JPH09120957A - Plasma device and plasma treatment method - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce electronic shading effects and restrain charge damages by supplying high frequency power to a second electrode arranged at a distance less than twice an average free distance of electron opposite the first electrode 2. SOLUTION: A semiconductor wafer 9 is mounted on a first electrode 2 inside a chamber 1, a second electrode 3 is arranged opposite to the first electrode 2 at a distance less than twice an average free distance of electrode from the first electrode 2 and gas is supplied inside the chamber 1 and plasma is produced by supplying high frequency power of 100kHz to 1MHz, for example to the first electrode 2. Furthermore, high frequency power of 10 to 40MHz, for example is supplied to the second electrode 3. Electron near the second electrode 3 is accelerated toward the first electrode 2 by plasma sheath field produced by the high frequency power. Thereby, velocity element of electron in plasma toward the first electrode 2 increases, electrode attains a bottom part of a resist opening part and positive charge is neutralized, and charge-up is restrained.

Description

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

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ＭＯＳ半導体装置
の製造に使用されるプラズマ装置及びそのプラズマ装置
を使用してエッチング又は成膜を行なうプラズマ処理方
法に関し、特にプラズマ処理時にチャージアップに起因
して発生するゲート酸化膜等のダメージを回避できるプ
ラズマ装置及びプラズマ処理方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma processing apparatus used for manufacturing a MOS semiconductor device and a plasma processing method for performing etching or film formation using the plasma processing apparatus. The present invention relates to a plasma device and a plasma processing method capable of avoiding damage to a gate oxide film or the like that occurs.

【０００２】[0002]

【従来の技術】図３３は従来のプラズマ装置を示す断面
図である。チャンバ２１は、チャンバ本体２１ａと、こ
のチャンバ本体２１ａに対し着脱自在のベルジャー２１
ｂとにより構成されている。このチャンバ２１内には基
板バイアス電極２２が配置されており、この基板バイア
ス電極２２には高周波電源２４からフィルタ２５及びブ
ロッキングキャパシタ２６を介して高周波電力が供給さ
れる。半導体ウェハ９は、基板バイアス電極２２上に搭
載される。2. Description of the Related Art FIG. 33 is a sectional view showing a conventional plasma device. The chamber 21 includes a chamber body 21a and a bell jar 21 that is detachable from the chamber body 21a.
b. A substrate bias electrode 22 is disposed in the chamber 21, and high frequency power is supplied to the substrate bias electrode 22 from a high frequency power supply 24 via a filter 25 and a blocking capacitor 26. The semiconductor wafer 9 is mounted on the substrate bias electrode 22.

【０００３】また、基板バイアス電極２２の上方には対
向電極２３が配設されており、この対向電極２３は接地
電位に維持される。チャンバ２１は、ガスボンベ及びマ
スフローコントローラ等から構成されるガス供給部２７
に接続されており、このガス供給部２７からチャンバ２
１内に所定のエッチングガス又は成膜用ガスが供給され
る。また、チャンバ２１は、排気ポンプ２８に接続され
ている。A counter electrode 23 is provided above the substrate bias electrode 22, and the counter electrode 23 is maintained at a ground potential. The chamber 21 includes a gas supply unit 27 including a gas cylinder, a mass flow controller, and the like.
Is connected to the chamber 2 from the gas supply unit 27.
A predetermined etching gas or a film forming gas is supplied into 1. The chamber 21 is connected to an exhaust pump 28.

【０００４】図３４は、このように構成されたプラズマ
装置内でプラズマエッチング中の半導体ウェハの一部を
示す断面図である。半導体ウェハ３１には例えばソース
及びドレインとなる一対の拡散領域３１ａが形成されて
おり、この一対の拡散領域３１ａの間の半導体ウェハ３
１上にはゲート酸化膜３２を介してゲート電極３３が形
成されている。このゲート電極３３は絶縁膜３８に被覆
されており、この絶縁膜３８上には配線を形成するため
のアルミニウム膜３５が形成されている。このアルミニ
ウム膜３５は、コンタクトホール３４を介してゲート電
極３３に電気的に接続されている。また、アルミニウム
膜３５上には、所定のパターンで開口された開口部３６
ａを有するレジスト３６が形成されている。なお、符号
３７は、半導体ウェハ３１上に設けられたスクライブラ
インである。半導体ウェハ３１は、後工程でこのスクラ
イブライン３７に沿って切断され、複数の半導体チップ
に分離される。FIG. 34 is a cross-sectional view showing a part of a semiconductor wafer being plasma-etched in the thus-configured plasma apparatus. The semiconductor wafer 31 is formed with a pair of diffusion regions 31a serving as, for example, a source and a drain, and the semiconductor wafer 3 between the pair of diffusion regions 31a.
A gate electrode 33 is formed on the gate electrode 1 via a gate oxide film 32. The gate electrode 33 is covered with an insulating film 38, and an aluminum film 35 for forming a wiring is formed on the insulating film 38. The aluminum film 35 is electrically connected to the gate electrode 33 via the contact hole 34. Further, on the aluminum film 35, openings 36 formed in a predetermined pattern are formed.
A resist 36 having a is formed. Reference numeral 37 denotes a scribe line provided on the semiconductor wafer 31. The semiconductor wafer 31 is cut along the scribe line 37 in a later step, and is separated into a plurality of semiconductor chips.

【０００５】プラズマエッチング時には、排気ポンプ２
８によりチャンバ２１内を排気した後、ガス供給部２７
からチャンバ２１内に、ＣＦ₄ 、ＳＦ₆ 又はＣｌ₂ 等の
エッチングガスを供給し、高周波電源２４からブロッキ
ングキャパシタ２６を介して基板バイアス電極２２に高
周波電力を供給する。そうすると、チャンバ２１内のガ
スがプラズマ状態になり、プラズマ中の正イオンがレジ
スト開口部３６ａを通ってアルミニウム膜３５に到達し
て、アルミニウム膜３５がエッチングされる。At the time of plasma etching, an exhaust pump 2
8, the gas supply unit 27
From the above, the etching gas such as CF ₄ , SF ₆ or Cl ₂ is supplied into the chamber 21, and the high frequency power is supplied from the high frequency power supply 24 to the substrate bias electrode 22 through the blocking capacitor 26. Then, the gas in the chamber 21 becomes a plasma state, positive ions in the plasma reach the aluminum film 35 through the resist opening 36a, and the aluminum film 35 is etched.

【０００６】ところで、このようなエッチングの際に
は、ゲート電極３３と半導体ウェハ３１との電位が異な
り、両者の電位差によりゲート酸化膜３２にリーク電流
が流れ、その結果、ゲート酸化膜３２の特性が劣化した
り、極端な場合にはゲート酸化膜３２が絶縁破壊される
ことがある。このような現象をチャージダメージとい
う。In such etching, the potential of the gate electrode 33 and the potential of the semiconductor wafer 31 are different from each other, and a leak current flows through the gate oxide film 32 due to the potential difference between the two. May be deteriorated, or in extreme cases, the gate oxide film 32 may be broken down. Such a phenomenon is called charge damage.

【０００７】以下、チャージダメージについて更に詳し
く説明する。図３５，３６に示すように、エッチング中
にプラズマ中の電子ｅがレジスト３６に衝突して、レジ
スト３６に負の電荷が蓄積される。この負の電荷によ
り、プラズマ中の電子ｅが反発されてレジスト開口部３
６ａ内に進入しにくくなるいわゆる電子シェーディング
効果が発生する（Jpn. J. Appl. Phys. Vol.33(1994).
pp.6013-6018）。一方、質量が大きい正イオンＩはレジ
スト開口部３６ａを通ってアルミニウム膜３５に到達す
るので、アルミニウム膜３５及びゲート電極３３には正
の電荷が蓄積される。このとき、スクライブライン３７
では、レジスト３６に蓄積された負の電荷の影響を殆ど
受けないため、正イオンＩと電子ｅとがほぼ同じ割合で
半導体ウェハ３１に到達する。これにより、ゲート電極
３３と半導体ウェハ３１との間に大きな電位差が発生
し、Ｆ−Ｎ注入（Fowler-Nordheim tunnelling injecti
on）が生じて、ゲート酸化膜３２を介してリーク電流Ｌ
が流れる。その結果、ゲート酸化膜３２の劣化又は破壊
が発生する。Hereinafter, the charge damage will be described in more detail. As shown in FIGS. 35 and 36, electrons e in the plasma collide with the resist 36 during etching, and negative charges are accumulated in the resist 36. Electrons e in the plasma are repelled by this negative charge and resist opening 3
A so-called electronic shading effect occurs that makes it difficult to enter the inside of 6a (Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 33 (1994).
pp.6013-6018). On the other hand, the positive ions I having a large mass reach the aluminum film 35 through the resist opening 36a, so that positive charges are accumulated in the aluminum film 35 and the gate electrode 33. At this time, the scribe line 37
Then, since the negative charges accumulated in the resist 36 are hardly affected, the positive ions I and the electrons e reach the semiconductor wafer 31 at almost the same ratio. As a result, a large potential difference is generated between the gate electrode 33 and the semiconductor wafer 31, and F-N injection (Fowler-Nordheim tunnelling injecti
on) and leak current L passes through the gate oxide film 32.
Flows. As a result, deterioration or destruction of the gate oxide film 32 occurs.

【０００８】図３７は横軸に半導体ウェハ（Ｓｉ）に印
加する高周波バイアス電圧値（Ｖp-p ）をとり、縦軸に
ホールパターンとオープンスペースパターンとの間のセ
ルフバイアス電圧をとって、アスペクト比が２、４．４
及び８のときの両者の関係を示す図である。ホールパタ
ーン又はオープンスペースのパターンはＳｉＯ₂ 膜を加
工して形成した。また、高周波（ＲＦ）電源の周波数は
４００ｋＨｚである。この図３７から明らかなように、
高周波電源の電圧が比較的高い場合は、電子シェーディ
ング効果により、アスペクト比が２の場合、ホールパタ
ーンとオープンスペースとは約９５Ｖと比較的大きな電
圧差が発生する。なお、アスペクト比とは、レジスト開
口部の幅に対するレジスト開口部の高さの割合をいう。In FIG. 37, the horizontal axis represents the high frequency bias voltage value (Vp-p) applied to the semiconductor wafer (Si), and the vertical axis represents the self bias voltage between the hole pattern and the open space pattern. The ratio is 2,4.4
It is a figure which shows the relationship of both at the time of and 8. The hole pattern or the open space pattern was formed by processing an SiO ₂ film. The frequency of the high frequency (RF) power supply is 400 kHz. As is apparent from FIG.
When the voltage of the high-frequency power supply is relatively high, the electron shading effect causes a relatively large voltage difference of about 95 V between the hole pattern and the open space when the aspect ratio is 2. Note that the aspect ratio refers to the ratio of the height of the resist opening to the width of the resist opening.

【０００９】レジストによる電子シェーディング効果
は、アスペクト比が大きくなるほど大きく作用する。従
って、半導体ウェハ上にアスペクト比が異なる複数のホ
ールパターンが設けられている場合にも、各ホールパタ
ーンの下方の導電膜等に蓄積される電荷量が相互に異な
り、この電荷量の差により半導体ウェハ表面の薄い絶縁
膜を介してリーク電流が流れ、その絶縁膜にダメージを
与えることもある。The electron shading effect of the resist is more effective as the aspect ratio increases. Therefore, even when a plurality of hole patterns having different aspect ratios are provided on a semiconductor wafer, the amount of charge accumulated in a conductive film and the like below each hole pattern is different from each other. Leakage current flows through the thin insulating film on the wafer surface, which may damage the insulating film.

【００１０】チャージダメージは、アスペクト比が大き
い開口部を形成する配線のエッチング工程、ビアホール
（Via Hole）のエッチング工程、ビアホールのプラズマ
クリーニング工程及びプラズマＣＶＤ工程等で発生しや
すい。また、絶縁膜の局所チャージアップにより、エッ
チングによるパターン形状の悪化や、アスペクト比によ
りエッチングレートが変化するなどの不具合が発生す
る。[0010] Charge damage is likely to occur in a wiring etching process for forming an opening having a large aspect ratio, a via hole etching process, a via hole plasma cleaning process, a plasma CVD process, and the like. In addition, local charge-up of the insulating film causes problems such as deterioration of the pattern shape due to etching and change of the etching rate depending on the aspect ratio.

【００１１】この図３７から明らかなように、高周波バ
イアス電圧Ｖp-p が約２００Ｖ以上になると、アスペク
ト比によりセルフバイアス電圧の値が異なり、その結
果、アスペクト比が異なるホールパターンの下の導電膜
の間でリーク電流が流れるおそれがある。なお、上述し
た電子シェーディング効果は、プラズマ中の電子温度
（electrontemperature）が高いほど大きくなる。これ
は、電子温度が大きくなるほどレジストに電子が蓄積さ
れやすく、レジスト側壁部の電位が高くなるからである
と考えられている。As is apparent from FIG. 37, when the high frequency bias voltage Vp-p is about 200 V or more, the value of the self bias voltage varies depending on the aspect ratio, and as a result, the conductive film under the hole pattern having the different aspect ratio. Leak current may flow between them. Note that the above-described electron shading effect increases as the electron temperature in the plasma increases. It is considered that this is because the higher the electron temperature, the more electrons are accumulated in the resist, and the higher the potential of the resist side wall.

【００１２】また、通常、プラズマプロセスにはＣ
Ｆ₄ 、ＳＦ₆ 、Ｃｌ₂ 及びＨＢｒ等のガスが使用されて
いるが、これらのガスは分子に電子が付着することによ
り負イオンを生成しやすい気体であり、電気的負性ガス
といわれている。これらのガスを用いると、プラズマ密
度に対して電子密度の割合が低いので、電子温度が必然
的に高くなる。従って、これらのガスを用いたプラズマ
プロセスでは電子シェーディング効果によるチャージダ
メージが発生しやすい。[0012] Usually, C is used in the plasma process.
Gases such as F ₄ , SF ₆ , Cl _2, and HBr are used, and these gases are gases that tend to generate negative ions by the attachment of electrons to molecules, and are called electrically negative gases. I have. When these gases are used, the ratio of the electron density to the plasma density is low, so that the electron temperature necessarily increases. Therefore, in a plasma process using these gases, charge damage due to the electron shading effect is likely to occur.

【００１３】また、プラズマ装置では、基板バイアス電
極に供給する高周波電力の周波数又は電圧が高すぎる
と、プラズマ中の電子温度が上昇し、電子シェーディン
グ効果によるチャージダメージが起こりやすくなってし
まう。このため、従来は、チャージダメージを防止する
ために、プラズマに印加する高周波電源のパワーを下げ
て、プラズマ密度を減少させている。これにより、電子
シェーディング効果が減少し、チャージダメージを抑制
することができる。Further, in the plasma apparatus, if the frequency or voltage of the high frequency power supplied to the substrate bias electrode is too high, the electron temperature in the plasma rises, and charge damage due to the electron shading effect easily occurs. For this reason, conventionally, in order to prevent charge damage, the power of a high-frequency power supply applied to plasma is reduced to reduce the plasma density. As a result, the electronic shading effect is reduced and charge damage can be suppressed.

【００１４】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プラズ
マに印加する高周波電源のパワーを下げると、チャージ
ダメージは回避できるものの、エッチングレートも減少
してしまうという問題点がある。なお、特開昭５７−１
３１３７４号には、半導体ウェハを載置するカソード電
極に高周波電圧を供給し、前記カソード電極に対向する
アノード電極に、カソード電極よりも高い周波数の高周
波電圧を供給するプラズマエッチング装置が開示されて
いる。しかし、この装置は、半導体ウェハに到達するイ
オンの電流密度と、半導体ウェハに入射するイオンのエ
ネルギーとを独立に制御することによりエッチングレー
トを上昇させたものであり、チャージダメージに対して
は考慮されていない。However, if the power of the high frequency power source applied to the plasma is reduced, charge damage can be avoided, but the etching rate also decreases. Incidentally, JP-A-57-1
No. 31374 discloses a plasma etching apparatus that supplies a high frequency voltage to a cathode electrode on which a semiconductor wafer is mounted and supplies a high frequency voltage having a higher frequency than the cathode electrode to an anode electrode facing the cathode electrode. . However, this device increases the etching rate by independently controlling the current density of the ions reaching the semiconductor wafer and the energy of the ions entering the semiconductor wafer. It has not been.

【００１５】特開平２−３１２２３１号には、半導体ウ
ェハを載せるカソード電極に高周波電力を供給し、カソ
ード電極に対向するアノード電極に、カソード電極より
も低い周波数の高周波電力を供給するプラズマエッチン
グ装置が開示されている。しかし、この装置では、アノ
ード電極のバイアス電源周波数がカソード電極に与えら
れる周波数よりも低く設定されている。また、この装置
は、基板の近傍で磁場をウェハに垂直に形成しているの
で、電子の実質的な平均自由行程が著しく低下してしま
う。従って、対向電極によるチャージアップ抑制効果が
殆ど期待できない。Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 2-312231 discloses a plasma etching apparatus that supplies high frequency power to a cathode electrode on which a semiconductor wafer is placed, and supplies high frequency power having a lower frequency than the cathode electrode to an anode electrode facing the cathode electrode. It is disclosed. However, in this device, the bias power supply frequency of the anode electrode is set lower than the frequency applied to the cathode electrode. Further, since this device forms a magnetic field perpendicular to the wafer in the vicinity of the substrate, the substantial mean free path of electrons is significantly reduced. Therefore, the charge-up suppressing effect of the counter electrode can hardly be expected.

【００１６】特開平３−７４８４４号にも、半導体ウェ
ハを載せるカソード電極に高周波電力を供給し、カソー
ド電極に対向するアノード電極に、カソード電極よりも
低い周波数の高周波電極を供給するプラズマエッチング
装置が開示されている。しかし、この装置では、二つの
電源を同時に使用していない。また、アノード電極のバ
イアス電源の周波数がカソード電極に与えられる周波数
よりも低くなっている。更に、動作圧力が１torrと高い
ので、対向電極によるチャージアップ抑制効果が殆ど期
待できない。Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 3-74844 also discloses a plasma etching apparatus for supplying high-frequency power to a cathode electrode on which a semiconductor wafer is placed and supplying a high-frequency electrode having a lower frequency than the cathode electrode to an anode electrode facing the cathode electrode. It is disclosed. However, this device does not use two power sources at the same time. Further, the frequency of the bias power supply for the anode electrode is lower than the frequency given to the cathode electrode. Further, since the operating pressure is as high as 1 torr, the effect of suppressing charge-up by the counter electrode can hardly be expected.

