JP3227949B2

JP3227949B2 - プラズマ処理方法及び装置

Info

Publication number: JP3227949B2
Application number: JP28904493A
Authority: JP
Inventors: 聡大谷; 浩哉桐村
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 1993-11-18
Filing date: 1993-11-18
Publication date: 2001-11-12
Anticipated expiration: 2016-11-12
Also published as: JPH07142400A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は薄膜トランジスタ、半導
体利用の各種センサのような半導体を利用したデバイス
や太陽電池その他を製造するにあたり、基板上に成膜す
るプラズマＣＶＤや、配線パターン等を得るために、形
成した膜を所定パターンに従ってエッチングするプラズ
マエッチングのようなプラズマ処理に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラズマＣＶＤ装置は各種タイプのもの
が知られている。その代表例として、図５に示す平行平
板型のプラズマＣＶＤ装置について説明すると、この装
置は真空容器１を有し、その中に被成膜基板Ｓ１を設置
する基板ホルダを兼ねる電極２及びこの電極に対向する
電極３が設けられている。

【０００３】電極２は、通常、接地電極とされ、また、
この上に設置される基板Ｓ１を成膜温度に加熱するヒー
タ２１を付設してある。なお、輻射熱で基板Ｓ１を加熱
するときは、ヒータ２１は電極２から分離される。電極
３は、電極２との間に導入される成膜用ガスに高周波電
力や直流電力を印加してプラズマ化させるための電力印
加電極で、図示の例ではマッチングボックス３１を介し
て高周波電源３２に接続されている。

【０００４】また、図示の例では、電極３は、電極の一
部を構成するガスノズル３３の開口部に多孔電極板３４
を設けたもので、電極板３４には、直径０．５ｍｍ程度
のガス供給孔を多数形成してあり、ガスノズル３３から
供給されるガスが各孔から両電極間に全体的に放出され
るようにしてある。このような構成は広面積基板上に成
膜するのに適している。

【０００５】真空容器１には、さらに、開閉弁５１を介
して排気ポンプ５２を配管接続してあるとともに、前記
ガスノズル３３にはガス供給部４を配管接続してある。
ガス供給部４には、１又は２以上のマスフローコントロ
ーラ４２１、４２２・・・・及び開閉弁４３１、４３２
・・・・を介して、所定量の成膜用ガスを供給するガス
源４４１、４４２・・・・が含まれている。

【０００６】この平行平板型プラズマＣＶＤ装置による
と、成膜対象基板Ｓ１が真空容器１内の電極２上に設置
され、該容器１内が弁５１の操作と排気ポンプ５２の運
転にて所定真空度とされ、ガス供給部４からノズル３３
及び電極板３４のガス供給孔を介して成膜用ガスが導入
される。また、高周波電極３に電源３２から高周波電力
が印加され、それによって導入されたガスがプラズマ化
され、このプラズマの下で基板Ｓ１表面に所望の膜が形
成される。

【０００７】また、プラズマエッチング装置も各種タイ
プのものが知られている。その代表例として図６に示す
平行平板型のエッチング装置について説明すると、この
装置も真空容器１０を備え、その中には、エッチング対
象膜を形成した基板Ｓ２を設置する基板ホルダを兼ねる
電極２０及び電極２０に対向配置された電極３０を備え
ている。

【０００８】電極２０は、電極３０との間に導入される
エッチング用ガスに高周波電力や直流電力を印加してプ
ラズマ化させるための電力印加電極として使用され、図
示の例ではマッチングボックス２０１を介して高周波電
源２０２に接続されている。電極３０は接地電極であ
り、電極の一部を構成するガスノズル３０１の開口部に
多孔電極板３０２を設けたもので、電極板３０２には直
径０．５ｍｍ程度のガス供給孔を多数形成してあり、ガ
スノズル３０１から供給されるガスが該孔から両電極間
に全体的に放出されるようになっている。

