JP3417328B2 - プラズマ処理方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、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ドライエ
ッチング、スパッタリング、プラズマＣＶＤ等のプラズ
マ処理方法及び装置に関し、特にＶＨＦ帯またはＵＨＦ
帯の高周波電力を用いて励起するプラズマを利用するプ
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の微細化に対応
するために、高密度プラズマの利用が重要であることに
ついて、特開平８−８３６９６号公報に述べられている
が、最近は、電子密度が高くかつ電子温度の低い、低電
子温度プラズマが注目されている。

【０００３】Ｃｌ₂やＳＦ₆等のように負性の強いガス、
言い換えれば、負イオンが生じやすいガスをプラズマ化
したとき、電子温度が３ｅＶ程度以下になると、電子温
度が高いときに比べてより多量の負イオンが生成され
る。この現象を利用すると、正イオンの入射過多によっ
て微細パターンの底部に正電荷が蓄積されることによっ
て起きる、ノッチと呼ばれるエッチング形状異常を防止
することができ、極めて微細なパターンのエッチングを
高精度に行うことができる。

【０００４】また、シリコン酸化膜等の絶縁膜のエッチ
ングを行う際に一般的に用いられるＣｘＦｙやＣｘＨｙ
Ｆｚ（ｘ、ｙ、ｚは自然数）等の炭素及びフッ素を含む
ガスをプラズマ化したとき、電子温度が３ｅＶ程度以下
になると、電子温度が高いときに比べてガスの解離が抑
制され、とくにＦ原子やＦラジカル等の生成が抑えられ
る。Ｆ原子やＦラジカル等はシリコンをエッチングする
速度が早いため、電子温度が低い方が対シリコンエッチ
ング選択比の大きい絶縁膜エッチングが可能になる。

【０００５】また、電子温度が３ｅＶ以下になると、イ
オン温度やプラズマ電位も低下するので、プラズマＣＶ
Ｄにおける基板へのイオンダメージを低減することがで
きる。

【０００６】電子温度の低いプラズマを生成できる技術
として現在注目されているのは、ＶＨＦ帯またはＵＨＦ
帯の高周波電力を用いるプラズマ源である。

【０００７】図１５は、２周波励起式平行平板型プラズ
マ処理装置の断面図である。図１５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、対向電極用高周波電源４に
より１００ＭＨｚの高周波電力を対向電極５に供給する
と、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に対してエッチング、堆積、表面改質
等のプラズマ処理を行うことができる。このとき、図１
５に示すように、基板電極６にも基板電極用高周波電源
８により高周波電力を供給することで、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。なお、対
向電極５は、絶縁リング１１により、真空容器と絶縁さ
れている。

【０００８】図１６は我々がすでに提案しているアンテ
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
である。図１６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１２により１００ＭＨｚ
の高周波電力を、誘電体窓１４上の渦形アンテナ１３に
供給すると、真空容器１内に放射された電磁波によって
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に対してエッチング、堆積、表面改質等の
プラズマ処理を行うことができる。このとき、図１６に
示すように、基板電極６にも基板電極用高周波電源８に
より高周波電力を供給することで、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。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１５
や図１６に示した従来の方式では、プラズマの均一性を
得ることが難しいという問題点があった。

【００１０】図１７は、図１５のプラズマ処理装置にお
いて、イオン飽和電流密度を、基板７の直上２０ｍｍの
位置において測定した結果である。プラズマ発生条件
は、ガス種とガス流量がＣｌ ₂ ＝１００ｓｃｃｍ、圧力
が１Ｐａ、高周波電力が２ｋＷである。図１７から、周
辺部でプラズマ密度が高くなっていることがわかる。

【００１１】図１８は、図１６のプラズマ処理装置にお
いて、イオン飽和電流密度を、基板７の直上２０ｍｍの
位置において測定した結果である。プラズマ発生条件
は、ガス種とガス流量がＣｌ ₂ ＝１００ｓｃｃｍ、圧力
が１Ｐａ、高周波電力が２ｋＷである。図１８から、周
辺部でプラズマ密度が高くなっていることがわかる。

