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JP3133174B2 - Plasma processing apparatus and plasma processing method - Google Patents
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JP3133174B2 - Plasma processing apparatus and plasma processing method - Google Patents

Plasma processing apparatus and plasma processing method

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JP3133174B2
JP3133174B2 JP04297652A JP29765292A JP3133174B2 JP 3133174 B2 JP3133174 B2 JP 3133174B2 JP 04297652 A JP04297652 A JP 04297652A JP 29765292 A JP29765292 A JP 29765292A JP 3133174 B2 JP3133174 B2 JP 3133174B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はプラズマ処理装置に関
し、反応容器あるいは反応室内において、均一なプラズ
マ反応を実現可能な装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma processing apparatus, and more particularly to an apparatus capable of realizing a uniform plasma reaction in a reaction vessel or a reaction chamber.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、プラズマCVD装置およびプラズ
マエッチング装置などのプラズマ処理装置としては、図
1に示された構造がその代表的なものとして広く知られ
ている。以下にその概要を述べる。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a plasma processing apparatus such as a plasma CVD apparatus and a plasma etching apparatus, a structure shown in FIG. 1 is widely known as a typical example. The outline is described below.

【0003】反応容器1は、加熱ヒータ4を含む基板保
持台3の上に被処理面を有する試料17が保持され前記
基板保持台3の中にあるヒータ4によって加熱される。
試料17に相対してプラズマ電極2が設置されている。
このプラズマ電極2にはフィードスルー11を通して反
応容器1の外部からプラズマ電源9が反応容器1の気密
を破らずに接続してあり、整合器10を通して電力が供
給されている。反応性気体、希釈用気体およびキャリア
用気体等は、供給系18の14、15、16より流量計
12、バルブ13を経由してプラズマ電極2を通して前
記反応容器2の内部に供給される。プラズマ電極2と前
記基板保持台3、反応容器1の内壁との間にプラズマ電
源9から供給された電気エネルギーが反応空間19にプ
ラズマが発生し、前記試料17はプラズマ処理をされ
る。
[0003] A reaction vessel 1 has a sample 17 having a surface to be processed held on a substrate holder 3 including a heater 4, and is heated by a heater 4 in the substrate holder 3.
The plasma electrode 2 is provided facing the sample 17.
A plasma power supply 9 is connected to the plasma electrode 2 from the outside of the reaction vessel 1 through a feedthrough 11 without breaking the airtightness of the reaction vessel 1, and power is supplied through a matching device 10. Reactive gas, dilution gas, carrier gas, and the like are supplied from the supply system 14, 15, 16 to the inside of the reaction vessel 2 through the plasma electrode 2 via the flow meter 12 and the valve 13. Electric energy supplied from the plasma power source 9 between the plasma electrode 2 and the substrate holder 3 and the inner wall of the reaction vessel 1 generates plasma in the reaction space 19, and the sample 17 is subjected to plasma processing.

【0004】反応性気体、希釈用気体、およびキャリア
用気体等は、プラズマ状態になると非常に高いエネルギ
ーを持ち、反応容器1の内部にある物に衝突し物体から
不必要な成分をたたきだしてしまう。そのため、反応性
気体、希釈用気体、およびキャリア用気体等を常に供給
し、不要になった気体は、排気系20を経由して真空ポ
ンプ7を経由して排出し、反応空間に不必要な要素が存
在しにくい状態とする必要がある。このようなプラズマ
処理装置は電極と試料が相対して位置することから平行
平板方式と通常呼ばれている。
[0004] Reactive gas, diluent gas, carrier gas and the like have very high energy when in a plasma state, and collide with an object inside the reaction vessel 1 to strike out unnecessary components from the object. I will. Therefore, a reactive gas, a diluting gas, a carrier gas and the like are always supplied, and unnecessary gas is exhausted via the vacuum pump 7 via the exhaust system 20 and becomes unnecessary in the reaction space. It is necessary to make the element difficult to exist. Such a plasma processing apparatus is usually called a parallel plate type since an electrode and a sample are positioned opposite to each other.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】平行平板方式では、プ
ラズマ電極と相対する試料の隙間は1mm〜100mm
程度に保たれている。これは、プラズマ放電領域内の電
界がプラズマ電極と試料の間で垂直になっているために
距離を離しすぎるとプラズマ電極周辺で電気力線が曲が
り、そのため電子の運動はプラズマ電極に対して直交に
動かず電気力線に沿って動き電極に対して直交しない、
プラズマは電子の運動エネルギーによって生じるために
一様な処理ができなくなるためである。特にプラズマ電
極周辺では電気力線の間隔が広がり電気的な作用が弱く
なる特性を持つ。
In the parallel plate system, the gap between the plasma electrode and the sample facing the plasma electrode is 1 mm to 100 mm.
It is kept to a degree. This is because if the electric field in the plasma discharge region is perpendicular between the plasma electrode and the sample, the electric field lines will bend around the plasma electrode if the distance is too large, so that the movement of electrons is orthogonal to the plasma electrode. Move along the line of electric force without moving, not orthogonal to the electrode,
This is because uniform processing cannot be performed because plasma is generated by the kinetic energy of electrons. In particular, in the vicinity of the plasma electrode, there is a characteristic that the interval between lines of electric force is widened and the electric action is weakened.

【0006】すなわち、プラズマ放電領域内での試料の
プラズマ処理の程度に差が表れる。プラズマ電極と試料
の間隔が広いほどこのプラズマ電極周辺での影響が大き
いが間隔が狭くとも影響が無いわけではない。これを回
避するために試料を反応容器内で移動しながらプラズマ
処理を行う事がよく行われているが、移動方法は装置設
計が決定すると変更が難しい、またプラズマの発生する
空間のインピーダンスが常に変化するために整合回路の
整合するまでの時間が間に合わなくなる恐れもある。
That is, there is a difference in the degree of plasma processing of the sample in the plasma discharge region. The wider the distance between the plasma electrode and the sample, the greater the effect around the plasma electrode. However, the smaller the distance, the more the effect is not lost. In order to avoid this, it is common to perform plasma processing while moving the sample in the reaction vessel, but it is difficult to change the moving method once the device design is determined, and the impedance of the space where plasma is generated is always constant. Due to the change, the time until the matching of the matching circuit may not be enough.

【0007】さらに、ガラス基板上のプラズマ処理とシ
リコンウェハ上の処理は試料の電気的な特性が大きく違
うために、プラズマ領域内での放電状態に差が表れ、同
じ装置で同等の均一性を持つ処理ができないことがあっ
た。さらにまた、ガラス基板やシリコンウェハのような
平面的な試料とは異なり感光ドラムのような立体的な試
料を同一装置で試料の処理面全てに一様にプラズマ処理
することはほとんど不可能である。多くの場合プラズマ
処理を施す試料に合わせてプラズマ処理装置を製作する
ことになり、できあがった装置で様々なプラズマ処理の
圧力や電力の条件で試料の処理面全てに一様な処理をす
ることは不可能であった。
Further, since the electrical characteristics of the sample are greatly different between the plasma processing on the glass substrate and the processing on the silicon wafer, a difference appears in the discharge state in the plasma region, and the same uniformity is obtained with the same apparatus. May not be able to process. Furthermore, unlike a planar sample such as a glass substrate or a silicon wafer, it is almost impossible to uniformly process a three-dimensional sample such as a photosensitive drum on the entire processing surface of the sample with the same apparatus. . In many cases, a plasma processing apparatus must be manufactured according to the sample to be subjected to plasma processing, and it is not possible for the completed apparatus to perform uniform processing on the entire processing surface of the sample under various plasma processing pressures and power conditions. It was impossible.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

〔第1の発明〕減圧状態に保持可能な反応容器と、前記
反応容器に気体を供給する手段と一対の対向する電力供
給用電極と前記対向する電極と平行でない位置に少なく
とも1つの電極を有するプラズマ処理装置。
[First invention] A reaction vessel which can be maintained in a reduced pressure state, a means for supplying gas to the reaction vessel, a pair of opposed power supply electrodes, and at least one electrode at a position not parallel to the opposed electrode. Plasma processing equipment.

【0009】〔第2の発明〕減圧状態に保持可能な反応
容器と、前記反応容器に気体を供給する手段と一対の対
向する電力供給用電極と前記対向する電極と平行でない
位置に少なくとも1つの電極と前記電極および前記電極
に対し電源より供給されるプラズマ放電発生用の電力を
調整する手段を有するプラズマ処理装置。
[Second invention] A reaction vessel which can be maintained in a reduced pressure state, means for supplying gas to the reaction vessel, a pair of opposed power supply electrodes, and at least one electrode at a position not parallel to the opposed electrode. A plasma processing apparatus comprising: an electrode; and means for adjusting power for generating plasma discharge supplied from a power supply to the electrode and the electrode.

