JP2000091320A - Plasma treatment apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、ＩＣやＬＣＤな
ど高精度の製造工程においてプラズマ処理を適切に行う
のに好適なプラズマ処理装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma processing apparatus suitable for appropriately performing a plasma processing in a high-precision manufacturing process for an IC, an LCD, or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、ＣＶＤやエッチング，アッシング
等のプラズマ処理に用いられるプラズマ処理装置の例と
して、対向電極となる一対の平行平板を設けておいてこ
れらの平行平板間にプラズマ処理空間を形成してシリコ
ンウエハ等の基板を対象にエッチング処理を行ういわゆ
る平行平板形エッチャー（ＲＩＥ）や成膜処理を行う平
行平板形ＰＣＶＤ等が知られている。また、プラズマ処
理に必要なプラズマの発生・形成をプラズマ処理空間で
行うものの他、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）や，
ＩＣＰ（インダクティブカップルプラズマ），ＴＣＰプ
ラズマ（トランスフォームドカップルプラズマ）など、
プラズマ処理空間から分離して形成されたプラズマ発生
空間で行うものも知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, as an example of a plasma processing apparatus used for plasma processing such as CVD, etching and ashing, a pair of parallel flat plates serving as opposed electrodes is provided, and a plasma processing space is formed between these parallel flat plates. A so-called parallel plate etcher (RIE) for performing an etching process on a substrate such as a silicon wafer and a parallel plate PCVD for performing a film forming process are known. In addition to generating and forming plasma required for plasma processing in a plasma processing space, ECR (Electron Cyclotron Resonance),
ICP (Inductive Coupled Plasma), TCP Plasma (Transformed Coupled Plasma), etc.
It is also known to perform the process in a plasma generation space formed separately from the plasma processing space.
【０００３】いずれにしても、処理対象である基板等の
大小・広狭に拘わらず緻密で均一なプラズマ処理が求め
られることから、基板等の上面全域に亘って処理ガス分
布やプラズマ状態の一様性を確保することが必要とされ
る。そして、その対策として、例えば基板サイズが大き
くなるの伴って、処理ガス導入口を多数設けるとともに
その分布に工夫を凝らすことや、プラズマ発生を担うプ
ラズマ用ガスとプラズマ反応を担う処理ガスとを別個に
導入すること等も、行われていた。In any case, a dense and uniform plasma processing is required regardless of the size or the size of the substrate or the like to be processed. Therefore, the distribution of the processing gas or the plasma state is uniform over the entire upper surface of the substrate or the like. It is necessary to ensure the nature. As a countermeasure, for example, as the size of the substrate increases, a number of processing gas inlets are provided and the distribution thereof is devised, or a plasma gas responsible for plasma generation and a processing gas responsible for plasma reaction are separated. Was introduced.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】このような従来のプラ
ズマ処理装置では、処理ガスやプラズマ用ガスの一様な
導入に基づいて均一処理が図られていた。ところが、プ
ラズマ処理空間内では、被処理物に処理ガスが反応し
て、種々の副生成物が生じ、その濃淡によって反応状態
に影響が現れることもある。また、プラズマ処理空間内
では、ガスの拡散に加えて、一様性を乱す種々の流れも
存在する。このため、例え処理ガスやプラズマ用ガスが
一様に分布して導入されたとしても、全面的に均一な処
理が達成されるとは限らない。In such a conventional plasma processing apparatus, uniform processing is performed based on uniform introduction of a processing gas or a plasma gas. However, in the plasma processing space, the processing gas reacts with the object to be processed to generate various by-products, and the density of the by-products may affect the reaction state. Further, in the plasma processing space, in addition to gas diffusion, there are various flows that disturb the uniformity. For this reason, even if the processing gas and the plasma gas are uniformly distributed and introduced, it is not always the case that a uniform processing is achieved over the entire surface.
【０００５】もっとも、これに対しては、プラズマ処理
の不均一を補償するように、導入ガスの分布を一様分布
から局所的に異ならせることも考えられる。しかしなが
ら、そのような補償によって巨視的・大域的に見れば所
望の均一処理がなされたとしても、微視的・局所的に見
ると、不均一と言わざるを得ない場合もある。例えば、
シリコンウエハのエッチングでは、ウエハ全面に亘って
エッチングレートがほぼ均一になってエッチング溝の深
さ等が揃ったときでも、個々の溝についての断面形状を
比較すると、角部の丸まり具合や、開口部から底部にか
けての径の変化などに、不揃いが見られる。However, it is conceivable to make the distribution of the introduced gas locally different from the uniform distribution so as to compensate for the non-uniformity of the plasma processing. However, even if a desired uniform processing is performed macroscopically and globally by such compensation, there may be a case where it is inhomogeneous when microscopically and locally viewed. For example,
In the etching of a silicon wafer, even when the etching rate is almost uniform over the entire surface of the wafer and the depth of the etching groove is uniform, comparing the cross-sectional shapes of the individual grooves, the degree of rounding of the corner and the opening Irregularities are seen in the change in diameter from the part to the bottom.
【０００６】そこで、プラズマ処理の均一性を確保する
に際し、巨視的・大域的な均一性に止まらず、微視的・
局所的な均一性も得られるように工夫することが課題と
なる。この発明は、このような課題を解決するためにな
されたものであり、プラズマ処理の均一性に優れたプラ
ズマ処理装置を実現することを目的とする。Therefore, in securing uniformity of the plasma processing, not only macroscopic / global uniformity but also microscopic / global uniformity is required.
The challenge is to devise so that local uniformity can be obtained. The present invention has been made to solve such a problem, and has as its object to realize a plasma processing apparatus having excellent plasma processing uniformity.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために発明された第１乃至第４の解決手段について、
その構成および作用効果を以下に説明する。Means for Solving the Problems First to fourth solving means invented to solve such problems are as follows.
The configuration and operation and effect will be described below.
【０００８】［第１の解決手段］第１の解決手段のプラ
ズマ処理装置は（、出願当初の請求項１に記載の如
く）、真空チャンバ内にプラズマ処理空間の形成された
プラズマ処理装置において、前記プラズマ処理空間にプ
ラズマ用ガスを導入する第１のガス導入路と、この第１
のガス導入路と別個に設けられ前記プラズマ処理空間に
処理ガスを導入する第２のガス導入路と、前記プラズマ
処理空間に添加ガスを導入する第３のガス導入路と、前
記プラズマ処理空間への導入に際して前記プラズマ用ガ
スと前記添加ガスとを混合するとともにその混合に際し
て混合割合の分布を局所的に異ならせる又は異ならせ得
る混合手段とを備えたものである。[First Solution] A plasma processing apparatus according to a first solution (as described in claim 1 at the beginning of the application) is a plasma processing apparatus in which a plasma processing space is formed in a vacuum chamber. A first gas introduction passage for introducing a plasma gas into the plasma processing space;
A second gas introduction path provided separately from the gas introduction path for introducing a processing gas into the plasma processing space, a third gas introduction path for introducing an additional gas into the plasma processing space, and And a mixing means for mixing the plasma gas and the additive gas at the time of introducing the gas, and for locally varying or varying the distribution of the mixing ratio during the mixing.
【０００９】このような第１の解決手段のプラズマ処理
装置にあっては、プラズマ処理空間内におかれた被処理
物に対してプラズマ処理が施されるが、その処理に際し
て第１〜第３のガス導入路を介し、プラズマ用ガス及び
処理ガスに加えて添加ガスもプラズマ処理空間に導入さ
れる。そして、プラズマ用ガスと処理ガスとは別個に導
入されるのに対し、添加ガスはプラズマ用ガスに混合し
て導入される。しかも、混合手段により、その混合割合
の分布が局所的に異なるようにされる。[0009] In the plasma processing apparatus of the first solution, the object to be processed placed in the plasma processing space is subjected to the plasma processing. In addition to the plasma gas and the processing gas, an additional gas is also introduced into the plasma processing space through the gas introduction path. The plasma gas and the processing gas are separately introduced, while the additive gas is mixed with the plasma gas and introduced. Moreover, the distribution of the mixing ratio is locally changed by the mixing means.
【００１０】この場合、プラズマ用ガスと処理ガスとが
別個に導入されるので、それらの流量や分配状態等を独
立に制御することにより、被処理物のほぼ全域に亘って
処理ガス分布やプラズマ状態の一様性が確保されて、プ
ラズマ処理における巨視的・大域的な均一性が達成され
る。また、プラズマ用ガスへの添加ガスの混合割合につ
いての分布が局所的に異なるようにされるが、その分布
を微視的・局所的な不均一性に対応させることにより、
巨視的・大域的な均一性を損なうこと無く微視的・局所
的な均一性も改善される。なお、添加ガスは、処理ガス
と異なるガスが用いられ、その活性が不足しやすいが、
プラズマ用ガスに混合して導入されることにより、充分
に励起され、無駄なく役立つこととなる。したがって、
この発明によれば、巨視的・大域的な観点に加えて微視
的・局所的な観点からもプラズマ処理の均一性に優れた
プラズマ処理装置を実現することができる。In this case, since the plasma gas and the processing gas are separately introduced, by independently controlling the flow rate and distribution state of the processing gas, the processing gas distribution and the plasma distribution over almost the entire area of the object to be processed. The uniformity of the state is ensured, and the macroscopic / global uniformity in the plasma processing is achieved. In addition, the distribution of the mixing ratio of the added gas to the plasma gas is made to be locally different, but by making the distribution correspond to microscopic and local non-uniformity,
The microscopic / local uniformity is also improved without impairing the macroscopic / global uniformity. In addition, as the additive gas, a gas different from the processing gas is used, and its activity is likely to be insufficient.
By being mixed and introduced into the plasma gas, it is sufficiently excited and is useful without waste. Therefore,
According to the present invention, it is possible to realize a plasma processing apparatus having excellent plasma processing uniformity from a microscopic / local viewpoint in addition to a macroscopic / global viewpoint.
【００１１】［第２の解決手段］第２の解決手段のプラ
ズマ処理装置は（、出願当初の請求項２に記載の如
く）、プラズマ処理空間が形成された第１機構と、前記
第１機構に取着して又はそれと一体的に設けられプラズ
マ発生空間が分散等して形成された第２機構とを具え、
前記プラズマ発生空間が前記プラズマ処理空間に隣接し
且つ連通しているプラズマ処理装置において、前記プラ
ズマ発生空間にプラズマ用ガスを導入する第１のガス導
入路と、この第１のガス導入路と別個に設けられ前記プ
ラズマ処理空間に処理ガスを導入する第２のガス導入路
と、前記プラズマ発生空間に添加ガスを導入する第３の
ガス導入路と、前記プラズマ発生空間への導入に際して
前記プラズマ用ガスと前記添加ガスとを混合するととも
にその混合に際して混合割合の分布を局所的に異ならせ
る又は異ならせ得る混合手段とを備えたものである。[Second Solution] A plasma processing apparatus according to a second solution (as described in claim 2 at the time of filing the application) comprises a first mechanism having a plasma processing space formed therein and the first mechanism. A second mechanism attached to or integrally provided with the plasma generation space and formed in a dispersed manner,
In the plasma processing apparatus, wherein the plasma generation space is adjacent to and communicates with the plasma processing space, a first gas introduction path for introducing a plasma gas into the plasma generation space, and a first gas introduction path separate from the first gas introduction path. A second gas introduction path for introducing a processing gas into the plasma processing space, a third gas introduction path for introducing an additional gas into the plasma generation space, and a gas supply path for introducing the plasma into the plasma generation space. And a mixing means for mixing the gas and the additive gas and for locally varying the distribution of the mixing ratio during the mixing.
