JP4585574B2 - プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 - Google Patents

プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 Download PDF

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Description

この発明は、プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関するものであり、特に、マイクロ波をプラズマ源としてプラズマを発生させるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関するものである。
ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）等の半導体装置は、被処理基板である半導体基板（ウェーハ）にエッチングやＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、スパッタリング等の複数の処理を施して製造される。エッチングやＣＶＤ、スパッタリング等の処理については、そのエネルギー供給源としてプラズマを用いた処理方法、すなわち、プラズマエッチングやプラズマＣＶＤ、プラズマスパッタリング等がある。
ここで、プラズマの発生源としてマイクロ波を用いたプラズマ処理装置が、特開２００５−１００９３１号公報（特許文献１）に開示されている。特許文献１によると、プラズマ処理装置に設けられた天板（誘電板）の下面側には、テーパ状の凸部または凹部が設けられている。マイクロ波発生器により発生させたマイクロ波により、天板の下面側のテーパ状の凸部または凹部において、電界の最適な共振領域を形成して、チャンバー（処理容器）内に安定したプラズマを発生させ、上記したエッチング処理等を行うこととしている。
特開２００５−１００９３１号公報
マイクロ波をプラズマ源とするプラズマ処理装置において、導入されたマイクロ波は、誘電板の厚み方向において定在波を形成し、この定在波により、処理容器内、具体的には、処理容器内の誘電板の下部側に電界を発生させる。ここで、マイクロ波によるプラズマ着火条件、例えば、プラズマを着火させるための印加電力等は、処理装置内の電界強度によって異なる。この電界強度の強さは、被処理基板を保持する保持台と誘電体との間隔によって異なる。ここで、特許文献１のように保持台が固定されている場合、所定の条件下で所定のプラズマ着火条件によりプラズマを発生することができたとしても、所定の条件とは異なる条件、例えば、処理容器内の圧力が異なれば、処理容器内の電界強度が変化し、上記した所定のプラズマ着火条件でプラズマを発生させることができない虞がある。
一方、プラズマを発生させるために適切な誘電板と保持台との間隔と、プラズマ処理を行う際に適切な誘電板と保持台との間隔とは、必ずしも一致するものではない。このような場合、常にプラズマ着火条件に合わせてプラズマ処理を行うことは妥当ではない。
この発明の目的は、プラズマ着火性を向上させると共に、適切にプラズマ処理を行うことができるプラズマ処理装置を提供することである。
この発明の他の目的は、プラズマ着火性を向上させると共に、適切にプラズマ処理を行うことができるプラズマ処理方法を提供することである。
この発明に係るプラズマ処理装置は、その内部で被処理基板にプラズマ処理を行う処理容器と、処理容器内にプラズマ処理用の反応ガスを供給する反応ガス供給手段と、処理容器内に配置され、その上に被処理基板を保持する保持台と、プラズマ励起用のマイクロ波を発生させるマイクロ波発生器と、保持台と対向する位置に配置され、マイクロ波を処理容器内に導入する誘電板と、保持台と誘電板との間隔を第１の間隔に変更して、導入されたマイクロ波により処理容器内に電界を生じさせた状態で、処理容器内にプラズマを発生させ、保持台と誘電板との間隔を第１の間隔とは異なる第２の間隔に変更して、被処理基板へのプラズマ処理を行うよう制御する制御手段とを備える。