【００１２】このようなプラズマの不均一は、高周波電
力の周波数が５０ＭＨｚ以下の場合には見られなかった
現象である。プラズマの電子温度を下げるためには、５
０ＭＨｚ以上の高周波電力を用いる必要があるが、この
周波数帯では、対向電極やアンテナとプラズマとが容量
的または誘導的に結合することによってプラズマが生成
されるという効果に加えて、対向電極やアンテナから放
射される電磁波がプラズマの表面を伝搬することによっ
てプラズマが生成されるという効果が現れる。真空容器
の周辺部は、プラズマの表面を伝搬してきた電磁波の反
射面となるため電界が強くなり、濃いプラズマが発生し
てしまうものと考えられる。

【００１３】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、均一
なプラズマを発生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目的としている。

【００１４】

【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、
真空容器内の基板電極に載置された基板に対向して設け
られた対向電極に、周波数５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高
周波電力を印加することにより、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、前記対向電極に１つだけ設けられた環状溝の外側が
真空容器の内壁面よりも内側に位置することを特徴とす
る。

【００１５】本願の第２発明のプラズマ処理方法は、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、真空容器内の基板
電極に載置された基板に対向して設けられた対向電極
に、周波数５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を印加
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、前記対向電極
の外側に設けられた環状溝より内側の少なくとも前記対
向電極を含む面積が前記基板の面積の０．５乃至２．５
倍であり、かつ、前記環状溝の外側が真空容器の内壁面
よりも内側に位置することを特徴とする。

【００１６】本願の第３発明のプラズマ処理方法は、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、アンテナに周波数
５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を印加することに
より、真空容器内の基板電極に載置された基板に対向し
て設けられた誘電体窓を介して、真空容器内に電磁波を
放射することにより、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、前記誘
電体窓に１つだけ設けられた環状溝の外側が真空容器の
内壁面よりも内側に位置し、前記環状溝の溝幅が３ｍｍ
乃至５０ｍｍであることを特徴とする。

【００１７】本願の第４発明のプラズマ処理方法は、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、アンテナに周波数
５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を印加することに
より、真空容器内の基板電極に載置された基板に対向し
て設けられた誘電体窓を介して、真空容器内に電磁波を
放射することにより、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、前記誘
電体窓の外側に設けられた環状溝より内側の少なくとも
前記誘電体窓を含む面積が前記基板の面積の０．５乃至
２．５倍であり、かつ、前記環状溝の外側が真空容器の
内壁面よりも内側に位置し、前記環状溝の溝幅が３ｍｍ
乃至５０ｍｍであることを特徴とする。

【００１８】本願の第５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ガス供給装置
と、真空容器内を排気する排気装置と、真空容器内に基
板を載置する基板電極と、基板電極に対向して設けられ
た対向電極と、対向電極に周波 数５０ＭＨｚ乃至３ＧＨ
ｚの高周波電力を供給する高周波電源とを備えたプラズ
マ処理装置であって、前記対向電極に１つだけ設けられ
た環状溝の外側が真空容器の内壁面よりも内側に位置す
ることを特徴とする。

【００１９】本願の第６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ガス供給装置
と、真空容器内を排気する排気装置と、真空容器内に基
板を載置する基板電極と、基板電極に対向して設けられ
た対向電極と、対向電極に周波数５０ＭＨｚ乃至３ＧＨ
ｚの高周波電力を供給する高周波電源とを備えたプラズ
マ処理装置であって、前記対向電極の外側に設けられた
環状溝より内側の少なくとも前記対向電極を含む面積が
前記基板の面積の０．５乃至２．５倍であり、かつ、前
記環状溝の外側が真空容器の内壁面よりも内側に位置す
ることを特徴とする。

【００２０】本願の第７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ガス供給装置
と、真空容器内を排気する排気装置と、真空容器内に基
板を載置する基板電極と、基板電極に対向して設けられ
た誘電体窓と、誘電体窓を介して真空容器内に電磁波を
放射するアンテナと、アンテナに周波数５０ＭＨｚ乃至
３ＧＨｚの高周波電力を供給する高周波電源とを備えた
プラズマ処理装置であって、前記誘電体窓に１つだけ設
けられた環状溝の外側が真空容器の内壁面よりも内側に
位置し、前記環状溝の溝幅が３ｍｍ乃至５０ｍｍである
ことを特徴とする。

