JPH10284298A - Plasma processing method and device - Google Patents

Plasma processing method and device

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Publication number
JPH10284298A
JPH10284298A JP9083087A JP8308797A JPH10284298A JP H10284298 A JPH10284298 A JP H10284298A JP 9083087 A JP9083087 A JP 9083087A JP 8308797 A JP8308797 A JP 8308797A JP H10284298 A JPH10284298 A JP H10284298A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vacuum chamber
plasma
coil
plasma processing
frequency
Prior art date
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Pending
Application number
JP9083087A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomohiro Okumura
智洋 奥村
Ichiro Nakayama
一郎 中山
Shigenori Hayashi
重徳 林
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP9083087A priority Critical patent/JPH10284298A/en
Publication of JPH10284298A publication Critical patent/JPH10284298A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma processing method and device by which a high frequency induced type plasma can easily be produced in a high vacuum. SOLUTION: As an appropriate gas is introduced into a vacuum chamber 1 from a gas supply unit 2, air is exhausted using a pump 3, and as the inside of the vacuum chamber 1 is held at appropriate pressure, high frequency power of 100 MHz is supplied to a coil 5 by a high frequency power supply 4 for the coil; also, a direct or alternating current is passed through the coil 5 by a DC or AC power supply to produce a plasma in the vacuum chamber 1 under a high vacuum, thus making it possible 8 to perform plasma processing such as etching, accumulation, or surface reforming on a substrate 7 placed on an electrode 6.

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】この発明は、ドライエッチン
グ、スパッタリング、又はプラズマCVD等のプラズマ
処理方法及び装置に関し、特に高周波誘導方式のプラズ
マ処理方法及び装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma processing method and apparatus such as dry etching, sputtering, and plasma CVD, and more particularly to a high-frequency induction type plasma processing method and apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体素子の微細化に対応して、
ドライエッチング技術においては高アスペクト比の加工
等を実現するために、またプラズマCVD技術において
は高アスペクト比の埋め込み等を実現するために、より
高真空でプラズマ処理を行うことが求められている。例
えば、ドライエッチングの場合においては、高真空にお
いて高密度プラズマを発生させると、基板表面に形成さ
れるイオンシース中でイオンが中性ガス粒子等と衝突す
る確率が小さくなるために、イオンの方向性が基板に向
かって揃い、また電離度が高いために基板に到達するイ
オン対中性ラジカルの入射粒子束の比が大きくなる。し
たがって、エッチング異方性が高められ、高アスペクト
比の加工が可能となる。また、プラズマCVDの場合に
おいては、高真空において高密度プラズマを発生させる
と、イオンによるスパッタリング効果によって微細パタ
ーンの埋め込み・平坦化作用が得られ、高アスペクト比
の埋め込みが可能になる。
2. Description of the Related Art In recent years, in response to miniaturization of semiconductor devices,
In dry etching technology, in order to realize processing with a high aspect ratio, etc., and in plasma CVD technology, in order to realize embedding with a high aspect ratio, plasma processing in a higher vacuum is required. For example, in the case of dry etching, when high-density plasma is generated in a high vacuum, the probability that ions collide with neutral gas particles or the like in an ion sheath formed on the substrate surface decreases, and the direction of the ions is reduced. The properties are aligned toward the substrate and the ionization degree is high, so that the ratio of the ion flux reaching the substrate to the incident particle flux of the neutral radical is increased. Therefore, the etching anisotropy is enhanced, and processing with a high aspect ratio becomes possible. In the case of plasma CVD, when high-density plasma is generated in a high vacuum, a fine pattern is buried and flattened by the sputtering effect of ions, and burying with a high aspect ratio becomes possible.

【0003】高真空において高密度プラズマを発生させ
ることができるプラズマ処理装置の1つとして、コイル
に高周波電圧を印加することによって真空室内にプラズ
マを発生させる高周波誘導方式のプラズマ処理装置があ
る。この方式のプラズマ処理装置は、真空室内に高周波
磁界を発生させ、その高周波磁界によって真空室内に誘
導電界を発生させて電子の加速を行い、プラズマを発生
させるもので、コイル電流を大きくすれば高真空におい
ても高密度プラズマを発生することができ、十分な処理
速度を得ることができる。従来の高周波誘導方式のプラ
ズマ処理装置の一例を図11に示す。図11において、
真空室1内にガス供給手段2から適当なガスを導入しつ
つポンプ3により排気を行い、真空室1内を適当な圧力
に保ちながらコイル用高周波電源4により高周波電力を
コイル5に供給すると、真空室1内にプラズマが発生
し、電極6上に載置された基板7に対してエッチング、
堆積、表面改質等のプラズマ処理を行うことができる。
このとき、図11に示すように、電極6にも電極用高周
波電源11により高周波電力を供給することで、基板7
に到達するイオンエネルギーを制御することができる。
As one of plasma processing apparatuses capable of generating high-density plasma in a high vacuum, there is a high-frequency induction type plasma processing apparatus that generates plasma in a vacuum chamber by applying a high-frequency voltage to a coil. This type of plasma processing apparatus generates a high-frequency magnetic field in a vacuum chamber, generates an induced electric field in the vacuum chamber by the high-frequency magnetic field, accelerates electrons, and generates plasma. High-density plasma can be generated even in a vacuum, and a sufficient processing speed can be obtained. FIG. 11 shows an example of a conventional high frequency induction type plasma processing apparatus. In FIG.
When the pump 3 is evacuated while introducing an appropriate gas from the gas supply means 2 into the vacuum chamber 1 and high-frequency power is supplied to the coil 5 by the coil high-frequency power supply 4 while maintaining the inside of the vacuum chamber 1 at an appropriate pressure, Plasma is generated in the vacuum chamber 1 and the substrate 7 mounted on the electrode 6 is etched.
Plasma treatment such as deposition and surface modification can be performed.
At this time, as shown in FIG. 11, by supplying high-frequency power to the electrode 6 from the electrode high-frequency power supply 11, the substrate 7
Can be controlled.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図11
に示した従来の方式では、10mTorr以下の高真空
においてプラズマが発生しにくいという問題点があっ
た。プラズマの電子温度を下げるために高周波電力の周
波数として30〜300MHzのVHF帯を用いた場
合、とくにプラズマが発生しにくくなる。この問題を回
避する方法として、10mTorr以上の圧力で一旦プ
ラズマを発生させておき、その後、圧力を下げていくと
いう方法がある。高周波誘導方式のプラズマは、一旦発
生することができれば、そのまま1mTorr以下の高
真空まで圧力を下げてもプラズマが維持されるからであ
る。しかし、このような方法では、ポンプ等によって構
成されている排気系特に圧力を調整するバルブにプラズ
マ処理が進行するにつれて反応生成物などが付着し、バ
ルブの開度を徐々に大きくしなければ所望の高真空にな
らなくなり、排気能力が低下するとともに、圧力を下げ
るのに要する時間がばらついてしまうという問題点があ
る。
However, FIG.
The conventional method described in (1) has a problem that plasma is hardly generated in a high vacuum of 10 mTorr or less. When a VHF band of 30 to 300 MHz is used as the frequency of the high-frequency power to lower the electron temperature of the plasma, it is particularly difficult to generate plasma. As a method for avoiding this problem, there is a method in which plasma is once generated at a pressure of 10 mTorr or more, and then the pressure is reduced. This is because once the high-frequency induction type plasma can be generated, the plasma is maintained even if the pressure is reduced to a high vacuum of 1 mTorr or less. However, in such a method, as plasma processing proceeds, reaction products and the like adhere to an exhaust system constituted by a pump or the like, particularly a valve for adjusting pressure, and it is desired to gradually increase the opening of the valve. However, there is a problem that the high vacuum is not attained, the evacuation capacity is reduced, and the time required for lowering the pressure varies.

