JPH02209484A - プラズマ処理方法及びその装置 - 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〕 本発明は低温プラズマを用いた半導体素子の製造に係り
、特にエツチング、ＣＶＤ、アッシング等の処理に好適
な空洞共振方式のマイクロ波プラズマ処理装置に関する
。

〔従来の技術〕

マイクロ波プラズマを用いたエツチング、ＣｖＤ、スパ
ッタなどの処理は半導体素子の微細なパターン形成、膜
形成に不可欠な技術となっている。

マイクロ波によるプラズマ発生には大きく分けて２つの
方式がある。１つは電子が磁場と直角な平面を回転運動
するサイクロトロン運動の周波数とマイクロ波の周波数
を合せた共鳴現象を用いたＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　
Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ　Ｒｅ５ｏｎａｎｃｅ）方式であり
、もう１つは空洞共振器によりマイクロ波の電界強度を
高め、この強い電界により空間に存在する自由電子を加
速してプラズマを発生させる空洞共振方式である。前者
の方式については特開昭５６−１３４８０号公報、特開
昭５６−１５５５３５号公報、に示されており、これを
さらに改良したものとして特開昭６２−１３５７５号公
報がある。後者の方式としては特開昭５６−９６８４１
号公報があり、これをさらに改良したものとして特開昭
６３−１０３０８８号公報がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

ＥＣＲ方式を用いた場合には、共鳴現象によりプラズマ
の発生、維持に必要なマイクロ波の電界強度は弱くても
よい。しかし、ＥＣＲ方式の場合。

磁場が必要となり、プラズマの均一性を高めることが難
しいという課題を有するものである。

この課題を解決する方式として空洞共振方式がある。こ
の従来の空洞共振方式においても、均一で、且つ安定に
プラズマ処理するという点において十分配慮されていな
かった。

本発明の主たる目的は、プラズマの拡散を利用して基板
全面に亘って均一なＣＶＤ、エツチング、アッシング等
の処理ができるようにした空洞共振方式のプラズマ処理
装置を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、発生したプラズマを安定
させ一維持し、安定したＣＶＤ、エツチング、アッシン
グ等の処理ができるようにした空洞共振方式のプラズマ
処理装置を提供することにある。

また、本発明の第３の目的は、プラズマの発生を安定化
して再現性の良いＣＶＤ、エツチング、アッシング等の
処理ができるようにした空洞共振−２０＝ 方式のプラズマ処理装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

即ち、本発明は、上記上たる目的を達成するために、マ
イクロ波発振器と、該マイクロ波発振器からのマイクロ
波を導入する導波管と、該導波管により導入されたマイ
クロ波を大気中にて共振させる空洞共振器と、プラズマ
処理する基板を載置するステージを備え、排気手段とプ
ラズマ処理用ガスを導入するガス導入手段とを接続した
プラズマ処理室と、上記空洞共振器によって共振された
マイクロ波を透過し、且つ上記空洞共振器とプラズマ処
理室とを分離する分離板と、上記空洞共振器により共振
されたマイクロ波を放射すべく、上記基板面と対向させ
て設置され、長手方向を円周方向に向けた細幅のスロッ
トを形成したスロット板とを備え、該スロット板のスロ
ットから放射されたマイクロ波をプラズマ処理室に導入
されたプラズマ処理用のガスに与えてプラズマを発生さ
せ、この発生したプラズマの両極性拡散により基板に均
一に作用させるように構成したことを特徴とする空洞共
振方式のプラズマ処理装置である。

また、本発明は、上記主たる目的を達成するために、マ
イクロ波発振器と、該マイクロ波発振器からのマイクロ
波を導入する導波管と、該導波管により導入されたマイ
クロ波を大気中にて共振させる空洞共振器と、プラズマ
処理する基板を載置するステージを備え、排気手段とプ
ラズマ処理用ガスを導入するガス導入手段とを接続した
プラズマ処理室と、上記空洞共振器によって共振された
マイクロ波を透過し、且つ上記空洞共振器とプラズマ処
理室とを分離する分離板と、上記空洞共振器により共振
されたマイクロ波を放射すべく、上記基板面と対向させ
て設置され、長手方向を円周方向に向けた一重又は二重
の細幅のスロットを形成し、且つ外側のスロットの中心
位置を基板の外周位置より外側に配置させたスロット板
とを備え、該スロット板のスロットから放射されたマイ
クロ波をプラズマ処理室に導入されたプラズマ処理用の
ガスに与えてプラズマを発生させ、この発生したプラズ
マの両極性拡散により基板に均一に作用させるように構
成したことを特徴とする空洞共振方式のプラズマ処理装
置である。

また、本発明は、上記主たる目的を達成するために、マ
イクロ波発振器と、該マイクロ波発振器からのマイクロ
波を導入する導波管と、該導波管により導入されたマイ
クロ波を大気中にて共振させる空洞共振器と、プラズマ
処理する基板を載置するステージを備え、排気手段とプ
ラズマ処理用ガスを導入するガス導入手段とを接続した
プラズマ処理室と、上記空洞共振器によって共振された
マイクロ波を透過し、且つ上記空洞共振器とプラズマ処
理室とを分離する分離板と、上記空洞共振器により共振
されたマイクロ波を放射すべく、上記基板面と対向させ
て設置され、長手方向を円周方向に向けた細幅のスロッ
トを形成し、且つスロットの半径方向の間隔を基板と分
離板との間隔の１〜５倍で形成したスロット板とを備え
、該スロット板のスロットから放射されたマイクロ波を
プラズマ処理室に導入されたプラズマ処理用のガスに与
えてプラズマを発生させ、この発生したプラズマの両極
性拡散により基板に均一に作用させるように構成したこ
とを特徴とする空洞共振方式のプラズマ処理装置である
。

また、本発明は、上記第２の目的を達成するために、マ
イクロ波発振器と、該マイクロ波発振器からのマイクロ
波を導入する導波管と、該導波管により導入されたマイ
クロ波を大気中にて共振させる空洞共振器と、プラズマ
処理する基板を載置するステージを備え、排気手段とプ
ラズマ処理用ガスを導入するガス導入手段とを接続した
プラズマ処理室と、上記空洞共振器によって共振された
マイクロ波を透過し、且つ上記空洞共振器とプラズマ処
理室とを分離する分離板と、上記空洞共振器により共振
されたマイクロ波を放射すべく、上記基板面と対向させ
て設置され、スロットを形成し、該スロットの面積を５
〜１３０ｄにしたスロット板とを備え、該スロット板の
スロットより放射されるマイクロ波電力密度をＩ　Ｗ／
ｃｄ以上にしてスロット板のスロットから放射されたマ
イクロ運用のガスを着火してプラズマを発生させるよう
に構成したことを特徴とする空洞共振方式のプラズマ処
理装置である。

また、本発明は、上記第３の目的を達成するために、プ
ラズマの基板表面への拡散現象を失わせることなく、ス
ロットの近傍の空間に存在する電子をスロットから放射
されるマイクロ波により加速させるべく上記スロット板
の近傍に設置された磁場形成手段とを備えたことを特徴
とする空洞共振方式のプラズマ処理装置である。

また、本発明は、上記第３の目的を達成するために、プ
ラズマを発生させる着火時とその後プラズマを維持する
ときで、スロットの開口量の制御、又はマイクロ波電力
の制御、又はマイクロ波の変調の制御、又はプラズマ処
理室を空洞共振条件に設定する等で実現できるよにした
。

また、本発明は、スタブチューナを導波管に設置して空
洞共振器に入力するマイクロ波のインピーダンスを調整
できるようにした空洞共振方式のプラズマ処理装置であ
る。

また、本発明は、空洞共振器のモードをＥモードにして
マイクロ波の放射性能を良くした空洞共振方式のプラズ
マ処理装置である。

また、本発明は、プラズマ処理室に接続されたガス導入
手段のプラズマ処理用ガスの吹き出し口を多数上記基板
の上方外側にほぼ一様なピッチで設け、基板に均一なＣ
ＶＤ成膜できるようにした空洞共振方式のプラズマ処理
装置である。

また、本発明は、プラズマ処理室に接続されたガス導入
手段のプラズマ処理用ガスの吹き出し口を多数上記基板
の下方外側にほぼ一様なピッチで設け、上記ステージに
高周波電力等のバイアス電圧を印加する手段を備え、基
板に均一にエツチング処理できるようにした空洞共振方
式のプラズマ処理装置である。

また、本発明は、基板を加熱する手段を備え、基板に良
質のＣＶＤ成膜をできるようにした空洞共振方式のプラ
ズマ処理装置である。

また、本発明は、基板を冷却する手段を備え、加する手
段を備え、基板にダメージを与えることなく、エツチン
グ処理できるようにした空洞共振方式のプラズマ処理装
置である。

また、本発明は、スロットが複数重の場合、内側のスロ
ットの半径方向の幅寸法を、外側のスロットの半径方向
の幅寸法に比較して狭く形成して基板に対してプラズマ
の均一性を向上させるようにした空洞共振方式のプラズ
マ処理装置である。

また、スロットが複数重の場合、外側のスロットの開口
面積に対する内側のスロットの開口面積の比率を、外側
のスロットの直径に対する内側のスロットの直径の比率
より小さくして基板に対してプラズマの均一性を向上さ
せるようにした空洞共振方式のプラズマ処理装置である
。

〔作　用〕 本発明のように空洞共振方式の場合、磁場がないため、
プラズマの拡散が大きく均一化は容易である。しかし高
密度（１０”〜１０１１■−３）のプラズマ中へはマイ
クロ波は殆ど進行せず、供給された近傍でプラズマに吸
収されてしまう。即ち、プラズマ振動の角振動数ωｐは
次のように与えられる。

。、＝、ｆＴＴ７２フ１７　　・・・・（１）ｎｏ：プ
ラズマの電子密度 ｅ　；電子電荷 ｍｅ：電子の質量 従って、外部より角振動数ωの電界が加えられた場合、
ω〈ωｐの条件では外部からの電界は電子の移動により
打消され、プラズマ内に伝帳できない。例えば、２．４
５ＧＨｚのマイクロ波の場合、プラズマ密度がｎ０＝７
．６Ｘ１０”ｃｍ−’以上のプラズマ中には伝帳せず、
スロット近傍でプラズマに吸収され、スロット近傍がプ
ラズマの発生源とすることができる。そして、本発明は
、磁場がなく、プラズマの拡散が両極性拡散となり、ス
ロット近傍のプラズマの発生源から両極性拡散により広
がり、プラズマ処理室の内壁面及び基板表面において消
滅することになる。両極性拡散の特性を示す両極性拡散
係数Ｄａは次の式で与えられる。

