(57)【要約】  プラズマ処理装置１１は、マイクロ波をプラズマ源とし、チャンバー内に相対的にプラズマの電子温度が高い第一の領域２５ａと、第一の領域２５ａよりもプラズマの電子温度が低い第二の領域２５ｂとを形成するようにプラズマを発生させるアンテナ部１３と、半導体基板Ｗを第一の領域２５ａ内に位置させる第一の配置手段と、半導体基板Ｗを第二の領域２５ｂ内に位置させる第二の配置手段と、半導体基板Ｗを第二の領域２５ｂに位置させた状態で、プラズマ発生手段によるプラズマの発生を停止させるプラズマ発生停止手段とを備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバー内に配置された半導体基板をプラズマ処理するためのプラズマ処理装置であって、
マイクロ波をプラズマ源とし、前記チャンバー内に相対的にプラズマの電子温度が高い第一の領域と、前記第一の領域よりもプラズマの電子温度が低い第二の領域とを形成するようにプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記半導体基板を前記第一の領域内に位置させる第一の配置手段と、
前記半導体基板を前記第二の領域内に位置させる第二の配置手段と、
前記半導体基板を前記第二の領域に位置させた状態で、前記プラズマ発生手段による前記プラズマの発生を停止させるプラズマ発生停止手段とを備える、プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記半導体基板を前記第一および第二の領域に位置させうる半導体基板移動手段を備え、
前記半導体基板移動手段は、前記第一および第二の配置手段を含む、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記チャンバー内の圧力を制御する圧力制御手段を備え、
前記圧力制御手段は、前記チャンバー内の圧力を相対的に低くして前記第一の領域に前記半導体基板を位置させる前記第一の配置手段、および前記チャンバー内の圧力を相対的に高くして前記第二の領域に前記半導体基板を位置させる前記第二の配置手段を含む、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記第一の領域のプラズマの電子温度は、１．５ｅＶよりも高く、
前記第二の領域のプラズマの電子温度は、１．５ｅＶ以下である、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
チャンバー内に配置された半導体基板をプラズマ処理するための半導体基板のプラズマ処理方法であって、
マイクロ波をプラズマ源とし、前記チャンバー内に相対的にプラズマの電子温度が高い第一の領域と、前記第一の領域よりもプラズマの電子温度が低い第二の領域とを形成するようにプラズマを発生させる工程と、
前記半導体基板を前記第一の領域内に位置させて前記半導体基板をプラズマ処理する工程と、
プラズマ処理された前記半導体基板を前記第二の領域内に位置させる工程と、
プラズマ処理された前記半導体基板を前記第二の領域に位置させた状態で、前記プラズマの発生を停止させる工程とを備える、半導体基板のプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プラズマ処理装置および半導体基板のプラズマ処理方法に関し、特に、プラズマによるエッチング処理やＣＶＤ処理を行うプラズマ処理装置および半導体基板のプラズマ処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）等の半導体装置は、半導体基板（ウェーハ）にエッチングやＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、スパッタリング等の複数の処理を施して製造される。エッチングやＣＶＤ、スパッタリング等の処理については、そのエネルギー供給源としてプラズマを用いた処理方法、すなわち、プラズマエッチングやプラズマＣＶＤ、プラズマスパッタリング等がある。【０００３】