【0005】また、図12に示すように、真空室1の周
囲に複数個配置した永久磁石13を用いて真空室1内に
磁界を発生させることにより、電子の加速を効率的に行
うことで高真空においてプラズマを発生する方法があ
る。しかし、この方法では、プラズマ処理が行われてい
る間中常に基板7が高い磁界のもとに置かれているた
め、電子とイオンがプラズマ中で分離し、基板7が部分
的に正または負に帯電し、基板7に形成されている薄い
絶縁膜が静電破壊を起こすという、いわゆるチャージア
ップダメージが発生しやすくなってしまう。また、図1
3に示すように、リング状のソレノイドコイル14に直
流電流を流して真空室1内に磁界を発生させることによ
り、電子の加速を効率的に行うことで高真空においてプ
ラズマを発生する方法がある。しかし、この方法では、
先に述べたチャージアップダメージの問題の他に、装置
構成が非常に複雑かつ大型になってしまうという欠点が
ある。本発明は、上記従来の問題点に鑑み、高真空にお
いて容易に高周波誘導方式のプラズマを発生させること
のできるプラズマ処理方法及び装置を提供することを目
的としている。
As shown in FIG. 12, a plurality of permanent magnets 13 are provided around the vacuum chamber 1 to generate a magnetic field in the vacuum chamber 1 so that electrons can be efficiently accelerated. There is a method of generating plasma in a high vacuum. However, in this method, since the substrate 7 is always placed under a high magnetic field during the plasma processing, electrons and ions are separated in the plasma, and the substrate 7 is partially positive or negative. So-called charge-up damage that the thin insulating film formed on the substrate 7 causes electrostatic breakdown. FIG.
As shown in FIG. 3, there is a method in which a DC current is applied to the ring-shaped solenoid coil 14 to generate a magnetic field in the vacuum chamber 1 so that electrons are efficiently accelerated to generate plasma in a high vacuum. . But with this method,
In addition to the charge-up damage problem described above, there is a disadvantage that the device configuration becomes very complicated and large. An object of the present invention is to provide a plasma processing method and apparatus capable of easily generating high frequency induction type plasma in a high vacuum in view of the above-mentioned conventional problems.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は以下のように構成している。本発明の第1
態様によれば、真空室内にガスを供給しつつ上記真空室
内を排気し、上記真空室内を所定の圧力に制御しなが
ら、コイルに高周波電力を供給することにより上記真空
室内にプラズマを発生させて上記真空室内の電極に載置
された基板を処理するプラズマ処理方法において、上記
真空室内にプラズマが発生していない状態から、少なく
とも上記真空室内にプラズマが発生するまでの間上記コ
イルに直流電流を流すことにより、上記真空室内に直流
磁界を発生させながら、上記コイルに高周波電力を供給
してプラズマを発生させることを特徴とするプラズマ処
理方法を提供する。本発明の第2態様によれば、第1態
様において、上記真空室内にプラズマが発生した後、す
みやかに上記直流電流を上記コイルに流すことを停止す
るプラズマ処理方法を提供する。本発明の第3態様によ
れば、第1又は2態様において、上記真空室内に発生す
る上記直流磁界の大きさが、上記コイルの近傍において
少なくとも100ガウス以上であるプラズマ処理方法を
提供する。
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows. First of the present invention
According to the aspect, the vacuum chamber is evacuated while supplying gas into the vacuum chamber, and while controlling the vacuum chamber to a predetermined pressure, high-frequency power is supplied to the coil to generate plasma in the vacuum chamber. In a plasma processing method for processing a substrate placed on an electrode in the vacuum chamber, a DC current is applied to the coil at least until plasma is generated in the vacuum chamber from a state where plasma is not generated in the vacuum chamber. A plasma processing method is characterized in that high-frequency power is supplied to the coil to generate plasma while generating a DC magnetic field in the vacuum chamber by flowing. According to a second aspect of the present invention, there is provided the plasma processing method according to the first aspect, wherein immediately after the plasma is generated in the vacuum chamber, the flow of the direct current to the coil is stopped. According to a third aspect of the present invention, there is provided the plasma processing method according to the first or second aspect, wherein the magnitude of the DC magnetic field generated in the vacuum chamber is at least 100 Gauss or more near the coil.

【0007】本発明の第4態様によれば、真空室内にガ
スを供給しつつ上記真空室内を排気し、上記真空室内を
所定の圧力に制御しながら、コイルに高周波電力を供給
することにより、上記真空室内にプラズマを発生させて
上記真空室内の電極に載置された基板を処理するプラズ
マ処理方法において、上記真空室内にプラズマが発生し
ていない状態から、少なくとも上記真空室内にプラズマ
が発生するまでの間上記コイルに交流電流を流すことに
より、上記真空室内に交流磁界を発生させながら、上記
コイルに高周波電力を供給して上記プラズマを発生させ
ることを特徴とするプラズマ処理方法を提供する。本発
明の第5態様によれば、第4態様において、上記真空室
内にプラズマが発生した後、すみやかに上記交流電流を
上記コイルに流すことを停止するプラズマ処理方法を提
供する。本発明の第6態様によれば、第4又は5態様に
おいて、上記交流の周波数が30MHz未満であるプラ
ズマ処理方法を提供する。本発明の第7態様によれば、
第1〜6のいずれかの態様において、上記コイルに供給
される上記高周波電力の周波数が30〜300MHzで
あるプラズマ処理方法を提供する。
According to a fourth aspect of the present invention, the vacuum chamber is evacuated while supplying gas into the vacuum chamber, and high-frequency power is supplied to the coil while controlling the vacuum chamber at a predetermined pressure. In a plasma processing method of generating a plasma in the vacuum chamber and processing a substrate mounted on an electrode in the vacuum chamber, plasma is generated in at least the vacuum chamber from a state in which no plasma is generated in the vacuum chamber. A plasma processing method characterized by supplying high frequency power to the coil to generate the plasma while generating an AC magnetic field in the vacuum chamber by flowing an AC current through the coil until the generation of the plasma. According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the plasma processing method according to the fourth aspect, wherein immediately after the plasma is generated in the vacuum chamber, the flow of the alternating current to the coil is stopped. According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the plasma processing method according to the fourth or fifth aspect, wherein the AC frequency is less than 30 MHz. According to a seventh aspect of the present invention,
In any one of the first to sixth aspects, there is provided a plasma processing method in which the frequency of the high-frequency power supplied to the coil is 30 to 300 MHz.

【0008】本発明の第8態様によれば、第1〜7のい
ずれかの態様において、上記電極に高周波電力を供給す
るプラズマ処理方法を提供する。本発明の第9態様によ
れば、真空室内にガスを供給する装置と、上記真空室内
を排気する装置と、上記真空室内に基板を載置するため
の電極と、上記真空室内にプラズマを発生させるための
コイルと、上記コイルに高周波電力を供給する装置と、
上記コイルに直流電流を流す装置を備えて、上記真空室
内にプラズマが発生していない状態から、少なくとも上
記真空室内にプラズマが発生するまでの間上記コイルに
直流電流を流すことにより、上記真空室内に直流磁界を
発生させながら、上記コイルに高周波電力を供給してプ
ラズマを発生させることを特徴とするプラズマ処理装置
を提供する。本発明の第10態様によれば、第9態様に
おいて、上記直流電流を流す装置が、直流電流の供給を
任意の時点で停止することができる機能を有するプラズ
マ処理装置を提供する。
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided the plasma processing method according to any one of the first to seventh aspects, wherein the high-frequency power is supplied to the electrode. According to a ninth aspect of the present invention, an apparatus for supplying gas into a vacuum chamber, an apparatus for exhausting the vacuum chamber, an electrode for mounting a substrate in the vacuum chamber, and generating plasma in the vacuum chamber A coil for causing the device to supply high-frequency power to the coil,
By providing a device for flowing a DC current to the coil, by flowing a DC current to the coil at least until plasma is generated in the vacuum chamber from a state where plasma is not generated in the vacuum chamber, A plasma processing apparatus characterized in that high frequency power is supplied to the coil to generate plasma while generating a DC magnetic field. According to a tenth aspect of the present invention, there is provided the plasma processing apparatus according to the ninth aspect, wherein the apparatus for flowing the DC current has a function of stopping supply of the DC current at an arbitrary time.