【００１２】ここで、上記の「分散等」とは、点状に分
かれて散在しているという文字通りの分散の他、密接と
は言えない程度に離れるように分割されている場合や、
線状，破線状，直・曲線状などで複数の又はそれらの混
在するものがプラズマ処理空間との隣接部・連通部に分
布している場合、さらには環状，円状，多角形状、スパ
イラル状のものが同心で若しくは非同心で多数が列設さ
れ又は単独で広く形成されている場合も該当する意味で
ある。Here, the above "dispersion etc." means not only literal dispersal of being scattered in a point-like manner, but also cases of being divided so as not to be close to each other,
When a plurality, or a mixture thereof, of a linear shape, a broken line shape, a straight shape, a curved shape, or the like is distributed in an adjacent portion or a communicating portion with the plasma processing space, further, a ring shape, a circular shape, a polygon shape, a spiral shape It is also applicable that many of them are concentrically or non-concentrically arranged in a row or formed independently and widely.
【００１３】このような第２の解決手段のプラズマ処理
装置にあっては、プラズマ空間の分離および隣接連通と
いう条件を維持することにより、プラズマダメージやチ
ャージアップの低減、及びプラズマにおけるラジカル種
の成分とイオン種の成分との比率適正化が達成される。
また、プラズマ発生空間が分散等して形成されているこ
とにより、プラズマ分布の均一性が確保されるばかり
か、プラズマ処理空間との連通隣接面さらにはその面に
沿ったプラズマ発生空間自身の断面積が必然的にプラズ
マ処理空間のそれよりも小さくなり、プラズマ処理空間
からプラズマ発生空間へのガス流入が阻止されるので、
反応性を持った処理ガスが高密度プラズマに曝されて不
所望な汚染物等に変質するのを防止することができて、
プラズマ処理に良質のプラズマが供給される。In the plasma processing apparatus according to the second solution, by maintaining the conditions of separation of the plasma space and adjacent communication, reduction in plasma damage and charge-up, and reduction of radical species components in the plasma And the ratio of the components of the ionic species are optimized.
In addition, since the plasma generation space is formed in a dispersed manner, not only uniformity of the plasma distribution is ensured, but also the adjacent surface communicating with the plasma processing space and the plasma generation space itself along the surface are cut off. Since the area is inevitably smaller than that of the plasma processing space and gas inflow from the plasma processing space to the plasma generation space is prevented,
It is possible to prevent the reactive processing gas from being exposed to the high-density plasma and being transformed into undesired contaminants.
Good plasma is supplied to the plasma processing.
【００１４】そして、プラズマ処理空間内におかれた被
処理物に対してプラズマ処理が施される際に、第１〜第
３のガス導入路を介し、プラズマ用ガス及び処理ガスに
加えて添加ガスもプラズマ処理空間に導入される。しか
も、その際、プラズマ用ガスと処理ガスとは別個に導入
されるのに対し、添加ガスはプラズマ用ガスに混合して
導入される。さらに、添加ガスは、混合手段により、そ
の混合割合の分布が局所的に異なるようにされる。When the object to be processed placed in the plasma processing space is subjected to the plasma processing, it is added through the first to third gas introduction paths in addition to the plasma gas and the processing gas. Gas is also introduced into the plasma processing space. In addition, at this time, the plasma gas and the processing gas are separately introduced, whereas the additive gas is mixed with the plasma gas and introduced. Further, the distribution of the mixing ratio of the additive gas is locally changed by the mixing means.
【００１５】このようにプラズマ用ガスと処理ガスとが
別個に導入されるので、それらの流量や分配状態等を独
立に制御することにより、被処理物のほぼ全域に亘って
処理ガス分布やプラズマ状態の一様性が確保されて、プ
ラズマ処理における巨視的・大域的な均一性が達成され
る。また、プラズマ用ガスへの添加ガスの混合割合につ
いての分布が局所的に異なるようにされるが、その分布
を微視的・局所的な不均一性に対応させることにより、
巨視的・大域的な均一性を損なうこと無く微視的・局所
的な均一性も改善される。Since the plasma gas and the processing gas are separately introduced as described above, by independently controlling the flow rate and the distribution state of the processing gas, the processing gas distribution and the plasma distribution over almost the entire area of the object to be processed. The uniformity of the state is ensured, and the macroscopic / global uniformity in the plasma processing is achieved. In addition, the distribution of the mixing ratio of the added gas to the plasma gas is made to be locally different, but by making the distribution correspond to microscopic and local non-uniformity,
The microscopic / local uniformity is also improved without impairing the macroscopic / global uniformity.
【００１６】なお、添加ガスは、処理ガスと異なるガス
が用いられ、その活性が不足しやすいが、プラズマ用ガ
スに混合して導入されることにより、しかもプラズマ発
生空間を経てから導入されることにより、充分に励起さ
れ、無駄なく役立つこととなる。また、処理ガスのよう
に高密度プラズマに曝されて不所望な汚染物等に変質す
るということは考えられないので、プラズマの質を劣化
させることも無い。したがって、この発明によれば、巨
視的・大域的な観点に加えて微視的・局所的な観点から
もプラズマ処理の均一性に優れたプラズマ処理装置を実
現することができる。The additive gas is a gas different from the processing gas, and its activity tends to be insufficient. However, the additional gas is introduced after being mixed with the plasma gas and introduced after passing through the plasma generation space. As a result, it is sufficiently excited to be useful without waste. Further, since it is not conceivable that the material is exposed to the high-density plasma like the processing gas and is transformed into undesired contaminants, the quality of the plasma is not deteriorated. Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a plasma processing apparatus having excellent plasma processing uniformity from a microscopic / local viewpoint in addition to a macroscopic / global viewpoint.
【００１７】［第３の解決手段］第３の解決手段のプラ
ズマ処理装置は（、出願当初の請求項３に記載の如
く）、上記の第１，第２の解決手段のプラズマ処理装置
であって、非反応性ガスのみを前記プラズマ用ガスとし
て前記第１のガス導入路へ送給する手段と、反応ガス成
分を含むガスを前記処理ガスとして前記第２のガス導入
路へ送給する手段と、前記プラズマ処理空間内の被処理
物に前記反応ガスが反応して生じる副生成物に対応した
副次ガスを含むガスを前記添加ガスとして前記第３のガ
ス導入路へ送給する手段とを備えたものである。[Third Solution] The plasma processing apparatus of the third solution (as described in claim 3 at the beginning of the application) is the plasma processing apparatus of the first and second solutions. Means for supplying only the non-reactive gas as the plasma gas to the first gas introduction path, and means for supplying a gas containing a reactive gas component as the processing gas to the second gas introduction path Means for supplying a gas containing a by-product gas corresponding to a by-product generated by the reaction gas reacting with the object to be processed in the plasma processing space as the additional gas to the third gas introduction path; It is provided with.
【００１８】このような第３の解決手段のプラズマ処理
装置にあっては、プラズマ処理に伴って生じる副生成物
の偏在が、添加ガスによって直接的に解消される。これ
により、副生成物に起因した不均一性が的確に改善され
て、プラズマ用ガス及び処理ガスに基づく巨視的・大域
的な均一性を損なうこと無く、微視的・局所的な均一性
も得られることとなる。In the plasma processing apparatus according to the third solution, uneven distribution of by-products caused by the plasma processing is directly eliminated by the additional gas. As a result, the non-uniformity caused by the by-products is accurately improved, and the microscopic and local uniformity is maintained without deteriorating the macroscopic / global uniformity based on the plasma gas and the processing gas. Will be obtained.
【００１９】［第４の解決手段］第４の解決手段のプラ
ズマ処理装置は（、出願当初の請求項４に記載の如
く）、上記の第１，第２の解決手段のプラズマ処理装置
であって、非反応性ガスのみを前記プラズマ用ガスとし
て前記第１のガス導入路へ送給する手段と、反応ガス成
分を含むガスを前記処理ガスとして前記第２のガス導入
路へ送給する手段と、前記プラズマ用ガスとは成分又は
成分割合の異なる非反応性ガスのみを前記添加ガスとし
て前記第３のガス導入路へ送給する手段とを備えたもの
である。[Fourth Solution] The plasma processing apparatus of the fourth solution (as described in claim 4 at the beginning of the application) is the plasma processing apparatus of the first and second solutions. Means for supplying only the non-reactive gas as the plasma gas to the first gas introduction path, and means for supplying a gas containing a reactive gas component as the processing gas to the second gas introduction path And means for supplying only the non-reactive gas having a different component or component ratio from the plasma gas as the additional gas to the third gas introduction path.
【００２０】このような第４の解決手段のプラズマ処理
装置にあっては、非反応性ガスが混合されてプラズマ発
生空間やプラズマ処理空間に導入されるが、ガス種が異
なるとプラズマ温度等に相違が見られることと、その混
合割合が局所的に異なることから、プラズマ処理空間へ
供給されるプラズマについての温度分布にも局所的な変
動を生じる。そして、このようなプラズマの温度分布
を、微視的・局所的な不均一性に対応させることによっ
ても、プラズマ用ガス及び処理ガスに基づく巨視的・大
域的な均一性を損なうこと無く、微視的・局所的な均一
性を間接的に改善することができる。In the plasma processing apparatus according to the fourth solution, a non-reactive gas is mixed and introduced into the plasma generating space or the plasma processing space. Since the difference is observed and the mixing ratio is locally different, a local variation also occurs in the temperature distribution of the plasma supplied to the plasma processing space. Also, by associating such plasma temperature distribution with microscopic and local non-uniformity, microscopic and global uniformity based on the plasma gas and the processing gas is not impaired. Visual and local uniformity can be indirectly improved.
【００２１】[0021]
【発明の実施の形態】このような解決手段で達成された
本発明のプラズマ処理装置について、これを実施するた
めの形態を以下の第１〜第７実施例および変形例により
説明する。図１〜図３に示した第１実施例は、上述の第
２，第３解決手段を具現化したものであり、図４に示し
た第２実施例は、上述の第２，第４解決手段を具現化し
たものであり、図５の第３実施例および図６の第４実施
例も、上述の第２，第４解決手段を具現化したものであ
る。また、図７の第５実施例および図８の第６実施例
は、上述の第２，第３解決手段あるいは上述の第２，第
４解決手段のいずれの具現化にも適合するものであり、
図９に示した第７実施例は、上述の第２，第３，第４解
決手段を具現化したものである。さらに、図示を割愛し
た変形例は、上述の第１解決手段を具現化したものとな
っている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the plasma processing apparatus of the present invention achieved by the above solution will be described with reference to the following first to seventh embodiments and modifications. The first embodiment shown in FIGS. 1 to 3 embodies the above-described second and third solutions, and the second embodiment shown in FIG. 4 implements the second and fourth solutions. The third embodiment shown in FIG. 5 and the fourth embodiment shown in FIG. 6 also embody the means described above. The fifth embodiment shown in FIG. 7 and the sixth embodiment shown in FIG. 8 are suitable for realizing any of the above-described second and third solving means or the above-described second and fourth solving means. ,
The seventh embodiment shown in FIG. 9 embodies the second, third, and fourth solving means described above. Further, a modified example, which is not shown, embodies the first solution means described above.
【００２２】[0022]
【第１実施例】本発明のプラズマ処理装置の第１実施例
としてのプラズマエッチング装置について、その具体的
な構成を、図面を引用して説明する。図１は、一部を断
面で示した全体模式図であり、図２は、そのうちプラズ
マ発生空間周りの縦断面斜視図であり、図３は、それに
プラズマ処理空間等を加えた縦断面図である。First Embodiment A specific configuration of a plasma etching apparatus as a first embodiment of the plasma processing apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall schematic diagram showing a part in cross section, FIG. 2 is a vertical cross-sectional perspective view around a plasma generation space, and FIG. 3 is a vertical cross-sectional view in which a plasma processing space and the like are added thereto. is there.
