JPH11193466A - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 直径３００ｍｍ以上の大面積基板のマイクロ
波プラズマ処理が均一かつ高速で行うことのできる処理
装置を提供する。 【解決手段】 プラズマ処理室と、プラズマ処理室内に
設置された被処理基体を支持する手段と、プラズマ処理
室内に処理用ガスを導入する手段と、プラズマ処理室内
を排気する手段と、複数のスロットを有する無終端環状
導波管からなりプラズマ処理室にマイクロ波を導入する
手段とで構成されるプラズマ処理装置であって、スロッ
トは０．１ｌ／ｓ以下で０ではないコンダクタンスを有
する誘電体板で覆われており、処理用ガスは該誘電体板
を通してプラズマ処理室に導入されることを特徴とする
マイクロ波プラズマ処理装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ処理装置
及びプラズマ処理方法に関する。更に詳しくは、本発明
は、大面積基体を均一かつ高速に高品質処理を行うため
に、大口径均一な高密度プラズマを発生できるマイクロ
波プラズマ処理装置及び同方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】マイクロ波をプラズマ生起用の励起源と
して使用するプラズマ処理装置としては、ＣＶＤ装置、
エッチング装置、アッシング装置等が知られている。こ
のようないわゆるマイクロ波プラズマＣＶＤ装置を使用
するＣＶＤは例えば次のように行われる。即ち、マイク
ロ波プラズマＣＶＤ装置のプラズマ発生室及び成膜室内
にガスを導入し、同時にマイクロ波エネルギーを投入し
てプラズマ発生室内にプラズマを発生させ、ガスを励
起、分解して、成膜室内に配された基体上に堆積膜を形
成する。

【０００３】また、いわゆるマイクロ波プラズマエッチ
ング装置を使用する被処理基体のエッチング処理は、例
えば次のようにして行われる。即ち、該装置の処理室内
にエッチャントガスを導入し、同時にマイクロ波エネル
ギーを投入して該エッチャントガスを励起、分解して該
処理室内にプラズマを発生させ、これにより該処理室内
に配された被処理基体の表面をエッチングする。

【０００４】はたまた、いわゆるマイクロ波プラズマア
ッシング装置を使用する被処理基体のアッシング処理
は、例えば次のようにして行われる。即ち、該装置の処
理室内にアッシングガスを導入し、同時にマイクロ波エ
ネルギーを投入して該アッシングガスを励起、分解して
該処理室内にプラズマを発生させ、これにより該処理室
内に配された被処理基体の表面をアッシングする。

【０００５】マイクロ波プラズマ処理装置においては、
ガスの励起源としてマイクロ波を使用することから、電
子を高い周波数をもつ電界により加速でき、ガス分子を
効率的に電離、励起させることができる。それ故、マイ
クロ波プラズマ処理装置については、ガスの電離効率、
励起効率及び分解効率が高く、高密度のプラズマを比較
的容易に形成し、低温で高速に高品質処理できるという
利点を有する。また、マイクロ波が誘電体を透過する性
質を有することから、プラズマ処理装置を無電極放電タ
イプのものとして構成でき、これが故に高清浄なプラズ
マ処理を行い得るという利点もある。

【０００６】こうしたマイクロ波プラズマ処理装置の更
なる高速化のために、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣ
Ｒ）を利用したプラズマ処理装置も実用化されてきてい
る。ＥＣＲは、磁束密度が８７．５ｍＴの場合、磁力線
の周りを電子が回転する電子サイクロトロン周波数が、
マイクロ波の一般的な周波数２．４５ＧＨｚと一致し、
電子がマイクロ波を共鳴的に吸収して加速され、高密度
プラズマが発生する現象である。こうしたＥＣＲプラズ
マ処理装置においては、マイクロ波導入手段と磁界発生
手段との構成について、代表的なものとして次の４つの
構成が知られている。

【０００７】即ち、（ｉ）導波管を介して伝搬されるマ
イクロ波を被処理基体の対向面から透過窓を介して円筒
状のプラズマ発生室に導入し、プラズマ発生室の中心軸
と同軸の発散磁界をプラズマ発生室の周辺に設けられた
電磁コイルを介して導入する構成（ＮＴＴ方式）；（ｉ
ｉ）導波管を介して伝送されるマイクロ波を被処理基体
の対向面から釣鐘状のプラズマ発生室に導入し、プラズ
マ発生室の中心軸と同軸の磁界をプラズマ発生室の周辺
に設けられた電磁コイルを介して導入する構成（日立方
式）；（ｉｉｉ）円筒状スロットアンテナの一種である
リジターノコイルを介してマイクロ波を周辺からプラズ
マ発生室に導入し、プラズマ発生室の中心軸と同軸の磁
界をプラズマ発生室の周辺に設けられた電磁コイルを介
して導入する構成（リジターノ方式）；（ｉｖ）導波管
を介して伝送されるマイクロ波を被処理基体の対向面か
ら平板状のスロットアンテナを介して円筒状のプラズマ
発生室に導入し、アンテナ平面に平行なループ状磁界を
平面アンテナの背面に設けられた永久磁石を介して導入
する構成（平面スロットアンテナ方式）である。

【０００８】マイクロ波プラズマ処理装置の例として、
近年、マイクロ波の均一で効率的な導入装置として複数
のスロットが内側面に形成された無終端環状導波管を用
いた装置が提案されている（公開公報特開平５−３４５
９８２号）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たようなマイクロ波プラズマ処理装置を用いて、φ３０
０ｍｍ以上の大面積基板の処理を行う揚合には、大口径
化に対応するために誘電体窓を２０ｍｍ以上に厚くする
必要があり、プラズマ処理室内に生じるマイクロ波電界
が弱くなりプラズマ密度が低下し処理速度が向上し難い
という問題が生じる。

【００１０】本発明の主たる目的は、上述した従来のマ
イクロ波プラズマ処理装置における問題点を解決し、φ
３００ｍｍ以上の大面積基板の処理を行う場合でも、均
一にかつ高速に処理を行うことが可能になるように、大
口径均一な高密度プラズマを発生できるプラズマ処理装
置及びプラズマ処理方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者は、従来のマイ
クロ波プラズマ処理装置における上述した問題点を解決
し、上記目的を達成すべく鋭意努力した結果、概要、複
数のスロットを有する無終端環状導波管をマイクロ波導
入手段として用いるプラズマ処理装置において、スロツ
トを低いが０ではないコンダクタンスを有する誘電体板
で覆い、処理用ガスを無終端環状導波管内ヘ導入し誘電
体板を通してプラズマ処理室に供給することにより、φ
４００ｍｍ以上の大口径空間に均一な高密度プラズマを
発生することが可能であり、φ３００ｍｍ以上の大面積
基板を均一かつ高速に処理することが可能であるという
知見を得た。