Ｄａ＝μ１（ｋＴｅ／ｅ）　・・・・（２）＝２８− μｉ：ミニイオン動度 ｋ　：ボルツマン定数 Ｔｅ：電子の絶対温度 ｅ　：電子電荷 以上の原理に基づいて本発明は、均一性の良いプラズマ
を発生するために、両極性拡散によりプラズマが均一に
なるように如何にマイクロ波を供給するかである。

即ち上記第１の構成によれば、基板面と対向させて設置
され、長手方向を円周方向に向けた一重又は二重の複数
の細長のスロットを形成し、且つ外側のスロットの中心
位置を基板の外周位置より外側に配置させたので、スロ
ット近傍を発生源としてプラズマは両極性拡散して基板
表面に作用することからして基板と分離板との間隔Ｇが
８０圃以上となるＣＶＤ装置、またはイオン量を多く必
要としないエツチング装置等において基板表面全体に対
して±１０％程度の均一性を得ることができる。

また、上記第２の構成によれば、基板面と対向させて設
置され、長手方向を円周方向に向けた細長のスロットを
形成し、且つ最外周のスロットの直径りを基板と分離板
との間隔Ｇの０．７５〜３倍（ＤＬ：（０，７５〜３）
ＸＧ）で形成した、即ち基板と分離板との間隔Ｇが３０
〜３００ｍｍの範囲大きくなるに従って最外周のスロッ
トの直径りをＤ句（０，７５〜３）ＸＧなる関係から大
きくしたので、このスロットの近傍を発生源としてプラ
ズマは両極性拡散して基板表面に作用することからして
基板表面全体に対して±１５％程度の均一性を得ること
ができる。

なお、空洞共振器でマイクロ波を共振させたとき、共振
器に流れる表面電流が場所により異なる現象が生しる。

スロットは、第２図に示すように、狭い幅方向を表面電
流と直角方向に設け、このスロットの両端に表面電流の
電荷が蓄積され、これがマイクロ波の周波数で変化する
ことにより、スロット両端間に発生する電界が変化し、
マイクロ波が放射される。従って放射されるマイクロ波
電図に示すようにスロットを設けた位置での電流密度が
同じである場合には問題ないが、第３図に示すようにス
ロットが二重になり、内側スロットと外側スロットでの
表面電流密度が異なる場合には。

内側と外側のスロットで放射されるマイクロ波電力が異
なることを意味する。従って、二重又は三重のスロット
構成の場合、スロット位置により表面電流密度に合わせ
、スロットの長さ、スロット板の厚さ、スロットの幅等
を変え、各スロットから放射されるマイクロ波電力を同
じにするか、又は外側のスロットに比較して内側のスロ
ットから放射されるマイクロ波電力を少なくすることに
よって基板の全表面に亘ってプラズマ密度を均一にする
ことができる。即ち基板の部分表面積はΔＳ＝２πｒｄ
ｒで表され、更に発生源からの垂直軸に対する放射角度
θに対して概略ｓｉｎθの強さで放射されるため、基板
の中心部に行くに従ってプラズマ密度が高くなるので、
内側のスロットから放射されるマイクロ波電力は著しく
小さくしてもよい。但し、スロット板の中心部に行くに
従って表面電流密度が大きくなり、内側のスロットは、
プラズマを着火するためには、有効である。しかし、プ
ラズマが着火した後、発生したプラズマを維持するため
には、内側のスロットから多くのマイクロ波を放射する
必要はない。

また、放電が開始してプラズマが発生するメカニズムは
次の様である。即ち、プラズマ化されていなくても、ガ
スには、少量ではあるが原子核の束縛を受けない自由電
子が存在し、この自由電子が投入されたマイクロ波の電
界からエネルギーを供給され、加速されて、ガス分子と
衝突してイオン化すると同時に、新たな自由電子を作り
出す。

この過程をくり返すことによってイオンと電子の数が増
加してゆくが、一方これらの電子は壁面に到達すれば消
滅する。したがって、電子の増加が消滅を上京っていれ
ば放電が持続し、逆の場合は放電が起きない。従って、
本発明の空洞共振方式の場合には、マイクロ波が供給さ
れる開口面積当りのマイクロ波電力で決まるマイクロ波
の電界強やすごとがプラズマの発生、維持には不可欠で
ある。そこで本発明は、スロットの面積を５〜１３０ａ
＃にし、スロットより放射されるマイクロ波電力密度を
１１１／ｄ以上にすることによってマイクロ波がプラズ
マに効率良く吸収され、発生したプラズマの維持を可能
にし、安定したプラズマ処理をすることができる。とこ
ろで、空洞共振器のスロット板表面電流に対しほぼ直角
の方向にスロット状に開口を設けると、電流がスロット
により切られるため、スロットの両端に電荷が蓄積され
、それがマイクロ波の周波数で変動することにより放射
インピーダンスを２ＯＫΩ以下に下げて効率よくマイク
ロ波をスロットから放射することができる。特にスロッ
トの開口面積を５ｄ以下にするとこのスロットによって
マイクロ波のプラズマ処理室への放射インピーダンスが
２ＯＫΩ以上と大きくなり、スタブチューナの段数を増
加せねばならず、実現性で問題があり、反射するマイク
ロ波が多くなり、有効にマイクロ波をスロットから放射
できない。このように、マイクロ波の放射のインビーダ
ンスは、スロットの形状、向き等によって決められる。

また、スロット板の近傍に磁石等の磁場形成手段を設置
することにより、スロットの近傍の空間に存在する電子
がスロットから放射されるマイクロ波により加速され、
電子によるイオン化の効率が高くなり、プラズマの発生
を安定化することができる。即ち、−度プラズマが発生
するとスロットより放射されるマイクロ波はスロット近
傍に存在する多くの電子に効率よく吸収されるため、安
定に放電を維持することができる。しかし放電が発生す
る前には存在する電子の数はわずかであり、スロットか
ら放射されたマイクロ波はほとんど吸収されずに広がる
。

そのためスロット近傍のマイクロ波の電界強度は強めら
れた状態にあるが、少し離れた所ではマイクロ波が広が
るため、電界強度は弱くなり電子を十分に加速できない
。したがって初期にプラズマの発生しうる領域はスロッ
ト近傍の領域だけとなり、そこでのマイクロ波の吸収を
高めることが、安定なプラズマ発生には必要である。

マイクロ波の吸収を高めるにはスロット近傍に設けた電
子の拡散を小さくする磁場により、供給されたマイクロ
波の電界で加速されたわずかに存在する自由電子をスロ
ット近傍にとじ込めることが有効である。これによりこ
の電子はマイクロ波の電界により常に加速され、中性ガ
ス分子を次々とイオン化し、電子を放出させるため、プ
ラズマを容易に発生することができる。またプラズマ発
生前のマイクロ波電力を高めることにより、電界強度の
強い領域は拡大される。それによって空間に存在する自
由電子を加速し、それがさらに中性ガス分子をイオン化
する確率を高めることができ、プラズマ発生の安定化が
はかれる。

マイクロ波を変調する方法もこの電力を高める方法と同
じ効果による。すなわち、マイクロ波電力を変調すると
通常のマイクロ波型カ一定の場合に比べ、供給電力は同
じであるが、通常より電力の高い部分と、電力の低い部
分が存在することとなる。この電力の高い部分ではさき
に述べたマイクロ波電力を高めるのと同じ効果によりプ
ラズマ発生の安定化がはかれる。

またプラズマを発生する処理室の寸法、構成を空洞共振
の条件に設定することにより、供給されたマイクロ波は
この処理室内で共振し、処理室内全体でのマイクロ波の
電界強度を高めることができる。それによって処理室内
全体の空間に存在する電子が加速され、中性ガスのイオ
ン化が促進されるようになるのでプラズマを安定に発生
することができる。

また、Ｅモードの場合、空洞共振器に取付けたスロット
板の内面には中心から周辺に向かって表面電流が放射状
に流れる。したがって、中心から遠ざかるほど表面電流
密度は小さくなる。スロット板に表面電流を横切る方向
に設けた複数重環状のスロットの長さは、アンテナ効率
を高めるため、マイクロ波の波長λ。の１／２付近の値
に設定している。このためスロット１ヶ当りの表面電流
の積分値も、中心から周辺へ向うほど小さくなる。スロ
ットから放射されるマイクロ波の電界強度はスロットを
横切る表面電流の密度にほぼ比例するので、複数重環状
スロットのうち、スロット板の中心側のスロットから放
射されるマイクロ波の電界強度は周辺側の場合より高く
プラズマの発生が容易になる。

また、Ｅモードにおいて、複数重環状スロットのうちス
ロット板の中心側のスロットのみを開閉可能なスロット
閉塞手段を設け、処理室にプラズマを発生させる場合、
中心側のスロットを開いた状態で空洞共振器へマイクロ
波を導入すると、中心側のスロットから電界強度の高い
マイクロ波が放射されるので、容易にプラズマが発生で
きる。

一方、プラズマ発生後は、スロット閉塞手段を操作して
、中心側のスロットを塞ぐことにより、周辺側のスロッ
トだけからマイクロ波を放射する。

この場合、放射されるマイクロ波の電界強度は中心側の
場合より小さいが、発生したプラズマを維持するに十分
なものである。これによりプラズマが生成される位置が
ウェーハ上のプラズマ密度が、中心側のスロットからも
放射する場合に比べて均−になる。この結果、ウェーハ
処理の均一性を向上させ、かつプラズマの発生を容易に
できる。

同様に中心側のスロットはその外周側のスロットに比べ
て幅を狭くし、かつスロットの開口面積も小さくした場
合、中心側のスロットは表面電流密度の高い領域にあり
、電力密度が高く電界が強いマイクロ波が処理室に放射
される。そのため投入マイクロ波電力を増加しなくても
低い電力で容易にプラズマを着火させることができる。

また、中心側のスロットは開口面積が小さいので、この
スロットから放射されるマイクロ波電力は空洞共振器か
ら処理室に放射されるマイクロ波電力全体に占める割合
が小さく、放射マイクロは波型力分布の均一性を向上で
きる。

〔実施例〕

以下に本発明の一実施例を第１図により説明する。即ち
、空洞共振器１はＥ。□モードの円形空洞共振器であり
、導波管２２に設けられたアイソレータ２０、スタブチ
ューナ２１を通してマグネトロン（マイクロ波発振器）
３から２．４５ＧＨ２のマイクロ波が供給される。スタ
ブチューナ２１の取付けはＥ。１モードとの結合をよく
するために、円形空洞共振器１に対し偏心させ、共振器
とスタブチューナ２１の電磁界の方向が合うようにして
いる。円形空洞共振器１の大きさはφ１００〜φ４００
ｍｍであり、もう一方の側にはスロット板５が固定しで
ある。

