JP2002299241A - マイクロ波プラズマプロセス装置、プラズマ着火方法、プラズマ形成方法及びプラズマプロセス方法 - Google Patents
マイクロ波プラズマプロセス装置、プラズマ着火方法、プラズマ形成方法及びプラズマプロセス方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 プラズマ着火を容易に且つ迅速に行うことの
できるマイクロ波プラズマプロセス装置及びプラズマ着
火方法を提供することを課題とする。 【解決手段】 マイクロ波プラズマプロセス装置１０
に、マイクロ波によるプラズマ着火を促進するプラズマ
着火促進手段を設ける。プラズマ着火促進手段は、真空
紫外光を発生する重水素ランプ３０と、真空紫外光を透
過してプラズマ励起用空間２６に導く透過窓３２とを有
する。透過窓３２は凸レンズとして構成され、真空紫外
光を集束してプラズマ励起ガスの電離を促進する。
できるマイクロ波プラズマプロセス装置及びプラズマ着
火方法を提供することを課題とする。 【解決手段】 マイクロ波プラズマプロセス装置１０
に、マイクロ波によるプラズマ着火を促進するプラズマ
着火促進手段を設ける。プラズマ着火促進手段は、真空
紫外光を発生する重水素ランプ３０と、真空紫外光を透
過してプラズマ励起用空間２６に導く透過窓３２とを有
する。透過窓３２は凸レンズとして構成され、真空紫外
光を集束してプラズマ励起ガスの電離を促進する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はプラズマプロセス装
置に係り、特にマイクロ波により励起したプラズマによ
りプラズマプロセスを行うマイクロ波プラズマプロセス
装置に関する。
置に係り、特にマイクロ波により励起したプラズマによ
りプラズマプロセスを行うマイクロ波プラズマプロセス
装置に関する。
【０００２】
【徒来の技術】近年、プラズマプロセス装置において、
マイクロ波プラズマプロセス装置が注目されている。マ
イクロ波プラズマプロセス装置は、平行平板型プラズマ
プロセス装置やＥＣＲプラズマプロセス装置のような他
のプラズマプロセス装置と比較してプラズマポテンシャ
ルが低いため、低い電子温度及び低いイオン照射エネル
ギを有するプラズマを発生することができる。
マイクロ波プラズマプロセス装置が注目されている。マ
イクロ波プラズマプロセス装置は、平行平板型プラズマ
プロセス装置やＥＣＲプラズマプロセス装置のような他
のプラズマプロセス装置と比較してプラズマポテンシャ
ルが低いため、低い電子温度及び低いイオン照射エネル
ギを有するプラズマを発生することができる。
【０００３】したがって、マイクロ波プラズマプロセス
装置によれば、プラズマ処理を施す基板に対する金属汚
染やイオン照射によるダメージを防止することができ
る。また、プラズマ励起空間をプロセス空間から分離す
ることが可能なため、基板材料や基板上に形成されたパ
ターンに依存しないプラズマプロセスを施すことができ
る。
装置によれば、プラズマ処理を施す基板に対する金属汚
染やイオン照射によるダメージを防止することができ
る。また、プラズマ励起空間をプロセス空間から分離す
ることが可能なため、基板材料や基板上に形成されたパ
ターンに依存しないプラズマプロセスを施すことができ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】マイクロ波プラズマプ
ロセス装置では、プロセスチャンバ内にプラズマ励起ガ
スを導入してからマイクロ波をプラズマ励起ガスに導入
することにより、マイクロ波によりプラズマ着火を行
う。しかし、マイクロ波は周波数が高いため、プラズマ
励起ガスの電子を十分に加速する前に電界が反転してし
まい、プラズマ着火が起こり難いという特性を有してい
る。加えて、近年のプラズマプロセスは、例えば６７Ｐ
ａ（約０．５Ｔｏｒｒ）以下というような非常に低圧で
の処理が要求され場合があり、このような低圧ではプラ
ズマ励起ガスの密度が低く、プラズマ着火が困難となる
といった問題がある。
ロセス装置では、プロセスチャンバ内にプラズマ励起ガ
スを導入してからマイクロ波をプラズマ励起ガスに導入
することにより、マイクロ波によりプラズマ着火を行
う。しかし、マイクロ波は周波数が高いため、プラズマ
励起ガスの電子を十分に加速する前に電界が反転してし
まい、プラズマ着火が起こり難いという特性を有してい
る。加えて、近年のプラズマプロセスは、例えば６７Ｐ
ａ（約０．５Ｔｏｒｒ）以下というような非常に低圧で
の処理が要求され場合があり、このような低圧ではプラ
ズマ励起ガスの密度が低く、プラズマ着火が困難となる
といった問題がある。
【０００５】また、マイクロ波アンテナからマイクロ波
を放射するマイクロ波プラズマプロセス装置は、平行平
板型プラズマプロセス装置と異なり、被処理基板に対し
て電界を印加しないので、自由電子の放出といったプラ
ズマ着火のきっかけとなる現象が起こらず、より一層こ
の問題を深刻なものとしている。
を放射するマイクロ波プラズマプロセス装置は、平行平
板型プラズマプロセス装置と異なり、被処理基板に対し
て電界を印加しないので、自由電子の放出といったプラ
ズマ着火のきっかけとなる現象が起こらず、より一層こ
の問題を深刻なものとしている。
【０００６】現状でのマイクロ波プラズマプロセス装置
では、プラズマ着火時にプロセスチャンバ内の圧力を高
く、例えば１３３Ｐａ（約１Ｔｏｒｒ）に設定してマイ
クロ波による着火が起こり易いようにしておき、着火後
に圧力を例えば７Ｐａ（約５０ｍＴｏｒｒ）に下げる、
といった着火方法が一般的である。しかし、このような
方法では、着火のためだけにプロセスチャンバ内の圧力
を上昇し、着火後に再び圧力を下げるといった、本来の
プラズマプロセスには必要のない制御を行うこととな
り、実際のプラズマプロセスを行うまでの準備時間が長
くなり、スループットの悪化を招いてしまう。
では、プラズマ着火時にプロセスチャンバ内の圧力を高
く、例えば１３３Ｐａ（約１Ｔｏｒｒ）に設定してマイ
クロ波による着火が起こり易いようにしておき、着火後
に圧力を例えば７Ｐａ（約５０ｍＴｏｒｒ）に下げる、
といった着火方法が一般的である。しかし、このような
方法では、着火のためだけにプロセスチャンバ内の圧力
を上昇し、着火後に再び圧力を下げるといった、本来の
プラズマプロセスには必要のない制御を行うこととな
り、実際のプラズマプロセスを行うまでの準備時間が長
くなり、スループットの悪化を招いてしまう。
【０００７】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、プロセス処理を行なう所望の圧力においてプラズ
マ着火を容易に且つ迅速に行うことのできるマイクロ波
プラズマプロセス装置、プラズマ着火方法、プラズマ形
