(57)【要約】【課題】必要なプラズマ処理効果を維持しつつ、チャンバー壁部等へのプラズマダメージを低減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。【解決手段】プラズマ処理方法は、被処理基板をチャンバー内のマイクロ波プラズマ生成領域から離れた領域に配置することと、チャンバー内の圧力を１Ｔｏｒｒ以上にすることと、チャンバー内にマイクロ波プラズマ源からマイクロ波を導入するとともに、還元性ガスを含む処理ガスを導入してマイクロ波プラズマを生成し、マイクロ波プラズマ生成領域のマイクロ波プラズマから活性種を被処理基板側に拡散させることと、被処理基板に高周波電力を印加して被処理基板近傍にカソードカップリングプラズマを生成し、基板近傍のイオンを基板に引き込むこととを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバー内でマイクロ波プラズマを生成して被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理方法であって、
前記被処理基板を前記チャンバー内のマイクロ波プラズマ生成領域から離れた領域に配置することと、
前記チャンバー内の圧力を１Ｔｏｒｒ（１３３．３Ｐａ）以上にすることと、
前記チャンバー内にマイクロ波プラズマ源からマイクロ波を導入するとともに、還元性ガスを含む処理ガスを導入してマイクロ波プラズマを生成し、前記マイクロ波プラズマ生成領域の前記マイクロ波プラズマから活性種を前記被処理基板側に拡散させることと、
前記被処理基板に高周波電力を印加して前記被処理基板近傍にカソードカップリングプラズマを生成し、前記被処理基板近傍のイオンを前記被処理基板に引き込むことと、
を有する、プラズマ処理方法。
【請求項２】
前記チャンバー内の圧力は、１．５Ｔｏｒｒ（２００Ｐａ）以上である、請求項１に記載のプラズマ処理方法。
【請求項３】
前記マイクロ波のパワー密度は、１０ｋＷ／ｍ２以下である、請求項１または請求項２に記載のプラズマ処理方法。
【請求項４】
前記マイクロ波プラズマ源は、前記チャンバー内にマイクロ波を放射するマイクロ波放射部を複数有する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のプラズマ処理方法。
【請求項５】
前記高周波電力のパワー密度は、０．３〜２．３ｋＷ／ｍ２の範囲である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のプラズマ処理方法。
【請求項６】
前記マイクロ波プラズマ源のマイクロ波導入部から前記チャンバー内の前記被処理基板までの距離は、４０〜２００ｍｍの範囲である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のプラズマ処理方法。
【請求項７】
前記還元性ガスは、水素ガスまたはハロゲン系ガスである、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のプラズマ処理方法。
【請求項８】
前記被処理基板は、表面にＴｉＮ膜を有し、前記プラズマ処理は、前記還元性ガスとして水素ガスを用い、前記ＴｉＮ膜の抵抗率を低下させる表面改質処理である、請求項７に記載のプラズマ処理方法。
【請求項９】
マイクロ波プラズマ生成領域を有し、前記マイクロ波プラズマ生成領域から離れた領域に被処理基板が配置されるチャンバーと、
前記チャンバー内で基板を載置する載置台と、
前記チャンバー内にマイクロ波を導入し、前記チャンバー内にマイクロ波プラズマを生成するマイクロ波プラズマ源と、
前記載置台に高周波電力を印加する高周波電源と、
前記チャンバー内に還元性ガスを含む処理ガスを供給するガス供給機構と、
前記チャンバー内を排気する排気機構と、
プラズマ処理を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、
前記チャンバー内の圧力が１Ｔｏｒｒ（１３３．３Ｐａ）以上になるように前記排気機構を制御することと、
前記チャンバー内にマイクロ波プラズマ源からマイクロ波を導入させるとともに、還元性ガスを含む処理ガスを導入させてマイクロ波プラズマを生成させ、前記マイクロ波プラズマ生成領域の前記マイクロ波プラズマから活性種を前記被処理基板側に拡散させることと、
前記被処理基板に前記高周波電源から高周波電力を印加させて前記被処理基板近傍にカソードカップリングプラズマを生成させ、前記被処理基板近傍のイオンを前記被処理基板に引き込ませることと、
を実行する、プラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記チャンバー内の圧力が１．５Ｔｏｒｒ（２００Ｐａ）以上になるように前記排気機構を制御する、請求項９に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記マイクロ波のパワー密度が１０ｋＷ／ｍ２の範囲となるように、前記マイクロ波プラズマ源を制御する、請求項９または請求項１０に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記マイクロ波プラズマ源は、前記チャンバー内にマイクロ波を放射するマイクロ波放射部を複数有する、請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１３】
前記制御部は、前記高周波電力のパワー密度が０．３〜２．３ｋＷ／ｍ２の範囲となるように、前記高周波電源を制御する、請求項９から請求項１２のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１４】
前記マイクロ波プラズマ源のマイクロ波導入部から前記チャンバー内の前記被処理基板までの距離が、４０〜２００ｍｍの範囲となるように、前記載置台の位置が調節される、請求項９から請求項１３のいずれか１項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】
本開示は、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】
半導体デバイスの製造プロセスにおいては、基板の表面改質処理やエッチング加工にプラズマ処理が用いられている。このようなプラズマ処理には、水素ガスやハロゲン系ガス等の還元性ガスが多用されている。
