JP2000269201A - プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】プラズマ処理速度を向上させるプラズマ処理方
法及びプラズマ処理装置を提供する。 【解決手段】複数のガス導入口５ａ，５ｂを備えた上部
電極３と、上部電極３と対向配置され、Ｓｉウェハ７を
載置し、下部電極として機能する支持台２とを有する平
行平板型のプラズマ処理装置において、複数のガス導入
口５ａは、その開口端の方向に孔径が広がる部分を有す
る。
法及びプラズマ処理装置を提供する。 【解決手段】複数のガス導入口５ａ，５ｂを備えた上部
電極３と、上部電極３と対向配置され、Ｓｉウェハ７を
載置し、下部電極として機能する支持台２とを有する平
行平板型のプラズマ処理装置において、複数のガス導入
口５ａは、その開口端の方向に孔径が広がる部分を有す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、上部電極と下部電
極との間に電圧を印加してプラズマを発生させ、このプ
ラズマを利用して前記被処理基体に所定の処理を施すプ
ラズマ処理方法及びプラズマ処理装置に関する。
極との間に電圧を印加してプラズマを発生させ、このプ
ラズマを利用して前記被処理基体に所定の処理を施すプ
ラズマ処理方法及びプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】平行平板タイプのプラズマ処理装置にお
いては、ウェハの大口径化に伴いウェハ面内での膜厚の
均一性のさらなる向上のためにプラズマの均一化が、ま
たプラズマ処理の効率を上げるために電極間のプラズマ
の高密度化が求められている。
いては、ウェハの大口径化に伴いウェハ面内での膜厚の
均一性のさらなる向上のためにプラズマの均一化が、ま
たプラズマ処理の効率を上げるために電極間のプラズマ
の高密度化が求められている。
【０００３】しかし、大口径ウェハ上に成膜を行うため
に大面積の電極を有する平行平板タイプのプラズマ処理
装置では、上部電極と下部電極間の距離の違いによっ
て、圧力やプラズマ密度が異なる。そのためにウェハ面
内でのプラズマ処理の均一性（ＣＶＤでは成膜温度や膜
質、エッチングではエッチング速度やエッチング形状
等）を維持するために、圧力や電極間間隔、ガス流量等
を制御してある程度の面内均一性は実現可能であるが、
十分な均一性は得られないという問題があった。
に大面積の電極を有する平行平板タイプのプラズマ処理
装置では、上部電極と下部電極間の距離の違いによっ
て、圧力やプラズマ密度が異なる。そのためにウェハ面
内でのプラズマ処理の均一性（ＣＶＤでは成膜温度や膜
質、エッチングではエッチング速度やエッチング形状
等）を維持するために、圧力や電極間間隔、ガス流量等
を制御してある程度の面内均一性は実現可能であるが、
十分な均一性は得られないという問題があった。
【０００４】図１は本発明の対象とするプラズマ処理装
置の全体構成を示す図である。図１において、反応室
（チャンバ）１は真空排気口１１を備え、減圧にてプラ
ズマ処理を行うことが可能となっている。上部電極３
は、ガスを導入するためのガス配管１２を備えており、
さらに複数のガス導入口（分散ノズル）５を兼ねてい
る。さらに、上部電極３には高周波電源６が接続されて
いる。被処理基体であるＳｉウェハ７はウェハの温度を
コントロールするための抵抗加熱ヒータ８を内蔵してい
た支持台２上に設置される。支持台２には高周波電源９
が接続されている。さらに、反応室１の外部には磁石１
０が設置されており、磁石１０にはウェハ７上に磁界を
発生させて放電した際のプラズマ密度を高める効果があ
る。
置の全体構成を示す図である。図１において、反応室
（チャンバ）１は真空排気口１１を備え、減圧にてプラ
ズマ処理を行うことが可能となっている。上部電極３
は、ガスを導入するためのガス配管１２を備えており、
さらに複数のガス導入口（分散ノズル）５を兼ねてい
る。さらに、上部電極３には高周波電源６が接続されて
いる。被処理基体であるＳｉウェハ７はウェハの温度を
コントロールするための抵抗加熱ヒータ８を内蔵してい
た支持台２上に設置される。支持台２には高周波電源９
が接続されている。さらに、反応室１の外部には磁石１
０が設置されており、磁石１０にはウェハ７上に磁界を
発生させて放電した際のプラズマ密度を高める効果があ
る。
【０００５】上述のプラズマ処理装置を用いてＳｉウェ
ハ上にフッ素を含有した酸化珪素薄膜を堆積する場合、
反応容器１を排気口１１を介して真空に排気する。次に
被処理基体であるＳｉウェハ７を支持台２上に設置し、
ヒータ８を用いて所望の処理温度である３７０℃に加熱
後、ガス導入口５を介して原料ガスとして、ＳｉＦ4，
Ｏ2を、複数の孔を有するガス導入口５よりそれぞれ２
５及び５０ｃｃ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）反応容器内に導入
して、高周波電源８を用いて高周波を上部電極に２７．
１２ＭＨｚの周波数の高周波電圧を印加して放電するこ
とによりＳｉウェハ７上にフッ素を添加した酸化珪素膜
を形成する。その際の反応容器内の圧力は４Ｐａ、磁石
１０の強度は１２０Ｇａｕｓｓ、さらに支持台２には高
周波電源９を用いて周波数１３．５６ＭＨｚの高周波を
印加する。分散ノズル３の複数のガス導入口はすべて同
一形状を有している。ただしこの分散ノズルを有する平
行平板タイプのプラズマ処理では高密度のプラズマが形
成される領域は上部電極３近くに集中する。従って、Ｏ
2と比較してＳｉＦ4に代表するような放電し難いガスを
使用する場合にはガスが前述した高濃度のプラズマの領
域では十分に分解することができないために均一な放電
も形成しづらいために大口径ウェハでの膜厚の面内均一
性及び膜中Ｆ濃度の面内均一性が得られなかった。
ハ上にフッ素を含有した酸化珪素薄膜を堆積する場合、
反応容器１を排気口１１を介して真空に排気する。次に
被処理基体であるＳｉウェハ７を支持台２上に設置し、
ヒータ８を用いて所望の処理温度である３７０℃に加熱
後、ガス導入口５を介して原料ガスとして、ＳｉＦ4，
Ｏ2を、複数の孔を有するガス導入口５よりそれぞれ２
５及び５０ｃｃ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）反応容器内に導入
して、高周波電源８を用いて高周波を上部電極に２７．
１２ＭＨｚの周波数の高周波電圧を印加して放電するこ
とによりＳｉウェハ７上にフッ素を添加した酸化珪素膜
を形成する。その際の反応容器内の圧力は４Ｐａ、磁石
１０の強度は１２０Ｇａｕｓｓ、さらに支持台２には高
周波電源９を用いて周波数１３．５６ＭＨｚの高周波を
印加する。分散ノズル３の複数のガス導入口はすべて同
一形状を有している。ただしこの分散ノズルを有する平
行平板タイプのプラズマ処理では高密度のプラズマが形
成される領域は上部電極３近くに集中する。従って、Ｏ
2と比較してＳｉＦ4に代表するような放電し難いガスを
使用する場合にはガスが前述した高濃度のプラズマの領
域では十分に分解することができないために均一な放電
も形成しづらいために大口径ウェハでの膜厚の面内均一
性及び膜中Ｆ濃度の面内均一性が得られなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
プラズマ処理では、ガス導入口はすべて同一の形状を有
しているため、高密度プラズマ領域が形成される領域は
上部電極近傍に集中し、放電し難いガスを用いる場合に
はガスの解離が不十分となり、プラズマ処理速度が低下
する。
プラズマ処理では、ガス導入口はすべて同一の形状を有
しているため、高密度プラズマ領域が形成される領域は
上部電極近傍に集中し、放電し難いガスを用いる場合に
はガスの解離が不十分となり、プラズマ処理速度が低下
する。
【０００７】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、その目的とするところは、プラズマ処理速度
を向上させるプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置を
提供することにある。
たもので、その目的とするところは、プラズマ処理速度
を向上させるプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置を
提供することにある。
【０００８】また、本発明の別の目的は、プラズマ処理
速度の面内均一性を向上させるプラズマ処理方法及びプ
ラズマ処理装置を提供することにある。
速度の面内均一性を向上させるプラズマ処理方法及びプ