成方法及びプラズマプロセス方法を提供することを目的
とする。
あり、プロセス処理を行なう所望の圧力においてプラズ
マ着火を容易に且つ迅速に行うことのできるマイクロ波
プラズマプロセス装置、プラズマ着火方法、プラズマ形
成方法及びプラズマプロセス方法を提供することを目的
とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴
とするものである。
めに本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴
とするものである。
【０００９】請求項１記載の発明は、マイクロ波により
プラズマを発生してプラズマプロセスを行うマイクロ波
プラズマプロセス装置であって、マイクロ波によるプラ
ズマ着火を促進するプラズマ着火促進手段を有すること
を特徴とするものである。
プラズマを発生してプラズマプロセスを行うマイクロ波
プラズマプロセス装置であって、マイクロ波によるプラ
ズマ着火を促進するプラズマ着火促進手段を有すること
を特徴とするものである。
【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１記載のマ
イクロ波プラズマプロセス装置であって、前記プラズマ
を発生するマイクロ波は、プロセスチャンバの一部を形
成するマイクロ波透過窓を介して、マイクロ波アンテナ
より前記プロセスチャンバ内に放射されることを特徴と
するものである。
イクロ波プラズマプロセス装置であって、前記プラズマ
を発生するマイクロ波は、プロセスチャンバの一部を形
成するマイクロ波透過窓を介して、マイクロ波アンテナ
より前記プロセスチャンバ内に放射されることを特徴と
するものである。
【００１１】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載のマイクロ波プラズマプロセス装置であって、前記プ
ラズマ着火促進手段は、真空紫外光、エックス線、レー
ザビーム、電子ビーム、エキシマランプ光のうち少なく
とも一つをプラズマ励起用空間に投射することによりプ
ラズマ着火を促進することを特徴とするものである。
載のマイクロ波プラズマプロセス装置であって、前記プ
ラズマ着火促進手段は、真空紫外光、エックス線、レー
ザビーム、電子ビーム、エキシマランプ光のうち少なく
とも一つをプラズマ励起用空間に投射することによりプ
ラズマ着火を促進することを特徴とするものである。
【００１２】請求項４記載の発明は、請求項３記載のマ
イクロ波プラズマプロセス装置であって、前記プラズマ
着火促進手段は、真空紫外光を発生する重水素ランプ
と、該真空紫外光を透過して前記プラズマ励起用空間に
導く透過窓とを有することを特徴とするものである。
イクロ波プラズマプロセス装置であって、前記プラズマ
着火促進手段は、真空紫外光を発生する重水素ランプ
と、該真空紫外光を透過して前記プラズマ励起用空間に
導く透過窓とを有することを特徴とするものである。
【００１３】請求項５記載の発明は、請求項４記載のマ
イクロ波プラズマプロセス装置であって、前記重水素ラ
ンプと前記透過窓との間の空間を真空に維持することを
特徴とするものである。
イクロ波プラズマプロセス装置であって、前記重水素ラ
ンプと前記透過窓との間の空間を真空に維持することを
特徴とするものである。
【００１４】請求項６記載の発明は、請求項４記載のマ
イクロ波プラズマプロセス装置であって、前記重水素ラ
ンプと前記透過窓との間の空間にヘリウムが充填される
ことを特徴とするものである。
イクロ波プラズマプロセス装置であって、前記重水素ラ
ンプと前記透過窓との間の空間にヘリウムが充填される
ことを特徴とするものである。
【００１５】請求項７記載の発明は、請求項４乃至６の
うちいずれか一項記載のマイクロ波プラズマプロセス装
置であって、前記重水素ランプと前記透過窓は、前記プ
ラズマ励起用空間を画成するプロセスチャンバの側壁に
設けられることを特徴とするものである。
うちいずれか一項記載のマイクロ波プラズマプロセス装
置であって、前記重水素ランプと前記透過窓は、前記プ
ラズマ励起用空間を画成するプロセスチャンバの側壁に
設けられることを特徴とするものである。
【００１６】請求項８記載の発明は、請求項４乃至６の
うちいずれか一項記載のマイクロ波プラズマプロセス装
置であって、前記重水素ランプと前記透過窓はプロセス
チャンバの底部に設けられることを特徴とするものであ
る。
うちいずれか一項記載のマイクロ波プラズマプロセス装
置であって、前記重水素ランプと前記透過窓はプロセス
チャンバの底部に設けられることを特徴とするものであ
る。
【００１７】請求項９記載の発明は、請求項４乃至８の
うちいずれか一項記載のマイクロ波プラズマプロセス装
置であって、前記透過窓は、前記プラズマ励起用空間の
所定の位置に焦点が合わせられた凸レンズとして構成さ
れることを特徴とするものである。
うちいずれか一項記載のマイクロ波プラズマプロセス装
置であって、前記透過窓は、前記プラズマ励起用空間の
所定の位置に焦点が合わせられた凸レンズとして構成さ
れることを特徴とするものである。
【００１８】請求項１０記載の発明は、請求項９記載の
マイクロ波プラズマプロセス装置であって、前記所定の
位置は、被処理基体の垂直上方に延在する領域以外の位
置であることを特徴とするものである。
マイクロ波プラズマプロセス装置であって、前記所定の
位置は、被処理基体の垂直上方に延在する領域以外の位
置であることを特徴とするものである。
【００１９】請求項１１記載の発明は、請求項９又は１
０記載のマイクロ波プラズマプロセス装置であって、前
記所定の位置は、前記プロセスチャンバ内に放射された
マイクロ波の電界が最大となる位置であることを特徴と
するものである。
０記載のマイクロ波プラズマプロセス装置であって、前
記所定の位置は、前記プロセスチャンバ内に放射された
マイクロ波の電界が最大となる位置であることを特徴と
するものである。
【００２０】請求項１２記載の発明は、請求項９乃至１
１のうちいずれか一項記載のマイクロ波プラズマプロセ
ス装置であって、前記所定の位置は、前記プラズマ励起
用空間にプラズマ励起ガスを導入するためのシャワープ
レートの表面から、マイクロ波の波長のｎ／４ （ｎは
整数）に等しい距離だけ離れた位置であることを特徴と
するものである。
１のうちいずれか一項記載のマイクロ波プラズマプロセ
ス装置であって、前記所定の位置は、前記プラズマ励起
用空間にプラズマ励起ガスを導入するためのシャワープ
レートの表面から、マイクロ波の波長のｎ／４ （ｎは
整数）に等しい距離だけ離れた位置であることを特徴と
するものである。
【００２１】請求項１３記載の発明は、請求項４乃至１
２のうちいずれか一項記載のマイクロ波プラズマプロセ
ス装置であって、前記透過窓の材質は、ＣａＦ２，Ｍｇ
