JP2000243707A

JP2000243707A - プラズマ処理方法及び装置

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Publication number: JP2000243707A
Application number: JP4435999A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Okumura; 智洋奥村; Hideo Haraguchi; 秀夫原口; Takuya Matsui; 卓也松井; Izuru Matsuda; 出松田; Akio Mihashi; 章男三橋
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-02-23
Filing date: 1999-02-23
Publication date: 2000-09-08
Anticipated expiration: 2019-02-23
Also published as: JP3417328B2

Abstract

(57)【要約】【課題】均一なプラズマを発生させることができるプ
ラズマ処理方法及び装置を提供する。【解決手段】プラズマトラップ９が設けられている真
空容器１内に、ガス供給装置２から所定のガスを導入し
つつ、排気装置としてのポンプ３により排気を行い、真
空容器１内を所定の圧力に保ちながら、対向電極用高周
波電源４により１００MHzの高周波電力を対向電極５に
供給することにより、真空容器１内に均一なプラズマが
発生し、基板電極６上に載置された基板７に対してエッ
チング、堆積、表面改質等のプラズマ処理を均一に処理
することが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体等の電子
デバイスやマイクロマシンの製造に利用されるドライエ
ッチング、スパッタリング、プラズマＣＶＤ等のプラズ
マ処理方法及び装置に関し、特にＶＨＦ帯またはＵＨＦ
帯の高周波電力を用いて励起するプラズマを利用するプ
ラズマ処理方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体等の電子デバイスの微細化に対応
するために、高密度プラズマの利用が重要であることに
ついて、特開平８−８３６９６号公報に述べられている
が、最近は、電子密度が高くかつ電子温度の低い、低電
子温度プラズマが注目されている。

【０００３】Ｃｌ₂やＳＦ₆等のように負性の強いガス、
言い換えれば、負イオンが生じやすいガスをプラズマ化
したとき、電子温度が３ｅＶ程度以下になると、電子温
度が高いときに比べてより多量の負イオンが生成され
る。この現象を利用すると、正イオンの入射過多によっ
て微細パターンの底部に正電荷が蓄積されることによっ
て起きる、ノッチと呼ばれるエッチング形状異常を防止
することができ、極めて微細なパターンのエッチングを
高精度に行うことができる。

【０００４】また、シリコン酸化膜等の絶縁膜のエッチ
ングを行う際に一般的に用いられるＣｘＦｙやＣｘＨｙ
Ｆｚ（ｘ、ｙ、ｚは自然数）等の炭素及びフッ素を含む
ガスをプラズマ化したとき、電子温度が３ｅＶ程度以下
になると、電子温度が高いときに比べてガスの解離が抑
制され、とくにＦ原子やＦラジカル等の生成が抑えられ
る。Ｆ原子やＦラジカル等はシリコンをエッチングする
速度が早いため、電子温度が低い方が対シリコンエッチ
ング選択比の大きい絶縁膜エッチングが可能になる。

【０００５】また、電子温度が３ｅＶ以下になると、イ
オン温度やプラズマ電位も低下するので、プラズマＣＶ
Ｄにおける基板へのイオンダメージを低減することがで
きる。

【０００６】電子温度の低いプラズマを生成できる技術
として現在注目されているのは、ＶＨＦ帯またはＵＨＦ
帯の高周波電力を用いるプラズマ源である。

【０００７】図１５は、２周波励起式平行平板型プラズ
マ処理装置の断面図である。図１５において、真空容器
１内にガス供給装置２から所定のガスを導入しつつ排気
装置としてのポンプ３により排気を行い、真空容器１内
を所定の圧力に保ちながら、対向電極用高周波電源４に
より１００ＭＨｚの高周波電力を対向電極５に供給する
と、真空容器１内にプラズマが発生し、基板電極６上に
載置された基板７に対してエッチング、堆積、表面改質
等のプラズマ処理を行うことができる。このとき、図１
５に示すように、基板電極６にも基板電極用高周波電源
８により高周波電力を供給することで、基板７に到達す
るイオンエネルギーを制御することができる。なお、対
向電極５は、絶縁リング１１により、真空容器と絶縁さ
れている。