このようなプラズマ処理装置によると、保持台と誘電体との間隔を第１の間隔として、プラズマ着火を行うことができる。そうすると、電界強度が高くなる間隔を第１の間隔として選択して、プラズマ着火を容易に行うことができ、プラズマ着火性を向上させることができる。また、被処理基板のプラズマ処理においては、保持台と誘電体との間隔を第２の間隔として、プラズマ処理に適切な間隔を選択し、被処理基板をプラズマ処理することができる。そうすると、適切にプラズマ処理を行うことができる。したがって、プラズマ着火性を向上させると共に、適切にプラズマ処理を行うことができる。
好ましい一実施形態として、制御手段は、保持台を昇降させて、保持台と誘電体との間隔を変更する昇降手段を備える。
さらに好ましくは、制御手段は、マイクロ波の導入により誘電体に形成された定在波の周期性に応じて、第１の間隔を変更する。
なお、反応ガス供給手段は、解離性を有する反応ガスを供給し、制御手段は、第２の間隔を第１の間隔よりも狭くするようにしてもよい。
好ましい一実施形態として、制御手段による被処理基板へのプラズマ処理は、オキサイド系被膜に対するエッチング処理である。
また、反応ガス供給手段は、解離性を有しない反応ガスを供給し、制御手段は、第２の間隔を第１の間隔よりも広くするようにしてもよい。
好ましい一実施形態として、制御手段による被処理基板へのプラズマ処理は、ポリシリコン系被膜に対するエッチング処理である。
この発明の他の局面においては、プラズマ処理方法は、被処理基板をプラズマ処理するためのプラズマ処理方法であって、処理容器内に設けられた保持台上に被処理基板を保持させる工程と、プラズマ励起用のマイクロ波を発生させる工程と、保持台に対向する位置に配置される誘電板を介して処理容器内にマイクロ波を導入し、処理容器内に電界を生じさせる工程と、保持台と誘電体との間隔を第１の間隔として、処理容器内に電界を生じさせた状態でプラズマ着火し、処理容器内にプラズマを発生させる工程と、プラズマを発生させた後、保持台と誘電体との間隔を第１の間隔と異なる第２の間隔として、被処理基板のプラズマ処理を行う工程とを含む。
このようなプラズマ処理方法によると、保持台と誘電体との間隔を第１の間隔として、プラズマ着火を行うことができる。そうすると、電界強度が高くなる間隔を第１の間隔として選択して、プラズマ着火を容易に行うことができ、プラズマ着火性を向上させることができる。また、被処理基板のプラズマ処理においては、保持台と誘電体との間隔を第２の間隔として、プラズマ処理に適切な間隔を選択し、被処理基板をプラズマ処理することができる。そうすると、適切にプラズマ処理を行うことができる。したがって、プラズマ着火性を向上させると共に、適切にプラズマ処理を行うことができる。
このようなプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法によると、保持台と誘電体との間隔を第１の間隔として、プラズマ着火を行うことができる。そうすると、電界強度が高くなる間隔を第１の間隔として選択して、プラズマ着火を容易に行うことができ、プラズマ着火性を向上させることができる。また、被処理基板のプラズマ処理においては、保持台と誘電体との間隔を第２の間隔として、プラズマ処理に適切な間隔を選択し、被処理基板をプラズマ処理することができる。そうすると、適切にプラズマ処理を行うことができる。したがって、プラズマ着火性を向上させると共に、適切にプラズマ処理を行うことができる。
以下、この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置の要部を示す概略断面図である。なお、以下に示す図面においては、紙面上を上方向とする。
