JP2008027798A

JP2008027798A - プラズマ処理装置

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Publication number: JP2008027798A
Application number: JP2006200649A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Fukuchi; 祐介福地
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-07-24
Filing date: 2006-07-24
Publication date: 2008-02-07

Abstract

【課題】高周波電力等の放電条件を変えてもモードジャンプの発生を防止し、プラズマを安定して生成するプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】誘電体窓１０９とプラズマとの境界面を伝播し処理容器１０１の壁部１０１ａに入射する表面波を減衰させ、該壁部１０１ａからの表面波の反射を抑制する反射抑制手段を有する。反射抑制手段の一要素である減衰手段は、処理容器１０１によって支持される誘電体窓１０９が突出される誘電体窓１０９の段差部１０９ａと、テーパ状の形状を有する誘電体窓１０９の周縁部（テーパ状の部分）１０９ｂと、誘電体窓１０９の周縁部１０９ｂに隣接し表面波を減衰させる抵抗体２０２と、誘電体窓１０９の周縁部１０９ｂ及び抵抗体２０２と隣接する金属導体から成る処理容器１０１の壁部１０１ａとを有する。反射抑制手段は、さらに前記減衰手段を冷却する冷却手段２０３を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、表面波プラズマを用いたプラズマ処理装置に関する。さらに詳しくは、広い面積の被処理基体を高品質処理するために、広い面積で均一な平板状プラズマを安定に発生できる表面波プラズマ処理装置に関する。

現在、例えばエッチング、アッシング、ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等の半導体素子の製造工程ではプラズマを利用したプロセスが多く取り入れられている。
これらのプラズマプロセスの中には、プラズマ中のイオンのような半導体素子に悪影響を及ぼす恐れのある荷電粒子を用いず、中性のラジカルで処理を行うものもある。
中性ラジカルによる処理を行う方法としては、イオンに比べ中性ラジカルが多く存在するプラズマ下流で処理する所謂ダウンフローと呼ばれる処理方法が知られている。

また、プラズマを発生する励起方法としては、容量結合方式、マグネトロン方式、誘導結合方式、電子サイクロトロン共鳴方式、ヘリコン波方式、表面波方式等が知られている。
これらのプラズマ励起方法の中で、表面波方式を利用したプラズマ装置は、高周波電力が透過する誘電体近傍にプラズマ生成領域が集中するため、ダウンフローを効率よく生成することができる。
このため、他のプラズマ励起方法を利用したプラズマ処理に比べて、ダメージの少ない処理が可能である。
表面波プラズマを生成する処理装置としては、特開平１１−４０３９７号公報（特許文献１）により、無終端環状導波管を用いた処理装置が提案されている。
また、表面波プラズマを生成する処理装置としては、特開２００１−４９４４２号公報（特許文献２）により、ラジアルラインスロットアンテナ（ＲＬＳＡ）を用いた処理装置が提案されている。

以下、図１０、図１１を参照して、従来の表面波プラズマ処理装置について説明する。
表面波プラズマ処理装置を構成する処理容器１０１の内部空間は、プラズマ処理室１０２を構成しており、プラズマ処理室１０２内には被処理基体１０３を支持する支持手段１０４が設置されている。
処理容器１０１の壁部の上方側の位置には、ガス導入部１０６が構成されており、その壁部の下方側（底面部側）には、ガスガス排出部１０７が構成されている。
一方、処理容器１０１の上方の開口側には、高周波電力供給手段１０８がその開口側を閉塞するように設置されている。
高周波電力供給手段１０８の内面側と処理容器１０１の上方の開口側との間には、高周波電力を透過する誘電体１０９が配設されている。

従来の表面波プラズマ処理装置の動作例について説明する。
まず、プラズマ処理装置の処理容器１０１内を排気手段（不図示）によりガスガス排出部１０７を介して十分真空引きする。
次にガス導入手段（不図示）によりガス導入部１０６から所定の流量のガスをプラズマ処理室１０２内に導入し、排気手段中に設けられたコンダクタンスバルブ（不図示）により所望の圧力に保持する。
続いて、高周波電力供給手段１０８より高周波電力を放射し、誘電体１０９を介して放電を行いプラズマ処理室１０２内にプラズマを生成し、被処理基体１０３をプラズマ処理する。
プラズマ中の電子密度が高周波のカットオフ条件よりも高くなると、高周波はプラズマ中を進入できず、プラズマと誘電体１０９との境界に沿うように伝播する表面波のモードのプラズマが生成される。

誘電体１０９とプラズマとの境界に沿うように伝播する表面波は、プラズマ中の電子にエネルギーを与え減衰していく。
プラズマによる表面波の吸収長が処理容器１０１のサイズよりも長いとき、図１１に示すように、表面波は通常金属から成る処理容器１０１の壁部１０１ａで反射される。
この表面波の進行波１１０と反射波１１１とが互いに干渉し表面定在波が形成される。
特開平１１−４０３９７号公報特開２００１−４９４４２号公報

しかし表面波の吸収長が特に長い場合、表面定在波の波数は処理容器１０１サイズ等の境界条件により決まる不連続な値のみが許されるため、特有なモードの定在波が共鳴的に励起される場合があった。
即ち表面波の吸収長が特に長い場合、表面定在波の波数の不連続な値が許されるため、例えばプラズマがある特定の電子密度をとるときに、特有なモードの定在波が共鳴的に励起される場合があった。
このため表面波のモードのプラズマは、投入する高周波電力等の放電条件を変えた場合、プラズマの電子密度やその空間分布が急激に変化する所謂モードジャンプと呼ばれる現象を起こす虞があった。

そこで、本発明は、高周波電力等の放電条件を変えてもプラズマの電子密度や空間分布が急激に変化するモードジャンプを防止し、プラズマを安定して生成するプラズマ処理装置を提供することを目的とする。

上記問題を解決するために本発明のプラズマ処理装置は、誘電体窓を透過して処理容器内に投入された高周波電力による表面波のモードのプラズマを生成し、被処理基体の処理を行うプラズマ処理装置において、前記誘電体窓と前記プラズマとの境界面を伝播し前記処理容器の壁部に入射する前記表面波を減衰させ、前記処理容器の壁部からの前記表面波の反射を抑制する反射抑制手段を有することを特徴とする。
さらに、本発明のプラズマ処理装置において、前記反射抑制手段は、入射した前記表面波を減衰させる減衰手段と、前減衰手段を冷却する手段と、を有することを特徴とする。
さらに、本発明のプラズマ処理装置において、前記減衰手段は、前記処理容器によって支持される前記誘電体窓が突出される前記誘電体窓の段差部と、テーパー状、くさび状、多段形状の内のいずれかの形状を有する前記誘電体窓の周縁部と、前記誘電体窓の周縁部に隣接し前記表面波を減衰させる抵抗体と、前記誘電体窓の周縁部及び前記抵抗体と隣接する金属導体から成る前記処理容器の壁部と、を有することを特徴とする。
さらに、本発明のプラズマ処理装置において、前記抵抗体は、透磁損失により前記表面波を減衰させる磁性電波吸収材料、誘電損失により表面波を減衰させる誘電性電波吸収材料の内のいずれかを含むことを特徴とする。
さらに、本発明のプラズマ処理装置は、前記誘電性電波吸収材料を含む前記抵抗体は、少なくとも誘電率あるいは誘電正接の内のいずれかが前記誘電体窓よりも高く、前記誘電損失が前記誘電体窓よりも大きい誘電体であることを特徴とする。
さらに、本発明のプラズマ処理装置において、前記反射抑制手段は、前記誘電体窓を前記処理容器の壁部が支持する部分が突出される前記誘電体窓の段差部と、前記誘電体窓の周縁部と、前記誘電体窓の周縁部に隣接し循環され、前記表面波を減衰させる液体状の冷媒と、を有し、前記表面波を減衰させ、装置外部に熱を除外することを特徴とする。
さらに、本発明のプラズマ処理装置において、前記冷媒は、少なくとも誘電率あるいは誘電正接の内のいずれかが前記誘電体窓よりも大きく、前記誘電損失が前記誘電体窓よりも大きいことを特徴とする。
さらに、本発明のプラズマ処理装置において、前記冷媒は、少なくとも水を含むことを特徴とする。
さらに、本発明のプラズマ処理装置は、前記誘電体窓を前記処理容器の壁部が支持する部分において突出される前記誘電体窓の段差部の長さは、少なくとも前記誘電体窓内を伝播するマイクロ波の波長の１／４よりも長いことを特徴とする。
さらに、本発明のプラズマ処理装置は、前記誘電体窓を透過して前記処理容器内に投入される前記高周波電力の投入手段は、マルチスロットアンテナであることを特徴とする。