【００２１】本願の第８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ガス供給装置
と、真空容器内を排気する排気装置と、真空容器内に基
板を載置する基板電極と、基板電極に対向して設けられ
た誘電体窓と、誘電体窓を介して真空容器内に電磁波を
放射するアンテナと、アンテナに周波数５０ＭＨｚ乃至
３ＧＨｚの高周波電力を供給する高周波電源とを備えた
プラズマ処理装置であって、前記誘電体窓の外側に設け
られた環状溝より内側の少なくとも前記誘電体窓を含む
面積が前記基板の面積の０．５乃至２．５倍であり、か
つ、前記環状溝の外側が真空容器の内壁面よりも内側に
位置し、前記環状溝の溝幅が３ｍｍ乃至５０ｍｍである
ことを特徴とする。

【００２２】

【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。

【００２３】図１に、本発明の第１実施形態において用
い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、対向電極用高
周波電源４により１００ＭＨｚの高周波電力を対向電極
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に対してエッチ
ング、堆積、表面改質等の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。また、基板７に対向して設けられたプラズ
マトラップ（以下「環状溝」と称す）９によって、基板
上のプラズマ分布が制御された状態で基板を処理するこ
とができるようになっている。環状溝９は、対向電極５
に設けられている。真空容器１内壁面を構成する、基板
に対向する面のうち、環状溝９によって囲まれた部分１
０（斜線部）の面積は、基板の面積の０．８倍である。
また、環状溝９の溝幅は１０ｍｍであり、環状溝９の溝
深さは１５ｍｍである。なお、対向電極５は、絶縁リン
グ１１により、真空容器と絶縁されている。

【００２４】図２に、イオン飽和電流密度を、基板７の
直上２０ｍｍの位置において測定した結果を示す。プラ
ズマ発生条件は、ガス種とガス流量がＣｌ ₂ ＝１００ｓ
ｃｃｍ、圧力が１Ｐａ、高周波電力が２ｋＷである。図
２から、図１７で見られたような周辺部のプラズマが濃
いという傾向が抑制され、均一なプラズマが発生してい
ることがわかる。

【００２５】このように、従来例の図１５で示したプラ
ズマ処理装置と比較してプラズマの均一性が改善した原
因として、以下のことが考えられる。対向電極５から放
射された電磁波は、環状溝９で強められる。また、低電
子温度プラズマではホローカソード放電が起きやすい傾
向があるため、固体表面で囲まれた環状溝９で高密度の
プラズマ（ホローカソード放電）が生成しやすくなって
いる。したがって、真空容器１内では、プラズマ密度が
環状溝９で最も高くなり、拡散によって基板７近傍まで
プラズマが輸送されることで、均一なプラズマが得られ
たものと考えられる。

【００２６】なお、ホローカソード放電とは、以下のよ
うなものである。一般に、プラズマに接している固体表
面は、電子とイオンの熱運動速度の違いに起因して負に
帯電するため、固体表面に電子を固体表面から追い返す
直流電界が生じる。本発明の第１実施形態で例示した環
状溝９のように、固体表面によって囲まれた空間では、
電子がこの直流電界の存在により、固体表面に衝突する
確率が低下するため、電子の寿命が長くなり、その結
果、環状溝９で高密度のプラズマが生成される。このよ
うな放電を、ホローカソード放電という。

