JPH04141594A - プラズマ処理装置及び該装置を用いたプラズマ処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体デバイス、画像入力用ラインセンサー
、撮像デバイス、光起電力デバイス等の製造にて用いる
ＣＶＤ、エツチング、スパッタリング、アッシング等の
各種プラズマ処理における高速かつ均一な処理に好適な
プラズマ処理装置、及びそれを用いたプラズマ処理方法
に関する。

〔従来の技術〕

従来、各種エレクトロニクス素子、光学素子、等の製造
において、素子分離形成手段としてプラズマを用いた各
種エツチング方法の利用が試みられ、その中のいくつか
は実用に付されている。

こうした、プラズマを用いたトライエツチング法の中て
、とりわけプラズマによって生成される荷電粒子をカソ
ード電極とプラズマとの間に形成されるイオン・シース
内のシース間電圧により一方向に加速し、処理対象であ
る基体に入射させ、化学反応により気体状反応物を生成
、除去するりアクティブ・イオン・エツチング法（以下
、「ＲＩＥ法」と表記する）が、異方性エツチングが実
施されるということで、近年高精細素子形成においてき
わめて有効な手段として利用され、そのための装置も各
種開発されている。

ところで、最近エツチング・ガスの分解効率が高く、か
つ高密度なプラズマを発生する手段として、マイクロ波
エネルギーをプラズマ発生に利用する方法が工業的レベ
ルでも注目されてきており、プラズマ中の荷電粒子を一
方に加速するためのバイアス電圧源として高周波を併用
したＲＩＥ法（以下、ＭＷ−ＲＩＥ法と表記する）を用
いたプラズマ処理装置として、代表的には第４図に縦断
面図として示される装置構成のものが知られている。

第４図において、１は円形空胴共振器を示し、２は主と
して金属部材で形成された矩形形状のマィクロ波の導波
管である。３はマイクロ波発振源であるところのマグネ
トロンであり、固定された電磁界分布をもつマイクロ波
を発振する。４は電気的に接地した導電性部材で形成さ
れ円形空胴共振器１内に発生するマイクロ波と電磁界的
に結合するような開口を設けたスリットである。５はマ
イクロ波を効率良く透過し、かつ真空容器であるプラズ
マ発生室６内を気密に保持し得るような材料（例えば、
アルミナ・セラミックス、等）で形成された誘電体窓で
ある。７は高周波電力が印加され負にバンアスされたカ
ソード電極で、８はカソード電極７を電気的に絶縁する
ためのセラミック・カバーである。９は一端はプラズマ
発生室６内に開口し、他端はバルブ手段（図示せず）を
介してエツチング・ガス供給源（図示せず）に連通して
いる、エツチング・カス供給管である。

１０は、一端がプラズマ発生室６内に開口し、他端が排
気装置（図示せず）に連通している排気バルブ（図示せ
ず）を備えた排気管である。

１１はカソード電極７に高周波電力を供給するだめの高
周波電源であり、１２はカソード電極７のプラズマ面に
載置された処理対象としての基体である。

こうした従来のＭＷ−ＲＩＥ法によるプラズマ処理装置
を使用してのプラズマ処理は例えば以下のようにして行
なわれる。

即ち、ガス・バルブ（不図示）を閉じ、排気管１０から
真空容器６内を脱気し、内圧を１×１０−６Ｔｏｒｒ以
下にする。ついで、ガス・バルブ（不図示）を開きエツ
チング・ガス供給管９のガス放出孔を介して、エツチン
グ・ガスとして四フッ化炭素ガス（以下、ｒ　ＣＦ４ガ
ス」と表記する）を系内圧力が１〜１０−３Ｔｏｒｒに
なるまで導入する。そこで、マグネトロン３に通電して
周波数２．４５　ＧＨｚのマイクロ波を円形空胴共振器
１内に放射し、ＴＥ、、モードの電磁界分布をもつ定在
波を空胴共振器１内にたて、Ｔ　Ｅ　ｏ　＋モードと同
一分布の開口をもつスリットからマイクロ波をプラズマ
発生室６内に効率良く放射し、プラズマを生起させる。

