JPH09321031A - Plasma treating apparatus - Google Patents

Plasma treating apparatus

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JPH09321031A
JPH09321031A JP8300039A JP30003996A JPH09321031A JP H09321031 A JPH09321031 A JP H09321031A JP 8300039 A JP8300039 A JP 8300039A JP 30003996 A JP30003996 A JP 30003996A JP H09321031 A JPH09321031 A JP H09321031A
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賢悦 横川
Naoshi Itabashi
直志 板橋
Shinichi Taji
新一 田地
Masashi Mori
政士 森
Keizo Suzuki
敬三 鈴木
Tetsuo Ono
哲郎 小野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To generate a highly uniform magnetic field-having microwave plasma by feeding a an electromagnetic wave from a power source to a flat conductor board to radiate an electromagnetic wave for forming a plasma from the conductor board. SOLUTION: An electromagnetic wave for forming a plasma is fed to a circular graphite conductor board 107 from a UHF band power source 104 through a coaxial line 103. The conductor board 107 is formed through a dielectric 106 on a ground potential conductor board 105 to form a microstrip line resonator owing to which a high frequency current flows at high efficiency on the circular conductor board to radiate an electromagnetic wave in air at the plasma side, thus forming a plasma of raw material gas by the mutual reaction of the electromagnetic wave radiated from the board 107 with a magnetic field caused by an air core coil 102.

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】本発明は半導体装置の製造装
置、特に、気相中の原料ガスをプラズマ化し、活性化し
た粒子の物理または化学反応により半導体材料の表面を
処理するドライエッチング工程に用いられるプラズマ表
面処理装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is used in a semiconductor device manufacturing apparatus, and more particularly in a dry etching step of treating a surface of a semiconductor material by plasma-converting a raw material gas in a gas phase and performing physical or chemical reaction of activated particles. Related plasma surface treatment apparatus.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来の半導体装置の製造行程で用いられ
るプラズマ利用の装置として、例えば、エッチングにつ
いては日立評論，76，No.7，（1994），55〜58頁で記さ
れている有磁場マイクロ波エッチング装置が用いられて
きた。有磁場マイクロ波エッチング装置は空心コイルで
発生させた磁場と立体回路を介して真空容器内に導入さ
れるマイクロ波領域の電磁波で気体をプラズマ化してい
る。この従来装置は低ガス圧で高いプラズマ密度が得ら
れることから高精度かつ高速で試料の加工を行うことが
できる。さらに、、例えば、アプライドフィジックスレ
ター（Appl．Phys．Lett．），62，No．13（1993），14
69〜1471頁に永久磁石による局所磁場を用いる有磁場マ
イクロ波エッチング装置が報告されている。この装置で
は磁場を永久磁石により形成するため装置コスト及び消
費電力とも上記従来装置に比べ格段に低くすることがで
きる。また、特開平３−１２２２９４号に、１００ＭＨ
ｚから１ＧＨｚの高周波によりプラズマを生成し、ミラ
ー磁場を用いて効率よくエッチングすることが開示され
ている。さらに、特開平６−２２４１５５号には、櫛状
のアンテナから１００から５００ＭＨｚの高周波をかけ
てプラズマを生成し、大口径化チャンバ内で均一なプラ
ズマを形成することが記載されている。2. Description of the Related Art As an apparatus using plasma used in a conventional semiconductor device manufacturing process, for example, etching is described in Hitachi Review, 76, No. 7, (1994), pages 55-58. Microwave etching equipment has been used. The magnetic field microwave etching apparatus converts the gas into plasma with the electromagnetic field in the microwave region introduced into the vacuum container through the magnetic field generated by the air-core coil and the three-dimensional circuit. Since this conventional apparatus can obtain a high plasma density with a low gas pressure, it can process a sample with high accuracy and high speed. Further, for example, Applied Physics Letter (Appl. Phys. Lett.), 62, No. 13 (1993), 14
A magnetic field microwave etching apparatus using a local magnetic field by a permanent magnet is reported on pages 69 to 1471. In this device, since the magnetic field is formed by the permanent magnet, the device cost and the power consumption can be remarkably reduced as compared with the conventional device. In addition, Japanese Patent Laid-Open No. 3-122294 discloses 100 MH.
It is disclosed that plasma is generated by a high frequency of 1 GHz from z and is efficiently etched using a mirror magnetic field. Further, JP-A-6-224155 describes that a comb-shaped antenna is used to generate a plasma by applying a high frequency of 100 to 500 MHz to form a uniform plasma in a large diameter chamber.

【０００３】また、特にシリコン酸化膜加工用として狭
電極平行平板型（以下「狭電極型」という）の装置が実
用化されている。狭電極型は１ｃｍから２ｃｍ間隔の平
行平板に十数から数十メガヘルツの高周波を印加し、プ
ラズマを形成している。狭電極型装置は原料ガス圧力が
数十ｍＴｏｒｒ領域で用いられる。狭電極型は比較適安
定な酸化膜エッチング特性が長期にわたって得られる特
徴を持つ。Further, a narrow electrode parallel plate type (hereinafter referred to as "narrow electrode type") device has been put into practical use especially for processing a silicon oxide film. In the narrow electrode type, a high frequency of several tens to several tens of megahertz is applied to a parallel plate having an interval of 1 cm to 2 cm to form plasma. The narrow electrode type device is used in a source gas pressure range of several tens of mTorr. The narrow electrode type has the characteristic that stable and stable oxide film etching characteristics can be obtained over a long period of time.

【０００４】また、特開平７−３０７２００号には、導
入波長の１／４長を有する放射状のアンテナから３００
ＭＨｚ程度の高周波をかけることが記載されている。Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 7-307200, a radial antenna having a length of ¼ of the introduced wavelength is described as 300
It is described that a high frequency of about MHz is applied.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記永久磁石
による局所磁場を用いる有磁場マイクロ波エッチング装
置では小型永久磁石による複数個使用しているため、磁
場領域プラズマが主に生成されている領域でのプラズマ
の均一性が悪く、被加工試料をプラズマ生成領域から離
した位置に設置し、拡散によりプラズマを均一化して使
用する。このため被加工試料位置では十分なプラズマ密
度が得られず十分な加工速度が得られないという問題が
ある。However, since the magnetic field microwave etching apparatus using the local magnetic field by the permanent magnet uses a plurality of small permanent magnets, the magnetic field region plasma is mainly generated in the region. Since the uniformity of the plasma is poor, the sample to be processed is placed at a position away from the plasma generation region, and the plasma is made uniform by diffusion before use. Therefore, there is a problem that a sufficient plasma density cannot be obtained at the position of the sample to be processed and a sufficient processing speed cannot be obtained.

【０００６】また、特開平３−１２２２９４号や特開平
６−２２４１５５号のようなＥＣＲ型の装置では、有磁
場マイクロ波プラズマ源は試料に対面する位置から電磁
波を導入するため、試料対面位置は絶縁体しか敷設でき
ない。これにより、被加工試料に高周波バイアスを印加
する場合等に必要なアース電極を、理想的な位置である
被加工試料と対面する位置に設置できず、バイアスの不
均一が生じるという問題もあった。Further, in the ECR type apparatus such as those disclosed in JP-A-3-122294 and JP-A-6-224155, the magnetic field microwave plasma source introduces electromagnetic waves from a position facing the sample, so that the sample facing position is Only insulators can be laid. As a result, the ground electrode, which is necessary when applying a high frequency bias to the sample to be processed, cannot be installed at a position facing the sample to be processed, which is an ideal position, and there is a problem that the bias becomes nonuniform. .

【０００７】さらに、狭電極型は比較的使用ガス圧力が
高いため、特に０．２ミクロンレベル以下ではプラズマ
中の活性種の指向性が不均一になり、微細加工性が悪
く、またプラズマ密度が低いためエッチング速度が低い
点に問題がある。一方で、ＥＣＲ型や誘導結合型等いわ
ゆる高密度プラズマ源を用いた装置は原料ガスの解離が
進みすぎ、気相またはウエハ表面での化学反応が制御し
にくく、安定なエッチング特性が得られにくい問題を有
する。特に、シリコン酸化膜のエッチングでは、エッチ
ングとデポジションを競合させることで選択比を得るプ
ロセスなため、反応の制御性が悪いと選択比や深い孔の
加工（高アスペクト加工）性能に重大な影響を与える。Further, since the narrow electrode type has a relatively high gas pressure, the directivity of the active species in the plasma becomes non-uniform at a level of 0.2 micron or less, the fine workability is poor, and the plasma density is low. Since it is low, there is a problem in that the etching rate is low. On the other hand, in an apparatus using a so-called high-density plasma source such as an ECR type or an inductively coupled type, the dissociation of the raw material gas proceeds too much, the chemical reaction in the vapor phase or on the wafer surface is difficult to control, and stable etching characteristics are difficult to obtain. Have a problem. In particular, in the etching of silicon oxide film, it is a process to obtain the selection ratio by competing etching and deposition, so if the controllability of the reaction is poor, the selection ratio and deep hole processing (high aspect processing) performance will be significantly affected. give.

【０００８】また、特開平６−２２４１５５号記載のよ
うな櫛状のアンテナや特開平７−３０７２００号記載の
ような放射状のアンテナでは、アンテナを利用しない場
合に比べればプラズマの均一性は上がるが、それでも高
い均一性を得ることはできない。Further, in the comb-shaped antenna described in JP-A-6-224155 and the radial antenna described in JP-A-7-307200, the uniformity of plasma is improved as compared with the case where no antenna is used. However, it is still impossible to obtain high uniformity.

【０００９】本発明の目的は、消費電力が少なく、被加
工試料の加工面積が広い場合にも高均一な有磁場マイク
ロ波プラズマを発生させ、かつ微細加工性に優れ、高選
択比、高アスペクト加工が可能で、高速度の加工処理が
行えるプラズマ処理装置を提供することにある。An object of the present invention is to generate a highly uniform magnetic field microwave plasma with low power consumption even when the processing area of a sample to be processed is wide, and to have excellent fine processing property, high selection ratio and high aspect ratio. An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus that can be processed and can perform high-speed processing.

【００１０】本発明の他の目的は、ＥＣＲ型の装置にお
いて、被加工試料に対面する位置にアース電極を設置す
ることができ、高周波バイアスの均一化が容易にできる
プラズマ処理装置を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus in an ECR type apparatus, in which a ground electrode can be installed at a position facing a sample to be processed and a high frequency bias can be easily made uniform. It is in.

【００１１】[0011]

【課題を解決するための手段】上記第１の目的は、電磁
波を電源から平面状の導体板へ供給し、その導体板から
プラズマを形成するための電磁波を放射することにより
達成される。平面から電磁波を供給することにより、ウ
エハー方向に電磁波を均一に供給できるため、プラズマ
の高均一性が得られることとなる。The first object is achieved by supplying an electromagnetic wave from a power source to a flat conductor plate and radiating the electromagnetic wave for forming plasma from the conductor plate. By supplying the electromagnetic waves from the plane, the electromagnetic waves can be uniformly supplied in the wafer direction, so that high uniformity of plasma can be obtained.

【００１２】さらに、周波数が３００ＭＨｚから１ＧＨ
ｚのＵＨＦ帯の電磁波を供給する場合には、３００ＭＨ
ｚから１ＧＨｚの電磁波は、波長が３０ｃｍから８０ｃ
ｍであるため、８インチから１６インチ程度の大口径プ
ラズマ処理装置の真空容器径と同程度であり、大口径の
ウエハーを処理するのに適している。Further, the frequency is 300 MHz to 1 GH.
When supplying electromagnetic waves in the UHF band of z, 300 MH
Electromagnetic waves from z to 1 GHz have a wavelength of 30 cm to 80 c
Since it is m, it is about the same as the vacuum container diameter of a large diameter plasma processing apparatus of about 8 inches to 16 inches, and is suitable for processing a large diameter wafer.

【００１３】また、エッチングガスのガス圧を０．１１
から３Ｐａの範囲にした場合には、エッチングに寄与す
る活性種の指向性が整うと共にエッチング速度が大きく
なり、微細加工性に特に優れる効果がある。ガス圧を小
さくし過ぎた場合は、プラズマ密度が小さくなり所望の
エッチング速度が得られない一方で、ガス圧を大きくし
過ぎた場合は、指向性が揃わなくなってしまう。The gas pressure of the etching gas is set to 0.11.
When the range is from 3 to 3 Pa, the directivity of the active species that contributes to etching is adjusted, the etching rate is increased, and there is an effect of being particularly excellent in fine workability. If the gas pressure is too low, the plasma density will be low, and the desired etching rate will not be obtained. On the other hand, if the gas pressure is too high, the directivity will not be uniform.

【００１４】さらに、導体板とエッチングガスとを反応
させてエッチングに必要とされる活性種を形成するよう
に、導体板の材料とエッチングガスを選ぶことにより、
効率的に所望の活性種を得ることができ、反応を制御し
易くなる。特に、この導電板に、ＵＨＦ帯の周波数の電
界とそのＵＨＦ帯の周波数とは異なる周波数の電界を重
畳して供給すると、導電板にかかるバイアスが大きくな
り、導電板と反応ガスとの反応性が高くなり、エッチン
グ反応に寄与する所望の活性種を、より多く生成するこ
とが可能となる。Further, by selecting the material of the conductor plate and the etching gas so that the conductor plate and the etching gas are reacted to form the active species required for etching,
The desired active species can be efficiently obtained, and the reaction becomes easy to control. In particular, when an electric field having a frequency in the UHF band and an electric field having a frequency different from the frequency in the UHF band are superposed and supplied to this conductive plate, the bias applied to the conductive plate becomes large and the reactivity between the conductive plate and the reaction gas is increased. It becomes possible to generate more desired active species that contribute to the etching reaction.