【０００３】
従来、このようなプラズマ処理を行う装置として、容量結合プラズマを生成する平行平板型のものが多用されてきたが、近時、基板へのプラズマダメージをより低減できるプラズマ処理装置として、マイクロ波プラズマ処理装置が注目されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、基板が配置された処理容器内にマイクロ波を導入してマイクロ波プラズマを生成し、ハロゲン系ガスであるＣｌ２ガスを含む処理ガスをプラズマ化してシリコン膜をエッチングする技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１３／００８８７８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本開示は、必要なプラズマ処理効果を維持しつつ、チャンバー壁部等へのプラズマダメージを低減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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様に係るプラズマ処理方法は、チャンバー内でマイクロ波プラズマを生成して被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理方法であって、前記被処理基板を前記チャンバー内のマイクロ波プラズマ生成領域から離れた領域に配置することと、前記チャンバー内の圧力を１Ｔｏｒｒ（１３３．３Ｐａ）以上にすることと、前記チャンバー内にマイクロ波プラズマ源からマイクロ波を導入するとともに、還元性ガスを含む処理ガスを導入してマイクロ波プラズマを生成し、前記マイクロ波プラズマ生成領域の前記マイクロ波プラズマから活性種を前記被処理基板側に拡散させることと、前記被処理基板に高周波電力を印加して前記被処理基板近傍にカソードカップリングプラズマを生成し、前記被処理基板近傍のイオンを前記被処理基板に引き込むことと、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、必要なプラズマ処理効果を維持しつつ、チャンバー壁部等へのプラズマダメージを低減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】
【０００９】
【図１】還元性ガスを用いた場合の従来のマイクロ波プラズマ処理のメカニズムを説明するための図である。
【図２】還元性ガスを用いた場合の一実施形態のマイクロ波プラズマ処理のメカニズムを説明するための図である。
【図３】平行平板型の容量結合プラズマ処理装置の場合のメカニズムを説明するための図である。
【図４Ａ】従来の低圧マイクロ波プラズマ＋高周波電力（低圧ＭＷ＋ＲＦ）、一実施形態の高圧マイクロ波プラズマ＋高周波電力（高圧ＭＷ＋ＲＦ）、高圧容量結合プラズマ（高圧ＣＣＰ）の場合の、高さ方向のプラズマの電子密度の分布を示す図である。
【図４Ｂ】従来の低圧マイクロ波プラズマ＋高周波電力（低圧ＭＷ＋ＲＦ）、一実施形態の高圧マイクロ波プラズマ＋高周波電力（高圧ＭＷ＋ＲＦ）、高圧容量結合プラズマ（高圧ＣＣＰ）の場合の、高さ方向のプラズマの電子温度の分布を示す図である。
【図５】一実施形態のプラズマ処理方法を実施するためのプラズマ処理装置の一例を模式的に示す断面図である。
【図６】図５プラズマの処理装置のマイクロ波プラズマ源の構成を示す構成図である。
【図７】図５のプラズマ処理装置におけるマイクロ波放射ユニットを模式的に示す断面図である。
【図８】図５のプラズマ処理装置における処理容器の天壁部を模式的に示す底面図である。
【図９】一実施形態のプラズマ処理方法を実施するためのプラズマ処理装置の他の例を模式的に示す断面図である。
【図１０】マイクロ波放射機構のＭＷパワーを１本あたり５５０Ｗ（パワー密度：１２．９ｋＷ／ｍ２）にした場合における、ＲＦパワーと、パーティクルおよびメタルコンタミネーション量、ならびに抵抗率改質効果との関係を示す図である。
【図１１】マイクロ波放射機構のＭＷパワーを１本あたり１００Ｗ（パワー密度：２．３ｋＷ／ｍ２）にした場合における、ＲＦパワーと、パーティクルおよびメタルコンタミネーション量、ならびに抵抗率改質効果との関係を示す図である。
【図１２】マイクロ波放射機構のＭＷパワーを０Ｗにした場合における、ＲＦパワーと、パーティクルおよびメタルコンタミネーション量、ならびに抵抗率改質効果との関係を示す図である。
【図１３】ＲＦパワーを０Ｗにした場合における、圧力と、パーティクルおよびメタルコンタミネーション量、ならびに抵抗率改質効果との関係を示す図である。
【図１４】ＲＦパワーを１００Ｗ（パワー密度：１．２ｋＷ／ｍ２）にした場合における、圧力と、パーティクルおよびメタルコンタミネーション量、ならびに抵抗率改質効果との関係を示す図である。
【図１５】圧力を２５００ｍＴｏｒｒ，ＲＦパワーを１００Ｗにした場合における、ＭＷパワーと、パーティクルおよびメタルコンタミネーション量、ならびに抵抗率改質効果との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して実施形態について説明する。
【００１１】
＜経緯および概要＞
最初に、本開示の実施形態に係るエッチング方法の経緯および概要について説明する。
従来から多用されている平行平板型プラズマ処理装置は、一対の電極間に容量結合プラズマが形成され、イオンの作用により効果的なプラズマ処理を実現することができるが、基板やチャンバー壁部へのプラズマダメージが大きい。
【００１２】
これに対して、特許文献１に示すようなマイクロ波プラズマ処理装置は、基板をプラズマ生成領域から離れた位置に配置するため、基板に対して高電子密度でありながら、低電子温度のプラズマでの処理が可能である。このため、平行平板型プラズマ処理装置に比べて、基板へのダメージを小さくすることができる。
【００１３】
一方、マイクロ波プラズマ処理装置により表面改質やエッチングのためのプラズマ処理を行う場合、イオンの効果を高めるために、従来、チャンバー内を低圧にしている（特許文献１では２０ｍＴｏｒｒ）。しかし、このように低圧にすると、処理ガスとして水素ガスやハロゲン系ガスのような還元性ガスを用いる場合に、チャンバー壁部へのダメージが大きくなる。また、基板に対するプラズマ処理の効果を高めるためには、高パワーにする必要があるが、高パワーにすると、やはりチャンバー壁部へのプラズマダメージが大きくなる。
