JPH11149997A - プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラズマ形成の電力効率が良好で高い均一性
のプラズマによる処理が可能であり、且つ基板の汚損の
少ない良質な処理を行う。 【解決手段】 内部に基板９が配置される処理チャンバ
ー１の側壁部分を構成するように設けられた側壁電極８
１には、２０ＭＨｚ以上のような電子のトラップ効果に
よってプラズマ均一性の圧力依存性が解消する程度の周
波数の高周波電力が供給され、基板９に平行な面内での
均一性が圧力上昇によらず７％以下に抑えるられるプラ
ズマが形成される。側壁電極８１の内側面は基板９の表
面を汚損しない材料のシールド８３で覆われ、側壁電極
８１の内側に処理チャンバー１の中心軸に向けて膨らん
だ磁力線８５を設定する磁石８４が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願の発明は、プラズマを利
用して各種処理を行う装置、例えば基板の表面に形成さ
れた薄膜をプラズマによってドライエッチングしたり、
プラズマよる気相反応を利用して基板の表面に薄膜を作
成するプラズマＣＶＤ（化学蒸着）装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】プラズマを利用した処理は、各種半導体
デバイスや液晶ディスプレイ等の製造工程において盛ん
に盛んに行われている。例えば、シリコン半導体上に形
成した酸化シリコン膜のエッチングでは、ドライエッチ
ングの手法の一つとして、プラズマ中で生成物される活
性種やイオンの作用を利用してエッチングすることが行
われている。また、液晶基板上にアモルファスシリコン
薄膜を作成するプロセスでは、シラン系ガスのプラズマ
中での分解反応を利用して液晶基板上にアモルファスシ
リコン薄膜を堆積させるプラズマＣＶＤの手法が使用さ
れている。

【０００３】図７は、このような処理に使用される従来
のプラズマ処理装置の一例を示すものであり、特開平３
−７９０２５号公報に開示されたプラズマ処理装置の概
略構成を示す図である。この図７に示す装置は、平板型
誘導結合プラズマ源を用いたプラズマ処理装置の一例で
あり、円筒状の処理チャンバー１と、処理チャンバー１
内の所定の位置に処理する基板９を配置するよう設けら
れた基板ホルダー２と、処理チャンバー１内にプラズマ
を形成して基板９に対するプラズマ処理を可能にする平
板型誘導結合プラズマ源３とから主に構成されている。

【０００４】平板型誘導結合プラズマ源３は、基板９に
対向した処理チャンバー１の器壁（上部器壁）に気密に
填め込まれた誘電体窓３１と、誘電体窓３１の外側に接
触又は接近して設けられた高周波アンテナ３２と、高周
波アンテナ３２に高周波電力を供給する高周波電源３３
とから主に構成されている。高周波アンテナ３２には、
径の異なる複数の円環状の部材を同心上に配置して繋げ
た円環状アンテナ又は一本の螺旋状部材からなる螺旋状
アンテナが使用される。高周波電源３３から高周波アン
テナ３２に高周波電力が供給されると、誘電体窓３１を
通して処理チャンバー１内に高周波電界が設定される。

【０００５】処理チャンバー１には、排気系４及びガス
導入系５が設けられている。処理チャンバー１内に導入
されたガスは、上記高周波電界からエネルギーを与えら
れてプラズマ化し、プラズマが形成される。この際、プ
ラズマ中には誘導電界によって高周波電流が流れ、プラ
ズマと高周波アンテナとは誘導性結合する。このため、
このタイプのプラズマは誘導結合プラズマと呼ばれる。
さらに、高周波が平板状の誘電体窓３１を通して印加さ
れるため、平板型誘導結合プラズマと呼ばれる。

【０００６】この図７に示す装置では、１０数ＭＨｚの
高周波を高周波アンテナ３２に印加することで、１０^-3
Ｔｏｒｒ台で１０¹¹個／ｃｍ^-3の高密度プラズマを形成
することが可能である。そして、フッ素系ガスを導入し
てこのプラズマを形成すれば、基板ホルダー２上に配置
された基板９の表面の酸化シリコン膜等のドライエッチ
ングが可能である。尚、「○○個／ｃｍ^-3」とは、プラ
ズマ密度の単位であり、単位体積あたりの電子の個数を
意味する。

【０００７】この図７に示す装置では、高周波を印加す
る高周波アンテナ３２が基板９と平行な面上に配置され
ている。そして、基板９と平行に設けられた誘電体窓３
１を通してこの平行な高周波アンテナ３２から高周波が
印加される。従って、基板９と平行な面内におけるプラ
ズマの均一性は比較的良好であり、基板９の表面に対し
て比較的均一な処理を行うことができる。

【０００８】しかしながら、この図７に示す装置は、次
のような問題があった。まず、誘電体窓３１の材質には
石英ガラスが使用されることが多いが、石英ガラスはプ
ラズマによってスパッタエッチングされて酸素ガスを放
出する。酸素ガスは、プラズマ処理の特性に影響を与え
る。例えば、ドライエッチングを行う場合、活性化した
酸素ガスが基板９の表面を不必要にエッチングしてしま
うことがある。また、プラズマＣＶＤを行う場合、堆積
する薄膜中に酸素が多く取り込まれてしまい、比抵抗等
の薄膜の電気特性が阻害されてしまうことがある。

【０００９】このため、誘電体窓３１にアルミナ等の石
英ガラス以外の材質を採用することも試みられている
が、耐熱衝撃性が悪いという欠点がある。即ち、２ｋＷ
程度以上の大電力を高周波アンテナ３２に印加して処理
を高速化させる大電力プロセスでは、誘電体窓３１内に
形成された温度勾配が大きくなり、処理開始と同時に局
所的に急激に加熱される。この結果、アルミナ等の材料
では、熱衝撃に耐えられず熱ストレスによって破壊され
てしまう。

【００１０】さらに、最近のプラズマ処理では、処理す
る基板９が大型化する傾向がある。これは、半導体ウェ
ーハの場合には一枚のウェーハから産出されるデバイス
の数を多くして生産性を高めるためであり、液晶基板の
場合には製作する液晶ディスプレイの大面積化に対応す
るためである。いずれにしろ、図７に示す装置では、基
板９が大型化すると、プラズマ形成空間も大きくしなけ
ればならないため、誘電体窓３１も大きくしなければな
らない。