近年のＬＳＩの微細化や多層配線化に伴い、半導体装置を製造する各工程において、上記したプラズマ処理が有効に利用される。例えば、ＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）トランジスタなどの半導体装置の製造工程におけるプラズマ処理には、平行平板型プラズマ、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ−ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）プラズマ等、種々の装置で発生させるプラズマが利用される。【０００４】
ここで、上記した各プラズマを使用して半導体基板に対してプラズマ処理を行うときに、ＭＯＳトランジスタに含まれるゲート酸化膜（ゲート絶縁膜）や周辺の層に電荷が蓄積され、チャージアップなどのプラズマダメージを受けてしまう。【０００５】
ここで、平行平板型プラズマ処理装置において、プラズマによるチャージアップダメージを減少させる技術が、特開２００１−１５６０５１号公報に開示されている。特開２００１−１５６０５１号公報によると、処理室と、処理室中に設けられ、被処理基板を担持する電極と、処理室中に設けられたプラズマ発生部とを備えたプラズマ処理方法において、プラズマ発生部によりプラズマが点火されるよりも前に、プラズマが点火しない周波数で被処理基板を担持する電極に電力を供給している。こうすることにより、プラズマ処理を行う前に、電極の表面にイオンシースを形成し、このイオンシースにより、プラズマの点火時における被処理基板へのチャージアップダメージを低減することにしている。【０００６】
半導体基板をプラズマ処理する際、例えば、高い成膜レートが要求される場合には、処理効率の向上の観点から、プラズマの電子温度の高い領域でプラズマ処理を行うことが好ましい。しかし、従来のプラズマ処理方法において、例えば、単にプラズマの発生源に半導体基板を近づけ、プラズマの電子温度を高くした状態でプラズマ処理を行うと、半導体基板が受けるチャージアップダメージが大きくなる恐れがある。
【発明の開示】
【０００７】
この発明の目的は、プラズマ処理の効率を上げ、かつ、プラズマによるチャージアップダメージを低減することができるプラズマ処理装置を提供することである。
【０００８】
この発明の他の目的は、プラズマ処理の効率を上げ、かつ、プラズマによるチャージアップダメージを低減することができる半導体基板のプラズマ処理方法を提供することである。
【０００９】
この発明に係るプラズマ処理装置は、チャンバー内に配置された半導体基板をプラズマ処理するためのプラズマ処理装置である。プラズマ処理装置は、マイクロ波をプラズマ源とし、チャンバー内に相対的にプラズマの電子温度が高い第一の領域と、第一の領域よりもプラズマの電子温度が低い第二の領域とを形成するようにプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、半導体基板を第一の領域内に位置させる第一の配置手段と、半導体基板を第二の領域内に位置させる第二の配置手段と、半導体基板を第二の領域に位置させた状態で、プラズマ発生手段によるプラズマの発生を停止させるプラズマ発生停止手段とを備える。
【００１０】
このようなプラズマ処理装置によると、プラズマ処理時において、プラズマの電子温度が高い第一の領域に半導体基板を位置させて、プラズマ処理の効率を上げることができる。また、プラズマの発生の停止時において、プラズマの電子温度の低い第二の領域に半導体基板を位置させることにより、プラズマ発生の停止時に受けるプラズマダメージを小さくして、プラズマによるチャージアップダメージを低減することができる。
【００１１】
好ましくは、半導体基板を第一および第二の領域に位置させうる半導体基板移動手段を備える。半導体基板移動手段は、第一および第二の配置手段を含む。こうすることにより、半導体基板移動手段により、容易に半導体基板を第一および第二の領域に位置させることができる。
【００１２】