それと同時に高周波電源１１に通電し、カソード電極７
に周波数１３．５６　ＭＨｚの高周波電力を印加し、ス
リット４との間に高周波バイアスを形成してＣＦ３＋イ
オンを表面にシリコン膜や５ｉｎ２膜等が形成された基
体１２に入射させ、四フッ化ケイ素ガス（以下、ｒＳｉ
Ｆ４Ｊと表記す）を化学反応生成せしめて、所定時間エ
ツチングを行なう。その後、ガスの供給、マイクロ波の
放射および高周波の印加等を中止し、該基体を系外に搬
出してエツチング処理を完了する。

このようなＭＷ−ＲＩＥ法によるエツチングは以下のプ
ロセスによって行なわれる。

真空容器６内に導入されたＣＦ４ガスへのマイクロ波の
作用によってプラズマが生起される。生起されたプラズ
マ中には、主に電子エネルギーの高いプラズマ中の電子
とＣＦ４ガスとの衝突によるＣＦ４分子の分解の結果束
じるＣＦ３＋イオンと電気的に中性のフッ素ラジカル種
（以下、「Ｆ″ラジカルと表記する）とが含まれる。Ｆ
１ラジカルはマイクロ波の電磁界の振動の影響であるい
はガスの流れに沿って移動して基体に作用し、基体中の
Ｓｉ原子と反応してＳｉＦ４ガスとしてこわを基体から
除去する。これに対して、ＣＦ３＋イオンは重質量イオ
ンであるので移動しにくい。そこで、基体１２方向にＣ
Ｆ３＋イオンを移動および加速せしめて異方性エツチン
グに寄与させるために、重質量イオンが振動に十分に対
応して移動し、加速される周波数の電磁波、例えば１３
．５６　ＭＨｚの高周波が印加される。

すなわち、ＭＷ−ＲＩＥ法によるプラズマ処理において
は、プラズマの生起に高周波を用いる方法と異なり、無
電極放電によってプラズマが生起される。

〔発明が解決しようとしている課題〕

上記従来例のような円形空胴共振器を用いるような装置
においては、誘電体窓５の直径がプラズマを生起させる
部分の面積を決定する主要な因子となる。そのため大面
積基体をエツチングする場合には、この誘電体窓すなわ
ち空胴共振器１の直径を大きくしなければならない。と
ころが、空胴共振器の直径を大きくしていくとＴＥ、、
モードのような単一モードだけでなく、Ｔ　Ｅ　ｒ　＋
モードや７Ｍモードなどの多重モードが干渉によって同
時発生し、マイクロ波の電磁界分布が不安定になるとい
う問題がある。

また、単一モードの電磁界分布を想定して設計したスリ
ット４では上述のような多重モードの発生時にプラズマ
発生室６にマイクロ波を放射することができず、プラズ
マを生起させることができなくなってしまうという問題
がある。したがって、−数的に円形空胴共振器の直径は
１５ｃｍ程度のものまでが使用される場合が多い。

一方、円形空胴共振器以外の矩形および同軸、反同軸空
胴共振器を用いる場合であっても大面積基体の均一処理
のために共振器寸法を大きくしていくと、やはり多重モ
ードが生起し易くなり、スリット４を設ける効果かなく
なる場合が多いという問題があった。

本発明の目的は、マイクロ波によるプラズマ発生面の大
面積化をプラズマ発生面において均一かつ安定したプラ
ズマの生起を損なうことなく達成でき、大面積でのプラ
ズマ処理を可能とするプラズマ処理装置及び該装置を用
いたプラズマ処理方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成し得る本発明のプラズマ処理装置は、マ
イクロ波の定在波を生起し得る空胴共振器と、該空胴共
振器に設けられた該定在波の伝送線路側方へのマイクロ
波取り出し用の窓と、語意から入射されるマイクロ波を
利用して生成されるプラズマにより被処理材のプラズマ
処理を行なうプラズマ処理室と、該プラズマ処理室内に
設けられ、前記プラズマ中の荷電粒子を前記被処理材に
加速入射させるための高周波が印加される一対の電極と
を有するプラズマ処理装置において、前記マイクロ波取
り出し用の窓の複数をその並列面が形成されるように並
設し、かつマイクロ波取り出し用窓により取り出される
マイクロ波を供給する各定在波にこれら定在波の形成す
る電磁界の周期的強弱のずれを生じさせる位相調節手段
を有することを特徴とする。