【００１７】特開平５−６２９３５号には、半導体ウェ
ハを載せるカソード電極にイオンを加速するための高周
波電力を供給し、カソード電極の周囲の電極にプラズマ
生成のための高周波電力を供給するプラズマエッチング
装置が開示されている。しかし、この装置では、カソー
ド電極に対向する電極に、電子を加速するための高周波
電力を供給していない。また、この装置は、基板の近傍
で磁場を形成しているので、電子の実質的な平均自由行
程が著しく低下してしまう。従って、対向電極によるチ
ャージアップ抑制効果が殆ど期待できない。Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 5-62935 discloses a plasma etching in which high frequency power for accelerating ions is supplied to a cathode electrode on which a semiconductor wafer is mounted, and high frequency power for plasma generation is supplied to electrodes around the cathode electrode. A device is disclosed. However, in this device, high frequency power for accelerating electrons is not supplied to the electrode facing the cathode electrode. Further, since this device forms a magnetic field in the vicinity of the substrate, the substantial mean free path of electrons is significantly reduced. Therefore, the charge-up suppressing effect of the counter electrode can hardly be expected.

【００１８】本発明は、プラズマプロセス中の諸特性に
影響を与えることなく電子シェーディング効果を低減
し、チャージダメージを抑制できるプラズマ装置及びプ
ラズマ処理方法を提供することを目的とするものであ
る。An object of the present invention is to provide a plasma apparatus and a plasma processing method capable of reducing the electron shading effect and suppressing charge damage without affecting various characteristics during the plasma process.

【００１９】[0019]

【課題を解決するための手段】上記した課題は、図１に
例示するように、チャンバ１と、前記チャンバ１内に配
置されて半導体ウェハ９が搭載される第１の電極２と、
前記第１の電極２に対向し且つ前記第１の電極２から電
子の平均自由行程の２倍以下の距離をおいて配置された
第２の電極３と、前記第１の電極２に第１の周波数ＲＦ
₁ の高周波電力を供給する第１の高周波電源４と、前記
第２の電極３に前記第１の周波数ＲＦ₁よりも周波数が
高い第２の周波数ＲＦ₂ の高周波電力を供給する第２の
高周波電源７と、前記チャンバ１内にガスを供給するガ
ス供給手段１０と、前記チャンバ１内を排気する排気ポ
ンプ１３とを有することを特徴とするプラズマ装置によ
り解決する。SUMMARY OF THE INVENTION The above-mentioned problems are, as illustrated in FIG. 1, a chamber 1 and a first electrode 2 arranged in the chamber 1 on which a semiconductor wafer 9 is mounted.
A second electrode 3 facing the first electrode 2 and arranged at a distance from the first electrode 2 not more than twice the mean free path of electrons, and a first electrode 2 Frequency RF
_{A first} high frequency power source 4 for supplying a high frequency power of 1 and a _second high frequency power for supplying a high frequency power of a _second frequency RF ₂ higher than the first frequency RF ₁ to the second electrode 3. The plasma apparatus is characterized by having a power supply 7, a gas supply means 10 for supplying gas into the chamber 1, and an exhaust pump 13 for exhausting the inside of the chamber 1.

【００２０】また、上記した課題は、図１５に例示する
ように、チャンバ１と、前記チャンバ１内に配置されて
半導体ウェハ９が搭載される第１の電極２と、前記第１
の電極２に対向して配置された第２の電極３と、前記第
１の電極２に接続される第１の電源４と前記第２の電極
３に接続される第２の電源７と、前記チャンバ１内にガ
スを供給するガス供給手段１０と、前記チャンバ１内を
排気する排気手段１３と、前記ガスに前記第１及び第２
の電極２，３を介すことなくエネルギーを投入してプラ
ズマを生成するエネルギー投入手段１１とを有し、前記
第１の電源４及び前記第２の電源７の少なくとも一方は
高周波電力を供給する高周波電源であることを特徴とす
るプラズマ装置により解決する。The above-mentioned problems are, as illustrated in FIG. 15, a chamber 1, a first electrode 2 which is arranged in the chamber 1 and on which a semiconductor wafer 9 is mounted, and the first electrode 2.
A second electrode 3 arranged to face the electrode 2, a first power source 4 connected to the first electrode 2, and a second power source 7 connected to the second electrode 3. Gas supply means 10 for supplying a gas into the chamber 1, exhaust means 13 for exhausting the inside of the chamber 1, and the first and second gas for the gas.
And an energy input means 11 for generating plasma by inputting energy without passing through the electrodes 2 and 3, and at least one of the first power source 4 and the second power source 7 supplies high frequency power. This is solved by a plasma device characterized by being a high frequency power supply.

【００２１】また、上記した課題は、図１に例示するよ
うに、チャンバ１内の第１の電極２上に半導体ウェハ９
を搭載し、該第１の電極２から電子の平均自由工程の２
倍以下の距離をおいて該第１の電極２に対向させて第２
の電極３を配置し、前記チャンバ１内にガスを供給し、
前記第１の電極１に第１の周波数ＲＦ₁ の第１高周波電
力を供給するとともに、前記第１の周波数ＲＦ₁ よりも
周波数が高い第２の周波数ＲＦ₂ の第２高周波電力を前
記第２の電極３に供給して前記チャンバ１内にプラズマ
を発生させることを特徴とするプラズマ処理方法により
解決する。Further, the above-mentioned problem is solved by forming a semiconductor wafer 9 on the first electrode 2 in the chamber 1 as illustrated in FIG.
Of the mean free path of electrons from the first electrode 2
The first electrode 2 and the second electrode
Electrode 3 is placed, and gas is supplied into the chamber 1,
The first high frequency power of the first frequency RF ₁ is supplied to the first electrode 1, and the second high frequency power of the second frequency RF ₂ higher than the first frequency RF ₁ is supplied to the second electrode 2. The plasma processing method is characterized in that plasma is generated in the chamber 1 by supplying it to the electrode 3 of FIG.

【００２２】また、上記した課題は、図１５に例示する
ように、チャンバ１内の第１の電極２上に半導体ウェハ
９を搭載し、前記第１の電極２に第１の周波数ＲＦ₁ の
第１高周波電力を供給し、前記第１の電極２に対向させ
て第２の電極３を配置し、前記チャンバ１内にガスを供
給し、前記第１及び第２の電極２，３を介すことなく前
記ガスにエネルギーを投入してプラズマを発生させるこ
とを特徴とするプラズマ処理方法により解決する。As for the above-mentioned problems, as illustrated in FIG. 15, the semiconductor wafer 9 is mounted on the first electrode 2 in the chamber 1, and the first frequency RF ₁ is applied to the first electrode 2. A first high-frequency power is supplied, a second electrode 3 is arranged to face the first electrode 2, a gas is supplied into the chamber 1, and the first and second electrodes 2 and 3 are interposed. This is solved by a plasma processing method, characterized in that energy is input to the gas to generate plasma without the need for heating.

【００２３】また、上記した課題は、図２８に例示する
ように、チャンバ内１２１の第１の電極上１２２に半導
体ウェハ９を搭載し、前記第１の電極１２２に対向させ
て第２の電極１２３を配置し、前記チャンバ１２１内に
ガスを供給し、前記ガスに前記第１及び第２の電極１２
２，１２３を介すことなくエネルギーを投入してプラズ
マを発生させ、前記第２の電極１２３に第１の周波数の
第１高周波電力を供給することを特徴とするプラズマ処
理方法により解決する。As for the above-mentioned problems, as illustrated in FIG. 28, the semiconductor wafer 9 is mounted on the first electrode 122 in the chamber 121, and the second electrode is provided so as to face the first electrode 122. 123 is disposed, gas is supplied into the chamber 121, and the first and second electrodes 12 are supplied to the gas.
This is solved by a plasma processing method, characterized in that energy is input to generate plasma without passing through 2, 123 and the first high frequency power of the first frequency is supplied to the second electrode 123.

【００２４】次に、本発明の作用について説明する。本
発明においては、第１及び第２の電極を対向させて配置
し、第１の電極に例えば１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚの高周
波電力を供給してチャンバ内にプラズマを発生させる。
また、第２の電極に例えば１０ＭＨｚ〜４０ＭＨｚの高
周波電力を供給する。この第２の電極に供給する高周波
電力の周波数は高いほうが好ましく、１０ＭＨｚ〜１０
０ＭＨｚの範囲で設定してもよい。この第２の電極に供
給される高周波電力により発生するプラズマシース電界
により、第２の電極の近傍の電子が第１の電極に向けて
加速される。これにより、プラズマ中の電子の第１の電
極に向かう速度成分が増加し、電子がレジスト開口部の
底部まで到達して正の電荷が中和され、チャージアップ
が抑制されるようになる。Next, the operation of the present invention will be described. In the present invention, the first and second electrodes are arranged to face each other, and high frequency power of, for example, 100 kHz to 1 MHz is supplied to the first electrode to generate plasma in the chamber.
Further, high frequency power of, for example, 10 MHz to 40 MHz is supplied to the second electrode. It is preferable that the frequency of the high frequency power supplied to the second electrode is high, and 10 MHz to 10 MHz.
It may be set in the range of 0 MHz. Electrons near the second electrode are accelerated toward the first electrode by the plasma sheath electric field generated by the high-frequency power supplied to the second electrode. As a result, the velocity component of the electrons in the plasma toward the first electrode increases, the electrons reach the bottom of the resist opening, neutralize the positive charges, and suppress the charge-up.

【００２５】この場合に、第２の電極に供給された高周
波電力により加速された電子は、第１の電極に向かう間
にガスと衝突し、第１の電極に向かう方向の速度成分が
減少する。そして、第１の電極と第２の電極との間隔が
電子の平均自由行程の２倍を超えると、第１の電極に向
かう方向の速度成分が著しく減少して、レジスト開口部
の底部まで到達する電子数が少なくなり、チャージアッ
プを防止する効果が十分に得られなくなる。このため、
第１及び第２の電極の距離は電子の平均自由行程の２倍
以下とする。なお、電子の平均自由行程はガスの種類と
圧力とに関係し、圧力が小さいほど平均自由行程は大き
くなる。ガスの圧力が約１０mTorr 以下の場合、平均自
由行程は数１０ｍｍとなる。例えば、アルミニウム膜の
エッチングに使用するＣｌ₂ ガスの場合、ガスの圧力が
３mTorr であるとすると、電子の平均自由行程は約５０
ｍｍになる。従来の平行平板型プラズマ装置の場合、約
５０mTorr が圧力の下限値であり、そのときの電子の平
均自由行程は約３ｍｍ以下である。In this case, the electrons accelerated by the high frequency power supplied to the second electrode collide with the gas while moving toward the first electrode, and the velocity component in the direction toward the first electrode decreases. . When the distance between the first electrode and the second electrode exceeds twice the mean free path of electrons, the velocity component in the direction toward the first electrode significantly decreases and reaches the bottom of the resist opening. The number of electrons used is reduced, and the effect of preventing charge-up cannot be sufficiently obtained. For this reason,
The distance between the first and second electrodes is not more than twice the mean free path of electrons. The mean free path of electrons is related to the type of gas and the pressure, and the smaller the pressure, the larger the mean free path. When the gas pressure is about 10 mTorr or less, the mean free path is several tens of mm. For example, in the case of Cl ₂ gas used for etching an aluminum film, if the gas pressure is 3 mTorr, the mean free path of electrons is about 50.
mm. In the case of the conventional parallel plate type plasma device, the lower limit of the pressure is about 50 mTorr, and the mean free path of electrons at that time is about 3 mm or less.

【００２６】また、本願の他の発明においては、半導体
ウェハを搭載する第１の電極に第１の周波数の高周波電
力を供給し、前記第１の電極に対向する対向電極に前記
第１の周波数よりも高周波の第２の高周波電力を供給す
る。そして、コイルに第３の高周波電力を供給してチャ
ンバ内に高周波の磁界を発生させ、この磁界によりチャ
ンバ内にプラズマを発生させる。そうすると、プラズマ
中のイオンは第１の電極がカソードの期間に半導体ウェ
ハに到達し、電子は第１の電極がアノードであり、且つ
第２の電極が負の期間に半導体ウェハに到達する。これ
により、正の電荷が中和されてチャージダメージを回避
することができるようになる。Further, in another invention of the present application, high-frequency power having a first frequency is supplied to a first electrode on which a semiconductor wafer is mounted, and the counter electrode facing the first electrode has the first frequency. A second high frequency power having a higher frequency than that is supplied. Then, a third high frequency power is supplied to the coil to generate a high frequency magnetic field in the chamber, and the magnetic field generates plasma in the chamber. Then, the ions in the plasma reach the semiconductor wafer while the first electrode is the cathode, and the electrons reach the semiconductor wafer when the first electrode is the anode and the second electrode is negative. As a result, the positive charge is neutralized and charge damage can be avoided.

【００２７】なお、前記コイルに高周波電力を供給して
チャンバ内のガスをプラズマ状態にする替りに、チャン
バ内にマイクロ波を放出して、このマイクロ波によりチ
ャンバ内にプラズマを発生させてもよい。また、第２の
電極を一定の電位とし、第１の電極に第１の高周波電力
と第２の高周波電力とを同時に供給しても、上記と同様
の効果が得られる。但し、この場合は、プラズマとチャ
ンバ内側の側壁との電気的結合を低減するために、チャ
ンバ内側の側壁に絶縁膜を厚く形成しておくことが好ま
しい。Instead of supplying high-frequency power to the coil to bring the gas in the chamber into a plasma state, microwaves may be emitted into the chamber to generate plasma in the chamber. . Further, even when the second electrode is set to a constant potential and the first high frequency power and the second high frequency power are simultaneously supplied to the first electrode, the same effect as described above can be obtained. However, in this case, in order to reduce the electric coupling between the plasma and the side wall inside the chamber, it is preferable to form a thick insulating film on the side wall inside the chamber.

【００２８】[0028]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て添付の図面を参照して説明する。 （第１の実施の形態）図１は本発明の第１の実施の形態
に係るプラズマ装置を示す断面図である。チャンバ１
は、チャンバ本体１ａと、このチャンバ本体１ａに着脱
自在に設けられたベルジャー１ｂとにより構成されてい
る。このチャンバ１内には基板バイアス電極２が設けら
れており、この基板バイアス電極２上に半導体ウェハ９
を載置する。この基板バイアス電極２には、高周波電源
４からフィルタ５及びブロッキングキャパシタ６を介し
て周波数ＲＦ₁ の高周波電力が供給される。周波数ＲＦ
₁ は１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚの範囲で設定する。この基
板バイアス電極２の上方には、対向電極３が基板バイア
ス電極２に対向して配置されている。この対向電極３に
は、高周波電源７からフィルタ８を介して周波数ＲＦ₂
の高周波電力が供給される。周波数ＲＦ₂ は例えば１０
ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲で設定する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. (First Embodiment) FIG. 1 is a sectional view showing a plasma device according to a first embodiment of the present invention. Chamber 1
Is composed of a chamber body 1a and a bell jar 1b detachably provided on the chamber body 1a. A substrate bias electrode 2 is provided in the chamber 1, and a semiconductor wafer 9 is provided on the substrate bias electrode 2.
Is placed. The substrate bias electrode 2 is supplied with high frequency power of frequency RF ₁ from a high frequency power supply 4 via a filter 5 and a blocking capacitor 6. Frequency RF
₁ is set in the range of 100 kHz to ₁ MHz. Above the substrate bias electrode 2, a counter electrode 3 is arranged to face the substrate bias electrode 2. A frequency RF ₂ is applied to the counter electrode 3 from a high frequency power source 7 through a filter 8.
High frequency power is supplied. The frequency RF ₂ is, for example, 10
Set in the range of MHz to 100 MHz.

【００２９】チャンバ１は、ガスボンベ及びマスフロー
コントローラ等により構成されるガス供給部１０に接続
されていて、このガス供給部１０からチャンバ１内に所
定のエッチングガス又は成膜用ガスが設定された流量で
供給される。また、チャンバ１は、排気ポンプ１３に接
続されている。本実施の形態においては、図２に示すよ
うに、基板バイアス電極２と対向電極３との間隔Ｌは、
電子ｅの平均自由行程Ｌe の２倍以下（２Ｌe ≧Ｌ）に
設定される。例えばエッチングガスとしてＣｌ₂ を使用
し、チャンバ１内のガス圧が３mTorr とすると、電子ｅ
の平均自由行程Ｌe は約５０ｍｍであるので、基板バイ
アス電極２と対向電極３との間隔を１００ｍｍ以下に設
定する。The chamber 1 is connected to a gas supply unit 10 composed of a gas cylinder, a mass flow controller and the like, and a predetermined flow rate of a predetermined etching gas or film forming gas is set in the chamber 1 from the gas supply unit 10. Supplied with. Further, the chamber 1 is connected to the exhaust pump 13. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the distance L between the substrate bias electrode 2 and the counter electrode 3 is
It is set to be equal to or less than twice the mean free path Le of the electron e (2Le ≧ L). For example, when Cl ₂ is used as the etching gas and the gas pressure in the chamber 1 is 3 mTorr, the electron e
Since the mean free path Le of is about 50 mm, the distance between the substrate bias electrode 2 and the counter electrode 3 is set to 100 mm or less.

【００３０】以下、本実施の形態のプラズマ装置の動作
について説明する前に、基板バイアス電極２と対向電極
３との間の距離を電子の平均自由行程の２倍以下とした
理由について説明する。本願発明者等は、プラズマプロ
セス中におけるチャージダメージと電子温度との関係を
調べるために、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonanc
e：電子サイクロトロン共鳴）プラズマエッチング装置
を使用して、ＣＭＯＳのアルミニウム配線のエッチング
を行って、チャージダメージ箇所を調べると共に、ラン
グミュアプローブ（Langmuir Probe）法により半導体ウ
ェハ上部のプラズマの電子温度を測定し、両者の関係を
調べた。図７はラングミュアプローブ法によるプラズマ
の電子温度の測定方法を示す図である。Before explaining the operation of the plasma device of the present embodiment, the reason why the distance between the substrate bias electrode 2 and the counter electrode 3 is set to twice the mean free path of electrons or less will be described below. The inventors of the present application have investigated the relationship between charge damage and electron temperature during a plasma process by using ECR (Electron Cyclotron Resonanc).
e: Electron cyclotron resonance) A plasma etching device is used to etch the aluminum wiring of the CMOS to examine the charge damage points and to measure the electron temperature of the plasma above the semiconductor wafer by the Langmuir probe method. , I investigated the relationship between the two. FIG. 7 is a diagram showing a method for measuring the electron temperature of plasma by the Langmuir probe method.