さらに好ましい実施形態では、チャンバー内の圧力を制御する圧力制御手段を備える。圧力制御手段は、チャンバー内の圧力を相対的に低くして第一の領域に半導体基板を位置させる第一の配置手段、およびチャンバー内の圧力を相対的に高くして第二の領域に半導体基板を位置させる第二の配置手段を含む。こうすることにより、圧力制御手段によりチャンバー内の圧力を制御して、半導体基板を第一および第二の領域に位置させることができる。
【００１３】
さらに好ましい実施形態では、第一の領域のプラズマの電子温度は、１．５ｅＶよりも高く、第二の領域のプラズマの電子温度は、１．５ｅＶ以下である。
【００１４】
この発明の他の局面において、半導体基板のプラズマ処理方法は、チャンバー内に配置された半導体基板をプラズマ処理するための半導体基板のプラズマ処理方法である。半導体基板のプラズマ処理方法は、マイクロ波をプラズマ源とし、チャンバー内に相対的にプラズマの電子温度が高い第一の領域と、第一の領域よりもプラズマの電子温度が低い第二の領域とを形成するようにプラズマを発生させる工程と、半導体基板を第一の領域内に位置させて半導体基板をプラズマ処理する工程と、プラズマ処理された半導体基板を第二の領域内に位置させる工程と、プラズマ処理された半導体基板を第二の領域に位置させた状態で、プラズマの発生を停止させる工程とを備える。
【００１５】
このような半導体基板のプラズマ処理方法は、プラズマ処理時において、プラズマの電子温度の高い第一の領域に半導体基板を位置させてプラズマ処理することができ、プラズマ処理の効率を上げることができる。また、プラズマの発生の停止時においては、プラズマの電子温度の低い第二の領域に位置させることにより、プラズマの発生の停止時に受けるプラズマダメージを小さくして、プラズマによるチャージアップダメージを低減することができる。
【００１６】
すなわち、このようなプラズマ処理装置および半導体基板のプラズマ処理方法によると、プラズマ処理時において、プラズマの電子温度が高い第一の領域に半導体基板を位置させて、プラズマ処理の効率を上げることができる。また、プラズマの発生の停止時において、プラズマの電子温度の低い第二の領域に半導体基板を位置させることにより、プラズマ発生の停止時に受けるプラズマダメージを小さくして、プラズマによるチャージアップダメージを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置を示す概略断面図である。
【図２】図１に示すプラズマ処理装置において、載置台を上方向に移動させた状態を示す図である。
【図３】この発明の一実施形態に係る半導体基板のプラズマ処理方法のうち、代表的な工程を示すフローチャートである。
【図４】プラズマの電子温度とＴＥＧ収量との関係を示す図である。
【図５】プラズマの電子温度が１．５ｅＶの領域でプラズマの発生を停止した場合において評価したＴＥＧのプラズマダメージを示す図である。
【図６】プラズマの電子温度が３ｅＶの領域でプラズマの発生を停止した場合において評価したＴＥＧのプラズマダメージを示す図である。
【図７】プラズマの電子温度が７ｅＶの領域でプラズマの発生を停止した場合において評価したＴＥＧのプラズマダメージを示す図である。
【図８】チャンバー内の各圧力におけるプラズマの電子温度と載置台上の位置との関係を示すグラフである。
【図９】チャンバー内の各圧力におけるプラズマの電子密度と載置台上の位置との関係を示すグラフである。
【図１０】載置台の中心Ｐからの距離Ｘを示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。【００１９】
図１は、この発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置の一部を示す概略断面図である。なお、以下に示す図面においては、紙面上を上方向とする。また、処理対象となる半導体基板Ｗは、ＭＯＳトランジスタを含むものとしている。【００２０】