【００２３】このプラズマエッチング装置は、真空チャ
ンバ本体部２および真空チャンバ蓋部３からなる真空チ
ャンバと、その内部にプラズマ処理空間を確保するため
の平行平板部（第１機構）と、プラズマ発生空間を確保
するための隣接機構部（第２機構）およびその付加部
と、各プラズマに電界又は磁界を印加するための印加回
路部と、真空チャンバ内を真空状態に保つための圧力制
御部と、プラズマ用ガス及び処理ガスに加えて添加ガス
を導入するためのガス供給部とで構成されている。This plasma etching apparatus comprises a vacuum chamber comprising a vacuum chamber main body 2 and a vacuum chamber lid 3, a parallel plate portion (first mechanism) for securing a plasma processing space therein, and a plasma generation space. An adjacent mechanism part (second mechanism) for securing the pressure and an additional part thereof, an application circuit part for applying an electric field or a magnetic field to each plasma, a pressure control part for keeping the inside of the vacuum chamber in a vacuum state, A gas supply unit for introducing an additional gas in addition to the plasma gas and the processing gas.
【００２４】平行平板部は、一対の平行平板となる共に
金属製のアノード部１１及びカソード部１２を真空チャ
ンバ内に有していて、アノード部１１が上方に配置さ
れ、真空チャンバ本体部２の内底でローアーサポート１
２ａにて支持されたカソード部１２が下方に配置され
て、これらによって挟まれたところに低温プラズマ１０
用のプラズマ処理空間１３が形成されるものとなってい
る。このカソード部１２は、エッチング対象のウエハ等
の基板１を乗載するために、上面が絶縁処理されてい
る。また、アノード部１１は、予め、多数の連通口１４
が貫通して穿孔されるとともに、プラズマ処理空間１３
へ向けて開口した第２のガス導入路としての処理ガス供
給口１５も形成されたものとなっている。これにより、
処理ガスＢが処理ガス供給口１５を介してプラズマ処理
空間１３へ供給される。この例では、連通口１４の横断
面積とプラズマ処理空間１３の有効な横断面積との比す
なわち第１比が０．０５になっている。The parallel plate portion has a pair of parallel flat plates and an anode portion 11 and a cathode portion 12 both made of metal in a vacuum chamber. Lower support 1 at inner bottom
The cathode portion 12 supported by 2a is disposed below, and the low-temperature plasma 10
Plasma processing space 13 is formed. The upper surface of the cathode section 12 is insulated to mount the substrate 1 such as a wafer to be etched. In addition, the anode section 11 has a large number of communication ports 14 in advance.
Are pierced through the plasma processing space 13.
A processing gas supply port 15 is also formed as a second gas introduction path that opens to the side. This allows
The processing gas B is supplied to the plasma processing space 13 via the processing gas supply port 15. In this example, the ratio of the cross-sectional area of the communication port 14 to the effective cross-sectional area of the plasma processing space 13, that is, the first ratio is 0.05.
【００２５】隣接機構部すなわち一対の平行平板のうち
の一方の平板１１に隣接する機構は、絶縁物製のプラズ
マ発生チャンバ２１が主体となっており、このプラズマ
発生チャンバ２１には、プラズマ発生空間２２となる複
数の（図では４個の）環状溝が同心に彫り込まれて形成
されている。これにより、プラズマ発生空間２２が分散
等したものとなっている。そして、プラズマ発生チャン
バ２１は、プラズマ発生空間２２の開口側（図では下
面）をアノード部１１の上面に密着した状態で固設され
る。その際、プラズマ発生空間２２の開口がアノード部
１１の連通口１４に重なるように位置合わせがなされ
る。これにより、プラズマ発生空間２２とプラズマ処理
空間１３とが互いに隣接し且つ連通しているものとな
る。この例では、連通口１４の横断面積とプラズマ発生
空間２２の横断面積との比が０．５になっている。これ
により、プラズマ発生空間２２がプラズマ処理空間１３
に連通するところの面積がプラズマ発生空間２２の面積
よりも小さくて少し絞られた状態となる。なお、これら
の比の値は大小関係が逆転しない限り自由に変えてよい
ものである。The adjacent mechanism, that is, the mechanism adjacent to one of the pair of parallel flat plates 11 is mainly composed of a plasma generation chamber 21 made of an insulating material. A plurality of (four in the figure) annular grooves 22 are concentrically engraved and formed. Thus, the plasma generation space 22 is dispersed. The plasma generation chamber 21 is fixedly mounted with the opening side (the lower surface in the figure) of the plasma generation space 22 in close contact with the upper surface of the anode unit 11. At this time, the positioning is performed so that the opening of the plasma generation space 22 overlaps the communication port 14 of the anode unit 11. Thereby, the plasma generation space 22 and the plasma processing space 13 are adjacent to each other and communicate with each other. In this example, the ratio of the cross-sectional area of the communication port 14 to the cross-sectional area of the plasma generation space 22 is 0.5. As a result, the plasma generation space 22 becomes the plasma processing space 13
Is smaller than the area of the plasma generation space 22 and slightly narrowed. The values of these ratios can be freely changed as long as the magnitude relation is not reversed.
【００２６】また、プラズマ発生チャンバ２１は、プラ
ズマ発生空間２２のさらに奥に第１のガス導入路および
第３のガス導入路としてのプラズマ用ガス送給路２３が
やはり環状に形成され、両者が多数の***またはノズル
で連通されていて、プラズマ発生空間２２は底部（図で
は上方）からプラズマ用ガスＡや添加ガスＣの供給を受
けて高密度プラズマ２０を発生させ連通口１４を介して
プラズマ処理空間１３へそれを送り込むものとなってい
る。さらに、プラズマ発生チャンバ２１は、プラズマ発
生空間２２を囲む側壁と底部とを残すようにしてプラズ
マ発生空間２２開口側の裏の面（図では上面）が削り取
られる。そして、プラズマ発生空間２２の両側壁を挟む
ようにして、コイル２４及び永久磁石片２５が環状に付
加される。In the plasma generation chamber 21, a first gas introduction path and a plasma gas supply path 23 as a third gas introduction path are formed in a ring further in the plasma generation space 22. The plasma generation space 22 receives the supply of the plasma gas A and the additional gas C from the bottom (the upper side in the figure) to generate the high-density plasma 20 and communicates with the plasma through the communication port 14. It is sent to the processing space 13. Further, the back surface (upper surface in the figure) of the plasma generation chamber 21 on the opening side of the plasma generation space 22 is cut away so as to leave the side wall and the bottom surrounding the plasma generation space 22. Then, the coil 24 and the permanent magnet piece 25 are annularly added so as to sandwich both side walls of the plasma generation space 22.
【００２７】永久磁石片２５は、縦の長さがプラズマ発
生空間２２のそれにほぼ等しくされ、且つ横のプラズマ
発生空間２２方向へ磁極が向くようにされ、さらに環状
の不所望な誘起電流を断つために小片に分けて形成され
ている。そして、多数の永久磁石片２５がプラズマ発生
空間２２側壁に沿って列設されることで、プラズマ発生
空間２２に対応した環状の磁気回路が構成される。これ
により、磁気回路用の磁性部材２５は最外周以外のもの
がプラズマ発生空間２２によって挟まれたところに配置
されたものとなっている。この磁気回路の磁力は、質量
の小さい電子を捕捉可能な程度の強さで十分であり、質
量の大きいイオンまで捕捉する程度の強さは不要であ
る。The permanent magnet piece 25 has a vertical length substantially equal to that of the plasma generation space 22 and the magnetic poles are oriented in the direction of the horizontal plasma generation space 22, and further cuts off an undesired annular induced current. Therefore, it is formed into small pieces. A large number of permanent magnet pieces 25 are arranged along the side wall of the plasma generation space 22 to form an annular magnetic circuit corresponding to the plasma generation space 22. As a result, the magnetic member 25 for the magnetic circuit is arranged at a position other than the outermost periphery sandwiched between the plasma generation spaces 22. The magnetic force of this magnetic circuit needs only to be strong enough to capture electrons having a small mass, and does not need to be strong enough to capture ions having a large mass.
【００２８】印加回路部は、ＲＦ電源３１を中心とする
第１印加回路と、ＲＦ電源３２を中心とする第２印加回
路とに分かれる。ＲＦ電源３１は、その出力パワーが可
変のものであり、接地されたアノード部との間に交番電
界を印加するとともにバイアス電圧も発生させるため
に、その出力はブロッキングキャパシタを介してカソー
ド部１２へ送給される。また、これには、周波数５００
ＫＨｚ〜２ＭＨｚのものがよく用いられる。これによ
り、第１印加回路は、低温プラズマ１０の強化に或る程
度寄与する電界をプラズマ処理空間１３に印加するもの
となっている。The application circuit section is divided into a first application circuit centered on the RF power supply 31 and a second application circuit centered on the RF power supply 32. The output power of the RF power supply 31 is variable. The output of the RF power supply 31 is supplied to the cathode section 12 via a blocking capacitor in order to apply an alternating electric field to the grounded anode section and generate a bias voltage. Will be sent. This also includes a frequency of 500
A frequency of KHz to 2 MHz is often used. Thus, the first application circuit applies an electric field that contributes to the strengthening of the low-temperature plasma 10 to a certain extent to the plasma processing space 13.
【００２９】ＲＦ電源３２は、やはり出力パワーが可変
のものであり、プラズマ発生空間２２を挟む両コイル２
４を駆動してプラズマ発生空間２２に交番磁界を印加す
るようになっている。その最大出力パワーは大きく、そ
の周波数は１３ＭＨｚ〜１００ＭＨｚとされることが多
い。これにより、第２印加回路は、高密度プラズマ２０
の発生および強化に寄与する磁界をプラズマ発生空間２
２に印加するものとなっている。The RF power source 32 also has a variable output power, and has two coils 2 sandwiching the plasma generation space 22.
4 is applied to apply an alternating magnetic field to the plasma generation space 22. Its maximum output power is large, and its frequency is often 13 MHz to 100 MHz. Thereby, the second application circuit is provided with the high-density plasma 20.
The magnetic field contributing to generation and enhancement of the plasma is generated in the plasma generation space 2
2 is applied.
【００３０】圧力制御部は、真空ポンプ５と、可動壁体
４０及びこれを上下動させる壁体駆動機構４１〜４４と
からなる。真空ポンプ５は、ロータリポンプやメカニカ
ルブースタ等が用いられ、真空チャンバ本体部２に貫通
して形成された吸引口２ａに対しゲートバルブ４を介し
て連結されて、真空チャンバ内のガスを吸引排気するよ
うになっている。The pressure controller comprises a vacuum pump 5, a movable wall 40, and wall driving mechanisms 41 to 44 for moving the movable wall 40 up and down. As the vacuum pump 5, a rotary pump, a mechanical booster, or the like is used. The vacuum pump 5 is connected to a suction port 2a formed through the vacuum chamber main body 2 via a gate valve 4, and sucks and exhausts gas in the vacuum chamber. It is supposed to.
