JP3438696B2 - プラズマ処理方法及び装置 - Google Patents

プラズマ処理方法及び装置

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JP3438696B2
JP3438696B2 JP2000068302A JP2000068302A JP3438696B2 JP 3438696 B2 JP3438696 B2 JP 3438696B2 JP 2000068302 A JP2000068302 A JP 2000068302A JP 2000068302 A JP2000068302 A JP 2000068302A JP 3438696 B2 JP3438696 B2 JP 3438696B2
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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８は、われわれが既に提案している板状
アンテナ式プラズマ処理装置の断面図である。図８にお
いて、真空容器１内にガス供給装置２から配管１７を介
して所定のガスを導入しつつ、排気口１９を介して排気
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、アンテナ５と真空容
器１との間に挟まれ、かつ、アンテナ５と外形寸法がほ
ぼ等しい誘電板１２に設けられた貫通穴を介して給電棒
２３よりアンテナ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、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。
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１’とが、ショートピン１
１により短絡されている。また、アンテナ５の表面は、
絶縁カバー１３により覆われている。また、誘電板１２
と誘電板１２の周辺部に設けられた誘電体リング１４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１５との間の溝状の空間からな
るプラズマトラップ１６が設けられている。このような
構成により、アンテナ５から放射された電磁波がプラズ
マトラップ１６で強められ、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プラズマトラップ１６で高密度のプ
ラズマ（ホローカソード放電）が生成しやすくなる。し
たがって、真空容器１内では、プラズマ密度がプラズマ
トラップ１６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、より均一なプラズマ
が得られる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８に
示した従来の方式では、プラズマ処理の均一性を得るこ
とが難しい場合があるという問題点があった。
【０００９】図９は、図８のプラズマ処理装置において
多結晶シリコンのエッチングを行い、エッチング速度の
分布を測定した結果である。エッチング条件は、ガス種
とガス流量がＣｌ2＝１００ｓｃｃｍ、圧力が１．０Ｐ
ａ、アンテナに供給した高周波電力が１ｋＷ、基板電極
に供給した高周波電力が１００Ｗである。図９から、と
くに、ｙ方向でのエッチング速度の分布が偏っているこ
とがわかる。
【００１０】このようなエッチング速度の不均一は、ガ
ス流れの影響によるものと考えられる。すなわち、ガス
供給、排気とも等方性が悪く、基板上でのガスの流速が
不均一になったためであると考えられる。
【００１１】こうしたエッチング速度の不均一を解消す
る方法として、基板に対向してシャワー状のガス供給ノ
ズルを設ける方法が知られている。図１０に、その構成
例を示す。図１０において、導体である配管１７とアン
テナ５を絶縁するための絶縁碍子２２から導入されたガ
スが、アンテナ５内に設けられたガス溜まり２０を介し
て、ガス供給ノズル２１から真空容器内に供給される。
しかしながら、このような構成では、アンテナ５に供給
する高周波電力を大きくすると、絶縁碍子２２にて異常
放電が発生する場合がある。これは、絶縁碍子２２の上
流側と下流側で大きな電位差が生じるため、絶縁碍子２
２内のガスに大きな電界が作用するからである。このよ
うな異常放電は、５０ＭＨｚ以上の高い周波数の電力を
用いる場合にとくに顕著である。
【００１２】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、均一
な処理速度分布が得られ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。
【００１３】
【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、アンテナの中心付近と真空容器とをショートピンに
よって短絡し、ショートピンを貫通するフィードスルー
から真空容器内にガスを供給し、アンテナの中心とも周
辺とも異なる一部位に高周波電圧を給電した状態で基板
を処理することを特徴とする。
【００１４】本願の第１発明のプラズマ処理方法におい
て、好適には、アンテナと真空容器の間に誘電体が挟ま
れている状態で、誘電体の中心付近に設けられた貫通穴
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
短絡し、誘電体の中心とも周辺とも異なる一部位に設け