ラズマ処理装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
プラズマ処理方法は、被処理基体を載置する下部電極
と、この下部電極と対向配置され、該下部電極側に複数
のガス導入口を備えた上部電極との間に電圧を印加して
プラズマを発生させ、このプラズマを利用して前記被処
理基体に所定の処理を施すプラズマ処理方法において、
少なくとも一部の前記ガス導入口に、該ガス導入口の開
口端の方向に孔径が広がる部分を設けてガスを導入する
ことを特徴とする。
プラズマ処理方法は、被処理基体を載置する下部電極
と、この下部電極と対向配置され、該下部電極側に複数
のガス導入口を備えた上部電極との間に電圧を印加して
プラズマを発生させ、このプラズマを利用して前記被処
理基体に所定の処理を施すプラズマ処理方法において、
少なくとも一部の前記ガス導入口に、該ガス導入口の開
口端の方向に孔径が広がる部分を設けてガスを導入する
ことを特徴とする。
【００１０】また、本発明の請求項８に係るプラズマ処
理装置は、被処理基体を載置する下部電極と、この下部
電極と対向配置され、該下部電極側に複数のガス導入口
を備えた上部電極からなる平行平板型のプラズマ処理装
置において、少なくとも一部の前記ガス導入口は、該ガ
ス導入口の開口端の方向に孔径が広がる部分を有するこ
とを特徴とする。
理装置は、被処理基体を載置する下部電極と、この下部
電極と対向配置され、該下部電極側に複数のガス導入口
を備えた上部電極からなる平行平板型のプラズマ処理装
置において、少なくとも一部の前記ガス導入口は、該ガ
ス導入口の開口端の方向に孔径が広がる部分を有するこ
とを特徴とする。
【００１１】本発明の望ましい形態を以下に示す。
【００１２】（１）ガス導入口毎に少なくとも２種類の
ガスを導入し、プラズマ中での解離効率の低いガスを導
入するガス導入口の孔径の開口端方向への広がりを、プ
ラズマ中での解離効率の高いガスを導入するガス導入口
の広がりよりも大きく設定してガスを導入する。
ガスを導入し、プラズマ中での解離効率の低いガスを導
入するガス導入口の孔径の開口端方向への広がりを、プ
ラズマ中での解離効率の高いガスを導入するガス導入口
の広がりよりも大きく設定してガスを導入する。
【００１３】（２）ガス導入口の開口部の孔径の広がり
を、上部電極の面内位置に応じて、望ましくは上部電極
の中心点からの距離に応じて異なるように設定してガス
を導入する。
を、上部電極の面内位置に応じて、望ましくは上部電極
の中心点からの距離に応じて異なるように設定してガス
を導入する。
【００１４】（３）（２）において、上部電極の中心点
近傍よりも外周部におけるガス導入口の開口部の方が開
口端の方向への孔径の広がりが大きい。
近傍よりも外周部におけるガス導入口の開口部の方が開
口端の方向への孔径の広がりが大きい。
【００１５】（４）ガス導入口の開口端は、先端位置に
近づくにつれて孔径が広がる形状を有する第１の開口端
と、先端位置まで一定の孔径を有する第２の開口端とを
有する。
近づくにつれて孔径が広がる形状を有する第１の開口端
と、先端位置まで一定の孔径を有する第２の開口端とを
有する。
【００１６】また、本発明の請求項４に係るプラズマ処
理方法は、被処理基体を載置する下部電極と、この下部
電極と対向配置され、該下部電極側に複数のガス導入口
を備えた上部電極との間に電圧を印加してプラズマを発
生させ、このプラズマを利用して前記被処理基体に所定
の処理を施すプラズマ処理方法において、前記複数のガ
ス導入口の開口端と前記下部電極との間隔を、前記上部
電極の面内位置に応じて異なるように設定してガスを導
入することを特徴とする。
理方法は、被処理基体を載置する下部電極と、この下部
電極と対向配置され、該下部電極側に複数のガス導入口
を備えた上部電極との間に電圧を印加してプラズマを発
生させ、このプラズマを利用して前記被処理基体に所定
の処理を施すプラズマ処理方法において、前記複数のガ
ス導入口の開口端と前記下部電極との間隔を、前記上部
電極の面内位置に応じて異なるように設定してガスを導
入することを特徴とする。
【００１７】また、本発明の請求項１１に係るプラズマ
処理装置は、被処理基体を載置する下部電極と、この下
部電極と対向配置され、該下部電極側に複数のガス導入
口を備えた上部電極からなる平行平板型のプラズマ処理
装置において、前記複数のガス導入口の開口端と前記下
部電極との間隔は、前記上部電極の面内位置に応じて異
なることを特徴とする。
処理装置は、被処理基体を載置する下部電極と、この下
部電極と対向配置され、該下部電極側に複数のガス導入
口を備えた上部電極からなる平行平板型のプラズマ処理
装置において、前記複数のガス導入口の開口端と前記下
部電極との間隔は、前記上部電極の面内位置に応じて異
なることを特徴とする。
【００１８】本発明の望ましい形態を以下に示す。
【００１９】（１）上部電極の中心点からの距離に依存
して、ガス導入口の開口端と下部電極との間隔を設定
し、さらに望ましくは、上部電極の中心点からの距離が
離れるにつれて開口端と下部電極との間隔を短く設定す
る。
して、ガス導入口の開口端と下部電極との間隔を設定
し、さらに望ましくは、上部電極の中心点からの距離が
離れるにつれて開口端と下部電極との間隔を短く設定す
る。
【００２０】（２）ガス導入口の開口端と下部電極との
間隔を処理条件に応じて変動させる電極間隔設定部を有
する。
間隔を処理条件に応じて変動させる電極間隔設定部を有
する。
【００２１】また、本発明の請求項５に係るプラズマ処
理方法は、被処理基体を載置する下部電極と、この下部
電極と対向配置され、該下部電極側に複数のガス導入口
を備えた上部電極との間に電圧を印加してプラズマを発
生させ、このプラズマを利用して前記被処理基体に所定
の処理を施すプラズマ処理方法において、前記上部電極
と前記下部電極との間に複数の孔を備えた遮蔽板を配置
してガスを導入することを特徴とする。
理方法は、被処理基体を載置する下部電極と、この下部
電極と対向配置され、該下部電極側に複数のガス導入口
を備えた上部電極との間に電圧を印加してプラズマを発
生させ、このプラズマを利用して前記被処理基体に所定
の処理を施すプラズマ処理方法において、前記上部電極
と前記下部電極との間に複数の孔を備えた遮蔽板を配置
してガスを導入することを特徴とする。
【００２２】また、本発明の請求項１２に係るプラズマ
処理装置は、被処理基体を載置する下部電極と、この下
部電極と対向配置され、該下部電極側に複数のガス導入
口を備えた上部電極からなる平行平板型のプラズマ処理
装置において、前記上部電極と前記下部電極との間に複
数の孔を備えた遮蔽板が配置されてなることを特徴とす
る。
処理装置は、被処理基体を載置する下部電極と、この下
部電極と対向配置され、該下部電極側に複数のガス導入
口を備えた上部電極からなる平行平板型のプラズマ処理
装置において、前記上部電極と前記下部電極との間に複
数の孔を備えた遮蔽板が配置されてなることを特徴とす
る。
【００２３】本発明の望ましい形態を以下に示す。
【００２４】（１）プラズマ中での解離効率の高いガス
が前記ガス導入口を通って直進する軌道に前記遮蔽板の
孔の位置を設け、プラズマ中での解離効率の低いガスが
前記ガス導入口を通って直進する軌道を前記遮蔽板によ
り遮蔽してガスを導入する。
が前記ガス導入口を通って直進する軌道に前記遮蔽板の
孔の位置を設け、プラズマ中での解離効率の低いガスが
前記ガス導入口を通って直進する軌道を前記遮蔽板によ
り遮蔽してガスを導入する。
【００２５】（２）遮蔽板の孔の数は、上部電極の面内
位置に応じて異なる。
位置に応じて異なる。
【００２６】（３）（２）において、遮蔽板の孔の数
は、上部電極の中心点近傍よりも外周部において多く形
成される。
は、上部電極の中心点近傍よりも外周部において多く形
成される。
【００２７】（４）遮蔽板は、絶縁体あるいは半導体材
料から構成される。
料から構成される。
【００２８】また、本発明（請求項１，４，５，８，１
１，１２に共通する）の望ましい形態を以下に示す。
１，１２に共通する）の望ましい形態を以下に示す。
【００２９】（１）プラズマ処理装置は、プラズマＣＶ
Ｄ装置、ＲＩＥ装置あるいはレジストアッシング装置で
ある。
Ｄ装置、ＲＩＥ装置あるいはレジストアッシング装置で
ある。
【００３０】（２）プラズマ処理にマグネトロン放電を
用いる。
用いる。
【００３１】（３）（２）において、上部電極には所定
の周波数を有する高周波電源が少なくとも１台接続され
てなる。
の周波数を有する高周波電源が少なくとも１台接続され
てなる。
