JP2003045854A - プラズマ処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダストの発生やアンテナカバーの割れが生じ
にくいプラズマ処理方法及び装置を提供する。 【解決手段】 真空容器１内に、ガス供給装置２から所
定のガスを導入しつつ、排気装置としてのポンプ３によ
り排気を行い、真空容器１内を所定の圧力に保ちなが
ら、アンテナ用高周波電源４により１００ＭＨｚの高周
波電力を真空容器１内に突出して設けられたアンテナ５
に供給することにより、真空容器１内にプラズマが発生
する。スリット１４の内側面とアンテナ５がアンテナカ
バー１５により覆われ、スリット１４の底面がスリット
カバー１６により覆われ、アンテナカバー１５がスリッ
トカバー１６に支持され、スリットカバー１６が真空容
器壁面１７に固定されることによってアンテナカバー１
５の固定が行われる構造となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体等の電子デ
バイスやマイクロマシンの製造に利用されるプラズマ処
理方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体等の電子デバイスやマイクロマシ
ンの製造において、近年プラズマ処理による薄膜加工技
術の重要性はますます高まっている。

【０００３】以下、従来のプラズマ処理方法の一例とし
て、パッチアンテナ方式プラズマ源を用いたプラズマ処
理について、図５を参照して説明する。図５において、
真空容器１内に、ガス供給装置２から所定のガスを導入
しつつ、排気装置としてのターボ分子ポンプ３により排
気を行い、真空容器１内を所定の圧力に保ちながら、ア
ンテナ用高周波電源４により１００ＭＨｚの高周波電力
を真空容器１内に突出して設けられたアンテナ５に供給
することにより、真空容器１内にプラズマが発生し、基
板電極６上に載置された基板７に対してプラズマ処理を
行うことができる。また、基板電極６に高周波電力を供
給するための基板電極用高周波電源８が設けられてお
り、基板７に到達するイオンエネルギーを制御すること
ができるようになっている。アンテナ５へ供給される高
周波電圧は、給電棒９により、アンテナ５の中心付近へ
給電される。また、アンテナ５の中心とも周辺とも異な
る複数の部位と真空容器１の基板７に対向する面２７と
が、ショートピン１０により短絡されている。アンテナ
５と真空容器１との間に誘電板１１が挟まれ、給電棒９
及びショートピン１０は、誘電板１１に設けられた貫通
穴を介してそれぞれアンテナ５とアンテナ用高周波電源
４、アンテナ５と真空容器１とを接続している。また、
アンテナ５の表面は、アンテナカバー１５により覆われ
ている。アンテナカバー１５は、ボルト２５によりアン
テナ５に固定されている。また、誘電板１１の周辺部に
設けられた誘電体リング１２と誘電板１１との間の溝状
の空間と、アンテナ５とアンテナ５の周辺部に設けられ
た導体リング１３との間の溝状の空間からなるスリット
１４が設けられている。

【０００４】ターボ分子ポンプ３及び排気口１９は、基
板電極６の直下に配置されており、また、真空容器１を
所定の圧力に制御するための調圧弁２０は、基板電極６
の直下で、かつ、ターボ分子ポンプ３の直上に位置する
昇降弁である。基板電極６は、４本の支柱２１により、
真空容器１に固定されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
で述べたプラズマ処理においては、スリットにおいて最
もプラズマ密度が高くなるため、スリットの底面２６の
損傷が問題であった。典型的には、真空容器はアルミニ
ウム製であるが、真空容器の内壁面の腐食防止のため
に、一般に陽極酸化膜（アルマイト）により被覆されて
いる。しかし、スリット底面のアルマイトが損傷し、プ
ラズマ処理を重ねていくうちにアルマイトの厚さが徐々
に薄くなってしまう。我々の実験では、約１０００枚の
エッチング処理を行う前後でアルマイトの厚さを測定し
たところ、約１０μｍの膜厚低下がみられた。アルマイ
トの厚さが不足してくると、基材であるアルミニウムの
腐食や、ダストの発生などの問題に発展する。これを防
止するには、プラズマ源ユニットの大部分を分解し、重
量かつ高価なアルミニウム部材を交換する必要があると
いう難点がある。また、アンテナカバー１５がボルト２
５によりアンテナ５に固定されているため、プラズマ処
理により生じた堆積膜がボルト２５付近から剥がれ、ダ
ストが発生しやすいという問題点があった。

【０００６】一方、従来例で述べたプラズマ処理におい
ては、アンテナカバー１５の温度がプラズマ照射により
上昇するという問題がある。アンテナカバー１５とアン
テナ５との間が真空断熱されているため、プラズマ処理
を重ねていくうちにアンテナカバー１５の温度が徐々に
上昇してしまう。我々の実験では、５分間のプラズマ処
理と１分間の真空保持を６回繰り返すと、アンテナカバ
ー１５の温度が１７０℃まで上昇してしまうことがわか
った。このように、アンテナカバー１５の温度が急変す
ると、ダストの発生原因となるのはもちろん、アンテナ
カバー１５の割れを引き起こすこともある。