られた貫通穴を介してアンテナに高周波電圧を給電する
ことが望ましい。
【００１５】また、好適には、高周波電圧を給電する部
位を複数とし、かつ、高周波電圧を給電する部位の各々
がアンテナの中心に対してほぼ等配置され、かつ、高周
波電圧を給電する部位の各々に、同位相の高周波電圧を
給電することが望ましい。
【００１６】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、アンテナの中
心とも周辺とも異なる一部位と真空容器とをショートピ
ンによって短絡し、ショートピンを貫通するフィードス
ルーから真空容器内にガスを供給し、アンテナの中心付
近に高周波電圧を給電した状態で基板を処理することを
特徴とする。
【００１７】本願の第２発明のプラズマ処理方法におい
て、好適には、アンテナと真空容器の間に誘電体が挟ま
れている状態で、誘電体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、誘電体の中心
とも周辺とも異なる一部位に設けられた貫通穴を介して
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。
【００１８】また、好適には、真空容器と短絡する部位
を複数とし、かつ、真空容器と短絡する部位の各々がア
ンテナの中心に対してほぼ等配置されていることが望ま
しい。
【００１９】本願の第２発明のプラズマ処理方法におい
て、真空容器と短絡するための複数のショートピンのう
ち、真空容器を排気するための排気口から遠い方のショ
ートピンを貫通するフィードスルーから真空容器内にガ
スを供給することが望ましい場合がある。あるいは、真
空容器と短絡するための複数のショートピンのうち、ア
ンテナの中心に対してほぼ等配置された複数のショート
ピンを貫通するフィードスルーから真空容器内にガスを
供給することが望ましい場合がある。
【００２０】本願の第１発明または第２発明のプラズマ
処理方法において、アンテナ内に設けられたガス溜まり
を介して、ガス供給ノズルから真空容器内にガスを供給
してもよい。
【００２１】本願の第１発明または第２発明のプラズマ
処理方法において、好適には、アンテナの表面が絶縁カ
バーにより覆われていることが望ましい。
【００２２】また、好適には、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プラズマトラップによ
って、基板上のプラズマ分布が制御された状態で基板を
処理することが望ましい。
【００２３】本願の第１発明または第２発明のプラズマ
処理方法は、真空容器内に直流磁界が存在しない場合に
とくに効果的なプラズマ処理方法である。
【００２４】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５０
ＭＨｚ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
ンテナの中心付近と真空容器とを短絡するためのショー
トピンと、ショートピンを貫通して設けられた真空容器
内にガスを供給するためのフィードスルーとを備え、ア
ンテナの中心とも周辺とも異なる一部位に高周波電圧を
給電することを特徴とする。
【００２５】本願の第３発明のプラズマ処理装置におい
て、好適には、アンテナと真空容器の間に誘電体が挟ま
れ、誘電体の中心付近に設けられた貫通穴を介してアン
テナと真空容器とがショートピンによって短絡され、誘
電体の中心とも周辺とも異なる一部位に設けられた貫通
穴を介してアンテナに高周波電圧を給電することが望ま
しい。
【００２６】また、好適には、高周波電圧を給電する部
位を複数とし、かつ、高周波電圧を給電する部位の各々
がアンテナの中心に対してほぼ等配置され、かつ、高周
波電圧を給電する部位の各々に、同位相の高周波電圧を
給電することが望ましい。
【００２７】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５０
ＭＨｚ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
ンテナの中心とも周辺とも異なる一部位と真空容器とを
短絡するためのショートピンと、ショートピンを貫通し
て設けられた真空容器内にガスを供給するためのフィー
ドスルーとを備え、アンテナの中心付近に高周波電圧を
給電することを特徴とする。
【００２８】本願の第４発明のプラズマ処理装置におい
て、好適には、アンテナと真空容器の間に誘電体が挟ま
れ、誘電体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、誘電体の中心とも周辺とも
異なる一部位に設けられた貫通穴を介してアンテナと真
空容器とがショートピンによって短絡されていることが
望ましい。
【００２９】また、好適には、真空容器と短絡する部位
を複数とし、かつ、真空容器と短絡する部位の各々がア
ンテナの中心に対してほぼ等配置されていることが望ま
しい。
【００３０】本願の第４発明のプラズマ処理装置におい
て、真空容器と短絡するための複数のショートピンのう
ち、真空容器を排気するための排気口から遠い方のショ
ートピンを貫通するフィードスルーから真空容器内にガ
スを供給することが望ましい場合がある。あるいは、真
空容器と短絡するための複数のショートピンのうち、ア
ンテナの中心に対してほぼ等配置された複数のショート
ピンを貫通するフィードスルーから真空容器内にガスを
供給することが望ましい場合がある。
【００３１】本願の第３発明または第４発明のプラズマ
処理装置において、アンテナ内に設けられたガス溜まり