【0010】〔第3の発明〕請求項2記載の放電用の電
力調整手段として、整合器を使用したプラズマ処理装
置。
[Third invention] A plasma processing apparatus according to claim 2, wherein a matching device is used as the power adjusting means for discharging.

【0011】〔第4の発明〕減圧状態に保持可能な反応
容器と、前記反応容器に気体を供給する手段と一対の対
向する電力供給用電極と前記対向する電極と平行でない
位置に少なくとも1つの電極と前記電極および前記電極
に対し電源より供給されるプラズマ放電発生用の電力を
オン、オフを行う手段を有するプラズマ処理装置。
[Fourth invention] [0011] A reaction vessel that can be maintained in a reduced pressure state, a means for supplying gas to the reaction vessel, a pair of opposed power supply electrodes, and at least one electrode located at a position not parallel to the opposed electrode. A plasma processing apparatus comprising: an electrode; and a unit for turning on and off power for generating a plasma discharge supplied from a power supply to the electrode and the electrode.

【0012】〔第5の発明〕減圧状態に保持可能な反応
容器と、前記反応容器に気体を供給する手段と一対の対
向する電力供給用電極と前記対向する電極と平行でない
位置に少なくとも1つの電極と前記電極および前記電極
に対し異なる周波数の電力を供給する複数の電源を有す
るプラズマ処理装置。
[Fifth invention] A reaction vessel which can be maintained in a reduced pressure state, a means for supplying gas to the reaction vessel, a pair of opposed power supply electrodes, and at least one electrode at a position not parallel to the opposed electrode. A plasma processing apparatus comprising: an electrode; and a plurality of power supplies for supplying power of different frequencies to the electrode and the electrode.

【0013】〔第6の発明〕請求項5に記載の異なる周
波数の電力として、高周波電力と低周波電力を有するプ
ラズマ処理装置。
[Sixth invention] The plasma processing apparatus according to claim 5, wherein the plasma processing apparatus has high-frequency power and low-frequency power as the power of different frequencies.

【0014】〔第7の発明〕複数の電極により発生され
るプラズマ放電を利用してプラズマ処理を施す方法であ
って、前記複数の電極に供給する放電用の電力の供給量
を調整することにより、プラズマ放電を攪拌させてプラ
ズマ処理を行うことを特徴とするプラズマ処理方法。
[Seventh invention] A method for performing a plasma treatment using a plasma discharge generated by a plurality of electrodes, wherein a supply amount of discharge power supplied to the plurality of electrodes is adjusted. A plasma processing method comprising performing plasma processing by stirring plasma discharge.

【0015】〔第8の発明〕請求項7に記載のプラズマ
処理方法であって、各々の電極に供給される電力を時間
的に変化させることにより、プラズマ放電を攪拌させ
て、プラズマ放電領域内のプラズマ放電の分布を時間的
に変化させることを特徴とするプラズマ処理方法。
[Eighth invention] In the plasma processing method according to the seventh invention, the power supplied to each electrode is changed with time to stir the plasma discharge so that the inside of the plasma discharge region A plasma discharge method characterized by temporally changing the distribution of the plasma discharge.

【0016】〔第9の発明〕請求項7に記載のプラズマ
処理方法であって、各々の電極に供給される電力を時間
的に変化させる方法として、電力導入系に設けられてい
る整合器を利用し、反射波の量を調整することで、電源
の出力を一定として、電極に供給する電力を変化させる
方法を採用したプラズマ処理装置。
[Ninth invention] In the plasma processing method according to claim 7, as a method of changing the power supplied to each electrode with time, a matching device provided in a power supply system is used. A plasma processing apparatus adopting a method of changing the power supplied to the electrodes while keeping the output of the power supply constant by adjusting the amount of the reflected wave using the reflected waves.

【0017】〔第10の発明〕複数の電極により発生さ
れるプラズマ放電を利用してプラズマ処理を施す方法で
あって、前記複数の電極に供給する放電用の電力の供給
をオン、オフすることにより、プラズマ放電を攪拌させ
てプラズマ処理を行うことを特徴すとるプラズマ処理方
法。
[Tenth invention] A method for performing a plasma process using a plasma discharge generated by a plurality of electrodes, wherein the supply of discharge power to the plurality of electrodes is turned on and off. Wherein the plasma discharge is agitated to perform the plasma processing.

【0018】〔第11の発明〕請求項10記載のプラズ
マ処理方法であって、各々の電極に供給する電力を個別
にオン、オフすることにより、プラズマ反応領域内のプ
ラズマ放電の分布を時間的に変化させることを特徴とす
るプラズマ処理方法。
[Eleventh invention] In the plasma processing method according to the tenth aspect, the power supplied to each electrode is individually turned on and off to temporally reduce the distribution of plasma discharge in the plasma reaction region. A plasma processing method characterized in that the temperature is changed to:

【0019】[0019]

【作用】本発明は、反応容器内に反応性気体、希釈用気
体、およびキャリア用気体等を供給するとともに、反応
容器内の気体をグロー放電またはプラズマ状態とすると
ともに、そのグロー放電またはプラズマ状態を反応容器
内で攪拌することによってプラズマ中の反応粒子、荷電
粒子、電子等の密度分布を時間平均で観測したときに、
反応容器内でほぼ一様になるようにすることで、反応容
器内での反応を空間的に均一にすることが可能なプラズ
マ処理装置およびプラズマ処理方法に関する。
According to the present invention, a reactive gas, a diluting gas, a carrier gas and the like are supplied into a reaction vessel, and the gas in the reaction vessel is changed to a glow discharge or plasma state. When the density distribution of reactive particles, charged particles, electrons, etc. in the plasma is observed by time average by stirring
The present invention relates to a plasma processing apparatus and a plasma processing method capable of making a reaction in a reaction vessel spatially uniform by making the reaction chamber substantially uniform.

【0020】反応容器内にグロー放電またはプラズマ状
態を発生させるための電極を具備し、反応性気体、希釈
用気体、およびキャリア用気体等を供給するための気体
供給手段を具備し、気体等を供給する前に反応容器内に
残留している不要気体または空気の排出と反応容器内か
ら反応性気体、希釈用気体、およびキャリア用気体等を
排出させるための排気系を具備し、グロー放電またはプ
ラズマ状態を任意に変化させる手段を具備し、反応容器
内にシリコンウェハやガラス基板のようないわゆる板状
に限らず、ドラムやコップや金属治具のような、いわゆ
る立体物のような形状の試料を保持する手段を具備する
装置により、試料に対して成膜、エッチング、アッシン
グ、プラズマアニールなどのあらゆるプラズマ処理を均
一に行えるものである。
An electrode for generating a glow discharge or a plasma state is provided in the reaction vessel, and gas supply means for supplying a reactive gas, a diluting gas, a carrier gas and the like is provided. Equipped with an exhaust system for discharging unnecessary gas or air remaining in the reaction vessel before supply and discharging a reactive gas, a diluting gas, and a carrier gas from the reaction vessel, the glow discharge or Equipped with a means for arbitrarily changing the plasma state, the reaction vessel is not limited to a so-called plate shape such as a silicon wafer or a glass substrate, but a shape such as a so-called three-dimensional object such as a drum, a cup or a metal jig. By means of a device equipped with a means for holding the sample, all plasma processing such as film formation, etching, ashing, plasma annealing, etc. can be performed uniformly on the sample. That.

【0021】本発明では、プラズマ処理を均一に行なう
ため、グロー放電またはプラズマ状態を発生させる装置
を複数具備し時分割で放電出力の大きさを変化させるあ
るいは時分割で放電出力を出したり出さなかったりす
る。1つまたは複数のグロー放電またはプラズマ状態を
発生させる装置と複数の発生箇所を具備し時分割でスイ
ッチを切り換える。複数のグロー放電またはプラズマ状
態を発生させる装置とその発生させる装置の周波数の同
期をとるための装置を具備しそれぞれの発生させる装置
間に位相をずらすことで荷電粒子を動かす。
In the present invention, in order to uniformly perform the plasma processing, a plurality of devices for generating a glow discharge or a plasma state are provided, and the magnitude of the discharge output is changed in a time division manner, or the discharge output is not generated in a time division manner. Or One or a plurality of devices for generating a glow discharge or a plasma state and a plurality of generation locations are provided, and switches are switched in a time sharing manner. A device for generating a plurality of glow discharges or plasma states and a device for synchronizing the frequency of the device for generating the glow discharge or the plasma state are provided, and the charged particles are moved by shifting the phases between the respective devices.

