JP2003309105A

JP2003309105A - プラズマ処理方法

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Publication number: JP2003309105A
Application number: JP2002112234A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhisa Saito; 光央齋藤; Tadashi Kimura; 忠司木村; Yoshito Ikeda; 義人池田; Tomohiro Okumura; 智洋奥村; Yoichiro Yashiro; 陽一郎矢代
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-04-15
Filing date: 2002-04-15
Publication date: 2003-10-31
Anticipated expiration: 2022-04-15
Also published as: JP4037154B2

Abstract

(57)【要約】【課題】基板のエッチングレートの低下を低減し、エ
ッチングレートの面内、面間のばらつきを低減できるプ
ラズマ処理方法を提供する。【解決手段】基板８を真空容器１内の基板電極６上に
載置し、真空容器１内に反応ガスを供給しつつ排気し、
高周波電力を供給してプラズマを発生させ、基板８をプ
ラズマ処理する際に、基板８の表面の自然酸化膜を除去
する第１の工程と、真空容器１内及び半導体基板８の表
面をクリーニングする第２の工程と、半導体基板の少な
くとも自然酸化膜の除去により露出させた薄膜をプラズ
マ処理する第３の工程とを行い、反応堆積物の発生を抑
制できるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子デバイスや光
通信デバイスを製造する半導体基板などの各種基板の処
理に好適に適用されるプラズマ処理方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子デバイスや光通信デバイスな
どの製造分野において、化合物半導体基板が注目され始
めている。それは、化合物半導体基板を主体としたデバ
イスは、従来のＳｉ半導体基板を主体としたデバイスよ
りも、高出力、低歪、高周波数特性などに優れているこ
とによる。

【０００３】この化合物半導体基板のプラズマ処理に
は、従来から種々のプラズマ処理方法が適用されてい
る。その中で、第１の従来例のプラズマ処理方法とし
て、ＩＣＰプラズマ源（誘導結合方式でプラズマを発生
させるプラズマ源）を搭載した設備における化合物半導
体基板のドライエッチングプロセスについて、図４を参
照して説明する。

【０００４】図４において、２１は真空容器、２２はガ
ス供給口、２３は排気手段としての分子ターボポンプ、
２４はＩＣＰコイル、２５はＩＣＰコイル２４に電力を
供給する第１の高周波電源、２６は真空容器２１内で半
導体基板２８を載置する基板電極、２７は基板電極２６
に高周波電力を供給する第２の高周波電源、２９は基板
電極２６を冷却する冷却ユニットである。

【０００５】半導体基板２８の処理に際しては、予備処
理として自然酸化膜除去処理を行った。この表面処理
は、ＮＨ₃の濃度が３０％の水溶液中で液温を６０℃に
してウエットエッチング処理を行い、十分に水洗した。
その直後に、半導体基板２８を真空容器２１内に投入し
て基板電極２６上に載置した。そして、真空容器２１内
にガス供給口２２からエッチングガスであるＣｌ₂ガス
を１５ｓｃｃｍの流量で導入しつつ、ターボ分子ポンプ
２３により排気を行い、真空容器２１内を所定の圧力２
Ｐａに保った。その状態で、プラズマ源としてのＩＣＰ
コイル２４に対して第１の高周波電源２５により１３．
５６ＭＨｚの高周波電力６００Ｗを供給しつつ、基板電
極２６に対して第２の高周波電源２７により１３．５６
ＭＨｚの高周波電力３０Ｗを供給することで、真空容器
２１内にＣｌ₂プラズマを発生させ、半導体基板２８に
対してプラズマ処理を行った。この際、半導体基板２８
のプラズマに曝される表面にはＧａＮ薄膜を成膜させた
ものを用いた。また、基板電極２６は水冷ユニット２９
にて１８℃に制御した。

