JP2001267251A

JP2001267251A - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法

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Publication number: JP2001267251A
Application number: JP2000073585A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Furukawa; 和彦古川; Yusuke Ehata; 祐介江畑
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-03-16
Filing date: 2000-03-16
Publication date: 2001-09-28
Anticipated expiration: 2020-03-16
Also published as: JP3574373B2

Abstract

(57)【要約】【課題】膜品質や膜厚分布が小さく、高速かつ大面積
で高品質な薄膜の成膜が可能となるプラズマＣＶＤ装置
あるいは、加工レート分布が小さく高速かつ大面積でエ
ッチングが可能となるプラズマエッチング装置等に用い
られる、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供
する。【解決手段】高周波用電極１１と対向電極（基板ホル
ダー１３）を有する。高周波用電極１１は、プラズマ処
理装置内で、高周波用電極１１と対向電極との間に生成
したプラズマを用いて、エッチングされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイス、
電子写真用感光体、画像センシングデバイス、光起電力
デバイス等の薄膜の形成やエッチングに用いるプラズマ
処理装置及びプラズマ処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のプラズマを用いた加工装置の構成
について、アモルファスシリコン（以後ａ−Ｓｉとす
る）の薄膜形成に適用されるプラズマＣＶＤ装置を一例
に挙げて、以下に図を用いて説明する。

【０００３】図６は装置概略図を示しており、反応容器
５０内に高周波電極５１と基板加熱用ヒータを備えた基
板ホルダー５３とが平行に配置されている。高周波電極
５１には高周波電源５４が接続され、例えば１３．５６
ＭＨｚの高周波電力が供給される。基板ホルダー５３は
反応容器５０とともに接地され、対向電極となってい
る。これにより、高周波電極５１と基板ホルダー５３と
の間に、グロー放電プラズマが発生する。反応容器５０
内には反応ガス供給管５５を通して、例えばモノシラン
と水素の混合ガスが供給され、反応容器内５０内のガス
は排気管５６を通して排気される。基板５２は上記基板
ホルダー５３の上に保持され、所定の温度に加熱され
る。

【０００４】次に、この装置の動作を説明する。

【０００５】まず、真空ポンプ（図示せず）を駆動して
反応容器５０内を排気した後、反応ガス供給管５５を通
して例えばモノシランと水素を供給する。反応容器５０
内の圧力を０．０５〜０．１Ｔｏｒｒに保ちながら、高
周波電源５４から高周波電極５１に電圧を印加すると、
高周波電極５１と基板ホルダー５３の間にグロー放電プ
ラズマが発生し、反応ガス供給管５５から供給されたガ
スの内、モノシランガスはこのグロー放電プラズマによ
り分解される。そしてＳｉを含むラジカルが発生し、基
板５２の表面に付着してａ−Ｓｉ薄膜が形成される。

【０００６】このような従来の装置を用いた成膜方法で
は、高速成膜により品質が低下することが一般に知られ
ている。そこで、現在、膜品質を悪化させることのない
高速成膜を実現するために、プラズマ条件（周波数、電
力、駆動波形）、ガス条件（分圧、流量、添加ガス種、
不純物濃度）、温度条件等の最適化の検討がなされてお
り、プラズマ生成の周波数に関しては１００ＭＨｚ前後
のＶＨＦ帯の有効性が明らかになりつつある。ＶＨＦ帯
の有効性については、１３．５６ＭＨｚと比べて、電子
やイオンのエネルギーが小さい条件でプラズマ密度が増
加するため、膜質を落とさずに高速な成膜が可能となる
と理解されている。

【０００７】ところが、例えば太陽電池や液晶表示素子
等で要求される大面積の成膜に、上記装置及びプラズマ
条件を適用した場合、膜厚や膜質に無視し得ない大きな
分布を生じてしまう。これは交流電力を投入すると電流
が電極を伝搬していく過程で定在波がたち、プラズマ周
波数が高くなるとその電磁波の波長が短くなるため、そ
こで大面積の電極を用いると電極に分布する電磁波の定
在波が無視できなくなることによると考えられる。この
定在波によるプラズマ生成前の電界分布が例え１％程度
であっても、プラズマ生成時にはプラズマ密度とプラズ
マ温度に寄与し、結果的に十数％から数十％にも及ぶ加
工分布を生み出すこともある。

