JP2003243369A - Plasma treatment method and apparatus thereof - 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、半導体等の電子
デバイスやマイクロマシンの製造に利用されるプラズマ
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 used for manufacturing electronic devices such as semiconductors and micromachines.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体等の電子デバイスやマイクロマシ
ンの製造において、近年プラズマ処理による薄膜加工技
術の重要性はますます高まっている。2. Description of the Related Art In manufacturing electronic devices such as semiconductors and micromachines, thin film processing technology by plasma treatment has become more and more important in recent years.
【０００３】以下、従来のプラズマ処理方法の一例とし
て、誘導結合型プラズマ源を用いたプラズマ処理につい
て、図７を参照して説明する。図７において、真空容器
１内に、ガス供給装置２から所定のガスを導入しつつ、
排気装置としてのターボ分子ポンプ３により排気を行
い、調圧弁４により真空容器１内を所定の圧力に保ちな
がら、コイル用高周波電源５により１３．５６ＭＨｚの
高周波電力を基板電極６に対向した誘電板７に沿って設
けられたコイル８に供給することにより、真空容器１内
に誘導結合型プラズマが発生し、基板電極６上に載置さ
れた基板９に対してプラズマ処理を行うことができる。
また、基板電極６に高周波電力を供給するための基板電
極用高周波電源１０が設けられており、基板９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。ターボ分子ポンプ３及び排気口１１は、基板電
極６の直下に配置されており、また、調圧弁４は、基板
電極６の直下で、かつ、ターボ分子ポンプ３の直上に位
置する昇降弁である。基板電極６は、４本の支柱１２に
より、真空容器１に固定されている。As an example of a conventional plasma processing method, plasma processing using an inductively coupled plasma source will be described below with reference to FIG. In FIG. 7, while introducing a predetermined gas from the gas supply device 2 into the vacuum container 1,
A turbo molecular pump 3 serving as an exhaust device is used to exhaust gas, and a pressure regulating valve 4 is used to maintain a predetermined pressure in the vacuum container 1, while a high frequency power source 5 for coil supplies high frequency power of 13.56 MHz to a substrate electrode 6. By supplying to the coil 8 provided along the line 7, inductively coupled plasma is generated in the vacuum container 1, and the substrate 9 placed on the substrate electrode 6 can be subjected to plasma treatment.
Further, a substrate electrode high frequency power source 10 for supplying high frequency power to the substrate electrode 6 is provided so that the ion energy reaching the substrate 9 can be controlled. The turbo molecular pump 3 and the exhaust port 11 are arranged immediately below the substrate electrode 6, and the pressure regulating valve 4 is an elevating valve located immediately below the substrate electrode 6 and immediately above the turbo molecular pump 3. . The substrate electrode 6 is fixed to the vacuum container 1 by four columns 12.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
で述べたプラズマ処理においては、処理を継続して行う
うちに、反応で生じた堆積膜が誘電板７の内壁面に付着
しやすいという問題点があった。とくに、基板９上に形
成された高融点金属膜をエッチングする場合、導電性の
堆積膜が誘電板７に付着し、導電性の堆積膜の密着性の
悪さや誘電板７の表面での異常放電の発生が原因とな
り、導電性の堆積膜の膜剥がれが生じやすく、基板９上
にダストとなって降り落ちることがあった。我々の実験
では、厚さ２００ｎｍのイリジューム膜付きの基板９を
５０枚エッチングしたところ、０．２３μｍ以上の粒径
をもつダストが、基板９上に１０００個以上発生してし
まった。However, in the plasma processing described in the conventional example, the deposited film produced by the reaction tends to adhere to the inner wall surface of the dielectric plate 7 while the processing is continuously performed. was there. In particular, when the refractory metal film formed on the substrate 9 is etched, the conductive deposited film adheres to the dielectric plate 7, resulting in poor adhesion of the conductive deposited film and abnormalities on the surface of the dielectric plate 7. Due to the occurrence of electric discharge, film peeling of the conductive deposited film is likely to occur, and dust may fall on the substrate 9 in some cases. In our experiment, when 50 substrates 9 each having a 200 nm-thick iridium film were etched, 1000 or more dust particles having a grain size of 0.23 μm or more were generated on the substrate 9.
【０００５】また、従来例で述べたプラズマ処理におい
て、イリジューム膜付きの基板９を継続してエッチング
処理すると、導電性の堆積膜が誘電板７に付着するた
め、コイル８から生じる高周波電磁界が堆積膜によって
遮蔽され、真空容器１内に形成される誘導電界が弱ま
り、プラズマ密度が低下してエッチングレートが低下し
てしまうという問題もある。我々の実験では、厚さ２０
０ｎｍのイリジューム膜付きの基板９を５０枚エッチン
グしたところ、初期のエッチングレートが１０２ｎｍ／
ｍｉｎであったのに対し、５０枚エッチング処理後のエ
ッチングレートは８１ｎｍ／ｍｉｎまで低下した。Further, in the plasma treatment described in the conventional example, when the substrate 9 with the iris film is continuously subjected to the etching treatment, the conductive deposited film adheres to the dielectric plate 7, so that the high frequency electromagnetic field generated from the coil 8 is generated. Is also shielded by the deposited film, the induced electric field formed in the vacuum chamber 1 is weakened, the plasma density is lowered, and the etching rate is also lowered. In our experiment, the thickness is 20
When 50 substrates 9 with 0 nm iridium film were etched, the initial etching rate was 102 nm /
However, the etching rate after etching 50 sheets decreased to 81 nm / min.
【０００６】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、ダス
トが生じにくく、安定したエッチングレートが得られる
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。In view of the above conventional problems, it is an object of the present invention to provide a plasma processing method and apparatus in which dust hardly occurs and a stable etching rate can be obtained.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本願の第１発明のプラズ
マ処理方法は、真空容器内の基板電極に基板を載置し、
真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、真
空容器内を所定の圧力に制御しながら、周波数１ＭＨｚ
乃至６０ＭＨｚの第１の高周波電力を、基板電極に対向
して設けられたコイルの一端をなす給電点に供給するこ
とにより、真空容器内に誘導結合型プラズマを発生さ
せ、基板または基板上に形成された膜を処理するプラズ
マ処理方法であって、コンデンサを介してコイルの他端
を接地した状態で、コイルに第１の高周波電力よりも周
波数の低い第２の高周波電力を供給しつつ基板を処理す
ることを特徴とする。A plasma processing method according to the first invention of the present application is to place a substrate on a substrate electrode in a vacuum container,
While supplying gas into the vacuum container, exhausting the inside of the vacuum container and controlling the inside of the vacuum container to a predetermined pressure, a frequency of 1 MHz
To 60 MHz first high-frequency power is supplied to a feeding point that forms one end of a coil provided facing the substrate electrode to generate inductively coupled plasma in the vacuum container and form the substrate or the substrate. A plasma treatment method for treating the formed film, wherein a second high frequency power having a frequency lower than the first high frequency power is supplied to the coil while the other end of the coil is grounded via a capacitor. It is characterized by processing.
【０００８】本願の第１発明のプラズマ処理方法におい
て、好適には、第２の高周波電力の周波数が、第１の高
周波電力の周波数の１０分の１以下であることが望まし
い。In the plasma processing method of the first invention of the present application, it is preferable that the frequency of the second high-frequency power is 1/10 or less of the frequency of the first high-frequency power.
【０００９】また、好適には、第１の高周波電力に対す
るコイルのインピーダンスがコンデンサのインピーダン
スの２倍以上、第２の高周波電力に対するコイルのイン
ピーダンスがコンデンサのインピーダンスの５分の１以
下であることが望ましい。Preferably, the impedance of the coil with respect to the first high frequency power is at least twice the impedance of the capacitor, and the impedance of the coil with respect to the second high frequency power is not more than one fifth of the impedance of the capacitor. desirable.
【００１０】また、好適には、第１の高周波電力に対す
るコンデンサのインピーダンスが２５Ω以下、第２の高
周波電力に対するコンデンサのインピーダンスが２５０
Ω以上であることが望ましい。Preferably, the impedance of the capacitor for the first high frequency power is 25Ω or less, and the impedance of the capacitor for the second high frequency power is 250.
Ω or more is desirable.
【００１１】また、好適には、第１の高周波電力に対す
るコイルのインピーダンスが５０Ω以上、第２の高周波
電力に対するコイルのインピーダンスが５Ω以下である
ことが望ましい。Further, it is preferable that the impedance of the coil with respect to the first high frequency power is 50Ω or more and the impedance of the coil with respect to the second high frequency power is 5Ω or less.