【０００８】図１６は我々がすでに提案しているアンテ
ナ方式プラズマ源を搭載したプラズマ処理装置の断面図
である。図１６において、真空容器１内にガス供給装置
２から所定のガスを導入しつつ排気装置としてのポンプ
３により排気を行い、真空容器１内を所定の圧力に保ち
ながら、アンテナ用高周波電源１２により１００ＭＨｚ
の高周波電力を、誘電体窓１４上の渦形アンテナ１３に
供給すると、真空容器１内に放射された電磁波によって
真空容器１内にプラズマが発生し、基板電極６上に載置
された基板７に対してエッチング、堆積、表面改質等の
プラズマ処理を行うことができる。このとき、図１６に
示すように、基板電極６にも基板電極用高周波電源８に
より高周波電力を供給することで、基板７に到達するイ
オンエネルギーを制御することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１５
や図１６に示した従来の方式では、プラズマの均一性を
得ることが難しいという問題点があった。

【００１０】図１７は、図１５のプラズマ処理装置にお
いて、イオン飽和電流密度を、基板７の直上２０ｍｍの
位置において測定した結果である。プラズマ発生条件
は、ガス種とガス流量がＣｌ２＝１００ｓｃｃｍ、圧力
が１Ｐａ、高周波電力が２ｋＷである。図１７から、周
辺部でプラズマ密度が高くなっていることがわかる。

【００１１】図１８は、図１６のプラズマ処理装置にお
いて、イオン飽和電流密度を、基板７の直上２０ｍｍの
位置において測定した結果である。プラズマ発生条件
は、ガス種とガス流量がＣｌ２＝１００ｓｃｃｍ、圧力
が１Ｐａ、高周波電力が２ｋＷである。図１８から、周
辺部でプラズマ密度が高くなっていることがわかる。

【００１２】このようなプラズマの不均一は、高周波電
力の周波数が５０ＭＨｚ以下の場合には見られなかった
現象である。プラズマの電子温度を下げるためには、５
０ＭＨｚ以上の高周波電力を用いる必要があるが、この
周波数帯では、対向電極やアンテナとプラズマとが容量
的または誘導的に結合することによってプラズマが生成
されるという効果に加えて、対向電極やアンテナから放
射される電磁波がプラズマの表面を伝搬することによっ
てプラズマが生成されるという効果が現れる。真空容器
の周辺部は、プラズマの表面を伝搬してきた電磁波の反
射面となるため電界が強くなり、濃いプラズマが発生し
てしまうものと考えられる。

【００１３】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、均一
なプラズマを発生させることができるプラズマ処理方法
及び装置を提供することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本願の第１発明のプラズ
マ処理方法は、真空容器内にガスを供給しつつ真空容器
内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、
真空容器内の基板電極に載置された基板に対向して設け
られた対向電極に、周波数５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高
周波電力を印加することにより、真空容器内にプラズマ
を発生させ、基板を処理するプラズマ処理方法であっ
て、基板に対向して設けられた環状でかつ溝状のプラズ
マトラップによって、基板上のプラズマ分布が制御され
た状態で基板を処理することを特徴とする。

【００１５】本願の第２発明のプラズマ処理方法は、真
空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、真空
容器内を所定の圧力に制御しながら、アンテナに周波数
５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を印加することに
より、真空容器内の基板電極に載置された基板に対向し
て設けられた誘電体窓を介して、真空容器内に電磁波を
放射することにより、真空容器内にプラズマを発生さ
せ、基板を処理するプラズマ処理方法であって、基板に
対向して設けられた環状でかつ溝状のプラズマトラップ
によって、基板上のプラズマ分布が制御された状態で基
板を処理することを特徴とする。

【００１６】本願の第１または第２発明のプラズマ処理
方法において、好適には、真空容器内壁面を構成する、
基板に対向する面のうち、プラズマトラップによって囲
まれた部分の面積が、基板の面積の０．５乃至２．５倍
であることが望ましい。

【００１７】また、好適には、プラズマトラップの溝幅
が、３ｍｍ乃至５０ｍｍであることが望ましい。

【００１８】また、好適には、プラズマトラップの溝深
さが、５ｍｍ以上であることが望ましい。

【００１９】本願の第１発明のプラズマ処理方法におい
て、プラズマトラップは、対向電極に設けられていても
よい。また、プラズマトラップは、真空容器と対向電極
とを絶縁するための絶縁リングに設けられていてもよ
い。また、プラズマトラップは、真空容器と対向電極と
を絶縁するための絶縁リングの外側に設けられていても
よい。また、プラズマトラップは、対向電極と、真空容
器と対向電極とを絶縁するための絶縁リングとの間に設
けられていてもよい。また、プラズマトラップは、真空
容器と、真空容器と対向電極とを絶縁するための絶縁リ
ングとの間に設けられていてもよい。

