(57)【要約】【課題】  本発明は、広範囲なガス種や圧力等のプラズマ処理条件において基板近傍プラズマ密度分布を容易に均一に出来るプラズマ処理装置を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明は、プラズマ処理室と前記プラズマ処理室ヘマイク口波を導入するスロットを備えたプラズマ処理装置であって、前記スロットの形と位置のうち少なくとも一つを変更することにより、基板近傍のプラズマの密度と分布を容易に変更するプラズマ処理装置を提供するものである。【選択図】  図１
2006019489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理室と基板と基板戴置台と前記プラズマ処理室ヘマイク口波を導入する複数のスロットを設けた導波管を備えたプラズマ処理装置であって、前記スロットの形と位置の少なくとも一つを変更する手段を備えたことを特徴としたプラズマ処理装置。
【請求項２】
同一の前記基板に対し、前記スロットの形と位置の少なくとも一つを変更する工程と前記プラズマ処理室へマイクロ波を導入する工程を少なくとも一回交互に実施する手段を備えたことを特徴とした請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記スロットを備えた導波管の一部を移動することにより前記スロットの位置を変更することを特徴とした請求項１から２記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
少なくとも２つの電気的に接地された導電体を相対的に移動することで前記スロットの形と位置の少なくとも一つを変更することを特微とした請求項１から３記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記スロットを設けたマイクロ波導波管の一部を交換する手段を備え、前記スロットを設けたマイクロ波導波管の一部を交換することで前記スロットの形と位置の少なくとも一つを変更することを特徴とした請求項１から３記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記スロットを設けたマイクロ波導波管がスロット付無終端環状導波管であって、該スロット付無終端環状導波管のマイクロ波導入部に近いスロットの形状のみが、他のスロット形状と異なることを特徴とした請求項１から５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、半導体基板、液晶基板等の半導体製造プロセスに用いるエッチング装置、アッシング装置、ＣＶＤ装置、窒化装置、酸化装置等のプラズマ処理装置に関するものである。特に、基板近傍のプラズマ分布を所望の密度分布に調整する機構を有するプラズマ処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板をプラズマ処理装置により高品質に処理するには、半導体基板近傍のプラズマ密度分布を均一にすることが重要である。例えばエッチング処理装置においてプラズマ密度分布が不均一であると、エッチング形状が不均一になる等の不都合が生じる。また、窒化処理装置においては、部分的に窒化濃度が異なりチップ性能のバラツキ原因となる。また、ＣＶＤ処理装置においては、部分的に堆積する膜厚が不均一となり生産歩留まり低下原因になることもある等々、半導体装置の性能劣化、品質低下に結びつく。
【０００３】
特開平１０−２３３２９５号公報、特開平５−３４５９８２号公報にある従来技術のプラズマ処理装置においては、スロット付き環状導波管に設けたスロットの配置と半導体基板とプラズマ発生部との位置関係を最適化することにより、半導体基板面内プラズマ処理均一性を得ていた。図２に従来技術プラズマ処理装置例を詳述する。１はプラズマ処理室、２は基板、３は基板２を保持する基板載置台、５は処理用ガス導入手段、６は排気口、８はマイクロ波をプラズマ処理室１に導入するためのスロット付無終端環状導波管、１１は無終端環状導波管８にマイクロ波管内波長の１/２又は１/４毎に設けられたスロット、７はプラズマ処理室１内にマイクロ波を導入する誘電体窓、１０は無終端環状導波管８に内臓された冷却水路である。
【０００４】
