JP2001237233A

JP2001237233A - プラズマ処理方法及び装置

Info

Publication number: JP2001237233A
Application number: JP2000048815A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Okumura; 智洋奥村; Izuru Matsuda; 出松田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-02-25
Filing date: 2000-02-25
Publication date: 2001-08-31
Anticipated expiration: 2020-02-25
Also published as: JP3374828B2

Abstract

(57)【要約】【課題】アンテナと基板との距離を小さくしても均一
性が良く、かつ、高いイオン飽和電流密度が得られるプ
ラズマ処理方法及び装置を提供する。【解決手段】真空容器１内を所定の圧力に保ちなが
ら、高周波電力をアンテナ５に供給する。また、「アン
テナ５の周辺部に設けられ、かつ、誘電板６に密着して
設けられた第１導体リング１２とアンテナ５との間の溝
状の空間からなる第１プラズマトラップ１３」と、「第
１導体リング１２の周辺部に設けられ、かつ、誘電板６
に密着して設けられ、かつ、内径が誘電板６の外形より
も小さい第２導体リング１４と、第１導体リング１２と
の間の溝状の空間からなる第２プラズマトラップ１５」
が設けられている。この構成により、アンテナ５と基板
９との距離を小さくしても均一性が良く、かつ、高いイ
オン飽和電流密度が得られた。

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５は、われわれが既に提案している板状
アンテナ式プラズマ処理装置の断面図である。図５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４により１００ＭＨｚの高周波電力を、ア
ンテナ５と真空容器１との間に挟まれ、かつ、アンテナ
５と外形寸法がほぼ等しい誘電板６に設けられた貫通穴
７を介してアンテナ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８上に載置された基板９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、基板電極８にも基板電極用
高周波電源１０により高周波電力を供給することで、基
板９に到達するイオンエネルギーを制御することができ
る。また、アンテナ５の表面は、絶縁カバー１１により
覆われている。また、誘電板６と誘電板６の周辺部に設
けられた誘電体リング１８との間の溝状の空間と、アン
テナ５とアンテナ５の周辺部に設けられた導体リング１
９との間の溝状の空間からなるプラズマトラップ２０が
設けられている。このような構成により、アンテナ５か
ら放射された電磁波がプラズマトラップ２０で強めら
れ、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２０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２０で最も高く
なり、拡散によって基板９近傍までプラズマが輸送され
ることで、より均一なプラズマが得られる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５に
示した従来の方式では、プラズマの均一性を得るため
に、アンテナ５と基板電極８との距離を大きくとる必要
があり、高いイオン飽和電流密度を得ようとすると、非
常に大きな高周波電力を印加する必要があるという問題
点があった。たとえば、塩素ガスのプラズマにおいて、
直径３００ｍｍの範囲で±１０％以下の均一性を得るた
めには、アンテナ５と基板電極８との距離を１３０ｍｍ
程度にする必要があり、真空容器１内に塩素ガスを供給
し、ＶＨＦパワー１０００Ｗをアンテナ５に印加した場
合、１Ｐａで基板９近傍でのイオン飽和電流密度は２．
２ｍＡ／ｃｍ²であった。

【０００９】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、アン
テナと基板との距離を小さくしても均一性が良く、か
つ、高いイオン飽和電流密度が得られるプラズマ処理方
法及び装置を提供することを目的としている。

【００１０】

【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真空
容器内に設けられたアンテナに、アンテナと真空容器と
の間に挟まれ、かつ、アンテナよりも外形寸法が大きい
誘電板に設けられた貫通穴を介して周波数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、「アンテナの周辺部に設けられ、か
つ、誘電板に密着して設けられた第１導体リングとアン
テナとの間の溝状の空間からなる第１プラズマトラッ
プ」と、「第１導体リングの周辺部に設けられ、かつ、
誘電板に密着して設けられ、かつ、内径が誘電板の外形
よりも小さい第２導体リングと、第１導体リングとの間
の溝状の空間からなる第２プラズマトラップ」とによっ
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。

【００１１】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、真空容器内の基板
電極に載置された基板に対向して真空容器内に設けられ
たアンテナに、アンテナと真空容器との間に挟まれ、か
つ、アンテナと外形寸法がほぼ等しい誘電板に設けられ
た貫通穴を介して周波数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、
誘電板の周辺部に密着して誘電体リングが設けられ、
「アンテナの周辺部に設けられ、かつ、誘電体リングに
密着して設けられた第１導体リングとアンテナとの間の
溝状の空間からなる第１プラズマトラップ」と、「第１
導体リングの周辺部に設けられ、かつ、誘電体リングに
密着して設けられ、かつ、内径が誘電体リングの外形よ
りも小さい第２導体リングと、第１導体リングとの間の
溝状の空間からなる第２プラズマトラップ」とによっ
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。

