnet 36 Magnet 38 Plasma Generating Section 39 Helicon Antenna 40 Multipole Magnet 41 Insulator 42 Waveguide 43 Coupling port 44 Waveguide 45 Microwave generator

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 気体を導入する気体導入手段を有し、該
気体導入手段により導入された気体からプラズマを生成
するプラズマ生成室と、 該プラズマ生成室において生成されたプラズマを放出す
るプラズマ放出口と、 前記プラズマ生成室において生成されたプラズマをプラ
ズマの解離度を低下させつつ前記プラズマ放出口に輸送
するプラズマ輸送路とを備えていることを特徴とするプ
ラズマ発生装置。
1. A plasma generating chamber having gas introducing means for introducing a gas, for generating plasma from the gas introduced by the gas introducing means, and a plasma discharge port for discharging plasma generated in the plasma generating chamber. And a plasma transportation path that transports the plasma generated in the plasma generation chamber to the plasma emission port while reducing the dissociation degree of the plasma.
【請求項2】 導入された気体からプラズマを生成する
プラズマ生成工程と、 生成されたプラズマをプラズマを放出するプラズマ放出
口にプラズマの解離度を低下させつつ輸送するプラズマ
輸送工程とを備えていることを特徴とするプラズマ発生
方法。
2. A plasma generation step of generating plasma from the introduced gas, and a plasma transportation step of transporting the generated plasma to a plasma emission port for emitting plasma while reducing the dissociation degree of plasma. A plasma generation method characterized by the above.
【請求項3】 気体を導入する気体導入手段を有し、該
気体導入手段により導入された気体からプラズマを生成
するプラズマ生成室と、 被処理物を保持する被処理物保持手段を有し、該被処理
物保持手段に保持された被処理物に対してプラズマによ
り所定の処理を行なうプラズマ処理室と、 前記プラズマ生成室において生成されたプラズマをプラ
ズマの解離度を低下させつつ前記プラズマ処理室に輸送
するプラズマ輸送路とを備えていることを特徴とするプ
ラズマ処理装置。
3. A plasma generating chamber having gas introducing means for introducing gas, generating plasma from the gas introduced by the gas introducing means, and an object holding means for holding an object to be processed, A plasma processing chamber for performing a predetermined treatment with a plasma on the workpiece held by the workpiece holding means; and the plasma processing chamber while reducing the dissociation degree of the plasma generated in the plasma generating chamber. And a plasma transport path for transporting the plasma to the plasma treatment apparatus.
【請求項4】 前記プラズマ処理室に設けられ、前記被
処理物保持手段に保持された被処理物に電圧を印加する
電圧印加手段をさらに備えていることを特徴とする請求
項3に記載のプラズマ処理装置。
4. The voltage applying means, which is provided in the plasma processing chamber and applies a voltage to the object to be processed held by the object to be processed holding means, according to claim 3. Plasma processing equipment.
【請求項5】 前記電圧印加手段は、前記被処理物保持
手段に保持された被処理物に定電圧を印加する手段であ
ることを特徴とする請求項4に記載のプラズマ処理装
置。
5. The plasma processing apparatus according to claim 4, wherein the voltage applying unit is a unit that applies a constant voltage to the object to be processed held by the object to be processed holding unit.
【請求項6】 前記電圧印加手段は、前記被処理物保持
手段に保持された被処理物に高周波電圧を印加する手段
であることを特徴とする請求項4に記載のプラズマ処理
装置。
6. The plasma processing apparatus according to claim 4, wherein the voltage applying unit is a unit that applies a high frequency voltage to the object to be processed held by the object to be processed holding unit.
【請求項7】 前記電圧印加手段は、前記被処理物保持
手段に保持された被処理物に高周波電力及び定電圧を印
加する手段であることを特徴とする請求項4に記載のプ
ラズマ処理装置。
7. The plasma processing apparatus according to claim 4, wherein the voltage applying unit is a unit that applies a high frequency power and a constant voltage to the processing object held by the processing object holding unit. .
