(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波を第１板に供給し、第１板とこれに対向して配置した第２板との間の真空雰囲気にプラズマを生成させ、前記第２板の上に設置した基板を処理するプラズマ処理装置において、
前記第１板の外周部に電磁波を伝播させる誘電体の窓を設け、この窓の中に、前記第１板と離して電気的導体もしくは誘電体製の電磁波分布補正体を、該電磁波分布補正体の少なくとも側面及び下面が前記真空雰囲気に露出しないようにして埋設したことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
真空を保持する真空チャンバと、該チャンバに所定の流量のガスを導入して所定の圧力を保持する機構と、導入されたガスをプラズマ化するための電磁波を導入する機構と、前記真空チャンバ内に前記電磁波を導入させる窓と、前記真空チャンバ内に磁場を生成する磁場発生機構とを備えたプラズマ処理装置において、
前記真空チャンバ内に基板が載置される第２板を設置し、該第２板と対向させて設置した第１板の外周部に電磁波を伝播させる誘電体の窓を設け、この窓の中に、前記第１板と離して電気的導体もしくは誘電体製の電磁波分布補正体を、該電磁波分布補正体の少なくとも側面及び下面が前記真空チャンバに露出しないようにして埋設したことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
電磁波を第１板に供給し、第１板とこれに対向して配置した第２板との間の真空雰囲気にプラズマを生成させ、前記第２板の上に設置した基板を処理するプラズマ処理方法において、
前記第２板の上に基板が載置された雰囲気を真空雰囲気にするステップと、
前記真空雰囲気にガスを導入するステップと、
前記第１板の外周部に設けられ内部に前記第１板と離して電気的導体もしくは誘電体製の電磁波分布補正体が設けられた誘電体の窓を通して、前記真空雰囲気に、１００〜９００MHzの電磁波を導入し、プラズマを生成するステップと、
該プラズマを利用して前記第２板の上に設置した前記基板をエッチングするステップと、
前記基板を前記真空雰囲気から取り出すステップを含むことを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項４】
真空を保持する真空チャンバと、該真空チャンバに導入されたガスをプラズマ化するための電磁波を導入する機構と、前記真空チャンバ内に前記電磁波を導入させる誘電体の窓と、前記真空チャンバ内に磁場を生成する磁場発生機構とを備えたプラズマ処理装置による基板のプラズマ処理方法において、
第２板の上に基板が載置された前記真空チャンバを真空雰囲気に排気するステップと、
前記真空チャンバにガスを導入するステップと、
前記第２板と対向して設置された第１板の外周部に配置され内部に前記第１板と離して電気的導体もしくは誘電体製の電磁波分布補正体が設けられた前記誘電体の窓を通して、前記真空雰囲気に、１００〜９００MHzの電磁波を導入し、プラズマを生成するステップと、
該プラズマを利用して、前記第２板の上に設置した前記基板をエッチングするステップと、
前記基板を前記真空チャンバから取り出すステップを含むことを特徴とするプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマを利用したエッチング装置またはＣＶＤ装置に係わり、半導体素子基板や液晶基板等の試料に対し、プラズマにより解離したガスを利用して基板を処理するに際し、基板内の処理速度の分布制御を図るのに好適なプラズマ処理装置及びこの装置を利用して基板表面を処理するプラズマ処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のプラズマ処理装置は、例えば、電磁波をマイクロ波導入窓からチャンバ内に導入し、別途処理室に磁場を形成し、プラズマを生成させる。