【００１２】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、アンテナに等方的な電磁界分
布をもたらすために、アンテナと真空容器とを短絡する
ショートピンを設けることが望ましい。

【００１３】また、好適には、アンテナの表面が絶縁カ
バーにより覆われていることが望ましい。

【００１４】本願の第１または第２発明のプラズマ処理
方法は、とくに、真空容器内に直流磁界が存在しない場
合に効果的なプラズマ処理方法である。

【００１５】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アンテナと、アンテナと真空容器と
の間に挟まれ、かつ、アンテナよりも外形寸法が大きい
誘電板と、誘電板に設けられた貫通穴を介してアンテナ
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を備えたプラズマ処理装置
であって、「アンテナの周辺部に設けられ、かつ、誘電
板に密着して設けられた第１導体リングとアンテナとの
間の溝状の空間からなる第１プラズマトラップ」と、
「第１導体リングの周辺部に設けられ、かつ、誘電板に
密着して設けられ、かつ、内径が誘電板の外形よりも小
さい第２導体リングと、第１導体リングとの間の溝状の
空間からなる第２プラズマトラップ」が設けられている
ことを特徴とする。

【００１６】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アンテナと、アンテナと真空容器と
の間に挟まれ、かつ、アンテナと外形寸法がほぼ等しい
誘電板と、誘電板に設けられた貫通穴を介してアンテナ
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を備えたプラズマ処理装置
であって、誘電板の周辺部に密着して誘電体リングが設
けられ、「アンテナの周辺部に設けられ、かつ、誘電体
リングに密着して設けられた第１導体リングとアンテナ
との間の溝状の空間からなる第１プラズマトラップ」
と、「第１導体リングの周辺部に設けられ、かつ、誘電
体リングに密着して設けられ、かつ、内径が誘電体リン
グの外形よりも小さい第２導体リングと、第１導体リン
グとの間の溝状の空間からなる第２プラズマトラップ」
が設けられていることを特徴とする。

【００１７】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、アンテナと真空容器とを短絡
するショートピンを設けることが望ましい。

【００１８】また、好適には、アンテナの表面が絶縁カ
バーにより覆われていることが望ましい。

【００１９】本願の第３または第４発明のプラズマ処理
装置は、とくに、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効果的な
プラズマ処理装置である。

【００２０】

【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を参照して説明する。

【００２１】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、アンテナ用高周波
電源４により１００ＭＨｚの高周波電力を、アンテナ５
と真空容器１との間に挟まれ、かつ、アンテナ５よりも
外形寸法が大きい誘電板６に設けられた貫通穴７を介し
てアンテナ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８上に載置された基板９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、基板電極８にも基板電極用高周波電
源１０により高周波電力を供給することで、基板９に到
達するイオンエネルギーを制御することができる。ま
た、アンテナ５の表面は、絶縁カバー１１により覆われ
ている。

【００２２】また、「アンテナ５の周辺部に設けられ、
かつ、誘電板６に密着して設けられた第１導体リング１
２とアンテナ５との間の溝状の空間からなる第１プラズ
マトラップ１３」と、「第１導体リング１２の周辺部に
設けられ、かつ、誘電板６に密着して設けられ、かつ、
内径が誘電板６の外形よりも小さい第２導体リング１４
と、第１導体リング１２との間の溝状の空間からなる第
２プラズマトラップ１５」が設けられている。

【００２３】図１に示す本発明の第１実施形態において
用いたプラズマ処理装置において、塩素ガスのプラズマ
で直径３００ｍｍの範囲で±１０％以下の均一性を得る
ために必要なアンテナ５と基板電極８との距離は、８０
ｍｍ程度であった。また、この構成で、真空容器１内に
塩素ガスを供給し、ＶＨＦパワー１０００Ｗをアンテナ
５に印加した場合、１Ｐａで基板９近傍でのイオン飽和
電流密度は３．５ｍＡ／ｃｍ²となり、従来例に比べて
大幅な向上がみられた。