本発明のプラズマ処理装置における複数のマイクロ波取
り出し用窓の並列面は、１つのマイクロ波取り出し用窓
を有する空胴共振器の複数を用いて、あるいは複数のマ
イクロ波取り出し用窓を有する１つの空胴共振器を用い
て、更にはこれらの２つのタイプの空胴共振器を併用し
て形成することができる。

また、本発明のプラズマ処理方法は、空胴共振器中にマ
イクロ波の定在波を生起させる過程と、該空胴共振器の
該定在波の伝送線路側方に設けられた窓からプラズマ処
理室内に取り出されたマイクロ波によって原料ガスから
生成したプラズマにより、該プラズマ中の荷電粒子は一
対の電極に印加した高周波によって加速入射させつつ被
処理材のプラズマ処理を行なうプラズマ処理方法におい
て、前記マイクロ波取り出し用の窓の複数並列面が形成
されるようにこれらを並設し、マイクロ波取り出し用の
窓から取り出されるマイクロ波を供給する複数の定在波
が形成する電磁界の周期的強弱のずれを生起させて、前
記窓の並列面に対して平行な面でのプラズマ密度を均一
化して前記プラズマ処理を行なうことを特徴とする。

本発明におけるプラズマ処理には、プラズマを利用した
エツチング、成膜等の各種処理が含まれる。

以下、エツチングを行なう場合の本発明のプラズマ処理
装置の一例を図面を参照しつつ説明する。

第１図はＭＷ−ＲＩＥ法を用いた本発明のエツチング装
置の１例の要部の断面略図であり、第２図は大面積の被
処理材を処理する場合に好適な装置例の透視略図である
。

図示した例において、１はマイクロ波発振源３と接続さ
れ、マイクロ波の定在波を生起させるための金属製方形
空胴共振器を示す。該共振器の一壁面は、真空気密に保
持し得る構造を有し、プラズマ処理室を構成する真空容
器６を形成する周囲壁を併ねるところの誘電体からなる
マイクロ波取り出し用の窓５で構成されている。本例で
は２つの空胴共振器１ａ、１ｂが並設されており、それ
ぞれの窓５ａ、５ｂがこれらの空胴共振器内と真空容器
６内とを気密に仕切り、これらの窓の並列面が真空容器
６の内壁の一部を構成している。また、これら空胴共振
器としては同−電磁界強度及び波長のマイクロ波の定在
波が生起されるように同一構造のものが用いられている
。しかしながら、同−電磁界強度及び波長の定在波が得
られるならば異なる構造のものを並設しても良い。

本発明における空胴共振器の並設とは、冬空胴共振器に
生起されるマイクロ波の定在波の伝送方向が平行となり
、かつ真空容器に対して並列となるように設けられるこ
とをいう。

真空容器６は、導電性部材からなり該真空容器とともに
電気的に接地されたメツシュ状平板アノード電極４と該
真空容器とは絶縁ガイシ８によって電気的に絶縁され、
周波数１３．５６　ＭＨｚの高周波電源１１を接続し、
被処理基体１２を載置した平板カソード電極７が配置さ
れた構造を有する。それにより、真空容器６はマイクロ
波によるプラズマ生起領域Ａとアノード電極４およびカ
ソード電極７によるイオン（荷電粒子）加速領域Ｂとに
分割される。

なお、真空容器６には、ガス供給源（図示せず）からの
バルブ手段９′を備えたプラズマ処理用ガス供給管９と
バルブ手段１０′を介して排気装置に連通している（こ
のところ図示せず）排気管１０を連結した構造を有する
。これにより、真空容器６内部にプラズマ処理用ガスを
くまなく供給し、真空容器６内の圧力を１〜１０−３Ｔ
ｏｒｒ程度にコントロールできる。

方形空胴共振器１は、前述のように真空容器６のプラズ
マ生起領域Ａを形成する内壁の一部を構成する窓５を有
する。この窓５はアルミナセラミックス、窒化アルミ、
石英ガラス等のマイクロ波電力のプラズマ生起領域Ａへ
の効率的透過を許し、且つ真空容器６内を真空気密に保
持し得る誘電体材料で構成される。この空胴共振器の窓
５以外の壁は金属材料で構成され、窓５及び金属壁から
囲れた断面が方形の空胴が形成されている。