本発明のプラズマ処理装置によれば、誘電体窓とプラズマとの境界面を伝播し処理容器の壁部に入射する表面波を減衰させ、処理容器の壁部からの表面波の反射を抑制する反射抑制手段を有する。
さらに、本発明のプラズマ処理装置によれば、前記反射抑制手段は、入射した表面波を減衰させる減衰手段と、減衰手段を冷却する冷却手段とを有する。
このため、高周波電力等の放電条件を変えても、減衰手段、及び冷却手段により表面波の進行波を減衰させることが可能となり、表面波のモードのプラズマを用いながらモードジャンプの発生を抑制し、安定したプラズマの生成が可能である。
したがって、広い面積でも均一な平板状プラズマを安定して発生でき、被処理基体のプラズマ処理の品質信頼性をより高めることができる。

以下、図面を参照して、本発明のマイクロ波励起によるプラズマ処理装置の実施例を説明する。

まず、図１を参照して、本発明の実施例１のプラズマ処理装置の要点を説明する。図１は本発明の実施例１のプラズマ処理装置の概要を示す断面図であり、図２はその要部を拡大して示す拡大断面図である。
なお従来例を示す図１０、図１１に示す部分と同一分には、同一符号を付して詳しい説明は省略する。なお誘電体１０９は、以下、誘電体窓と呼ぶ。
本発明の実施例１のプラズマ処理装置は、誘電体窓１０９を透過して処理容器１０１内に投入された高周波電力による表面波のモードのプラズマを生成し、被処理基体１０３の処理を行う装置である。
プラズマ処理装置は、図１、図２に示すように、誘電体窓１０９の両端の形状的構成に本発明の一つの特徴を有する。なお処理容器１０１は、金属導体で構成されている。

即ち、誘電体窓１０９の両端には、処理容器１０１の壁部１０１ａに対しその下方の方向へ延びる段差部１０９ａが構成されており、例えば４５度程度のテーパ状の部分１０９ｂの形成を可能にしている。
誘電体窓１０９の両端の周縁部には、上記下方へ延びる段差部１０９ａの一部から誘電体窓１０９の上面の外端に向って傾斜する形状的構成を有するテーパ状の部分１０９ｂが構成されている。
即ち誘電体窓１０９の両端の上記下方へ延びる段差部１０９ａの寸法が大きくなるほど、上記テーパ状の部分１０９ｂを大きくすることが可能である。
なお、段差部１０９ａの内壁と処理容器１０１の壁部１０１ａの内壁とは、同一平面状となることが好ましい。

処理容器１０１の上端付近の壁部１０１ａには、例えば冷却水を循環させる冷却手段２０３が構成されているが、処理容器１０１の上端は、誘電体窓１０９の両端を係合させる形状的構成を有する。
また、処理容器１０１の上端側は、接合時の誘電体窓１０９の両端のテーパ状の部分１０９ｂと冷却手段２０３との間に抵抗体２０２を設置するための空間を構成し得る傾斜状の構成を有する。
処理容器１０１の上端側で、上記空間内には、抵抗体２０２が良好な接触性をもって挟持（保持）されている。

一方、プラズマ処理装置は、誘電体窓１０９とプラズマとの境界面を伝播し処理容器１０１の壁部１０１ａに入射する表面波の進行波１１０を減衰させ、該壁部１０１ａからの表面波の反射を抑制する反射抑制手段を有する。
反射抑制手段は、入射した表面波を減衰させる減衰手段と、減衰手段を冷却する冷却手段２０３とを有する構成である。
表面波の進行波１１０を減衰させる減衰手段は、次の構成要素から構成される。具体的には、第１に、処理容器１０１が支持する部分の誘電体窓１０９から図示下方に突出される段差部１０９ａを有する。
段差部１０９ａは、誘電体窓１０９の一部が図示下方に突出するもので、誘電体窓１０９の段差部１０９ａの長さは、少なくとも誘電体窓１０９内を伝播するマイクロ波の波長の１／４よりも長い寸法を有する。

減衰手段は、第２に、テーパ状の形状を有する誘電体窓１０９の周縁部（テーパ状の部分）１０９ｂを有し、第３に、誘電体窓１０９の周縁部（テーパ状の部分）１０９ｂに隣接し表面波の進行波１１０を減衰させる抵抗体２０２を有する。
さらに第４に、誘電体窓１０９の周縁部（テーパ状の部分）１０９ｂ及び抵抗体２０２と隣接する金属導体から成る処理容器１０１の壁部１０１ａも、減衰手段の一部である。
抵抗体２０２は、透磁損失により表面波を減衰させる磁性電波吸収材料、誘電損失により表面波を減衰させる誘電性電波吸収材料の内のいずれかを含む。

誘電性電波吸収材料を含む抵抗体２０２は、少なくとも誘電率あるいは誘電正接の内のいずれかが誘電体窓１０９よりも高く、誘電損失が誘電体窓１０９よりも大きい誘電体である。
誘電体窓１０９を処理容器１０１の壁部１０１ａが支持する部分において突出される誘電体窓１０９の段差部１０９ａの長さは、上述したように、少なくとも誘電体窓１０９内を伝播するマイクロ波の波長の１／４よりも長い。
誘電体窓１０９を透過して処理容器１０１内に投入される高周波電力の投入手段は、詳しく図示しないが、マルチスロットアンテナ等が好適である。

一方、冷却手段２０３は、例えば誘電体窓１０９の周縁部、つまり抵抗体２０２を所謂挟む位置の誘電体窓１０９の付近の処理容器１０１の壁部１０１ａに隣接し、抵抗体２０２によって発生した熱を除外する。
また、本発明の反射抑制手段の別の実施形態例としては、図５に示すものが挙げられる。
誘電体窓１０９は、処理容器１０１の壁部１０１ａによって支持される誘電体窓１０９から図示下方に突出される段差部１０９ａと、誘電体窓１０９の端部において図示垂直方向を向く平坦部分（周縁部）１０９ｆを有する。
さらに誘電体窓１０９の周縁部１０９ｆに隣接する角型フレーム状のチューブ２０２ｃを有する。
角型フレーム状のチューブ２０２ｃ内の空間を循環され、表面波１１０を減衰させる液体状の冷媒５０２を有する。
冷媒５０２は、少なくとも水を含むのが好ましい。
冷媒５０２は、少なくとも誘電率あるいは誘電正接の内のいずれかが誘電体窓１０９の誘電率あるいは誘電正接よりも大きく、さらに、誘電損失が誘電体窓１０９よりも大きいことが好ましい。
誘電体窓１０９を処理容器１０１の壁部１０１ａが支持する部分において突出される誘電体窓１０９の段差部１０９ａの長さは、少なくとも誘電体窓１０９内を伝播するマイクロ波の波長の１／４よりも長い。