【００１５】また、上記第２の目的は、反応容器内の試
料と対面する位置に、電磁波放射アンテナと誘電体とア
ース電位導体からなる電極を設けることで達成される。
このように、アース電位を試料と対面する位置に設ける
ことができるので、ウエハーに均一にバイアスがかかる
ことになり、結果的にウエハーの中心部と端部でのエッ
チング速度を均一化することができる。なお、上記のよ
うな構造とすればアンテナ形状を必ずしも平面状とする
必要はなく、従来の放射状や櫛状のアンテナでも良い。The second object is achieved by providing an electrode composed of an electromagnetic wave radiation antenna, a dielectric and a ground potential conductor at a position facing the sample in the reaction vessel.
As described above, since the ground potential can be provided at the position facing the sample, the wafer is uniformly biased, and as a result, the etching rate at the center and the edge of the wafer can be made uniform. it can. Note that, with the above structure, the antenna shape does not necessarily have to be planar, and a conventional radial or comb antenna may be used.

【００１６】[0016]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

（実施例１）本実施例では、ＵＨＦ帯の電磁波と磁場と
の相乗作用により気相中に導入した原料ガスをプラズマ
化し、さらに被加工試料と対面する位置に導体板を設置
し、導体板上でのプラズマとの反応により被加工試料表
面に作用する活性粒子が制御できる構造とした。この導
体板にさらに高周波電界を印加して前記の反応を効率よ
く行なわせる機能も付加可能である。この導体板はＵＨ
Ｆ帯電磁波の放射機能と被加工試料に印加する高周波電
界の対向電極としての機能を合わせ持つ。(Example 1) In this example, the source gas introduced into the gas phase was made into plasma by the synergistic effect of the electromagnetic wave and the magnetic field in the UHF band, and a conductor plate was placed at a position facing the sample to be processed. The structure is such that the active particles acting on the surface of the sample to be processed can be controlled by the reaction with the above plasma. It is possible to add a function of applying a high-frequency electric field to the conductor plate to efficiently carry out the reaction. This conductor plate is UH
It has both the function of radiating the F band electromagnetic wave and the function of the counter electrode of the high frequency electric field applied to the sample to be processed.

【００１７】この装置を図１に示す。図１の実施例では
真空容器１０１の周囲に空心コイル１０２が配置されて
いる。真空容器１０１中には同軸線路１０３により５０
０ＭＨｚの電磁波がＵＨＦ帯電源１０４により供給され
ている。図２にＵＨＦ帯電磁波の供給部詳細図を示す。
真空中に導入された電磁波はア−ス電位の導体板１０５
に石英からなる誘電体１０６を介し近接したグラファイ
ト製の円形導体板１０７に供給されている。円形導体板
１０７の直径は円形導体板上で電磁波の共振モードが得
られる径としている。本実施例ではＴＭ１１モードの励
振が可能な直径約１５ｃｍの円形導体板１０７を用い
た。なお、ＴＭ１１モードとは、電磁波の伝搬形態で、
本実施例では円形導体板とアース電位導体間で形成され
る電磁波の最も低次の定在波分布で、基本モードとなる
ものである。円形導体板１０７上へのＵＨＦ帯電磁波の
給電は、図２に示すよううに中心をさけるように施され
ている。円形導体板１０７の中心位置でＵＨＦ帯電磁波
の給電を行うと円形導体板上での電磁波電圧の定在波の
節がその位置に相当するため効率よく電磁波を空間に放
射できない。よって、図２に示す本実施例の構成では偏
心した位置にＵＨＦ帯電磁波を給電し、高い電磁波放射
効率が得られるようになっている。図１に示すようにＵ
ＨＦ帯電源１０４の出力は１００メガヘルツ以上通過さ
せる高域通過フィルタ１０８と２０メガヘルツ以下を通
過させる低域通過フィルタ１０９が接続されている。低
域通過フィルタ１０９の一端はアースまたは３００キロ
ヘルツの高周波電源１１６に接続されている。また被加
工試料１１０が設置される試料台１１１には８００キロ
ヘルツの高周波電源１１２が接続されている。また試料
台１１１には温度制御手段１１３が設置され被加工試料
１１０が常に一定の温度になるよう設定されている。本
実施例では被加工試料１１０の温度が常に摂氏６０度程
度になるよう設定されている。電磁波を放射する円形導
体板１０７の温度もアース電位の導体板１０５に設置さ
れた温度制御手段１１４により制御されている。円形導
体板１０７の円周部には酸化アルミニュウム（アルミ
ナ）で形成されたリング１１５で覆われている。円形導
体板１０７の円周部はＵＨＦ帯電磁波の電界が最も強く
分布する位置であり、このリング１１５により円形導体
板１０７の円周部での局所的なプラズマ形成を防止し均
一なプラズマ形成が可能となる。本実施例ではリング１
１５の材質をアルミナとしたが、前記リング１１５は電
磁波を透過できる材質であり、かつ半導体素子の加工の
際に問題となる不純物を発生する度合が少なければよい
ので、他に石英、窒化シリコン、窒化ボロン、ステアタ
イト、ジルコニアを用いても同様の効果がある。真空容
器１０１中には原料ガス導入手段１１６により原料ガス
が導入されている。本実施例では原料ガスにＣ4Ｆ8とア
ルゴンを混合した原料ガスを用い、真空容器１０１中に
５から１５ｍＴｏｒｒ導入した。以上の基本構成によ
り、本実施例ではシリコン酸化膜のエッチングを行う。This device is shown in FIG. In the embodiment of FIG. 1, the air-core coil 102 is arranged around the vacuum container 101. In the vacuum vessel 101, 50 is provided by the coaxial line 103.
An electromagnetic wave of 0 MHz is supplied by the UHF band power source 104. FIG. 2 shows a detailed view of the UHF band electromagnetic wave supplying section.
The electromagnetic wave introduced into the vacuum is the conductor plate 105 having an earth potential.
Is supplied to a circular conductive plate 107 made of graphite, which is adjacent to the circular conductive plate 107 via a dielectric 106 made of quartz. The diameter of the circular conductor plate 107 is set so that the resonance mode of electromagnetic waves can be obtained on the circular conductor plate. In this embodiment, a circular conductor plate 107 having a diameter of about 15 cm that can excite TM11 mode is used. The TM11 mode is a form of electromagnetic wave propagation.
In the present embodiment, the lowest-order standing wave distribution of electromagnetic waves formed between the circular conductor plate and the ground potential conductor is the fundamental mode. The UHF band electromagnetic wave is fed onto the circular conductor plate 107 so as to avoid the center as shown in FIG. When the UHF band electromagnetic wave is fed at the central position of the circular conductor plate 107, the node of the standing wave of the electromagnetic wave voltage on the circular conductor plate corresponds to that position, so that the electromagnetic wave cannot be efficiently radiated into space. Therefore, in the configuration of this embodiment shown in FIG. 2, the UHF band electromagnetic wave is fed to the eccentric position to obtain high electromagnetic wave radiation efficiency. U as shown in FIG.
The output of the HF band power source 104 is connected to a high-pass filter 108 that passes 100 MHz or more and a low-pass filter 109 that passes 20 MHz or less. One end of the low pass filter 109 is connected to ground or a high frequency power supply 116 of 300 kHz. Further, a high frequency power source 112 of 800 kHz is connected to a sample table 111 on which the sample 110 to be processed is installed. A temperature control means 113 is installed on the sample table 111 so that the sample 110 to be processed is always kept at a constant temperature. In this embodiment, the temperature of the sample 110 to be processed is always set to about 60 degrees Celsius. The temperature of the circular conductor plate 107 that radiates electromagnetic waves is also controlled by the temperature control means 114 installed on the conductor plate 105 at the ground potential. The circumference of the circular conductor plate 107 is covered with a ring 115 made of aluminum oxide (alumina). The circumference of the circular conductor plate 107 is the position where the electric field of the UHF band electromagnetic wave is most strongly distributed, and the ring 115 prevents local plasma formation at the circumference of the circular conductor plate 107 to form uniform plasma. It will be possible. In this embodiment, ring 1
Although the material of 15 is alumina, the ring 115 is a material that can transmit an electromagnetic wave, and since it is sufficient that impurities that cause a problem during processing of a semiconductor element are less likely to occur, quartz, silicon nitride, The same effect can be obtained by using boron nitride, steatite, or zirconia. A raw material gas is introduced into the vacuum container 101 by the raw material gas introduction means 116. In this example, a raw material gas prepared by mixing C 4 F 8 and argon was used as the raw material gas and introduced into the vacuum container 101 at 5 to 15 mTorr. With this basic structure, the silicon oxide film is etched in this embodiment.

【００１８】次に図１の実施例の動作を説明する。プラ
ズマを形成するための電磁波はＵＨＦ帯電源１０４より
同軸線路１０３を介しグラファイト製の円形導体板１０
７に供給される。円形導体板１０７はアース電位の導体
板１０５に誘電体１０６を介して形成することでマイク
ロストリップ線路共振器を構成する。円形導体板１０７
の共振器構造により円形導体板面に高周波の電流が高効
率に流れ、プラズマ側の空間に電磁波を放射する。この
ようにして円形導体板１０７から放射された電磁波と空
心コイル１０２による磁場との相互作用により原料ガス
がプラズマ化される。この時真空容器１０１内の磁場を
５００メガヘルツの電磁波に対し、電子サイクロトロン
共鳴の条件をたす大きさ（１００から２５０ガウス）に
設定することで、高効率にプラズマを形成することが可
能となる。Next, the operation of the embodiment shown in FIG. 1 will be described. An electromagnetic wave for forming plasma is a circular conductor plate 10 made of graphite from a UHF band power source 104 via a coaxial line 103.
7 is supplied. The circular conductor plate 107 forms a microstrip line resonator by being formed on the conductor plate 105 at the ground potential via the dielectric 106. Circular conductor plate 107
Due to this resonator structure, a high-frequency current flows with high efficiency on the circular conductor plate surface and radiates electromagnetic waves to the space on the plasma side. In this way, the raw material gas is turned into plasma by the interaction between the electromagnetic wave radiated from the circular conductor plate 107 and the magnetic field generated by the air-core coil 102. At this time, the magnetic field in the vacuum container 101 is set to a magnitude (100 to 250 gauss) that satisfies the condition of electron cyclotron resonance with respect to an electromagnetic wave of 500 MHz, so that plasma can be formed with high efficiency. .

【００１９】図３に示すようにＵＨＦ帯の電磁波により
電子サイクロトロン共鳴現象を用いてプラズマを形成す
ると、従来電子サイクロトロン共鳴型プラズマで用いら
れていた２．４５ギガヘルツのマイクロ波帯に比べ電子
密度を高くでき、かつ電子温度が低い状態を実現でき
る。プラズマ中の原料ガスの解離は電子温度に依存する
ため、低解離なプラズマを形成することができる。ま
た、プラズマの形成機構は電子サイクロトロン共鳴を用
いているので、従来のマイクロ波帯を用いた電子サイク
ロトロン共鳴型と同様、低ガス圧で高密度なプラズマ形
成が可能となる。これにより従来高密度プラズマ源で問
題となっていた高解離によるエッチング反応の制御性劣
化という問題が解決できる。As shown in FIG. 3, when a plasma is formed by using the electron cyclotron resonance phenomenon with electromagnetic waves in the UHF band, the electron density is higher than that in the microwave band of 2.45 GHz which is conventionally used in the electron cyclotron resonance type plasma. It is possible to achieve a high temperature and a low electron temperature. Since the dissociation of the source gas in the plasma depends on the electron temperature, low dissociation plasma can be formed. Further, since the plasma formation mechanism uses electron cyclotron resonance, it is possible to form a high density plasma with a low gas pressure as in the conventional electron cyclotron resonance type using a microwave band. As a result, the problem of controllability of the etching reaction due to high dissociation, which has been a problem with conventional high-density plasma sources, can be solved.