【０００３】
従来のマイクロ波プラズマ生成装置においては、例えば日本の特開平５―２６３２７４号公報に見られるようなマイクロ波プラズマ装置では、マイクロ波導入窓と基板までの距離を増加させてプラズマを拡散させることにより、基板上のプラズマ分布特にイオンフラックス分布の均一化が行われてきた。さらに特開平６―１０４２１０号公報では、処理室の中に誘電体を複数個設置して、それらの間に窓から入射したマイクロ波を分配することにより、マイクロ波によって生成されるラジカルの分布を処理室内で均一になるように工夫していた。
【０００４】
さらに特開平６―１０４２１０号公報では、マイクロ波プラズマ発生室からプラズマ反応室を遮蔽する遮蔽板をこれらの室の間に設け、かつこれらの室を細孔で連通させるようにしていた。また、特開平７―２６３３４８号公報では、プラズマ発生室とマイクロ波導入手段とを仕切るマイクロ波導入窓材のマイクロ波入射面上に複数の誘電体片を配置し、プラズマ発生室内に放射されるマイクロ波強度分布を制御するようにしていた。さらに特開平９―１４８０９７号公報では、電磁波伝送部と放電室を隔離する誘電体窓を電磁波伝送部に設け、この誘電体窓の放電室側に電磁波反射板を設け、放電室にリング状プラズマを生成させるようにしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
最近の半導体メモリ、例えば２５６ＭＤＲＡＭ(Dynamic Random Access Memory)以降のデバイスでは、微細コンタクトホール形成等のために、ＳｉＯ2膜エッチングでのＳｉＯ2/ＳｉＮ選択比を大きく、例えば２０以上にすることが要求されている。一方、半導体メモリの製造に使用される基板（ウエハ）の口径は年々大きくなり、例えばφ３００mmのものが採用されつつある。このような、大きな口径の基板をプラズマ処理するにあたっては、プラズマの径方向での均一性確保が重要な課題である。
【０００６】
プラズマ処理装置として、例えば４５０MHzの電磁波でプラズマを生成させるものは、例えば２．４５GHzの電磁波の場合と比較して、プラズマ中の電磁波伝播理論により、２９倍の高電子密度、５．４倍の高圧力条件のプラズマの中を電磁波が伝播することになる。一方、高密度、高圧力ほどプラズマ中の電磁波の減衰（吸収）が大きい。従って４５０MHzの電磁波はプラズマ中に入射するとＥＣＲ面に届かぬ前に直に減衰するようになる。また、ＥＣＲ面より低い磁界領域でも、減衰した電界が存在する。このように、アンテナ直下のシース近傍で電磁波はプラズマ中に吸収される。中心高の電界が生成し、中高のパワーデポジション、その結果中高の電子密度分布が得られている。
【０００７】
前記従来技術では、チャンバの高さを低くした場合、パワーが低いと、全体的に中心に集中したプラズマが十分周辺に拡散しないため、基板へのイオンフラックスが外周ほど低下する不具合が発生した。また、基板と対向する壁（石英窓）にバイアス電圧を負荷するための電極を設置する構造を持つ装置では、磁界の条件によっては、マイクロ波がその電極の下に集中し、生成するプラズマ密度が半径方向に不均一になる不具合が生じた。
【０００８】
また、マイクロ波プラズマ処理装置において、マイクロ波を吸収する部材または反射する部材を導波管内に固定して設け、プラズマ発生室内に入射ならびに乱反射して再入射するマイクロ波のプラズマ発生室での電磁界強度分布の均一化を図った構造及び、窓のマイクロ波入射面上に複数の誘電体片を配置し、プラズマ発生室内に放射されるマイクロ波強度分布を制御するような構造、またはマイクロ波導入窓材の放電室側に電磁波反射板を設けた構造などが提案されているが、中心部に電極を持つ構造に適用すると、電磁波反射板または誘電体片が中心部の電極面から離れる構造となり、または、プラズマから離れた構造となり、電極の外周付近の電界を強める効果は小さいという問題があった。また、電磁波反射板または誘電体片が直接プラズマに接触していると、ガスの種類によってはそれらの角部に電磁波が集中して局所的に強いプラズマが生成し、電磁波反射板または誘電体片が消耗したり、その摩耗分が飛散して基板を汚染する問題が生じた。
