(57)【要約】【課題】炭化シリコンを含みダメージが発生している表面領域を除去することができ、且つ、表面領域を除去した際に露出する下層にダメージが発生するのを抑制することができるプラズマ処理方法、およびプラズマ処理装置を提供することである。【解決手段】実施形態に係るプラズマ処理方法は、炭化シリコンを含む基板の、ダメージが発生している表面領域に紫外線を照射する工程と、前記基板を載置する雰囲気から離隔された雰囲気においてプラズマを用いてガスからラジカルを生成する工程と、前記紫外線が照射された表面領域に前記ラジカルを供給して、前記紫外線が照射された表面領域を除去する工程と、を備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化シリコンを含む基板の、ダメージが発生している表面領域に紫外線を照射する工程と、
前記基板を載置する雰囲気から離隔された雰囲気においてプラズマを用いてガスからラジカルを生成する工程と、
前記紫外線が照射された表面領域に前記ラジカルを供給して、前記紫外線が照射された表面領域を除去する工程と、
を備えたプラズマ処理方法。
【請求項２】
炭化シリコンを含む基板を載置する雰囲気から離隔された雰囲気においてプラズマを用いてガスからラジカルを生成する工程と、
前記基板のダメージが発生している表面領域に、前記ラジカルを生成した際に発生した紫外線を照射する工程と、
前記紫外線が照射された表面領域に前記ラジカルを供給して、前記紫外線が照射された表面領域を除去する工程と、
を備えたプラズマ処理方法。
【請求項３】
前記紫外線が照射された表面領域を除去する工程において、前記基板への前記紫外線の照射が抑制される請求項１または２に記載のプラズマ処理方法。
【請求項４】
前記ラジカルを生成した際に発生した紫外線を前記表面領域に照射する際には、前記プラズマと前記表面領域との間の距離が第１の距離に設定され、
前記紫外線の照射された表面領域を除去する際には、前記プラズマと前記表面領域との間の距離が前記第１の距離よりも長い第２の距離に設定される請求項３記載のプラズマ処理方法。
【請求項５】
前記ラジカルを生成した際に発生した紫外線を前記表面領域に照射する際には、前記プラズマの拡がりが第１の大きさに設定され、
前記紫外線の照射された表面領域を除去する際には、前記プラズマの拡がりが前記第１の大きさよりも小さい第２の大きさに設定される請求項３または４に記載のプラズマ処理方法。
【請求項６】
前記表面領域に水素ラジカルを供給する工程をさらに備えた請求項１〜５のいずれか１つに記載のプラズマ処理方法。
【請求項７】
大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な処理容器と、
前記処理容器の内部を所定の圧力まで減圧する減圧部と、
前記処理容器の内部に設けられ、基板を載置する載置部と、
内部にプラズマを発生させる領域を有し、前記処理容器から離隔された位置に設けられた放電管と、
マイクロ波を発生させるマイクロ波発生部と、
前記マイクロ波を伝播させて、前記プラズマを発生させる領域に前記マイクロ波を導入する導入導波管と、
前記プラズマを発生させる領域にガスを供給するガス供給部と、
を備え、
前記基板は、炭化シリコンを含み、ダメージが発生している表面領域を有し、
前記プラズマを用いて前記ガスからラジカルを生成した際に発生した紫外線が前記表面領域に照射されるプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記放電管に対する前記導入導波管の位置を移動させる移動部をさらに備え、
前記移動部は、前記プラズマと前記表面領域との間の距離を第１の距離に設定することで、前記紫外線が前記表面領域に照射されるようにし、
前記プラズマと前記表面領域との間の距離を前記第１の距離よりも長い第２の距離に設定することで、前記紫外線が前記表面領域が除去された際に露出する下層に照射されるのを抑制する請求項７記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記減圧部は、前記処理容器の内部の圧力を第１の圧力に設定することで、前記紫外線が前記表面領域に照射されるようにし、
前記処理容器の内部の圧力を前記第１の圧力よりも高い第２の圧力に設定することで、前記表面領域が除去された際に露出する下層に前記紫外線が照射されるのを抑制する請求項７または８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
マイクロ波発生部は、前記マイクロ波のパワーを第１のパワーに設定することで、前記紫外線が前記表面領域に照射されるようにし、
前記マイクロ波のパワーを前記第１のパワーよりも低い第２のパワーに設定することで、前記表面領域が除去された際に露出する下層に前記紫外線が照射されるのを抑制する請求項７〜９のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記ガス供給部は、前記ガスに、不活性ガスおよび窒素ガスの少なくともいずれかを添加することで、前記紫外線が前記表面領域に照射されるようにする請求項７〜１０のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記ガス供給部は、前記プラズマを発生させる領域に水素を含むガスを供給し、前記プラズマにより前記供給された水素を含むガスから水素ラジカルが生成され、前記生成された水素ラジカルが前記表面領域に供給される請求項７〜１１のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１３】
前記表面領域に紫外線を照射する紫外線照射部をさらに備えた請求項７〜１２のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、プラズマ処理方法、およびプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スイッチング損失の低減や、高温領域における電気特性の向上などのために、シリコン（Ｓｉ）に代えて炭化シリコン（ＳｉＣ）を用いた半導体装置が提案されている。  