【００３１】可動壁体４０は、金属製の筒状体からな
り、内径がカソード部１２の外径より僅かに大きくて内
腔にカソード部１２が緩く上下動可能に嵌合されるよう
になっている。その上端はアノード部１１に接近したと
きに全周縁のところにほぼ同一の隙間４５ができるよう
になっている。そして、そのときに、可動壁体４０は上
部がプラズマ処理空間１３の側面周辺を塞ぐとともに下
部がカソード部１２との嵌合が外れないところまで届く
ような長さに形成されている。これにより、可動壁体４
０は、真空チャンバ２，３内に設けられ一対の平行平板
１１，１２を基準としたプラズマ処理空間１３の開口部
分を囲う形状のものとなっている。そして、その隙間４
５を真空ポンプ５による排気の流れに対する可変絞りと
して、プラズマ処理空間１３の圧力がガスＡ，Ｂ，Ｃの
流量と可動壁体４０の上下位置とに応じて定まる。な
お、この可動壁体４０は不所望にチャージアップしない
ように接地等されるようにもなっている。The movable wall 40 is formed of a metal cylindrical body, and has an inner diameter slightly larger than the outer diameter of the cathode portion 12, so that the cathode portion 12 is loosely fitted in the inner cavity so as to be vertically movable. ing. At the upper end, when approaching the anode portion 11, a substantially identical gap 45 is formed at the entire periphery. At this time, the movable wall 40 is formed to have a length such that the upper part closes the periphery of the side surface of the plasma processing space 13 and the lower part reaches a position where the fitting with the cathode part 12 does not come off. Thereby, the movable wall 4
Reference numeral 0 denotes a shape provided in the vacuum chambers 2 and 3 and surrounding the opening of the plasma processing space 13 with reference to the pair of parallel flat plates 11 and 12. And the gap 4
5 is a variable throttle for the flow of exhaust gas from the vacuum pump 5, and the pressure in the plasma processing space 13 is determined according to the flow rates of the gases A, B, and C and the vertical position of the movable wall 40. The movable wall 40 is grounded or the like so as not to be undesirably charged up.
【００３２】壁体駆動機構４１〜４４は、気密性及び伸
縮性を持ったベローズ４１が吸引口２ａと重ならない位
置で真空チャンバ本体部２の底面と可動壁体４０とを連
結し、このベローズ４１内にボールネジ４２が縦に遊挿
され、その上端が可動壁体４０に連結されていて、可動
壁体４０を上下動可能に支持するものである。さらに、
ボールネジ４２は、サポート４３によって真空チャンバ
本体部２に対して固定されたモータ４４の回転軸に対し
て下端が連結されている。そして、モータ４４が回転す
ると、これに応じてボールネジ４２が進退駆動され、そ
れに伴って可動壁体４０が上下に駆動されて、上はアノ
ード部１１にほぼ当接するまで下はカソード部１２の上
面より低いところまで可動壁体４０が移動する。これに
より、壁体駆動機構４１〜４４は、可動壁体４０がプラ
ズマ処理空間１３の開口部分を囲う上方位置と、可動壁
体４０がプラズマ処理空間１３の開口部分を解放する下
方位置との両位置に亘って、可動壁体４０を上下方向に
進退させるものとなっている。The wall driving mechanisms 41 to 44 connect the bottom surface of the vacuum chamber main body 2 and the movable wall 40 at a position where the airtight and elastic bellows 41 do not overlap the suction port 2a. A ball screw 42 is vertically inserted into 41, and the upper end thereof is connected to the movable wall 40, and supports the movable wall 40 so as to be able to move up and down. further,
The lower end of the ball screw 42 is connected to a rotation shaft of a motor 44 fixed to the vacuum chamber main body 2 by a support 43. Then, when the motor 44 rotates, the ball screw 42 is driven forward and backward in response to this, and the movable wall 40 is driven up and down accordingly, and the upper part is almost in contact with the anode part 11 and the lower part is the upper surface of the cathode part 12. The movable wall 40 moves to a lower position. As a result, the wall driving mechanisms 41 to 44 move both the upper position where the movable wall 40 surrounds the opening of the plasma processing space 13 and the lower position where the movable wall 40 releases the opening of the plasma processing space 13. The movable wall 40 moves up and down in the vertical direction over the position.
【００３３】ガス供給部は、処理ガスＢを供給する処理
ガス供給ユニット７０と、プラズマ用ガスＡを供給する
プラズマ用ガス供給ユニット５０と、添加ガスＣを供給
する添加ガス供給ユニット６０と、各ガスＡ，Ｂ，Ｃを
プラズマ処理空間１３やプラズマ発生空間２２へ導く配
管等とからなり、その配管等の一部が配管等ユニット８
０となっている。The gas supply unit includes a processing gas supply unit 70 for supplying a processing gas B, a plasma gas supply unit 50 for supplying a plasma gas A, and an additional gas supply unit 60 for supplying an additional gas C. A pipe or the like that guides the gases A, B, and C to the plasma processing space 13 and the plasma generation space 22, and a part of the pipe and the like is a pipe unit 8.
It is 0.
【００３４】プラズマ用ガス供給ユニット５０は、プラ
ズマ用ガスＡを貯留するガスボンベ５１と、図示しない
メインコントローラ等の制御に従ってガスボンベ５１か
らのガス流出量を調節するマスフローコントローラ５２
と、安全や保守作業等を考慮してマスフローコントロー
ラ５２に従属接続されガス供給時のみ開状態にされる開
閉弁５３と、ここから真空チャンバ蓋部３に向けて延び
途中で配管８１，８２等に分岐して最終的にプラズマ用
ガス送給路２３に連通する配管５４とを具えている。そ
して、ガスボンベ５１にはアルゴン等の非反応性ガスが
充填され、その非反応性ガスからなるプラズマ用ガスＡ
は、開閉弁５３が開のとき、マスフローコントローラ５
２の設定に対応した流量だけ、配管５４，８１，８２を
介してプラズマ用ガス送給路２３に送り込まれる。これ
により、配管５４，８１，８２は、プラズマ発生空間２
２にプラズマ用ガスＡを導入する第１のガス導入路とな
っており、また、ガスボンベ５１は、非反応性ガスのみ
をプラズマ用ガスＡとして第１のガス導入路へ送給する
ものとなっている。The plasma gas supply unit 50 includes a gas cylinder 51 for storing the plasma gas A and a mass flow controller 52 for adjusting the amount of gas flowing out of the gas cylinder 51 under the control of a main controller (not shown).
An on-off valve 53 which is connected to the mass flow controller 52 in consideration of safety and maintenance work, and is opened only when gas is supplied, and pipes 81, 82, etc., which extend toward the vacuum chamber cover 3 and extend therefrom. And a pipe 54 that finally communicates with the gas supply path 23 for plasma. The gas cylinder 51 is filled with a non-reactive gas such as argon, and a plasma gas A composed of the non-reactive gas is used.
When the on-off valve 53 is open, the mass flow controller 5
The flow rate corresponding to the setting of 2 is sent to the plasma gas supply path 23 via the pipes 54, 81, 82. As a result, the pipes 54, 81, and 82 are connected to the plasma generation space 2
2 is a first gas introduction passage for introducing a plasma gas A, and the gas cylinder 51 supplies only the non-reactive gas as the plasma gas A to the first gas introduction passage. ing.
【００３５】処理ガス供給ユニット７０は、処理ガスＢ
を貯留するガスボンベ７１と、図示しないメインコント
ローラ等の制御に従ってガスボンベ７１からのガス流出
量を調節するマスフローコントローラ７２と、安全や保
守作業等を考慮してマスフローコントローラ７２に従属
接続されガス供給時のみ開状態にされる開閉弁７３と、
ここから真空チャンバ蓋部３に向けて延び適宜分岐しな
がら更にアノード部１１に至りその中で分配されて最終
的に処理ガス供給口１５に連通する配管７４とを具えて
いる。そして、ガスボンベ７１にはフロンガスやシラン
ガス等の反応ガスに適量の希釈ガスを混合させたもの等
が充填され、その反応ガスを含んだ処理ガスＢは、開閉
弁７３が開のとき、マスフローコントローラ７２の設定
に対応した流量だけ、配管７４を介して処理ガス供給口
１５に送り込まれる。これにより、配管７４は、第１の
ガス導入路と別個に設けられプラズマ処理空間１３に処
理ガスＢを導入する第２のガス導入路となっており、ま
た、ガスボンベ７１は、反応ガス成分を含むガスを処理
ガスＢとして第２のガス導入路へ送給するものとなって
いる。The processing gas supply unit 70 includes a processing gas B
Gas tank 71 for storing gas, a mass flow controller 72 for adjusting the amount of gas flowing out of the gas cylinder 71 according to control of a main controller (not shown), and a mass flow controller 72 connected in consideration of safety, maintenance work, etc., only when supplying gas. An on-off valve 73 that is opened,
There is provided a pipe 74 extending toward the vacuum chamber lid 3, branching appropriately, further reaching the anode section 11, being distributed therein, and finally communicating with the processing gas supply port 15. The gas cylinder 71 is filled with a reaction gas such as a Freon gas or a silane gas mixed with an appropriate amount of a diluting gas. The processing gas B containing the reaction gas is supplied to the mass flow controller 72 when the on-off valve 73 is opened. Is supplied to the processing gas supply port 15 via the pipe 74 at a flow rate corresponding to the setting of (1). As a result, the pipe 74 is provided separately from the first gas introduction path and serves as a second gas introduction path for introducing the processing gas B into the plasma processing space 13. The contained gas is supplied to the second gas introduction path as the processing gas B.
【００３６】添加ガス供給ユニット６０は、添加ガスＣ
を貯留するガスボンベ６１と、図示しないメインコント
ローラ等の制御に従ってガスボンベ６１からのガス流出
量を調節するマスフローコントローラ６２と、安全や保
守作業等を考慮してマスフローコントローラ６２に従属
接続されガス供給時のみ開状態にされる開閉弁６３と、
ここから真空チャンバ蓋部３に向けて延び途中で適宜分
岐しながら配管８２に至りそこで合流することで最終的
にはプラズマ用ガス送給路２３に連通する配管６４とを
具えている。そして、添加ガスＣは、開閉弁６３が開の
とき、マスフローコントローラ６２の設定に対応した流
量だけ、配管６４，８２を介してプラズマ用ガス送給路
２３に送り込まれる。これにより、配管６４，８２は、
プラズマ発生空間２２に添加ガスＣを導入する第３のガ
ス導入路となっている。The additive gas supply unit 60 includes an additive gas C
61, a mass flow controller 62 for adjusting the amount of gas flowing out of the gas cylinder 61 according to control of a main controller (not shown), and a mass flow controller 62 connected in consideration of safety, maintenance work, and the like, only when supplying gas. An on-off valve 63 that is opened,
From there, it extends toward the vacuum chamber cover 3, branches off as appropriate, reaches the pipe 82, and joins there, and finally has a pipe 64 communicating with the plasma gas supply path 23. Then, when the on-off valve 63 is open, the additive gas C is sent into the plasma gas supply path 23 via the pipes 64 and 82 by a flow rate corresponding to the setting of the mass flow controller 62. As a result, the pipes 64 and 82
This is a third gas introduction path for introducing the additional gas C into the plasma generation space 22.
【００３７】また、ガスボンベ６１には酸素ガスが充填
され、これによってガスボンベ６１は、酸素ガスを添加
ガスＣとして第３のガス導入路へ送給するものとなって
いる。そして、その酸素ガスは、プラズマ処理空間１３
内の被処理物１から生じる副生成物に対応した副次ガス
となっている。すなわち、シリコンウエハ等のエッチン
グに際し、その表面の有機レジストから炭素や酸素等を
含んだ副生成物が発生し、これがガスやイオンの状態に
なってプラズマ処理空間１３内の低温プラズマ１０に混
入してエッチング特性に影響を及ぼすが、そのうち酸素
や酸化物は、適度な濃度であればエッチング抜け性やエ
ッチング形状の改善に寄与する。そこで、添加ガスＣと
して、酸素ガスが用いられる。The gas cylinder 61 is filled with oxygen gas, so that the gas cylinder 61 supplies oxygen gas as an additional gas C to the third gas introduction path. Then, the oxygen gas is supplied to the plasma processing space 13.