【０００６】次に、第２の従来例のプラズマ処理方法
を、第１の従来例と同様に図４を参照しながら説明す
る。

【０００７】半導体基板２８を真空容器２１内に搬入し
て基板電極２６上に載置した。そして、真空容器２１内
にガス供給口２２から還元性ガスであるＮＨ₃ガスを１
５ｓｃｃｍの流量で導入しつつ、ターボ分子ポンプ２３
により排気を行い、真空容器２１内を所定の圧力５Ｐａ
に保った。その状態で、プラズマ源としてのＩＣＰコイ
ル２４に対して第１の高周波電源２５により１３．５６
ＭＨｚの高周波電力２００Ｗを供給しつつ、基板電極２
６に対して第２の高周波電源２７により１３．５６ＭＨ
ｚの高周波電力２０Ｗを供給することで、真空容器２１
内にＮＨ₃プラズマを発生させ、半導体基板２８に対し
てプラズマ処理を行った。この際、半導体基板２８のプ
ラズマに曝される表面にはＧａＮ薄膜を成膜させたもの
を用いた。また、基板電極２６は水冷ユニット２９にて
１８℃に制御した。

【０００８】この工程の後、エッチングガスであるＣｌ
₂ガスを１５ｓｃｃｍの流量で導入しつつ、ターボ分子
ポンプ２３により排気を行い、真空容器２１内を所定の
圧力２Ｐａに保った。その状態で、プラズマ源としての
ＩＣＰコイル２４に対して第１の高周波電源２５により
１３．５６ＭＨｚの高周波電力６００Ｗを供給しつつ、
基板電極２６に対して第２の高周波電源２７により１
３．５６ＭＨｚの高周波電力３０Ｗを供給することで、
真空容器２１内にＣｌ₂プラズマを発生させ、半導体基
板２８に対してプラズマ処理を行った。

【０００９】以上のように、従来は上記第１の従来例や
第２の従来例のようなプラズマ処理方法によって化合物
半導体基板を処理していた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記第１の
従来例のプラズマ処理方法で適用したように、ＮＨ₃水
溶液にて前処理を行うと、エッチングレートの向上の障
害となるＧａＯ_x層が除去されることは、橋詰らの報告
〔１〕（橋詰保、大友晋哉、小山晋、中崎竜介、長谷川
英機、電子情報通信学会、７、３７、２０００年）によ
って明らかとなっている。上記第１の従来例のプラズマ
処理方法では、ＧａＮをプラズマ処理した際のエッチン
グレートが６７．１（Å／ｍｉｎ）±３％程度、面間ば
らつき±５％程度であった。

【００１１】しかし、ＧａＮ表面をＮＨ₃水溶液に曝す
と、理由は明確ではないが、ＧａＮ表面でのリーク電流
が増大するなどの問題を生じることになる。

【００１２】また、大気中における自然酸化膜の生成は
非常にシビアであるため、自然酸化膜除去された直後に
基板を大気に曝すことなく、所望の薄膜をプラズマ処理
方法が求められている。

【００１３】さらに、第２の従来例のプラズマ処理方法
では、前工程でＮＨ₃プラズマで処理しているが、Ｇａ
Ｎをプラズマ処理した際のエッチングレートは３８．８
（Å／ｍｉｎ）±１２％程度、面間ばらつき±１２％程
度であり、第１の従来例に比べてエッチングレートが６
２％程度まで減少し、面内、面間のばらつきがともに大
きな値となった。

【００１４】その原因は、エッチング後のレジスト側壁
に反応生成物の堆積があったことから次のように考えら
れる。この反応生成物の堆積は、前工程での残留ＮＨ₃
ガスと後工程でのＣｌ₂ガスにより生成される塩化アン
モニウム（沸点：５２０℃）である可能性が高く、この
反応生成物の堆積がエッチングレートの低下及び面内、
面間のばらつきの主な原因であると考えられる。また、
真空容器内の壁等に付着したＮＨ₃やＨ元素とＣｌ元素
との反応にＣｌ₂ガスが消費されることも、エッチング
レートの低下などを誘発していると考えられる。