【０００９】真空容器１０には、さらに、開閉弁７１を
介して排気ポンプ７２を配管接続してあるとともに、前
記ガスノズル３０１にはガス供給部６を配管接続してあ
る。ガス供給部６には、１又は２以上のマスフローコン
トローラ６２１、６２２・・・・及び開閉弁６３１、６
３２・・・・を介して所定量のエッチング用ガスを供給
するガス源６４１、６４２・・・・が含まれている。

【００１０】このエッチング装置によると、エッチング
対象基板Ｓ２が容器１０内の高周波電極２０上に設置さ
れ、該容器１０内が弁７１の操作と排気ポンプ７２の運
転にて所定真空度とされ、ガス供給部６からエッチング
用ガスがノズル３０１及び電極板３０２のガス供給孔を
介して導入される。また、電極２０に高周波電源２０２
から高周波電力が印加され、それによって導入されたガ
スがプラズマ化され、このプラズマの下に基板Ｓ２上の
膜がエッチングされる。なお、電極２０は、必要に応
じ、水冷装置２００等で冷却されることもある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなプラズマＣＶＤ処理では、プラズマ中の気相反応に
より発生する微粒子が基板表面に形成される膜に付着し
たり、その中に混入したりして膜質を悪化させるという
問題があり、また、発生した微粒子が真空容器内各部に
付着してそれを汚染するという問題がある。真空容器内
各部に付着する微粒子については、これがやがて剥落し
て、処理対象基板に付着する恐れがあるので、除去清掃
しなければならず、手間を要する。

【００１２】特に、気相反応により微粒子が形成され、
それが大きく成長する可能性の高い成膜、例えば、シラ
ン（ＳｉＨ₄）と水素（Ｈ₂）からアモルファスシリコ
ン（ａ−Ｓｉ）膜を、シランとアンモニア（ＮＨ₃）か
らアモルファスシリコンナイトライド（ａ−ＳｉＮ）膜
を、シランと一酸化二窒素（亜酸化窒素）（Ｎ₂Ｏ）か
らアモルファスシリコンオキサイド（ａ−ＳｉＯ₂）膜
を形成するような成膜では、基板表面に形成される膜に
付着したり、その中に混入したりする微粒子のサイズが
形成される膜の膜厚に対し大きく、その結果、その膜が
絶縁膜である場合において成膜後洗浄処理すると、その
微粒子の部分がピンホールとなって絶縁不良が生じた
り、その膜が半導体膜であると、半導体特性が悪化する
といった問題がある。

【００１３】また、プラズマエッチング処理において
も、同様に気相反応により微粒子が形成され、これが被
エッチング面に付着したり、真空容器内各部に付着する
等の問題がある。例えば、エッチングにより配線パター
ンを形成する場合において、かかる微粒子はパターンニ
ングの精度の悪化をもたらし、細線形成においては断線
を招くことがある。

【００１４】また、このようなプラズマ処理における問
題は微粒子発生が多くなる高速成膜や高速エッチングの
妨げとなっている。このような問題を解決する手法とし
て、特開平５−５１７５３号公報、特開平５−１５６４
５１号公報等は、プラズマＣＶＤにおいて、所定周波数
の高周波電力をパルス変調した電力をプラズマ生成用電
力として印加することを教えている。これは、膜質を悪
化させる、ダストやパーティクルと呼ばれる微粒子を発
生させると考えられる反応種の寿命が、成膜に寄与する
と考えられる反応種の寿命より短いことを利用して、印
加する高周波電力をパルス変調してオンオフすること
で、成膜に寄与する反応種を確保しながらダスト発生の
原因となる反応種の発生を抑制して微粒子発生を抑制し
ようとするものである。