【００２０】本願の第２発明のプラズマ処理方法におい
て、プラズマトラップは、誘電体窓に設けられていても
よい。また、プラズマトラップは、誘電体窓の外側に設
けられていてもよい。また、プラズマトラップは、真空
容器と、誘電体窓との間に設けられていてもよい。

【００２１】本願の第１または第２発明のプラズマ処理
方法は、真空容器内に直流磁界が存在しない場合にとく
に有効なプラズマ処理方法である。

【００２２】本願の第３発明のプラズマ処理装置は、真
空容器と、真空容器内にガスを供給するためのガス供給
装置と、真空容器内を排気するための排気装置と、真空
容器内に基板を載置するための基板電極と、基板電極に
対向して設けられた対向電極と、対向電極に周波数５０
ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を供給することのでき
る高周波電源と、基板に対向して設けられた環状でかつ
溝状のプラズマトラップとを備えたことを特徴とする。

【００２３】本願の第４発明のプラズマ処理装置は、真
空容器と、真空容器内にガスを供給するためのガス供給
装置と、真空容器内を排気するための排気装置と、真空
容器内に基板を載置するための基板電極と、基板電極に
対向して設けられた誘電体窓と、誘電体窓を介して真空
容器内に電磁波を放射するためのアンテナと、アンテナ
に周波数５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を供給す
ることのできる高周波電源と、基板に対向して設けられ
た環状でかつ溝状のプラズマトラップとを備えたことを
特徴とする。

【００２４】本願の第３または第４発明のプラズマ処理
装置において、好適には、真空容器内壁面を構成する、
基板に対向する面のうち、プラズマトラップによって囲
まれた部分の面積が、基板の面積の０．５乃至２．５倍
であることが望ましい。

【００２５】また、好適には、プラズマトラップの溝幅
が、３ｍｍ乃至５０ｍｍであることが望ましい。

【００２６】また、好適には、プラズマトラップの溝深
さが、５ｍｍ以上であることが望ましい。

【００２７】本願の第３発明のプラズマ処理装置におい
て、プラズマトラップは、対向電極に設けられていても
よい。また、プラズマトラップは、真空容器と対向電極
とを絶縁するための絶縁リングに設けられていてもよ
い。また、プラズマトラップは、真空容器と対向電極と
を絶縁するための絶縁リングの外側に設けられていても
よい。また、プラズマトラップは、対向電極と、真空容
器と対向電極とを絶縁するための絶縁リングとの間に設
けられていてもよい。また、プラズマトラップは、真空
容器と、真空容器と対向電極とを絶縁するための絶縁リ
ングとの間に設けられていてもよい。

【００２８】本願の第４発明のプラズマ処理装置におい
て、プラズマトラップは、誘電体窓に設けられていても
よい。また、プラズマトラップは、誘電体窓の外側に設
けられていてもよい。また、プラズマトラップは、真空
容器と、誘電体窓との間に設けられていてもよい。

【００２９】本願の第３または４発明のプラズマ処理装
置は、真空容器内に直流磁界を印加するためのコイルま
たは永久磁石を備えていない場合にとくに有効なプラズ
マ処理装置である。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施形態につ
いて、図１及び図２を参照して説明する。

【００３１】図１に、本発明の第１実施形態において用
いたプラズマ処理装置の断面図を示す。図１において、
真空容器１内に、ガス供給装置２から所定のガスを導入
しつつ、排気装置としてのポンプ３により排気を行い、
真空容器１内を所定の圧力に保ちながら、対向電極用高
周波電源４により１００ＭＨｚの高周波電力を対向電極
５に供給することにより、真空容器１内にプラズマが発
生し、基板電極６上に載置された基板７に対してエッチ
ング、堆積、表面改質等のプラズマ処理を行うことがで
きる。また、基板電極６に高周波電力を供給するための
基板電極用高周波電源８が設けられており、基板７に到
達するイオンエネルギーを制御することができるように
なっている。また、基板７に対向して設けられた、環状
でかつ溝状のプラズマトラップ９によって、基板上のプ
ラズマ分布が制御された状態で基板を処理することがで
きるようになっている。プラズマトラップ９は、対向電
極５に設けられている。真空容器１内壁面を構成する、
基板に対向する面のうち、プラズマトラップ９によって
囲まれた部分１０（斜線部）の面積は、基板の面積の
０．８倍である。また、プラズマトラップ９の溝幅は１
０ｍｍであり、プラズマトラップ９の溝深さは１５ｍｍ
である。なお、対向電極５は、絶縁リング１１により、
真空容器と絶縁されている。