図１を参照して、プラズマ処理装置１１は、その内部で被処理基板である半導体基板Ｗにプラズマ処理を行う処理容器１２と、開口部から処理容器１２内にプラズマ処理用の反応ガスを供給する反応ガス供給手段としてのガスシャワーヘッド１３と、処理容器１２内に配置され、その上に半導体基板Ｗを保持する円板状の保持台１４と、プラズマ励起用のマイクロ波を発生させるマイクロ波発生器１５と、保持台１４と対向する位置に配置され、マイクロ波発生器１５により発生させたマイクロ波を処理容器１２内に導入する誘電板１６と、導入されたマイクロ波により処理容器１２内に電界を生じさせた状態で、所定の電力を印加してプラズマ着火し、処理容器１２内にプラズマを発生させるプラズマ着火手段（図示せず）と、プラズマ処理装置１１全体を制御する制御部２０とを備える。制御部２０は、ガスシャワーヘッド１３におけるガス流量、処理容器１２内の圧力等、半導体基板Ｗを処理するためのプロセス条件を制御する。
プラズマ処理装置１１は、真空ポンプおよび排気管（いずれも図示せず）等を有し、減圧により処理容器１２内の圧力を真空等、所定の圧力とすることができる。処理容器１２の上部側は開口しており、処理容器１２の上部側に配置される誘電板１６およびシール部材（図示せず）によって、処理容器１２は密封可能に構成されている。
誘電板１６は、円板状であって、誘電体で構成されている。誘電板１６の下部側には、テーパ状に凹んだ複数の環状の凹部３４が設けられている。
プラズマ処理装置１１は、保持台１４を昇降させる昇降手段としての昇降機構１８を備える。昇降機構１８は、保持台１４の下面３３に取り付けられた支柱１９を上下させることにより、保持台１４を昇降させる。昇降機構１８により、保持台１４を所定の範囲内で昇降させて、保持台１４と処理容器１２等によって固定された誘電板１６との間隔を変更することができる。具体的には、保持台１４上に保持された半導体基板Ｗの上面３２と誘電板１６の下面３１との間隔Ｌ１を変更することができる。昇降機構１８により保持台１４を図１の状態から上昇させ、半導体基板Ｗの上面３２と誘電板１６の下面３１との間隔を狭めて間隔Ｌ２とした状態を図２、昇降機構１８により保持台１４を図１の状態から下降させ、半導体基板Ｗの上面３２と誘電板１６の下面３１との間隔を広げて間隔Ｌ３とした状態を図３に示す。なお、誘電板１６の下面３１とは、凹部３４が設けられておらず、平らな部分の面を指す。
マイクロ波発生器１５は、高周波電源（図示せず）等から構成されている。保持台１４にも、バイアス電圧を付与する高周波電源１７が接続されている。また、保持台１４内には、プラズマ処理時において、半導体基板Ｗを所定の温度条件とするために加熱するヒータ（図示せず）が設けられている。
プラズマ処理装置１１は、マイクロ波発生器１５により発生させたマイクロ波を処理装置内に導入する導波管２１と、マイクロ波を伝播する遅波板２２と、複数設けられたスロット穴２３からマイクロ波を誘電板１６に導入する薄板円板状のスロットアンテナ２４とを備える。導波管２１には、マイクロ波発生器１５から遅波板２２に至る途中の経路において、マイクロ波発生器１５により発生させたマイクロ波を同調させるマイクロ波同調部２５が設けられている。マイクロ波同調部２５には、経路の長さが可変である波長調整部２６が設けられており、この波長調整部２６によりその経路の長さを変更して、マイクロ波を同調させる。なお、図１中において、マイクロ波の途中までの導入経路について、点線で示している。
マイクロ波発生器１５により発生させたマイクロ波は、導波管２１を通って、遅波板２２に伝播され、スロットアンテナ２４に設けられた複数のスロット穴２３から誘電板１６に導入される。このとき、誘電板１６は上下方向、すなわち、図１中の矢印Ａの方向またはその逆の方向に振動する。ここで、誘電板１６の下面３１側に設けられた凹部３４はテーパ状であって、厚みが異なる部分が径方向に形成されているため、誘電板１６内のうち、マイクロ波の波長が共振する径方向のいずれかの位置で、上下方向の定在波が形成される。このようにして形成された定在波により、処理容器１２内の誘電板１６の下部側に、電界が生じる。この電界の強度に応じて、プラズマ着火手段によるプラズマ着火条件、ここでは、プラズマを発生させる印加電力が変化する。具体的には、電界強度が高ければ、プラズマを発生させるために必要な印加電力は小さく、電界強度が低ければ、プラズマを発生させるために必要な印加電力は大きくなる。