次に、本発明の実施例１のプラズマ処理装置の他の構成、及び関連する事項（使用ガス等）を説明する。
マイクロ波発生源は、例えばマグネトロンからなり、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生する。
ただし本発明は０．８ＧＨｚから２０ＧＨｚの範囲の中からマイクロ波周波数を適宜選択することができる。
マイクロ波は、その後、図示しないモード変換機によりＴＭ、ＴＥモード等に変換され導波管内を伝播する。

マイクロ波の導波経路には、アイソレーターやインピーダンス整合器等が設けられる。
アイソレーターは、反射されたマイクロ波がマイクロ波発生源に戻ることを防止し、そのような反射波を吸収する。
インピーダンス整合器は、マイクロ波発生源から負荷に供給される表面波の進行波１１０と、負荷により反射されてマイクロ波発生源に戻ろうとする反射波の強度と位相を検知するパワーメーター（不図示）を有する。
パワーメーターは、マイクロ波発生源と負荷側とのマッチングをとる機能を果たすものであり、４Ｅチューナー、ＥＨチューナーやスタブチューナー等から構成される。

プラズマ処理室１０２は、被処理基体１０３を収納して真空又は減圧環境下で被処理基体１０３に対しプラズマ処理を施す。
なお図１においては、被処理基体１０３を図示しないロードロック室との間で受け渡すためのゲートバルブ等は省略されている。
被処理基体１０３は、半導体であっても、導電性のものであっても、あるいは電気絶縁性のものであってもよい。
一方、被処理基体１０３の一例として、導電性基体としては、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｍｏ，Ａｕ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ，Ｔｉ，Ｐｔ，Ｐｂ等の金属またはこれらの合金、例えば真鍮、ステンレス鋼等が挙げられる。

絶縁性基体としては、第１には、ＳｉＯ_２系の石英や各種ガラス、Ｓｉ_３Ｎ_４，ＮａＣｌ，ＫＣｌ，ＬｉＦ，ＣａＦ_２，ＢａＦ_２，Ａｌ_２Ｏ_３，ＡｌＮ，ＭｇＯ等の無機物等が挙げられる。
第２には、ポリエチレン，ポリエステル，ポリカーボネート，セルロースアセテート，ポリプロピレン，ポリ塩化ビニル，ポリ塩化ビニリデン等の有機物のフィルム、窓等が挙げられる。
第３には、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド等の有機物のフィルム、窓等が挙げられる。

一方、支持手段１０４は、被処理基体１０３を載置するが、必要があれば、支持手段１０４は高さ調整可能に構成してもよい。
温調部１０５は、支持手段１０４の例えば内部側に備えられるヒーター等から構成され、例えば２００℃以上４００℃以下の処理に適した温度に制御される。
温調部１０５は、例えば、支持手段１０４の温度を測定する温度計と、測定温度が所定の温度になるように、例えば、温調部としてのヒーター線への図示しない電源からの通電を制御する制御部とを有する。

ガス導入部１０６は、プラズマ処理室１０２の壁部１０１ａに設けられ、プラズマ処理用のガスをプラズマ処理室１０２内に供給する。ガス導入部１０６は、ガス供給手段の一部である。
ガス供給手段は、ガス供給源と、バルブと、マスフローコントローラーと、これらを接続するガス導入管を備え、マイクロ波により励起されて所定のプラズマを得る為の処理ガスや放電ガスを供給する。
プラズマの迅速な着火のために少なくとも着火時にＸｅやＡｒ、Ｈｅ等の希ガスを添加してもよい。
希ガスは反応性がないので被処理基体１０３に悪影響せず、また、電離しやすいのでマイクロ波投入時のプラズマ着火速度を上昇させることができる。

ＣＶＤ法により基板上に薄膜を形成する場合に用いられるガスとしては、一般に公知のガスが使用できる。
ａ−Ｓｉ、ｐｏｌｙ−Ｓｉ、ＳｉＣ等のＳｉ系半導体薄膜を形成する場合の原料ガスとしては、常温常圧でガス状態であるもの、又は容易にガス化し得るものが挙げられる。
即ち、第１には、ＳｉＨ_４，Ｓｉ_２Ｈ_６等の無機シラン類，テトラエチルシラン（ＴＥＳ），テトラメチルシラン（ＴＭＳ），ジメチルシラン（ＤＭＳ）等の有機シラン類が挙げられる。
第２には、ジメチルジフルオロシラン（ＤＭＤＦＳ），ジメチルジクロルシラン（ＤＭＤＣＳ）等の有機シラン類が挙げられる。

また、第３には、ＳｉＦ_４，Ｓｉ_２Ｆ_６，Ｓｉ_３Ｆ_８，ＳｉＨＦ_３，ＳｉＨ_２Ｆ_２，ＳｉＣｌ_４等のハロゲン化シラン類等が挙げられる。
第４には、Ｓｉ_２Ｃｌ_６，ＳｉＨＣｌ_３，ＳｉＨ_２Ｃｌ_２，ＳｉＨ_３Ｃｌ，ＳｉＣｌ_２Ｆ_２等のハロゲン化シラン類等が挙げられる。
また、この場合のＳｉ原料ガスと混合して導入してもよい添加ガスまたはキャリアガスとしては、Ｈ２、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎが挙げられる。

Ｓｉ_３Ｎ_４，ＳｉＯ_２等のＳｉ化合物系薄膜を形成する場合の原料ガスとしては、常温常圧でガス状態であるもの、又は容易にガス化し得るものが挙げられる。
即ち、第１には、ＳｉＨ_４、Ｓｉ_２Ｈ_６等の無機シラン類，テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ），テトラメトキシシラン（ＴＭＯＳ）等の有機シラン類が挙げられる。
第２には、オクタメチルシクロテトラシラン（ＯＭＣＴＳ），ジメチルジフルオロシラン（ＤＭＤＦＳ），ジメチルジクロルシラン（ＤＭＤＣＳ）等の有機シラン類等が挙げられる。
第３には、ＳｉＦ_４，Ｓｉ_２Ｆ_６，Ｓｉ_３Ｆ_８，ＳｉＨＦ_３，ＳｉＨ_２Ｆ_２，ＳｉＣｌ_４，Ｓｉ_２Ｃｌ_６，ＳｉＨＣｌ_３，ＳｉＨ_２Ｃｌ_２，ＳｉＨ_３Ｃｌ，ＳｉＣｌ_２Ｆ_２等のハロゲン化シラン類等が挙げられる。
また、この場合の同時に導入する窒素原料ガスまたは酸素原料ガスとしては、Ｎ_２、ＮＨ_３、Ｎ_２Ｈ_４、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、Ｏ_２、Ｏ_３、Ｈ_２Ｏ、ＮＯ、Ｎ_２Ｏ、ＮＯ_２等が挙げられる。

Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａ等の金属薄膜を形成する場合の原料としては、第１には、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）、トリエチルアルミニウム（ＴＥＡｌ）等の有機金属等が挙げられる。
第２には、トリイソブチルアルミニウム（ＴＩＢＡｌ）、ジメチルアルミニウムハイドライド（ＤＭＡｌＨ）、タングステンカルボニル（Ｗ(ＣＯ)_６）等の有機金属等が挙げられる。
第３には、モリブデンカルボニル（Ｍｏ(ＣＯ)_６）、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧａ）等の有機金属等が挙げられる。
第４には、ＡｌＣｌ_３、ＷＦ_６、ＴｉＣｌ_３、ＴａＣｌ_５等のハロゲン化金属等が挙げられる。
また、この場合のＳｉ原料ガスと混合して導入してもよい添加ガス又はキャリアガスとしては、Ｈ_２、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎが挙げられる。

Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、Ｔａ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、ＴｉＮ、ＷＯ_３等の金属化合物薄膜を形成する場合の原料としては、第１には、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）等の有機金属等が挙げられる。
第２には、トリエチルアルミニウム（ＴＥＡｌ）、トリイソブチルアルミニウム（ＴＩＢＡｌ）、ジメチルアルミニウムハイドライド（ＤＭＡｌＨ）等の有機金属等が挙げられる。
第３には、タングステンカルボニル（Ｗ(ＣＯ)_６）、モリブデンカルボニル（Ｍｏ(ＣＯ)_６）等の有機金属、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧａ）等の有機金属等が挙げられる。
第４には、ＡｌＣｌ_３、ＷＦ_６、ＴｉＣｌ_３、ＴａＣｌ_５等のハロゲン化金属等が挙げられる。
また、この場合の同時に導入する酸素原料ガスまたは窒素原料ガスとしては、Ｏ_２、Ｏ_３、Ｈ_２Ｏ、ＮＯ、Ｎ_２Ｏ、ＮＯ_２、Ｎ_２、ＮＨ_３、Ｎ_２Ｈ_４、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）等が挙げられる。

基体表面をエッチングする場合のエッチング用ガスとしては、Ｆ_２、ＣＦ_４、ＣＨ_２Ｆ_２、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_３Ｆ_８、Ｃ_４Ｆ_８、ＣＦ_２Ｃｌ_２、ＳＦ_６、ＮＦ_３、Ｃｌ_２、ＣＣｌ_４、ＣＨ_２Ｃｌ_２、Ｃ_２Ｃｌ_６等が挙げられる。
フォトレジスト等基体表面上の有機成分をアッシング除去する場合のアッシング用ガスとしては、Ｏ_２、Ｏ_３、Ｈ_２Ｏ、ＮＯ、Ｎ_２Ｏ、ＮＯ_２、Ｈ_２等が挙げられる。
被処理基体１０３表面改質にも適用する場合、使用するガスを適宜選択することにより、例えば基体もしくは表面層としてＳｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｔａ等を使用できる。
Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｔａ等を使用してこれら基体もしくは表面層の酸化処理あるいは窒化処理さらにはＢ、Ａｓ、Ｐ等のドーピング処理等が可能である。
さらに本発明において採用する成膜技術はクリーニング方法にも適用できる。その場合酸化物あるいは有機物や重金属等のクリーニングに使用することもできる。

被処理基体１０３を酸化表面処理する酸化性ガスとしては、Ｏ_２、Ｏ_３、Ｈ_２Ｏ、ＮＯ、Ｎ_２Ｏ、ＮＯ_２等が挙げられる。
また、被処理基体１０３を窒化表面処理する窒化性ガスとしては、Ｎ_２、ＮＨ_３、Ｎ_２Ｈ_４、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）等が挙げられる。
基体表面の有機物をクリーニングする場合、又はフォトレジスト等被処理基体１０３表面上の有機成分をアッシング除去する場合のクリーニング／アッシング用ガスとしては、例えばＯ_２、Ｏ_３、Ｈ_２Ｏ、ＮＯ、Ｎ_２Ｏ、ＮＯ_２、Ｈ_２等が挙げられる。
また、基体表面の無機物をクリーニングする場合のクリーニング用ガスとしては、Ｆ_２、ＣＦ_４、ＣＨ_２Ｆ_２、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_４Ｆ_８、ＣＦ_２Ｃｌ_２、ＳＦ_６、ＮＦ_３等が挙げられる。

一方、ガス排出部１０７は、処理室のガス下流側に設けられ、図示しない圧力調整弁、圧力計、真空ポンプ及び制御部と共に圧力調整機構を構成する。
即ち、図示しない制御部は、真空ポンプを運転しながら、プラズマ処理室１０２の圧力を検出する圧力計が所定の値になるように、プラズマ処理室１０２の圧力を調整する。
その圧力の調整では、弁の開き具合で調整する圧力調整弁（例えば、ＶＡＴ製の圧力調整機能つきゲートバルブやＭＫＳ製排気スロットバルブ）を制御することによって調節する。
この結果、ガス排出部１０７を介して、プラズマ処理室１０２の内部圧力をプラズマ処理に適した圧力に制御する。
圧力は、好ましくは１３ｍＰａから１３３０Ｐａの範囲、より好ましくは６６５ｍＰａから６６５Ｐａの範囲が適当である。
真空ポンプは、例えばドライポンプ、ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）等により構成され、図示しないコンダクタンスバルブ等の圧力調整バルブを介してプラズマ処理室１０２に接続されている。

次に、図２を参照して、本発明の実施例１のプラズマ処理装置における処理容器１０１の壁部１０１ａに入射する表面波を減衰させ、反射波の発生を抑制する構成の補足を説明する。
誘電体窓１０９は、処理容器１０１で支持される誘電体窓１０９の部分において表面波の伝播する面側に厚みを増した段差部１０９ａを有し、誘電体窓１０９の周縁部はテーパ形状を有する構成であった。
また、誘電体窓１０９の周縁部には表面波の進行波１１０を減衰するための抵抗体２０２が隣接し、処理容器１０１の壁部１０１ａには冷却手段２０３を備える構成であった。

抵抗体２０２の材料としては、一例として、カルボニル鉄（Ｆｅ（ＣＯ）_５）や、フェライト等の磁性材等が挙げられる。
その他、Ａｌ，Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ｚｎ，Ｐｂ，Ｍｇ及びこれらの合金等の導電性金属を含有させた樹脂やシリコーンゴム、セラミック等の誘電材、又はポリウレタンやポリスチロール等の樹脂でもよい。
抵抗体２０２の材料には、カーボン等他の材料を含むものであってもよく、さらに磁性材や誘電材や樹脂等を混合、若しくは積層したものであってもよい。
さらに、誘電体窓１０９周縁部及び抵抗体２０２の周囲には、処理容器１０１及び高周波電力供給手段１０８等の金属導体が隣接されている。
抵抗体２０２は、表面波の進行波１１０を減衰させるとその電力を熱へと変換し発熱するため、これを冷却するための冷却手段２０３が抵抗体２０２の近傍に配設されている。

次に、図２を参照して、本発明の実施例１のプラズマ処理装置における処理容器１０１の壁部１０１ａに入射する表面波の進行波１１０を減衰させ、反射波の発生を抑制する作用を説明する。
まず、プラズマ処理装置の処理容器１０１内を排気手段（不図示）によりガス排出部１０７を介して十分真空引きする。
次にガス導入手段（不図示）によりガス導入部１０６から所定の流量のガスをプラズマ処理室１０２内に導入し、排気手段中に設けられたコンダクタンスバルブ（不図示）により所望の圧力に保持する。
続いて、高周波電力供給手段１０８より高周波電力を放射し、誘電体１０９を介して放電を行いプラズマ処理室１０２内にプラズマを生成し、被処理基体１０３をプラズマ処理する。
かくて、プラズマ中の電子密度が高周波のカットオフ条件よりも高くなると、高周波はプラズマ中を進入できずプラズマと誘電体１０９との境界に沿うように伝播する表面波のモードのプラズマが生じる。

誘電体１０９とプラズマとの境界に沿うように伝播する表面波は、プラズマ中の電子にエネルギーを与え減衰していく。
ただし、従来のようにプラズマによる表面波の吸収長が処理容器１０１のサイズよりも長い場合は、表面波は通常金属から成る処理容器１０１の壁部１０１ａで反射する。
従来は、表面波の進行波１１０と反射波とが互いに干渉して特有なモードの定在波が共鳴的に励起された。
しかし、本発明の実施例１では、表面波の進行波１１０を誘電体窓１０９を介して抵抗体２０２で吸収する。
誘電体窓１０９の段差部１０９ａの長さが、少なくとも誘電体窓１０９内を伝播するマイクロ波の波長の１／４よりも長いため、表面波の進行波１１０を抵抗体２０２に伝える効率は良好である。