【００３２】図２に、イオン飽和電流密度を、基板７の
直上２０ｍｍの位置において測定した結果を示す。プラ
ズマ発生条件は、ガス種とガス流量がＣｌ２＝１００ｓ
ｃｃｍ、圧力が１Ｐａ、高周波電力が２ｋＷである。図
２から、図１７で見られたような周辺部のプラズマが濃
いという傾向が抑制され、均一なプラズマが発生してい
ることがわかる。

【００３３】このように、従来例の図１５で示したプラ
ズマ処理装置と比較してプラズマの均一性が改善した原
因として、以下のことが考えられる。対向電極５から放
射された電磁波は、プラズマトラップ９で強められる。
また、低電子温度プラズマではホローカソード放電が起
きやすい傾向があるため、固体表面で囲まれたプラズマ
トラップ９で高密度のプラズマ（ホローカソード放電）
が生成しやすくなっている。したがって、真空容器１内
では、プラズマ密度がプラズマトラップ９で最も高くな
り、拡散によって基板７近傍までプラズマが輸送される
ことで、均一なプラズマが得られたものと考えられる。

【００３４】なお、ホローカソード放電とは、以下のよ
うなものである。一般に、プラズマに接している固体表
面は、電子とイオンの熱運動速度の違いに起因して負に
帯電するため、固体表面に電子を固体表面から追い返す
直流電界が生じる。本発明の第１実施形態で例示したプ
ラズマトラップ９のように、固体表面によって囲まれた
空間では、電子がこの直流電界の存在により、固体表面
に衝突する確率が低下するため、電子の寿命が長くな
り、その結果、プラズマトラップ９で高密度のプラズマ
が生成される。このような放電を、ホローカソード放電
という。

【００３５】以上述べた本発明の第１実施形態におい
て、プラズマトラップ９が対向電極５に設けられている
場合について説明したが、この場合、対向電極５に発生
する自己バイアス電圧によって、プラズマトラップ９に
存在する高密度イオンが高いエネルギーで対向電極５に
衝突し、対向電極５のスパッタリングを生じるおそれが
ある。対向電極５のスパッタリングは、対向電極５の短
命化や、基板７への不純物混入を招くという点で好まし
くない。これを避けるためには、プラズマトラップを対
向電極５以外の部分に構成すればよい。例えば、プラズ
マトラップ９を、図３の第２実施形態に示すように、絶
縁リング１１に設けることが考えられる。また、プラズ
マトラップ９を、図４の第３実施形態に示すように、絶
縁リング１１の外側に設けることが考えられる。また、
プラズマトラップ９を、図５の第４実施形態または図６
の第５実施形態に示すように、対向電極５と絶縁リング
１１との間に設けることによっても、若干の改善を図る
ことが可能である。また、プラズマトラップ９を、図７
の第６実施形態に示すように、真空容器１と絶縁リング
１１との間に設けることが考えられる。