形成された定在波によって生じる誘電板１６の下部側の電界強度は、半導体基板Ｗと誘電板１６とのギャップ、すなわち、保持台１４上に保持された半導体基板Ｗの上面３２および誘電板１６の下面３１の間隔Ｌ１と、相関関係を有する。具体的には、電界強度は、例えば、半導体基板Ｗの上面３２と誘電板１６の下面３１との間隔Ｌ１が３０ｍｍ毎に高くなる等、周期性を有する。
ここで、プラズマ処理装置１１に備えられる制御部２０は、保持台１４と誘電板１６との間隔を昇降機構１８により第１の間隔に変更して、プラズマ着火手段を作動させ、保持台１４と誘電板１６との間隔を第１の間隔とは異なる第２の間隔に昇降機構１８により変更して、半導体基板Ｗへのプラズマ処理を行うよう制御する。
図４は、電磁界シミュレーションにおける電界強度とギャップとの関係を示すグラフである。図４において、縦軸は、電界強度（Ｖ／ｍ）を示し、横軸は、半導体基板Ｗの上面３２と誘電板１６の下面３１とのギャップ（ｍｍ）を示す。電界強度は、ポイントＰ１〜Ｐ９で示す１０３ｍｍ、１２４ｍｍ、１４６ｍｍ、１７２ｍｍ、１９０ｍｍ、２１５ｍｍ、２５５ｍｍ、２６５ｍｍ、２７７ｍｍの位置において、電界強度が高い。ここで、電界強度の強さとギャップについては、周期性を有する。ここでは、一部の例外を除いて、約２０ｍｍ程度の周期で、電界強度が高くなるポイントが表れる。
なお、上記したプラズマ処理装置１１の具体的な構成については、保持台１４の大きさとして、例えば、φ２００ｍｍを選ぶ。また、プラズマ処理装置１１におけるギャップの可変範囲、すなわち、保持台１４の上下方向の移動範囲は、図４に示す範囲内において、処理容器１２の下側の面３５からの距離が１１５〜１３５ｍｍの範囲を選ぶ。この場合の保持台１４の可変範囲は、２０ｍｍである。
次に、上記したプラズマ処理装置１１を用いて、この発明の一実施形態に係る半導体基板Ｗのプラズマ処理方法について説明する。
まず、上記したように保持台１４上に被処理基板である半導体基板Ｗを保持させる。次に、所定の圧力に処理容器１２内を減圧し、ガスシャワーヘッド１３により反応ガスを供給する。
その後、プラズマ励起用のマイクロ波をマイクロ波発生器１５により発生させ、誘電板１６を介して処理容器１２内にマイクロ波を導入する。ここで、誘電板１６には、上下方向に定在波が形成され、処理容器１２内の誘電板１６の下部側に電界が生じる。
次に、昇降機構１８により保持台１４を上下方向に移動させ、保持台１４と誘電板１６との間隔を変更する。間隔の変更は、付与された条件、例えば、処理容器１２内の圧力や反応ガスの種類、マイクロ波の電力等により、電界強度が高くなるよう選択された間隔とする。この間隔を第１の間隔とする。この場合、例えば、上記した図４に示す条件において、周期的に電界強度が高くなるポイントＰ１〜Ｐ９で示す間隔を選択するとよい。このようにして、誘電板１６の下部側において、付与された条件下における電界強度の高い状態、すなわち、プラズマを発生させる印加電力が小さく、プラズマが着火しやすい状態とする。
その後、プラズマ着火手段により所定の電力を印加して、プラズマ着火させ、プラズマを発生させる。
プラズマを発生させた後においては、上記した付与された条件に応じて、保持台１４上に保持された半導体基板Ｗの処理が適切となるよう、保持台１４と誘電板１６との間隔を変更し、プラズマ処理を行う。この間隔を第２の間隔とする。すなわち、保持台１４と誘電板１６との間隔をプラズマ処理に適切な第２の間隔として、半導体基板Ｗをプラズマ処理する。