【００１５】以上のように、ＮＨ₃プラズマ処理後にＣ
ｌ₂プラズマ処理を行うと、ＧａＮの面内、面間のばら
つきが大きくなり、かつエッチングレートが低下し、エ
ッチング寸法がばらつくという問題があった。

【００１６】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、基板
の処理レートの低下や処理レートの面内、面間のばらつ
きを低減できるプラズマ処理方法を提供することを目的
とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明のプラズマ処理方
法は、真空容器内にガスを供給するとともに排気し、真
空容器内を所定圧力に維持しながら、コイルに高周波電
力を印加することでプラズマを発生し、コイルに対向し
て配置された基板を処理するプラズマ処理方法におい
て、前記ガスとして第１のガスを供給して処理する第１
の工程と、前記第１のガスとは異なるガスを供給して処
理する第２の工程と、前記第１及び第２のガスとは異な
るガスを供給して処理する第３の工程とを行うものであ
り、第１〜第３の処理を組み合わせることで、処理レー
トや処理の面内ばらつきの低減などの処理特性の向上を
図ることができる。

【００１８】特に、第１の工程で基板表面の自然酸化膜
を除去し、第２の工程で真空容器内若しくは基板表面を
クリーニングし、第３の工程で少なくとも自然酸化膜の
除去により基板表面に露出した薄膜を処理すると、自然
酸化膜除去処理工程と薄膜処理工程の間にクリーニング
工程を介在させることで、自然酸化膜除去に用いた反応
ガスの残留ガスを除去して反応堆積物の発生を防止する
ことにより、半導体基板の処理レートの低下や処理レー
トの面内、面間のばらつきを低減することができる。

【００１９】第１の工程で供給するガスは、還元性ガス
を少なくとも１種類含み、第２の工程で供給するガス
は、少なくとも１種類の不活性ガス又は窒素ガス又はフ
ッ素系ガスを含み、第３の工程で供給するガスは、塩素
系ガスを少なくとも１種類含むのが好適である。

【００２０】また、基板が、Ｇａ、Ｎ、Ａｌ、Ｉｎ、
Ｐ、Ａｓのうち少なくとも１種類の元素を含む場合に効
果的である。

【００２１】また、上記還元性ガスは、アンモニア（Ｎ
Ｈ₃)、硫化水素（Ｈ₂Ｓ）、水素（Ｈ₂)から選択された
ものが好適である。

【００２２】また、上記フッ素系ガスは、ＳＦ₆、ＮＦ
₃、ＣＦ₄、Ｃ₂Ｆ₆、Ｃ₃Ｆ₈、Ｃ₄Ｆ₈、Ｃ
₅Ｆ₈、ＣＨＦ₃、ＣＨ₃Ｆ、ＨＦ、Ｆ₂、フロンから
選択されたものであるのが好適である。

【００２３】また、塩素系ガスは、塩素（Ｃｌ₂)、三塩
化ホウ素（ＢＣｌ₃)、四塩化珪素（ＳｉＣｌ₄)から選択
されたものであるのが好適である。

【００２４】また、第２の工程で供給するガスが、第３
の工程の反応ガスを含むと、プラズマ処理時間を短縮で
きてスループットを向上できる。

【００２５】また、基板が、窒化ガリウム（ＧａＮ）を
含む化合物半導体基板や、アルミニウム窒化ガリウム
（ＡｌＧａＮ）を含む化合物半導体基板である場合に効
果的である。

【００２６】また、真空容器内で基板を載置する基板電
極を所定温度以上の温度に保持し、又は真空容器、もし
くは真空容器内で基板を載置する基板電極と対向する位
置に配置した電極、又は真空容器に設けられた高周波電
力を導入する誘電窓を所定温度、好適には５０℃以上の
温度に保持すると、反応堆積物を生成する残留ガスの脱
離を促進できて効果である。