【００１１】誘電体窓３１が大きくなると、処理チャン
バー１内の圧力差に耐えるため、誘電体窓３１の厚さを
厚くしなければならない。しかしながら、誘電体窓３１
の厚さを厚くすると、誘電体窓３１の部分における高周
波の損失が大きくなるため、プラズマ形成の電力効率が
悪化する問題がある。さらに大きな問題は、誘電体窓３
１の厚さが厚くなると熱容量が大きくなるため、誘電体
窓３１の温度制御が困難になる点である。

【００１２】即ち、誘電体窓３１の熱容量が大きくなる
と、誘電体窓３１が所定温度に加熱されて熱平衡に達す
るまでの時間が長くなる。この場合、熱平衡に達するま
で待って処理を開始すると、処理開始までに要する時間
が長くなって生産性が低下する。また、熱平衡以前に処
理を開始すると、誘電体窓３１の温度が一定でないこと
から、誘電体窓３１から基板９が受ける輻射熱が変化
し、温度条件が処理中に変化してしまう。また、誘電体
窓３１の温度が一定でないと、プラズマによって生成さ
れた活性種の誘電体窓３１の表面での滞在時間が変化
し、この結果、プラズマ中の活性種組成比が変化してし
まう。

【００１３】さらに、誘電体窓３１の熱容量が大きくな
ると、処理終了後の熱放散に要する時間も長くなり、室
温程度までに低下しない状態で次の基板９の処理を開始
することもあり得る。この場合、誘電体窓３１の熱平衡
温度が変化し、温度条件が処理のたびに変化してしまう
ことになる。そして、室温程度まで低下してから次の処
理を開始するようにすると、処理のインターバルが長く
なり、生産性を低下させる原因となる。このように、図
７に示す装置は、処理の均一性の点では比較的良好では
あるが、大型の基板９を処理するのには適していなかっ
た。

【００１４】一方、上記平板型誘導結合プラズマ源３の
欠点を解消した装置として、図８に示すような装置が知
られている。図８は、従来のプラズマ処理装置の一例を
示すものであり、円筒型誘導結合プラズマ源を用いたプ
ラズマ処理装置の概略構成を示す図である。この図８に
示す装置は、円筒状の処理チャンバー１と、処理チャン
バー１内の所定の位置に処理する基板９を配置するよう
設けられた基板ホルダー２と、処理チャンバー１内にプ
ラズマを形成して基板９に対する処理のプラズマ処理を
可能にする円筒型誘導結合プラズマ源６とから主に構成
されている。

【００１５】円筒型誘導結合プラズマ源６は、円筒状の
処理チャンバー１の側壁部分を構成するように設けられ
た誘電体窓６１と、誘電体窓６１の周囲に巻かれたコイ
ル状の高周波アンテナ６２と、高周波アンテナ６２に高
周波電力を供給する高周波電源６３とから主に構成され
ている。この図８に示す装置では、誘電体窓６１が円筒
状であるため、平板状のものを填め込む図７の装置に比
べ、誘電体窓６１の機械的強度は大きい。従って、大型
の基板９を処理するために処理チャンバー１が大きくな
ったとしても、誘電体窓６１の厚さをそれほど厚くする
必要はない。このため、プラズマ形成の電力効率が低下
したり、誘電体窓６１の温度制御が困難になって処理の
温度条件の再現性が低下したりする問題はない。

【００１６】しかしながら、図８に示す装置では、プラ
ズマが当初形成される領域が処理チャンバー１の中心軸
から離れた誘電体窓６１の内側面付近に限定されること
から、プラズマの均一性制御が困難であるという問題が
ある。即ち、処理チャンバー１内の圧力がある程度高い
場合、プラズマは誘電体窓６１の内側面付近で盛んに生
成され、この部分で密度の濃いプラズマが形成される。
そして、圧力を低くしていくと、ガス分子との衝突が少
なくなるため、プラズマの拡散が促進され、プラズマは
処理チャンバー１の中央に向けて拡散する。

【００１７】また、圧力が低くなると、プラズマは、誘
電体窓６１に向けて多く拡散し、この結果、誘電体窓６
１の表面でのプラズマの損失も大きくなる。このため、
圧力が低くなると、誘電体窓６１での損失が影響して誘
電体窓６１の内面付近では密度が薄くなり、処理チャン
バー１の中央部分で濃くなる。さらに、誘電体窓６１が
スパッタエッチングされる問題は、図８に示す装置でも
依然として解消されていない。

【００１８】上記のような円筒型誘導結合プラズマ源６
の欠点を解消するものとして、図９に示す装置が提案さ
れている。図９は、従来のプラズマ処理装置の一例を示
すものであり、Plasma Source Science & Technology
第５巻２４１頁に開示されたプラズマ処理装置の概略構
成を示す図である。

【００１９】この図９に示す装置は、処理チャンバー１
の側壁部分の一部を側壁電極７１として利用した構造に
なっている。即ち、処理チャンバー１の側壁部分は、高
さの低い円筒状の側壁電極７１と、この側壁電極７１を
上下から挟んだ円環状の一対の絶縁体１４，１５とから
構成されている。そして、側壁部分を挟むようにして、
上面板１１及び下面板１２が設けられている。側壁電極
７１には、トランス結合器７３を介して高周波電源７２
が接続されている。トランス結合器７２の二次側の一端
は接地されている。従って、側壁電極７１は、直流的に
は接地電位である。即ち、高周波は、接地電位を中心に
して正負に振れる波形である。

【００２０】また、処理チャンバー１を構成する下面板
１２は、コイル及びコンデンサより構成された同調回路
１２１を介して接地されている。同調回路１２１のイン
ピーダンスを適当な値に設定すると、下面板１２には大
きな自己バイアス電圧が印加される。この自己バイアス
電圧によって、プラズマからイオンが効率良く引き出さ
れ、エッチング等のプラズマ処理を効率よく行うことが
できる。

【００２１】さらに、側壁電極７１の外側には、上下に
二つのリング状磁石７４が設けられている。この二つの
リング状磁石７４は、その内側面が互いに異なる磁極に
なっている。この結果、側壁電極７１の内側に突出させ
て図９に示すようなアーチ状の磁力線７５が設定される
ようになっている。この磁力線７５は、側壁電極７１の
内側に周状に設定され、磁力線７５と側壁電極７１との
間に電子を閉じ込めるよう作用する。このため、側壁電
極７１の内側面の付近で効率よくプラズマが形成され、
プラズマ形成の電力効率が高くなる。

【００２２】図９に示す装置では、側壁電極７１が直流
的に接地されているため、側壁電極７１には自己バイア
ス電圧が発生しない。このため、側壁電極７１に対する
イオン衝撃は少なく、側壁電極７１がスパッタエッチン
グされる問題は抑制されている。そして、誘電体窓３
１，６１を用いることなく高周波を導入しているため、
誘電体窓３１，６１の部分における高周波の損失の問題
や誘電体窓３１，６１の温度が処理特性に影響を与える
問題、さらには誘電体窓３１，６１がスパッタエッチン
グされることにより生ずる問題もない。