【0022】以上の様な手段および方法によって空間的
なプラズマの密度を時間的に移動させることで反応容器
内の反応空間内で時間平均的に均一なプラズマを発生さ
せる。丁度、プラズマを攪拌させた状態と同じになり、
試料上に均一なプラズマ処理を可能にしたことを特徴と
する。
By temporally moving the spatial density of the plasma by the means and method as described above, a time-average uniform plasma is generated in the reaction space in the reaction vessel. Just like the state where the plasma was agitated,
It is characterized in that uniform plasma processing is enabled on a sample.

【0023】また、周波数の異なるプラズマ電源を複数
の電極に接続しイオンを可動できる周波数と電子を効率
よく発生させる周波数をくみあわせることによって高周
波電力の供給源近くで電子を多量に発生させそれによる
イオンの発生を促進するとともに、イオンおよびイオン
から派生する中性ラジカルを低周波電力の印加によって
反応空間内で可動させ反応空間内でプラズマを均一にす
ることをができる。本発明は従来の多くの欠点を全て解
決してしまうもので、プラズマ処理装置としてはまった
く画期的な発明といえる。
Also, a large number of electrons are generated near the source of high-frequency power by connecting a plasma power source having a different frequency to a plurality of electrodes and combining the frequency at which ions can move with the frequency at which electrons are generated efficiently. The generation of ions can be promoted, and the ions and neutral radicals derived from the ions can be moved in the reaction space by applying low-frequency power to make the plasma uniform in the reaction space. The present invention solves all of the many disadvantages of the prior art, and can be said to be a completely revolutionary invention as a plasma processing apparatus.

【0024】本発明は、図1に示した従来例とは異なり
プラズマ電極を反応容器内に複数設置しておりプラズマ
電極の各々の間隔も、プラズマ電極と反応容器の内壁と
の間隔も、またプラズマ電極と試料の間隔も均一性がよ
い悪いという基準での制限はない。また、試料に均一な
プラズマ処理を行うため試料を移動させながらプラズマ
処理を均一にするという手段も必要としない。
The present invention differs from the conventional example shown in FIG. 1 in that a plurality of plasma electrodes are provided in a reaction vessel, the distance between each plasma electrode, the distance between the plasma electrode and the inner wall of the reaction vessel, and the like. The distance between the plasma electrode and the sample is not limited on the basis that the uniformity is good or bad. In addition, there is no need for a means for making the plasma processing uniform while moving the sample in order to perform uniform plasma processing on the sample.

【0025】複数のプラズマ電極はそれぞれ単体で反応
空間の反応性気体、希釈用気体、およびキャリア用気体
等をプラズマ化するための電気エネルギーを供給するこ
とができ、プラズマ処理能力の小さい空間に近いプラズ
マ電極からは大きな電気エネルギーを反応空間に供給
し、または電気エネルギーを供給する時間を長くするこ
とで時間平均的に大きな電気エネルギーを供給すること
ができ、逆にプラズマ処理能力が大きすぎる空間に近い
プラズマ電極からは電気エネルギーの供給を小さくす
る、または電気エネルギーの供給する時間を短くするこ
とで時間平均的に小さな電気エネルギーを供給すること
ができ、空間的なプラズマのエネルギー、密度を均一に
し、ひいてはプラズマ処理を空間全域にわたって均一な
処理にすることができる。
Each of the plurality of plasma electrodes can supply electric energy for converting a reactive gas, a diluting gas, a carrier gas, and the like in the reaction space into plasma, and is close to a space having a small plasma processing ability. Large electric energy can be supplied from the plasma electrode to the reaction space or the electric energy can be supplied for a long time by supplying a large amount of electric energy to the reaction space. By reducing the supply of electric energy from the nearby plasma electrode, or by shortening the supply time of the electric energy, a small amount of electric energy can be supplied on a time-average basis, making the spatial plasma energy and density uniform. The plasma processing can be made uniform over the entire space. .

【0026】また、複数のプラズマ電極から同時に同周
波数で供給される電力の時間的な波形を各プラズマ電極
ごとに位相をずらして供給することで、ある時間はある
プラズマ電極からの電力が最も大きく、また、別の時間
では他のプラズマ電極から供給される電力が大きくなる
と言ったように各プラズマ電極の電力の時間的な波形に
位相差を与えることで時間的なプラズマ電極から供給さ
れる電力の大きさの変化が自動的に空間的な変化にな
る、これは丁度プラズマの攪拌になる。
Further, by supplying the temporal waveform of the power supplied simultaneously from the plurality of plasma electrodes at the same frequency while shifting the phase for each plasma electrode, the power from a certain plasma electrode is maximized for a certain time. Also, as described above, the power supplied from another plasma electrode becomes large at another time, and the temporal power supplied from the plasma electrode is given by giving a phase difference to the temporal waveform of the power of each plasma electrode. A change in the size of the beam automatically becomes a spatial change, which is just the agitation of the plasma.

【0027】また、プラズマ電源を1台にしてプラズマ
電極を複数設置してそれぞれのプラズマ電極にはプラズ
マ電源との間に電気的な接続非接続の動作を決めるスィ
ッチを具備し、時間的にスィッチを切り換えることでプ
ラズマ電源から電力を供給される動作プラズマ電極とプ
ラズマ電源から電力を供給されない不動作プラズマ電極
が時間的に発生する、これはプラズマ電極の設置場所が
異なるために空間的なプラズマの攪拌を行うことにな
り、空間的なプラズマのエネルギー、密度を均一にし、
ひいてはプラズマ処理を空間全域にわたって均一な処理
にすることができる。
Also, a single plasma power source is provided, a plurality of plasma electrodes are provided, and each plasma electrode is provided with a switch for determining an operation of electrical connection and disconnection between the plasma electrode and the plasma electrode. By switching, the operating plasma electrode that is supplied with power from the plasma power supply and the inactive plasma electrode that is not supplied with power from the plasma power supply occur temporally. Agitating will make the spatial plasma energy and density uniform,
As a result, the plasma processing can be performed uniformly over the entire space.

【0028】また、反応容器内部に設置された複数のプ
ラズマ電極のそれぞれにプラズマ電源を接続させてプラ
ズマ電源とプラズマ電極の間にはそれぞれ反応空間とプ
ラズマ電源の電気的な整合をとるため整合器を接続して
ある、この整合器はプラズマ電源から供給される電力の
プラズマ電源からプラズマ電極に向かう進行波とプラズ
マ電極からプラズマ電源へ向かう反射波のそれぞれの電
力の大きさを調整することができる、通常は反射波が進
行波に比べて十分小さくなるように整合器を調整する
が、整合を意図的に時間的にずらすことで反応空間に供
給する電力を変化させることができる。これはプラズマ
電源の発振を安定にさせたまま供給電力を変化させるこ
とができる。
Further, a plasma power source is connected to each of the plurality of plasma electrodes installed inside the reaction vessel, and a matching device is provided between the plasma power sources for electrically matching the reaction space with the plasma power source. This matching device can adjust the magnitudes of the power of the traveling wave from the plasma power supply toward the plasma electrode and the reflected wave from the plasma electrode to the plasma power supply of the power supplied from the plasma power supply. Usually, the matching device is adjusted so that the reflected wave is sufficiently smaller than the traveling wave, but the power supplied to the reaction space can be changed by intentionally shifting the matching time. This makes it possible to change the supplied power while keeping the oscillation of the plasma power supply stable.

【0029】すなわち整合のとれている状態で1kWの
プラズマ電源を用いてその出力を調整することにより、
最大出力の1/1000程度の1Wの電力を安定に供給
することはできないが、プラズマ電源からは出力として
1kWを発振させ、マッチングボックスの整合をとらな
いようにすることで、つまり999Wを反射させること
ことで1Wを安定に電極に対して供給できる。
That is, by adjusting the output using a plasma power source of 1 kW in a state where matching is achieved,
Although it is not possible to stably supply 1 W of power, which is about 1/1000 of the maximum output, 1 kW is oscillated as an output from the plasma power supply and the matching box is not matched, that is, 999 W is reflected. Thus, 1 W can be stably supplied to the electrode.