そして方形空胴共振器１のマイクロ波電力入力側は、マ
イクロ波の伝送部たる金属製の方形導波管２、整合器そ
してアイソレーター（不図示）を介してマイクロ波電源
３に接続され、他の側、即ち伝送端部には、該方形空胴
共振器内に導入されたマイクロ波が反射されて定在波１
４が系内に形成されるようにするための可動短絡板１３
が設けられている。かくなる方形空胴共振器１は、その
−側壁が誘電体窓５で構成され、該誘電体窓が真空容器
６のプラズマ生起領域Ａの周囲壁の一部を成しているこ
とから、該方形空胴共振器内に導入されたマイクロ波は
、該誘電体窓を透過し、プラズマ生起領域Ａ内に入り、
そこに導入されている処理用ガス（例えばＣＦ４ガス）
を分解してプラズマを生起せしめるところとなる。

このとき生起されたプラズマの密度がＩＱＩＩｃｍ−”
程度になると、マイクロ波（周波数：　２．４５ＧＨｚ
　）は生起されたプラズマの帯によって遮断され、一部
はプラズマの生起に更に利用されるところとなり、一部
は反射されるところとなる。即ち、生起するプラズマは
、金属壁と同様に作用するマイクロ波の反射壁としても
作用し、該方形空胴共振器内に定在波を生起、維持する
ように作用するところとなる。このことから、アノード
電極４は該プラズマの密度が１０　”ｃｍ−３程度にな
る領域よりも外側の位置に配設されなければならない。

即ち、マイクロ波電力がプラズマの生起に効率よく利用
されるためには、該アノード電極が前記方形空胴共振器
の反射壁として作用しないことが必要である。

このようにして生起したプラズマからは中性ラジカル種
やイオン種が多量に生成される。例えば、プラズマ処理
用ガスとして、現在エツチングガスとして工業的に利用
されるＣＦ４ガスを供給すると、フッ素ラジカルやＣＦ
３＋イオンなどが生成される。このうち、ＲＩＥに主に
利用するのは正イオンであり、接地されて正の電位にさ
れたアノード電極４の開口を捕獲されることなく通過し
、高周波電力の印加により負電位にされたカソード電極
とアノード電極に囲まれたイオン加速領域Ｂにおいて、
画電極の電位差により生じたイオンシースによってカソ
ード電極側に向って加速される。

なお、高周波の周波数としては例えばえば１０Ｍ）Ｉｚ
〜７０ＭＨｚのものが利用できる。

以上のような作用からすれば、該アノード電極の構造は
イオン種の通過を可能とする通路を有し、かつカソード
電極に対向して電位差を生じせしめるために導電性材料
である必要があり、図示した装置においては開口寸法１
　ｍｍＸ　１　ｍｍのアルミニウム製平板メツシュを前
記真空容器６内に、その内壁に保持され得る構造で固定
配設されている。

被処理材１２は、平板状で、カソード電極７のアノード
電極対向面に載置されており、高周波ＲＩＥ法と同じく
主にイオン種によりエツチングされる。

かくなる方形空胴共振器の設置数は、プラズマをマイク
ロ波の反射壁として作用するようにするためのみの目的
では１個であってもよいが、その場合この反射壁として
作用するところの目的は達成できても、定在波の電界強
度はそのマイクロ波の伝送方向に一定間隔で強弱を有す
るため、生起するプラズマもそれに応じて強弱を有する
ものとなり、したがって、ＣＦ４ガスの分解により生起
されるエツチングに寄与するイオン種の量はそのプラズ
マの強弱に応じて増減するところとなる。こうしたこと
から被処理材１２のエツチング速度は主に生成されるイ
オン種の量に対応した変化のある不均一なものとなる。

そこで、図示した本発明の装置においては、前述のよう
に空胴共振器１ａ、１ｂを第２図に示すように並設し、
第２図及び第３図に示すようにそこで生起される定在波
（Ｅ）の位相を１／４波長（λ／４）ずらして窓５ａ、
５ｂの並列面下でのプラズマ（イオン種）の密度を、該
並列面に平行な面において均一化できる構成が取られて
いる。

この定在波の位相のずれは、短絡板１３の位置を調節す
ることにより行なわれる。

こうすることにより、真空容器６のプラズマ生起領域Ａ
で生起するプラズマは各々の方形空胴共振器の定在波に
よりλ／４ずつ強弱のずれたものとなる。これによりエ
ツチング完了後は、荷電粒子の入射領域内における被処
理材１２全面にわたって均一にして均質なエツチング処
理を行なうことが可能となる。