【０００７】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、ダス
トの発生やアンテナカバーの割れが生じにくいプラズマ
処理方法及び装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願の第１発明のプラズ
マ処理方法は、真空容器内の基板電極に基板を載置し、
真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、真
空容器内を所定の圧力に制御しながら、周波数５０ＭＨ
ｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を、基板電極と対向して設
けられたアンテナに供給することにより、真空容器内に
プラズマを発生させ、基板を処理するプラズマ処理方法
であって、アンテナと真空容器の間に誘電板が挟まれて
おり、アンテナ及び誘電板が真空容器内に突出した構造
をなし、アンテナと真空容器との間に設けられた環状で
かつ溝状のスリットによって基板上のプラズマ分布が制
御され、スリットの内側面とアンテナがアンテナカバー
により覆われ、スリットの底面がスリットカバーにより
覆われ、アンテナカバーがスリットカバーに支持され、
スリットカバーが真空容器壁面に固定されることによっ
てアンテナカバーの固定が行われている状態で基板を処
理することを特徴とする。

【０００９】本願の第１発明のプラズマ処理方法におい
て、好適には、スリットカバーが導体であり、スパイラ
ルチューブによってスリットカバーと真空容器壁面との
導通が確保された状態で基板を処理することが望まし
い。あるいは、スリットカバーが絶縁体であってもよ
い。

【００１０】本願の第２発明のプラズマ処理方法は、真
空容器内の基板電極に基板を載置し、真空容器内にガス
を供給しつつ真空容器内を排気し、真空容器内を所定の
圧力に制御しながら、周波数５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの
高周波電力を、基板電極と対向して設けられたアンテナ
に供給することにより、真空容器内にプラズマを発生さ
せ、基板を処理するプラズマ処理方法であって、アンテ
ナと真空容器の間に誘電板が挟まれており、アンテナ及
び誘電板が真空容器内に突出した構造をなし、アンテナ
と真空容器との間に設けられた環状でかつ溝状のスリッ
トによって基板上のプラズマ分布が制御され、スリット
の内側面とアンテナがアンテナカバーにより覆われ、ア
ンテナとアンテナカバーとの間に設けた熱伝導シートに
よりアンテナとアンテナカバーの間の熱伝導を確保しつ
つ、アンテナに冷媒を流すことによりアンテナの温度を
制御しながら基板を処理することを特徴とする。

【００１１】本願の第２発明のプラズマ処理方法におい
て、好適には、熱伝導シートが樹脂であり、かつ、樹脂
の誘電正接が０．０１以下であることが望ましい。

【００１２】また、好適には、熱伝導シートの厚さが
０．０３ｍｍ乃至３ｍｍであることが望ましい。

【００１３】また、好適には、アンテナカバーが厚さ１
ｍｍ乃至１０ｍｍの石英ガラスであることが望ましい。
あるいは、アンテナカバーが厚さ１ｍｍ乃至１０ｍｍの
絶縁性シリコンであってもよい。

【００１４】本願の第１または第２発明のプラズマ処理
方法において、好適には、誘電板の中心付近に設けられ
た貫通穴を介してアンテナに高周波電圧を給電し、誘電
板の中心とも周辺とも異なる複数の部位に設けられ、か
つ、アンテナの中心に対してほぼ等配置されている貫通
穴を介して、アンテナと真空容器とをショートピンによ
って短絡することが望ましい。

【００１５】また、アンテナに供給する高周波電力の周
波数が、５０ＭＨｚ乃至３００ＭＨｚであることが望ま
しい。

【００１６】本願の第３発明のプラズマ処理装置は、真
空容器と、真空容器内にガスを供給するためのガス供給
装置と、真空容器内を排気するための排気装置と、真空
容器内を所定の圧力に制御するための調圧弁と、真空容
器内に基板を載置するための基板電極と、基板電極に対
向して設けられたアンテナと、アンテナに周波数５０Ｍ
Ｈｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を供給することのできる
高周波電源とを備えたプラズマ処理装置であって、アン
テナと真空容器の間に誘電板が挟まれており、アンテナ
及び誘電板が真空容器内に突出した構造をなし、アンテ
ナと真空容器との間に環状でかつ溝状のスリットが設け
られ、スリットの内側面とアンテナがアンテナカバーに
より覆われ、スリットの底面がスリットカバーにより覆
われ、アンテナカバーがスリットカバーに支持され、ス
リットカバーが真空容器壁面に固定されることによって
アンテナカバーの固定が行われる構造をもつことを特徴
とする。

【００１７】本願の第３発明のプラズマ処理装置におい
て、好適には、スリットカバーが導体であり、スパイラ
ルチューブによってスリットカバーと真空容器壁面との
導通が確保されていることが望ましい。あるいは、スリ
ットカバーが絶縁体であってもよい。