【００２３】しかしながら、図９に示す装置は、処理チ
ャンバー１内の圧力が低い場合にはプラズマ密度は比較
的均一になるが、圧力が高くなるとプラズマ密度が不均
一になる問題がある。この点を図１０を使用して説明す
る。図１０は、図９に示す装置の問題点を示した図であ
る。この図１０は、図９に示す装置を実際に製作してプ
ラズマのイオン電流密度を測定した結果を示している。
尚、図１０の横軸は、処理チャンバー１内における位
置、より正確には、処理チャンバー１の中心軸に垂直な
面内での位置（径方向位置）になっている。また、処理
チャンバー１の内径は直径４５０ｍｍであり、図１０の
横軸の０は、処理チャンバー１の中心軸上の位置を示し
ている。

【００２４】図１０から分かる通り、圧力が１ｍＴｏｒ
ｒの場合にはイオン電流密度は比較的均一であり、処理
チャンバー１内には均一性の高いプラズマが形成され
る。しかしながら、圧力が１０ｍＴｏｒｒになると、径
方向位置の大きい所即ち側壁電極７１の内面付近でイオ
ン電流密度が高くなり、プラズマの均一性が悪くなる。
上記高圧力領域でのプラズマ均一性悪化は、前述した図
８の場合と同様である。即ち、圧力が高くなると、ガス
分子が多くなるためプラズマの拡散が抑制される。この
結果、側壁電極７１の内側面の付近で特に濃いプラズマ
密度分布となる。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】本願の発明は、上述し
た課題を解決するためになされたものである。即ち、プ
ラズマ形成の電力効率が良好であって均一性の高いプラ
ズマによる均一性の高いプラズマ処理が可能であり、且
つ基板の汚損の少ない良質な処理を行うことができる高
性能のプラズマ処理装置を提供することを目的とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願の請求項１記載の発明は、内部に処理対象物と
しての基板が配置される処理チャンバーと、処理チャン
バー内を排気する排気系と、処理チャンバー内に所定の
ガスを導入するガス導入系と、処理チャンバー内にプラ
ズマを形成するプラズマ源とを備えたプラズマ処理装置
であって、プラズマ源は、処理チャンバーの側壁部分を
構成するようにして設けられた側壁電極と、側壁電極に
高周波電力を供給する高周波電源とを有し、高周波電源
は、電子のトラップ効果によってプラズマ均一性の圧力
依存性が解消する程度の周波数の高周波電力を側壁電極
に供給するものであるという構成を有する。また、上記
課題を解決するため、請求項２記載の発明は、上記請求
項１の構成において、前記高周波電源は、設定されたプ
ラズマ形成空間における前記基板に平行な面内で観測さ
れるイオン電流密度の最大値をＡとし、当該面内で観測
されるイオン電流密度の最小値をＢとしたとき、（Ａ−
Ｂ）／｛（Ａ＋Ｂ）／２｝×１００（％）で表現される
プラズマ均一性が、処理チャンバーの圧力上昇によらず
７％以下に抑えることができる周波数の高周波電力を前
記側壁電極に供給するものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項３記載の発明
は、上記請求項２の構成において、前記高周波電源は、
２０ＭＨｚ以上の周波数の高周波電力を前記側壁電極に
供給するものであるという構成を有する。また、上記課
題を解決するため、請求項４記載の発明は、上記請求項
１、２又は３の構成において、前記基板は、前記処理チ
ャンバーの下面板又は下面板に固定された基板ホルダー
の上に配置されるものであり、下面板に対向した上面板
には、処理チャンバー内にガスを吹き出すガス吹き出し
部が設けられているという構成を有する。また、上記課
題を解決するため、請求項５記載の発明は、上記請求項
４の構成において、前記ガス吹き出し部は、前記上面板
とともにガス溜まりを形成するように前記上面板の下側
に設けられ、且つ、ガス吹き出し孔を均等に有するガス
吹き出し板からなるという構成を有する。また、上記課
題を解決するため、請求項６記載の発明は、上記請求項
１、２、３、４又は５の構成において、前記側壁電極の
内側には、前記側壁電極の内側面を覆うようにしてシー
ルドが設けられており、このシールドは、基板の表面を
汚損しない材料で形成されているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項７記載の発明
は、上記請求項６の構成において、前記シールドは、シ
リコン、カーボン、炭化珪素、窒化珪素、石英、アルミ
ナ又は窒化アルミニウムのいずれかで形成されていると
いう構成を有する。また、上記課題を解決するため、請
求項８記載の発明は、上記請求項１、２、３、４、５、
６又は７の構成において、前記側壁電極の内側に前記処
理チャンバーの中心軸に向けて膨らんだ磁力線を設定す
る磁石を有する。また、上記課題を解決するため、請求
項９記載の発明は、上記請求項８の構成において、前記
磁石は、前記処理チャンバーの中心軸方向に沿って複数
のアーチ状の磁力線を並べて設定するものであるという
構成を有する。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態につ
いて説明する。図１は、本願発明の実施形態のプラズマ
処理装置の構成を示した正面断面概略図である。この図
１に示す装置は、内部に処理対象物としての基板９が配
置される処理チャンバー１と、処理チャンバー１内を排
気する排気系４と、処理チャンバー１内に所定のガスを
導入するガス導入系５と、処理チャンバー１内にプラズ
マを形成するプラズマ源８とを備えている。

【００２８】まず、処理チャンバー１は、円筒状の容器
であり、上面板１１と下面板１２で上下が塞がれて気密
な構造となっている。排気系４は、ターボ分子ポンプ等
の真空ポンプを備えており、処理チャンバー１内を１０
^-5Ｔｏｒｒ程度まで排気できるよう構成されている。
尚、上面板１１及び下面板１２はステンレス製であり、
電気的には接地されている。

【００２９】ガス導入系５は、プラズマ処理に応じたガ
スを処理チャンバー１内に導入できるよう構成されてい
る。例えば、プラズマ処理としてドライエッチングを行
う場合、Ｃ₄Ｆ₈等のフッ素系ガスをキャリアガスとして
の水素ガスに混合して導入するよう構成される。ガス導
入系５は、これらのガスを溜めた不図示のガスボンベ
と、ガスボンベと処理チャンバー１とを繋ぐ配管上に設
けた流量調整器５１やバルブ５２等から構成されてい
る。