【００１４】
このように、低圧にしてイオンの効果を高め、さらに高パワーにすることにより、プラズマ処理の効果を高めることができるが、高電子密度かつ低電子温度のプラズマ処理が可能なマイクロ波プラズマであっても、チャンバー壁部へのプラズマダメージは避けられない。条件によってはチャンバー壁部がスパッタリングされて、パーティクルやメタルコンタミネーションを発生させてしまう。２０Ｐａ以下の低圧化では、上述のマイクロ波プラズマであっても、スパッタリングダメージを回避することができないことは公知文献（Tetsuya Goto et.al，Japanese Journal of Applied Physics 54, 128003 (2015)）タイトル“Observation of sputtering of yttrium from Y2O3 ceramics by low-energy Ar, Kr, and Xe ion bombardment in microwave-excited plasma”からも明らかである。
【００１５】
すなわち、基板に対するプラズマ処理の効果と、チャンバー壁部へのダメージは同時並行して発生するものであり、基板に対するプラズマ処理の効果を高めつつ、チャンバー壁部へのプラズマダメージを小さくすることは困難であった。
【００１６】
そこで、一実施形態は、チャンバー内でマイクロ波プラズマを生成して被処理基板にプラズマ処理を施す方法であって、被処理基板をチャンバー内のマイクロ波プラズマ生成領域から離れた領域に配置することと、チャンバー内の圧力を１Ｔｏｒｒ（１３３．３Ｐａ）以上にすることと、チャンバー内にマイクロ波プラズマ源からマイクロ波を導入するとともに、還元性ガスを含む処理ガスを導入してマイクロ波プラズマを生成し、マイクロ波プラズマ生成領域のプラズマから活性種を被処理基板側に拡散させることと、被処理基板に高周波電力を印加して基板近傍にカソードカップリングプラズマを生成し、基板近傍のイオンを基板に引き込むことと、を有する。
【００１７】
一実施形態では、チャンバー内の圧力を高圧にするので、マイクロ波プラズマをプラズマ源側に集中させて生成し、基板から遠ざけることができる。また、従来の低圧での処理とは異なり、マイクロ波プラズマ中のイオンを基板に引き込まないので、イオンの異方性を考慮する必要がなく、また、高エネルギーのイオンが不要なので、マイクロ波のパワーを高くする必要がない。このため、チャンバー壁部等へのプラズマダメージを低減することができる。また、マイクロ波プラズマから拡散する活性種と、基板側の高周波電力により被処理基板に引き込まれた基板近傍のイオンによって、必要なプラズマ処理効果を維持することができる。
【００１８】
上記効果を有効に発揮するためには、チャンバー内の圧力は１．５Ｔｏｒｒ（２００Ｐａ）以上が好ましく、２Ｔｏｒｒ（２６６．６Ｐａ）以上がより好ましい。また、一実施形態のプラズマ処理ができれば特に圧力の上限は存在しないが、５Ｔｏｒｒ（６６６．５Ｐａ）以下が好ましい。
【００１９】
マイクロ波パワーは、プラズマ処理効果を得ることができ、かつチャンバー壁部等へのプラズマダメージを十分に低減する値にすることが好ましい。そのような観点から、パワー密度が１０ｋＷ／ｍ２以下、さらには７ｋＷ／ｍ２の以下が好ましく、２．３ｋＷ／ｍ２以下がより好ましい。また、このような低パワーのマイクロ波プラズマを安定的に着火および放電させるためには、複数のマイクロ波放射部を有するマイクロ波プラズマ源を用いることが好ましい。
【００２０】
また、基板に印加する高周波電力のパワー密度は、チャンバー壁部へのダメージが小さく、かつ十分なプラズマ処理効果を得る観点から、０．３〜２．３ｋＷ／ｍ２の範囲が好ましく、０．６〜１．８ｋＷ／ｍ２の範囲がより好ましい。
【００２１】
さらに、マイクロ波プラズマ源のマイクロ波導入部からチャンバー内の被処理基板までの距離は、被処理基板に対して良好なマイクロ波プラズマ処理を行う観点から、４０〜２００ｍｍの範囲が好ましい。
【００２２】
＜プラズマ処理方法＞
次に、一実施形態のプラズマ処理方法について、従来のプラズマ処理方法とのメカニズムの違いに着目して説明する。
【００２３】
まず、図１を参照して、水素ガスやハロゲン系ガスといった還元性ガスを用いた場合の従来のマイクロ波プラズマ処理のメカニズムについて説明する。図１に示すように、従来のマイクロ波プラズマ処理は、チャンバー１内のプラズマ生成領域の下方に位置する載置台４上に被処理基板Ｗを載置し、チャンバー１内を３００ｍＴｏｒｒ（４０Ｐａ）以下の低圧にし、マイクロ波プラズマ源２からマイクロ波をチャンバー１内に放射してマイクロ波プラズマ３を生成する。そして、載置台４に高周波電源５から高周波バイアスを印加することにより、マイクロ波プラズマ３から、基板Ｗにイオンを引き込む。
【００２４】
このようなメカニズムでは、低圧でなければマイクロ波プラズマ３からのイオン照射の異方性を保つことができず、また、１Ｔｏｒｒ以上の高圧は、プラズマ照射のダメージ大きすぎて適用できない。
【００２５】
この従来のマイクロ波プラズマ処理のメカニズムでは、基板領域のプラズマは、マイクロ波プラズマ３から拡散したプラズマであるため低電子温度であり、被処理基板へのダメージは小さい。しかし、被処理基板Ｗの上方のマイクロ波プラズマ３から被処理基板Ｗにイオンを引き込む場合には、被処理基板Ｗに対して必要なプラズマ処理効果を得るために、高いマイクロ波パワーが必要である。このため、マイクロ波プラズマ３がチャンバー１の壁部に作用して、パーティクルやメタルコンタミネーションを発生させる。
【００２６】
これに対して、還元性ガスを用いた場合の一実施形態のマイクロ波プラズマ処理のメカニズムは図２に示すようなものとなる。すなわち、一実施形態では、従来とは異なり、チャンバー１内を１Ｔｏｒｒ（１３３．３Ｐａ）以上の高圧とする。高圧の場合、従来のように被処理基板Ｗの上方のマイクロ波プラズマ３から被処理基板Ｗへイオンを引き込む場合、イオン照射の異方性を保つことができず、また、プラズマ照射のダメージが大きくなってしまう。しかし、一実施形態では、チャンバー１内を高圧とし、マイクロ波プラズマ３をチャンバー１内のプラズマ源２側に集中させて基板Ｗから遠ざけるため、プラズマのチャンバー壁部への寄与が小さい。そして、マイクロ波プラズマ３のイオンを基板Ｗに引き込むのではなく、マイクロ波プラズマ３の活性種を基板Ｗ側に拡散させるのみであるから、プラズマ処理に適したエネルギー領域のイオンを生成できればよい。このため、従来のように高エネルギーのイオンを生成するためにマイクロ波を高パワーにする必要がない。また、高周波電源５からの高周波電力は、被処理基板Ｗ近傍にカソードカップリングプラズマ６を生成し、基板近傍の低エネルギーのイオンを被処理基板Ｗに引き込むことにより、プラズマ処理に寄与するものであり、マイクロ波により発生したイオンのエネルギーを増加させない。