シリコンを用いた半導体装置と同様に、炭化シリコンを用いた半導体装置においても、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）によりトレンチや孔が形成される。  
ＲＩＥにより、イオンを基板に打ち込めば、アスペクト比の高いトレンチを形成することができる。
【０００３】
ところが、トレンチを形成する際に、トレンチの側面や底面などのようにレジストやハードマスクで覆われていない部分にイオンが打ち込まれると、表面荒れや結晶欠陥などのダメージが発生する場合がある。  
また、プラズマを用いてイオンやラジカルなどの反応生成物を生成した際に発生した光には、波長の短い紫外線が含まれている。紫外線が、基板の、レジストやハードマスクで覆われていない部分に入射すると、紫外線が基板に吸収されてダメージが発生する場合がある。
【０００４】
イオンや紫外線によるダメージは、半導体装置の電気特性を悪化させる要因となる。そのため、シリコンを用いた半導体装置の場合には、ダメージの発生の少ないラジカルを用いた処理を施すことで、ダメージが発生している表面領域を除去するとともに、表面領域を除去した際に露出する下層にダメージが発生するのを抑制している。  
また、炭化シリコンを用いた半導体装置の場合にも、ラジカルを用いた処理を施すことで、ダメージが発生している表面領域を除去することが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００５】
ところが、炭化シリコンは、シリコンに比べて元素間の結合強度が高い。そのため、単に、ラジカルを用いた処理を施すだけでは、ダメージが発生している表面領域を除去することが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５７３２７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、炭化シリコンを含みダメージが発生している表面領域を除去することができ、且つ、表面領域を除去した際に露出する下層にダメージが発生するのを抑制することができるプラズマ処理方法、およびプラズマ処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態に係るプラズマ処理方法は、炭化シリコンを含む基板の、ダメージが発生している表面領域に紫外線を照射する工程と、前記基板を載置する雰囲気から離隔された雰囲気においてプラズマを用いてガスからラジカルを生成する工程と、前記紫外線が照射された表面領域に前記ラジカルを供給して、前記紫外線が照射された表面領域を除去する工程と、を備えている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の実施形態によれば、炭化シリコンを含みダメージが発生している表面領域を除去することができ、且つ、表面領域を除去した際に露出する下層にダメージが発生するのを抑制することができるプラズマ処理方法、およびプラズマ処理装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】トレンチ１１０の形成を例示するための模式断面図である。
【図２】第２の実施形態に係るプラズマ処理装置１を例示するための模式断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、プラズマＰの位置の移動を例示するための模式図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、傾斜して支持された放電管１１ａを例示するための模式図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、屈曲した放電管１１ａを例示するための模式図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は、直線形状を持つ接続管１１ａと、屈折形状を持つ接続管１４ｂを例示するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【００１２】
（第１の実施形態）  
本実施の形態に係るプラズマ処理方法により処理される基板１００は、炭化シリコンを含んでいる。基板１００は、例えば、半導体装置の製造において用いられるＳｉＣウェーハなどとすることができる。ただし、基板１００は、ＳｉＣウェーハに限定されるわけではなく、少なくとも表面に炭化シリコンからなる層が露出したものであればよい。
【００１３】
ここで、例えば、シリコンを用いた半導体装置と同様に、炭化シリコンを用いた半導体装置においても、ＲＩＥによりトレンチや孔が形成される。
【００１４】
例えば、半導体装置がパワー半導体装置である場合には、トレンチゲート構造が採用される場合がある。トレンチゲート構造においては、基板１００の表面に形成されたトレンチの内部にゲート電極が設けられる。
【００１５】
一般的に、トレンチは、ＲＩＥにより形成される。  
図１は、トレンチ１１０の形成を例示するための模式断面図である。  
トレンチ１１０の形成工程は以下の通りである。
まず、基板１００の上に、ハードマスク１０１を形成する。  
ハードマスク１０１は、例えば、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）とすることができ、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）や熱酸化法などにより形成することができる。
【００１６】
次に、ハードマスク１０１の上に、パターン１０２ａを有するレジストマスク１０２を形成する。  