【００１２】本願の第２発明のプラズマ処理方法は、真
空容器内の基板電極に基板を載置し、真空容器内にガス
を供給しつつ真空容器内を排気し、真空容器内を所定の
圧力に制御しながら、周波数１ＭＨｚ乃至６０ＭＨｚの
第１の高周波電力を、基板電極に対向して設けられたコ
イルの一端をなす給電点に供給することにより、真空容
器内に誘導結合型プラズマを発生させ、基板または基板
上に形成された膜を処理するプラズマ処理方法であっ
て、コイルの間隙に設けられた電極に第１の高周波電力
よりも周波数の低い第２の高周波電力を供給しつつ基板
を処理することを特徴とする。According to the plasma processing method of the second invention of the present application, the substrate is placed on the substrate electrode in the vacuum container, the inside of the vacuum container is evacuated while supplying the gas into the vacuum container, and the inside of the vacuum container is pressurized to a predetermined pressure. The first high-frequency power having a frequency of 1 MHz to 60 MHz is supplied to the feeding point forming one end of the coil facing the substrate electrode while generating the inductively coupled plasma in the vacuum container. A plasma treatment method for treating a substrate or a film formed on the substrate, wherein the substrate is provided while supplying a second high frequency power having a frequency lower than the first high frequency power to an electrode provided in a gap of the coil. It is characterized by processing.
【００１３】本願の第２発明のプラズマ処理方法におい
て、好適には、第２の高周波電力の周波数が、第１の高
周波電力の周波数の１０分の１以下であることが望まし
い。In the plasma processing method of the second invention of the present application, it is preferable that the frequency of the second high-frequency power is 1/10 or less of the frequency of the first high-frequency power.
【００１４】本願の第１または第２発明のプラズマ処理
方法は、プラズマ処理が、基板上に形成された高融点金
属膜のエッチング処理である場合にとくに効果的なプラ
ズマ処理方法である。The plasma processing method according to the first or second invention of the present application is a plasma processing method which is particularly effective when the plasma processing is etching processing of the refractory metal film formed on the substrate.
【００１５】また、この場合、高融点金属膜が、イリジ
ューム、ロジューム、ルテニウム、プラチナ、金、銅、
レニウム、ビスマス、ストロンチューム、バリウム、ジ
ルコニウム、鉛、ニオブのうち少なくとも１つの元素を
含む膜である場合にとくに効果的である。In this case, the refractory metal film is made of iridium, rhodium, ruthenium, platinum, gold, copper,
It is particularly effective in the case of a film containing at least one element of rhenium, bismuth, strontium, barium, zirconium, lead and niobium.
【００１６】また、本願の第１または第２発明のプラズ
マ処理方法において、好適には、第１の高周波電力の反
射波検出回路系に第２の高周波電力による変調の影響が
及ぶのを防ぐための回路を介して、第１の高周波電力の
反射波をモニタしつつ処理を行うことが望ましい。Further, in the plasma processing method of the first or second invention of the present application, preferably, in order to prevent the reflected wave detection circuit system of the first high frequency power from being affected by the modulation by the second high frequency power. It is desirable to perform processing while monitoring the reflected wave of the first high-frequency power via the circuit of (1).
【００１７】本願の第３発明のプラズマ処理装置は、真
空容器と、真空容器内にガスを供給するためのガス供給
装置と、真空容器内を排気するための排気装置と、真空
容器内を所定の圧力に制御するための調圧弁と、真空容
器内に基板を載置するための基板電極と、基板電極に対
向して設けられたコイルと、コイルの一端をなす給電点
に周波数１ＭＨｚ乃至６０ＭＨｚの第１の高周波電力を
供給するための第１の高周波電源とを備えたプラズマ処
理装置であって、コンデンサを介してコイルの他端が接
地され、コイルに第１の高周波電力よりも周波数の低い
第２の高周波電力を供給するための第２の高周波電源を
備えたことを特徴とする。A plasma processing apparatus according to the third invention of the present application is such that a vacuum container, a gas supply device for supplying gas into the vacuum container, an exhaust device for exhausting the inside of the vacuum container, and a predetermined inside of the vacuum container. Pressure control valve for controlling the pressure of the substrate, a substrate electrode for placing the substrate in the vacuum container, a coil provided so as to face the substrate electrode, and a frequency of 1 MHz to 60 MHz at a feeding point forming one end of the coil. And a first high-frequency power supply for supplying the first high-frequency power, wherein the other end of the coil is grounded via a capacitor, and the coil has a frequency higher than that of the first high-frequency power. A second high frequency power supply for supplying a low second high frequency power is provided.
【００１８】本願の第３発明のプラズマ処理装置におい
て、好適には、第２の高周波電力の周波数が、第１の高
周波電力の周波数の１０分の１以下であることが望まし
い。In the plasma processing apparatus of the third invention of the present application, it is preferable that the frequency of the second high frequency power is not more than 1/10 of the frequency of the first high frequency power.
【００１９】また、好適には、第１の高周波電力に対す
るコイルのインピーダンスがコンデンサのインピーダン
スの２倍以上、第２の高周波電力に対するコイルのイン
ピーダンスがコンデンサのインピーダンスの５分の１以
下であることが望ましい。Preferably, the impedance of the coil with respect to the first high frequency power is not less than twice the impedance of the capacitor and the impedance of the coil with respect to the second high frequency power is not more than one fifth of the impedance of the capacitor. desirable.
【００２０】また、好適には、第１の高周波電力に対す
るコンデンサのインピーダンスが２５Ω以下、第２の高
周波電力に対するコンデンサのインピーダンスが２５０
Ω以上であることが望ましい。Preferably, the impedance of the capacitor for the first high frequency power is 25Ω or less and the impedance of the capacitor for the second high frequency power is 250.
Ω or more is desirable.
【００２１】また、好適には、第１の高周波電力に対す
るコイルのインピーダンスが５０Ω以上、第２の高周波
電力に対するコイルのインピーダンスが５Ω以下である
ことが望ましい。Further, it is preferable that the impedance of the coil with respect to the first high frequency power is 50Ω or more and the impedance of the coil with respect to the second high frequency power is 5Ω or less.
【００２２】本願の第４発明のプラズマ処理装置は、真
空容器と、真空容器内にガスを供給するためのガス供給
装置と、真空容器内を排気するための排気装置と、真空
容器内を所定の圧力に制御するための調圧弁と、真空容
器内に基板を載置するための基板電極と、基板電極に対
向して設けられたコイルと、コイルの一端をなす給電点
に周波数１ＭＨｚ乃至６０ＭＨｚの第１の高周波電力を
供給するための第１の高周波電源とを備えたプラズマ処
理装置であって、コイルの間隙に設けられた電極に第１
の高周波電力よりも周波数の低い第２の高周波電力を供
給するための第２の高周波電源を備えたことを特徴とす
る。A plasma processing apparatus according to the fourth invention of the present application is such that a vacuum container, a gas supply device for supplying gas into the vacuum container, an exhaust device for exhausting the inside of the vacuum container, and a predetermined inside of the vacuum container. Pressure control valve for controlling the pressure of the substrate, a substrate electrode for placing the substrate in the vacuum container, a coil provided so as to face the substrate electrode, and a frequency of 1 MHz to 60 MHz at a feeding point forming one end of the coil. And a first high-frequency power supply for supplying a first high-frequency power to the first high-frequency power supply, wherein the first electrode is provided in the gap between the coils.
And a second high frequency power supply for supplying a second high frequency power having a frequency lower than that of
【００２３】本願の第４発明のプラズマ処理装置におい
て、好適には、第２の高周波電力の周波数が、第１の高
周波電力の周波数の１０分の１以下であることが望まし
い。In the plasma processing apparatus of the fourth invention of the present application, it is preferable that the frequency of the second high frequency power is 1/10 or less of the frequency of the first high frequency power.
【００２４】本願の第３または第４発明のプラズマ処理
装置において、好適には、第１の高周波電力の反射波検
出回路系に第２の高周波電力による変調の影響が及ぶの
を防ぐための回路を備えることが望ましい。In the plasma processing apparatus of the third or fourth invention of the present application, preferably, a circuit for preventing the reflected wave detection circuit system of the first high frequency power from being affected by the modulation by the second high frequency power. Is desirable.