【０００８】この点を改善する方法が、例えば特開平１
１−２４３０６２号公報に開示されている。この装置の
一例を図７を用いて説明する。

【０００９】図７は装置概略図を示しており、分割され
た誘電体部材からなる反応容器６０の中心には直径１０
８ｍｍ、長さ３５８ｍｍの円筒状の成膜される基体６２
を載せるための基体ホルダー６３が設けられている。反
応容器６０の外側にはプラズマ生成領域の中心となる位
置に直径２０ｍｍ、長さ４５０ｍｍの棒状の高周波電極
６１が設けられており、高周波電力は高周波電源６４で
発生し、整合回路６８０を介して分割され、補助整合回
路６８１を介して高周波電極６１の一端に供給され、反
対側の先端に位相調整回路６８２を介して接地されてい
る。ガスの供給はガスボンベ、マスフローコントロー
ラ、バルブ等で構成されたガス供給手段６５によって行
われ、ガスの排気は排気バルブを備えた排気パイプを介
して真空ポンプを備えた真空排気手段６６によって行わ
れる。なお、この装置は中心軸を対象とする円筒状であ
り、高周波電極６１等は軸対象の位置に４個づつ設けら
れている。

【００１０】特開平１１−２４３０６２号公報によれ
ば、この装置において、ＳｉＨ₄ガスを５００ｓｃｃｍ
で反応容器６０内に導入させながら圧力を１０ｍＴｏｒ
ｒに調整し、基体を回転させながら成膜を行い、例えば
１００ＭＨｚ、１ｋＷの高周波電力を発生させ、整合回
路６８０を介して４つに分割し、補助整合回路６８１を
介して均等に高周波電極６１に供給したときに、位相調
整回路６８２をはずして高周波電極６１を解放した場合
には、成膜速度５．７ｎｍ／ｓ、成膜速度分布２４％、
光感度ばらつき大であったのに対して、４つの位相調整
回路６８２のうちの対向する１組の高周波電極６１につ
いては反応容器６０の内部で高周波電極６１を直接アー
スに短絡し、残りの対向する１組はアースに接続せずに
位相調整回路６８２内の浮遊容量のみのほぼ開放端にす
ることにより、成膜速度６．４ｎｍ／ｓ、成膜速度分布
４％、光感度ばらつきが小で、かつ良好な結果が得られ
ている。この改善されたプラズマ条件では、隣り合う高
周波電極の終端を開放と短絡とすることにより定在波の
位相を逆転し、電界分布を相殺することにより成膜速度
や膜品質の分布を低減している。

【００１１】また、実開昭６２−３７９１９号公報等に
提案されている装置では、対向電極構造を凸形状に最適
化することで、成膜速度分布を低減させている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記に示した特開平１
１−２４３０６２号公報に提案されている装置では、膜
品質やその分布さらに膜厚分布の悪化を抑えながら大面
積で成膜速度の高速化が可能となるが、複数の線対象な
高周波電極が必要となり、また、これに伴い複数の給電
装置が必要となるため、装置が複雑になる。また、高周
波電極が線対象でない場合は、位相調整の制御も複雑に
なる。

【００１３】また、実開昭６２−３７９１９号公報に提
案されている装置では、上述のような形状に電極を加工
する方法については一切記載されていない。例えば、機
械加工等により加工することは可能であるが、どの様な
形状に加工すれば良いかを事前に予測すること、つま
り、電極に形成される定在波の分布形状及びそれによる
プラズマエネルギー分布を計算により正確に求めること
は甚だ困難であり、また実際に成膜を行いながら加工形
状を最適化して行くには多大な試行錯誤を必要とする。
また、成膜条件が異なる度に新たな電極を用意する必要
がある。

【００１４】以上、プラズマＣＶＤ装置を対象に説明し
たが、例えばプラズマエッチング装置において、加工レ
ートを大きくしたときのイオンダメージ等による膜品質
の悪化や、これを改善するための一手法として電源周波
数を上げたときの加工レート分布においても全く同様の
課題である。