図１を参照して、プラズマ処理装置１１は、処理対象となる半導体基板Ｗを収容して、半導体基板Ｗにプラズマ処理を施すための密封可能なチャンバー（容器）１２と、導波管から給電されるマイクロ波によるプラズマをチャンバー１２内に発生させるプラズマ発生手段としてのアンテナ部１３と、チャンバー１２内へのエッチングガスの流入路となるガス流入部１４とを含む。【００２１】
チャンバー１２内には、その上面１６ａに半導体基板Ｗを載置可能な円板状の載置台１５が設けられている。載置台１５は、その下面１６ｂの中央から下方に延びる支柱１７によって支持されている。支柱１７の下部は、チャンバー１２の底部１８を貫通している。この支柱１７は、昇降機構（図示せず）により上下方向、すなわち、図１中に示す矢印Ｉの方向またはその逆の方向に移動可能である。支柱１７の上下方向の移動により、載置台１５を上下方向に移動させることができる。【００２２】
プラズマ処理装置１１には、支柱１７を囲むようにして、上下方向に伸縮可能な蛇腹状の金属ベローズ１９が設けられている。金属ベローズ１９の上端部２０ａは、載置台１５の下面１６ｂに気密に接合されている。また、金属ベローズ１９の下端部２０ｂは、チャンバー１２の底部１８の上面２１に、気密に接合されている。金属ベローズ１９は、チャンバー１２内の気密性を維持したまま、載置台１５を上下方向に移動させることができる。載置台１５を上方向に移動させた状態を、図２に示す。【００２３】
底部１８には、上方に向かって延びる複数のピン２２が設けられている。載置台１５には、これらのピン２２が設けられた位置に対応させて、挿通孔２３が設けられている。載置台１５を下方向に移動させた際に、挿通孔２３を挿通したピン２２の上端部で、半導体基板Ｗを受けることができる。受けられた半導体基板Ｗは、チャンバー１２の外部から進入する搬送部（図示せず）によって、搬送される。【００２４】
アンテナ部１３は、下方側から見た場合にＴ字状に形成された複数のスロット孔を有する円板状のスロット板を備える。導波管から給電されたマイクロ波を、この複数のスロット孔からチャンバー１２内に放射する。こうすることにより、均一な電子密度分布を有するプラズマを発生させることができる。【００２５】
アンテナ部１３の下部側には、マイクロ波をプラズマ源とするプラズマが発生する。ここで、発生させたプラズマの電子温度は、アンテナ部１３の下面２４ａが最も高く、アンテナ部１３の下面２４ａからの距離が長くなるにつれ、プラズマの電子温度は低くなる。すなわち、このようなアンテナ部１３は、チャンバー１２内において、相対的にプラズマの電子温度が高い第一の領域２５ａと、第一の領域２５ａよりもプラズマの電子温度が低い第二の領域２５ｂとを形成することができる。なお、図１および図２において、第一の領域２５ａと第二の領域２５ｂの境界２６を、二点鎖線で示している。ここで、境界２６は、チャンバー１２内におけるプラズマの電子温度の境界部分を示すものであり、図示するように、左右方向に真直なものに限定されるものではない。【００２６】
なお、このようなプラズマ処理装置１１の構成の一例としては、例えば、載置台１５上に載置された半導体基板Ｗの上面２４ｂとアンテナ部１３の下面２４ａとの間の最大距離として、約１２０ｍｍを選び、載置台１５とガス流入部１４との間の距離として、約４０ｍｍを選ぶ。また、放電条件として、周波数を２．４５ＧＨｚとし、圧力は、０．５ｍＴｏｒｒ〜５Ｔｏｒｒを選択している。【００２７】
このような構成のプラズマ処理装置１１において、アンテナ部１３の下面２４ａからの距離をＡ（ｍｍ）とすると、Ａ＝１５の位置では、プラズマの電子温度は、７ｅＶとなる。Ａ＝２５の位置では、プラズマの電子温度は、３ｅＶとなる。Ａ＝５５の位置では、プラズマの電子温度は、１．５ｅＶとなる。ここで、プラズマの電子温度が１．５ｅＶよりも高い領域を第一の領域２５ａとすると、チャンバー１２内における第一の領域２５ａは、Ａ＜５５の位置となる。プラズマの電子温度が１．５ｅＶ以下の領域を第二の領域２５ｂとすると、チャンバー１２内における第二の領域２５ｂは、Ａ≧５５の位置となる。なお、図１は、Ａ＝５５の状態を示し、図２は、Ａ＝１５の状態を示している。【００２８】