【０００９】
本発明の目的は、チャンバ内に電磁波を導入してプラズマを形成するプラズマ処理装置において、プラズマの密度分布が中心部に偏るのを補正し、チャンバ内に均一に分布させて、大きな口径の基板をプラズマ処理する際に、基板面内の均一な処理を可能にするプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、電磁波を第１板に供給し、第１板とこれに対向して配置した第２板との間の真空雰囲気にプラズマを生成させ、第２板の上に設置した基板を処理するプラズマ処理装置において、前記第１板の外周部に電磁波を伝播させる誘電体の窓を設け、この窓の中に、前記第１板と離して電気的導体もしくは誘電体製の電磁波分布補正体を、該磁波分布補正体の少なくとも側面及び下面が前記真空雰囲気に露出しないようにして埋設したことを特徴とする。
【００１１】
本発明の他の特徴は、電磁波を第１板に供給し、第１板とこれに対向して配置した第２板との間の真空雰囲気にプラズマを生成させ、前記第２板の上に設置した基板を処理するプラズマ処理方法において、前記第２板の上に前記基板が載置された雰囲気を真空雰囲気にするステップと、前記真空雰囲気にガスを導入するステップと、前記第１板の外周部に設けられ内部に前記第１板と離して電気的導体もしくは誘電体製の電磁波分布補正体が設けられた誘電体の窓を通して、前記真空雰囲気に、１００〜９００MHzの電磁波を導入し、プラズマを生成するステップと、該プラズマを利用して前記第２板の上に設置した前記基板をエッチングするステップと、前記基板を前記真空雰囲気から取り出すステップを含むことにある。
【００１２】
本発明によれば、第１板の外径付近の電磁波が導入される窓の中に、電磁波の分散を変化させる物質、例えば、導体のリングを挿入することにより、電磁波の中心集中を抑え、プラズマの半径方向の密度分布を制御でき、大きな口径の基板をプラズマ処理する際に、基板面内の均一な処理を可能にするプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施例を図１〜図４により説明する。図１は本発明の方法によるプラズマ処理装置の断面図である。図２は実施例の詳細断面図である。図３、図４は本実施例の効果を示す概念図である。ここではエッチング処理を事例として説明する。
【００１４】
図１、図２において、チャンバ１の内部に、第１板２と対向させて配置した第２板３の上に基板４が載せてある。第１板２には、１００〜９００MHz、例えば４５０MHzの電磁波を供給する同軸ケーブル１１が設けてあり、４５０MHzの電源（図示せず）と結ばれている。４５０MHzの電磁波はチャンバ１と同軸ケーブル１１の間を伝播し、石英ブロック１２を通過して処理室６内に導入される。チャンバ１と同軸ケーブル１１の間の空間は、電磁波が伝播しやすいように誘電体１６が詰められていても良い。また、電磁波の周波数は、ＵＨＦ帯、ＶＨＦ帯、マイクロ波帯、ＲＦ帯などの周波数でも良い。
【００１５】
チャンバ１の外には電磁コイル１３が設置されており、磁界を発生する。電磁波の周波数が３００〜６００MHzのうち４５０MHzの場合、磁界強度は０.０１６１テスラ（１６１ガウス）で電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）が起きる。このようにして、第１板２と第２板３との間の処理室６内にはプラズマ７が生成され、基板４を処理するようになっている。第１板２及び第２板３にはそれぞれバイアス電圧が負荷されるようＲＦ（高周波）補助電源５a、５bが接続されている。
【００１６】