【００３２】（４）（３）において、下部電極には異な
る周波数を有する高周波電源が２台接続されてなる。
る周波数を有する高周波電源が２台接続されてなる。
【００３３】（５）上部電極及び下部電極にはそれぞれ
異なる周波数電源が接続されてなる。
異なる周波数電源が接続されてなる。
【００３４】（６）（５）において、異なる周波数電源
はそれぞれ異なる周波数を発生させる。
はそれぞれ異なる周波数を発生させる。
【００３５】（７）下部電極は、被処理基体を加熱する
加熱機構、あるいは加熱及び冷却する加熱冷却機構を有
する。
加熱機構、あるいは加熱及び冷却する加熱冷却機構を有
する。
【００３６】（８）下部電極は、被処理基体を冷却する
冷却機構を有する。
冷却機構を有する。
【００３７】（作用）本発明では、上部電極に設けられ
た複数のガス導入口の少なくとも一部を、その開口端の
方向に孔径が広がる形状を有するものとする。これによ
り、放電時に形成される高密度のプラズマ領域を広げる
ことができる。従って、高密度のプラズマが形成される
領域が上部電極近くに集中することなく、ガスの解離効
率を高めることができ、プラズマ処理速度が向上する。
た複数のガス導入口の少なくとも一部を、その開口端の
方向に孔径が広がる形状を有するものとする。これによ
り、放電時に形成される高密度のプラズマ領域を広げる
ことができる。従って、高密度のプラズマが形成される
領域が上部電極近くに集中することなく、ガスの解離効
率を高めることができ、プラズマ処理速度が向上する。
【００３８】また、少なくとも２種類のガスを導入する
場合に、プラズマ中での解離効率の低いガスを導入する
ガス導入口の孔径の開口端方向への広がりを、解離効率
の高いガスを導入するガス導入口の広がりよりも大きく
設定する。これにより、プラズマ中での解離効率の低い
ガスの解離を促進することができる。
場合に、プラズマ中での解離効率の低いガスを導入する
ガス導入口の孔径の開口端方向への広がりを、解離効率
の高いガスを導入するガス導入口の広がりよりも大きく
設定する。これにより、プラズマ中での解離効率の低い
ガスの解離を促進することができる。
【００３９】また、この開口部の開口端方向への孔径の
広がりを上部電極の面内位置に応じて異なるように設定
することにより、プラズマ処理速度の向上のみならずプ
ラズマ処理速度の分布特性を制御することができる。特
に、上部電極の中心点よりも外周部における開口部の孔
径の広がりを大きく設定することにより、プラズマ処理
速度を均一化することができる。
広がりを上部電極の面内位置に応じて異なるように設定
することにより、プラズマ処理速度の向上のみならずプ
ラズマ処理速度の分布特性を制御することができる。特
に、上部電極の中心点よりも外周部における開口部の孔
径の広がりを大きく設定することにより、プラズマ処理
速度を均一化することができる。
【００４０】また、別の本発明では、複数のガス導入口
の開口部の開口端と下部電極との距離を、上部電極の面
内位置に応じて異なるように設定することにより、プラ
ズマ処理速度の分布特性を制御することができる。特
に、上部電極の中心点よりも外周部において、ガス導入
口の開口端と下部電極との距離を短く設定することによ
り、プラズマ処理速度を均一化することができる。
の開口部の開口端と下部電極との距離を、上部電極の面
内位置に応じて異なるように設定することにより、プラ
ズマ処理速度の分布特性を制御することができる。特
に、上部電極の中心点よりも外周部において、ガス導入
口の開口端と下部電極との距離を短く設定することによ
り、プラズマ処理速度を均一化することができる。
【００４１】また、別の本発明では、上部電極と下部電
極との間に、複数の孔を備えた遮蔽板を配置することに
より、ガス導入口から導入された比較的解離しにくいガ
スは、高密度プラズマ領域から低密度プラズマ領域に入
り、この低密度プラズマ領域に配置された複数の孔を備
えた遮蔽板に衝突することにより、再び高密度プラズマ
領域に戻され、ガスの解離が促進する。これにより、装
置全体としてプラズマ処理速度が向上する。
極との間に、複数の孔を備えた遮蔽板を配置することに
より、ガス導入口から導入された比較的解離しにくいガ
スは、高密度プラズマ領域から低密度プラズマ領域に入
り、この低密度プラズマ領域に配置された複数の孔を備
えた遮蔽板に衝突することにより、再び高密度プラズマ
領域に戻され、ガスの解離が促進する。これにより、装
置全体としてプラズマ処理速度が向上する。
【００４２】また、比較的解離しやすいガスが直進する
軌道にのみ孔を設け、比較的解離しにくいガスが直進す
る軌道を遮蔽板により遮蔽する構造とすることにより、
さらにプラズマ処理速度が向上する。
軌道にのみ孔を設け、比較的解離しにくいガスが直進す
る軌道を遮蔽板により遮蔽する構造とすることにより、
さらにプラズマ処理速度が向上する。
【００４３】また、遮蔽板の孔の数を上部電極の面内位
置に応じて異なるように設定することにより、面内位置
に応じたプラズマ領域を生じさせることができ、プラズ
マ処理速度の向上のみならずプラズマ処理速度の分布特
性を制御することができる。特に、上部電極の中心点よ
りも外周部における孔の数を多くすることにより、プラ
ズマ処理速度を均一化することができる。
置に応じて異なるように設定することにより、面内位置
に応じたプラズマ領域を生じさせることができ、プラズ
マ処理速度の向上のみならずプラズマ処理速度の分布特
性を制御することができる。特に、上部電極の中心点よ
りも外周部における孔の数を多くすることにより、プラ
ズマ処理速度を均一化することができる。
【００４４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施形態を説明する。
の実施形態を説明する。
【００４５】（第１実施形態）図１は本発明の第１実施
形態に係るプラズマ処理装置の全体構成を示す図であ
る。
形態に係るプラズマ処理装置の全体構成を示す図であ
る。
【００４６】図１において、反応室（チャンバ）１内に
は、下部電極として機能する支持台２が設けられ、この
支持台２に対向して上部電極３が設けられる。上部電極
３は反応室１外からガスを導入するためのガス配管４を
備えており、さらに支持台２に対向して複数のガス導入
口５を備えている。本実施形態では、ガス配管４は２系
統設けられ、２種類のガスをそれぞれ別の系統から導入
する構成をとる。また、ガス導入口５は分散ノズルによ
り構成される。ガス配管４から導入されたガスは複数の
ガス導入口５を介して反応室１内に流れる。また、上部
電極３には２つの高周波電源６が接続される。
は、下部電極として機能する支持台２が設けられ、この
支持台２に対向して上部電極３が設けられる。上部電極
３は反応室１外からガスを導入するためのガス配管４を
備えており、さらに支持台２に対向して複数のガス導入
口５を備えている。本実施形態では、ガス配管４は２系
統設けられ、２種類のガスをそれぞれ別の系統から導入
する構成をとる。また、ガス導入口５は分散ノズルによ
り構成される。ガス配管４から導入されたガスは複数の
ガス導入口５を介して反応室１内に流れる。また、上部
電極３には２つの高周波電源６が接続される。
【００４７】被処理基体であるＳｉウェハ７は支持台２
上に載置される。支持台２はＳｉウェハ７の温度を制御
するための抵抗加熱ヒータ８を内蔵する。支持台２には
高周波電源９が接続される。
上に載置される。支持台２はＳｉウェハ７の温度を制御
するための抵抗加熱ヒータ８を内蔵する。支持台２には
高周波電源９が接続される。
【００４８】反応室１の外部には磁石１０が設置されて
おり、Ｓｉウェハ７上に磁界を発生させて放電した際の
プラズマ密度を高める。反応室１は真空排気口１１を備
え、減圧にてプラズマ処理を行うことができる。
おり、Ｓｉウェハ７上に磁界を発生させて放電した際の
プラズマ密度を高める。反応室１は真空排気口１１を備
え、減圧にてプラズマ処理を行うことができる。
【００４９】図２は図１に示す破線で囲んだ部分を拡大
して示した図であり、支持台２と上部電極３間の詳細な
構成を示す。図２に示すように、ガス導入口５は２種類
設けられ、ガス導入口５ａと５ｂがそれぞれ交互に配置
される。ガス導入口５ａは、その開口端において、孔径
が広がっており、ガス導入口５ｂは開口端の方向に孔径
は一定である。また、導入口５ａ及び５ｂはそれぞれ２
系統のガス配管４からそれぞれ別個のガスを導入する構
成をとる。具体的には、プラズマ中での解離効率の低い
ガスはガス導入口５ａから、プラズマ中での解離効率の
高いガスはガス導入口５ｂから導入される。
して示した図であり、支持台２と上部電極３間の詳細な