スロット板５には第２図に示すスロット５ａが設けてあ
り、φ６０〜３５０＋＋ｖ＋の円周上に、等間隔で長さ
６５〜２５１ｍｍ、幅５〜２０＋ｏ＋＋＋のスロットが
２〜１０個−重乃至三重に配置してあり、開口面積は５
〜１３０ｄである。なお、スロット５ａは、長さ６５〜
２５ｍｍを有するが、内側スロット板と外側スロット板
とを別の手段で保持できれば、−重に全てつながっても
良いことは明らかである。また、スロット５ａは、プラ
ズマの均一性の点からは略基板１２の外形位置またはそ
の少し外側に一重として配置すればよい。ただ、多くの
イオンを基板１２に引き入れる５ｉ０２等の酸化膜に対
してエツチングするような場合、基板１２と石英等で形
成された分離板４との間隙Ｇを約３０ｍｍ程度にする場
合、直径を約１８０ｍｍ程度の一重のスロット５ａにす
ると基板１２の中心部（内側）がプラズマが供給されず
、エツチング性が悪くなり、それを補う形で、中央部に
直径を約６０ｍｍ程度にした内側スロットを設ける必要
がある。

また、着火しにくいプラズマ処理用のガスの場合、表面
電流密度が高くなる中心部（内側）に約６０ｍｍ程度に
した内側スロットを設けるのが良い。しかし、面積はで
きるだけ小さくしてプラズマ処理の均一性が著しく悪く
ならないように配慮する必要がある。

空洞共振器１の下には処理室６があり、分離板（石英板
）４により分離され、処理室６は真空に封止した構造と
なっている。処理室６には基板（ウェハ）１２を載せる
ステージ７、ガス供給管９、排気管１０が取付けられて
いる。ガス供給管９には図示しないガス源からプラズマ
処理用ガスが設定流量だけ供給できるようになっており
、プラズマ処理室６の内側に設けたガス供給室１０２の
ガス吹き出し口１０２ａより、プラズマ処理室６に吹き
出すようになっている。排気管１０には図示しない真空
排気ポンプが接続してあり、処理室６の圧力を１００〜
１Ｏ−２Ｐａの圧力にコントロールできるようになって
いる。ステージ７は絶縁材８によりプラズマ処理室６と
は絶縁されており、バイアス電源１１より高周波バイア
ス電圧が印加できるようになっている。但し、基板１２
にＣＶＤ成膜するには、このバイアス電源１１を設けて
、ステージ７にバイアス電圧を印加する必要はない。

また、このプラズマ処理装置をエツチング等として使用
する場合には、ステージ７には、チラーユニット１５か
ら冷媒が供給され、ステージ７を冷却し、エツチング等
処理中の基板（ウェハ）１２の温度が上昇しないように
なっている。

ところで、第１図に示すように、空洞共振器１は、磁場
を有さないため、スロット５ａよりプラズマ処理室６に
放射されるマイクロ波はスロットの近傍で殆ど吸収され
る。これはプラズマ密度が高い（１０”〜１０１１ａｎ
−”）プラズマ中ではマイクロ波が殆ど進行しないため
である。従ってスロット５ａの近傍がプラズマの発生源
となる。そして磁場を有さないため、プラズマの拡散は
両極性拡散となる。プラズマ処理室６のプラズマ密度分
布は、スロット近傍にプラズマ発生源があり、これによ
り両極性拡散により広がり、プラズマ処理室６の内壁面
及び基板（ウェハ）１２の表面で消滅するというメカニ
ズムで考えるとよい。

一方、プラズマ密度の基板全面に亘っての均一性を最も
よく表すシリコン酸化膜のエツチングにおいて、スロッ
ト直径１００＋ａ、１５０ｍ、２００■にした場合の基
板１２と分離板４との間隔Ｇに対するシリコン酸化膜の
エツチングの均一性を実験で求めたのが第５図である。

但し、基板１２の大きさは、φ１５０■の場合を示す。

なお、基板１２の大きさがφ１８０ｍ、φ２００ｍｎと
大きくなれば、基板１２と分離板４との間隔Ｇとスロッ
ト直径共にシフトするものと考える。即ち、この第５図
の実験結果を、基板１２と分離板４との間隔Ｇとスロッ
ト直径との関係でシリコン酸化膜のエツチングの均一性
で示したのが第６図である。この関係は前記理論から求
めた関係と比較的一致している。

この結果、スロット５ａの直径Ｄ１は、基板１２と分離
板４との間隔Ｇの約１〜３倍にするとプラズマ密度の均
一性±１５％を充分得ることができる。スロット５ａの
直径Ｄ□がこれより小さいと、スロットの中間のプラズ
マ密度が両方のスロットから両極性拡散により高くなり
、これより広げるとスロットの中間のプラズマ密度が低
くなる。

そして通常プラズマ処理室６や空洞共振器１の寸法Ｄ０
はスロット直径Ｄ１　より大きく形成する必要があるた
め、プラズマ処理室６や空洞共振器１の寸法Ｄ０も基板
１２と分離板４との間隔Ｇの約１〜３倍以上にすること
が必要である。

一方、第７図に示すように、プラズマは両極性拡散によ
り基板１２の表面に至るので、基板１２の表面のプラズ
マ密度は、スロット各部から両極性拡散するプラズマの
和となる。従ってスロットが円状であるため、スロット
の位置が矢印で示すように外側へ行くに従って、最も近
いスロットからの拡散の影響が大きくなり、その他の部
分の影響はｔＪｓさくなり、プラズマ密度はスロットの
位置より外側で急激に低下する。そのため、外側のスロ
ッ１−５ａを基板１２の外周より外側に位置させること
により基板１２の全面に亘って均一なプラズマ処理を行
うことができる。即ち、基板１２と分離板４との間隔Ｇ
を１００＋＋ａ以下に狭め、基板１２に投入するイオン
量を増加させようとした場合、基板１２の中心部ではプ
ラズマ密度が低下するので、基板１２の中心部に対応す
る例えば、約６０ｍｍ程度の直径を有する内側スロット
を設けることにより、基板全面に亘って均一性を±１５
％を確保することができる。

一方本発明の空洞共振法の場合は、マイクロ波の電界強
度を高め、電子を効率良く加速し、電子の数を増やすこ
とがプラズマの発生、維持には不可欠である。マイクロ
波の電界強度は空洞共振器１に供給したマイクロ波の電
力とマイクロ波がスロット５ａから放射されるスロット
の開口面積による。マイクロ波電力が大きくなれば電界
強度は強くなり、開口面積が小さくなれば電界強度は強
くなる。即ち、マイクロ波の電界強度は、マイクロ波が
供給される開口面積当りのマイクロ波電力で決まる。Ｉ
　Ｗ／ａ＃以上のマイクロ波電力の投入によりプラズマ
の維持が可能であることが実験により判った。

またマイクロ波電力を高め、開口面積当りの電力密度を
高めると反射波が増え、放電が不安定になる。これは、
スロット５ａ近傍のプラズマ密度が高くなり、マイクロ
波がプラズマに反射され、プラズマに効率よく吸収され
なくなるためである。

従って、このような場合には、スロット５ａの幅寸法等
を広げ、開口面積当りのマイクロ波電力を下げればよい
。このように安定に放電が維持できる電力密度は、プラ
ズマ処理用ガスの種類によってもことなるが通常的３０
〜５０Ｗ／ｄである。

しかし、単に開口面積当りのマイクロ波電力密度を適正
にしただけでは、安定にプラズマを発生することはでき
ない。例えば開口面積を小さくするとマイクロ波を空間
に放射するインピーダンスが大きくなるため、マイクロ
波発振器（マグネトロン）３から空洞共振器１に供給し
たマイクロ波が反射され、供給が困難になる。従って、
出来るだけスロット５ａから放射するインピーダンスを
小さくすることが必要になる。

しかし、インピーダンスが大きくなるのは、単に開口面
積を小さくする時だけではない。マイクロ波の放射は導
波管２２、或いは導波管２２の一種と考えられる空洞共
振器１の内面に流れる表面電流に対し、どのような向き
に開口を設けるかによっても異なる。第２図に示すよう
に表面電流に対して直角方向にスロット状に（長手方向
を有するように）開口を設けると、電流がスロット５ａ
により切られるため、スロット５ａの両端に電荷が蓄積
され、それがマイクロ波の周波数で変動することにより
効率よくマイクロ波が開口部（スロット）５ａから放射
される。これに対し、電流と同じ向きにスロット状の長
手方向を有する開口を設けると、スロットの周囲に蓄積
される電荷はほとんどないため、開口面積が大きくとも
マイクロ波はほとんど放射されない。従ってこのような
条件でも反射は大きくなる。

スロットの開口形状、開口の向きなども含めたマイクロ
波の放射性能はマイクロ波の放射のインピーダンスで表
わされる。即ち、安定にプラズマを発生するためには、
適正な電力密度のマイクロ波をプラズマ処理室６に供給
するとともに、その放射のインピーダンスが適正である
必要がある。

通常市販されている電圧定在波比１０までのスタブチュ
−ナ２１を用いた場合、第３図に示すように放射インピ
ーダンスがＩＯＫΩを越えると反射電力割合が急増し、
プラズマへの電力の供給が困難になると共に安定な放射
を維持することが困難になる。

更に電圧定在波比を高め、放射インピーダンスが高い条
件でも安定にプラズマを発生するために、スタブチュー
ナ２１を２台接続して測定した。この場合、スタブチュ
ーナ１台の場合に比べ、放射インピーダンスが２０にΩ
と高い領域まで反射を小さくしてプラズマを発生するこ
とができる。

しかし、スタブチューナ２１の調整捧が６本となり、調
整が非常に困難になると共に、空洞共振器１内のＱ値が
高くなるため、表面電流が増加し、マイクロ波電力が消
費され、それに伴い、空洞共振器１自体の温度が高くな
るという問題が発生する。従って実用的な放射インピー
ダンスは２０にΩ以下である。実用的に使える範囲は、
スタブチューナの性能によっても変わるが、その範囲は
第４図に示すように、放射インピーダンスが２ＯＫΩ以
下であり、この範囲では反射が少なく安定に使用するこ
とができる。