【００１２】すなわち、本発明は次のようである。 １．プラズマ処理室と、該プラズマ処理室内に設置され
た被処理基体を支持する為の支持手段と、該プラズマ処
理室内に処理用ガスを導入する処理用ガス導入手段と、
該プラズマ処理室内を排気する排気手段と、複数のスロ
ットを有する無終端環状導波管を有し、該プラズマ処理
室にマイクロ波を供給するマイクロ波供給手段とで構成
されるプラズマ処理装置であって、該スロットは０．１
ｌ／ｓ以下で０ではないコンダクタンスを有する誘電体
板で覆われており、該処理用ガス導入手段は該無終端環
状導波管に設けられており該処理用ガスは該誘電体板を
通して該プラズマ処理室に導入されることを特徴とする
マイクロ波プラズマ処理装置。 ２．前記誘電体板のコンダクタンスが０．０１ｌ／ｓ以
下で０ではないことを特徴とずる上記１に記載のプラズ
マ処理装置。 ３．前記誘電体板には貫通細孔が形成されていることを
特徴とする上記１乃至２に記載のプラズマ処理装置。 ４．前記誘電体板が多孔質体であることを特徴とする上
記１乃至３に記載のプラズマ処理装置。 ５．処理室内に配された被処理基体をプラズマを用いて
処理するプラズマ処理装置において、導波管に設けられ
た複数のスロットを介して該処理室内にマイクロ波を供
給するとともに、該複数のスリットと該被処理基体との
間に設けられた誘導体のガス放出口より処理用ガスを該
処理室内に供給することを特徴とするプラズマ処理装
置。 ６．該導波管は無終端環状導波管である上記５に記載の
プラズマ処理装置。 ７．該導波管は、矩形断面を有し、その長辺を含む面に
該スロットが設けられている上記５又は６に記載のプラ
ズマ処理装置。 ８．該被処理基体の被処理面とほぼ平行に配される該導
波管の面に、該スロットが設けられている上記５又は６
に記載のプラズマ処理装置。 ９．該導波管は、そのＨ面に該スロットを有し、該Ｈ面
が該被処理基体の被処理面を向くように配されている上
記５又は６に記載のプラズマ処理装置。 １０．該スロットより放出された処理用ガスが、該誘導
体に設けられたガス放出口よりプラズマ発生領域に放出
される上記５又は６記載のプラズマ処理装置。 １１．該ガス放出口は、該誘導体を構成する多孔質体の
孔である上記１０に記載のプラズマ処理装置。 １２．該導波管には、ガス供給系に連通し、処理ガスを
導波管内に導入するガス導入口が設けられている上記５
又は６記載のプラズマ処理装置。 １３．プラズマ処理室と、該プラズマ処理室内に設置さ
れる被処理基体を支持する為の支持手段と、該プラズマ
処理室内に処理用ガスを導入する処理用ガス導入手段
と、該プラズマ処理室内を排気する為の排気手段と、複
数のスロットを有する無終端環状導波管を備え該プラズ
マ処理室にマイクロ波を供給するマイクロ波供給手段
と、を有するプラズマ処理装置において、該被処理基体
の被処理面と対向するように、該無終端環状導波管の面
に該スロットが設けられ、該スロットが設けられた面と
該被処理体との間に設けられた誘電体に処理用ガスを放
出する放出口が設けられていることを特徴とするプラズ
マ処理装置。 １４．上記１及至４に記載のプラズマ処理装置のいずれ
か１つを用いることを特徴とするプラズマ処理方法。 １５．上記５又は１３に記載のプラズマ処理装置を用い
て被処理基体の表面処理を行うプラズマ処理方法。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明のマイクロ波プラズマ処理
装置を図１を用いて説明する。１０１はプラズマ処理
室、１０２は被処理基体、１０３は基体１０２の支持
体、１０４は基体温度調整手段（ヒータまたはクー
ラ）、１０５は処理用ガス導入手段、１０６は排気口、
１０８はマイクロ波をプラズマ処理室１０１に供給する
ためのスロット付無終端環状導波管、１０９はスロット
を覆う誘電体板である。

【００１４】プラズマ処理は以下のようにして行なう。
排気ポンプＶＰ及びバルブＣＶを含む排気系を介してプ
ラズマ処理室１０１内を真空排気する。続いて、処理用
ガスをガスボンベＧＢ、開閉バルブＯＶ、マスフローコ
ントローラＭＦＣから処理用ガス供給手段としての導入
口１０５を介して所定の流量で無終端環状導波管１０８
内及びスロットを通じて、更に誘電体板１０９のガス放
出口を通してプラズマ処理室１０１内に供給する。次
に、排気系に設けられたコンダクタンスバルブＣＶを調
整し、プラズマ処理室１０１内を所定の圧力に保持す
る。マイクロ波電源ＭＷＰより所望の電力を、無終端環
状導波管１０８及びスロットを介して、プラズマ処理室
１０１内に供給することにより、プラズマ処理室１０１
内にプラズマが発生する。処理用ガスは発生した高密度
プラズマにより励起され、支持体１０３上に載置された
被処理基体１０２の被処理面を処理する。

【００１５】このマイクロ波プラズマ処理装置のプラズ
マ発生機構を図４（ａ）に示す。１０９はプラズマ処理
室１０１を大気側と分離する誘電体窓、１０８はマイク
ロ波を誘電体窓９０７を通してプラズマ処理室９０１に
導入するためのスロット付無終端環状導波管、９１１は
マイクロ波を無終端導波管の左右に分配するブロック、
９１２はマイクロ波を放出する為のスロット、９１３は
無終端環状導波管１０８内を伝搬するマイクロ波、９１
４はスロット９１２を通し誘電体窓９０７を透してプラ
ズマ処理室９０１ヘ導入されたマイクロ波の漏れ波、９
１５はスロツト９１２を通し誘電体窓９０７内を伝搬す
るマイクロ波の表面波、９１６は漏れ波により生成した
プラズマ、９１７は表面波により生成したプラズマであ
る。

【００１６】この際、無終端環状導波管１０８内に導入
されたマイクロ波９１３は、分配ブロック９１１で左右
に二分配され、自由空問よりも長い管内波長をもって伝
搬する。管内波長の１／２または１／４毎に設置された
スロット９１２から誘電体窓１０９を通してプラズマ処
理室１０１内に導入された漏れ波９１４は、スロット９
１２近傍のプラズマ９１６を生成する。また、誘電体窓
１０９の表面に垂直な直線に対してブリュースタ角以上
の角度で入射したマイクロ波は、誘電体窓１０９表面で
全反射し、誘電体窓１０９表面を表面波９１５として伝
搬する。表面波９１５のしみだした電界によってもプラ
ズマ９１７が生成する。処理用ガスは発生した高密度プ
ラズマにより励起され、支持体９０３上に載置された被
処理基体９０２の表面を処理する。

【００１７】このようなマイクロ波プラズマ処理装置を
用いることにより、マイクロ波パワー１ｋＷ以上で、直
径３００ｍｍ程度の大口径空問に±３％以内の均一性を
もって、電子密度１０¹²ｃｍ^-3以上、電子温度３ｅＶ以
下、プラズマ電位２０Ｖ以下の高密度低電位プラズマが
発生できるので、ガスを充分に反応させ活性な状態で基
板に供給でき、かつ入射イオンによる基板表面ダメージ
も低減するので、低温でも高品質で均一かつ高速な処理
が可能になる。

【００１８】アッシング処理などの比較的高圧（１ Ｔ
ｏｒｒ付近）で処理を行う場合にはプラズマの拡散が抑
制されるので、基体中央付近の処理速度が低下する。そ
の為本発明では、導波管の矩形断面の短辺を構成するＥ
面１１１を曲面にし、導波管の矩形断面の長辺となるＨ
面１１０に形成されたスロットが同一平面上に放射状に
並ぶ平板状無終端環状導波管（ＰＭＡ：Ｐｌａｎｅ Ｍ
ｕｌｔｉ−ＳｌｏｔＡｎｔｅｎｎａ）を用いるようにし
た（図４（ｂ））。