を介して、ガス供給ノズルから真空容器内にガスを供給
してもよい。
【００３２】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、アンテナの表面が絶縁カバー
により覆われていることが望ましい。
【００３３】また、好適には、アンテナと真空容器との
間に、環状でかつ溝状のプラズマトラップを設けたこと
が望ましい。
【００３４】本願の第３または第４発明のプラズマ処理
装置は、真空容器内に直流磁界を印加するためのコイル
または永久磁石を備えていない場合にとくに効果的なプ
ラズマ処理装置である。
【００３５】
【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乃至図３を参照して説明する。
【００３６】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、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。アンテナ５へ供
給される高周波電圧は、分配器９によって分配され、給
電ピン１０により、アンテナ５の中心とも周辺とも異な
る複数の部位へ同位相で給電される。また、アンテナ５
の中心付近と真空容器１の基板７に対向する面１’と
が、ショートピン１１により短絡されている。アンテナ
５と真空容器１との間に誘電体１２が挟まれ、給電ピン
１０及びショートピン１１は、誘電体１２に設けられた
貫通穴を介してそれぞれアンテナ５と分配器９、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、絶縁カバー１３により覆われている。ま
た、誘電板１２と誘電板１２の周辺部に設けられた誘電
体リング１４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１５との間の溝
状の空間からなるプラズマトラップ１６が設けられてい
る。ガスは、ガス供給装置２から導体である配管１７を
介して、ショートピン１１を貫通するフィードスルー１
８から真空容器１内に供給されるよう構成されている。
また、排気口１９から真空容器１内のガスを排気するよ
う構成されている。
【００３７】図２に、アンテナ５の平面図を示す。図２
に示すように、給電ピン１０は、３ヶ所に設けられてお
り、それぞれの給電ピン１０がアンテナ５の中心に対し
て等配置されている。
【００３８】図３は、図１のプラズマ処理装置において
多結晶シリコンのエッチングを行い、エッチング速度の
分布を測定した結果である。エッチング条件は、ガス種
とガス流量がＣｌ2＝１００ｓｃｃｍ、圧力が１．０Ｐ
ａ、アンテナに供給した高周波電力が１ｋＷ、基板電極
に供給した高周波電力が１００Ｗである。図３から、均
一なエッチング速度の分布が得られることがわかる。
【００３９】このように、従来例の図１１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理
由は、基板７に対するガス流れの等方性が増したためで
あると考えられる。
【００４０】また、アンテナ５に印加する高周波電力を
増しても、フィードスルー１８を含むガス供給経路に異
常放電は発生しなかった。これは、ガス供給経路が導体
である配管、真空容器１’、ショートピン１１、アンテ
ナ５によって囲まれているため、ガス供給経路内にほと
んど電界が生じなかったためであると考えられる。
【００４１】以上述べた本発明の第１実施形態におい
て、３つの給電ピン１０を用いてアンテナ５に給電する
場合について説明したが、給電ピン１０は１つでもよ
い。しかし、等方的な電磁界分布を得るために、複数の
給電ピン１０をアンテナ５の中心に対して等配置するこ
とが望ましい。
【００４２】次に、本発明の第２実施形態について、図
４を参照して説明する。
【００４３】図４に、本発明の第２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。アンテナ５へ供
給される高周波電圧は、給電棒２３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１’とが、ショートピン１１により短絡されてい
る。アンテナ５と真空容器１との間に誘電体１２が挟ま
れ、給電棒２３及びショートピン１１は、誘電体１２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、絶縁カバー１３
により覆われている。また、誘電板１２と誘電板１２の
周辺部に設けられた誘電体リング１４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１５との間の溝状の空間からなるプラズマトラ
ップ１６が設けられている。ガスは、ガス供給装置２か
ら導体である配管１７を介して、ショートピン１１を貫
通するフィードスルー１８から真空容器１内に供給され
るよう構成されている。また、排気口１９から真空容器
１内のガスを排気するよう構成されている。
【００４４】アンテナ５の平面図は図２と同様である
が、給電棒２３とショートピン１１の位置関係は逆にな
る。すなわち、ショートピン１１は３ヶ所に設けられて
おり、それぞれのショートピン１１がアンテナ５の中心
に対して等配置されている。
【００４５】図５は、図４のプラズマ処理装置において
多結晶シリコンのエッチングを行い、エッチング速度の
分布を測定した結果である。エッチング条件は、ガス種
とガス流量がＣｌ2＝１００ｓｃｃｍ、圧力が１．０Ｐ
ａ、アンテナに供給した高周波電力が１ｋＷ、基板電極
に供給した高周波電力が１００Ｗである。図５から、均