【００２０】次に、電磁波周波数に対するＥＣＲプラズ
マにおけるプラズマ生成効率について記す。プラズマの
生成効率は電子及びイオンの荷電粒子の生成速度と損失
速度のバランスにより決まる。まず、荷電粒子の生成速
度について記す。ガス圧力１〜数１０ｍＴｏｒｒにおけ
るＥＣＲプラズマのプラズマ加熱機構はＥＣＲ現象によ
るものと電子の衝突加熱機構による２種類が主となる。
ＥＣＲによる加熱効率はＥＣＲ領域の大きさで決まり、
大きい程高い加熱効率が得られる。ＥＣＲ領域の大きさ
は磁場勾配の大きさと電磁波周波数にほぼ反比例する。
よってＥＣＲ現象による加熱効率は電磁波周波数が低い
方が高い傾向となる。また、電子の衝突加熱機構による
加熱効率は、電磁波の振動電界に対する電子の追随性に
依存する。従来のＥＣＲで用いられうマイクロ波領域
（例えば２．４５ＧＨｚ）は電子の慣性により電磁波電
界の振動に電子が十分追従できず加熱効率としては低く
なる。よって衝突加熱による加熱効率も周波数が低い方
が高い効率が得られる。しかし、電磁波周波数が低すぎ
る場合には気相内粒子や真空容器壁等との電子の衝突に
よるエネルギー損失が大きくなり、加熱効率が低くなる
ので衝突加熱による効率は本発明でのＵＨＦ帯が最も効
率的である。次に、荷電粒子の損失速度について記す。
電磁波周波数が低い場合にはＥＣＲに必要な磁場が少な
くてすむ。しかし磁場はプラズマを空間に閉じ込め、損
失を低下させる働きを持つことから低い磁場では損失速
度が早まり、プラズマの生成効率を下げる要因となる。
よって、電磁波周波数が低い場合生成速度が早まり、プ
ラズマ生成効率に有効（但し、衝突加熱機構においては
低すぎると逆効果となる）と記したが、荷電粒子の損失
速度も早まるため総合的に考えるとプラズマ生成効率は
低くなってしまう。この現象をＥＣＲプラズマ生成効率
と電磁波周波数の関係としてまとめたものが図１６であ
る。電磁波周波数が低い場合には、衝突加熱機構におけ
る電子のエネルギー損失の増大と磁場強度が小さいこと
によるプラズマの閉じ込め効果の減少でプラズマ生成効
率が低くなり、電磁波周波数が高い場合には、ＥＣＲ領
域の減少と電子の電磁波電界振動に対する追従性の低下
からプラズマ生成効率が低下する。よって、低ガス圧力
でも良好なプラズマ形成が可能なＥＣＲ方式においては
図１６に示すように、３００から１０００ＭＨｚのＵＨ
Ｆ帯が最も高いプラズマ生成効率有する。ＵＨＦ帯では
高いプラズマ生成効率が得られるだけでなく、従来のマ
イクロ波帯より必要な磁場強度が低くてすむため、従来
大電力を必要としていた磁場形成を大幅に省力化が達成
出来る。またプラズマ生成効率が高いと言うことは、低
い電子温度で高いプラズマ密度が維持できることを示し
ており原料ガスの解離を抑制したプラズマ形成が可能と
なる。Next, the plasma generation efficiency in ECR plasma with respect to the electromagnetic wave frequency will be described. The plasma generation efficiency is determined by the balance between the generation rate of electron and ion charged particles and the loss rate. First, the generation rate of charged particles will be described. The plasma heating mechanism of ECR plasma at a gas pressure of 1 to several tens of mTorr is mainly of two types, that is, an ECR phenomenon and an electron collision heating mechanism.
ECR heating efficiency is determined by the size of the ECR area,
The larger the value, the higher the heating efficiency. The size of the ECR region is almost inversely proportional to the size of the magnetic field gradient and the electromagnetic wave frequency.
Therefore, the heating efficiency due to the ECR phenomenon tends to be higher when the electromagnetic wave frequency is lower. The heating efficiency of the electron collision heating mechanism depends on the ability of the electrons to follow the oscillating electric field of electromagnetic waves. In the microwave region (for example, 2.45 GHz) used in the conventional ECR, the electrons cannot sufficiently follow the vibration of the electromagnetic field due to the inertia of the electrons, and the heating efficiency becomes low. Therefore, the lower the frequency, the higher the efficiency of the collision heating. However, if the electromagnetic wave frequency is too low, the energy loss due to the collision of electrons with the particles in the gas phase, the wall of the vacuum container, etc. becomes large, and the heating efficiency becomes low. Therefore, the efficiency due to collision heating is the most in the UHF band of the present invention. It is efficient. Next, the loss rate of charged particles will be described.
When the electromagnetic wave frequency is low, the magnetic field required for ECR is small. However, since the magnetic field has the function of confining plasma in the space and reducing the loss, the loss rate is accelerated in a low magnetic field, which becomes a factor to reduce the plasma generation efficiency.
Therefore, it was stated that the generation rate becomes faster when the electromagnetic wave frequency is low and it is effective for the plasma generation efficiency (however, it is counterproductive if it is too low in the collision heating mechanism), but it is also considered comprehensively because the loss rate of charged particles also becomes faster. Therefore, the plasma generation efficiency becomes low. FIG. 16 summarizes this phenomenon as a relationship between ECR plasma generation efficiency and electromagnetic wave frequency. When the electromagnetic wave frequency is low, the plasma generation efficiency becomes low due to the increase of electron energy loss in the collision heating mechanism and the decrease of the plasma confinement effect due to the small magnetic field strength, and when the electromagnetic wave frequency is high, the ECR region The plasma generation efficiency decreases due to the decrease and the followability of the electron to the electromagnetic field vibration. Therefore, as shown in FIG. 16, in the ECR method capable of forming good plasma even at a low gas pressure, as shown in FIG.
The F band has the highest plasma generation efficiency. In the UHF band, not only high plasma generation efficiency can be obtained, but also the required magnetic field strength is lower than that in the conventional microwave band, so that the magnetic field formation, which conventionally required large power, can be significantly saved. High plasma generation efficiency means that a high plasma density can be maintained at a low electron temperature, and plasma formation that suppresses dissociation of the source gas is possible.

【００２１】次に反応制御法について説明する。先の説
明より、ＵＨＦ帯の電磁波では電子サイクロトロン共鳴
プラズマを形成することで低解離なプラズマが実現でき
た。しかし低解離性だけではシリコン酸化膜エッチング
に理想的な反応種制御は困難である。例えばフロン系ガ
ス（本実施例ではＣ4Ｆ8）を用いてプラズマを形成する
場合、シリコン酸化膜エッチングに有用な反応種はＣ
Ｆ、ＣＦ2である。低解離なプラズマによりこれら反応
種を相対的に多く形成できたとしても、フッ素原子が多
量に生成されてしまう。フッ素原子はシリコン酸化膜エ
ッチング時の対シリコン、レジスト、窒化膜に対する選
択比低下の主要因であり、エッチング条件としてはあま
り好ましくない粒子である。そこで本発明では電磁波放
射を行う円形導体板１０７をグラファイトで形成し、グ
ラファイト表面とフッ素原子を反応させる構造とした。
グラファイト表面でフッ素を反応させることにより、有
害なフッ素原子量をへらし、有効なＣＦ、ＣＦ2を生成
して被加工試料のエッチングに反映させることができ
る。特に被加工試料１１０に対面する円形導体板１０７
をグラファイトとしていることにより、最も効果的にグ
ラファイト表面の反応を被加工試料１１０上に反映する
ことができる。空心コイル１０２による磁場を調整する
ことにより、被加工試料１１０と円形導体板１０７間に
電子サイクロトロン共鳴磁場を形成することで被加工試
料１１０と円形導体板１０７が近接した状態（円形導体
板１０７表面の反応を高効率に被加工試料表面の反応に
反映できる状態）でも均一なプラズマ形成が可能であ
る。本実施例では被加工試料１１０と円形導体板１０７
間距離を２ｃｍから３０ｃｍの間で可変可能な構造と
し、プラズマの均一性と円形導体板１０７表面での反応
の被加工試料表面への反映効率の両方を両立可能な位置
へ調整できる構造となっている。電磁波を放射する円形
導体板１０７の温度はアース電位の導体板１０５に設置
された温度制御手段１１４により制御され、常に一定な
温度に保たれている。これにより円形導体板１０７上で
の反応の安定化をはかっている。また、本実施例では円
形導体板１０７が低域通過フィルタ１０９を介しアース
に接続されている。これにより試料台１１１に印加する
８００キロヘルツの高周波に対しては円形導体板１０７
がアース電極として作用し、被加工試料に印加するバイ
アスの均一化も可能となる。本実施例では円形導体板１
０７をグラファイトとしたがシリコンを用いてもフッ素
の消費効果があるため同様な反応制御機能がある。本実
施例ではシリコン酸化膜をエッチングするためにＣ4Ｆ8
をベースに酸素を混合した原料ガスを用いたが、その他
として主ガスにＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、ＣＨＦ3、ＣＨ2Ｆ2、Ｃ
Ｈ3Ｆを用いても同様な効果があることは言うまでもな
い。また添加ガスとしても酸素の他に水素、ＣＯ、希ガ
スを用いても同様で有効な効果がある。Next, the reaction control method will be described. From the above description, low dissociation plasma was realized by forming electron cyclotron resonance plasma with UHF band electromagnetic waves. However, it is difficult to control the reactive species ideal for etching silicon oxide film only by low dissociation. For example, when a plasma is formed using a CFC-based gas (C 4 F 8 in this embodiment), a reactive species useful for etching a silicon oxide film is C.
F and CF 2 . Even if a relatively large amount of these reactive species can be formed by the low dissociation plasma, a large amount of fluorine atoms will be generated. Fluorine atoms are the main cause of the decrease in the selection ratio with respect to silicon, the resist, and the nitride film during etching of the silicon oxide film, and are particles that are not very preferable as etching conditions. Therefore, in the present invention, the circular conductor plate 107 that radiates electromagnetic waves is formed of graphite so that the surface of the graphite reacts with fluorine atoms.
By reacting fluorine on the surface of graphite, harmful atomic amount of fluorine can be reduced, and effective CF and CF 2 can be generated and reflected in etching of the sample to be processed. In particular, the circular conductor plate 107 facing the sample 110 to be processed
By using graphite as the material, the reaction on the surface of the graphite can be most effectively reflected on the sample 110 to be processed. By adjusting the magnetic field generated by the air-core coil 102, an electron cyclotron resonance magnetic field is formed between the sample 110 to be processed and the circular conductor plate 107, so that the sample 110 to be processed and the circular conductor plate 107 are close to each other (the surface of the circular conductor plate 107). Plasma can be formed even in a state in which the reaction of (1) can be highly efficiently reflected in the reaction of the surface of the sample to be processed. In this embodiment, the sample 110 to be processed and the circular conductor plate 107 are
The structure is such that the distance between the two can be varied from 2 cm to 30 cm, and the structure can be adjusted to a position where both the uniformity of plasma and the reflection efficiency of the reaction on the surface of the circular conductor plate 107 to the surface of the sample to be processed can be compatible. ing. The temperature of the circular conductor plate 107 that radiates electromagnetic waves is controlled by the temperature control means 114 installed on the conductor plate 105 at the ground potential, and is always kept at a constant temperature. This stabilizes the reaction on the circular conductor plate 107. Further, in this embodiment, the circular conductor plate 107 is connected to the ground via the low pass filter 109. As a result, the circular conductor plate 107 is applied to the high frequency of 800 kHz applied to the sample table 111.
Acts as a ground electrode, and the bias applied to the sample to be processed can be made uniform. In this embodiment, the circular conductor plate 1
Although graphite is used for 07, even if silicon is used, it has a similar reaction control function because it has a fluorine consumption effect. In this embodiment, C 4 F 8 is used to etch the silicon oxide film.
A raw material gas in which oxygen was mixed was used as a base, but CF 4 , C 2 F 6 , CHF 3 , CH 2 F 2 and C were used as the main gas in other cases.
It goes without saying that the same effect can be obtained by using H 3 F. The same effective effect can be obtained by using hydrogen, CO, or a rare gas as the additive gas in addition to oxygen.

【００２２】本実施例では、ＵＨＦ帯の電磁波に５００
ＭＨｚの電磁波を用いたが、３００ＭＨｚから１ＧＨｚ
の電磁波を用いても図３に示すのと同様の効果がある。
また３００ＭＨｚから１ＧＨｚの電磁波は波長が約３０
ｃｍから８０ｃｍで、８インチ以上特に１２インチウエ
ハ以上の大口径プラズマ処理装置の真空容器径と同程度
であり、真空容器内にプラズマの不安定性や不均一性を
伴う高次モードの定在波を発生しにくく、またプラズマ
形成に必要な磁場強度も従来のマイクロ波を用いる場合
に比べ小さくてすむ。よって、周波数範囲のＵＨＦ帯電
磁波でプラズマ形成を行うと、大口径ウエハの加工に適
したプラズマ処理装置が低コストで実現できる。よっ
て、本発明におけるプラズマ形成に用いるＵＨＦ帯電磁
波の周波数範囲を３００ＭＨｚから１ＧＨｚとする。In this embodiment, the electromagnetic wave in the UHF band is 500
We used electromagnetic waves of MHz, but from 300MHz to 1GHz
The same effect as shown in FIG. 3 can be obtained by using the above electromagnetic wave.
Electromagnetic waves from 300 MHz to 1 GHz have a wavelength of about 30.
cm to 80 cm, which is about the same as the vacuum vessel diameter of a large-diameter plasma processing apparatus of 8 inches or more, especially 12 inches or more wafers, and a standing wave of a higher mode accompanied by instability and nonuniformity of plasma in the vacuum vessel. Is less likely to occur, and the magnetic field strength required for plasma formation is smaller than that in the case of using a conventional microwave. Therefore, when plasma is formed with UHF electromagnetic waves in the frequency range, a plasma processing apparatus suitable for processing a large diameter wafer can be realized at low cost. Therefore, the frequency range of the UHF band electromagnetic wave used for plasma formation in the present invention is set to 300 MHz to 1 GHz.

【００２３】本実施例では被加工試料に印加する高周波
電界を８００ｋＨｚとしたが、１００ｋＨｚから２０Ｍ
Ｈｚの高周波電界印加でも同様の効果がある。In this embodiment, the high frequency electric field applied to the sample to be processed was set to 800 kHz, but from 100 kHz to 20 MHz.
The same effect can be obtained by applying a high frequency electric field of Hz.

【００２４】本実施例では円形導体板１０７を設置する
誘電体１０６を石英としたが、他に酸化アルミニュウ
ム、窒化シリコン、窒化ボロン、シリコンカーバイト、
ジルコニア、パイレックスガラス、テフロンを用いても
同様の効果がある。In this embodiment, the dielectric material 106 on which the circular conductor plate 107 is installed is made of quartz, but aluminum oxide, silicon nitride, boron nitride, silicon carbide,
The same effect can be obtained by using zirconia, Pyrex glass or Teflon.