【００１９】本発明のマイクロ波プラズマ処理装置に用
いられる誘電体板１０９の材質は、機械的強度が充分で
マイクロ波の透過率が充分高くなるように誘電欠損の小
さなものであれば適用可能であり、例えば石英やアルミ
ナ（サファイア），窒化アルミニウムなどが最適であ
る。本発明のマイクロ波プラズマ処理装置に用いられる
ガス放出口付誘電体板１０９一個のコンダクタンスは、 Ｃ＝Ｑ／（Ｐ・ｎ） （１） ［Ｃ：コンダクタンス，Ｑ：使用最低流量，Ｐ：放電開
始圧，ｎ：スロット数］以下にする。具体的には０．１
ｌ／ｓ以下としてプラズマの発生を安定にするとよい。
本発明のマイクロ波プラズマ処理装置に用いられる誘電
体板１０９のガス放出口を形成する為の低コンダクタン
ス付加手段としては、誘電体として多孔質材料を用いて
その連通孔を使用してもよいし、誘電体板に貫通孔を開
けてもよい。本発明のマイクロ波プラズマ処理装置に用
いられるスロット付き無終端環状導波管１０８の壁を構
成する構成材料は、導電体であれば使用可能であるが、
マイクロ波の伝搬ロスをできるだけ抑えるため、導電率
の高いＡｌ、Ｃｕ、Ａｇ／ＣｕメッキしたＳＵＳなどが
最適である。本発明に用いられるスロット付無終端環状
導波管１０８の導入口の向きは、Ｈ面１１０に垂直方向
で導入部で伝搬空間の左右方向に二分配するものを例に
挙げたが、スロット付無終端環状導波管１０８内の矩形
断面をもつマイクロ波伝搬空間に効率よくマイクロ波を
導入できるものであれば、Ｈ面１１０に平行で伝搬空間
の接線方向から導入してもよい。本発明に用いられるス
ロット付無終端環状導波管１０８のスロットの形状は、
マイクロ波の伝搬方向に垂直な方向の長さが管内波長の
１／４以上であれば、矩形でも楕円形でもアレイ状でも
いずれでもよい。本発明に用いられるスロット付無終端
環状導波管１０８のスロット間隔は、干渉によりスロッ
トを横切る電界が強め合うように、管内波長の１／２ま
たは１／４が最適である。

【００２０】スロット１個に対してガス放出口を少なく
とも１個又は、スロット複数個に対してガス放出口を１
個となるように対応させて配置するとよい。

【００２１】本発明のマイクロ波プラズマ処理装置及び
処理方法において用いられるマイクロ波周波数は、０．
８ＧＨｚ乃至２０ＧＨｚの範囲から適宜選択することが
できる。

【００２２】本発明のマイクロ波プラズマ処理装置及び
処理方法において、より低圧で処理するために、磁界発
生手段を用いてもよい。本発明のプラズマ処理装置及び
処理方法において用いられる磁界としては、ミラー磁界
なども適用可能であるが、スロット付無終端環状導波管
１０８の複数のスロットの中心を結ぶ曲線上にループ磁
界を発生しスロット近傍の磁界の磁束密度は基板近傍の
磁界の磁束密度よりも大きいマグネトロン磁界が最適で
ある。磁界発生手段としては、コイル以外でも、永久磁
石でも使用可能である。コイルを用いる場合には過熱防
止のため水冷機構や空冷など他の冷却手段を用いてもよ
い。

【００２３】処理のより高品質化のため、紫外光を基体
表面に照射してもよい。光源としては、被処理基体もし
くは基体上に付着したガスに吸収される光を放射するも
のなら適用可能で、エキシマレーザ、エキシマランプ、
希ガス共鳴線ランプ、低圧水銀ランプなどが適当であ
る。

【００２４】本発明のマイクロ波プラズマ処理方法にお
けるプラズマ処理室内の圧力は０．１ｍＴｏｒｒ乃至１
０Ｔｏｒｒの範囲、より好ましくは、ＣＶＤの揚合１ｍ
Ｔｏｒｒ乃至１００ｍＴｏｒｒ、エッチングの揚合０．
５ｍＴｏｒｒから５０ｍＴｏｒｒ、アッシングの揚合１
００ｍＴｏｒｒから１０Ｔｏｒｒの範囲から選択するこ
とができる。

【００２５】本発明のマイクロ波プラズマ処理方法によ
る堆積膜の形成は、使用するガスを適宜選択することに
よりＳｉ₃Ｎ₄、ＳｉＯ₂、ＳｉＯＦ，Ｔａ₂Ｏ₅、Ｔｉ
Ｏ₂、ＴｉＮ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＡｌＮ、ＭｇＦ₂などの絶縁
膜、非晶質Ｓｉ（ａ−Ｓｉ）、多結晶Ｓｉ（ｐｏｌｙ−
Ｓｉ）、ＳｉＣ、ＧａＡｓなどの半導体膜、Ａｌ、Ｗ、
ＭＯ、Ｔｉ、Ｔａなどの金属膜等、各種の堆積膜を効率
よく形成することが可能である。

【００２６】本発明のプラズマ処理方法により処理する
被処理基体１０２は、半導体であっても、導電性のもの
であっても、あるいは電気絶縁性のものであってもよ
い。

【００２７】導電性基体としては、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ，
Ａｌ，Ｍｏ，Ａｕ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ，Ｔｉ，Ｐｔ，Ｐｂ
などの金属またはこれらの合金、例えば真鍮、ステンレ
ス鋼などが挙げられる。

【００２８】絶縁性基体としては、ＳｉＯ₂系の石英や
各種ガラス、Ｓｉ₃Ｎ₄，ＮａＣｌ，ＫＣｌ，ＬｉＦ，Ｃ
ａＦ₂、ＢａＦ₂、Ａｌ₂Ｏ₃，ＡｌＮ，ＭｇＯなどの無機
物、ポリエチレン，ポリエステル，ポリカーボネート，
セルロースアセテート，ポリプロピレン，ポリ塩化ビニ
ル，ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、
ポリイミドなどの有機物のフィルム、シートなどが挙げ
られる。

【００２９】ＣＶＤ法により基板上に薄膜を形成する場
合に用いられるガスとしては、一般に公知のガスが使用
できる。

【００３０】ａ−Ｓｉ、ｐｏｌｙ−Ｓｉ、ＳｉＣなどの
Ｓｉ系半導体薄膜を形成する場合の処理用ガス導入手段
１０５を介してプラズマ処理室１０１ヘ導入するＳｉ原
子を含有する原料ガスとしては、ＳｉＨ₄，Ｓｉ₂Ｈ₆な
どの無機シラン類，テトラエチルシラン（ＴＥＳ），テ
トラメチルシラン（ＴＭＳ），ジメチルシラン（ＤＭ
Ｓ），ジメチルジフルオロシラン（ＤＭＤＦＳ），ジメ
チルジクロルシラン（ＤＭＤＣＳ）などの有機シラン
類、ＳｉＦ₄，Ｓｉ₂Ｆ₆，Ｓｉ₃Ｆ₈，ＳｉＨＦ₃，ＳｉＨ
₂Ｆ₂，ＳｉＣｌ₄，Ｓｉ₂Ｃｌ₆，ＳｉＨＣｌ₃，ＳｉＨ₂
Ｃｌ₂，ＳｉＨ₃Ｃｌ，ＳｉＣｌ₂Ｆ₂などのハロゲン化シ
ラン類等、常温常圧でガス状態であるものまたは容易に
ガス化し得るものが挙げられる。また、この場合のＳｉ
原料ガスと混合して導入してもよい添加ガスまたはキャ
リアガスとしては、Ｈ₂、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘ
ｅ、Ｒｎが挙げられる。

【００３１】Ｓｉ₃Ｎ₄，ＳｉＯ₂などのＳｉ化合物系薄
膜を形成する揚合の処理用ガス導入手段１０５を介して
導入するＳｉ原子を含有する原料としては、ＳｉＨ₄、
Ｓｉ₂Ｈ₆などの無機シラン類，テトラエトキシシラン
（ＴＥＯＳ），テトラメトキシシラン（ＴＭＯＳ），オ
クタメチルシクロテトラシラン（ＯＭＣＴＳ），ジメチ
ルジフルオロシラン（ＤＭＤＦＳ），ジメチルジクロル
シラン（ＤＭＤＣＳ）などの有機シラン類、ＳｉＦ₄，
Ｓｉ₂Ｆ₆，Ｓｉ₃Ｆ₈，ＳｉＨＦ₃，ＳｉＨ₂Ｆ₂，ＳｉＣ
ｌ₄，Ｓｉ₂Ｃｌ₆，ＳｉＨＣｌ₃，ＳｉＨ₂Ｃｌ₂，ＳｉＨ
₃Ｃｌ，ＳｉＣｌ₂Ｆ ₂などのハロゲン化シラン類等、常
温常圧でガス状態であるものまたは容易にガス化し得る
ものが挙げられる。また、この場合の同時に導入する窒
素原料ガスまたは酸素原料ガスとしては、Ｎ₂、ＮＨ₃、
Ｎ₂Ｈ₄、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、Ｏ₂、
Ｏ₃、Ｈ₂Ｏ、ＮＯ、Ｎ₂Ｏ、ＮＯ₂などが挙げられる。