【００３１】基板バイアス電極４１上に半導体ウェハ４
２を載置し、この半導体ウェハ４２の上方、すなわち電
極４１から４０ｍｍ上方にラングミュアプローブ４３を
配置した。このラングミュアプローブ４３は、半導体ウ
ェハ４２の表面に平行に配置された針状のプローブ４３
ａと、半導体ウェハ４２の表面に垂直に配置された針状
のプローブ４３ｂとを有している。プローブ４３ａは半
導体ウェハ４２の表面に平行な方向の電子温度を測定す
るものであり、プローブ４３ｂは半導体ウェハ４２の表
面に垂直な方向の電子温度を測定するものである。これ
らのプローブ４３ａ，４３ｂには電源４５ａ，４５ｂか
ら電流計４４ａ，４４ｂを介して所定の電圧を印加す
る。電流計４４ａ，４４ｂに流れる電流を測定すること
により、半導体ウェハ表面に平行な方向及び垂直な方向
のプラズマの電子温度を知ることができる。The semiconductor wafer 4 is formed on the substrate bias electrode 41.
2 was placed, and the Langmuir probe 43 was arranged above the semiconductor wafer 42, that is, 40 mm above the electrode 41. The Langmuir probe 43 is a needle-shaped probe 43 arranged parallel to the surface of the semiconductor wafer 42.
a and a needle-shaped probe 43b arranged perpendicularly to the surface of the semiconductor wafer 42. The probe 43a measures the electron temperature in the direction parallel to the surface of the semiconductor wafer 42, and the probe 43b measures the electron temperature in the direction perpendicular to the surface of the semiconductor wafer 42. A predetermined voltage is applied to these probes 43a and 43b from power supplies 45a and 45b through ammeters 44a and 44b. By measuring the current flowing through the ammeters 44a and 44b, the electron temperature of plasma in the direction parallel to the surface of the semiconductor wafer and the direction perpendicular to the surface of the semiconductor wafer can be known.

【００３２】半導体ウェハ４２上には厚さが８ｎｍのゲ
ート酸化膜を介して複数のゲート電極が配列されている
（図３４参照）。各ゲート電極は、１辺が１μｍの正方
形である。これらのゲート電極は絶縁膜に被覆されてお
り、この絶縁膜上には厚さが０．８μｍのアルミニウム
膜が形成されている。このアルミニウム膜は、前記絶縁
膜に選択的に設けられたコンタクトホールを介して前記
ゲート電極に電気的に接続されている。なお、アンテナ
比、すなわちゲート電極の面積とアルミニウム膜の面積
との比は、１０⁴ 〜１０⁶ オーダーである。また、アル
ミニウム膜の上には、厚さが１．６μｍのフォトレジス
トパターンが形成されている。A plurality of gate electrodes are arranged on the semiconductor wafer 42 through a gate oxide film having a thickness of 8 nm (see FIG. 34). Each gate electrode is a square with one side of 1 μm. These gate electrodes are covered with an insulating film, and an aluminum film having a thickness of 0.8 μm is formed on the insulating film. The aluminum film is electrically connected to the gate electrode through a contact hole selectively provided in the insulating film. The antenna ratio, that is, the ratio of the area of the gate electrode to the area of the aluminum film is on the order of 10 ⁴ to 10 ⁶ . Further, a photoresist pattern having a thickness of 1.6 μm is formed on the aluminum film.

【００３３】そして、Ｃｌ₂ とＢＣｌ₃ との混合ガスを
使用し、圧力が４．５mTorr 、マイクロ波のパワーが８
００Ｗ、基板バイアス電極に供給する高周波電力のパワ
ーが１５０Ｗの条件でプラズマエッチングを行うと共
に、ラングミュアプローブ４３を半導体ウェハ表面に対
し水平に移動させて、電子温度とダメージとの関係を調
べた。A mixed gas of Cl ₂ and BCl ₃ is used, the pressure is 4.5 mTorr, and the microwave power is 8
Plasma etching was performed under the conditions of 00 W and the high frequency power supplied to the substrate bias electrode of 150 W, and the Langmuir probe 43 was moved horizontally with respect to the surface of the semiconductor wafer to examine the relationship between electron temperature and damage.

【００３４】図８は、横軸に半導体ウェハ上の位置（相
対位置）をとり、縦軸に電子温度をとって、電子温度と
チャージダメージとの関係を調べた結果を示す図であ
る。この図８から、半導体ウェハに平行な方向の電子温
度が、半導体ウェハに垂直な方向の電子温度よりも高い
場所でダメージが大きくなっていることがわかる。半導
体ウェハ表面に平行な方向の電子温度が高いとパターン
側壁の電位が負に大きくなってしまうため、電子シェー
ディング効果が大きくなると考えられる。逆に、半導体
ウェハ表面に垂直な方向の電子温度が高いと、パターン
開口部の底部に入射する電子が増えるために、電子シェ
ーディング効果が小さくなると考えられる。FIG. 8 is a diagram showing the results of examining the relationship between electron temperature and charge damage by plotting the position on the semiconductor wafer (relative position) on the horizontal axis and the electron temperature on the vertical axis. From FIG. 8, it can be seen that the damage is large at a place where the electron temperature in the direction parallel to the semiconductor wafer is higher than the electron temperature in the direction perpendicular to the semiconductor wafer. When the electron temperature in the direction parallel to the surface of the semiconductor wafer is high, the potential on the side wall of the pattern becomes large negatively, and it is considered that the electron shading effect becomes large. On the contrary, when the electron temperature in the direction perpendicular to the surface of the semiconductor wafer is high, it is considered that the electron shading effect is reduced because the number of electrons entering the bottom of the pattern opening increases.

【００３５】これらの結果から、本願発明者らは、プラ
ズマ装置内部において、電子温度に異方性をもたせるこ
とが、電子シェーディング効果の低減に有効であるとの
知見を得た。即ち、図９（ａ）にその概念図を示すよう
に電子に等方的な速度分布を与えるのではなく、図９
（ｂ）にその概念図を示すように電子に半導体ウェハに
向かう方向に大きな異方性をもたせることにより、相対
的にレジスト側壁のチャージアップを低減できる。本発
明は、このように半導体ウェハに向かう方向に大きな電
子温度の異方性を電子に付与することにより、チャージ
ダメージを抑制するものである。From these results, the present inventors have found that it is effective to reduce the electron shading effect by making the electron temperature anisotropic within the plasma device. That is, instead of giving an isotropic velocity distribution to the electrons as shown in the conceptual diagram of FIG.
As shown in the conceptual diagram in (b), by giving electrons a large anisotropy in the direction toward the semiconductor wafer, the charge-up on the resist side wall can be relatively reduced. The present invention suppresses charge damage by imparting a large electron temperature anisotropy to electrons in the direction toward the semiconductor wafer as described above.

【００３６】以下、第１及び第２の電極間の距離が電子
の平均自由行程の１〜４倍のときのチャージアップの低
減の程度を調べた結果について説明する。図１０は実験
に使用したプラズマ装置を示す図である。但し、図１０
においては、ガス供給部及び排気ポンプの図示を省略し
ている。チャンバ５１は、円筒状のガラスからなるベル
ジャー５１ａを有し、その他の部分はアルミニウム又は
アルミニウム合金により形成されている。そして、この
チャンバ５１の金属部分は接地に接続されている。な
お、ベルジャー５１ａの外形は５００ｍｍ、肉厚は５ｍ
ｍ、高さは２００ｍｍである。The results of examining the degree of charge-up reduction when the distance between the first and second electrodes is 1 to 4 times the mean free path of electrons will be described below. FIG. 10 is a diagram showing the plasma device used in the experiment. However, FIG.
In the figure, the illustration of the gas supply unit and the exhaust pump is omitted. The chamber 51 has a bell jar 51a made of cylindrical glass, and the other parts are made of aluminum or an aluminum alloy. The metal part of the chamber 51 is connected to the ground. The bell jar 51a has an outer shape of 500 mm and a wall thickness of 5 m.
m, the height is 200 mm.

【００３７】チャンバ５１内には第１の電極５２が配置
されており、この第１の電極５２上に後述するサンプル
５９ａ，５９ｂを搭載する。この第１の電極５２には高
周波電源６１からキャパシタ６２を介して周波数が４０
０ｋＨｚの高周波電力が供給される。第１の電極５２の
上方には第２の電極５３が配置されている。この第２の
電極５３には、高周波電源６３からキャパシタ６４を介
して周波数が１３．５６ＨＭｚの高周波電力が供給され
る。また、ベルジャ５１ａの外周にはコイル５６が巻か
れていて、このコイル５６には高周波電源６５から高周
波電力が供給される。このコイル５６により、チャンバ
５１内に高周波の磁界が発生し、この高周波の磁界によ
りチャンバ５１内のガスが励起されてプラズマが発生す
る。A first electrode 52 is arranged in the chamber 51, and samples 59a and 59b described later are mounted on the first electrode 52. A frequency of 40 is applied to the first electrode 52 from a high frequency power supply 61 via a capacitor 62.
High frequency power of 0 kHz is supplied. The second electrode 53 is arranged above the first electrode 52. A high frequency power having a frequency of 13.56 HMz is supplied to the second electrode 53 from a high frequency power supply 63 via a capacitor 64. A coil 56 is wound around the bell jar 51a, and a high frequency power supply 65 supplies high frequency power to the coil 56. A high frequency magnetic field is generated in the chamber 51 by the coil 56, and the gas in the chamber 51 is excited by the high frequency magnetic field to generate plasma.

【００３８】サンプル５９ａとして、図１１に示すよう
に、シリコン基板７１上に厚さが約２μｍのＳｉＯ₂ 膜
７２を形成し、このＳｉＯ₂ 膜７２に直径が１μｍの複
数の孔からなるホールパターン（Hole pattern）７３を
形成したものを用意した。また、サンプル５９ｂとし
て、ホールパターンに替えてＳｉＯ₂ 膜に十分大きな開
口部（open-space）を形成したものを用意した。これら
のサンプル５９ａ，５９ｂをＡｌ₂ Ｏ₃ 製ホルダ７４に
より第１の電極５２上に固定した。そして、サンプル５
９ａを電圧計７６ａに接続し、サンプル５９ｂを電圧計
７６ｂに接続した。As a sample 59a, as shown in FIG. 11, a SiO ₂ film 72 having a thickness of about 2 μm is formed on a silicon substrate 71, and a hole pattern composed of a plurality of holes each having a diameter of 1 μm is formed on the SiO ₂ film 72. What formed (Hole pattern) 73 was prepared. Further, as the sample 59b, a sample having a sufficiently large opening (open-space) formed in the SiO ₂ film instead of the hole pattern was prepared. These samples 59a and 59b were fixed on the first electrode 52 by an Al ₂ O ₃ holder 74. And sample 5
9a was connected to a voltmeter 76a and sample 59b was connected to a voltmeter 76b.

【００３９】そして、チャンバ５１内にＡｒ（アルゴ
ン）ガスを導入し、チャンバ５１内の圧力を２．５mTor
r 〜１０mTorr まで変化させて電子の平均自由行程を変
え、電極５２，５３間の距離が電子の平均自由行程の１
〜４倍のときのサンプルのチャージング電圧を電圧計７
６ａ，７６ｂで測定した。なお、その他の測定条件は、
プラズマ密度が２〜３×１０¹⁰ｃｍ^-3、第１の電極５２
に印加した電圧Ｖp-p が４００Ｖ、第２の電極５３に印
加した電圧Ｖp-p が６００Ｖである。Then, Ar (argon) gas is introduced into the chamber 51, and the pressure in the chamber 51 is adjusted to 2.5 mTor.
The mean free path of the electron is changed by changing from r to 10 mTorr, and the distance between the electrodes 52 and 53 is 1 of the mean free path of the electron.
The voltmeter measures the charging voltage of the sample when it is ~ 4 times.
6a, 76b. Other measurement conditions are
Plasma density is 2 to 3 × 10 ¹⁰ cm ⁻³ , first electrode 52
The voltage Vp-p applied to the second electrode 53 is 400V, and the voltage Vp-p applied to the second electrode 53 is 600V.

【００４０】図１２（ａ）は、横軸に電極間の距離を電
子の平均自由行程に対する比率で現わした値をとり、縦
軸に低減した電圧をとって、両者の関係を示す図であ
る。但し、第２の電極５３に高周波電力を供給しない場
合のチャージング電圧は１００Ｖである。この図１２
（ａ）から明らかなように、電極５２，５３間の距離が
電子の平均自由行程の４倍のときはチャージング電圧を
低減する効果が見られず、電極５２，５３間の距離が電
子の平均自由行程の２倍以下のときにチャージング電圧
は１７Ｖ以上低減した。FIG. 12 (a) is a diagram showing the relationship between the electrodes, where the horizontal axis represents the distance between the electrodes as a ratio to the electron mean free path, and the vertical axis represents the reduced voltage. is there. However, the charging voltage when the high frequency power is not supplied to the second electrode 53 is 100V. This FIG.
As is clear from (a), when the distance between the electrodes 52 and 53 is four times the mean free path of electrons, the effect of reducing the charging voltage is not seen, and the distance between the electrodes 52 and 53 is The charging voltage was reduced by 17 V or more when the average free path was twice or less.

【００４１】これらの実験結果から、図１に示すプラズ
マ装置において、基板バイアス電極２と対向電極３との
間の距離は、電子の平均自由行程の２倍以下とした。図
１に示すプラズマ装置において、例えば図３４に示すよ
うに配線用アルミニウム膜３５及びレジスト３６が形成
された半導体ウェハ９上のアルミニウム膜をエッチング
する場合、排気ポンプ１３によりチャンバ１内を排気し
た後、ガス供給部１０からチャンバ１内にエッチングガ
スとして例えばＣｌ₂ ガスを供給する。また、チャンバ
１内の圧力を約３mTorr に維持する。そして、基板バイ
アス電極２に高周波電源４から１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚ
の高周波電力を供給すると共に、対向電極３に高周波電
源７から１０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの高周波電力を供給
する。そうすると、チャンバ１内にプラズマが発生し、
プラズマ中のイオンが半導体ウェハ９上のレジスト開口
部３６ａを通ってアルミニウム膜３５に到達し、アルミ
ニウム膜３５がエッチングされる。このとき、対向電極
３側では、対向電極３に供給された高周波電力によりプ
ラズマ中の電子が基板バイアス電極２側に向けて加速さ
れる。この電子は、半導体ウェハ９に到達するまでの間
にガスに衝突し、電子温度の異方性が減衰する。しか
し、本実施の形態においては、基板バイアス電極２と対
向電極３との間隔が電子の平均自由行程の２倍以下と狭
く設定されているので、図９（ｂ）の概念図に示すよう
に、電子は充分な電子温度異方性を保持したまま、レジ
スト開口部を通って、レジスト開口部の底部にまで到達
する。これにより、アルミニウム膜３５及びゲート電極
に蓄積された正の電荷が中和され、チャージダメージを
回避することができる。From the results of these experiments, in the plasma device shown in FIG. 1, the distance between the substrate bias electrode 2 and the counter electrode 3 was set to twice the mean free path of electrons or less. In the plasma apparatus shown in FIG. 1, for example, when etching the aluminum film on the semiconductor wafer 9 on which the wiring aluminum film 35 and the resist 36 are formed as shown in FIG. 34, after exhausting the inside of the chamber 1 by the exhaust pump 13. For example, Cl ₂ gas is supplied as an etching gas into the chamber 1 from the gas supply unit 10. Also, the pressure in the chamber 1 is maintained at about 3 mTorr. Then, from the high frequency power source 4 to the substrate bias electrode 2, 100 kHz to 1 MHz
The high frequency power of 10 MHz to 100 MHz is supplied from the high frequency power supply 7 to the counter electrode 3 while supplying the high frequency power of 1. Then, plasma is generated in the chamber 1,
Ions in the plasma reach the aluminum film 35 through the resist opening 36a on the semiconductor wafer 9, and the aluminum film 35 is etched. At this time, on the counter electrode 3 side, the electrons in the plasma are accelerated toward the substrate bias electrode 2 side by the high frequency power supplied to the counter electrode 3. The electrons collide with the gas before reaching the semiconductor wafer 9, and the anisotropy of the electron temperature is attenuated. However, in the present embodiment, the distance between the substrate bias electrode 2 and the counter electrode 3 is set to be narrower than twice the mean free path of electrons, and therefore, as shown in the conceptual diagram of FIG. The electrons reach the bottom of the resist opening through the resist opening while maintaining sufficient electron temperature anisotropy. As a result, the positive charges accumulated in the aluminum film 35 and the gate electrode are neutralized, and charge damage can be avoided.

【００４２】以下、基板バイアス電極及び対向電極に印
加する電圧とチャージアップ抑制効果との関係を調べた
結果について説明する。実験には、図１０に示すプラズ
マ装置を使用した。サンプル５９ａとして、シリコン基
板上に厚さが約２．０μｍのＳｉＯ₂ 膜を形成し、この
ＳｉＯ₂ 膜にアスペクト比が２の複数の孔からなるホー
ルパターンを形成したものを用意した。また、サンプル
５９ｂとして、ホールパターンに替えてＳｉＯ₂ 膜に十
分大きな開口部（open-space）を形成したものを用意し
た。The results of examining the relationship between the voltage applied to the substrate bias electrode and the counter electrode and the charge-up suppressing effect will be described below. The plasma apparatus shown in FIG. 10 was used for the experiment. A sample 59a was prepared by forming a SiO ₂ film having a thickness of about 2.0 μm on a silicon substrate and forming a hole pattern composed of a plurality of holes having an aspect ratio of 2 on the SiO ₂ film. Further, as the sample 59b, a sample having a sufficiently large opening (open-space) formed in the SiO ₂ film instead of the hole pattern was prepared.

【００４３】そして、チャンバ５１内にＡｒ（アルゴ
ン）ガスを導入し、チャンバ５１内の圧力を２．５mTor
r とした。第１の電極５２には周波数が４００ｋＨｚの
高周波電力を供給した。また、第２の電極５３には、プ
ラズマ内に高エネルギーの電子を発生させるために、１
３．５６ＭＨｚの高周波電力を供給した。更に、コイル
５６には、周波数が３．４ＭＨｚで１．５ｋＷの電力を
供給した。これにより、チャンバ内にプラズマが発生し
た。プラズマの密度は、１×１０¹¹ｃｍ^-3であり、電子
温度は４ｅＶである。なお、第１の電極５２と第２の電
極５３との間の距離は１６０ｍｍであり、この距離は電
子の平均自由行程とほぼ同じである。Then, Ar (argon) gas is introduced into the chamber 51, and the pressure in the chamber 51 is adjusted to 2.5 mTor.
It was r. A high frequency power having a frequency of 400 kHz was supplied to the first electrode 52. In addition, in order to generate high-energy electrons in the plasma, the second electrode 53 is
A high frequency power of 3.56 MHz was supplied. Further, the coil 56 was supplied with 1.5 kW of power at a frequency of 3.4 MHz. As a result, plasma was generated in the chamber. The density of plasma is 1 × 10 ¹¹ cm ⁻³ and the electron temperature is 4 eV. The distance between the first electrode 52 and the second electrode 53 is 160 mm, and this distance is almost the same as the mean free path of electrons.