【００２５】本実施例ではシリコン酸化膜のエッチング
を行う場合について述べたが、円形導体板１０７をシリ
コン、グラファイト、アルミ、ステンレスのいずれか１
種類とし、さらに原料ガスに塩素系ガスを用いることで
アルミ、シリコン、タングステンのエッチングに応用で
きる。In this embodiment, the case where the silicon oxide film is etched has been described, but the circular conductor plate 107 is made of silicon, graphite, aluminum or stainless steel.
It can be applied to etching of aluminum, silicon, and tungsten by selecting a type and using a chlorine-based gas as a source gas.

【００２６】本実施例では、試料に対面する位置に配置
された円形導体板１０７上での反応により活性粒子種制
御を行ったが、プラズマが接する５０パーセント以上の
真空容器壁を同様な材質で形成することでも同様な活性
粒子種制御が可能である。この時、壁に高周波電界印加
手段および温度制御手段を設置することで、高精度な活
性粒子種制御が可能となる。壁に印加する高周波電界は
被加工試料に印加する高周波電界と同様な１００キロヘ
ルツから２０メガヘルツの範囲が効率よくイオンを加速
し反応を促進できる。しかし、被加工試料に印加する高
周波電界とは周波数を２倍以上はなさないと、フィルタ
の設計が困難で互いの電源に影響を与えてしまう。よっ
て、例えば、被加工試料に印加する高周波電界を８００
キロヘルツとし、壁に印加する高周波電界を３００キロ
ヘルツとすると良い。これは前記円形導体板１０７にＵ
ＨＦ帯電磁波と同時に印加する高周波電源１１６におい
ても同様であり、高周波電源１１６の周波数も１００キ
ロヘルツから２０メガヘルツで、かつ被加工試料に印加
する高周波電界の周波数に対し２倍以上はなすことが必
要である。In the present embodiment, the active particle species was controlled by the reaction on the circular conductor plate 107 arranged at the position facing the sample. However, 50% or more of the vacuum vessel wall in contact with plasma was made of the same material. The same control of active particle species is possible by forming the particles. At this time, by installing the high-frequency electric field applying means and the temperature control means on the wall, it becomes possible to control the active particle species with high accuracy. The high-frequency electric field applied to the wall is in the range of 100 kHz to 20 MHz, which is similar to the high-frequency electric field applied to the sample to be processed, and ions can be efficiently accelerated to promote the reaction. However, unless the frequency of the high-frequency electric field applied to the sample to be processed is doubled or more, it is difficult to design the filters and the mutual power supplies are affected. Therefore, for example, the high frequency electric field applied to the sample to be processed is 800
It is preferable that the frequency is set to kilohertz and the high frequency electric field applied to the wall is set to 300 kilohertz. This is U on the circular conductor plate 107.
The same applies to the high-frequency power source 116 that is applied simultaneously with the HF band electromagnetic wave, and the frequency of the high-frequency power source 116 must be 100 kilohertz to 20 megahertz and at least twice the frequency of the high-frequency electric field applied to the sample to be processed. is there.

【００２７】本実施例において円形導体板１０７に図４
に示すようなスリット１２０を形成し、スリットから放
射される電磁波を用いてプラズマを形成する構成として
も同様の効果があり、さらにスリットの大きさあるいは
数を最適化することによりより均一なプラズマ形成を実
現することが可能となる。In this embodiment, the circular conductor plate 107 is shown in FIG.
The same effect can be obtained by forming the slit 120 as shown in Fig. 3 and forming plasma by using the electromagnetic wave radiated from the slit. Further, by optimizing the size or number of slits, more uniform plasma formation can be achieved. Can be realized.

【００２８】（実施例２）実施例２のプラズマ処理装置
を図５に示す。図５では、図１の実施例での電磁波放射
アンテナとなる円形導体板への電磁波供給を工夫し、円
形導体板から放射する電磁波をプラズマの形成に効率的
な円偏波とすることを特徴とした実施例である。大まか
な構成は図１の実施例と同様なため、異なる電磁波供給
部についてのみ説明を記す。(Embodiment 2) A plasma processing apparatus of Embodiment 2 is shown in FIG. In FIG. 5, the electromagnetic wave supply to the circular conductor plate serving as the electromagnetic wave radiation antenna in the embodiment of FIG. 1 is devised so that the electromagnetic wave radiated from the circular conductor plate is circularly polarized wave which is efficient for plasma formation. Is an example. Since the general structure is the same as that of the embodiment of FIG. 1, only the different electromagnetic wave supplying section will be described.

【００２９】真空容器２０１中には同軸線路２０２によ
り５００ＭＨｚの電磁波がＵＨＦ帯電源２０５により供
給されている。真空中に導入された電磁波はア−ス電位
の導体板２０６に石英からなる誘電体２０７を介して形
成したグラファイト製の円形導体板２０８に供給されて
いる。円形導体板２０８への電磁波供給は図６に示すよ
うに同軸線路２０２からの電磁波を２系統に分割し、か
つ一方を４分の１波長長い線路とし、円形導体板２０８
の２点に供給している（詳細は図６）。２本に分割した
電磁波の電送路２０３の長さを４分の１波長ずらすこと
で円形導体板２０８に給電する電磁波の位相を９０度づ
らすことができる。９０度位相のずれた電磁波は円形導
体板状で合成され回転電場を形成し、円偏波となって円
形導体板２０８から空間に放射される。図１の実施例同
様に円形導体板２０８の直径は円形導体板上で電磁波の
共振モードが得られる径としている。本実施例では図１
の実施例と同じくＴＭ１１モードの励振が可能な直径約
１５ｃｍの円形導体板を用いた。An electromagnetic wave of 500 MHz is supplied from the UHF band power source 205 to the vacuum container 201 by the coaxial line 202. The electromagnetic waves introduced into the vacuum are supplied to a graphite circular conductor plate 208 formed on a conductor plate 206 having an earth potential via a dielectric 207 made of quartz. As for the electromagnetic wave supply to the circular conductor plate 208, the electromagnetic wave from the coaxial line 202 is divided into two systems as shown in FIG.
Are supplied to two points (details are shown in FIG. 6). By shifting the length of the electromagnetic wave transmission path 203 divided into two by a quarter wavelength, the phase of the electromagnetic wave fed to the circular conductor plate 208 can be deviated by 90 degrees. The electromagnetic waves 90 degrees out of phase are combined in the shape of a circular conductor plate to form a rotating electric field, which is circularly polarized and radiated from the circular conductor plate 208 into the space. As in the embodiment of FIG. 1, the diameter of the circular conductor plate 208 is set so that the resonance mode of electromagnetic waves can be obtained on the circular conductor plate. In this embodiment, FIG.
A circular conductor plate having a diameter of about 15 cm, which is capable of exciting the TM11 mode, was used as in the above example.

【００３０】その他本実施例の動作および詳細に関して
は図１の実施例と同様である。Other operations and details of this embodiment are similar to those of the embodiment of FIG.

【００３１】（実施例３）図７に本発明の実施例３を示
す。本実施例は主にプラズマを形成するためのＵＨＦ帯
電磁波の放射方法が先の図１の実施例と異なる。図７の
実施例では、図１の実施例と同様に真空容器３０１の周
囲に空心コイル３０２が配置されている。真空容器３０
１中には同軸線路３０３により５００ＭＨｚの電磁波が
ＵＨＦ帯電源３０４により供給されている。真空中に導
入された電磁波はア−ス電位の導体板３０５に石英から
なる誘電体３０６を介し形成されたマイクロストリップ
線路３０７により円周状に配置された電磁波放射アンテ
ナ３０８に供給されている。またアース電位のグラファ
イト製円形導体板３０９が中央部に設置される。図８に
電磁波放射アンテナ３０８の詳細を示す。同軸線路３０
３の外導体はアース電位の導体板３０５に接続され、芯
線は４分割され円周状に配置された各電磁波放射アンテ
ナ３０８に接続される。電磁波放射アンテナ長は１／２
波長（誘電体３０６内での波長）の整数倍で作られる。
本実施例では１／２波長の長さである約１５ｃｍのもの
を用いた。同軸線路３０３から各電磁波放射アンテナ３
０８に接続する線路はそれぞれ１／４波長ずつ線路長を
かえて接続される。これにより各電磁波放射アンテナ３
０８への電磁波供給が９０度づつ位相をずらせて供給で
き、各電磁波放射アンテナ３０８からの反射電磁波が給
電点３０９で相殺される。また各電磁波放射アンテナ３
０８から放射される電磁波の合成電界が回転電界場とな
り、磁場との相互作用によるプラズマ形成効率が高ま
る。(Third Embodiment) FIG. 7 shows a third embodiment of the present invention. This embodiment is different from the previous embodiment shown in FIG. 1 mainly in the method of radiating UHF band electromagnetic waves for forming plasma. In the embodiment of FIG. 7, the air-core coil 302 is arranged around the vacuum container 301 as in the embodiment of FIG. Vacuum container 30
An electromagnetic wave of 500 MHz is supplied from the UHF band power source 304 through the coaxial line 303. The electromagnetic wave introduced into the vacuum is supplied to the electromagnetic wave radiating antenna 308 which is circumferentially arranged by a microstrip line 307 formed on a conductor plate 305 having an earth potential via a dielectric 306 made of quartz. Further, a graphite circular conductor plate 309 having an earth potential is installed in the central portion. FIG. 8 shows details of the electromagnetic wave radiation antenna 308. Coaxial line 30
The outer conductor 3 is connected to the conductor plate 305 having a ground potential, and the core wire is divided into four and connected to the respective electromagnetic radiation antennas 308 arranged in a circle. Electromagnetic radiation antenna length is 1/2
It is made at an integral multiple of the wavelength (wavelength within the dielectric 306).
In this embodiment, the one having a length of ½ wavelength of about 15 cm was used. Each electromagnetic radiation antenna 3 from the coaxial line 303
The lines connected to 08 are connected by changing the line length by 1/4 wavelength. As a result, each electromagnetic radiation antenna 3
The electromagnetic waves can be supplied to 08 by shifting their phases by 90 degrees, and the reflected electromagnetic waves from each electromagnetic wave radiation antenna 308 are canceled at the feeding point 309. In addition, each electromagnetic radiation antenna 3
The combined electric field of the electromagnetic waves emitted from 08 becomes a rotating electric field field, and the plasma formation efficiency due to the interaction with the magnetic field increases.

【００３２】本実施例ではグラファイト製円形導体板３
０９が図１の実施例での反応制御機能および被加工試料
３１０へ印加する高周波電界のアース電極として作用す
る。反応制御法およびアース電極としての機構は先の図
１の実施例と同様である。しかし、本実施例でのグラフ
ァイト製円形導体板３０９は電磁波放射を行う必要が無
いため、温度の制御機能およびガス供給機構等を前記円
形導体板に直接作り込むことが容易で、前記円形導体板
上での反応安定性が向上する利点をもつ。また、図１の
実施例同様、グラファイト製円形導体板３０９をシリコ
ンで形成しても同様な反応制御が可能である。さらに、
図１の実施例同様、グラファイト製円形導体板３０９に
１００キロヘルツから２０メガヘルツの高周波電界を印
加し、そのバイアスにより表面上での反応量および反応
機構を制御することも可能である。In this embodiment, the graphite circular conductor plate 3 is used.
09 functions as a reaction control function in the embodiment of FIG. 1 and as a ground electrode for a high frequency electric field applied to the sample 310 to be processed. The reaction control method and the mechanism as the ground electrode are the same as those in the embodiment shown in FIG. However, since the graphite circular conductor plate 309 in this embodiment does not need to radiate electromagnetic waves, it is easy to directly incorporate a temperature control function, a gas supply mechanism, and the like into the circular conductor plate. It has the advantage that the above reaction stability is improved. Further, similar to the embodiment of FIG. 1, even if the graphite circular conductor plate 309 is made of silicon, the same reaction control can be performed. further,
As in the embodiment of FIG. 1, it is possible to apply a high frequency electric field of 100 kHz to 20 MHz to the graphite circular conductor plate 309 and control the reaction amount and reaction mechanism on the surface by the bias.

【００３３】本実施例では試料に対面する位置に配置さ
れたグラファイト製円形導体板３０９上での反応により
活性粒子種制御を行ったが、プラズマが接する５０パー
セント以上の真空容器壁を同様な材質で形成することで
も同様な活性粒子種制御が可能である。この時前記壁に
バイアス印加手段および温度制御手段を設置することで
高精度な活性粒子種制御が可能となる。In this embodiment, the active particle species was controlled by the reaction on the graphite circular conductor plate 309 arranged at the position facing the sample. However, 50% or more of the vacuum vessel wall in contact with plasma was made of the same material. The same control of active particle species is also possible by forming with. At this time, by providing a bias applying means and a temperature control means on the wall, it is possible to control the active particle species with high accuracy.

【００３４】なお、ストリップラインとはア−ス電位の
導体板上に誘電体膜、その上に導体線路が形成されたも
のであり、電力を輸送するものである。また、電磁波は
この導体線路に供給される。The strip line is a conductor film having a ground potential and a dielectric film on which a conductor line is formed, and transports electric power. Also, electromagnetic waves are supplied to this conductor line.