次に、図１および図２に示すプラズマ処理装置１１を用いて、この発明の一実施形態に係る半導体基板のプラズマ処理方法について説明する。図３は、この発明の一実施形態に係る半導体基板のプラズマ処理方法の代表的な工程を示すフローチャートである。【００２９】
図１〜図３を参照して、まず、処理対象となる半導体基板Ｗを、チャンバー１２内の載置台１５上に載置する。そして、第一の配置手段としての支柱１７や金属ベローズ１９等により載置台１５を上方向に移動させて、図２に示す状態とする。次に、チャンバー１２内を上記したマイクロ波プラズマの放電条件となる圧力となるまで減圧する。その後、高周波電源によってマイクロ波を発生させ、導波管を介してアンテナ部１３に給電する。このようにして、アンテナ部１３からプラズマを発生させる。発生させたプラズマは、チャンバー１２内において、プラズマの電子温度が１．５ｅＶよりも高い第一の領域２５ａと、プラズマの電子温度が１．５ｅＶ以下である第二の領域２５ｂとを形成する。ここで、半導体基板Ｗは、第一の領域２５ａに配置される（図３（Ａ））。【００３０】
次に、ガス流入部１４から供給される材料ガスとプラズマとが反応し、半導体基板Ｗに対して、ＣＶＤ等のプラズマ処理を行う（図３（Ｂ））。半導体基板Ｗのプラズマ処理が終わった後に、第二の配置手段としての支柱１７や金属ベローズ１９等により載置台１５を下方向に下げて、プラズマ処理を施した半導体基板Ｗを、プラズマの電子温度が低い第二の領域２５ｂに配置させる（図３（Ｃ））。その後、アンテナ部１３への給電を停止して、プラズマの発生を停止させる（図３（Ｄ））。すなわち、プラズマ処理を施した半導体基板Ｗを、プラズマの電子温度が低い第二の領域２５ｂに位置させた状態で、プラズマの発生を停止させる。【００３１】
このように構成することにより、プラズマ処理時において、プラズマの電子温度が１．５ｅＶよりも高い第一の領域２５ａに半導体基板Ｗを位置させてプラズマ処理することができ、プラズマ処理の効率を上げることができる。また、プラズマの発生の停止時においては、プラズマの電子温度が１．５ｅＶ以下である第二の領域２５ｂに半導体基板Ｗを位置させることにより、プラズマ発生の停止時に受けるプラズマダメージを小さくして、プラズマによるチャージアップダメージを低減することができる。【００３２】
図４は、プラズマの電子温度とプラズマによるチャージアップダメージ評価用のＴＥＧ（Ｔｅｓｔ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  Ｇｒｏｕｐ）収量との関係を示す図である。図４において、縦軸はＴＥＧ収量（％）、すなわち、プラズマダメージを受けていないＴＥＧの割合を示し、横軸はプラズマの発生を停止させたときの電子温度（ｅＶ）を示す。条件としては、２０ｍＴｏｒｒの圧力下において、Ｎ２プラズマを用い、出力電力を３ｋＷ、バイアス電力を０Ｗとし、Ｎ２ガスを１０００ｓｃｃｍ、Ａｒガスを１００ｓｃｃｍの流速で流した条件とし、各アンテナ比については、図４中に示している。ここで、アンテナ比とは、被測定用トランジスタのプラズマに露出する配線の荷電粒子が流入する部分の総面積とこの配線に繋がるゲート電極の面積の比をいう。アンテナ比が大きいほど、プラズマに曝される確率が高くなる。なお、Ａ＝１５の場合の電子密度は、３．７×１０１１ｃｍ−３、Ａ＝２５の場合は、３．９×１０１１ｃｍ−３、Ａ＝５５の場合は、３．４×１０１１ｃｍ−３であり、いずれも高電子密度であって、プラズマの電子密度としては、ほぼ同等である。【００３３】
図５は、図４中のａで示す場合、すなわち、プラズマの電子温度が１．５ｅＶの領域でプラズマの発生を停止した場合において評価したアンテナ比１ＭのＴＥＧ５０ａのプラズマダメージを示している。図６は、図４中のｂで示す場合、すなわち、プラズマの電子温度が３ｅＶの領域でプラズマの発生を停止した場合において評価したアンテナ比１ＭのＴＥＧ５０ｂのプラズマダメージを示している。図７は、図４中のｃで示す場合、すなわち、プラズマの電子温度が７ｅＶの領域でプラズマの発生を停止した場合において評価したアンテナ比１ＭのＴＥＧ５０ｃのプラズマダメージを示している。図５〜図７中の領域５１、５２は、プラズマダメージの小さい部分を示し、領域５３、５４、５５は、プラズマダメージの大きい部分を示す。また、領域５３、領域５４、領域５５の順にプラズマダメージが大きくなっている。【００３４】