このように構成することにより、保持台１４と誘電体１６との間隔を第１の間隔として、プラズマ着火を行うことができる。そうすると、電界強度が高くなる間隔を第１の間隔として選択して、プラズマ着火を容易に行うことができる。すなわち、プラズマ着火のマージンを広げてプラズマ着火を行うことができ、プラズマ着火性を向上させることができる。また、半導体基板Ｗのプラズマ処理においては、保持台１４と誘電体１６との間隔を第２の間隔として、プラズマ処理に適切な間隔を選択し、半導体基板Ｗをプラズマ処理することができる。そうすると、適切にプラズマ処理を行うことができる。したがって、プラズマ着火性を向上させると共に、適切にプラズマ処理を行うことができる。
次に、プラズマの着火性能を、表１に示す。
表１は、プラズマ着火用に印加するマイクロ波電力を１７００Ｗとして、ギャップを変更させた場合に着火するか否かを示した表である。表１に示す評価試験の条件は、圧力を２０ｍＴｏｒｒ、反応ガスをＣＦ４／Ｏ２＝１０５／９ｓｃｃｍとし、ＳｉＯ２ダミーウェーハを使用している。表１中、○印は、着火に成功した場合を示し、×印は、着火しなかった場合を示す。なお、５秒で着火しなければ、着火しなかったものとしている。また、表１中の１回目とは、ギャップを広げる方向、すなわち、ギャップを１１５ｍｍから１３５ｍｍまで２ｍｍずつ増加するように変更して試験した場合を示し、２回目とは、ギャップを狭める方向、すなわち、ギャップを１３５ｍｍから１１５ｍｍまで２ｍｍずつ減少するように変更して試験した場合を示す。表１によると、いずれの場合にも、プラズマ着火は、ギャップが１１５ｍｍ、１１７ｍｍ、１３３ｍｍ、１３５ｍｍである場合に成功している。したがって、プラズマ着火時においては、第１の間隔として、このようなギャップを選択することが好ましい。
図５は、ギャップとプラズマ着火に要するマイクロ波電力との関係を示すグラフである。図５中、縦軸は、プラズマ着火に要するマイクロ波電力（Ｗ）を示し、横軸は、ギャップ（ｍｍ）を示す。また、その数値を表２に示す。
図５および表２を参照して、ギャップが１１５ｍｍ、１１７ｍｍの場合は、プラズマ着火に要するマイクロ波電力が１６５０Ｗと比較的小さい値であり、ギャップが１２９ｍｍに達するまでは、プラズマ着火に要するマイクロ波電力が徐々に大きくなる。一方、ギャップが１２９ｍｍよりも大きくなると、プラズマ着火に要するマイクロ波電力が徐々に小さくなる。このように、定在波により生じる電界強度は、所定の条件に応じて周期性を有するため、マイクロ波電力が小さくなるようなギャップを選択して、プラズマ着火させる。
なお、ギャップについては、１ｍｍ程度の違いで、電界強度は大きく変化する。図６は、ギャップを１４５ｍｍとした場合の誘電板１６の下部側の電界強度の状態を示す概略図である。図７は、ギャップを１４４ｍｍとした場合の誘電板１６の下部側の電界強度の状態を示す概略図である。図８は、ギャップを１４２ｍｍとした場合の誘電板１６の下部側の電界強度の状態を示す概略図である。図９は、ギャップを１４０ｍｍとした場合の誘電板１６の下部側の電界強度の状態を示す概略図である。図６〜図９中に示す領域４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄの相違は、電界強度の高さの相違を示し、領域４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄの順に電界強度が低くなる。すなわち、領域４１ａが最も電界強度として高く、領域４１ｄが最も電界強度として低い部分である。図６〜図９を参照して、それぞれのギャップは、数ｍｍ程度しか変わらないにも関わらず、それぞれの電界強度は大きく異なる。したがって、上記したギャップは、厳密に管理することが要求される。なお、ギャップを１４５ｍｍとした場合における最大の電界強度は９０００（Ｖ／ｍ）であり、ギャップを１４４ｍｍとした場合における最大の電界強度は６３００（Ｖ／ｍ）であり、ギャップを１４２ｍｍとした場合における最大の電界強度は５０００（Ｖ／ｍ）であり、ギャップを１４０ｍｍとした場合における最大の電界強度は４３００（Ｖ／ｍ）である。