【００２７】以上述べた本発明の第１実施形態におい
て、環状溝９が対向電極５に設けられている場合につい
て説明したが、この場合、対向電極５に発生する自己バ
イアス電圧によって、環状溝９に存在する高密度イオン
が高いエネルギーで対向電極５に衝突し、対向電極５の
スパッタリングを生じるおそれがある。対向電極５のス
パッタリングは、対向電極５の短命化や、基板７への不
純物混入を招くという点で好ましくない。これを避ける
ためには、環状溝を対向電極５以外の部分に構成すれば
よい。例えば、環状溝９を、図３の第２実施形態に示す
ように、絶縁リング１１に設けることが考えられる。ま
た、環状溝９を、図４の第３実施形態に示すように、絶
縁リング１１の外側に設けることが考えられる。また、
環状溝９を、図５の第４実施形態または図６の第５実施
形態に示すように、対向電極５と絶縁リング１１との間
に設けることによっても、若干の改善を図ることが可能
である。また、環状溝９を、図７の第６実施形態に示す
ように、真空容器１と絶縁リング１１との間に設けるこ
とが考えられる。

【００２８】次に、本発明の第７実施形態について、図
８及び図９を参照して説明する。

【００２９】図８に、本発明の第７実施形態において用
いたプラズマ処理装置の断面図を示す。図８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１２により１００ＭＨｚの高周波電力を渦形の
アンテナ１３に印加し、基板電極６に載置された基板７
に対向して設けられた誘電体窓１４を介して、真空容器
１内に電磁波を放射することにより、真空容器１内にプ
ラズマが発生し、基板７に対してエッチング、堆積、表
面改質等の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。ま
た、基板７に対向して設けられた環状溝９によって、基
板上のプラズマ分布が制御された状態で基板を処理する
ことができるようになっている。環状溝９は、誘電体窓
１４に設けられている。真空容器１内壁面を構成する、
基板に対向する面のうち、環状溝９によって囲まれた部
分１０（斜線部）の面積は、基板の面積の０．８倍であ
る。また、環状溝９の溝幅は１０ｍｍであり、環状溝９
の溝深さは１５ｍｍである。

【００３０】図９に、イオン飽和電流密度を、基板７の
直上２０ｍｍの位置において測定した結果を示す。プラ
ズマ発生条件は、ガス種とガス流量がＣｌ ₂ ＝１００ｓ
ｃｃｍ、圧力が１Ｐａ、高周波電力が２ｋＷである。図
９から、図１８で見られたような周辺部のプラズマが濃
いという傾向が抑制され、均一なプラズマが発生してい
ることがわかる。

【００３１】このように、従来例の図１６で示したプラ
ズマ処理装置と比較してプラズマの均一性が改善した原
因として、以下のことが考えられる。アンテナ１３から
放射された電磁波は、環状溝９で強められる。また、低
電子温度プラズマではホローカソード放電が起きやすい
傾向があるため、固体表面で囲まれた環状溝９で高密度
のプラズマ（ホローカソード放電）が生成しやすくなっ
ている。したがって、真空容器１内では、プラズマ密度
が環状溝９で最も高くなり、拡散によって基板７近傍ま
でプラズマが輸送されることで、均一なプラズマが得ら
れたものと考えられる。

【００３２】以上述べた本発明の第７実施形態におい
て、環状溝９が誘電体窓１４に設けられている場合につ
いて説明したが、環状溝９は、図１０の第８実施形態に
示すように、誘電体窓１４の外側に設けられていてもよ
い。また、環状溝９は、図１１の第９実施形態に示すよ
うに、真空容器１と、誘電体窓１４との間に設けられて
いてもよい。

【００３３】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、対向電極ま
たはアンテナの形状及び配置、誘電体の形状及び配置、
環状溝の形状及び配置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。例えば、本発明の実
施形態においては、対向電極が円形である場合について
説明したが、多角形、楕円形等他の形状による構成も可
能である。同様に、アンテナが渦形である場合について
説明したが、平板状、スポーク状等他の形状による構成
も可能である。あるいは、図１２に示すような、空洞共
振器１５を備えた表面波プラズマ処理装置において、空
洞共振器１５をアンテナと見なして本発明を適用するこ
とも可能である。また、図１３に示すような、空洞共振
器１５とスロットアンテナ１６を備えた表面波プラズマ
処理装置においても、本発明を適用することも可能であ
る。