図４〜図７を参照して、プラズマの電子温度が７ｅＶの領域でプラズマの発生を停止した場合には、プラズマダメージを受けていない部分が８５％よりも少なく、プラズマダメージを多く受けている。また、プラズマの電子温度が３ｅＶの領域でプラズマを停止した場合についても、プラズマダメージを受けていない部分が９５％よりも少ない。一方、プラズマの電子温度が１．５ｅＶの領域でプラズマの発生を停止した場合には、プラズマダメージを受けていない部分が、ほぼ１００％である。【００３５】
以上より、このようなプラズマ処理装置１１および半導体基板のプラズマ処理方法によって、プラズマ処理の効率を上げ、かつ、プラズマによるチャージアップダメージを低減することができる。【００３６】
なお、上記の実施の形態においては、半導体基板Ｗを載置する載置台１５を上下させることにより、半導体基板Ｗを第一または第二の領域に配置させる構成としたが、これに限らず、半導体基板Ｗを所定の位置に固定して配置し、チャンバー内の圧力を制御することにより、半導体基板Ｗを第一または第二の領域２５ａ、２５ｂに配置させるようにしてもよい。【００３７】
図８は、チャンバー１２内の各圧力におけるプラズマの電子温度と載置台１５上の位置との関係を示すグラフである。図９は、チャンバー１２内の各圧力におけるプラズマの電子密度と載置台１５上の位置との関係を示すグラフである。図１０は、載置台１５の中心Ｐからの距離Ｘを示す図である。図８および図９中、横軸は、載置台１５の中心Ｐからの距離Ｘを示す。図８中の縦軸は、載置台１５上のプラズマの電子温度（ｅＶ）を示し、図９中の縦軸は、プラズマの電子密度（ｃｍ−３）を示す。図８および図９において、チャンバー１２内の圧力が１０ｍＴｏｒｒの状態をａで示し、２０ｍＴｏｒｒの状態をｂで示し、３０ｍＴｏｒｒの状態をｃで示している。また、Ｎ２ガスの流量は、２００ｓｃｃｍとし、マイクロ波を発生させる電源のパワーを２０００Ｗとしている。【００３８】
図８〜図１０を参照して、ａ〜ｃのいずれにおいても、プラズマの電子温度および電子密度は、半導体基板Ｗの処理を施す面内でほぼ均一である。ここで、チャンバー１２内の圧力を１０ｍＴｏｒｒよりも小さくすることにより、載置台１５上のプラズマの電子温度を約１．７ｅＶとして、第一の領域２５ａとすることができる。また、チャンバー１２内の圧力を２０ｍＴｏｒｒよりも大きくすることにより、載置台１５上のプラズマの電子温度を約１．３ｅＶとすることができ、第二の領域２５ｂとすることができる。すなわち、上記したように載置台１５を上下方向に移動させなくとも、チャンバー１２内の圧力を制御することにより、載置台１５上の半導体基板Ｗを第一および第二の領域２５ａ、２５ｂに配置させることができる。【００３９】
具体的には、チャンバー１２内の圧力を１０ｍＴｏｒｒ以下とし、プラズマの電子温度を１．７ｅＶとして第一の領域２５ａに半導体基板Ｗを配置させてから、半導体基板Ｗのプラズマ処理を行う。プラズマ処理を行った後、チャンバー１２内の圧力を２０ｍＴｏｒｒ以上とし、プラズマの電子温度を１．３ｅＶとして第二の領域２５ｂに半導体基板Ｗを配置させてから、プラズマの発生を停止させる。【００４０】
すなわち、上記の記載から明らかであるが、これを図１を用いて詳しく説明すると、第一の配置手段としてチャンバー１２内の圧力を相対的に低くして、境界２６を下の領域に移動させた状態で半導体基板Ｗのプラズマ処理を行う。そして、プラズマ処理を行った後、第二の配置手段としてチャンバー１２内の圧力を相対的に高くして、境界２６を半導体基板Ｗから上の領域に遠ざけた状態でプラズマの発生を停止させる。【００４１】
このように構成することによっても、プラズマ処理の効率を上げ、かつ、プラズマによるチャージアップダメージを低減することができる。【００４２】