It is a by-product gas corresponding to a by-product generated from the article 1 to be processed. That is, when etching a silicon wafer or the like, by-products containing carbon, oxygen, and the like are generated from the organic resist on the surface of the silicon wafer, and the by-products are converted into a gas or ions and mixed into the low-temperature plasma 10 in the plasma processing space 13. In this case, oxygen and oxide contribute to the improvement of etching removability and etching shape if the concentration is appropriate. Therefore, oxygen gas is used as the additive gas C.
【００３８】配管等ユニット８０には、上記の配管５４
が分岐してからプラズマ用ガス送給路２３に至るまでの
ところ即ち配管８１及び配管８２のところが該当する。
配管８１は、配管５４から分岐してそのままプラズマ用
ガス送給路２３の一つに連通するが、そのプラズマ用ガ
ス送給路２３は内側から数えて２番目である。符号や詳
細な図示は割愛したが、内側から数えて３番目以降の外
側のプラズマ用ガス送給路２３に対しても配管５４から
分岐した配管がそのまま連通する。これに対し、配管８
２は、最も内側のプラズマ用ガス送給路２３に連通す
る。しかも、配管５４から分岐してプラズマ用ガス送給
路２３に至る途中で添加ガス供給ユニット６０からの配
管６４が連結されている。そして、プラズマ用ガスＡ
は、総てのプラズマ用ガス送給路２３に分配されるが、
添加ガスＣは、配管８２のところでプラズマ用ガスＡに
合流して、最内側のプラズマ用ガス送給路２３にだけ送
り込まれるので、中央部分では添加ガスＣがプラズマ用
ガスＡに混合されるのに対し、周辺部分では混合されな
い。これにより、配管等ユニット８０は、プラズマ発生
空間２２への導入に際してプラズマ用ガスＡと添加ガス
Ｃとを混合するとともにその混合に際して混合割合の分
布を局所的に異ならせる混合手段となっている。In the piping unit 80, the piping 54
From the branch to the gas supply path 23 for plasma, that is, the pipe 81 and the pipe 82.
The pipe 81 branches off from the pipe 54 and directly communicates with one of the plasma gas supply paths 23, and the plasma gas supply path 23 is the second from the inside. Although the reference numerals and detailed illustrations are omitted, the pipe branched from the pipe 54 is directly connected to the third and subsequent outer plasma gas supply paths 23 counted from the inner side. On the other hand, piping 8
Numeral 2 communicates with the innermost plasma gas supply passage 23. In addition, a pipe 64 from the additive gas supply unit 60 is connected on the way from the pipe 54 to the plasma gas supply path 23. And plasma gas A
Is distributed to all the plasma gas supply paths 23,
The additive gas C joins the plasma gas A at the pipe 82 and is sent only to the innermost plasma gas supply passage 23, so that the additive gas C is mixed with the plasma gas A at the center. On the other hand, it is not mixed in the peripheral portion. Thus, the piping etc. unit 80 is a mixing means for mixing the plasma gas A and the additive gas C when introducing them into the plasma generation space 22 and for locally varying the mixing ratio distribution during the mixing.
【００３９】このような第１実施例のプラズマ処理装置
について、その使用態様及び動作を説明する。The usage and operation of the plasma processing apparatus of the first embodiment will be described.
【００４０】使用時には、真空チャンバ蓋部３が閉めら
れて、真空チャンバ本体部２の内部さらにはプラズマ処
理空間１３及びプラズマ発生空間２２も密閉される。そ
れから、可動壁体４０がカソード部１２よりも下方へ下
げられ、その状態で真空チャンバ２，３内へ図示しない
基板搬入口等を介して横から水平状態の基板１が搬入さ
れ、この基板１がカソード部１２の上面に載置される。
そして、基板搬入口等が閉められると同時に真空ポンプ
５による真空引きが行われる。このとき、ゲートバルブ
４は開状態にされたままであり、真空チャンバ２，３内
は速やかに真空状態となる。In use, the vacuum chamber lid 3 is closed, and the inside of the vacuum chamber main body 2 and the plasma processing space 13 and the plasma generation space 22 are also sealed. Then, the movable wall body 40 is lowered below the cathode section 12, and in this state, the horizontal substrate 1 is carried into the vacuum chambers 2 and 3 from the side via a substrate carrying port (not shown) or the like. Is placed on the upper surface of the cathode section 12.
Then, at the same time as closing the substrate carrying-in port and the like, the evacuation by the vacuum pump 5 is performed. At this time, the gate valve 4 remains open, and the inside of the vacuum chambers 2 and 3 quickly becomes a vacuum state.
【００４１】それから、モータ４４を回転させて可動壁
体４０をアノード部１１に当接しない程度に上昇させ、
プラズマ用ガス供給ユニット５０によるプラズマ用ガス
Ａの供給や，添加ガス供給ユニット６０による添加ガス
Ｃの供給，処理ガス供給ユニット７０による処理ガスＢ
の供給などを適宜に開始すると、可動壁体４０の上端と
アノード部１１の下面との間に形成される隙間４５を絞
りとしてプラズマ処理空間１３内の圧力が適度に保たれ
る。このとき、プラズマ用ガスＡは、分散配置のプラズ
マ発生空間２２及び連通口１４を経由して、一様分布に
近い分配状態でプラズマ処理空間１３に流入する。ま
た、処理ガスＢも、多数の処理ガス供給口１５を介し
て、やはり一様分布に近い分配状態でプラズマ処理空間
１３に流入する。ただし、添加ガスＣは、中央部分のプ
ラズマ用ガスＡにだけ混合されているので、流れ込んだ
中央部分では濃くなるが、隙間４５に向けて流れながら
広がるので、周辺部分では外側ほど薄くなる。Then, the motor 44 is rotated to raise the movable wall 40 so that it does not come into contact with the anode portion 11.
The supply of the plasma gas A by the plasma gas supply unit 50, the supply of the additional gas C by the additional gas supply unit 60, and the processing gas B by the processing gas supply unit 70
When the supply and the like are appropriately started, the pressure in the plasma processing space 13 is appropriately maintained by using the gap 45 formed between the upper end of the movable wall body 40 and the lower surface of the anode unit 11 as a throttle. At this time, the plasma gas A flows into the plasma processing space 13 through the distributed plasma generation space 22 and the communication port 14 in a distribution state close to a uniform distribution. Further, the processing gas B also flows into the plasma processing space 13 via the multiple processing gas supply ports 15 in a distribution state which is also close to a uniform distribution. However, since the additive gas C is mixed only with the plasma gas A in the central portion, it becomes dense in the central portion into which it flows, but spreads while flowing toward the gap 45, and becomes thinner in the peripheral portion toward the outside.
【００４２】また、隙間４５による絞り部はプラズマ処
理空間１３の上部周辺にほぼ一様に展開して形成され、
プラズマ処理空間１３内圧力とその外側の真空チャンバ
内圧力との差に応じて、絞り部の何処でもガス等の通過
流体の流れが概ね同様の状態となるので、プラズマ処理
空間１３内のガス状態はほぼ対称形で均一性の高いもの
となる。さらに、このような圧力状態はプラズマ処理空
間１３にプラズマが形成されたときにも継続するので、
以下に述べるエッチング処理における低温プラズマ１０
の状態も、ほぼ対称形で均一性の高いものとなる。これ
で、カソード部１２上に乗載された基板１に対するプラ
ズマエッチング処理の準備が調う。The narrowed portion formed by the gap 45 is formed almost uniformly around the upper part of the plasma processing space 13.
According to the difference between the pressure inside the plasma processing space 13 and the pressure inside the vacuum chamber outside the same, the flow of the passing fluid such as gas is almost the same anywhere in the throttle section. Is almost symmetrical and highly uniform. Further, such a pressure state is maintained even when plasma is formed in the plasma processing space 13, so that
Low-temperature plasma 10 in the etching process described below
Is also substantially symmetric and highly uniform. Thus, the preparation for the plasma etching process on the substrate 1 mounted on the cathode unit 12 is completed.
【００４３】次に、ＲＦ電源３２を作動させると、プラ
ズマ発生空間２２内にコイル２４を介してＲＦ電磁界が
印加され、プラズマ用ガスＡの電子が激しく運動させら
れる。このとき、電子は、永久磁石片２５による磁気回
路の働きによってプラズマ発生空間２２に長く留まり、
環状空間内を螺旋運動しながら飛び回ってプラズマ用ガ
スＡ及び添加ガスＣを励起させる。こうして、高密度プ
ラズマ２０が発生するが、プラズマ発生空間２２に封じ
られた電子にはイオン種生成に大きく寄与する１０〜１
５ｅＶ以上の高いエネルギーのものが多く含まれている
ので高密度プラズマ２０はイオン種成分の比率が高い。
そして、プラズマ発生空間２２で膨張した高密度プラズ
マ２０は、特にそのラジカル種およびイオン種成分は、
膨張圧力によって速やかにプラズマ処理空間１３へ運ば
れる。Next, when the RF power source 32 is operated, an RF electromagnetic field is applied to the plasma generating space 22 through the coil 24, and the electrons of the plasma gas A are violently moved. At this time, the electrons stay in the plasma generation space 22 for a long time due to the action of the magnetic circuit by the permanent magnet pieces 25,
The gas A for plasma and the additional gas C are excited while helically moving in the annular space. Thus, the high-density plasma 20 is generated, but the electrons sealed in the plasma generation space 22 greatly contribute to the generation of ion species.
The high-density plasma 20 has a high ratio of ionic species components because many of them have high energy of 5 eV or more.
Then, the high-density plasma 20 expanded in the plasma generation space 22, especially its radical species and ionic species components,
Due to the expansion pressure, the liquid is quickly transferred to the plasma processing space 13.
【００４４】また、ＲＦ電源３１を作動させると、プラ
ズマ処理空間１３にもアノード部１１及びカソード部１
２を介してＲＦ電界が印加される。こちらには電子を封
じ込める磁気回路等がないので、処理ガスＢ等が励起さ
れても高密度プラズマができないで、低温プラズマ１０
となる。ＲＦ電源３１からのパワーだけの場合、低温プ
ラズマ１０は、１０〜１５ｅＶ以上のエネルギーを持っ
た電子が少ないので、ラジカル種成分の比率が高くな
る。もっとも、この装置における低温プラズマ１０の場
合は、上述の高密度プラズマ２０が混合されるので、実
際のラジカル種成分とイオン種成分との比率は、両者の
中間における何れかの比率となる。When the RF power supply 31 is operated, the anode section 11 and the cathode section 1 are also placed in the plasma processing space 13.
2, an RF electric field is applied. Since there is no magnetic circuit or the like that can confine electrons, even if the processing gas B or the like is excited, high-density plasma cannot be generated.
Becomes When only the power from the RF power source 31 is used, the low-temperature plasma 10 has a small amount of electrons having energy of 10 to 15 eV or more, so that the ratio of radical species components increases. However, in the case of the low-temperature plasma 10 in this apparatus, since the high-density plasma 20 is mixed, the actual ratio between the radical species component and the ionic species component is any ratio between the two.
【００４５】そして、ＲＦ電源３１，３２の出力を適宜
アップダウンさせると、それに対応して低温プラズマ１
０におけるラジカル種成分とイオン種成分との比率が変
化する。その可変範囲は、従来のほとんど総ての機種を
カバーしうるほど広範に亘っている。こうして、基板１
の材質や処理ガスＢの特質などに基づき、そのときのエ
ッチングにとって最適な条件の下で効率よくエッチング
処理が進む。When the outputs of the RF power supplies 31 and 32 are appropriately increased and decreased, the low-temperature plasma 1 is correspondingly increased.
At 0, the ratio of the radical species component to the ionic species component changes. The variable range is wide enough to cover almost all conventional models. Thus, the substrate 1
The etching process proceeds efficiently under the optimum conditions for the etching at that time based on the material of the material and the characteristics of the processing gas B.