【００１８】本願の第４発明のプラズマ処理装置は、真
空容器と、真空容器内にガスを供給するためのガス供給
装置と、真空容器内を排気するための排気装置と、真空
容器内を所定の圧力に制御するための調圧弁と、真空容
器内に基板を載置するための基板電極と、基板電極に対
向して設けられたアンテナと、アンテナに周波数５０Ｍ
Ｈｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を供給することのできる
高周波電源とを備えたプラズマ処理装置であって、アン
テナと真空容器の間に誘電板が挟まれており、アンテナ
及び誘電板が真空容器内に突出した構造をなし、アンテ
ナと真空容器との間に環状でかつ溝状のスリットが設け
られ、スリットの内側面とアンテナがアンテナカバーに
より覆われ、アンテナとアンテナカバーとの間に熱伝導
シートが設けられ、アンテナに冷媒を流すための冷媒供
給装置を備えたことを特徴とする。

【００１９】本願の第４発明のプラズマ処理装置におい
て、好適には、熱伝導シートが樹脂であり、かつ、樹脂
の誘電正接が０．０１以下であることが望ましい。

【００２０】また、好適には、熱伝導シートの厚さが
０．０３ｍｍ乃至３ｍｍであることが望ましい。

【００２１】また、好適には、アンテナカバーが厚さ１
ｍｍ乃至１０ｍｍの石英ガラスであることが望ましい。
あるいは、アンテナカバーが厚さ１ｍｍ乃至１０ｍｍの
絶縁性シリコンであってもよい。

【００２２】本願の第３または第４発明のプラズマ処理
装置において、好適には、誘電板の中心付近に設けられ
た貫通穴を介してアンテナに高周波電圧を給電し、誘電
板の中心とも周辺とも異なる複数の部位に設けられ、か
つ、アンテナの中心に対してほぼ等配置されている貫通
穴を介して、アンテナと真空容器とをショートピンによ
って短絡することが望ましい。

【００２３】また、好適には、アンテナ用高周波電源の
周波数が、５０ＭＨｚ乃至３００ＭＨｚであることが望
ましい。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施形態につ
いて、図１及び図２を参照して説明する。

【００２５】図１に、本発明の第１実施形態において用
いた、パッチアンテナ方式プラズマ源を搭載したプラズ
マ処理装置の断面図を示す。図１において、真空容器１
内に、ガス供給装置２から所定のガスを導入しつつ、排
気装置としてのターボ分子ポンプ３により排気を行い、
真空容器１内を所定の圧力に保ちながら、アンテナ用高
周波電源４により周波数１００ＭＨｚの高周波電力をア
ンテナ５に供給することにより、真空容器１内にプラズ
マが発生し、基板電極６上に載置された基板７に対して
プラズマ処理を行うことができる。また、基板電極６に
４００ｋＨｚの高周波電力を供給するための基板電極用
高周波電源８が設けられており、基板７に到達するイオ
ンエネルギーを制御することができるようになってい
る。アンテナ５へ供給される高周波電力は、給電棒９に
より、アンテナ５の中心付近へ給電される。また、アン
テナ５の中心とも周辺とも異なる複数の部位と真空容器
１の基板７に対向する面２７とが、ショートピン１０に
より短絡されている。アンテナ５と真空容器１との間に
誘電板１１が挟まれ、給電棒９及びショートピン１０
は、誘電板１１に設けられた貫通穴を貫いている。ま
た、誘電板１１と誘電板１１の周辺部に設けられた誘電
体リング１２との間の溝状の空間と、アンテナ５とアン
テナ５の周辺部に設けられた導体リング１３との間の溝
状の空間からなるスリット１４が設けられている。

【００２６】スリット１４の内側面とアンテナ５が厚さ
５ｍｍの石英ガラス製アンテナカバー１５により覆わ
れ、スリット１４の底面がスリットカバー１６により覆
われ、アンテナカバー１５がスリットカバー１６に支持
され、スリットカバー１６が真空容器壁面１７に固定さ
れることによってアンテナカバー１５の固定が行われる
構造になっている。また、スリットカバー１６は導体
（アルミニウムにアルマイト被覆を施したもの）であ
り、スパイラルチューブ１８によってスリットカバー１
６と真空容器壁面１７との導通が確保されている。

【００２７】ターボ分子ポンプ３及び排気口１９は、基
板電極６の直下に配置されており、また、真空容器１を
所定の圧力に制御するための調圧弁２０は、基板電極６
の直下で、かつ、ターボ分子ポンプ３の直上に位置する
昇降弁である。基板電極６は、４本の支柱２１により、
真空容器１に固定されている。

【００２８】アンテナ５の平面図を図２に示す。図２に
おいて、ショートピン１０は３ヶ所に設けられており、
それぞれのショートピン１０がアンテナ５の中心に対し
て等配置されている。