一なエッチング速度の分布が得られることがわかる。
【００４６】このように、従来例の図８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理由
は、基板７に対するガス流れの等方性が増したためであ
ると考えられる。
【００４７】また、アンテナ５に印加する高周波電力を
増しても、フィードスルー１８を含むガス供給経路に異
常放電は発生しなかった。これは、ガス供給経路が導体
である配管、真空容器１’、ショートピン１１、アンテ
ナ５によって囲まれているため、ガス供給経路内にほと
んど電界が生じなかったためであると考えられる。
【００４８】以上述べた本発明の第２実施形態におい
て、３つのショートピン１１を用いてアンテナ５と真空
容器１を短絡する場合について説明したが、ショートピ
ン１１は１つでもよい。しかし、等方的な電磁界分布を
得るために、複数のショートピン１１をアンテナ５の中
心に対して等配置することが望ましい。
【００４９】また、以上述べた本発明の第２実施形態に
おいて、真空容器１と短絡するための複数のショートピ
ン１１のうち、真空容器１を排気するための排気口１９
から遠い方のショートピン１１を貫通するフィードスル
ー１８から真空容器１内にガスを供給する場合について
説明したが、図６に示す本発明の第３実施形態のよう
に、真空容器１と短絡するための複数のショートピン１
１のうち、アンテナの中心に対してほぼ等配置された複
数のショートピン１１を貫通するフィードスルー１８か
ら真空容器内にガスを供給する方が、より均一なエッチ
ング速度の分布を得られる場合がある。
【００５０】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、アンテナの
形状及び配置、誘電体の形状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。
【００５１】また、以上述べた本発明の実施形態におい
て、アンテナに１００ＭＨｚ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。
【００５２】また、以上述べた本発明の実施形態におい
て、アンテナと真空容器との間に誘電体が挟まれ、給電
ピン、給電棒またはショートピンが、誘電体に設けられ
た貫通穴を介してアンテナと分配器、真空容器、または
アンテナ用高周波電源とを接続している場合について説
明したが、誘電体を分割された複数の部材により構成す
る方式や、電磁的な結合を用いて給電する方式などが考
えられる。このような構成も、本発明の適用範囲と見な
すことができる。
【００５３】また、以上述べた本発明の実施形態におい
て、アンテナの表面が絶縁カバーにより覆われている場
合について説明したが、絶縁カバーは無くてもよい。た
だし、絶縁カバーが無いと、アンテナを構成する物質に
よる基板の汚染等の問題が発生する可能性があるため、
汚染に敏感な処理を行う際には、絶縁カバーを設けた方
がよい。また、絶縁カバーが無い場合は、アンテナとプ
ラズマとの容量的な結合の割合が増大し、基板中央部の
プラズマ密度が高まる傾向があるため、使用するガス種
やガス圧力によっては、絶縁カバーが無い場合の方が均
一なプラズマ分布を得られることもある。
【００５４】また、以上述べた本発明の実施形態におい
て、フィードスルーから直線的にガスを導入する構成に
ついて説明したが、図７に示す本発明の第４実施形態の
ように、アンテナ５内に設けられたガス溜まり２０を介
して、ガス供給ノズル２１から真空容器１内にガスを供
給してもよい。この場合にも、ガス供給経路が導体であ
る配管、真空容器１’、ショートピン１１、アンテナ５
によって囲まれているため、ガス供給経路内にほとんど
電界が生じないため、異常放電は発生しない。
【００５５】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。
【００５６】
【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アンテナに、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、アンテナの中心付近と真空
容器とをショートピンによって短絡し、ショートピンを
貫通するフィードスルーから真空容器内にガスを供給
し、アンテナの中心とも周辺とも異なる一部位に高周波
電圧を給電した状態で基板を処理するため、均一な処理
速度分布が得られるプラズマ処理方法を提供することが
できる。
【００５７】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
ンテナの中心とも周辺とも異なる一部位と真空容器とを
ショートピンによって短絡し、ショートピンを貫通する
フィードスルーから真空容器内にガスを供給し、アンテ
ナの中心付近に高周波電圧を給電した状態で基板を処理
するため、均一な処理速度分布が得られるプラズマ処理
方法を提供することができる。
【００５８】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、アンテナの中心付近と真空容器とを短絡す
るためのショートピンと、ショートピンを貫通して設け
られた真空容器内にガスを供給するためのフィードスル
ーとを備え、アンテナの中心とも周辺とも異なる一部位
に高周波電圧を給電するため、均一な処理速度分布が得
られるプラズマ処理装置を提供することができる。
【００５９】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、アンテナの中心とも周辺とも異なる一部位