抵抗体２０２は、誘電体窓１０９からの表面波の進行波１１０を効率よく吸収するのは、実施例１で示すように抵抗体２０２の材質にも大きな要因がある。
即ち抵抗体２０２は、透磁損失により表面波１１０を減衰させる磁性電波吸収材料、又は誘電損失により表面波１１０を減衰させる誘電性電波吸収材料を含むためである。
抵抗体２０２は、表面波の進行波１１０を吸収すると、その電力で発熱するが、その熱量は冷却手段２０３により吸収される。
以上の結果、表面波のモードのプラズマは、投入する高周波電力等の放電条件を変えた場合でも、プラズマの電子密度やその空間分布が急激に変化する所謂モードジャンプという現象は防止される。
このため、本発明の実施例１のプラズマ処理装置は、プラズマを安定して生成し、被処理基体１０３を安定してプラズマ処理することができる。
特に広い面積の被処理基体１０３を高品質処理するために、広い面積で均一な平板状プラズマを安定して発生できる。

次に、本発明の実施例２を説明する。
図３は本発明の実施例２のプラズマ処理装置の要部を拡大して示す断面図である。なお図１、図２に示す部分と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
本例の場合、一つには、誘電体窓１０９の両端の形状的構成が実施例１の場合と相違する。
即ち、反射抑制手段の一要素である誘電体窓１０９の両端の側端は、図３に示すように、くさび形状に形成されており、そのくさび形状の部分１０９ｃの外面には、同じく反射抑制手段の一要素であるさび形状の抵抗体２０２ａが隣接して配設されている。
処理容器１０１の上端の壁部１０１ａの形状的構成は、誘電体窓１０９の両端のくさび形状、及びくさび形状の抵抗体２０２ａを隣接して配置させるための形状的構成を有する。
本発明の実施例２のプラズマ処理装置のその他の構成等については、実施例１の場合と同様であり、ここではその詳しい説明は省略する。

本発明の実施例２においては、誘電体窓１０９の両端の側端が、例えば突出するくさび形状に形成されているため、表面波の進行波１１０を吸収する面積が大きく、表面波の吸収効率が向上されている。
また、抵抗体２０２ａも、同じくくさび形状に形成されているため、表面波の吸収効率がよく、しかも発熱の排熱面積も大きくなっている。
このため、本発明の実施例２のプラズマ処理装置も、所謂モードジャンプという現象を防止し、プラズマをより安定して生成し、被処理基体１０３のプラズマ処理をより安定させることができる。

次に、本発明の実施例３を説明する。
図４は本発明の実施例３のプラズマ処理装置の要部を拡大して示す断面図である。なお図１、図２に示す部分と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
本例の場合、一つには、誘電体窓１０９の両端の形状的構成が実施例１の場合と相違する。
即ち、反射抑制手段の一要素である誘電体窓１０９の両端の側端は、図４に示すように、多段形状に形成されており、その多段形状の部分１０９ｄの外面には、同じく反射抑制手段の一要素である多段形状の部分を有する抵抗体２０２ｂが配設されている。
処理容器１０１の上端の壁部１０１ａの形状的構成は、誘電体窓１０９の両端の多段形状、及び多段形状を有する抵抗体２０２ｂを隣接して配置させるための形状的構成を有する。
本発明の実施例３のプラズマ処理装置のその他の構成等については、実施例１の場合と同様であり、ここではその詳しい説明は省略する。

本発明の実施例３においては、誘電体窓１０９の両端の側端が、多段形状に形成されているため、表面波の進行波１１０を吸収する面積が大きく、表面波の吸収効率が向上されている。
また、抵抗体２０２ｂも、同じく多段形状の部分を有するため、表面波の吸収効率がよく、しかも発熱効率の向上の観点からも表面波の減衰効率が向上する。
このため、本発明の実施例３のプラズマ処理装置も、所謂モードジャンプという現象を防止し、プラズマをより安定して生成し、被処理基体１０３のプラズマ処理をより安定させることができる。

次に、本発明の実施例４を説明する。
図５は本発明の実施例４のプラズマ処理装置の要部を拡大して示す断面図である。
なお図１、図２に示す部分と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
本例の場合、一つには、反射抑制手段の一要素である誘電体窓１０９の両端の形状的構成が実施例１の場合と相違する。
即ち、誘電体窓１０９の両端の側端は、図５に示すように、図示垂直の平坦形状の周縁部１０９ｆを有し、周縁部１０９ｆの外面には、同じく平坦部分を有する反射抑制手段の一要素であるチューブ２０２ｃが配設されている。
チューブ２０２ｃは、例えば角型のフレーム状に構成されており、内部の角型の空間を冷媒５０２が循環する。
処理容器１０１の上端の壁部１０１ａの形状的構成は、誘電体窓１０９の両端の垂直平坦形状、及びチューブ２０２ｂを隣接して配置させるための形状的構成を有する。

即ち、本発明の実施例４の反射抑制手段は、次の構成を有する。即ち第１に、誘電体窓１０９を処理容器１０１の壁部１０１ａが支持する部分が突出される誘電体窓１０９の段差部１０９ａを有する。
第２に、誘電体窓１０９の端部において図示垂直方向を向く平坦部分（周縁部）１０９ｆを有する。
第３に、誘電体窓１０９の周縁部１０９ｆに隣接する角型フレーム状のチューブ２０２ｃを有する。ただしチューブ２０２ｃに代って同形状の抵抗体を用いてもよい。
第４に、角型フレーム状のチューブ２０２ｃ内の空間を循環され、表面波１１０を減衰させる液体状の冷媒５０２を有する。冷媒５０２は、表面波の進行波１１０を減衰させ、装置外部に熱を除外する。

冷媒５０２は、少なくとも誘電率あるいは誘電正接の内のいずれかが誘電体窓１０９よりも大きく、誘電損失が誘電体窓１０９よりも大きい。
誘電体窓１０９を処理容器１０１の壁部１０１ａが支持する部分において突出される誘電体窓１０９の段差部１０９ａの長さは、少なくとも誘電体窓１０９内を伝播するマイクロ波の波長の１／４よりも長い。
誘電体窓１０９を透過して処理容器１０１内に投入される高周波電力の投入手段は、マルチスロットアンテナである。

（実施例４の反射抑制手段の補足の説明）
一方、誘電体窓１０９の段差部１０９ａは、処理容器１０１によって支持される誘電体窓１０９の部分で表面波の進行波１１０の伝播する面側に厚みを増した構成である。
また、液体状の冷媒５０２は、例えばマイクロ波が透過しやすいポリエチレンやテフロン（登録商標）製のチューブ２０２ｃ内を循環し、装置外部の図示しない冷凍機によって所定の温度を保つように冷却される。
表面波の進行波１１０を吸収する液体状の冷媒５０２は、少なくとも水を含むのが好ましい。

水はマイクロ波帯の高周波に対する誘電正接が高く、入射した表面波の進行波１１０を効率よく減衰することが可能である。
液体状の冷媒５０２に水を含む場合、装置外部の図示しない冷凍機によって例えば１０℃から３０℃の範囲に保つのが好ましい。
水は温度が高くなるにつれて誘電正接が減少し、また逆に水が凍った場合も誘電正接が急激に減少するため、前記温度範囲に保つことにより最も表面波の進行波１１０の減衰効率を高くする。
なお本発明の実施例４のプラズマ処理装置のその他の構成等については、実施例１の場合と同様であり、ここではその詳しい説明は省略する。

次に、本発明の実施例４のプラズマ処理装置の動作例を説明する。
まず、プラズマ処理装置の処理容器１０１内を排気手段（不図示）によりガス排出部１０７を介して十分真空引きする。
次に、ガス導入手段（不図示）によりガス導入部１０６を介して所定の流量のガスをプラズマ処理室１０２内に導入し、排気手段中に設けられたコンダクタンスバルブ（不図示）により所望の圧力に保持する。
続いて、高周波電力供給手段１０８よりマイクロ波を放射し、誘電体窓１０９を介して放電を行いプラズマ処理室１０２内にプラズマを生成する。