Ｆ２，ＬｉＦから選択されることを特徴とするものであ
る。
２のうちいずれか一項記載のマイクロ波プラズマプロセ
ス装置であって、前記透過窓の材質は、ＣａＦ２，Ｍｇ
Ｆ２，ＬｉＦから選択されることを特徴とするものであ
る。
【００２２】請求項１４記載の発明は、請求項３乃至１
３のうちいずれか一項記載のマイクロ波プラズマプロセ
ス装置であって、前記プラズマ励起用空間は、プロセス
ガス用シャワープレートによりプロセス空間から分離さ
れており、プロセスガスは前記プロセスガス用シャワー
プレートから前記プロセス空間に供給され、これにより
プロセスガスのプラズマ励起用空間への進入が防止され
ることを特徴とするものである。
３のうちいずれか一項記載のマイクロ波プラズマプロセ
ス装置であって、前記プラズマ励起用空間は、プロセス
ガス用シャワープレートによりプロセス空間から分離さ
れており、プロセスガスは前記プロセスガス用シャワー
プレートから前記プロセス空間に供給され、これにより
プロセスガスのプラズマ励起用空間への進入が防止され
ることを特徴とするものである。
【００２３】請求項１５記載の発明は、マイクロ波によ
るプラズマ着火方法であって、プロセスチャンバ内を所
定の真空雰囲気になるように排気し、前記プロセスチャ
ンバにプラズマ励起ガスを導入し、前記プロセスチャン
バ内のプラズマ励起ガスに対して、真空紫外光、エック
ス線、レーザビーム、電子ビーム、エキシマランプ光の
うち少なくとも一つを投射し、前記プロセスチャンバ内
のプラズマ励起ガスにマイクロ波を導入してプラズマ着
火することを特徴とするものである。
るプラズマ着火方法であって、プロセスチャンバ内を所
定の真空雰囲気になるように排気し、前記プロセスチャ
ンバにプラズマ励起ガスを導入し、前記プロセスチャン
バ内のプラズマ励起ガスに対して、真空紫外光、エック
ス線、レーザビーム、電子ビーム、エキシマランプ光の
うち少なくとも一つを投射し、前記プロセスチャンバ内
のプラズマ励起ガスにマイクロ波を導入してプラズマ着
火することを特徴とするものである。
【００２４】請求項１６記載の発明は、マイクロ波アン
テナからマイクロ波を放射してプラズマを形成するプラ
ズマ形成方法であって、プロセスチャンバ内を所定の真
空雰囲気になるように排気し、前記プロセスチャンバに
プラズマ励起ガスを導入し、前記プロセスチャンバ内の
プラズマ励起ガスに対して、前記プロセスチャンバに設
けられた真空紫外光透過窓を介して、真空紫外光を投射
し、前記透過窓により前記真空紫外光を所定の位置に集
中し、前記プラズマ励起ガスの少なくとも一部を電離さ
せ、前記マイクロ波を前記プロセスチャンバ内に放射す
ることによりプラズマを着火することを特徴とするもの
である。
テナからマイクロ波を放射してプラズマを形成するプラ
ズマ形成方法であって、プロセスチャンバ内を所定の真
空雰囲気になるように排気し、前記プロセスチャンバに
プラズマ励起ガスを導入し、前記プロセスチャンバ内の
プラズマ励起ガスに対して、前記プロセスチャンバに設
けられた真空紫外光透過窓を介して、真空紫外光を投射
し、前記透過窓により前記真空紫外光を所定の位置に集
中し、前記プラズマ励起ガスの少なくとも一部を電離さ
せ、前記マイクロ波を前記プロセスチャンバ内に放射す
ることによりプラズマを着火することを特徴とするもの
である。
【００２５】請求項１７記載の発明は、マイクロ波アン
テナからマイクロ波を放射して形成したプラズマによ
り、被処理基体に処理を行なうプラズマプロセス方法で
あって、プロセスチャンバ内を所定の真空雰囲気になる
ように排気し、前記プロセスチャンバにプラズマ励起ガ
スを導入し、前記プロセスチャンバ内のプラズマ励起ガ
スに対して、前記プロセスチャンバに設けられた真空紫
外光透過窓を介して、真空紫外光を投射し、前記透過窓
により前記真空紫外光を所定の位置に集中し、前記稀ガ
スの少なくとも一部を電離させ、前記マイクロ波を前記
プロセスチャンバ内に放射することによりプラズマを着
火し、プラズマ着火後に前記プロセスチャンバ内に前記
被処理基体を処理するためのプロセスガスを導入するこ
とを特徴とするものである。
テナからマイクロ波を放射して形成したプラズマによ
り、被処理基体に処理を行なうプラズマプロセス方法で
あって、プロセスチャンバ内を所定の真空雰囲気になる
ように排気し、前記プロセスチャンバにプラズマ励起ガ
スを導入し、前記プロセスチャンバ内のプラズマ励起ガ
スに対して、前記プロセスチャンバに設けられた真空紫
外光透過窓を介して、真空紫外光を投射し、前記透過窓
により前記真空紫外光を所定の位置に集中し、前記稀ガ
スの少なくとも一部を電離させ、前記マイクロ波を前記
プロセスチャンバ内に放射することによりプラズマを着
火し、プラズマ着火後に前記プロセスチャンバ内に前記
被処理基体を処理するためのプロセスガスを導入するこ
とを特徴とするものである。
【００２６】請求項１８記載の発明は、請求項１７記載
のプラズマプロセス方法であって、前記プラズマ励起ガ
スは、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノ
ン（Ｘｅ）を含む稀ガスよりなることを特徴とするもの
である。
のプラズマプロセス方法であって、前記プラズマ励起ガ
スは、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノ
ン（Ｘｅ）を含む稀ガスよりなることを特徴とするもの
である。
【００２７】請求項１９記載の発明は、請求項１７又は
１８記載のプラズマプロセス方法であって、前記プロセ
スガスは、Ｏ２、ＮＨ３、Ｎ２及びＨ２のうち少なくと
も一つを含むことを特徴とするものである。
１８記載のプラズマプロセス方法であって、前記プロセ
スガスは、Ｏ２、ＮＨ３、Ｎ２及びＨ２のうち少なくと
も一つを含むことを特徴とするものである。
【００２８】請求項２０記載の発明は、請求項１９記載
のプラズマプロセス方法であって、前記被処理基体はシ
リコンウェハであり、前記プロセスガスをプロセス空間
に導入して前記シリコンウェハ上にシリコン酸化膜、窒
化膜及び酸窒化膜のうち少なくとも一つを形成すること
を特徴とするものである。
のプラズマプロセス方法であって、前記被処理基体はシ
リコンウェハであり、前記プロセスガスをプロセス空間
に導入して前記シリコンウェハ上にシリコン酸化膜、窒
化膜及び酸窒化膜のうち少なくとも一つを形成すること
を特徴とするものである。
【００２９】請求項２１記載の発明は、請求項１７又は
１８記載のプラズマプロセス方法であって、前記プロセ
スガスはフルオロカーボン又はハロゲン系ガスであるこ
とを特徴とするものである。
１８記載のプラズマプロセス方法であって、前記プロセ
スガスはフルオロカーボン又はハロゲン系ガスであるこ
とを特徴とするものである。
【００３０】請求項２２記載の発明は、請求項２１記載