【００３５】（実施例４）図９に本発明の実施例４のプ
ラズマ処理装置を示す。本実施例は、磁場形成に永久磁
石を用いる等の点で実施例１と異なる。円筒状の真空容
器４０１の外側上部に直径３０ｃｍ、厚み１０ｃｍで中
心部の表面磁束密度１０００Ｇｕｓｓの永久磁石４０２
が設置される。永久磁石４０２は、円筒状の真空容器の
軸方向である上下方向に移動可能であり、永久磁石４０
２の位置を変えることで真空容器４０１内の磁場分布が
制御できる構造となっている。永久磁石４０２の中央部
には直径約４ｃｍの孔があり、その孔を介し同軸線路４
０３により５００ＭＨｚの電磁波が真空容器４０１内に
導入される。真空容器４０１の外部側周辺には空心コイ
ル４０４が設置されており、空心コイル４０４による磁
場により、永久磁石４０２で形成される磁場分布を制御
できる構造になっている。真空容器４０１内に導入され
た同軸ケーブル４０３は、同軸線路４０３の外導体が平
板状アース電極４０５に接続され、同軸線路４０３の芯
線が平板状アース電極４０５に近くかつ並行に配置され
た放射状ストリップライン４０６の中央部（給電点）４
１２に接続されている。同軸線路４０３の他端には図示
しない電磁波波発振器から導波管４１４及び同軸変換器
４１３を介して電磁波電力が供給される。(Fourth Embodiment) FIG. 9 shows a plasma processing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention. This embodiment is different from the first embodiment in that a permanent magnet is used for forming a magnetic field. A permanent magnet 402 having a diameter of 30 cm, a thickness of 10 cm, and a surface magnetic flux density of 1000 Guss at the center is provided on the outer upper side of a cylindrical vacuum container 401.
Is installed. The permanent magnet 402 is movable in the vertical direction, which is the axial direction of the cylindrical vacuum container, and
The magnetic field distribution in the vacuum container 401 can be controlled by changing the position of 2. A hole having a diameter of about 4 cm is provided at the center of the permanent magnet 402, and the coaxial line 4 is inserted through the hole.
An electromagnetic wave of 500 MHz is introduced into the vacuum container 401 by 03. An air-core coil 404 is installed around the outside of the vacuum container 401, and the magnetic field generated by the air-core coil 404 controls the magnetic field distribution formed by the permanent magnets 402. The coaxial cable 403 introduced into the vacuum container 401 is a radial strip in which the outer conductor of the coaxial line 403 is connected to the plate-shaped ground electrode 405, and the core wire of the coaxial line 403 is close to and parallel to the plate-shaped ground electrode 405. Central part of line 406 (feed point) 4
12 is connected. Electromagnetic wave power is supplied to the other end of the coaxial line 403 from an electromagnetic wave oscillator (not shown) via the waveguide 414 and the coaxial converter 413.

【００３６】図１０は図９における放射状ストリップラ
イン部の拡大図を示し、（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ側
断面図及び紙面下部から見た平面図を示す。図１０に示
すように本実施例では４つのストリップラインが中心点
（給電点）４１２から等角度で放射状に配置されてい
る。放射状ストリップライン４０６は全体が石英ガラス
４０７で被覆されている。FIG. 10 is an enlarged view of the radial strip line portion in FIG. 9, and FIGS. 10A and 10B are a side sectional view and a plan view seen from the lower part of the drawing, respectively. As shown in FIG. 10, in this embodiment, four strip lines are radially arranged at equal angles from the center point (feed point) 412. The radial strip line 406 is entirely covered with quartz glass 407.

【００３７】図９に戻り、真空容器４０１内には、試料
台４０９が設けられ、試料台４０９には試料温度制御機
構４１０及び高周波バイアス印加手段４１１が設置され
ている。また、（直径２０ｃｍ）の被加工試料４０８は
試料台４０９上に載置される。同軸ケーブル４０３で供
給されたマイクロ波は放射状ストリップライン４０６と
平板状アース電極４０５間を伝播しながら被加工試料４
０８方向に電磁波を放射する。これにより真空容器４０
１内の広い範囲にわたり均一な電磁波放射が可能となり
高均一なプラズマ形成が実現できる。Returning to FIG. 9, a sample stage 409 is provided in the vacuum container 401, and the sample stage 409 is provided with a sample temperature control mechanism 410 and a high frequency bias applying means 411. A sample 408 to be processed (diameter 20 cm) is placed on the sample table 409. The microwave supplied by the coaxial cable 403 propagates between the radial strip line 406 and the flat ground electrode 405, and the sample to be processed 4
It radiates electromagnetic waves in the 08 direction. Thereby, the vacuum container 40
As a result, it is possible to uniformly radiate an electromagnetic wave over a wide range within 1 and realize highly uniform plasma formation.

【００３８】次に図９の装置の動作を説明する。永久磁
石４０２と空心コイル４０４により真空容器４０１内の
被加工試料４０８の上部付近に電子サイクロトロン共鳴
磁場（用いられる電磁波が５００ＭＨｚなので約１７８
Ｇａｕｓｓ）が形成される。上記磁場は主に永久磁石４
０２で形成され空心コイル４０４による磁場は急激に発
散しようとする永久磁石４０２の磁束を集束させる補助
的な役割を持つ。従って、空心コイル４０４を流れる電
流は少なくてもよい。同軸ケーブル４０３を介し放射状
ストリップライン４０６の中央部４１２に供給された電
磁波は各放射状ストリップラインの素子に沿って電磁波
を空間に放射しながら伝播する。このとき放射状ストリ
ップライン４０６の各素子の長さは、使用する電磁波の
半波長の整数倍±２０％の長さとすることで効率よく電
磁波の伝播と放射が実現できる。放射状ストリップライ
ン４０６により放射されたマイクロ波と前記磁場との相
互作用により真空容器４０１内に導入された原料ガスを
プラズマ化する。Next, the operation of the apparatus shown in FIG. 9 will be described. By the permanent magnet 402 and the air-core coil 404, an electron cyclotron resonance magnetic field (about 178 since the electromagnetic wave used is 500 MHz is used) near the upper part of the sample 408 to be processed in the vacuum container 401.
Gauss) is formed. The magnetic field is mainly the permanent magnet 4
The magnetic field generated by the air-core coil 404 formed by No. 02 has an auxiliary role of concentrating the magnetic flux of the permanent magnet 402 which is about to diverge rapidly. Therefore, the current flowing through the air-core coil 404 may be small. The electromagnetic wave supplied to the central portion 412 of the radial strip line 406 via the coaxial cable 403 propagates along the elements of each radial strip line while radiating the electromagnetic wave into space. At this time, the length of each element of the radial strip line 406 is an integral multiple of the half wavelength of the electromagnetic wave used ± 20%, so that the electromagnetic wave can be efficiently propagated and radiated. The raw material gas introduced into the vacuum vessel 401 is turned into plasma by the interaction between the microwave radiated by the radial strip line 406 and the magnetic field.

【００３９】電磁波の放射が放射状ストリップライン４
０６により行われるため、ストリップライン４０６の長
さにより大口径な真空容器に対しても均一な電磁波放射
ができ、大口径高均一プラズマが実現できる。本実施例
によりプラズマを形成する場合、主磁場は永久磁石で形
成されるため、従来装置で問題となる電磁石による消費
電力が低減できる。また、プラズマの生成も大口径永久
磁石を用いているため、被加工試料位置に近い所で電子
サイクロトロン共鳴を起こさせることができ、さらに電
磁波導入部から電子サイクロトロン共鳴位置までの範囲
でマイクロ波電力を吸収させるため十分なイオン及びラ
ジカル密度を実現することができる。被加工試料４０８
は高周波バイアス印加手段４１１により高周波バイアス
を印加することでプラズマ中からイオン加速して被加工
試料４０８に入射させることができる。ここでプラズマ
は被加工試料と対面する位置に設置される平板状アース
電極４０５に接するため、従来装置で問題となる高周波
バイアスの被加工試料面内での不均一が解消でき、高均
一なプラズマ処理が可能となる。Radiation of electromagnetic waves is a radial strip line 4
Since it is performed according to No. 06, the length of the strip line 406 makes it possible to radiate a uniform electromagnetic wave even in a vacuum container having a large diameter, and to realize a large diameter and high uniform plasma. When plasma is generated according to this embodiment, the main magnetic field is formed by the permanent magnet, so that the power consumption by the electromagnet, which is a problem in the conventional device, can be reduced. In addition, since a large-diameter permanent magnet is used for plasma generation, it is possible to cause electron cyclotron resonance near the position of the sample to be processed, and microwave power in the range from the electromagnetic wave introduction part to the electron cyclotron resonance position. It is possible to realize sufficient ion and radical densities for the absorption. Workpiece sample 408
By applying a high frequency bias by the high frequency bias applying means 411, ions can be accelerated from the plasma and incident on the sample 408 to be processed. Since the plasma is in contact with the flat plate-shaped ground electrode 405 installed at a position facing the sample to be processed, the inhomogeneity of the high frequency bias in the surface of the sample to be processed, which is a problem in the conventional apparatus, can be eliminated, and a highly uniform plasma can be obtained. Processing becomes possible.

【００４０】（実施例５）図１１に本発明の実施例５の
構成を示す。図１１は、プラズマ処理装置の側断面図及
び紙面下側部から見たマイクロ波放射部の平面図を示
す。但し、図１１では被加工試料への高周波電界印加機
構および冷却機構を簡単化のため省略している。本実施
例は、実施例４に対し放射状ストリップライン５０６の
給電点５１２の近くで、被加工試料５０８側に円盤状導
体５１５を設置し、電磁波の中央集中を防止し、プラズ
マの均一性を向上させたものである。一般に、形成され
るプラズマは壁での消滅の為、真空容器５０１の径方向
に対して周辺部が低密度で中央部が高密度となる傾向に
ある。このため中央部からの電磁波放射を円盤状導体５
１５で抑制することによりプラズマの均一化を実現して
いる。さらに、この円盤上導体５１５をアース電極とす
ることにより図１から図１０の実施例と同様に被加工試
料に印加する高周波電界のアース電極として作用し、さ
らに円盤状電極５１５を図１から図１０記載の実施例同
様グラファイト等の材料で形成することで反応制御機能
をもたせることが可能となる。(Fifth Embodiment) FIG. 11 shows the configuration of a fifth embodiment of the present invention. FIG. 11 shows a side cross-sectional view of the plasma processing apparatus and a plan view of the microwave radiating section viewed from the lower side of the drawing. However, in FIG. 11, a high frequency electric field applying mechanism and a cooling mechanism for the sample to be processed are omitted for simplification. In this embodiment, a disk-shaped conductor 515 is installed near the feeding point 512 of the radial strip line 506 on the sample 508 side to prevent central concentration of electromagnetic waves and improve plasma uniformity. It was made. In general, the formed plasma is extinguished on the wall, so that the peripheral portion tends to have a low density and the central portion has a high density in the radial direction of the vacuum container 501. Therefore, the electromagnetic wave radiation from the central part
Suppression by 15 realizes uniform plasma. Further, by using this on-disk conductor 515 as a ground electrode, it acts as a ground electrode for a high frequency electric field applied to the sample to be processed in the same manner as in the embodiment of FIGS. 1 to 10, and the disk-shaped electrode 515 is changed from FIG. 1 to FIG. Similar to the embodiment described in 10, it can be made to have a reaction control function by being formed of a material such as graphite.

【００４１】（実施例６）図１２に本発明による実施例
６を示す。本実施例は実施例４に対し、放射状ストリッ
プライン６０６、アース電極６０５等の電磁波照射部を
真空容器外に設置し、石英窓６０７を介し真空容器６０
１と接続したものである。本実施例は図１の実施例に比
べ、特に真空隔壁部を電磁波供給部（同軸ケーブル）６
０３が通過しないため、真空容器６０１の製作が容易と
なる。(Sixth Embodiment) FIG. 12 shows a sixth embodiment according to the present invention. This embodiment differs from the fourth embodiment in that the electromagnetic strip irradiation parts such as the radial strip line 606 and the earth electrode 605 are installed outside the vacuum container, and the vacuum container 60 is provided through a quartz window 607.
It is connected to 1. Compared with the embodiment of FIG. 1, this embodiment is particularly equipped with an electromagnetic wave supply unit (coaxial cable) 6 for the vacuum partition wall.
Since 03 does not pass, the vacuum container 601 can be easily manufactured.

【００４２】しかし、本実施例では試料６０８に対面す
る位置にアース電極を設置できない不利な点を持つ。ま
た本実施例は図９の実施例４のみでなく図１の実施例
１、図５の実施例２、図７の実施例３の構成において電
磁波放射部を石英窓で仕切ることにより同様に実現でき
る。However, this embodiment has a disadvantage that the ground electrode cannot be installed at a position facing the sample 608. Further, this embodiment is realized not only in the embodiment 4 of FIG. 9 but also in the configurations of the embodiment 1 of FIG. 1, the embodiment 2 of FIG. 5, and the embodiment 3 of FIG. it can.

【００４３】（実施例７）図１３に本発明の実施例７を
示す。本実施例は実施例６の不利な欠点を克服するもの
である。石英窓７０７より真空容器７０１側に放射状ス
トリップライン７０６にそって、放射状ストリップライ
ン７０６の幅の２００％の幅で開口したアース電位導体
７１５を設置した構造である。電磁波は真空容器７０１
側に設置したアース電位導体７１５の開口部７１６より
放射される。これにより被加工試料に印加する高周波電
界のアース電極が被加工試料の対面位置に実現できる。
アース電位導体７１５をグラファイト等の材質で形成す
ることにより前記の実施例同様の反応制御が可能とな
る。本実施例では真空容器７０１側に設置されるアース
電位導体７１５の開口部７１６の幅を放射状ストリップ
ライン７０６の幅の２００％としたが、１００から５０
０％の範囲の開口部幅でも同様の効果があることは言う
までもない。(Seventh Embodiment) FIG. 13 shows a seventh embodiment of the present invention. This embodiment overcomes the disadvantages of the sixth embodiment. This is a structure in which a ground potential conductor 715 opened at a width of 200% of the width of the radial strip line 706 is installed along the radial strip line 706 on the vacuum container 701 side from the quartz window 707. Electromagnetic wave is vacuum container 701
It is radiated from the opening 716 of the ground potential conductor 715 installed on the side. As a result, the ground electrode for the high-frequency electric field applied to the sample to be processed can be realized at the position facing the sample to be processed.
By forming the ground potential conductor 715 with a material such as graphite, the same reaction control as in the above embodiment can be performed. In this embodiment, the width of the opening 716 of the ground potential conductor 715 installed on the vacuum container 701 side is set to 200% of the width of the radial strip line 706, but it is 100 to 50.
It goes without saying that the same effect can be obtained with the opening width in the range of 0%.