【００２４】このようにアンテナ５と基板９との距離を
小さくしても均一性が良いイオン飽和電流密度分布が得
られたのは、２つのプラズマトラップ１３及び１５の部
分において、ドーナツ状の２つの高密度プラズマ領域が
形成され、基板９の中央部及び周辺部に対して短い拡散
距離でも効果的にプラズマを輸送できたためであると考
えられる。ここで、誘電板６が、アンテナ５から第２プ
ラズマトラップ１５まで電磁波を伝える伝送路としての
役割を担っている。また、従来例に比べて高いイオン飽
和電流密度が得られたのは、アンテナ５と基板９との距
離が小さくなったために、プラズマの体積が小さくな
り、単位体積当たり相対的に大きな高周波電力が供給さ
れたためであると考えられる。

【００２５】次に、本発明の第２実施形態について、図
２を参照して説明する。

【００２６】図２に、本発明の第２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２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４により１００ＭＨｚの高周波電力を、アンテナ５
と真空容器１との間に挟まれ、かつ、アンテナ５と外形
寸法がほぼ等しい誘電板６に設けられた貫通穴７を介し
てアンテナ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８上に載置された基板９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、基板電極８にも基板電極用高周波電
源１０により高周波電力を供給することで、基板９に到
達するイオンエネルギーを制御することができる。ま
た、アンテナ５の表面は、絶縁カバー１１により覆われ
ている。

【００２７】また、誘電板６の周辺部に密着して誘電体
リング１６が設けられ、「アンテナ５の周辺部に設けら
れ、かつ、誘電体リング１６に密着して設けられた第１
導体リング１２とアンテナ５との間の溝状の空間からな
る第１プラズマトラップ１３」と、「第１導体リング１
２の周辺部に設けられ、かつ、誘電体リング１６に密着
して設けられ、かつ、内径が誘電体リング１６の外形よ
りも小さい第２導体リング１４と、第１導体リング１２
との間の溝状の空間からなる第２プラズマトラップ１
５」が設けられている。

【００２８】図２に示す本発明の第２実施形態において
用いたプラズマ処理装置において、塩素ガスのプラズマ
で直径３００ｍｍの範囲で±１０％以下の均一性を得る
ために必要なアンテナ５と基板電極８との距離は、８０
ｍｍ程度であった。また、この構成で、真空容器１内に
塩素ガスを供給し、ＶＨＦパワー１０００Ｗをアンテナ
５に印加した場合、１Ｐａで基板９近傍でのイオン飽和
電流密度は３．３ｍＡ／ｃｍ²となり、従来例に比べて
大幅な向上がみられた。

【００２９】このようにアンテナ５と基板９との距離を
小さくしても均一性が良いイオン飽和電流密度分布が得
られたのは、２つのプラズマトラップ１３及び１５の部
分において、ドーナツ状の２つの高密度プラズマ領域が
形成され、基板９の中央部及び周辺部に対して短い拡散
距離でも効果的にプラズマを輸送できたためであると考
えられる。ここで、誘電体リング１６が、アンテナ５か
ら第２プラズマトラップ１５まで電磁波を伝える伝送路
としての役割を担っている。また、従来例に比べて高い
イオン飽和電流密度が得られたのは、アンテナ５と基板
９との距離が小さくなったために、プラズマの体積が小
さくなり、単位体積当たり相対的に大きな高周波電力が
供給されたためであると考えられる。

【００３０】また、図１で説明した本発明の第１実施形
態では、アンテナ５よりも外形寸法が大きい誘電板６を
用いていたのに対し、図２で説明した本発明の第２実施
形態では、アンテナ５と外形寸法がほぼ等しい誘電板６
を用い、かつ、誘電板６の周辺部に密着して誘電体リン
グ１６が設けられているが、このような構成をとること
により、誘電板６と誘電体リング１６の材質をそれぞれ
独立して選択することができる点、設計上の自由度が増
す点等において有利となる。

【００３１】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、アンテナの
形状及び配置、誘電体の形状及び配置等に関して様々な
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。

【００３２】また、以上述べた本発明の実施形態におい
て、アンテナに１００ＭＨｚ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。

【００３３】また、図３に示す本発明の第３実施形態の
ように、アンテナ５をショートピン１７により接地する
ことにより、より等方的な電磁界分布を得ることができ
る。図４のアンテナ５の平面図に示すように、ショート
ピン１７は３ヶ所に設けられており、それぞれのショー
トピン１７がアンテナ５の中心に対して等配置されてい
る。