【００３６】次に、本発明の第７実施形態について、図
８及び図９を参照して説明する。

【００３７】図８に、本発明の第７実施形態において用
いたプラズマ処理装置の断面図を示す。図８において、
真空容器１内に、ガス供給装置２から所定のガスを導入
しつつ、排気装置としてのポンプ３により排気を行い、
真空容器１内を所定の圧力に保ちながら、アンテナ用高
周波電源１２により１００ＭＨｚの高周波電力を渦形の
アンテナ１３に印加し、基板電極６に載置された基板７
に対向して設けられた誘電体窓１４を介して、真空容器
１内に電磁波を放射することにより、真空容器１内にプ
ラズマが発生し、基板７に対してエッチング、堆積、表
面改質等のプラズマ処理を行うことができる。また、基
板電極６に高周波電力を供給するための基板電極用高周
波電源８が設けられており、基板７に到達するイオンエ
ネルギーを制御することができるようになっている。ま
た、基板７に対向して設けられた、環状でかつ溝状のプ
ラズマトラップ９によって、基板上のプラズマ分布が制
御された状態で基板を処理することができるようになっ
ている。プラズマトラップ９は、誘電体窓１４に設けら
れている。真空容器１内壁面を構成する、基板に対向す
る面のうち、プラズマトラップ９によって囲まれた部分
１０（斜線部）の面積は、基板の面積の０．８倍であ
る。また、プラズマトラップ９の溝幅は１０ｍｍであ
り、プラズマトラップ９の溝深さは１５ｍｍである。

【００３８】図９に、イオン飽和電流密度を、基板７の
直上２０ｍｍの位置において測定した結果を示す。プラ
ズマ発生条件は、ガス種とガス流量がＣｌ２＝１００ｓ
ｃｃｍ、圧力が１Ｐａ、高周波電力が２ｋＷである。図
９から、図１８で見られたような周辺部のプラズマが濃
いという傾向が抑制され、均一なプラズマが発生してい
ることがわかる。

【００３９】このように、従来例の図１６で示したプラ
ズマ処理装置と比較してプラズマの均一性が改善した原
因として、以下のことが考えられる。アンテナ１３から
放射された電磁波は、プラズマトラップ９で強められ
る。また、低電子温度プラズマではホローカソード放電
が起きやすい傾向があるため、固体表面で囲まれたプラ
ズマトラップ９で高密度のプラズマ（ホローカソード放
電）が生成しやすくなっている。したがって、真空容器
１内では、プラズマ密度がプラズマトラップ９で最も高
くなり、拡散によって基板７近傍までプラズマが輸送さ
れることで、均一なプラズマが得られたものと考えられ
る。

【００４０】以上述べた本発明の第７実施形態におい
て、プラズマトラップ９が誘電体窓１４に設けられてい
る場合について説明したが、プラズマトラップ９は、図
１０の第８実施形態に示すように、誘電体窓１４の外側
に設けられていてもよい。また、プラズマトラップ９
は、図１１の第９実施形態に示すように、真空容器１
と、誘電体窓１４との間に設けられていてもよい。

【００４１】以上述べた本発明の実施形態においては、
本発明の適用範囲のうち、真空容器の形状、対向電極ま
たはアンテナの形状及び配置、誘電体の形状及び配置、
プラズマトラップの形状及び配置に関して様々なバリエ
ーションのうちの一部を例示したに過ぎない。本発明の
適用にあたり、ここで例示した以外にも様々なバリエー
ションが考えられることは、いうまでもない。例えば、
本発明の実施形態においては、対向電極が円形である場
合について説明したが、多角形、楕円形等他の形状によ
る構成も可能である。同様に、アンテナが渦形である場
合について説明したが、平板状、スポーク状等他の形状
による構成も可能である。あるいは、図１２に示すよう
な、空洞共振器１５を備えた表面波プラズマ処理装置に
おいて、空洞共振器１５をアンテナと見なして本発明を
適用することも可能である。また、図１３に示すよう
な、空洞共振器１５とスロットアンテナ１６を備えた表
面波プラズマ処理装置においても、本発明を適用するこ
とも可能である。

【００４２】また、以上述べた本発明の実施形態におい
て、プラズマトラップが円環状である場合について説明
したが、基板の形状に合わせて、プラズマトラップの形
状を多角形、楕円形等他の形状にすることも可能であ
る。あるいは、プラズマトラップを、閉じた環状にする
のではなく、図１４に示す平面図のように、分断されて
はいるが、全体として環状を成す形状とすることも可能
である。

【００４３】また、以上述べた本発明の第１または第７
実施形態において、対向電極またはアンテナに１００Ｍ
Ｈｚの高周波電力を供給する場合について説明したが、
周波数はこれに限定されるものではなく、５０ＭＨｚ乃
至３ＧＨｚの周波数を用いるプラズマ処理方法及び装置
において、本発明は有効である。