チャンバ１の外には電磁コイル１３が設置されており、磁界を発生する。電磁波の周波数が３００〜６００MHzのうち４５０MHzの場合、磁界強度は０.０１６１テスラ（１６１ガウス）で電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）が起きる。このようにして、第１板２と第２板３との間の処理室６内にはプラズマ７が生成され、基板４を処理するようになっている。第１板２及び第２板３にはそれぞれバイアス電圧が負荷されるようＲＦ（高周波）補助電源５a、５bが接続されている。これらの補助電源５a、５bにより、周波数が１００ｋＨｚから１４ＭＨｚの高周波電力を第１板２、第２板３及び基板４に単位面積あたり０．５Ｗ／ｃｍ2から８Ｗ／ｃｍ2印加するようになっている。
【００１７】
第１板２の中心部は、多数のガス穴２aが開いており、ガス供給手段８と接続されて、いわゆるシャワーヘッドを形成している。また、第２板３の外周に排気口９が設けられ、真空ポンプ（図示せず）により排気されている。また、第１板２の材質には、カーボンやシリコン等が用いられる。
【００１８】
エッチング用のプラズマ生成ガスとしては、アルゴンとＣＦ4またはＣ4Ｆ8等のフロロカーボン系のガスの混合ガスや、Ｃｌ2、ＢＣｌ3、ＳＦ6、ＨＢｒ等のガスが、被エッチング膜によって使い分けられる。
【００１９】
以上の装置構成において、本実施例では、石英ブロック１２に設けられた環状の凹部に導体リングからなる電磁波分布補正体１４が配置固定されている点に特徴がある。図２は、図１におけるＡ−Ａ断面図である。石英ブロック１２は、電磁波分布補正体１４を包んで一体として形成されても良い。しかし、これらを一体成形することは一般的に製作が困難であるので、好ましくは、石英ブロック１２を複数に分割し電磁波分布補正体１４を挿入後、一体に組み立てる構造とするのが良い。
【００２０】
ここでは、電磁波分布補正体（導体リング）１４はアルミや銅、鉄などの導体で出来たリング状の形状をしており、この導体リング１４は、第１板２及びチャンバ１とは電気的には接続されていないフローティング状態である。
【００２１】
また、石英ブロック１２は導体リング１４を完全に覆わなくても良く、導体リング１４が直接プラズマ中に曝されないように、プラズマと接触する面が石英板などで覆われていれば良い。すなわち、導体リング１４の少なくとも側面及び下面がプラズマ雰囲気に曝されないようにするために、チャンバの表面と導体リング１４の間に挿入される石英の厚みは、例えば６ｍｍ前後に設定される。第１板２の直径は、使用される条件によりいろいろな径が設計されるが、例えば基板直径の１．２倍より小さく設定される。導体リング１４は、第１板２の外径近くにある間隔を空けて設置される。この間隔は例えば１０ｍｍ前後である。多くの場合、導体リング１４は第１板２の横に設置される。すなわち、導体リング１４と第１板２は、プラズマに対向する面の軸方向高さがほぼ同じに設定される。
【００２２】
本実施例によれば、電磁波は、図３に示すように第１板２に沿って中央部へ向う伝播以外に、電磁波分布補正体である導体リング１４の内側と外側に沿っても伝播する。
【００２３】
ここで、従来型のプラズマ処理装置と本発明の導体リングを具備したプラズマ処理装置に対して、シミュレーションを行った。その結果得られた、ＵＨＦ電界強度Eab、パワーデポジション、電子密度分布の等高線図を、図４に示した。従来型では、中心高の電界が生成し、中高のパワーデポジション、その結果中高の電子密度分布が得られている。
【００２４】
一方、導体リングを採用すると、外周部の導体の直下に補助電界が保持され、そこにパワーデポがプラスされ、Ｗ型の電子密度分布となり、半径方向に均一化の効果がある。これらの結果より、導体リングは、中高のプラズマ分布の外周を高くする効果が高いことがわかる。
【００２５】