【００２５】[0025]
【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施形態につ
いて、図１を参照して説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
【００２６】図１に、本発明の第１実施形態において用
いた、誘導結合型プラズマ源を搭載したプラズマ処理装
置の断面図を示す。図１において、真空容器１内に、ガ
ス供給装置２から所定のガスを導入しつつ、排気装置と
してのターボ分子ポンプ３により排気を行い、調圧弁４
により真空容器１内を所定の圧力に保ちながら、コイル
用第１高周波電源５により１３．５６ＭＨｚの第１の高
周波電力を基板電極６に対向した誘電板７に沿って設け
られたコイル８に供給することにより、真空容器１内に
誘導結合型プラズマが発生し、基板電極６上に載置され
た基板９または基板９上に形成された膜に対してプラズ
マ処理を行うことができる。また、基板電極６に高周波
電力を供給するための基板電極用高周波電源１０が設け
られており、基板９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。ターボ分子ポンプ
３及び排気口１１は、基板電極６の直下に配置されてお
り、また、調圧弁４は、基板電極６の直下で、かつ、タ
ーボ分子ポンプ３の直上に位置する昇降弁である。基板
電極６は、４本の支柱１２により、真空容器１に固定さ
れている。FIG. 1 is a sectional view of a plasma processing apparatus equipped with an inductively coupled plasma source used in the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, while introducing a predetermined gas from a gas supply device 2 into a vacuum container 1, a turbo molecular pump 3 as an exhaust device exhausts gas, and a pressure regulating valve 4
The first high frequency power supply 5 for coils supplies the first high frequency power of 13.56 MHz to the coil 8 provided along the dielectric plate 7 facing the substrate electrode 6 while maintaining the inside of the vacuum container 1 at a predetermined pressure. By doing so, inductively coupled plasma is generated in the vacuum container 1, and the substrate 9 placed on the substrate electrode 6 or the film formed on the substrate 9 can be subjected to plasma treatment. Further, a substrate electrode high frequency power source 10 for supplying high frequency power to the substrate electrode 6 is provided so that the ion energy reaching the substrate 9 can be controlled. The turbo molecular pump 3 and the exhaust port 11 are arranged immediately below the substrate electrode 6, and the pressure regulating valve 4 is an elevating valve located immediately below the substrate electrode 6 and immediately above the turbo molecular pump 3. . The substrate electrode 6 is fixed to the vacuum container 1 by four columns 12.
【００２７】コイル８の一端をなす給電点１３は、コイ
ル８が形成する渦の中心に位置する。コイル８の他端１
４は、コンデンサ１５を介して接地されている。コンデ
ンサの容量は１０００ｐＦである。また、コイル８に第
１の高周波電力の周波数１３．５６ＭＨｚより低い周波
数５００ｋＨｚの第２の高周波電力を供給するためのコ
イル用第２高周波電源１６が設けられており、コイル８
の給電点１３に接続されている。The feeding point 13 forming one end of the coil 8 is located at the center of the vortex formed by the coil 8. The other end 1 of the coil 8
4 is grounded via a capacitor 15. The capacitance of the capacitor is 1000 pF. Further, the coil 8 is provided with a second high frequency power supply 16 for coil for supplying a second high frequency power having a frequency of 500 kHz lower than the frequency 13.56 MHz of the first high frequency power.
Is connected to the power feeding point 13.
【００２８】また、第１の高周波電力の反射波検出回路
系に第２の高周波電力による変調の影響が及ぶのを防ぐ
ための回路として、バンドパスフィルタ１７が設けられ
ている。これは、第２の高周波電力の供給によって誘電
板７の表面のシース厚さが５００ｋＨｚで変動すること
による影響を除去し、第１の高周波電力の反射波のう
ち、１３．５６ＭＨｚの成分のみを取り出して検出する
ためのものである。このような構成において、第１の高
周波電力の反射波を反射波計１８でモニタしつつ処理を
行うことにより、整合状態やコイル用第１高周波電源の
トラブルをリアルタイムで検知することが可能となる。
なお、第１の高周波電力の周波数をｆ１、第２の高周波
電力の周波数をｆ２としたとき、バンドパスフィルタ１
７の周波数特性はｆ１付近を中心周波数とし、ｆ１±ｆ
２において１０ｄＢ以上の減衰率をもつことが好まし
い。A bandpass filter 17 is provided as a circuit for preventing the reflected wave detection circuit system of the first high frequency power from being affected by the modulation by the second high frequency power. This eliminates the effect of the sheath thickness on the surface of the dielectric plate 7 varying at 500 kHz due to the supply of the second high-frequency power, and only the 13.56 MHz component of the reflected wave of the first high-frequency power is removed. It is for taking out and detecting. In such a configuration, by performing the processing while monitoring the reflected wave of the first high frequency power with the reflection wave meter 18, it is possible to detect the matching state and the trouble of the first high frequency power supply for the coil in real time. .
When the frequency of the first high-frequency power is f1 and the frequency of the second high-frequency power is f2, the bandpass filter 1
The frequency characteristics of 7 are centered around f1 and f1 ± f
It is preferable to have an attenuation factor of 10 dB or more at 2.
【００２９】以上述べた構成のプラズマ処理装置におい
て、真空容器１内にアルゴンガスを１４５ｓｃｃｍ、塩
素ガスを１５ｓｃｃｍ供給し、真空容器１内の圧力を
０．５Ｐａに保ちながら、コイル８に、第１の高周波電
力を１５００Ｗ、第２の高周波電力を５００Ｗ供給しつ
つ、基板電極６に４００ｋＨｚの高周波電力を４００Ｗ
供給する条件で、厚さ２００ｎｍのイリジューム膜付き
の基板９を５０枚エッチングしたところ、０．２３μｍ
以上の粒径をもつダストは、基板９上に５０個以下しか
発生せず、真空容器１のウエットメンテナンスを行わず
に連続処理できる基板枚数が、従来例に比べて飛躍的に
向上した。また、初期のエッチングレートが１０２ｎｍ
／ｍｉｎであったのに対し、５０枚エッチング処理後の
エッチングレートは１０１ｎｍ／ｍｉｎとなり、従来例
でみられたようなエッチングレートの低下は起きなかっ
た。In the plasma processing apparatus having the above-mentioned structure, 145 sccm of argon gas and 15 sccm of chlorine gas are supplied into the vacuum container 1, and the coil 8 is supplied with the first gas while maintaining the pressure in the vacuum container 1 at 0.5 Pa. Of high frequency power of 1500 W and second high frequency power of 500 W, and 400 W of high frequency power of 400 kHz is applied to the substrate electrode 6.
When 50 substrates 9 each having an iridium film with a thickness of 200 nm were etched under the supply conditions, 0.23 μm was obtained.
Only 50 or less dust particles having the above particle size are generated on the substrate 9, and the number of substrates that can be continuously processed without performing the wet maintenance of the vacuum container 1 is dramatically improved as compared with the conventional example. In addition, the initial etching rate is 102 nm
/ Min, the etching rate after the etching treatment of 50 sheets was 101 nm / min, and the decrease in etching rate as seen in the conventional example did not occur.
【００３０】これは、コイル８とプラズマとを容量的に
結合させたことにより、誘電板７の表面にイオン衝撃が
生じ、導電性の堆積膜が誘電板７に付着するのを効果的
に防止できたためである。実際、イリジューム膜付きの
基板７を５０枚エッチング処理した後、誘電板７の表面
状態を調べたが、導電性の堆積膜は全く形成されていな
かった。This is because the capacitive coupling between the coil 8 and the plasma effectively prevents ion deposition on the surface of the dielectric plate 7 and adhesion of the conductive deposited film to the dielectric plate 7. Because it was possible. Actually, the surface condition of the dielectric plate 7 was examined after 50 sheets of the substrate 7 with the iridium film were subjected to etching treatment, but no conductive deposited film was formed.
【００３１】以上述べた本発明の実施形態においては、
本発明の適用範囲のうち、真空容器の形状、プラズマ源
の構造及び配置等に関して様々なバリエーションのうち
の一部を例示したに過ぎない。本発明の適用にあたり、
ここで例示した以外にも様々なバリエーションが考えら
れることは、いうまでもない。In the embodiment of the present invention described above,
Only a part of various variations regarding the shape of the vacuum container, the structure and arrangement of the plasma source, and the like are merely exemplified in the application range of the present invention. In applying the present invention,
It goes without saying that various variations other than those exemplified here are conceivable.
【００３２】例えば、図２の本発明の第２実施形態に示
すように、コイル８が多重の渦型であってもよい。この
場合、コイル８のインダクタンスが低く、高い周波数ま
たは大型コイルに対して良好な整合状態を得やすいとい
う利点がある。また、図３の本発明の第３実施形態に示
すように、コイル８が円筒型であってもよい。この場
合、誘電板の代わりに誘電体筒１９を用いる。For example, as shown in the second embodiment of the present invention in FIG. 2, the coil 8 may be a multiple spiral type. In this case, the inductance of the coil 8 is low, and there is an advantage that a good matching state can be easily obtained for a high frequency or a large coil. Further, as shown in the third embodiment of the present invention in FIG. 3, the coil 8 may be cylindrical. In this case, the dielectric cylinder 19 is used instead of the dielectric plate.