パターン１０２ａを有するレジストマスク１０２は、例えば、フォトリソグラフィ法などにより形成することができる。
【００１７】
次に、レジストマスク１０２をエッチングマスクとして、ハードマスク１０１および基板１００を順次エッチングして、トレンチ１１０を形成する。  
なお、ハードマスク１０１の形成、レジストマスク１０２の形成、トレンチ１１０の形成には、既知の技術を適用することができるので詳細な説明は省略する。
【００１８】
ここで、ＲＩＥによりイオンを基板１００に打ち込めば、異方性の高いエッチングを行うことができる。そのため、アスペクト比の高いトレンチ１１０を容易に形成することができる。ところが、トレンチ１１０の壁面（側面および底面）にイオンが打ち込まれると、表面荒れや結晶欠陥などのダメージが発生する場合がある。
【００１９】
また、ＲＩＥでの処理において処理ガスを励起させ、イオンやラジカルなどの反応生成物を生成した際に発生した光には、波長の短い紫外線が含まれている。紫外線がトレンチ１１０の壁面に入射すると、紫外線がトレンチ１１０の壁面に吸収されてトレンチ１１０の壁面にダメージが発生する場合がある。
【００２０】
トレンチ１１０の壁面のように、基板１００の、レジストマスク１０２やハードマスク１０１で覆われていない部分に、イオンや紫外線が入射すると、同様のダメージが発生する場合がある。  
トレンチ１１０の壁面は、トレンチの内部にゲート電極を形成する際にゲート絶縁膜となる酸化膜が形成される界面となる。そのため、トレンチ１１０の壁面にダメージが発生している表面領域があれば、半導体装置としての電気特性を悪化させる要因となる。
【００２１】
ここで、ＣＤＥ（Chemical Dry Etching）などのように、物理的ダメージの発生の少ないラジカルを用いた処理を施すことで、ダメージが発生している表面領域１００ａを除去すれば、表面領域１００ａを除去した際に露出する下層にダメージが発生するのを抑制することができる。  
表面領域１００ａを除去した際に露出する下層とは、例えば、炭化シリコンからなる基板１００が露出したトレンチ１１０の壁面である。
ところが、ラジカルを用いた処理は、被エッチング物である表面領域１００ａとの化学反応によりエッチングを行う処理であるのに加え、炭化シリコンは、シリコンに比べて元素間の結合強度が高いので、単に、ラジカルを用いた処理を施すだけでは、ダメージが発生している表面領域１００ａを除去することが困難であった。
【００２２】
そこで、本実施の形態に係るプラズマ処理方法においては、以下の様にしてダメージが発生している表面領域１００ａを除去するようにしている。  
まず、炭化シリコンを含む基板１００の、ダメージが発生している表面領域１００ａに紫外線を照射する。  
紫外線は、例えば、紫外線ランプなどを備えた紫外線照射装置により照射することができる。
【００２３】
ダメージが発生している表面領域１００ａに紫外線が照射されると、紫外線が表面領域１００ａにある炭化シリコンに吸収されてＳｉとＣの結合が励起される。ＳｉとＣの結合が励起されると、ＳｉとＣの結合が弱まるので表面反応を促進させることができる。そのため、後述するラジカルを用いた表面領域１００ａの除去（エッチング）を行うことが容易となる。
【００２４】
次に、紫外線の照射を停止する。その後、紫外線が照射された表面領域１００ａにラジカルを供給して、紫外線が照射された表面領域１００ａを除去する。  
例えば、基板１００を載置する雰囲気から離隔された雰囲気においてプラズマＰを用いて処理ガスであるガスＧからラジカルを生成し、ラジカルを基板１００が載置された雰囲気に輸送し、輸送されたラジカルとの化学反応により、紫外線が照射された表面領域１００ａを除去する。
【００２５】
ガスＧは、例えば、フッ素原子を含むガスと酸素ガスとすることができる。なお、フッ素原子を含むガスと酸素ガスは、混合された状態でプラズマＰを発生させる領域に供給してもよいし、別々にプラズマＰを発生させる領域に供給してもよい。
【００２６】
フッ素原子を含むガスは、例えば、ＣＨＦ３、ＣＦ４、Ｃ４Ｆ８などとすることができる。ただし、フッ素原子を含むガスは、例示をしたものに限定されるわけではない。フッ素原子を含むガスは、フッ素ラジカルを生成することができるものであればよい。  
酸素ガスは、フッ素ラジカルの寿命を延ばすために添加される。酸素ガスは、必ずしも必要となるものではない。
【００２７】
フッ素原子を含むガスを用いる場合には、生成されるラジカルは、フッ素ラジカルとなる。  
この場合、フッ素ラジカルが生成される際に、イオンも生成される。  
生成されたイオンが基板１００の表面に到達すると、表面領域１００ａを除去した際に露出する下層にダメージが発生するおそれがある。  
そのため、ダメージが発生している表面領域１００ａを除去する際には、イオンは基板１００の表面に到達しないようにする。
【００２８】
例えば、リモートプラズマ処理装置などのように、基板１００を載置する雰囲気（例えば、後述する処理空間１０ｃ）から離隔された雰囲気（例えば、後述する放電管１１ａ内）において反応生成物を生成し、生成された反応生成物を基板１００を載置する雰囲気に輸送するようにすればよい。この様にすれば、寿命の短いイオンが基板１００を載置する雰囲気に到達しないようにすることができる。この場合、イオンよりも寿命の長いフッ素ラジカルは、基板１００を載置する雰囲気に到達することができる。
【００２９】
紫外線が照射された表面領域１００ａは、ＳｉとＣの結合強度が低くなっているので、炭化シリコンを含んでいても、ガスＧから生成されたラジカルにより容易に除去することができる。ガスＧから生成されたラジカルは、本実施形態の場合は、フッ素ラジカルである。  
一方、紫外線が照射された表面領域１００ａの下層は、表面領域１００ａが除去されるまで、前述した紫外線またはイオンの照射に対して露出していないため、ＳｉとＣの結合強度が高いままとなっているので、フッ素ラジカルにより除去されにくい。そのため、オーバーエッチングによりトレンチ孔径などの寸法が不必要に大きくなるのを抑制することができる。