【００１５】この手法はそれなりに微粒子抑制効果が認
められるものであるが、実際のパルス変調は、通常、所
定高周波電力に係る基本周波数に高調波を掛け合わせて
行われる。そのため、変調後の電力には基本周波数であ
るメインバンドに対し、それから外れた複雑な周波数成
分が入り込んでくる。図３の図（Ａ）及び（Ｂ）はこの
状態の１例を示している。図（Ａ）は基本周波数１３．
５６ＭＨｚの高周波電力をパルス変調したあとの高周波
電力波形を示し、図（Ｂ）はこれをスペクトルアナライ
ザーで測定した結果を示している。図（Ｂ）に示すよう
に、メインバンドｍ（１３．５６ＭＨｚ）に対し、複雑
なサイドバンドｓが入り込んでいる。これら他の周波数
成分のエネルギーはマッチングボックスで熱として、或
いは反射されて失われ、プラズマ生成に寄与せず、その
分電力が浪費されるし、成膜速度の向上の妨げとなる。

【００１６】サイドバンドによるエネルギー浪費は、プ
ラズマエッチングにおいてエッチング用ガスをプラズマ
化させるにあたり、エッチングに悪影響を与える微粒子
の発生を抑制しようとして、所定周波数の高周波電力に
パルス変調を行った電力をプラズマ生成用電力として印
加する場合にも発生する。そこで本発明は、真空容器内
に設けた対向する電極間に所定真空下に処理用ガスを導
入し、電力印加してプラズマ化させ、該プラズマのもと
で該真空容器内の処理対象基板にプラズマＣＶＤ法によ
るプラズマ処理又はプラズマエッチング法によるプラズ
マ処理を行うプラズマ処理方法及び装置であって、プラ
ズマ処理に好ましくない微粒子の発生を抑制しつつプラ
ズマ処理速度を従来より向上させることができるプラズ
マ処理方法及び装置を提供することを課題とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明者は前記課題を解
決するため研究を重ねたところ、処理用ガスをプラズマ
化させるために高周波電力を印加するにあたり、所定周
波数の高周波電力をサイン波による振幅変調（ＡＭ変
調）を行った状態として印加すれば、変調電力には基本
周波数であるメインバンドに対し、それから外れた他の
周波数成分が無視できる程度にしか入り込まないことに
着目した。図３の図（Ｃ）及び（Ｄ）はこの状態の１例
を示している。図（Ｃ）は基本周波数１３．５６ＭＨｚ
の高周波電力をサイン波による振幅変調を行ったあとの
高周波電力波形を示し、図（Ｄ）はこれをスペクトルア
ナライザーで測定した結果を示している。図（Ｄ）に示
すように、メインバンドｍ（１３．５６ＭＨｚ）に対
し、サイドバンドｓはごく僅かしか入り込んでいない。
本発明はこの知見に基づくものである。

【００１８】すなわち、前記課題を解決する本発明のプ
ラズマ処理方法では、前記印加するプラズマ生成用電力
を、所定周波数の高周波電力にサイン波を基本とする振
幅変調を行った状態の振幅変調高周波電力であって、サ
イン波振幅変調による基本変調波に該基本変調周波数の
整数倍の変調周波数の高調波を重ねた状態の電力とする
ことを特徴としている。また、前記課題を解決する本発
明のプラズマ処理装置は、前記プラズマ生成用電力を印
加する手段が、所定周波数の高周波電力にサイン波を基
本とする振幅変調を行った状態の振幅変調高周波電力で
あって、サイン波振幅変調による基本変調波に該基本変
調周波数の整数倍の変調周波数の高調波を重ねた状態の
電力を印加するものであることを特徴としている。

【００１９】本発明方法において、前記「所定周波数の
高周波電力にサイン波を基本とする振幅変調を行った状
態の電力」は、所定周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）
の基本高周波電力を準備し、これにサイン波を基本とす
る振幅変調を行って得たものでもよいし、当初からその
ような状態の電力であってもよい。前者電力の場合、本
発明装置における電力印加手段としては、所定周波数の
基本高周波電力を提供する電源手段、及びこれによって
提供される高周波電力に振幅変調を行う振幅モジュレー
タを含むものを例示できる。また、後者電力の場合、本
発明装置における電力印加手段としては、サイン波を基
本とする振幅変調された状態の変調波を発生する波形合
成器、及び該波形合成器により提供される振幅変調波を
増幅する増幅器を含むものを例示できる。