【００４４】（実施例８）図１４に本発明の実施例８を
示す。図１４は、装置の側面断面図及びアンテナ部の平
面図（アンテナ部を下部から見た図）である。本実施例
は実施例４の応用例であり、放射状に配置した各アンテ
ナからの電磁波放射効率を高めることを目的としてい
る。本実施例では、アース電位導電板８０５に３本の直
線状アンテナ８０６をストリップラインにより構成し
た。なお、本実施例ではアンテナを３本としたが、３本
以上の奇数本でもよい。複数本の直線状のアンテナを交
差させる場合、アンテナの中央部以外を交点とすると、
奇数本でなければ均等に電磁波を供給できない。この直
線状アンテナ８０６は、石英ガラス８０７で被覆されて
いる。各アンテナ上における電磁波の電流、電圧分布の
節となる位置からはずれた点を交点とし、前記交点を電
磁波の給電位置８１２としている。この給電位置により
各アンテナとアンテナに供給する線路間での電磁波の電
送効率が高くでき、効率の良い電磁波供給が可能とな
る。(Embodiment 8) FIG. 14 shows an embodiment 8 of the present invention. FIG. 14 is a side cross-sectional view of the device and a plan view of the antenna unit (a view of the antenna unit seen from below). The present embodiment is an application example of the fourth embodiment, and is intended to enhance the electromagnetic radiation efficiency from each antenna arranged radially. In this embodiment, three linear antennas 806 are formed by strip lines on the ground potential conductive plate 805. In this embodiment, the number of antennas is three, but an odd number of three or more may be used. When crossing multiple linear antennas, if you set the intersection other than the center of the antenna,
If it is an odd number, the electromagnetic wave cannot be supplied evenly. The linear antenna 806 is covered with quartz glass 807. A point deviating from a position serving as a node of the current and voltage distribution of the electromagnetic wave on each antenna is defined as an intersection point, and the intersection point is defined as an electromagnetic wave feeding position 812. By this feeding position, the electromagnetic wave transmission efficiency between each antenna and the line supplied to the antenna can be increased, and the electromagnetic wave can be efficiently supplied.

【００４５】（実施例９）図１５に本発明におけるプラ
ズマ処理装置において集積回路の加工実施例を示す。図
１５（ａ）は、シリコン酸化膜エッチングにおけるセル
フアラインコンタクト加工の工程図であり、シリコン基
板９０４上にポリシリコン電極９０５、窒化シリコン９
０３を形成し、さらに絶縁膜であるシリコン酸化膜９０
２を、レジストマスク９０１を用いて加工した例であ
る。また、図１５（ｂ）は、コンタクト加工の工程図で
あり、シリコン基板９０４上にメモリセル９０５を形成
し、さらに絶縁膜であるシリコン酸化膜９０２を、レジ
ストマスク９０１を用いて加工した例である。（ａ）
（ｂ）とも０.３ミクロンメートル以下の寸法で高アス
ペクトの構造を高い加工速度と加工選択性が必要であ
る。選択性とは、加工対照であるシリコン酸化膜に対し
（ａ）では窒化シリコンまたはシリコン、（ｂ）ではシ
リコンを加工しない度合を示す指標である。従来のプラ
ズマ処理装置では高い加工速度を得るためにプラズマ密
度を高くすると、原料ガスの解離が進みすぎ高い加工選
択性を得ることが困難であった。しかし、本発明では高
いプラズマ密度においても電子温度が低いため、解離が
抑制され、さらに壁または電磁波導入アンテナあるいは
被加工試料に対面する位置に配置されるアース電極に高
周波電界を印加し、各部表面での反応によりラジカル制
御機能を付加したことで高い加工速度と選択性が両立す
ることが可能となる。(Embodiment 9) FIG. 15 shows an embodiment of processing an integrated circuit in the plasma processing apparatus of the present invention. FIG. 15A is a process diagram of a self-aligned contact process in etching a silicon oxide film, in which a polysilicon electrode 905 and a silicon nitride 9 are formed on a silicon substrate 904.
03, and a silicon oxide film 90 which is an insulating film.
2 is an example processed using the resist mask 901. Further, FIG. 15B is a process diagram of contact processing, in which a memory cell 905 is formed on a silicon substrate 904, and a silicon oxide film 902 which is an insulating film is processed using a resist mask 901. is there. (A)
Both (b) require high processing speed and processing selectivity for a structure having a high aspect ratio with a size of 0.3 μm or less. The selectivity is an index indicating the degree to which silicon nitride or silicon is not processed in (a) and silicon is not processed in (b) with respect to a silicon oxide film which is a processing control. In the conventional plasma processing apparatus, if the plasma density is increased to obtain a high processing speed, it is difficult to dissociate the raw material gas too much and obtain high processing selectivity. However, in the present invention, since the electron temperature is low even at a high plasma density, dissociation is suppressed, and a high frequency electric field is applied to the wall or the earth electrode arranged at a position facing the electromagnetic wave introducing antenna or the sample to be processed, and the surface of each part is By adding a radical control function by the reaction in step 1, it becomes possible to achieve both high processing speed and selectivity.

【００４６】以上本発明の実施例について説明したが本
発明は上記実施例に限定されるものではない。例えば、
実施例では永久磁石中央部での表面磁束密度が１０００
Ｇａｕｓｓのものを用いたが、２００から５０００Ｇａ
ｕｓｓの範囲で用いる永久磁石を選び、前記の永久磁石
の径と合わせて必要な磁場分布を調節できる。Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments. For example,
In the embodiment, the surface magnetic flux density at the center of the permanent magnet is 1000.
Gauss's one was used, but 200 to 5000 Ga
It is possible to select a permanent magnet used in the range of uss and adjust the required magnetic field distribution in accordance with the diameter of the permanent magnet.

【００４７】実施例４から実施例８では、永久磁石は直
径３０ｃｍ、厚み１０ｃｍのものを用いたが、被加工試
料径と同等又は被加工試料径の７０％から１５０％の径
と、被加工試料径の１０％から１００％の厚みのある磁
石を用いることで効果的な磁場分布を形成できる。特に
永久磁石の口径が試料径より大きく、さらに厚みも上記
口径に近いほど理想的な磁場分布が形成できる。また単
一の永久磁石でなく小型磁石を複数個密にならべ等価的
に上下方向で磁化した大口径永久磁石を形成しても同様
である。小型磁石を複数個近接して配置し等価的に上下
方向で磁化した大口径永久磁石を形成する場合は個々の
小型磁石を上下方向に移動可能な構造とすることで、磁
場の面内分布を調節可能となる。In Examples 4 to 8, the permanent magnets having a diameter of 30 cm and a thickness of 10 cm were used. However, the diameter of the permanent magnet was the same as the diameter of the sample to be processed or 70% to 150% of the diameter of the sample to be processed. An effective magnetic field distribution can be formed by using a magnet having a thickness of 10% to 100% of the sample diameter. Particularly, the ideal magnetic field distribution can be formed as the diameter of the permanent magnet is larger than the diameter of the sample and the thickness is closer to the diameter. The same applies when a plurality of small magnets are densely arranged instead of a single permanent magnet to form a large-diameter permanent magnet that is equivalently magnetized in the vertical direction. When a plurality of small magnets are arranged close to each other to form a large-diameter permanent magnet that is equivalently magnetized in the vertical direction, the in-plane distribution of the magnetic field can be changed by making each small magnet movable in the vertical direction. It becomes adjustable.

【００４８】実施例３から実施例７では放射状ストリッ
プラインが４素子の場合を示したが、３から２０までの
素子数で対象かつ放射状にストリップラインを形成して
も同様の効果があることは言うまでもない。また同様に
実施例８では放射状ストリップラインが３素子の場合を
示したが奇数本であれば同様な構成が可能である。In the third to seventh embodiments, the radial stripline has four elements, but the same effect can be obtained even if the striplines are formed symmetrically with the number of elements from 3 to 20. Needless to say. Similarly, in the eighth embodiment, the case where the radial strip lines are three elements is shown, but the same configuration is possible if the number is an odd number.

【００４９】実施の形態１から実施形態８は磁場の形成
に空心コイル、空心コイルと永久磁石の組み合わせの場
合のみ記したが、いずれの実施例においても空心コイル
のみ、空心コイルと永久磁石の組み合わせ、永久磁石の
みのいずれかの構成で実現可能である。Although the first to eighth embodiments have been described only in the case of the air-core coil or the combination of the air-core coil and the permanent magnet for forming the magnetic field, in any of the examples, only the air-core coil or the combination of the air-core coil and the permanent magnet is used. It can be realized by any one of only the permanent magnets.

【００５０】実施例５から実施例８ではストリップライ
ンを放射状に配置したが、直線状ストリップラインを並
行に複数本配置し、各ストリップラインに給電しても同
様の効果がある。Although the strip lines are arranged radially in the fifth to eighth embodiments, the same effect can be obtained by arranging a plurality of linear strip lines in parallel and supplying power to each strip line.

【００５１】[0051]

【発明の効果】電子サイクロトロン共鳴型プラズマ発生
装置における電磁石での消費電力が大幅に低減され、か
つ高密度のイオンやラジカルを試料に供給することがで
きる。また、被加工試料に対面する位置にアース電極を
設置することができ、高周波バイアスの均一化を達成で
きる。EFFECT OF THE INVENTION The power consumption of the electromagnet in the electron cyclotron resonance type plasma generator is greatly reduced, and high density ions and radicals can be supplied to the sample. Further, the ground electrode can be installed at a position facing the sample to be processed, and the high frequency bias can be made uniform.

【００５２】さらに、ＵＨＦ帯の電磁波による電子サイ
クロトロン共鳴でプラズマを形成することにより、低ガ
ス圧高密度なプラズマでも低解離な気相状態が実現で
き、電磁波放射用の平板状の電極表面での反応で被加工
試料に入射する活性粒子種が制御可能となる。これによ
り０．２マイクロメートルレベル以下の超精密加工を高
スル−プット、高選択比、高アスペクト加工といった要
求を同時に満足し、かつ長期にわったて安定なエッチン
グ特性を得ることができる。Further, by forming plasma by electron cyclotron resonance by electromagnetic waves in the UHF band, it is possible to realize a gas phase state with low dissociation even in plasma with a low gas pressure and a high density, and a flat electrode surface for electromagnetic wave radiation can be formed. The reaction makes it possible to control the active particle species incident on the sample to be processed. As a result, it is possible to simultaneously satisfy the requirements of high precision, high selectivity, and high aspect ratio processing for ultra-precision processing of 0.2 micrometer level or less, and obtain stable etching characteristics for a long period of time.

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

【図１】本発明の実施例１を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図２】実施例１における電磁波放射部の説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram of an electromagnetic wave emission unit according to the first embodiment.

【図３】ＵＨＦ帯電磁波と従来マイクロ波による電子サ
イクロトロン共鳴プラズマの特性図。FIG. 3 is a characteristic diagram of an electron cyclotron resonance plasma using UHF electromagnetic waves and conventional microwaves.

【図４】実施例１における円形導体板にスリットを形成
した場合の説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram when a slit is formed in the circular conductor plate in the first embodiment.

【図５】本発明の実施例２を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図６】実施例２における電磁波放射部の説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram of an electromagnetic wave emitting unit according to the second embodiment.

【図７】本発明の実施例３を示す図。FIG. 7 is a diagram showing Embodiment 3 of the present invention.

【図８】実施例３における電磁波放射部の説明図。FIG. 8 is an explanatory diagram of an electromagnetic wave emission unit according to the third embodiment.

【図９】本発明の実施例４を示す図。FIG. 9 is a diagram showing Embodiment 4 of the present invention.

【図１０】実施例４における電磁波放射部の説明図。FIG. 10 is an explanatory diagram of an electromagnetic wave emission unit according to the fourth embodiment.

【図１１】本発明の実施例５を示す図。FIG. 11 is a diagram showing Example 5 of the invention.

【図１２】本発明の実施例６を示す図。FIG. 12 is a diagram showing Embodiment 6 of the invention.

【図１３】本発明の実施例７を示す図。FIG. 13 is a diagram showing Embodiment 7 of the present invention.

【図１４】本発明の実施例８を示す図。FIG. 14 is a diagram showing Example 8 of the invention.

【図１５】本発明の実施例９を示す図。FIG. 15 is a diagram showing Embodiment 9 of the present invention.