このように、導体リングを採用することにより、第１板２の下の電界と共に導体リング１４の下にも強電界が保持される。従って、図３に示すように、第１板２の中央部でのパワーデポジション１５ａと同様に導体リング１４の下にも補助パワーデポジション１５ｂが行われ、それぞれプラズマ生成が行われる為、中心付近で最大となるプラズマ分布の外周部を増加させ、プラズマ分布を均一化させる。このリングの材質は、石英ブロック１２と異なる誘電率を持つ誘電媒質でもよい。このように構成することにより、導体リング１４の誘電率を選ぶことにより、この下に保持出来る電界の強さを調節出来る効果がある。
【００２６】
従って、本発明によれば、φ２００mm〜３５０mmの大きな口径の基板を、面内均一にプラズマ処理することが出来る。
【００２７】
なお、導体リングの材料は固体とは限らず、液体であっても良い。この液体としては、例えば、窓の温度調節を兼ねた水や冷媒であっても良い．このように構成することにより、プラズマ分布が均一でかつ経時変化の少ない装置を提供できる効果がある。また、導体の場合、外側の殻だけで中が空の形状でも良い。このように構成することにより、軽量でプラズマ分布が均一なプラズマ処理装置を提供できる効果がある。
【００２８】
また、導体リング１４と、第１板２またはチャンバ１とをスイッチ（図示せず）を介して電線で接続しても良い。このような構成でスイッチをオンにすると、導体リング１４と第１板２またはチャンバ１とは電気的に導通し同電位となる。このような動作で、導体リング１４の下に形成される電界の強さを制御することにより、チャンバ内のプラズマの分布を任意に制御することができる効果がある。また、このような導体リング１４を径方向に複数個設置しても良い。これらの導体リング１４の幅と間隔を変化させることにより、導体リング１４の下に保持される電界の強さの分布を変化させることができる効果がある。
【００２９】
次に、図５は、本発明の他の実施例を示す図であり、電磁波分布補正体、すなわち導体リング１４の厚みが第１板２の厚みよりも厚く、上面が第１板の上面と同じ高さに配置された導体リング１４の下面が、第１板の下面位置より、下方まで突き出ている。
【００３０】
図６は本発明のもう一つの実施例を示す図であり、電磁波分布補正体、すなわち導体リング１４の厚みが第１板２の厚みよりも薄く、従って、導体リング１４の下面は第１板の下面位置より、上方に引っ込んでいる。図５の例のように導体リング１４の下面が下方に突きだすと、電磁波の電界が導体リング１４の下に保持されやすくなり、導体リング１４下でのプラズマ密度が高くなる。逆に図６の例のように導体リング１４の下面が引っ込むと、導体リング１４下での電界が弱くなり、導体リング１４下のプラズマ密度が低下する。
【００３１】
図５、図６の実施例のように配置位置を変えた場合の、導体リングの特性を調べるため、アンテナ径、導体リングの材質（誘電率）、導体リングの厚みを変えて、基板に入射するイオン電流密度（ＩＣＦ）の分布をシミュレーションで調べた。石英の比誘電率は３.５とした。その結果を図７に示す。シミュレーションによれば、リングは下へ突き出した厚肉形状のものが、ＩＣＦの外周を増加させる効果が大きいことがわかった。
【００３２】
図８は本発明のもう一つの実施例を示す図であり、電磁波分布補正体としての導体リング１４が石英ブロック１２の下部に位置している。すなわち、導体リング１４の上面が第１板２ａの下面相当位置にある。このように導体リング１４を構成することにより、小型で効率良く電界を保持できる効果がある。
【００３３】
図９は、薄型導体リングの外周隙間の効果を示す図である。また、外周隙間とは、図８において導体リング１４の外周と石英ブロック１２の外周の半径方向の間隙Ｇを言う。外周隙間を小さく、例えば１３ｍｍ程度以下にすることにより、導体リング直下の電界の強さ、その結果としてのパワーデポ、その結果としての補助プラズマ密度を変化させられることが分かる。もし、強磁界条件を常用する場合は、導体リングの外周隙間を大きくすれば良い。
【００３４】
