(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、放電初期の放電状態が不安定なプラズマから被処理体へ照射される正、又は負の電荷をもったイオンや電子等の荷電粒子を低減することが可能なプラズマ処理装置を提供することにある。【解決手段】  高周波電力を放出するアンテナによってプラズマを生成するプラズマ生成室と、プラズマ生成室から拡散したプラズマと被処理体とを反応させる被処理体反応室とを有するプラズマ処理装置において、プラズマ生成室で発生するプラズマ中の荷電粒子の被処理体への流入を制御する手段と、前記プラズマ生成室で発生するプラズマの生成状態を解析する機能を持つ検出手段と、前記検出手段の解析結果を前記荷電粒子の被処理体への流入を制御する手段にフィードバックする機能を具備することを特徴とする。【選択図】  図１
2006019559.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波電力供給手段を介してプラズマを生成するプラズマ生成室と、プラズマ生成室から拡散したプラズマと被処理体とを反応させる被処理体反応室とを有するプラズマ処理装置において、プラズマ生成室で発生するプラズマ中の荷電粒子の被処理体への流入を制御する手段と、前記プラズマ生成室で発生するプラズマの生成状態を解析する機能を持つ検出手段と、前記検出手段の解析結果を前記荷電粒子の被処理体への流入を制御する手段にフィードバックする機能を具備することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記プラズマ中の荷電粒子の被処理体への流入を制御する手段は、前記プラズマ処理室と前記被処理体反応室との間に設けられたグリッド状、或いは複数の貫通孔を有する少なくとも２枚以上の電極であり、それぞれに異なる極性の直流電圧を印加することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記プラズマ中の荷電粒子の被処理体への流入を制御する手段は、前記プラズマ処理室と前記被処理体反応室との間に設けられた表面が誘電体で覆われたグリッド状、或いは複数の貫通孔を有する少なくとも２枚以上の電極であり、前記電極には異なる位相の高周波電圧をそれぞれ印加することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記荷電粒子の被処理体への流入を制御する電極への電圧印加は、プラズマ生成室にプラズマを発生させるよりも前に行い、プラズマ発生直後の荷電粒子が被処理体へ到達するのを防ぐと共に、前記プラズマの生成状態の検出手段により所定のプラズマ生成状態を参照した後、適時電圧印加を停止し、被処理体へ荷電粒子の供給行いプラズマ処理を行うことを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項５】
前記プラズマ生成室で発生するプラズマの生成状態を検出する手段は、プラズマから放射される所定の波長の発光強度を測定することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記プラズマ生成室で発生するプラズマの生成状態を検出する手段は、プラズマの生成により生じるプラズマ電位もしくは電子温度を測定することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記プラズマ生成室で発生するプラズマの生成状態を検出する手段は、プラズマの生成用の高周波電力供給手段にプラズマから反射され戻ってくる反射電力を測定することを特徴とする請求項１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】
本発明は反応ガスを高周波放電により励起することで発生する中性活性粒子及び荷電粒子のうち、主として荷電粒子によって被処理体を反応処理するのに好適なプラズマ処理装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
反応ガスを高周波放電により励起してプラズマ化し、反応処理室内に設置された被処理体にエッチングやアッシング、表面改質などのプラズマプロセス処理を行うプラズマ処理装置が知られている。