【００１５】本発明は上記した課題を解決するためにな
されたものであり、膜品質や膜厚分布が小さく、高速か
つ大面積で高品質な薄膜の成膜が可能となるプラズマＣ
ＶＤ装置あるいは、加工レート分布が小さく高速かつ大
面積でエッチングが可能となるプラズマエッチング装置
等に用いられる、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方
法を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】第１の発明のプラズマ処
理装置は、高周波用電極と対向電極と、を備え、反応ガ
スが供給されるとともに前記高周波用電極に高周波電力
が供給されることで、前記高周波用電極と前記対向電極
との間にプラズマを生成し、内部に載置された基板に対
してプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、前
記高周波用電極と前記対向電極の少なくとも一方が、前
記プラズマ処理装置内で、前記高周波用電極と前記対向
電極との間に生成したプラズマを用いて、エッチングさ
れてなることを特徴とする。

【００１７】第２の発明のプラズマ処理装置は、高周波
用電極と対向電極と、を備え、反応ガスが供給されると
ともに前記高周波用電極に高周波電力が供給されること
で、前記高周波用電極と対向電極との間にプラズマを生
成し、内部に載置された基板に対してプラズマ処理を施
すプラズマ処理装置において、前記高周波用電極と前記
対向電極の少なくとも一方における少なくとも前記プラ
ズマと対向する表面は、モリブデンからなることを特徴
とする。

【００１８】第３の発明のプラズマ処理装置は、第１ま
たは第２の発明のプラズマ処理装置において、前記高周
波電極と対向電極は短絡されていることを特徴とする。

【００１９】第４の発明のプラズマ処理方法は、高周波
用電極と対向電極とを備えたプラズマ処理装置内に、反
応ガスを供給するとともに前記高周波用電極に高周波電
力を供給することで、前記高周波用電極と対向電極との
間にプラズマを生成し、前記プラズマ処理装置内に載置
された基板に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理方
法において、前記プラズマ処理に先立って、前記プラズ
マ処理装置内に電極エッチング用ガスを導入するととも
に前記高周波用電極に高周波電力を供給することで、前
記高周波用電極と対向電極との間にプラズマを生成して
前記高周波用電極と前記対向電極の少なくとも一方をエ
ッチングすることを特徴とする。

【００２０】第５の発明のプラズマ処理方法は、第４の
発明のプラズマ処理方法において、前記エッチングは、
該エッチングを行う電極における前記プラズマと対向す
る表面全域でのエッチングレートが略同じになるまで行
うことを特徴とする。

【００２１】第６の発明のプラズマ処理方法は、第４の
発明または第５の発明のプラズマ処理方法において、前
記プラズマ生成用電極のエッチング時における前記高周
波用電極と前記対向電極の間隔、前記高周波用電極へ供
給する高周波電力、及び、前記プラズマ処理装置内に供
給するガスの圧力が、前記プラズマ処理を実行する際
と、同一であることを特徴とする。

【００２２】第７の発明のプラズマ処理方法は、第６の
発明のプラズマ処理方法において、前記プラズマ生成用
電極のエッチング時に、ダミー基板をプラズマ処理装置
内に載置しておくことを特徴とする。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明のプ
ラズマ処理方法、プラズマ処理装置を説明する。

【００２４】＜実施の形態１＞図１は本発明の実施の形
態１のプラズマ処理装置の断面図である。図１におい
て、反応容器１０内に高周波電極１１が絶縁性の電極支
持部材（図示せず）によって支持されており、これと平
行に移動可能な基板ホルダー１３が配置されている。高
周波電極１１内部には冷却するための冷却水が通り抜け
るための水路（図示せず）が設けられており、反応容器
１０外部より冷却水が供給され循環している。基板ホル
ダー１３は内部にヒータ１９を、上面に真空チャック溝
を備えており、Ｘステージ１７１により左右方向及びＹ
ステージ１７２により上下方向に移動可能なテーブル１
７の上に載せられている。そして基板ホルダー１３上に
設置された基板１２と高周波電極１１とのギャップが数
ｍｍ以下に調整することができるようになっている。高
周波電極１１にはその一端にインピーダンスマッチング
部１４１及び給電部材１４２を介して高周波電源１４が
接続され、高周波電力が供給される。基板ホルダー１３
は反応容器１０とともに接地され、対向電極となってい
る。反応容器１０内には、反応ガス供給管１５及び排気
管１６が挿入されており、反応ガスが、反応ガス供給経
路１５１を通って高周波電極１１の極近傍に供給され、
高周波電極１１の下流側近傍から反応ガス排出経路１６
１を通り、さらに排気管１６を通して排気されるように
なっている。