構成を示す。図２に示すように、ガス導入口５は２種類
設けられ、ガス導入口５ａと５ｂがそれぞれ交互に配置
される。ガス導入口５ａは、その開口端において、孔径
が広がっており、ガス導入口５ｂは開口端の方向に孔径
は一定である。また、導入口５ａ及び５ｂはそれぞれ２
系統のガス配管４からそれぞれ別個のガスを導入する構
成をとる。具体的には、プラズマ中での解離効率の低い
ガスはガス導入口５ａから、プラズマ中での解離効率の
高いガスはガス導入口５ｂから導入される。
【００５０】上記実施形態に係るプラズマ処理装置の動
作を以下説明する。具体的には、フッ素を含有した酸化
珪素薄膜を堆積するプラズマＣＶＤに本発明を適用する
場合について説明する。
作を以下説明する。具体的には、フッ素を含有した酸化
珪素薄膜を堆積するプラズマＣＶＤに本発明を適用する
場合について説明する。
【００５１】まず、排気口１１を介して反応室１内を真
空に排気する。次に、被処理基体であるＳｉウェハ７を
支持台２上に設置し、抵抗加熱ヒータ８を用いて所望の
処理温度である３７０℃に加熱した後、ガス導入口５を
介して酸化珪素膜を形成するための原料ガスを導入す
る。具体的には、ＳｉＦ4，Ｏ2を複数の孔を有するガス
導入口５ａ及び５ｂよりそれぞれ２５及び５０ｃｃ／ｍ
ｉｎ（ｓｃｃｍ）を反応室１内に導入する。この原料ガ
スの導入とともに、高周波電源６を用いて高周波を上部
電極３に２７．１２ＭＨｚの周波数の高周波電圧を印加
し、さらに支持台２には高周波電源９を用いて周波数１
３．５６ＭＨｚの高周波を印加する。これにより、反応
室１内でプラズマが放電することによりＳｉウェハ７上
にフッ素を添加した酸化珪素膜を形成する。その際の反
応容器内の圧力は４Ｐａ、磁石１０の強度は１２０Ｇａ
ｕｓｓである。
空に排気する。次に、被処理基体であるＳｉウェハ７を
支持台２上に設置し、抵抗加熱ヒータ８を用いて所望の
処理温度である３７０℃に加熱した後、ガス導入口５を
介して酸化珪素膜を形成するための原料ガスを導入す
る。具体的には、ＳｉＦ4，Ｏ2を複数の孔を有するガス
導入口５ａ及び５ｂよりそれぞれ２５及び５０ｃｃ／ｍ
ｉｎ（ｓｃｃｍ）を反応室１内に導入する。この原料ガ
スの導入とともに、高周波電源６を用いて高周波を上部
電極３に２７．１２ＭＨｚの周波数の高周波電圧を印加
し、さらに支持台２には高周波電源９を用いて周波数１
３．５６ＭＨｚの高周波を印加する。これにより、反応
室１内でプラズマが放電することによりＳｉウェハ７上
にフッ素を添加した酸化珪素膜を形成する。その際の反
応容器内の圧力は４Ｐａ、磁石１０の強度は１２０Ｇａ
ｕｓｓである。
【００５２】上記条件下で発生したプラズマ領域は、高
密度プラズマ領域１２と低密度プラズマ領域１３とな
る。高密度プラズマ領域１２は上部電極３近傍に集中
し、支持台２近傍には低密度プラズマ領域１３が形成さ
れる。ここで、ＳｉＦ4が導入されるガス導入口５ａの
開口端は、孔径が広がった形状を有するため、支持台２
表面の垂直方向に高密度プラズマ領域１２が広い領域で
形成される。これに対してＯ2が導入されるガス導入口
５ｂの開口端は、孔径が一定であるため、ガス導入口５
ａの開口端近傍に比較して高密度プラズマ領域１２の領
域は狭い。従って、Ｏ2と比較してＳｉＦ4は、反応室１
内で高密度プラズマ領域１２に曝される時間がＯ2に比
較して長くなる。これにより、Ｏ2と比較して解離効率
の低いＳｉＦ4の解離効率が向上する。
密度プラズマ領域１２と低密度プラズマ領域１３とな
る。高密度プラズマ領域１２は上部電極３近傍に集中
し、支持台２近傍には低密度プラズマ領域１３が形成さ
れる。ここで、ＳｉＦ4が導入されるガス導入口５ａの
開口端は、孔径が広がった形状を有するため、支持台２
表面の垂直方向に高密度プラズマ領域１２が広い領域で
形成される。これに対してＯ2が導入されるガス導入口
５ｂの開口端は、孔径が一定であるため、ガス導入口５
ａの開口端近傍に比較して高密度プラズマ領域１２の領
域は狭い。従って、Ｏ2と比較してＳｉＦ4は、反応室１
内で高密度プラズマ領域１２に曝される時間がＯ2に比
較して長くなる。これにより、Ｏ2と比較して解離効率
の低いＳｉＦ4の解離効率が向上する。
【００５３】このように、反応室１内に導入されるガス
のプラズマ中での解離効率に応じてガス導入口５の開口
端の形状を変えることにより、低密度プラズマ領域１３
に達するまでのガスの分解効率が向上し、成膜速度が向
上する。
のプラズマ中での解離効率に応じてガス導入口５の開口
端の形状を変えることにより、低密度プラズマ領域１３
に達するまでのガスの分解効率が向上し、成膜速度が向
上する。
【００５４】上記成膜条件で実験を行った結果、ガス導
入口がすべて同一の形状をした拡散ノズルを使用し、同
一の成膜条件で行った従来の実験結果と比較して、３０
％程度の成膜速度の向上が確認された。
入口がすべて同一の形状をした拡散ノズルを使用し、同
一の成膜条件で行った従来の実験結果と比較して、３０
％程度の成膜速度の向上が確認された。
【００５５】なお、本実施形態では図２に示す２種類の
ガス導入口５ａ及び５ｂを電極全面に対して設ける場合
を示したが、これに限定されるものではない。例えばＳ
ｉＦ 4のガス導入口５ａを電極の外周部のみに設け、内
周部ではガス導入口はＳｉＦ4，Ｏ2ともに開口端で孔径
が一定のものとすることもできる。この場合、上述した
ような成膜速度の改善のみならずＳｉウェハ７全面での
成膜速度の分布特性が向上し、従来の構造のガス導入口
を使用した場合と比較して成膜速度が均一化する。この
ような外周部のみに開口端の広がるガス導入口５ａを設
けて実験を行った結果、８インチ外径を有するＳｉウェ
ハ上に成膜した場合には、面内での成膜速度のばらつき
が偏差（いわゆる１σ値）で表すと３であったものが
１．５に改善された。
ガス導入口５ａ及び５ｂを電極全面に対して設ける場合
を示したが、これに限定されるものではない。例えばＳ
ｉＦ 4のガス導入口５ａを電極の外周部のみに設け、内
周部ではガス導入口はＳｉＦ4，Ｏ2ともに開口端で孔径
が一定のものとすることもできる。この場合、上述した
ような成膜速度の改善のみならずＳｉウェハ７全面での
成膜速度の分布特性が向上し、従来の構造のガス導入口
を使用した場合と比較して成膜速度が均一化する。この
ような外周部のみに開口端の広がるガス導入口５ａを設
けて実験を行った結果、８インチ外径を有するＳｉウェ
ハ上に成膜した場合には、面内での成膜速度のばらつき
が偏差（いわゆる１σ値）で表すと３であったものが
１．５に改善された。
【００５６】また、ガス導入口５ａの開口端の形状は、
本実施形態に示すものに限定されない。導入口の開口端
の方向に孔径が広がる部分が設けられているものであれ
ば何でもよい。すなわち、本実施形態のように開口端に
向かって所定の位置から孔径が増加するもののみなら
ず、円錐状に孔径が一定に増加するもの等であってもよ
い。
本実施形態に示すものに限定されない。導入口の開口端
の方向に孔径が広がる部分が設けられているものであれ
ば何でもよい。すなわち、本実施形態のように開口端に
向かって所定の位置から孔径が増加するもののみなら
ず、円錐状に孔径が一定に増加するもの等であってもよ
い。
【００５７】（第２実施形態）図３は本発明の第２実施
形態に係るプラズマ処理装置の全体構成を示す図であ
る。第１実施形態と共通する部分には同一の符号を付
し、詳細な説明は省略する。
形態に係るプラズマ処理装置の全体構成を示す図であ
る。第１実施形態と共通する部分には同一の符号を付
し、詳細な説明は省略する。
【００５８】図３に示すように、ガス導入口５は図１と
同様に支持台２に対向して複数設けられているる。本実
施形態では、外周部及び内周部の２つの領域に分割され
ている。
同様に支持台２に対向して複数設けられているる。本実
施形態では、外周部及び内周部の２つの領域に分割され
ている。
【００５９】図４は図３に示す破線で囲んだ部分を拡大
して示した図であり、支持台２と上部電極３間の詳細な
構成を示す。図４に示すように、ガス導入口５は外周部
と内周部に分割される。外周部の直径は２２０ｍｍであ
り、内周部の直径は１５０ｍｍとなっており、Ｓｉウェ
ハ７を載置した支持台２に対してそれぞれ独立に電極間
隔を制御できるようになっている。本実施形態では支持
台２との電極間隔を外周部で２４ｍｍ、内周部で２５ｍ
ｍとする。
して示した図であり、支持台２と上部電極３間の詳細な
構成を示す。図４に示すように、ガス導入口５は外周部
と内周部に分割される。外周部の直径は２２０ｍｍであ
り、内周部の直径は１５０ｍｍとなっており、Ｓｉウェ
ハ７を載置した支持台２に対してそれぞれ独立に電極間