【０００３】
反応ガスを励起する手段としては１３．５６ＭＨｚの周波数を用いた誘導結合型（ＩＣＰ）励起を利用したものや、より高周波である２．４５ＧＨｚのマイクロ波を利用したエレクトロンサイクロトロンレゾナンス（ＥＣＲ）を利用したもの等が知られている。
【０００４】
こうしたプラズマ励起源を使用する被処理体の処理について図２を用いて説明する。
【０００５】
ここで１０１は真空容器，１０２は支持台，１０３は被処理体，１０４はプラズマ発生室，１０５は被処理体処理室，１０６は反応ガス導入手段，１０７は排気手段，１０８は高周波電力供給手段，１０９は遮蔽手段（シャッター）である。
【０００６】
即ち、プラズマ処理装置の真空容器１０１内を排気手段１０７により十分真空引きした後、反応ガス導入手段１０６を介して所定の流量の処理用ガスをプラズマ発生室１０４に導入し排気手段中に設けられたコンダクタンスバルブ（不図示）により所望の圧力に保持する。続いて高周波電力供給手段１０８を介して放電を行いプラズマ発生室１０４内にプラズマを生成する。プラズマ放電開始直後から高周波電力供給手段１０８中に設けられたマッチング回路からなる自動整合機（不図示）によりプラズマインピーダンスと電源側負荷との整合を行いながら安定なグロー放電へ移行する。
【０００７】
反応ガスが高周波励起によりプラズマ状態になると、プラズマ中にはイオンや電子、中性活性種などが混在した状態となる。前記各種粒子はプラズマ発生室１０４から支持台１０２上に設置された被処理体１０３のある被処理体処理室１０５へと拡散による移動を行い、被処理体１０３表面に到達することで反応が進む。
【０００８】
以上の説明ように被処理体上には放電を開始してプラズマが発生した直後から、イオンや中性活性種の照射が絶えず行われる。
【特許文献１】特開平１１−４０３９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながらプラズマ着火直後に生成されるプラズマは非常に不安定であり密度や、電子温度、及びそれらの空間分布等が安定放電移行後のものとは異なった状態である。プラズマの着火から安定放電放電に至るまでの遷移期間中も被処理体がプラズマに晒された結果、被処理体は所望する条件とは異なるイオンの入射により不適切な反応やプラズマの不均一に起因したチャージアップによるダメージが生じてしまうといった問題点がある。
【００１０】
従来、荷電粒子などが被処理体へ到達するのを制御する方法としては、シャッターのような遮蔽手段１０９をプラズマ発生部と、被処理体のある反応室の間に設け、必要に応じて遮蔽部を開閉し、物理的に粒子の通過を制御する方法が挙げられる。この方法ではプラズマ発生部から拡散により移動してくる荷電粒子、中性活性種などを完全に遮断することが可能である。しかしながら上記手段ではシャッターの駆動機構を真空チャンバー内に有する為、シャッター駆動時に発塵が起こり、例えば半導体のエッチング工程などでは基板上に発塵物が落下することでパターン上に影を作り正常なパターンを形成することができないというような悪影響を及ぼす虞がある。
【００１１】
本発明の目的は、放電初期の放電状態が不安定なプラズマから被処理体へ照射される正、又は負の電荷をもったイオンや電子等の荷電粒子を低減することが可能なプラズマ処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題の解決は下記の発明により達成される。
【００１３】
高周波電力を放出するアンテナによってプラズマを生成するプラズマ生成室と、プラズマ生成室から拡散したプラズマと被処理体とを反応させる被処理体反応室とを有するプラズマ処理装置において、プラズマ生成室で発生するプラズマ中の荷電粒子の被処理体への流入を制御する手段と、前記プラズマ生成室で発生するプラズマの生成状態を解析する機能を持つ検出手段と、前記検出手段の解析結果を前記荷電粒子の被処理体への流入を制御する手段にフィードバックする機能を具備することを特徴とする。
【００１４】
前記プラズマ中の荷電粒子の被処理体への流入を制御する手段は、前記プラズマ処理室と前記被処理体反応室との間に設けられたグリッド状、或いは複数の貫通孔を有する少なくとも２枚以上の電極であり、それぞれに異なる極性の直流電圧を印加することを特徴とする。