【0030】大きな電力を必要とするプラズマ処理を空
間的に均一にするために、あるいはあるプロセスでは問
題がないが別のプロセスを同一装置で行いたいときに電
力を小さくしたい場所がある場合などでは、複数のプラ
ズマ電源と複数のプラズマ電極の間に接続されている複
数の整合器を空間的あるいは時間的に整合不整合を調整
することで空間的あるいは時間的なプラズマのエネルギ
ー、密度を均一にし、ひいてはプラズマ処理を空間全域
にわたって均一な処理にすることができる。
In order to make the plasma processing requiring large power spatially uniform, or when there is a place where it is desired to reduce the power when there is no problem in a certain process but another process is desired to be performed by the same apparatus. By adjusting the mismatch of a plurality of matching devices connected between a plurality of plasma power sources and a plurality of plasma electrodes spatially or temporally, the spatial and temporal plasma energy and density are made uniform. Thus, the plasma processing can be made uniform over the entire space.

【0031】また、プラズマを発生させるためのプラズ
マ発生電源は通常は交流電源を用いるが、その周波数に
よって役割が大きく異なる。比較的に低い10Hz〜5
000kHz(以下低周波と呼ぶ)ではイオンが十分に
追従できるために電極が大きく正の電位を持つと正のイ
オンは電極から離れ負のイオンは電極に近づく、逆に電
極が負の電位を持つと負のイオンは電極から離れ正のイ
オンは電極に近づく、これは丁度印加する電源の周波数
に対応してイオンが空間内を攪拌されている現象にな
る。
Further, an AC power supply is usually used as a plasma generation power supply for generating plasma, but its role largely depends on the frequency. Relatively low 10 Hz to 5
At 000 kHz (hereinafter referred to as low frequency), the ions can sufficiently follow, so that if the electrode has a large positive potential, the positive ions separate from the electrode and the negative ions approach the electrode, and conversely, the electrode has a negative potential The negative ions move away from the electrode and the positive ions move closer to the electrode. This is a phenomenon in which the ions are stirred in the space in accordance with the frequency of the power supply just applied.

【0032】低周波でのプラズマの発生では電子の運動
エネルギーが小さいために十分なプラズマ処理を与える
ためのイオンや原子、分子の反応から生じる中性ラジカ
ルの密度、エネルギーがともに小さく、また被処理試料
の表面にイオンシースを発生させたい場合も対応が取れ
ない。逆に比較的高い1MHz〜500MHz(以下高
周波と呼ぶ)では、電子に比較的大きなエネルギーを与
えることができ十分なプラズマ処理を与えるためのイオ
ンや原子、分子の反応から生じる中性ラジカルの密度、
エネルギーがともに大きく、また被処理試料の表面にイ
オンシースを発生させたい場合も十分対応が取れる。
In the generation of plasma at a low frequency, the density and energy of neutral radicals generated by the reaction of ions, atoms and molecules for providing sufficient plasma processing are small because the kinetic energy of electrons is small. If an ion sheath is desired to be generated on the surface of the sample, it cannot be coped with. On the other hand, at a relatively high frequency of 1 MHz to 500 MHz (hereinafter referred to as a high frequency), the density of neutral radicals generated from the reaction of ions, atoms, and molecules to give a relatively large energy to electrons and to provide a sufficient plasma treatment,
It is possible to sufficiently cope with the case where the energy is large and an ion sheath is to be generated on the surface of the sample to be processed.

【0033】しかしイオンが追従できないためにプラズ
マの発生している空間内でのイオン密度がバラバラで結
果としてプラズマ処理のバラツキを生じさせてしまう、
本発明を用いることで複数のプラズマ電極の中で高周波
を印加する電極と低周波を印加する電極を合わせて設置
することができプラズマの効率の良い発生とプラズマの
攪拌による均一性を同時に実現できる。
However, since the ions cannot follow, the ion density in the space where the plasma is generated varies, and as a result, the plasma processing varies.
By using the present invention, an electrode for applying a high frequency and an electrode for applying a low frequency among a plurality of plasma electrodes can be installed together, so that efficient generation of plasma and uniformity due to plasma agitation can be simultaneously realized. .

【0034】本発明のプラズマ処理装置およびプラズマ
処理装置においては、直径80mm長さ400mmの円
筒形の表面の水素プラズマ処理と6インチのシリコンウ
ェハ上に窒化珪素膜をプラズマCVDによって成膜する
ことも、ガラス基板上のITO(酸化インジウム)膜を
プラズマエッチングすることも同一装置で均一に実施す
ることができる。
In the plasma processing apparatus and the plasma processing apparatus of the present invention, hydrogen plasma processing of a cylindrical surface having a diameter of 80 mm and a length of 400 mm and a silicon nitride film formed on a 6-inch silicon wafer by plasma CVD may be performed. Also, plasma etching of an ITO (indium oxide) film on a glass substrate can be uniformly performed by the same apparatus.

【0035】また、従来1m×1m×1m以上の内径寸
法のあるような大型のぷらずまCVD装置の設計製作に
関しては、電極の重量や熱を加える場合の電極の膨張な
どのために難しいとされてきたが、本発明を用いること
で複数の小さな電極を具備させてプラズマの攪拌、すな
わち、プラズマの空間的ならびに時間的な分布に変化を
持たせることで容易に設計することができる。
In addition, it is difficult to design and manufacture a large size CVD apparatus having an inner diameter of 1 m × 1 m × 1 m or more because of the weight of the electrode and the expansion of the electrode when heat is applied. However, the present invention can be easily designed by providing a plurality of small electrodes and stirring the plasma, that is, by changing the spatial and temporal distribution of the plasma.

【0036】[0036]

【実施例】【Example】

『実施例1』 図2に本実施例のプラズマ処理装置の概
略図をしめす。反応容器1は、被処理面を有する試料2
1が保持されている。前記試料21の周囲を取り囲むよ
うにしてプラズマ電極22、24、26が設置されてい
る。これらのプラズマ電極はフィードスルーを通して反
応容器1の内部と外部とを気密を破らずに接続してあ
る。
Embodiment 1 FIG. 2 shows a schematic diagram of a plasma processing apparatus of the present embodiment. The reaction vessel 1 includes a sample 2 having a surface to be processed.
1 is held. Plasma electrodes 22, 24, 26 are provided so as to surround the periphery of the sample 21. These plasma electrodes connect the inside and the outside of the reaction vessel 1 through a feed-through without breaking airtightness.

【0037】反応容器1の外部からは、プラズマ電源2
3、25、27がそれぞれ整合器28、29、30を通
して、それぞれ前記フィードスルーによって各々の電極
に接続されている。反応性気体、希釈用気体、およびキ
ャリア用気体等は、供給系31の32、33、34より
流量計35、バルブ36を経由して反応容器1の内部に
供給される。 プラズマ電極22、24、26と反応容
器1の内壁との間にプラズマ電源23、25、27から
電気エネルギーが供給され反応空間37にプラズマが発
生し、前記試料21はプラズマ処理をされる。
From the outside of the reaction vessel 1, a plasma power source 2
3, 25, 27 are respectively connected to the respective electrodes by the feedthroughs through matching devices 28, 29, 30. The reactive gas, dilution gas, carrier gas, and the like are supplied from the supply system 32, 33, and 34 to the inside of the reaction vessel 1 via the flow meter 35 and the valve 36. Electric energy is supplied from plasma power sources 23, 25, 27 between the plasma electrodes 22, 24, 26 and the inner wall of the reaction vessel 1 to generate plasma in the reaction space 37, and the sample 21 is subjected to plasma processing.

【0038】排気系38には、反応容器1のなかの圧力
を制御するためのコンダクタンス可変バルブ39を具備
し前記真空ポンプ40と前記コンダクタンス可変バルブ
39の間には開閉バルブ41を具備し排気の実行を制御
している。これらのプラズマ電源は図3に示す様な出力
の時間制御を実施し、最初の一定時間をプラズマ電源2
3だけから出力電力があり、次の一定時間はプラズマ電
源25だけから出力電力がありと順次プラズマ電源2
3、25、27と出力電力がパルス状に推移する。
The exhaust system 38 is provided with a variable conductance valve 39 for controlling the pressure in the reaction vessel 1. An open / close valve 41 is provided between the vacuum pump 40 and the variable conductance valve 39, and the exhaust gas is exhausted. Controlling execution. These plasma power supplies perform time control of the output as shown in FIG.
3 and output power only from the plasma power supply 25 for the next predetermined time.
3, 25, 27 and the output power change in a pulse shape.