隔を制御できるようになっている。本実施形態では支持
台２との電極間隔を外周部で２４ｍｍ、内周部で２５ｍ
ｍとする。
【００６０】上記実施形態に係るプラズマ処理装置の動
作を以下説明する。具体的には、フッ素を含有した酸化
珪素薄膜を堆積するプラズマＣＶＤに本発明を適用する
場合について説明する。
作を以下説明する。具体的には、フッ素を含有した酸化
珪素薄膜を堆積するプラズマＣＶＤに本発明を適用する
場合について説明する。
【００６１】まず、排気口１１を介して反応室１内を真
空に排気する。次に、被処理基体であるＳｉウェハ７を
支持台２上に設置し、抵抗加熱ヒータ８を用いて所望の
処理温度である３７０℃に加熱後、ガス導入口５を介し
て酸化珪素膜を形成するための原料ガスを導入する。具
体的には、ＳｉＦ4，Ｏ2 を複数の孔を有するガス導入
口５よりそれぞれ２５及び５０ｃｃ／ｍｉｎ（ｓｃｃ
ｍ）反応容器内に導入する。この原料ガスの導入ととも
に、高周波電源６を用いて高周波を上部電極３に２７．
１２ＭＨｚの周波数の高周波電圧を印加し、さらに支持
台２には高周波電源９を用いて周波数１３．５６ＭＨｚ
の高周波を印加する。これにより、反応室１内でプラズ
マが放電することによりＳｉウェハ７上にフッ素を添加
した酸化珪素膜を形成する。その際の反応容器内の圧力
は４Ｐａ、磁石１０の強度は１２０Ｇａｕｓｓである。
空に排気する。次に、被処理基体であるＳｉウェハ７を
支持台２上に設置し、抵抗加熱ヒータ８を用いて所望の
処理温度である３７０℃に加熱後、ガス導入口５を介し
て酸化珪素膜を形成するための原料ガスを導入する。具
体的には、ＳｉＦ4，Ｏ2 を複数の孔を有するガス導入
口５よりそれぞれ２５及び５０ｃｃ／ｍｉｎ（ｓｃｃ
ｍ）反応容器内に導入する。この原料ガスの導入ととも
に、高周波電源６を用いて高周波を上部電極３に２７．
１２ＭＨｚの周波数の高周波電圧を印加し、さらに支持
台２には高周波電源９を用いて周波数１３．５６ＭＨｚ
の高周波を印加する。これにより、反応室１内でプラズ
マが放電することによりＳｉウェハ７上にフッ素を添加
した酸化珪素膜を形成する。その際の反応容器内の圧力
は４Ｐａ、磁石１０の強度は１２０Ｇａｕｓｓである。
【００６２】上記条件下で発生したプラズマ領域は、高
密度プラズマ領域１２と低密度プラズマ領域１３とな
る。高密度プラズマ領域１２は上部電極３近傍に集中
し、支持台２近傍には低密度プラズマ領域１３が形成さ
れる。ここでガス導入口５は外周及び内周部の２つの領
域に分割されており、外周部における電極間隔は、内周
部における電極間隔よりも狭い。これにより、外周部に
おけるプラズマ放電効率の低下を防止することができ
る。すなわち、外周部では内周部に比較して圧力が低い
ために、プラズマ放電効率が低くなるが、電極間隔を内
周部に比較して狭く設定することにより、内周部と外周
部の圧力差を低減することができ、プラズマ放電効率を
均一化することができる。従って、Ｓｉウェハ７面内で
の成膜速度の分布特性が向上する。
密度プラズマ領域１２と低密度プラズマ領域１３とな
る。高密度プラズマ領域１２は上部電極３近傍に集中
し、支持台２近傍には低密度プラズマ領域１３が形成さ
れる。ここでガス導入口５は外周及び内周部の２つの領
域に分割されており、外周部における電極間隔は、内周
部における電極間隔よりも狭い。これにより、外周部に
おけるプラズマ放電効率の低下を防止することができ
る。すなわち、外周部では内周部に比較して圧力が低い
ために、プラズマ放電効率が低くなるが、電極間隔を内
周部に比較して狭く設定することにより、内周部と外周
部の圧力差を低減することができ、プラズマ放電効率を
均一化することができる。従って、Ｓｉウェハ７面内で
の成膜速度の分布特性が向上する。
【００６３】このように、反応室１内の圧力の不均一性
を打ち消すように電極間隔を面内分布を制御することに
より、プラズマ放電効率を面内で均一化することがで
き、成膜速度の分布特性が向上する。従って、大口径ウ
ェハでの堆積膜厚の面内均一性及び膜質（形成した化合
物の組成等）の面内均一性が得られる。
を打ち消すように電極間隔を面内分布を制御することに
より、プラズマ放電効率を面内で均一化することがで
き、成膜速度の分布特性が向上する。従って、大口径ウ
ェハでの堆積膜厚の面内均一性及び膜質（形成した化合
物の組成等）の面内均一性が得られる。
【００６４】上記成膜条件で実験を行った結果、電極間
隔が面内で一定の従来の実験結果と比較して、成膜速度
が均一化した。具体的には、８インチ外径を有するＳｉ
ウェハ７上に成膜した場合、面内での成膜速度のばらつ
きが偏差（いわゆる１σ値）で表すと３であったものが
１．４に改善された。
隔が面内で一定の従来の実験結果と比較して、成膜速度
が均一化した。具体的には、８インチ外径を有するＳｉ
ウェハ７上に成膜した場合、面内での成膜速度のばらつ
きが偏差（いわゆる１σ値）で表すと３であったものが
１．４に改善された。
【００６５】なお、本実施形態では外周部と内周部で上
部電極３と支持台２の電極間隔を制御する場合を示した
が、内周部から外周部にかけて連続的に電極間隔が減少
するものでも、階段状に電極間隔が減少するものでもよ
い。また、反応の際の圧力差を低減できる構成をとれ
ば、反応室１の形状に応じて電極間隔は自由に制御でき
る。また、内周部と外周部とで電極間隔をそれぞれ独立
に制御できる場合を示したが、それぞれの電極間隔を変
える手段を有するものであっても有しないものであって
もどちらでもよい。
部電極３と支持台２の電極間隔を制御する場合を示した
が、内周部から外周部にかけて連続的に電極間隔が減少
するものでも、階段状に電極間隔が減少するものでもよ
い。また、反応の際の圧力差を低減できる構成をとれ
ば、反応室１の形状に応じて電極間隔は自由に制御でき
る。また、内周部と外周部とで電極間隔をそれぞれ独立
に制御できる場合を示したが、それぞれの電極間隔を変
える手段を有するものであっても有しないものであって
もどちらでもよい。
【００６６】（第３実施形態）図５は本発明の第３実施
形態に係るプラズマ処理装置の全体構成を示す図であ
る。第１，２実施形態と共通する部分には同一の符号を
付し、詳細な説明は省略する。
形態に係るプラズマ処理装置の全体構成を示す図であ
る。第１，２実施形態と共通する部分には同一の符号を
付し、詳細な説明は省略する。
【００６７】図５に示すように、本実施形態では上部電
極３と支持台２の間に、遮蔽板５１が配置される。
極３と支持台２の間に、遮蔽板５１が配置される。
【００６８】図６は図５に示す破線で囲んだ部分を拡大
して示した図であり、支持台２と上部電極３間の詳細な
構成を示す。図６に示すように、ガス導入口５は２種類
設けられ、ガス導入口５ａと５ｂがそれぞれ交互に配置
される。ガス導入口５ａはその開口端において孔径が広
がっており、ガス導入口５ｂは開口端の方向に孔径は一
定の構成となる。このガス導入口５ａ，５ｂの構成は、
第１実施形態の構成と共通する。
して示した図であり、支持台２と上部電極３間の詳細な
構成を示す。図６に示すように、ガス導入口５は２種類
設けられ、ガス導入口５ａと５ｂがそれぞれ交互に配置
される。ガス導入口５ａはその開口端において孔径が広
がっており、ガス導入口５ｂは開口端の方向に孔径は一
定の構成となる。このガス導入口５ａ，５ｂの構成は、
第１実施形態の構成と共通する。
【００６９】上部電極３と支持台２との間に設けられた
遮蔽板５１は、ガス導入口５ａの数と同数の孔を有す
る。この孔は、それぞれガス導入口５ａから放出された
ガスが直進する軌道を貫通するように設けられている。
一方、ガス導入口５ｂから放出されたガスが直進する軌
道には孔は形成されず、遮蔽板５１が軌道を塞ぐように
配置される。従って、比較的解離効率の低いガスの軌道
を遮蔽板５１で塞ぎ、比較的解離効率の高いガスの軌道
を孔で貫通する構成となる。遮蔽板５１の材料としては
絶縁材料が望ましいが、本実施形態では、石英性の多孔
板を用いる。
遮蔽板５１は、ガス導入口５ａの数と同数の孔を有す
る。この孔は、それぞれガス導入口５ａから放出された
ガスが直進する軌道を貫通するように設けられている。
一方、ガス導入口５ｂから放出されたガスが直進する軌
道には孔は形成されず、遮蔽板５１が軌道を塞ぐように
配置される。従って、比較的解離効率の低いガスの軌道
を遮蔽板５１で塞ぎ、比較的解離効率の高いガスの軌道
を孔で貫通する構成となる。遮蔽板５１の材料としては
絶縁材料が望ましいが、本実施形態では、石英性の多孔
板を用いる。
【００７０】上記実施形態に係るプラズマ処理装置の動
作を以下説明する。具体的には、フッ素を含有した酸化
珪素薄膜を堆積するプラズマＣＶＤに本発明を適用する