ここで、プラズマ処理に要する反応ガスとして解離性を有するガスを用いる場合、第２の間隔を、第１の間隔よりも狭くすることが好ましい。すなわち、プラズマ着火によりプラズマを発生させた後、図２に示すように、保持台１４と誘電板１６とのギャップを狭くする。これは、解離性を有する反応ガスについては、処理容器１２内に解離しないで留まることができる時間（滞在時間；Ｒｅｓｉｄｅｎｓｅ ｔｉｍｅ）が短いため、解離による副生成物を生成させにくくして、適切にプラズマ処理を行うようにするためである。
これは、例えば、解離性を有する反応ガスとして、Ｃ４Ｆ４を選択する場合、処理容器１２内に長時間留まると、Ｃ４Ｆ４は解離して、Ｃ２Ｆ４、さらには、ＣＦ３やＣＦ２、ＣＦ等を生成する。このような副生成物が生成されると、例えば、半導体基板Ｗに対するプラズマ処理におけるエッチングの選択比が変化してしまい、適切にプラズマ処理を行うことができない虞があるためである。なお、反応ガスの滞在時間は、（圧力×容積）／（ガス流量）、を基に算出され、反応ガスの解離度は、（滞在時間）×（電子密度）×（電子温度）、を基に算出される。解離性を有する反応ガスを使用する場合として、半導体基板Ｗのオキサイド系被膜をエッチングする場合がある。
また、反応ガスとして解離性を有しない反応ガスを用いる場合には、第２の間隔を第１の間隔よりも広くすることが好ましい。すなわち、プラズマ着火によりプラズマを発生させた後、図３に示すように、保持台１４と誘電板１６とのギャップを広くする。解離性を有しない反応ガスであれば、反応ガスが解離することはなく、解離による副生成物がプラズマ処理を阻害することはない。この場合、ギャップを広くして誘電板１６からの距離を長くし、よりプラズマが均一な領域でプラズマ処理を行うことにより、適切にプラズマ処理を行うことができる。解離性を有しない反応ガスとしては、例えば、ＣＦ等が挙げられ、ＣＦを反応ガスとして半導体基板Ｗのポリシリコン系被膜をエッチングする場合がある。
ここで、ギャップとエッチングレートとの関係を示す。図１０は、ギャップが１３５ｍｍの場合における半導体基板Ｗ上のエッチングレートを示すグラフである。図１１は、ギャップが２０５ｍｍの場合における半導体基板Ｗ上のエッチングレートを示すグラフである。図１２は、ギャップが２４５ｍｍの場合における半導体基板Ｗ上のエッチングレートを示すグラフである。図１０〜図１２中、縦軸は、エッチングレート（Å／ｍｉｎ）を示し、横軸は、位置を示す。図１３は、図１０〜図１２におけるエッチングレートの計測方向を示す図である。図１０〜図１２に示すｘ軸、ｙ軸、ｖ軸、ｗ軸は、図１３に示されている。なお、図１３に示す半導体基板Ｗは、０を原点として、φ３００ｍｍの大きさである。
図１０〜図１３を参照して、ギャップが１３５ｍｍの状態においては、エッチングレートの分布は、略Ｗ字状となっている（図１０参照）。具体的には、中央部のエッチングレートがその周囲よりも若干高く、端部側において、エッチングレートが非常に高くなっている。ギャップ２０５ｍｍの状態においては、略Ｗ字状となっておらず、ギャップ１３５ｍｍの場合よりもエッチングレートが各部において均一であるが、中央部から端部に向かって徐々に高くなっている（図１１参照）。これらに対し、ギャップ２４５ｍｍの状態において、エッチングレートは、中央部および端部を含む面内全域において、同等である（図１２参照）。このように、ギャップが広くなるにつれ、エッチングレートは均一になっていく。したがって、このようなエッチングレートが均一な条件で半導体基板Ｗのプラズマ処理を行うことにより、適切に、すなわち、中央部側と端部側のエッチングレートを均一にして、プラズマ処理を行うことができる。
ここで、ギャップを変更した場合における半導体基板Ｗのエッチング処理後の状態の一部を、図１４および図１５の電子顕微鏡写真に示す。図１４は、ギャップを１３５ｍｍとした場合、図１５は、ギャップを２４５ｍｍとした場合である。図１４および図１５を参照して、ギャップを２４５ｍｍとしてエッチング処理を行った場合、突状部の先端の形状が揃っていて均一であるのに対し、ギャップを１３５ｍｍとしてエッチング処理を行った場合、その形状が乱れており、不均一であることが分かる。