【００３２】Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａなどの金属薄
膜を形成する場合の処理用ガス導入手段１０５を介して
導入する金属原子を含有する原料としては、トリメチル
アルミニウム（ＴＭＡ１）、トリエチルアルミニウム
（ＴＥＡ１）、トリイソブチルアルミニウム（ＴＩＢＡ
１）、ジメチルアルミニウムハイドライド（ＤＭＡ１
Ｈ）、タングステンカルボニル（Ｗ（ＣＯ）₆）、モリ
ブデンカルボニル（Ｍｏ（ＣＯ）₆）、トリメチルガリ
ウム（ＴＭＧａ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧａ）な
どの有機金属、ＡｌＣｌ₃、ＷＦ₆、ＴｉＣｌ₃、ＴａＣ
ｌ₅などのハロゲン化金属等が挙げられる。また、この
場合のＳｉ原料ガスと混合して導入してもよい添加ガス
またはキャリアガスとしては、Ｈ₂、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａ
ｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎが挙げられる。

【００３３】Ａｌ₂Ｏ₃、ＡｌＮ、Ｔａ₂Ｏ₅、ＴｉＯ₂、
ＴｉＮ、ＷＯ₃などの金属化合物薄膜を形成する場合の
処理用ガス導入手段１０５を介して導入する金属原子を
含有する原料としては、トリメチルアルミニウム（ＴＭ
Ａ１）、トリエチルアルミニウム（ＴＥＡ１）、トリイ
ソブチルアルミニウム（ＴＩＢＡ１）、ジメチルアルミ
ニウムハイドライド（ＤＭＡ１Ｈ）、タングステンカル
ボニル（Ｗ（ＣＯ）６）、モリブデンカルボニル（Ｍｏ
（ＣＯ）₆）、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリ
エチルガリウム（ＴＥＧａ）などの有機金属、ＡｌＣｌ
₃、ＷＦ₆、ＴｉＣｌ₃、ＴａＣｌ₅などのハロゲン化金属
等が挙げられる。また、この揚合の同時に導入する酸素
原料ガスまたは窒素原料ガスとしては、Ｏ₂、Ｏ₃、Ｈ₂
Ｏ、ＮＯ、Ｎ₂Ｏ、ＮＯ₂、Ｎ₂、ＮＨ₃、Ｎ₂Ｈ₄、ヘキサ
メチルジシラザン（ＨＭＤＳ）などが挙げられる。

【００３４】基体表面をエッチングする場合の処理用ガ
ス導入口１０５から導入するエッチング用ガスとして
は、Ｆ₂、ＣＦ₄、ＣＨ₂Ｆ₂、Ｃ₂Ｆ₆、Ｃ₃Ｆ₈、Ｃ₄Ｆ₈、
ＣＦ₂Ｃｌ₂、ＳＦ₆、ＮＦ₃、Ｃｌ₂、ＣＣｌ₄、ＣＨ₂Ｃ
ｌ₂、Ｃ₂Ｃｌ₆などが挙げられる。

【００３５】フォトレジストなど基体表面上の有機成分
をアッシング除去する揚合の処理用ガス導入口１１５か
ら導入するアッシング用ガスとしては、Ｏ₂、Ｏ₃、Ｈ₂
Ｏ、ＮＯ、Ｎ₂Ｏ、ＮＯ₂、Ｈ₂などが挙げられる。

【００３６】また本発明のマイクロ波プラズマ処理装置
及びプラズマ処理方法を表面改質にも適用する場合、使
用するガスを適宜選択することにより、例えば基体もし
くは表面層としてＳｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｔａなどを
使用してこれら基体もしくは表面層の酸化処理あるいは
窒化処理さらにはＢ、Ａｓ、Ｐなどのドーピング処理等
が可能である。更に本発明において採用する成膜技術は
クリーニング方法にも適用できる。その揚合酸化物ある
いは有機物や重金属などのクリーニングに使用すること
もできる。

【００３７】基体を酸化表面処理する場合の処理用ガス
導入口ｌ０５を介して導入する酸化性ガスとしては、Ｏ
₂、Ｏ₃、Ｈ₂Ｏ、ＮＯ、Ｎ₂Ｏ、ＮＯ₂などが挙げられ
る。また、基体を窒化表面処理する場合の処理用ガス導
入口１１５を介して導入する窒化性ガスとしては、
Ｎ₂、ＮＨ₃、Ｎ₂Ｈ₄、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤ
Ｓ）などが挙げられる。

【００３８】基体表面の有機物をクリーニングする場
合、またはフォトレジストなど基体表面上の有機成分を
アッシング除去する場合のガス導入口１０５から導入す
るクリーニング／アッシング用ガスとしては、Ｏ₂、
Ｏ₃、Ｈ₂Ｏ、ＮＯ、Ｎ₂Ｏ、ＮＯ₂、Ｈ₂などが挙げられ
る。また、基体表面の無機物をクリーニングする場合の
プラズマ発生用ガス導入口から導入するクリーニング用
ガスとしては、Ｆ₂、ＣＦ₄、ＣＨ₂Ｆ₂、Ｃ₂Ｆ₆、Ｃ
₄Ｆ₈、ＣＦ₂Ｃｌ₂、ＳＦ₆、ＮＦ₃などが挙げられる。

【００３９】

【実施例】以下実施例を挙げて本発明のマイクロ波プラ
ズマ処理装置及びプラズマ処理方法をより具体的に説明
するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではな
い。

【００４０】実施例１装置例１ 本発明のマイクロ波プラズマ処理装置の貫通細孔付き誘
電体板で覆われたスロット付き無終端環状導波管を用い
た一例を図１を用いて説明する。１０１はプラズマ処理
室、１０２は被処理基体、１０３は基体１０２の支持
体、１０４は基体温度調整手段（ヒータまたはクー
ラ）、１０５は処理用ガス導入手段、１０６は排気、１
０８はマイクロ波をプラズマ処理室１０１に導入するた
めの平板状スロット付無終端環状導波管、１０９は貫通
細孔が形成されたスロットを覆う誘電体板である。

【００４１】プラズマ処理は以下のようにして行なう。
排気系ＣＶ，ＶＰを介してプラズマ処理室１０１内を真
空排気する。続いて、処理用ガスを処理用ガス導入手段
のガス導入口１０５を介して所定の流量でスロット付き
平板状無終端環状導波管１０８内からスロット更には誘
電体板１０９の貫通細孔を通してプラズマ処理室１０１
内に導入する。次に、排気系ＣＶ，ＶＰに設けられたコ
ンダクタンスバルブＣＶを調整し、プラズマ処理室１０
１内を所定の圧力に保持する。マイクロ波電源ＭＷＰよ
り所望の電力を、スロット付き無終端環状導波管１０８
を介して、プラズマ処理室１０１内に供給することによ
り、プラズマ処理室１０１内にプラズマが発生する。処
理用ガスは発生した高密度プラズマにより励起され、支
持体１０３上に載置された被処理基体１０２の表面を処
理する。