【００２０】そして、前記サイン波を基本とする振幅変
調は、図３の図（Ｃ）に示すようなサイン波振幅変調に
よる変調波を基本変調波として該基本変調周波数の２
倍、３倍というような整数倍の変調周波数の高調波を重
ね合わせた状態とする。図４の図（Ａ）は２倍高調波を
重ね合わせた状態の変調波の例を、同図（Ｂ）は３倍高
調波を重ね合わせた状態の変調波の例を示している。

【００２１】図３の図（Ｃ）に示すようなサイン波振幅
変調による変調波電力としては、それには限定されない
が、代表例として１３．５６ＭＨｚの高周波電力に変調
周波数１００Ｈｚから１ＭＨｚの範囲のサイン波振幅変
調を行った状態の電力を挙げることができる。この場
合、変調周波数は、プラズマ処理において好ましくない
微粒子発生の原因となるラジカル種の発生を効果的に抑
制し、また、プラズマ生成のための電力の導入を容易に
して安定的にプラズマを維持するために、前述のとおり
１００Ｈｚ〜１ＭＨｚが望ましい。

【００２２】図４の図（Ａ）や図（Ｂ）に示すような高
調波を重ねた変調波電力としては、それには限定されな
いが、代表例として１３．５６ＭＨｚの高周波電力に変
調周波数１００Ｈｚから１ＭＨｚの範囲のサイン波振幅
変調を行った基本変調波に該基本変調周波数の整数倍の
変調周波数の高調波を重ねた状態の電力を挙げることが
できる。この場合も、基本変調波の変調周波数は、プラ
ズマ処理において好ましくない微粒子発生の原因となる
ラジカル種の発生を効果的に抑制し、また、プラズマ生
成のための電力の導入を容易にして安定的にプラズマを
維持するために、前述のとおり１００Ｈｚ〜１ＭＨｚが
望ましい。

【００２３】また、プラズマ処理を実行できる高周波電
力の印加と、高周波電力の印加停止又は低下によるプラ
ズマの停止が繰り返された場合、微粒子の挙動がそれだ
け激しくなり、処理対象基板に付着し易くなるし、プラ
ズマが止まってしまうと、それまで電極又はその近傍に
トラップされていた微粒子が処理対象基板へも拡散し、
また、プラズマの誘電率が極端に変化する。そこで、本
発明の方法及び装置においては、微粒子の挙動を緩やか
にし、また、微粒子トラップ状態を維持し、或いはさら
に真空容器内からの排気にともなって該トラップ状態か
ら容器外へ輸送を可能とするために、また、プラズマの
誘電率を極端に変化させないために、印加する振幅変調
高周波電力を、最低振幅のときでも前記プラズマを維持
できる電力とすることが考えられる。この場合、電力印
加手段はそのような電力を印加できるものとする。

【００２４】

【作用】本発明のプラズマ処理方法及び装置によると、
処理対象基板が真空容器内の所定位置に設置され、該容
器内が真空排気されて所定真空状態とされ、処理用ガス
が導入される。そして電力が印加されることで該ガスが
プラズマ化され、このプラズマのもとで前記基板に目的
とする処理がなされる。

【００２５】前記電力の印加は所定周波数の高周波電力
にサイン波を基本とする振幅変調をかけた状態であっ
て、サイン波振幅変調による変調波を基本変調波とし、
該基本変調波に基本変調周波数の整数倍の変調周波数の
高調波を重ねた状態で行われる。このように振幅変調電
力が印加されることでプラズマ処理に悪影響を与える微
粒子の発生が抑制され、また、サイン波を基本とする振
幅変調を行った状態の電力を採用する故に所望の基本周
波数であるメインバンドに対するサイドバンド（他の複
雑な周波数成分）が殆どなく、従って、電力が浪費少な
く円滑にプラズマ生成のために投入され、それだけ高速
でプラズマ処理を行える。