【００３３】以上述べた本発明の第１実施形態において
は、第１の高周波電力の周波数が１３．５６ＭＨｚ、第
２の高周波電力の周波数が５００ｋＨｚである場合を例
示したが、第２の高周波電力の周波数が、第１の高周波
電力の周波数の１０分の１以下であることが好ましいと
考えられる。本発明の第１実施形態においては、コンデ
ンサ１５の容量は１０００ｐＦであるから、コンデンサ
のインピーダンスは第１の高周波電力に対して、
１／（２π×１３．５６×１０6×１０００×１０-12）
＝１２Ω
となる。一方、第２の高周波電力に対しては、
１／（２π×５００×１０3×１０００×１０-12）＝３
２０Ω
となる。コイル８のインダクタンスは０．８μＨであっ
たので、コイル８のインピーダンスは第１の高周波電力
に対して、
２π×１３．５６×１０6×０．８×１０-6＝６８Ω
となる。一方、第２の高周波電力に対しては、
２π×５００×１０3×０．８×１０-6＝２．５Ω
となる。したがって、コイル８にかかる電圧とコンデン
サ１５にかかる電圧の比は、第１の高周波電力に対して
は、
６８÷１２＝５．７
となり、第２の高周波電力に対しては、
２．５÷３２０＝０．００７８
となる。したがって、コイル８とコンデンサ１５の直列
回路は、第１の高周波電力からみればほぼ誘導性（コイ
ル成分）であり、第２の高周波電力からみればほぼ容量
性（コンデンサ成分）であることがわかる。つまり、第
１の高周波電力によって誘導結合型プラズマを発生させ
ながら、第２の高周波電力によってコイル８とプラズマ
とを容量的に結合させ、誘電板７や誘電体筒１９の表面
に自己バイアス電圧に起因するイオン衝撃を与えること
ができる。このような関係は、概ね第２の高周波電力の
周波数が、第１の高周波電力の周波数の１０分の１以下
である場合に成り立つと考えられる。第２の高周波電力
の周波数が、第１の高周波電力の周波数の１０分の１よ
り大きいと、コイル８とコンデンサ１５にかかる電圧の
比において、第１の高周波電力と第２の高周波電力の差
が小さすぎ、意図する効果を期待し難い。In the first embodiment of the present invention described above, the first high frequency power has a frequency of 13.56 MHz and the second high frequency power has a frequency of 500 kHz. It is considered preferable that the frequency is 1/10 or less of the frequency of the first high frequency power. In the first embodiment of the present invention, since the capacitance of the capacitor 15 is 1000 pF, the impedance of the capacitor is 1 / (2π × 13.56 × 10 6 × 1000 × 10 −12) with respect to the first high frequency power. )
= 12Ω. On the other hand, for the second high frequency power, 1 / (2π × 500 × 10 3 × 1000 × 10 -12 ) = 3
It becomes 20Ω. Since the inductance of the coil 8 was 0.8 μH, the impedance of the coil 8 was 2π × 13.56 × 10 6 × 0.8 × 10 −6 = 68Ω with respect to the first high frequency power. On the other hand, for the second high frequency power, 2π × 500 × 10 3 × 0.8 × 10 −6 = 2.5Ω. Therefore, the ratio of the voltage applied to the coil 8 to the voltage applied to the capacitor 15 is 68/12 = 5.7 for the first high frequency power, and 2.5 ÷ for the second high frequency power. 320 = 0.0078. Therefore, it can be seen that the series circuit of the coil 8 and the capacitor 15 is almost inductive (coil component) from the first high-frequency power and almost capacitive (capacitor component) from the second high-frequency power. . That is, while the inductively coupled plasma is generated by the first high frequency power, the coil 8 and the plasma are capacitively coupled by the second high frequency power, and a self-bias voltage is applied to the surfaces of the dielectric plate 7 and the dielectric cylinder 19. The resulting ion bombardment can be given. It is considered that such a relationship generally holds when the frequency of the second high frequency power is 1/10 or less of the frequency of the first high frequency power. If the frequency of the second high-frequency power is higher than 1/10 of the frequency of the first high-frequency power, the difference between the first high-frequency power and the second high-frequency power in the ratio of the voltage applied to the coil 8 and the capacitor 15. Is too small to expect the intended effect.
【００３４】なお、従来例においても、コイル８の中心
付近では、高周波電圧が比較的大きいので、誘電板７の
中心付近にはある程度の自己バイアス電圧に起因するイ
オン衝撃が起きるが、コイル８の外周付近では高周波電
圧が低いため、誘電板７の外周付近にはほとんど自己バ
イアス電圧に起因するイオン衝撃が起きない。また、本
発明では、第１の高周波電力の大きさによってプラズマ
密度を制御し、これとは独立に第２の高周波電力の大き
さによってイオン衝撃を制御できるという利点がある。Also in the conventional example, since the high frequency voltage is relatively large near the center of the coil 8, some amount of self-bias voltage causes ion bombardment near the center of the dielectric plate 7. Since the high-frequency voltage is low near the outer circumference, ion bombardment due to the self-bias voltage hardly occurs near the outer circumference of the dielectric plate 7. Further, the present invention has an advantage that the plasma density can be controlled by the magnitude of the first high frequency power and the ion bombardment can be controlled independently by the magnitude of the second high frequency power.
【００３５】また、第１の高周波電力に対するコイルの
インピーダンスがコンデンサのインピーダンスの２倍以
上、第２の高周波電力に対するコイルのインピーダンス
がコンデンサのインピーダンスの５分の１以下である
と、コイル８とコンデンサ１５にかかる電圧の比におい
て、第１の高周波電力と第２の高周波電力の差が十分得
られ、効果的であると考えられる。この条件が満たされ
ないと、コイル８とコンデンサ１５にかかる電圧の比に
おいて、第１の高周波電力と第２の高周波電力の差が小
さすぎ、意図する効果を期待し難い。なお、本発明の第
２実施形態のように、多重のコイルを用いる場合におい
ては、ひとつひとつのコイルとコンデンサのペアについ
て、そのインピーダンスを考えればよい。If the impedance of the coil for the first high frequency power is more than twice the impedance of the capacitor and the impedance of the coil for the second high frequency power is 1/5 or less of the impedance of the capacitor, the coil 8 and the capacitor are In the ratio of the voltage applied to 15, a sufficient difference between the first high frequency power and the second high frequency power is obtained, which is considered to be effective. If this condition is not satisfied, in the ratio of the voltage applied to the coil 8 and the capacitor 15, the difference between the first high frequency power and the second high frequency power is too small, and it is difficult to expect the intended effect. In the case of using multiple coils as in the second embodiment of the present invention, the impedance of each coil and capacitor pair may be considered.
【００３６】また、第１の高周波電力に対するコンデン
サのインピーダンスが２５Ω以下、第２の高周波電力に
対するコンデンサのインピーダンスが２５０Ω以上であ
ると、コイル８とコンデンサ１５にかかる電圧の比にお
いて、第１の高周波電力と第２の高周波電力の差が十分
得られ、効果的であると考えられる。この条件が満たさ
れないと、コイル８とコンデンサ１５にかかる電圧の比
において、第１の高周波電力と第２の高周波電力の差が
小さすぎ、意図する効果を期待し難い。なお、本発明の
第２実施形態のように、多重のコイルを用いる場合にお
いては、ひとつひとつのコイルとコンデンサのペアにつ
いて、そのインピーダンスを考えればよい。If the impedance of the capacitor with respect to the first high frequency power is 25Ω or less and the impedance of the capacitor with respect to the second high frequency power is 250Ω or more, the first high frequency becomes in the ratio of the voltage applied to the coil 8 and the capacitor 15. It is considered that the difference between the electric power and the second high frequency electric power can be sufficiently obtained and is effective. If this condition is not satisfied, in the ratio of the voltage applied to the coil 8 and the capacitor 15, the difference between the first high frequency power and the second high frequency power is too small, and it is difficult to expect the intended effect. In the case of using multiple coils as in the second embodiment of the present invention, the impedance of each coil and capacitor pair may be considered.