【0039】これにより前記反応空間37のなかのプラ
ズマ密度がプラズマ電極22、24、26の近傍でそれ
ぞれ順番に大きくなり、このような状態が周期的に繰り
返される。また、プラズマの発生タイミングは常にプラ
ズマ電源23、25、27の中の1つがオンで他はオフ
というのではなく、いわゆるオン状態がプラズマ電源中
の2つ以上で重なっていても構わない。また、プラズマ
電源の全てがオンあるいはオフになるタイミングがあっ
ても構わない。
As a result, the plasma density in the reaction space 37 increases sequentially in the vicinity of the plasma electrodes 22, 24 and 26, and such a state is repeated periodically. In addition, the plasma generation timing does not always mean that one of the plasma power supplies 23, 25, and 27 is on and the others are off, and so-called on-state may be overlapped by two or more of the plasma power supplies. Further, there may be a timing when all of the plasma power supplies are turned on or off.

【0040】これらのオンオフのタイミングは、前記試
料21の形状によって異なる、例えばプラズマ電極24
に近い側の部分がプラズマ処理しにくい形状の場合は、
プラズマ電極24に接続されているプラズマ電源25の
出力電力の印加時間を他のプラズマ電源よりも長くす
る、あるいは出力電力の大きさを大きくすることで処理
しにくいことをカバーすることができ前記試料21の全
体にわたって均一なプラズマ処理をすることができる。
The on / off timing varies depending on the shape of the sample 21, for example, the plasma electrode 24.
If the part close to is difficult to plasma-process,
By making the application time of the output power of the plasma power supply 25 connected to the plasma electrode 24 longer than that of other plasma power supplies, or by increasing the magnitude of the output power, it is possible to cover the difficulty in processing the sample. A uniform plasma treatment can be performed over the entirety of the substrate 21.

【0041】前記試料21の処理内容が、例えば表面の
プラズマ水素処理の場合は前記供給系32、33、34
のうち1つ以上に水素ガスを接続する、アモルファスシ
リコンを成膜する場合は前記供給系のうち1つ以上にシ
ランガスを接続する。
When the processing content of the sample 21 is, for example, plasma hydrogen processing of the surface, the supply systems 32, 33, 34
When an amorphous silicon film is formed by connecting a hydrogen gas to one or more of the above, a silane gas is connected to one or more of the supply systems.

【0042】本実施例では、直径80mm長さ400m
mの円筒形のドラムいわゆる感光ドラムにアモルファス
シリコンを成膜した。反応容器1にSiH4 (モノシラ
ン)ガス10〜1000SCCM、キャリアガスとして
He(ヘリウム)ガスを0〜1000SCCMを前記流
量計35、前記バルブ36を経由して導入した。前記試
料21は円筒形をしており、反応空間において、長尺方
向を上に向けて垂直に反応容器1の中央部に設置した。
In this embodiment, the diameter is 80 mm and the length is 400 m
An amorphous silicon film was formed on a so-called photosensitive drum having a cylindrical shape of m. SiH 4 (monosilane) gas 10~1000SCCM to the reaction vessel 1, wherein the 0~1000SCCM a He (helium) gas as a carrier gas flow meter 35, and introduced via the valve 36. The sample 21 has a cylindrical shape, and is installed vertically at the center of the reaction vessel 1 in the reaction space with the longitudinal direction facing upward.

【0043】図中には示されていないが、反応容器1に
は加熱用の赤外線ランプヒータが取り付けられており前
記試料21を150〜250℃に加熱した。圧力は、1
mTorr〜1Torrの範囲で前記コンダクタンス可
変バルブ39によって調整した。円筒形の短部のところ
の膜厚分布が他の部分よりも薄くなるために、プラズマ
電極24が円筒形の短部に近い電極になるために、そこ
でのプラズマ密度を大きくする必要があった。
Although not shown in the drawing, an infrared lamp heater for heating was attached to the reaction vessel 1, and the sample 21 was heated to 150 to 250 ° C. The pressure is 1
The pressure was adjusted by the conductance variable valve 39 in the range of mTorr to 1 Torr. Since the film thickness distribution at the short part of the cylinder becomes thinner than the other parts, the plasma electrode 24 needs to be increased in density in order to become an electrode close to the short part of the cylinder. .

【0044】前記他のプラズマ電極22、26と比較し
て供給電力を大きくする方法と供給時間を長くする方法
があるが、アモルファスシリコンの膜質が成膜速度に深
く関係しているため供給時間を長くする方法を用いて成
膜を行った。成膜後に膜厚を測定したところ20μm±
2μmと良好な膜厚分布特性を得た。
As compared with the other plasma electrodes 22 and 26, there are a method of increasing the supply power and a method of increasing the supply time. However, since the film quality of amorphous silicon is deeply related to the deposition rate, the supply time is reduced. Film formation was performed by using a method of lengthening. When the film thickness was measured after film formation, it was 20 μm ±
A good film thickness distribution characteristic of 2 μm was obtained.

【0045】『実施例2』図4に本実施例の概略図をし
めす。反応容器1は、被処理面を有する試料21が保持
されている。前記試料21の周囲を取り囲むようにして
プラズマ電極26、24、22、45が設置されてい
る。各々のプラズマ電極はフィードスルーを通して反応
容器1の内部と外部を気密を破らずに接続してある。
Embodiment 2 FIG. 4 shows a schematic diagram of this embodiment. The reaction container 1 holds a sample 21 having a surface to be processed. Plasma electrodes 26, 24, 22, and 45 are provided so as to surround the periphery of the sample 21. Each plasma electrode connects the inside and the outside of the reaction vessel 1 through a feed-through without breaking airtightness.

【0046】反応容器1の外部からは、プラズマ電源4
3が開閉器(以後スイッチと呼ぶ)42を通して整合器
30、29、28、44に接続されており更に前記整合
器を通して電極に接続されている。反応性気体、希釈用
気体、およびキャリア用気体等は、供給系31の32、
33、34より流量計35、バルブ36を経由して反応
容器1の内部に供給される。
From outside the reaction vessel 1, a plasma power source 4
3 is connected to matching devices 30, 29, 28 and 44 through a switch (hereinafter referred to as a switch) 42, and further connected to electrodes through the matching device. Reactive gas, diluent gas, carrier gas, etc.
It is supplied to the inside of the reaction vessel 1 from 33 and 34 via a flow meter 35 and a valve 36.

【0047】プラズマ電極30、24、22、45と反
応容器1の内壁との間にプラズマ電源43から電気エネ
ルギーが供給され反応空間37にプラズマが発生し、前
記試料21はプラズマ処理をされる。 反応性気体、希
釈用気体、およびキャリア用気体等は、プラズマ状態に
なると非常に高いエネルギーを持ち、反応容器1の内部
にある物に衝突し物体から不必要な成分をたたきだして
しまう。そのため、反応性気体、希釈用気体、およびキ
ャリア用気体等を常に供給し、不要になった気体は、排
気系38を経由して排出し、反応空間に不必要な要素が
存在しにくい状態とする必要がある。
Electric energy is supplied from the plasma power supply 43 between the plasma electrodes 30, 24, 22, and 45 and the inner wall of the reaction vessel 1, and plasma is generated in the reaction space 37, and the sample 21 is subjected to plasma processing. The reactive gas, the diluent gas, the carrier gas, and the like have extremely high energy when in a plasma state, and collide with an object inside the reaction vessel 1 and knock out unnecessary components from the object. Therefore, a reactive gas, a diluting gas, a carrier gas, and the like are always supplied, and unnecessary gas is exhausted through the exhaust system 38 so that unnecessary elements do not easily exist in the reaction space. There is a need to.

【0048】プラズマ電源43は、供給電力を連続して
出力しその電力を印加する場所をプラズマ電極26、2
4、22、45の何れかに行う作用を前記スイッチ42
が行う。図3では、プラズマ電極26のみに供給電力が
印加されているが、ある時間では全てのプラズマ電極に
印加されていても逆に全く印加されていなくてもよい。
それは、プラズマ処理を行う前記試料21の形状とプラ
ズマ処理の内容によって、使用者が適宜選択することが
できる。
The plasma power supply 43 continuously outputs the supplied electric power, and the place where the electric power is applied is set to the plasma electrodes 26, 2.
The operation to be performed on any one of 4, 22, 45
Do. In FIG. 3, the supply power is applied only to the plasma electrode 26, but may be applied to all the plasma electrodes or not at all at a certain time.
It can be appropriately selected by the user depending on the shape of the sample 21 to be subjected to the plasma processing and the content of the plasma processing.