なお、この定在波の位相のずれはλ／４±λ／３２の範
囲で用いることができる。

なお、第２図に示すような大面積の被処理材１２のエツ
チング処理の場合、被処理材１２を電極４．７による荷
電粒子の加速方向、すなわちマイクロ波の伝送方向に対
して平行な面で、該伝送方向と直交する方向（図中の矢
印の方向）に駆動手段（不図示）を介して逐次移動でき
るようにすることによって、被処理材上面の全面にわた
る均一なエツチング処理が可能となる。

なお、被処理材のプラズマ処理する部分が荷電粒子が加
速入射される領域内におさまるものであれば、第２図に
示すような移動を行なわずに処理が可能である。

以上、エツチングを行なう場合について説明したが、例
えば原料ガスとしてＳｉＨ４ガス、水素ガスの混合ガス
を用いるとプラズマＣＶＤを行なうことができ、基体１
２の表面にアモルファスシリコン膜を成膜することがで
きる。このとき、基体１２に入射するイオン種のエネル
ギーを投入する高周波電力でよって制御することで、膜
質のコントロールが可能である。

このように、本発明の装置は、プラズマとプラズマから
入射するイオンのエネルギーを用いて行なう処理に適用
可能である。

なお、本発明の装置において、空胴共振器の構造、その
並列数、高周波電源の周波数、およびアノード電極、カ
ソード電極、さらには基体の形状も上記の例に限定され
るものではない。

例えば、空胴共振器の空胴部分の形状は、上述の例にお
ける断面が方形のものの他に、断面が円形のもの、リッ
ジ部を有する凹形状のもの、あるいは同軸構造やドーナ
ッツ状のものなどが利用でき、共振モード、構造とも必
要に応じて選ぶことができる。また、高周波電源の周波
数も、例えば１００ＭＨｚまでの範囲から選ぶことがで
きる。ただし、アモルファスシリコン膜の成膜を行なう
場合は、７０ＭＨｚまでの、例えば１０ＭＨｚ　〜７０
Ｍ１ｌｚの高周波が好ましい。

なお、空胴共振器の定在波の伝送方向における長さは、
プラズマによるマイクロ波電力の吸収、減衰がプラズマ
密度に影響をおよぼさない範囲内であれば、基本波長の
整数倍の長さとすることができ、幅の広い被処理材のエ
ツチング処理が可能である。マイクロ波の減衰によって
プラズマ密度が変化する以上の幅をもフた被処理材に対
しては、該被処理材の幅方向に空胴共振器と同一構造の
プラズマ発生装置を組み合わせて用いることによって、
対処することができる。その−例を第６図及び第７図に
示す。なお、第７図は第６図における各空胴共振器１ａ
〜１ｄと基体の関係を示す。

さらにまた、アノード電極の形状はメツシュ状以外に金
属棒を並べた格子状（この場合、等間隔である必要はな
い）としてプラズマの通路を形成したものや、平板にプ
ラズマの通路としての直径５ｍｍ程度の貫通穴やスリッ
トを多数開口したもの（開口やスリットの分布は必要に
応じて選択することができる）等が利用できる。なお、
場合によっては、プラズマの通路の断面形状や断面積の
異なる複数種の通路を適当な分布で配置してプラズマの
通過量を調整することによって、より均な処理を行なう
ことができる。さらに、カソード電極７の形状は四角形
以外に円盤状であってもよく、被処理材を載置して回転
させても良い。この場合、被処理材と電極を同心円とし
、その中心軸を回転中心とすることで、処理空間を必要
最小限とすることができる。また、同一形状の被処理材
を同心円周上に配列して荷電粒子の入射領域内で回転さ
せると多数個の被処理材を一括処理することができる。

また、上記の例においては正イオンを主に利用する場合
として被処理材をカソード電極上に載置したが、利用す
るイオンによっては被処理材載置電極側をアノード電極
とし、対向した電極をカソード電極とすることができ、
特にアモルファスシリコン膜の成膜においては、好まし
い膜質が得られる。

さらにまた、上記の例においてはアノード電極は真空容
器とともに電気的に接地しているが、イオンの加速エネ
ルギーをさらに再現性良く制御するために直流や任意の
低周波数のバイアス電圧を印加することもできる。