【００４２】誘電体板１０９は、材質は合成石英で貫通
細孔が設けられている。その直径１ｍｍで少なくとも１
個形成されている。スロット付無終端環状導波管１０８
は、内壁断面の寸法が２７ｍｍ×９６ｍｍであって、導
波管の中心径が２０２ｍｍ（周長４λｇ：λｇは波長）
である。スロット付無終端環状導波管１０８の材質は、
マイクロ波の伝搬損失を抑えるため、すべてＡｌを用い
ている。スロット付無終端環状導波管１０８のＨ面１１
０には、マイクロ波をプラズマ処理室１０１ヘ導入する
ためのスロットが形成されている。スロットの形状は長
さ４５ｍｍ、幅４ｍｍの矩形であり、管内波長の１／４
間隔に放射状に形成されている。管内波長は、使用する
マイクロ波の周波数と、導波管の断面の寸法とに依存す
るが、周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波と、上記の寸
法の導波管とを用いた揚合には約１５９ｍｍである。使
用したスロット付無終端環状導波管１０８では、スロッ
トは約３９．８ｍｍ間隔で３２個形成されている。スロ
ット付無終端環状導波管１０８には、４Ｅチューナ、方
向性結合器、アイソレータ、２．４５ＧＨｚの周波数を
持つマイクロ波電源（不図示）が順に接続されている。

【００４３】図１に示したマイクロ波プラズマ処理装置
を使用して、Ａｒ流量５００ｓｃｃｍ、圧力１０ｍＴｏ
ｒｒと１Ｔｏｒｒ，マイクロ波パワー１．５ｋＷの条件
でプラズマを発生させ、得られたプラズマの計測を行っ
た。プラズマ計測は、シングルプローブ法により以下の
ようにして行った。プローブに印加する電圧を−５０か
ら＋１００Ｖの範囲で変化させ、プローブに流れる電流
をＩ−Ｖ測定器により測定し、得られたＩ−Ｖ曲線から
ラングミュアらの方法により電子密度，電子温度，プラ
ズマ電位を算出した。その結果、電子密度は、１０ｍＴ
ｏｒｒの揚合１．１×１０¹²ｃｍ^-3±２．７％（φ３０
０面内）、１Ｔｏｒｒの場合５．７×１０¹¹ｃｍ^-3±
４．２％（φ３００面内）であり、大口径空間に高密度
で均一なプラズマが形成されていることが確認された。

【００４４】実施例２装置例２ 本発明のマイクロ波プラズマ処理装置の多孔質誘電体板
で覆われたスロット付き無終端環状導波管を用いた一例
を図２を用いて説明する。２０１はプラズマ処理室、２
０２は被処理基体、２０３は基体２０２の支持体、２０
４は基体温度調整手段（ヒータまたはクーラ）、２０５
は処理用ガス導入手段、２０６は排気、２０８はマイク
ロ波をプラズマ処理室２０１に導入するためのスロット
付無終端環状導波管、２０９はスロットを覆う多孔質誘
電体板である。

【００４５】プラズマ処理は以下のようにして行なう。
排気系（不図示）を介してプラズマ処理室２０１内を真
空排気する。続いて、処理用ガスを処理用ガス導入手段
２０５を介して所定の流量でスロット付き無終端環状導
波管２０８内から誘電体板２０９を透してプラズマ処理
室２０１内に導入する。次に、排気系（不図示）に設け
られたコンダクタンスバルブ（不図示）を調整し、プラ
ズマ処理室２０１内を所定の圧力に保持する。マイクロ
波電源（不図示）より所望の電力を、スロット付き無終
端環状導波管２０８を介して、プラズマ処理室２０１内
に供給することにより、プラズマ処理室２０１内にプラ
ズマが発生する。処理用ガスは発生した高密度プラズマ
により励起され、支持体２０３上に載置された被処理基
体２０２の表面を処理する。

【００４６】誘電体板２０９は、材質は多孔質アルミナ
を用いている。スロット付無終端環状導波管２０８は、
内壁断面の寸法が２７ｍｍ×９６ｍｍであって、導波管
の中心径が２０２ｍｍ（周長４λｇ）である。スロット
付無終端環状導波管２０８の材質は、マイクロ波の伝搬
損失を抑えるため、すべてＡｌを用いている。スロット
付無終端環状導波管２０８のＨ面２１０には、マイクロ
波をプラズマ処理室２０１ヘ導入するためのスロットが
形成されている。スロットの形状は長さ４５ｍｍ、幅４
ｍｍの矩形であり、管内波長の１／４間隔に放射状に形
成されている。管内波長は、使用するマイクロ波の周波
数と、導波管の断面の寸法とに依存するが、周波数２．
４５ＧＨｚのマイクロ波と、上記の寸法の導波管とを用
いた場合には約１５９ｍｍである。使用したスロット付
無終端環状導波管２０８では、スロットは約３９．８ｍ
ｍ間隔で３２個形成されている。スロット付無終端環状
導波管２０８には、４Ｅチューナ、方向性結合器、アイ
ソレータ、２．４５ＧＨｚの周波数を持つマイクロ波電
源（不図示）が順に接続されている。

【００４７】図２に示したマイクロ波プラズマ処理装置
を使用して、Ａｒ流量５００ｓｃｃｍ、圧カ１０ｍＴｏ
ｒｒと１Ｔｏｒｒ，マイクロ波パワー２．０ｋＷの条件
でプラズマを発生させ、得られたプラズマの計測を行っ
た。その結果、電子密度は、１０ｍＴＯｒｒの揚合１．
４×１０¹²ｃｍ^-3±２．９％（φ３００面内）、１Ｔｏ
ｒｒの揚合７．４×１０¹¹ｃｍ^-3３．６％（φ３００面
内）であり、大口径空間に高密度で均一なプラズマが形
成されていることが確認された。

【００４８】実施例３装置例３ 本発明のマイクロ波プラズマ処理装置のＲＦバイアス印
加機構を用いた一例を図３を用いて説明する。３０１は
プラズマ処理室、３０２は被処理基体、３０３は基体３
０２の支持体を兼ねたＲＦ電極、３０４は基体温度調整
手段（ヒータまたはクーラ）、３０５は処理用ガス導入
手段、３０６は排気、３０８はマイクロ波をプラズマ処
理室３０１に導入するためのスロット付無終端環状導波
管、３０９は貫通細孔が形成されたスロットを覆う誘電
体板、３１０は基板バイアス用高周波電源である。

【００４９】プラズマ処理は以下のようにして行なう。
排気系（不図示）を介してプラズマ処理室３０１内を真
空排気する。続いて、処理用ガスを処理用ガス導入手段
３０５を介して所定の流量でスロット付き無終端環状導
波管３０８内から誘電体板３０９を透してプラズマ処理
室３０１内に導入する。次に、排気系（不図示）に設け
られたコンダクタンスバルブ（不図示）を調整し、プラ
ズマ処理室３０１内を所定の圧力に保持する。ＲＦ電源
３１０より所望の電力を支持体を兼ねたＲＦ電極３０３
に印加するとともにマイクロ波電源（不図示）より所望
の電力を、スロット付き無終端環状導波管３０８を介し
て、プラズマ処理室３０１内に供給することにより、プ
ラズマ処理室３０１内にプラズマが発生する。処理用ガ
スは発生した高密度プラズマにより励起され、支持体を
兼ねたＲＦ電極３０３上に載置された被処理基体３０２
の表面を処理する。