【００２７】
このように、チャンバー内を高圧にし、マイクロ波プラズマからイオン引き込みを行わないことにより、プラズマを狭領域化および低パワー化してチャンバー壁部等へのプラズマダメージを低減することができる。また、マイクロ波プラズマの活性種の作用と、高周波電力印加によるイオンの作用とにより、マイクロ波のパワーが低くても必要なプラズマ処理効果を得ることができる。さらに、被処理基板への高周波電力のパワーを最適化することにより、被処理基板へのダメージも抑制することができる。
【００２８】
なお、平行平板型の容量結合プラズマ処理装置の場合は、高圧での処理であるが、図３に示すように、高周波電源１５から高周波電力を供給して、上部電極１２と基板Ｗを載置した下部電極１３との間に容量結合プラズマ１４を生成するものであり、プラズマの電子温度が高い。このため、被処理基板Ｗやチャンバー１１の壁部にダメージが生じやすい。
【００２９】
図４Ａおよび図４Ｂは、それぞれ、従来の低圧マイクロ波プラズマ＋高周波電力（低圧ＭＷ＋ＲＦ）、一実施形態の高圧マイクロ波プラズマ＋高周波電力（高圧ＭＷ＋ＲＦ）、高圧容量結合プラズマ（高圧ＣＣＰ）の場合の、高さ方向のプラズマの電子密度および電子温度の分布を示す図である。これらの図に示すように、一実施形態の高圧ＭＷ＋ＲＦでは、従来の低圧ＭＷ＋ＲＦに比べて、マイクロ波プラズマ源直下部分の電子密度が低く、また、電子密度が高い領域がプラズマ源側に集中している。また、一実施形態の高圧ＭＷ＋ＲＦのほうが、基板近傍の電子密度が高い。一方、電子温度に関しては、従来の低圧ＭＷ＋ＲＦも一実施形態の高圧ＭＷ＋ＲＦも同等である。なお、高圧ＣＣＰでは、電極間において電子密度および電子温度が一様に高い。
【００３０】
＜プラズマ処理装置＞
次に、一実施形態のプラズマ処理方法を実施するためのプラズマ処理装置の一例について説明する。このプラズマ処理装置は、水素ガスやハロゲン系ガスにより基板に対して表面改質処理またはエッチング処理を行うものである。
【００３１】
図５は、一実施形態のプラズマ処理方法を実施するためのプラズマ処理装置の一例を模式的に示す断面図である。図６は、図５プラズマの処理装置のマイクロ波プラズマ源の構成を示す構成図である。図７は図５のプラズマ処理装置におけるマイクロ波放射ユニットを模式的に示す断面図、図８は図５のプラズマ処理装置におけるチャンバーの天壁部を模式的に示す底面図である。
【００３２】
プラズマ処理装置１００は、チャンバー１０１と、載置台１０２と、ガス供給機構１０３と、排気機構１０４と、マイクロ波プラズマ源１０５と、制御部１０６とを有する。
【００３３】
チャンバー１０１は、半導体ウエハ等の被処理基板Ｗを収容するものであり、金属材料、例えば表面に陽極酸化処理が施されたアルミニウムからなり、略円筒形状をなしており、板状の天壁部１１１および底壁部１１３と、これらを連結する側壁部１１２とを有している。チャンバー１０１の内壁は、イットリア（Ｙ２Ｏ３）等によりコーティングされていてもよい。
【００３４】
天壁部１１１には、マイクロ波プラズマ源１０５の後述するマイクロ波放射機構およびガス導入部が嵌め込まれる複数の開口部を有している。側壁部１１２は、チャンバー１０１に隣接する搬送室（図示せず）との間で被処理基板であるウエハＷの搬入出を行うための搬入出口１１４を有している。搬入出口１１４はゲートバルブ１１５により開閉されるようになっている。底壁部１１３には排気管１１６が接続されている。
【００３５】
載置台１０２は、被処理基板Ｗを載置するものであり、円板状をなしており、金属材料、例えば、表面に陽極酸化処理が施されたアルミニウム、またはセラミックス材料、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなっている。載置台１０２は、チャンバー１０１の底部中央から絶縁部材１２１を介して上方に延びる金属製の円筒体である支持部材１２０により支持されている。載置台１０２の上面には、被処理基板Ｗを静電力で吸着保持する静電チャック（図示せず）が設けられている。
【００３６】
また、載置台１０２の内部には、被処理基板Ｗを昇降するための昇降ピン（図示せず）が載置台１０２の上面に対して突没可能に設けられている。さらに、載置台１０２の内部には温調媒体を通流させる温調媒体流路またはヒータ、またはこれらの両方からなる温調機構（図示せず）が設けられており、載置台１０２上の被処理基板の温度を所定の温度に制御可能となっている。
【００３７】
載置台１０２は、良好なプラズマ処理を行う観点から、マイクロ波放射機構１４３のマイクロ波放射面である天壁部１１１の下面から被処理基板Ｗまでの距離が４０〜２００ｍｍの範囲となるような位置に設けることが好ましい。
【００３８】
載置台１０２には、カソードカップリングプラズマを生成するための高周波電源１２２が電気的に接続されている。載置台１０２がセラミックスの場合は、載置台１０２に電極を設けて、高周波電源１２２を電極に電気的に接続する。高周波電源１２２の周波数は０．４〜２７．１２ＭＨｚの範囲が好ましい。
【００３９】
ガス供給機構１０３は、プラズマ処理を行うための処理ガスをチャンバー１０１内に供給するためのものであり、複数のガス導入ノズル１２３と、ガス導入ノズル１２３へガス供給配管１２４を介して各ガスを供給するガス供給部１２５とを有している。ガス導入ノズル１２３は、チャンバー１０１の天壁部１１１に形成された開口部に嵌め込まれている。ガス供給部１２５は、プラズマ処理用の還元性ガス、およびプラズマ生成ガスである希ガス等の各ガスの供給源と、各ガスの供給源とガス供給配管１２４とを繋ぐ配管、配管に設けられたバルブ、流量制御器等を有している。
【００４０】
排気機構１０４はチャンバー１０１内を排気するものであり、底壁部１１３に接続された排気管１１６に設けられ、真空ポンプと圧力制御バルブを備えている。排気機構１０４の真空ポンプにより排気管１１６を介してチャンバー１０１内が排気される。チャンバー１０１内の圧力は圧力計の値に基づいて、圧力制御バルブにより制御される。