【００３４】また、以上述べた本発明の実施形態におい
て、環状溝が円環状である場合について説明したが、基
板の形状に合わせて、環状溝の形状を多角形、楕円形等
他の形状にすることも可能である。あるいは、環状溝
を、閉じた環状にするのではなく、図１４に示す平面図
のように、分断されてはいるが、全体として環状を成す
形状とすることも可能である。

【００３５】また、以上述べた本発明の第１または第７
実施形態において、対向電極またはアンテナに１００Ｍ
Ｈｚの高周波電力を供給する場合について説明したが、
周波数はこれに限定されるものではなく、５０ＭＨｚ乃
至３ＧＨｚの周波数を用いるプラズマ処理方法及び装置
において、本発明は有効である。

【００３６】また、以上述べた本発明の第１または第７
実施形態において、真空容器内壁面を構成する、基板に
対向する面のうち、環状溝によって囲まれた部分の面積
が、基板の面積の０．８である場合について説明した
が、この部分の面積は、基板の面積の０．５乃至２．５
倍であることが望ましい。この部分の面積が基板の面積
の０．５倍未満である場合は、基板と環状溝との距離を
十分離しても、基板近傍で均一なプラズマを得ることが
難しくなる。また、この部分の面積が基板の面積の２．
５倍を越える場合は、基板近傍で均一なプラズマを得る
には、基板と環状溝との距離を極めて大きく離す必要が
あり、装置の大型化を招き、また、真空容器内を低圧に
保つためにポンプに多大の負担を強いることになるた
め、好ましくない。

【００３７】また、以上述べた本発明の第１または第７
実施形態において、環状溝の溝幅が１０ｍｍである場合
について説明したが、環状溝の溝幅は、３ｍｍ乃至５０
ｍｍであることが望ましい。溝幅が３ｍｍ未満である場
合、または、５０ｍｍを越える場合は、環状溝でホロー
カソード放電が起きない可能性がある。

【００３８】また、各実施形態においては、溝の形状と
しては、矩形状について説明したが、U形状、V形状でも
よく、また、矩形状、U形状、V形状を組み合わせた形状
でも良い。

【００３９】また、以上述べた本発明の第１または第７
実施形態において、環状溝の溝深さが１５ｍｍである場
合について説明したが、環状溝の溝深さは、５ｍｍ以上
であることが望ましい。溝深さが５ｍｍ未満である場合
は、環状溝でホローカソード放電が起きない可能性があ
る。

【００４０】また、以上述べた本発明の実施形態におい
て、真空容器内に直流磁界が存在しない場合について説
明したが、高周波電力がプラズマ中に浸入できるように
なるほどの大きな直流磁界が存在しない場合、例えば、
着火性の改善のために数十ガウス程度の小さな直流磁界
を用いる場合においても、本発明は有効である。しか
し、本発明は、真空容器内に直流磁界が存在しない場合
にとくに有効である。

【００４１】

【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、真空容器内の基板電極に載置さ
れた基板に対向して設けられた対向電極に、周波数５０
ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を印加することによ
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、前記対向電極に１つだけ設
けられた環状溝の外側が真空容器の内壁面よりも内側に
位置することで、均一なプラズマを発生させることがで
き、基板を均一に処理することができる。

【００４２】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、真空
容器内の基板電極に載置された基板に対向して設けられ
た対向電極に、周波数５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波
電力を印加することにより、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、前
記対向電極の外側に設けられた環状溝より内側の少なく
とも前記対向電極を含む面積が前記基板の面積の０．５
乃至２．５倍であり、かつ、前記環状溝の外側が真空容
器の内壁面よりも内側に位置することで、均一なプラズ
マを発生させることができ、基板を均一に処理すること
ができる。

【００４３】また、本願の第３発明のプラズマ処理方法
によれば、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、アン
テナに周波数５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を印
加することにより、真空容器内の基板電極に載置された
基板に対向して設けられた誘電体窓を介して、真空容器
内に電磁波を放射することにより、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、前記誘電体窓に１つだけ設けられた環状溝の外側が
真空容器の内壁面よりも内側に位置し、前記環状溝の溝
幅が３ｍｍ乃至５０ｍｍであることで、均一なプラズマ
を発生させることができ、基板を均一に処理することが
できる。