【００２７】また、少なくとも第１の工程と第３の工程
とを異なった真空容器内で行うと、より確実に反応堆積
物を生成するのを防止できる。

【００２８】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下、本発明
のプラズマ処理方法の第１の実施形態について、図１を
参照して説明する。

【００２９】図１において、１は真空容器で、ガス供給
口２と、排気手段としての分子ターボポンプ３を備えて
いる。また、真空容器１の上壁は誘電体板１ａにて構成
され、その上部にコイル４が配設されている。このコイ
ル４に第１の高周波電源５から高周波電力を供給するよ
うに構成されている。真空容器１内には、コイル４に対
向して基板８を載置する基板電極６が配設されている。
この基板電極６に第２の高周波電源７から高周波電力を
供給するように構成されている。また、基板電極６は冷
却ユニット９によって冷却される仕組みになっている。

【００３０】次に、基板８のプラズマ処理動作を説明す
る。基板８を真空容器１内に搬入して基板電極６上に載
置し、真空容器１内にガス供給口２から還元性ガスであ
るＮＨ₃ガスを１５ｓｃｃｍの流量で導入しつつ、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５Ｐａに保った。その状態で、真空容器１の外部
に配設されたコイル４に対して第１の高周波電源５によ
り１３．５６ＭＨｚの高周波電力２００Ｗを供給しつ
つ、基板電極６に対して第２の高周波電源７により１
３．５６ＭＨｚの高周波電力２０Ｗを供給し、真空容器
１内にＮＨ₃プラズマを発生させ、化合物半導体薄膜を
有する基板８に対してプラズマ処理を行った。この際、
基板８のプラズマに曝される表面にはＧａＮ薄膜を成膜
させたものを用いた。また、基板電極６は水冷ユニット
９にて１８℃に制御した。

【００３１】その後、Ａｒガスを１５ｓｃｃｍの流量で
導入しつつ、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２Ｐａに保った。その状態で、
コイル４に対して第１の高周波電源５により１３．５６
ＭＨｚの高周波電力６００Ｗを供給することで真空容器
１内にＡｒプラズマを発生させ、基板８に対してプラズ
マ処理を行った。

【００３２】その後、エッチングガスであるＣｌ₂ガス
を１５ｓｃｃｍの流量で導入しつつ、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２Ｐａ
に保った。その状態で、コイル４に対して第１の高周波
電源５により１３．５６ＭＨｚの高周波電力６００Ｗを
供給しつつ、基板電極６に対して第２の高周波電源７に
より１３．５６ＭＨｚの高周波電力３０Ｗを供給するこ
とで、真空容器１内にＣｌ₂プラズマを発生させ、基板
８に対してプラズマ処理を行った。

【００３３】以上のプラズマ処理方法によりＧａＮをプ
ラズマ処理した際のエッチングレートは６３．２（Å／
ｍｉｎ）±４％、面間ばらつき±４％であり、第２の従
来例に比べてエッチングレートが大きく向上し、面内、
面間のばらつきが大きく低減した。

【００３４】また、このとき第２の従来例で見られたよ
うなレジスト側面への反応生成物の堆積は見られなかっ
た。これは、第１の工程においてＮＨ₃ガスが基板表面
の自然酸化膜を除去したことによる効果と、第２の工程
におけるＡｒガスが基板表面及び真空容器１内に吸着し
た残留ガスに対して不活性であるため、反応生成物を生
成させずに残留ガスを除去したことによる効果であると
考えられる。

【００３５】（第２の実施形態）次に、本発明のプラズ
マ処理方法の第２の実施形態について、図１を参照して
説明する。

【００３６】上記第１の実施形態では第１の工程で基板
表面の自然酸化膜を除去した後、第２の工程で反応生成
物を生成させずに残留ガスを除去し、その後第３の工程
で基板８に対するエッチング処理を行うことで、エッチ
ングレートの向上を達成したが、基板電極６の温度につ
いては特に制御していなかった。