【請求項8】 前記プラズマ生成室と前記プラズマ処理
室とを気密状態で連結する連結手段をさらに備えている
ことを特徴とする請求項3に記載のプラズマ処理装置。
8. The plasma processing apparatus according to claim 3, further comprising connecting means for connecting the plasma generation chamber and the plasma processing chamber in an airtight state.
【請求項9】 前記連結手段は前記プラズマ生成室と前
記プラズマ処理室との間に設けられた板状体であり、 前記プラズマ輸送路は前記板状体に形成された開口部で
あることを特徴とする請求項8に記載のプラズマ処理装
置。
9. The connecting means is a plate-shaped body provided between the plasma generation chamber and the plasma processing chamber, and the plasma transportation path is an opening formed in the plate-shaped body. The plasma processing apparatus according to claim 8, which is characterized in that.
【請求項10】 前記板状体は前記被処理物保持手段に
保持された被処理物と平行に設けられ、 前記プラズマ輸送路は前記板状体に分散して形成された
複数の開口部であることを特徴とする請求項9に記載の
プラズマ処理装置。
10. The plate-shaped body is provided in parallel with the object to be processed held by the object-to-be-processed holding means, and the plasma transportation path is formed by a plurality of openings formed dispersed in the plate-shaped object. The plasma processing apparatus according to claim 9, wherein the plasma processing apparatus is provided.
【請求項11】 前記プラズマ生成室は前記プラズマ処
理室の外側において前記プラズマ処理室を囲むように設
けられており、 前記連結手段は前記プラズマ生成室と前記プラズマ処理
室との間に設けられた筒状体であり、 前記プラズマ輸送路は前記筒状体に形成された開口部で
あることを特徴とする請求項8に記載のプラズマ処理装
置。
11. The plasma generating chamber is provided outside the plasma processing chamber so as to surround the plasma processing chamber, and the connecting means is provided between the plasma generating chamber and the plasma processing chamber. 9. The plasma processing apparatus according to claim 8, wherein the plasma processing path is a tubular body, and the plasma transport path is an opening formed in the tubular body.
【請求項12】 導入された気体からプラズマを生成す
るプラズマ生成工程と、 生成されたプラズマをプラズマの解離度を低下させつつ
輸送するプラズマ輸送工程と、 輸送されてきたプラズマにより被処理物に対して所定の
処理を行なうプラズマ処理工程とを備えていることを特
徴とするプラズマ処理方法。
12. A plasma generating step of generating plasma from the introduced gas, a plasma transporting step of transporting the generated plasma while reducing the dissociation degree of the plasma, and a plasma to be transferred to an object to be treated. And a plasma treatment step of performing a predetermined treatment by a plasma treatment method.
【請求項13】 前記プラズマ処理工程は、被処理物に
対して定電圧を印加しつつ所定の処理を行なう工程を含
むことを特徴とする請求項12に記載のプラズマ処理方
法。
13. The plasma processing method according to claim 12, wherein the plasma processing step includes a step of performing a predetermined process while applying a constant voltage to the object to be processed.
【請求項14】 前記プラズマ処理工程は、被処理物に
対して高周波電圧を印加しつつ所定の処理を行なう工程
を含むことを特徴とする請求項12に記載のプラズマ処
理方法。
14. The plasma processing method according to claim 12, wherein the plasma processing step includes a step of performing a predetermined process while applying a high frequency voltage to the object to be processed.
【請求項15】 前記プラズマ処理工程は、被処理物に
対して高周波電圧及び定電圧を印加しつつ所定の処理を
行なう工程を含むことを特徴とする請求項12に記載の
プラズマ処理方法。
15. The plasma processing method according to claim 12, wherein the plasma processing step includes a step of performing a predetermined process while applying a high frequency voltage and a constant voltage to the object to be processed.
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