【００４４】また、本願の第４発明のプラズマ処理方法
によれば、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、アン
テナに周波数５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を印
加することにより、真空容器内の基板電極に載置された
基板に対向して設けられた誘電体窓を介して、真空容器
内に電磁波を放射することにより、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、前記誘電体窓の外側に設けられた環状溝より内側の
少なくとも前記誘電体窓を含む面積が前記基板の面積の
０．５乃至２．５倍であり、かつ、前記環状溝の外側が
真空容器の内壁面よりも内側に位置し、前記環状溝の溝
幅が３ｍｍ乃至５０ｍｍであることで、均一なプラズマ
を発生させることができ、基板を均一に処理することが
できる。

【００４５】また、本願の第５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ガ
ス供給装置と、真空容器内を排気する排気装置と、真空
容器内に基板を載置する基板電極と、基板電極に対向し
て設けられた対向電極と、対向電極に周波数５０ＭＨｚ
乃至３ＧＨｚの高周波電力を供給する高周波電源とを備
えたプラズマ処理装置であって、前記対向電極に１つだ
け設けられた環状溝の外側が真空容器の内壁面よりも内
側に位置することで、均一なプラズマを発生させること
ができ、基板を均一に処理することができる。

【００４６】また、本願の第６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ガ
ス供給装置と、真空容器内を排気する排気装置と、真空
容器内に基板を載置する基板電極と、基板電極に対向し
て設けられた対向電極と、対向電極に周波数５０ＭＨｚ
乃至３ＧＨｚの高周波電力を供給する高周波電源とを備
えたプラズマ処理装置であって、前記対向電極の外側に
設けられた環状溝より内側の少なくとも前記対向電極を
含む面積が前記基板の面積の０．５乃至２．５倍であ
り、かつ、前記環状溝の外側が真空容器の内壁面よりも
内側に位置することで、均一なプラズマを発生させるこ
とができ、基板を均一に処理することができる。

【００４７】また、本願の第７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ガ
ス供給装置と、真空容器内を排気する排気装置と、真空
容器内に基板を載置する基板電極と、基板電極に対向し
て設けられた誘電体窓と、誘電体窓を介して真空容器内
に電磁波を放射するアンテナと、アンテナに周波数５０
ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を供給する高周波電源
とを備えたプラズマ処理装置であって、前記誘電体窓に
１つだけ設けられた環状溝の外側が真空容器の内壁面よ
りも内側に位置し、前記環状溝の溝幅が３ｍｍ乃至５０
ｍｍであることで、均一なプラズマを発生させることが
でき、基板を均一に処理することができる。

【００４８】また、本願の第８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ガ
ス供給装置と、真空容器内を排気する排気装置と、真空
容器内に基板を載置する基板電極と、基板電極に対向し
て設けられた誘電体窓と、誘電体窓を介して真空容器内
に電磁波を放射するアンテナと、アンテナに周波数５０
ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を供給する高周波電源
とを備えたプラズマ処理装置であって、前記誘電体窓の
外側に設けられた環状溝より内側の少なくとも前記誘電
体窓を含む面積が前記基板の面積の０．５乃至２．５倍
であり、かつ、前記環状溝の外側が真空容器の内壁面よ
りも内側に位置し、前記環状溝の溝幅が３ｍｍ乃至５０
ｍｍであることで、均一なプラズマを発生させることが
でき、基板を均一に処理することができる。

【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実施形態における、イオン飽和電
流密度の測定結果を示す図

【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】本発明の第４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６】本発明の第５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７】本発明の第６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８】本発明の第７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９】本発明の第７実施形態における、イオン飽和電
流密度の測定結果を示す図

【図１０】本発明の第８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１１】本発明の第９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１２】本発明の他の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１３】本発明の他の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１４】本発明の他の実施形態で用いた環状溝の構成
を示す平面図