第５図はＭＷ−ＲＩＥ法を用いた本発明のエツチング装
置の大面積の被処理材を処理する場合に好適な他の装置
例の透視略図である。

図示した例において、１はマイクロ波発振源３と接続さ
れ、マイクロ波の定在波を生起させるための金属製方形
空洞共振器を示す。該共振器の一壁面は、真空気密に保
持し得る構造を有し、プラズマ処理室を構成する真空容
器６を形成する周囲壁を併るところの誘電体からなるマ
イクロ波取り出し用の窓５で構成されている。本例では
１つの空洞共振器１がＵ字形に折り返して平行になるよ
うに構成設置されている点が前記装置例と異なり、この
平行部分にマイクロ波取り出し用の窓５ａ、５Ｃが空洞
共振器内と真空容器６内とを気密に仕切り、これらの窓
の並列面が真空容器６の内壁の一部を構成している。ま
た、空洞共振器としては折り返して平行となるマイクロ
波の位相をＵ字に折り返した部分の長さにより規定する
ため、マイクロ波の伝送方向に直交する断面の形状が任
意のどの位置においても同じ形状であるような単純な構
造であることが好ましい。

すなわち、本発明において空洞共振器１は、マイクロ波
発振源３に近接する直線部１ａ、Ｕ字部ｉｂ、さらに直
線部１ａと平行に折り返され定在波１４が系内に形成さ
れるようにするための可動短絡板１３で端部が終端され
た直線部１ｃから構成され、順番に接続された構造とな
っている。直線部１ａと直線部１ｃとに生起されるマイ
クロ波の定在波の相対的な位相を１／４波長（λ／４）
ずらすため、直線部１ａ長さは１／４波長の偶数倍の長
さに、またＵ字部ｌｂの長さは１／４波長の奇数倍の長
さに、さらに直線部１ｃの長さは１／４波長の奇数倍の
長さになるように規定されている。公知のごとく、共振
器の構造は１／２波長の整数倍の長さにより実現される
。したがって、本実施例装置の方形空洞共振器の接続し
た合計の長さもまた１／２波長の整数倍とした。さらに
、一般にＥコーナー、Ｈコーナーと呼ばれるマイクロ波
伝送線路に対して直角に折れ曲がった導波管を接続して
も遮断されることなくマイクロ波が伝送されることが知
られており、しかも、コーナ一部がマイクロ波の伝送位
置のどの場所にあってもマイクロ波の位相や、波長に影
響をおよぼさない。たとえば、第５図に示すように本実
施例装置の直線部１ａの長さを１６／４波長（４λ）に
、Ｕ字部１ｂの長さを３／４波長く３λ／４）、直線部
ＩＣの長さを１３７４波長（１３λ／４）とすることで
、直線部１ａの長さは１／２波長の整数倍に、またＵ字
部１ｂと直線部１ｃの合計した長さが実質的にやはり１
／２波長の整数倍となるようにした。また、Ｕ字部１ｂ
はＨコーナーを２段にしてマイクロ波の伝送方向１８０
°曲げることを実現している。これにより、直線部１ａ
、およびＩＣの相対的位相を１／４波長ずらすことが実
現できた。ここで、直線部ＩＣの終端に取りつけた可動
短絡板は前記実施例装置とは異なり位相を１７４波長ず
らす目的ではなく、共振条件の微調整のために使用する
。

本発明の実施例装置においては、Ｕ字形の共振器とした
がマイクロ波の減衰がなければ、直線ＩＣの終端部のか
わりに１／４波長の奇数倍の長さのＵ字部を接続し、さ
らに１／４波長の偶数倍の長さの直線部、１７４波長の
奇数倍の長さのＵ字部、１／４波長の奇数倍の長さの直
線部、そして最後に可動短絡板を接続して第５図に示し
た共振器の２倍の長さの共振器とすることもできる。

本実施例装置において、共振器以外の構造、作用は前記
実施例装置と同一である。

〔実施例〕

第１図及び第２図に示した構成を有する装置を用いてア
モルファスシリコン膜（ａ−５ｉ−Ｈ膜）のエツチング
を以下のようにして実施した。

被処理材１２として２５６ｍｍ（幅）ｘ３２０ａ＋■（
長さ）Ｘｌｌｌｌｌ（厚さ）のガラス基板の表面に厚さ
１μｍのａ−５ｉ−Ｈ膜を堆積したものを用意し、これ
をカソード電極７の上に載置した。