【００３０】また、上面板１１には、処理チャンバー１
内にガスを吹き出すガス吹き出し部１３が設けられてい
る。具体的には、処理チャンバー１の上面板１１の中央
部分にはガス導入口１１０が設けられ、このガス導入口
１１０にガス導入系５の配管の終端が気密に接続されて
いる。そして、上面板１１とともにガス溜まりを形成す
るようにしてガス吹き出し板１３１が上面板１１の下側
に設けられている。上面板１１とガス吹き出し板１３１
とは平行であり、ガス導入口１１０から導入されたガス
は、両者の間に溜まるようになっている。ガス吹き出し
板１３１は、ガス吹き出し孔１３２を均等に有する。上
面板１１とガス吹き出し板１３１との間に溜まったガス
は、このガス吹き出し孔１３２から均一に吹き出して下
側のプラズマ形成空間に導入されるようになっている。

【００３１】ガス吹き出し孔１３２の設け方は、多少工
夫を要する。一例としては、円形の小さな孔を全て等間
隔に設けてもよいが、これだとガス導入口１１０の直下
の部分から多くガスが吹き出す傾向がある。従って、ガ
ス導入口１１０の直下の部分ではガス吹き出し孔１３２
の間隔を長くとり（開口率を小さくし）、周辺部分で間
隔を短く（開口率を大きく）するようにするとよい。い
ずれにしても、各ガス吹き出し孔１３２から吹き出すガ
スの量が、基板９に平行な面において均一になるように
導入することが重要である。ガス吹き出し孔１３２の構
成について、数値を挙げて具体例を示すと、例えば、処
理チャンバー１の中心軸から半径５０ｍｍ程度の領域で
は開口率０．０１％程度、半径５０ｍｍから１５０ｍｍ
程度の領域では開口率０．１％程度にするとよい。

【００３２】本実施形態の装置の大きな特徴を成すプラ
ズマ源８は、処理チャンバー１の側壁部分を構成するよ
うにして設けられた側壁電極８１と、この側壁電極８１
に高周波電力を供給する高周波電源８２とより主に構成
されている。図１に示すように、処理チャンバー１の側
壁部分は、側壁電極８１と、この側壁電極８１を挟んで
上下に設けられた一対の絶縁体１４，１５と、下面板１
２の周縁から上方に延びるチャンバー側壁１６とから構
成されている。尚、チャンバー側壁１６には、基板９の
出し入れの際に開閉されるゲートバルブ１７が設けられ
ている。側壁電極８１は、例えば高さ１００ｍｍ、内径
４５０ｍｍ、外径４７０ｍｍの円筒状である。側壁電極
８１は、アルミニウム製である。

【００３３】また、側壁電極８１の内側には、側壁電極
８１の内側面を覆うようにしてシールド８３が設けられ
ている。このシールド８３は、側壁電極８１と同心の円
筒状であり、側壁電極８１の内側面に接触して設けられ
ている。このシールド８３は、基板９の表面を汚損しな
い材質具体的にはシリコンで形成されている。本実施形
態では、基板９としてシリコン半導体ウェーハが想定さ
れているので、シールド８３の材料としては、シリコン
の他、炭化珪素や窒化珪素等でもよい。この他、基板９
の材質によっては、カーボン、石英、アルミナ又は窒化
アルミニウム等も採用できる。

【００３４】本実施形態でも、側壁電極８１は直流的に
は接地電位であるので、プラズマ中のイオンが側壁電極
８１に向かって飛行することは抑制されている。しかし
ながら、イオンが自由な運動によって側壁電極８１に向
かうことは充分あり、シールド８３がないと、側壁電極
８１がスパッタされることがあり得る。この場合、スパ
ッタされた側壁電極８１の材料が基板９に達すると、基
板９を汚損したりプラズマ処理の品質を低下させたりす
る問題がある。シールド８３は、このような問題を効果
的に解消している。

【００３５】高周波電源８２としては、本実施形態で
は、発振周波数が４０ＭＨｚで、出力が０〜３ｋＷ程度
の範囲で調整できるものが使用されている。高周波電源
８２と側壁電極８１とを繋ぐ同軸ケーブル等の高周波線
路には整合器８６が設けられており、側壁電極８１に印
加する高周波のインピーダンスマッチングが行われてい
る。

【００３６】また、側壁電極８１は、図９に示す装置と
は異なって直流的に接地されてはおらず、プラズマ電位
制御用コンデンサ８７を介して接地されている。これ
は、プラズマ電位の正方向へのシフトを抑えて、局所的
な異常放電を防止するためである。即ち、図９に示す装
置のように側壁電極８１が直流的に接地されている場
合、側壁電極８１は、接地電位を中心に正負に振れる電
位変化となる。この場合、移動の極めて大きな電子は正
の半周期において多く側壁電極８１に入射するのに対
し、負の半周期においては移動度の小さな正イオンはあ
まり側壁電極８１に入射しない。この結果、プラズマ形
成空間で電子が相対的に少なくなり、プラズマ電位は正
の方向にシフトする。しかし、プラズマ電位が正方向に
シフトすると、側壁電極８１に入射する電子にとっては
逆電界が大きくなるので、側壁電極８１への電子の入射
が抑制される。従って、側壁電極８１への電子と正イオ
ンの入射量のバランスが取れた状態で、プラズマ電位の
正方向へのシフトは止まり、平衡に達する。

【００３７】このようにプラズマ電位が正方向にシフト
すると、接地電位に保たれる上面板１１や下面板１２と
プラズマとの間の電界が大きくなる。一方、上面板１１
や下面板１２の内側面には、汚れ等の原因で絶縁物が付
着している場合がある。この絶縁物は、上記プラズマと
上面板１１等との間の高い電界によってチャージアップ
される。そして、このチャージアップが高くなると、絶
縁物には時として絶縁破壊が生じ、スパーク等の異常放
電が生ずることがある。

【００３８】しかしながら、本実施形態のようにプラズ
マ電位制御用コンデンサ８７を側壁電極８１と接地部と
の間に設けておくと、上述のようなプラズマ電位の正方
向へのシフトが抑制され、異常放電の発生が防止でき
る。つまり、プラズマ電位制御用コンデンサ８７がある
ために、側壁電極８１に入射した電子はそのまま接地部
に流れることはなく、側壁電極８１の電位を下げるよう
作用する。しかし、側壁電極８１の電位が下がると、側
壁電極８１に入射する電子にとっては逆向きの電界がき
つくなるので、電子の入射が抑制される。このため、電
子と正イオンの入射量をバランスを取ろうとしてプラズ
マ電位が正方向にシフトするのが抑制され、プラズマ電
位は低い値に維持される。