【００４４】第１の電極５２に印加する高周波電圧Ｖp-
p を４００Ｖとし、第２の電極５３に印加する高周波電
圧Ｖp-p を０から１０００Ｖに変化させて、アスペクト
比２のホールパターンを有するサンプル及びオープンス
ペースを有するサンプルの自己バイアス電位を調べた。
図１３に対向バイアス印加電圧による自己バイアス電位
を示す。アスペクト比２のポールパターンでは、対向バ
イアス電圧を増加させていくと、ホールパターンの自己
バイアス電位が下がっていく。このとき、オープンスペ
ースパターンでは僅かに電位が上昇するだけである。図
１４に対向バイアス印加電圧によるホールパターンとオ
ープンスペースの電位差を示す。対向バイアスにより自
己バイアス電位差は減少し、チャージアップが抑制され
ることがわかる。High frequency voltage Vp- applied to the first electrode 52
The self-bias potential of the sample having the hole pattern with the aspect ratio of 2 and the sample having the open space was examined by setting p to 400 V and changing the high frequency voltage Vp-p applied to the second electrode 53 from 0 to 1000 V.
FIG. 13 shows the self-bias potential according to the counter bias applied voltage. In the pole pattern with an aspect ratio of 2, as the counter bias voltage is increased, the self-bias potential of the hole pattern decreases. At this time, the potential slightly increases in the open space pattern. FIG. 14 shows the potential difference between the hole pattern and the open space depending on the applied voltage of the counter bias. It can be seen that the opposing bias reduces the self-bias potential difference and suppresses the charge-up.

【００４５】第２の電極５３に印加する高周波電圧Ｖp-
p を、０Ｖ、４７６Ｖ及び８４０Ｖとし、第１の電極５
２に印加する高周波電圧Ｖp-p を、１００〜９００Ｖに
変化させて、ホールパターンを有するサンプル及びオー
プンスペースを有するサンプルの自己バイアス電圧を調
べた。図１２（ｂ）は、横軸に試料印加電圧（Substrat
e RF bias voltage ）をとり、縦軸に自己バイアス電圧
をとって、両者の関係を示す図である。また、ホールパ
ターンを有するサンプルの場合、図１２（ｂ）から、サ
ンプルに印加する電圧が増加するのに伴って、チャージ
アップを抑制する効果が低減することがわかる。これ
は、サンプルに印加する電圧を増加させると電子シェー
ディング効果が大きくなるためである。また、第２の電
極５３に印加する電圧を高くすると、サンプルに印加す
る電圧が高くてもチャージアップを抑制効果が見られ
る。これは、第２の電極５３に印加する電圧が高いほ
ど、基板に向かう電子のエネルギーが高くなるためであ
る。この実験結果から、第１の電極５２に印加する電圧
が高い場合には、第２の電極５３に印加する電圧を高く
すればよいことがわかる。High frequency voltage Vp- applied to the second electrode 53
p is 0V, 476V and 840V, and the first electrode 5
The high frequency voltage Vp-p applied to 2 was changed to 100 to 900 V, and the self-bias voltage of the sample having the hole pattern and the sample having the open space was examined. In FIG. 12B, the horizontal axis indicates the sample applied voltage (Substrat
e RF bias voltage) and the self-bias voltage on the vertical axis, showing the relationship between the two. Further, in the case of the sample having the hole pattern, it can be seen from FIG. 12B that the effect of suppressing the charge-up decreases as the voltage applied to the sample increases. This is because the electron shading effect increases as the voltage applied to the sample increases. Further, when the voltage applied to the second electrode 53 is increased, the effect of suppressing charge-up can be seen even if the voltage applied to the sample is high. This is because the higher the voltage applied to the second electrode 53, the higher the energy of the electrons toward the substrate. From this experimental result, it is understood that when the voltage applied to the first electrode 52 is high, the voltage applied to the second electrode 53 may be increased.

【００４６】なお、対向電極３に供給する電圧の周波数
は、基板バイアス電極２に供給する電圧の周波数の整数
倍とすることが好ましい。これにより、基板バイアス電
極２及び対向電極３に印加される高周波電圧の同期をと
ることができる。また、対向電極２に供給する高周波電
力の位相は、基板バイアス電極２からの距離に応じて制
御できるようにすることが好ましい。これは、後述の第
４の実施の形態に示すように、基板バイアス電極２から
の距離に応じて対向電極３に供給する高周波電力の位相
を変更することによりチャージアップを抑制できるから
である。The frequency of the voltage supplied to the counter electrode 3 is preferably an integral multiple of the frequency of the voltage supplied to the substrate bias electrode 2. Thereby, the high frequency voltage applied to the substrate bias electrode 2 and the counter electrode 3 can be synchronized. Further, it is preferable that the phase of the high frequency power supplied to the counter electrode 2 can be controlled according to the distance from the substrate bias electrode 2. This is because charge-up can be suppressed by changing the phase of the high frequency power supplied to the counter electrode 3 according to the distance from the substrate bias electrode 2 as shown in a fourth embodiment described later.

【００４７】また、図３（ａ），（ｂ）に波形図を示す
ように、基板バイアス電極２がアノードの期間、すなわ
ちプラズマ空間電位に対して正の期間に対向電極３に高
周波電力が与えられ、基板バイアス電極２がカソードの
期間、すなわちプラズマ空間電位に対し負の期間は対向
電極３に高周波電力が与えられないように、第２の高周
波電源７の出力を制御することが好ましい。電子は基板
バイアス電極２がアノードの期間のときにレジスト開口
部に進入するので、このように第２の高周波電源７の出
力を制御することにより、プラズマ中の電子温度の上昇
を抑えつつ、電子を有効にレジスト開口部に進入させる
ことができる。Further, as shown in the waveform diagrams of FIGS. 3A and 3B, high frequency power is applied to the counter electrode 3 during the period when the substrate bias electrode 2 is the anode, that is, the period positive to the plasma space potential. Therefore, it is preferable to control the output of the second high-frequency power supply 7 so that the high-frequency power is not applied to the counter electrode 3 during the period when the substrate bias electrode 2 is the cathode, that is, during the period when the plasma space potential is negative. Since the electrons enter the resist opening when the substrate bias electrode 2 is in the anode period, controlling the output of the second high-frequency power source 7 in this manner suppresses an increase in the electron temperature in the plasma, Can effectively enter the resist opening.

【００４８】図４は、第２の高周波電源の出力をオン−
オフする制御機構を設けたプラズマ装置を示す図であ
る。この図４において、図１と同一物には同一符号を付
して、その詳しい説明は省略する。また、図５は、図４
中のＡ点、Ｂ点及びＣ点の電圧波形を示す図である。高
周波発振器１５８は、図５のＢ点の波形に示すように正
弦波の高周波信号を出力する。この高周波信号は、オン
−オフ変調器１５７に入力される。オン−オフ変調器１
５７は、パルス発振器１５９から出力される信号により
オン−オフする。パルス発振器１５９からは、図５のＡ
点の波形に示すように、波高値が５Ｖの矩形のパルスが
出力される。パルス発振器１５９の出力は高周波電源４
の出力に同期している。オン−オフ変調器１５７はパル
ス発振器１５９から出力される信号が“Ｈ”レベルのと
きは発振器１５８の出力をアンプ１５６に伝達し、
“Ｌ”レベルのときは発振器１５８の出力を遮断する。
これにより、アンプ１５６には図５のＣ点の波形として
示す信号が入力される。アンプ１５６は、この入力信号
を増幅して、マッチングボックス１５５を介して対向電
極３に高周波電力を断続的に供給する。このようにし
て、基板バイアス電極２がアノードの期間に対向電極３
に高周波電力を供給するプラズマ装置が実現される。FIG. 4 shows that the output of the second high frequency power supply is turned on.
It is a figure which shows the plasma apparatus provided with the control mechanism which turns off. 4, the same components as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. FIG. 5 is similar to FIG.
It is a figure which shows the voltage waveform of A point, B point, and C point in the inside. The high frequency oscillator 158 outputs a sinusoidal high frequency signal as shown by the waveform at point B in FIG. This high frequency signal is input to the on-off modulator 157. On-off modulator 1
57 is turned on / off by a signal output from the pulse oscillator 159. From the pulse oscillator 159, see FIG.
As shown by the waveform of the dots, a rectangular pulse having a peak value of 5V is output. The output of the pulse oscillator 159 is the high frequency power source 4
Is synchronized with the output of. The on-off modulator 157 transmits the output of the oscillator 158 to the amplifier 156 when the signal output from the pulse oscillator 159 is at “H” level,
When it is at "L" level, the output of the oscillator 158 is cut off.
As a result, the signal shown as the waveform at point C in FIG. 5 is input to the amplifier 156. The amplifier 156 amplifies this input signal and intermittently supplies high frequency power to the counter electrode 3 via the matching box 155. In this way, the counter electrode 3 is formed while the substrate bias electrode 2 is the anode.
A plasma device that supplies high-frequency power to the device is realized.

【００４９】また、図１に示す装置において、使用する
ガスの種類又は圧力に応じて、基板バイアス電極２又は
対向電極３の位置を上下方向に容易に変更できるように
してもよい。例えば図６は基板バイアス電極２の上下機
構を示す図である。ベース３０はその中央部にモータ及
びギヤ等により構成される駆動部３０ａを有し、モータ
の正転及び逆転によりシャフト３０ｃが上下方向に移動
する。また、ベース３０の四隅にはガイド穴３０ｂが形
成されている。一方、基板バイアス電極２の下側の四隅
にはロッド２ａが設けられており、これらのロッド２ａ
がベース３０のガイド穴３０ｂに挿入される。また、基
板バイアス電極２は、下面中央部で駆動軸３０ｃに連結
されている。In the apparatus shown in FIG. 1, the position of the substrate bias electrode 2 or the counter electrode 3 may be easily changed vertically depending on the type or pressure of the gas used. For example, FIG. 6 is a diagram showing the vertical movement mechanism of the substrate bias electrode 2. The base 30 has a drive unit 30a including a motor and gears in the center thereof, and the shaft 30c moves in the vertical direction by the forward and reverse rotations of the motor. Further, guide holes 30b are formed at the four corners of the base 30. On the other hand, rods 2a are provided at the four lower corners of the substrate bias electrode 2.
Is inserted into the guide hole 30b of the base 30. The substrate bias electrode 2 is connected to the drive shaft 30c at the center of the lower surface.

【００５０】例えば、ステップエッチングでは、同一チ
ャンバ内で複数のガス種及びガス圧でエッチングを行な
うが、ガス種及びガス圧が変化すると電子の平均自由行
程が変化する。この図６に示すような基板バイアス電極
２の上下機構を設けることにより、ステップエッチング
する場合であっても、ガスの種類及び圧力に応じて電極
２，３の間隔を調整することにより、チャージダメージ
を防止しつつ、ステップエッチングを行なうことができ
る。For example, in step etching, etching is performed with a plurality of gas species and gas pressures in the same chamber, but when the gas species and gas pressures change, the mean free path of electrons changes. By providing the substrate bias electrode 2 up-and-down mechanism as shown in FIG. 6, even in the case of step etching, by adjusting the interval between the electrodes 2 and 3 according to the type of gas and the pressure, charge damage is prevented. It is possible to perform step etching while preventing this.

【００５１】（第２の実施の形態）図１５は本発明の第
２の実施の形態に係るプラズマ装置を示す模式図であ
る。なお、本実施の形態は、本発明を誘導結合型プラズ
マ（ＩＣＰ：Inductively Coupled Plasma）装置に適用
したものである。また、図１５において、図１と同一物
には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。(Second Embodiment) FIG. 15 is a schematic view showing a plasma device according to a second embodiment of the present invention. The present embodiment is an application of the present invention to an inductively coupled plasma (ICP) device. Further, in FIG. 15, the same components as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【００５２】本実施の形態においては、ベルジャー１ｂ
の外周にコイル１１が巻かれている。このコイル１１に
は、高周波電源１２から周波数ＲＦ₃ が３．４ＭＨｚの
高周波電力が供給され、これによりチャンバ１内の電極
２，３間には上下方向の高周波の磁界が発生する。な
お、ベルジャ１ｂのコイル１１が巻かれている部分はガ
ラスにより形成されている。また、チャンバ本体１ａは
アルミニウムにより形成されており、接地に接続され
る。In this embodiment, the bell jar 1b is used.
A coil 11 is wound around the outer circumference of the. The coil 11 is supplied with high-frequency power having a frequency RF ₃ of 3.4 MHz from a high-frequency power source 12, whereby a vertical high-frequency magnetic field is generated between the electrodes 2 and 3 in the chamber 1. The portion of the bell jar 1b around which the coil 11 is wound is made of glass. The chamber body 1a is made of aluminum and is connected to the ground.

【００５３】本実施の形態においては、第１の実施の形
態と同様の効果が得られるのに加えて、コイル１１によ
り発生した高周波の磁界により発生した電界によりプラ
ズマを加熱するので、ガス圧が低くても高いプラズマ密
度が得られるという利点がある。この利点をより詳しく
説明する。第１の実施の形態の図１に示す装置のよう
に、電極を介した容量結合によってチャンバ内のガスに
エネルギーを投入する方式の装置の場合には、ガス圧が
低いとプラズマ密度が低くなり、ガス圧が低すぎると、
プラズマの形成及び維持ができなくなってしまう。これ
に対し、本実施の形態では、図１５に示すように、電極
を介さずにエネルギーを投入するようにしたので、ガス
圧が低くても高いプラズマ密度が得られる。このため、
本実施の形態では、ガス圧を低くすることができ、結果
として、電子の平均自由行程が大きくなり、電極間隔の
制限がなくなるという利点があると共に、従来から知ら
れているように、エッチング特性が改善される等の利点
もある。In addition to obtaining the same effect as in the first embodiment, the present embodiment heats the plasma by the electric field generated by the high frequency magnetic field generated by the coil 11, so that the gas pressure is Even if it is low, there is an advantage that a high plasma density can be obtained. This advantage will be described in more detail. In the case of an apparatus of the type in which energy is input to the gas in the chamber by capacitive coupling through the electrodes like the apparatus shown in FIG. 1 of the first embodiment, the plasma density becomes low when the gas pressure is low. , If the gas pressure is too low,
The plasma cannot be formed and maintained. On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 15, since the energy is input without passing through the electrodes, a high plasma density can be obtained even if the gas pressure is low. For this reason,
In the present embodiment, the gas pressure can be lowered, and as a result, the mean free path of electrons is increased, and there is an advantage that there is no limitation on the electrode interval. Is also improved.

【００５４】以下、本実施の形態のプラズマ装置を使用
し、高周波電源の周波数とチャージダメージとの関係を
調べた結果について説明する。本願発明者らは、図１５
に示す装置を使用し、基板バイアス電極２に印加した高
周波電力によるプラズマシース電界の電子の加速効果を
調べた。使用したガスはアルゴン（Ａｒ）であり、ガス
流量は５０sccm、圧力は１０mTorr 、ＩＣＰ入力パワ
ー、すなわちコイル１１に入力する電力は５００Ｗであ
る。基板バイアス電極２に供給した高周波電力の周波数
は、１３．５６ＭＨｚ、１ＭＨｚ、６００ｋＨｚ、４０
０ｋＨｚ、２００ｋＨｚ又は１００ｋＨｚとした。な
お、このとき、対向電極３には高周波電力を供給してい
ない。The results of investigating the relationship between the frequency of the high frequency power source and the charge damage using the plasma device of this embodiment will be described below. The inventors of the present application have shown in FIG.
The device shown in FIG. 2 was used to examine the electron acceleration effect of the plasma sheath electric field by the high frequency power applied to the substrate bias electrode 2. The gas used was argon (Ar), the gas flow rate was 50 sccm, the pressure was 10 mTorr, and the ICP input power, that is, the power input to the coil 11 was 500 W. The frequency of the high frequency power supplied to the substrate bias electrode 2 is 13.56 MHz, 1 MHz, 600 kHz, 40
It was set to 0 kHz, 200 kHz, or 100 kHz. At this time, high frequency power is not supplied to the counter electrode 3.

【００５５】プラスマの電子温度は、図７に示すラング
ミュアプローブ法により、基板バイアス電極２の中央部
の上方２０ｍｍの位置で測定した。図１６は、横軸に周
波数をとり、縦軸に電子温度をとって、その測定結果を
示す図である。この図１６から明らかなように、プラズ
マシース電界による電子の加速の効果は、基板バイアス
電極に供給する高周波電力の周波数に関係し、周波数が
１００ｋＨｚから１ＭＨｚの範囲では電子温度の上昇は
殆どない。一方、基板バイアス電極２に１３．５６ＭＨ
ｚの高周波電力を印加した場合には、電子温度が著しく
増加した。このことから、基板バイアス電極２に供給す
る高周波電力の周波数は、１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚとす
ることが好ましいことがわかる。The electron temperature of the plasma was measured at a position 20 mm above the center of the substrate bias electrode 2 by the Langmuir probe method shown in FIG. FIG. 16 is a diagram showing a measurement result in which the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents electron temperature. As is clear from FIG. 16, the effect of electron acceleration by the plasma sheath electric field is related to the frequency of the high frequency power supplied to the substrate bias electrode, and there is almost no increase in the electron temperature in the frequency range of 100 kHz to 1 MHz. On the other hand, the substrate bias electrode 2 has 13.56 MH
When the high frequency power of z was applied, the electron temperature significantly increased. From this, it is understood that the frequency of the high frequency power supplied to the substrate bias electrode 2 is preferably 100 kHz to 1 MHz.