【００３０】
なお、前述したものの場合には、ダメージが発生している表面領域１００ａに紫外線を照射した後に、ガスＧから生成されたラジカルを供給したが、以下のようにしてダメージが発生している表面領域１００ａを除去することもできる。  
まず、ダメージが発生している表面領域１００ａに紫外線を照射するとともに、ラジカルを供給する。  
次に、紫外線の照射を停止する。  
次に、ラジカルのみを表面領域１００ａに供給する。なお、ラジカルの供給は、紫外線を照射する工程からラジカルを供給する工程まで連続的に行う様にしてもよい。
【００３１】
また、紫外線の照射に代えて、あるいは紫外線の照射とともに、ダメージが発生している表面領域１００ａに水素ラジカルを供給することもできる。  
すなわち、表面領域１００ａに水素ラジカルを供給する工程をさらに備えることができる。  
表面領域１００ａに水素ラジカルを供給すれば、表面領域１００ａにおけるＳｉ−Ｃ結合をＳｉ−Ｈ結合に変えることができる。水素は質量が小さいので、Ｓｉ−Ｈ結合に変えることができれば表面領域１００ａの除去が容易となる。
【００３２】
ここで、前述したように、処理ガスであるガスＧを励起させ、イオンやラジカルなどの反応生成物を生成した際に発生した光には、紫外線が含まれている。  
そのため、反応生成物を生成した際に発生した紫外線を、ダメージが発生している表面領域１００ａに照射することもできる。  
この場合、以下のようにしてダメージが発生している表面領域１００ａを除去することができる。
【００３３】
まず、炭化シリコンを含む基板１００を載置する雰囲気から離隔された雰囲気においてプラズマＰを用いてガスＧからラジカルを生成する。  
次に、基板１００のダメージが発生している表面領域１００ａに、ラジカルを生成した際に発生した紫外線を照射する。  
例えば、ダメージが発生している表面領域１００ａの近傍（基板１００の近傍）において、プラズマＰを用いてガスＧから反応生成物を生成する。すなわち、プラズマＰと表面領域１００ａとの間の距離を短くする。  
表面領域１００ａはプラズマＰの近傍にあるので、反応生成物を生成した際に発生した紫外線は、表面領域１００ａに照射される。
【００３４】
この際、イオンが表面領域１００ａに打ち込まれる。しかしながら、イオンが表面領域１００ａに打ち込まれダメージが発生しても、表面領域１００ａは除去されるので問題はない。また、イオンが表面領域１００ａに打ち込まれることで、ラジカルによる表面領域１００ａの除去がさらに容易となる。
【００３５】
また、ラジカルが表面領域１００ａに到達する。そのため、紫外線による表面領域１００ａの処理と、ラジカルによる表面領域１００ａの除去を並行して行うことができる。
【００３６】
次に、紫外線が照射された表面領域１００ａにガスＧから生成されたラジカルを供給して、紫外線が照射された表面領域１００ａを除去する。  
このとき、例えば、紫外線やイオンを表面領域１００ａに照射するときよりも、プラズマＰと表面領域１００ａとの間の距離を長くする。  
プラズマＰと表面領域１００ａとの間の距離とは、プラズマＰの最もプラズマ密度の高い部分の位置からのプラズマの拡がりを考慮して表面領域１００ａとの距離を求めることができる。
プラズマＰの最もプラズマ密度の高い部分の位置は、実験やシミュレーションによって予め求めることもできるし、放電管におけるスロット１１ｂ２に対向する位置とみなすことができる。
プラズマＰと表面領域１００ａとの間の距離が長くなれば、ラジカルに比べて寿命の短いイオンは、表面領域１００ａ（基板１００）に到達し難くなる。また、プラズマＰと表面領域１００ａとの間の距離が長くなれば、紫外線が表面領域１００ａ（基板１００）に到達し難くなる。  
一方、ラジカルは表面領域１００ａに到達することができるので、ラジカルにより、紫外線やイオンが照射された表面領域１００ａを除去することができる。  
ラジカルにより表面領域１００ａが除去されると、表面領域１００ａの下層が露出する。しかしながら、紫外線やイオンが露出した下層に到達し難くなっているので、紫外線やイオンにより下層にダメージが発生するのを抑制することができる。
【００３７】
なお、プラズマＰと表面領域１００ａとの間の適切な距離は、実験やシミュレーションを行うことで適宜決定することができる。
【００３８】
プラズマＰと表面領域１００ａとの間の距離は、プラズマＰの位置を移動させることで変化させることができる。  
図３（ａ）〜（ｄ）は、プラズマＰの位置の移動を例示するための模式図である。  
例えば、ラジカルを生成した際に発生した紫外線を表面領域１００ａに照射する際には、第１の位置で発生するプラズマＰと表面領域１００ａとの間の距離が第１の距離に設定されるようにする（図３（ａ））。  
紫外線が照射された表面領域１００ａを除去する際には、第２の位置で発生するプラズマＰと表面領域１００ａとの間の距離が第１の距離よりも長い第２の距離に設定されるようにする（図３（ｂ））。
この場合、後述するように、放電管１１ａに対する導入導波管１１ｂの位置を変化させることで、プラズマＰの位置を移動させることができる。
【００３９】
また、プラズマＰと表面領域１００ａとの間の距離は、プラズマＰの拡がりを変えることで変化させることができる。  
例えば、プラズマＰの拡がりを大きくすれば、プラズマＰと表面領域１００ａとの間の距離を短くすることができる。そのため、紫外線が表面領域１００ａに照射されやすくなる。  
プラズマＰの拡がりを小さくすれば、プラズマＰと表面領域１００ａとの間の距離を長くすることができる。そのため、紫外線やイオンが表面領域１００ａに照射され難くなる。この場合、イオンよりも寿命の長いラジカルは表面領域１００ａに到達することができる。
例えば、ラジカルを生成した際に発生した紫外線を表面領域１００ａに照射する際には、プラズマＰの拡がりが第１の大きさに設定される（図３（ｃ））。  