まず、バルブ９′を閉にしておいて、排気バルブ１０′
を開いて排気管１０を介して真空容器６内を脱気して内
圧をＩ　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒ以下にした。

ついでＣＦ４ガス１００　ＳＣＣＭをバルブ９′を開い
てガス供給管９から系内圧力が５　Ｘ　１０−２Ｔｏｒ
ｒになるまで導入し、それと同時にマイクロ波電源３に
通電して２．４５　ＧＨｚの周波数のマイクロ波を投入
電力５００Ｗで方形空胴共振器１ａ及び１ｂ、誘電体窓
５ａ及び５ｂを介して真空容器６内に放射し、プラズマ
を生起させた。そうしたところで高周波電源１１に通電
して１３．５６　ＭＨｚの周波数の高周波を投入電力３
００Ｗでカソード電極７に投入した。この間、基体１２
を載置したカソード電極を空胴共振器１ａ、１ｂの定在
波の伝送方向と直交する方向に駆動手段によって３２０
ｍｍのストロークで毎分４回往復移動させて５分間エツ
チングを続行したところで、マイクロ波及び高周波の投
入を中止し、ＣＦ、ガスの供給を停止して、脱気後、系
外に搬出した。こうして得られた被処理材１２のａ−５
ｉ４１膜の膜厚を測定し、エツチング速度を算出したと
ころ、被処理材の幅の方向すなわち空胴共振器１ａ、１
ｂに生起した定在波の伝送方向と平行な方向でエツチン
グ速度２００人／分、均一性±５％が得られ、長さの方
向すなわち該定在波の伝送方向と直交する方向でエツチ
ング速度２００人／分、均一性±３％と、大面積の被処
理材であフても均一なエツチングが可能なことが確認さ
れた。

〔発明の効果〕

本発明によれば、空胴共振器中に生起したマイクロ波の
定在波の伝送方向に対する側面からマイクロ波を取り出
してプラズマの生起に利用するので、空胴共振器の定在
波の伝送方向での長さをプラズマの生起に有効に利用す
ることができ、しかも例えば複数の空胴共振器を並設し
て、隣り合う空胴共振器に生起される定在波の位相をず
らすことによって、生起されるプラズマの密度を空胴共
振器の定在波の伝送方向での長さにわたって均一化でき
、均一なプラズマ処理が可能である。従って、本発明に
よれば、より大きな幅の被処理材の幅いっばいにわたっ
た均一なプラズマ処理が可能であり、被処理材の大きさ
に対する節約が大幅に低減される。

また、被処理材を高周波により加速された荷電粒子の流
れに対して相対的に移動させることにより、高速での均
一なプラズマ処理が行なえ、大面積の被処理材の処理に
特に好適である。

更に、大面積基板上のアモルファスシリコン膜などのパ
ターン形成の場合、微細パターンを高精度、高速にかつ
低損傷で形成することができる。

さらにまた、均一な成膜を高速に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のＭＷ−ＲＩＥ法によるプラズマ処理装
置の一例の要部の縦断面図、第２図、第５図及び第６図
は本発明のプラズマ処理装置の一例の透視略図、第３図
は第２図の装置に用いた２種の空胴共振器比較図、第４
図は従来のＭＷ−ＲＩＥ法によるプラズマ処理装置の一
例の要部の断面図、第７図は第６図の装置における各空
洞共振器の定在波の伝送方向と基体の関係を示す図であ
る。 １（１ａ〜１ｃ）一方形空胴共振器 ２・−導波管 ３・−マイクロ波発振源 ４−アノード電極 ５（５ａ〜５ｃ）・−誘電体窓 ６−真空容器 ７−カソード電極 ８・・・絶縁ガイシ ９・・・ガス供給管 ９’−・・ガス・バルブ １０−・排気管 １０′・−排気バルブ １１−高周波電源 １２−・基体 １３　（１３ａ　〜１３ｄ）−短絡板 １４（１４ａ〜１４　ｄ　）　−・マイクロ波による電
界Ａ・・・プラズマ生起領域 Ｂ・・・イオン加速蒙域