【００３９】また、側壁電極８１の外側には、上下に二
つの円環状の磁石８４が設けられている。この磁石８４
は、その内側面が互いに異なる磁極になっている。この
結果、側壁電極８１の内側に処理チャンバー１の中心軸
に向けて膨らんだアーチ状の磁力線８５が設定されるよ
うになっている。

【００４０】また、上下一対の絶縁体１４，１５は、側
壁電極８１と同じ径の円筒状である。これら絶縁体１
４，１５は、アルミナ等の絶縁材料で形成されている。
また、上下の絶縁体１４，１５と側壁電極８１との接触
部分及び下側の絶縁体１５とチャンバー側壁１６との接
触部分には、Ｏリング等の封止部材が設けられており、
気密構造を確保している。

【００４１】本実施形態の装置は、処理チャンバー１内
の所定位置に基板９を配置するための基板ホルダー２を
備えている。具体的には、処理チャンバー１の下面板１
２の中央には比較的大きな開口が設けられ、この開口を
気密に塞ぐようにして基板ホルダー２が設けられてい
る。基板ホルダー２は、上面に基板９が載置されるホル
ダー本体２１と、基板９が載置されていないホルダー本
体２１の上面の領域を覆うカバー２２と、ホルダー本体
２１の周囲を覆うとともに処理チャンバー１の下面板１
２に接触している絶縁ブロック２３とから主に構成され
ている。

【００４２】ホルダー本体２１は、ステンレス等の金属
製である。このホルダー本体２１には、基板バイアス用
電源２４が接続されている。基板バイアス用電源２４
は、本実施形態では、１．６ＭＨｚの高周波を１ｋＷ程
度の電力でホルダー本体２１に供給するよう構成されて
いる。

【００４３】尚、基板バイアス用電源２４とホルダー本
体２１とを繋ぐ高周波線路には、基板バイアス用コンデ
ンサ２５と整合器２６とが設けられている。基板バイア
ス用コンデンサ２５は、高周波とプラズマの相互作用に
より基板９に自己バイアス電圧を生じさせるためのもの
である。また、整合器２６は、インピーダンスマッチン
グを行って反射波を低減させるためのものである。

【００４４】上述したプラズマ源８によってプラズマが
形成されている際、基板バイアス用電源２４が整合器２
６及び基板バイアス用コンデンサ２５を介して高周波電
力をホルダー本体２１に供給すると、プラズマ中の正イ
オンや電子が周期的に基板９に引き寄せられる。この場
合、移動度の大きな電子は正の半周期において多く基板
９に引き寄せられ基板９の電位を下げるが、負の半周期
においては正イオンは移動度が低いので基板９にあまり
引き寄せられず基板９の電位はあまり上がらない。この
ため、基板９の電位は、高周波の電位変化に負の直流電
圧を重畳したような電位変化になる。そして、この負の
直流電圧の部分は自己バイアス電圧と呼ばれる。自己バ
イアス電圧は、プラズマ中から正イオンを効率良く引き
出すのに利用される。プラズマ中から引き出された正イ
オンは基板９に入射し、プラズマ処理の効果を高めるの
に利用される。

【００４５】また、基板９の周囲に置かれたカバー２２
は、基板９が載置されていないホルダー本体２１の上面
の領域に対するエッチングや薄膜堆積を防止したりする
ものである。ホルダー本体２１の上面が不必要にエッチ
ングされたり上面に不必要に薄膜が堆積したりすると、
処理チャンバー１内にパーティクルを生じさせ、基板９
を汚損する原因となり易い。カバー２２は、この問題を
防止している。尚、カバー２２がエッチングされる場合
は、カバー２２は、エッチングされても問題のない材料
例えば基板９と同一の材料で形成されたり、アルマイト
処理等の耐エッチング化する表面処理が施される。ま
た、カバー２２は必要に応じて交換容易に設けられ、カ
バー２２がエッチングされて薄くなったり、又は、カバ
ー２２に所定量の薄膜が堆積した場合に、新品のものと
交換される。

【００４６】絶縁ブロック２３は、基板ホルダー２の側
面にプラズマが回り込んで放電が不必要に生じることが
ないようにするものである。また、絶縁ブロック２３
は、接地された下面板１２とホルダー本体２１との間に
介在し、両者を電気的に絶縁している。

【００４７】尚、基板ホルダー２には、基板９の温度を
調節する温度調節機構が必要に応じて設けられる。例え
ば、基板９を所定温度に加熱して当該温度を維持する場
合、ホルダー本体２１内にジュール熱を発生させるヒー
タを設け、基板９の温度を熱電対等で測定してこのヒー
タを制御するよう構成される。また、基板９を冷却して
所定温度に維持する場合、ホルダー本体２１内に冷媒流
通路を設け、この冷媒流通路に所定温度に維持された冷
媒を通して基板９の冷却を行う。

【００４８】次に、上記構成に係る本実施形態のプラズ
マ処理装置の動作について説明する。まず、ゲートバル
ブ１７を介して処理チャンバー１に気密に隣接された不
図示のロードロックチャンバー内に基板９を配置し、ロ
ードロックチャンバー及び処理チャンバー１を所定の圧
力まで排気する。ゲートバルブ１７を開けて基板９を処
理チャンバー１内に搬入し、基板ホルダー２上に配置す
る。

【００４９】ゲートバルブ１７を閉じた後、ガス導入系
５を動作させ、所定のガスを所定の流量で処理チャンバ
ー１内に導入する。排気系４を制御して処理チャンバー
１内の圧力を所定の値に維持しながら、プラズマ源８を
動作させる。即ち、高周波電源８２を動作させて整合器
８４を介して側壁電極８１に高周波電力を供給する。並
行して基板バイアス用電源２４を動作させ、基板９に自
己バイアス電圧を生じさせる。

【００５０】側壁電極８１に供給された高周波電力によ
って基板９の上方のプラズマ形成空間に高周波電界が設
定され、導入されたガスに高周波エネルギーが与えられ
てプラズマが形成される。そして、プラズマの作用によ
って基板９に所定の処理が施される。この際、基板９に
生じた自己バイアス電圧によってプラズマから正イオン
が引き出され、処理に利用される。

【００５１】尚、上下一対の磁石８４が設定する磁力線
８５は、後述するように電界の向きと一部が直交してい
る。このため、電磁界が直交した放電即ちマグネトロン
放電が達成される。マグネトロン放電では、電子がドリ
フト運動しながら中心軸の回りを周状に飛行し、この電
子の作用によって中性電子のイオン化が効率良く行わ
れ、高密度プラズマの形成に貢献する。