紫外線が照射された表面領域１００ａを除去する際には、プラズマＰの拡がりが第１の大きさよりも小さい第２の大きさに設定される（図３（ｄ））。
【００４０】
プラズマＰの拡がりは、処理圧力、マイクロ波などのパワー、ガスＧの組成などにより変化させることができる。  
例えば、処理圧力を低くすればプラズマＰの拡がりを大きくすることができる。処理圧力を高くすればプラズマＰの拡がりを小さくすることができる。  
マイクロ波などのパワーを高くすればプラズマＰの拡がりを大きくすることができる。マイクロ波などのパワーを低くすればプラズマＰの拡がりを小さくすることができる。  
Ａｒ、Ｈｅ、Ｘｅなどの不活性ガスや、窒素ガスなどをガスＧに添加すれば、プラズマＰの拡がりを大きくすることができる。
【００４１】
また、以上に説明した紫外線を照射する工程、およびラジカルを供給する工程は、１回ずつ行うこともできるし、繰り返し行うこともできる。
また、プラズマＰの位置を移動させるとともに処理圧力、マイクロ波などのパワー、ガスＧの組成を変えることで、プラズマの位置と拡がりをともに変化させるようにしてもよい。
【００４２】
本実施の形態に係るプラズマ処理方法においては、ダメージが発生している表面領域１００ａに紫外線を照射して表面領域１００ａにおける表面反応が促進されるようにしている。  
そのため、表面領域１００ａが、シリコンに比べて元素間の結合強度が高い炭化シリコンを含むものであったとしても、ラジカルにより容易に除去することができる。  
また、ダメージの発生の少ないラジカルを用いて、表面領域１００ａを除去するので、表面領域１００ａを除去した際に露出する下層にダメージが発生するのを抑制することができる。
【００４３】
（第２の実施形態）  
図２は、第２の実施形態に係るプラズマ処理装置１を例示するための模式断面図である。
プラズマ処理装置１は、前述したプラズマ処理方法を実行することができる。  
図２に例示をしたプラズマ処理装置１は、リモートプラズマ処理装置の一種であるＣＤＥ装置である。
【００４４】
図２に示すように、プラズマ処理装置１には、処理容器１０、プラズマ発生部１１、減圧部１２、ガス供給部１３、接続管１４、移動部１５、紫外線照射部１６、および制御部１７が設けられている。  
処理容器１０は、大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な気密構造を有している。
処理容器１０には、図示しない搬入搬出口が設けられ、図示しない搬入搬出口を介して基板１００の搬入と搬出が行えるようになっている。
【００４５】
処理容器１０の内部には、基板１００を載置する載置部１０ａが設けられている。載置部１０ａには、図示しない静電チャックを内蔵させることができる。また、載置部１０ａには、基板１００の温度を制御するための図示しない加熱装置などを設けることができる。
処理容器１０の内部であって、載置部１０ａの上方には整流板１０ｂが設けられている。整流板１０ｂは、接続管１４から導入されるラジカルを含んだガスの流れを整流し、基板１００の上方におけるラジカルの量が均一となるようにする。整流板１０ｂと載置部１０ａの上面（載置面）との間の領域が、基板１００に対するエッチング処理が行われる処理空間１０ｃとなる。
【００４６】
また、反応生成物を生成した際に発生した紫外線は、整流板１０ｂに設けられた複数の孔１０ｂ１を介して基板１００の表面領域１００ａに照射されるようになっている。
【００４７】
プラズマ発生部１１には、放電管１１ａ、導入導波管１１ｂ、およびマイクロ波発生部１１ｃが設けられている。  
放電管１１ａは、内部にプラズマＰを発生させる領域を有し、処理容器１０から離隔された位置に設けられている。放電管１１ａは管状を呈し、マイクロ波Ｍに対する透過率が高くエッチングされにくい材料から形成されている。例えば、放電管１１ａは、アルミナや石英などの誘電体から形成することができる。
【００４８】
導入導波管１１ｂは、マイクロ波発生部１１ｃから放射されたマイクロ波Ｍを伝播させて、プラズマＰを発生させる領域にマイクロ波Ｍを導入する。  
導入導波管１１ｂは、筒状を呈している。マイクロ波発生部１１ｃから放射されたマイクロ波Ｍは、導入導波管１１ｂの内部の空間を伝播する。  
導入導波管１１ｂの一方の端部にはマイクロ波発生部１１ｃが接続されている。導入導波管１１ｂの他方の端部は、遮蔽部１１ｂ１を介して放電管１１ａと接続されている。また、導入導波管１１ｂと遮蔽部１１ｂ１との接続部分には、環状のスロット１１ｂ２が設けられている。導入導波管１１ｂの内部を伝播してきたマイクロ波Ｍは、スロット１１ｂ２を介して放電管１１ａの内部に導入される。
【００４９】
マイクロ波発生部１１ｃは、所定の周波数（例えば２．４５ＧＨｚ）のマイクロ波Ｍを発生させ、導入導波管１１ｂに向けて放射する。  
減圧部１２は、処理容器１０の内部を所定の圧力まで減圧する。  
減圧部１２は、例えば、ターボ分子ポンプなどとすることができる。減圧部１２は、圧力制御部（Auto Pressure Controller：ＡＰＣ）１２ａを介して処理容器１０と接続されている。
【００５０】
ガス供給部１３は、流量制御部（Mass Flow Controller：ＭＦＣ）１３ａを介して、放電管１１ａの、接続管１４側とは反対側の端部に接続されている。  
ガス供給部１３は、プラズマＰを発生させる領域にガスＧを供給する。すなわち、ガス供給部１３は、放電管１１ａの内部にガスＧを供給する。放電管１１ａの内部に供給されるガスＧは、流量制御部１３ａにより供給量が制御される。  
放電管１１ａの内部に複数種類のガスを供給する場合には、複数種類のガス毎に流量制御部を設けることができる。
【００５１】
接続管１４は、放電管９と処理容器１０とを接続する。  
接続管１４の一方の端部は、放電管１１ａの、ガス供給部１３側とは反対側の端部に接続されている。接続管１４の他方の端部は、処理容器１０と接続されている。  