【００２５】この装置における電極の加工方法の原理に
ついて説明する。

【００２６】（ステップ１）まず、図２に示すようなプ
ラズマ生成用電極（加工前のもの）を高周波電極１１と
して上述のプラズマ処理装置に設置する。なお、図2に
おける矢印Ｐで示す方向は図１の紙面を貫く方向に一致
している。すなわち、基板１２のスキャン方向（図中Ｑ
方向）に垂直な方向を示している。加工前の段階では、
高周波電極１１の基板に対向する面は、対向電極（基板
ホルダー１３）あるいは基板１２に対して平行である。

【００２７】（ステップ２）図１に示す装置内に、ダミ
ー基板を配設し、電極をエッチングすることが可能なガ
スを、反応ガス供給管１５及び反応ガス供給経路１５１
を通って高周波電極部に供給するとともに、高周波電極
１１に高周波電圧を印加する。これにより、高周波電極
１１と基板ホルダー１３の間にグロー放電プラズマが発
生し、反応ガスが分解され、生成されたラジカルの一部
が高周波電極１１の原子と結合し、ガス中に出ていく。
すなわち、高周波電極１１のエッチングが起こる。

【００２８】このステップ２では、高周波電極１１にお
けるプラズマ生成領域（プラズマ領域に対向する表面）
の各部位（例えば、図２のＡ、Ｂ、Ｃ点）におけるエッ
チングレートが略同じとなるまで、高周波電極１１の加
工を行う（この点に関しては以下に図３を用いて詳述す
る）。具体的には、予め実験等により求めておいたエッ
チングレートが略同じとなる時間以上にエッチング行っ
たり、高周波電極１１の加工状態をモニターして（エッ
チングを実行中のモニターでも、エッチングを逐次中断
してのモニターでも良い）、エッチングレートが略同じ
となるまでエッチングしたりする。

【００２９】（ステップ３）電極の加工に引き続き、反
応容器１０を十分にベーキング及び真空排気した後に、
プラズマ処理を施す基板１２を配設し、その基板１２に
対して所望のプラズマ処理を施す。すなわち、所望のプ
ラズマ処理を実行することが可能なガスを、反応ガス供
給管１５及び反応ガス供給経路１５１を通して高周波電
極部に供給するとともに、高周波電極１１に高周波電圧
を印加することにより、高周波電極１１と基板ホルダー
１３の間にグロー放電プラズマが生じさせ、基板１２を
プラズマ処理する。

【００３０】なお、ステップ２により、高周波電極１１
を一旦加工してしまえば、その後はステップ２を実行せ
ずに、ステップ３のプラズマ処理を連続的に行うことが
可能である。

【００３１】本発明のプラズマ処理方法では、以上のス
テップ１〜３に示したように、高周波電極１１における
プラズマ生成領域のエッチングレートが略同じとなるま
で高周波電極を加工した後、基板に所望のプラズマ処理
を実行する。これにより、均一なプラズマ処理を実現で
きる。この原理に関し、以下に詳しく説明する。

【００３２】上記したステップ２では、高周波電極１１
をエッチングするが、そのエッチング時における図２の
Ａ、Ｂ、Ｃ点のエッチングレートの時間変化を図３
（ａ）に示す。この図に示すように、放電直後は、定在
波の影響などによって、プラズマエネルギー分布にむら
が生じており、エッチングレートは各位置によってばら
ついている。しかしながら、時間の経過とともに、各点
での加工レートは近接し、最終的には略同じになる。