のプラズマプロセス方法であって、前記プロセスガスを
プロセス空間に導入して前記被処理基体にエッチング処
理を施すことを特徴とするものである。
のプラズマプロセス方法であって、前記プロセスガスを
プロセス空間に導入して前記被処理基体にエッチング処
理を施すことを特徴とするものである。
【００３１】請求項２３記載の発明は、請求項１７乃至
２２のうちいずれか一項記載のプラズマプロセス方法で
あって、前記被処理基体が配置されるプロセス空間から
分離されたプラズマ励起用空間にプラズマ励起ガスを供
給し、プロセスガスを前記プロセス空間に供給すること
により、プラズマ着火時におけるプロセスガスのプラズ
マ励起用空間への進入を防止することを特徴とするもの
である。
２２のうちいずれか一項記載のプラズマプロセス方法で
あって、前記被処理基体が配置されるプロセス空間から
分離されたプラズマ励起用空間にプラズマ励起ガスを供
給し、プロセスガスを前記プロセス空間に供給すること
により、プラズマ着火時におけるプロセスガスのプラズ
マ励起用空間への進入を防止することを特徴とするもの
である。
【００３２】上述の発明によれば、マイクロ波によるプ
ラズマ着火を促進するプラズマ着火促進手段が設けられ
るため、マイクロ波だけではプラズマ着火が困難な条件
であっても、容易に且つ迅速にプラズマ着火を行なうこ
とができる。プラズマ着火促進手段としては、真空紫外
光、エックス線、レーザビーム、電子ビーム、エキシマ
ランプ光等をプラズマ励起用空間に投射することにより
プラズマ着火を促進する構成があるが、特に重水素ラン
プにより発生した例えば波長が１３５ｎｍの真空紫外光
を透過窓を通じてプロセスチャンバ内のプラズマ励起用
空間に投射することが好ましい、プラズマ励起用空間内
のプラズマ励起ガスは、真空紫外光により電離して、プ
ラズマ発生の種が形成される。ここにマイクロ波を導入
することでプラズマを容易に発生させることができる。
ラズマ着火を促進するプラズマ着火促進手段が設けられ
るため、マイクロ波だけではプラズマ着火が困難な条件
であっても、容易に且つ迅速にプラズマ着火を行なうこ
とができる。プラズマ着火促進手段としては、真空紫外
光、エックス線、レーザビーム、電子ビーム、エキシマ
ランプ光等をプラズマ励起用空間に投射することにより
プラズマ着火を促進する構成があるが、特に重水素ラン
プにより発生した例えば波長が１３５ｎｍの真空紫外光
を透過窓を通じてプロセスチャンバ内のプラズマ励起用
空間に投射することが好ましい、プラズマ励起用空間内
のプラズマ励起ガスは、真空紫外光により電離して、プ
ラズマ発生の種が形成される。ここにマイクロ波を導入
することでプラズマを容易に発生させることができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面と共に説明する。図１は本発明の一実施の形態に
よるマイクロ波プラズマプロセス装置の概略構成図であ
る。
て図面と共に説明する。図１は本発明の一実施の形態に
よるマイクロ波プラズマプロセス装置の概略構成図であ
る。
【００３４】図１に示すマイクロ波プラズマプロセス装
置１０は、プロセスチャンバ１２と、プロセスチャンバ
１２の上部に設けられたスロットアンテナ（マイクロ波
アンテナ）１４と、スロットアンテナ１４の下方に設け
られた誘電体隔壁１６と、誘電体隔壁１６の下に設けら
れたプラズマ励起ガス用シャワープレート１８と、プラ
ズマ励起ガス用シャワープレート１８の下に設けられた
プロセスガス用シャワープレート２０と、プロセスガス
用シャワープレート２０の下に設けられた載置台２２
と、マイクロ波を発生するマグネトロン２４とよりな
る。
置１０は、プロセスチャンバ１２と、プロセスチャンバ
１２の上部に設けられたスロットアンテナ（マイクロ波
アンテナ）１４と、スロットアンテナ１４の下方に設け
られた誘電体隔壁１６と、誘電体隔壁１６の下に設けら
れたプラズマ励起ガス用シャワープレート１８と、プラ
ズマ励起ガス用シャワープレート１８の下に設けられた
プロセスガス用シャワープレート２０と、プロセスガス
用シャワープレート２０の下に設けられた載置台２２
と、マイクロ波を発生するマグネトロン２４とよりな
る。
【００３５】マグネトロン２４により発生した、例えば
２．４５ＧＨｚのマイクロ波は、導波管（図示せず）を
介してスロットアンテナ１４へと導かれる。スロットア
ンテナ１４へと導かれたマイクロ波は、誘電体隔壁１６
とプラズマ励起ガス用シャワープレート１８とを通過し
て、プラズマ励起用空間２６へと導入される。
２．４５ＧＨｚのマイクロ波は、導波管（図示せず）を
介してスロットアンテナ１４へと導かれる。スロットア
ンテナ１４へと導かれたマイクロ波は、誘電体隔壁１６
とプラズマ励起ガス用シャワープレート１８とを通過し
て、プラズマ励起用空間２６へと導入される。
【００３６】プラズマ励起用空間２６には、プラズマ励
起ガス用シャワープレート１８から例えばアルゴン（Ａ
ｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）等の稀ガ
スよりなるプラズマ励起ガスが供給され、プラズマ励起
ガスがマイクロ波により励起されてプラズマが発生す
る。プラズマ励起用空間２６において発生したプラズマ
は、例えば格子状に形成されたプロセスガス用シャワー
プレート２０の開口部分を通過してプロセス空間２８へ
と供給される。
起ガス用シャワープレート１８から例えばアルゴン（Ａ
ｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）等の稀ガ
スよりなるプラズマ励起ガスが供給され、プラズマ励起
ガスがマイクロ波により励起されてプラズマが発生す
る。プラズマ励起用空間２６において発生したプラズマ
は、例えば格子状に形成されたプロセスガス用シャワー
プレート２０の開口部分を通過してプロセス空間２８へ
と供給される。
【００３７】プロセスガス用シャワープレート２０から
は、所定のプロセスガスがプロセス空間２８に供給され
る。プロセス空間２８に配置された載置台２２には、被
処理体としてシリコンウェハ等の半導体ウェハＷが載置
され、プロセスガスとプラズマにより所定のプラズマプ
ロセスが施される。プラズマプロセスの結果生じる排気
ガスは、プロセスチャンバ１２の底部に設けられた排気
口１２ａを介して真空ポンプ（図示せず）により排気さ
れる。
は、所定のプロセスガスがプロセス空間２８に供給され
る。プロセス空間２８に配置された載置台２２には、被
処理体としてシリコンウェハ等の半導体ウェハＷが載置
され、プロセスガスとプラズマにより所定のプラズマプ
ロセスが施される。プラズマプロセスの結果生じる排気
ガスは、プロセスチャンバ１２の底部に設けられた排気
口１２ａを介して真空ポンプ（図示せず）により排気さ
れる。