【００５６】次に、アルミニウム配線エッチング後の半
導体ウェハを除電プラズマに曝すことにより、本実施の
形態のプラズマ装置によるチャージダメージの低減効果
を調べた結果について説明する。プラズマ装置のチャン
バ１（ベルジャ）は、直径が５００ｍｍ、高さが２００
ｍｍ、厚さが５ｍｍの石英又はガラス製であり、このチ
ャンバ１の周囲にはコイル１１として、厚さが０．２ｍ
ｍ、幅が１０ｍｍ、長さが１０ｍの銅帯が５回巻きされ
ている。基板バイアス電極２と対向電極３との距離は５
ｃｍである。Next, the results of examining the effect of reducing the charge damage by the plasma device of the present embodiment by exposing the semiconductor wafer after aluminum wiring etching to static elimination plasma will be described. The chamber 1 (bell jar) of the plasma device has a diameter of 500 mm and a height of 200 mm.
mm and a thickness of 5 mm, which is made of quartz or glass, and has a coil 11 around the chamber 1 with a thickness of 0.2 m.
A copper strip having a length of m, a width of 10 mm, and a length of 10 m is wound five times. The distance between the substrate bias electrode 2 and the counter electrode 3 is 5
cm.

【００５７】一方、サンプルである半導体ウェハ９上に
は厚さが８ｎｍのゲート酸化膜を介して形成された複数
のゲート電極が配列されている。各ゲート電極は、１辺
が１μｍの正方形である。これらのゲート電極は絶縁膜
に被覆されており、この絶縁膜上には厚さが０．８μｍ
のアルミニウム膜が形成されている。このアルミニウム
膜は前記絶縁膜に選択的に形成されたコンタクトホール
を介して前記ゲート電極に電気的に接続されている。な
お、アンテナ比が、１０⁴ 、１０⁵ 又は１０⁶オーダー
の３種類のサンプルを用意した。また、アルミニウム膜
の上には、厚さが１．６μｍのフォトレジストパターン
が形成されている。On the other hand, a plurality of gate electrodes formed with a gate oxide film having a thickness of 8 nm are arranged on the semiconductor wafer 9 as a sample. Each gate electrode is a square with one side of 1 μm. These gate electrodes are covered with an insulating film, and a thickness of 0.8 μm is formed on the insulating film.
Aluminum film is formed. The aluminum film is electrically connected to the gate electrode through a contact hole selectively formed in the insulating film. Three types of samples having an antenna ratio of 10 ⁴ , 10 ⁵ or 10 ⁶ were prepared. Further, a photoresist pattern having a thickness of 1.6 μm is formed on the aluminum film.

【００５８】先ず、Ｃｌ₂ とＢＣｌ₃ との混合ガス中で
ゲート電極にチャージダメージを与えないようにして半
導体ウェハ９上のアルミニウム膜をエッチングした。そ
の後、この半導体ウェハ９を除電プラズマに曝した。こ
のときの条件は、コイル１１に周波数が３．４ＭＨｚの
高周波電力を供給し、対向電極３には周波数が１３．５
６ＭＨｚの高周波電力を供給し、基板バイアス電極２に
は周波数が４００ｋＨｚの高周波電力を供給した。ま
た、ガスはＡｒであり、ガス流量は５０sccm、圧力は１
０mTorr 、ＩＣＰ入力パワーは１ｋＷである。基板バイ
アス電極２に印加された高周波電力は５０Ｗである。そ
して、対向電極３に印加する高周波電力のパワーを、５
０Ｗ、１００Ｗ、１５０Ｗにして、チャージダメージに
よるゲート酸化膜の破壊率を調べた。その結果、高周波
電力のパワーが５０Ｗのときのゲート酸化膜の破壊率は
３４％、１００Ｗのときのゲート酸化膜の破壊率は１８
％、１５０Ｗときのゲート破壊率は４％であり、対向電
極に供給する高周波電力のパワーが大きいほど破壊率は
減少した。First, the aluminum film on the semiconductor wafer 9 was etched in a mixed gas of Cl ₂ and BCl ₃ so as not to give charge damage to the gate electrode. Then, this semiconductor wafer 9 was exposed to static elimination plasma. The condition at this time is that the coil 11 is supplied with high-frequency power having a frequency of 3.4 MHz, and the counter electrode 3 has a frequency of 13.5.
A high frequency power of 6 MHz was supplied, and a high frequency power of 400 kHz was supplied to the substrate bias electrode 2. The gas is Ar, the gas flow rate is 50 sccm, and the pressure is 1.
0 mTorr, ICP input power is 1 kW. The high frequency power applied to the substrate bias electrode 2 is 50W. Then, the power of the high frequency power applied to the counter electrode 3 is set to 5
The destruction rate of the gate oxide film due to charge damage was examined at 0 W, 100 W and 150 W. As a result, the destruction rate of the gate oxide film when the high-frequency power is 50 W is 34%, and the destruction rate of the gate oxide film when it is 100 W is 18
%, The gate breakdown rate at 150 W was 4%, and the breakdown rate decreased as the high-frequency power supplied to the counter electrode increased.

【００５９】なお、対向電極３に供給する高周波電力の
周波数は、基板バイアス電極２に供給する高周波電力の
周波数よりも高いことが好ましい。しかし、対向電極３
に供給する高周波電力の周波数が基板バイアス電極２に
供給する高周波電力の周波数よりも若干低い場合であっ
ても、投入電力の大きさにより、上述の効果を得ること
ができる。The frequency of the high frequency power supplied to the counter electrode 3 is preferably higher than the frequency of the high frequency power supplied to the substrate bias electrode 2. However, the counter electrode 3
Even if the frequency of the high-frequency power supplied to the substrate bias electrode 2 is slightly lower than the frequency of the high-frequency power supplied to the substrate bias electrode 2, the above effect can be obtained depending on the magnitude of the input power.

【００６０】（第３の実施の形態）図１７は本発明の第
３の実施の形態に係るプラズマ装置を示す断面図であ
る。チャンバ１０１は、チャンバ本体１０３と、このチ
ャンバ本体１０３に対し着脱自在な石英又はガラス板か
らなる蓋部１０２とにより構成されている。このチャン
バ１０１内には、半導体ウェハ１０９が載置される基板
バイアス電極１０８が設けられている。この基板バイア
ス電極１０８には高周波電源１１４からマッチング回路
１１５及びフィルタ１１６を介して高周波電力が供給さ
れる。また、蓋部１０２の下面には、対向電極１１０が
取付けられている。この対向電極１１０は、例えば図１
８に平面図を示すように複数の矩形の開口部１１０ａを
有している。この対向電極１１０には、高周波電源１１
１からマッチング回路１１２及びフィルタ１１３を介し
て高周波電力が供給される。(Third Embodiment) FIG. 17 is a sectional view showing a plasma device according to a third embodiment of the present invention. The chamber 101 is composed of a chamber body 103 and a lid portion 102 made of quartz or a glass plate that is detachable from the chamber body 103. A substrate bias electrode 108 on which a semiconductor wafer 109 is placed is provided inside the chamber 101. High frequency power is supplied from the high frequency power supply 114 to the substrate bias electrode 108 via the matching circuit 115 and the filter 116. Further, a counter electrode 110 is attached to the lower surface of the lid 102. This counter electrode 110 is, for example, as shown in FIG.
8 has a plurality of rectangular openings 110a as shown in a plan view. The counter electrode 110 has a high frequency power source 11
The high frequency power is supplied from 1 through the matching circuit 112 and the filter 113.

【００６１】なお、基板バイアス電極１０８と対向電極
１１０との間隔は、電子の平均自由行程の２倍以下に設
定されている。また、対向電極１１０に設けられる開口
部１１０ａの形状は、マイクロ波が通るものであればど
のような形状であってもよい。チャンバ１０１は、ガス
ボンベ及びマスフローコントローラ等により構成される
ガス供給部１０６に接続され、このガス供給部１０６か
ら所定のガスが供給される。また、チャンバ１０１は排
気ポンプ１０７に接続されている。The interval between the substrate bias electrode 108 and the counter electrode 110 is set to be twice the mean free path of electrons or less. The shape of the opening 110a provided in the counter electrode 110 may be any shape as long as the microwave can pass through. The chamber 101 is connected to a gas supply unit 106 including a gas cylinder, a mass flow controller, and the like, and a predetermined gas is supplied from the gas supply unit 106. Further, the chamber 101 is connected to the exhaust pump 107.

【００６２】また、チャンバ１０１の上方には誘電体板
１５３が配置されている。この誘電体板１５３は、導波
管１５２を介してマイクロ波発振器１５１に接続されて
いる。このように構成されたプラズマ装置を使用して、
半導体ウェハ１０９上のアルミニウム膜（図３４参照）
をエッチングする場合について説明する。まず、排気ポ
ンプ１０７によりチャンバ１０１内を排気した後、ガス
供給部１０６からチャンバ１０１内に例えばエッチング
ガスとしてＣｌ₂ ガスを供給する。そして、チャンバ１
０１内の圧力を約３mTorr に維持する。A dielectric plate 153 is arranged above the chamber 101. The dielectric plate 153 is connected to the microwave oscillator 151 via the waveguide 152. Using the plasma device configured in this way,
Aluminum film on semiconductor wafer 109 (see FIG. 34)
The case of etching will be described. First, after exhausting the inside of the chamber 101 by the exhaust pump 107, Cl ₂ gas, for example, as an etching gas is supplied from the gas supply unit 106 into the chamber 101. And chamber 1
Maintain the pressure in 01 at about 3 mTorr.

【００６３】次に、マイクロ波発振器１５１を作動させ
る。そうすると、マイクロ波発振器１５１から出力され
たマイクロ波は導波管１５２を通り、誘電体板１５３に
到達して、この誘電体板１５３中に定在波が発生する。
この定在波は、蓋部１０２及び対向電極１１０の開口部
１１０ａを通してチャンバ１０１内に浸透する。この状
態で基板バイアス電極１０８に高周波電源１１４から１
００ｋＨｚ〜１ＭＨｚの高周波電力を供給し、対向電極
１１０に高周波電源１１１から１０ＭＨｚ〜１００ＭＨ
ｚの高周波電力を供給する。この場合に、蓋部１０２を
介してチャンバ１０１内に浸透したマイクロ波によりプ
ラズマが加熱されるので、低圧でもプラズマ密度が高く
なる。Next, the microwave oscillator 151 is operated. Then, the microwave output from the microwave oscillator 151 passes through the waveguide 152, reaches the dielectric plate 153, and a standing wave is generated in the dielectric plate 153.
This standing wave penetrates into the chamber 101 through the lid 102 and the opening 110a of the counter electrode 110. In this state, the high frequency power source 114
High frequency power of 00 kHz to 1 MHz is supplied to the counter electrode 110 from the high frequency power supply 111 to 10 MHz to 100 MH.
supply z high frequency power. In this case, the plasma is heated by the microwaves that have penetrated into the chamber 101 through the lid 102, so that the plasma density becomes high even at a low pressure.

【００６４】このプラズマ中のイオンが半導体ウェハ１
０９上のレジスト開口部を通りアルミニウム膜に到達し
て、アルミニウム膜がエッチングされる。このとき、対
向電極１１０側では、対向電極１１０に供給された高周
波電力によりプラズマ中の電子が基板バイアス電極１０
８側に向けて加速される。この電子は半導体ウェハ１０
９に到達するまでの間にプラズマ中の分子に衝突し、電
子温度の異方性が減衰する。しかし、本実施の形態にお
いては、基板バイアス電極１０８と対向電極１１０との
間隔が電子の平均自由行程の２倍以下に設定されている
ので、図９（ｂ）の概念図に示すように、電子は十分な
電子温度異方性を保持したまま、レジスト開口部３６ａ
の底部にまで到達する。これにより、レジスト開口部３
６ａの底部に蓄積された正電荷が中和されて、チャージ
ダメージを回避することができる。Ions in this plasma are the semiconductor wafer 1
The aluminum film is etched through the resist opening on 09 to reach the aluminum film. At this time, on the side of the counter electrode 110, the electrons in the plasma are excited by the high frequency power supplied to the counter electrode 110.
It is accelerated toward the 8th side. This electron is a semiconductor wafer 10
By the time it reaches 9, it collides with molecules in the plasma and the anisotropy of electron temperature is attenuated. However, in the present embodiment, since the distance between the substrate bias electrode 108 and the counter electrode 110 is set to twice the mean free path of electrons or less, as shown in the conceptual diagram of FIG. 9B, The electrons have sufficient electron temperature anisotropy and resist opening 36a.
To the bottom of. Thereby, the resist opening 3
The positive charge accumulated at the bottom of 6a is neutralized, and charge damage can be avoided.

【００６５】なお、本実施の形態においても、図３
（ａ），（ｂ）に示すように、基板バイアス電極１０８
がアノードの期間は対向電極１１０に与えられる高周波
電力がオンとなり、基板バイアス電極１０８がカソード
の期間は対向電極１１０に与えられる高周波電力がオフ
となるように、第２の高周波電源１１１の出力を制御す
ることが好ましい。これにより、電子温度の上昇を抑え
つつ、電子を有効にレジスト開口部に侵入させることが
できる。In the present embodiment as well, FIG.
As shown in (a) and (b), the substrate bias electrode 108
The output of the second high frequency power supply 111 is set so that the high frequency power applied to the counter electrode 110 is turned on during the anode period and the high frequency power applied to the counter electrode 110 is turned off during the substrate bias electrode 108 is the cathode period. It is preferable to control. As a result, electrons can be effectively allowed to enter the resist opening while suppressing an increase in electron temperature.

【００６６】また、本実施の形態においても、基板バイ
アス電極１０８と対向電極１１０との間隔を変更可能と
してもよい。更に、対向電極１１０は、図１９に示すよ
うに、石英又はガラスからなる蓋部１０２に埋め込まれ
ていてもよい。図１７に示す対向電極１１０では、エッ
チングにより発生したパーティクルが開口部１１０ａ内
に付着してマイクロ波がチャンバ１０１内に浸透するこ
とを阻害するおそれがある。しかし、図１９に示す対向
電極１１０は蓋部１０２内に埋め込まれているため、対
向電極１１０の開口部１１０ａの間にパーティクルが付
着することがない。また、蓋部１０２の表面に凹凸がな
いので、蓋部１０２に付着したパーティクルを容易に除
去することができる。Also in this embodiment, the distance between the substrate bias electrode 108 and the counter electrode 110 may be variable. Further, the counter electrode 110 may be embedded in the lid portion 102 made of quartz or glass as shown in FIG. In the counter electrode 110 shown in FIG. 17, particles generated by etching may adhere to the inside of the opening 110 a and prevent microwaves from penetrating into the chamber 101. However, since the counter electrode 110 shown in FIG. 19 is embedded in the lid 102, particles do not adhere between the openings 110a of the counter electrode 110. Further, since there is no unevenness on the surface of the lid 102, the particles attached to the lid 102 can be easily removed.

【００６７】（第４の実施の形態）図２０は本発明の第
４の実施の形態のプラズマ装置を示す図である。但し、
この図２０では、ガス供給部及び排気ポンプの図示を省
略している。チャンバ５１内には第１の電極５２、すな
わち基板バイアス電極が配置されており、この第１の電
極５２上に半導体ウェハを搭載する。この第１の電極５
２の上方には第２の電極５３、すなわち対向電極が配置
されている。また、チャンバ５１の外周にはコイル５６
が巻かれていて、このコイル５６には高周波電源６５か
ら高周波電力が供給される。(Fourth Embodiment) FIG. 20 shows a plasma device according to a fourth embodiment of the present invention. However,
In FIG. 20, the gas supply unit and the exhaust pump are not shown. A first electrode 52, that is, a substrate bias electrode is arranged in the chamber 51, and a semiconductor wafer is mounted on the first electrode 52. This first electrode 5
A second electrode 53, that is, a counter electrode, is arranged above 2. A coil 56 is provided on the outer periphery of the chamber 51.
A high frequency power source 65 supplies high frequency power to the coil 56.

【００６８】第１の電極５２には高周波電源１１９ａか
らキャパシタ６２を介して高周波電力が供給される。こ
の高周波電源１１９ａは、信号発生器１１７から出力さ
れる信号に同期した周波数の高周波電力を出力する。信
号発生器１１７は、例えば周波数が１３．５６ＨＭｚの
信号を出力する。また、第２の電極５３には高周波電源
１１９ｂからキャパシタ６４を介して高周波電力が供給
される。この高周波電力１１９ｂも信号発生器１１７か
ら出力される信号に同期した周波数の高周波電力を出力
する。但し、高周波電源１１９ｂと信号発生器１１７と
の間には位相シフタ１１８が接続されており、この位相
シフタ１１８により高周波電源１１９ｂに与えられる信
号の位相を制御することができる。High frequency power is supplied to the first electrode 52 from the high frequency power supply 119a through the capacitor 62. The high frequency power supply 119a outputs high frequency power having a frequency synchronized with the signal output from the signal generator 117. The signal generator 117 outputs a signal having a frequency of 13.56 HMz, for example. Further, high frequency power is supplied to the second electrode 53 from the high frequency power supply 119b through the capacitor 64. The high frequency power 119b also outputs high frequency power having a frequency synchronized with the signal output from the signal generator 117. However, the phase shifter 118 is connected between the high frequency power supply 119b and the signal generator 117, and the phase of the signal given to the high frequency power supply 119b can be controlled by this phase shifter 118.

【００６９】以下、このように構成されたプラズマ装置
において、チャージアップの低減の程度を調べた結果に
ついて説明する。前述した図１０に示す実験に使用した
のと同様のサンプル５９ａ，５９ｂを第１の電極５２上
に搭載した。第１の電極５２と第２の電極５３との間隔
は１６０ｍｍである。そして、サンプル５９ａを電圧計
７６ａに接続し、サンプル５９ｂを電圧計７６ｂに接続
した。The results of investigating the degree of charge-up reduction in the plasma device thus constructed will be described below. Samples 59a and 59b similar to those used in the experiment shown in FIG. 10 described above were mounted on the first electrode 52. The distance between the first electrode 52 and the second electrode 53 is 160 mm. Then, the sample 59a was connected to the voltmeter 76a, and the sample 59b was connected to the voltmeter 76b.

【００７０】チャンバ５１内にＡｒガスを導入し、チャ
ンバ５１内の圧力を２．５mTorr に維持した。また、第
１の電極５２に電圧（Ｖp-p ）が２００Ｖで周波数が１
３．５６ＭＨｚの高周波電力を供給し、第２の電極５３
に電圧（Ｖp-p ）が３６０Ｖで周波数が１３．５６ＭＨ
ｚの高周波電力を供給した。そして、位相シフタ１１８
により、高周波電源１１９ｂから出力される高周波電力
の位相を変化させて、サンプル５９ａ，５９ｂの電圧差
を調べた。Ar gas was introduced into the chamber 51 to maintain the pressure in the chamber 51 at 2.5 mTorr. In addition, the voltage (Vp-p) is 200 V and the frequency is 1 at the first electrode 52.
The high frequency power of 3.56 MHz is supplied to the second electrode 53.
The voltage (Vp-p) is 360V and the frequency is 13.56MH
High frequency power of z was supplied. Then, the phase shifter 118
By changing the phase of the high frequency power output from the high frequency power supply 119b, the voltage difference between the samples 59a and 59b was examined.