【００３７】また、第１の高周波電力に対するコイルの
インピーダンスが５０Ω以上、第２の高周波電力に対す
るコイルのインピーダンスが５Ω以下であると、コイル
８とコンデンサ１５にかかる電圧の比において、第１の
高周波電力と第２の高周波電力の差が十分得られ、効果
的であると考えられる。この条件が満たされないと、コ
イル８とコンデンサ１５にかかる電圧の比において、第
１の高周波電力と第２の高周波電力の差が小さすぎ、意
図する効果を期待し難い。なお、本発明の第２実施形態
のように、多重のコイルを用いる場合においては、ひと
つひとつのコイルとコンデンサのペアについて、そのイ
ンピーダンスを考えればよい。When the impedance of the coil with respect to the first high frequency power is 50Ω or more and the impedance of the coil with respect to the second high frequency power is 5Ω or less, the first high frequency becomes in the ratio of the voltage applied to the coil 8 and the capacitor 15. It is considered that the difference between the electric power and the second high frequency electric power can be sufficiently obtained and is effective. If this condition is not satisfied, in the ratio of the voltage applied to the coil 8 and the capacitor 15, the difference between the first high frequency power and the second high frequency power is too small, and it is difficult to expect the intended effect. In the case of using multiple coils as in the second embodiment of the present invention, the impedance of each coil and capacitor pair may be considered.
【００３８】次に、本発明の第４実施形態について、図
４を参照して説明する。Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【００３９】図４に、本発明の第４実施形態において用
いた、誘導結合型プラズマ源を搭載したプラズマ処理装
置の斜視図を示す。図４において、真空容器１内に、ガ
ス供給装置２から所定のガスを導入しつつ、排気装置と
してのターボ分子ポンプ３により排気を行い、調圧弁４
により真空容器１内を所定の圧力に保ちながら、コイル
用第１高周波電源５により１３．５６ＭＨｚの第１の高
周波電力を基板電極６に対向した誘電板７に沿って設け
られたコイル８に供給することにより、真空容器１内に
誘導結合型プラズマが発生し、基板電極６上に載置され
た基板９または基板９上に形成された膜に対してプラズ
マ処理を行うことができる。また、基板電極６に高周波
電力を供給するための基板電極用高周波電源１０が設け
られており、基板９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。ターボ分子ポンプ
３及び排気口１１は、基板電極６の直下に配置されてお
り、また、調圧弁４は、基板電極６の直下で、かつ、タ
ーボ分子ポンプ３の直上に位置する昇降弁である。基板
電極６は、４本の支柱１２により、真空容器１に固定さ
れている。FIG. 4 is a perspective view of a plasma processing apparatus equipped with an inductively coupled plasma source used in the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 4, while introducing a predetermined gas from the gas supply device 2 into the vacuum container 1, the turbo molecular pump 3 as the exhaust device exhausts the gas, and the pressure regulating valve 4
The first high frequency power supply 5 for coils supplies the first high frequency power of 13.56 MHz to the coil 8 provided along the dielectric plate 7 facing the substrate electrode 6 while maintaining the inside of the vacuum container 1 at a predetermined pressure. By doing so, inductively coupled plasma is generated in the vacuum container 1, and the substrate 9 placed on the substrate electrode 6 or the film formed on the substrate 9 can be subjected to plasma treatment. Further, a substrate electrode high frequency power source 10 for supplying high frequency power to the substrate electrode 6 is provided so that the ion energy reaching the substrate 9 can be controlled. The turbo molecular pump 3 and the exhaust port 11 are arranged immediately below the substrate electrode 6, and the pressure regulating valve 4 is an elevating valve located immediately below the substrate electrode 6 and immediately above the turbo molecular pump 3. . The substrate electrode 6 is fixed to the vacuum container 1 by four columns 12.
【００４０】コイル８の一端をなす給電点１３は、コイ
ル８が形成する渦の中心に位置する。また、コイルの間
隙に設けられた電極２０に第１の高周波電力よりも周波
数の低い第２の高周波電力を供給するための電極用第２
高周波電源１６が設けられている。本実施形態において
は、電極２０が形成する渦の中心に第２の高周波電力を
印加しているが、渦の外周端であってもよく、また、必
ずしも端部である必要は無い。また、電極２０は接地さ
れていない。The feeding point 13 forming one end of the coil 8 is located at the center of the vortex formed by the coil 8. In addition, the second electrode for supplying the second high frequency power having a frequency lower than the first high frequency power to the electrode 20 provided in the gap of the coil.
A high frequency power supply 16 is provided. In the present embodiment, the second high-frequency power is applied to the center of the vortex formed by the electrode 20, but it may be the outer peripheral end of the vortex, and need not be the end. Moreover, the electrode 20 is not grounded.
【００４１】また、第１の高周波電力の反射波検出回路
系に第２の高周波電力による変調の影響が及ぶのを防ぐ
ための回路として、バンドパスフィルタ１７が設けられ
ている。これは、第２の高周波電力の供給によって誘電
板７の表面のシース厚さが５００ｋＨｚで変動すること
による影響を除去し、第１の高周波電力の反射波のう
ち、１３．５６ＭＨｚの成分のみを取り出して検出する
ためのものである。このような構成において、第１の高
周波電力の反射波を反射波計１８でモニタしつつ処理を
行うことにより、整合状態やコイル用第１高周波電源の
トラブルをリアルタイムで検知することが可能となる。
なお、第１の高周波電力の周波数をｆ１、第２の高周波
電力の周波数をｆ２としたとき、バンドパスフィルタ１
７の周波数特性はｆ１付近を中心周波数とし、ｆ１±ｆ
２において１０ｄＢ以上の減衰率をもつことが好まし
い。A bandpass filter 17 is provided as a circuit for preventing the reflected wave detection circuit system of the first high frequency power from being affected by the modulation by the second high frequency power. This eliminates the effect of the sheath thickness on the surface of the dielectric plate 7 varying at 500 kHz due to the supply of the second high-frequency power, and only the 13.56 MHz component of the reflected wave of the first high-frequency power is removed. It is for taking out and detecting. In such a configuration, by performing the processing while monitoring the reflected wave of the first high frequency power with the reflection wave meter 18, it is possible to detect the matching state and the trouble of the first high frequency power supply for the coil in real time. .
When the frequency of the first high-frequency power is f1 and the frequency of the second high-frequency power is f2, the bandpass filter 1
The frequency characteristics of 7 are centered around f1 and f1 ± f
It is preferable to have an attenuation factor of 10 dB or more at 2.
【００４２】以上述べた構成のプラズマ処理装置におい
て、真空容器１内にアルゴンガスを１４５ｓｃｃｍ、塩
素ガスを１５ｓｃｃｍ供給し、真空容器１内の圧力を
０．５Ｐａに保ちながら、コイル８に、第１の高周波電
力を１５００Ｗ供給し、電極２０に第２の高周波電力を
５００Ｗ供給しつつ、基板電極６に４００ｋＨｚの高周
波電力を４００Ｗ供給する条件で、厚さ２００ｎｍのイ
リジューム膜付きの基板９を５０枚エッチングしたとこ
ろ、０．２３μｍ以上の粒径をもつダストは、基板９上
に５０個以下しか発生せず、真空容器１のウエットメン
テナンスを行わずに連続処理できる基板枚数が、従来例
に比べて飛躍的に向上した。また、初期のエッチングレ
ートが９８ｎｍ／ｍｉｎであったのに対し、５０枚エッ
チング処理後のエッチングレートは９７ｎｍ／ｍｉｎと
なり、従来例でみられたようなエッチングレートの低下
は起きなかった。In the plasma processing apparatus having the above-mentioned structure, 145 sccm of argon gas and 15 sccm of chlorine gas are supplied into the vacuum container 1 and the first pressure is applied to the coil 8 while maintaining the pressure in the vacuum container 1 at 0.5 Pa. Of the iridium film having a thickness of 200 nm under the conditions of supplying 400 W of high frequency power of 400 kHz to the substrate electrode 6 while supplying 1500 W of high frequency power of 500 W and 500 W of second high frequency power to the electrode 20. As a result of etching one sheet, only 50 or less dust particles having a particle size of 0.23 μm or more are generated on the substrate 9, and the number of substrates that can be continuously processed without performing wet maintenance of the vacuum container 1 is higher than that of the conventional example. It has improved dramatically. Further, the initial etching rate was 98 nm / min, whereas the etching rate after 50 sheets of etching treatment was 97 nm / min, and the decrease in etching rate as seen in the conventional example did not occur.