【００３８】次に、マイクロ波プラズマプロセス装置１
０におけるプラズマ着火について説明する。
０におけるプラズマ着火について説明する。
【００３９】マイクロ波プラズマプロセス装置１０で
は、プラズマプロセス空間２６内において、導入された
マイクロ波によりプラズマ着火が行われる。しかし、プ
ロセスチャンバ１２内の圧力が低いと、マイクロ波だけ
ではプラズマ着火を誘発することが難くなる。そこで、
本実施の形態によるマイクロ波プラズマプロセス装置１
０には、マイクロ波によるプラズマ着火を補助あるいは
促進するためのプラズマ着火促進手段が設けられてい
る。
は、プラズマプロセス空間２６内において、導入された
マイクロ波によりプラズマ着火が行われる。しかし、プ
ロセスチャンバ１２内の圧力が低いと、マイクロ波だけ
ではプラズマ着火を誘発することが難くなる。そこで、
本実施の形態によるマイクロ波プラズマプロセス装置１
０には、マイクロ波によるプラズマ着火を補助あるいは
促進するためのプラズマ着火促進手段が設けられてい
る。
【００４０】本実施の形態におけるプラズマ着火促進手
段は、プラズマ励起用空間２６を画成するプロセスチャ
ンバ１２の側壁に設けられた重水素ランプ３０と透過窓
３２とよりなる。重水素ランプ３０は、波長１３５ｎｍ
の真空紫外光を発生する。発生した真空紫外光は、透過
窓３２を透過してプラズマ励起用空間２６に入射する。
プラズマ励起用空間２６に入射した真空紫外光は、プラ
ズマ励起ガスの電離を誘発してマイクロ波によるプラズ
マ着火を促進する、なお、透過窓３２は、波長の短い真
空紫外光が吸収されないように、ＣａＦ２，ＭｇＦ２，
ＬｉＦ等の材料により形成することが好ましい。また、
真空紫外光は、圧力が１．３４Ｐａ（０．０１Ｔｏｒ
ｒ）〜１３．４Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）付近での電離効
率が極めて良いので、本発明によるプラズマ着火促進手
段での使用に好適である。
段は、プラズマ励起用空間２６を画成するプロセスチャ
ンバ１２の側壁に設けられた重水素ランプ３０と透過窓
３２とよりなる。重水素ランプ３０は、波長１３５ｎｍ
の真空紫外光を発生する。発生した真空紫外光は、透過
窓３２を透過してプラズマ励起用空間２６に入射する。
プラズマ励起用空間２６に入射した真空紫外光は、プラ
ズマ励起ガスの電離を誘発してマイクロ波によるプラズ
マ着火を促進する、なお、透過窓３２は、波長の短い真
空紫外光が吸収されないように、ＣａＦ２，ＭｇＦ２，
ＬｉＦ等の材料により形成することが好ましい。また、
真空紫外光は、圧力が１．３４Ｐａ（０．０１Ｔｏｒ
ｒ）〜１３．４Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）付近での電離効
率が極めて良いので、本発明によるプラズマ着火促進手
段での使用に好適である。
【００４１】上述のように、重水素ランプ３０により発
生する真空紫外光は波長が短く、大きなエネルギを有し
ており、稀ガスよりなるプラズマ励起用ガスを効率良く
電離することができる。例えば、プラズマ励起用ガスと
してクリプトン（Ｋｒ）が用いられた場合を想定する。
クリプトン原子から電子が放出されるために必要なエネ
ルギは１３．８ｅＶである。ここで、波長１３５ｎｍの
真空紫外光のエネルギは９ｅＶであり、２光子吸収によ
り１８ｅＶのエネルギがクリプトン原子に与えられる
と、クリプトン原子から電子が放出される。
生する真空紫外光は波長が短く、大きなエネルギを有し
ており、稀ガスよりなるプラズマ励起用ガスを効率良く
電離することができる。例えば、プラズマ励起用ガスと
してクリプトン（Ｋｒ）が用いられた場合を想定する。
クリプトン原子から電子が放出されるために必要なエネ
ルギは１３．８ｅＶである。ここで、波長１３５ｎｍの
真空紫外光のエネルギは９ｅＶであり、２光子吸収によ
り１８ｅＶのエネルギがクリプトン原子に与えられる
と、クリプトン原子から電子が放出される。
【００４２】すなわち、波長１３５ｎｍの真空紫外光を
クリプトン原子に照射することによりクリプトン原子か
ら電子が放出され、これによりクリプトンガスの電離が
誘発される。このような状態のクリプトンガスにマイク
ロ波を導入することにより、容易にプラズマ着火を行う
ことができる。
クリプトン原子に照射することによりクリプトン原子か
ら電子が放出され、これによりクリプトンガスの電離が
誘発される。このような状態のクリプトンガスにマイク
ロ波を導入することにより、容易にプラズマ着火を行う
ことができる。
【００４３】ここで、２光子吸収を達成するには、連続
的にエネルギをクリプトン原子に与えることが必要にな
るため、電離を起こさせる対象となるクリプトン原子に
対する真空紫外光の強度が大きい方が好ましい。このた
め、透過窓３２を凸レンズとして構成し、プラズマ励起
用空間２６の所定の位置に真空紫外光を集束させること
が好ましい。真空紫外光を集束させる位置Ｐとしては、
マイクロ波による電界の最も強くなる位置がさらに好ま
しい。このような位置として、プラズマ励起用空間２６
におけるマイクロ波の定在波の節と節の中間部分、すな
わち定在波の腹の部分が挙げられる。
的にエネルギをクリプトン原子に与えることが必要にな
るため、電離を起こさせる対象となるクリプトン原子に
対する真空紫外光の強度が大きい方が好ましい。このた
め、透過窓３２を凸レンズとして構成し、プラズマ励起
用空間２６の所定の位置に真空紫外光を集束させること
が好ましい。真空紫外光を集束させる位置Ｐとしては、
マイクロ波による電界の最も強くなる位置がさらに好ま
しい。このような位置として、プラズマ励起用空間２６
におけるマイクロ波の定在波の節と節の中間部分、すな
わち定在波の腹の部分が挙げられる。
【００４４】本実施の形態によるマイクロ波プラズマプ
ロセス装置１０には、導電体よりなるプロセスガス用シ
ャワープレート２０が設けられており、プラズマ励起用
シャワープレート１８によりマイクロ波が反射されるこ
とにより、プラズマ励起用シャワープレート１８とプロ
セスガス用シャワープレート２０との間で定在波が発生
する。したがって、本実施の形態では、透過窓３２を凸
レンズとし構成し、透過窓３２の焦点がプラズマ励起用
シャワープレート１８からの距離Ｌが定在波の腹に相当
する位置Ｐとなるように位置合わせしている。すなわ
ち、距離Ｌは、マイクロ波の波長λの１／４（λ／４）
に等しい。
ロセス装置１０には、導電体よりなるプロセスガス用シ
ャワープレート２０が設けられており、プラズマ励起用
シャワープレート１８によりマイクロ波が反射されるこ
とにより、プラズマ励起用シャワープレート１８とプロ
セスガス用シャワープレート２０との間で定在波が発生
する。したがって、本実施の形態では、透過窓３２を凸
レンズとし構成し、透過窓３２の焦点がプラズマ励起用