【0049】『実施例3』図5に本実施例の概略図をし
めす。反応容器1内には、被処理面を有する試料21が
保持されている。前記試料21の周囲を取り囲むように
してプラズマ電極26、24、22、45が設置されて
いる。
Embodiment 3 FIG. 5 shows a schematic diagram of this embodiment. A sample 21 having a surface to be processed is held in the reaction vessel 1. Plasma electrodes 26, 24, 22, and 45 are provided so as to surround the periphery of the sample 21.

【0050】反応容器1の外部からは、プラズマ電源5
1が開閉器(以後スイッチと呼ぶ)50を通して整合器
30、29、28、44に接続されており更に前記整合
器を通してそれぞれの電極に接続されている。前記スイ
ッチ51は、プラズマ電極26、24、22、45につ
ながる電気配線に接続されるか接地電位に接続されるか
を選択できるようになっている。これはプラズマ処理の
内容によっては、プラズマ電極26、24、22、45
を陰極にする場合や陽極にする場合が必要とすることが
あるためである。
From outside the reaction vessel 1, a plasma power source 5
1 is connected to matching devices 30, 29, 28 and 44 through a switch (hereinafter referred to as a switch) 50, and further connected to respective electrodes through the matching devices. The switch 51 can be selected to be connected to an electric wiring connected to the plasma electrodes 26, 24, 22, and 45 or to a ground potential. This is due to the plasma electrodes 26, 24, 22, 45 depending on the contents of the plasma processing.
Is sometimes required as a cathode or an anode.

【0051】プラズマ電源51は、供給電力を連続して
出力しその電力を印加する場所をプラズマ電極26、2
4、22、45の何れかに行う作用を前記スイッチ50
が行う。図4では、プラズマ電極26のみに供給電力が
印加されているが、ある時間では全てのプラズマ電極2
6、24、22、45に印加されていても逆に全く印加
されていなくてもよい。それは、プラズマ処理を行う前
記試料21の形状とプラズマ処理の内容による。本発明
人らは、エッチング後に連続して成膜をする試料を、ま
ず初めに試料に近い電極を陰極となるように前記スイッ
チ50を選択しエッチングを行いその後前記スイッチを
試料に近い電極が陽極になるように選択してプラズマ処
理を行った。
The plasma power supply 51 continuously outputs the supplied power, and places the place where the power is applied to the plasma electrodes 26, 2.
The operation to be performed on any of 4, 22, and 45 is performed by the switch 50.
Do. In FIG. 4, the supply power is applied only to the plasma electrodes 26, but at a certain time, all the plasma electrodes 2 are supplied.
6, 24, 22, and 45, or vice versa. It depends on the shape of the sample 21 to be subjected to the plasma processing and the contents of the plasma processing. The present inventors first selected the switch 50 so that an electrode near the sample was a cathode, and then performed etching on a sample on which a film was continuously formed after etching. And a plasma treatment was performed.

【0052】『実施例4』図6に本実施例の概略図をし
めす。反応容器1は、被処理面を有する試料21が保持
されている。前記試料21の周囲を取り囲むようにして
プラズマ電極26、24、22、45が設置されてい
る。プラズマ電極26、24、22、45はフィードス
ルーを通して反応容器1の内部と外部を反応容器1の気
密を破らずに接続してある。
[Embodiment 4] FIG. 6 shows a schematic diagram of this embodiment. The reaction container 1 holds a sample 21 having a surface to be processed. Plasma electrodes 26, 24, 22, and 45 are provided so as to surround the periphery of the sample 21. The plasma electrodes 26, 24, 22, and 45 connect the inside and the outside of the reaction vessel 1 through a feed-through without breaking the airtightness of the reaction vessel 1.

【0053】反応容器1の外部からは、プラズマ電源2
7、25、23、60がそれぞれ整合器30、29、2
8、44を通して、それぞれ前記フィードスルーに接続
されている。ここでプラズマ電源27、25、23、6
0は各々、高周波電源、低周波電源、高周波電源ならび
に低周波電源となっている。
From the outside of the reaction vessel 1, a plasma power source 2
7, 25, 23 and 60 are matching units 30, 29 and 2 respectively.
8 and 44, respectively, are connected to the feedthrough. Here, the plasma power sources 27, 25, 23, 6
Numerals 0 are a high frequency power supply, a low frequency power supply, a high frequency power supply and a low frequency power supply, respectively.

【0054】すなわち、相対するプラズマ電極26、2
2は高周波のプラズマ電源27、23にそれぞれ接続さ
れており、他の相対するプラズマ電極24、45は低周
波のプラズマ電源25、60にそれぞれ接続している。
ここで高周波とは1MHz〜500MHz程度を意味し
低周波とは10Hz〜5000kHz程度の周波数を意
味する。本実施例では13.56MHzの高周波電源と
50kHzの低周波電源とを使用した。
That is, the opposing plasma electrodes 26, 2
2 is connected to high-frequency plasma power supplies 27 and 23, respectively, and the other opposing plasma electrodes 24 and 45 are connected to low-frequency plasma power supplies 25 and 60, respectively.
Here, high frequency means a frequency of about 1 MHz to 500 MHz, and low frequency means a frequency of about 10 Hz to 5000 kHz. In this embodiment, a 13.56 MHz high frequency power supply and a 50 kHz low frequency power supply were used.

【0055】ここで、高周波電源は電子をより多く発生
させるためであり、低周波電源はイオンを反応空間内で
攪拌させるためである。反応性気体、希釈用気体、およ
びキャリア用気体等は、供給系23を経由して反応容器
1の内部に供給される。プラズマ電極26、24、2
2、45と反応容器1の内壁との間にプラズマ電源2
7、25、23、60から電気エネルギーが供給され反
応空間37にプラズマが発生し、前記試料21はプラズ
マ処理をされる。主としてイオン攪拌用のプラズマ電源
25、60と主として電子発生用のプラズマ電源27、
23の供給電力の大きさは前記試料21の形状やプラズ
マ処理の内容によってことなり、逆に処理する物体の形
状に合わせて、調整することにより均一なプラズマ処理
を実現できた。
Here, the high-frequency power supply is for generating more electrons, and the low-frequency power supply is for stirring ions in the reaction space. The reactive gas, the dilution gas, the carrier gas, and the like are supplied to the inside of the reaction vessel 1 via the supply system 23. Plasma electrodes 26, 24, 2
2 and 45 and the inner wall of the reaction vessel 1
Electric energy is supplied from 7, 25, 23, and 60 to generate plasma in the reaction space 37, and the sample 21 is subjected to plasma processing. Plasma power supplies 25 and 60 for mainly ion stirring and plasma power supplies 27 for mainly electron generation,
The magnitude of the power supplied to the sample 23 depends on the shape of the sample 21 and the contents of the plasma processing. Conversely, uniform plasma processing can be realized by adjusting the shape according to the shape of the object to be processed.

【0056】[0056]

【発明の効果】本発明の構成をとることにより、グロー
放電またはプラズマ状態を反応容器内で攪拌することに
よってプラズマ中の反応粒子、荷電粒子、電子等の密度
分布を時間平均で観測したときに、反応容器内でほぼ一
様になるようにすることで、反応容器内での反応を空間
的に均一にすることが可能となった。
According to the present invention, the density distribution of reactive particles, charged particles, electrons, etc. in the plasma is observed on a time average by glow discharge or stirring the plasma state in the reaction vessel. By making the reaction vessel substantially uniform in the reaction vessel, the reaction in the reaction vessel can be made spatially uniform.

【0057】グロー放電またはプラズマ状態を任意に変
化させることにより、反応容器内にシリコンウェハやガ
ラス基板のようないわゆる板状に限らず、ドラムやコッ
プや金属治具のような、いわゆる立体物のような形状の
試料を保持する手段を具備する装置により、試料に対し
て成膜、エッチング、アッシング、プラズマアニールな
どのあらゆるプラズマ処理を均一に行えるようになっ
た。
By arbitrarily changing the state of the glow discharge or the plasma, the reaction vessel is not limited to a so-called plate-like object such as a silicon wafer or a glass substrate, but also a so-called three-dimensional object such as a drum, a cup or a metal jig. By using an apparatus having means for holding a sample having such a shape, it has become possible to uniformly perform all kinds of plasma processing such as film formation, etching, ashing, and plasma annealing on the sample.