【００４４】また、以上述べた本発明の第１または第７
実施形態において、真空容器内壁面を構成する、基板に
対向する面のうち、プラズマトラップによって囲まれた
部分の面積が、基板の面積の０．８である場合について
説明したが、この部分の面積は、基板の面積の０．５乃
至２．５倍であることが望ましい。この部分の面積が基
板の面積の０．５倍未満である場合は、基板とプラズマ
トラップとの距離を十分離しても、基板近傍で均一なプ
ラズマを得ることが難しくなる。また、この部分の面積
が基板の面積の２．５倍を越える場合は、基板近傍で均
一なプラズマを得るには、基板とプラズマトラップとの
距離を極めて大きく離す必要があり、装置の大型化を招
き、また、真空容器内を低圧に保つためにポンプに多大
の負担を強いることになるため、好ましくない。

【００４５】また、以上述べた本発明の第１または第７
実施形態において、プラズマトラップの溝幅が１０ｍｍ
である場合について説明したが、プラズマトラップの溝
幅は、３ｍｍ乃至５０ｍｍであることが望ましい。溝幅
が３ｍｍ未満である場合、または、５０ｍｍを越える場
合は、プラズマトラップでホローカソード放電が起きな
い可能性がある。

【００４６】また、各実施形態においては、溝の形状と
しては、矩形状について説明したが、U形状、V形状でも
よく、また、矩形状、U形状、V形状を組み合わせた形状
でも良い。

【００４７】また、以上述べた本発明の第１または第７
実施形態において、プラズマトラップの溝深さが１５ｍ
ｍである場合について説明したが、プラズマトラップの
溝深さは、５ｍｍ以上であることが望ましい。溝深さが
５ｍｍ未満である場合は、プラズマトラップでホローカ
ソード放電が起きない可能性がある。

【００４８】また、以上述べた本発明の実施形態におい
て、真空容器内に直流磁界が存在しない場合について説
明したが、高周波電力がプラズマ中に浸入できるように
なるほどの大きな直流磁界が存在しない場合、例えば、
着火性の改善のために数十ガウス程度の小さな直流磁界
を用いる場合においても、本発明は有効である。しか
し、本発明は、真空容器内に直流磁界が存在しない場合
にとくに有効である。

【００４９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本願の
第１発明のプラズマ処理方法によれば、真空容器内にガ
スを供給しつつ真空容器内を排気し、真空容器内を所定
の圧力に制御しながら、真空容器内の基板電極に載置さ
れた基板に対向して設けられた対向電極に、周波数５０
ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を印加することによ
り、真空容器内にプラズマを発生させ、基板を処理する
プラズマ処理方法であって、基板に対向して設けられた
環状でかつ溝状のプラズマトラップによって、基板上の
プラズマ分布が制御された状態で基板を処理するため、
均一なプラズマを発生させることができ、基板を均一に
処理することができる。

【００５０】また、本願の第２発明のプラズマ処理方法
によれば、真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を
排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、アン
テナに周波数５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を印
加することにより、真空容器内の基板電極に載置された
基板に対向して設けられた誘電体窓を介して、真空容器
内に電磁波を放射することにより、真空容器内にプラズ
マを発生させ、基板を処理するプラズマ処理方法であっ
て、基板に対向して設けられた環状でかつ溝状のプラズ
マトラップによって、基板上のプラズマ分布が制御され
た状態で基板を処理するため、均一なプラズマを発生さ
せることができ、基板を均一に処理することができる。

【００５１】また、本願の第３発明のプラズマ処理装置
によれば、真空容器と、真空容器内にガスを供給するた
めのガス供給装置と、真空容器内を排気するための排気
装置と、真空容器内に基板を載置するための基板電極
と、基板電極に対向して設けられた対向電極と、対向電
極に周波数５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を供給
することのできる高周波電源と、基板に対向して設けら
れた環状でかつ溝状のプラズマトラップとを備えたた
め、均一なプラズマを発生させることができ、基板を均
一に処理することができる。

【００５２】また、本願の第４発明のプラズマ処理装置
によれば、真空容器と、真空容器内にガスを供給するた
めのガス供給装置と、真空容器内を排気するための排気
装置と、真空容器内に基板を載置するための基板電極
と、基板電極に対向して設けられた誘電体窓と、誘電体
窓を介して真空容器内に電磁波を放射するためのアンテ
ナと、アンテナに周波数５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周
波電力を供給することのできる高周波電源と、基板に対
向して設けられた環状でかつ溝状のプラズマトラップと
を備えたため、均一なプラズマを発生させることがで
き、基板を均一に処理することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態で用いたプラズマ処理装
置の構成を示す断面図