図１０は本発明のもう一つの実施例の断面図であり、電磁波分布補正体１４が一続きのリングではなく、周方向に分割され等間隔に配置された複数の導体片からなっている。このように電磁波分布補正体１４を複数の導体片とすることにより、電磁波分布補正体の単体の大きさを小型にでき加工コストの低減が図れる効果がある。
【００３５】
図１１は本発明のもう一つの実施例の断面図であり、石英ブロック１２の空洞１４ａ内に設置された導体リングからなる電磁波分布補正体１４には移動機構１７が接続され、上下に動けるようになっている。このように構成することにより、電磁波分布補正体１４の下部に保持する電界の強さを変化させることができ、プラズマの径方向の分布を制御できる効果がある。
【００３６】
図１２は本発明のもう一つの実施例の断面図であり、チャンバ１と同軸ケーブル１１、第１板２で挟まれる空間には、誘電体１６が挿入されており、電磁波分布補正体１４は、補正体本体１４ａと補助板１４ｂから構成されており、補助板１４ｂは誘電体１６内に突き出ている。補助板１４ｂは導体で形成されている。この補助板１４ｂは補正体本体１４ａに接続されても、微小な距離離れていても良い。
【００３７】
このような軽量の部材からなる補助板１４ｂの追加によりプラズマの径方向の分布を制御できる効果がある。すなわち、補助板１４ｂの表裏を電磁波が分配されて補正体本体１４ａに導かれるため、第１板の下に形成される電界と電磁波分布補正体１４の下部に保持する電界の強さの比を変化させることができ、プラズマの径方向の分布を制御できる効果がある。
【００３８】
また、この電磁波分布補正体１４の補正体本体１４ａと補助板１４ｂは薄い導体膜で形成しても良い。アルミナなどの誘電体板にアルミ等の導体膜を蒸着して補正体本体１４ａと補助板１４ｂを形成してもよい。このような構成により、軽量かつ低コストの装置が得られる効果がある。
【００３９】
図１３は本発明のもう一つの実施例の断面図であり、チャンバ１と第１板２及び石英ブロック１２で挟まれる第１板２上の誘電体１６部分の空間は、隙間変更板１ａにより、軸方向隙間が半径方向で変化している。特に、電磁波分布補正体１４の上の軸方向隙間が他より狭くなっている。このように構成することにより、電磁波分布補正体１４と隙間変更板１ａとの間に形成される電磁波の電界が強くなるため、第１板の下に保持される電界に対し、電磁波分布補正体１４の下部に保持する電界の強さの比を大きくさせることができ、電磁波分布補正体１４の下に生成されるプラズマの密度を高める効果がある。
【００４０】
図１４は本発明のもう一つの別な実施例の断面図であり、第１板２の第２板３と対向する面にシャワーヘッドが形成された石英ブロック１２が設置されている。石英ブロック１２の外周に電磁波分布補正体１４が挿入されている。このような、装置構成は基板と対向する面に直接電極が露出するのを嫌う装置の場合に適用される。このような構成により、電極の消耗が抑えられ、装置寿命が長くなる効果がある。
【００４１】
図１５は本発明のもう一つの別な実施例の断面図である。電磁波分布補正体１４は装置の中心に対向した板１４ａとこれに接続された板１４ｂで構成されている。このように構成すると、装置の中心に対向した面１４ａの側に生成される補助パワーデポジション１５ｂが装置の中心に形成されるパワーデポジション１５ａの近くに生成される。板１４ｂは導体で形成されており、チャンバ１及び第１板２との間隔を調整し、板１４ａの面に強い電界を導くようにする働きを持つものである。このように構成することにより、小さい半径内に半径方向に均一で高密度のプラズマを形成でき、省エネルギの効果がある。
【００４２】
図１６(a)(b)は本発明のもう一つの別な実施例の断面図である。電磁波分布補正体１４は装置の中心に対向した第１補正板１４ａとこれに接続された第２補正板１４ｂで断面が略Ｌ字型に構成されている。すなわち、電磁波分布補正体は、第１板と９０度±４５度以内の角度θ1をなす第１補正板１４ａとこの第１補正板と９０度±４５度以内の角度θ2で交わる第２補正板とからなっている。θ1とθ2は、９０度の時、電磁波分布補正体１４やこれを囲む石英ブロック１２を制作し易いが、補助パワーデジション１５ｂを第１板２に対して斜めに生成させて径を広げるように設計する場合、θ1は９０度以上に設定される。