【００３７】これに対し、本実施形態においては、冷却
ユニット９にて基板電極６の温度を、室温よりも高温の
５０℃に制御した状態で第１の実施形態と同様のプロセ
ス条件でプラズマ処理を行った。

【００３８】このプラズマ処理方法によると、ＧａＮを
プラズマ処理した際のエッチングレートは６８．９（Å
／ｍｉｎ）±３％、面間ばらつき±４％となり、第２の
従来例に比べてエッチングレートが大きく向上し、面
内、面間のばらつきが大きく低減し、さらに第１の実施
形態に比べて一層エッチングレートが向上した。

【００３９】また、このとき第２の従来例で見られたよ
うなレジスト側面への反応生成物の堆積は見られなかっ
た。これは、第１の実施形態による効果に加えて、基板
電極６を少なくとも室温よりも高温とすることで、基板
８に吸着したＮＨ₃ガスが脱離しやすくなったことの効
果であると考えられる。

【００４０】（第３の実施形態）次に、本発明のプラズ
マ処理方法の第３の実施形態について、図２を参照して
説明する。

【００４１】上記第２の実施形態では基板電極６の温度
を制御してエッチングレートの一層の向上を図ったが、
本実施形態では基板電極６に代えて、真空容器１の側壁
温度を制御した状態で、第１の実施形態と同様のプロセ
ス条件でプラズマ処理を行った。

【００４２】すなわち、本実施形態においては、ヒータ
ーユニット１０により真空容器１の側壁温度を、室温よ
りも高温の５０℃に制御し、第１の実施形態と同様のプ
ロセス条件においてプラズマ処理を行った。

【００４３】このプラズマ処理方法によると、ＧａＮを
プラズマ処理した際のエッチングレートは６５．２（Å
／ｍｉｎ）±４％、面間ばらつき±４％となり、第２の
従来例に比べてエッチングレートが大きく向上し、面
内、面間のばらつきが大きく低減し、さらに第２の実施
形態と同様に第１の実施形態に比べて一層エッチングレ
ートが向上した。

【００４４】また、このとき第２の従来例で見られたよ
うなレジスト側面への反応生成物の堆積は見られなかっ
た。これは、第１の実施形態による効果に加えて、真空
容器１を少なくとも室温よりも高温とすることで、真空
容器１内の壁などに吸着したＮＨ₃ガスが脱離しやすく
なったことの効果であると考えられる。

【００４５】（第４の実施形態）次に、本発明のプラズ
マ処理方法の第４の実施形態について、図３を参照して
説明する。

【００４６】上記各実施形態では、単一の真空容器１内
で第１の工程〜第３の工程を行うようにしたが、本実施
形態では複数の真空容器を用い、前処理工程である第１
と第２の工程と第３の処理工程を別の真空容器で行うよ
うにしている。

【００４７】図３において、１Ａは第１の真空容器、１
Ｂは第２の真空容器、１１は基板８を各真空容器１Ａ、
１Ｂに対して搬送する搬送用真空容器である。各真空容
器１Ａ、１Ｂの内部構成は図１、図２に示した上記実施
形態における真空容器１と同様である。

【００４８】次に、基板８のプラズマ処理動作を説明す
る。

【００４９】まず、基板８を第１の真空容器１Ａ内に搬
入して基板電極６上に載置した。次に、真空容器１Ａ内
にガス供給口２から還元性ガスであるＮＨ₃ガスを１５
ｓｃｃｍの流量で導入しつつ、ターボ分子ポンプ３によ
り排気を行い、真空容器１Ａ内を所定の圧力５Ｐａに保
った。その状態で、コイル４に対して第１の高周波電源
５により１３．５６ＭＨｚの高周波電力２００Ｗを供給
しつつ、基板電極６に対して第２の高周波電源７により
１３．５６ＭＨｚの高周波電力２０Ｗを供給すること
で、真空容器１Ａ内にＮＨ₃プラズマを発生させた。こ
うして、化合物半導体薄膜を有する基板８に対してプラ
ズマ処理を行った。この際、基板８のプラズマに曝され
る表面にはＧａＮ薄膜を成膜させたものを用いた。ま
た、基板電極６は水冷ユニット９にて１８℃に制御し
た。