【００７１】図２１は、横軸に第１の電極５２に供給さ
れる高周波電力と第２の電極５３に供給される高周波電
力との位相差をとり、縦軸にサンプル５９ａ，５９ｂの
電圧差（DC self-bias potential difference ）をとっ
て、両者の関係を示す図である。但し、第２の電極５３
に高周波電力を供給しない場合のチャージング電圧（wi
thout counter bias）は約４４Ｖであった。この図２１
から、第１の電極５２と第２の電極５３とに供給する高
周波電力の位相差を制御することにより、チャージアッ
プが低減されることがわかる。また、この図から、本
来、第２の電極５３がアノードのときには高エネルギー
の電子が第１の電極５２側に移動しないはずであるにも
かかわらずチャージアップの低減効果があることがわか
る。このことから、高周波電力の１周期の時間に対し、
電極間を電子が移動するのにかかる時間が無視できない
ことがわかる。つまり、電極間の距離に応じて、チャー
ジアップの低減に最適な位相差は変化する。In FIG. 21, the horizontal axis represents the phase difference between the high frequency power supplied to the first electrode 52 and the high frequency power supplied to the second electrode 53, and the vertical axis represents the voltage difference between the samples 59a and 59b. (DC self-bias potential difference) It is a figure which shows the relationship between both. However, the second electrode 53
Charging voltage (wi
The thout counter bias) was about 44V. This FIG.
From this, it is understood that charge-up is reduced by controlling the phase difference of the high frequency power supplied to the first electrode 52 and the second electrode 53. Further, from this figure, it is understood that when the second electrode 53 is originally an anode, high-energy electrons should not move to the first electrode 52 side, but there is an effect of reducing charge-up. From this, for one cycle time of high frequency power,
It can be seen that the time taken for the electrons to move between the electrodes cannot be ignored. That is, the optimum phase difference for reducing the charge-up changes according to the distance between the electrodes.

【００７２】（第５の実施の形態）図２２は本発明の第
５の実施の形態に係るプラズマ装置を示す断面図、図２
３は同じくその上面図、図２４は同じくその対向電極を
示す上面図である。本実施の形態は、本発明をＴＣＰ
（Transformer Coupled Plasma）装置に適用したもので
ある。(Fifth Embodiment) FIG. 22 is a sectional view showing a plasma device according to a fifth embodiment of the present invention.
3 is a top view of the same, and FIG. 24 is a top view of the counter electrode. In this embodiment, the present invention is based on TCP.
(Transformer Coupled Plasma) applied to the device.

【００７３】チャンバ１２１は、チャンバ本体１２１ａ
と、このチャンバ本体１２１ａに対し着脱自在なベルジ
ャー１２１ｂとにより構成されている。また、ベルジャ
ー１２１ｂの上壁部１２１ｃは誘電体材料により形成さ
れている。このチャンバ１２１内には基板バイアス電極
１２２が設けられており、この基板バイアス電極１２２
上に半導体ウェハ９を搭載する。この基板バイアス電極
１２２には、高周波電源１２４からマッチング回路１２
５及びキャパシタ１２６を介して周波数ＲＦ₁の高周波
電力が供給される。周波数ＲＦ₁ は１００ｋＨｚ〜１Ｍ
Ｈｚの範囲に設定される。The chamber 121 has a chamber body 121a.
And a bell jar 121b which is detachable from the chamber body 121a. The upper wall 121c of the bell jar 121b is made of a dielectric material. A substrate bias electrode 122 is provided in the chamber 121.
The semiconductor wafer 9 is mounted on top. The matching circuit 12 is connected to the substrate bias electrode 122 from the high frequency power supply 124.
High frequency power of frequency RF ₁ is supplied via the capacitor 5 and the capacitor 126. Frequency RF ₁ is 100kHz-1M
It is set in the range of Hz.

【００７４】ベルジャー１２１ｂの上には円板状の対向
電極１２３が基板バイアス電極１２２に対向するように
して配置されている。この対向電極１２３は銅板からな
り、図２４に示すように、放射状に多数のスリット１２
３ａが形成されている。この対向電極１２３には、高周
波電源１２７からマッチング回路１２８を介して周波数
ＲＦ₂ の高周波電力が供給される。周波数ＲＦ₂ は１０
ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲に設定される。また、基板
バイアス電極１２２と対向電極１２３との距離は約５０
ｍｍに設定されている。A disc-shaped counter electrode 123 is arranged on the bell jar 121b so as to face the substrate bias electrode 122. This counter electrode 123 is made of a copper plate, and as shown in FIG.
3a are formed. The counter electrode 123 is supplied with high frequency power of frequency RF ₂ from a high frequency power supply 127 via a matching circuit 128. Frequency RF ₂ is 10
It is set in the range of MHz to 100 MHz. The distance between the substrate bias electrode 122 and the counter electrode 123 is about 50.
mm.

【００７５】対向電極１２３の上方には、渦巻状のコイ
ル１３１が配置されている。このコイル１３１は、対向
電極１２３から電気的に分離されており、高周波電源１
３２からマッチング回路１３４を介して周波数ＲＦ₃ の
高周波電力が供給される。周波数ＲＦ₃ は１ＭＨｚ〜２
７ＭＨｚの範囲に設定される。チャンバ１２１は、ガス
ボンベ及びマスフローコントローラ等により構成される
ガス供給部１３０に接続されていて、このガス供給部１
３０から所定のガスが設定された流量で供給される。ま
た、チャンバ１２１は、排気ポンプ１３３に接続されて
いる。A spiral coil 131 is arranged above the counter electrode 123. This coil 131 is electrically separated from the counter electrode 123, and the high frequency power source 1
High frequency power of frequency RF ₃ is supplied from 32 through the matching circuit 134. Frequency RF ₃ is 1 MHz to 2
It is set in the range of 7 MHz. The chamber 121 is connected to a gas supply unit 130 including a gas cylinder, a mass flow controller and the like, and the gas supply unit 1
A predetermined gas is supplied from 30 at a set flow rate. Further, the chamber 121 is connected to the exhaust pump 133.

【００７６】このように構成されたプラズマ装置におい
て、ガス供給部１３０からチャンバ１２１内に例えばエ
ッチングガスとしてＣｌ₂ 等のガスを供給し、排気ポン
プ１３３によりチャンバ１２１内を排気して、チャンバ
１２１内の圧力を１mTorr 〜３０mTorr とする。ここで
は、チャンバ１２１内の圧力を５mTorr に維持するとす
る。In the plasma apparatus configured as described above, gas such as Cl ₂ is supplied from the gas supply unit 130 into the chamber 121, and the inside of the chamber 121 is exhausted by the exhaust pump 133 so that the inside of the chamber 121 is exhausted. The pressure is 1 mTorr to 30 mTorr. Here, it is assumed that the pressure inside the chamber 121 is maintained at 5 mTorr.

【００７７】また、高周波電源１３２からコイル１３１
に周波数ＲＦ₃ が１ＭＨｚ〜２７ＭＨｚの高周波電力を
供給する。また、高周波電源１２４から基板バイアス電
極１２２に周波数ＲＦ₁ が１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚの高
周波電力を供給するとともに、高周波電源１２７から対
向電極１２３に周波数ＲＦ₂ が１０ＭＨＺ〜１００ＭＨ
ｚの高周波電力を供給する。Further, the high frequency power source 132 to the coil 131
To supply high frequency power having a frequency RF ₃ of 1 MHz to 27 MHz. Further, the high frequency power supply 124 supplies high frequency power having a frequency RF ₁ of 100 kHz to ₁ MHz to the substrate bias electrode 122, and the high frequency power supply 127 supplies a frequency RF ₂ of 10 MHz to 100 MH to the counter electrode 123.
supply z high frequency power.

【００７８】コイル１３１に供給された高周波電力によ
り、チャンバ１２１内に高周波の磁界が発生する。この
高周波の磁界により発生した電界によりプラズマが加熱
される。一方、基板バイアス電極１２１に供給された高
周波電力により半導体ウェハ９の電位がバイアスされ
て、プラズマ中のイオンが半導体ウェハ９に向かって加
速され、半導体ウェハ９上のアルミニウム膜等がエッチ
ングされる。A high frequency magnetic field is generated in the chamber 121 by the high frequency power supplied to the coil 131. The electric field generated by this high frequency magnetic field heats the plasma. On the other hand, the potential of the semiconductor wafer 9 is biased by the high frequency power supplied to the substrate bias electrode 121, the ions in the plasma are accelerated toward the semiconductor wafer 9, and the aluminum film or the like on the semiconductor wafer 9 is etched.

【００７９】また、対向電極１２３に供給された高周波
電力によって、上壁部１２１ａとプラズマシースとの間
のシース幅が周波数ＲＦ₃ で経時的に変動する。これに
より、プラズマ中の電子が半導体ウェハ９に向けて加速
される。チャンバ１２１内の圧力が３mTorr とすると電
子の平均自由行程は約５０ｍｍであり、５mTorr とする
電子の平均自由行程は約３０ｍｍであり、電極間の距離
はその２倍以内に設定されているので、加速された電子
の大部分が散乱されることなく半導体ウェハ９に到達す
る。これにより、チャージダメージやエッチング特性の
劣化を低減することができる。Further, the high-frequency power supplied to the counter electrode 123 causes the sheath width between the upper wall portion 121a and the plasma sheath to fluctuate with time at the frequency RF ₃ . Thereby, the electrons in the plasma are accelerated toward the semiconductor wafer 9. When the pressure in the chamber 121 is 3 mTorr, the mean free path of electrons is about 50 mm, the mean free path of electrons at 5 mTorr is about 30 mm, and the distance between the electrodes is set within twice that. Most of the accelerated electrons reach the semiconductor wafer 9 without being scattered. This can reduce charge damage and deterioration of etching characteristics.

【００８０】本実施の形態においては、コイル１３１に
より発生した高周波の磁界が対向電極１２３を通過する
際に対向電極１２３にうず電流が発生するが、図２４に
示すように対向電極１２３には放射状にスリット１２３
ａが設けられているので、うず電流による損失が比較的
少ない。なお、対向電極１２３は、図２５に示すよう
に、誘電体材料により構成される上壁部１２１ｃに埋め
込まれていてもよい。この場合も、上記と同様の効果が
得られる。In this embodiment, an eddy current is generated in the counter electrode 123 when the high-frequency magnetic field generated by the coil 131 passes through the counter electrode 123. However, as shown in FIG. On the slit 123
Since a is provided, the loss due to the eddy current is relatively small. The counter electrode 123 may be embedded in the upper wall portion 121c made of a dielectric material, as shown in FIG. In this case, the same effect as above can be obtained.

【００８１】（第６の実施の形態）図２６は本発明の第
６の実施の形態に係るプラズマ装置を示す断面図であ
る。なお、本実施の形態において、図２２と同一物とは
同一符号を付してその詳しい説明は省略する。チャンバ
１２１の上壁部１２１ｃは誘電体材料により形成されて
おり、対向電極１２３は上壁部１２１ｃ内に埋め込まれ
ている。この対向電極１２３は、接地されている。(Sixth Embodiment) FIG. 26 is a sectional view showing a plasma device according to a sixth embodiment of the present invention. In this embodiment, the same parts as those in FIG. 22 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. The upper wall portion 121c of the chamber 121 is made of a dielectric material, and the counter electrode 123 is embedded in the upper wall portion 121c. The counter electrode 123 is grounded.

【００８２】また、チャンバ１２１の内側には絶縁膜１
４７が被覆されている。この絶縁膜１４７の厚さは、対
向電極１２３よりも下側に存在する上壁部１２１ｃの厚
さに比べて十分に厚く、例えば１０倍程度に設定されて
いる。半導体ウェハ９が載置される基板バイアス電極１
２２には、高周波電源１２４からマッチング回路１２５
及びキャパシタ１２６を介して周波数ＲＦ₁ が１００ｋ
Ｈｚ〜１ＭＨｚの高周波電力が供給されるとともに、高
周波電源１４４からマッチング回路１４５及びキャパシ
タ１４６を介して周波数ＲＦ₂ が１０ＭＨｚ〜１００Ｍ
Ｈｚの高周波電力が供給される。The insulating film 1 is provided inside the chamber 121.
47 is coated. The thickness of the insulating film 147 is set sufficiently thicker than the thickness of the upper wall portion 121c existing below the counter electrode 123, for example, about 10 times. Substrate bias electrode 1 on which a semiconductor wafer 9 is placed
22 includes a high frequency power supply 124 and a matching circuit 125.
And the frequency RF ₁ is 100k via the capacitor 126.
The high frequency power of 1 MHz to 1 MHz is supplied, and the frequency RF ₂ is 10 MHz to 100 M from the high frequency power supply 144 via the matching circuit 145 and the capacitor 146.
High frequency power of Hz is supplied.

【００８３】このように構成された本実施の形態のプラ
ズマ処理装置において、基板バイアス電極１２２上に半
導体ウェハ９を搭載し、チャンバ１２１内にエッチング
ガスとして例えばＣｌ₂ を導入し、排気ポンプ１３３を
作動させてチャンバ１２１内の圧力を例えば５mTorr に
維持する。そして、基板バイアス電極１２２に高周波電
源１２４，１４４から周波数ＲＦ₁ ，ＲＦ₂ の高周波電
力を供給すると共に、コイル１３１に高周波電源１３２
から周波数ＲＦ₃ の高周波電力を供給する。そうする
と、コイル１３１により発生した高周波の磁界によりチ
ャンバ１２１内にプラズマが発生する。このプラズマの
電位は高周波電源１４４から供給される高周波電力によ
り変調され、接地電位に維持された対向電極１２３の近
傍の電子が基板バイアス電極１２２に向けて加速され
る。これにより、本実施の形態においても、第５の実施
の形態と同様の効果が得られる。In the thus-configured plasma processing apparatus of this embodiment, the semiconductor wafer 9 is mounted on the substrate bias electrode 122, Cl ₂ is introduced into the chamber 121 as an etching gas, and the exhaust pump 133 is turned on. It is operated to maintain the pressure in the chamber 121 at, for example, 5 mTorr. Then, the substrate bias electrode 122 is supplied with high frequency power of frequencies RF ₁ and RF ₂ from the high frequency power supplies 124 and 144, and the coil 131 is supplied with the high frequency power supply 132.
Supply high frequency power of frequency RF ₃ . Then, plasma is generated in the chamber 121 due to the high-frequency magnetic field generated by the coil 131. The potential of this plasma is modulated by the high frequency power supplied from the high frequency power supply 144, and the electrons in the vicinity of the counter electrode 123 maintained at the ground potential are accelerated toward the substrate bias electrode 122. Thereby, also in the present embodiment, the same effect as that of the fifth embodiment can be obtained.

【００８４】本実施の形態においては、チャンバ１２１
の内側に絶縁膜１４７が厚く形成されているので、プラ
ズマとチャンバ側壁との間の電気的結合を小さくするこ
とができる。また、本実施の形態において、図２７
（ａ）に示すように、第１の高周波電源１２４の出力電
圧が正の期間に第２の高周波電源１４４の出力がオンと
なるように、第２の高周波電源１４４の出力を制御して
もよい。また、図２７（ｂ）に示すように、高周波電源
１２４による基板バイアス電圧がプラズマ空間電位に対
し正となる期間に高周波電源１４４の出力がオンとなる
ように、高周波電源１４４の出力を制御してもよい。こ
れにより、プラズマの加熱を抑制し、電子を有効に半導
体ウェハに到達させることができる。In the present embodiment, the chamber 121
Since the insulating film 147 is thickly formed inside, the electric coupling between the plasma and the chamber side wall can be reduced. In addition, in this embodiment, FIG.
As shown in (a), even if the output of the second high-frequency power source 144 is controlled so that the output of the second high-frequency power source 144 is turned on during the positive period of the output voltage of the first high-frequency power source 124. Good. Further, as shown in FIG. 27B, the output of the high frequency power source 144 is controlled so that the output of the high frequency power source 144 is turned on during the period when the substrate bias voltage by the high frequency power source 124 is positive with respect to the plasma space potential. May be. As a result, plasma heating can be suppressed and electrons can effectively reach the semiconductor wafer.

【００８５】（第７の実施の形態）図２８は本発明の第
８の実施の形態に係るプラズマ装置を示す断面図であ
る。なお、図２８において、図２６と同一物には同一符
号を付してその詳しい説明は省略する。本実施の形態に
おいては、半導体ウェハ９が搭載される電極１２２を接
地に接地し、電極１２２に対向する電極１２３に、高周
波電源１２４からマッチング回路１２５ａを介して周波
数が１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚの高周波電力を供給すると
ともに、高周波電源１４４からマッチング回路１４５ａ
を介して周波数が１０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの高周波電
力を供給する。(Seventh Embodiment) FIG. 28 is a sectional view showing a plasma device according to an eighth embodiment of the present invention. 28, the same parts as those in FIG. 26 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In the present embodiment, the electrode 122 on which the semiconductor wafer 9 is mounted is grounded and the electrode 123 facing the electrode 122 is supplied with high frequency power of 100 kHz to 1 MHz from the high frequency power supply 124 via the matching circuit 125a. While supplying, the matching circuit 145a from the high frequency power supply 144
A high frequency power having a frequency of 10 MHz to 100 MHz is supplied via.

【００８６】本実施の形態においても、第６の実施の形
態と同様の効果が得られる。 （第８の実施の形態）図２９は本発明の第８の実施の形
態に係るプラズマ装置を示す断面図である。本実施の形
態において、図１５と同一物には同一符号を付して、そ
の詳しい説明は省略する。Also in the present embodiment, the same effect as that of the sixth embodiment can be obtained. (Eighth Embodiment) FIG. 29 is a sectional view showing a plasma device according to an eighth embodiment of the present invention. In this embodiment, the same parts as those in FIG. 15 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【００８７】本実施の形態においては、チャンバ１の外
周の例えば４箇所に、ヘリコン波プラズマ発生部１６０
が設けられている。このヘリコン波プラズマ発生部１６
０は、チャンバ１に接続した筒部１６３と、この筒部１
６３の周囲に配置されたアンテナ１６１と、筒部１６３
とチャンバ１との接続部の近傍に配置されて磁場を発生
させるコイル１６２とにより構成されている。このコイ
ル１６２には、電源（図示せず）から直流電流が供給さ
れる。そして、アンテナ１６１にはマッチングボックス
１６７を介して高周波電源１６８に接続されている。In the present embodiment, the helicon wave plasma generator 160 is provided at, for example, four locations on the outer circumference of the chamber 1.
Is provided. This helicon wave plasma generator 16
0 is a cylindrical portion 163 connected to the chamber 1 and the cylindrical portion 1
The antenna 161 arranged around 63 and the cylindrical portion 163.
And a coil 162 arranged near the connecting portion with the chamber 1 to generate a magnetic field. A direct current is supplied to the coil 162 from a power source (not shown). The antenna 161 is connected to a high frequency power source 168 via a matching box 167.