【００５０】誘電体板３０９は、材質はサファイアで貫
通細孔は直径１ｍｍで１個形成されている。スロット付
無終端環状導波管３０８は、内壁断面の寸法が２７ｍｍ
×９６ｍｍであって、導波管の中心径が２０２ｍｍ（周
長４λｇ）である。スロット付無終端環状導波管３０８
の材質は、マイクロ波の伝搬損失を抑えるため、すべて
Ａｌを用いている。スロット付無終端環状導波管３０８
のＨ面３１０には、マイクロ波をプラズマ処理室３０１
ヘ導入するためのスロットが形成されている。スロット
の形状は長さ４５ｍｍ、幅４ｍｍの矩形であり、管内波
長の１／４間隔に放射状に形成されている。管内波長
は、使用するマイクロ波の周波数と、導波管の断面の寸
法とに依存するが、周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波
と、上記の寸法の導波管とを用いた揚合には約１５９ｍ
ｍである。使用したスロット付無終端環状導波管３０８
では、スロットは約３９．８ｍｍ間隔で３２個形成され
ている。スロット付無終端環状導波管３０８には、４Ｅ
チューナ、方向性結合器、アイソレータ、２．４５ＧＨ
ｚの周波数を持つマイクロ波電源（不図示）が順に接続
されている。

【００５１】図３に示したマイクロ波プラズマ処理装置
を使用して、Ａｒ流量５００ｓｃｃｍ、圧力１０ｍＴｏ
ｒｒと１Ｔｏｒｒ，マイクロ波パワー３ｋＷの条件でプ
ラズマを発生させ、得られたプラズマの計測を行った。
その結果、電子密度は、１０ｍＴｏｒｒの揚合１．６×
１０¹²ｃｍ^-3±２．５％（φ３００面内）、１Ｔｏｒｒ
の場合８．０×１０¹¹ｃｍ^-3±４．７％（φ３００面
内）であり、大口径空間に高密度で均一なプラズマが形
成されていることが確認された。

【００５２】実施例４ 図１に示したマイクロ波プラズマ処理装置を使用し、フ
ォトレジストのアッシングを行った。

【００５３】基体１０２としては、層間ＳｉＯ₂膜をエ
ッチングし、ビアホールを形成した直後のシリコン（Ｓ
ｉ）基板（φ１２インチ）を使用した。まず、Ｓｉ基板
１０２を基体支持体１０３上に設置した後、ヒータ１０
４を用いて２００℃まで加熱し、排気系（不図示）を介
してプラズマ処理室１０１内を真空排気し、１０^ー4Ｔｏ
ｒｒまで減圧させた。プラズマ処理用ガス導入口１０５
を介して酸素ガスを２ｓｌｍの流量でプラズマ処理室１
０１内に導入した。ついで、排気系（不図示）に設けら
れたコンダクタンスバルブ（不図示）を調整し、処理室
１０１内を１Ｔｏｒｒに保持した。プラズマ処理室１０
１内に、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源より２．０ｋ
Ｗの電力をスロット付無終端環状導波管１０８を介して
供給した。かくして、プラズマ処理室１０１内にプラズ
マを発生させた。この際、プラズマ処理用ガス導入口１
０５を介して導入された酸素ガスはプラズマ処理室１０
１内で励起、分解、反応してオゾンとなり、シリコン基
板１０２の方向に輸送され、基板１０２上のフォトレジ
ストを酸化し、気化・除去された。アッシング後、アッ
シング速度と基板表面電荷密度などについて評価した。

【００５４】得られたアッシング速度は、８．５μｍ／
ｍｉｎ±６．２％と極めて大きく、表面電荷密度も１．
４×１０¹¹ｃｍ^-2と充分低い値を示した。

【００５５】実施例５ 図２に示したマイクロ波プラズマ処理装置を使用し、フ
ォトレジストのアッシングを行った。

【００５６】基体２０２としては、層間ＳｉＯ₂膜をエ
ッチングし、ビアホールを形成した直後のシリコン（Ｓ
ｉ）基板（φ１２インチ）を使用した。まず、Ｓｉ基板
２０２を基体支持体２０３上に設置した後、ヒータ２０
４を用いて２００℃まで加熱し、排気系（不図示）を介
してプラズマ処理室２０１内を真空排気し、１０^-5Ｔｏ
ｒｒまで減圧させた。プラズマ処理用ガス導入口２０５
を介して酸素ガスを２ｓｌｍの流量でプラズマ処理室２
０１内に導入した。ついで、排気系（不図示）に設けら
れたコンダクタンスバルブ（不図示）を調整し、処理室
２０１内を２Ｔｏｒｒに保持した。プラズマ処理室２０
１内に、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源より２．０ｋ
Ｗの電力をスロット付無終端環状導波管２０８を介して
供給した。かくして、プラズマ処理室２０１内にプラズ
マを発生させた。この際、プラズマ処理用ガス導入口２
０５を介して導入された酸素ガスはプラズマ処理室２０
１内で励起、分解、反応してオゾンとなり、シリコン基
板２０２の方向に輸送され、基板２０２上のフォトレジ
ストを酸化し、気化・除去された。アッシング後、アッ
シング速度と基板表面電荷密度などについて評価した。

【００５７】得られたアッシング速度は、８．６μｍ／
ｍｉｎ±７．８％と極めて大きく、表面電荷密度も１．
２×１０¹¹ｃｍ^-2と充分低い値を示した。

【００５８】実施例６ 図１に示したマイクロ波プラズマ処理装置を使用し、半
導体素子保護用窒化シリコン膜の形成を行った。

【００５９】基体１０２としては、Ａｌ配線パターン
（ラインアンドスペース０．５μｍ）が形成された層間
ＳｉＯ₂膜付きφ３００ｍｍＰ型単結晶シリコン基板
（面方位〈１００〉，抵抗率１０Ωｃｍ）を使用した。
まず、シリコン基板１０２を基体支持台１０３上に設置
した後、排気系（不図示）を介してプラズマ処理室１０
１内を真空排気し、１０^ー7Ｔｏｒｒまで減圧させた。続
いてヒータ１０４に通電し、シリコン基板１０２を３０
０℃に加熱し、該基板をこの温度に保持した。プラズマ
処理用ガス導入口１０５を介して窒素ガスを６００ｓｃ
ｃｍの流量で、また、モノシランガスを２００ｓｃｃｍ
の流量で処理室１０１内に導入した。ついで、排気系
（不図示）に設けられたコンダクタンスバルブ（不図
示）を調整し、処理室１０１内を２０ｍＴｏｒｒに保持
した。ついで、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源（不図
示）より３．０ｋＷの電力をスロット付無終端環状導波
管１０８を介して供給した。かくして、プラズマ処理室
１０１内にプラズマを発生させた。この際、プラズマ処
理用ガス導入口１０５を介して導入された窒素ガスはプ
ラズマ処理室１０１内で励起、分解されて活性種とな
り、シリコン基板１０２の方向に輸送され、モノシラン
ガスと反応し、窒化シリコン膜がシリコン基板１０２上
に１．０μｍの厚さで形成した。成膜後、成膜速度、応
力などの膜質について評価した。応力は成膜前後の基板
の反り量の変化をレーザ干渉計Ｚｙｇｏ（商品名）で測
定し求めた。

【００６０】得られた窒化シリコン膜の成膜速度は、５
８０ｎｍ／ｍｉｎと極めて大きく、膜質も応カ１．１×
１０⁹ｄｙｎｅ・ｃｍ^-2（圧縮）、リーク電流１．２×
１０^{- 10}Ａ・ｃｍ^-2、絶縁耐圧１０．３ＭＶ／ｃｍの極
めて良質な膜であることが確認された。