プラズマ中の電子密度がマイクロ波のカットオフ条件よりも高くなると、マイクロ波はプラズマ中を進入できなくなり、プラズマと誘電体窓１０９との境界に沿って伝播するようになる。
即ち、マイクロ波はプラズマ中を進入できず、プラズマと誘電体窓１０９との境界に沿って伝播表面波モードのプラズマが生成される。
誘電体窓１０９とプラズマとの境界に沿って伝わる表面波の進行波１１０は、プラズマ中の電子にエネルギーを与え減衰していく。
プラズマによる表面波の吸収長が処理容器１０１サイズよりも長いとき、表面波の進行波１１０は処理容器１０１の壁部１０１ａに到達する。

このとき、従来の装置では金属から成る処理容器１０１の壁部１０１ａによって表面波の進行波１１０が反射され、入射波である進行波１１０と反射波が干渉し定在波が形成される。
しかし、本発明の実施例４では、処理容器１０１の壁部１０１ａが支持する部分において表面波の進行波１１０の伝播する面側に誘電体窓１０９の厚みが増している。
このため、処理容器１０１の壁部１０１ａでの表面波の進行波１１０の反射の発生を抑制することができる。
さらに誘電体窓１０９の端部に設けられた抵抗体等から成る減衰手段により反射を起こすことなく表面波を減衰させる。仮に反射が起きてもその強度は極めて弱い。

このためプラズマ生成領域において定在波が立ちにくく、放電条件が変動した場合においても、プラズマ中の電子密度や、その空間分布が大きく変動する所謂モードジャンプを引き起こすことがない。
したがって、本発明の実施例４のプラズマ処理装置も、所謂モードジャンプという現象を防止し、プラズマをより安定して生成し、被処理基体１０３のプラズマ処理をより安定させることができる。
例えば被処理基体１０３の表面に所定の薄膜等を形成する場合、プラズマ生成の安定化によりその薄膜形成の均一性を効率よく達成でき、生産品の品質信頼性を向上させることができる。

次に、本発明の実施例６を説明する。
図６はテーパ付き誘電体窓と抵抗体及び冷却手段を用いた本発明の実施例５のプラズマ処理装置の概要を示す断面図である。
なお図１、図２に示す部分と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
特に、本発明の実施例４の反射抑制手段は、実施例１で説明したものと同一の構成であり、詳しい説明は省略する。
しかし、本例の高周波電力供給手段１０８ａは、マイクロ波をプラズマ処理室１０２に供給するためのスロット付き無終端環状導波管を備える構成である。その詳しい説明は後述する。

一方、処理容器１０１の底面を構成する壁部は、覗き窓（図６参照）を備える構成である。処理容器１０１の材質は、アルミニウム合金製で、内径は３５０ｍｍである。
誘電体窓１０９は、窒化アルミニウム製で、中央厚み１０ｍｍ、周辺厚み３０ｍｍ、周縁が３０度のテーパを有するものを用いた。
抵抗体２０２は、カルボニル鉄粉末を含有する樹脂シートを用いた。冷却手段２０３は銅製のパイプ中に水を循環させており、装置外部の図示しない冷凍機により室温前後に保たれ、抵抗体２０２周辺を冷却する。

高周波電力供給手段１０８ａのスロット付き無終端環状導波管は、ＴＥ１０モードで、内壁断面の寸法が２７ｍｍ×９６ｍｍ（管内波長１５８．８ｍｍ）、導波管の中心径が１５１．６ｍｍ（一周長は管内波長の３倍）のものを用いた。
高周波電力供給手段１０８ａのスロット付き無終端環状導波管のＨ面には、マイクロ波をプラズマ処理室１０２へ導入するためのスロットが形成されている。
スロットは、長さ４０ｍｍ、幅４ｍｍの矩形で、中心直径が１５１．６ｍｍの位置に、放射状に６０°間隔で６本形成されている。
なお本発明の実施例５のプラズマ処理装置のその他の構成等については、実施例１の場合と同様であり、ここではその詳しい説明は省略する。

次に、本発明の実施例５のプラズマ処理装置の動作例を説明する。
まず排気系（不図示）を介してプラズマ処理室１０２内を真空排気し、１０^−２Ｐａの値まで減圧し、ガス導入部１０６を介して酸素ガスを１００ｓｃｃｍの流量でプラズマ処理室１０２内に導入した。
ついで、排気系（不図示）に設けられたコンダクタンスバルブ（不図示）を調整し、プラズマ処理室１０２内を４００Ｐａに保持した。
ついで、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源（不図示）より１．５ｋＷの電力を高周波電力供給手段１０８ａのスロット付無終端環状導波管を介して供給しプラズマ処理室１０２内にプラズマを発生させた。

プラズマ中の電子密度がカットオフ密度以上になるとプラズマ中にマイクロ波が進入できなくなり、誘電体窓１０９とプラズマとの境界に沿うように伝播する表面波モードになる。
このとき隣り合うスロット間で表面波の進行波１１０が干渉し、径方向に伸びる強い発光が３つスロット間に現れた。その後、放電を継続させてコンダクタンスバルブを調整し排気量を増加させ、１．３Ｐａにまでプラズマ処理室１０２内を徐々に減圧させた。
この間プラズマの発光パターンを覗き窓６１２より観察した。圧力が４００Ｐａの時には高周波電力供給手段１０８ａの無終端環状導波管のスロット間近傍に３つの強い発光領域が見られた。

プラズマ処理室１０２が低圧になるに従い発光領域がさらに径方向に広がり、約１５０Ｐａにはプラズマ処理容器１０１の壁部１０１ａにまで達した。このとき表面波の進行波１１０は処理容器１０１の壁部１０１ａ近傍にまで及んでいる。
しかし、本発明の実施例５では、誘電体窓１０９の周縁の抵抗体２０２により表面波の進行波１１０が減衰されるので、反射波を生じることはなかった。
さらに低圧になるにつれ発光強度が増していったが、プラズマ処理室１０２の内圧力が１．３Ｐａに至るまで発光のパターンに大きな変化は見られなかった。
またこの間、電子プローブによりプラズマ中の電子密度の測定を行ったところ電子密度は単調に増加しており、表面波の進行波１１０がモードジャンプする際に見られる電子密度の低下が起きていないことを確認した。

次にプラズマ処理室１０２内を２６６Ｐａに保持し、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源（不図示）より１．５ｋＷの電力を高周波電力供給手段１０８ａのスロット付き無終端環状導波管を介して供給しプラズマ処理室１０２内にプラズマを発生させた。
その後、放電を継続させたままマイクロ波電源の電力を３ｋＷにまで徐々に増加させ、この間のプラズマの発光パターンを覗き窓６１２より観察した。
その結果、マイクロ波電源より投入する電力が１．５ｋＷの時には高周波電力供給手段１０８ａの無終端環状導波管のスロット近傍で強い発光が見られた。
マイクロ波電源からの出力が増加するに従い徐々に発光部分が径方向に広がり、約２ｋＷにはプラズマ処理容器１０２の壁部１０１にまで達した。

さらにマイクロ波電源からの出力が高出力になるにつれ発光強度が増していったが、マイクロ波電源より投入する電力が３ｋＷに至るまで発光のパターンに大きな変化は見られなかった。
またこの間、電子プローブによりプラズマ中の電子密度の測定を行ったところ電子密度は単調に増加しており、表面波がモードジャンプする際に見られる電子密度の低下が起きていないことを確認した。
このため、放電条件が変動した場合においても、プラズマ中の電子密度や、その空間分布が大きく変動する所謂モードジャンプを引き起こすことがない結果を得た。
したがって、本発明の実施例５のプラズマ処理装置も、所謂モードジャンプという現象を防止し、プラズマをより安定して生成し、被処理基体１０３のプラズマ処理をより安定させることができた。
その結果、例えば、被処理基体１０３の表面に所定の薄膜等を形成する場合等、プラズマ生成の安定化によりその薄膜形成の均一性を効率よく達成でき、品質信頼性を向上させることができた。