【００３４】また、以上述べた本発明の実施形態におい
て、アンテナの表面が絶縁カバーにより覆われている場
合について説明したが、絶縁カバーは無くてもよい。た
だし、絶縁カバーが無いと、アンテナを構成する物質に
よる基板の汚染等の問題が発生する可能性があるため、
汚染に敏感な処理を行う際には、絶縁カバーを設けた方
がよい。また、絶縁カバーが無い場合は、アンテナとプ
ラズマとの容量的な結合の割合が増大し、基板中央部の
プラズマ密度が高まる傾向があるため、使用するガス種
やガス圧力によっては、絶縁カバーが無い場合の方が均
一なプラズマ分布を得られることもある。

【００３５】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。

【００３６】

【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真空容器内に設けられたアンテナ
に、アンテナと真空容器との間に挟まれ、かつ、アンテ
ナよりも外形寸法が大きい誘電板に設けられた貫通穴を
介して周波数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、「アンテナ
の周辺部に設けられ、かつ、誘電板に密着して設けられ
た第１導体リングとアンテナとの間の溝状の空間からな
る第１プラズマトラップ」と、「第１導体リングの周辺
部に設けられ、かつ、誘電板に密着して設けられ、か
つ、内径が誘電板の外形よりも小さい第２導体リング
と、第１導体リングとの間の溝状の空間からなる第２プ
ラズマトラップ」とによって、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、アンテナと基板
との距離を小さくしても均一性が良く、かつ、高いイオ
ン飽和電流密度が得られるプラズマ処理方法を提供する
ことができる。

【００３７】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、真空
容器内の基板電極に載置された基板に対向して真空容器
内に設けられたアンテナに、アンテナと真空容器との間
に挟まれ、かつ、アンテナと外形寸法がほぼ等しい誘電
板に設けられた貫通穴を介して周波数５０ＭＨｚ乃至３
ＧＨｚ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、誘電板の周辺部に密着して誘電体リングが
設けられ、「アンテナの周辺部に設けられ、かつ、誘電
体リングに密着して設けられた第１導体リングとアンテ
ナとの間の溝状の空間からなる第１プラズマトラップ」
と、「第１導体リングの周辺部に設けられ、かつ、誘電
体リングに密着して設けられ、かつ、内径が誘電体リン
グの外形よりも小さい第２導体リングと、第１導体リン
グとの間の溝状の空間からなる第２プラズマトラップ」
とによって、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、アンテナと基板との距離を小さく
しても均一性が良く、かつ、高いイオン飽和電流密度が
得られるプラズマ処理方法を提供することができる。

【００３８】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アンテナと、アンテ
ナと真空容器との間に挟まれ、かつ、アンテナよりも外
形寸法が大きい誘電板と、誘電板に設けられた貫通穴を
介してアンテナに周波数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を備えたプ
ラズマ処理装置であって、「アンテナの周辺部に設けら
れ、かつ、誘電板に密着して設けられた第１導体リング
とアンテナとの間の溝状の空間からなる第１プラズマト
ラップ」と、「第１導体リングの周辺部に設けられ、か
つ、誘電板に密着して設けられ、かつ、内径が誘電板の
外形よりも小さい第２導体リングと、第１導体リングと
の間の溝状の空間からなる第２プラズマトラップ」が設
けられているため、アンテナと基板との距離を小さくし
ても均一性が良く、かつ、高いイオン飽和電流密度が得
られるプラズマ処理装置を提供することができる。

【００３９】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アンテナと、アンテ
ナと真空容器との間に挟まれ、かつ、アンテナと外形寸
法がほぼ等しい誘電板と、誘電板に設けられた貫通穴を
介してアンテナに周波数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を備えたプ
ラズマ処理装置であって、誘電板の周辺部に密着して誘
電体リングが設けられ、「アンテナの周辺部に設けら
れ、かつ、誘電体リングに密着して設けられた第１導体
リングとアンテナとの間の溝状の空間からなる第１プラ
ズマトラップ」と、「第１導体リングの周辺部に設けら
れ、かつ、誘電体リングに密着して設けられ、かつ、内
径が誘電体リングの外形よりも小さい第２導体リング
と、第１導体リングとの間の溝状の空間からなる第２プ
ラズマトラップ」が設けられているため、アンテナと基
板との距離を小さくしても均一性が良く、かつ、高いイ
オン飽和電流密度が得られるプラズマ処理装置を提供す
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３】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４】本発明の第３実施形態で用いたアンテナの平面
図