場合について説明する。
作を以下説明する。具体的には、フッ素を含有した酸化
珪素薄膜を堆積するプラズマＣＶＤに本発明を適用する
場合について説明する。
【００７１】まず、排気口１１を介して反応室１内を真
空に排気する。次に、被処理基体であるＳｉウェハ７を
支持台２上に設置し、抵抗加熱ヒータ８を用いて所望の
処理温度である３７０℃に加熱した後、ガス導入口５を
介して酸化珪素膜を形成するための原料ガスを導入す
る。具体的には、ＳｉＦ4，Ｏ2を複数の孔を有するガス
導入口５ａ及び５ｂよりそれぞれ２５及び５０ｃｃ／ｍ
ｉｎ（ｓｃｃｍ）を反応室１内に導入する。この原料ガ
スの導入とともに、高周波電源６を用いて高周波を上部
電極３に２７．１２ＭＨｚの周波数の高周波電圧を印加
し、さらに支持台２には高周波電源９を用いて周波数１
３．５６ＭＨｚの高周波を印加する。これにより、反応
室１内でプラズマが放電することによりＳｉウェハ７上
にフッ素を添加した酸化珪素膜を形成する。その際の反
応容器内の圧力は４Ｐａ、磁石１０の強度は１２０Ｇａ
ｕｓｓである。
空に排気する。次に、被処理基体であるＳｉウェハ７を
支持台２上に設置し、抵抗加熱ヒータ８を用いて所望の
処理温度である３７０℃に加熱した後、ガス導入口５を
介して酸化珪素膜を形成するための原料ガスを導入す
る。具体的には、ＳｉＦ4，Ｏ2を複数の孔を有するガス
導入口５ａ及び５ｂよりそれぞれ２５及び５０ｃｃ／ｍ
ｉｎ（ｓｃｃｍ）を反応室１内に導入する。この原料ガ
スの導入とともに、高周波電源６を用いて高周波を上部
電極３に２７．１２ＭＨｚの周波数の高周波電圧を印加
し、さらに支持台２には高周波電源９を用いて周波数１
３．５６ＭＨｚの高周波を印加する。これにより、反応
室１内でプラズマが放電することによりＳｉウェハ７上
にフッ素を添加した酸化珪素膜を形成する。その際の反
応容器内の圧力は４Ｐａ、磁石１０の強度は１２０Ｇａ
ｕｓｓである。
【００７２】上記条件下で発生したプラズマ領域は、高
密度プラズマ領域１２と低密度プラズマ領域１３とな
り、高密度プラズマ領域１２は上部電極１３近傍に集中
し、支持台１近傍には低密度プラズマ領域１３が形成さ
れる。ここで、ＳｉＦ4が導入されるガス導入口５ａの
開口端は、孔径が広がった形状を有するため、支持台２
表面の垂直方向に高密度プラズマ領域１２が広い領域で
形成される。これに対してＯ2が導入されるガス導入口
５ｂの開口端は、孔径が一定であるため、ガス導入口５
ａの開口端近傍に比較して高密度プラズマ領域１２の領
域は狭く、Ｏ2と比較して解離効率の低いＳｉＦ4の解離
効率が向上する。
密度プラズマ領域１２と低密度プラズマ領域１３とな
り、高密度プラズマ領域１２は上部電極１３近傍に集中
し、支持台１近傍には低密度プラズマ領域１３が形成さ
れる。ここで、ＳｉＦ4が導入されるガス導入口５ａの
開口端は、孔径が広がった形状を有するため、支持台２
表面の垂直方向に高密度プラズマ領域１２が広い領域で
形成される。これに対してＯ2が導入されるガス導入口
５ｂの開口端は、孔径が一定であるため、ガス導入口５
ａの開口端近傍に比較して高密度プラズマ領域１２の領
域は狭く、Ｏ2と比較して解離効率の低いＳｉＦ4の解離
効率が向上する。
【００７３】また、このガス導入口５ａ及び５ｂの開口
端の形状の違いによっても解離効率に差がある場合に
は、遮蔽板５１を設けることにより、ガス導入口５ａか
ら放出されたＳｉＦ4は高密度プラズマ領域１２を通っ
て、低密度プラズマ領域１３にり、ここで遮蔽板５１に
衝突し、再び高密度プラズマ領域１２に戻る。これによ
り、ガスの解離が促進するために、さらに成膜速度を向
上することができる。
端の形状の違いによっても解離効率に差がある場合に
は、遮蔽板５１を設けることにより、ガス導入口５ａか
ら放出されたＳｉＦ4は高密度プラズマ領域１２を通っ
て、低密度プラズマ領域１３にり、ここで遮蔽板５１に
衝突し、再び高密度プラズマ領域１２に戻る。これによ
り、ガスの解離が促進するために、さらに成膜速度を向
上することができる。
【００７４】このように、反応室１内に導入されるガス
のプラズマ中での解離効率に応じてガス導入口５の開口
端の孔径を広げることにより、ガスの分解効率が向上
し、成膜速度が向上する。また、遮蔽板５１を上部電極
３と支持台２の間に設けることにより、解離が充分でな
いガスを再び高密度プラズマ領域１２に戻すことがで
き、ガスの分解効率がさらに向上する。
のプラズマ中での解離効率に応じてガス導入口５の開口
端の孔径を広げることにより、ガスの分解効率が向上
し、成膜速度が向上する。また、遮蔽板５１を上部電極
３と支持台２の間に設けることにより、解離が充分でな
いガスを再び高密度プラズマ領域１２に戻すことがで
き、ガスの分解効率がさらに向上する。
【００７５】上記成膜条件で実験を行った結果、ガス導
入口がすべて同一の形状をし、遮蔽板５１を設けずに同
一の成膜条件で行った従来の実験結果に比較して、５０
％程度の成膜速度の向上が確認された。
入口がすべて同一の形状をし、遮蔽板５１を設けずに同
一の成膜条件で行った従来の実験結果に比較して、５０
％程度の成膜速度の向上が確認された。
【００７６】なお、本実施形態ではガス導入口５ａを遮
蔽板５１で塞ぐ割合が外周部と内周部で均一な場合を示
したが、これに限定されるものではない。例えば外周部
における遮蔽板５１の孔の数を内周部の孔の数に比較し
て多く設定することにより、圧力の比較的低い外周部に
おけるプラズマ放電効率を高めることができ、成膜速度
の面内均一性がさらに向上する。このような構造を有す
る装置を用いて８インチ外径を有するＳｉウェハ上に成
膜した場合には、面内での成膜速度のばらつきが偏差
（いわゆる１σ値）で表すと３であったものが１．５に
改善された。
蔽板５１で塞ぐ割合が外周部と内周部で均一な場合を示
したが、これに限定されるものではない。例えば外周部
における遮蔽板５１の孔の数を内周部の孔の数に比較し
て多く設定することにより、圧力の比較的低い外周部に
おけるプラズマ放電効率を高めることができ、成膜速度
の面内均一性がさらに向上する。このような構造を有す
る装置を用いて８インチ外径を有するＳｉウェハ上に成
膜した場合には、面内での成膜速度のばらつきが偏差
（いわゆる１σ値）で表すと３であったものが１．５に
改善された。
【００７７】本発明は上記第１〜第３実施形態に限定さ
れるものではない。ＳｉＦ4／Ｏ2ガスを使用したプラズ
マＣＶＤ処理に関して述べたが、このガス種に限定され
るわけではなく、いかなるガスによるプラズマＣＶＤ処
理にも適用可能である。また、本実施形態に用いた装置
では上部電極３に２７．１２ＭＨｚの高周波を下部電極
である支持台２に１３．５６ＭＨｚの高周波を印加した
がこれに限定されるものではなく、上部電極３に２種類
の高周波を重畳させても、もしくは支持台２に２種類の
高周波を重畳させても、どのような組み合わせにおいて
も同様の効果が得られる。
れるものではない。ＳｉＦ4／Ｏ2ガスを使用したプラズ
マＣＶＤ処理に関して述べたが、このガス種に限定され
るわけではなく、いかなるガスによるプラズマＣＶＤ処
理にも適用可能である。また、本実施形態に用いた装置
では上部電極３に２７．１２ＭＨｚの高周波を下部電極
である支持台２に１３．５６ＭＨｚの高周波を印加した
がこれに限定されるものではなく、上部電極３に２種類
の高周波を重畳させても、もしくは支持台２に２種類の
高周波を重畳させても、どのような組み合わせにおいて
も同様の効果が得られる。
【００７８】本実施形態では磁石を併用したがこれに限
定されず、磁石なしでも同様の効果が得られる。また、
本実施形態では平行平板型のプラズマ処理装置に適用す
る場合を示したが、少なくとも分散ノズルを有するプラ
ズマ処理装置では同様の効果が得られる。また、本実施
形態ではプラズマ処理としてプラズマＣＶＤについて述
べたがこれに限定されるわけではなく、プラズマクリー
ニング処理やイオンエッチング処理（ＲＩＥ）、プラズ
マダウンストリーム処理等、あらゆるプラズマ処理に応
用が可能である。
定されず、磁石なしでも同様の効果が得られる。また、
本実施形態では平行平板型のプラズマ処理装置に適用す
る場合を示したが、少なくとも分散ノズルを有するプラ
ズマ処理装置では同様の効果が得られる。また、本実施
形態ではプラズマ処理としてプラズマＣＶＤについて述
べたがこれに限定されるわけではなく、プラズマクリー
ニング処理やイオンエッチング処理（ＲＩＥ）、プラズ
マダウンストリーム処理等、あらゆるプラズマ処理に応
用が可能である。
【００７９】また、複数の孔を有する絶縁体の板２４と
して本実施形態では石英製の多孔板を用いたがこれに限