【００５２】処理の具体例について説明すると、例えば
基板９がシリコン半導体ウェーハであり、プラズマ処理
が基板９の表面の酸化シリコンのエッチングである場
合、Ｃ₄Ｈ₈等の弗化炭素系ガスが使用される。弗化炭素
系ガスのプラズマ中では、弗素や弗化炭素の活性種やイ
オンが多く生成され、この活性種やイオンの作用により
酸化シリコンがエッチングされる。この際、自己バイア
ス電圧によってイオンは効率良く基板９に入射し、エッ
チングの効率が高まる。尚、プラズマＣＶＤを行う場合
にも、基板９に入射するイオンのエネルギーが薄膜堆積
に利用され、成膜速度が向上したり、膜質が向上したり
する効果がある。

【００５３】このようなプラズマ処理を所定時間行った
後、基板バイアス用電源２４、プラズマ源８及びガス導
入系５の動作を停止し、処理チャンバー１内を再度排気
する。その後、ゲートバルブ１７を開け、ロードロック
チャンバーを経由して基板９を大気側に取り出す。

【００５４】上記構成及び動作に係る本実施形態のプラ
ズマ処理装置では、電子のトラップ効果によってプラズ
マ均一性の圧力依存性が解消しており、圧力によること
なく常に均一性の高いプラズマが得られるようになって
いる。以下、この点を詳しく説明する。

【００５５】図２は、図１の装置を動作させた際に観測
されたプラズマのイオン電流密度を示した図である。こ
の図２に示した動作例では、側壁電極８１に供給した高
周波電力は４０ＭＨｚで１ｋＷである。また、図２の横
軸は、処理チャンバー１内における位置、より正確に
は、処理チャンバー１の中心軸に垂直な面内での位置
（径方向位置）である。図１０の横軸の０は、処理チャ
ンバー１の中心軸上の位置を示す。図１０とこの図２と
を比べると良く分かる通り、本実施形態の装置では、１
ｍＴｏｒｒの場合も１０ｍＴｏｒｒの場合も、イオン電
流密度は処理チャンバー１内の径方向で非常に高い均一
性を示している。つまり、図１０に示されたようなイオ
ン電流密度分布の均一性の圧力依存性が解消している。

【００５６】上記プラズマ均一性の圧力依存性解消の原
因は、以下のように考えられる。即ち、前述したよう
に、図９に示す装置では、プラズマは、処理チャンバー
１の中心軸から離れた誘電体窓６１の内側面付近に当初
形成され、処理チャンバー１の中心軸に向けて拡散す
る。この場合、圧力が高くなると、空間に多数のガス分
子が存在するため、プラズマはすぐにガス分子と衝突し
てエネルギーを失い、再結合して消滅する。従って、プ
ラズマは中心軸に向けて拡散しづらく、誘電体窓６１の
内側面付近に留まる。つまり、プラズマが均一になるか
どうかは、プラズマの拡散があるかどうかにかかってお
り、従って、プラズマの均一性は圧力に依存してしま
う。図１０に示された１０ｍＴｏｒｒでのイオン電流密
度の不均一性は、これが原因である。

【００５７】しかしながら、本実施形態のように高い周
波数の高周波を使用すると、プラズマ形成空間における
電子のトラップ効果が大きくなる。この電子のトラップ
効果によって、側壁電極８１の内側面から離れた領域で
もプラズマが盛んに形成されるようになる。この結果、
図２に示すように、圧力が高くなってもプラズマは均一
に形成され、プラズマ均一性の圧力依存性は解消され
る。

【００５８】上記の点を図３及び図４を使用してさらに
詳しく説明する。まず、図３は、図１の装置における電
界の説明図である。図１に示す装置において、側壁電極
８１に高周波電圧が印加されると、側壁電極８１によっ
て処理チャンバー１内に高周波電界が設定される。図３
は、処理チャンバー１内の瞬時的な電界の状態を示した
ものであり、側壁電極８１の電位が例えば負に振れてい
る際の電界の状態を示したものである。

【００５９】高周波電圧が印加される側壁電極８１と、
常に接地電位に保たれる上面板１１及び下面板１２との
間には、図３に示すような電気力線８０で表される電界
が設定される。そして、この電界は、側壁電極８１に印
加される高周波の周期に従って周期的に向きが変化す
る。プラズマを構成する電子は、この周期的に変化する
電界にトラップされ、プラズマ形成空間を広く行ったり
来たりしながらプラズマ形成空間に留まる。

【００６０】この点を図４を使用してさらに詳しく説明
する。図４は、電子のトラップ効果についての説明図で
ある。図４では、説明を簡単にするため、側壁電極８１
と上面板１１又は下面板１２（以下、上面板１１等）と
の間の電界を平行平板電極の場合に置き換えて図示して
いる。

【００６１】図４に示すように、側壁電極８１の電位が
負の側に振れているとき、実線で示すような電界が側壁
電極８１と上面板１１等との間に設定される。側壁電極
８１の内側面の付近に存在する電子ｅは、この電界によ
って加速されて上面板１１等に向けて飛行する。この場
合、高周波の周波数を適当な値に選定すると、電子ｅが
上面板１１に達する前に側壁電極８１の電位は正に振
れ、図４に点線で示すような電界が設定される。上面板
１１等に向かって飛行していた電子ｅは、この点線で示
すような逆向きの電界によって引き戻され、逆に側壁電
極８１に向かって飛行するようになる。そして、さらに
半周期が経過して実線で示すような電界に戻ると、側壁
電極８１に向かっていた電子ｅは再び反転して上面板１
１等に向かうようになる。尚、前述したように、磁石８
４による磁力線８５と電界（電気力線８０）とは一部で
直交している。従って、電子の一部はマグネトロン運動
しながら、上記のように飛行する。具体的には、ドリフ
ト運動しながら処理チャンバー１の中心軸の回りを旋回
し、中心軸に近づいたり、中心軸から遠ざかったりす
る。

【００６２】このように、側壁電極８１と上面板１１等
との間隔に合わせて高周波の周波数を適当な値に選定す
ると、電子は側壁電極８１と上面板１１等との間を行っ
たり来たりしながら留まるようになる。このような現象
を、本明細書では、電子のトラップ効果と呼んでいる。
電子がプラズマ形成空間の広い領域でトラップされる
と、プラズマ形成空間の広い領域で中性ガス分子のイオ
ン化が生ずるので、プラズマはプラズマ形成空間の広い
領域で形成される。この結果、プラズマはプラズマ形成
空間の広い領域にわたって均一になる。このプラズマ均
一性は、プラズマの拡散の結果ではなく、プラズマ形成
空間の広い領域に電子が行き渡る結果であるので、圧力
に対する依存性はない。図２に示された１ｍＴｏｒｒ及
び１０ｍＴｏｒｒ双方での高いプラズマ均一性は、上記
電子のトラップ効果によるものである。