【００４３】
電磁波分布補正体１４をこのように略Ｌ字型に構成すると、装置の中心に対向した第１補正板１４ａの側に生成される補助パワーデポジション１５ｂが装置の中心に形成されるパワーデポジション１５ａの近くに生成される。第２補正板１４ｂは導体で形成されており、チャンバ１及び第１板２との間隔を調整し、第１補正板１４ａの面に強い電界を導くようにする働きを持つものである。このように構成することにより、小さい半径内に半径方向に均一で高密度のプラズマを形成でき、省エネルギの効果があると同時に、図１５の実施例に比べ、構造が簡単となり、石英ブロック１２との組み立てが容易となり、製造コストが低減する効果がある。
【００４４】
図１７は、縦形補助プラズマを生成するための導体リングの加工性の検討から生まれた電磁波分布補正体１４の構造とそれらのシミュレーション結果を示す。ＵＨＦ電界分布は等高線と電界のベクトルを併せて示した。羽がアンテナ裏まで伸びると構造が複雑である。そこで、図１７aの横羽付きヒシャク型導体リングを考案した。さらに、簡単な構造を検討するなかで、図１７bの略Ｌ型導体リングでも同等な性能をもつことが判明した。
【００４５】
図１８は本発明のもう一つの別な実施例の断面図である。図１６に示した略Ｌ型の電磁波分布補正体を図１４に示すような電極構造に適用したものである。第１板２の第２板３と対向する面にシャワーヘッドが形成された石英ブロック１２が設置されている。石英ブロック１２は石英ブロック１２aとそれからプラズマ中に突き出した石英ブロック１２ｂからなっている。略Ｌ型の電磁波分布補正体１４は石英ブロック１２bに中に挿入されている。石英ブロック１２aと石英ブロック１２ｂは別体でも、一体でも良い。石英ブロック１２の分割方法は、部品の組み立て易さから決定される。このような装置構成は基板と対向する面に直接電極が露出するのを嫌う装置の場合に適用される。このような構成により、電極の消耗が抑えられ、装置寿命が長くなる効果がある。
【００４６】
図１９は本発明のもう一つの別な実施例の断面図である。電磁波分布補正体１４のさらに外側のチャンバ１の壁面に、電磁波分布補正体１４に対して間隙を置いて、外周リング１８を設けたものである。このように構成することにより、電磁波分布補正体１４の外側をチャンバ１の壁面に沿って排気口９へ漏出する電磁波の量を少なくし、パワーデポジション１５の強度を高める効果がある。
【００４７】
図２０は本発明のもう一つの別な実施例の断面図である。電磁波分布補正体１４は装置の中心に対向した板１４ａとこれに接続された複数板の板１４ｂ、１４ｃで構成されている。複数板の板１４ｂ、１４ｃは軸方向に間隙を置いて配置されている。電磁波分布補正体１４をこのように構成すると、装置の中心に対向した面１４ａの側に生成される補助パワーデポジション１５ｂの強度が高まり、高密度のプラズマを形成でき、省エネルギの効果がある。
【００４８】
また、本発明を適用したプラズマ処理装置を、半導体基板を処理しＬＳＩを製造する方法に用いると、プラズマの不均一によるダメージが発生しないため、非常に信頼性の高い製品が得られる効果がある。
【００４９】
以上は、ＵＨＦ電磁波ＥＣＲプラズマ装置への実施例であるが、本発明は、他に無磁界のＵＨＦプラズマ装置や２．４５ＧＨｚのマイクロ波プラズマ装置などの波動励起プラズマ装置にも共通に実施出来る。例えば、図２１〜図２４は、無磁場のＵＨＦプラズマ装置へ本発明を適用した実施例である。
【００５０】
まず、図２１〜図２２の実施例において、第１板２は、スポーク２ｃを有するスポークアンテナを構成している。このように構成することにより、磁界発生用コイルを必要とせず、部品点数の少ない安価なプラズマ装置を製造できる効果がある。
【００５１】