【００４１】
マイクロ波プラズマ源１０５は、チャンバー１０１内にマイクロ波プラズマを生成するためのものである。マイクロ波プラズマ源１０５は、チャンバー１０１の上に設けられ、チャンバー１０１内に電磁波（マイクロ波）を導入してプラズマを生成する。
【００４２】
マイクロ波プラズマ源１０５は、図５に示すように、天板として機能するチャンバー１０１の天壁部１１１と、マイクロ波出力部１３０と、アンテナユニット１４０とを有する。マイクロ波出力部は、マイクロ波を生成するとともに、マイクロ波を複数の経路に分配して出力する。アンテナユニット１４０は、マイクロ波出力部１３０から出力されたマイクロ波をチャンバー１０１に導入する。
【００４３】
マイクロ波出力部１３０は、図６に示すように、マイクロ波電源１３１と、マイクロ波発振器１３２と、アンプ１３３と、分配器１３４とを有する。マイクロ波発振器１３２はソリッドステートであり、例えば、８６０ＭＨｚでマイクロ波を発振（例えば、ＰＬＬ発振）させる。なお、マイクロ波の周波数は、８６０ＭＨｚに限らず、２．４５ＧＨｚ、８．３５ＧＨｚ、５．８ＧＨｚ、１．９８ＧＨｚ等、７００ＭＨｚから１０ＧＨｚの範囲のものを用いることができる。アンプ１３３は、マイクロ波発振器１３２によって発振されたマイクロ波を増幅するものである。分配器１３４は、アンプ１３３によって増幅されたマイクロ波を複数の経路に分配するものである。分配器１３４は、入力側と出力側のインピーダンスを整合させながらマイクロ波を分配する。
【００４４】
アンテナユニット１４０は、図６に示すように、複数のアンテナモジュール１４１を含んでいる。複数のアンテナモジュール１４１は、それぞれ、分配器１３４によって分配されたマイクロ波をチャンバー１０１内に導入する。複数のアンテナモジュール１４１の構成は全て同一である。各アンテナモジュール１４１は、分配されたマイクロ波を主に増幅して出力するアンプ部１４２と、アンプ部１４２から出力されたマイクロ波をチャンバー１０１内に放射するマイクロ波放射機構１４３とを有する。マイクロ波放射機構１４３はマイクロ波放射部として機能する。
【００４５】
アンプ部１４２は、位相器１４５と、可変ゲインアンプ１４６と、メインアンプ１４７と、アイソレータ１４８とを有する。位相器１４５は、マイクロ波の位相を変化させるものである。可変ゲインアンプ１４６は、メインアンプ１４７に入力されるマイクロ波の電力レベルを調整するものである。メインアンプ１４７は、ソリッドステートアンプとして構成される。アイソレータ１４８は、後述するマイクロ波放射機構１４３のアンテナ部で反射されてメインアンプ１４７に向かう反射マイクロ波を分離する。
【００４６】
図５に示すように、複数のマイクロ波放射機構１４３は、天壁部１１１に設けられている。また、マイクロ波放射機構１４３は、図７に示すように、筒状をなす外側導体１５２および外側導体１５２内に外側導体１５２と同軸状に設けられた内側導体１５３を有する。また、マイクロ波放射機構１４３は、さらに、同軸管１５１と、チューナ１５４と、給電部１５５と、アンテナ部１５６とを有する。
【００４７】
同軸管１５１は、外側導体１５２と内側導体１５３とを有し、それらの間に、マイクロ波伝送路を有している。
【００４８】
給電部１５５は、アンプ部１４２からの増幅されたマイクロ波をマイクロ波伝送路に給電するものであり、外側導体１５２の上端部の側方から同軸ケーブルによりアンプ部１４２で増幅されたマイクロ波が導入される。給電部１５５は、例えば、給電アンテナによりマイクロ波を放射することにより外側導体１５２と内側導体１５３との間のマイクロ波伝送路にマイクロ波電力が給電され、マイクロ波電力がアンテナ部１５６に向かって伝播する。
【００４９】
アンテナ部１５６は、同軸管１５１からのマイクロ波をチャンバー１０１内に放射するものであり、同軸管１５１の下端部に設けられている。アンテナ部１５６は、内側導体１５３の下端部に接続された円板状をなす平面アンテナ１６１と、平面アンテナ１６１の上面側に配置された遅波材１６２と、平面アンテナ１６１の下面側に配置されたマイクロ波透過板１６３とを有している。マイクロ波透過板１６３は天壁部１１１に嵌め込まれており、その下面はチャンバー１０１の内部空間に露出している。平面アンテナ１６１は、貫通するように形成されたスロット１６１ａを有している。スロット１６１ａの形状は、マイクロ波が効率良く放射されるように適宜設定される。スロット１６１ａには誘電体が挿入されていてもよい。遅波材１６２は、真空よりも大きい誘電率を有する材料によって形成されており、その厚さによりマイクロ波の位相を調整することができ、マイクロ波の放射エネルギーが最大となるようにすることができる。マイクロ波透過板１６３も誘電体で構成されマイクロ波をＴＥモードで効率的に放射することができるような形状をなしている。そして、マイクロ波透過板１６３を透過したマイクロ波は、チャンバー１０１内の空間にプラズマを生成する。遅波材１６２およびマイクロ波透過板１６３を構成する材料としては、例えば、石英やセラミックス、ポリテトラフルオロエチレン樹脂等のフッ素系樹脂、ポリイミド樹脂等を用いることができる。
【００５０】
チューナ１５４は、負荷のインピーダンスをマイクロ波電源１３１の特性インピーダンスに整合させるものであり、スラグチューナからなる。図７に示すように、同軸管１５１のアンテナ部１５６よりも基端部側（上端部側）の部分に配置された２つのスラグ１７１ａ、１７１ｂと、これら２つのスラグをそれぞれ独立して駆動するアクチュエータ１７２と、このアクチュエータ１７２を制御するチューナコントローラ１７３とを有している。
【００５１】
スラグ１７１ａ，１７１ｂは、板状かつ環状をなし、セラミックス等の誘電体材料で構成され、同軸管１５１の外側導体１５２と内側導体１５３の間に配置されている。また、アクチュエータ１７２は、例えば、内側導体１５３の内部に設けられた、それぞれスラグ１７１ａ，１７１ｂが螺号する２本のねじを回転させることによりスラグ１７１ａ，１７１ｂを個別に駆動する。そして、チューナコントローラ１７３からの指令に基づいて、アクチュエータ１７２によって、スラグ１７１ａ，１７１ｂを上下方向に移動させる。チューナコントローラ１７３は、終端部のインピーダンスが５０Ωになるように、スラグ１７１ａ，１７１ｂの位置を調整する。
【００５２】