【００３３】図３（ｂ）は電極長手方向（図２の矢印Ｐ
方向）における形状を示す図である。図３（ｂ）におけ
るα、β、γは加工時間が異なっており、α、β、γの
順に加工時間が長くなっている。縦軸の加工量は任意単
位で、左端の基準点からの変位量を示しており、点線は
加工前の電極端面の位置を示している。ここではαから
βまでは加工電極１１のプラズマ生成領域の一部が特に
深くエッチングされその面の形状が大きく変化するが、
βとγでは表面の形状の変化は小さい（相似形で変化す
る）。すなわち、端部と中央部での加工レートの差は小
さくなっている。なお、図３の例では、エッチング形状
は基板面に対し凹形状であるが、プラズマ反応装置の構
成によっては、凸形状になることもあり、電極の形状を
限定するものではない。

【００３４】上述の現象は、下記のように説明できる。
エッチング前の電極面は平坦であるが、軸方向中程を腹
とする電界分布ができている。エッチング開始後、中央
部分のプラズマエネルギー（電子密度と電子温度）が大
きいためエッチングレートが大きい。エッチングが進行
するに連れ、エッチングが進んだ部分ではギャップが大
きくなって電界が弱まるため、プラズマエネルギーが小
さくなりエッチングレートが下がる。このような自己制
御効果により、やがてエッチングレート分布がなくな
る。

【００３５】このようにエッチングレートに分布がなく
なった段階では、定在波による電圧分布と電極形状によ
る放電ギャップ分布により、プラズマ空間の電界分布が
相殺され、結果的にプラズマエネルギー分布の非常に小
さい電極となっていると考えられる。したがって、この
状態で、プラズマ処理を行うと分布のない均一なプラズ
マ処理が実現できる。

【００３６】なお、本発明は、以上説明した原理による
ものであるため、ステップ２における高周波電極１１の
加工とステップ３におけるプラズマ処理は同様の条件で
実行することが望ましい。すなわち、高周波電極１１と
対向電極（基板ホルダー１３）とのギャップ、高周波電
力、装置内に導入するガスの圧力は同一であることが望
ましい。また、プラズマ条件を同じにするため、高周波
電極１１のエッチング時においても上述のように基板
（ダミー基板）を載置しておくことが望ましい。勿論、
このダミー基板と基板１２の材質及び形状は同一である
ことが望ましい。

【００３７】以下、具体的な実施例を説明する。

【００３８】（実施例１）上記に示した装置を用いて、
成膜を行った場合の具体例について、高周波電極の加
工（前加工）、成膜、の順に説明する。

【００３９】高周波電極の加工（前加工）図２に示したような軸長さ１ｍ（図中矢印Ｐ方向）、幅
５０ｍｍのアルミニウム製の高周波電極１１を用い、高
周波電極１１とのギャップが３００μｍの位置に石英ガ
ラス製のダミー基板を配置し、真空ポンプ（図示せず）
を駆動して反応容器１０内を１×１０^-7Ｔｏｒｒ程度ま
で排気した後、四塩化炭素と塩化ボロンとヘリウムの混
合ガスを１ａｔｍに調整しながら供給した。次に、周波
数１４４ＭＨｚ、５ｋＷの高周波電力を投入し、四塩化
炭素２％、塩化ボロン０．２％の反応ガスを３００ｓｌ
ｍ供給しながら高周波電極１１の加工を行った。

【００４０】高周波電極１１は、加工時間を４分、８
分、１２分と変化させたところ、加工時間が４分から８
分に増加したときにはプラズマ生成領域（プラズマ領域
に対向する表面）の形状が大きく変化したが、８分から
１２分に増加しても形状の変化は僅かであった。先の説
明において用いた図３（ｂ）の加工形状は本実施例にお
ける加工形状を示しており、α，β，γはそれぞれ加工
時間４分、８分、１２分における加工形状に対応してい
る。レーザ式の寸法測定器を用いて、軸方向の各位置で
の基板からの電極端面までの距離を測定し、加工形状と
エッチング時間の関係から軸中心付近での加工速度を算
出したところ、α，β，γの順に、およそ１０μｍ／ｍ
ｉｎ、７μｍ／ｍｉｎ、６μｍ／ｍｉｎ（加工量／加工
時間）であった。したがって、１２分加工した段階で
は、エッチングレートは高周波電極１１プラズマ生成領
域全体において６μｍ／ｍｉｎ（加工量／加工時間）で
あったことになる。