【００２９】以上述べた構成のプラズマ処理装置におい
て、約１０００枚のエッチング処理を行う前後でスリッ
トカバーのアルマイトの厚さを測定したところ、約１０
μｍの膜厚低下がみられた。しかし、スリットカバーは
軽量かつ安価であるため、消耗部品として交換すること
で、プラズマ処理を継続して行うことができた。

【００３０】また、アンテナカバー１５の表面には、ボ
ルト取り付け穴などの特異点が存在しないため、プラズ
マ処理により生じた堆積膜が剥がれることがなく、ダス
トはほとんど発生しなかった。

【００３１】次に、本発明の第２実施形態について、図
３を参照して説明する。

【００３２】図３に、本発明の第２実施形態において用
いた、パッチアンテナ方式プラズマ源を搭載したプラズ
マ処理装置の断面図を示す。図３において、真空容器１
内に、ガス供給装置２から所定のガスを導入しつつ、排
気装置としてのターボ分子ポンプ３により排気を行い、
真空容器１内を所定の圧力に保ちながら、アンテナ用高
周波電源４により周波数１００ＭＨｚの高周波電力をア
ンテナ５に供給することにより、真空容器１内にプラズ
マが発生し、基板電極６上に載置された基板７に対して
プラズマ処理を行うことができる。また、基板電極６に
４００ｋＨｚの高周波電力を供給するための基板電極用
高周波電源８が設けられており、基板７に到達するイオ
ンエネルギーを制御することができるようになってい
る。アンテナ５へ供給される高周波電力は、給電棒９に
より、アンテナ５の中心付近へ給電される。また、アン
テナ５の中心とも周辺とも異なる複数の部位と真空容器
１の基板７に対向する面２７とが、ショートピン１０に
より短絡されている。アンテナ５と真空容器１との間に
誘電板１１が挟まれ、給電棒９及びショートピン１０
は、誘電板１１に設けられた貫通穴を貫いている。ま
た、誘電板１１と誘電板１１の周辺部に設けられた誘電
体リング１２との間の溝状の空間と、アンテナ５とアン
テナ５の周辺部に設けられた導体リング１３との間の溝
状の空間からなるスリット１４が設けられている。

【００３３】スリット１４の内側面とアンテナ５が厚さ
５ｍｍの石英ガラス製アンテナカバー１５により覆われ
ている。アンテナ５とアンテナカバー１５との間に厚さ
０．２ｍｍのシリコン樹脂製（誘電正接＝０．００５）
熱伝導シート２２が設けられ、アンテナ５に冷媒を流す
ための冷媒供給装置２３を備えている。なお、アンテナ
５の内部に、冷媒流路２４が形成されており、冷媒の入
出路は、給電棒９内に設けられている。

【００３４】ターボ分子ポンプ３及び排気口１９は、基
板電極６の直下に配置されており、また、真空容器１を
所定の圧力に制御するための調圧弁２０は、基板電極６
の直下で、かつ、ターボ分子ポンプ３の直上に位置する
昇降弁である。基板電極６は、４本の支柱２１により、
真空容器１に固定されている。ショートピン１０の平面
配置については、既に説明した図２と同様である。

【００３５】以上述べた構成のプラズマ処理装置におい
て、５分間のプラズマ処理と１分間の真空保持を１００
回繰り返しても、アンテナカバー１５の温度は１００℃
以下に保たれた。これは、アンテナカバー１５とアンテ
ナ５との間に薄い熱伝導シート２２を挟み込んだこと
と、アンテナ５を冷媒により冷却したことによるものと
考えられる。シリコン樹脂製熱伝導シート２２は柔らか
く、アンテナ５とアンテナカバー１５に密着し、また、
熱伝導シート２２が薄いため、アンテナカバー１５とア
ンテナ５との熱交換を盛んにするという効果が高い。こ
のように、アンテナカバー１５の温度を制御しながらプ
ラズマ処理を行った結果、ダストの発生はみられず、ま
た、アンテナカバー１５の割れも起きなかった。

【００３６】次に、本発明の第３実施形態について、図
４を参照して説明する。

【００３７】図４に、本発明の第３実施形態において用
いた、パッチアンテナ方式プラズマ源を搭載したプラズ
マ処理装置の断面図を示す。図４において、真空容器１
内に、ガス供給装置２から所定のガスを導入しつつ、排
気装置としてのターボ分子ポンプ３により排気を行い、
真空容器１内を所定の圧力に保ちながら、アンテナ用高
周波電源４により周波数１００ＭＨｚの高周波電力をア
ンテナ５に供給することにより、真空容器１内にプラズ
マが発生し、基板電極６上に載置された基板７に対して
プラズマ処理を行うことができる。また、基板電極６に
４００ｋＨｚの高周波電力を供給するための基板電極用
高周波電源８が設けられており、基板７に到達するイオ
ンエネルギーを制御することができるようになってい
る。アンテナ５へ供給される高周波電力は、給電棒９に
より、アンテナ５の中心付近へ給電される。また、アン
テナ５の中心とも周辺とも異なる複数の部位と真空容器
１の基板７に対向する面２７とが、ショートピン１０に
より短絡されている。アンテナ５と真空容器１との間に
誘電板１１が挟まれ、給電棒９及びショートピン１０
は、誘電板１１に設けられた貫通穴を貫いている。ま
た、誘電板１１と誘電板１１の周辺部に設けられた誘電
体リング１２との間の溝状の空間と、アンテナ５とアン
テナ５の周辺部に設けられた導体リング１３との間の溝
状の空間からなるスリット１４が設けられている。