なお、接続管１４は必ずしも必要ではない。例えば、放電管１１ａと処理容器１０が接続されるようにしてもよい。  
また、処理容器１０における接続管１４の配設位置には特に限定はないが、載置部１０ａの真上とすることが好ましい。この様にすれば、反応生成物を生成した際に発生した紫外線またはイオンを基板１００の表面領域１００ａに照射するのが容易となる。  
また、接続管１４の形状には特に限定はないが、直線状、すなわち真っ直ぐな筒状体とすることが好ましい。この様にすれば、反応生成物を生成した際に発生した紫外線またはイオンを基板１００の表面領域１００ａに照射するのが容易となる。また、ラジカルを基板１００の表面領域１００ａに供給するのも容易となる。
【００５２】
移動部１５は、放電管９に対する導入導波管１１ｂの位置を移動させる。すなわち、移動部１５は、発生するプラズマＰの位置を変化させる。  
例えば、移動部１５は、放電管１１ａに沿って、遮蔽部１１ｂ１、スロット１１ｂ２、導入導波管１１ｂ、およびマイクロ波発生部１１ｃを移動させる。  
この場合、移動部１５は、放電管１１ａに沿って、遮蔽部１１ｂ１、スロット１１ｂ２、および、導入導波管１１ｂを移動させるものとすることもできる。この場合、マイクロ波発生部１１ｃと導入導波管１１ｂの間には、可撓性を有する筒状体を設けることができる。
移動部１５は、例えば、サーボモータなどの制御モータ、直動軸受けなどの案内機構、ボールネジなどの伝導機構を備えたものとすることができる。  
移動部１５を設ける様にすれば、前述したプラズマＰと表面領域１００ａとの間の距離を制御することが容易となる。  
なお、プラズマＰと表面領域１００ａとの間の距離は、プラズマＰの発生領域から反応生成物や紫外線が表面領域１００ａまで到達する経路上の距離とする。
すなわち、放電管１１ａにおける、プラズマＰの発生領域からガス供給部１３側とは反対側の端部までの距離と、接続管１４の軸方向の長さと、接続管１４と処理容器１０との接続部分から表面領域１００ａまでの長さを合計したものとすることができる。例えば、接続管１４の形状が屈折している場合は、屈折している長さを含めるものとする。
なお、プラズマＰの拡がりを変えることでプラズマＰと表面領域１００ａとの間の距離を変化させる場合には、移動部１５を省くこともできる。  
また、移動部１５によるプラズマＰの位置制御と、減圧部１２やガス供給部１３などによるプラズマＰの拡がりの制御とを行う様にすることもできる。
【００５３】
紫外線照射部１６は、基板１００の表面領域１００ａに紫外線を照射する。  
紫外線照射部１６は、例えば、紫外線ランプなどを備えた紫外線照射装置とすることができる。  
紫外線照射部１６は、処理容器１０の内部に設けることができる。紫外線照射部１６は、例えば、処理空間１０ｃに設けることができる。  
なお、紫外線照射部１６は、処理容器１０の外部に設けることもできる。例えば、処理容器１０と外部空間との間にロードロックチャンバ２００などが設けられる場合がある。ロードロックチャンバ２００などが設けられる場合には、紫外線照射部１６はロードロックチャンバ２００などの内部に設けることができる。  
なお、反応生成物を生成した際に発生した紫外線を利用する場合には、紫外線照射部１６を省くことができる。
【００５４】
制御部１７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算部と、メモリなどの記憶部とを備えている。  
制御部１７は、記憶部に格納されている制御プログラムに基づいて、プラズマ処理装置１に設けられた各要素の動作を制御する。なお、各要素の動作を制御する制御プログラムには既知の技術を適用することができるので、詳細な説明は省略する。
【００５５】
また、制御部１７は、以下の制御を行うことができる。  
制御部１７は、移動部１５を制御して、プラズマＰの位置制御を行う。  
制御部１７は、移動部１５を制御して、プラズマＰと表面領域１００ａとの間の距離を短くすることで、紫外線が表面領域１００ａに照射される様にする。  
また、制御部１７は、移動部１５を制御して、プラズマＰと表面領域１００ａとの間の距離を長くすることで、紫外線やイオンが表面領域１００ａが除去された際に露出する下層に照射されないようにする。
例えば、制御部１７は、移動部１５を制御して、放電管１１ａに沿って、遮蔽部１１ｂ１、スロット１１ｂ２、導入導波管１１ｂ、およびマイクロ波発生部１１ｃを移動させ、プラズマＰと表面領域１００ａとの間の距離を第１の距離に設定することで、紫外線が表面領域１００ａに照射されるようにする。  
制御部１７は、移動部１５を制御して、放電管１１ａに沿って、遮蔽部１１ｂ１、スロット１１ｂ２、導入導波管１１ｂ、およびマイクロ波発生部１１ｃを移動させ、プラズマＰと表面領域１００ａとの間の距離を第１の距離よりも長い第２の距離に設定することで、紫外線が表面領域１００ａが除去された際に露出する下層に照射されるのを抑制する。
【００５６】
制御部１７は、減圧部１２、マイクロ波発生部１１ｃ、およびガス供給部１３の少なくともいずれかを制御して、プラズマＰの拡がりの制御を行う。  
制御部１７は、減圧部１２を制御して、処理圧力を低くすることでプラズマＰの拡がりを大きくする。制御部１７は、減圧部１２を制御して、処理圧力を高くすることでプラズマＰの拡がりを小さくする。  
例えば、制御部１７は、減圧部１２を制御して、処理容器１０の内部の圧力を第１の圧力に設定することで、紫外線が表面領域１００ａに照射されるようにする。  
制御部１７は、減圧部１２を制御して、処理容器１００の内部の圧力を第１の圧力よりも高い第２の圧力に設定することで、表面領域１００ａが除去された際に露出する下層に紫外線が照射されるのを抑制する。
【００５７】
制御部１７は、マイクロ波発生部１１ｃを制御して、出力を高くすることでプラズマＰの拡がりを大きくする。制御部１７は、マイクロ波発生部１１ｃを制御して、出力を低くすることでプラズマＰの拡がりを小さくする。  