【００６１】実施例７ 図２に示したマイクロ波プラズマ処理装置を使用し、プ
ラスチックレンズ反射防止用酸化シリコン膜及び窒化シ
リコン膜の形成を行った。

【００６２】基体２０２としては、直径５０ｍｍプラス
チック凸レンズを使用した。レンズ２０２を基体支持台
２０３上に設置した後、排気系（不図示）を介してプラ
ズマ処理室２０１内を真空排気し、１０^-7Ｔｏｒｒまで
減圧させた。プラズマ処理用ガス導入口２０５を介して
窒素ガスを１５０ｓｃｃｍの流量で、また、モノシラン
ガスを１００ｓｃｃｍの流量で処理室２０１内に導入し
た。ついで、排気系（不図示）に設けられたコンダクタ
ンスバルブ（不図示）を調整し、処理室２０１内を５ｍ
Ｔｏｒｒに保持した。ついで、２．４５ＧＨｚのマイク
ロ波電源（不図示）より３．０ｋＷの電力をスロット付
無終端環状導波管２０３を介してプラズマ処理室２０１
内に供給した。かくして、プラズマ処理室２０１内にプ
ラズマを発生させた。この際、プラズマ処理用ガス導入
口２０５を介して導入された窒素ガスは、プラズマ処理
室２０１内で励起、分解されて窒素原子などの活性種と
なり、レンズ２０２の方向に輸送され、モノシランガス
と反応し、窒化シリコン膜がレンズ２０２上に２０ｎｍ
の厚さで形成された。

【００６３】次に、プラズマ処理用ガス導入口２０５を
介して酸素ガスを２００ｓｃｃｍの流量で、また、モノ
シランガスを１００ｓｃｃｍの流量で処理室２０１内に
導入した。ついで、排気系（不図示）に設けられたコン
ダクタンスバルブ（不図示）を調整し、処理室２０１内
を１ｍＴｏｒｒに保持した。ついで、２．４５ＧＨｚの
マイクロ波電源（不図示）より２．０ｋＷの電力をスロ
ット付無終端環状導波管２０８を介してプラズマ発生室
２０１内に供給した。かくして、プラズマ処理室２０１
内にプラズマを発生させた。この際、プラズマ処理用ガ
ス導入口２０５を介して導入された酸素ガスは、プラズ
マ処理室２０１内で励起、分解されて酸素原子などの活
性種となり、ガラス基板２０２の方向に輸送され、モノ
シランガスと反応し、酸化シリコン膜がガラス基板２０
２上に８５ｎｍの厚さで形成された。成膜後、成膜速
度、反射特性について評価した。

【００６４】得られた窒化シリコン膜及び酸化シリコン
膜の成膜速度はそれぞれ３５０ｎｍ／ｍｉｎ、３９０ｎ
ｍ／ｍｉｎと良好で、膜質も、５００ｎｍ付近の反射率
が０．２３％と極めて良好な光学特性であることが確認
された。

【００６５】実施例８ 図３に示したマイクロ波プラズマ処理装置を使用し、半
導体素子層間絶縁用酸化シリコン膜の形成を行った。

【００６６】基体３０２としては、最上部にＡｌパター
ン（ラインアンドスペース０．５μｍ）が形成されたφ
３００ｍｍＰ型単結晶シリコン基板（面方位〈１０
０〉，抵抗率１０Ωｃｍ）を使用した。まず、シリコン
基板３０２を基体支持体３０３上に設置した。排気系
（不図示）を介してプラズマ処理室３０１内を真空排気
し、１０^-7Ｔｏｒｒまで減圧させた。続いてヒータ３０
４に通電し、シリコン基板３０２を３００℃に加熱し、
該基板をこの温度に保持した。プラズマ処理用ガス導入
口３０５を介して酸素ガスを５００ｓｃｃｍの流量で、
また、モノシランガスを２００ｓｃｃｍの流量で処理室
３０１内に導入した。ついで、排気系（不図示）に設け
られたコンダクタンスバルブ（不図示）を調整し、プラ
ズマ処理室３０１内を３０ｍＴｏｒｒに保持した。つい
で、４００ｋＨｚの高周波印加手段３１０を介して３０
０Ｗの電力を基板支持体３０２に印加するとともに、
２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源より２．０ｋＷの電力
をスロット付無終端環状導波管３０３を介してプラズマ
処理室３０１内に供給した。かくして、プラズマ処理室
３０１内にプラズマを発生させた。プラズマ処理用ガス
導入口３０５を介して導入された酸素ガスはプラズマ処
理室３０１内で励起、分解されて活性種となり、シリコ
ン基板３０２の方向に輸送され、モノシランガスと反応
し、酸化シリコン膜がシリコン基板３０２上に０．８μ
ｍの厚さで形成された。この時、イオン種はＲＦバイア
スにより加速されて基板に入射しパターン上の膜を削り
平坦性を向上させる。処理後、成膜速度、均一性、絶縁
耐圧、及び段差被覆性について評価した。段差被覆性
は、Ａｌ配線パターン上に成膜した酸化シリコン膜の断
面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観測し、ボイドを観
測することにより評価した。

【００６７】得られた酸化シリコン膜の成膜速度と均一
性は２９０ｎｍ／ｍｉｎ±２．５％と良好で、膜質も絶
縁耐圧９．１ＭＶ／ｃｍ、ボイドフリーであって良質な
膜であることが確認された。

【００６８】実施例９ 図３に示したマイクロ波プラズマ処理装置を使用し、半
導体素子層間ＳｉＯ₂膜のエッチングを行った。

【００６９】基体３０２としては、Ａｌパターン（ライ
ンアンドスペース０．３５μｍ）上に１μｍ厚の層間Ｓ
ｉＯ₂膜が形成されたφ３００ｍｍＰ型単結晶シリコン
基板（面方位〈１００〉，抵抗率１０Ωｃｍ）を使用し
た。まず、シリコン基板３０２を基体支持台３０３上に
設置した後、排気系（不図示）を介してエッチング室３
０１内を真空排気し，１０^-7Ｔｏｒｒまで減圧させた。
プラズマ処理用ガス導入口３０５を介してＣＦ₄を３０
０ｓｃｃｍの流量でプラズマ処理室３０１内に導入し
た。ついで、排気系（不図示）に設けられたコンダクタ
ンスバルブ（不図示）を調整し、プラズマ処理室３０１
内を５ｍＴｏｒｒの圧カに保持した。ついで、４００ｋ
Ｈｚの高周波印加手段３１０を介して３００Ｗの電力を
基板支持体３０２に印加するとともに、２．４５ＧＨｚ
のマイクロ波電源より３．０ｋＷの電力をスロット付無
終端環状導波管３０３を介してプラズマ処理室３０１内
に供給した。かくして、プラズマ処理室３０１内にプラ
ズマを発生させた。プラズマ処理用ガス導入口３０５を
介して導入されたＣＦ₄ガスはプラズマ処理室３０１内
で励起、分解されて活性種となり、シリコン基板３０２
の方向に輸送され、自己バイアスによって加速されたイ
オンによって層間ＳｉＯ₂膜がエッチングされた。クー
ラ３０７により基板温度は９０℃までしか上昇しなかっ
た。エッチング後、エッチング速度、選択比、及びエッ
チング形状について評価した。エッチング形状は、エッ
チングされた酸化シリコン膜の断面を走査型電子顕微鏡
（ＳＥＭ）で観測し、評価した。

【００７０】エッチング速度と対ポリシリコン選択比は
それぞれ７２０ｎｍ／ｍｉｎ、２０と良好で、エッチン
グ形状もほば垂直で、マイクロローディング効果も少な
いことが確認された。