【0058】大きな電力を必要とするプラズマ処理を空
間的に均一にするために、あるいはあるプロセスでは問
題がないが別のプロセスを同一装置で行いたいときに電
力を小さくしたい場所がある場合などでは、複数のプラ
ズマ電源と複数のプラズマ電極の間に接続されている複
数の整合器を空間的あるいは時間的に整合不整合を調整
することで空間的あるいは時間的なプラズマのエネルギ
ー、密度を均一にし、ひいてはプラズマ処理を空間全域
にわたって均一な処理にすることがでた。
In order to make the plasma processing requiring a large amount of power uniform spatially, or when there is a place where it is desired to reduce the power when there is no problem in one process but another process is to be performed by the same apparatus. By adjusting the mismatch of a plurality of matching devices connected between a plurality of plasma power sources and a plurality of plasma electrodes spatially or temporally, the spatial and temporal plasma energy and density are made uniform. As a result, the plasma processing can be made uniform over the entire space.

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

【図1】従来のプラズマ処理装置の概略図。FIG. 1 is a schematic diagram of a conventional plasma processing apparatus.

【図2】本発明のプラズマ処理装置の一例FIG. 2 shows an example of the plasma processing apparatus of the present invention.

【図3】本発明のプラズマ処理方法の際に電極に供給す
る電力の変化の一例
FIG. 3 shows an example of a change in power supplied to an electrode during the plasma processing method of the present invention.

【図4】本発明のプラズマ処理装置の一例FIG. 4 shows an example of the plasma processing apparatus of the present invention.

【図5】本発明のプラズマ処理装置の一例FIG. 5 shows an example of the plasma processing apparatus of the present invention.

【図6】本発明のプラズマ処理装置の一例FIG. 6 shows an example of the plasma processing apparatus of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・反応容器 21・・被処理物 22・・電極 24・・電極 26・・電極 45・・電極 23・・プラズマ用電源 25・・プラズマ用電源 27・・プラズマ用電源 60・・プラズマ用電源 28・・整合器 29・・整合器 30・・整合器 44・・整合器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reaction container 21 ... Workpiece 22 ... Electrode 24 ... Electrode 26 ... Electrode 45 ... Electrode 23 ... Power supply for plasma 25 ... Power supply for plasma 27 ... Power supply for plasma 60 ... Plasma Power supply 28 ・ ・ Matcher 29 ・ ・ Matcher 30 ・ ・ Matcher 44 ・ ・ Matcher

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−70957(JP,A) 特開 平4−56215(JP,A) 特開 平2−179878(JP,A) 特開 平5−299398(JP,A) 特開 平5−9741(JP,A) 特開 平6−333857(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/205 H01L 21/31 C23C 16/505 H05H 1/46 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-5-70957 (JP, A) JP-A-4-56215 (JP, A) JP-A-2-17978 (JP, A) JP-A-5-1995 299398 (JP, A) JP-A-5-9741 (JP, A) JP-A-6-333857 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/205 H01L 21 / 31 C23C 16/505 H05H 1/46