【0009】本発明の第11態様によれば、真空室内に
ガスを供給する装置と、上記真空室内を排気する装置
と、上記真空室内に基板を載置するための電極と、上記
真空室内にプラズマを発生させるためのコイルと、上記
コイルに高周波電力を供給する装置と、上記コイルに交
流電流を流す装置を備え、上記真空室内にプラズマが発
生していない状態から、少なくとも上記真空室内にプラ
ズマが発生するまでの間上記コイルに交流電流を流すこ
とにより、上記真空室内に交流磁界を発生させながら、
上記コイルに高周波電力を供給して上記プラズマを発生
させることを特徴とするプラズマ処理装置を提供する。
本発明の第12態様によれば、第11態様において、上
記交流を流す装置が、交流電流の供給を任意の時点で停
止することができる機能を有するプラズマ処理装置を提
供する。本発明の第13態様によれば、第11又は12
態様において、上記交流の周波数が30MHz未満であ
るプラズマ処理装置を提供する。本発明の第14態様に
よれば、第9〜13のいずれかの態様において、上記高
周波電力の周波数が30〜300MHzであることを特
徴とするプラズマ処理装置を提供する。
According to an eleventh aspect of the present invention, an apparatus for supplying gas into a vacuum chamber, an apparatus for exhausting the vacuum chamber, an electrode for mounting a substrate in the vacuum chamber, A coil for generating plasma, a device for supplying high-frequency power to the coil, and a device for supplying an alternating current to the coil, and a state in which no plasma is generated in the vacuum chamber; By passing an alternating current through the coil until the occurrence of, while generating an alternating magnetic field in the vacuum chamber,
A plasma processing apparatus characterized in that high frequency power is supplied to the coil to generate the plasma.
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided the plasma processing apparatus according to the eleventh aspect, wherein the device for flowing an alternating current has a function of stopping supply of an alternating current at an arbitrary time. According to a thirteenth aspect of the present invention, the eleventh or twelfth aspect
In an embodiment, there is provided a plasma processing apparatus in which the frequency of the alternating current is less than 30 MHz. According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided the plasma processing apparatus according to any one of the ninth to thirteenth aspects, wherein the frequency of the high-frequency power is 30 to 300 MHz.

【0010】本発明の第15態様によれば、第9〜14
のいずれかの態様において、上記電極に高周波電力を供
給する装置を備えたプラズマ処理装置を提供する。本発
明の第16態様によれば、第9〜15のいずれかの態様
において、上記コイルの一部または全部が多重の渦形で
あるプラズマ処理装置を提供する。渦形コイルの一部ま
たは全部が多重の渦形であれば、渦形コイルのインダク
タンスが極めて小さくなるため、マッチング特性にすぐ
れたプラズマ処理装置を提供することができる。なお、
多重の渦形コイルの効果については、T. Okumura and
I. Nakayama, “New inductively coupled plasma sour
ce using a multispiral coil", Rev. Sci. Instrum. 6
6(11), pp 5262-5265, 1995 に詳しく述べられている。
According to a fifteenth aspect of the present invention, the ninth to fourteenth aspects are provided.
In any one of the above aspects, there is provided a plasma processing apparatus including a device for supplying high-frequency power to the electrode. According to a sixteenth aspect of the present invention, there is provided the plasma processing apparatus according to any one of the ninth to fifteenth aspects, wherein a part or all of the coil has a multiple spiral shape. If a part or all of the spiral coil has a multiple spiral shape, the inductance of the spiral coil becomes extremely small, so that a plasma processing apparatus having excellent matching characteristics can be provided. In addition,
For the effect of multiple spiral coils, see T. Okumura and
I. Nakayama, “New inductively coupled plasma sour
ce using a multispiral coil ", Rev. Sci. Instrum. 6
6 (11), pp. 5262-5265, 1995.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の第1実施形態にか
かるプラズマ処理装置及び方法について、図1〜図3を
参照して説明する。図1に、本発明の第1実施形態にお
いて用いたプラズマ処理装置の断面図を示す。図1にお
いて、上記処理装置は、真空室1内に、ガス供給ユニッ
ト2から適当な所定のガスを導入しつつ、ポンプ3によ
り排気を行い、真空室1内を適当な圧力に保ちながらコ
イル用高周波電源4により100MHzの高周波電力
を、ガラスなどの絶縁体からなる誘電体50上のコイル
5に供給することにより、真空室1内にプラズマが発生
し、真空室1内の電極6上に載置された基板7に対して
エッチング、堆積、又は表面改質等のプラズマ処理を行
うことができるように構成している。コイル5には、直
流電源8により直流電流を流すことができる構成となっ
ている。直流電源8は、任意の時点例えば所望の時点で
直流電流の供給を停止することができる機能を有してい
る。直流電源8に高周波電流が入り込むのを防止するた
め、ローパスフィルタ9が設けられ、また、コイル用高
周波電源4に直流電流が入り込むのを防止するため、ハ
イパスフィルタ10が設けられている。電極6に高周波
電力を供給するための電極用高周波電源11が設けられ
ており、基板7に到達するイオンエネルギーを制御する
ことができるようになっている。図2に、本発明の第1
実施形態で用いたコイル5の平面図を示す。図2におい
て、コイル5は、多重の渦形で構成されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a plasma processing apparatus and method according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a sectional view of a plasma processing apparatus used in the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the above-described processing apparatus performs an exhaust operation by a pump 3 while introducing an appropriate predetermined gas from a gas supply unit 2 into a vacuum chamber 1, and maintains the inside of the vacuum chamber 1 at an appropriate pressure for a coil. By supplying high-frequency power of 100 MHz to the coil 5 on the dielectric 50 made of an insulator such as glass by the high-frequency power supply 4, plasma is generated in the vacuum chamber 1 and mounted on the electrode 6 in the vacuum chamber 1. The plasma processing such as etching, deposition, or surface modification can be performed on the placed substrate 7. The coil 5 has a configuration in which a DC current can be passed from a DC power supply 8. The DC power supply 8 has a function of stopping the supply of the DC current at an arbitrary time, for example, a desired time. A low-pass filter 9 is provided to prevent a high-frequency current from entering the DC power supply 8, and a high-pass filter 10 is provided to prevent a DC current from entering the high-frequency power supply for coil 4. An electrode high-frequency power supply 11 for supplying high-frequency power to the electrode 6 is provided so that ion energy reaching the substrate 7 can be controlled. FIG. 2 shows the first embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows a plan view of a coil 5 used in the embodiment. In FIG. 2, the coil 5 is formed in a multiple spiral shape.

【0012】上記プラズマ処理方法においては、上記真
空室1内にプラズマが発生していない状態から、少なく
とも上記真空室1内にプラズマが発生するまでの間上記
コイル5に直流電源8から直流電流を流すことにより、
上記真空室1内に直流磁界を発生させながら、上記コイ
ル5にコイル用高周波電源4から高周波電力を供給して
プラズマを発生させる。上記真空室1内にプラズマが発
生していない状態から、少なくとも上記真空室1内にプ
ラズマが発生するまでの間に電流を流すため、電流の供
給を時間制御したり、プラズマの発生をフォトダイオー
ドなどで検出すると電流供給を停止することにより行う
ことができる。一例としては、上記真空室内にプラズマ
が発生した後、すみやかに例えば図3に示すように約1
秒後に、上記直流電流を上記コイルに流すことを停止す
ることができる。
In the above-described plasma processing method, a DC current is supplied from the DC power supply 8 to the coil 5 at least until plasma is generated in the vacuum chamber 1 from a state in which no plasma is generated in the vacuum chamber 1. By flowing
While generating a DC magnetic field in the vacuum chamber 1, high-frequency power is supplied to the coil 5 from a high-frequency power source for coil 4 to generate plasma. To supply a current from a state in which plasma is not generated in the vacuum chamber 1 to at least a generation of plasma in the vacuum chamber 1, the supply of the current is time-controlled, and the generation of plasma is controlled by a photodiode. For example, when the current is detected, the current supply can be stopped. As an example, immediately after the plasma is generated in the vacuum chamber, for example, as shown in FIG.
After a second, the direct current can be stopped flowing through the coil.