【００４３】これは、電極２０とプラズマとを容量的に
結合させたことにより、誘電板７の表面にイオン衝撃が
生じ、導電性の堆積膜が誘電板７に付着するのを効果的
に防止できたためである。実際、イリジューム膜付きの
基板７を５０枚エッチング処理した後、誘電板７の表面
状態を調べたが、導電性の堆積膜は全く形成されていな
かった。This is because the electrode 20 and the plasma are capacitively coupled to each other, so that ion bombardment occurs on the surface of the dielectric plate 7 and the conductive deposited film is effectively prevented from adhering to the dielectric plate 7. Because it was possible. Actually, the surface condition of the dielectric plate 7 was examined after 50 sheets of the substrate 7 with the iridium film were subjected to etching treatment, but no conductive deposited film was formed.
【００４４】以上述べた本発明の実施形態においては、
本発明の適用範囲のうち、真空容器の形状、プラズマ源
の構造及び配置等に関して様々なバリエーションのうち
の一部を例示したに過ぎない。本発明の適用にあたり、
ここで例示した以外にも様々なバリエーションが考えら
れることは、いうまでもない。In the embodiment of the present invention described above,
Only a part of various variations regarding the shape of the vacuum container, the structure and arrangement of the plasma source, and the like are merely exemplified in the application range of the present invention. In applying the present invention,
It goes without saying that various variations other than those exemplified here are conceivable.
【００４５】例えば、図５の本発明の第５実施形態に示
すように、コイル８が多重の渦型であってもよい。この
場合、コイル８のインダクタンスが低く、高い周波数ま
たは大型コイルに対して良好な整合状態を得やすいとい
う利点がある。この場合、図５に示すように、電極２０
も全体として多重の渦をなす構造にすることが好まし
い。また、図６の本発明の第６実施形態に示すように、
コイル８が円筒型であってもよい。この場合、誘電板の
代わりに誘電体筒１９を用いる。また、電極２０も円筒
型の螺旋形状とすることが好ましい。For example, as shown in the fifth embodiment of the present invention in FIG. 5, the coil 8 may be a multiple spiral type. In this case, the inductance of the coil 8 is low, and there is an advantage that a good matching state can be easily obtained for a high frequency or a large coil. In this case, as shown in FIG.
Also, it is preferable that the entire structure has multiple vortices. In addition, as shown in FIG. 6 of the sixth embodiment of the present invention,
The coil 8 may be cylindrical. In this case, the dielectric cylinder 19 is used instead of the dielectric plate. It is also preferable that the electrode 20 also has a cylindrical spiral shape.
【００４６】以上述べた本発明の第４実施形態において
は、第１の高周波電力の周波数が１３．５６ＭＨｚ、第
２の高周波電力の周波数が５００ｋＨｚである場合を例
示したが、第２の高周波電力の周波数が、第１の高周波
電力の周波数の１０分の１以下であることが好ましいと
考えられる。このような関係があると、第１の高周波電
力と第２の高周波電力の干渉が生じにくいという利点が
ある。In the fourth embodiment of the present invention described above, the case where the frequency of the first high-frequency power is 13.56 MHz and the frequency of the second high-frequency power is 500 kHz is illustrated, but the second high-frequency power is used. It is considered preferable that the frequency is 1/10 or less of the frequency of the first high frequency power. Such a relationship has an advantage that interference between the first high frequency power and the second high frequency power is unlikely to occur.
【００４７】以上述べた本発明の実施形態においては、
プラズマ処理としてイリジューム膜付き基板をエッチン
グする場合を例示したが、本発明は、他の様々なエッチ
ング処理、プラズマＣＶＤ処理に適用可能である。一般
にエッチング処理、プラズマＣＶＤ処理において、誘電
板や誘電体筒への堆積膜の付着が問題となる場合が多い
ためである。しかし、本発明は、高融点金属膜をエッチ
ングするに際してとくに効果的である。このような膜を
エッチング処理する場合、誘電板や誘電体筒に導電性堆
積膜が付着しやすいからである。高融点金属膜はイリジ
ュームに限定されるものではなく、ロジューム、ルテニ
ウム、プラチナ、金、銅、レニウム、ビスマス、ストロ
ンチューム、バリウム、ジルコニウム、鉛、ニオブのう
ち少なくとも１つの元素を含む膜をエッチング処理する
場合に、本発明はとくに効果的である。In the embodiment of the present invention described above,
Although the case of etching the substrate with the iridium film as the plasma treatment is illustrated, the present invention can be applied to various other etching treatments and plasma CVD treatments. This is because adhesion of the deposited film to the dielectric plate or the dielectric cylinder is often a problem in the etching process and the plasma CVD process. However, the present invention is particularly effective in etching a refractory metal film. This is because, when such a film is subjected to etching treatment, the conductive deposited film is easily attached to the dielectric plate or the dielectric cylinder. The refractory metal film is not limited to iridium, and a film containing at least one element of rhodium, ruthenium, platinum, gold, copper, rhenium, bismuth, strontium, barium, zirconium, lead and niobium is etched. The present invention is particularly effective when processed.
【００４８】また、コイルに供給する第１高周波電力の
周波数が１３．５６ＭＨｚである場合を例示したが、誘
導結合型プラズマを効率的に発生させるには、１ＭＨｚ
乃至６０ＭＨｚの周波数を用いることが好ましい。１Ｍ
Ｈｚより小さいと、十分なプラズマ密度が得られないと
いう欠点があり、逆に６０ＭＨｚより大きいと、コイル
に定在波が生じて均一なプラズマを得るのが極めて困難
となる。The case where the frequency of the first high-frequency power supplied to the coil is 13.56 MHz has been exemplified, but in order to efficiently generate the inductively coupled plasma, 1 MHz is used.
It is preferable to use a frequency of 60 MHz to 60 MHz. 1M
If it is lower than Hz, there is a drawback that a sufficient plasma density cannot be obtained. On the contrary, if it is higher than 60 MHz, a standing wave is generated in the coil and it becomes extremely difficult to obtain a uniform plasma.
【００４９】また、基板電極に供給する高周波電力の周
波数が、４００ｋＨｚである場合を例示したが、基板へ
到達するイオンエネルギーを制御するにあたり、他の周
波数、たとえば、１００ｋＨｚ乃至１００ＭＨｚの高周
波電力を用いることができることは、いうまでもない。
あるいは、基板電極に高周波電力を供給しなくとも、プ
ラズマ電位と基板電位とのわずかな差を利用して、弱い
イオンエネルギーによるプラズマ処理を行うこともでき
る。また、基板電極に供給する高周波電力の周波数につ
いては、コイルまたは電極に供給する第２の高周波電力
の周波数とは異なる周波数を用いる方が、高周波の干渉
を避けることが容易であるという利点がある。Although the frequency of the high frequency power supplied to the substrate electrode is 400 kHz, the high frequency power of another frequency, for example, 100 kHz to 100 MHz is used to control the ion energy reaching the substrate. It goes without saying that you can do it.
Alternatively, plasma treatment with weak ion energy can be performed by utilizing a slight difference between the plasma potential and the substrate potential without supplying high frequency power to the substrate electrode. Further, with respect to the frequency of the high frequency power supplied to the substrate electrode, it is easier to avoid high frequency interference by using a frequency different from the frequency of the second high frequency power supplied to the coil or the electrode. .
【００５０】[0050]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本願の
第１発明のプラズマ処理方法によれば、真空容器内の基
板電極に基板を載置し、真空容器内にガスを供給しつつ
真空容器内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御し
ながら、周波数１ＭＨｚ乃至６０ＭＨｚの第１の高周波
電力を、基板電極に対向して設けられたコイルの一端を
なす給電点に供給することにより、真空容器内に誘導結
合型プラズマを発生させ、基板または基板上に形成され
た膜を処理するプラズマ処理方法であって、コンデンサ
を介してコイルの他端を接地した状態で、コイルに第１
の高周波電力よりも周波数の低い第２の高周波電力を供
給しつつ基板を処理するため、ダストが生じにくく、安
定したエッチングレートが得られるプラズマ処理方法を
提供することができる。As is apparent from the above description, according to the plasma processing method of the first invention of the present application, the substrate is placed on the substrate electrode in the vacuum container, and a vacuum is generated while supplying gas into the vacuum container. While evacuating the inside of the container and controlling the inside of the vacuum container to a predetermined pressure, supply a first high-frequency power having a frequency of 1 MHz to 60 MHz to a power supply point that is one end of a coil provided facing the substrate electrode. Is a plasma processing method for generating an inductively coupled plasma in a vacuum chamber to process a substrate or a film formed on the substrate, wherein the other end of the coil is grounded via a capacitor 1
Since the substrate is processed while being supplied with the second high-frequency power having a frequency lower than the high-frequency power, it is possible to provide a plasma processing method in which dust is unlikely to occur and a stable etching rate is obtained.