【００３８】スリット１４の内側面とアンテナ５が厚さ
５ｍｍの石英ガラス製アンテナカバー１５により覆わ
れ、スリット１４の底面がスリットカバー１６により覆
われ、アンテナカバー１５がスリットカバー１６に支持
され、スリットカバー１６が真空容器壁面１７に固定さ
れることによってアンテナカバー１５の固定が行われる
構造になっている。また、スリットカバー１６は導体
（アルミニウムにアルマイト被覆を施したもの）であ
り、スパイラルチューブ１８によってスリットカバー１
６と真空容器壁面１７との導通が確保されている。

【００３９】アンテナ５とアンテナカバー１５との間に
厚さ０．２ｍｍのシリコン樹脂製（誘電正接＝０．００
５）熱伝導シート２２が設けられ、アンテナ５に冷媒を
流すための冷媒供給装置２３を備えている。なお、アン
テナ５の内部に、冷媒流路２４が形成されており、冷媒
の入出路は、給電棒９内に設けられている。

【００４０】ターボ分子ポンプ３及び排気口１９は、基
板電極６の直下に配置されており、また、真空容器１を
所定の圧力に制御するための調圧弁２０は、基板電極６
の直下で、かつ、ターボ分子ポンプ３の直上に位置する
昇降弁である。基板電極６は、４本の支柱２１により、
真空容器１に固定されている。ショートピン１０の平面
配置については、既に説明した図２と同様である。

【００４１】以上述べた構成のプラズマ処理装置におい
て、約１０００枚のエッチング処理を行う前後でスリッ
トカバーのアルマイトの厚さを測定したところ、約１０
μｍの膜厚低下がみられた。しかし、スリットカバーは
軽量かつ安価であるため、消耗部品として交換すること
で、プラズマ処理を継続して行うことができた。

【００４２】また、アンテナカバー１５の表面には、ボ
ルト取り付け穴などの特異点が存在しないため、プラズ
マ処理により生じた堆積膜が剥がれることがなく、ダス
トはほとんど発生しなかった。

【００４３】また、５分間のプラズマ処理と１分間の真
空保持を１００回繰り返しても、アンテナカバー１５の
温度は１００℃以下に保たれた。これは、アンテナカバ
ー１５とアンテナ５との間に薄い熱伝導シート２２を挟
み込んだことと、アンテナ５を冷媒により冷却したこと
によるものと考えられる。シリコン樹脂製熱伝導シート
２２は柔らかく、アンテナ５とアンテナカバー１５に密
着し、また、熱伝導シート２２が薄いため、アンテナカ
バー１５とアンテナ５との熱交換を盛んにするという効
果が高い。このように、アンテナカバー１５の温度を制
御しながらプラズマ処理を行った結果、ダストの発生は
みられず、また、アンテナカバー１５の割れも起きなか
った。

【００４４】以上述べた本発明の実施形態においては、
本発明の適用範囲のうち、真空容器の形状、プラズマ源
の構造及び配置等に関して様々なバリエーションのうち
の一部を例示したに過ぎない。本発明の適用にあたり、
ここで例示した以外にも様々なバリエーションが考えら
れることは、いうまでもない。

【００４５】また、以上述べた本発明の実施形態におい
ては、スリットカバーが導体であり、スパイラルチュー
ブによってスリットカバーと真空容器壁面との導通が確
保された場合を例示したが、スリットカバーと真空容器
壁面との導通を確保することで真空容器内に励起される
電磁界が安定するとともに、異常放電の発生を抑制でき
るという効果がある。あるいは、スリットカバーが絶縁
体であっても、同様の効果を得ることができる。