また、図２３〜図２４の実施例において、第１板２は複数の開口を有し、チャンバ１の壁面まで広がったアンテナを構成している。このように構成することにより、図２１の実施例より、プラズマの均一な径を大きくできる効果がある。
【００５２】
さらに、図２５は表面波プラズマ装置へ本発明を適用した実施例である。電磁波は、空間１６'に表面波として入射し、スロット１９、２０から電磁波が石英ブロック１２を介して、処理室６に入射してプラズマを生成するようになっている。このように構成することにより、均一で安定なプラズマを発生することができ、処理速度の基板面内の均一性の悪化を防止できる効果がある。また、プラズマＣＶＤ装置やスパッタ装置の場合にも、適用できる。また、平行平板容量結合型プラズマ装置や誘導結合式プラズマ装置にも適用できる。１００ＭＨＺ以下の周波数の電源を用いる場合、電気的にフローティングされた電磁波分布補正体においてプラズマと対向した面には、電荷が誘起され、電界が発生し、補助プラズマを生成する。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、大きな口径の基板をプラズマ処理する際に、基板面内の均一な処理を可能にするプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例になるプラズマ処理装置の断面図である。
【図２】  図１のプラズマ処理装置のＡ−Ａ断面図である。
【図３】  図１のプラズマ処理装置の作用効果を説明する概念図である。
【図４】  従来型のプラズマ処理装置と本発明の一実施例になる導体リングを具備したプラズマ処理装置に対して、シミュレーションを行って得られた、ＵＨＦ電界強度Eab、パワーデポジション、電子密度分布の等高線を示す図である。
【図５】  本発明のもう一つの実施例の説明図である。
【図６】  本発明のもう一つの実施例の説明図である。
【図７】  図５、図６の実施例の装置における導体リングの特性を調べるため、アンテナ径、導体リングの材質（誘電率）、導体リングの厚みを変えて、ＩＣＦの分布をシミュレーションで調べた結果を示す図である。
【図８】  本発明のもう一つの実施例の説明図である。
【図９】  本発明のもう一つの実施例の説明図である。
【図１０】  本発明のもう一つの実施例の説明図である。
【図１１】  本発明のもう一つの実施例の説明図である。
【図１２】  本発明のもう一つの実施例の説明図である。
【図１３】  本発明のもう一つの実施例の説明図である。
【図１４】  本発明のもう一つの実施例の説明図である。
【図１５】  本発明のもう一つの実施例の説明図である。
【図１６】  本発明のもう一つの実施例の説明図である。
【図１７】  電磁波分布補正体１４の構造とそれらのシミュレーション結果を示す図である。
【図１８】  本発明のもう一つの実施例の説明図である。
【図１９】  本発明のもう一つの実施例の説明図である。
【図２０】  本発明のもう一つの実施例の説明図である。
【図２１】  本発明のもう一つの実施例の説明図である。
【図２２】  図２１のＢＢ断面である。
【図２３】  本発明のもう一つの実施例の説明図である。
【図２４】  図２３のＢＢ断面である。
【図２５】  本発明のもう一つの実施例の説明図である。
【符号の説明】
１…チャンバ、２…第１板、２ａ…ガス孔、２ｃ…スポーク、３…第２板、４…基板、５a、５b…電源、６…処理室、７…プラズマ、８…ガス供給手段、９…排気口、１１…アンテナ、１２…石英ブロック、１３…電磁コイル、１４、１４a、 １４b、１４c…電磁波分布補正体、１５ａ、ｂ…パワーデポジション、１６…誘電体、１６' …空間、１７…移動機構、１８…外周リング、１９、２０…スロット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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