定されるわけではなく、絶縁体であるアルミナや窒化珪
素等を、また珪素の板を用いても同様の効果が得られ
た。さらに、本実施形態の記述や特許請求の範囲を逸脱
しない範囲で様々な応用が可能である。
して本実施形態では石英製の多孔板を用いたがこれに限
定されるわけではなく、絶縁体であるアルミナや窒化珪
素等を、また珪素の板を用いても同様の効果が得られ
た。さらに、本実施形態の記述や特許請求の範囲を逸脱
しない範囲で様々な応用が可能である。
【００８０】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、少
なくとも一部のガス導入口に、開口端の方向に孔径が広
がる部分を設けることにより、高密度プラズマ領域が上
部電極近くに集中することなく、ガスの解離効率が高ま
り、プラズマ処理速度が向上する。
なくとも一部のガス導入口に、開口端の方向に孔径が広
がる部分を設けることにより、高密度プラズマ領域が上
部電極近くに集中することなく、ガスの解離効率が高ま
り、プラズマ処理速度が向上する。
【００８１】また、別の本発明によれば、複数のガス導
入口の開口部の開口端と下部電極との距離を、上部電極
の面内位置に応じて異なるように設定することにより、
プラズマ処理速度の分布特性を制御することができる。
入口の開口部の開口端と下部電極との距離を、上部電極
の面内位置に応じて異なるように設定することにより、
プラズマ処理速度の分布特性を制御することができる。
【００８２】また、別の本発明によれば、上部電極と下
部電極との間に、複数の孔を備えた遮蔽板を配置するこ
とにより、ガス導入口から導入された比較的解離しにく
いガスは、遮蔽板に衝突して再び高密度プラズマ領域に
戻されることにより、ガスの解離が促進し、プラズマ処
理速度が向上する。
部電極との間に、複数の孔を備えた遮蔽板を配置するこ
とにより、ガス導入口から導入された比較的解離しにく
いガスは、遮蔽板に衝突して再び高密度プラズマ領域に
戻されることにより、ガスの解離が促進し、プラズマ処
理速度が向上する。
【図１】本発明の第１実施形態に係るプラズマ処理装置
の全体構成を示す図。
の全体構成を示す図。
【図２】同実施形態におけるガス導入口の開口端付近を
拡大した断面図。
拡大した断面図。
【図３】本発明の第２実施形態に係るプラズマ処理装置
の全体構成を示す図。
の全体構成を示す図。
【図４】同実施形態におけるガス導入口の開口端付近を
拡大した断面図。
拡大した断面図。
【図５】本発明の第３実施形態に係るプラズマ処理装置
の全体構成を示す図。
の全体構成を示す図。
【図６】同実施形態におけるガス導入口の開口端付近を
拡大した断面図。
拡大した断面図。
１…反応室 ２…支持台 ３…上部電極 ４…ガス配管 ５…ガス導入口 ６，９…高周波電源 ７…Ｓｉウェハ ８…抵抗加熱ヒータ １０…磁石 １１…真空排気口 １２…高密度プラズマ領域 １３…低密度プラズマ領域 ５１…遮蔽板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｃ Ｆターム(参考） 4K030 AA04 AA06 AA14 BA24 BA44 CA04 CA12 EA05 FA03 JA03 KA12 KA17 5F004 AA01 AA16 BA04 BA06 BA11 BA13 BB11 BB25 BB26 BB32 BC03 BD01 BD04 5F045 AA08 AB32 AC02 AC11 AD07 BB01 BB09 DP03 EF05 EF14 EF17 EH04 EH05 EH13 EH16
Claims (14)
- 【請求項１】 被処理基体を載置する下部電極と、この
下部電極と対向配置され、該下部電極側に複数のガス導
入口を備えた上部電極との間に電圧を印加してプラズマ
を発生させ、このプラズマを利用して前記被処理基体に
所定の処理を施すプラズマ処理方法において、 少なくとも一部の前記ガス導入口に、該ガス導入口の開
口端の方向に孔径が広がる部分を設けてガスを導入する
ことを特徴とするプラズマ処理方法。 - 【請求項２】 前記ガス導入口毎に少なくとも２種類の
ガスを導入し、プラズマ中での解離効率の低いガスを導
入する前記ガス導入口の孔径の開口端方向への広がり
を、プラズマ中での解離効率の高いガスを導入する前記
ガス導入口の広がりよりも大きく設定してガスを導入す
ることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理方
法。 - 【請求項３】 前記ガス導入口の開口部の孔径の広がり
を、前記上部電極の面内位置に応じて異なるように設定
してガスを導入することを特徴とする請求項１に記載の
プラズマ処理方法。 - 【請求項４】 被処理基体を載置する下部電極と、この
下部電極と対向配置され、該下部電極側に複数のガス導
入口を備えた上部電極との間に電圧を印加してプラズマ
を発生させ、このプラズマを利用して前記被処理基体に
所定の処理を施すプラズマ処理方法において、 前記複数のガス導入口の開口端と前記下部電極との間隔
を、前記上部電極の面内位置に応じて異なるように設定
してガスを導入することを特徴とするプラズマ処理方
法。 - 【請求項５】 被処理基体を載置する下部電極と、この
下部電極と対向配置され、該下部電極側に複数のガス導
入口を備えた上部電極との間に電圧を印加してプラズマ
を発生させ、このプラズマを利用して前記被処理基体に
所定の処理を施すプラズマ処理方法において、 前記上部電極と前記下部電極との間に複数の孔を備えた
遮蔽板を配置してガスを導入することを特徴とするプラ
ズマ処理方法。 - 【請求項６】 プラズマ中での解離効率の高いガスが前
記ガス導入口を通って直進する軌道に前記遮蔽板の孔の
位置を設け、プラズマ中での解離効率の低いガスが前記
ガス導入口を通って直進する軌道を前記遮蔽板により遮
蔽してガスを導入することを特徴とする請求項５に記載
のプラズマ処理方法。 - 【請求項７】 前記遮蔽板の孔の数を、前記上部電極の
面内位置に応じて異なるように設定してガスを導入する
ことを特徴とする請求項５に記載のプラズマ処理方法。 - 【請求項８】 被処理基体を載置する下部電極と、この
下部電極と対向配置され、該下部電極側に複数のガス導
入口を備えた上部電極からなる平行平板型のプラズマ処
理装置において、 少なくとも一部の前記ガス導入口は、該ガス導入口の開
口端の方向に孔径が広がる部分を有することを特徴とす
るプラズマ処理装置。 - 【請求項９】 前記ガス導入口毎に少なくとも２種類の
ガスを導入するガス導入機構を有し、プラズマ中での解
離効率の低いガスを導入する前記ガス導入口の孔径の開
口端方向への広がりが、プラズマ中での解離効率の高い
ガスを導入する前記ガス導入口の広がりよりも大きく設
定されてなることを特徴とする請求項８に記載のプラズ
マ処理装置。 - 【請求項１０】 前記ガス導入口の開口端の孔径の広が
りは、前記上部電極の面内位置に応じて異なることを特
徴とする請求項８に記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項１１】 被処理基体を載置する下部電極と、こ
の下部電極と対向配置され、該下部電極側に複数のガス
導入口を備えた上部電極からなる平行平板型のプラズマ
処理装置において、 前記複数のガス導入口の開口端と前記下部電極との間隔
は、前記上部電極の面内位置に応じて異なることを特徴
とするプラズマ処理装置。 - 【請求項１２】 被処理基体を載置する下部電極と、こ
の下部電極と対向配置され、該下部電極側に複数のガス
導入口を備えた上部電極からなる平行平板型のプラズマ
処理装置において、 前記上部電極と前記下部電極との間に複数の孔を備えた
遮蔽板が配置されてなることを特徴とするプラズマ処理
装置。 - 【請求項１３】 前記遮蔽板の孔の位置は、プラズマ中
での解離効率の高いガスが前記ガス導入口を通って直進
する軌道に設けられ、プラズマ中での解離効率の低いガ
スが前記ガス導入口を通って直進する軌道は前記遮蔽板
により遮蔽されてなることを特徴とする請求項１２に記
載のプラズマ処理装置。 - 【請求項１４】 前記遮蔽板の孔の数は、前記上部電極
の面内位置に応じて異なることを特徴とする請求項１２
に記載のプラズマ処理装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06807999A JP3682178B2 (ja) | 1999-03-15 | 1999-03-15 | プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 |