【００４６】しかも、プラズマ発生空間２２の断面積が
プラズマ処理空間１３の断面積よりも遥かに小さくなっ
ているので、高密度プラズマ２０がプラズマ発生空間２
２からプラズマ処理空間１３へ速やかに送り出されるう
えに、そもそもプラズマ処理空間１３からプラズマ発生
空間２２へ逆流して入り込むガス量が少ないので、処理
ガスＢが高密度プラズマ２０で直接に励起されて不所望
なまで分解・電離するということがほとんど無くて、良
質なプラズマによるエッチング処理が効率よく進む。そ
して、その際に、処理ガスＢ等がプラズマ処理空間１３
内にほぼ一様に分布し、その低温プラズマ１０によって
基板１の主表面では概ね全域に亘ってエッチングレート
等が揃い、均一なエッチング処理がなされる。Moreover, since the cross-sectional area of the plasma generation space 22 is much smaller than the cross-sectional area of the plasma processing space 13, the high-density plasma 20
2 is quickly sent out from the plasma processing space 13 to the plasma processing space 13 and the amount of gas flowing backward from the plasma processing space 13 to the plasma generation space 22 is small. There is almost no decomposition and ionization to a desired level, and the etching process using high-quality plasma proceeds efficiently. At this time, the processing gas B or the like is
And the low-temperature plasma 10 makes the etching rate and the like uniform over substantially the entire area of the main surface of the substrate 1, thereby performing a uniform etching process.
【００４７】また、このようなエッチングに伴い、基板
１の主表面に塗布されている有機レジストから、上述し
たように酸素を含んだ副生成物が発生するが、その濃度
分布は、中央から周辺に向かう低温プラズマ１０の流れ
に乗って重畳するので、中央部分では薄いが、周辺部分
では外側ほど濃くなる。この分布は、上述した添加ガス
Ｃの濃度分布と反対になる。そして、両者を併せると、
酸素ガス成分も、プラズマ処理空間１３内でほぼ一様に
分布し、その低温プラズマ１０によって基板１の主表面
では概ね全域に亘ってエッチング抜け性や形状等も揃
い、均一なエッチング処理がなされる。こうして、副生
成物の濃度分布も改善されて、巨視的・大域的な均一性
に止まらず、微視的・局所的な均一性も得られる。As described above, oxygen-containing by-products are generated from the organic resist applied on the main surface of the substrate 1 as described above, and the concentration distribution is changed from the center to the periphery. Since the superposed portion is superposed on the flow of the low-temperature plasma 10 toward the center portion, the portion is thin in the central portion, but becomes thicker in the outer portion in the peripheral portion. This distribution is opposite to the above-described concentration distribution of the additive gas C. And when you combine both,
The oxygen gas component is also distributed almost uniformly in the plasma processing space 13, and the low temperature plasma 10 makes the etching removal property and shape uniform over substantially the entire area of the main surface of the substrate 1, so that a uniform etching process is performed. . In this way, the concentration distribution of by-products is also improved, and not only macroscopic / global uniformity but also microscopic / local uniformity can be obtained.
【００４８】[0048]
【第２実施例】本発明のプラズマ処理装置の第２実施例
について、その具体的な構成を、図面を引用して説明す
る。図４は、一部を断面で示した全体模式図であり、上
記の図１に対応している。このプラズマ処理装置が（図
４参照）、第１実施例（図１参照）のと相違するのは、
ガスボンベ６１に対し酸素ガスでなく例えばキセノンガ
スが充填される点と、配管等ユニット８０の配管接続状
態が変更された点である。Second Embodiment A specific configuration of a second embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is an overall schematic diagram partially showing a cross section, and corresponds to FIG. 1 described above. This plasma processing apparatus (see FIG. 4) is different from the first embodiment (see FIG. 1) in that
The point is that the gas cylinder 61 is filled with, for example, xenon gas instead of the oxygen gas, and that the pipe connection state of the pipe and other units 80 is changed.
【００４９】キセノンやヘリウム等は、非反応性ガスと
いう点でガスボンベ５１のアルゴンと共通するが、同じ
プラズマ発生空間２２で同様に励起されてプラズマにな
ったときでもその温度が違ってくる。これにより、ガス
ボンベ６１は、プラズマ用ガスＡとは成分の異なる非反
応性ガスのみを添加ガスＣとして第３のガス導入路６４
へ送給する手段となっている。また、配管等ユニット８
０では、配管６４の合流先が、配管５４の分岐管のうち
内側のプラズマ用ガス送給路２３に至る配管８２でなく
て最も外側のプラズマ用ガス送給路２３に至る配管にな
っている。Xenon, helium, etc. are common to argon in the gas cylinder 51 in that they are non-reactive gases, but their temperatures are different even when they are similarly excited and turned into plasma in the same plasma generation space 22. As a result, the gas cylinder 61 uses the non-reactive gas having a component different from that of the plasma gas A as the additive gas C as the third gas introduction path 64.
It is the means to send to. In addition, a piping unit 8
In the case of 0, the junction of the pipe 64 is not the pipe 82 leading to the inner plasma gas supply path 23 of the branch pipe of the pipe 54 but the pipe leading to the outermost plasma gas supply path 23. .
【００５０】この場合、流量制御弁６２によって添加ガ
スＣの流量が可変されると、プラズマ処理空間１３の周
辺部分で、アルゴンに対するキセノンの混合割合が変化
し、それに応じてそこの低温プラズマ１０の温度が上下
する。添加ガスＣの流量はプラズマ用ガスＡや処理ガス
Ｂに比べて少量なので、処理ガスＢ等の濃度分布は、ほ
とんど変わらない。こうして、処理ガスＢの濃度分布に
基づく均一処理を損なうこと無く、周辺部でのプラズマ
温度の低下等に起因して生ずる異質の局所的な不均一を
補償することができる。In this case, when the flow rate of the additive gas C is changed by the flow control valve 62, the mixing ratio of xenon to argon changes in the peripheral portion of the plasma processing space 13, and the low-temperature plasma 10 thereupon is changed accordingly. Temperature fluctuates. Since the flow rate of the additive gas C is smaller than that of the plasma gas A or the processing gas B, the concentration distribution of the processing gas B or the like hardly changes. In this way, it is possible to compensate for heterogeneous local non-uniformity caused by, for example, a decrease in plasma temperature in the peripheral portion, without impairing uniform processing based on the concentration distribution of the processing gas B.
【００５１】[0051]
【第３実施例】本発明のプラズマ処理装置の第３実施例
について、その具体的な構成を、図面を引用して説明す
る。図５は、一部を断面で示した全体模式図であり、上
記の図１及び図４に対応している。このプラズマ処理装
置が（図４参照）、第１実施例（図１参照）のと相違す
るのは、配管等ユニット８０の配管接続状態等が変更さ
れている点である。Third Embodiment A specific configuration of a third embodiment of the plasma processing apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is an overall schematic diagram showing a part in cross section, and corresponds to FIGS. 1 and 4 described above. This plasma processing apparatus (see FIG. 4) is different from that of the first embodiment (see FIG. 1) in that the pipe connection state of the pipe etc. unit 80 is changed.
【００５２】すなわち、上述の例では配管６４の合流先
が最内側のプラズマ用ガス送給路２３だけに向けられて
いたのに対し、この例では、配管６４が、先ず分岐して
から、それぞれの分岐管が配管５４の分岐管に合流する
ことで、最外側を除く内側の複数個のプラズマ用ガス送
給路２３に向けられ、添加ガスＣが分配されるようにな
っている。また、配管６４が分岐する度にオリフィス８
３が挿着されて、外側の分岐管ほど絞りが多段に働いて
流量が絞られるが、オリフィス８３の穴径を加減したり
オリフィス８３を取り外したりすることで、添加ガスＣ
の分配状態を調節・変更することが可能である。これに
より、この配管等ユニット８０は、プラズマ発生空間２
２への導入に際してプラズマ用ガスＡと添加ガスＣとを
混合するとともにその混合に際して混合割合の分布を局
所的に異ならせ得る混合手段となっている。That is, in the above-described example, the junction of the pipes 64 is directed only to the innermost plasma gas supply passage 23. In this example, the pipes 64 are branched first, Is joined to the branch pipe of the pipe 54 so as to be directed to a plurality of plasma gas supply paths 23 on the inside except the outermost side, and the additive gas C is distributed. Each time the pipe 64 branches, the orifice 8
3 is inserted, and the more the outer branch pipe, the more the throttle works so that the flow rate is reduced. However, by adjusting the hole diameter of the orifice 83 or removing the orifice 83, the additional gas C is removed.
Can be adjusted or changed. As a result, the unit 80 such as the piping is separated from the plasma generation space 2.
The mixing means mixes the plasma gas A and the additive gas C at the time of introduction into the nozzle 2 and simultaneously locally varies the distribution of the mixing ratio during the mixing.
【００５３】この場合、添加ガスＣは、やはり中央部分
で濃く周辺部分で薄くなるが、中間でも幾分追加される
ので、その濃度変化が緩やかになる。こうして、副生成
物の濃度分布の改善等が、上述の例の場合より、きめ細
かく適切になされる。In this case, the additive gas C is also dense in the central portion and thin in the peripheral portion, but is slightly added in the middle, so that the concentration change becomes gentle. In this way, the concentration distribution of the by-products can be improved more finely and appropriately than in the above-described example.
【００５４】[0054]
【第４実施例】本発明のプラズマ処理装置の第４実施例
について、その具体的な構成を、図面を引用して説明す
る。図６は、一部を断面で示した全体模式図であり、上
記の図５に対応している。Fourth Embodiment A specific configuration of a fourth embodiment of the plasma processing apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is an overall schematic diagram showing a part in cross section, and corresponds to FIG. 5 described above.
【００５５】このプラズマ処理装置が（図６参照）、第
３実施例（図５参照）のと相違するのは、処理ガス供給
口１５が内周部分から外周部分へ４区分された点と、配
管７４も先ず分岐してからそれぞれの分岐管が各区分の
処理ガス供給口１５に連通するようになった点と、配管
７４が分岐するところのうち内側２箇所にチョーク８４
が介挿された点である。この場合、処理ガスＢについて
も、中央寄りのところでは、その分布状態を変更するこ
とが可能である。しかも、チョーク８４を手動操作する
ことで、装置が作動中であっても、分布状態を微調整す
ることができる。This plasma processing apparatus (see FIG. 6) is different from that of the third embodiment (see FIG. 5) in that the processing gas supply port 15 is divided into four parts from the inner peripheral part to the outer peripheral part. The pipe 74 is also branched first, and each branch pipe communicates with the processing gas supply port 15 of each section.
Is an interposed point. In this case, the distribution state of the processing gas B can be changed near the center. Moreover, by manually operating the choke 84, the distribution state can be finely adjusted even when the device is in operation.
【００５６】[0056]
【第５実施例】本発明のプラズマ処理装置の第５実施例
について、その具体的な構成を、図面を引用して説明す
る。図７は、一部を断面で示した全体模式図であり、上
記の図６に対応している。Fifth Embodiment A specific configuration of a fifth embodiment of the plasma processing apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is an overall schematic diagram showing a part in cross section, and corresponds to FIG. 6 described above.
【００５７】このプラズマ処理装置が（図７参照）、第
４実施例（図６参照）のと相違するのは、配管６４も配
管５４と同数に分岐してそれぞれ合流している点と、チ
ョーク８４が配管５４，６４，７４の分岐管それぞれに
挿入された点である。この場合、プラズマ用ガスＡと添
加ガスＣとの混合割合の分布を各区分に対応した局所ご
とに異ならせることが可能となる。また、各ガスＡ，
Ｂ，Ｃ何れについても、濃淡双方向に調整することがで
きる。This plasma processing apparatus (see FIG. 7) is different from that of the fourth embodiment (see FIG. 6) in that the pipes 64 also have the same number of branches as the pipes 54 and join each other. Reference numeral 84 denotes a point inserted into each of the branch pipes of the pipes 54, 64, and 74. In this case, the distribution of the mixing ratio of the plasma gas A and the additive gas C can be made different for each region corresponding to each section. In addition, each gas A,
Both B and C can be adjusted bi-directionally.