メインアンプ１４７と、チューナ１５４と、平面アンテナ１６１とは近接配置している。そして、チューナ１５４と平面アンテナ１６１とは集中定数回路を構成し、かつ共振器として機能する。平面アンテナ１６１の取り付け部分には、インピーダンス不整合が存在するが、チューナ１５４によりプラズマ負荷に対して直接チューニングするので、プラズマを含めて高精度でチューニングすることができ、平面アンテナ１６１における反射の影響を解消することができる。
【００５３】
図８に示すように、本例では、マイクロ波放射機構１４３は７本設けられており、これらに対応するマイクロ波透過板１６３は、均等に六方最密配置になるように配置されている。すなわち、７つのマイクロ波透過板１６３のうち１つは、天壁部１１１の中央に配置され、その周囲に、他の６つのマイクロ波透過板１６３が配置されている。これら７つのマイクロ波透過板１６３は隣接するマイクロ波透過板が等間隔になるように配置されている。また、ガス供給機構１０３の複数のノズル１２３は、中央のマイクロ波透過板の周囲を囲むように配置されている。なお、マイクロ波放射機構１４３の本数は７本に限るものではない。
【００５４】
制御部１０６は、コンピュータからなり、処理装置１００の各部を制御するようになっている。制御部１０６は、実際に各部の制御を行うＣＰＵからなる主制御部と、入力装置、出力装置、表示装置、記憶装置とを有している。記憶装置は、処理装置１００で実行されるプラズマ処理のパラメータ等が記憶されており、また、処理装置１００で実行される処理を制御するためのプログラム、すなわち処理レシピが格納された記憶媒体がセットされるようになっている。制御部１０６の主制御部は、記憶媒体に記憶されている所定の処理レシピを呼び出し、その処理レシピに基づいて処理装置１００に所定のプラズマ処理を実行させる。
【００５５】
次に、このように構成される成膜装置１００により、水素ガス、ハロゲン系ガス等の還元性ガスを含む処理ガスを用いたプラズマ処理を行う際の処理動作について説明する。
【００５６】
まず、温調機構により所定の温度に温調された載置台１０２の上に被処理基板Ｗを載置する。被処理基板Ｗとしては、半導体ウエハが例示され、表面に被処理膜が形成されている。被処理膜としては、表面改質処理やエッチング処理が施されるものを挙げることができる。
【００５７】
そして、ガス導入ノズル１２３から、プラズマ生成ガスである希ガス、例えばＡｒガスをチャンバー１０１内に供給するとともに、排気機構１０４によりチャンバー１０１内の圧力を、１Ｔｏｒｒ（１３３．３Ｐａ）以上の高圧に制御する。チャンバー１０１内の圧力は、１．５Ｔｏｒｒ（２００Ｐａ）以上が好ましく、２Ｔｏｒｒ（２６６．６Ｐａ）以上がより好ましい。また、チャンバー１０１内の圧力は、５Ｔｏｒｒ（６６６．５Ｐａ）以下が好ましい。
【００５８】
マイクロ波プラズマ源１０５のマイクロ波出力部１３０から複数に分配して出力されたマイクロ波を、アンテナユニット１４０の複数のアンテナモジュール１４１に導き、これらのマイクロ波放射機構１４３から放射させ、プラズマを着火させる。
【００５９】
各アンテナモジュール１４１では、マイクロ波は、ソリッドステートアンプを構成するメインアンプ１４７で個別に増幅され、各マイクロ波放射機構１４３に給電され、同軸管１５１を伝送されてアンテナ部１５６に至る。その際に、マイクロ波は、チューナ１５４のスラグ１７１ａおよびスラグ１７１ｂによりインピーダンスが自動整合され、電力反射が実質的にない状態で、チューナ１５４からアンテナ部１５６の遅波材１６２を経て平面アンテナ１６１のスロット１６１ａから放射され、さらにマイクロ波透過板１６３を透過し、プラズマに接するマイクロ波透過板１６３の表面（下面）を伝送されて表面波を形成する。そして、各アンテナ部１５６からの電力がチャンバー１０１内で空間合成され、天壁部１１１の直下領域にＡｒガスによる表面波プラズマが生成され、その領域がプラズマ生成領域となる。
【００６０】
そして、プラズマが着火したタイミングで、ガス導入ノズル１２３からプラズマ処理用の還元性ガス、例えば水素ガスまたはハロゲン系ガスを供給し、これらのガスを励起する。また、高周波電源１２２から載置台１０２に高周波電力を印加する。
【００６１】
励起された還元性ガスは解離し、載置台１０２上の被処理基板Ｗに供給される。被処理基板Ｗは、マイクロ波プラズマ生成領域とは離れた領域に配置されており、被処理基板Ｗへは、生成したマイクロ波プラズマから拡散した低電子温度のプラズマが供給され、被処理基板Ｗ表面の所定の膜に対してプラズマ処理がなされる。
【００６２】
プラズマ処理としては、例えば、表面にＴｉＮ膜を有する被処理基板Ｗに対し、還元性ガスである水素ガスのプラズマによるＴｉＮ膜の表面改質処理を挙げることができる。この処理によりＴｉＮ膜の抵抗率を低下させる。
【００６３】
マイクロ波プラズマ処理装置により還元性ガスを用いて表面改質やエッチングのためのプラズマ処理を行う場合、従来、基板側に高周波電力を印加してマイクロ波プラズマ中のイオンの作用を利用していた。そのため、従来は、イオンの効果を高めるために、チャンバー内を３００ｍＴｏｒｒ（４０Ｐａ）以下の低圧にしていた。しかし、このような低圧において、マイクロ波プラズマ中のイオンの効果を利用する場合は、チャンバー壁部にプラズマダメージが生じ、メタルコンタミネーションやパーティクルが懸念される。
【００６４】
これに対し、本例では、チャンバー１０１内を１Ｔｏｒｒ（１３３．３Ｐａ）以上の高圧とすることにより、上述したように、マイクロ波プラズマをプラズマ源側に集中させて生成することができ、かつ、マイクロ波のパワーを小さくすることができる。このため、チャンバー壁部等へのプラズマダメージを低減することができる。また、マイクロ波プラズマの活性種の作用に、被処理基板Ｗへの高周波電力印加による低エネルギーのイオンの作用が加わることにより、マイクロ波プラズマのパワーが低くても必要なプラズマ処理効果を得ることができる。
【００６５】
還元ガスによるプラズマ処理の例としては、水素ガスによるＴｉＮ膜の表面改質処理を挙げることができる。この場合、例えば処理ガスとして水素ガスとＡｒガスを用い、被処理基板Ｗの温度を３００〜６００℃の範囲、例えば５５０℃とし、チャンバー１０１内の圧力を１Ｔｏｒｒ以上とする。この状態で、水素ガスをマイクロ波プラズマにより励起させ、水素ラジカルや水素イオンを生成させる。チャンバー１０１内の圧力が高圧の場合、低パワーのマイクロ波により、プラズマ源１０５の近傍に、還元作用に適した十分なエネルギーを持ちながら、チャンバー壁部にダメージを引き起こさない程度のエネルギーの水素イオンを発生させることができる。そして、マイクロ波パワーを最適に制御することで、チャンバー壁部への水素イオンによるダメージを大幅に減少させることができる。また、高周波電源１２２からの高周波電力は、マイクロ波プラズマによって発生した水素イオンのエネルギーを増加させず、被処理基板近傍の低エネルギーの水素イオンを被処理基板Ｗに引き込んでプラズマ処理に寄与させる。