【００１５】
前記プラズマ中の荷電粒子の被処理体への流入を制御する手段は、前記プラズマ処理室と前記被処理体反応室との間に設けられた表面が誘電体で覆われたグリッド状、或いは複数の貫通孔を有する少なくとも２枚以上の電極であり、前記電極には異なる位相の高周波電圧をそれぞれ印加することを特徴とする。
【００１６】
前記荷電粒子の被処理体への流入を制御する電極への電圧印加は、プラズマ生成室にプラズマを発生させるよりも前に行い、プラズマ発生直後の荷電粒子が被処理体へ到達するのを防ぐと共に、前記プラズマの生成状態の検出手段により所定のプラズマ生成状態を参照した後、適時電圧印加を停止し、被処理体へ荷電粒子の供給行いプラズマ処理を行うことを特徴とする。
【００１７】
前記プラズマ生成室で発生するプラズマの生成状態を検出する手段は、プラズマから放射される所定の波長の発光強度を測定することを特徴とする。
【００１８】
前記プラズマ生成室で発生するプラズマの生成状態を検出する手段は、プラズマの生成により生じるプラズマ電位もしくはプラズマ温度を測定することを特徴とする。
【００１９】
前記プラズマ生成室で発生するプラズマの生成状態を検出する手段は、プラズマの生成用の高周波電力供給手段にプラズマから反射され戻ってくる反射電力を測定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係るプラズマ処理装置によれば、プラズマ中の荷電粒子を用いたプラズマプロセス処理において、プラズマ着火初期の不安定なプラズマ生成状態から照射される種々の荷電粒子の被処理体への流入を、低汚染な方法により制御することができ、高品質なプラズマ処理が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、上記解決手段に基づく作用について図１を用いて説明する。
【００２２】
ここで２０１は静電遮蔽手段，２０２は静電遮蔽手段への電力供給手段，２０３はプラズマ状態検出手段であり、他の要素部分は図２と共通である。
【００２３】
プラズマ発生室１０４と被処理体処理室１０５との間に静電遮蔽手段２０１を設け、プラズマ生成室内でプラズマ放電を開始より前に、前記遮蔽手段にプラズマ発生後の荷電粒子に対しプラズマ生成室へ引き戻すような直流電圧を電力供給手段２０２より印加する。これによりプラズマ放電が開始された後にプラズマ発生室１０４内に発生するプラズマ中の正イオン、負イオン、電子等の荷電粒子の拡散による被処理体処理室１０５への移動を静電的にプラズマ発生室１０４へ戻すことで遮蔽し反応室への荷電粒子の流入を制御することが可能となる。
【００２４】
この際プラズマ生成状態の検出手段２０３からのプラズマ状態解析信号を参照することで放電状態の安定性を確認する。検出器が所定のプラズマ状態を示す信号を検出し、安定な放電状態へ移行したと判断された後に電極への電圧印加を停止することで、被処理体１０３のある被処理体処理室１０５への荷電粒子の流入を開始することが可能となる。以上のような荷電粒子制御手段及びフィードバック手段を有することによりプラズマ中のイオン反応を主として用いるプラズマプロセス処理において、放電状態が不安定な生成初期のプラズマからの被処理体への影響を低減する方法が提供される。
【００２５】
前記の方法において、電極にプラズマ中から照射される高速イオンの衝突が生じた際に、スパッタリングによって電極の構成材料がたたき出されて、真空チャンバー壁、被処理体等を汚染してしまう虞がある。このため例えば金属元素汚染を非常に嫌う半導体フロントエンド工程におけるトレンチエッチングやゲート絶縁膜形成のＳｉ基板のプラズマ酸化やプラズマ窒化等への適用は困難となる場合がある。
【００２６】
このような問題は図４に示す本発明の別の実施形態により解決できる。すなわち前記の静電遮蔽手段として図５に示す一形態のように電極５０１表面を誘電体５０２で覆うことによりプラズマ中から照射される高速イオンの衝突が生じた際でも、被処理体の汚染を抑制することが可能となる。
【００２７】
半導体ゲート絶縁膜のプラズマ酸化を例とした場合、電極素材にＡｌなどの金属を用いた場合前記のようなスパッタリングによって金属元素がたたき出され被処理体上に降った時、酸化膜中や基板中に金属元素が取り込まれてしまい、デバイスの特性や信頼性を著しく劣化させてしまう虞がある。しかし電極表面を例えばＳｉＯ2で覆った場合、仮にＳｉＯ2がスパッタリングでたたき出されたとしても基板や真空容器壁等を汚染することは無い。