【0013】一例として、500nm厚のシリコン酸化
膜付きの基板7を電極6上に載置し、ガス種及びその流
量、圧力を、C/H=50/15sccm、5
mTorrに設定した。ガス流量及び圧力が安定した
後、コイル5にコイル用高周波電源4から高周波電力1
000Wを供給するとともに、コイル5に直流電源8か
ら直流電流を流すことにより、真空室1内にプラズマを
発生させた。電極6には電極用高周波電源11から1
3.56MHzの高周波電力500Wを供給した。高周
波電力と直流電流の供給開始から約1秒後に直流電源8
をOFFして直流電流の供給を停止したが、発生したプ
ラズマは維持され、基板7上のシリコン酸化膜のエッチ
ングが進行し、50秒でエッチングが終了した。一連の
処理手順を示したタイムチャートを図3に示す。なお、
コイル5に流した直流電流によって真空室1内に発生し
た直流磁界は、コイル近傍において150ガウスであっ
た。
As an example, a substrate 7 having a silicon oxide film having a thickness of 500 nm is placed on an electrode 6 and the gas species, its flow rate and pressure are adjusted to C 4 F 8 / H 2 = 50/15 sccm, 5
It was set to mTorr. After the gas flow rate and pressure are stabilized, the high frequency power 1
000 W was supplied, and a DC current was supplied from the DC power supply 8 to the coil 5 to generate plasma in the vacuum chamber 1. The electrode 6 is connected to the electrode high-frequency power supply 11 to 1
A high frequency power of 500 W of 3.56 MHz was supplied. Approximately one second after the start of supply of high-frequency power and DC current, DC power supply 8
Was turned off to stop the supply of the direct current, but the generated plasma was maintained, the etching of the silicon oxide film on the substrate 7 progressed, and the etching was completed in 50 seconds. FIG. 3 is a time chart showing a series of processing procedures. In addition,
The DC magnetic field generated in the vacuum chamber 1 by the DC current flowing through the coil 5 was 150 gauss near the coil.

【0014】上記第1実施形態では、真空室1内に発生
する直流磁界の大きさが、コイル5の近傍において15
0ガウスである場合について説明したが、磁界強度はこ
れに限定されるものではない。真空室1内に発生する直
流磁界の大きさが、コイル5の近傍において数ガウス程
度であっても多少の効果を得ることができるが、10m
Torr以下で安定してプラズマを発生させるには、1
00ガウス以上であることが好ましい。この処理におけ
るチャージアップダメージを、アンテナ法により評価し
たところ、チャージアップダメージは全く発生していな
いことが確認できた。これは、直流磁界の印加がわずか
1秒程度であったためである。参考のため、プラズマ処
理の間中常に直流磁界を印加した場合について同様な方
法でチャージアップダメージを評価したところ、薄い絶
縁膜の絶縁破壊がみられた。また、参考のために直流電
流を用いずに、コイル用高周波電源4からのみコイル5
に高周波電力のみを供給する実験も行ったが、プラズマ
が発生せず、シリコン酸化膜は全くエッチングされなか
った。
In the first embodiment, the magnitude of the DC magnetic field generated in the vacuum chamber 1 is
Although the case of 0 Gauss has been described, the magnetic field strength is not limited to this. Even if the magnitude of the DC magnetic field generated in the vacuum chamber 1 is about several gauss in the vicinity of the coil 5, some effects can be obtained.
In order to stably generate plasma at Torr or lower, 1
It is preferably at least 00 Gauss. When the charge-up damage in this process was evaluated by the antenna method, it was confirmed that no charge-up damage occurred. This is because the application of the DC magnetic field was only about 1 second. For reference, the charge-up damage was evaluated in the same manner when a DC magnetic field was constantly applied during the plasma processing, and dielectric breakdown of a thin insulating film was observed. In addition, only the coil 5 is supplied from the coil high-frequency power supply 4 without using a DC current for reference.
An experiment was conducted in which only high-frequency power was supplied, but no plasma was generated and the silicon oxide film was not etched at all.

【0015】次に、本発明の第2実施形態にかかるプラ
ズマ処理装置及び方法について、図2、図4及び図5を
参照して説明する。図4に、本発明の第2実施形態にお
いて用いたプラズマ処理装置の断面図を示す。図4にお
いて、真空室1内に、ガス供給ユニット2から適当な所
定のガスを導入しつつ、ポンプ3により排気を行い、真
空室1内を適当な圧力に保ちながらコイル用高周波電源
4により150MHzの高周波電力を、ガラスなどの絶
縁体からなる誘電体50上のコイル5に供給することに
より、真空室1内にプラズマが発生し、真空室1内の電
極6上に載置された基板7に対してエッチング、堆積、
又は表面改質等のプラズマ処理を行うことができるよう
に構成している。コイル5には、低周波交流電源12に
より100Hzの低周波交流電流を流すことができる構
成となっている。低周波交流電源12は、任意の時点例
えば所望の時点で低周波交流電流の供給を停止すること
ができる機能を有している。低周波交流電源12に高周
波電流が入り込むのを防止するため、ローパスフィルタ
9が設けられ、また、コイル用高周波電源4に低周波交
流電流が入り込むのを防止するため、ハイパスフィルタ
10が設けられている。電極6に高周波電力を供給する
ための電極用高周波電源11が設けられており、基板7
に到達するイオンエネルギーを制御することができるよ
うになっている。コイル5は、図2に示すように、多重
の渦形で構成されている。
Next, a plasma processing apparatus and method according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2, FIG. 4, and FIG. FIG. 4 is a sectional view of a plasma processing apparatus used in the second embodiment of the present invention. In FIG. 4, while introducing a suitable predetermined gas from a gas supply unit 2 into a vacuum chamber 1, the pump 3 is evacuated, and a high-frequency power supply 4 for a coil of 150 MHz is maintained while maintaining a proper pressure in the vacuum chamber 1. Is supplied to the coil 5 on the dielectric 50 made of an insulator such as glass to generate plasma in the vacuum chamber 1, and the substrate 7 mounted on the electrode 6 in the vacuum chamber 1. Etching, deposition,
Alternatively, a plasma treatment such as surface modification can be performed. The coil 5 has a configuration in which a low-frequency AC current of 100 Hz can flow through the low-frequency AC power supply 12. The low-frequency AC power supply 12 has a function of stopping the supply of the low-frequency AC current at any time, for example, at a desired time. A low-pass filter 9 is provided to prevent high-frequency current from entering the low-frequency AC power supply 12, and a high-pass filter 10 is provided to prevent low-frequency AC current from entering the high-frequency coil power supply 4. I have. An electrode high-frequency power supply 11 for supplying high-frequency power to the electrode 6 is provided.
Can be controlled. As shown in FIG. 2, the coil 5 is formed in a multiple spiral shape.

【0016】上記プラズマ処理方法においては、上記真
空室1内にプラズマが発生していない状態から、少なく
とも上記真空室1内にプラズマが発生するまでの間上記
コイル5に低周波交流電源12から交流電流を流すこと
により、上記真空室1内に交流磁界を発生させながら、
上記コイル5にコイル用高周波電源4から高周波電力を
供給して上記プラズマを発生させる。上記真空室1内に
プラズマが発生していない状態から、少なくとも上記真
空室1内にプラズマが発生するまでの間に電流を流すた
め、電流の供給を時間制御したり、プラズマの発生をフ
ォトダイオードなどで検出すると電流供給を停止するこ
とにより行うことができる。一例としては、上記真空室
内にプラズマが発生した後、すみやかに例えば図5に示
すように約1秒後に、上記直流電流を上記コイルに流す
ことを停止することができる。
In the above-described plasma processing method, the low-frequency AC power supply 12 supplies the coil 5 with a low-frequency AC power from a state where no plasma is generated in the vacuum chamber 1 until at least a plasma is generated in the vacuum chamber 1. By passing an electric current, while generating an AC magnetic field in the vacuum chamber 1,
High-frequency power is supplied to the coil 5 from the coil high-frequency power supply 4 to generate the plasma. To supply a current from a state in which plasma is not generated in the vacuum chamber 1 to at least a generation of plasma in the vacuum chamber 1, the supply of the current is time-controlled, and the generation of plasma is controlled by a photodiode. For example, when the current is detected, the current supply can be stopped. As an example, the flow of the DC current to the coil can be stopped immediately after the plasma is generated in the vacuum chamber, for example, about one second as shown in FIG.