【００６６】
このようなマイクロ波プラズマ処理では、高周波電力のパワーを最適に制御することで、被処理基板Ｗのダメージを抑制しつつ、最適な処理効果を得ることができる。具体的には、マイクロ波放射機構１４３から放射するマイクロ波のパワー密度を１０ｋＷ／ｍ２以下、さらには７ｋＷ／ｍ２以下に制御することが好ましい。より好ましくは２．３ｋＷ／ｍ２以下である。また、高周波電源１２２から載置台１０２を介して被処理基板Ｗに印加される高周波電力のパワー密度を０．３〜２．３ｋＷ／ｍ２の範囲に制御することが好ましい。より好ましくは０．６〜１．８ｋＷ／ｍ２の範囲である。
【００６７】
マイクロ波のパワー密度を１０ｋＷ／ｍ２以下、さらには７ｋＷ／ｍ２以下、より好ましくは２．３ｋＷ／ｍ２以下の小さい値とするためには、本実施形態のように、マイクロ波を分配して複数のマイクロ波照射機構１４３からチャンバー１０１内に導入することが好ましい。
【００６８】
本例では、複数に分配されたマイクロ波を、ソリッドステートアンプであるメインアンプ１４７で個別に増幅し、複数のマイクロ波照射機構１４３のアンテナ部１５６から個別にチャンバー１０１内に導入する。そして、複数に分配されて導入されたマイクロ波により表面波を形成し、空間合成によりマイクロ波プラズマを生成する。このため、大型のアイソレータや合成器が不要となり、メインアンプ１４７、チューナ１５４および平面アンテナ１６１が近接して設けられ、チューナ１５４と平面アンテナ１６１とは集中定数回路を構成し、共振器として機能する。これにより、インピーダンス不整合が存在する平面スロットアンテナ取り付け部分においてチューナ１５４によりプラズマを含めて高精度でチューニングすることができ、反射の影響を確実に解消して高精度のプラズマ制御が可能となる。また、複数のマイクロ波透過板１６３が設けられることから、単一のマイクロ波透過板を用いる場合に比べて、マイクロ波放射部分のトータルの面積を小さくすることができ、プラズマを安定的に着火および放電させるために必要なマイクロ波のパワーを小さくすることができる。このため、マイクロ波のパワー密度を、比較的容易に上述したような１０ｋＷ／ｍ２以下、さらには７ｋＷ／ｍ２以下、より好ましくは２．３ｋＷ／ｍ２以下の小さい値とすることができる。
【００６９】
なお、本例において、マイクロ波放射機構１４３が７本の場合について説明したが、その数は７本に限定されるものではない。好ましくは４本以上である。
【００７０】
また、マイクロ波のパワー密度を適正に制御することができれば、マイクロ波プラズマ源が被処理基板Ｗに対応する大きさの単一のマイクロ波導入部を有するマイクロ波プラズマ源を用いてもよい。
【００７１】
その例を図９に示す。本例では、マイクロ波プラズマ源２０５は、アッパープレート２３２を介してチャンバー１０１の上に載せられており、平面アンテナ２２１と、マイクロ波発生部２２２と、マイクロ波伝送機構２２３と、マイクロ波透過板２２４とを有している。
【００７２】
平面アンテナ２２１は金属材料からなり、マイクロ波を放射するための複数のスロット２２１ａが所定パターンで貫通するように形成された構成となっている。スロット２２１ａのパターンは、マイクロ波が均等に放射されるように適宜設定される。例えば、Ｔ字状に配置された２つのスロット２２１ａを一対として複数対のスロット２２１ａが同心円状に配置されているラジアルラインスロットを挙げることができる。平面アンテナ２２１の上には水冷構造のシールド部材２２５が設けられている。
【００７３】
マイクロ波発生部２２２は、マイクロを発生させるものであり、マイクロ波発振器を有している。マイクロ波発振器は、マグネトロンであってもソリッドステートであってもよい。マイクロ波発振器から発振されるマイクロ波の周波数は、３００ＭＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲、例えば、２．４５ＧＨｚとされる。
【００７４】
マイクロ波伝送機構２２３は、マイクロ波発生部２２２からのマイクロ波を平面アンテナ２２１に導くためのものである。マイクロ波伝送機構２２３は、遅波材２２６と、導波管２２７と、同軸導波管２２８と、モード変換機構２３１とを有している。導波管２２７は、マイクロ波発生部２２２からマイクロ波を導くものである。同軸導波管２２８は、平面アンテナ２２１の中心から上方に伸びる内導体２２９およびその外側の外導体２３０からなる。モード変換機構２３１は、同軸導波管２２８と、導波管２２７と同軸導波管２２８との間に設けられている。マイクロ波発生部２２２で発生したマイクロ波は、ＴＥモードで導波管２２７を伝播し、モード変換機構２３１で振動モードがＴＥモードからＴＥＭモードへ変換される。ＴＥＭモードのマイクロ波は、同軸導波管２２８を介して遅波材２２６に導かれ、遅波材２２６から平面アンテナ２２１のスロット２２１ａおよびマイクロ波透過板２２４を経てチャンバー１０１内に放射される。
【００７５】
遅波材２２６は、真空よりも大きい誘電率を有する誘電体からなる。遅波材２２６はマイクロ波の波長を真空中より短くして平面アンテナ２２１を小さくする機能を有している。
【００７６】
マイクロ波透過板２２４は、マイクロ波導入部として構成され、誘電体で構成されている。マイクロ波透過板２２４は遅波材２２６と同じ誘電体で構成されていることが好ましい。
【００７７】
このように構成されるマイクロ波プラズマ源２０５においては、マイクロ波発生部２２２で発生したマイクロ波を、マイクロ波伝送機構２２３の導波管２２７、モード変換機構２３１、同軸導波管２２８を介して遅波材２２６に導き、遅波材２２６から平面アンテナ２２１のスロット２２１ａおよびマイクロ波透過板２２４を経てチャンバー１０１内に放射させる。マイクロ波は、表面波としてマイクロ波透過板２２４の直下領域に広がり、Ａｒガス等が導入されることによりプラズマが着火され、その領域がプラズマ生成領域となる。
【００７８】