【図１６】電磁波周波数とプラズマの生成効率との関係
を示す図。FIG. 16 is a diagram showing a relationship between electromagnetic wave frequency and plasma generation efficiency.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０１…真空容器、１０２…空心コイル、１０３…同軸
線路、１０４…ＵＨＦ帯電源、１０５…アース電位の導
体板、１０６…誘電体、１０７…円形導体板、１０８…
高域通過フィルタ、１０９…低域通過フィルタ、１１０
…被加工試料、１１１…試料台、１１２…高周波電源、
１１３…温度制御手段、１１４…温度制御手段、１１５
…リング、１１６…ガス導入手段１１７…アース板、１
１８…コンデンサ、１１９…給電点、１２０…スリッ
ト、２０１…真空容器、２０２…同軸線路、２０３…電
送路、２０４…給電点、２０５…ＵＨＦ帯電源、２０６
…アース電位の導体板、２０７…誘電体、２０８…円形
導体板、３０１…真空容器、３０２…空心コイル、３０
３…同軸線路、３０４…ＵＨＦ帯電源、３０５…アース
電位の導体板、３０６…誘電体、３０７…マイクロスト
リップ線路、３０８…電磁波放射アンテナ、３０９…円
形導体板、４０１…真空容器、４０２…永久磁石、４０
３…同軸線路、４０４…空心コイル、４０５…平板状ア
ース電極、４０６…放射状ストリップライン、４０７…
石英ガラス、４０８…被加工試料、４０９…試料台、４
１０…試料温度制御機構、４１１…高周波バイアス印加
手段、４１２…中心部、４１３…同軸導波管変換器、４
１４…導波管、５０１…真空容器、５０２…永久磁石、
５０３…同軸線路、５０４…空心コイル、５０５…平板
状アース電極、５０６…放射状ストリップライン、５０
７…石英ガラス、５０８…被加工試料、５０９…試料
台、５１３…同軸導波管変換器、５１４…導波管、５１
５…円盤状電極、６０１…真空容器、６０２…永久磁
石、６０３…同軸線路、６０４…空心コイル、６０５…
平板状アース電極、６０６…放射状ストリップライン、
６０７…石英窓、６０８…被加工試料、６０９…試料
台、６１３…同軸導波管変換器、６１４…導波管、７０
１…真空容器、７０２…永久磁石、７０３…同軸線路、
７０４…空心コイル、７０５…平板状アース電極、７０
６…放射状ストリップライン、７０７…石英窓、７０８
…被加工試料、７０９…試料台、７１３…同軸導波管変
換器、７１４…導波管、７１５…アース電位導体、７１
６…開口部、８０６…直線状アンテナ、８０７…石英ガ
ラス、８１２…給電点、９０１…レジストマスク、９０
２…シリコン酸化膜、９０３…窒化シリコン、９０４…
シリコン、９０５…ポリシリコン、９０６…メモリセ
ル。101 ... Vacuum container, 102 ... Air core coil, 103 ... Coaxial line, 104 ... UHF band power source, 105 ... Earth potential conductor plate, 106 ... Dielectric material, 107 ... Circular conductor plate, 108 ...
High-pass filter, 109 ... Low-pass filter, 110
... sample to be processed, 111 ... sample stand, 112 ... high-frequency power source,
113 ... Temperature control means, 114 ... Temperature control means, 115
… Ring, 116… Gas introducing means 117… Ground plate, 1
18 ... Capacitor, 119 ... Feed point, 120 ... Slit, 201 ... Vacuum container, 202 ... Coaxial line, 203 ... Transmission line, 204 ... Feed point, 205 ... UHF band power source, 206
... conductor plate of earth potential, 207 ... dielectric, 208 ... circular conductor plate, 301 ... vacuum container, 302 ... air core coil, 30
3 ... Coaxial line, 304 ... UHF band power source, 305 ... Earth potential conductor plate, 306 ... Dielectric material, 307 ... Microstrip line, 308 ... Electromagnetic wave radiation antenna, 309 ... Circular conductor plate, 401 ... Vacuum container, 402 ... Permanent Magnet, 40
3 ... Coaxial line, 404 ... Air core coil, 405 ... Flat ground electrode, 406 ... Radial strip line, 407 ...
Quartz glass, 408 ... Work sample, 409 ... Sample stand, 4
10 ... Sample temperature control mechanism, 411 ... High frequency bias applying means, 412 ... Central part, 413 ... Coaxial waveguide converter, 4
14 ... Waveguide, 501 ... Vacuum container, 502 ... Permanent magnet,
503 ... Coaxial line, 504 ... Air core coil, 505 ... Flat ground electrode, 506 ... Radial strip line, 50
7 ... Quartz glass, 508 ... Work sample, 509 ... Sample stand, 513 ... Coaxial waveguide converter, 514 ... Waveguide, 51
5 ... Disk-shaped electrode, 601 ... Vacuum container, 602 ... Permanent magnet, 603 ... Coaxial line, 604 ... Air core coil, 605 ...
Flat ground electrode, 606 ... Radial strip line,
Reference numeral 607 ... Quartz window, 608 ... Work sample, 609 ... Sample stage, 613 ... Coaxial waveguide converter, 614 ... Waveguide, 70
1 ... Vacuum container, 702 ... Permanent magnet, 703 ... Coaxial line,
704 ... Air-core coil, 705 ... Flat ground electrode, 70
6 ... Radial strip line, 707 ... Quartz window, 708
... sample to be processed, 709 ... sample stage, 713 ... coaxial waveguide converter, 714 ... waveguide, 715 ... earth potential conductor, 71
6 ... Aperture, 806 ... Linear antenna, 807 ... Quartz glass, 812 ... Feed point, 901 ... Resist mask, 90
2 ... Silicon oxide film, 903 ... Silicon nitride, 904 ...
Silicon, 905 ... Polysilicon, 906 ... Memory cell.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 政士 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 鈴木 敬三 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 小野 哲郎 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Masashi Mori 1-280 Higashi Koikeku, Kokubunji, Tokyo Inside Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Keizo Suzuki 1-280 Higashi Koikeku, Kokubunji, Tokyo Hitachi Ltd. Central Research Laboratory of the Works (72) Inventor Tetsuro Ono 794 Higashi-Toyoi, Kudamatsu City, Yamaguchi Prefecture Stock Company Hitachi Works Kasado Factory