【００２６】また、振幅変調高周波電力を最低振幅のと
きでもプラズマを維持できるものとするときは、プラズ
マの誘電率が安定化し、それだけ円滑にプラズマ処理が
実施されるし、それだけ微粒子の挙動が緩やかになると
ともに電極又はその近傍にトラップされる微粒子が被処
理基板へ拡散せず、或いはさらに真空容器内からの排気
にともなって該トラップ状態から容器外へ輸送される。

【００２７】また、振幅変調高周波電力が、基本変調波
に該基本変調周波数の整数倍の変調周波数の高調波を重
ねたものであるので、それによってプラズマＣＶＤによ
る成膜における膜の均一性や膜質等について、また、プ
ラズマエッチングにおけるエッチングの均一性等につい
て、プラズマ処理を様々に制御できる。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１の図（Ａ）は本発明に係るプラズマＣＶＤ装
置例の基本となる装置を示している。このプラズマＣＶ
Ｄ装置は、図５に示す従来装置において高周波電源３２
に代えて振幅モジュレータ３２２を接続した所定周波数
（代表的には１３．５６ＭＨｚ）の高周波電源３２１を
採用し、これをマッチングボックス３１に接続した点を
除けば図５の装置と同様の構成である。図５の装置にお
ける部品と同じ部品については同じ参照符号を付してあ
る。

【００２９】このプラズマＣＶＤ装置によると、成膜対
象基板Ｓ１が電極２に設置され、あとは、図５の装置に
ついて説明したと同様の手順で該基板表面に目的とする
成膜がなされる。但しこの装置では、プラズマ生成のた
めに印加される電力は、電源３２１により得られる所定
周波数の高周波電力に対し、モジュレータ３２２により
サイン波を基本とする振幅変調（ＡＭ変調）を行ったも
のである。

【００３０】振幅変調後の電圧波形は図１の図（Ｂ）に
示すとおりであり、最低振幅のときでもプラズマを維持
できるように変調されている。このように振幅変調を行
った高周波電力を印加するので、成膜に悪影響を及ぼす
微粒子発生原因となる寿命の短い反応種は、図１の図
（Ｃ）に示すように、発生しても消滅し易く、その結
果、微粒子発生が抑制される一方、成膜に寄与する比較
的寿命の長い反応種は、図１の図（Ｄ）に示すように一
定の水準に維持され、そのため円滑に速く成膜される。
また、最低振幅のときでもプラズマが維持されるので、
この点でも円滑に速く成膜される。また、プラズマが維
持されるので、微粒子の挙動は緩やかとなり、電極又は
その近傍にトラップされる微粒子が被処理基板Ｓ１へ拡
散せず、或いはさらに真空容器１内からの排気にともな
って該トラップ状態から容器外へ輸送される。

【００３１】かくして全体として微粒子によるプラズマ
の不安定化が抑制されるとともに処理対象基板Ｓ１への
微粒子の付着や混入が抑制され、高速成膜が可能である
とともに膜質が向上し、延いては最終製品デバイスの特
性の悪化や歩留りの低下が抑えられ、また、真空容器１
内壁等への微粒子の付着も抑制されるので装置メインテ
ナンスの点で省力化できる。

【００３２】なお、前記電源３２１及びモジュレータ３
２２に代えて、図１の図（Ｅ）に示すように、波形合成
器〔本例では任意波形発生器（ファンクションジェネレ
ータ）〕３２３及びこれに接続されたＲＦアンプ３２４
を採用し、これをマッチングボックス３１に接続するこ
と等も考えられる。これによっても所定周波数の高周波
電力にサイン波を基本とする振幅変調を行った状態の電
力を印加することができる。