プラズマ処理に用いられる還元性ガスは、プラズマ生成領域から拡散したプラズマにより励起されて解離し、載置台上に載置された被処理基板Ｗに供給される。このため、同様に、高電子密度および低電子温度のプラズマ処理を行うことができる。
【００７９】
＜実験例＞
ここでは、上記図５〜８に示すプラズマ処理装置を用い、被処理基板としてシリコン基体上にＴｉＮ膜が形成された半導体ウエハを準備し、処理ガスとして水素ガス（Ｈ２ガス）およびＡｒガスを用いてＴｉＮ膜の表面改質処理を行った。この表面改質処理は、ＴｉＮ膜の抵抗率を改善するためのものである。７本のマイクロ波放射機構としては、アンテナ部の直径が８８ｍｍのものを用いた。
【００８０】
最初に、基本条件を、Ａｒガス流量：８００ｓｃｃｍ、Ｈ２ガス流量：２００ｓｃｃｍ、基板温度（載置台温度）：５５０℃、圧力：２５００ｍＴｏｒｒ（３３３Ｐａ）とし、マイクロ波パワー（ＭＷパワー）および高周波電力パワー（ＲＦパワー）を変化させた。
【００８１】
具体的には、マイクロ波放射機構１４３のマイクロ波パワー（ＭＷパワー）を１本あたり５５０Ｗ（パワー密度：１２．９ｋＷ／ｍ２）、１００Ｗ（パワー密度：２．３ｋＷ／ｍ２）、および０Ｗ（マイクロ波（ＭＷ）なし）の場合のそれぞれについて、載置台１０２に印加する高周波電力パワー（ＲＦパワー）を変化させ、パーティクル（ＰＴＣＬ）およびメタルコンタミネーション（ＡｌおよびＹ）の量、ならびに抵抗率改質効果（抵抗率変化（Ｒｅｓ．））を把握した。これらの結果を図１０、図１１、図１２に示す。
【００８２】
図１０〜１２から、圧力が２５００ｍＴｏｒｒ（３３３Ｐａ）と高圧において、ＭＷパワーとＲＦパワーを適切に制御することにより、高い抵抗率改善効果を維持しつつ、チャンバー壁部からのメタルコンタミネーションを低減できることがわかる。
【００８３】
具体的には、ＭＷパワーの値にかかわらず、ＲＦを印加することにより抵抗率改善効果が大きくなる。また、ＭＷパワーが５５０Ｗ（パワー密度：１２．９ｋＷ／ｍ２）と１００Ｗ（パワー密度：２．３ｋＷ／ｍ２）では、抵抗率改善効果には大きな違いがないが、１００Ｗのほうが５５０Ｗよりも、Ａｌコンタミネーションが低下することがわかる。ＭＷなしでは、パーティクルが低下し、Ａｌコンタミネーションもわずかに低下するが、抵抗率改善効果が小さいことがわかる。また、ＲＦパワーが高くなることにより抵抗率改善効果が大きくなるが、大きくなりすぎるとメタルコンタミネーションおよびパーティクルの増加が懸念される。抵抗率改善効果は、ＲＦパワーが５０Ｗ（パワー密度：０．６ｋＷ／ｍ２）で見られることから、ＲＦパワーが５０〜１５０Ｗ（パワー密度：０．６〜１．８ｋＷ／ｍ２）が好ましいことがわかる。
【００８４】
次に、基本条件を、Ａｒガス流量：８００ｓｃｃｍ、Ｈ２ガス流量：２００ｓｃｃｍ、ＭＷパワー：５５０Ｗ（パワー密度：１２．９ｋＷ／ｍ２）、基板温度（載置台温度）：５５０℃とし、ＲＦパワー：０Ｗおよび１００Ｗ（パワー密度：２．３ｋＷ／ｍ２）の場合のそれぞれについて、圧力を変化させ、パーティクル（ＰＴＣＬ）およびメタルコンタミネーション（ＡｌおよびＹ）の量、ならびに抵抗率改善効果（抵抗率変化（Ｒｅｓ．））を把握した。ＲＦパワー：０Ｗの場合の結果を図１３に示し、ＲＦパワー：１００Ｗ（パワー密度：１．２ｋＷ／ｍ２）の場合の結果を図１４に示す。
【００８５】
図１３および図１４に示すように、ＲＦパワーにかかわらず、圧力が１０００ｍＴｏｒｒ以上になると、パーティクル（ＰＴＣＬ）およびメタルコンタミネーション（ＡｌおよびＹ）の量が低下する。また、その効果は１５００ｍＴｏｒｒ以上、さらには２０００ｍＴｏｒｒ以上が好ましいことがわかる。さらに、ＲＦパワーが０では抵抗率改善効果が小さいのに対し、ＲＦパワーが１００Ｗでは抵抗率改善効果がターゲットよりも大きいことがわかる。
【００８６】
次に、基本条件を、Ａｒガス流量：８００ｓｃｃｍ、Ｈ２ガス流量：２００ｓｃｃｍ、基板温度（載置台温度）：５５０℃、圧力：２５００ｍＴｏｒｒ（３３３Ｐａ）、ＲＦパワー：１００Ｗとし、マイクロ波パワー（ＭＷパワー）を変化させた。ＭＷパワーは、０Ｗ、１００Ｗ（パワー密度：２．３ｋＷ／ｍ２）、３００Ｗ（パワー密度：７．０ｋＷ／ｍ２）、５５０Ｗ（パワー密度：１２．９ｋＷ／ｍ２）とした。図１５に、マイクロ波パワーを変化させた場合の、パーティクル（ＰＴＣＬ）およびメタルコンタミネーション（ＡｌおよびＹ）の量、ならびに抵抗率改質効果（抵抗率変化（Ｒｅｓ．））を示す。
【００８７】
図１５に示すように、ＭＷパワーを低下させることにより、メタルコンタミネーションが低下することが確認された。ただし、ＭＷパワーが０では抵抗率改善効果が低い傾向が見られる。抵抗率改善効果はＲＦパワーが支配的だが、ＭＷパワーも必要であることがわかる。これらの中では、ＭＷパワーが１００〜３００Ｗ（パワー密度：２．３〜７．０ｋＷ／ｍ２）の範囲で、メタルコンタミネーション低下効果と抵抗率改善効果が良好であることがわかる。なお、実験装置の都合上、０〜１００Ｗの範囲での実験は行っていないが、ＭＷパワーが２０Ｗ（パワー密度：０．５ｋＷ／ｍ２）程度でも抵抗率改善効果が得られることが推測され、パワー密度が２．３ｋＷ／ｍ２以下で、抵抗率改善効果を維持しつつ、より良好なメタルコンタミネーション低下効果が得られることが推測される。
【００８８】
＜他の適用＞
以上、実施形態について説明したが、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
【００８９】
例えば、上記実施形態では、還元性ガスとして水素ガス、ハロゲン系ガスを用いて、表面改質処理、エッチング処理を行った場合について示したが、還元性ガスのプラズマ処理であればこれに限るものではない。
【００９０】
また、マイクロ波プラズマ処理装置についても、上記例に限らず種々の方式のものを用いることができる。
【符号の説明】
【００９１】
１；チャンバー
２；マイクロ波プラズマ源
３；マイクロ波プラズマ
４；載置台
５；高周波電源
６；カソードカップリングプラズマ
１００；プラズマ処理装置
１０１；チャンバー
１０２；載置台
１０３；ガス供給機構
１０４；排気機構
１０５；マイクロ波プラズマ源
１０６；制御部
Ｗ；被処理基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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