なお、上記の実施の形態においては、半導体基板Ｗを保持する保持台を上下方向に移動させて保持台と誘電板との間隔を変更することにしたが、これに限らず、他の構成、例えば、誘電板側を上下方向に移動可能として、保持台と誘電板との間隔を変更することにしてもよい。さらには、保持台および誘電板をいずれも上下方向に移動可能な構成として、保持台と誘電板との間隔を変更することにしてもよい。
また、上記の実施の形態においては、プラズマによるエッチング処理を行う場合について説明したが、これに限らず、プラズマＣＶＤ等の処理を行う場合についても適用される。
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
この発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置の要部を示す概略断面図である。 図１に示すプラズマ処理装置のうち、ギャップを狭くした状態を示す図である。 図１に示すプラズマ処理装置のうち、ギャップを広くした状態を示す図である。 電界強度とギャップとの関係を示すグラフである。 ギャップとプラズマ着火に要するマイクロ波電力との関係を示すグラフである。 ギャップを１４５ｍｍとした場合の誘電板下部側の電界の状態を示す概略図である。 ギャップを１４４ｍｍとした場合の誘電板下部側の電界の状態を示す概略図である。 ギャップを１４２ｍｍとした場合の誘電板下部側の電界の状態を示す概略図である。 ギャップを１４０ｍｍとした場合の誘電板下部側の電界の状態を示す概略図である。 ギャップを１３５ｍｍとした場合のエッチングレートを示すグラフである。 ギャップを２０５ｍｍとした場合のエッチングレートを示すグラフである。 ギャップを２４５ｍｍとした場合のエッチングレートを示すグラフである。 エッチングレートの計測方向を示す図である。 ギャップを１３５ｍｍとしてエッチング処理を行った半導体基板の一部の電子顕微鏡写真である。 ギャップを２４５ｍｍとしてエッチング処理を行った半導体基板の一部の電子顕微鏡写真である。
符号の説明
１１ プラズマ処理装置、１２ 処理容器、１３ ガスシャワーヘッド、１４ 保持台、１５ マイクロ波発生器、１６ 誘電板、１７ 高周波電源、１８ 昇降機構、１９ 支柱、２０ 制御部、２１ 導波管、２２ 遅波板、２３ スロット穴、２４ スロットアンテナ、２５ マイクロ波同調部、２６ 波長調整部、３１，３３ 下面、３２ 上面、３４ 凹部、３５ 面、４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ 領域。

Claims (7)

  1. その内部で被処理基板にプラズマ処理を行う処理容器と、
    前記処理容器内にプラズマ処理用の解離性を有する反応ガスを供給する反応ガス供給手段と、
    前記処理容器内に配置され、その上に前記被処理基板を保持する保持台と、
    プラズマ励起用のマイクロ波を発生させるマイクロ波発生器と、
    前記保持台と対向する位置に配置され、マイクロ波を前記処理容器内に導入する誘電板と、
    前記保持台と前記誘電板との間隔を第１の間隔に変更して、導入されたマイクロ波により前記処理容器内に電界を生じさせた状態で、前記処理容器内にプラズマを発生させ、前記保持台と前記誘電板との間隔を前記第１の間隔とは異なる第２の間隔に変更して、前記被処理基板へのプラズマ処理を行うよう制御する制御手段とを備え、
    前記制御手段は、前記保持台を昇降させて、前記保持台と前記誘電板との間隔を変更する昇降手段を備え、
    前記制御手段は、マイクロ波の導入により前記誘電板に形成された定在波の周期性に応じて、前記第１の間隔を変更し、前記第２の間隔を前記第１の間隔よりも狭くする、プラズマ処理装置。