【００５１】また、本願の第２発明のプラズマ処理方法
によれば、真空容器内の基板電極に基板を載置し、真空
容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、真空容
器内を所定の圧力に制御しながら、周波数１ＭＨｚ乃至
６０ＭＨｚの第１の高周波電力を、基板電極に対向して
設けられたコイルの一端をなす給電点に供給することに
より、真空容器内に誘導結合型プラズマを発生させ、基
板または基板上に形成された膜を処理するプラズマ処理
方法であって、コイルの間隙に設けられた電極に第１の
高周波電力よりも周波数の低い第２の高周波電力を供給
しつつ基板を処理するため、ダストが生じにくく、安定
したエッチングレートが得られるプラズマ処理方法を提
供することができる。Further, according to the plasma processing method of the second invention of the present application, the substrate is placed on the substrate electrode in the vacuum container, the gas is supplied to the vacuum container, the interior of the vacuum container is evacuated, and the inside of the vacuum container is exhausted. Is controlled to a predetermined pressure, and a first high-frequency power having a frequency of 1 MHz to 60 MHz is supplied to a feeding point that forms one end of a coil that is provided so as to face the substrate electrode. A plasma processing method for generating plasma to process a substrate or a film formed on a substrate, wherein second high frequency power having a frequency lower than that of the first high frequency power is supplied to an electrode provided in a gap of a coil. Since the substrate is processed while being processed, it is possible to provide a plasma processing method in which dust hardly occurs and a stable etching rate is obtained.
【００５２】また、本願の第３発明のプラズマ処理装置
によれば、真空容器と、真空容器内にガスを供給するた
めのガス供給装置と、真空容器内を排気するための排気
装置と、真空容器内を所定の圧力に制御するための調圧
弁と、真空容器内に基板を載置するための基板電極と、
基板電極に対向して設けられたコイルと、コイルの一端
をなす給電点に周波数１ＭＨｚ乃至６０ＭＨｚの第１の
高周波電力を供給するための第１の高周波電源とを備え
たプラズマ処理装置であって、コンデンサを介してコイ
ルの他端が接地され、コイルに第１の高周波電力よりも
周波数の低い第２の高周波電力を供給するための第２の
高周波電源を備えるため、ダストが生じにくく、安定し
たエッチングレートが得られるプラズマ処理装置を提供
することができる。According to the plasma processing apparatus of the third invention of the present application, a vacuum container, a gas supply device for supplying gas into the vacuum container, an exhaust device for exhausting the inside of the vacuum container, and a vacuum. A pressure regulating valve for controlling the inside of the container to a predetermined pressure, and a substrate electrode for mounting the substrate in the vacuum container,
A plasma processing apparatus comprising: a coil provided so as to face a substrate electrode; and a first high-frequency power supply for supplying a first high-frequency power having a frequency of 1 MHz to 60 MHz to a feeding point forming one end of the coil. , The other end of the coil is grounded via the capacitor, and the second high-frequency power supply for supplying the second high-frequency power having a frequency lower than the first high-frequency power to the coil is provided, so dust is unlikely to occur and stable It is possible to provide a plasma processing apparatus that can obtain the above etching rate.
【００５３】また、本願の第４発明のプラズマ処理装置
によれば、真空容器と、真空容器内にガスを供給するた
めのガス供給装置と、真空容器内を排気するための排気
装置と、真空容器内を所定の圧力に制御するための調圧
弁と、真空容器内に基板を載置するための基板電極と、
基板電極に対向して設けられたコイルと、コイルの一端
をなす給電点に周波数１ＭＨｚ乃至６０ＭＨｚの第１の
高周波電力を供給するための第１の高周波電源とを備え
たプラズマ処理装置であって、コイルの間隙に設けられ
た電極に第１の高周波電力よりも周波数の低い第２の高
周波電力を供給するための第２の高周波電源を備えるた
め、ダストが生じにくく、安定したエッチングレートが
得られるプラズマ処理装置を提供することができる。Further, according to the plasma processing apparatus of the fourth invention of the present application, a vacuum container, a gas supply device for supplying gas into the vacuum container, an exhaust device for exhausting the inside of the vacuum container, and a vacuum. A pressure regulating valve for controlling the inside of the container to a predetermined pressure, and a substrate electrode for mounting the substrate in the vacuum container,
A plasma processing apparatus comprising: a coil provided so as to face a substrate electrode; and a first high-frequency power supply for supplying a first high-frequency power having a frequency of 1 MHz to 60 MHz to a feeding point forming one end of the coil. Since a second high frequency power supply for supplying a second high frequency power having a frequency lower than the first high frequency power to the electrode provided in the gap between the coils is provided, dust is unlikely to be generated and a stable etching rate is obtained. The plasma processing apparatus can be provided.
【図１】本発明の第１実施形態で用いたプラズマ処理装
置の構成を示す断面図FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a plasma processing apparatus used in a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第２実施形態で用いたプラズマ処理装
置の構成を示す斜視図FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of a plasma processing apparatus used in a second embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第３実施形態で用いたプラズマ処理装
置の構成を示す断面図FIG. 3 is a sectional view showing a configuration of a plasma processing apparatus used in a third embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第４実施形態で用いたプラズマ処理装
置の構成を示す斜視図FIG. 4 is a perspective view showing a configuration of a plasma processing apparatus used in a fourth embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第５実施形態で用いたプラズマ処理装
置の構成を示す斜視図FIG. 5 is a perspective view showing the configuration of a plasma processing apparatus used in a fifth embodiment of the present invention.
【図６】本発明の第６実施形態で用いたプラズマ処理装
置の構成を示す断面図FIG. 6 is a sectional view showing the configuration of a plasma processing apparatus used in a sixth embodiment of the present invention.
【図７】従来例で用いたプラズマ処理装置の構成を示す
断面図FIG. 7 is a sectional view showing the configuration of a plasma processing apparatus used in a conventional example.
１ 真空容器 ２ ガス供給装置 ３ ターボ分子ポンプ ４ 調圧弁 ５ コイル用第１高周波電源 ６ 基板電極 ７ 誘電板 ８ コイル ９ 基板 １０ 基板電極 １１ 排気口 １２ 支柱 １３ 給電点 １４ コイルの他端 １５ コンデンサ １６ コイル用第２高周波電源 １７ バンドパスフィルタ １８ 反射波計 1 vacuum container 2 gas supply device 3 Turbo molecular pump 4 Pressure regulator 5 First high frequency power supply for coil 6 substrate electrodes 7 Dielectric plate 8 coils 9 substrates 10 substrate electrode 11 exhaust port 12 props 13 feeding points 14 other end of coil 15 capacitors 16 Second high frequency power supply for coil 17 bandpass filter 18 Reflection wave meter
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K030 DA04 FA04 JA09 JA18 JA20 KA30 KA41 5F004 AA01 AA14 AA15 BA20 BB11 BB13 BB18 BC02 BD03 CA02 CA03 CB05 DA04 DA23 DB08 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page F-term (reference) 4K030 DA04 FA04 JA09 JA18 JA20 KA30 KA41 5F004 AA01 AA14 AA15 BA20 BB11 BB13 BB18 BC02 BD03 CA02 CA03 CB05 DA04 DA23 DB08
Claims (18)
真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、真
空容器内を所定の圧力に制御しながら、周波数１ＭＨｚ
乃至６０ＭＨｚの第１の高周波電力を、基板電極に対向
して設けられたコイルの一端をなす給電点に供給するこ
とにより、真空容器内に誘導結合型プラズマを発生さ
せ、基板または基板上に形成された膜を処理するプラズ
マ処理方法であって、 コンデンサを介してコイルの他端を接地した状態で、コ
イルに第１の高周波電力よりも周波数の低い第２の高周
波電力を供給しつつ基板を処理することを特徴とするプ
ラズマ処理方法。1. A substrate is placed on a substrate electrode in a vacuum container,
While supplying gas into the vacuum container, exhausting the inside of the vacuum container and controlling the inside of the vacuum container to a predetermined pressure, a frequency of 1 MHz
To 60 MHz first high-frequency power is supplied to a feeding point that forms one end of a coil provided facing the substrate electrode to generate inductively coupled plasma in the vacuum container and form the substrate or the substrate. A plasma treatment method for treating the formed film, wherein a second high frequency power having a frequency lower than the first high frequency power is supplied to the coil while the other end of the coil is grounded via a capacitor. A plasma processing method, characterized in that the processing is performed.