| US09/525,038 US6344420B1 (en) | 1999-03-15 | 2000-03-14 | Plasma processing method and plasma processing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06807999A JP3682178B2 (ja) | 1999-03-15 | 1999-03-15 | プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000269201A true JP2000269201A (ja) | 2000-09-29 |
| JP3682178B2 JP3682178B2 (ja) | 2005-08-10 |
Family
ID=13363406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06807999A Expired - Fee Related JP3682178B2 (ja) | 1999-03-15 | 1999-03-15 | プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3682178B2 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003273094A (ja) * | 2002-03-12 | 2003-09-26 | Anelva Corp | Ｃｖｄ装置及びｃｖｄ装置における成膜後の後処理工程を行う方法 |
| KR20100136933A (ko) | 2009-06-19 | 2010-12-29 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 플라즈마 처리 장치, 막의 형성 방법, 및 박막 트랜지스터의 제작 방법 |
| US8394685B2 (en) | 2010-12-06 | 2013-03-12 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Etching method and manufacturing method of thin film transistor |
| US8410486B2 (en) | 2010-05-14 | 2013-04-02 | Semiconductor Energy Labortory Co., Ltd. | Method for manufacturing microcrystalline semiconductor film and method for manufacturing semiconductor device |
| US8426295B2 (en) | 2010-10-20 | 2013-04-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Manufacturing method of microcrystalline silicon film and manufacturing method of semiconductor device |
| US8450158B2 (en) | 2010-11-04 | 2013-05-28 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for forming microcrystalline semiconductor film and method for manufacturing semiconductor device |
| US8772627B2 (en) | 2009-08-07 | 2014-07-08 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device and manufacturing method thereof |
| US8778745B2 (en) | 2010-06-29 | 2014-07-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing semiconductor device |
| US8815635B2 (en) | 2010-11-05 | 2014-08-26 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Manufacturing method of photoelectric conversion device |
| US8859404B2 (en) | 2010-08-25 | 2014-10-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for forming microcrystalline semiconductor film and method for manufacturing semiconductor device |
| US8884297B2 (en) | 2010-05-14 | 2014-11-11 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Microcrystalline silicon film, manufacturing method thereof, semiconductor device, and manufacturing method thereof |
| US8895116B2 (en) | 2010-11-04 | 2014-11-25 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Manufacturing method of crystalline semiconductor film and manufacturing method of semiconductor device |
| US9048327B2 (en) | 2011-01-25 | 2015-06-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Microcrystalline semiconductor film, method for manufacturing the same, and method for manufacturing semiconductor device |
-
1999
- 1999-03-15 JP JP06807999A patent/JP3682178B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2011023714A (ja) * | 2009-06-19 | 2011-02-03 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | プラズマ処理装置、膜の作製方法、及び薄膜トランジスタの作製方法 |
| KR101698327B1 (ko) * | 2009-06-19 | 2017-01-20 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 플라즈마 처리 장치, 막의 형성 방법, 및 박막 트랜지스터의 제작 방법 |
| US8772627B2 (en) | 2009-08-07 | 2014-07-08 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device and manufacturing method thereof |
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| US8884297B2 (en) | 2010-05-14 | 2014-11-11 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Microcrystalline silicon film, manufacturing method thereof, semiconductor device, and manufacturing method thereof |
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| JP3682178B2 (ja) | 2005-08-10 |
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