【００５８】[0058]
【第６実施例】本発明のプラズマ処理装置の第６実施例
について、その具体的な構成を、図面を引用して説明す
る。図８は、一部を断面で示した全体模式図であり、上
記の図７に対応している。Sixth Embodiment A specific configuration of a sixth embodiment of the plasma processing apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 8 is an overall schematic diagram showing a part of the cross section, and corresponds to FIG. 7 described above.
【００５９】このプラズマ処理装置が（図８参照）、第
５実施例（図７参照）のと相違するのは、チョーク８４
が何れもマスフローコントローラ８５によって置換され
た点である。なお、これに伴い、マスフローコントロー
ラ５２，６２，７２は、省略されている。この場合、各
マスフローコントローラ８５の流量をいわゆるレシピと
して図示しないメインコントローラ等に予め設定してお
くことで、プラズマ用ガスＡの濃度分布、それに対する
添加ガスＣの混合割合の分布、さらに処理ガスＢの濃度
分布を、自動的に調節することができる。The difference between this plasma processing apparatus (see FIG. 8) and the fifth embodiment (see FIG. 7) is that the choke 84 is used.
Are replaced by the mass flow controller 85. Accordingly, the mass flow controllers 52, 62, and 72 are omitted. In this case, the flow rate of each mass flow controller 85 is preset as a so-called recipe in a main controller (not shown) or the like, so that the concentration distribution of the plasma gas A, the distribution of the mixing ratio of the additive gas C thereto, and the processing gas B Can be automatically adjusted.
【００６０】[0060]
【第７実施例】本発明のプラズマ処理装置の第７実施例
について、その具体的な構成を、図面を引用して説明す
る。図９は、一部を断面で示した全体模式図であり、上
記の図８に対応している。Seventh Embodiment A specific configuration of a seventh embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 9 is an overall schematic diagram showing a part in cross section, and corresponds to FIG. 8 described above.
【００６１】このプラズマ処理装置が（図９参照）、第
６実施例（図８参照）のと相違するのは、添加ガス供給
ユニット９０が追加された点である。添加ガス供給ユニ
ット９０は、添加ガス供給ユニット６０と同様にガスボ
ンベ９１と開閉弁９３と配管９４とからなり、添加ガス
Ｄを供給する。そして、その配管９４も、配管６４同様
に分岐してから個々にマスフローコントローラ８５を介
挿され、それぞれの分岐管ごとに配管６４の分岐管に合
流する。この場合、ガスボンベ６１には酸素ガスが充填
され、ガスボンベ９１にはヘリウムガスが充填されて、
それぞれレシピに応じた適宜な分布でプラズマ発生空間
２２そしてプラズマ処理空間１３へ導入される。This plasma processing apparatus (see FIG. 9) differs from that of the sixth embodiment (see FIG. 8) in that an additional gas supply unit 90 is added. Like the additive gas supply unit 60, the additive gas supply unit 90 includes a gas cylinder 91, an on-off valve 93, and a pipe 94, and supplies the additive gas D. Then, the pipe 94 also branches in the same manner as the pipe 64, and is individually inserted through the mass flow controller 85 to join the branch pipe of the pipe 64 for each branch pipe. In this case, the gas cylinder 61 is filled with oxygen gas, the gas cylinder 91 is filled with helium gas,
Each of them is introduced into the plasma generation space 22 and the plasma processing space 13 with an appropriate distribution according to the recipe.
【００６２】[0062]
【変形例】上述の実施例では、プラズマ用ガスＡと添加
ガスＣ，Ｄとの混合を配管等ユニット８０にて行うよう
にしたが、その混合箇所は、配管部に限られるものでな
く、プラズマ用ガス送給路２３や、プラズマ発生空間２
２であっても良い。また、添加ガスＣ，Ｄのうち一定分
布の混合割合を担う分については、ガスボンベ６１，９
１に限らず、予めガスボンベ５１やガスボンベ７１に混
入されていても良い。添加ガスＣ，Ｄとしては、酸素の
他、窒素も使用され、これはエッチング及びＣＶＤの双
方に役立つ。窒素酸化物（Ｎ2Ｏ ，ＮＯ2 ）や炭素系
（ＣＯ2 ，ＣＯ）も良い。[Modification] In the above embodiment, the mixing of the plasma gas A and the additional gases C and D is performed by the piping unit 80, but the mixing location is not limited to the piping portion. The plasma gas supply path 23 and the plasma generation space 2
It may be 2. In addition, the gas cylinders 61 and 9 serve as a part of the additive gases C and D that have a constant mixing ratio.
The number is not limited to 1, and may be mixed in the gas cylinder 51 or the gas cylinder 71 in advance. As the additive gases C and D, nitrogen as well as oxygen is used, which is useful for both etching and CVD. Nitrogen oxides (N 2 O, NO 2) and carbon (CO 2, CO) is also good.
【００６３】さらに、上述の実施例では、プラズマ空間
がプラズマ発生空間とプラズマ処理空間とに分離されて
いるものを具体例に挙げたが、本発明の適用は、そのよ
うな場合に限定されるものでなく、プラズマ発生空間が
プラズマ処理空間から分離されていない場合でも、プラ
ズマ用ガスＡが処理ガスＢとは別個にプラズマ処理空間
へ導入されるようにするとともに、その導入に際してプ
ラズマ用ガスＡに添加ガスＣを混合させることで、可能
となり、相応の効果が得られる。Furthermore, in the above-described embodiment, a specific example in which the plasma space is separated into a plasma generation space and a plasma processing space has been described. However, the application of the present invention is limited to such a case. Even when the plasma generation space is not separated from the plasma processing space, the plasma gas A is introduced into the plasma processing space separately from the processing gas B, and the plasma gas A By adding the additive gas C to the mixture, it becomes possible and an appropriate effect can be obtained.
【００６４】[0064]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の第１の解決手段のプラズマ処理装置にあっては、プラ
ズマ用ガスと処理ガスとを別個に導入して巨視的・大域
的な均一性を確保するとともに、それでも残る微視的・
局所的な不均一性に混合割合の分布を対応させて添加ガ
スも導入しうるようにしたことにより、巨視的・大域的
な均一性を損なうこと無く微視的・局所的な均一性も改
善され、その結果、プラズマ処理の均一性に優れたプラ
ズマ処理装置を実現することができたという有利な効果
が有る。As is apparent from the above description, in the plasma processing apparatus according to the first solution of the present invention, a plasma gas and a processing gas are separately introduced to provide a macroscopic / global system. While ensuring uniformity, the microscopic
Improves microscopic and local uniformity without impairing macroscopic and global uniformity by allowing additional gas to be introduced by matching the distribution of the mixing ratio to local nonuniformity As a result, there is an advantageous effect that a plasma processing apparatus having excellent plasma processing uniformity can be realized.
【００６５】また、本発明の第２の解決手段のプラズマ
処理装置にあっては、プラズマ用ガスと処理ガスとをそ
れぞれプラズマ発生空間とプラズマ処理空間へ別個に導
入して良質性および巨視的・大域的な均一性を確保する
とともに、それでも残る微視的・局所的な不均一性に混
合割合の分布を対応させて添加ガスも導入しうるように
したことにより、巨視的・大域的な均一性等を損なうこ
と無く微視的・局所的な均一性も改善され、その結果、
プラズマ処理の均一性に優れたプラズマ処理装置を実現
することができたという有利な効果を奏する。Further, in the plasma processing apparatus according to the second solution of the present invention, the plasma gas and the processing gas are separately introduced into the plasma generation space and the plasma processing space, respectively, to obtain good quality and macroscopic performance. As well as ensuring global uniformity, it is possible to introduce additional gas by adjusting the distribution of the mixing ratio to the remaining microscopic and local nonuniformity, so that macroscopic and global uniformity can be achieved. The microscopic and local uniformity is also improved without impairing the properties, etc.,
There is an advantageous effect that a plasma processing apparatus having excellent plasma processing uniformity can be realized.
【００６６】さらに、本発明の第３の解決手段のプラズ
マ処理装置にあっては、プラズマ処理に伴って生じる副
生成物の偏在が添加ガスによって直接的に解消されるよ
うにしたことにより、副生成物に起因した微視的・局所
的な不均一性を的確に改善することができたという有利
な効果が有る。Further, in the plasma processing apparatus according to the third solution of the present invention, the uneven distribution of by-products caused by the plasma processing is directly eliminated by the additional gas, so that There is an advantageous effect that the microscopic and local non-uniformity caused by the product can be accurately improved.
【００６７】また、本発明の第４の解決手段のプラズマ
処理装置にあっては、非反応性ガスの混合割合に基づく
プラズマ温度分布の局所的変動を介して間接的に微視的
・局所的な不均一性が改善されるようにしたことによ
り、巨視的・大域的な観点に加えて微視的・局所的な観
点からもプラズマ処理の均一性に優れたプラズマ処理装
置を実現することができたという有利な効果を奏する。Further, in the plasma processing apparatus according to the fourth solution of the present invention, microscopic and local indirectly occur through local fluctuation of the plasma temperature distribution based on the mixing ratio of the non-reactive gas. By improving the non-uniformity, it is possible to realize a plasma processing apparatus having excellent plasma processing uniformity not only from a macroscopic / global perspective but also from a microscopic / local perspective. It has the advantageous effect of being able to do so.
【図１】 本発明のプラズマ処理装置の第１実施例につ
いて、一部を断面で示した全体模式図である。FIG. 1 is an overall schematic diagram partially showing a cross section of a first embodiment of a plasma processing apparatus of the present invention.
【図２】 そのうちプラズマ発生空間周りの縦断面斜
視図である。FIG. 2 is a perspective view of a longitudinal section around a plasma generation space.
【図３】 それにプラズマ処理空間等を加えた縦断面
図である。FIG. 3 is a longitudinal sectional view in which a plasma processing space and the like are added thereto.
【図４】 本発明の第２実施例についての全体模式図で
ある。FIG. 4 is an overall schematic diagram of a second embodiment of the present invention.
【図５】 本発明の第３実施例についての全体模式図で
ある。FIG. 5 is an overall schematic diagram of a third embodiment of the present invention.
【図６】 本発明の第４実施例についての全体模式図で
ある。FIG. 6 is an overall schematic diagram of a fourth embodiment of the present invention.
【図７】 本発明の第５実施例についての全体模式図で
ある。FIG. 7 is an overall schematic diagram of a fifth embodiment of the present invention.
【図８】 本発明の第６実施例についての全体模式図で
ある。FIG. 8 is an overall schematic diagram of a sixth embodiment of the present invention.
【図９】 本発明の第７実施例についての全体模式図で
ある。FIG. 9 is an overall schematic diagram of a seventh embodiment of the present invention.