【００５０】その後、真空容器１Ａ内にＡｒガスを１５
ｓｃｃｍの流量で導入しつつ、ターボ分子ポンプ３によ
り排気を行い、真空容器１Ａ内を所定の圧力２Ｐａに保
った。その状態で、コイル４に対して第１の高周波電源
５により１３．５６ＭＨｚの高周波電力６００Ｗを供給
することで、真空容器１Ａ内にＡｒプラズマを発生させ
た。こうして、基板８に対してプラズマ処理を行った。

【００５１】次に、真空容器１Ａ内より半導体基板８を
取り出し、搬送用真空容器１１を経由して真空容器１Ｂ
に半導体基板８を投入した。その後、この真空容器１Ｂ
内にエッチングガスであるＣｌ₂ガスを１５ｓｃｃｍの
流量で導入しつつ、ターボ分子ポンプ３により排気を行
い、真空容器１Ｂ内を所定の圧力２Ｐａに保った。その
状態で、コイル４に対して第１の高周波電源５により１
３．５６ＭＨｚの高周波電力６００Ｗを供給しつつ、基
板電極６に対して第２の高周波電源７により１３．５６
ＭＨｚの高周波電力３０Ｗを供給し、真空容器１内にＣ
ｌ₂プラズマを発生させた。こうして、基板８に対して
プラズマ処理を行った。

【００５２】このプラズマ処理方法により、ＧａＮをプ
ラズマ処理した際のエッチングレートは６９．９（Å／
ｍｉｎ）±３％、面間ばらつき±４％となり、第２の従
来例に比べてエッチングレートが大きく向上し、面内、
面間のばらつきが大きく低減し、さらに第１〜第３の実
施形態と比べて一層エッチングレートが向上した。

【００５３】また、このとき第２の従来例で見られたよ
うなレジスト側面への反応生成物の堆積は見られなかっ
た。これは、第１の実施形態による効果に加えて、第１
のプラズマ処理工程と第３のプラズマ処理工程を異なる
真空容器１Ａ、１Ｂにて行うことで、半導体基板表面だ
けでなく、真空容器内に付着した残留ガスの少ない状態
にて第３のプラズマ処理を行うことによる効果であると
考えられる。

【００５４】なお、上記実施形態の説明では半導体基板
８としてＧａＮについてのみ説明したが、例えばＧａ、
Ｎ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｐ、Ａｓの内、少なくとも１種類の元
素を含む化合物半導体基板においても、デバイス構造と
して用いられる場合に極薄膜で構成されることが多く、
還元性ガスプラズマによる自然酸化膜の除去工程の必要
性が高く、本発明のプラズマ処理方法を効果的に適用す
ることができる。

【００５５】特に、アルミニウム窒化ガリウム（ＡｌＧ
ａＮ）を含む化合物半導体基板である場合も、デバイス
構造として用いられる場合に極薄膜で構成されることが
多く、還元性ガスプラズマによる自然酸化膜の除去工程
の必要性が高く、本発明のプラズマ処理方法を効果的に
適用することができる。

【００５６】また、第２、第３の実施形態では基板電極
６又は真空容器１の温度として５０℃を例示したが、温
度が５０℃以上の場合、半導体基板８及び真空容器内の
残留ガスの脱離が促進されることが容易に予想され、な
お良い。