【００４６】また、熱伝導シートが厚さ０．２ｍｍのシ
リコン樹脂であり、その誘電正接が０．００５である場
合を例示したが、熱伝導シートの厚さや材質はこれに限
定されるものではない。アンテナとアンテナカバーとの
熱交換を図るには、熱伝導シートは柔らかく密着性に優
れていることが望ましいが、薄すぎるとアンテナやアン
テナカバーの平面度の不十分さを吸収しきれないと考え
られ、また、厚すぎると熱伝導シート自体の熱容量が大
きくなってしまうため、概ね０．０３ｍｍ乃至３ｍｍで
あることが好ましい。また、熱伝導シートの誘電正接が
大きいと、アンテナに供給している高周波電力の影響で
誘電損が発生し、樹脂の発熱・溶解を引き起こす場合が
あるため、誘電正接は概ね０．０１以下であることが好
ましい。また、アンテナカバーが厚さ５ｍｍの石英ガラ
スである場合を例示したが、他のセラミック系材料や、
絶縁性シリコンであってもよいと考えられる。しかし、
セラミック系材料は不純物を多く含むため、ダストや汚
染の原因となる場合があるため、あまり好ましくない。
一方、絶縁性シリコンを用いると、シリコン酸化膜など
の絶縁膜のエッチング処理においてエッチング選択比を
向上させる効果がある。また、アンテナカバーの厚さが
薄すぎると機械的強度が不足し、また、厚すぎると蓄熱
効果により冷却効率が低下するため、概ね１ｍｍ乃至１
０ｍｍであることが好ましい。

【００４７】また、誘電板の中心付近に設けられた貫通
穴を介してアンテナに高周波電圧を給電し、誘電板の中
心とも周辺とも異なる複数の部位に設けられ、かつ、ア
ンテナの中心に対してほぼ等配置されている貫通穴を介
して、アンテナと真空容器とをショートピンによって短
絡する場合を例示したが、このような構成とすることで
プラズマの等方性をより高めることができる。基板が小
さい場合などは、ショートピンを用いなくても、十分に
高い面内均一性が得られることは、いうまでもない。

【００４８】また、アンテナに印加する高周波電力の周
波数が、１００ＭＨｚである場合について説明したが、
本発明で用いたパッチアンテナにおいては、５０ＭＨｚ
乃至３ＧＨｚの周波数を用いることができる。

【００４９】また、基板電極に供給する高周波電力の周
波数が、４００ｋＨｚである場合について説明したが、
基板へ到達するイオンエネルギーを制御するにあたり、
他の周波数、たとえば、１００ｋＨｚ乃至１００ＭＨｚ
の高周波電力を用いることができることは、いうまでも
ない。あるいは、基板電極に高周波電力を供給しなくと
も、プラズマ電位と基板電位とのわずかな差を利用し
て、弱いイオンエネルギーによるプラズマ処理を行うこ
ともできる。

【００５０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本願の
第１発明のプラズマ処理方法によれば、真空容器内の基
板電極に基板を載置し、真空容器内にガスを供給しつつ
真空容器内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御し
ながら、周波数５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力
を、基板電極と対向して設けられたアンテナに供給する
ことにより、真空容器内にプラズマを発生させ、基板を
処理するプラズマ処理方法であって、アンテナと真空容
器の間に誘電板が挟まれており、アンテナ及び誘電板が
真空容器内に突出した構造をなし、アンテナと真空容器
との間に設けられた環状でかつ溝状のスリットによって
基板上のプラズマ分布が制御され、スリットの内側面と
アンテナがアンテナカバーにより覆われ、スリットの底
面がスリットカバーにより覆われ、アンテナカバーがス
リットカバーに支持され、スリットカバーが真空容器壁
面に固定されることによってアンテナカバーの固定が行
われている状態で基板を処理するため、ダストが発生し
にくいプラズマ処理方法を提供することができる。

【００５１】また、本願の第２発明のプラズマ処理方法
によれば、真空容器内の基板電極に基板を載置し、真空
容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、真空容
器内を所定の圧力に制御しながら、周波数５０ＭＨｚ乃
至３ＧＨｚの高周波電力を、基板電極と対向して設けら
れたアンテナに供給することにより、真空容器内にプラ
ズマを発生させ、基板を処理するプラズマ処理方法であ
って、アンテナと真空容器の間に誘電板が挟まれてお
り、アンテナ及び誘電板が真空容器内に突出した構造を
なし、アンテナと真空容器との間に設けられた環状でか
つ溝状のスリットによって基板上のプラズマ分布が制御
され、スリットの内側面とアンテナがアンテナカバーに
より覆われ、アンテナとアンテナカバーとの間に設けた
熱伝導シートによりアンテナとアンテナカバーの間の熱
伝導を確保しつつ、アンテナに冷媒を流すことによりア
ンテナの温度を制御しながら基板を処理するため、ダス
トの発生やアンテナカバーの割れが生じにくいプラズマ
処理方法を提供することができる。

【００５２】また、本願の第３発明のプラズマ処理装置
によれば、真空容器と、真空容器内にガスを供給するた
めのガス供給装置と、真空容器内を排気するための排気
装置と、真空容器内を所定の圧力に制御するための調圧
弁と、真空容器内に基板を載置するための基板電極と、
基板電極に対向して設けられたアンテナと、アンテナに
周波数５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を供給する
ことのできる高周波電源とを備えたプラズマ処理装置で
あって、アンテナと真空容器の間に誘電板が挟まれてお
り、アンテナ及び誘電板が真空容器内に突出した構造を
なし、アンテナと真空容器との間に環状でかつ溝状のス
リットが設けられ、スリットの内側面とアンテナがアン
テナカバーにより覆われ、スリットの底面がスリットカ
バーにより覆われ、アンテナカバーがスリットカバーに
支持され、スリットカバーが真空容器壁面に固定される
ことによってアンテナカバーの固定が行われる構造をも
つため、ダストが発生しにくいプラズマ処理装置を提供
することができる。