【００４１】なお、本実施例では大きな加工速度を得る
ために１ａｔｍ下で加工（高周波電極１１のエッチン
グ）を行ったが、特にこの条件に限るものではなく、一
般的に適用されている数ｍ〜数百ｍＴｏｒｒオーダの圧
力下で行っても良い。勿論、上述したように、プラズマ
処理を実行する際と同様なプラズマ条件下で加工を行う
ことがより好ましい。

【００４２】さらに、アルミニウムのエッチングガスで
は上記に用いたＣＣｌ₄以外にＢＣｌ₃、ＣＣｌ₂Ｆ₂、Ｓ
ｉＣｌ₄等のＣｌ系ガスやＢｒ₂、ＢＢｒ₃等のＢｒ系ガ
スを用いることができる。

【００４３】成膜上記の高周波電極１１の加工に引き続き、反応容器１０
を十分にベーキング及び真空排気した後に、図１の装置
を用いて以下の成膜プロセスを実施した。

【００４４】まず、十分洗浄した石英ガラスの基板１２
を基板ホルダー１３上に設置した。そして、テーブル１
７を基板１２と高周波電極１１が所定のギャプとなる位
置まで上昇させ、またヒータ１９により基板１２を所望
の温度（２００℃）に加熱した。次に、反応容器１０内
の雰囲気圧力が約１ａｔｍになるまでヘリウムでパージ
し、反応ガス供給管１５及び反応ガス供給経路１５１を
通して反応ガス（モノシラン０．１〜０．５％、水素１
〜５％を含むヘリウムガス）を１ａｔｍに調整しながら
供給した。ガスの漏出防止の安全性のため、実際には１
ａｔｍより若干負圧にしておく方が望ましい。

【００４５】ここで、高周波電源１４から高周波電極１
１に高周波電圧（投入電力：１４４ＭＨｚ、１．５〜７
ｋＷ）を印加し、高周波電極１１と基板ホルダー１３の
間にグロー放電プラズマを生じさせ、上記モノシランガ
スをこのグロー放電プラズマにより分解することで、薄
膜（ａ−シリコン）を形成した。基板面まで輸送されな
かったラジカル等含むガスは排気経路１６１、排気管１
６を通ってチャンバ外に排出され、パーティクルを除く
ためのフィルターを通った後、再度チャンバ内に供給さ
れる。

【００４６】成膜中、基板ホルダー１３を図１中の矢印
Ｑ方向（スキャン方向）に基板移動速度１ｍｍ／ｓの条
件で移動させることで基板１２の全面（８００ｍｍ×６
００ｍｍ）にわたって薄膜を形成し、成膜後、テーブル
１７を下降させ、反応容器内の残留ガスを窒素に置換し
ながら電極１１を冷却した。窒素置換、高周波電極１１
および基板１２の冷却がなされた後に、薄膜が形成され
た基板１２を取り出した。

【００４７】このようにして３５００Åから５０００Å
のａ−Ｓｉを成膜したところ、その成膜速度は１０〜１
００Å／ｓで、図４に示す測定点における軸方向の膜厚
分布（軸方向１ラインが１セット）が８０Å〜２２０Å
のであり、膜厚分布が小さいａ−Ｓｉ膜を作製できるこ
とが分かった。

【００４８】（比較例）上記装置において、前加工を施
していないプラズマ生成面が平坦な高周波電極を用い
て、上記と同様の条件で成膜したところ、膜厚分布は最
小でも４００Åであった。

【００４９】（実施例２）実施例１で示した高周波電極
１１の加工プロセスでは、ステージを移動させないで行
ったが、本実施例２では、通常の成膜プロセスと同様の
条件、すなわち基板を１ｍｍ／ｓで往復移動させながら
行った。

【００５０】この電極を用いて、実施例１で示したプロ
セスでａ−Ｓｉの成膜を行った。８００ｍｍ×６００ｍ
ｍの範囲にわたって３５００Åから５０００Åの成膜で
は、その成膜速度は１０Å〜１００Å／ｓであり、成膜
速度は実施例１と同様であったが、軸方向の膜厚分布
（軸方向１ラインが１セット）は５０Å〜１８０Åであ
り、さらに分布の小さいａ−Ｓｉ膜を作製することがで
きた。

【００５１】＜実施の形態２＞次に、本発明の実施の形
態２のプラズマ処理方法、プラズマ処理装置について説
明する。但し、本実施の形態では、実施の形態１と同様
の部分については説明を省略または簡略化する。