１ 基板（ウエハ、処理対象物、被処理物） ２ 真空チャンバ本体部（真空チャンバ） ２ａ 吸引口 ３ 真空チャンバ蓋部（真空チャンバ） ４ ゲートバルブ（仕切弁） ５ 真空ポンプ １０ 低温プラズマ １１ アノード部（平行平板の一方、第１印加回路、第
１機構） １１ａ アッパーサポート １２ カソード部（平行平板の他方、第１印加回路、第
１機構、基板支持体） １２ａ ローアーサポート １３ プラズマ処理空間 １４ 連通口 １５ 処理ガス供給口（第２のガス導入路） ２０ 高密度プラズマ ２１ プラズマ発生チャンバ（隣接機構部、第２機構） ２２ プラズマ発生空間 ２３ プラズマ用ガス送給路（第１のガス導入路兼第３
のガス導入路） ２４ コイル（第２印加回路） ２５ 永久磁石片（磁気回路用の磁性部材） ３１ ＲＦ電源（第１印加回路） ３２ ＲＦ電源（第２印加回路） ４０ 可動壁体（可変絞り） ４１ ベローズ（蛇腹、壁体駆動機構） ４２ ボールネジ（進退駆動軸、壁体駆動機構） ４３ サポート（支柱、壁体駆動機構） ４４ モータ（電動機、壁体駆動機構） ４５ 絞り部 ５０ プラズマ用ガス供給ユニット（非反応ガス送給装
置、第１ガス供給源） ５１ ガスボンベ（ガス貯留部） ５２ マスフローコントローラ（流量制御弁、流
量可変部） ５３ 開閉弁 ５４ 配管（第１のガス導入路） ６０ 添加ガス供給ユニット（副次ガス送給装置、第３
ガスの供給源） ６１ ガスボンベ（ガス貯留部） ６２ 流量制御弁（流量可変部） ６３ 開閉弁 ６４ 配管（第３のガス導入路） ７０ 処理ガス供給ユニット（反応ガス送給装置、第２
ガスの供給源） ７１ ガスボンベ（ガス貯留部） ７２ 流量制御弁（流量可変部） ７３ 開閉弁 ７４ 配管（第２のガス導入路） ８０ 配管等ユニット（第１ガスと第３ガスとの混合手
段） ８１ 配管（分岐管、第１のガス導入路） ８２ 配管（分岐管、第１のガス導入路兼第３の
ガス導入路） ８３ オリフィス（混合率分布調整手段） ８４ チョーク（可変絞り、混合率分布調整手
段） ８５ マスフローコントローラ（流量制御弁、混
合率分布調整手段） ９０ 添加ガス供給ユニット（非反応性ガス等送給装
置、第３ガスの供給源） ９１ ガスボンベ（ガス貯留部） ９３ 開閉弁 ９４ 配管（第３のガス導入路）DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate (wafer, processing object, to-be-processed object) 2 Vacuum chamber main body part (vacuum chamber) 2a Suction port 3 Vacuum chamber lid part (vacuum chamber) 4 Gate valve (gate valve) 5 Vacuum pump 10 Low temperature plasma 11 Anode part (One of parallel plates, first application circuit, first mechanism) 11a Upper support 12 Cathode (the other of parallel plates, first application circuit, first mechanism, substrate support) 12a Lower support 13 Plasma processing space 14 Communication port 15 Process gas supply port (second gas introduction path) 20 High density plasma 21 Plasma generation chamber (adjacent mechanism section, second mechanism) 22 Plasma generation space 23 Plasma gas supply path (first gas introduction path and second gas introduction path) 3
24 Coil (second application circuit) 25 Permanent magnet piece (magnetic member for magnetic circuit) 31 RF power supply (first application circuit) 32 RF power supply (second application circuit) 40 Movable wall (variable aperture) 41) Bellows (bellows, wall drive mechanism) 42 Ball screw (advance / retreat drive shaft, wall drive mechanism) 43 Support (post, wall drive mechanism) 44 Motor (motor, wall drive mechanism) 45 Restrictor 50 Plasma gas Supply unit (non-reactive gas supply device, first gas supply source) 51 Gas cylinder (gas storage unit) 52 Mass flow controller (flow rate control valve, variable flow rate unit) 53 Open / close valve 54 Pipe (first gas introduction path) 60 Addition Gas supply unit (secondary gas supply device, 3rd
Gas supply source) 61 Gas cylinder (gas storage section) 62 Flow control valve (flow rate variable section) 63 Open / close valve 64 Piping (third gas introduction path) 70 Processing gas supply unit (reactive gas supply device, second
Gas supply source) 71 Gas cylinder (gas storage section) 72 Flow control valve (flow rate variable section) 73 Open / close valve 74 Piping (second gas introduction path) 80 Piping unit (mixing means of first gas and third gas) 81 Piping (branch pipe, first gas introduction path) 82 Piping (branch pipe, first gas introduction path and third gas introduction path) 83 Orifice (mixing ratio distribution adjusting means) 84 Choke (variable throttle, mixing) Rate distribution adjusting means) 85 mass flow controller (flow rate control valve, mixing rate distribution adjusting means) 90 additive gas supply unit (supplying device for non-reactive gas, etc., third gas supply source) 91 gas cylinder (gas storage section) 93 opening and closing Valve 94 piping (third gas introduction path)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平野 貴之 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５−５ 株 式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 釘宮 敏洋 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５−５ 株 式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 野沢 俊久 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５−５ 株 式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 徳村 哲夫 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５−５ 株 式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 宗政 淳 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５−５ 株 式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 石橋 清隆 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５−５ 株 式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 Ｆターム(参考） 4K030 AA14 AA18 CA04 DA04 EA01 EA05 FA01 JA06 LA15 4K057 DA16 DA20 DB20 DD01 DD03 DE14 DE20 DG06 DG07 DG08 DG12 DG13 DG20 DM02 DM03 DM06 DM14 DM22 DM23 DM37 DN01 5F004 AA01 BA04 BA08 BA09 BA11 BA14 BB07 BB11 BB18 BB28 BB29 BC03 BC08 BD07 CA02 CA09 DA00 DA22 DA23 DA25 DA26 DA28 DB00 5F045 AA08 AA10 AC11 AC15 AC16 AC17 BB02 DP02 DP03 EE12 EE20 EF05 EH04 EH05 EH11 EH12 EH13 EH16 EH17 EH19 EM09 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Takayuki Hirano 1-5-5 Takatsukadai, Nishi-ku, Kobe City, Hyogo Prefecture Inside Kobe Research Institute, Kobe Steel Ltd. (72) Inventor Toshihiro Kugimiya Takatsuka, Nishi-ku, Kobe City, Hyogo Prefecture Kobe Steel, Ltd.Kobe Steel Research Institute Co., Ltd. (72) Inventor Toshihisa Nozawa 1-5-5, Takatsukadai, Nishi-ku, Kobe City, Hyogo Prefecture Kobe Steel Co., Ltd.Kobe Research Institute (72) Inventor Tetsuo Tokumura 1-5-5 Takatsukadai, Nishi-ku, Kobe City, Hyogo Prefecture Inside the Kobe Research Institute, Kobe Steel (72) Inventor Jun Junsei 1-5-5 Takatsukadai, Nishi-ku, Kobe City, Hyogo Prefecture Co., Ltd. Kobe Steel, Ltd.Kobe Research Institute (72) Inventor Kiyotaka Ishibashi 1-5-5 Takatsukadai, Nishi-ku, Kobe City, Hyogo Prefecture F term in the joint research institute (reference) 4K030 AA14 AA18 CA04 DA04 EA01 EA05 FA01 JA06 LA15 4K057 DA16 DA20 DB20 DD01 DD03 DE14 DE20 DG06 DG07 DG08 DG12 DG13 DG20 DM02 DM03 DM06 DM14 DM22 DM23 DM37 DN01 5F004 AA01 BA04 BA04 BB18 BB28 BB29 BC03 BC08 BD07 CA02 CA09 DA00 DA22 DA23 DA25 DA26 DA28 DB00 5F045 AA08 AA10 AC11 AC15 AC16 AC17 BB02 DP02 DP03 EE12 EE20 EF05 EH04 EH05 EH11 EH12 EH13 EH16 EH17 EH19 EM09
Claims (4)
されたプラズマ処理装置において、前記プラズマ処理空
間にプラズマ用ガスを導入する第１のガス導入路と、こ
の第１のガス導入路と別個に設けられ前記プラズマ処理
空間に処理ガスを導入する第２のガス導入路と、前記プ
ラズマ処理空間に添加ガスを導入する第３のガス導入路
と、前記プラズマ処理空間への導入に際して前記プラズ
マ用ガスと前記添加ガスとを混合するとともにその混合
に際して混合割合の分布を局所的に異ならせる又は異な
らせ得る混合手段とを備えたことを特徴とするプラズマ
処理装置。In a plasma processing apparatus in which a plasma processing space is formed in a vacuum chamber, a first gas introduction path for introducing a plasma gas into the plasma processing space, and a first gas introduction path separately from the first gas introduction path. A second gas introduction path for introducing a processing gas into the plasma processing space, a third gas introduction path for introducing an additional gas into the plasma processing space, and the plasma gas when introducing the plasma gas into the plasma processing space. And a mixing means for mixing the additive gas and the distribution of the mixing ratio at the time of mixing, or a mixing means capable of changing the distribution.
と、前記第１機構に取着して又はそれと一体的に設けら
れプラズマ発生空間が分散等して形成された第２機構と
を具え、前記プラズマ発生空間が前記プラズマ処理空間
に隣接し且つ連通しているプラズマ処理装置において、
前記プラズマ発生空間にプラズマ用ガスを導入する第１
のガス導入路と、この第１のガス導入路と別個に設けら
れ前記プラズマ処理空間に処理ガスを導入する第２のガ
ス導入路と、前記プラズマ発生空間に添加ガスを導入す
る第３のガス導入路と、前記プラズマ発生空間への導入
に際して前記プラズマ用ガスと前記添加ガスとを混合す
るとともにその混合に際して混合割合の分布を局所的に
異ならせる又は異ならせ得る混合手段とを備えたことを
特徴とするプラズマ処理装置。2. A first mechanism having a plasma processing space formed therein, and a second mechanism attached to or integrated with the first mechanism and having a plasma generating space formed in a dispersed manner or the like. A plasma processing apparatus in which the plasma generation space is adjacent to and communicates with the plasma processing space;
A first step of introducing a plasma gas into the plasma generation space;
A gas introduction path, a second gas introduction path provided separately from the first gas introduction path for introducing a processing gas into the plasma processing space, and a third gas introducing an additional gas into the plasma generation space An introduction path, and mixing means for mixing the plasma gas and the additive gas upon introduction into the plasma generation space and distributing or locally varying the distribution of the mixing ratio upon mixing. Characteristic plasma processing apparatus.
して前記第１のガス導入路へ送給する手段と、反応ガス
成分を含むガスを前記処理ガスとして前記第２のガス導
入路へ送給する手段と、前記プラズマ処理空間内の被処
理物から生じる副生成物に対応した副次ガスを含むガス
を前記添加ガスとして前記第３のガス導入路へ送給する
手段とを備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２
に記載されたプラズマ処理装置。3. A means for supplying only a non-reactive gas as the plasma gas to the first gas introduction path, and a means for supplying a gas containing a reactive gas component as the processing gas to the second gas introduction path. Means for supplying a gas containing a by-product gas corresponding to a by-product generated from an object to be processed in the plasma processing space to the third gas introduction path as the additional gas. The method according to claim 1 or 2, wherein
The plasma processing apparatus described in the above.
して前記第１のガス導入路へ送給する手段と、反応ガス
成分を含むガスを前記処理ガスとして前記第２のガス導
入路へ送給する手段と、前記プラズマ用ガスとは成分又
は成分割合の異なる非反応性ガスのみを前記添加ガスと
して前記第３のガス導入路へ送給する手段とを備えたこ
とを特徴とする請求項１又は請求項２に記載されたプラ
ズマ処理装置。4. A means for supplying only a non-reactive gas as the plasma gas to the first gas introduction path, and a means for supplying a gas containing a reactive gas component as the processing gas to the second gas introduction path. And a means for supplying only the non-reactive gas having a component or a component ratio different from that of the plasma gas to the third gas introduction path as the additional gas. The plasma processing apparatus according to claim 1 or 2.
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