と真空容器とを短絡するためのショートピンと、ショー
トピンを貫通して設けられた真空容器内にガスを供給す
るためのフィードスルーとを備え、アンテナの中心付近
に高周波電圧を給電するため、均一な処理速度分布が得
られる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実施形態で用いたアンテナの平面
図
【図３】本発明の第１実施形態におけるエッチング速度
分布を測定した結果を示す図
【図４】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５】本発明の第２実施形態におけるエッチング速度
分布を測定した結果を示す図
【図６】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７】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８】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９】従来例におけるエッチング速度の分布を測定し
た結果を示す図
【図１０】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 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 分配器 １０ 給電ピン １１ ショートピン １２ 誘電体 １３ 絶縁カバー １４ 誘電体リング １５ 導体リング １６ プラズマトラップ １７ 配管 １８ フィードスルー １９ 排気口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｈ０１Ｌ 21/302 １０１Ｂ (56)参考文献 特開 平11−111494（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−236294（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−325759（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−102400（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−201833（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−67725（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−134995（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−293470（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/3065 C23C 16/509 H01L 21/205 H05H 1/46

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、アンテナの中心付近と真空容器とをショートピンに
    よって短絡し、ショートピンを貫通するフィードスルー
    から真空容器内にガスを供給し、アンテナの中心とも周
    辺とも異なる一部位に高周波電圧を給電した状態で基板
    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】 アンテナと真空容器の間に誘電体が挟ま
    れている状態で、誘電体の中心付近に設けられた貫通穴
    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
    短絡し、誘電体の中心とも周辺とも異なる一部位に設け
    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】 高周波電圧を給電する部位を複数とし、
    かつ、高周波電圧を給電する部位の各々がアンテナの中
    心に対してほぼ等配置され、かつ、高周波電圧を給電す
    る部位の各々に、同位相の高周波電圧を給電することを
    特徴とする、請求項１記載のプラズマ処理方法。
  4. 【請求項４】 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、アンテナの中心とも周辺とも異なる一部位と真空容
    器とをショートピンによって短絡し、ショートピンを貫
    通するフィードスルーから真空容器内にガスを供給し、
    アンテナの中心付近に高周波電圧を給電した状態で基板
    を処理することを特徴とするプラズマ処理方法。
  5. 【請求項５】 アンテナと真空容器の間に誘電体が挟ま
    れている状態で、誘電体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、誘電体の中心
    とも周辺とも異なる一部位に設けられた貫通穴を介して
    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４記載のプラズマ処理方法。
  6. 【請求項６】 真空容器と短絡する部位を複数とし、か
    つ、真空容器と短絡する部位の各々がアンテナの中心に
    対してほぼ等配置さ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。
  7. 【請求項７】 真空容器と短絡するための複数のショー