放射インピーダンスは反射が最小となるチューニング点
での電圧定在波比を測定し、算出する。

電圧定在波比ρは反射係数Ｆによる式３で表わされる。

また、反射係数Ｆは入力インピーダンスＺ０、負荷イン
ピーダンスＺにより式４で表わされる。

ρ＝（１＋１ｒｌ）／（１−ＩＮ）・・・・（３）ｒ＝
（ｚ−ｚ、）／（ｚ＋ｚ、）　　・・−・Ｃ４）従って
、電圧定在波比ρを測定することで負荷のインピーダン
スＺを算出することができる。

次に本実施例における動作について説明する。

プラズマ処理用ガスを供給する一方、排気管１０より排
気し、プラズマ処理室６内をＩＰａ前後の圧力に一定に
保つ。

マイクロ波発振器（マグネトロン）３より２．４５ＧＨ
ｚのマイクロ波を発振させ、スタブチューナ２１を調整
し、発振したマイクロ波を効率よく空洞共振器１に供給
し、スロット５ａから放射するようにする。アイソレー
タ２０は調整が不十分の時に反射するマイクロ波により
マグネトロンが破損しないように設けである。

供給したマイクロ波はスタブチューナ２１を調整するこ
とでほとんど反射なしに空洞共振器に供給され、空洞共
振器１内で共振して、スロット５ａより放射される。

従って本実施例では開口面積が、５〜１３０ｃＪであり
、使用できるマイクロ波電力密度は１〜５０Ｗ／ｄの範
囲であるので、マイクロ波電力２．５Ｗ〜５ＫＷの範囲
で安定に処理することができる。

次に本実施例によるシリコン酸化膜のエラチン一　船− グ特性について説明する。即ち、第５図にスロット直径
と均一性の関係を示す。スロット直径１００ｍの場合、
分離板４（スロット板５）と基板１２の間隔Ｇが５０胆
で最も均一性がよく、スロット直径り、が２００　ｒｒ
ｍでは、間隔１００　ｍｍが１００　ｎｕが最適である
。シリコン酸化膜のエツチングでは、プラズマから入射
するイオンがエツチングの律速要因である。従って、シ
リコン酸化膜のエツチング速度の均一性は、プラズマ密
度分布の均一性を示すものである。以上よりスロット直
径Ｄ１が間隔の約２倍のとき、プラズマの均一性がよい
ことが実験により確認された。

シリコン酸化膜のエツチングでは、イオンがエツチング
の律速要因であるために、基板（ウェハ）１２に入射す
るイオン量ご多くすることが高速処理には必要である。

基板１２上のプラズマ密度は、分離板４（スロット板５
）と基板１２との間の間隔Ｇが大きくなると、低下する
。従って、この膜のエツチングでは、分離板４（スロッ
ト板５）と基板１２との間の間隔Ｇを小さくすることが
必要であるため、間隔Ｇを３０ｍｎに設定した。その場
合、外側のスロットだけでは、基板の中央部におけるエ
ツチング量が外周部に比べて少なくなり、均一性の点で
低下するので、内側のスロットを設け、スロットを二重
又は三重にする必要がある。なお、内側に一重のスロッ
ト５ａを設ける場合、内側スロット直径は約６０ｍｍが
最適値となる。基板の直径は１５０画である。この場合
、内側のスロット５ａと外側のスロット５ａで単位開口
面積当りのマイクロ波放射性能が異なる。

スロット５ａからのマイクロ波の放射は第２図に示すよ
うに、スロット５ａを表面電流と直角方向に向け、この
スロット５ａの両端に表面電流の負荷が蓄積され、これ
がマイクロ波の周波数で変化することにより、スロット
両端間に発生する電界が変化し、マイクロ波が放射され
る。従って、放射されるマイクロ波電力は表面電流密度
に比例する。このことは、第２図に示すようにスロット
５ａを設けた位置での電流密度が同じである場合には問
題ないが、第９図に示すようにスロットを二重になり、
内側スロット５ａと外側スロット５ａでの表面電流密度
が異なる場合には、内側と外側のスロットで放射される
マイクロ波電力が異なることを意味する。従って、二重
又は三重のスロット構成の場合、スロット位置により表
面電流密度に合せ、スロットの長さ、スロット板の厚さ
、スロットの幅等を変え、各スロットから放射されるマ
イクロ波電力を同じに調整することが、プラズマ密度分
布の均一化には必要である。従って、スロット５ａの直
径を約６０ｍｍ、約１８ＯｒＩｎとプラズマの拡散の影
響が均一になる条件に設定しただけでは不十分であり、
第８図に示すように内側のスロット５ａの長さを約２５
＋ｍｍと短くし又は幅を狭くして基板１２中心部でのエ
ツチング量を僅かにすべくマイクロ波の放射性能を低く
してマイクロ波放射電力密度の均一性をはかった。この
ように、外側のスロットと内側のスロットとの合成によ
り第１０図に示すようにエツチングの均一性を向上する
ことができた。本実施例では、スロットの長さを変えた
が、マイクロ波の放射性能を変える方法としでは、スロ
ットの幅、スロット板の厚さ、等を変える方法がある。

ところで、エツチングの場合ガス供給管９よりエツチン
グガス、たとえばアルミ配線膜を形成する場合にはＢＣ
Ｉ、と０１□の混合ガス、ポリシリコンのパターン形成
の場合であればＳＦＳ等のガスを供給する。エツチング
ガスを供給する一方、排気管１０より排気し、処理室６
内をＩＰａ前後の圧力に一定に保つ。

マグネトロン３より２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発振
させる。つぎにスタブチューナ２１を調整し、発振した
マイクロ波が効率よく空洞共振器１に供給され、スロッ
ト５ａから放射される。このようにして発生したプラズ
マによりエツチングガス（ＢＣＩ、＋Ｃ１□）はイオン
化されると共に励起される。

イオンはステージ７に印加された高周波バイアス電圧に
より加速され、基板１２に入射する。これらイオンや励
起されたラジカルによりＡｌ膜のエツチングが進行する
。

また、Ｐｏ１ｙ−３ｉのエツチングの場合について説明
する。エツチングガスとしてＳＦ、とフロンの混合ガス
を総流量５０ｍ１／ｍｉｎにて処理室６内へ供給し、処
理室６の圧力を１．３Ｐａに調整する。マイクロ波電力
は進行電力から反射電力を差引いた実質投入電力で６０
０　Ｗとした。ステージ７は２０℃に温度制御し、且つ
基板（ウェハ）１２の周辺をクランプして基板裏面へＳ
Ｆ、ガスを流して基板の冷却効率を高めている。ステー
ジ７に印加する高周波バイアスは周波数が１．３．５６
ＭＨｚであり、Ｐｅａｋ−ｔｏ−Ｐｅａｋ値、即ちＶＰ
Ｐで設定した。また、分離板４とステージ７の間隔は約
１５０ｍとした。一方高周波バイアス電圧を０〜１５０
ｖまで増大させると、Ｐｏ１ｙ−５ｉ工ツチング速度は
、やや上昇するが、サイドエツチング量、対Ｓｉｎ、選
択比及び均一性は減少する。特に、サイドエツチング量
は僅か５０Ｖの印加で激減し、はぼサイドエツチングの
ない高精度なエツチングを実現している。図示を省くが
損傷の評価指標となるライフタイムの劣化率は高周波バ
イアス電圧におよそ比例して変化するが、２００ｖでの
劣化率が１０％未満の低損傷を実現している。また、均
一性も±３ｘ未満という極めてバラツキの少ない値を得
ている。対Ｓｉｎ、選択比は、ｐｏｌｙ−５ｉの下地膜
となる５ｉ０２とのエツチング速度比であり、大きい程
好ましいが、大きい条件にすると、サイドエツチング量
が増し、制度が低下する。これらを考慮すると高精度、
高選択比且つ低損傷なエツチングに好適な高周波数バイ
アス電圧は２５〜１５０ｖの範囲にある。

また、ＳＦｓ流量比が増大すると、これにほぼ比例して
Ｐｏ１ｙ−３ｉ工ツチング速度が増大し、対５ｉｎ２選
択比も同様に変化する。均一性は±３％前後であまり変
化しない。サイドエツチング量はＳＦＧ流量比が３０％
を越えると急激に増大し、精度が低下する。

従って、この場合、ＳＦ、流量比は３０％前後の値が適
正値である。但し、これらの特性は、使用するガスの種
類、流量や圧力、マイクロ波電力などによって大きく異
なるので、それらの条件に対し、個別に適正値を求める
ことが必要である。

また、エツチングの場合、ガスの種類によっては、ガス
をプラズマ中に長く滞在するとこのガスで、第１図に示
すように、プラズマが発生する下側のプラズマ処理室６
の側壁（基板の外側）に等間隔で設けられた多数のガス
吹出し口１０２ａがら一様にガスを吹き出させるのがよ
い。

以上本発明の実施例を半導体素子の製造に適用すること
により、均一性に優れた微細なパターンを安定にエツチ
ングでき、これにより信頼性の高い半導体素子を歩留ま
りよく生産できる効果がある。

次に本発明をプラズマＣＶＤによるシリコン酸化膜の形
成に適用した場合について説明する。第１１図に示す実
施例の構成は、エツチングの場合と同様であり、異なる
点は、ステージ７にヒータ１６が組み込まれており、基
板１２の温度を４００℃まで加熱できる点と、ＣＶＤ用
ガスを分離板４に近接した外側（プラズマ処理室６の側
壁部）の周囲から一様にほぼ等間隔で設けられた多数の
吹き出し口１０２ａから吹き出させると一様にプラズマ
の中にＣＶＤ用ガスが入り込み、均一性のよいＣＶＤ膜
を基板表面に形成することができる点である。

ＳｉＨ，ガスとＮ２０或いは０２ガス及び稀釈用ガスと
してＮ２ガスを組合せ、ガス供給管９より供給し、ガス
供給室１０２のガス吹き出し口１０２ａよりプラズマ処
理室６に吹き出す。排気管１０より排気しながらプラズ
マ処理室６内の圧力を１００〜１０　ｐａの圧力に制御
する。基板１２はステージ７にセットされ。

３００〜４００℃に昇温する。マグネトロン３より２．
４５ＧＨｚのマイクロ波を発振させ、プラズマ処理室６
内にプラズマを発生させる。ＳｉＨ４ガス、Ｎ、Ｏガス
はプラズマにより励起され、分解され、基板表面にＳｉ
Ｏ□膜を形成する。本実施例では、高周波バイアス電圧
を印加しなくとも成膜できるが、第１図に示すように高
周波バイアス電圧を印加することで、基板に入射するイ
オンのエネルギを制御し、形成した膜のストレスを制御
することができる。