【００５７】また、上記実施形態の説明では、第１のプ
ラズマ処理工程における反応ガスとして、ＮＨ₃ガスを
例示したが、還元性を有する他のガス、例えば硫化水素
（Ｈ ₂Ｓ）、水素（Ｈ₂)などにおいても同様の効果が得
られる。

【００５８】また、上記実施形態の説明では、第２のプ
ラズマ処理工程における反応ガスとして、Ａｒガスを例
示したが、第１のプラズマ処理工程における残留ガスに
対して化学的反応性に富み、かつ半導体基板とりわけ化
合物半導体に対して不動態や高融点の反応生成物を生成
しやすいフッ素系ガス、例えばＳＦ₆、ＮＦ₃、Ｃ
Ｆ ₄、Ｃ₂Ｆ₆、Ｃ₃Ｆ₈、Ｃ₄Ｆ₈、Ｃ₅Ｆ₈、ＣＨ
Ｆ₃、ＣＨ₃Ｆ、ＨＦ、Ｆ ₂、フロンにおいても、残留
ガス除去が進行しやすいため、同様の効果が得られる。

【００５９】さらに、第２のプラズマ処理工程における
反応ガスとして、塩素系ガスを少なくとも１種類含める
と、半導体基板や真空容器に付着した残留ガスをクリー
ニングしつつ、Ｃｌ元素を含むガスによるプラズマ処理
を行うことで、プラズマ処理時間を短縮でき、スループ
ットが向上する。

【００６０】また、上記実施形態の説明では、第３のプ
ラズマ処理工程における反応ガスとして、Ｃｌ₂ガスを
例示したが、Ｃｌ元素を含む他のガス、例えば三塩化ホ
ウ素（ＢＣｌ₃)、四塩化珪素（ＳｉＣｌ₄)においても同
様の効果が得られる。

【００６１】また、上記実施形態の説明では、被処理基
板として化合物半導体基板を例示したが、本発明のプラ
ズマ処理方法は、それ以外半導体基板、例えばＳｉ半導
体基板、液晶基板、プラズマディスプレイパネルなどに
適用することができ、同様の効果が得られる。

【００６２】また、以上の説明ではドライエッチング工
程についてのみ説明したが、それ以外のプラズマ処理、
例えばＣＶＤ、スパッタ、蒸着などの成膜処理工程に適
用しても同様の効果が得られる。

【００６３】また、プラズマ処理方法として、ＩＣＰプ
ラズマ源を用いたものを例示したが、それ以外のプラズ
マ源、例えば平行平板型、ＲＩＥプラズマ源、ＶＨＦプ
ラズマ源、ＥＣＲプラズマ源、μ波プラズマ源、マグネ
トロンプラズマ源、マグネトロンＲＩＥプラズマ源を用
いたものにも適用でき、同様の効果が得られる。

【００６４】

【発明の効果】本発明のプラズマ処理方法によれば、第
１のガスを供給して処理する第１の工程と、前記第１の
ガスとは異なるガスを供給して処理する第２の工程と、
前記第１及び第２のガスとは異なるガスを供給して処理
する第３の工程とを行うので、第１〜第３の処理を組み
合わせることで、処理レートや処理の面内ばらつきの低
減などの処理特性の向上を図ることができる。

【００６５】特に、第１の工程で基板表面の自然酸化膜
を除去し、第２の工程で真空容器内若しくは基板表面を
クリーニングし、第３の工程で少なくとも自然酸化膜の
除去により基板表面に露出した薄膜を処理し、自然酸化
膜除去処理工程と薄膜処理工程の間にクリーニング工程
を介在させると、自然酸化膜除去に用いたガスの残留ガ
スを除去して反応堆積物の発生を防止でき、半導体基板
の処理レートの低下や、半導体基板間の処理レートのば
らつきを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプラズマ処理方法の第１、第２、第４
の実施形態における装置構成を示す断面図。