【0017】一例として、300nm厚の多結晶シリコ
ン膜付きの基板7を電極6上に載置し、ガス種及びその
流量、圧力を、Cl/O=50/3sccm、3m
Torrに設定した。ガス流量及び圧力が安定した後、
コイル5にコイル用高周波電源4から高周波電力800
Wを供給するとともに、コイル5に低周波交流電源12
から交流電流を流すことにより、真空室1内にプラズマ
を発生させた。電極6には電極用高周波電源11から6
00kHzの高周波電力40Wを供給した。高周波電力
と低周波交流電流の供給開始から約1秒後に低周波交流
電源12をOFFして低周波交流電流の供給を停止した
が、発生したプラズマは維持され、基板7上の多結晶シ
リコン膜のエッチングが進行し、60秒でエッチングが
終了した。一連の処理手順を示したタイムチャートを図
5に示す。なお、コイル5に流した低周波交流電流によ
って真空室1内に発生した低周波交流磁界の瞬間最大値
は、コイル近傍において100ガウスであった。
As an example, a substrate 7 with a polycrystalline silicon film having a thickness of 300 nm is placed on the electrode 6 and the gas species, its flow rate and pressure are adjusted to Cl 2 / O 2 = 50/3 sccm, 3 m
Set to Torr. After the gas flow and pressure are stabilized,
High frequency power 800 from coil high frequency power supply 4 to coil 5
W, and a low-frequency AC power supply 12
, A plasma was generated in the vacuum chamber 1. The electrode 6 has a high frequency power supply 11 to 6 for the electrode.
40 kHz high frequency power of 00 kHz was supplied. About one second after the start of the supply of the high-frequency power and the low-frequency AC current, the low-frequency AC power supply 12 was turned off to stop the supply of the low-frequency AC current, but the generated plasma was maintained and the polycrystalline silicon film on the substrate 7 was maintained. The etching progressed, and the etching was completed in 60 seconds. FIG. 5 is a time chart showing a series of processing procedures. The instantaneous maximum value of the low-frequency AC magnetic field generated in the vacuum chamber 1 by the low-frequency AC current flowing through the coil 5 was 100 gauss near the coil.

【0018】この処理におけるチャージアップダメージ
を、アンテナ法により評価したところ、チャージアップ
ダメージは全く発生していないことが確認できた。これ
は、低周波交流磁界の印加がわずか1秒程度であったた
めである。参考のため、プラズマ処理の間中常に低周波
交流磁界を印加した場合について同様な方法でチャージ
アップダメージを評価したところ、薄い絶縁膜の絶縁破
壊がみられた。また、参考のために交流電流を用いず
に、コイル用高周波電源4のみから高周波電力のみをコ
イル5に供給する実験も行ったが、プラズマが発生せ
ず、多結晶シリコン膜は全くエッチングされなかった。
When the charge-up damage in this process was evaluated by the antenna method, it was confirmed that no charge-up damage occurred. This is because the application of the low-frequency AC magnetic field was only about one second. For reference, when the charge-up damage was evaluated by the same method when a low-frequency AC magnetic field was constantly applied during the plasma processing, dielectric breakdown of a thin insulating film was observed. For reference, an experiment was also conducted in which only high-frequency power was supplied from the coil high-frequency power supply 4 to the coil 5 without using an alternating current. However, no plasma was generated and the polycrystalline silicon film was not etched at all. Was.

【0019】次に、本発明の第3実施形態にかかるプラ
ズマ処理装置及び方法について、図2、図6及び図7を
参照して説明する。図6に、本発明の第3実施形態にお
いて用いたプラズマ処理装置の断面図を示す。図6にお
いて、真空室1内に、ガス供給ユニット2から適当な所
定のガスを導入しつつ、ポンプ3により排気を行い、真
空室1内を適当な圧力に保ちながらコイル用高周波電源
4により150MHzの高周波電力を、ガラスなどの絶
縁体からなる誘電体50上のコイル5に供給することに
より、真空室1内にプラズマが発生し、真空室1内の電
極6上に載置された基板7に対してエッチング、堆積、
又は表面改質等のプラズマ処理を行うことができるよう
に構成している。コイル5には、高周波交流電源32に
より13.56MHzの高周波交流の電流を流すことが
できる構成となっている。高周波交流電源32は、任意
の時点例えば所望の時点で高周波交流電流の供給を停止
することができる機能を有している。13.56MHz
の高周波交流電源32に150MHzの高周波電流が入
り込むのを防止するため、ローパスフィルタ39が設け
られ、また、150MHzのコイル用高周波電源4に1
3.56MHzの高周波交流電流が入り込むのを防止す
るため、ハイパスフィルタ40が設けられている。電極
6に高周波電力を供給するための電極用高周波電源11
が設けられており、基板7に到達するイオンエネルギー
を制御することができるようになっている。コイル5
は、図2に示すように、多重の渦形で構成されている。
Next, a plasma processing apparatus and method according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2, FIG. 6, and FIG. FIG. 6 shows a sectional view of a plasma processing apparatus used in the third embodiment of the present invention. In FIG. 6, the pump 3 is evacuated while an appropriate predetermined gas is introduced from the gas supply unit 2 into the vacuum chamber 1, and the high-frequency power supply 4 for the coil is operated at 150 MHz while maintaining the inside of the vacuum chamber 1 at an appropriate pressure. Is supplied to the coil 5 on the dielectric 50 made of an insulator such as glass to generate plasma in the vacuum chamber 1, and the substrate 7 mounted on the electrode 6 in the vacuum chamber 1. Etching, deposition,
Alternatively, a plasma treatment such as surface modification can be performed. The coil 5 is configured so that a high-frequency AC current of 13.56 MHz can flow through the high-frequency AC power supply 32. The high-frequency AC power supply 32 has a function of stopping the supply of the high-frequency AC current at any time, for example, at a desired time. 13.56 MHz
A low-pass filter 39 is provided to prevent a high-frequency current of 150 MHz from entering the high-frequency AC power supply 32 of FIG.
A high-pass filter 40 is provided to prevent a high-frequency AC current of 3.56 MHz from entering. High frequency power supply for electrode 11 for supplying high frequency power to electrode 6
Is provided, so that the ion energy reaching the substrate 7 can be controlled. Coil 5
Is composed of multiple spirals as shown in FIG.

【0020】上記プラズマ処理方法においては、上記真
空室1内にプラズマが発生していない状態から、少なく
とも上記真空室1内にプラズマが発生するまでの間上記
コイル5に高周波交流電源32から交流電流を流すこと
により、上記真空室1内に交流磁界を発生させながら、
上記コイル5にコイル用高周波電源4から高周波電力を
供給して上記プラズマを発生させる。上記真空室1内に
プラズマが発生していない状態から、少なくとも上記真
空室1内にプラズマが発生するまでの間に電流を流すた
め、電流の供給を時間制御したり、プラズマの発生をフ
ォトダイオードなどで検出すると電流供給を停止するこ
とにより行うことができる。一例としては、上記真空室
内にプラズマが発生した後、すみやかに例えば図7に示
すように約1秒後に、上記直流電流を上記コイルに流す
ことを停止することができる。
In the above-described plasma processing method, the high-frequency AC power supply 32 supplies the coil 5 with the AC current from the state where no plasma is generated in the vacuum chamber 1 until at least the plasma is generated in the vacuum chamber 1. To generate an AC magnetic field in the vacuum chamber 1,
High-frequency power is supplied to the coil 5 from the coil high-frequency power supply 4 to generate the plasma. To supply a current from a state in which plasma is not generated in the vacuum chamber 1 to at least a generation of plasma in the vacuum chamber 1, the supply of the current is time-controlled, and the generation of plasma is controlled by a photodiode. For example, when the current is detected, the current supply can be stopped. For example, the flow of the DC current to the coil can be stopped immediately after the plasma is generated in the vacuum chamber, for example, about one second as shown in FIG.