次に、本発明の実施例６を説明する。
図７は本発明の実施例６のプラズマ処理装置の概要を示す断面図である。なお図１に示す部分と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
ただし本例の高周波電力供給手段１０８ａは、実施例５の場合と同様にマイクロ波をプラズマ処理室１０２に供給するためのスロット付き無終端環状導波管を備える構成が採用されている。
被処理基体１０３は、φ１２”Ｐ型単結晶シリコン基板であり、その表面にフォトレジストを塗布し、さらにイオン注入したものが使用されている。以下、被処理基体１０３をシリコン基板と呼ぶ。

誘電体窓１０９は、窒化アルミニウム製で、中央厚み１０ｍｍ、周辺厚み３０ｍｍ、周縁が３０度のテーパーを有するものが用いられている。
抵抗体２０２には、カルボニル鉄粉末を含有する樹脂シートを用いた。冷却手段２０３は、銅製のパイプ中に水を循環させており、装置外部の図示しない冷凍機により室温前後の温度に保たれる。循環する水は、抵抗体２０３の周辺を冷却する。
なお本発明の実施例６のプラズマ処理装置のその他の構成等については、実施例１の場合と同様であり、ここではその詳しい説明は省略する。

次に、図７を参照して、本発明の実施例６のプラズマ処理装置（マイクロ波プラズマ処理装置）を使用し、フォトレジストのアッシング処理を行った場合を説明する。
まず、シリコン基板１０３を支持手段１０４上に設置した後、排気系（不図示）を介してプラズマ処理室１０２内を真空排気し、１０−2Ｐａの値まで減圧し、続いて調温部（ヒータ）１０５に通電し、シリコン基板１０３を２８０℃に加熱、保持した。
さらにガス導入部１０６を介して酸素ガスを５００ｓｃｃｍの流量でプラズマ処理室１０２内に導入した。ついで、排気系（不図示）に設けられたコンダクタンスバルブ（不図示）を調整し、プラズマ処理室１０２内を２６Ｐａに保持した。

ついで、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源（不図示）より３ｋＷの電力を高周波電力供給手段１０８ａのスロット付無終端環状導波管を介して供給し、表面波プラズマを発生させ３０秒間アッシング処理を行った。
続いてプラズマ放電を継続させたままコンダクタンスバルブを調整し、プラズマ処理室１０２内の圧力を４００Ｐａにまで増圧し、さらに３０秒間アッシング処理を行った。
その結果、シリコン基板１０３上のレジストはアッシングによって全面的に除去され、また残渣も見あたらなかった。
本発明の実施例６のプラズマ処理装置も、所謂モードジャンプという現象を防止し、プラズマをより安定して生成し、シリコン基板１０３上のレジストのアッシング処理をより安定して行うことができ、その品質信頼性を向上させることができた。

次に、本発明の実施例７を説明する。
図８は本発明の実施例７のプラズマ処理装置（マイクロ波プラズマ処理装置）の概要を示す断面図である。
本発明の実施例７の反射抑制手段は、実施例４で説明したものと同一の構成であり、詳しい説明は省略する。
本例の高周波電力供給手段１０８ａは、マイクロ波をプラズマ処理室１０２に供給するためのスロット付き無終端環状導波管を備える構成である。一方、調温部１０５にはチラーを用いている。

次に、図８に示す本発明の実施例７のプラズマ処理装置を使用し、半導体基体の酸化および窒化処理を行った場合を説明する。
被処理基体１０３は、φ１２”Ｐ型単結晶シリコン基板であり、ＲＣＡ洗浄により表面の自然酸化膜や重金属不純物等を除去したものを使用した。以下、被処理基体１０３をシリコン基板と呼ぶ。
誘電体窓１０９の材質は石英製で、中央厚み１５ｍｍ、周辺厚み３０ｍｍ、周縁が３０度のテーパを有するものを用いた。抵抗体２０２はアルミ粉末を含有するゴムシートを用いた。

まず、シリコン基板１０３を支持手段１０４上に設置した後、排気系を介してプラズマ処理室１０２内を真空排気し、１０^−２Ｐａの値まで減圧させた。
続いて調温部１０５に通電し、シリコン基板１０３を２８０℃に加熱、保持した。さらにガス導入部１０６を介して酸素ガスを５００ｓｃｃｍの流量でプラズマ処理室１０２内に導入した。
ついで、排気系に設けられたコンダクタンスバルブ（不図示）を調整し、プラズマ処理室１０２内を４００Ｐａに保持した。
ついで、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源より３ｋＷの電力を高周波電力供給手段１０８ａのスロット付無終端環状導波管を介してプラズマ処理室１０２内に供給し、表面波プラズマを発生させ６０秒間酸化処理を行った。

次に一旦マイクロ波の供給及びガス導入を停止し、プラズマ処理室１０２内を真空排気し、１０^−２Ｐａの値まで減圧した。ガス導入部１０６を介して窒素ガスを２００ｓｃｃｍの流量で処理室１０２内に導入した。
ついで、コンダクタンスバルブを調整し、処理室１０２内を６６Ｐａに保持した。
ついで、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源より３ｋＷの電力を高周波電力供給手段１０８ａのスロット付無終端環状導波管を介してプラズマ処理室１０２内に供給し、表面波プラズマを発生させ３０秒間窒化処理を行った。
処理終了後、シリコン基板１０３上に形成された酸窒化膜厚をエリプソメーターにより測定したところ、平均膜厚は２.９ｎｍ、面内均一性は±２．８％と良好であった。
本発明の実施例７のプラズマ処理装置も、所謂モードジャンプという現象を防止し、プラズマをより安定して生成し、シリコン基板１０３上の酸窒化膜厚の良好な均一性をより安定して得ることができ、その品質信頼性を向上させることができた。

次に、図８を参照して、本発明の実施例８のプラズマ処理装置（マイクロ波プラズマ処理装置）を使用し、ヴィアホールのエッチング処理を行った場合を説明する。
なお本発明の実施例８のプラズマ処理装置は、上記実施例７に示すものと同一であり、その詳しい説明は省略する。
被処理基体１０３は、φ１２”シリコン基板である。以下、被処理基体１０３をシリコン基板と呼ぶ。
シリコン基板１０３には、基板１０３上にはチタンナイトライドのバリア層の上にＴＥＯＳ膜が積層されており、さらにフォトレジストによる開口径０．１３μｍのヴィアホールのマスクパターンが形成されているものを使用した。
誘電体窓１０９の材質は、窒化アルミニウム製で、中央厚み１０ｍｍ、周辺厚み３０ｍｍを有するものを用いた。冷媒５０２はテフロン（登録商標）製のパイプ中を循環させた水であり、装置外部の図示しない冷凍機により室温前後の温度に保たれる。

まず、シリコン基板１０３を支持手段１０４上に設置した後、排気系を介してプラズマ処理室１０２内を真空排気し、１０^−２Ｐａの値まで減圧させた。続いて調温部（チラー）１０５により、シリコン基板１０３を１０℃に冷却、保持した。
さらにガス導入部１０６を介してＣＦ_４、ＣＨＦ_３及びＡｒをそれぞれ１０ｓｃｃｍ、４０ｓｃｃｍ、２００ｓｃｃｍの流量でプラズマ処理室１０２内に導入し、ついで排気系に設けられたコンダクタンスバルブを調整し、処理室１０２内を２６Ｐａに保持した。
ついでＲＦバイアス電源８１１によりステージに３００ｋＨｚのＲＦ高周波を印加した。
ついで２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源より１．５ｋＷの電力を高周波電力供給手段１０８ａのスロット付無終端環状導波管を介してプラズマ処理室１０２内に供給し、表面波プラズマを発生させ９０秒間エッチング処理を行った。