成膜速度はマイクロ波電力を高めることで速くなるが、
マイクロ波電力がＩＫＷ近くになると成膜速度の増加は
ほとんどなくなり、ＩＫＷ以上になるとマイクロ波の反
射が増加し、放電が不安定になる。このときのマイクロ
波電力密度は約４０〜５０ｗ／ｃｉである。

一方、成膜速度は、ＳｉＨ４ガスの流量、マイクロ波電
力、圧力、分離板４とステージ７の間隔に依存する。と
ころで分離板４とステージ７との間に高密度のプラズマ
が形成できるため、上側の外周方向から供給されたＳｉ
Ｈ４ガスはほぼ分解し、成膜に寄与している。このため
、ＳｉＨ４ガス流量に比例して成膜速度は変化する。マ
イクロ波電力を大きくするに従い、成膜速度は増加し、
ｉｏｏｏｗになるとさちる傾向にある。ガス圧力に対し
ては、圧力の増大に伴い、成膜速度は増加するが、１０
ｐａを越える条件では、成膜速度の増加は鈍くなる傾向
にある。分離板４とステージ７の間隔に対しては、間隔
を広げるに従い、成膜速度は遅くなり、約１００ｍを越
えると減少割合が低下する。膜質に対して影響の大きな
要因はＳｉＨ４とＮ、０ガスの流量比である。マイクロ
波電力、ガス圧力、ガス流量などの膜質への影響は小さ
い。膜質をコントロールするには、Ｎ、０とＳｉＨ４の
流量比を約１から３の間がよい。

以上により均一性に優れた成膜を均一に行うことができ
、信頼性の高い半導体素子を歩留まりよく生産すること
ができる。

本実施例は、処理用ガスを切り換えることでエツチング
のみならず、プラズマＣＶＤ、アッシングなどのプラズ
マを用いた処理に適用できる。

本発明の一実施例を第１２図により説明す空洞共振器１
はＥ。１モードの円形空洞共振器であり、導波管２２に
設けられたアンソレータ２０、スタブチューナ２１を通
してマグネトロン３から２．４５ＧＨｚのマイクロ波が
共給される。スタブチューナ２１の取付けはＥ。ｉモー
ドとの結合をよくするために、円形空洞共振器１に対し
偏心させ、共振器とスタブチューナ２１の電磁界の方向
が合亡ようにしている。円形空洞共振器１の大きさはφ
２５０ｍｍであり、もう一方の側にはスロット板５が固
定しである。

スロット板５には第２図に示すスロット５ａが設けてあ
り、φ１５０ｍｍの円周上に長さ６５ｍｍ　ｍ　１０ｍ
ｍのスロットが４個配置しである。

空洞共振器１の下には処理室６があり、石英板４により
分離され、処理室６は真空に封止した構造となっている
。処理室６にはウェハ１２を載せるステージ７、ガス供
給管９、排気管１０が取付けられている。ガス供給管９
には図示しないガス源からプラズマ処理用ガスが設定流
量だけ供給できるようになっている。排気管１０には図
示しない真空排気ポンプが接続してあり、処理室６の圧
力を１００〜１０”−”Ｐａの圧力にコントロールでき
るようになっている。

スロット板５ａと石英板４の間には薄い磁石１００がス
ロット５ａと同じ同心円上に配置してあり、磁場１０１
を形成している。処理室６の外側にはガス供給室１０２
が設けてあり、ガス供給管９より供給されるプラズマ処
理用ガスを吹き出し口１０２ａを通して処理室６に均等
に吹き出すようになっている。

ステージ７にはバイアス電源１１が接続してあり絶縁材
８を介してアースシールド１０４によりカバ−されてい
る。ステージ７とアースシールド１０４の間はチョーク
フランジ構造となっている。

ステージ７と同じ高さに遮蔽板１０５が設けられている
。遮蔽板１０５はマイクロ波を通さない大きさ、形状の
開口部が設けてあり、プラズマ処理用ガスは排気できる
ようになっている。また処理室６スロツト板５、遮蔽板
１０５、　ステージ７で構成される空間は空洞共振器と
なる寸法に設定されている。そのモードは上部に設置し
た空洞共振器ｌと同じＥ。１モードとし、結合をよくし
ている。

処理室６の側面には採光窓１０６があり、　フォトトラ
ンジスタにより構成したプラズマ発光の検知器１０７が
取付けである。検知器１０７は電源制御装置１０ｇに接
続してあり、処理室６内でプラズマが発生すると、電源
制御装置１０８でプラズマの発生を検出できるようにな
っている。

マグネトロン電源１０９はマグネトロン３を一定の設定
された出力で動作させること、および変調された出力で
動作させることができる。マグネ１−ロン電源１０９に
は電源制御装置１０８が接続してあり、−６２＝ マグネトロン電源１０９の出力をコントロールできるよ
うになっている。

次に本実施例における動作について説明する。

エツチングの場合ガス供給管９よりエツチングガス、た
とえばアルミ配線膜を形成する場合にはＢＣＩ、とＣ１
２の混合ガス、　ポリシリコンのパターン形成の場合で
あればＳＦ、等のガスを供給する。エツチングガスを供
給する一方、排気管１０より排気し、処理室６内をＩＰ
ａ前後の圧力に一定に保つ。

マグネトロン電源１０９を動作させ、　マグネトロン３
より２．４５ＧＨ７のマイクロ波を発振させる。つぎに
スタブチューナ２１を調整し１発振したマイクロ波が効
率よく空洞共振器１に供給され、スロット５ａから放射
されるようにする。アイソレータ２０は調整が不十分の
時に反射してきたマイクロ波によりマグネトロンが破損
しないように設けである。マイクロ波は空洞共振器１内
で共振し、スロット５ａより電界強度の強い状態で放射
され、安定にプラズマを発生させることができる。

マイクロ波電力が２５０ｖ程度であればスロット５ａか
ら放射するだけでプラズマを発生できるが、ＳＦＧのよ
うなガスの場合、マイクロ波電力を下げるとプラズマが
発生しにくくなる。これに対し本実施の１つでは磁石１
００を設け、磁場１０１を形成している。

スロット５ａより放射されたマイクロ波によりスロット
５ａ近傍の空間に存在する電子は加速される。磁場１０
１がない場合、この加速された電子はすぐに拡散してし
まうが、磁場１０１がある場合、この加速された電子は
磁場に拘束され、常にスロット５ａから放射されるマイ
クロ波により加速されるため効率よく中性のガス分子を
イオン化し、より低いマイクロ波電力（５０〜１００ｗ
）でもプラズマを発生することができる。

また１本実施例では電源制御装置１０８　　により、マ
イクロ波を供給する初期だけ、供給マイクロ波電力を高
め、プラズマの発生を安定化し、発生後はマイクロ波電
力を下げるようにコントロールすることもできる。この
プラズマ発生前のマイクロ波電力を高める方法は、電界
強度の強い領域は拡大させ、空間に存在するより多くの
自由電子を加速することにより、中性ガス分子をイオン
化する確率を高めることができ、プラズマ発生の安定化
が図られる。

このマイクロ波電力を切り変える制御方法としては初期
の一定時間だけマイクロ波電力を高める方法と、検知器
１０７によりプラズマの発生を検知し、切り変える方法
が使えるようになっている。

さらに本実施例ではマグネトロン電源１０９の出力電圧
を周期的に変えることにより、マグネトロンのマイクロ
波発振出力を変調できるようになっている。このマイク
ロ波を変調する方法もこの電力を高める方法と同じ効果
による。即ち、マイクロ波電力を変調すると通常のマイ
クロ波型カ一定の場合に比べ、供給電力は同じであるが
、通常より電力の高い部分と、電力の低い部分が存在す
ることとなる。即ち、マイクロ波出力を変調すると、平
均電力は１００すであっても、ピーク時の最大出力は３
００す程度にすることができるためプラズマを安定に発
生することができる。またマイクロ波の出図− 力を変調にするか一定にするかのコントロールを電源制
御装置１０８により行なうことができ、さきに述べたマ
イクロ波電力のコントロールのようにプラズマを発生す
るまでは変調発振をさせ、プラズマ発生後は一定の発振
をするようにコントロールすることもできる。

また本実施例では処理室６内を空洞共振器の寸法にする
ことでも低いマイクロ波電力でプラズマが発生するよう
にしている。スロット板５の対向面はステージ７と遮蔽
板１０５により空洞共振器を形成している。またバイア
ス電圧が印加されるステージ７とアースシールド１０４
の間はチョークフランジ構造とすることで絶縁されては
いるがマイクロ波が漏れ出さない構造となっている。ス
ロット５ａより放射されたマイクロ波はプラズマが発生
していない時には以上に述べた共振器構造により強めら
れ、処理室６内全体のマイクロ波電界強度が強くなる。

共振器構造でない場合、電子が加速されるのはスロット
５ａの近傍だけであるが、共振器構造の場合、電子は処
理室６内全体で加速されるため、プラズマの発生が容易
になり、５０Ｗ前後のマイクロ波電力でも安定にプラズ
マを発生することができる。

これらのプラズマ発生の安定化方法は全てを同じに実施
する必要はなく、対象とするプラズマ処理プロセスの特
性に合せ、選択し、組合せることができる。

以上のように発生したプラズマによりエツチングガスは
プラズマにより励起、イオン化される。

またエツチングガスは吹き出し口１０２ａより供給され
るため、ガスの流れとしてはほとんど遮蔽板１０５に設
けた開口部より排気され、処理室内には拡散により供給
される。処理時の圧力がＩＰａ前後の条件では拡散が大
きくなるためエツチングガスは拡散によりウェハ全面に
均一に供給される。

ステージ７にはバイアス電源１１より１３．５６Ｍ）Ｉ
ｚの高周波が印加され、プラズマ中のイオンが加速して
ウェハ１２に入射する。またステージ７は図示しない冷
却機構により冷却されており、ウェハの温度が１０（１
℃以上になり、　レジストが軟化しないようにしである
。

これらにより、ウェハ１２にはエネルギを適切に制御し
たイオンと励起されたラジカルが均等に供給され、精度
のよいパターンを均一にエツチングすることができる。

本実施例はエツチングのみならずプラズマＣＶＤ等にも
適用できることは明らかである。その場合ガスを成膜ガ
スに切換えるとともに、ステージを図示しない加熱機構
により３００℃〜４００℃に加熱することが必要となる
こともある。　次に本実施例をＡ１配線膜のエツチング
に適用した場合の処理特性について説明する。