例えば、制御部１７は、マイクロ波発生部１１ｃを制御して、マイクロ波Ｍのパワーを第１のパワーに設定することで、紫外線が表面領域１００ａに照射されるようにする。
制御部１７は、マイクロ波発生部１１ｃを制御して、マイクロ波Ｍのパワーを第１のパワーよりも低い第２のパワーに設定することで、表面領域１００ａが除去された際に露出する下層に紫外線が照射されるのを抑制する。
【００５８】
制御部１７は、ガス供給部１３を制御して、Ａｒ、Ｈｅ、Ｘｅなどの不活性ガスや、窒素ガスなどをガスＧに添加することでプラズマＰの拡がりを大きくする。  
すなわち、制御部１７は、ガス供給部１３を制御して、ガスＧに、不活性ガスおよび窒素ガスの少なくともいずれかを添加することで、紫外線が表面領域１００ａに照射されるようにする。
【００５９】
プラズマ処理装置１は、例えば、以下の様にして、ダメージが発生している表面領域１００ａを除去する。  
まず、図示しない搬送装置により、基板１００が載置部１０ａの上に載置される。  
次に、紫外線照射部１６により、紫外線が基板１００の表面領域１００ａに照射される。
次に、減圧部１２により、処理容器１０の内部が所定圧力まで減圧される。  
次に、ガス供給部１３から流量制御部１３ａを介して所定流量のガスＧが放電管１１ａ内に供給される。一方、マイクロ波発生部１１ｃから所定のパワーのマイクロ波Ｍが導入導波管１１ｂ内に放射される。放射されたマイクロ波Ｍは導入導波管１１ｂ内を伝播して、スロット１１ｂ２を介して放電管１１ａに向けて放射される。
【００６０】
放電管１１ａに向けて放射されたマイクロ波Ｍは、放電管１１ａの表面を伝搬して、放電管１１ａ内に放射される。このようにして放電管１１ａ内に放射されたマイクロ波Ｍのエネルギーにより、プラズマＰが発生する。そして、発生したプラズマＰ中の電子密度が、放電管１１ａを介して供給されるマイクロ波Ｍを遮蔽できる密度（カットオフ密度）以上になると、マイクロ波Ｍは放電管１１ａの内壁面から放電管１１ａ内の空間に向けて一定距離（スキンデプス）だけ入るまでの間に反射されるようになる。そのため、このマイクロ波Ｍの反射面とスロット１１ｂ２の下面との間にはマイクロ波Ｍの定在波が形成されることになる。その結果、マイクロ波Ｍの反射面がプラズマ励起面となって、このプラズマ励起面で安定的にプラズマＰが励起、発生するようになる。このプラズマ励起面で励起、発生したプラズマＰ中において、ガスＧが励起、活性化されてラジカル、イオンなどのプラズマ生成物が生成される。
【００６１】
生成されたプラズマ生成物を含むガスは、接続管１４を介して処理容器１０内に搬送される。この際、寿命の短いイオンなどは処理容器１０にまで到達できず、寿命の長いラジカルのみが処理容器１０に到達することになる。処理容器１０内に導入されたラジカルを含むガスは、整流板１０ｂで整流されて紫外線が照射された表面領域１００ａに到達する。紫外線が照射された表面領域１００ａは、ＳｉとＣの結合強度が低くなっているので、炭化シリコンを含んでいてもラジカルにより容易に除去することができる。
【００６２】
以上は、紫外線照射部１６により、紫外線を表面領域１００ａに照射する場合であるが、反応生成物を生成した際に発生した紫外線を表面領域１００ａに照射するようにしてもよい。  
例えば、移動部１５により、プラズマＰと表面領域１００ａとの間の距離を短くすることで、紫外線が表面領域１００ａに照射されるようにする。  
また、減圧部１２、マイクロ波発生部１１ｃ、およびガス供給部１３の少なくともいずれかにより、プラズマＰの拡がりを大きくすることで、紫外線が表面領域１００ａに照射されるようにする。  
なお、プラズマＰの位置制御、およびプラズマＰの拡がりの制御は、前述したものと同様とすることができるので詳細な説明は省略する。
【００６３】
以上、実施の形態について例示をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。  
例えば、第２の実施形態において、接続管１４は直線状であり、処理容器１０の真上に設けられるようにしたが、これに限るものではない。
図４（ａ）、（ｂ）は、傾斜して支持された放電管１１ａを例示するための模式図である。
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、例えば、放電管１１ａの軸が処理容器１０の外壁面に対して傾斜して支持されるように接続管１４を設けてもよい。この場合、紫外線を照射する工程時の第１の距離は、紫外線やイオンが基板の表面領域１００ａに到達するように、プラズマＰ１が発生する位置から放電管の軸の延長線上に基板が存在する距離に設定することができる（図４（ａ））。また、紫外線の照射された表面領域を除去する工程時の第２の距離は、紫外線やイオンが基板の表面領域１００ａに到達するのを抑制するために、プラズマＰ２が発生する位置から放電管の軸の延長方向に基板が存在しない距離とすることができる（図４（ｂ））。
図５（ａ）、（ｂ）は、屈曲した放電管１１ａを例示するための模式図である。
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、例えば、放電管１１ａが、処理容器１０の外壁面に対して垂直に設けられた直線部１１ａ１と、直線部１１ａ１に対して傾斜している（直線部と交わる角が１８０度以下である）屈曲部１１ａ２とを有することもできる。この場合、遮蔽部１１ｂ１、スロット１１ｂ２を複数有し、工程に応じて選択的に使い分けることで、プラズマＰの位置を移動させるようにしてもよい。この場合、移動部１５を省略することができる。例えば、紫外線を照射する工程時は、直線部１１ａ１に設けられた第１のスロット１１ｂ２に対してマイクロ波を印加して、プラズマＰと表面領域との間の距離が第１の距離になるようにプラズマＰ１を発生させる（図５（ａ））。紫外線の照射された表面領域を除去する工程時は、屈曲部１１ａ２に設けられた第２のスロット１１ｂ２に対してマイクロ波を印加して、プラズマＰと表面領域との間の距離が第２の距離になるようにプラズマＰ２を発生させる（図５（ｂ））。