次に一旦マイクロ波の供給及びガス導入を停止し、プラズマ処理室１０２内を真空排気し、１０^−２Ｐａの値まで減圧した。
続いてガス導入部１０６を介してＣＦ_４、ＣＨＦ_３及びＡｒをそれぞれ１０ｓｃｃｍ、１０ｓｃｃｍ、２００ｓｃｃｍの流量でプラズマ処理室１０２内に導入した。
ついで、コンダクタンスバルブを調整し、プラズマ処理室１０２内を６６Ｐａに保持した。
ついで、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源より１．５ｋＷの電力を高周波電力供給手段１０８ａのスロット付無終端環状導波管を介して供給し、表面波プラズマを発生させ２０秒間オーバーエッチ処理を行った。
処理終了後、エッチングの断面形状をＳＥＭにより観察を行ったところ、レジストとの選択性や垂直性も良く、ボーイング等の形状不良も見られなかった。
本発明の実施例８のプラズマ処理装置も、所謂モードジャンプという現象を防止し、プラズマをより安定して生成し、良好なエッチングの断面形状を得ることができ、その品質信頼性を向上させることができた。

次に、本発明の実施例９を説明する。
図９は本発明の実施例９のプラズマ処理装置（マイクロ波プラズマ処理装置）の概要を示す断面図である。
本発明の実施例９の反射抑制手段は、実施例４で説明したものと同一の構成であり、詳しい説明は省略する。
本例の高周波電力供給手段１０８には、同軸導入マルチスロットアンテナ１０８ｂを適用している。

次に、図９を参照して、本発明の実施例９のマイクロ波プラズマ処理装置を使用し、半導体素子のシンタリング処理を行った場合を説明する。
被処理基体１０３は、φ１２”Ｐ型単結晶シリコン基板である。以下、被処理基体１０３をシリコン基板と呼ぶ。
シリコン基板１０３には、キャパシター素子が形成され、その表面を保護する保護膜が形成された直後のものを使用した。同軸導入マルチスロットアンテナ１０８ｂによりマイクロ波はＴＥＭモードで給電される。
誘電体窓１０９の材質は石英製で、中央厚み１５ｍｍ、周辺厚み３０ｍｍを有するものを用いた。冷媒５０２はテフロン（登録商標）製のパイプ中を循環させた水であり、装置外部の図示しない冷凍機により室温前後の温度に保たれる。

まず、シリコン基板１０３を支持手段１０４上に設置した後、排気系を介してプラズマ処理室１０２内を真空排気し、１０^−２Ｐａの値まで減圧させた。続いて調温部（ヒータ）１０５に通電し、シリコン基板１０３を２８０℃に加熱、保持した。
さらにガス導入部１０６を介して水素ガスを２ｓｌｍの流量でプラズマ処理室１０２内に導入した。ついで、排気系に設けられたコンダクタンスバルブを調整し、プラズマ処理室１０２内を４００Ｐａに保持した。
ついで、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源より３ｋＷの電力を同軸導入マルチスロットアンテナ１０８ｂを介してプラズマ処理室１０２内に供給し、表面波プラズマを発生させ３０分間シンタリング処理を行った。
処理終了後、キャパシター素子の電気特性評価を行ったところ、界面準位密度は２．９×１０^１０ｅＶ^−１ｃｍ^−２程度と良好な結果が得られた。
本発明の実施例９のプラズマ処理装置も、所謂モードジャンプという現象を防止し、プラズマをより安定して生成し、キャパシター素子の良好な電気特性を安定して得ることができ、その品質信頼性を向上させることができた。

本発明の実施例１のプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。本発明の実施例１のプラズマ処理装置の要部、即ちテーパー形状周縁を有する誘電体窓と抵抗体と冷却手段の部分を拡大して示す要部拡大断面図である。本発明の実施例２のプラズマ処理装置の要部、即ちくさび状周縁を有する誘電体窓と抵抗体と冷却手段の部分を拡大して示す要部拡大断面図である。本発明の実施例３のプラズマ処理装置の要部、即ち多段形状周縁を有する誘電体窓と抵抗体と冷却手段の部分を拡大して示す要部拡大断面図である。本発明の実施例４のプラズマ処理装置の要部、即ち誘電体窓と冷媒の部分を拡大して示す要部拡大断面図である。本発明の実施例５のプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。本発明の実施例６のプラズマ処理装置の概要を示す断面図である。本発明の実施例７及び実施例８のプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。本発明の実施例９のプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。従来のプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。図１０に示す従来のプラズマ処理装置の要部を拡大して示す要部拡大断面図である。

符号の説明

１０１処理容器１０１ａ壁部
１０２プラズマ処理室１０３被処理基体
１０４支持手段１０５調温部
１０６ガス導入部１０７ガス排出部
１０８，１０８ａ高周波電力供給手段
１０９誘電体窓１０９ａ段差部
１０９ｂテーパ状の部分１０９ｃくさび形状の部分
１０９ｄ多段形状の部分１０９ｆ周縁部
１１０表面波の進行波１１１反射波
２０２，２０２ａ，２０２ｂ抵抗体
２０２ｃチューブ
２０３冷却手段
５０２冷媒

Claims

誘電体窓を透過して処理容器内に投入された高周波電力による表面波のモードのプラズマを生成し、被処理基体の処理を行うプラズマ処理装置において、
前記誘電体窓と前記プラズマとの境界面を伝播し前記処理容器の壁部に入射する前記表面波を減衰させ、前記処理容器の壁部からの前記表面波の反射を抑制する反射抑制手段を有することを特徴とするプラズマ処理装置。
前記反射抑制手段は、入射した前記表面波を減衰させる減衰手段と、
前減衰手段を冷却する手段と、を有することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
前記減衰手段は、前記処理容器によって支持される前記誘電体窓が突出される前記誘電体窓の段差部と、
テーパー状、くさび状、多段形状の内のいずれかの形状を有する前記誘電体窓の周縁部と、
前記誘電体窓の周縁部に隣接し前記表面波を減衰させる抵抗体と、
前記誘電体窓の周縁部及び前記抵抗体と隣接する金属導体から成る前記処理容器の壁部と、を有することを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理装置。
前記抵抗体は、透磁損失により前記表面波を減衰させる磁性電波吸収材料、誘電損失により表面波を減衰させる誘電性電波吸収材料の内のいずれかを含むことを特徴とする請求項３に記載のプラズマ処理装置。
前記誘電性電波吸収材料を含む前記抵抗体は、少なくとも誘電率あるいは誘電正接の内のいずれかが前記誘電体窓よりも高く、前記誘電損失が前記誘電体窓よりも大きい誘電体であることを特徴とする請求項４に記載のプラズマ処理装置。
前記反射抑制手段は、前記誘電体窓を前記処理容器の壁部が支持する部分が突出される前記誘電体窓の段差部と、
前記誘電体窓の周縁部と、
前記誘電体窓の周縁部に隣接し循環され、前記表面波を減衰させる液体状の冷媒と、を有し、
前記表面波を減衰させ、装置外部に熱を除外することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
前記冷媒は、少なくとも誘電率あるいは誘電正接の内のいずれかが前記誘電体窓よりも大きく、前記誘電損失が前記誘電体窓よりも大きいことを特徴とする請求項６に記載のプラズマ処理装置。
前記冷媒は、少なくとも水を含むことを特徴とする請求項７に記載のプラズマ処理装置。
前記誘電体窓を前記処理容器の壁部が支持する部分において突出される前記誘電体窓の段差部の長さは、少なくとも前記誘電体窓内を伝播するマイクロ波の波長の１／４よりも長いことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
前記誘電体窓を透過して前記処理容器内に投入される前記高周波電力の投入手段は、マルチスロットアンテナであることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のプラズマ処理装置。