【００３３】以上説明した図１の図（Ａ）の装置によ
り、ａ−Ｓｉ：Ｈ膜を形成した例を説明する。成膜条件基板：５インチシリコンウェハガス：ＳｉＨ₄ １００ｓｃｃｍＨ₂ ４００ｓｃｃｍ成膜温度：２３０℃ 成膜ガス圧：０．４Ｔｏｒｒ高周波電力：１３．５６ＭＨｚ、１５０Ｗの高周波
電力を変調周波数９００Ｈｚで５０〜３５０ＷにＡＭ変
調した電力（５０Ｗは最低振幅時、３５０Ｗは最大振幅
時）電極サイズ：３６０ｍｍ×３６０ｍｍ□ 電極間隔：４５ｍｍ（電極３−基板Ｓ１表面間距
離）この成膜では、形成されたａ−Ｓｉ：Ｈ膜における付着
微粒子数は、０．３μｍ以上の大きさのもので５個以
下、成膜速度２００Å／ｍｉｎ、真空容器等のメイン
テナンス必要回数５０バッチ（合計５０μｍ成膜）毎
であった。

【００３４】なお、図５の従来装置によると、印加電力
を１３．５６ＭＨｚ、１５０Ｗの高周波電力とする点を
除いて他は同じ成膜条件として、付着微粒子数は約５０
個、成膜速度１００Å／ｍｉｎ、真空容器等のメイン
テナンス必要回数１０バッチ（合計１０μｍ成膜）毎
であった。本発明に係るプラズマＣＶＤ装置の１例で
は、前記振幅変調高周波電力を、図４の（Ａ）、（Ｂ）
に例示するように、基本サイン波変調波に該基本変調周
波数の整数倍の変調周波数の高調波を重ねて該サイン波
を歪ませた状態とし、それによって成膜における膜の均
一性や膜質等について制御する。

【００３５】次に、本発明に係るプラズマエッチング装
置例の基本となる装置を図２を参照して説明する。この
装置は、図６に示す従来装置において電源２０２に代
え、所定周波数（代表的には１３．５６ＭＨｚ）の高周
波電源２０３に振幅モジュレータ２０４を接続したもの
を採用し、これをマッチングボックス２０１に接続した
点を除けば図６の装置と同様の構成である。図６の装置
における部品と同じ部品については同じ参照符号を付し
てある。

【００３６】このプラズマエッチング装置によると、エ
ッチング対象基板Ｓ２が高周波電極２０に設置され、あ
とは、図６の装置について説明したと同様の手順で該基
板表面の膜がエッチング処理される。但しこの装置で
は、導入されるエッチング用ガスをプラズマ化させる電
力として、電源２０３により得られる高周波電力をモジ
ュレータ２０４にてサイン波を基本とするＡＭ変調を行
ったものが投入される。そして該振幅変調高周波電力は
最低振幅でもプラズマを維持できるものとされる。

【００３７】このように振幅変調を行った高周波電力を
印加するので、エッチングに悪影響を及ぼす微粒子発生
が抑制されつつ円滑にエッチングが行われる。また、印
加される変調電力は最低振幅のときでもプラズマが維持
されるものであるため、この点でも円滑に速くエッチン
グされる。また、プラズマが維持されるので、微粒子の
挙動は緩やかとなり、電極又はその近傍にトラップされ
る微粒子が被処理基板Ｓ２へ拡散せず、或いはさらに真
空容器１内からの排気にともなって該トラップ状態から
容器外へ輸送される。

【００３８】かくして全体として微粒子によるプラズマ
の不安定化が抑制されるとともに処理対象基板Ｓ２への
微粒子の付着や混入が抑制され、高速エッチングが可能
であるとともにエッチングの均一性等が向上し、延いて
は最終製品デバイスの特性の悪化や歩留りの低下が抑え
られ、また、真空容器１内壁等への微粒子の付着も抑制
されるので装置メインテナンスの点で省力化できる。