エツチングガスとしてはＢＣＩ、ガスと０１□ガスを混
合して用いる。本方式では分離板（石英板）４とステー
ジ７の間隔Ｇを大きくするほどステージ表面のプラズマ
密度は低くなる。従って、間隔Ｇが広くなると異方性エ
ツチングに必要なイオン量が少なくなり、サイドエツチ
ングが多くなる。また間隔を狭くするとプラズマの密度
分布が悪くなり、均一なエツチングができなくなる。適
正節囲は３０ｍｍから１５０ｍｍであるがこれより外れ
た領域でも処理は可能である。

イオンの入射が必要ないアッシング処理などではこれよ
り外れた領域で処理を行っても問題はない。

またリング状に配置したスロットの直径は本実施例では
φ１５０　ｍｍであるが、これは石英板とステージの間
隔が１００　ｍｍ以上の場合であり、７０ｍｍから１０
０　ｍｍの間ではφ１６０〜φ１８０の寸法が適当であ
る。

圧力条件はＩＰａ前後が適当であり、圧力が高くなるに
従い、サイドエツチングが発生しやすくなる。また低い
圧力条件では同じ量のエツチングガスを排気しようとす
ると、排気能力を圧力を下げた割合だけ高める必要があ
る。したがって排気能力の大きな装置であれば、ＩＰａ
より低い０，５Ｐａ〜０、ＩＰａの圧力条件でもエツチ
ングできる。

本発明の一実施例を第１３図、第１４図により説明する
。ウェーハ１２を載置するステージ７は絶縁体８に囲ま
れ、処理室６の下方に設置されている。

処理室６の上側には石英板４がシール６ｂを介し＝６８
− て耐気密に取付けている。石英板４の上部には空洞共振
器１が載置され、その下端にはスロット板５が固定され
ている。スロット板５と石英板４の間には摺動自在な寒
ぎ板２０１を設置し、　その端部をシリンダ１０２に連
結している。次にその動作を説明する。ガス供給管９を
介して処理室６へ処理ガス、例えば、プラズマＣＶＤに
おいてはＳ　ｉＨ４とＮ２０の混合ガスなど、またドラ
イエツチングにおいては、ハロゲン系の単独又は混合ガ
スなどを導入し、処理室内圧を、排気孔に連がる図示を
省略した圧力制御系により所定の圧力に制御する。

マグネトロン３で発生させた２、４５　Ｇｌ（ｚのマイ
クロ波を導波管２により空洞共振器１へ導く。空洞共振
器１内には、共振により強い電磁界が発生し、内壁には
強い表面電流が流れる。その結果、スロット板５のスロ
ット５ｆ、５ｅから処理室６ヘマイクロ波が放射される
。この場合、中心側のスロット５ｃから電界強度の高い
マイクロ波が放射されるため容易にプラズマを発生され
せることかできる。プラズマが発生すると、プラズマ検
出手段２０３から図示を省略した制御系へ信号を発し、
この信号を元にシリンダ２０２を動かし、塞ぎ板２０１
を動作させてスロット５ｃを塞ぐ。その後は、スロット
５ｅだけからマイクロ波を放射することにより、処理室
６の周辺部のプラズマ密度を高め、かつ、中心部でのプ
ラズマ密度を低下させることにより、全体としてより均
一なプラズマ密度分布が得られる。その結果、均一性の
高いＣＶＤやドライエツチングが実現でき、製品の信頼
性や歩留りが向上できる。以上のように本実施例によれ
ばプラズマ発生の容易化とウェーハ処理の均一性が向上
できる。

上記の方法以外にも次のような方法によってプラズマの
発生を容易化することができる。

まず第１の方法は、少なくともプラズマ発生時にスロッ
ト板５とステージ７の間隔つまり電極間隔Ｇｉを、マイ
クロ波の波長をλ。とじて、る。なお、Ｇｉは石英板４
の誘電率に体する波長の補正を行なった値とする。この
状態で処理室６内へマイクロ波を放射すると、スロット
板５とステージ７の間にマイクロ波の定在波が発生し、
放射されたマイクロ波の電界強度の減衰を防ぐ効果があ
るため、プラズマの発生を容易にできる。なおプラズマ
発生後は、ウェーハ処理に好適な電極間隔Ｇｔとなるよ
うにステージ７を昇降すればよい。

第２の方法は、マイクロ波の放射によるプラズマの生成
に先立って、高周波電源１１を動作させ、ステージ７と
スロット板５又は処理室６の間に高周波電圧を印加し、
気薄なプラズマを発生させる。

この状態でスロット板５からマイクロ波を放射すると、
気薄なプラズマ中に存在する電子がマイクロ波の電界に
よって加速され、より高いエネルギーを持つため、ガス
分子の電離が促進する。その結果、高密度のプラズマを
生成できる。このように、マイクロ波の放射に先立って
高周波による気薄なプラズマを発生させておくことによ
り、プラズマ発生時に必要なマイクロ波の強大な電界が
不用となるため、スロット板５の中心側のスロット５ｆ
も不用となる。したがって周辺側のスロット５ｅのみで
高密度のプラズマが維持できるので、ウェーハ処理の均
一性も向上できる。

本発明の他の実施例を第１５図により説明する。

構成及び作用は基本的に第１回と同じであるので、相違
する点についてのみ述べる。第１８図において２１０は
自動スタブチューナであり、チューナ棒２１０Ｐａ、チ
ューナ棒２１０Ｐａに位置可変にて固定したストッパ２
１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄ及びシリンダ２１０ｅ、シ
リンダの固定ブラケット２１０ｆで構成している。この
場合の作用を以下に説明する。マグネトロン３で発生し
たマイクロ波は導波管２を経て空洞共振器５へ導入され
る。　自動スタブチューナ２１０シリンダ２１０ｅを動
作させ、チューナ捧２１０ａを、ストッパ２１０ｂがス
トッパ２１０ｄに当接する位置まで引出す。

この状態では、処理室６内には、然だプラズマが発生し
ていない。この場合、マイクロ波の整合特性は第１６図
の破線で示す曲線の結合度Ｃ工、にあり、反射率もＲ１
と小さく、十分に整合できているので、スロット５ａか
ら強電界のマイクロ波が放射でき、これにより処理室６
内にプラズマが容易に発生する。ところが、プラズマが
発生すると、結合度が変化し、第１６図の実線の曲線の
整合特性に移るため、整合状態をプラズマ発生前の結合
度Ｃ１の条件のままにしておくと反射率がＲ１からＲ３
まで大幅に増大し１反射が過大となり空洞共振器５ヘプ
ラズマ発生後に十分なマイクロ波が供給されなくなる。

そこでプラズマ発生後、速かに自動スタブチューナ２１
０のシリンダ２１０ａを動かし、ストッパ２１０ｃとス
トッパ２１０ｄが当接する位置に切換えることにより、
結合度を０２となるように整合でき、プラズマの生成に
十分なマイクロ波の供給が可能になる。これにより、プ
ラズマ発生が容易になり、かつ発生後のプラズマの安定
維持が図れる効果がある。また、自動整合器２１０は複
合な制御方式を必要としないので低コストにでき、しか
も構造上、再現性が高いので長期に亘り安定した性能に
て稼働できる効果もある。

また、マイクロ波の周波数も２．４５ＧＨｚについて説
明したが、これ以外の周波数でも同様なことがいえるこ
とは明らかである。

〔発明の効果〕

本発明によればマイクロ波によるプラズマ発生を低いマ
イクロ波電力から高いマイクロ波電力まで安定してでき
るので、広いプラズマ処理条件でプラズマ処理できる。

対象とする被処理物に合せた最適な条件での処理を行う
ことができる。そのため、エツチングであれば微細なパ
ターンを精度よく、形成できる効果がある。またＣＶＤ
の場合であれば、目的とする膜質、カバレジなどが得や
すいという効果もある。

また、マイクロ波の供給が均一化できるので、プラズマ
処理の均一性を高めることができ、微細なパターン寸法
の半導体素子を歩留りよく生産できる効果もある。

また、ステージとアースシールド間をチョークフランジ
構造とすることで、絶縁材８を通してのマイクロ波の漏
を防止することができ、安全性の面の向上もはかれる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のプラズマ処理装置の一実施例を示す断
面図、第２図は第１図に示すプラズマ処理装置に用いら
れるスロット板を示す平面図、第３図は本発明の実施例
におけるマイクロ波の放射特性を示す図、第４図は本発
明の実施例におけるマイクロ波放射特性とマイクロ波電
力密度の関係を示す図、第５図は本発明の実施例におけ
るシリコン酸化膜のエツチング特性とスロット板との関
係を示した図、第６図は第５図において分離板と基板と
の間の間隔とスロット板のスロットの直径との関係から
シリコン酸化膜のエツチング特性（プラズマ密度分布）
を示した図、第７図は基板表面位置におけるスロットの
外側位置と内側位置とにおいてスロットの付近に発生し
たプラズマからイオン等が入射する状態を説明するため
の平面図、第８図はシリコン酸化膜のエツチングに用い
るスロット板の構成を示す平面図、第９図は第８図に示
すスロット板を更に改良したスコツ１−板を示す平面図
、第１０図はシリコン酸化膜のエッチング速度均一性を
示す図、第１１図は本発明のプラズマ処理装置をＣＶＤ
に適用した場合の装置構成の一実施例を示した断面図、
第１２図は本発明に係わるプラズマ発生の安定化をはか
ったプラズマ処理装置の一実施例を示した断面図、第１
３図は本発明に係わるプラズマ発生の安定化と、処理の
均一化をはかったプラズマ処理装置の一実施例を示した
断面図、第１４図は第１３図に示す実施例の構造の詳細
を示す平面図、第１５図は本発明に係わるプラズマ発生
の安定化をはかった他の一実施例を示す断面図、第１６
図は第１５図に示すスタブチューナの整合特性を示す図
である。 符号の説明 １・・・空洞共振器、３・・・マイクロ波発振器（マグ
ネトロン） ４・・・分離板（石英板） ５ａ・・・スロット、 ７・・・ステージ、 １０・・・排気管。 周波電源） 、５・・・スロット板 ６・・・プラズマ処理室 ９・・・ガス供給管 １１・・・バイアス電源（高 １２・・・基板（ウェハ）、 １６・・・ヒータ、 ２１・・・スタブチューナ、 １００・・・磁石、 １０５・・・遮蔽板、 １０７・・・検知器、 １０９・・・マグネトロン電源、 １５・・・チラーユニット ２０・・・アイソレータ ２２・・・導波管 １０１・・・磁場 １０６・・・採光窓 １０８・・・電源制御装置 ２０１・・・塞ぎ板 図面の浄書（内容に変更なし） ：りと１−、−　；χミロ・ノ）・ ６−・−プラス°マヌ６ｐｙ室 ７−　　ズヲーゾ １２−茶飯 葛５同 プ文身寸インピータ゛〉ス 発４圓 ＃１がり〆〈ζマイ２０ン皮が°゛イｙ袷でさしう４１
覚く２ρ　　　　　　　　４ρ マイ７ｏ’４支δ虻身寸イ〉ピーダ〉ス　（にΩ〕め６
的 ｌρρ ズロヅＩ−オ反つエノ＼周戸殆ｃ＊ｙｙｔ）シソ め７困 め 巳 第り 目 売／Ｉ　ｌ！］ あ ／θ 唱 ウェハ中心か１５υ寸兼 （γしｎ） 第１２吊 発７６目 拓／６（イ） Ｐ−谷度Ｃ 補正をする者 事件との関係