【図５】従来例で用いたプラズマ処理装置の構成を示す
断面図

【符号の説明】

１真空容器２ガス供給装置３ポンプ４アンテナ用高周波電源５アンテナ６誘電板７貫通穴８基板電極９基板１０基板電極用高周波電源１１絶縁カバー１２第１導体リング１３第１プラズマトラップ１４第２導体リング１５第２プラズマトラップ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｈ０１Ｌ 21/302 ＢＦターム(参考） 4G075 AA24 BC02 BC04 BC06 CA25 CA47 CA65 EB01 EB41 4K030 FA03 GA02 JA18 KA20 KA30 KA45 4K057 DA11 DA16 DB06 DD01 DE06 DM18 DM28 DN01 5F004 AA01 BA20 BB07 BB11 BB13 BB29 CA06 DA04 5F045 BB01 EH02 EH03 EH04 EH06 EH11 EH16 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真空
容器内に設けられたアンテナに、アンテナと真空容器と
の間に挟まれ、かつ、アンテナよりも外形寸法が大きい
誘電板に設けられた貫通穴を介して周波数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、「アンテナの周辺部に設けられ、か
つ、誘電板に密着して設けられた第１導体リングとアン
テナとの間の溝状の空間からなる第１プラズマトラッ
プ」と、「第１導体リングの周辺部に設けられ、かつ、
誘電板に密着して設けられ、かつ、内径が誘電板の外形
よりも小さい第２導体リングと、第１導体リングとの間
の溝状の空間からなる第２プラズマトラップ」とによっ
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、
真空容器内の基板電極に載置された基板に対向して真空
容器内に設けられたアンテナに、アンテナと真空容器と
の間に挟まれ、かつ、アンテナと外形寸法がほぼ等しい
誘電板に設けられた貫通穴を介して周波数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、誘電板の周辺部に密着して誘電体リン
グが設けられ、「アンテナの周辺部に設けられ、かつ、
誘電体リングに密着して設けられた第１導体リングとア
ンテナとの間の溝状の空間からなる第１プラズマトラッ
プ」と、「第１導体リングの周辺部に設けられ、かつ、
誘電体リングに密着して設けられ、かつ、内径が誘電体
リングの外形よりも小さい第２導体リングと、第１導体
リングとの間の溝状の空間からなる第２プラズマトラッ
プ」とによって、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】アンテナに等方的な電磁界分布をもたら
すために、アンテナと真空容器とを短絡するショートピ
ンを設けたことを特徴とする、請求項１または２記載の
プラズマ処理方法。
【請求項４】アンテナの表面が絶縁カバーにより覆わ
れてい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】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６】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アンテナと、アン
テナと真空容器との間に挟まれ、かつ、アンテナよりも
外形寸法が大きい誘電板と、誘電板に設けられた貫通穴
を介してアンテナに周波数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を備えた
プラズマ処理装置であって、「アンテナの周辺部に設け
られ、かつ、誘電板に密着して設けられた第１導体リン
グとアンテナとの間の溝状の空間からなる第１プラズマ
トラップ」と、「第１導体リングの周辺部に設けられ、
かつ、誘電板に密着して設けられ、かつ、内径が誘電板
の外形よりも小さい第２導体リングと、第１導体リング
との間の溝状の空間からなる第２プラズマトラップ」が
設けられていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項７】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アンテナと、アン
テナと真空容器との間に挟まれ、かつ、アンテナと外形
寸法がほぼ等しい誘電板と、誘電板に設けられた貫通穴
を介してアンテナに周波数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を備えた
プラズマ処理装置であって、誘電板の周辺部に密着して
誘電体リングが設けられ、「アンテナの周辺部に設けら
れ、かつ、誘電体リングに密着して設けられた第１導体
リングとアンテナとの間の溝状の空間からなる第１プラ
ズマトラップ」と、「第１導体リングの周辺部に設けら
れ、かつ、誘電体リングに密着して設けられ、かつ、内
径が誘電体リングの外形よりも小さい第２導体リング
と、第１導体リングとの間の溝状の空間からなる第２プ
ラズマトラップ」が設けられていることを特徴とするプ
ラズマ処理装置。
【請求項８】アンテナと真空容器とを短絡するショー
トピンを設けたことを特徴とする、請求項６または７記
載のプラズマ処理装置。
【請求項９】アンテナの表面が絶縁カバーにより覆わ
れていることを特徴とする、請求項６または７記載のプ
ラズマ処理装置。
【請求項１０】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６または７記載のプラズマ処理装置。