【図２】本発明の第１実施形態における、イオン飽和電
流密度の測定結果を示す図

【図３】本発明の第２実施形態で用いたプラズマ処理装
置の構成を示す断面図

【図４】本発明の第３実施形態で用いたプラズマ処理装
置の構成を示す断面図

【図５】本発明の第４実施形態で用いたプラズマ処理装
置の構成を示す断面図

【図６】本発明の第５実施形態で用いたプラズマ処理装
置の構成を示す断面図

【図７】本発明の第６実施形態で用いたプラズマ処理装
置の構成を示す断面図

【図８】本発明の第７実施形態で用いたプラズマ処理装
置の構成を示す断面図

【図９】本発明の第７実施形態における、イオン飽和電
流密度の測定結果を示す図

【図１０】本発明の第８実施形態で用いたプラズマ処理
装置の構成を示す断面図

【図１１】本発明の第９実施形態で用いたプラズマ処理
装置の構成を示す断面図

【図１２】本発明の他の実施形態で用いたプラズマ処理
装置の構成を示す断面図

【図１３】本発明の他の実施形態で用いたプラズマ処理
装置の構成を示す断面図

【図１４】本発明の他の実施形態で用いたプラズマトラ
ップの構成を示す平面図

【図１５】従来例で用いたプラズマ処理装置の構成を示
す断面図

【図１６】従来例で用いたプラズマ処理装置の構成を示
す断面図

【図１７】従来例における、イオン飽和電流密度の測定
結果を示す図

【図１８】従来例における、イオン飽和電流密度の測定
結果を示す図

【符号の説明】

１真空容器２ガス供給装置３ポンプ４対向電極用高周波電源５対向電極６基板電極７基板８基板電極用高周波電源９プラズマトラップ１０プラズマトラップによって囲まれた部分（斜線
部）１１絶縁リング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松井卓也大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者松田出大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者三橋章男大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 4K029 CA05 CA13 DC32 DC35 FA05 GA02 4K030 CA12 DA04 FA03 KA20 4K057 DA16 DD01 DM02 DM06 DM07 DM18 5F004 AA01 BA06 BA20 BB13 BB18 BC08 CA01 CA09 5F045 AA08 BB02 DP04 EH02 EH03 EH04 EH14 EH19 EH20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空容器内にガスを供給しつつ真空容器
内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、
真空容器内の基板電極に載置された基板に対向して設け
られた対向電極に、周波数５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高
周波電力を印加することにより、真空容器内にプラズマ
を発生させ、基板を処理するプラズマ処理方法であっ
て、基板に対向して設けられた環状でかつ溝状のプラズ
マトラップによって、基板上のプラズマ分布が制御され
た状態で基板を処理することを特徴とするプラズマ処理
方法。
【請求項２】真空容器内にガスを供給しつつ真空容器
内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、
アンテナに周波数５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力
を印加することにより、真空容器内の基板電極に載置さ
れた基板に対向して設けられた誘電体窓を介して、真空
容器内に電磁波を放射することにより、真空容器内にプ
ラズマを発生させ、基板を処理するプラズマ処理方法で
あって、基板に対向して設けられた環状でかつ溝状のプ
ラズマトラップによって、基板上のプラズマ分布が制御
された状態で基板を処理することを特徴とするプラズマ
処理方法。
【請求項３】真空容器内壁面を構成する、基板に対向
する面のうち、プラズマトラップによって囲まれた部分
の面積が、基板の面積の０．５乃至２．５倍であること
を特徴とする、請求項１または２記載のプラズマ処理方
法。
【請求項４】プラズマトラップの溝幅が、３ｍｍ乃至
５０ｍｍであることを特徴とする、請求項１または２記
載のプラズマ処理方法。
【請求項５】プラズマトラップの溝深さが、５ｍｍ以
上であることを特徴とする、請求項１または２記載のプ
ラズマ処理方法。