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、マイクロ波発振器と、該マイクロ波発振器からのマ
   イクロ波を導入する導波管と、該導波管により導入され
   たマイクロ波を大気中にて共振させる空洞共振器と、プ
   ラズマ処理する基板を載置するステージを備え、排気手
   段とプラズマ処理用ガスを導入するガス導入手段とを接
   続したプラズマ処理室と、上記空洞共振器によって共振
   されたマイクロ波を透過し、且つ上記空洞共振器とプラ
   ズマ処理室とを分離する分離板と、上記空洞共振器によ
   り共振されたマイクロ波を放射すべく、上記基板面と対
   向させて設置され、長手方向を円周方向に向けた細幅の
   スロットを形成したスロット板とを備え、該スロット板
   のスロットから放射されたマイクロ波をプラズマ処理室
   に導入されたプラズマ処理用のガスに与えてプラズマを
   発生させ、この発生したプラズマの両極性拡散により基
   板に均一に作用させるように構成したことを特徴とする
   空洞共振方式のプラズマ処理装置。 ２、上記空洞共振器に入力するマイクロ波のインピーダ
   ンスを調整できるスタブチューナを上記導波管に設置し
   たことを特徴とする請求項１記載の空洞共振方式のプラ
   ズマ処理装置。 ３、上記空洞共振器のモードがＥモードであることを特
   徴とする請求項１記載の空洞共振方式のプラズマ処理装
   置。 ４、上記プラズマ処理室に接続されたガス導入手段のプ
   ラズマ処理用ガスの吹き出し口を多数上記基板の上方外
   側にほぼ一様なピッチで設け、基板にＣＶＤ成膜するこ
   とを特徴とする請求項１記載の空洞共振方式のプラズマ
   処理装置。 ５、上記プラズマ処理室に接続されたガス導入手段のプ
   ラズマ処理用ガスの吹き出し口を多数上記基板の下方外
   側にほぼ一様なピッチで設け、上記ステージにバイアス
   電圧を印加する手段を備え、基板にエッチング処理する
   ことを特徴とする請求項１記載の空洞共振方式のプラズ
   マ処理装置。 ６、上記基板を加熱する手段を備え、基板にＣＶＤ成膜
   することを特徴とする請求項１記載の空洞共振方式のプ
   ラズマ処理装置。 ７、上記基板を冷却する手段を備え、上記ステージにバ
   イアス電圧を印加する手段を備え、基板にエッチング処
   理することを特徴とする請求項１記載の空洞共振方式の
   プラズマ処理装置。 ８、上記スロットが２重の場合、内側のスロットの半径
   方向の幅寸法を、外側のスロットの半径方向の幅寸法に
   比較して狭く形成することを特徴とする請求項１記載の
   空洞共振方式のプラズマ処理装置。 ９、上記スロットが２重の場合、外側のスロットの開口
   面積に対する内側のスロットの開口面積の比率を、外側
   のスロットの直径に対する内側のスロットの直径の比率
   より小さくしたことを特徴とする請求項１記載の空洞共
   振方式のプラズマ処理装置。 １０、上記スロットの近傍の空間に存在する電子をスロ
   ットから放射されるマイクロ波により加速させるべく上
   記スロット板の近傍に設置された磁場形成手段とを備え
   たことを特徴とする請求項１記載の空洞共振方式のプラ
   ズマ処理装置。 １１、マイクロ波発振器と、該マイクロ波発振器からの
   マイクロ波を導入する導波管と、該導波管により導入さ
   れたマイクロ波を大気中にて共振させる空洞共振器と、
   プラズマ処理する基板を載置するステージを備え、排気
   手段とプラズマ処理用ガスを導入するガス導入手段とを
   接続したプラズマ処理室と、上記空洞共振器によって共
   振されたマイクロ波を透過し、且つ上記空洞共振器とプ
   ラズマ処理室とを分離する分離板と、上記空洞共振器に
   より共振されたマイクロ波を放射すべく、上記基板面と
   対向させて設置され、長手方向を円周方向に向けた一重
   又は二重の細幅のスロットを形成し、且つ外側のスロッ
   トの中心位置を基板の外周位置より外側に配置させたス
   ロット板とを備え、該スロット板のスロットから放射さ
   れたマイクロ波をプラズマ処理室に導入されたプラズマ
   処理用のガスに与えてプラズマを発生させ、この発生し
   たプラズマの両極性拡散により基板に均一に作用させる
   ように構成したことを特徴とする空洞共振方式のプラズ
   マ処理装置。 １２、上記空洞共振器に入力するマイクロ波のインピー
   ダンスを調整できるスタブチューナを上記導波管に設置
   したことを特徴とする請求項１１記載の空洞共振方式の
   プラズマ処理装置。 １３、上記空洞共振器のモードがＥモードであることを
   特徴とする請求項１１記載の空洞共振方式のプラズマ処
   理装置。 １４、上記プラズマ処理室に接続されたガス導入手段の
   プラズマ処理用ガスの吹き出し口を多数上記基板の上方
   外側にほぼ一様なピッチで設け、基板にＣＶＤ成膜する
   ことを特徴とする請求項１１記載の空洞共振方式のプラ
   ズマ処理装置。 １５、上記プラズマ処理室に接続されたガス導入手段の
   プラズマ処理用ガスの吹き出し口を多数上記基板の下方
   外側にほぼ一様なピッチで設け、上記ステージにバイア
   ス電圧を印加する手段を備え、基板にエッチング処理す
   ることを特徴とする請求項１１記載の空洞共振方式のプ
   ラズマ処理装置。 １６、上記基板を加熱する手段を備え、基板にＣＶＤ成
   膜することを特徴とする請求項１１記載の空洞共振方式
   のプラズマ処理装置。 １７、上記基板を冷却する手段を備え、上記ステージに
   バイアス電圧を印加する手段を備え、基板にエッチング
   処理することを特徴とする請求項１１記載の空洞共振方
   式のプラズマ処理装置。 １８、上記スロットが２重の場合、内側のスロットの半
   径方向の幅寸法を、外側のスロットの半径方向の幅寸法
   に比較して狭く形成することを特徴とする請求項１１記
   載の空洞共振方式のプラズマ処理装置。 １９、上記スロットが２重の場合、外側のスロットの開
   口面積に対する内側のスロットの開口面積の比率を、外
   側のスロットの直径に対する内側のスロットの直径の比
   率より小さくしたことを特徴とする請求項１１記載の空
   洞共振方式のプラズマ処理装置。 ２０、上記スロットの近傍の空間に存在する電子をスロ
   ットから放射されるマイクロ波により加速させるべく上
   記スロット板の近傍に設置された磁場形成手段とを備え
   たことを特徴とする請求項１１記載の空洞共振方式のプ
   ラズマ処理装置。 ２１、マイクロ波発振器と、該マイクロ波発振器からの
   マイクロ波を導入する導波管と、該導波管により導入さ
   れたマイクロ波を大気中にて共振させる空洞共振器と、
   プラズマ処理する基板を載置するステージを備え、排気
   手段とプラズマ処理用ガスを導入するガス導入手段とを
   接続したプラズマ処理室と、上記空洞共振器によって共
   振されたマイクロ波を透過し、且つ上記空洞共振器とプ
   ラズマ処理室とを分離する分離板と、上記空洞共振器に
   より共振されたマイクロ波を放射すべく、上記基板面と
   対向させて設置され、長手方向を円周方向に向けた細幅
   のスロットを形成し、且つスロットの半径方向の間隔を
   基板と分離板との間隔の１〜３倍で形成したスロット板
   とを備え、該スロット板のスロットから放射されたマイ
   クロ波をプラズマ処理室に導入されたプラズマ処理用の
   ガスに与えてプラズマを発生させ、この発生したプラズ
   マの両極性拡散により基板に均一に作用させるように構
   成したことを特徴とする空洞共振方式のプラズマ処理装
   置。 ２２、上記空洞共振器に入力するマイクロ波のインピー
   ダンスを調整できるスタブチューナを上記導波管に設置
   したことを特徴とする請求項２１記載の空洞共振方式の
   プラズマ処理装置。 ２３、上記空洞共振器のモードがＥモードであることを
   特徴とする請求項２１記載の空洞共振方式のプラズマ処
   理装置。 ２４、上記プラズマ処理室に接続されたガス導入手段の
   プラズマ処理用ガスの吹き出し口を多数上記基板の上方
   外側にほぼ一様なピッチで設け、基板にＣＶＤ成膜する
   ことを特徴とする請求項２１記載の空洞共振方式のプラ
   ズマ処理装置。 ２５、上記プラズマ処理室に接続されたガス導入手段の
   プラズマ処理用ガスの吹き出し口を多数上記基板の下方
   外側にほぼ一様なピッチで設け、上記ステージにバイア
   ス電圧を印加する手段を備え、基板にエッチング処理す
   ることを特徴とする請求項２１記載の空洞共振方式のプ
   ラズマ処理装置。 ２６、上記基板を加熱する手段を備え、基板にＣＶＤ成
   膜することを特徴とする請求項２１記載の空洞共振方式
   のプラズマ処理装置。 ２７、上記基板を冷却する手段を備え、上記ステージに
   バイアス電力を印加する手段を備え、基板にエッチング
   処理することを特徴とする請求項２１記載の空洞共振方
   式のプラズマ処理装置。 ２８、上記スロットの半径方向の間隔を２０ｍｍ以上に
   形成したことを特徴とする請求項２１記載の空洞共振方
   式のプラズマ処理装置。 ２９、上記スロットを半径方向に複数重に形成し、その
   半径方向の幅寸法を内側に行くに従って狭く形成するこ
   とを特徴とする請求項２１記載の空洞共振方式のプラズ
   マ処理装置。 ３０、上記スロットを半径方向に複数重に形成し、外側
   のスロットの開口面積に対する内側のスロットの開口面
   積の比率を、外側のスロットの直径に対する内側のスロ
   ットの直径の比率より小さくしたことを特徴とする請求
   項２１記載の空洞共振方式のプラズマ処理装置。 ３１、マイクロ波発振器と、該マイクロ波発振器からの
   マイクロ波を導入する導波管と、該導波管により導入さ