【００３９】なお、このエッチング装置においても、前
記電源２０３及びモジュレータ２０４に代えて、波形合
成器及びこれに接続されたＲＦアンプを採用し、これを
マッチングボックス２０１に接続すること等も考えられ
る。これによっても所定周波数の高周波電力にサイン波
を基本とする振幅変調を行った状態の電力を印加するこ
とができる。

【００４０】以上説明した図２の装置により、ａ−Ｓｉ
膜をエッチングする例を説明する。エッチング条件基板：４インチシリコンウェハにａ−Ｓｉ膜を
形成した基板ガス：ＳＦ₆ ４０ｓｃｃｍＣＨＣｌ₃ 7.5 ｓｃｃｍエッチング温度：７０℃ ガス圧：８０ｍＴｏｒｒ高周波電力：１３．５６ＭＨｚ、１５０Ｗの高周波電
力を変調周波数１００ｋＨｚで５０〜２００ＷにＡＭ変
調した電力（５０Ｗは最低振幅時、２００Ｗは最大振幅
時）電極サイズ：２００ｍｍ×２００ｍｍ□ 電極間隔：５０ｍｍ（電極３０−基板Ｓ２表面間距
離）このエッチングでは、基板への付着微粒子数は、０．３
μｍ以上の大きさのもので１０個以下、エッチング速度
２４００Å／ｍｉｎ、エッチング均一性３％であった。

【００４１】なお、図６の従来装置によると、印加電圧
（１３．５６ＭＨｚ、１５０Ｗ高周波電力）の点を除い
て他は同じエッチング条件として、付着微粒子数は約８
０個、エッチング速度１５００Å／ｍｉｎ、エッチング
均一性７％であった。そして本発明に係るプラズマエッ
チング装置の一例では、前記振幅変調高調波電力を、図
４の（Ａ）、（Ｂ）に例示するように、基本サイン波変
調に該基本変調周波数の整数倍の変調周波数の高調波を
重ねて該サイン波を歪ませた状態とし、それによってプ
ラズマエッチングにおけるエッチング均一性等について
制御する。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明のプラズマ処
理方法及び装置によると、真空容器内に設けた対向する
電極間に所定真空下に処理用ガスを導入し、電力印加し
てプラズマ化させ、該プラズマのもとで該真空容器内の
処理対象基板にプラズマＣＶＤ法によるプラズマ処理又
はプラズマエッチング法によるプラズマ処理を行うプラ
ズマ処理方法及び装置であって、プラズマ処理に好まし
くない微粒子の発生を抑制しつつプラズマ処理速度を従
来より向上させることができる。

【００４３】処理用ガスのプラズマ化のために所定周波
数の高周波電力にサイン波を基本とする振幅変調を行っ
た状態の電力であって、サイン波振幅変調による変調波
を基本変調波とし、該基本変調周波数の整数倍の変調周
波数の高周波を重ねた状態の電力を印加するにあたり、
該振幅変調高周波電力を最低振幅のときでもプラズマを
維持できるものとするときは、プラズマの誘電率が安定
化し、それだけ円滑にプラズマ処理が実施されるし、そ
れだけ微粒子の挙動が緩やかになるとともに電極又はそ
の近傍にトラップされる微粒子が被処理基板へ拡散せ
ず、或いはさらに真空容器内から排気にともなって該ト
ラップ状態から容器外へ輸送される。

【００４４】また、振幅変調高周波電力が、基本変調波
に該基本変調周波数の整数倍の変調周波数の高調波を重
ねた状態のものであるので、それによってプラズマＣＶ
Ｄによる成膜における膜の均一性や膜質等について、ま
た、プラズマエッチングにおけるエッチングの均一性等
について、プラズマ処理を様々に制御できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図（Ａ）は本発明の１実施例であるプラズマＣ
ＶＤ装置の基本となる装置例の概略構成を示す図であ
り、図（Ｂ）は該装置において採用されるプラズマ生成
用電力波形例を示し、図（Ｃ）は該電力下における微粒
子発生原因反応種の変動状態を示し、図（Ｄ）は同電力
下における成膜寄与反応種の変動状態を示している。図
（Ｅ）は振幅変調電源の他の例を示している。