【請求項６】プラズマトラップが、対向電極に設けら
れていることを特徴とする、請求項１記載のプラズマ処
理方法。
【請求項７】プラズマトラップが、真空容器と対向電
極とを絶縁するための絶縁リングに設けられていること
を特徴とする、請求項１記載のプラズマ処理方法。
【請求項８】プラズマトラップが、真空容器と対向電
極とを絶縁するための絶縁リングの外側に設けられてい
ることを特徴とする、請求項１記載のプラズマ処理方
法。
【請求項９】プラズマトラップが、対向電極と、真空
容器と対向電極とを絶縁するための絶縁リングとの間に
設けられていることを特徴とする、請求項１記載のプラ
ズマ処理方法。
【請求項１０】プラズマトラップが、真空容器と、真
空容器と対向電極とを絶縁するための絶縁リングとの間
に設けられていることを特徴とする、請求項１記載のプ
ラズマ処理方法。
【請求項１１】プラズマトラップが、誘電体窓に設け
られていることを特徴とする、請求項２記載のプラズマ
処理方法。
【請求項１２】プラズマトラップが、誘電体窓の外側
に設けられていることを特徴とする、請求項２記載のプ
ラズマ処理方法。
【請求項１３】プラズマトラップが、真空容器と、誘
電体窓との間に設けられていることを特徴とする、請求
項２記載のプラズマ処理方法。
【請求項１４】真空容器内に直流磁界が存在しないこ
とを特徴とする、請求項１または２記載のプラズマ処理
方法。
【請求項１５】真空容器と、真空容器内にガスを供給
するためのガス供給装置と、真空容器内を排気するため
の排気装置と、真空容器内に基板を載置するための基板
電極と、基板電極に対向して設けられた対向電極と、対
向電極に周波数５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を
供給することのできる高周波電源と、基板に対向して設
けられた環状でかつ溝状のプラズマトラップとを備えた
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１６】真空容器と、真空容器内にガスを供給
するためのガス供給装置と、真空容器内を排気するため
の排気装置と、真空容器内に基板を載置するための基板
電極と、基板電極に対向して設けられた誘電体窓と、誘
電体窓を介して真空容器内に電磁波を放射するためのア
ンテナと、アンテナに周波数５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの
高周波電力を供給することのできる高周波電源と、基板
に対向して設けられた環状でかつ溝状のプラズマトラッ
プとを備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１７】真空容器内壁面を構成する基板に対向
する面のうち、プラズマトラップによって囲まれた部分
の面積が、基板の面積の０．５乃至２．５倍であること
を特徴とする、請求項１５または１６記載のプラズマ処
理装置。
【請求項１８】プラズマトラップの溝幅が、３ｍｍ乃
至５０ｍｍであることを特徴とする、請求項１５または
１６記載のプラズマ処理装置。
【請求項１９】プラズマトラップの溝深さが、５ｍｍ
以上であることを特徴とする、請求項１５または１６記
載のプラズマ処理装置。
【請求項２０】プラズマトラップが、対向電極に設け
られていることを特徴とする、請求項１５記載のプラズ
マ処理装置。
【請求項２１】プラズマトラップが、真空容器と対向
電極とを絶縁するための絶縁リングに設けられているこ
とを特徴とする、請求項１５記載のプラズマ処理装置。
【請求項２２】プラズマトラップが、真空容器と対向
電極とを絶縁するための絶縁リングの外側に設けられて
いることを特徴とする、請求項１５記載のプラズマ処理
装置。
【請求項２３】プラズマトラップが、対向電極と、真
空容器と対向電極とを絶縁するための絶縁リングとの間
に設けられていることを特徴とする、請求項１５記載の
プラズマ処理装置。
【請求項２４】プラズマトラップが、真空容器と、真
空容器と対向電極とを絶縁するための絶縁リングとの間
に設けられていることを特徴とする、請求項１５記載の
プラズマ処理装置。
【請求項２５】プラズマトラップが、誘電体窓に設け
られていることを特徴とする、請求項１６記載のプラズ
マ処理装置。
【請求項２６】プラズマトラップが、誘電体窓の外側
に設けられていることを特徴とする、請求項１６記載の
プラズマ処理装置。
【請求項２７】プラズマトラップが、真空容器と、誘
電体窓との間に設けられていることを特徴とする、請求
項１６記載のプラズマ処理装置。
【請求項２８】真空容器内に直流磁界を印加するため
のコイルまたは永久磁石を備えていないことを特徴とす
る、請求項１５または１６記載のプラズマ処理装置。