【００２８】
また反応ガスとして例えば塩素系の腐食性ガスを用いた場合電極がＡｌやＳｉの場合反応ガスによって電極自体が侵食され電極からの発塵の増加や、寿命の低下等の問題が起こるが、この場合電極表面を例えばＳｉＯ2などの誘電体で覆うことにより、前記の腐食性をもつ反応ガスを使用した場合でも電極の侵食を抑えることができ、電極の寿命を大幅に延長する効果が得られる。
【００２９】
また表面を誘電体で覆った電極への電力供給手段として直流の電圧を印加した場合、誘電体表面には電極に印加された電圧により生じた静電力を打ち消す電荷が徐々に蓄積していき、静電力が弱くなり荷電粒子の遮蔽効果が十分に得られなくなる。この問題を解決する為、表面を誘電体で覆った少なくとも２つ以上の電極に位相が異なる高周波電圧をそれぞれ印加することで誘電体表面に蓄積された電荷を打ち消すように交互に荷電粒子が電極表面に流入し、荷電粒子の遮蔽効果を安定して維持する為反応室への荷電粒子の流入を制御することが可能となる。
【００３０】
なおプラズマの生成状態を検出する手段、及び荷電粒子の流入制御手段へのフィードバック手段等は前記第一の形態例と同様の方法を用いる。
【００３１】
本発明の静電遮蔽用電極への高周波電力供給手段として用いる高周波電源の周波数はイオンが電極から静電力を受け、反射を起こすために１０Ｈｚ乃至１ＭＨｚの範囲、より好ましくは１ｋＨｚから１００ｋＨｚの範囲が適当である。
【００３２】
本発明の静電遮蔽用電極を複数用いた場合、電極２枚を一組とし、その一組中のそれぞれの電極に供給される高周波電圧の位相は１８０°異なるようにするのが適当である。
【００３３】
本発明に用いる荷電粒子流入制御用電極としてはＤｏｐｅｄ  Ｓｉ、アモルファスＣ、ＳｉＣやＡｌ、Ｔｉ等の金属など、高い電気伝導性を持つ材料であればいずれも適用可能である。
【００３４】
本発明に用いる荷電粒子流入制御用電極の表面を覆う誘電体材料としては、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、Ａｌ2Ｏ3、Ｔａ2Ｏ5、Ｙ2Ｏ3、ＡｌＮなどの無機物の他ポリカーボネート、ポリミドといった有機物等も適用可能である。また電極を覆う誘電体は、誘電体と下地誘電体との熱応力差等に起因する密着性の低下を改善する目的のほか、誘電体全体の誘電率を調整する目的の為に図６の構成形態に示すように２種類以上の誘電体の多層構造にしても良い。
【００３５】
本発明に用いるプラズマ発生源としては誘導結合型、容量結合型、表面波型、マグネトロン型、ＥＣＲ等、プラズマ発生室１０４内に局在したプラズマを生成できるものであればいずれのプラズマ源についても適用可能である。
【００３６】
本発明に用いる反応ガスとしては例えばアッシングの場合、Ｏ2、Ｈ2Ｏ、Ｈ2、ＣＦ4、及びＨｅ、Ｎｅ、Ａｒなどの混合ガス等のいずれ反応ガスついても適用可能である。
【００３７】
本発明に用いる反応ガスとしては例えばエッチングの場合、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、Ｃ4Ｆ8といったフロロカーボン系ガスやＳＦ6、ＮＦ3、Ｃｌ2、ＢＣｌ3、ＨＢｒ、Ｏ2、ＣＯ及びＨｅ、Ｎｅ、Ａｒなどの混合ガス等のいずれ反応ガスついても適用可能である。
【００３８】
本発明に用いる反応ガスとしては例えばゲート絶縁膜形成プラズマ処理の場合Ｏ2、Ｎ2、ＮＯ、Ｎ2Ｏ、ＮＨ3及びＨｅ、Ｎｅ、Ａｒなどの混合ガス等のいずれ反応ガスついても適用可能である。
【００３９】
以下実施例をあげて本発明をより具体的に説明する。なお、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００４０】
図３に示したマイクロ波プラズマ処理装置を使用し、半導体素子Ｖｉａホール形成後の、配線孔底のプラズマクリーニングを行った。被処理体１０３としてはゲートパターン上に０．６ｕｍ厚の層間ＳｉＯ2膜が形成された８インチＰ型単結晶シリコン（面方位１００、抵抗率１０Ωｃｍ）を使用した。まずシリコン基板１０３を支持台１０２上に設置した後、排気手段１０７により真空容器１０１内を排気し１．３×１０-3Ｐａまで減圧させた。反応ガス導入手段１０６を介してＡｒガスを２００ｓｃｃｍの流量でプラズマ発生室１０４内に導入した。続いて排気手段１０７に設けられたコンダクタンスバルブ（不図示）の開度を調整し、プラズマ発生室１０４内の圧力を１．３Ｐａに保持した。