シャワープレート１８からの距離Ｌが定在波の腹に相当
する位置Ｐとなるように位置合わせしている。すなわ
ち、距離Ｌは、マイクロ波の波長λの１／４（λ／４）
に等しい。
【００４５】したがって、透過窓３２により集束された
強度の大きい真空紫外光が、プラズマ励起用空間２６内
の最も電離しやすい部分に投射されるので、容易に２光
子吸収を達成することができ、プラズマ着火を一層促進
することができる。なお、上述の距離Ｌは、マイクロ波
の波長の１／４の距離に限られることはなく、定在波の
腹に相当する距離である例えば３／４，５／４（ｎ／
４：ｎは整数）等の距離としてもよい。
強度の大きい真空紫外光が、プラズマ励起用空間２６内
の最も電離しやすい部分に投射されるので、容易に２光
子吸収を達成することができ、プラズマ着火を一層促進
することができる。なお、上述の距離Ｌは、マイクロ波
の波長の１／４の距離に限られることはなく、定在波の
腹に相当する距離である例えば３／４，５／４（ｎ／
４：ｎは整数）等の距離としてもよい。
【００４６】ここで、図２は半導体ウェハＷを垂直上方
から見た場合のプラズマ励起用空間２６の平面図であ
る。真空紫外光を集束する位置Ｐ（すなわち凸レンズと
して構成した透過窓の焦点位置）は、図２に示すよう
に、被処理基体である半導体ウェハから垂直上方に延在
する領域以外の領域とすることが好ましい。すなわち、
半導体ウェハの上方近傍でプラズマ着火が生じると、プ
ラズマ着火がプラズマ励起用ガスを伝播する経路に半導
体ウェハが存在することとなり、半導体ウェハに悪影響
を及ぼすおそれがある。これを回避するため、プラズマ
着火が起こる位置を半導体ウェハから垂直上方に延在す
る領域以外の位置とすることが好ましい。なお、図２に
おいて、プロセスガス用シャワープレート２０の図示は
省略されている。
から見た場合のプラズマ励起用空間２６の平面図であ
る。真空紫外光を集束する位置Ｐ（すなわち凸レンズと
して構成した透過窓の焦点位置）は、図２に示すよう
に、被処理基体である半導体ウェハから垂直上方に延在
する領域以外の領域とすることが好ましい。すなわち、
半導体ウェハの上方近傍でプラズマ着火が生じると、プ
ラズマ着火がプラズマ励起用ガスを伝播する経路に半導
体ウェハが存在することとなり、半導体ウェハに悪影響
を及ぼすおそれがある。これを回避するため、プラズマ
着火が起こる位置を半導体ウェハから垂直上方に延在す
る領域以外の位置とすることが好ましい。なお、図２に
おいて、プロセスガス用シャワープレート２０の図示は
省略されている。
【００４７】以上のように、本実施の形態によるマイク
ロ波プラズマプロセス装置１０では、図３に示すよう
に、まず、プロセスチャンバ１２内を所定の真空雰囲気
となるまで排気し（ステップ１）、その後、プラズマ励
起用空間２６にプラズマ励起ガスを供給する（ステップ
２）。そして、重水素ランプ３０により真空紫外光を発
生して、真空紫外光を透過窓３２を介してプラズマ励起
用空間２６に向けて投射する（ステップ３）。真空紫外
光によりプラズマ励起ガスの電子が放出された状態で、
スロットアンテナ１４からプラズマ励起用空間２６にマ
イクロ波を導入してプラズマ着火を行う（ステップ
４）。プラズマ着火が起こると、その後はプラズマが連
続して生成される。生成されたプラズマはプロセスガス
用シャワープレート２０の開口部分を通過してプロセス
空間２８に供給され、プロセスガス用シャワープレート
２０から供給されたプロセスガスとプラズマとにより、
半導体ウエハＷに所定のプラズマプロセスが施される
（ステップ５）。
ロ波プラズマプロセス装置１０では、図３に示すよう
に、まず、プロセスチャンバ１２内を所定の真空雰囲気
となるまで排気し（ステップ１）、その後、プラズマ励
起用空間２６にプラズマ励起ガスを供給する（ステップ
２）。そして、重水素ランプ３０により真空紫外光を発
生して、真空紫外光を透過窓３２を介してプラズマ励起
用空間２６に向けて投射する（ステップ３）。真空紫外
光によりプラズマ励起ガスの電子が放出された状態で、
スロットアンテナ１４からプラズマ励起用空間２６にマ
イクロ波を導入してプラズマ着火を行う（ステップ
４）。プラズマ着火が起こると、その後はプラズマが連
続して生成される。生成されたプラズマはプロセスガス
用シャワープレート２０の開口部分を通過してプロセス
空間２８に供給され、プロセスガス用シャワープレート
２０から供給されたプロセスガスとプラズマとにより、
半導体ウエハＷに所定のプラズマプロセスが施される
（ステップ５）。
【００４８】例えば、シリコンウェハ上にシリコンの酸
化膜、窒化膜、又は酸窒化膜を形成する場合は、プロセ
スガスとして、Ｏ２、ＮＨ３、Ｎ２、Ｈ２等がプロセス
ガス用シャワープレート２０からプロセス空間２８へと
供給される。また、シリコンウェハ等にエッチング処理
を施す場合は、プロセスガスとして、フルオロカーボン
又はハロゲン系ガスがプロセスガス用シャワープレート
２０からプロセス空間２８へと供給される。
化膜、窒化膜、又は酸窒化膜を形成する場合は、プロセ
スガスとして、Ｏ２、ＮＨ３、Ｎ２、Ｈ２等がプロセス
ガス用シャワープレート２０からプロセス空間２８へと
供給される。また、シリコンウェハ等にエッチング処理
を施す場合は、プロセスガスとして、フルオロカーボン
又はハロゲン系ガスがプロセスガス用シャワープレート
２０からプロセス空間２８へと供給される。
【００４９】ここで、プロセスガスは、プロセスガス用
シャワープレート２０によりプラズマ励起用空間２６か
ら分離されたプロセス空間２８に供給され、ウェハＷか
らプロセスチャンバ１２の底部に設けられた排気口１２
ａに向かって流れるので、プロセスガスがプラズマ励起
用空間２６に進入することはない。したがって、プラズ
マ着火時にはプラズマ励起用空間２６にプロセスガスは
存在せず、プラズマ着火時におけるプロセスガスの解離
に起因する問題を防止することができる。
シャワープレート２０によりプラズマ励起用空間２６か
ら分離されたプロセス空間２８に供給され、ウェハＷか
らプロセスチャンバ１２の底部に設けられた排気口１２
ａに向かって流れるので、プロセスガスがプラズマ励起
用空間２６に進入することはない。したがって、プラズ
マ着火時にはプラズマ励起用空間２６にプロセスガスは
存在せず、プラズマ着火時におけるプロセスガスの解離
に起因する問題を防止することができる。
【００５０】なお、上述の実施の形態では、重水素ラン
プ３０と透過窓３２とをプロセスチャンバ１２の側壁に
設けたが、図４に示すマイクロ波プラズマプロセス装置
１０Ａでは、プロセスチャンバ１２の底部に設けてい
る。この場合、プラズマ励起用空間を画成する壁面を滑
らかな状態に維持しておくことができるため、プラズマ
励起用空間を画成する壁面の不連続性に起因したマイク
ロ波による異常放電の発生を防止することができる。