【0021】一例として、300nm厚の多結晶シリコ
ン膜付きの基板7を電極6上に載置し、ガス種及びその
流量、圧力を、Cl/O=50/3sccm、3m
Torrに設定した。ガス流量及び圧力が安定した後、
コイル5にコイル用高周波電源4から高周波電力800
Wを供給するとともに、コイル5に高周波交流電源32
から交流電流を流すことにより、真空室1内にプラズマ
を発生させた。電極6には電極用高周波電源11から6
00kHzの高周波電力40Wを供給した。高周波電力
と高周波交流電流の供給開始から約1秒後に高周波交流
電源32をOFFして高周波交流電流の供給を停止した
が、発生したプラズマは維持され、基板7上の多結晶シ
リコン膜のエッチングが進行し、60秒でエッチングが
終了した。一連の処理手順を示したタイムチャートを図
7に示す。
As an example, a substrate 7 having a polycrystalline silicon film having a thickness of 300 nm is placed on the electrode 6 and the gas species, its flow rate and pressure are adjusted to Cl 2 / O 2 = 50/3 sccm, 3 m
Set to Torr. After the gas flow and pressure are stabilized,
High frequency power 800 from coil high frequency power supply 4 to coil 5
W, and a high-frequency AC power supply 32
, A plasma was generated in the vacuum chamber 1. The electrode 6 has a high frequency power supply 11 to 6 for the electrode.
40 kHz high frequency power of 00 kHz was supplied. About one second after the start of the supply of the high-frequency power and the high-frequency AC current, the high-frequency AC power supply 32 was turned off to stop the supply of the high-frequency AC current. However, the generated plasma was maintained, and the etching of the polycrystalline silicon film on the substrate 7 was stopped. The etching progressed, and the etching was completed in 60 seconds. FIG. 7 is a time chart showing a series of processing procedures.

【0022】この処理におけるチャージアップダメージ
を、アンテナ法により評価したところ、チャージアップ
ダメージは全く発生していないことが確認できた。な
お、プラズマ処理の間中常に高周波交流磁界を印加した
場合についても同様な方法でチャージアップダメージを
評価したが、薄い絶縁膜の絶縁破壊がみられなかった。
これは、印加した高周波交流磁界の周波数がイオンが追
従できない程度に十分に高いため、プラズマ中で電子と
イオンが分離しないためである。しかし、プラズマ処理
の間常に高周波交流磁界を印加した場合には、プラズマ
の電子温度が高くなってしまい、垂直なエッチング形状
が得られなかった。また、参考のために交流電流を用い
ずに、コイル用高周波電源4のみから高周波電力のみを
コイル5に供給する実験も行ったが、プラズマが発生せ
ず、多結晶シリコン膜は全くエッチングされなかった。
When the charge-up damage in this process was evaluated by the antenna method, it was confirmed that no charge-up damage occurred. The charge-up damage was evaluated by the same method when a high-frequency AC magnetic field was constantly applied during the plasma processing, but no dielectric breakdown of the thin insulating film was observed.
This is because electrons and ions are not separated in the plasma because the frequency of the applied high-frequency AC magnetic field is sufficiently high that ions cannot follow. However, when a high-frequency AC magnetic field was constantly applied during the plasma processing, the electron temperature of the plasma increased, and a vertical etching shape could not be obtained. For reference, an experiment was also conducted in which only high-frequency power was supplied from the coil high-frequency power supply 4 to the coil 5 without using an alternating current. However, no plasma was generated and the polycrystalline silicon film was not etched at all. Was.

【0023】以上述べた本発明の第1〜第3実施形態で
は、コイル5に供給する高周波電力の周波数が100M
Hz及び150MHzである場合について説明したが、
周波数はこれに限定されるものではなく、1MHz〜3
00MHz程度の周波数において、本発明のプラズマ処
理方法及び装置は有効である。特に、30〜300MH
zのVHF帯を用いたプラズマ処理方法及び装置におい
て、優れた効果を得ることができる。なお、第2実施形
態において、上記コイル5に供給する高周波電力の周波
数を1MHz〜300MHzの範囲から選択するとき、
上記高周波電力の周波数が、低周波交流電源12の交流
の周波数より高くする。また、以上述べた本発明の第
2,第3実施形態では、低周波交流の周波数が100H
zであり、高周波交流の周波数が13.56MHzであ
る場合について説明したが、交流の周波数が30MHz
以上では放電しにくいので、概ね30MHz未満であれ
ば、いかなる周波数であってもよい。また、以上述べた
本発明の実施形態では、シリコン酸化膜のエッチング及
び多結晶シリコン膜のエッチングについて説明したが、
いうまでもなく、その他のエッチング、スパッタリン
グ、又はCVD等のプラズマ処理においても、本発明を
適用することができる。
In the first to third embodiments of the present invention described above, the frequency of the high-frequency power supplied to the coil 5 is 100M
Hz and 150 MHz.
The frequency is not limited to this, and is 1 MHz to 3 MHz.
At a frequency of about 00 MHz, the plasma processing method and apparatus of the present invention are effective. In particular, 30 to 300 MH
In the plasma processing method and apparatus using the VHF band of z, excellent effects can be obtained. In the second embodiment, when selecting the frequency of the high-frequency power supplied to the coil 5 from a range of 1 MHz to 300 MHz,
The frequency of the high-frequency power is set higher than the frequency of the AC of the low-frequency AC power supply 12. In the second and third embodiments of the present invention described above, the frequency of the low-frequency AC is 100H.
z, and the case where the frequency of the high-frequency AC is 13.56 MHz has been described.
Since the discharge is difficult in the above, any frequency may be used as long as it is generally less than 30 MHz. Further, in the embodiment of the present invention described above, the etching of the silicon oxide film and the etching of the polycrystalline silicon film have been described.
Needless to say, the present invention can be applied to other plasma processing such as etching, sputtering, or CVD.