【００４１】
次いで荷電粒子の通過を制御する第一の電極に接地電位に対して＋４５ボルト、また第二の電極に接地電位に対して−４５ボルトの電位となるようにそれぞれ直流電圧を印加した。
【００４２】
その後２．４５ＧＨｚのマイクロ波をプラズマ発生室１０４に供給する高周波電力供給手段１０８により３ｋＷの電力を供給した。
【００４３】
かくしてプラズマ発生室１０４内にプラズマを発生させた。
【００４４】
プラズマ発生後の状態を検出する手段２０３として発光プローブを用いプラズマからの発光強度を検出した。発光強度の時間変化が一定以下になったところで静電遮蔽用の電極への電力供給を停止し、プラズマ生成室で発生したＡｒイオンをシリコン基板１０３のある被処理体処理室１０５供給した。基板上に輸送されたＡｒイオンは自己バイアスによって加速され基板１０３上の不要物はクリーニングされた。上記手段による基板１０３に対するプラズマ処理を１８０秒間行った。プラズマクリーニング後Ｖｉａホール断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察を行い、またＭＯＳ構造をもつキャパシタに形成されたアンテナ比１００００のＴＥＧを用いたチャージアップダメージ評価を行った。
【００４５】
ＳＥＭによる観察の結果、Ｖｉａホール側壁及び底部での異物の残留や形状変化は見られなかった。またアンテナパターンを用いたＭＯＳキャパシタのＩ−Ｖ特性について、リーク電流は６．７ｐＡ（１０Ｖ印加時）と良好であり、また面内分布に偏りは見られず不均一なプラズマによるチャージアップはなかった。
【実施例２】
【００４６】
図３に示したマイクロ波プラズマ処理装置を使用し、半導体素子層間絶縁膜の平坦化エッチング処理を行った。
【００４７】
被処理体１０３としてはシリコン基板上にＬ／Ｓ＝１／１ｕｍ幅２ｕｍ、０．８ｕｍ厚のＡｌ配線を形成しその上に層間絶縁膜としてプラズマＣＶＤ法により酸化膜を１ｕｍ堆積させ、さらにレジストを０．５５ｕｍコートした８インチＰ型単結晶シリコン（面方位１００、抵抗率１０Ωｃｍ）を使用した。まずシリコン基板１０３を支持台１０２上に設置した後、排気手段１０７により真空容器１０１内を排気し１．３×１０-3Ｐａまで減圧させた。反応ガス導入手段１０６を介してＣＦ４ガス、ＣＨＦ３ガス、Ｏ2ガス、Ａｒガスをそれぞれ３０ｓｃｃｍ、３０ｓｃｃｍ、５０ｓｃｃｍ、２００ｓｃｃｍの流量でプラズマ発生室１０４内に導入した。続いて排気手段１０７に設けられたコンダクタンスバルブ（不図示）の開度を調整し、プラズマ発生室１０４内の圧力を６６．６Ｐａに保持した。
【００４８】
次いで荷電粒子の通過を制御する第一の電極に接地電位に対して＋４５ボルト、また第二の電極に接地電位に対して−４５ボルトの電位となるようにそれぞれ直流電圧を印加した。
【００４９】
その後２．４５ＧＨｚのマイクロ波をプラズマ発生室１０４に供給する高周波電力供給手段１０８により２ｋＷの電力を供給した。
【００５０】
かくしてプラズマ発生室１０４内にプラズマを発生させた。
【００５１】
プラズマ発生後の状態を検出する手段２０３として静電プローブを用い電子温度の測定を行った。電子温度の時間変化が一定以下になったところで静電遮蔽用の電極への電力供給を停止し、プラズマ生成室で発生した各種イオンをシリコン基板１０３のある被処理体処理室１０５供給した。基板上に輸送されたイオンは自己バイアスによって加速され基板１０３上のレジスト及び酸化膜はエッチングされた。上記手段による基板１０３に対するプラズマ処理を６０秒間行った。
【００５２】
エッチング後のＡｌ配線上の酸化膜膜厚を干渉式膜厚計で面内測定を行った。
【００５３】
膜厚測定の結果、平均膜厚、均一性はそれぞれ０．５３ｕｍ、３σ  ３．７％と良好な面内均一性が得られた。
【実施例３】
【００５４】
図４に示したマイクロ波プラズマ処理装置を使用し、半導体素子ゲート絶縁膜のプラズマ窒化処理を行った。
【００５５】