【図１５】従来例で用いたプラズマ処理装置の構成を示
す断面図

【図１６】従来例で用いたプラズマ処理装置の構成を示
す断面図

【図１７】従来例における、イオン飽和電流密度の測定
結果を示す図

【図１８】従来例における、イオン飽和電流密度の測定
結果を示す図

【符号の説明】

１ 真空容器 ２ ガス供給装置 ３ ポンプ ４ 対向電極用高周波電源 ５ 対向電極 ６ 基板電極 ７ 基板 ８ 基板電極用高周波電源 ９ 環状溝 １０ 環状溝によって囲まれた部分（斜線部） １１ 絶縁リング

フロントページの続き (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 (72)発明者 三橋 章男 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平９−148097（ＪＰ，Ａ) 特開2000−30897（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−167757（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−4481（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−316824（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−233297（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−88190（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/205,21/3065 C23F 4/00

Claims (24)

(57)【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、
   真空容器内の基板電極に載置された基板に対向して設け
   られた対向電極に、周波数５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高
   周波電力を印加することにより、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、 前記対向電極に１つだけ設けられた環状溝の外側が真空
   容器の内壁面よりも内側に位置することを特徴とするプ
   ラズマ処理方法。
2. 【請求項２】 環状溝より内側の対向電極の面積が前記
   基板の面積の０．５乃至２．５倍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。
3. 【請求項３】 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、
   真空容器内の基板電極に載置された基板に対向して設け
   られた対向電極に、周波数５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高
   周波電力を印加することにより、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、 前記対向電極の外側に設けられた環状溝より内側の少な
   くとも前記対向電極を含む面積が前記基板の面積の０．
   ５乃至２．５倍であり、かつ、前記環状溝の外側が真空
   容器の内壁面よりも内側に位置することを特徴とするプ
   ラズマ処理方法。
4. 【請求項４】 対向電極上若しくはその周囲に絶縁リン
   グを設け、前記対向電極と前記絶縁リングによって前記
   環状溝を形成することを特徴とする請求項３記載のプラ
   ズマ処理方法。
5. 【請求項５】 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、
   アンテナに周波数５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力
   を印加することにより、真空容器内の基板電極に載置さ
   れた基板に対向して設けられた誘電体窓を介して、真空
   容器内に電磁波を放射することにより、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、 前記誘電体窓に１つだけ設けられた環状溝の外側が真空
   容器の内壁面よりも内側に位置し、前記環状溝の溝幅が
   ３ｍｍ乃至５０ｍｍであることを特徴とするプラズマ処
   理方法。
6. 【請求項６】 環状溝より内側の誘電体窓の面積が前記
   基板の面積の０．５乃至２．５倍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。
7. 【請求項７】 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、
   アンテナに周波数５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力
   を印加することにより、真空容器内の基板電極に載置さ
   れた基板に対向して設けられた誘電体窓を介して、真空
   容器内に電磁波を放射することにより、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、 前記誘電体窓の外側に設けられた環状溝より内側の少な
   くとも前記誘電体窓を含む面積が前記基板の面積の０．