  2. 前記制御手段による前記被処理基板へのプラズマ処理は、オキサイド系被膜に対するエッチング処理である、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  3. その内部で被処理基板にプラズマ処理を行う処理容器と、
    前記処理容器内にプラズマ処理用の解離性を有しない反応ガスを供給する反応ガス供給手段と、
    前記処理容器内に配置され、その上に前記被処理基板を保持する保持台と、
    プラズマ励起用のマイクロ波を発生させるマイクロ波発生器と、
    前記保持台と対向する位置に配置され、マイクロ波を前記処理容器内に導入する誘電板と、
    前記保持台と前記誘電板との間隔を第１の間隔に変更して、導入されたマイクロ波により前記処理容器内に電界を生じさせた状態で、前記処理容器内にプラズマを発生させ、前記保持台と前記誘電板との間隔を前記第１の間隔とは異なる第２の間隔に変更して、前記被処理基板へのプラズマ処理を行うよう制御する制御手段とを備え、
    前記制御手段は、前記保持台を昇降させて、前記保持台と前記誘電板との間隔を変更する昇降手段を備え、
    前記制御手段は、マイクロ波の導入により前記誘電板に形成された定在波の周期性に応じて、前記第１の間隔を変更し、前記第２の間隔を前記第１の間隔よりも広くする、プラズマ処理装置。
  4. 前記制御手段による前記被処理基板へのプラズマ処理は、ポリシリコン系被膜に対するエッチング処理である、請求項３に記載のプラズマ処理装置。
  5. 複数設けられたスロット穴からマイクロ波を前記誘電板に導入するスロットアンテナ板を備える、請求項１〜４のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
  6. 被処理基板をプラズマ処理するためのプラズマ処理方法であって、
    処理容器内に設けられた保持台上に被処理基板を保持させる工程と、
    プラズマ励起用のマイクロ波を発生させる工程と、
    前記処理容器内に、解離性を有する反応ガスを供給する反応ガス供給工程と、
    前記保持台に対向する位置に配置される誘電板を介して前記処理容器内にマイクロ波を導入し、前記処理容器内に電界を生じさせる工程と、
    マイクロ波の導入により前記誘電板に形成された定在波の周期性に応じて、保持台と誘電板との間隔を第１の間隔として、前記処理容器内に電界を生じさせた状態で前記処理容器内にプラズマを発生させる工程と、
    プラズマを発生させた後、前記保持台を昇降させて、保持台と誘電板との間隔を前記第１の間隔と異なる第２の間隔として、前記被処理基板のプラズマ処理を行う工程とを含み、
    前記被処理基板のプラズマ処理を行う工程は、前記第２の間隔を前記第１の間隔よりも狭くする、プラズマ処理方法。
  7. 被処理基板をプラズマ処理するためのプラズマ処理方法であって、
    処理容器内に設けられた保持台上に被処理基板を保持させる工程と、
    プラズマ励起用のマイクロ波を発生させる工程と、
    前記処理容器内に、解離性を有しない反応ガスを供給する反応ガス供給工程と、
    前記保持台に対向する位置に配置される誘電板を介して前記処理容器内にマイクロ波を導入し、前記処理容器内に電界を生じさせる工程と、
    マイクロ波の導入により前記誘電板に形成された定在波の周期性に応じて、保持台と誘電板との間隔を第１の間隔として、前記処理容器内に電界を生じさせた状態で前記処理容器内にプラズマを発生させる工程と、
    プラズマを発生させた後、前記保持台を昇降させて、保持台と誘電板との間隔を前記第１の間隔と異なる第２の間隔として、前記被処理基板のプラズマ処理を行う工程とを含み、
    前記被処理基板のプラズマ処理を行う工程は、前記第２の間隔を前記第１の間隔よりも広くする、プラズマ処理方法。
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