    トピンのうち、真空容器を排気するための排気口から遠
    い方のショートピンを貫通するフィードスルーから真空
    容器内にガスを供給することを特徴とする、請求項６記
    載のプラズマ処理方法。
  8. 【請求項８】 真空容器と短絡するための複数のショー
    トピンのうち、アンテナの中心に対してほぼ等配置され
    た複数のショートピンを貫通するフィードスルーから真
    空容器内にガスを供給することを特徴とする、請求項６
    記載のプラズマ処理方法。
  9. 【請求項９】 アンテナ内に設けられたガス溜まりを介
    して、ガス供給ノズルから真空容器内にガスを供給する
    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】 アンテナの表面が絶縁カバーにより覆
    われてい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】 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プラズマトラップによって、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
    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。
  12. 【請求項１２】 真空容器内に直流磁界が存在しないこ
    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。
  13. 【請求項１３】 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、アンテナの中心付近と真空容器とを短
    絡するためのショートピンと、ショートピンを貫通して
    設けられた真空容器内にガスを供給するためのフィード
    スルーとを備え、アンテナの中心とも周辺とも異なる一
    部位に高周波電圧を給電することを特徴とするプラズマ
    処理装置。
  14. 【請求項１４】 アンテナと真空容器の間に誘電体が挟
    まれ、誘電体の中心付近に設けられた貫通穴を介してア
    ンテナと真空容器とがショートピンによって短絡され、
    誘電体の中心とも周辺とも異なる一部位に設けられた貫
    通穴を介してアンテナに高周波電圧を給電することを特
    徴とする、請求項１３記載のプラズマ処理装置。
  15. 【請求項１５】 高周波電圧を給電する部位を複数と
    し、かつ、高周波電圧を給電する部位の各々がアンテナ
    の中心に対してほぼ等配置され、かつ、高周波電圧を給
    電する部位の各々に、同位相の高周波電圧を給電するこ
    とを特徴とする、請求項１３記載のプラズマ処理装置。
  16. 【請求項１６】 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、アンテナの中心とも周辺とも異なる一
    部位と真空容器とを短絡するためのショートピンと、シ
    ョートピンを貫通して設けられた真空容器内にガスを供
    給するためのフィードスルーとを備え、アンテナの中心
    付近に高周波電圧を給電することを特徴とするプラズマ
    処理装置。
  17. 【請求項１７】 アンテナと真空容器の間に誘電体が挟
    まれ、誘電体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、誘電体の中心とも周辺と
    も異なる一部位に設けられた貫通穴を介してアンテナと
    真空容器とがショートピンによって短絡されていること
    を特徴とする、請求項１６記載のプラズマ処理装置。
  18. 【請求項１８】 真空容器と短絡する部位を複数とし、
    かつ、真空容器と短絡する部位の各々がアンテナの中心
    に対してほぼ等配置されていることを特徴とする、請求
    項１６記載のプラズマ処理装置。
  19. 【請求項１９】 真空容器と短絡するための複数のショ
    ートピンのうち、真空容器を排気するための排気口から
    遠い方のショートピンを貫通するフィードスルーから真
    空容器内にガスを供給することを特徴とする、請求項１
    ８記載のプラズマ処理方法。
  20. 【請求項２０】 真空容器と短絡するための複数のショ
    ートピンのうち、アンテナの中心に対してほぼ等配置さ
    れた複数のショートピンを貫通するフィードスルーから
    真空容器内にガスを供給することを特徴とする、請求項
    １８記載のプラズマ処理方法。
  21. 【請求項２１】 アンテナ内に設けられたガス溜まりを
    介して、ガス供給ノズルから真空容器内にガスを供給す
    ることを特徴とする、請求項１３または１６記載のプラ
    ズマ処理装置。
  22. 【請求項２２】 アンテナの表面が絶縁カバーにより覆
    われていることを特徴とする、請求項１３または１６記
    載のプラズマ処理装置。
  23. 【請求項２３】 アンテナと真空容器との間に、環状で
    かつ溝状のプラズマトラップを設けたことを特徴とす
    る、請求項１３または１６記載のプラズマ処理装置。
  24. 【請求項２４】 真空容器内に直流磁界を印加するため
    のコイルまたは永久磁石を備えていないことを特徴とす
    る、請求項１３または１６記載のプラズマ処理装置。
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