【００７１】実施例１０ 図３に示したマイクロ波プラズマ処理装置を使用し、半
導体素子ゲート電極間ポリシリコン膜のエッチングを行
った。

【００７２】基体３０２としては、最上部にポリシリコ
ン膜が形成されたφ３００ｍｍＰ型単結晶シリコン基板
（面方位〈１００〉，抵抗率１０Ωｃｍ）を使用した。
まず、シリコン基板３０２を基体支持台３０３上に設置
した後、排気系（不図示）を介してプラズマ処理室３０
１内を真空排気し、１０^-7Ｔｏｒｒまで減圧させた。プ
ラズマ処理用ガス導入口３０５を介してＣＦ₄ガスを３
００ｓｃｃｍ、酸素を２０ｓｃｃｍの流量でプラズマ処
理室３０１内に導入した。ついで、排気系（不図示）に
設けられたコンダクタンスバルブ（不図示）を調整し、
プラズマ処理室３０１内を２ｍＴｏｒｒの圧力に保持し
た。ついで、４００ｋＨｚの高周波電源（不図示）から
の高周波電力３００Ｗを基板支持体３０３に印加すると
ともに、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源より２．０ｋ
Ｗの電力をスロット付無終端環状導波管３０３を介して
プラズマ処理室３０１内に供給した。かくして、プラズ
マ処理室３０１内にプラズマを発生させた。プラズマ処
理用ガス導入口３０５を介して導入されたＣＦ₄ガス及
び酸素はプラズマ処理室３０１内で励起、分解されて活
性種となり、シリコン基板３０２の方向に輸送され、自
己バイアスにより加速されたイオンによりポリシリコン
膜がエッチングされた。クーラ３０４により、基板温度
は８０℃までしか上昇しなかった。エッチング後、エッ
チング速度、選択比、及びエッチング形状について評価
した。エッチング形状は、エッチングされたポリシリコ
ン膜の断面を走査型電子頭微鏡（ＳＥＭ）で観測し、評
価した。

【００７３】エッチング速度と対ＳｉＯ₂選択比はそれ
ぞれ８５０ｎｍ／ｍｉｎ、２４と良好で、エッチング形
状も垂直で、マイクロローディング効果も少ないことが
確認された。

【００７４】

【発明の効果】以上説明したように、プラズマ処理室
と、該プラズマ処理室内に設置された被処理基体を支持
する手段と、該プラズマ処理室内に処理用ガスを導入す
る手段と、該プラズマ処理室内を排気する手段と、複数
のスロットを有する無終端環状導波管からなり該プラズ
マ処理室にマイクロ波を導入する手段とで構成されるプ
ラズマ処理装置であって、該スロットはガス放出口を有
する誘電体板で覆われており、該処理用ガスを該誘電体
板を通して該プラズマ処理室に導入することによって、
φ３００ｍｍ以上の大面積基板の処理を行う揚合でも、
均一かつ高速に処理を行うことが可能になるように、大
口径均一な高密度プラズマを発生できるプラズマ処理装
置及びプラズマ処理方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のマイクロ波プラズマ処理装置の一例を
示す模式図である。

【図２】本発明のマイクロ波プラズマ処理装置の他の例
を示す模式図である。

【図３】本発明の一例であるバイアスマイクロ波プラズ
マ処理装置の模式図である。

【図４】従来例であるマイクロ波プラズマ処理装置（図
４（ａ））およびプラズマ発生機構（図４（ｂ））を示
す模式図である。

【符号の説明】

１０１、２０１、３０１ プラズマ処理室 １０２、２０２、３０２ 被処理基体 １０３、２０３、３０３ 支持体 １０４、２０４、３０４ 基板温度調整手段（ヒータ
またはクーラ） １０５、２０５、３０５ 処理用ガス導入手段 １０６、２０６、３０６ 排気（口） １０８、２０８、３０８ スロット付き無終端環状導
波管 １０９、２０９、３０９ 誘電体板 ３１０ 基板バイアス用高周波電源 ９０１ プラズマ処理室 ９０２ 被処理基体 ９０３ 支持体 ９０４ 基板温度調整手段 ９０５ 処理用ガス導入手段 ９０６ 排気 ９０７ 誘電体窓 ９０８ スロット付き無終端環状導波管 ９１１ 二分配ブロック ９１２ スロット ９１３ 無終端環状導波管に導入されたマイクロ波 ９１４ 漏れ波 ９１５ 表面波 ９１６ 漏れ波により発生したプラズマ ９１７ 表面波により発生したプラズマ

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラズマ処理室と、該プラズマ処理室内
   に設置された被処理基体を支持する為の支持手段と、該
   プラズマ処理室内に処理用ガスを導入する処理用ガス導
   入手段と、該プラズマ処理室内を排気する排気手段と、
   複数のスロットを有する無終端環状導波管を有し、該プ
   ラズマ処理室にマイクロ波を供給するマイクロ波供給手
   段とで構成されるプラズマ処理装置であって、該スロッ
   トは０．１ｌ／ｓ以下で０ではないコンダクタンスを有
   する誘電体板で覆われており、該処理用ガス導入手段は
   該無終端環状導波管に設けられており該処理用ガスは該
   誘電体板を通して該プラズマ処理室に導入されることを
   特徴とするマイクロ波プラズマ処理装置。
2. 【請求項２】 前記誘電体板のコンダクタンスが０．０
   １ｌ／ｓ以下で０ではないことを特徴とずる請求項１に
   記載のプラズマ処理装置。
3. 【請求項３】 前記誘電体板には貫通細孔が形成されて
   いることを特徴とする請求項１乃至２に記載のプラズマ
   処理装置。
4. 【請求項４】 前記誘電体板が多孔質体であることを特
   徴とする請求項１乃至３に記載のプラズマ処理装置。
5. 【請求項５】 処理室内に配された被処理基体をプラズ
   マを用いて処理するプラズマ処理装置において、 導波管に設けられた複数のスロットを介して該処理室内
   にマイクロ波を供給するとともに、 該複数のスロットと該被処理基体との間に設けられた誘
   導体のガス放出口より処理用ガスを該処理室内に供給す
   ることを特徴とするプラズマ処理装置。
6. 【請求項６】 該導波管は無終端環状導波管である請求
   項５に記載のプラズマ処理装置。
7. 【請求項７】 該導波管は、矩形断面を有し、その長辺
   を含む面に該スロットが設けられている請求項５又は６
   に記載のプラズマ処理装置。
8. 【請求項８】 該被処理基体の被処理面とほぼ平行に配
   される該導波管の面に、該スロットが設けられている請
   求項５又は６に記載のプラズマ処理装置。
9. 【請求項９】 該導波管は、そのＨ面に該スロットを有
   し、該Ｈ面が該被処理基体の被処理面を向くように配さ
   れている請求項５又は６に記載のプラズマ処理装置。
10. 【請求項１０】 該スロットより放出された処理用ガス
    が、該誘導体に設けられたガス放出口よりプラズマ発生
    領域に放出される請求項５又は６記載のプラズマ処理装
    置。
11. 【請求項１１】 該ガス放出口は、該誘導体を構成する
    多孔質体の孔である請求項１０に記載のプラズマ処理装
    置。
12. 【請求項１２】 該導波管には、ガス供給系に連通し、
    処理ガスを導波管内に導入するガス導入口が設けられて
    いる請求項５又は６記載のプラズマ処理装置。
13. 【請求項１３】 プラズマ処理室と、該プラズマ処理室
    内に設置される被処理基体を支持する為の支持手段と、
    該プラズマ処理室内に処理用ガスを導入する処理用ガス
    導入手段と、該プラズマ処理室内を排気する為の排気手
    段と、複数のスロットを有する無終端環状導波管を備え
    該プラズマ処理室にマイクロ波を供給するマイクロ波供
    給手段と、を有するプラズマ処理装置において、 該被処理基体の被処理面と対向するように、該無終端環
    状導波管の面に該スロットが設けられ、 該スロットが設けられた面と該被処理体との間に設けら
    れた誘電体に処理用ガスを放出する放出口が設けられて
    いることを特徴とするプラズマ処理装置。
14. 【請求項１４】 請求項１及至４に記載のプラズマ処理
    装置のいずれか１つを用いることを特徴とするプラズマ
    処理方法。
15. 【請求項１５】 請求項５又は１３に記載のプラズマ処
    理装置を用いて被処理基体の表面処理を行うプラズマ処
    理方法。