【0024】また、以上述べた本発明の実施形態では、
平面状の多重の渦形コイルが真空室の外壁面に沿って載
置されている場合について説明したが、いうまでもな
く、コイルの形状及び真空室とコイルとの位置関係はこ
れに限定されるものではなく、図8〜10に示すような
他の形態も含め、あらゆる形態の高周波誘導方式のプラ
ズマ処理方法及び装置についても、本発明を適用するこ
とができる。ここで、図8のコイル5は一重の渦形コイ
ル5aから構成するものであり、図9のコイルは真空室
1の側面に巻き付けられたコイル5bから構成するもの
であり、図10のコイルはドーム形状の絶縁体のガラス
製などの誘電体50cの上に配置されたドーム形状の渦
形コイル5cから構成するものである。また、以上述べ
た本発明の実施形態では、直流電流又は低周波若しくは
高周波交流電流の印加を、1秒程度で停止する場合につ
いて説明したが、プラズマの発生に十分な時間であれば
約1秒でなくともよいことはいうまでもないが、よりチ
ャージアップダメージの防止を確実にするためには、プ
ラズマが発生した後、すみやかに直流電流又は低周波若
しくは高周波交流電流の印加を停止することが望まし
い。また、上記直流又は交流の電源8,12,32から
コイル5に直流又は交流を流す箇所としては、図2のよ
うに、コイル5の中心に限らず、周囲の所定の箇所でも
よい。ただ、コイル5の中心に直流又は交流を流すよう
にすれば、プラズマが発生しやすい利点がある。
In the embodiment of the present invention described above,
Although the case where the multiple planar spiral coils are mounted along the outer wall surface of the vacuum chamber has been described, it is needless to say that the shape of the coil and the positional relationship between the vacuum chamber and the coil are limited to this. However, the present invention can be applied to all types of high-frequency induction type plasma processing methods and apparatuses, including other modes as shown in FIGS. Here, the coil 5 of FIG. 8 is configured by a single spiral coil 5a, the coil of FIG. 9 is configured by a coil 5b wound around the side surface of the vacuum chamber 1, and the coil of FIG. It is composed of a dome-shaped spiral coil 5c disposed on a dielectric 50c such as a dome-shaped insulator made of glass. Further, in the embodiment of the present invention described above, the case where the application of the direct current or the low frequency or the high frequency alternating current is stopped in about 1 second has been described. Needless to say, in order to further prevent the charge-up damage, it is necessary to stop the application of the DC current or the low-frequency or high-frequency AC current immediately after the plasma is generated. desirable. Further, as shown in FIG. 2, the location where the DC or AC is supplied from the DC or AC power supplies 8, 12, 32 to the coil 5 is not limited to the center of the coil 5 but may be a predetermined location around the coil 5. However, if DC or AC is supplied to the center of the coil 5, there is an advantage that plasma is easily generated.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のプラズマ処理方法によれば、真空室内にガスを供給し
つつ真空室内を排気し、真空室内を適当な所定の圧力に
制御しながら、コイルに高周波電力を供給することによ
り、真空室内にプラズマを発生させて、真空室内の電極
に載置された基板を処理するプラズマ処理方法におい
て、真空室内にプラズマが発生していない状態から、少
なくとも真空室内にプラズマが発生するまでの間コイル
に直流電流を流すことにより、真空室内に直流磁界を発
生させるため、高真空において容易に高周波誘導方式の
プラズマを発生させることができる。また、本発明のプ
ラズマ処理方法によれば、真空室内にガスを供給しつつ
真空室内を排気し、真空室内を適当な所定の圧力に制御
しながら、コイルに高周波電力を供給することにより、
真空室内にプラズマを発生させて、真空室内の電極に載
置された基板を処理するプラズマ処理方法において、真
空室内にプラズマが発生していない状態から、少なくと
も真空室内にプラズマが発生するまでの間コイルに交流
電流を流すことにより、高真空において容易に高周波誘
導方式のプラズマを発生させることができる。
As is clear from the above description, according to the plasma processing method of the present invention, the vacuum chamber is evacuated while supplying gas into the vacuum chamber, and the vacuum chamber is controlled to an appropriate predetermined pressure. In a plasma processing method for generating plasma in a vacuum chamber by supplying high-frequency power to a coil and processing a substrate mounted on an electrode in the vacuum chamber, from a state in which plasma is not generated in the vacuum chamber, A DC magnetic field is generated in the vacuum chamber by flowing a DC current through the coil at least until plasma is generated in the vacuum chamber, so that high-frequency induction-type plasma can be easily generated in a high vacuum. Further, according to the plasma processing method of the present invention, by evacuating the vacuum chamber while supplying gas into the vacuum chamber, and supplying high frequency power to the coil while controlling the vacuum chamber to an appropriate predetermined pressure,
In a plasma processing method of generating plasma in a vacuum chamber and processing a substrate mounted on an electrode in the vacuum chamber, a state in which plasma is not generated in the vacuum chamber until at least plasma is generated in the vacuum chamber. By supplying an alternating current to the coil, it is possible to easily generate a high frequency induction type plasma in a high vacuum.

【0026】また、本発明のプラズマ処理装置によれ
ば、真空室内にガスを供給する装置と、真空室内を排気
する装置と、真空室内に基板を載置するための電極と、
真空室内にプラズマを発生させるためのコイルと、コイ
ルに高周波電力を供給する装置と、コイルに直流電流を
流す装置を備えているため、高真空において容易に高周
波誘導方式のプラズマを発生させることができる。ま
た、本発明のプラズマ処理装置によれば、真空室内にガ
スを供給する装置と、真空室内を排気する装置と、真空
室内に基板を載置するための電極と真空室内にプラズマ
を発生させるためのコイルと、コイルに高周波電力を供
給する装置と、コイルに交流電流を流す装置を備えてい
るため、高真空において容易に高周波誘導方式のプラズ
マを発生させることができる。
According to the plasma processing apparatus of the present invention, an apparatus for supplying gas into the vacuum chamber, an apparatus for exhausting the vacuum chamber, an electrode for placing a substrate in the vacuum chamber,
Since a coil for generating plasma in a vacuum chamber, a device for supplying high-frequency power to the coil, and a device for passing DC current to the coil are provided, it is possible to easily generate high-frequency induction plasma in a high vacuum. it can. Further, according to the plasma processing apparatus of the present invention, an apparatus for supplying gas into the vacuum chamber, an apparatus for exhausting the vacuum chamber, an electrode for mounting a substrate in the vacuum chamber, and a plasma for generating plasma in the vacuum chamber. , A device for supplying high-frequency power to the coil, and a device for supplying alternating current to the coil, it is possible to easily generate high-frequency induction type plasma in a high vacuum.

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

【図1】 本発明の第1実施形態にかかるプラズマ処理
装置の構成を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a plasma processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の第1,第2,及び第3実施形態にか
かるコイルの構成を示す平面図である。なお、簡略化す
るため、図2では直流又は交流の電源及び各種フィルタ
を省略して図示している。
FIG. 2 is a plan view showing a configuration of a coil according to first, second, and third embodiments of the present invention. For the sake of simplicity, FIG. 2 omits a DC or AC power supply and various filters.

【図3】 本発明の第1実施形態における、一連の処理
手順を示すタイムチャートである。
FIG. 3 is a time chart showing a series of processing procedures in the first embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の第2実施形態にかかるプラズマ処理
装置の構成を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a plasma processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の第2実施形態における、一連の処理
手順を示すタイムチャートである。
FIG. 5 is a time chart showing a series of processing procedures in a second embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の第3実施形態にかかるプラズマ処理
装置の構成を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a plasma processing apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の第3実施形態における、一連の処理
手順を示すタイムチャートである。
FIG. 7 is a time chart showing a series of processing procedures in a third embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の他の実施形態にかかるプラズマ処理
装置の構成を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a plasma processing apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の他の実施形態にかかるプラズマ処理
装置の構成を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a plasma processing apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図10】 本発明の他の実施形態にかかるプラズマ処
理装置の構成を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a plasma processing apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図11】 従来例で用いたプラズマ処理装置の構成を
示す断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a plasma processing apparatus used in a conventional example.

【図12】 従来例で用いたプラズマ処理装置の構成を
示す断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a plasma processing apparatus used in a conventional example.

【図13】 従来例で用いたプラズマ処理装置の構成を
示す断面図である。
FIG. 13 is a sectional view showing a configuration of a plasma processing apparatus used in a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 真空室 2 ガス供給ユニット 3 ポンプ 4 コイル用高周波電源 5,5a,5b,5c コイル 6 電極 7 基板 8 直流電源 9 ローパスフィルタ 10 ハイパスフィルタ 11 電極用高周波電源 12 低周波交流電源 32 高周波交流電源 50 誘電体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum chamber 2 Gas supply unit 3 Pump 4 High frequency power supply for coil 5, 5a, 5b, 5c Coil 6 Electrode 7 Substrate 8 DC power supply 9 Low pass filter 10 High pass filter 11 High frequency power supply for electrode 12 Low frequency AC power supply 32 High frequency AC power supply 50 Dielectric

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 21/205 H01L 21/205 21/3065 21/302 A ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H01L 21/205 H01L 21/205 21/3065 21/302 A