周波電力の周波数の１０分の１以下であることを特徴と
する請求項１記載のプラズマ処理方法。2. The plasma processing method according to claim 1, wherein the frequency of the second high frequency power is 1/10 or less of the frequency of the first high frequency power.
ピーダンスがコンデンサのインピーダンスの２倍以上、
第２の高周波電力に対するコイルのインピーダンスがコ
ンデンサのインピーダンスの５分の１以下であることを
特徴とする請求項１記載のプラズマ処理方法。3. The impedance of the coil with respect to the first high frequency power is at least twice the impedance of the capacitor,
The plasma processing method according to claim 1, wherein the impedance of the coil with respect to the second high-frequency power is 1/5 or less of the impedance of the capacitor.
インピーダンスが２５Ω以下、第２の高周波電力に対す
るコンデンサのインピーダンスが２５０Ω以上であるこ
とを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理方法。4. The plasma processing method according to claim 1, wherein the impedance of the capacitor for the first high frequency power is 25Ω or less, and the impedance of the capacitor for the second high frequency power is 250Ω or more.
ピーダンスが５０Ω以上、第２の高周波電力に対するコ
イルのインピーダンスが５Ω以下であることを特徴とす
る請求項１記載のプラズマ処理方法。5. The plasma processing method according to claim 1, wherein the impedance of the coil with respect to the first high frequency power is 50Ω or more and the impedance of the coil with respect to the second high frequency power is 5Ω or less.
真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、真
空容器内を所定の圧力に制御しながら、周波数１ＭＨｚ
乃至６０ＭＨｚの第１の高周波電力を、基板電極に対向
して設けられたコイルの一端をなす給電点に供給するこ
とにより、真空容器内に誘導結合型プラズマを発生さ
せ、基板または基板上に形成された膜を処理するプラズ
マ処理方法であって、 コイルの間隙に設けられた電極に第１の高周波電力より
も周波数の低い第２の高周波電力を供給しつつ基板を処
理することを特徴とするプラズマ処理方法。6. A substrate is placed on a substrate electrode in a vacuum container,
While supplying gas into the vacuum container, exhausting the inside of the vacuum container and controlling the inside of the vacuum container to a predetermined pressure, a frequency of 1 MHz
To 60 MHz first high-frequency power is supplied to a feeding point that forms one end of a coil provided facing the substrate electrode to generate inductively coupled plasma in the vacuum container and form the substrate or the substrate. A plasma treatment method for treating the formed film, characterized in that the substrate is treated while supplying a second high-frequency power having a frequency lower than the first high-frequency power to the electrodes provided in the gap of the coil. Plasma processing method.
周波電力の周波数の１０分の１以下であることを特徴と
する請求項６記載のプラズマ処理方法。7. The plasma processing method according to claim 6, wherein the frequency of the second high-frequency power is 1/10 or less of the frequency of the first high-frequency power.
第２の高周波電力による変調の影響が及ぶのを防ぐため
の回路を介して、第１の高周波電力の反射波をモニタし
つつ処理を行うことを特徴とする請求項１または６記載
のプラズマ処理方法。8. A reflected wave of the first high-frequency power is monitored through a circuit for preventing the reflected wave detection circuit system of the first high-frequency power from being affected by modulation by the second high-frequency power. The plasma processing method according to claim 1, wherein the plasma processing is performed.
融点金属膜のエッチング処理であることを特徴とする請
求項１または６記載のプラズマ処理方法。9. The plasma processing method according to claim 1, wherein the plasma processing is etching processing of a refractory metal film formed on a substrate.
ューム、ルテニウム、プラチナ、金、銅、レニウム、ビ
スマス、ストロンチューム、バリウム、ジルコニウム、
鉛、ニオブのうち少なくとも１つの元素を含む膜である
ことを特徴とする請求項１または６記載のプラズマ処理
方法。10. The refractory metal film comprises iridium, rhodium, ruthenium, platinum, gold, copper, rhenium, bismuth, strontium, barium, zirconium,
7. The plasma processing method according to claim 1, which is a film containing at least one element of lead and niobium.
するためのガス供給装置と、真空容器内を排気するため
の排気装置と、真空容器内を所定の圧力に制御するため
の調圧弁と、真空容器内に基板を載置するための基板電
極と、基板電極に対向して設けられたコイルと、コイル
の一端をなす給電点に周波数１ＭＨｚ乃至６０ＭＨｚの
第１の高周波電力を供給するための第１の高周波電源と
を備えたプラズマ処理装置であって、 コンデンサを介してコイルの他端が接地され、コイルに
第１の高周波電力よりも周波数の低い第２の高周波電力
を供給するための第２の高周波電源を備えたことを特徴
とするプラズマ処理装置。11. A vacuum container, a gas supply device for supplying gas into the vacuum container, an exhaust device for exhausting the inside of the vacuum container, and a pressure regulating valve for controlling the inside of the vacuum container to a predetermined pressure. And a substrate electrode for mounting the substrate in the vacuum container, a coil provided so as to face the substrate electrode, and a first high frequency power having a frequency of 1 MHz to 60 MHz is supplied to a feeding point forming one end of the coil. And a first high-frequency power source for supplying the second high-frequency power having a lower frequency than the first high-frequency power to the coil, the other end of the coil being grounded via a capacitor. A plasma processing apparatus comprising a second high frequency power supply for
高周波電力の周波数の１０分の１以下であることを特徴
とする請求項１１記載のプラズマ処理装置。12. The plasma processing apparatus according to claim 11, wherein the frequency of the second high-frequency power is 1/10 or less of the frequency of the first high-frequency power.
ンピーダンスがコンデンサのインピーダンスの２倍以
上、第２の高周波電力に対するコイルのインピーダンス
がコンデンサのインピーダンスの５分の１以下であるこ
とを特徴とする請求項１１記載のプラズマ処理装置。13. The impedance of the coil with respect to the first high-frequency power is twice or more the impedance of the capacitor, and the impedance of the coil with respect to the second high-frequency power is ⅕ or less of the impedance of the capacitor. Item 12. A plasma processing apparatus according to item 11.
のインピーダンスが２５Ω以下、第２の高周波電力に対
するコンデンサのインピーダンスが２５０Ω以上である
ことを特徴とする請求項１１記載のプラズマ処理装置。14. The plasma processing apparatus according to claim 11, wherein the impedance of the capacitor for the first high frequency power is 25Ω or less, and the impedance of the capacitor for the second high frequency power is 250Ω or more.
ンピーダンスが５０Ω以上、第２の高周波電力に対する
コイルのインピーダンスが５Ω以下であることを特徴と
する請求項１１記載のプラズマ処理装置。15. The plasma processing apparatus according to claim 11, wherein the impedance of the coil with respect to the first high frequency power is 50Ω or more and the impedance of the coil with respect to the second high frequency power is 5Ω or less.
するためのガス供給装置と、真空容器内を排気するため
の排気装置と、真空容器内を所定の圧力に制御するため
の調圧弁と、真空容器内に基板を載置するための基板電
極と、基板電極に対向して設けられたコイルと、コイル
の一端をなす給電点に周波数１ＭＨｚ乃至６０ＭＨｚの
第１の高周波電力を供給するための第１の高周波電源と
を備えたプラズマ処理装置であって、 コイルの間隙に設けられた電極に第１の高周波電力より
も周波数の低い第２の高周波電力を供給するための第２
の高周波電源を備えたことを特徴とするプラズマ処理装
置。16. A vacuum container, a gas supply device for supplying gas into the vacuum container, an exhaust device for exhausting the inside of the vacuum container, and a pressure regulating valve for controlling the inside of the vacuum container to a predetermined pressure. And a substrate electrode for mounting the substrate in the vacuum container, a coil provided so as to face the substrate electrode, and a first high frequency power having a frequency of 1 MHz to 60 MHz is supplied to a feeding point forming one end of the coil. A second high-frequency power supply for supplying a second high-frequency power having a frequency lower than the first high-frequency power to an electrode provided in a gap of the coil.
And a high-frequency power source.
高周波電力の周波数の１０分の１以下であることを特徴
とする請求項１６記載のプラズマ処理装置。17. The plasma processing apparatus according to claim 16, wherein the frequency of the second high frequency power is 1/10 or less of the frequency of the first high frequency power.
に第２の高周波電力による変調の影響が及ぶのを防ぐた
めの回路を備えることを特徴とする請求項１１または１
６記載のプラズマ処理装置。18. A circuit for preventing the reflected wave detection circuit system of the first high-frequency power from being affected by the modulation by the second high-frequency power.
6. The plasma processing apparatus according to 6.
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