【００８８】本実施の形態のプラズマ装置において、ガ
ス供給部１０からチャンバ１内に供給されたガスは、ヘ
リコン波プラズマ発生部１６０の筒部１６３内に進入す
る。一方、高周波電源１６８からマッチングボックス１
６７を介してアンテナ１６１に高周波信号が供給され、
アンテナ１６１から筒部１６３の内側に電磁波が放出さ
れ、筒部１６３の内側でヘリコン波プラズマが発生す
る。このプラズマは、コイル１６２により発生した磁場
の作用によりチャンバ１内側の電極２，３間に流れ出
る。対向電極３には高周波電源７から高周波電力が供給
されているので、第２の実施の形態と同様に、半導体ウ
ェハ９のエッチング時におけるチャージアップを回避す
ることができる。In the plasma device of this embodiment, the gas supplied from the gas supply unit 10 into the chamber 1 enters the cylindrical portion 163 of the helicon wave plasma generation unit 160. On the other hand, from the high frequency power supply 168 to the matching box 1
A high frequency signal is supplied to the antenna 161 via 67,
Electromagnetic waves are emitted from the antenna 161 to the inside of the cylinder 163, and helicon wave plasma is generated inside the cylinder 163. This plasma flows out between the electrodes 2 and 3 inside the chamber 1 by the action of the magnetic field generated by the coil 162. Since high-frequency power is supplied from the high-frequency power supply 7 to the counter electrode 3, charge-up at the time of etching the semiconductor wafer 9 can be avoided as in the second embodiment.

【００８９】なお、チャンバ１内にガスを供給するガス
供給部１０に替えて、又はガス供給部１０と同時に、図
３０に示すように、ヘリコン波プラズマ発生部１０６の
内側に直接ガスを供給する手段を設けてもよい。 （その他の実施の形態）上述の各実施の形態において
は、プラズマ生成手段としてＩＣＰ、ＴＣＰ、マイクロ
波、ヘリコン波によりプラズマを生成する場合について
説明したが、その他に、ＥＣＲ、ＵＨＦ（Ultra High F
requency）等によりがプラズマを生成するものであって
もよい。Instead of the gas supply unit 10 for supplying the gas into the chamber 1 or simultaneously with the gas supply unit 10, as shown in FIG. 30, the gas is directly supplied to the inside of the helicon wave plasma generation unit 106. Means may be provided. (Other Embodiments) In each of the above-described embodiments, the case where plasma is generated by the ICP, TCP, microwave, and helicon wave as the plasma generation means has been described, but in addition, ECR, UHF (Ultra High F)
The plasma may be generated by requency or the like.

【００９０】また、図１５に示すように、チャンバ内に
磁界を発生させるためのコイル１１ａは、ベルジャー１
ｂの側部に巻かれていてもよく、図３１（ａ），（ｂ）
に示すように、ドーム状のベルジャー１７０，１７１の
上部の湾曲した部分に配置されていてもよい。更に、上
述の各実施の形態では、基板に高周波電力を供給するこ
とによりバイアス電圧を印加していたが、バイアスを必
要としないプラズマクリーニングなどのプロセスでは、
基板バイアス電圧を印加しなくても、対向電極へのバイ
アスで電子を基板に打ち込める作用効果は同様である。As shown in FIG. 15, the coil 11a for generating a magnetic field in the chamber is a bell jar 1.
It may be wound around the side part of b, FIG. 31 (a), (b).
As shown in FIG. 5, the dome-shaped bell jars 170 and 171 may be arranged at the upper curved portion. Furthermore, in each of the above-described embodiments, the bias voltage is applied by supplying high-frequency power to the substrate, but in processes such as plasma cleaning that does not require bias,
Even if the substrate bias voltage is not applied, the same effect can be obtained in that electrons are injected into the substrate by the bias to the counter electrode.

【００９１】更にまた、上述の各実施の形態においては
いずれもプラズマエッチングの場合について説明した
が、本発明はプラズマＣＶＤ法に適用することも可能で
ある。図３２はプラズマＣＶＤ法によりＴｉＮ膜を形成
した半導体装置を示す図である。この半導体装置は、シ
リコン基板１５上に絶縁膜１６を介してアルミニウム
（Ａｌ）電極１８を形成し、これらのアルミニウム電極
１８を被覆するように絶縁膜１７を形成した後、該絶縁
膜１７に開口部１７ａを設け、その後プラズマＣＶＤ法
により全面にＴｉＮ膜１９を形成したものである。この
ＴｉＮ膜１９を形成する際に、前述の各実施の形態のい
ずれかに示すプラズマ装置を使用する。これにより、Ｔ
ｉＮ膜１９の形成時に絶縁膜１６，１７にチャージダメ
ージが発生することを防止できる。Furthermore, in each of the above-described embodiments, the case of plasma etching has been described, but the present invention can also be applied to the plasma CVD method. FIG. 32 shows a semiconductor device having a TiN film formed by the plasma CVD method. In this semiconductor device, an aluminum (Al) electrode 18 is formed on a silicon substrate 15 via an insulating film 16, an insulating film 17 is formed so as to cover these aluminum electrodes 18, and then an opening is formed in the insulating film 17. The portion 17a is provided, and then the TiN film 19 is formed on the entire surface by the plasma CVD method. When forming the TiN film 19, the plasma device described in any of the above-described embodiments is used. This gives T
It is possible to prevent charge damage from occurring in the insulating films 16 and 17 when the iN film 19 is formed.

【００９２】[0092]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第１及び第２の電極を対向させて配置し、第１の電極に
例えば１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚの高周波電力を供給して
チャンバ内にプラズマを発生させる。また、第２の電極
に例えば１０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの高周波電力を供給
する。この第２の電極に供給される高周波電力により発
生するプラズマシース電界により、第２の電極の近傍の
電子が第１の電極に向けて加速される。これにより、プ
ラズマ中の電子の第１の電極に向かう速度成分が増加
し、電子がレジスト開口部の底部まで到達して正の電荷
が中和され、チャージアップが抑制され、エッチングが
均一にできるという効果を奏する。As described above, according to the present invention,
The first and second electrodes are arranged to face each other, and high frequency power of, for example, 100 kHz to 1 MHz is supplied to the first electrode to generate plasma in the chamber. Further, high frequency power of, for example, 10 MHz to 100 MHz is supplied to the second electrode. Electrons near the second electrode are accelerated toward the first electrode by the plasma sheath electric field generated by the high-frequency power supplied to the second electrode. As a result, the velocity component of the electrons in the plasma toward the first electrode increases, the electrons reach the bottom of the resist opening to neutralize the positive charges, suppress the charge-up, and make the etching uniform. Has the effect.

【００９３】また、本願の他の発明によれば、半導体ウ
ェハを搭載する第１の電極に第１の周波数の高周波電力
を供給し、前記第１の電極に対向する対向電極に前記第
１の周波数よりも高周波の第２の高周波電力を供給す
る。そして、コイルに第３の高周波電力を供給してチャ
ンバ内に高周波の磁界を発生させ、この磁界によりチャ
ンバ内にプラズマを発生させる。そうすると、プラズマ
中のイオンは第１の電極がカソードの期間に半導体ウェ
ハに到達し、電子は第１の電極がアノードであり、且つ
第２の電極が負の期間に半導体ウェハに到達する。これ
により、正の電荷が中和されてチャージダメージを回避
され、エッチングが均一にできるという効果を奏する。Further, according to another invention of the present application, high-frequency power having a first frequency is supplied to the first electrode on which the semiconductor wafer is mounted, and the first electrode is applied to the counter electrode facing the first electrode. A second high frequency power having a frequency higher than the frequency is supplied. Then, a third high frequency power is supplied to the coil to generate a high frequency magnetic field in the chamber, and the magnetic field generates plasma in the chamber. Then, the ions in the plasma reach the semiconductor wafer while the first electrode is the cathode, and the electrons reach the semiconductor wafer when the first electrode is the anode and the second electrode is negative. As a result, positive charges are neutralized, charge damage is avoided, and etching can be made uniform.

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

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ装置
を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a plasma device according to a first embodiment of the present invention.

【図２】基板バイアス電極と対向電極との距離と電子の
平均自由行程との関係を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a distance between a substrate bias electrode and a counter electrode and an average free path of electrons.

【図３】（ａ）は基板バイアス電極及び対向電極に供給
する高周波電力の波形の一例を示す図、（ｂ）は基板バ
イアス電極及び対向電極に供給する高周波電力の波形の
他の例を示す図である。FIG. 3A is a diagram showing an example of a waveform of high frequency power supplied to a substrate bias electrode and a counter electrode, and FIG. 3B is another example of a waveform of high frequency power supplied to a substrate bias electrode and a counter electrode. It is a figure.

【図４】対向電極に供給する高周波電力をオン−オフす
る制御機構を設けたプラズマ装置を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a plasma device provided with a control mechanism for turning on and off high-frequency power supplied to a counter electrode.

【図５】図４のＡ点、Ｂ点及びＣ点における波形を示す
図である。5 is a diagram showing waveforms at points A, B, and C in FIG.

【図６】基板バイアス電極の上下機構を示す図である。FIG. 6 is a view showing an up / down mechanism of a substrate bias electrode.

【図７】ラングミュアプローブ法によるプラズマの電子
温度の測定方法を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a method of measuring an electron temperature of plasma by a Langmuir probe method.

【図８】電子温度とチャージダメージとの関係を示す図
である。FIG. 8 is a diagram showing a relationship between electron temperature and charge damage.

【図９】（ａ）は等方的な速度成分をもった電子を示す
概念図、（ｂ）は半導体ウェハに向かう方向に大きな異
方性をもった電子を示す概念図である。9A is a conceptual diagram showing electrons having an isotropic velocity component, and FIG. 9B is a conceptual diagram showing electrons having large anisotropy in a direction toward a semiconductor wafer.

【図１０】電子の平均自由行程とチャージアップとの関
係を調べるのに使用したプラズマ装置を示す模式図であ
る。FIG. 10 is a schematic diagram showing a plasma device used for investigating the relationship between the mean free path of electrons and charge-up.

【図１１】電子の平均自由行程とチャージアップとの関
係を調べるのに使用したサンプルを示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a sample used for investigating the relationship between the mean free path of electrons and charge-up.

【図１２】（ａ）は電極間の距離とチャージアップの低
減電圧との関係を示す図、（ｂ）は試料印加電圧と自己
バイアス電圧との関係を示す図である。12A is a diagram showing a relationship between a distance between electrodes and a charge-up reduction voltage, and FIG. 12B is a diagram showing a relationship between a sample applied voltage and a self-bias voltage.

【図１３】アスペクト比が２のホールパターン及びオー
プンスペースのセルフバイアス電圧を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a hole pattern having an aspect ratio of 2 and a self-bias voltage of an open space.

【図１４】アスペクト比が２のホールパターンとオープ
ンスペースとのセルフバイアス電圧の差を示す図であ
る。FIG. 14 is a diagram showing a difference in self-bias voltage between a hole pattern having an aspect ratio of 2 and an open space.

【図１５】本発明の第２の実施の形態に係るプラズマ装
置を示す模式図である。FIG. 15 is a schematic diagram showing a plasma device according to a second embodiment of the present invention.

【図１６】第１の電極に供給する高周波電力の周波数と
電子温度との関係を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the frequency of the high frequency power supplied to the first electrode and the electron temperature.

【図１７】本発明の第３の実施の形態に係るプラズマ装
置を示す断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view showing a plasma device according to a third embodiment of the present invention.

【図１８】第３の実施の形態に係るプラズマ装置の対向
電極を示す平面図である。FIG. 18 is a plan view showing a counter electrode of a plasma device according to a third embodiment.

【図１９】対向電極が埋め込まれた蓋部を示す断面図で
ある。FIG. 19 is a cross-sectional view showing a lid in which a counter electrode is embedded.

【図２０】本発明の第４の実施の形態に係るプラズマ装
置を示す断面図である。FIG. 20 is a sectional view showing a plasma device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図２１】第１及び第２の電極に供給される高周波電力
の位相差と電圧差との関係を示す図である。FIG. 21 is a diagram showing the relationship between the phase difference and the voltage difference of the high frequency power supplied to the first and second electrodes.

【図２２】本発明の第５の実施の形態に係るプラズマ装
置を示す断面図である。FIG. 22 is a sectional view showing a plasma device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図２３】同じくその上面図である。FIG. 23 is a top view of the same.

【図２４】同じくその対向電極を示す上面図である。FIG. 24 is a top view showing the counter electrode of the same.

【図２５】第５の実施の形態の変形例を示す模式図であ
る。FIG. 25 is a schematic diagram showing a modified example of the fifth embodiment.

【図２６】本発明の第６の実施の形態に係るプラズマ装
置を示す断面図である。FIG. 26 is a sectional view showing a plasma device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図２７】（ａ）は同じくその第１の高周波電源及び第
２の高周波電源の出力波形の一例を示す図であり、
（ｂ）は同じくその第１の高周波電源及び第２の高周波
電源の出力波形の他の例を示す図である。FIG. 27 (a) is a diagram showing an example of output waveforms of the first high frequency power supply and the second high frequency power supply,
(B) is a figure which shows the other example of the output waveform of the 1st high frequency power supply and the 2nd high frequency power supply similarly.

【図２８】本発明の第７の実施の形態に係るプラズマ装
置を示す断面図である。FIG. 28 is a sectional view showing a plasma device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図２９】本発明の第８の実施の形態に係るプラズマ装
置を示す断面図である。FIG. 29 is a sectional view showing a plasma device according to an eighth embodiment of the present invention.

【図３０】第８の実施の形態の変形例のプラズマ装置を
示す断面図である。FIG. 30 is a cross-sectional view showing a plasma device of a modified example of the eighth embodiment.

【図３１】（ａ）はベルジャー上部の湾曲部にコイルが
配置されたプラズマ装置の一例を示す断面図、（ｂ）は
ベルジャー上部の湾曲部にコイルが配置されたプラズマ
装置の他の例を示す断面図である。FIG. 31 (a) is a cross-sectional view showing an example of a plasma device in which a coil is arranged in a curved portion above a bell jar, and FIG. 31 (b) is another example of a plasma device in which a coil is arranged in a curved portion above a bell jar. It is sectional drawing shown.

【図３２】プラズマＣＶＤ法によりＴｉＮ膜を形成した
半導体装置を示す図である。FIG. 32 is a diagram showing a semiconductor device having a TiN film formed by a plasma CVD method.

【図３３】従来のプラズマ装置を示す断面図である。FIG. 33 is a cross-sectional view showing a conventional plasma device.

【図３４】プラズマ装置内でプラズマエッチング中の半
導体ウェハの一部を示す断面図である。FIG. 34 is a cross-sectional view showing a part of a semiconductor wafer during plasma etching in the plasma device.

【図３５】電子シェーディング効果を示す模式図であ
る。FIG. 35 is a schematic diagram showing an electronic shading effect.

【図３６】チャージダメージの発生を示す模式図であ
る。FIG. 36 is a schematic diagram showing the occurrence of charge damage.

【図３７】アスペクト比が異なる部分でのセルフバイア
ス電圧の差を示す図である。FIG. 37 is a diagram showing a difference in self-bias voltage in portions having different aspect ratios.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１，２１，５１，１０１，１２１ チャンバ ２，２２，４１，５２，１０８，１２２ 基板バイアス
電極（第１の電極） ３，２３，５３，１１０，１２３ 対向電極（第２の電
極） ４，７，１２，２４，６１，６３，６５，１１１，１１
４，１２４，１２７，１３２，１４４ 高周波電源 ５，８，２５，１１３，１１６ フィルタ ６，２６，６２，６４，１２６，１４６ キャパシタ ９，３１，４２，１０９ 半導体ウェハ １０，２７，１０６，１３０ ガス供給部 １１，５６，１３１ コイル １３，２８，１０７，１３３ 排気ポンプ １５，７１ シリコン基板 １６，１７，１４７ 絶縁膜 １８ Ａｌ電極 １９ ＴｉＮ膜 ３２ ゲート酸化膜 ３３ ゲート電極 ３４ コンタクトホール ３５ アルミニウム膜 ３６ レジスト ３７ スクライブライン ７２ ＳｉＯ₂ 膜 １１２，１１５，１２５，１２８，１３４，１４５ マ
ッチング回路 １１７ 信号発生器 １１８ 位相変換器 １５１ マイクロ波発振器 １５２ 導波管 １５３ 誘導体板1, 2, 51, 101, 121 chambers 2, 22, 41, 52, 108, 122 substrate bias electrodes (first electrodes) 3, 23, 53, 110, 123 counter electrodes (second electrodes) 4, 7 , 12, 24, 61, 63, 65, 111, 11
4,124,127,132,144 High frequency power source 5,8,25,113,116 Filter 6,26,62,64,126,146 Capacitor 9,31,42,109 Semiconductor wafer 10,27,106,130 Gas Supply unit 11, 56, 131 Coil 13, 28, 107, 133 Exhaust pump 15, 71 Silicon substrate 16, 17, 147 Insulating film 18 Al electrode 19 TiN film 32 Gate oxide film 33 Gate electrode 34 Contact hole 35 Aluminum film 36 Resist 37 Scribe Line 72 SiO ₂ Film 112, 115, 125, 128, 134, 145 Matching Circuit 117 Signal Generator 118 Phase Converter 151 Microwave Oscillator 152 Waveguide 153 Derivative Plate

フロントページの続き (72)発明者 小杉 眞人 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富 士通株式会社内 (72)発明者 橋本 浩一 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富 士通株式会社内Front page continuation (72) Inventor Masato Kosugi 4-1-1 Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Fujishitsu Co., Ltd. No. 1 Fujitsu Limited