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 真空室(1)内にガスを供給しつつ上記
真空室内を排気し、上記真空室内を所定の圧力に制御し
ながら、コイル(5)に高周波電力を供給することによ
り上記真空室内にプラズマを発生させて上記真空室内の
電極(6)に載置された基板(7)を処理するプラズマ
処理方法において、 上記真空室内にプラズマが発生していない状態から、少
なくとも上記真空室内にプラズマが発生するまでの間上
記コイルに直流電流を流すことにより、上記真空室内に
直流磁界を発生させながら、上記コイルに高周波電力を
供給してプラズマを発生させることを特徴とするプラズ
マ処理方法。
The vacuum chamber is evacuated while supplying gas into the vacuum chamber, and high-frequency power is supplied to a coil while controlling the vacuum chamber at a predetermined pressure. A plasma processing method for processing a substrate (7) mounted on an electrode (6) in the vacuum chamber by generating plasma in the chamber, wherein at least the vacuum chamber is changed from a state in which no plasma is generated in the vacuum chamber. A plasma processing method comprising supplying a high-frequency power to the coil while generating a DC magnetic field in the vacuum chamber by flowing a DC current through the coil until plasma is generated, to generate plasma.
【請求項2】 上記真空室内にプラズマが発生した後、
すみやかに上記直流電流を上記コイルに流すことを停止
する請求項1に記載のプラズマ処理方法。
2. After the plasma is generated in the vacuum chamber,
2. The plasma processing method according to claim 1, wherein the flow of the direct current to the coil is stopped immediately.
【請求項3】 上記真空室内に発生する上記直流磁界の
大きさが、上記コイルの近傍において少なくとも100
ガウス以上である請求項1又は2に記載のプラズマ処理
方法。
3. The magnitude of the DC magnetic field generated in the vacuum chamber is at least 100 in the vicinity of the coil.
3. The plasma processing method according to claim 1, wherein the plasma processing method is Gauss or more.
【請求項4】 真空室(1)内にガスを供給しつつ上記
真空室内を排気し、上記真空室内を所定の圧力に制御し
ながら、コイル(5)に高周波電力を供給することによ
り、上記真空室内にプラズマを発生させて上記真空室内
の電極(6)に載置された基板(7)を処理するプラズ
マ処理方法において、 上記真空室内にプラズマが発生していない状態から、少
なくとも上記真空室内にプラズマが発生するまでの間上
記コイルに交流電流を流すことにより、上記真空室内に
交流磁界を発生させながら、上記コイルに高周波電力を
供給して上記プラズマを発生させることを特徴とするプ
ラズマ処理方法。
4. The above-mentioned vacuum chamber is evacuated while supplying gas into the vacuum chamber (1), and a high-frequency power is supplied to the coil (5) while controlling the vacuum chamber at a predetermined pressure. In a plasma processing method for generating plasma in a vacuum chamber and processing a substrate (7) mounted on an electrode (6) in the vacuum chamber, at least the vacuum chamber is changed from a state in which no plasma is generated in the vacuum chamber. A plasma process in which an alternating current is passed through the coil until plasma is generated, thereby generating an alternating magnetic field in the vacuum chamber and supplying high-frequency power to the coil to generate the plasma. Method.
【請求項5】 上記真空室内にプラズマが発生した後、
すみやかに上記交流電流を上記コイルに流すことを停止
する請求項4に記載のプラズマ処理方法。
5. After the plasma is generated in the vacuum chamber,
The plasma processing method according to claim 4, wherein the flow of the alternating current to the coil is stopped immediately.
【請求項6】 上記交流の周波数が30MHz未満であ
る請求項4又は5に記載のプラズマ処理方法。
6. The plasma processing method according to claim 4, wherein the frequency of the alternating current is less than 30 MHz.
【請求項7】 上記コイルに供給される上記高周波電力
の周波数が30〜300MHzである請求項1〜6のい
ずれかに記載のプラズマ処理方法。
7. The plasma processing method according to claim 1, wherein the frequency of the high-frequency power supplied to the coil is 30 to 300 MHz.
【請求項8】 上記電極に高周波電力を供給する請求項
1〜7のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
8. The plasma processing method according to claim 1, wherein high-frequency power is supplied to said electrode.
【請求項9】 真空室(1)内にガスを供給する装置
(2)と、 上記真空室内を排気する装置(3)と、 上記真空室内に基板(7)を載置するための電極(6)
と、 上記真空室内にプラズマを発生させるためのコイル
(5)と、 上記コイルに高周波電力を供給する装置(4)と、 上記コイルに直流電流を流す装置(8)を備えて、 上記真空室内にプラズマが発生していない状態から、少
なくとも上記真空室内にプラズマが発生するまでの間上
記コイルに直流電流を流すことにより、上記真空室内に
直流磁界を発生させながら、上記コイルに高周波電力を
供給してプラズマを発生させることを特徴とするプラズ
マ処理装置。
9. An apparatus (2) for supplying gas into a vacuum chamber (1), an apparatus (3) for evacuating the vacuum chamber, and an electrode (10) for mounting a substrate (7) in the vacuum chamber. 6)
A coil (5) for generating plasma in the vacuum chamber, a device (4) for supplying high-frequency power to the coil, and a device (8) for flowing a direct current to the coil, By supplying a DC current to the coil at least until plasma is generated in the vacuum chamber from a state in which no plasma is generated in the vacuum chamber, high-frequency power is supplied to the coil while generating a DC magnetic field in the vacuum chamber. A plasma processing apparatus for generating plasma.
【請求項10】 上記直流電流を流す装置(8)が、直
流電流の供給を任意の時点で停止することができる機能
を有する請求項9に記載のプラズマ処理装置。
10. The plasma processing apparatus according to claim 9, wherein the DC current flowing device has a function of stopping supply of the DC current at an arbitrary time.
【請求項11】 真空室(1)内にガスを供給する装置
(2)と、 上記真空室内を排気する装置(3)と、 上記真空室内に基板(7)を載置するための電極(6)
と、 上記真空室内にプラズマを発生させるためのコイル
(5)と、 上記コイルに高周波電力を供給する装置(4)と、 上記コイルに交流電流を流す装置(12,32)を備
え、 上記真空室内にプラズマが発生していない状態から、少
なくとも上記真空室内にプラズマが発生するまでの間上
記コイルに交流電流を流すことにより、上記真空室内に
交流磁界を発生させながら、上記コイルに高周波電力を
供給して上記プラズマを発生させることを特徴とするプ
ラズマ処理装置。
11. A device (2) for supplying gas into a vacuum chamber (1), a device (3) for evacuating the vacuum chamber, and an electrode (11) for mounting a substrate (7) in the vacuum chamber. 6)
A coil (5) for generating plasma in the vacuum chamber, a device (4) for supplying high-frequency power to the coil, and a device (12, 32) for supplying an alternating current to the coil. By applying an alternating current to the coil at least until plasma is generated in the vacuum chamber from a state where plasma is not generated in the chamber, high-frequency power is applied to the coil while generating an AC magnetic field in the vacuum chamber. A plasma processing apparatus, wherein the plasma is supplied to generate the plasma.
【請求項12】 上記交流を流す装置が、交流電流の供
給を任意の時点で停止することができる機能を有する請
求項11に記載のプラズマ処理装置。
12. The plasma processing apparatus according to claim 11, wherein the device for flowing the alternating current has a function of stopping the supply of the alternating current at an arbitrary time.
【請求項13】 上記交流の周波数が30MHz未満で
ある請求項11又は12に記載のプラズマ処理装置。
13. The plasma processing apparatus according to claim 11, wherein the frequency of the alternating current is less than 30 MHz.
【請求項14】 上記高周波電力の周波数が30〜30
0MHzであることを特徴とする、請求項9〜13のい
ずれかに記載のプラズマ処理装置。
14. The frequency of the high frequency power is 30 to 30.
The plasma processing apparatus according to claim 9, wherein the frequency is 0 MHz.
【請求項15】 上記電極に高周波電力を供給する装置
(11)を備えた請求項9〜14のいずれかに記載のプ
ラズマ処理装置。
15. The plasma processing apparatus according to claim 9, further comprising a device (11) for supplying high-frequency power to said electrodes.
【請求項16】 上記コイルの一部または全部が多重の
渦形である請求項9〜15のいずれかに記載のプラズマ
処理装置。
16. The plasma processing apparatus according to claim 9, wherein a part or all of the coil has a multiple spiral shape.
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