【００５３】また、本願の第４発明のプラズマ処理装置
によれば、真空容器と、真空容器内にガスを供給するた
めのガス供給装置と、真空容器内を排気するための排気
装置と、真空容器内を所定の圧力に制御するための調圧
弁と、真空容器内に基板を載置するための基板電極と、
基板電極に対向して設けられたアンテナと、アンテナに
周波数５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を供給する
ことのできる高周波電源とを備えたプラズマ処理装置で
あって、アンテナと真空容器の間に誘電板が挟まれてお
り、アンテナ及び誘電板が真空容器内に突出した構造を
なし、アンテナと真空容器との間に環状でかつ溝状のス
リットが設けられ、スリットの内側面とアンテナがアン
テナカバーにより覆われ、アンテナとアンテナカバーと
の間に熱伝導シートが設けられ、アンテナに冷媒を流す
ための冷媒供給装置を備えたため、ダストの発生やアン
テナカバーの割れが生じにくいプラズマ処理装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態で用いたプラズマ処理装
置の構成を示す断面図

【図２】本発明の第１実施形態で用いたプラズマ処理装
置の構成を示す断面図

【図３】本発明の第２実施形態で用いたプラズマ処理装
置の構成を示す断面図

【図４】本発明の第３実施形態で用いたプラズマ処理装
置の構成を示す断面図

【図５】従来例で用いたプラズマ処理装置の構成を示す
断面図

【符号の説明】

１ 真空容器 ２ ガス供給装置 ３ ターボ分子ポンプ ４ アンテナ用高周波電源 ５ アンテナ ６ 基板電極 ７ 基板 ８ 基板電極用高周波電源 ９ 給電棒 １０ ショートピン １１ 誘電板 １２ 誘電体リング １３ 導体リング １４ スリット １５ アンテナカバー １６ スリットカバー １７ 真空容器壁面 １８ スパイラルチューブ １９ 排気口 ２０ 調圧弁 ２１ 支柱

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前川 幸弘 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 松田 出 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 4G075 AA24 CA25 CA47 DA02 DA20 EB01 EB42 EC21 FA01 FB01 FB06 FC11 FC15 5F004 AA16 BA20 BB11 BB32 DB03