   れたマイクロ波を大気中にて共振させる空洞共振器と、
   プラズマ処理する基板を載置するステージを備え、排気
   手段とプラズマ処理用ガスを導入するガス導入手段とを
   接続したプラズマ処理室と、上記空洞共振器によって共
   振されたマイクロ波を透過し、且つ上記空洞共振器とプ
   ラズマ処理室とを分離する分離板と、上記空洞共振器に
   より共振されたマイクロ波を放射すべく、上記基板面と
   対向させて設置され、スロットを形成し、該スロットの
   面積を５〜１３０ｃｍ＾２にしたスロット板とを備え、
   該スロット板のスロットより放射されるマイクロ波電力
   密度を１Ｗ／ｃｍ＾２以上にしてスロット板のスロット
   から放射されたマイクロ波によりプラズマ処理室に導入
   されたプラズマ処理用のガスを着火してプラズマを発生
   させるように構成したことを特徴とする空洞共振方式の
   プラズマ処理装置。 ３２、上記スロットを細長にして長手方向を周方向に向
   けて複数周方向にほぼ等間隔で形成したことを特徴とす
   る請求項３１記載の空洞共振方式のプラズマ処理装置。 ３３、上記空洞共振器のモードがＥモードであることを
   特徴とする請求項３２記載の空洞共振方式のプラズマ処
   理装置。 ３４、上記スロットの半径方向の間隔を２０ｍｍ以上に
   形成したことを特徴とする請求項３２記載の空洞共振方
   式のプラズマ処理装置。 ３５、上記スロットを半径方向に複数重に形成し、その
   半径方向の幅寸法を内側に行くに従って狭く形成するこ
   とを特徴とする請求項３２記載の空洞共振方式のプラズ
   マ処理装置。 ３６、上記スロットを半径方向に複数重に形成し、外側
   のスロットの開口面積に対する内側のスロットの開口面
   積の比率を、外側のスロットの直径に対する内側のスロ
   ットの直径の比率より小さくしたことを特徴とする請求
   項３２記載の空洞共振方式のプラズマ処理装置。 ３７、上記スロットを細長にして長手方向を半径方向に
   向けて複数周方向にほぼ等間隔で形成したことを特徴と
   する請求項３１記載の空洞共振方式のプラズマ処理装置
   。 ３８、上記空洞共振器のモードがＨモードであることを
   特徴とする請求項３７記載の空洞共振方式のプラズマ処
   理装置。 ３９、上記スロットの周方向の幅寸法を外側より内側の
   方を狭く形成したことを特徴とする請求項３７記載の空
   洞共振方式のプラズマ処理装置。 ４０、上記空洞共振る器に入力するマイクロ波のインピ
   ーダンスを調整できるスタブチューナを上記導波管に設
   置したことを特徴とする請求項３１記載の空洞共振方式
   のプラズマ処理装置。 ４１、上記プラズマ処理室に接続されたガス導入手段の
   プラズマ処理用ガスの吹き出し口を多数上記基板の上方
   外側にほぼ一様なピッチで設け、基板にＣＶＤ成膜する
   ことを特徴とする請求項３１記載の空洞共振方式のプラ
   ズマ処理装置。 ４２、上記プラズマ処理室に接続されたガス導入手段の
   プラズマ処理用ガスの吹き出し口を多数上記基板の下方
   外側にほぼ一様なピッチで設け、上記ステージにバイア
   ス電圧を印加する手段を備え、基板にエッチング処理す
   ることを特徴とする請求項３１記載の空洞共振方式のプ
   ラズマ処理装置。 ４３、上記基板を加熱する手段を備え、基板にＣＶＤ成
   膜することを特徴とする請求項３１記載の空洞共振方式
   のプラズマ処理装置。 ４４、上記基板を冷却する手段を備え、上記ステージに
   バイアス電圧を印加する手段を備え、基板にエッチング
   処理することを特徴とする請求項３１記載の空洞共振方
   式のプラズマ処理装置。 ４５、マイクロ波発振器と、該マイクロ波発振器からの
   マイクロ波を導入する導波管と、該導波管により導入さ
   れたマイクロ波を大気中にて共振させる空洞共振器と、
   プラズマ処理する基板を載置するステージを備え、排気
   手段とプラズマ処理用ガスを導入するガス導入手段とを
   接続したプラズマ処理室と、上記空洞共振器によって共
   振されたマイクロ波を透過し、且つ上記空洞共振器とプ
   ラズマ処理室とを分離する分離板と、上記空洞共振器に
   より共振されたマイクロ波を放射すべく、上記基板面と
   対向させて設置され、細長のスロットを形成したスロッ
   ト板と、該スロットの近傍の空間に存在する電子をスロ
   ットから放射されるマイクロ波により加速させるべく上
   記スロット板の近傍に設置された磁場形成手段とを備え
   たことを特徴とする空洞共振方式のプラズマ処理装置。 ４６、マイクロ波発振器と、該マイクロ波発振器からの
   マイクロ波を導入する導波管と、該導波管により導入さ
   れたマイクロ波を大気中にて共振させる空洞共振器と、
   プラズマ処理する基板を載置するステージを備え、排気
   手段とプラズマ処理用ガスを導入するガス導入手段とを
   接続し、空洞共振構造にしたプラズマ処理室と、上記空
   洞共振器によって共振されたマイクロ波を透過し、且つ
   上記空洞共振器とプラズマ処理室とを分離する分離板と
   、上記空洞共振器により共振されたマイクロ波を放射す
   べく、上記基板面と対向させて設置され、細長のスロッ
   トを形成したスロット板とを備えたことを特徴とする空
   洞共振方式のプラズマ処理装置。 ４７、マイクロ波発振器と、該マイクロ波発振器からの
   マイクロ波を導入する導波管と、該導波管により導入さ
   れたマイクロ波を大気中にて共振させる空洞共振器と、
   プラズマ処理する基板を載置するステージを備え、排気
   手段とプラズマ処理用ガスを導入するガス導入手段とを
   接続したプラズマ処理室と、上記空洞共振器によって共
   振されたマイクロ波を透過し、且つ上記空洞共振器とプ
   ラズマ処理室とを分離する分離板と、上記空洞共振器に
   より共振されたマイクロ波を放射すべく、上記基板面と
   対向させて設置され、細長のスロットを形成したスロッ
   ト板と、マイクロ波を変調させる変調制御手段とを備え
   たことを特徴とする空洞共振方式のプラズマ処理装置。 ４８、マイクロ波発振器と、該マイクロ波発振器からの
   マイクロ波を導入する導波管と、該導波管により導入さ
   れたマイクロ波を大気中にて共振させる空洞共振器と、
   プラズマ処理する基板を載置するステージを備え、排気
   手段とプラズマ処理用ガスを導入するガス導入手段とを
   接続したプラズマ処理室と、上記空洞共振器によって共
   振されたマイクロ波を透過し、且つ上記空洞共振器とプ
   ラズマ処理室とを分離する分離板と、上記空洞共振器に
   より共振されたマイクロ波を放射すべく、スロットを形
   成したスロット手段と、マイクロ波の発生を検出する検
   出手段と、該検出手段により検出されたマイクロ波の発
   生に基いてマイクロ波電力を制御するマイクロ波電力制
   御手段とを備えたことを特徴とする空洞共振方式のプラ
   ズマ処理装置。 ４９、マイクロ波発振器と、該マイクロ波発振器からの
   マイクロ波を導入する導波管と、該導波管により導入さ
   れたマイクロ波を大気中にて共振させる空洞共振器と、
   プラズマ処理する基板を載置するステージを備え、排気
   手段とプラズマ処理用ガスを導入するガス導入手段とを
   接続したプラズマ処理室と、上記空洞共振器によって共
   振されたマイクロ波を透過し、且つ上記空洞共振器とプ
   ラズマ処理室とを分離する分離板と、上記空洞共振器に
   より共振されたマイクロ波を放射すべく、スロットを形
   成したスロット手段と、マイクロ波の発生を検出する検
   出手段と、該検出手段により検出されたマイクロ波の発
   生に基いてマイクロ波の変調を制御するマイクロ波変調
   制御手段とを備えたことを特徴とする空洞共振方式のプ
   ラズマ処理装置。 ５０、マイクロ波発振器と、該マイクロ波発振器からの
   マイクロ波を導入する導波管と、該導波管により導入さ
   れたマイクロ波を大気中にて共振させる空洞共振器と、
   プラズマ処理する基板を載置するステージを備え、排気
   手段とプラズマ処理用ガスを導入するガス導入手段とを
   接続したプラズマ処理室と、上記空洞共振器によって共
   振されたマイクロ波を透過し、且つ上記空洞共振器とプ
   ラズマ処理室とを分離する分離板と、上記空洞共振器に
   より共振されたマイクロ波を放射すべく、上記基板面と
   対向させて設置され、細長のスロットを形成したスロッ
   ト板と、該スロット板の少なくとも一つのスロットの開
   口量を制御する開口制御手段とを備えたことを特徴とす
   る空洞共振方式のプラズマ処理装置。 ５１、マイクロ波発振器と、該マイクロ波発振器からの
   マイクロ波を導入する導波管と、該導波管により導入さ
   れたマイクロ波を大気中にて共振させる空洞共振器と、
   プラズマ処理する基板を載置するステージを備え、排気
   手段とプラズマ処理用ガスを導入するガス導入手段とを
   接続したプラズマ処理室と、上記空洞共振器によって共
   振されたマイクロ波を透過し、且つ上記空洞共振器とプ
   ラズマ処理室とを分離する分離板と、上記空洞共振器に
   より共振されたマイクロ波を放射すべく、上記基板面と
   対向させて設置され、細長のスロットを形成したスロッ
   ト板と、上記ステージを上記スロット板に向かって移動
   させる移動手段とを備えたことを特徴とする空洞共振方
   式のプラズマ処理装置。 ５２、更に、プラズマの発生を検出する検出手段と、該
   検出手段により検出されたマイクロ波の発生に基いて上
   記移動手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴と
   する請求項５１記載の空洞共振方式のプラズマ処理装置
   。