【００６３】尚、前述した通り、本実施形態では、側壁
電極８１とアーチ状の磁力線８５との間に電子が閉じ込
められる。従って、上記電子のトラップ効果は、閉じこ
められなかった他の電子がプラズマ形成空間の広い領域
でトラップされるという意味である。

【００６４】高周波の周波数をどの程度の値に選定する
と上記電子のトラップ効果が充分得られるかは、上記側
壁電極８１と上面板１１等との間隔の他、電子の移動速
度にも影響される。電子の移動速度は、電子温度に関連
し、装置の動作条件としては投入する高周波電力の大き
さが影響する。しかし、電子のトラップ効果に最も影響
を与えるのは、上記交番電界の周期即ち周波数である。

【００６５】図５は、高周波の周波数とプラズマ均一性
の圧力依存性との関係を示した図である。図５の縦軸で
あるプラズマ均一性は、以下の式に従って算出されてい
る。即ち、プラズマ均一性は、基板９に対するプラズマ
処理の均一性の問題であるので、設定されたプラズマ形
成空間における基板９に平行な面内でのプラズマの均一
性である。より具体的には、図２に示す場合では、側壁
電極８１の内側面の付近において観測されたイオン電流
密度の最大値をＡとし、それよりも中心軸よりの位置で
観測されたイオン電流密度の最小値Ｂとすると、プラズ
マ均一性は、（Ａ−Ｂ）／｛（Ａ＋Ｂ）／２｝×１００
（％）で表現される。尚、「プラズマ形成空間」の定義
であるが、プラズマが形成される空間領域として予定さ
れた空間と表現することができる。プラズマ形成空間
は、少なくとも、基板９の大きさと同等以上の断面積を
持った空間である。

【００６６】図５から分かるように、図９の装置で使用
された１３．５６ＭＨｚの周波数の場合、圧力が５ｍＴ
ｏｒｒを越えると徐々にプラズマ均一性は悪くなり、１
０ｍＴｏｒｒでは、５０％にまで達してしまう。しか
し、本実施形態の装置のように４０ＭＨｚの周波数を使
用すると、図５に示す通り、プラズマ均一性は５０ｍＴ
ｏｒｒを越えても±５％程度以下に抑えられる。発明者
の実験によれば、２０ＭＨｚ以上の周波数を使用する
と、プラズマ均一性は実用上許容範囲である±７％以下
に抑えられる。尚、この際の処理チャンバー１の寸法
は、以下の通りである。 側壁電極８１：内径４５０ｍｍ高さ１００ｍｍ 側壁電極８１から上面板１１までの距離（図１のｄ
１）：２０ｍｍ 側壁電極８１から下面板１２までの距離（図１のｄ
２）：１００ｍｍ チャンバー側壁１６の高さ（図１のｄ３）：２２０ｍｍ

【００６７】このように、本実施形態の装置では、電子
のトラップ効果によってプラズマ均一性の圧力依存性を
解消させているので、広い圧力範囲にわたって均一なプ
ラズマを得ることができる。このため、処理圧力を自由
に選定しながら均一性の高いプラズマ処理を基板９に施
すことができる。また、プラズマの拡散によることなく
プラズマ均一性の向上を達成するので、プラズマ密度も
図９に示す装置に比べ大きく向上する。従って、処理効
率の点でも従来に比べて改善される。

【００６８】尚、側壁電極８１には、基板９と同様に、
負の自己バイアス電圧が生じる。しかし、プラズマ密度
が高くなるとプラズマ中に大きな高周波電流が流れ、誘
導性結合が達成されている場合、この電流により誘導さ
れて側壁電極８１にも大きな高周波電流が流れる。この
ため、一定電力の下では、側壁電極８１に生じる自己バ
イアス電圧は小さくなる。この結果、シールド８３（シ
ールド８３が無い場合は側壁電極８１）のスパッタエッ
チングの問題も、本実施形態の装置では抑制されてい
る。

【００６９】また、本実施形態の装置は、処理チャンバ
ー１内にガスを導入する実用的な構成を提供している。
即ち、図９の装置が開示された文献には、ガス導入に関
する構成は説明されていない。高いプラズマ均一性のた
めには、プラズマ形成空間に均一にガスを導入すること
が重要であるが、本実施形態の装置は、これを達成する
好適な構成を提供している。

【００７０】さらに、基板９の表面を汚損しない材料で
形成されたシールド８３が側壁電極８１の内側面を覆う
ようにして設けられている構成は、プラズマ処理の品質
を向上させるのに大きく貢献している。例えば、基板９
の種類やプラズマ処理の内容によっては側壁電極８１自
体を「基板の表面を汚損しない材料」で構成することが
難しい場合がある。絶縁膜を形成するプラズマ処理等
は、この典型的な例である。この場合、シールド８３を
設けることによって、導電体で側壁電極８１を形成しつ
つも、導電体の混入による絶縁膜の汚損が好適に防止さ
れる。

【００７１】次に、本願発明の他の実施形態について説
明する。図６は、本願発明の他の実施形態の要部の構成
を示した正面断面概略図である。この図６に示す実施形
態の装置では、処理チャンバー１の中心軸方向に二つの
アーチ状の磁力線８５が並んで設定されるよう構成され
ている。即ち、側壁電極８１の外側には、図６に示すよ
うに三つの磁石８４が設けられている。各々の磁石８４
は円環状であり、処理チャンバー１と同軸上に設けられ
ている。三つの磁石８４のうち、真ん中の磁石８４の内
側面の磁極と上下の磁石８４の内側面の磁極とは互いに
異なるものになっている。このため、図６に示すよう
に、二つのアーチ状の磁力線８５が上下に並んで設定さ
れるようになっている。尚、この二つの磁力線８５も処
理チャンバー１の中心軸の回りに周状に設定される。