図６（ａ）、（ｂ）は、直線形状を持つ接続管１１ａと、屈折形状を持つ接続管１４ｂを例示するための模式図である。  
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、例えば、直線形状を持つ接続管１４ａと、屈折形状を持つ接続管１４ｂを設け、それぞれに放電管を接続し、工程に応じて放電管を選択してプラズマＰの位置を移動させることができる。例えば、紫外線を照射する工程を行う時は、直線形状を持つ接続管１４ａに接続された一方の放電管において、プラズマＰと表面領域との間の距離が第１の距離になるようにプラズマＰ１を発生させる（図６（ａ））。紫外線の照射された表面領域を除去する工程時は、屈折形状を持つ接続管１４ｂに接続された他方の放電管において、プラズマＰと表面領域との間の距離が第２の距離になるように、プラズマＰ２を発生させる（図６（ｂ））。この場合も、遮蔽部１１ｂ１、スロット１１ｂ２を複数有し、工程に応じて選択的に使い分けるようにしてもよく、移動部１５を省略することができる。
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。  
例えば、プラズマ処理装置１が備える各要素の形状、寸法、材質、配置、数などは、例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。  
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００６４】
１  プラズマ処理装置、１０  処理容器、１０ａ  載置部、１１  プラズマ発生部、１１ａ  放電管、１１ｂ  導入導波管、１１ｃ  マイクロ波発生部、１２  減圧部、１３  ガス供給部、１４  接続管、１５  移動部、１６  紫外線照射部、１７  制御部、１００  基板、１００ａ  表面領域、Ｇ  ガス、Ｍ  マイクロ波、Ｐ  プラズマ
【図１】
2020202393.tif 000003
【図２】
2020202393.tif 000004
【図３】
2020202393.tif 000005
【図４】
2020202393.tif 000006
【図５】
2020202393.tif 000007
【図６】
2020202393.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】令和2年9月24日(2020.9.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な処理容器と、
前記処理容器の内部を所定の圧力まで減圧する減圧部と、
前記処理容器の内部に設けられ、基板を載置する載置部と、
内部にプラズマを発生させる領域を有し、前記処理容器から離隔された位置に設けられた放電管と、
マイクロ波を発生させるマイクロ波発生部と、
前記マイクロ波を伝播させて、前記プラズマを発生させる領域に前記マイクロ波を導入する導入導波管と、
前記プラズマを発生させる領域にガスを供給するガス供給部と、
ガス供給部を制御する制御部と、
を備え、
前記基板は、炭化シリコンを含み、ダメージが発生している表面領域を有し、
前記制御部は、前記プラズマを用いて前記ガスからラジカルを生成した際に発生した紫外線を前記表面領域に照射した後、前記プラズマの拡がりを小さくするように前記ガスの組成を変化させて前記表面領域に照射される前記紫外線を抑制するプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記プラズマを用いて不活性ガスおよび窒素ガスの少なくともいずれかを含む前記ガスから前記ラジカルを生成した際に発生した前記紫外線を前記表面領域に照射した後、前記ガスから前記ガスの供給量を変えること無く、前記不活性ガスおよび前記窒素ガスが前記ガスに含まれないようにする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記ガスは、フッ素を含むガスと酸素ガスを含む請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記ガスは、フッ素を含むガスと酸素ガスを含み、
前記プラズマを用いて前記ガスから前記ラジカルを生成した際に発生した前記紫外線を前記表面領域に照射した後、前記ガスの供給量を変えること無く、前記ガスの組成を変えることで前記プラズマの拡がりを変化させて前記紫外線が照射されるのを抑制する請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
実施形態に係るプラズマ処理装置は、大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な処理容器と、前記処理容器の内部を所定の圧力まで減圧する減圧部と、前記処理容器の内部に設けられ、基板を載置する載置部と、内部にプラズマを発生させる領域を有し、前記処理容器から離隔された位置に設けられた放電管と、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生部と、前記マイクロ波を伝播させて、前記プラズマを発生させる領域に前記マイクロ波を導入する導入導波管と、前記プラズマを発生させる領域にガスを供給するガス供給部と、ガス供給部を制御する制御部と、を備え、前記基板は、炭化シリコンを含み、ダメージが発生している表面領域を有し、前記制御部は、前記プラズマを用いて前記ガスからラジカルを生成した際に発生した紫外線を前記表面領域に照射した後、前記プラズマの拡がりを小さくするように前記ガスの組成を変化させて前記表面領域に照射される前記紫外線を抑制する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2020202393.tif 000009