【図２】本発明の他の実施例であるプラズマエッチング
装置の基本となる装置例の概略構成を示す図である。

【図３】図（Ａ）はパルス変調された高周波電力の一例
を示し、図（Ｂ）は該高周波電力における周波数バンド
の測定結果を示し、図（Ｃ）はサイン波による振幅変調
高周波電力の１例を示し、図（Ｄ）は該電力下における
周波数バンドの測定結果を示している。

【図４】図（Ａ）は基本変調波に２倍高調波を重ねた高
周波電力波形を示し、図（Ｂ）は基本変調波に３倍高調
波を重ねた高周波電力波形を示している。

【図５】従来のプラズマＣＶＤ装置例の概略構成図であ
る。

【図６】従来のプラズマエッチング装置例の概略構成図
である。

【符号の説明】

１、１０真空容器２、３０接地電極３、２０高周波電極３１、２０１マッチングボックス３２１、２０３高周波電源３２２、２０４振幅モジュレータ３２３波形合成器３２４ＲＦアンプ３３、３０１ガスノズル３４、３０２ガス供給孔付き板体２１ヒータ５１、７１開閉弁５２、７２排気ポンプ４、６ガス供給部Ｓ１成膜対象基板Ｓ２エッチング対象基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平１−195273（ＪＰ，Ａ) 特開平１−149965（ＪＰ，Ａ) 特開平５−206072（ＪＰ，Ａ) 特開平５−156451（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/205 C23C 16/50 C23F 4/00 H01L 21/3065 H05H 1/46

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】真空容器内に設けた対向する電極間に所
定真空下に処理用ガスを導入し、電力印加してプラズマ
化させ、該プラズマのもとで該真空容器内の処理対象基
板にプラズマＣＶＤ法によるプラズマ処理又はプラズマ
エッチング法によるプラズマ処理を行うプラズマ処理方
法において、前記印加するプラズマ生成用電力を、所定
周波数の高周波電力にサイン波を基本とする振幅変調を
行った状態の振幅変調高周波電力とし、該電力はサイン
波振幅変調による基本変調波に該基本変調周波数の整数
倍の変調周波数の高調波を重ねた状態の電力とすること
を特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項２】前記振幅変調高周波電力は最低振幅のと
きでも前記プラズマを維持できるものとする請求項１記
載のプラズマ処理方法。
【請求項３】前記振幅変調高周波電力を１３．５６Ｍ
Ｈｚの高周波電力に少なくとも変調周波数１００Ｈｚか
ら１ＭＨｚの範囲のサイン波を基本とする振幅変調を行
った状態の電力とする請求項１又は２記載のプラズマ処
理方法。
【請求項４】真空容器内に設けた対向する電極間に所
定真空下に処理用ガスを導入し、電力印加してプラズマ
化させ、該プラズマのもとで該真空容器内の処理対象基
板にプラズマＣＶＤ法によるプラズマ処理又はプラズマ
エッチング法によるプラズマ処理を行うプラズマ処理装
置において、前記プラズマ生成用電力を印加する手段
が、所定周波数の高周波電力にサイン波を基本とする振
幅変調を行った状態の振幅変調高周波電力であってサイ
ン波振幅変調による基本変調波に該基本変調周波数の整
数倍の変調周波数の高調波を重ねた状態の電力を印加す
るものであることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項５】前記電力印加手段は、印加する前記振幅
変調高周波電力を最低振幅のときでも前記プラズマを維
持できる電力とするものである請求項４記載のプラズマ
処理装置。
【請求項６】前記電力印加手段は、印加する前記振幅
変調高周波電力を１３．５６ＭＨｚの高周波電力に少な
くとも変調周波数１００Ｈｚから１ＭＨｚの範囲のサイ
ン波を基本とする振幅変調を行った状態の電力とするも
のである請求項４又は５記載のプラズマ処理装置。