Claims (42)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】容器と、前記容器内に反応ガスを導入する
手段と、前記容器内のガスを排気する手段と、前記容器
内に設けられ被加工物を設置するための台と、前記容器
内に設けられ、プラズマを発生するための電磁波を放射
する平面板とを有することを特徴とするプラズマ処理装
置。1. A container, a means for introducing a reaction gas into the container, a means for exhausting the gas in the container, a stand for installing a workpiece provided in the container, and the container. And a flat plate which is provided inside and radiates an electromagnetic wave for generating plasma. 【請求項２】前記平面板は、形成される前記プラズマと
接触するように形成されていることを特徴とする請求項
１記載のプラズマ処理装置。2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the flat plate is formed in contact with the plasma to be formed. 【請求項３】容器と、前記容器内に反応ガスを導入する
手段と、前記容器内のガスを排気する手段と、前記容器
内に設けられ被加工物を設置するための台と、前記容器
内に設けられ、前記被加工物と対面する位置で電磁波を
放射する平面板と、前記容器の外部に設けられ、前記電
磁波と相乗してプラズマを形成するための磁場形成手段
とを有することを特徴とするプラズマ処理装置。3. A container, a means for introducing a reaction gas into the container, a means for exhausting the gas in the container, a stand for installing a workpiece provided in the container, and the container. A flat plate that is provided inside and radiates electromagnetic waves at a position facing the workpiece; and a magnetic field forming means that is provided outside the container and that forms a plasma synergistically with the electromagnetic waves. Characteristic plasma processing device. 【請求項４】前記電磁波を放射する平面板には、３００
ＭＨｚ以上１ＧＨｚ以下の第１の高周波が印加されてい
ることを特徴とする請求項３記載のプラズマ処理装置。4. The flat plate for radiating the electromagnetic wave has 300
4. The plasma processing apparatus according to claim 3, wherein a first high frequency of not less than MHz and not more than 1 GHz is applied. 【請求項５】前記第１の高周波と重畳させて第２の高周
波を印加することを特徴とする４記載のプラズマ処理装
置。5. A plasma processing apparatus according to claim 4, wherein a second high frequency is applied so as to be superposed on the first high frequency. 【請求項６】前記第２の高周波は、前記第１の高周波と
は２倍以上異なる値の周波数であることを特徴とする請
求項５記載のプラズマ処理装置。6. The plasma processing apparatus according to claim 5, wherein the second high frequency is a frequency having a value twice or more different from the first high frequency. 【請求項７】前記平面板は、形成されるプラズマと接触
するように設けられ、かつ前記平面板の前記プラズマと
接触する面の周辺部に、前記電磁波を透過する物質を設
けることを特徴とする請求項３記載のプラズマ処理装
置。7. The flat plate is provided so as to come into contact with plasma to be formed, and a substance that transmits the electromagnetic wave is provided at a peripheral portion of a surface of the flat plate that comes into contact with the plasma. The plasma processing apparatus according to claim 3. 【請求項８】前記物質は、酸化アルミニウム、石英、窒
化シリコン、窒化ボロン、ステアタイト、ジルコニアの
何れかからなることを特徴とする請求項７記載のプラズ
マ処理装置。8. The plasma processing apparatus according to claim 7, wherein the substance is any one of aluminum oxide, quartz, silicon nitride, boron nitride, steatite, and zirconia. 【請求項９】前記台と前記平面板との距離を可変にする
手段とを備えたことを特徴とする請求項３記載のプラズ
マ処理装置。9. The plasma processing apparatus according to claim 3, further comprising means for varying a distance between the table and the plane plate. 【請求項１０】前記電磁波は、円偏波として放射される
ことを特徴とする請求項３記載のプラズマ処理装置。10. The plasma processing apparatus according to claim 3, wherein the electromagnetic waves are radiated as circularly polarized waves. 【請求項１１】容器と、前記容器内に反応ガスを導入す
る手段と、前記容器内のガスを排気する手段と、前記容
器内設けられ被加工物を設置するための台と、前記容器
内に設けられ、前記被加工物と対面する位置にあり、電
磁波放射アンテナと誘電体とアース電位導体とからなる
電極と、前記容器の外部に設けられ、前記電磁波と相乗
してプラズマを形成するための磁場を印加する手段とを
有することを特徴とするプラズマ処理装置。11. A container, a means for introducing a reaction gas into the container, a means for exhausting the gas in the container, a stand for installing a workpiece provided in the container, and the inside of the container. An electrode formed of an electromagnetic wave radiating antenna, a dielectric and a ground potential conductor, which is provided at a position facing the workpiece, and is provided outside the container to form plasma in synergy with the electromagnetic wave. And a means for applying a magnetic field. 【請求項１２】前記電極は、平面状に形成されているこ
とを特徴とする請求項１１記載のプラズマ処理装置。12. The plasma processing apparatus according to claim 11, wherein the electrode is formed in a planar shape. 【請求項１３】前記電磁波放射アンテナは平面板状に形
成されており、かつ前記平面板内にスリットが形成され
ていることを特徴とする請求項１１記載のプラズマ処理
装置。13. The plasma processing apparatus according to claim 11, wherein the electromagnetic wave radiation antenna is formed in a flat plate shape, and a slit is formed in the flat plate. 【請求項１４】前記電磁波放射アンテナは、直線状であ
りかつ複数本あることを特徴とする請求項１１記載のプ
ラズマ処理装置。14. The plasma processing apparatus according to claim 11, wherein the electromagnetic wave radiation antenna is linear and has a plurality of antennas. 【請求項１５】前記電磁波放射アンテナは、直線状であ
り３本以上の奇数本が交差して形成され、前記交差する
点は前記アンテナの中心から離れた位置にあることを特
徴とする請求項１１記載のプラズマ処理装置。15. The electromagnetic wave radiating antenna is linear and is formed by intersecting three or more odd-numbered antennas, and the intersecting points are located away from the center of the antenna. 11. The plasma processing apparatus according to 11. 【請求項１６】前記電極にＵＨＦ帯の電源が接続されて
いることを特徴とする請求項１１記載のプラズマ処理装
置。16. The plasma processing apparatus according to claim 11, wherein a UHF band power source is connected to the electrode. 【請求項１７】前記アンテナに、３００ＭＨｚ以上１Ｇ
Ｈｚ以下の所定の値の第１の高周波と、前記所定の値と
は２倍以上異なる値の周波数の第２の高周波とを重畳さ
せて印加することを特徴とする請求項１１記載のプラズ
マ処理装置。17. The antenna has a frequency of 300 MHz or more and 1 G
12. The plasma processing according to claim 11, wherein a first high frequency having a predetermined value equal to or lower than Hz and a second high frequency having a frequency having a value twice or more different from the predetermined value are superimposed and applied. apparatus. 【請求項１８】前記誘電体は、石英、酸化アルミニウ
ム、窒化シリコン、窒化ボロン、シリコンカーバイド、
ジルコニア、パイレックスガラス、テフロンの何れかか
らなることを特徴とする請求項１１記載のプラズマ処理
装置。18. The dielectric is quartz, aluminum oxide, silicon nitride, boron nitride, silicon carbide,
The plasma processing apparatus according to claim 11, which is made of any one of zirconia, Pyrex glass, and Teflon. 【請求項１９】前記電磁波放射アンテナはシリコン、グ
ラファイト、アルミニウム、ステンレスの何れかからな
ることを特徴とする請求項１１記載のプラズマ処理装
置。19. The plasma processing apparatus according to claim 11, wherein the electromagnetic wave radiation antenna is made of silicon, graphite, aluminum or stainless steel. 【請求項２０】容器と、前記容器内の圧力を０．１Ｐａ
以上３Ｐａ以下の所定の圧力に調整する手段と、前記容
器内に設けられ被加工物を設置するための台と、前記台
に第１の高周波を印加する手段と、前記容器内に設けら
れ、前記台と対面する位置で電磁波を放射する平面板
と、前記電磁波と相乗してプラズマを形成するための磁
場を形成する手段とを有することを特徴とするプラズマ
処理装置。20. A container and a pressure in the container of 0.1 Pa
A unit for adjusting the pressure to a predetermined pressure of 3 Pa or less; a table for installing a workpiece provided in the container; a unit for applying a first high frequency wave to the table; and a unit provided in the container, A plasma processing apparatus comprising: a flat plate that radiates an electromagnetic wave at a position facing the pedestal; and a unit that forms a magnetic field for forming plasma synergistically with the electromagnetic wave. 【請求項２１】容器と、前記容器内に反応ガスを導入す
る手段と、前記容器内のガスを排気する手段と、前記容
器内に設けられ被加工物を設置するための台と、前記台
に高周波を印加する手段と、前記容器内に設けられ、前
記台と対面する位置でプラズマを形成するための電磁波
を中心部から離れた位置から供給され、かつ前記電磁波
を放射する平面板とを有することを特徴とするプラズマ
処理装置。21. A container, a means for introducing a reaction gas into the container, a means for exhausting the gas in the container, a table for installing a workpiece provided in the container, and the table. A means for applying a high frequency to, and a flat plate provided in the container, which is supplied with an electromagnetic wave for forming plasma at a position facing the pedestal from a position away from the center, and which radiates the electromagnetic wave. A plasma processing apparatus having: 【請求項２２】容器と、前記容器内にフッ素原子を含む
化合物からなるエッチングガスを導入する手段と、前記
容器内のガスを排気する手段と、前記容器内に設けら
れ、シリコン酸化膜が形成されたウエハーを設置するた
めの台と、前記台に高周波を印加する手段と、前記台と
対面する位置でプラズマを形成するための電磁波を放射
するグラファイトまたはシリコンからなる平板板と、前
記電磁波と相乗してプラズマを形成するための磁場を形
成する手段とを有することを特徴とするプラズマ処理装
置。22. A container, a means for introducing an etching gas composed of a compound containing a fluorine atom into the container, a means for exhausting the gas in the container, and a silicon oxide film formed in the container to form a silicon oxide film. And a means for applying a high frequency to the table, a flat plate made of graphite or silicon that emits an electromagnetic wave for forming plasma at a position facing the table, and the electromagnetic wave And a means for forming a magnetic field for synergistically forming plasma. 【請求項２３】容器と、前記容器内に反応ガスを導入す
る手段と、前記容器内のガスを排気する手段と、前記容
器内設けられ被加工物を設置するための台と、前記容器
内に設けられ、前記被加工物と対面する位置にあり、ア
ース電位導体と誘電体と線形状でありかつ電磁波の１／
４波長の整数倍の±２０％以内の長さの電磁波放射アン
テナとからなる電極と、前記容器の外部に設けられ、前
記電磁波と相乗してプラズマを形成するための磁場を印
加する手段とを有することを特徴とするプラズマ処理装
置。23. A container, a means for introducing a reaction gas into the container, a means for exhausting the gas in the container, a stand provided in the container for setting a workpiece, and the inside of the container. Is located at a position facing the workpiece, has a ground potential conductor, a dielectric, and has a linear shape, and
An electrode formed of an electromagnetic wave radiation antenna having a length within ± 20% of an integral multiple of four wavelengths, and a means which is provided outside the container and applies a magnetic field for forming plasma in synergy with the electromagnetic wave. A plasma processing apparatus having: 【請求項２４】容器と、前記容器内に反応ガスを導入す
る手段と、前記容器内のガスを排気する手段と、前記容
器内に設けられ被加工物を設置するための台と、前記容
器内に設けられ、前記被加工物と対面する位置で電磁波
を放射する平面板と、前記平面板に、高域通過フィルタ
を介してＵＨＦ帯の電磁波を供給すると共に、低域通過
フィルタを介して前記ＵＨＦ帯の周波数と２倍以上異な
る値の周波数の電磁波を供給する手段と、前記容器の外
部に設けられ、前記電磁波と相乗してプラズマを形成す
るための磁場形成手段とを有することを特徴とするプラ
ズマ処理装置。24. A container, a means for introducing a reaction gas into the container, a means for exhausting the gas in the container, a stand for installing a workpiece provided in the container, and the container A flat plate that is provided inside and radiates electromagnetic waves at a position facing the workpiece; and a UHF band electromagnetic wave that is supplied to the flat plate through a high-pass filter and a low-pass filter. It has a means for supplying an electromagnetic wave having a frequency twice or more different from the frequency of the UHF band, and a magnetic field forming means provided outside the container for forming plasma in synergy with the electromagnetic wave. And a plasma processing apparatus. 【請求項２５】ガス導入部及び排気部をもつ真空チャン
バーと、前記真空チャンバー内に被加工試料を設置する
被加工試料設置手段と、前記被加工試料の加工面と垂直
方向に磁場を形成する磁場形成手段と、前記加工面に対
向する位置に設置されるアース電位の平板の近傍にスト
リップラインからなるマイクロ波導入手段と、前記アー
ス電位の平板及びストリップラインにマイクロ波電力を
給電するマイクロ波導波手段とをもち、前記真空チャン
バー内の電磁波で気相中に導入されたガスをプラズマ化
することを特徴とするプラズマ処理装置。25. A vacuum chamber having a gas introduction part and an exhaust part, a sample installation means for installing a sample to be processed in the vacuum chamber, and a magnetic field is formed in a direction perpendicular to a surface to be processed of the sample to be processed. A magnetic field forming means, a microwave introducing means composed of a stripline near the ground potential plate installed at a position facing the processing surface, and a microwave conducting unit for supplying microwave power to the ground potential plate and the stripline. A plasma processing apparatus having a wave means, wherein the gas introduced into the gas phase is made into plasma by electromagnetic waves in the vacuum chamber. 【請求項２６】請求項２５記載のプラズマ処理装置にお
いて、前記磁場形成手段が永久磁石と前記永久磁石の磁
場分布を制御する空心コイルによる構成、空心コイルの
みによる構成、永久磁石のみによる構成のいずれか一種
類の構成であることを特徴とするプラズマ処理装置。26. The plasma processing apparatus according to claim 25, wherein the magnetic field forming means is composed of a permanent magnet and an air-core coil for controlling a magnetic field distribution of the permanent magnet, a structure including only an air-core coil, and a structure including only a permanent magnet. A plasma processing apparatus having one type of configuration. 【請求項２７】請求項２６記載のプラズマ処理装置にお
いて、前記永久磁石が、直径が被加工試料径の７０％か
ら１５０％の範囲であり、厚みが前記直径の１０％から
１００％の範囲である円筒形であることを特徴とするプ
ラズマ処理装置。27. The plasma processing apparatus according to claim 26, wherein the permanent magnet has a diameter within a range of 70% to 150% of a sample diameter to be processed and a thickness within a range of 10% to 100% of the diameter. A plasma processing apparatus having a certain cylindrical shape. 【請求項２８】請求項２６又は２７記載のプラズマ処理
装置において、前記永久磁石が、複数の小型磁石を近接
して配列されて構成されたことを特徴とするプラズマ処
理装置。28. The plasma processing apparatus according to claim 26, wherein the permanent magnet is formed by arranging a plurality of small magnets close to each other. 【請求項２９】請求項２７又は２８記載のプラズマ処理
装置において、前記永久磁石の少なくとも一部が前記被
加工試料の加工平面に対し垂直方向で移動可能に構成さ
れたことを特徴とするプラズマ処理装置。29. The plasma processing apparatus according to claim 27 or 28, wherein at least a part of the permanent magnet is configured to be movable in a direction perpendicular to a processing plane of the sample to be processed. apparatus. 【請求項３０】請求項２５ないし２９のいずれか一つに
記載のプラズマ処理装置において、前記ストリップライ
ンが給電点を中心に放射状に配置されたことを特徴とす
るプラズマ処理装置。30. The plasma processing apparatus according to claim 25, wherein the strip lines are arranged radially around a feeding point. 【請求項３１】請求項２５ないし２９のいずれか一つに
記載のプラズマ処理装置において、前記ストリップライ
ンが直線状で、かつ並行に複数本配置されたことを特徴
とするプラズマ処理装置。31. The plasma processing apparatus according to claim 25, wherein a plurality of the strip lines are linear and are arranged in parallel. 【請求項３２】請求項２５ないし２９記載のいずれか一
つに記載のプラズマ処理装置において、前記ストリップ
ラインで構成されるアンテナは前記真空チャンバ−内の
外周に複数本配置され、前記ストリップラインへの前記
電磁波の給電点を、前記アンテナ上の前記電磁波の電圧
および電流分布の節となる位置以外の位置とし、さらに
前記給電点に前記真空チャンバ−中央部から放射状かつ
前記被加工試料の加工面と平行で前記アース電位の平板
に近接して配置された電磁波を導入する導体線路を有す
ることを特徴とするプラズマ処理装置。32. The plasma processing apparatus according to any one of claims 25 to 29, wherein a plurality of antennas each composed of the strip line are arranged on an outer periphery of the vacuum chamber and are connected to the strip line. The feeding point of the electromagnetic wave at a position other than a position serving as a node of the voltage and current distribution of the electromagnetic wave on the antenna, and the vacuum chamber-at the feeding point, a radial surface from the central portion and a processed surface of the sample to be processed. 2. A plasma processing apparatus having a conductor line for introducing an electromagnetic wave, which is arranged in parallel with the flat plate having the ground potential. 【請求項３３】請求項３２記載のプラズマ処理装置にお
いて前記アンテナそれぞれに、位相の異なる電磁波を供
給することを特徴とするプラズマ処理装置。33. The plasma processing apparatus according to claim 32, wherein electromagnetic waves having different phases are supplied to each of the antennas. 【請求項３４】請求項２５ないし２９記載のいずれか一
つに記載のプラズマ処理装置において、前記ストリップ
ラインで構成されるアンテナは、前記アンテナへの前記
電磁波の給電点を交点として放射状に３本以上の奇数本
配置され、前記給電点を前記アンテナ上の電磁波の電圧
および電流分布の節となる位置以外の位置に配置するこ
とを特徴とするプラズマ処理装置。34. The plasma processing apparatus according to any one of claims 25 to 29, wherein the strip line antenna has three radial lines with the feeding point of the electromagnetic wave to the antenna as an intersection. A plasma processing apparatus, wherein the above-mentioned odd number is arranged and the feeding point is arranged at a position other than a position serving as a node of voltage and current distribution of electromagnetic waves on the antenna. 【請求項３５】請求項２５ないし３４のいずれか一つに
記載のプラズマ処理装置において、前記ストリップライ
ンが石英ガラスで被覆されたことを特徴とするプラズマ
処理装置。35. The plasma processing apparatus according to claim 25, wherein the strip line is covered with quartz glass. 【請求項３６】請求項２５ないし３５のいずれか一つに
記載のプラズマ処理装置において、前記ストリップライ
ンの長さが前記ストリップラインが設置される媒質中で
の電磁波の１／４波長の整数倍の±２０％の範囲である
ことを特徴とするプラズマ処理装置。36. The plasma processing apparatus according to claim 25, wherein the length of the strip line is an integral multiple of a quarter wavelength of an electromagnetic wave in a medium in which the strip line is installed. The plasma processing apparatus is characterized in that it is within a range of ± 20%. 【請求項３７】請求項２５ないし３５のいずれか一つに
記載のプラズマ処理装置において、前記ストリップライ
ンへの給電点の近くで、前記ストリップラインと前記被
加工試料設置手段との間に円盤状導体が設置されたこと
を特徴とするプラズマ処理装置。37. The plasma processing apparatus according to claim 25, wherein a disk shape is provided between the strip line and the sample mounting means near the feeding point to the strip line. A plasma processing apparatus having a conductor installed. 【請求項３８】請求項２５ないし３５のいずれか一つに
記載のプラズマ処理装置において、前記ストリップライ
ンを石英窓を介し前記真空チャンバーと接続することを
特徴とするプラズマ処理装置。38. The plasma processing apparatus according to claim 25, wherein the strip line is connected to the vacuum chamber through a quartz window. 【請求項３９】請求項３８記載のプラズマ処理装置にお
いて、前記石英窓のプラズマ側に、ストリップラインで
構成されるアンテナの幅に対し１００％から５００％の
幅の開口部を有すアース電位導体を前記開口部が前記ス
トリップラインに沿うように設置し、前記アース電位の
平板と前記開口部を有すアース電位導体の中間にストリ
ップラインを配置してマイクロ波供給部を構成すること
を特徴とするプラズマ処理装置。39. The plasma processing apparatus according to claim 38, wherein the quartz window has a plasma side having an opening having a width of 100% to 500% with respect to the width of the antenna formed by the strip line. And the strip line is arranged between the flat plate of the ground potential and the ground potential conductor having the opening to constitute a microwave supply unit. Plasma processing apparatus. 【請求項４０】請求項２５記載のアース電位の平板又は
請求項３６記載の開口部を有すアース電位導体又は請求
項３７記載の円盤状導体をプラズマのアース電極とする
ことを特徴とするプラズマ処理装置。40. A plasma, characterized in that the flat plate of earth potential according to claim 25, the ground potential conductor having an opening according to claim 36, or the disk-shaped conductor according to claim 37 is used as a plasma ground electrode. Processing equipment. 【請求項４１】請求項２５ないし４０記載のいずれか一
つに記載のプラズマ処理装置において、前記加工試料設
置手段が高周波電界印加手段と温度制御手段とを持つこ
とを特徴とするプラズマ処理装置。41. The plasma processing apparatus according to claim 25, wherein the processing sample setting means has a high frequency electric field applying means and a temperature control means. 【請求項４２】請求項２５ないし４１記載のいずれか一
つに記載のプラズマ処理装置において、プラズマ形成の
ため前記ストリップラインに供給する電磁波の周波数が
４００ＭＨｚから２．５ＧＨｚの間であることを特徴と
するプラズマ処理装置。42. The plasma processing apparatus according to claim 25, wherein the electromagnetic wave supplied to the strip line for plasma formation has a frequency of 400 MHz to 2.5 GHz. And a plasma processing apparatus.
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