【００５２】図５は、実施の形態２のプラズマ処理装置
の構成を示す図である。図１のプラズマ処理装置と異な
る点は、以下の点である。すなわち、高周波電極１１の
軸方向（図中Ｐ方向）の一端部にインピーダンスマッチ
ング部１４１及び給電部材１４２を介して高周波電源１
４を接続しているとともに、その反対側の端部を対向電
極となっている基板ホルダ１３と短絡部材１４３を介し
て接続している点である。

【００５３】このプラズマ処理装置を用いて、上記した
実施例１と同様の条件で、高周波電極１１の加工及び成
膜を行ったところ、膜厚分布は７０〜１５０Åであり、
実施例１より小さくできた。

【００５４】実施例１においても、成膜装置と同じ装置
の中で前加工した電極を用いて成膜することにより膜厚
分布の小さい成膜が可能となっていたが、一部例外的に
膜厚分布が５００Å〜６００Å程度の大きなものがあっ
た（実施例１ではその例外的なものは排除して、分布範
囲を８０Å〜２２０Åと記載している）。

【００５５】本願発明者は、これは定在波の終端位置
（電極端から見た負荷）が何らかの理由により変わり、
定在波の分布が電極の前加工時と変わったことによるも
のと考え、本実施の形態では、この問題を解決するた
め、高周波電極１１の一端と対向電極の一端を短絡し
た。これにより、終端位置が短絡端として固定され、定
在波分布も固定されたため、電極加工時に均一化された
プラズマエネルギー分布が安定してそのまま成膜に反映
された結果、膜厚分布が小さくなりまたその効果が安定
した。

【００５６】以上説明した本発明の実施の形態では、高
周波電極として通常のプラズマ処理装置において用いら
れるアルミニウム製のものを使用したが、アルミニウム
は、四塩化炭素でエッチングされたときの反応生成物
（塩化アルミニウム）が飽和蒸気圧が低いため微粒子化
しやすく、装置の汚染を招く惧れがある。このため、上
述の実施の形態１，２では、反応ガスの流れる方向に対
して反応空間を小さくし、さらに反応空間の極近傍から
ガスの排気経路を設けることにより、生成された微粒子
が装置内を飛散し、装置を汚染するのを防いでいる。

【００５７】装置の汚染を防ぐには、前加工される高周
波電極として、例えばプラズマ生成領域（プラズマと対
向する表面）にモリブデンをコートした電極を用い、エ
ッチングガスとして四フッ化炭素を用いれば良い。この
場合、反応生成物（フッ化モリブデン）の飽和蒸気圧は
高いため、微粒子の析出が起こりにくく装置汚染を防ぐ
ことができる。

【００５８】また、以上の実施の形態では、高周波電極
の加工をエッチングレートがプラズマ生成領域（生成さ
れるプラズマに対向する表面）内で略同一となるまで行
ったが、略同一にまでならなくてもよく、プラズマ処理
を行う装置内でエッチングが行われていれば、ある程度
の効果が得ることができる。

【００５９】さらに、以上では高周波電極を加工する場
合について述べたが、これに限るものではなく、対向電
極と高周波電極の少なくともどちらか一方を加工すれば
良い。但し、基板を電極（高周波電極または対向電極）
上に載置する場合には基板が載る電極は加工しないこと
が好ましい。

【００６０】また、本発明は、上述したプラズマを用い
た成膜のみならず、プラズマを用いたエッチングにも適
用可能であり、この場合にもエッチングの均一性を高め
ることができる。

【００６１】また、本発明のプラズマ処理装置は図１、
図５の構成に限るものではなく、様々な形態のプラズマ
処理装置に適用可能である。例えば、平行平板型やシャ
ワー電極型のプラズマ処理装置にも適用可能である。

【００６２】

【発明の効果】本発明のプラズマ処理方法、プラズマ処
理装置によれば、プラズマ処理に先立って装置内でエッ
チングされた高周波電極を用いて、プラズマ処理を実行
するため、プラズマエネルギー分布を抑制することがで
き、プラズマ処理を均一に行うことができる。