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空容器内にガスを供給しつつ真空容器
   内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、
   周波数５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を、基板を
   載置する基板電極と対向して設けられたアンテナに供給
   することにより、真空容器内にプラズマを発生させ、前
   記基板を処理するプラズマ処理方法であって、アンテナ
   と真空容器の間に誘電板が挟まれており、アンテナ及び
   誘電板が真空容器内に突出した構造をなし、アンテナと
   真空容器との間に設けられた環状でかつ溝状のスリット
   によって基板上のプラズマ分布が制御され、スリットの
   内側面とアンテナがアンテナカバーにより覆われ、スリ
   ットの底面がスリットカバーにより覆われ、アンテナカ
   バーがスリットカバーに支持され、スリットカバーが真
   空容器壁面に固定されることによってアンテナカバーの
   固定が行われている状態で基板を処理することを特徴と
   するプラズマ処理方法。
2. 【請求項２】 スリットカバーが導体であり、スパイラ
   ルチューブによってスリットカバーと真空容器壁面との
   導通が確保された状態で基板を処理することを特徴とす
   る請求項１記載のプラズマ処理方法。
3. 【請求項３】 スリットカバーが絶縁体であることを特
   徴とする請求項１記載のプラズマ処理方法。
4. 【請求項４】 真空容器内の基板電極に基板を載置し、
   真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、真
   空容器内を所定の圧力に制御しながら、周波数５０ＭＨ
   ｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を、基板電極と対向して設
   けられたアンテナに供給することにより、真空容器内に
   プラズマを発生させ、基板を処理するプラズマ処理方法
   であって、アンテナと真空容器の間に誘電板が挟まれて
   おり、アンテナ及び誘電板が真空容器内に突出した構造
   をなし、アンテナと真空容器との間に設けられた環状で
   かつ溝状のスリットによって基板上のプラズマ分布が制
   御され、スリットの内側面とアンテナがアンテナカバー
   により覆われ、アンテナとアンテナカバーとの間に設け
   た熱伝導シートによりアンテナとアンテナカバーの間の
   熱伝導を確保しつつ、アンテナに冷媒を流すことにより
   アンテナの温度を制御しながら基板を処理することを特
   徴とするプラズマ処理方法。
5. 【請求項５】 熱伝導シートが樹脂であり、かつ、樹脂
   の誘電正接が０．０１以下であることを特徴とする請求
   項４記載のプラズマ処理方法。
6. 【請求項６】 熱伝導シートの厚さが０．０３ｍｍ乃至
   ３ｍｍであることを特徴とする請求項４記載のプラズマ
   処理方法。
7. 【請求項７】 アンテナカバーが厚さ１ｍｍ乃至１０ｍ
   ｍの石英ガラスであることを特徴とする請求項１または
   ４記載のプラズマ処理方法。
8. 【請求項８】 アンテナカバーが厚さ１ｍｍ乃至１０ｍ
   ｍの絶縁性シリコンであることを特徴とする請求項１ま
   たは４記載のプラズマ処理方法。
9. 【請求項９】 誘電板の中心付近に設けられた貫通穴を
   介してアンテナに高周波電圧を給電し、誘電板の中心と
   も周辺とも異なる複数の部位に設けられ、かつ、アンテ
   ナの中心に対してほぼ等配置されている貫通穴を介し
   て、アンテナと真空容器とをショートピンによって短絡
   することを特徴とする請求項１または４記載のプラズマ
   処理方法。
10. 【請求項１０】 アンテナに供給する高周波電力の周波
    数が、５０ＭＨｚ乃至３００ＭＨｚであることを特徴と
    する請求項１または４記載のプラズマ処理方法。
11. 【請求項１１】 真空容器と、真空容器内にガスを供給
    するためのガス供給装置と、真空容器内を排気するため
    の排気装置と、真空容器内を所定の圧力に制御するため
    の調圧弁と、真空容器内に基板を載置するための基板電
    極と、基板電極に対向して設けられたアンテナと、アン
    テナに周波数５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を供
    給することのできる高周波電源とを備えたプラズマ処理
    装置であって、アンテナと真空容器の間に誘電板が挟ま
    れており、アンテナ及び誘電板が真空容器内に突出した
    構造をなし、アンテナと真空容器との間に環状でかつ溝
    状のスリットが設けられ、スリットの内側面とアンテナ
    がアンテナカバーにより覆われ、スリットの底面がスリ
    ットカバーにより覆われ、アンテナカバーがスリットカ
    バーに支持され、スリットカバーが真空容器壁面に固定
    されることによってアンテナカバーの固定が行われる構
    造をもつことを特徴とするプラズマ処理装置。
12. 【請求項１２】 スリットカバーが導体であり、スパイ
    ラルチューブによってスリットカバーと真空容器壁面と
    の導通が確保されていることを特徴とする請求項１１記
    載のプラズマ処理装置。
13. 【請求項１３】 スリットカバーが絶縁体であることを
    特徴とする請求項１１記載のプラズマ処理装置。
14. 【請求項１４】 真空容器と、真空容器内にガスを供給
    するためのガス供給装置と、真空容器内を排気するため
    の排気装置と、真空容器内を所定の圧力に制御するため
    の調圧弁と、真空容器内に基板を載置するための基板電
    極と、基板電極に対向して設けられたアンテナと、アン
    テナに周波数５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を供
    給することのできる高周波電源とを備えたプラズマ処理
    装置であって、アンテナと真空容器の間に誘電板が挟ま
    れており、アンテナ及び誘電板が真空容器内に突出した
    構造をなし、アンテナと真空容器との間に環状でかつ溝
    状のスリットが設けられ、スリットの内側面とアンテナ
    がアンテナカバーにより覆われ、アンテナとアンテナカ
    バーとの間に熱伝導シートが設けられ、アンテナに冷媒
    を流す冷媒供給装置を備えたことを特徴とするプラズマ
    処理装置。
15. 【請求項１５】 熱伝導シートが樹脂であり、かつ、樹
    脂の誘電正接が０．０１以下であることを特徴とする請
    求項１４記載のプラズマ処理装置。
16. 【請求項１６】 熱伝導シートの厚さが０．０３ｍｍ乃
    至３ｍｍであることを特徴とする請求項１４記載のプラ
    ズマ処理装置。
17. 【請求項１７】 アンテナカバーが厚さ１ｍｍ乃至１０
    ｍｍの石英ガラスであることを特徴とする請求項１１ま
    たは１４記載のプラズマ処理装置。
18. 【請求項１８】 アンテナカバーが厚さ１ｍｍ乃至１０
    ｍｍの絶縁性シリコンであることを特徴とする請求項１
    １または１４記載のプラズマ処理装置。
19. 【請求項１９】 誘電板の中心付近に設けられた貫通穴
    を介してアンテナに高周波電圧を給電し、誘電板の中心
    とも周辺とも異なる複数の部位に設けられ、かつ、アン
    テナの中心に対してほぼ等配置されている貫通穴を介し
    て、アンテナと真空容器とをショートピンによって短絡
    することを特徴とする請求項１１または１４記載のプラ
    ズマ処理装置。
20. 【請求項２０】 アンテナ用高周波電源の周波数が、５
    ０ＭＨｚ乃至３００ＭＨｚであることを特徴とする請求
    項１１または１４記載のプラズマ処理装置。