【図２】本発明のプラズマ処理方法の第３の実施形態に
おける装置構成を示す断面図。

【図３】本発明のプラズマ処理方法の第４の実施形態に
おける全体配置構成を示す平面図。

【図４】従来例のプラズマ処理方法における装置構成を
示す断面図。

【符号の説明】

１真空容器１Ａ第１の真空容器１Ｂ第２の真空容器４コイル６基板電極８基板１０ヒータユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者池田義人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)発明者奥村智洋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)発明者矢代陽一郎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） 5F004 AA01 AA02 AA14 BA20 CA04 DA00 DA01 DA02 DA03 DA04 DA05 DA11 DA13 DA16 DA17 DA18 DA20 DA23 DA24 DB00 DB19 EA28 FA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空容器内にガスを供給するとともに排
気し、真空容器内を所定圧力に維持しながら、コイルに
高周波電力を印加することでプラズマを発生し、コイル
に対向して配置された基板を処理するプラズマ処理方法
において、前記ガスとして第１のガスを供給して処理す
る第１の工程と、前記第１のガスとは異なるガスを供給
して処理する第２の工程と、前記第１及び第２のガスと
は異なるガスを供給して処理する第３の工程とを行うこ
とを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項２】第１の工程で基板表面の自然酸化膜を除
去し、第２の工程で真空容器内若しくは基板表面をクリ
ーニングし、第３の工程で少なくとも自然酸化膜の除去
により基板表面に露出した薄膜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。
【請求項３】第１の工程で供給するガスは、還元性ガ
スを少なくとも１種類含むことを特徴とする請求項１又
は２記載のプラズマ処理方法。
【請求項４】第２の工程で供給するガスは、少なくと
も１種類の不活性ガス又は窒素ガス又はフッ素系ガスを
含むことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のプ
ラズマ処理方法。
【請求項５】第３の工程で供給するガスは、塩素系ガ
スを少なくとも１種類含むことを特徴とする請求項１〜
４の何れかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項６】基板は、Ｇａ、Ｎ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｐ、Ａ
ｓのうち少なくとも１種類の元素を含むことを特徴とす
る請求項１〜５の何れかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項７】還元性ガスは、アンモニア、硫化水素、
水素から選択されたものであることを特徴とする請求項
３記載のプラズマ処理方法。
【請求項８】フッ素系ガスは、ＳＦ₆、ＮＦ₃、ＣＦ
₄、Ｃ₂Ｆ₆、Ｃ₃Ｆ₈、Ｃ₄Ｆ₈、Ｃ₅Ｆ₈、ＣＨＦ
₃、ＣＨ₃Ｆ、ＨＦ、Ｆ₂、フロンから選択されたもの
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。
【請求項９】塩素系ガスは、塩素、三塩化ホウ素、四
塩化珪素から選択されたものであることを特徴とする請
求項５記載のプラズマ処理方法。
【請求項１０】第２の工程で供給するガスは、第３の
工程の反応ガスを含むことを特徴とする請求項１〜６の
何れかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項１１】基板は、窒化ガリウムを含む化合物半
導体基板であることを特徴とする請求項１〜１０の何れ
かに記載のプラズマ処理方法。
【請求項１２】基板は、アルミニウム窒化ガリウムを
含む化合物半導体基板であることを特徴とする請求項１
〜１０の何れかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項１３】真空容器内で基板を載置する基板電極
を所定温度以上の温度に保持することを特徴とする請求
項１〜１２の何れかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項１４】真空容器、もしくは真空容器内で基板
を載置する基板電極と対向する位置に配置した電極、又
は真空容器に設けられた高周波電力を導入する誘電窓を
所定温度以上の温度に保持することを特徴とする請求項
１〜１３の何れかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項１５】所定温度は５０℃であることを特徴と
する請求項１３又は１４記載のプラズマ処理方法。
【請求項１６】少なくとも第１の工程と第３の工程と
を異なった真空容器内で行うことを特徴とする請求項１
〜１５の何れかに記載のプラズマ処理方法。