プ３０と透過窓３２とをプロセスチャンバ１２の側壁に
設けたが、図４に示すマイクロ波プラズマプロセス装置
１０Ａでは、プロセスチャンバ１２の底部に設けてい
る。この場合、プラズマ励起用空間を画成する壁面を滑
らかな状態に維持しておくことができるため、プラズマ
励起用空間を画成する壁面の不連続性に起因したマイク
ロ波による異常放電の発生を防止することができる。
【００５１】また、図５に示すように、重水素ランプ３
０をプロセスチャンバ１２の外周に取り付け、重水素ラ
ンプ３０と透過窓３２との間に形成される空間を真空に
維持することとしてもよい。重水素ランプ３０から放射
される波長１３５ｎｍの真空紫外光は空気に吸収されて
しまうため、真空紫外光の通過する空間を真空に維持す
るものである。重水素ランプ３０と透過窓３２との間に
形成される空間を真空に維持する代わりにヘリウム（Ｈ
ｅ）を充填することとしてもよい。
０をプロセスチャンバ１２の外周に取り付け、重水素ラ
ンプ３０と透過窓３２との間に形成される空間を真空に
維持することとしてもよい。重水素ランプ３０から放射
される波長１３５ｎｍの真空紫外光は空気に吸収されて
しまうため、真空紫外光の通過する空間を真空に維持す
るものである。重水素ランプ３０と透過窓３２との間に
形成される空間を真空に維持する代わりにヘリウム（Ｈ
ｅ）を充填することとしてもよい。
【００５２】また、重水素ランプ３０がリフレクタを有
しており、リフレクタにより真空紫外光を集光する構成
であれば、透過窓３２を凸レンズ構成とする必要はな
く、平板状の透過窓であってもよい。
しており、リフレクタにより真空紫外光を集光する構成
であれば、透過窓３２を凸レンズ構成とする必要はな
く、平板状の透過窓であってもよい。
【００５３】また、上述の実施の形態では、プラズマ着
火促進手段として、真空紫外光を投射する構成について
説明したが、これに限定されるものではなく、プラズマ
励起ガスの電離を行なうことができるものであれば他の
構成も用いることができる。例えば、真空紫外光の代わ
りに、エックス線、レーザビーム、電子ビーム、エキシ
マランプ光等を投射してプラズマ励起ガスの電離を行な
うこととしてもよい。
火促進手段として、真空紫外光を投射する構成について
説明したが、これに限定されるものではなく、プラズマ
励起ガスの電離を行なうことができるものであれば他の
構成も用いることができる。例えば、真空紫外光の代わ
りに、エックス線、レーザビーム、電子ビーム、エキシ
マランプ光等を投射してプラズマ励起ガスの電離を行な
うこととしてもよい。
【００５４】
【発明の効果】上述の如く本発明によれば、マイクロ波
によるプラズマ着火を促進するプラズマ着火促進手段が
設けられるため、マイクロ波だけではプラズマ着火が困
難な条件であっても、容易に且つ迅速にプラズマ着火を
行なうことができる。プラズマ着火促進手段として、重
水素ランプにより発生した真空紫外光を透過窓を通じて
プロセスチャンバ内のプラズマ励起用空間に投射する構
成とすれば、簡単な構成でプラズマ着火を促進すること
ができる。
によるプラズマ着火を促進するプラズマ着火促進手段が
設けられるため、マイクロ波だけではプラズマ着火が困
難な条件であっても、容易に且つ迅速にプラズマ着火を
行なうことができる。プラズマ着火促進手段として、重
水素ランプにより発生した真空紫外光を透過窓を通じて
プロセスチャンバ内のプラズマ励起用空間に投射する構
成とすれば、簡単な構成でプラズマ着火を促進すること
ができる。
【図１】本発明の一実施の形態によるマイクロ波プラズ
マプロセス装置の概略構成図である。
マプロセス装置の概略構成図である。
【図２】半導体ウェハに対する透過窓の焦点位置を示す
平面図である。
平面図である。
【図３】図１に示すマイクロ波プラズマプロセス装置に
より行われるプラズマプロセスのフローチャートであ
る。
より行われるプラズマプロセスのフローチャートであ
る。
【図４】図１に示すマイクロ波プラズマプロセス装置の
変形例を示す概略構成図である。
変形例を示す概略構成図である。
【図５】図１に示すマイクロ波プラズマプロセス装置の
他の変形例を示す概略構成図である。
他の変形例を示す概略構成図である。
１０，１０Ａ マイクロ波プラズマプロセス装置 １２ プロセスチャンバ １２ａ 排気口 １４ スロットアンテナ １６ 誘電体隔壁 １８ プラズマ励起ガス用シャワープレート ２０ プロセスガス用シャワープレート ２２ 載置台 ２４ マグネトロン ２６ プラズマ励起用空間 ２８ プロセス空間
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｂ (72)発明者 平山 昌樹 宮城県仙台市青葉区荒巻字青葉 東北大学 内 (72)発明者 須川 成利 宮城県仙台市青葉区荒巻字青葉 東北大学 内 (72)発明者 後藤 哲也 宮城県仙台市青葉区荒巻字青葉 東北大学 内 Ｆターム(参考） 4G075 AA24 BC01 BD03 BD14 BD26 CA26 CA33 CA36 CA38 CA39 CA62 CA65 DA02 EB01 EB34 EB41 EC02 FC04 FC15 4K030 AA13 AA14 AA16 AA17 AA18 BA29 BA40 BA44 CA04 CA12 FA01 FA14 FA15 KA30 KA37 5F004 AA16 BA13 BB14 BB18 BC08 CA01 CA07 DA00 DB01 5F045 AA09 AB32 AB33 AB34 AC11 AC12 AF03 EE14 EF05 EH01 EH02 EH03 EH19
Claims (23)
- 【請求項１】 マイクロ波によりプラズマを発生してプ
ラズマプロセスを行うマイクロ波プラズマプロセス装置
であって、 マイクロ波によるプラズマ着火を促進するプラズマ着火
促進手段を有することを特徴とするマイクロ波プラズマ
プロセス装置。 - 【請求項２】 請求項１記載のマイクロ波プラズマプロ
セス装置であって、 前記プラズマを発生するマイクロ波は、プロセスチャン
バの一部を形成するマイクロ波透過窓を介して、マイク
ロ波アンテナより前記プロセスチャンバ内に放射される
ことを特徴とするマイクロ波プラズマプロセス装置。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載のマイクロ波プラズ
マプロセス装置であって、 前記プラズマ着火促進手段は、真空紫外光、エックス
線、レーザビーム、電子ビーム、エキシマランプ光のう
ち少なくとも一つをプラズマ励起用空間に投射すること
によりプラズマ着火を促進することを特徴とするマイク
ロ波プラズマプロセス装置。 - 【請求項４】 請求項３記載のマイクロ波プラズマプロ
セス装置であって、 前記プラズマ着火促進手段は、真空紫外光を発生する重