   ５乃至２．５倍であり、かつ、前記環状溝の外側が真空
   容器の内壁面よりも内側に位置し、前記環状溝の溝幅が
   ３ｍｍ乃至５０ｍｍであることを特徴とするプラズマ処
   理方法。
8. 【請求項８】 誘電体窓と真空容器の上壁面とで環状溝
   を形成することを特徴とする請求項７記載のプラズマ処
   理方法。
9. 【請求項９】 環状溝が、絶縁リングに設けられている
   ことを特徴とする請求項４記載のプラズマ処理方法。
10. 【請求項１０】 環状溝が、前記対向電極と前記絶縁リ
    ングとの間に設けられることを特徴とする請求項４記載
    のプラズマ処理方法。
11. 【請求項１１】 環状溝が、前記真空容器と前記絶縁リ
    ングとの間に設けられることを特徴とする請求項４記載
    のプラズマ処理方法。
12. 【請求項１２】 環状溝の溝深さが、５ｍｍ以上である
    ことを特徴とする請求項１〜１１の何れか一項に記載の
    プラズマ処理方法。
13. 【請求項１３】 真空容器と、真空容器内にガスを供給
    するガス供給装置と、真空容器内を排気する排気装置
    と、真空容器内に基板を載置する基板電極と、基板電極
    に対向して設けられた対向電極と、対向電極に周波数５
    ０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を供給する高周波電
    源とを備えたプラズマ処理装置であって、 前記対向電極に１つだけ設けられた環状溝の外側が真空
    容器の内壁面よりも内側に位置することを特徴とするプ
    ラズマ処理装置。
14. 【請求項１４】 環状溝より内側の対向電極の面積が前
    記基板の面積の０．５乃至２．５倍であることを特徴と
    する請求項１３記載のプラズマ処理装置。
15. 【請求項１５】 真空容器と、真空容器内にガスを供給
    するガス供給装置と、真空容器内を排気する排気装置
    と、真空容器内に基板を載置する基板電極と、基板電極
    に対向して設けられた対向電極と、対向電極に周波数５
    ０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を供給する高周波電
    源とを備えたプラズマ処理装置であって、 前記対向電極の外側に設けられた環状溝より内側の少な
    くとも前記対向電極を含む面積が前記基板の面積の０．
    ５乃至２．５倍であり、かつ、前記環状溝の外側が真空
    容器の内壁面よりも内側に位置することを特徴とするプ
    ラズマ処理装置。
16. 【請求項１６】 対向電極上若しくはその周囲に絶縁リ
    ングを設け、前記対向電極と前記絶縁リングによって前
    記環状溝を形成することを特徴とする請求項１５記載の
    プラズマ処理装置。
17. 【請求項１７】 真空容器と、真空容器内にガスを供給
    するガス供給装置と、真空容器内を排気する排気装置
    と、真空容器内に基板を載置する基板電極と、基板電極
    に対向して設けられた誘電体窓と、誘電体窓を介して真
    空容器内に電磁波を放射するアンテナと、アンテナに周
    波数５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を供給する高
    周波電源とを備えたプラズマ処理装置であって、 前記誘電体窓に１つだけ設けられた環状溝の外側が真空
    容器の内壁面よりも内側に位置し、前記環状溝の溝幅が
    ３ｍｍ乃至５０ｍｍであることを特徴とするプラズマ処
    理装置。
18. 【請求項１８】 環状溝より内側の前記誘電体窓の面積
    が前記基板の面積の０．５乃至２．５倍であることを特
    徴とする請求項１７記載のプラズマ処理装置。
19. 【請求項１９】 真空容器と、真空容器内にガスを供給
    するガス供給装置と、真空容器内を排気する排気装置
    と、真空容器内に基板を載置する基板電極と、基板電極
    に対向して設けられた誘電体窓と、誘電体窓を介して真
    空容器内に電磁波を放射するアンテナと、アンテナに周
    波数５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を供給する高
    周波電源とを備えたプラズマ処理装置であって、 前記誘電体窓の外側に設けられた環状溝より内側の少な
    くとも前記誘電体窓を含む面積が前記基板の面積の０．
    ５乃至２．５倍であり、かつ、前記環状溝の外側が真空
    容器の内壁面よりも内側に位置し、前記環状溝の溝幅が
    ３ｍｍ乃至５０ｍｍであることを特徴とするプラズマ処
    理装置。
20. 【請求項２０】 誘電体窓と真空容器の上壁面とで環状
    溝を形成することを特徴とする請求項１９記載のプラズ
    マ処理装置。
21. 【請求項２１】 環状溝が、絶縁リングに設けられてい
    ることを特徴とする請求項１５記載のプラズマ処理装
    置。
22. 【請求項２２】 環状溝が、前記対向電極と前記絶縁リ
    ングとの間に設けられることを特徴とする請求項１５記
    載のプラズマ処理装置。
23. 【請求項２３】 環状溝が、前記真空容器と前記絶縁リ
    ングとの間に設けられることを特徴とする請求項１５記
    載のプラズマ処理装置。
24. 【請求項２４】 環状溝の溝深さが、５ｍｍ以上である
    ことを特徴とする請求項１３〜２３の何れか一項に記載
    のプラズマ処理装置。