Claims (47)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 チャンバと、 前記チャンバ内に配置されて半導体ウェハが搭載される
第１の電極と、 前記第１の電極に対向し且つ前記第１の電極から電子の
平均自由行程の２倍以下の距離をおいて配置された第２
の電極と、 前記第１の電極に第１の周波数の高周波電力を供給する
第１の高周波電源と、 前記第２の電極に前記第１の周波数よりも周波数が高い
第２の周波数の高周波電力を供給する第２の高周波電源
と、 前記チャンバ内にガスを供給するガス供給手段と、 前記チャンバ内を排気する排気ポンプとを有することを
特徴とするプラズマ装置。1. A chamber, a first electrode disposed in the chamber for mounting a semiconductor wafer, and facing the first electrode and twice the mean free path of electrons from the first electrode. Second placed at the following distance
Electrode, a first high frequency power source for supplying high frequency power of a first frequency to the first electrode, and a high frequency power of a second frequency higher than the first frequency for the second electrode. A plasma device comprising: a second high-frequency power supply for supplying a gas, a gas supply means for supplying a gas into the chamber, and an exhaust pump for exhausting the inside of the chamber. 【請求項２】 前記第１の周波数は、１００ｋＨｚ乃至
１ＭＨｚであることを特徴とする請求項１に記載のプラ
ズマ装置。2. The plasma device according to claim 1, wherein the first frequency is 100 kHz to 1 MHz. 【請求項３】 前記第２の周波数は、１０ＭＨｚ乃至４
０ＭＨｚであることを特徴とする請求項１に記載のプラ
ズマ装置。3. The second frequency is 10 MHz to 4
It is 0 MHz, The plasma apparatus of Claim 1 characterized by the above-mentioned. 【請求項４】 前記第２の周波数は、４０ＭＨｚ乃至１
００ＭＨｚであることを特徴とする請求項１に記載のプ
ラズマ装置。4. The second frequency is 40 MHz to 1
It is 00 MHz, The plasma apparatus of Claim 1 characterized by the above-mentioned. 【請求項５】 前記第２の周波数は、前記第１の周波数
の整数倍であることを特徴とする請求項１に記載のプラ
ズマ装置。5. The plasma device according to claim 1, wherein the second frequency is an integral multiple of the first frequency. 【請求項６】 チャンバと、 前記チャンバ内に配置されて半導体ウェハが搭載される
第１の電極と、 前記第１の電極に対向して配置された第２の電極と、 前記第１の電極に接続される第１の電源と前記第２の電
極に接続される第２の電源と、 前記チャンバ内にガスを供給するガス供給手段と、 前記チャンバ内を排気する排気手段と、 前記ガスに前記第１及び第２の電極を介すことなくエネ
ルギーを投入してプラズマを生成するエネルギー投入手
段とを有し、前記第１の電源及び前記第２の電源の少な
くとも一方は高周波電力を供給する高周波電源であるこ
とを特徴とするプラズマ装置。6. A chamber, a first electrode arranged in the chamber to mount a semiconductor wafer, a second electrode arranged so as to face the first electrode, and the first electrode. A first power supply connected to the second electrode, a second power supply connected to the second electrode, a gas supply means for supplying a gas into the chamber, an exhaust means for exhausting the inside of the chamber, Energy input means for inputting energy to generate plasma without passing through the first and second electrodes, and at least one of the first power source and the second power source supplies high frequency power. A plasma device characterized by being a high-frequency power source. 【請求項７】 前記第１の電源は、１００ｋＨｚ乃至１
ＭＨｚの高周波電力を供給する高周波電源であることを
特徴とする請求項６に記載のプラズマ装置。7. The first power supply is 100 kHz to 1
7. The plasma device according to claim 6, wherein the plasma device is a high frequency power supply that supplies high frequency power of MHz. 【請求項８】 前記第２の電源は、１０ＭＨｚ乃至４０
ＭＨｚの高周波電力を供給する高周波電源であることを
特徴とする請求項６に記載のプラズマ装置。8. The second power supply is 10 MHz to 40 MHz.
7. The plasma device according to claim 6, wherein the plasma device is a high frequency power supply that supplies high frequency power of MHz. 【請求項９】 前記第２の電源は、４０ＭＨｚ乃至１０
０ＭＨｚの高周波電力を供給する高周波電源であること
を特徴とする請求項６に記載のプラズマ装置。9. The second power source is 40 MHz to 10 MHz.
The plasma device according to claim 6, which is a high-frequency power supply that supplies a high-frequency power of 0 MHz. 【請求項１０】 前記第１の電源は、第１の周波数の高
周波電力を供給する高周波電源であり、前記第２の電源
は第２の周波数の高周波電力を供給する高周波電源であ
り、該第２の周波数は、該第１の周波数の整数倍である
ことを特徴とする請求項６に記載のプラズマ装置。10. The first power source is a high frequency power source that supplies high frequency power of a first frequency, and the second power source is a high frequency power source that supplies high frequency power of a second frequency. 7. The plasma device according to claim 6, wherein the frequency of 2 is an integral multiple of the first frequency. 【請求項１１】 前記第１及び第２の電極間の距離が電
子の平均自由行程の２倍以下に設定されていることを特
徴とする請求項６に記載のプラズマ装置。11. The plasma device according to claim 6, wherein the distance between the first and second electrodes is set to be twice the mean free path of electrons or less. 【請求項１２】 前記チャンバの上部は誘電体材料から
なり、前記第２の電極は前記チャンバの上部に埋め込ま
れていることを特徴とする請求項６に記載のプラズマ装
置。12. The plasma device according to claim 6, wherein the upper portion of the chamber is made of a dielectric material, and the second electrode is embedded in the upper portion of the chamber. 【請求項１３】 前記第１の電源は、第１の周波数の高
周波電力を供給する高周波電源であり、 前記第２の電源は、前記第１の電極がアノードの期間に
前記第２の電極に第２の周波数の高周波電力を供給する
高周波電源であることを特徴とする請求項６に記載のプ
ラズマ装置。13. The first power source is a high frequency power source for supplying high frequency power of a first frequency, and the second power source supplies the second electrode to the second electrode while the first electrode is an anode. The plasma device according to claim 6, wherein the plasma device is a high-frequency power supply that supplies high-frequency power of the second frequency. 【請求項１４】 前記エネルギー投入手段は、前記チャ
ンバ内にマイクロ波を放出するマイクロ波放出器である
ことを特徴とする請求項６に記載のプラズマ装置。14. The plasma apparatus according to claim 6, wherein the energy inputting means is a microwave emitter that emits microwaves into the chamber. 【請求項１５】 前記チャンバの上部は誘電体材料から
なり、 前記第２の電極はスリット又は孔が設けられていて前記
チャンバの上部に埋め込まれ、 前記マイクロ波放出器は前記チャンバの上部に接続され
ていることを特徴とする請求項１４に記載のプラズマ装
置。15. The upper part of the chamber is made of a dielectric material, the second electrode is provided with slits or holes and embedded in the upper part of the chamber, and the microwave emitter is connected to the upper part of the chamber. 15. The plasma device according to claim 14, wherein the plasma device is provided. 【請求項１６】 前記エネルギー投入手段は、前記チャ
ンバ内に高周波の磁界を発生させる導電性コイルであ
り、 前記導電性コイルには、第３の周波数の高周波電力を供
給する第３の電源が接続されていることを特徴とする請
求項６に記載のプラズマ装置。16. The energy inputting means is a conductive coil for generating a high frequency magnetic field in the chamber, and the conductive coil is connected to a third power supply for supplying high frequency power of a third frequency. The plasma device according to claim 6, wherein the plasma device is provided. 【請求項１７】 前記導電性コイルは、前記チャンバの
周囲に巻かれていることを特徴とする請求項１６に記載
のプラズマ装置。17. The plasma device according to claim 16, wherein the conductive coil is wound around the chamber. 【請求項１８】 前記導電性コイルは、前記チャンバの
上方と前記第２の電極の側方に配置されていることを特
徴とする請求項１６に記載のプラズマ装置。18. The plasma device according to claim 16, wherein the conductive coil is arranged above the chamber and laterally of the second electrode. 【請求項１９】 前記導電性コイルは前記第２の電極の
上方に配置され、前記第２の電極には孔又はスリットが
設けられていることを特徴とする請求項１６に記載のプ
ラズマ装置。19. The plasma device according to claim 16, wherein the conductive coil is arranged above the second electrode, and the second electrode is provided with a hole or a slit. 【請求項２０】 前記第１の電源は定電圧電源であり、 前記第２の電源は高周波電源であり、 前記第２の電極にはさらに第４の周波数の高周波電力を
供給する第４の電極が接続されていることを特徴とする
請求項１６に記載のプラズマ装置。20. The first power supply is a constant voltage power supply, the second power supply is a high frequency power supply, and the second electrode further supplies a high frequency power of a fourth frequency to a fourth electrode. The plasma device according to claim 16, wherein the plasma device is connected to the plasma device. 【請求項２１】 前記第２の電源は定電圧電源であり、 前記第１の電源は高周波電源であり、 前記第１の電極にはさらに第４の周波数の高周波電力を
供給する第４の電源が接続されていることを特徴とする
請求項１６に記載のプラズマ装置。21. The second power supply is a constant voltage power supply, the first power supply is a high frequency power supply, and the first power supply further supplies a high frequency power of a fourth frequency to the first electrode. The plasma device according to claim 16, wherein the plasma device is connected to the plasma device. 【請求項２２】 前記チャンバの内壁面のうち少なくと
も前記第１及び第２の電極の間の側方の内壁面を覆う絶
縁膜を有することを特徴とする請求項２０又は２１に記
載のプラズマ装置。22. The plasma device according to claim 20, further comprising an insulating film that covers at least a side inner wall surface between the first and second electrodes of the inner wall surface of the chamber. . 【請求項２３】 前記プラズマ投入手段は、前記第１及
び第２の電極間の側方に設けられた電磁波発生器である
ことを特徴とする請求項６に記載のプラズマ装置。23. The plasma device according to claim 6, wherein the plasma charging means is an electromagnetic wave generator provided laterally between the first and second electrodes. 【請求項２４】 チャンバ内の第１の電極上に半導体ウ
ェハを搭載し、該第１の電極から電子の平均自由工程の
２倍以下の距離をおいて該第１の電極に対向させて第２
の電極を配置し、 前記チャンバ内にガスを供給し、前記第１の電極に第１
の周波数の第１高周波電力を供給するとともに、前記第
１の周波数よりも周波数が高い第２の周波数の第２高周
波電力を前記第２の電極に供給して前記チャンバ内にプ
ラズマを発生させることを特徴とするプラズマ処理方
法。24. A semiconductor wafer is mounted on a first electrode in a chamber, and a semiconductor wafer is placed facing the first electrode at a distance of not more than twice the mean free path of electrons from the first electrode. Two
Electrode is disposed, gas is supplied into the chamber, and the first electrode is connected to the first electrode.
Supplying a first high frequency power having a frequency of 2 to a second frequency and supplying a second high frequency power having a second frequency higher than the first frequency to the second electrode to generate plasma in the chamber. And a plasma processing method. 【請求項２５】 前記第１の周波数は、１００ｋＨｚ乃
至１ＭＨｚであることを特徴とする請求項２４に記載の
プラズマ処理方法。25. The plasma processing method according to claim 24, wherein the first frequency is 100 kHz to 1 MHz. 【請求項２６】 前記第２の周波数は、１０ＭＨｚ乃至
４０ＭＨｚであることを特徴とする請求項２４に記載の
プラズマ処理方法。26. The plasma processing method according to claim 24, wherein the second frequency is 10 MHz to 40 MHz. 【請求項２７】 前記第２の周波数は、４０ＭＨｚ乃至
１００ＭＨｚであることを特徴とする請求項２４に記載
のプラズマ処理方法。27. The plasma processing method according to claim 24, wherein the second frequency is 40 MHz to 100 MHz. 【請求項２８】 前記第２高周波電力は、前記第１の電
極がアノードの期間に供給されることを特徴とする請求
項２４に記載のプラズマ処理方法。28. The plasma processing method of claim 24, wherein the second high frequency power is supplied during a period when the first electrode is an anode. 【請求項２９】 チャンバ内の第１の電極上に半導体ウ
ェハを搭載し、 前記第１の電極に第１の周波数の第１高周波電力を供給
し、 前記第１の電極に対向させて第２の電極を配置し、 前記チャンバ内にガスを供給し、 前記第１及び第２の電極を介すことなく前記ガスにエネ
ルギーを投入してプラズマを発生させることを特徴とす
るプラズマ処理方法。29. A semiconductor wafer is mounted on a first electrode in a chamber, a first high frequency power having a first frequency is supplied to the first electrode, and a second high frequency power is provided so as to face the first electrode. Electrode is arranged, gas is supplied into the chamber, and energy is input to the gas to generate plasma without passing through the first and second electrodes. 【請求項３０】 前記第１の周波数は、１００ｋＨｚ乃
至１ＭＨｚであることを特徴とする請求項２９に記載の
プラズマ処理方法。30. The plasma processing method according to claim 29, wherein the first frequency is 100 kHz to 1 MHz. 【請求項３１】 前記第２の電極には第２の周波数の第
２高周波電力を供給することを特徴とする請求項２９に
記載のプラズマ処理方法。31. The plasma processing method of claim 29, wherein the second electrode is supplied with a second high frequency power having a second frequency. 【請求項３２】 前記第２の周波数は、１０ＭＨｚ乃至
４０ＭＨｚであることを特徴とする請求項３１に記載の
プラズマ処理方法。32. The plasma processing method according to claim 31, wherein the second frequency is 10 MHz to 40 MHz. 【請求項３３】 前記第２の周波数は、４０ＭＨｚ乃至
１００ＭＨｚであることを特徴とする請求項３１に記載
のプラズマ処理方法。33. The plasma processing method according to claim 31, wherein the second frequency is 40 MHz to 100 MHz. 【請求項３４】 前記第２の周波数は、前記第１の周波
数の整数倍であることを特徴とする請求項３１に記載の
プラズマ処理方法。34. The plasma processing method according to claim 31, wherein the second frequency is an integral multiple of the first frequency. 【請求項３５】 前記第２の周波数は、前記第１の周波
数よりも高いことを特徴とする請求項３１記載のプラズ
マ処理方法。35. The plasma processing method according to claim 31, wherein the second frequency is higher than the first frequency. 【請求項３６】 前記第２高周波電力は、前記第１の電
極がアノードの期間に供給することを特徴とする請求項
３１に記載のプラズマ処理方法。36. The plasma processing method according to claim 31, wherein the second high frequency power is supplied during a period in which the first electrode is an anode. 【請求項３７】 前記エネルギーの投入は、前記チャン
バ内に高周波の磁界を発生させることであり、 前記第２の電極に第２の周波数の第２高周波電力を供給
することを特徴とする請求項２９に記載のプラズマ処理
方法。37. The input of energy is to generate a high frequency magnetic field in the chamber, and the second high frequency power of a second frequency is supplied to the second electrode. 29. The plasma processing method according to 29. 【請求項３８】 前記エネルギーの投入は、前記チャン
バ内に高周波の磁界を発生させることであり、 前記第２の電極を一定の電位に保持し、 前記第１の電極にさらに第２の周波数の第２高周波電力
を供給することを特徴とする請求項２９に記載のプラズ
マ処理方法。38. The input of energy is to generate a high-frequency magnetic field in the chamber, hold the second electrode at a constant potential, and apply a second frequency to the first electrode. 30. The plasma processing method according to claim 29, wherein the second high frequency power is supplied. 【請求項３９】 前記第２の電極を接地電位に保持する
ことを特徴とする請求項３８に記載のプラズマ処理方
法。39. The plasma processing method according to claim 38, wherein the second electrode is held at a ground potential. 【請求項４０】 チャンバ内の第１の電極上に半導体ウ
ェハを搭載し、 前記第１の電極に対向させて第２の電極を配置し、 前記チャンバ内にガスを供給し、前記ガスに前記第１及
び第２の電極を介すことなくエネルギーを投入してプラ
ズマを発生させ、 前記第２の電極に第１の周波数の第１高周波電力を供給
することを特徴とするプラズマ処理方法。40. A semiconductor wafer is mounted on a first electrode in a chamber, a second electrode is arranged so as to face the first electrode, a gas is supplied into the chamber, and a gas is supplied to the gas. A plasma processing method, characterized in that energy is input to generate plasma without passing through the first and second electrodes, and first high-frequency power of a first frequency is supplied to the second electrode. 【請求項４１】 前記第１の周波数は、１０ＭＨｚ乃至
４０ＭＨｚであることを特徴とする請求項４０に記載の
プラズマ処理方法。41. The plasma processing method of claim 40, wherein the first frequency is 10 MHz to 40 MHz. 【請求項４２】 前記第１の周波数は、４０ＭＨｚ乃至
１００ＭＨｚであることを特徴とする請求項４０に記載
のプラズマ処理方法。42. The plasma processing method according to claim 40, wherein the first frequency is 40 MHz to 100 MHz. 【請求項４３】 前記エネルギーの投入は、前記チャン
バ内へのマイクロ波の導入であることを特徴とする請求
項４０に記載のプラズマ処理方法。43. The plasma processing method according to claim 40, wherein the input of energy is introduction of microwaves into the chamber. 【請求項４４】 前記エネルギーの投入は、前記チャン
バ内に高周波の磁界を発生させることであり、 前記第１の電極を一定の電位に保持し、 前記第２の電極にさらに第２の周波数の第２高周波電力
を供給することを特徴とする請求項４０に記載のプラズ
マ処理方法。44. The input of energy is to generate a high-frequency magnetic field in the chamber, hold the first electrode at a constant potential, and apply a second frequency to the second electrode. The plasma processing method of claim 40, wherein the second high frequency power is supplied. 【請求項４５】 前記第１の電極を接地電位に保持する
ことを特徴とする請求項４４に記載のプラズマ処理方
法。45. The plasma processing method according to claim 44, wherein the first electrode is held at a ground potential. 【請求項４６】 前記第１及び第２の電極間の距離を電
子の平均自由行程の２倍以下に設定することを特徴とす
る請求項２９又は４０に記載のプラズマ処理方法。46. The plasma processing method according to claim 29, wherein the distance between the first and second electrodes is set to be equal to or less than twice the mean free path of electrons. 【請求項４７】 前記エネルギーの投入は、前記第１の
電極と前記第２の電極の側方の領域で行われ、該領域で
生成されたプラズマを前記第１の電極と前記第２の電極
の間に導入することを特徴とする請求項２９又は４０に
記載のプラズマ処理方法。47. The energy input is performed in a region lateral to the first electrode and the second electrode, and plasma generated in the region is applied to the first electrode and the second electrode. The plasma processing method according to claim 29 or 40, wherein the plasma processing method is introduced during the period.