水素ランプと、該真空紫外光を透過して前記プラズマ励
起用空間に導く透過窓とを有することを特徴とするマイ
クロ波プラズマプロセス装置。 - 【請求項５】 請求項４記載のマイクロ波プラズマプロ
セス装置であって、 前記重水素ランプと前記透過窓との間の空間を真空に維
持することを特徴とするマイクと波プラズマプロセス装
置。 - 【請求項６】 請求項４記載のマイクロ波プラズマプロ
セス装置であって、 前記重水素ランプと前記透過窓との間の空間にヘリウム
が充填されることを特徴とするマイクと波プラズマプロ
セス装置。 - 【請求項７】 請求項４乃至６のうちいずれか一項記載
のマイクロ波プラズマプロセス装置であって、 前記重水素ランプと前記透過窓は、前記プラズマ励起用
空間を画成するプロセスチャンバの側壁に設けられるこ
とを特徴とするマイクロ波プラズマプロセス装置。 - 【請求項８】 請求項４乃至６のうちいずれか一項記載
のマイクロ波プラズマプロセス装置であって、 前記重水素ランプと前記透過窓はプロセスチャンバの底
部に設けられることを特徴とするマイクロ波プラズマプ
ロセス装置。 - 【請求項９】 請求項４乃至８のうちいずれか一項記載
のマイクロ波プラズマプロセス装置であって、 前記透過窓は、前記プラズマ励起用空間の所定の位置に
焦点が合わせられた凸レンズとして構成されることを特
徴とするマイクロ波プラズマプロセス装置。 - 【請求項１０】 請求項９記載のマイクロ波プラズマプ
ロセス装置であって、 前記所定の位置は、被処理基体の垂直上方に延在する領
域以外の位置であることを特徴とするマイクロ波プラズ
マプロセス装置。 - 【請求項１１】 請求項９又は１０記載のマイクロ波プ
ラズマプロセス装置であって、 前記所定の位置は、前記プロセスチャンバ内に放射され
たマイクロ波の電界が最大となる位置であることを特徴
とするマイクロ波プラズマプロセス装置。 - 【請求項１２】 請求項９乃至１１のうちいずれか一項
記載のマイクロ波プラズマプロセス装置であって、 前記所定の位置は、前記プラズマ励起用空間にプラズマ
励起ガスを導入するためのシャワープレートの表面か
ら、マイクロ波の波長のｎ／４ （ｎは整数）に等しい
距離だけ離れた位置であることを特徴とするマイクロ波
プラズマプロセス装置。 - 【請求項１３】 請求項４乃至１２のうちいずれか一項
記載のマイクロ波プラズマプロセス装置であって、 前記透過窓の材質は、ＣａＦ２，ＭｇＦ２，ＬｉＦから
選択されることを特徴とするマイクロ波プラズマプロセ
ス装置。 - 【請求項１４】 請求項３乃至１３のうちいずれか一項
記載のマイクロ波プラズマプロセス装置であって、 前記プラズマ励起用空間は、プロセスガス用シャワープ
レートによりプロセス空間から分離されており、プロセ
スガスは前記プロセスガス用シャワープレートから前記
プロセス空間に供給され、これによりプロセスガスのプ
ラズマ励起用空間への進入が防止されることを特徴とす
るマイクロ波プラズマプロセス装置。 - 【請求項１５】 マイクロ波によるプラズマ着火方法で
あって、 プロセスチャンバ内を所定の真空雰囲気になるように排
気し、 前記プロセスチャンバにプラズマ励起ガスを導入し、 前記プロセスチャンバ内のプラズマ励起ガスに対して、
真空紫外光、エックス線、レーザビーム、電子ビーム、
エキシマランプ光のうち少なくとも一つを投射し、前記
プロセスチャンバ内のプラズマ励起ガスにマイクロ波を
導入してプラズマ着火することを特徴とするプラズマ着
火方法。 - 【請求項１６】 マイクロ波アンテナからマイクロ波を
放射してプラズマを形成するプラズマ形成方法であっ
て、 プロセスチャンバ内を所定の真空雰囲気になるように排
気し、 前記プロセスチャンバにプラズマ励起ガスを導入し、 前記プロセスチャンバ内のプラズマ励起ガスに対して、
前記プロセスチャンバに設けられた真空紫外光透過窓を
介して、真空紫外光を投射し、 前記透過窓により前記真空紫外光を所定の位置に集中
し、 前記プラズマ励起ガスの少なくとも一部を電離させ、 前記マイクロ波を前記プロセスチャンバ内に放射するこ
とによりプラズマを着火することを特徴とするマイクロ
波プラズマ処理装置のプラズマ形成方法。 - 【請求項１７】 マイクロ波アンテナからマイクロ波を
放射して形成したプラズマにより、被処理基体に処理を
行なうプラズマプロセス方法であって、 プロセスチャンバ内を所定の真空雰囲気になるように排
気し、 前記プロセスチャンバにプラズマ励起ガスを導入し、 前記プロセスチャンバ内のプラズマ励起ガスに対して、
前記プロセスチャンバに設けられた真空紫外光透過窓を
介して、真空紫外光を投射し、 前記透過窓により前記真空紫外光を所定の位置に集中
し、 前記稀ガスの少なくとも一部を電離させ、 前記マイクロ波を前記プロセスチャンバ内に放射するこ
とによりプラズマを着火し、 プラズマ着火後に前記プロセスチャンバ内に前記被処理
基体を処理するためのプロセスガスを導入することを特
徴とするマイクロ波プラズマ処理装置のプラズマプロセ
ス方法。 - 【請求項１８】 請求項１７記載のプラズマプロセス方
法であって、 前記プラズマ励起ガスは、アルゴン（Ａｒ）、クリプト
ン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）を含む稀ガスよりなるこ
とを特徴とするプラズマプロセス方法。 - 【請求項１９】 請求項１７又は１８記載のプラズマプ
ロセス方法であって、前記プロセスガスは、Ｏ２、ＮＨ
３、Ｎ２及びＨ２のうち少なくとも一つを含むことを特
徴とするプラズマプロセス方法。 - 【請求項２０】 請求項１９記載のプラズマプロセス方
法であって、 前記被処理基体はシリコンウェハであり、前記プロセス
ガスをプロセス空間に導入して前記シリコンウェハ上に
シリコン酸化膜、窒化膜及び酸窒化膜のうち少なくとも
一つを形成することを特徴とするプラズマプロセス方
法。 - 【請求項２１】 請求項１７又は１８記載のプラズマプ
ロセス方法であって、前記プロセスガスはフルオロカー
ボン又はハロゲン系ガスであることを特徴とするプラズ
マプロセス方法。 - 【請求項２２】 請求項２１記載のプラズマプロセス方
法であって、 前記プロセスガスをプロセス空間に導入して前記被処理
基体にエッチング処理を施すことを特徴とするプラズマ
プロセス方法。 - 【請求項２３】 請求項１７乃至２２のうちいずれか一
項記載のプラズマプロセス方法であって、 前記被処理基体が配置されるプロセス空間から分離され
たプラズマ励起用空間にプラズマ励起ガスを供給し、プ
ロセスガスを前記プロセス空間に供給することにより、
プラズマ着火時におけるプロセスガスのプラズマ励起用
空間への進入を防止することを特徴とするプラズマプロ
セス方法。
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