この場合、プラズマ処理装置１１に駆動部を設ける必要がないため、より安価に、かつ、より容易に構成することができる。また、載置台１５を上下動させることがないため、載置台１５の上下動に伴うゴミの発生を防止し、チャンバー１２内をクリーンな状態に保ちながら処理を行うことができる。また、チャンバー１２内の圧力を調整するのみで、すなわち、マイクロ波の周波数等を変更することなく、容易に、固定された載置台１５を第一および第二の領域に位置させることができる。【００４３】
なお、一般的にプラズマは、チャンバー１２内の圧力を高くすると、電子温度が低くなり、チャンバー１２内の圧力を低くすると、電子温度が高くなる。これは、平均自由工程からも理解できることであるが、平行平板型のプラズマによると、チャンバー１２内を高圧としても全体としてプラズマの電子温度が低くなるのみであり、チャンバー１２内の各位置におけるプラズマの電子温度は同じである。すなわち、チャンバー１２内において、プラズマの電子温度の分布は生じない。【００４４】
しかし、上記の記載から明らかであるが、マイクロ波プラズマによると、アンテナ部１３の直下の近傍領域が、電子温度の高い領域（いわゆるプラズマ生成領域）となり、アンテナ部１３からの距離が長くなるに従い、プラズマが拡散していき、電子温度の低い領域が形成される。したがって、チャンバー１２内において、アンテナ部１３の直下の近傍領域においてプラズマの電子温度が高く、アンテナ部１３からの距離が長くなるにつれ、プラズマの電子温度が低くなる。この発明に係るプラズマ処理装置１１においては、このようなプラズマの電子温度の分布が形成される。この発明によると、チャンバー１２内の圧力を調整することにより、プラズマの電子温度の分布を制御して、固定された載置台１５が位置する領域を、プラズマの電子温度が高い第一の領域としたり、プラズマの電子温度が低い第二の領域としている。【００４５】
ここで、上記したプラズマ処理装置１１におけるエッチング処理よりも、ＣＶＤ処理の方が相対的にチャンバー１２内のプラズマの電子温度が、例えば、半導体基板Ｗ近傍で３ｅＶ程度にまで高くなる傾向がある。これは、成膜処理に用いるガスによる影響であると考えられる。このように、成膜処理に用いるガス等により、プラズマの電子温度が変わり、また、その分布も変わるため、エッチング処理やＣＶＤ処理に応じて、チャンバー１２内の圧力の制御や、載置台１５の上下方向の移動量等が定められる。【００４６】
なお、上記の実施の形態においては、第一の領域と第二の領域の境界となるプラズマの電子温度を１．５ｅＶとしたが、これに限らず、他の値を用いることにしてもよい。【００４７】
また、上記の実施の形態においては、半導体基板のプラズマ処理方法において、半導体基板Ｗを上方向に移動させてからプラズマを発生させることにしたが、これに限らず、プラズマを発生させてから半導体基板Ｗを上方向に移動させて、第一の領域に配置させるようにしてもよい。【００４８】
なお、上記の実施の形態においては、プラズマ処理装置１１に含まれるアンテナ部１３は、Ｔ字状の複数のスロット孔を有する円板状のスロット板を備えることとしたが、これに限らず、くし型のアンテナ部を有するマイクロ波プラズマ処理装置を用いてもよい。さらに、ＩＣＰのような拡散プラズマを発生するプラズマ処理装置においても適用されるものである。【００４９】
また、上記の実施の形態においては、半導体基板としてＭＯＳトランジスタを用いた例について説明したが、これに限らず、ＣＣＤ等を製造する際にも適用される。【００５０】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
この発明に係るプラズマ処理装置および半導体基板のプラズマ処理方法は、プラズマ処理の効率を上げると共に、プラズマによるチャージアップダメージの低減が要求される場合に、有効に利用される。
【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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【国際調査報告】
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