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）マイクロ波の定在波を生起し得る空胴共振器と、該
   空胴共振器に設けられた該定在波の伝送方向に対する側
   方へのマイクロ波取り出し用の窓と、該窓から入射され
   るマイクロ波を利用して生起されるプラズマにより被処
   理材のプラズマ処理を行なうプラズマ処理室と、該プラ
   ズマ処理室内に設けられ、前記プラズマ中の荷電粒子を
   前記被処理材に加速入射させるための高周波が印加され
   る一対の電極とを有するプラズマ処理装置において、前
   記マイクロ波取り出し用の窓の複数をその並列面が形成
   されるように並設し、かつ各マイクロ波取り出し用窓に
   より取り出されるマイクロ波を供給する各定在波にこれ
   ら定在波が形成する電磁界の周期的強弱のずれを生じさ
   せる位相調節手段を有することを特徴とするプラズマ処
   理装置。 ２）前記空洞共振器としてそれぞれがマイクロ波取り出
   し用の窓を有する空洞共振器の複数を用い、これらを各
   空洞共振器のマイクロ波取り出し用の窓の並列面が形成
   されるように並設し、かつ各空洞共振器が前記位相調節
   手段を有する請求項１に記載のプラズマ処理装置。 ３）前記複数の空胴共振器が同一強度のマイクロ波を生
   起し得るものである請求項２に記載のプラズマ処理装置
   。 ４）前記空洞共振器が、複数のマイクロ波取り出し用窓
   を有する請求項１に記載のプラズマ処理装置。 ５）前記一対の電極が、前記マイクロ波取り出し用の窓
   の並列面と対向する前記被処理材の載置面を有する第１
   の電極と、該第１の電極と前記マイクロ波取り出し用の
   窓の並列面との間に設けられた第２の電極とからなる請
   求項１〜４のいずれかに記載のプラズマ処理装置。 ６）前記プラズマ処理室が、前記第２の電極により、前
   記マイクロ波取り出し用の窓の並列面側のプラズマ生起
   領域と、前記第２の電極側の荷電粒子加速領域とに分割
   され、かつ該第２の電極がプラズマの通過が可能な通路
   を有する請求項５に記載のプラズマ処理装置。 ７）前記被処理材を前記加速された荷電粒子の流れに対
   して相対的に移動させる手段を有する請求項１〜６のい
   ずれかに記載のプラズマ処理装置。 ８）空胴共振器中にマイクロ波の定在波を生起させる過
   程と、該空胴共振器の該定在波の伝送方向に対する側方
   に設けられた窓からプラズマ処理室内に取り出されたマ
   イクロ波によって原料ガスから生起されたプラズマによ
   り、該プラズマ中の荷電粒子は一対の電極に印加した高
   周波によって加速入射させつつ被処理材のプラズマ処理
   を行なうプラズマ処理方法において、前記マイクロ波取
   り出し用の複数の窓の並列面が形成されるようにこれら
   を並設し、かつこれらマイクロ波取り出し用の窓から取
   り出されるマイクロ波を供給する複数の定在波が形成す
   る電磁界の周期的強弱のずれを生起させることにより、
   前記窓の並列面に対して平行な面でのプラズマ密度を均
   一化して前記プラズマ処理を行なうことを特徴とするプ
   ラズマ処理方法。 ９）前記複数の定在波として同一強度のマイクロ波の定
   在波を生起させる請求項８に記載のプラズマ処理方法。 １０）前記一対の電極が、前記窓の並列面と対向する前
   記被処理材が載置された第１の電極と、該第１の電極と
   前記窓の並列面との間に設けられた第２の電極とからな
   り、これらの電極間に印加した高周波により、前記窓の
   並列面側で生成されたプラズマ中の荷電粒子を前記被処
   理材に加速入射させる請求項８または９に記載のプラズ
   マ処理方法。 １１）前記プラズマ処理室内を前記第２の電極により、
   前記窓の並列面側のプラズマ生起領域と、前記被処理材
   側の荷電粒子加速領域とに分割し、該第２の電極に設け
   た通路を介してプラズマを該プラズマ生起領域から該荷
   電粒子加速領域に通過させる請求項１０に記載のプラズ
   マ処理方法。 １２）前記被処理材を前記加速された荷電粒子の流れに
   対して相対的に移動させつつ前記プラズマ処理を行なう
   請求項８〜１１のいずれかに記載のプラズマ処理方法。