被処理体１０３としてはシリコン基板上に急速熱処理（ＲＴＰ）法で２ｎｍ厚の熱酸化膜が形成された８インチＰ型単結晶シリコン（面方位１００、抵抗率１０Ωｃｍ）を使用した。まずシリコン基板１０３を支持台１０２上に設置した後、排気手段１０７により真空容器１０１内を排気し１．３×１０-3Ｐａまで減圧させた。反応ガス導入手段１０６を介してＮ2ガスを２００ｓｃｃｍの流量でプラズマ発生室１０４内に導入した。続いて排気手段１０７に設けられたコンダクタンスバルブ（不図示）の開度を調整し、プラズマ発生室１０４内の圧力を２６．６Ｐａに保持した。
【００５６】
次いで荷電粒子の通過を制御する第一の電極に３０ボルト、また第二の電極には第一の電極に対して位相を１８０°ずらした３０ボルトの高周波電圧を印加した。
【００５７】
この際、電極はＡｌを表面をＳｉＯ2で覆ったものを使用した。
【００５８】
その後２．４５ＧＨｚのマイクロ波をプラズマ発生室１０４に供給する高周波電力供給手段１０８により２ｋＷの電力を供給した。
【００５９】
かくしてプラズマ発生室１０４内にプラズマを発生させた。
【００６０】
プラズマ発生後の状態を検出する手段２０３として発光プローブを用いプラズマからの発光強度変化を検出した。発光強度の時間変化が一定以下になったところで静電遮蔽用の電極への電力供給を停止し、プラズマ生成室で発生した窒素イオンをシリコン基板１０３のある被処理体処理室１０５供給した。基板上に輸送された窒素イオンは自己バイアスによって加速され基板１０３上に打ち込まれ基板上の酸化膜は窒化された。上記手段による基板１０３に対するプラズマ処理を９０秒間行った。窒化処理後の絶縁膜膜厚を分光エリプソメータで面内測定を行い、また全反射蛍光Ｘ線（ＴＲＸＲＦ）測定法により基板１０３上のＦｅ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ等の重金属汚染の測定を行った。
【００６１】
エリプソメータの測定の結果、面内の平均膜厚、均一性はそれぞれ２．５ｎｍ、３σ  ２．９％と良好な面内均一性が得られた。
【００６２】
またＴＲＸＲＦの測定の結果、前記金属元素はいずれも１×１０10以下と清浄な表面状態に保たれていることが確認された。
【実施例４】
【００６３】
図４に示したマイクロ波プラズマ処理装置を使用し、半導体素子ゲート絶縁膜のプラズマ再酸化処理を行った。
【００６４】
被処理体１０３としてはシリコン基板上に急速熱処理（ＲＴＰ）法で２ｎｍ厚の酸窒化（ＳｉＯＮ）膜が形成された８インチＰ型単結晶シリコン（面方位１００、抵抗率１０Ωｃｍ）を使用した。まずシリコン基板１０３を支持台１０２上に設置した後、排気手段１０７により真空容器１０１内を排気し１．３×１０-3Ｐａまで減圧させた。反応ガス導入手段１０６を介してＯ2ガスを２００ｓｃｃｍの流量でプラズマ発生室１０４内に導入した。続いて排気手段１０７に設けられたコンダクタンスバルブ（不図示）の開度を調整し、プラズマ発生室１０４内の圧力を１３．３Ｐａに保持した。
【００６５】
次いで荷電粒子の通過を制御する第一の電極に３０ボルト、また第二の電極には第一の電極に対して位相を１８０°ずらした３０ボルトの高周波電圧を印加した。
【００６６】
この際、電極はＡｌを表面をＳｉＯ2で覆ったものを使用した。
【００６７】
その後２．４５ＧＨｚのマイクロ波をプラズマ発生室１０４に供給する高周波電力供給手段１０８により２ｋＷの電力を供給した。
【００６８】
かくしてプラズマ発生室１０４内にプラズマを発生させた。
【００６９】
プラズマ発生後の状態を検出する手段２０３として発光プローブを用いプラズマからの発光強度変化を検出した。発光強度の時間変化が一定以下になったところで静電遮蔽用の電極への電力供給を停止し、プラズマ生成室で発生した酸素イオンをシリコン基板１０３のある被処理体処理室１０５供給した。基板上に輸送された酸素イオンは自己バイアスによって加速され基板１０３上に打ち込まれ基板上の酸窒化膜は再酸化された。上記手段による基板１０３に対するプラズマ処理を６０秒間行った。
【００７０】
再酸化処理後の絶縁膜膜厚を分光エリプソメータで面内測定を行い、また全反射蛍光Ｘ線（ＴＲＸＲＦ）測定法により基板１０３上のＦｅ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ等の重金属汚染の測定を行った。