【００６３】また、高周波電極と対向電極を短絡し終端
を固定することにより、定在波が固定され、安定して分
布の小さなプラズマ処理を行うことが可能となる。

【００６４】また、高周波電極の少なくともプラズマと
対向する表面をモリブデンにてコートすることにより、
その加工後のプラズマ処理の際に微粒子の析出が起こり
にくく、装置汚染を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１のプラズマ処理装置を示
す構成図である。

【図２】図１のプラズマ処理装置の電極形状を示した図
である。

【図３】図１のプラズマ処理装置の電極の（ａ）エッチ
ングレートの変化を示した図、（ｂ）加工時の形状変化
を示した図である。

【図４】膜厚分布の測定位置を示した図である。

【図５】本発明の実施の形態２のプラズマ処理装置を示
す構成図である。

【図６】従来のプラズマＣＶＤ装置を示す構成図であ
る。

【図７】従来の他のプラズマＣＶＤ装置を示す構成図で
ある。

【符号の説明】

１０反応容器１１高周波電極１２基板１３基板ホルダー１４高周波電源１５反応ガス供給管１６反応ガス排気管１５１反応ガス供給経路１６１反応ガス排気経路１４２給電部材１４３短絡部材

───────────────────────────────────────────────────── 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 ＣＦターム(参考） 4G075 AA24 AA30 BC04 BC06 CA25 CA47 CA65 EB01 EC21 4K030 BA30 FA01 KA14 4K057 DA11 DA16 DD03 DD08 DG06 DG16 DM02 DM04 DM06 DM09 DM13 DM28 DM35 DM37 DN01 5F004 AA01 BA06 BB11 BB29 BD04 5F045 AA08 AB04 AC01 BB02 BB14 CA16 EB06 EE13 EH04 EH08 EH12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高周波用電極と対向電極と、を備え、反
応ガスが供給されるとともに前記高周波用電極に高周波
電力が供給されることで、前記高周波用電極と前記対向
電極との間にプラズマを生成し、内部に載置された基板
に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理装置におい
て、前記高周波用電極と前記対向電極の少なくとも一方が、
前記プラズマ処理装置内で、前記高周波用電極と前記対
向電極との間に生成したプラズマを用いて、エッチング
されてなることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】高周波用電極と対向電極と、を備え、反
応ガスが供給されるとともに前記高周波用電極に高周波
電力が供給されることで、前記高周波用電極と対向電極
との間にプラズマを生成し、内部に載置された基板に対
してプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、前記高周波用電極と前記対向電極の少なくとも一方にお
ける少なくとも前記プラズマと対向する表面は、モリブ
デンからなることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載のプラズ
マ処理装置において、前記高周波電極と対向電極は短絡されていることを特徴
とするプラズマ処理装置。
【請求項４】高周波用電極と対向電極とを備えたプラ
ズマ処理装置内に、反応ガスを供給するとともに前記高
周波用電極に高周波電力を供給することで、前記高周波
用電極と対向電極との間にプラズマを生成し、前記プラ
ズマ処理装置内に載置された基板に対してプラズマ処理
を施すプラズマ処理方法において、前記プラズマ処理に先立って、前記プラズマ処理装置内
に電極エッチング用ガスを導入するとともに前記高周波
用電極に高周波電力を供給することで、前記高周波用電
極と対向電極との間にプラズマを生成して前記高周波用
電極と前記対向電極の少なくとも一方をエッチングする
ことを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項５】請求項４に記載のプラズマ処理方法にお
いて、前記エッチングは、該エッチングを行う電極における前
記プラズマと対向する表面全域でのエッチングレートが
略同じになるまで行うことを特徴とするプラズマ処理方
法。
【請求項６】請求項４または請求項５に記載のプラズ
マ処理方法において、前記プラズマ生成用電極のエッチング時における前記高
周波用電極と前記対向電極の間隔、前記高周波用電極へ
供給する高周波電力、及び、前記プラズマ処理装置内に
供給するガスの圧力が、前記プラズマ処理を実行する際
と、同一であることを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項７】請求項６に記載のプラズマ処理方法にお
いて、前記プラズマ生成用電極のエッチング時に、ダミー基板
をプラズマ処理装置内に載置しておくことを特徴とする
プラズマ処理装置。