【００７２】この実施形態の装置では、三つの磁石８４
を使用しているので、図１の実施形態の場合に比べて磁
束密度が高くなり、上記電子の閉じ込め効果が向上す
る。特に、側壁電極８１の高さが高くなった場合には、
このように多くの磁石８４を使用することは、磁束密度
の低下が防止できるので好適である。尚、中心軸方向に
沿って並べる磁力８５の数は二つに限定されるものでは
なく、三つ、四つ又はそれ以上の磁力線８５を並べる構
成でも良いことは勿論である。この場合、磁力線８５の
数に応じて磁石８４の数も多くすることになる。また、
アーチ状の磁力線が、周方向に隣接された二つの磁石に
よって設定されるようにしてもよい。この場合は、直方
体状の磁石を上下左右に所定間隔をおいて配置し、この
ような磁石群が側壁電極８１の周囲を取り囲んだ構成と
なる。

【００７３】

【発明の効果】以上説明した通り、本願の請求項１、２
又は３の発明によれば、電子のトラップ効果によってプ
ラズマ均一性の圧力依存性を解消させているので、広い
圧力範囲にわたって均一なプラズマを得ることができ
る。このため、処理圧力を自由に選定しながら均一性の
高いプラズマ処理を基板に施すことができる。また、請
求項４又は５の発明によれば、上記効果に加え、処理チ
ャンバー内にガスを導入する実用的な構成が提供され
る。また、請求項６又は７の発明によれば、上記各効果
に加え、側壁電極の内側にシールドが設けられているの
で、側壁電極のスパッタが防止され、プラズマ処理の品
質をさらに向上させることができる。また、請求項８の
発明によれば、上記各効果に加え、直交電磁界によって
電子をマグネトロン運動させることができ、この結果、
プラズマ形成効率を向上させることが可能になる。ま
た、請求項９の発明によれば、上記請求項８の効果にお
いて、磁束密度を高くして電子のマグネトロン運動をよ
り効率よく行わせることで、プラズマ形成効率をさらに
向上させることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施形態に係るプラズマ処理装置の
構成を示す正面断面概略図である。

【図２】図１の装置を動作させた際に観測されたプラズ
マのイオン電流密度を示した図である。

【図３】図１の装置における電界の説明図である。

【図４】電子のトラップ効果についての説明図である。

【図５】高周波の周波数とプラズマ均一性の圧力依存性
との関係を示した図である。

【図６】本願発明の他の実施形態の要部の構成を示した
正面断面概略図である。

【図７】従来のプラズマ処理装置の一例を示す図であ
る。

【図８】従来のプラズマ処理装置の一例を示す図であ
る。

【図９】従来のプラズマ処理装置の一例を示す図であ
る。

【図１０】図９に示す装置におけるプラズマのイオン電
流密度を測定した結果を示した図である。

【符号の説明】

１ 処理チャンバー １１ 上面板 １２ 下面板 １３ ガス吹き出し部 １３１ ガス吹き出し板 １３２ ガス吹き出し孔 １４ 絶縁体 １５ 絶縁体 ２ 基板ホルダー ２１ ホルダー本体 ２２ カバー ２３ 絶縁ブロック ２４ 基板バイアス用電源 ４ 排気系 ５ ガス導入系 ８ プラズマ源 ８１ 側壁電極 ８２ 高周波電源 ８３ シールド ８４ 磁石 ８５ 磁力線 ９ 基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塚田 勉 東京都府中市四谷５丁目８番１号アネルバ 株式会社内 (72)発明者 スニル・ウィクラマナヤカ 東京都府中市四谷５丁目８番１号アネルバ 株式会社内 (72)発明者 佐藤 徳芳 宮城県仙台市青葉区花壇４番17−113 (72)発明者 飯塚 哲 宮城県仙台市太白区郡山６丁目５−10− 201 (72)発明者 李 雲龍 宮城県仙台市泉区みずほ台11−２グランパ ークス305

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に処理対象物としての基板が配置さ
   れる処理チャンバーと、処理チャンバー内を排気する排
   気系と、処理チャンバー内に所定のガスを導入するガス
   導入系と、処理チャンバー内にプラズマを形成するプラ
   ズマ源とを備えたプラズマ処理装置であって、プラズマ
   源は、処理チャンバーの側壁部分を構成するようにして
   設けられた側壁電極と、側壁電極に高周波電力を供給す
   る高周波電源とを有し、高周波電源は、電子のトラップ
   効果によってプラズマ均一性の圧力依存性が解消する程
   度の周波数の高周波電力を側壁電極に供給するものであ
   ることを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 【請求項２】 前記高周波電源は、設定されたプラズマ
   形成空間における前記基板に平行な面内で観測されるイ
   オン電流密度の最大値をＡとし、当該面内で観測される
   イオン電流密度の最小値をＢとしたとき、（Ａ−Ｂ）／
   ｛（Ａ＋Ｂ）／２｝×１００（％）で表現されるプラズ
   マ均一性が、処理チャンバーの圧力上昇によらず７％以
   下に抑えることができる周波数の高周波電力を前記側壁
   電極に供給するものであることを特徴とする請求項１記
   載のプラズマ処理装置。
3. 【請求項３】 前記高周波電源は、２０ＭＨｚ以上の周
   波数の高周波電力を前記側壁電極に供給するものである
   ことを特徴とする請求項２記載のプラズマ処理装置。
4. 【請求項４】 前記基板は、前記処理チャンバーの下面
   板又は下面板に固定された基板ホルダーの上に配置され
   るものであり、下面板に対向した上面板には、処理チャ
   ンバー内にガスを吹き出すガス吹き出し部が設けられて
   いることを特徴とする請求項１、２又は３記載のプラズ
   マ処理装置。
5. 【請求項５】 前記ガス吹き出し部は、前記上面板とと
   もにガス溜まりを形成するように前記上面板の下側に設
   けられ、且つ、ガス吹き出し孔を均等に有するガス吹き
   出し板からなることを特徴とする請求項４記載のプラズ
   マ処理装置。
6. 【請求項６】 前記側壁電極の内側には、前記側壁電極
   の内側面を覆うようにしてシールドが設けられており、
   このシールドは、基板の表面を汚損しない材料で形成さ
   れていることを特徴する請求項１、２、３、４又は５記
   載のプラズマ処理装置。
7. 【請求項７】 前記シールドは、シリコン、カーボン、
   炭化珪素、窒化珪素、石英、アルミナ又は窒化アルミニ
   ウムのいずれかで形成されていることを特徴とする請求
   項６記載のプラズマ処理装置。
8. 【請求項８】 前記側壁電極の内側に前記処理チャンバ
   ーの中心軸に向けて膨らんだ磁力線を設定する磁石を有
   することを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６又
   は７記載のプラズマ処理装置。
9. 【請求項９】 前記磁石は、前記処理チャンバーの中心
   軸方向に沿って複数のアーチ状の磁力線を並べて設定す
   るものであることを特徴とする請求項８記載のプラズマ
   処理装置。