【００７１】
エリプソメータの測定の結果、面内の平均膜厚、均一性はそれぞれ３．３ｎｍ、３σ  ２．７％と良好な面内均一性が得られた。またＴＲＸＲＦの測定の結果、前記金属元素はいずれも１×１０10以下と清浄な表面状態に保たれていることが確認された。
【実施例５】
【００７２】
図４に示したマイクロ波プラズマ処理装置を使用し、半導体素子ゲート電極のポリシリコン膜のエッチング処理を行った。
【００７３】
被処理体１０３としてはシリコン基板最上部にＣＶＤ法で０．３ｕｍ厚のポリシリコン膜が形成された８インチＰ型単結晶シリコン（面方位１００、抵抗率１０Ωｃｍ）を使用した。まずシリコン基板１０３を支持台１０２上に設置した後、排気手段１０７により真空容器１０１内を排気し１．３×１０-3Ｐａまで減圧させた。反応ガス導入手段１０６を介してＣｌ２ガスを２００ｓｃｃｍの流量でプラズマ発生室１０４内に導入した。続いて排気手段１０７に設けられたコンダクタンスバルブ（不図示）の開度を調整し、プラズマ発生室１０４内の圧力を１３．３Ｐａに保持した。
【００７４】
次いで荷電粒子の通過を制御する第一の電極に３０ボルト、また第二の電極には第一の電極に対して位相を１８０°ずらした３０ボルトの高周波電圧を印加した。
【００７５】
この際、電極はＡｌを表面をＳｉＯ2で覆ったものを使用した。
【００７６】
その後２．４５ＧＨｚのマイクロ波をプラズマ発生室１０４に供給する高周波電力供給手段１０８により２ｋＷの電力を供給した。
【００７７】
かくしてプラズマ発生室１０４内にプラズマを発生させた。
【００７８】
プラズマ発生後の状態を検出する手段２０３としてマイクロ波の反射電力を検出した。反射電力強度が５０Ｗ以下になったところで静電遮蔽用の電極への電力供給を停止し、プラズマ生成室で発生した塩素イオンをシリコン基板１０３のある被処理体処理室１０５供給した。基板上に輸送された塩素イオンは自己バイアスによって加速され基板１０３上に打ち込まれ基板上のポリシリコン膜はエッチングされた。上記手段による基板１０３に対するプラズマ処理を３０秒間行った。
【００７９】
エッチング後エッチング形状について断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察を行い、またその後ＭＯＳ構造をもつキャパシタを形成しダメージ評価を行った。
【００８０】
ＳＥＭによる観察の結果、エッチング形状はほぼ垂直で、ノッチやマイクロトレンチなどの形状変化は見られなかった。またアンテナパターンを用いたＭＯＳキャパシタのＩ−Ｖ特性については、リーク電流は８．５ｐＡ（１０Ｖ印加時）と良好であり、また面内分布に偏りは見られず不均一なプラズマによるチャージアップはなかった。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明を説明する断面図である。
【図２】従来の一実施形態を説明する断面図である。
【図３】本発明の一実施例の構成を説明する断面図である。
【図４】本発明の別の実施例の構成を説明する断面図である。
【図５】Ａは本発明に使用する、表面を誘電体で覆った電極の一例の構成を示す図である。Ｂはその断面図である。
【図６】Ａは本発明に使用する、表面を誘電体で覆った電極の別の例の構成を示す図である。Ｂはその断面図である。
【符号の説明】
【００８２】
１０１  真空容器
１０２  支持台
１０３  被処理体
１０４  プラズマ発生室
１０５  被処理体処理室
１０６  反応ガス導入手段
１０７  排気手段
１０８  高周波電力供給手段
１０９  遮蔽手段（シャッター）
２０１  静電遮蔽手段
２０２  静電遮蔽手段への電力供給手段
２０３  プラズマ状態検出手段
３０１  無終端環状導波路
３０２  マルチスロットアンテナ
３０３  誘電体窓
３０４  第一の電極
３０５  第二の電極
３０６  直流電源
３０７  基板温調手段
４０１  高周波電源
５０１  伝導体
５０２  誘電体
５０３  粒子通過孔
６０１  誘電体Ａ
６０２  誘電体Ｂ
【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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