Claims (17)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】反応容器と、 前記反応容器内に気体を供給する手段と、 前記反応容器内に設けられた対向する第1及び第2の電
極と、 前記反応容器内に設けられた前記第1及び第2の電極と
平行でないの電極と、第1の整合器を介して前記第1の電極と電気的に接続さ
れた電源と、 第2の整合器を介して前記第2の電極と電気的に接続さ
れた前記電極と、 第3の整合器を介して前記第3の電極と電気的に接続さ
れた前記電極と、 前記第1電極を前記電源もしくは接地電位に接続する手
段と、 前記第2電極を前記電源もしくは接地電位に接続する手
段と、 前記第3電極を前記電源もしくは接地電位に接続する手
段と、 を有することを特徴とするプラズマ処理装置。
1. A reaction container, means for supplying a gas into the reaction container, first and second electrodes facing each other provided in the reaction container, and a first electrode provided in the reaction container. A third electrode which is not parallel to the first and second electrodes, and which is electrically connected to the first electrode via a first matching device;
Power supply connected to the second electrode via a second matching box.
Is the electrode and the third matching unit to the third electrode and is electrically connected via a
Wherein the electrode, the hand for connecting the first electrode to the power source or ground potential
And a means for connecting the second electrode to the power or ground potential.
Step and means for connecting said third electrode to said power or ground potential
And a step .
【請求項2】 請求項1において、 前記電源から供給される電力の周波数は1MHz〜50
0MHzであることを特徴とするプラズマ処理装置。
2. The power supply according to claim 1, wherein the frequency of the power supplied from the power supply is 1 MHz to 50 MHz.
A plasma processing apparatus having a frequency of 0 MHz.
【請求項3】 請求項1又は2において、 前記電源から供給される電力の周波数は10Hz〜50
00KHzであることを特徴とするプラズマ処理装置。
3. The power supply according to claim 1, wherein the frequency of the power supplied from the power supply is 10 Hz to 50 Hz.
A plasma processing apparatus having a frequency of 00 KHz.
【請求項4】反応容器と、 前記反応容器内に気体を供給する手段と、 前記反応容器内に設けられた対向する第1及び第2の電
極と、前記反応容器内に設けられた前記第1及び第2の電極と
平行でない第3 の電極と、第1の整合器を介して前記第1の電極と電気的に接続さ
れた第1の電源と、 第2の整合器を介して前記第2の電極と電気的に接続さ
れた第2の電源と、 第3の整合器を介して前記第3の電極と電気的に接続さ
れた第3の電源と、 を有することを特徴とするプラズマ処理装置。
4. A reaction vessel, means for supplying gas into the reaction vessel, first and second electrodes facing each other provided in the reaction vessel, and a first electrode provided in the reaction vessel. The first and second electrodes
A third electrode that is not parallel and electrically connected to the first electrode via a first matching device;
And a first power supply connected to the second electrode via a second matching box.
And a third power supply connected to the third electrode via a third matching box.
And a third power supply .
【請求項5】 請求項4において、 前記第1乃至第3の電源から供給される電力の周波数は
1MHz〜500MHzであることを特徴とするプラズ
マ処理装置。
5. The method of Claim 4, the plasma processing apparatus, wherein the frequency of the power supplied from the first to third power supply is 1MHz~500MHz.
【請求項6】 請求項1又は5において、 前記第1乃至第3の電源から供給される電力の周波数は
10Hz〜5000KHzであることを特徴とするプラ
ズマ処理装置。
6. The method of Claim 1 or 5, a plasma processing apparatus, wherein the frequency of the power supplied from the first to third power supply is 10Hz~5000KHz.
【請求項7】反応容器と、 前記反応容器内に気体を供給する手段と、 前記反応容器内に設けられた対向する第1及び第2の電
極と、 前記反応容器内に設けられた前記第1及び第2の電極と
平行でないの電極と、第1の 整合器を介して前記第1の電極と電気的に接続さ
れた電源と、第2の整合器を介して前記第2の電極と電気的に接続さ
れた前記電源と、 第3の整合器を介して前記第3の電極と電気的に接続さ
れた前記電源と、 を有するプラズマ処理装置を用いた プラズマ処理方法で
あって、前記第1乃至第3の電源の電力を一定とし、 前記第1乃至第3の整合器はそれぞれ前記電源から前記
第1乃至第3の電極へ向かう進行波の前記第1乃至第3
の電極での反射波の量を調整する ことを特徴とするプラ
ズマ処理方法。
7. A reaction container, means for supplying a gas into the reaction container, first and second electrodes facing each other provided in the reaction container, and a first electrode provided in the reaction container. A third electrode which is not parallel to the first and second electrodes, and which is electrically connected to the first electrode via a first matching device ;
The power supply and, electrically connected and through said second matching unit second electrode
The said power supply and a third matching unit to the third electrode and is electrically connected via
A said power source and a plasma processing method using a plasma processing apparatus having a was, the first to the power of the third power supply is constant, the first to third matching device from said each of the power supply
The first to third traveling waves traveling toward the first to third electrodes;
A plasma processing method comprising adjusting the amount of reflected waves at the electrodes .
【請求項8】反応容器と、 前記反応容器内に気体を供給する手段と、 前記反応容器内に設けられた対向する第1及び第2の電
極と、 前記反応容器内に設けられた前記第1及び第2の電極と
平行でないの電極と、 前記第1乃至第3の電極に電力を供給する電源と、を有するプラズマ処理装置を用いた プラズマ処理方法で
あって、前記第1の電極のみに電力を供給し、 前記第2の電極のみに電力を供給し、 前記第3の電極のみに電力を供給することを繰り返す
とを特徴とするプラズマ処理方法。
8. A reaction vessel, means for supplying a gas into the reaction vessel, first and second electrodes facing each other provided in the reaction vessel, and a first electrode provided in the reaction vessel. a 1 and the third electrode is not parallel to the second electrode, said a power supply for supplying power to the first to third electrodes, a plasma processing method using a plasma processing apparatus having a first plasma processing method supplies power only to the electrodes, power only to said second electrode, and repeating the supplying power only to the third electrode.
【請求項9】反応容器と、 前記反応容器内に気体を供給する手段と、 前記反応容器内に設けられた対向する第1及び第2の電
極と、 前記反応容器内に設けられた前記第1及び第2の電極と
平行でないの電極と、 前記第1乃至第3の電極に電力を供給する電源と、前記第1電極を前記電源もしくは接地電位に接続する手
段と、 前記第2電極を前記電源もしくは接地電位に接続する手
段と、 前記第3電極を前記電源もしくは接地電位に接続する手
段と、 を有するプラズマ処理装置を用いた プラズマ処理方法で
あって、前記第1の電極のみを前記電源に接続して電力を供給
し、他の電極を接地電位に接続し、 前記第2の電極のみを前記電源に接続して電力を供給
し、他の電極は接地電位に接続され、 前記第3の電極のみを前記電源に接続して電力を供給
し、他の電極は接地電位に接続されることを繰り返すこ
を特徴とするプラズマ処理方法。
9. A reaction vessel, means for supplying a gas into the reaction vessel, first and second electrodes facing each other provided in the reaction vessel, and a first electrode provided in the reaction vessel. a 1 and the third electrode is not parallel to the second electrode, and a power source for supplying power to the first to third electrodes, the hand for connecting the first electrode to the power source or ground potential
And a means for connecting the second electrode to the power or ground potential.
Step and means for connecting said third electrode to said power or ground potential
A plasma processing method using a plasma processing apparatus having a stage, the supply power by connecting only the first electrode to said power source
And the other electrode is connected to the ground potential, and only the second electrode is connected to the power supply to supply power.
The other electrode is connected to the ground potential, and only the third electrode is connected to the power supply to supply power.
The other electrode is repeatedly connected to the ground potential.
And a plasma processing method.
【請求項10】 請求項7乃至9いずれか一において、 前記電源から供給される電力の周波数は1MHz〜50
0MHzであることを特徴とするプラズマ処理方法。
10. A method according to claim 7 to 9 any one frequency of the power supplied from the power source 1MHz~50
A plasma processing method, wherein the frequency is 0 MHz.
【請求項11】 請求項7乃至10のいずれか一におい
て、 前記電源から供給される電力の周波数は10Hz〜50
00KHzであることを特徴とするプラズマ処理方法。
11. The power supply according to claim 7, wherein the frequency of the power supplied from the power supply is 10 Hz to 50 Hz.
A plasma processing method characterized by being at 00 KHz.
【請求項12】反応容器と、 前記反応容器内に気体を供給する手段と、 前記反応容器内に設けられた対向する第1及び第2の電
極と、 前記反応容器内に設けられた前記第1及び第2の電極と
平行でないの電極と、第1の整合器を介して前記第1の電極と電気的に接続さ
れた第1の電源と、 第2の整合器を介して前記第2の電極と電気的に接続さ
れた第2の電源と、 第3の整合器を介して前記第3の電極と電気的に接続さ
れた第3の電源と、 を有するプラズマ処理装置を用いた プラズマ処理方法で
あって、前記1乃至3の電源の出力を一定とし、前記第1乃至第
3の整合器はそれぞれ前記第1乃至第3の電源から前記
第1乃至第3の電極へ向かう進行波の前記第1乃至第3
の電極での反射波の量を調整する ことを特徴とするプラ
ズマ処理方法。
12. A reaction vessel, means for supplying a gas into the reaction vessel, first and second electrodes facing each other provided in the reaction vessel, and a first electrode provided in the reaction vessel. A third electrode which is not parallel to the first and second electrodes, and which is electrically connected to the first electrode via a first matching device;
And a first power supply connected to the second electrode via a second matching box.
And a third power supply connected to the third electrode via a third matching box.
A third plasma processing method using a plasma processing apparatus having a power source, the which, the output power of 1 to 3 is constant, the first to
3 matchers are respectively provided from the first to third power sources.
The first to third traveling waves traveling toward the first to third electrodes;
A plasma processing method comprising adjusting the amount of reflected waves at the electrodes .
【請求項13】反応容器と、 前記反応容器内に気体を供給する手段と、 前記反応容器内に設けられた対向する第1及び第2の電
極と、 前記反応容器内に設けられた前記第1及び第2の電極と
平行でないの電極と、 を有するプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法で
あって、前記第1の電極のみに電力を供給し、 前記第2の電極のみに電力を供給し、 前記第3の電極のみに電力を供給することを繰り返す
とを特徴とするプラズマ処理方法。
13. A reaction vessel, means for supplying gas into the reaction vessel, first and second electrodes facing each other provided in the reaction vessel, and a first electrode provided in the reaction vessel. A third electrode that is not parallel to the first and second electrodes; and a third electrode that is not parallel to the first and second electrodes, wherein power is supplied to only the first electrode and power is supplied to only the second electrode. And supplying power only to the third electrode repeatedly .
【請求項14】反応容器と、 前記反応容器内に気体を供給する手段と、 前記反応容器内に設けられた対向する第1及び第2の電
極と、 前記反応容器内に設けられた前記第1及び第2の電極と
平行でないの電極と、前記第1電極を前記電源もしくは接地電位に接続する手
段と、 前記第2電極を前記電源もしくは接地電位に接続する手
段と、 前記第3電極を前記電源もしくは接地電位に接続する手
段と、 を有するプラズマ処理装置を用いた プラズマ処理方法で
あって、前記第1の電極のみを前記電源に接続して電力を供給
し、他の電極を接地電位に接続し、 前記第2の電極のみを前記電源に接続して電力を供給
し、他の電極は接地電位に接続され、 前記第3の電極のみを前記電源に接続して電力を供給
し、他の電極は接地電位に 接続されることを繰り返す
とを特徴とするプラズマ処理方法。
14. A reaction vessel, means for supplying a gas into the reaction vessel, first and second electrodes facing each other provided in the reaction vessel, and a first electrode provided in the reaction vessel. A third electrode not parallel to the first and second electrodes, and a means for connecting the first electrode to the power supply or ground potential.
And a means for connecting the second electrode to the power or ground potential.
Step and means for connecting said third electrode to said power or ground potential
A plasma processing method using a plasma processing apparatus having a stage, the supply power by connecting only the first electrode to said power source
And the other electrode is connected to the ground potential, and only the second electrode is connected to the power supply to supply power.
The other electrode is connected to the ground potential, and only the third electrode is connected to the power supply to supply power.
And the other electrode is repeatedly connected to the ground potential .
【請求項15】 反応容器と、 前記反応容器内に気体を供給する手段と、 前記反応容器内に設けられた対向する第1及び第2の電
極と、 前記反応容器内に設けられた前記第1及び第2の電極と
平行でない第3の電極と、 前記第1の電極と電気的に接続された第1の交流電源
と、 前記第2の電極と電気的に接続された第2の交流電源
と、 前記第3の電極と電気的に接続された第3の交流電源
と、 を有するプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法で
あって、 前記第1乃至第3の電極からプラズマ処理が行われる反
応空間へ供給される電力の位相がずれていることを特徴
とするプラズマ処理方法。
15. A reaction container, means for supplying a gas into the reaction container, first and second electrodes facing each other provided in the reaction container, and a first electrode provided in the reaction container. A third electrode not parallel to the first and second electrodes, a first AC power supply electrically connected to the first electrode, and a second AC power electrically connected to the second electrode. A plasma processing method using a plasma processing apparatus comprising: a power supply; and a third AC power supply electrically connected to the third electrode, wherein the plasma processing is performed from the first to third electrodes. A phase of electric power supplied to the reaction space is shifted.
【請求項16】 請求項12乃至15いずれか一におい
て、 前記第1乃至第3の電源から供給される電力の周波数は
1MHz〜500MHzであることを特徴とするプラズ
マ処理方法。
16. The plasma processing method according to claim 12, wherein the frequency of the power supplied from the first to third power supplies is 1 MHz to 500 MHz.
【請求項17】 請求項12乃至16のいずれか一におい
て、 前記第1乃至第3の電源から供給される電力の周波数は
10Hz〜5000KHzであることを特徴とするプラ
ズマ処理方法。
17. The plasma processing method according to claim 12, wherein the frequency of the power supplied from the first to third power supplies is 10 Hz to 5000 KHz.
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