マイクロ波は環状導波管８を介し放射状に配置してあるスロット１１からプラズマ処理室１ヘ導入される。マイクロ波は処理用ガスを励起し誘電体窓７近傍にプラズマを発生させる。また、誘電体窓７近傍に発生したプラズマが一定の密度を超えると、マイクロ波は、プラズマ処理室１内に侵入できず、誘電体窓７近傍に閉じ込められ、また、スロット１１間で干渉する。放射状に配置してあるスロット１１間で干渉するマイクロ波により、プラズマ発生部密度分布は輪帯状となる。誘電体窓７近傍で発生したプラズマは、拡散により基板２に到達する。
【０００５】
基板２近傍のプラズマ密度分布を均一にするために、基板２と誘電体窓７近傍のプラズマ発生部との距離や、プラズマ処理室１の内径の他、スロットの配置を調節していた。このスロット配置調節は、スロットが穿孔された金属板の取外し／組込みを行うことで為されていた。
【０００６】
しかしながら、条件が大きく変化して基板２近傍のプラズマ密度が不均一になった場合に調節が不便であるという難点があった。
【特許文献１】特開平１０−２３３２９５号公報
【特許文献２】特開平５−３４５９８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、従来技術の課題を解決するためになされたもので、広範囲なガス種や圧力等のプラズマ処理条件において基板近傍プラズマ密度分布を容易に均一に出来るプラズマ処理装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、プラズマ処理室と前記プラズマ処理室ヘマイク口波を導入するスロットを備えたプラズマ処理装置であって、前記スロットの形と位置のうち少なくとも一つを変更することにより、基板近傍のプラズマの密度と分布を容易に変更するプラズマ処理装置を提供するものである。
【０００９】
プラズマの拡散のしやすさは圧力や電子温度やガス種等の諸条件により変るので、拡散により基板近傍に到達するプラズマの密度分布は、これら諸条件により変化する。また、プラズマは密度の高いところから低いところに向かい拡散するので、基板近傍のプラズマ密度分布は、プラズマ密度の最も高いプラズマ発生部の位置により変化する。また、プラズマ発生部は、スロット近傍にあるので、スロットを移動することにより、移動する。本発明は、ガス種や圧力等のプラズマ条件によりプラズマの拡散のしやすさが変化しても、スロットの形と位置のうち少なくとも一つを変更することによりスロット近傍のプラズマ発生部を移動し、基板近傍のプラズマ密度分布をプラズマ条件によらずに容易に均一にするプラズマ処理装置を提供する。
【００１０】
また、スロットの形や位置を、スロット付無終端環状導波管の一部を移動することにより変更しても良いし、少なくとも２つの電気的に接地された導電体を相対的に移動することにより変更しても良いし、前記スロットを設けたマイクロ波導波管の一部を交換する手段を備え前記スロットを設けたマイクロ波導波管の一部を交換することにより変更しても良い。
【００１１】
また、無終端環状導波管のマイクロ波導入部に近いスロットのみの長さまたは幅などの形状を、他のスロットより小さくすることにより、各スロットからマイクロ波を均一に放出することで、基板近傍プラズマ密度分布を均一にしてもよい。マイクロ波導入部近傍のマイクロ波管内定在波強度が強いので、ここに近いスロット断面形状を他スロットより小さくすることにより、各スロットからのマイクロ波放出量を均一にできる。
【００１２】
また、本発明は、同一の基板に対し、前記スロットの形と位置の少なくとも一つを変更する工程と、前記プラズマ処理室へマイクロ波を導入する工程を、少なくとも一回交互に実施する手段を備えることにより、前記基板面内のプラズマ処理量分布を容易に変更するプラズマ処理装置を提供するものである。
【００１３】
プラズマ処理室の圧力が高くプラズマが十分拡散しないような場合、基板面内プラズマ処理量分布は、プラズマ密度の最も高いプラズマ発生部に近い場所ほど大きく、不均一になる。このような時、本発明は、スロットの位置を変更する工程と基板をプラズマ処理する工程を、例えばスロットの位置を基板中央付近から外周付近に向かい移動しながら交互に繰り返すことで、基板面内プラズマ処理量分布を均一にするプラズマ処理装置を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明プラズマ処理装置は、プラズマ処理室ヘマイク口波を導入するスロットの形と位置のうち少なくとも一つを変更する手段を備えたことにより、スロット近傍で発生するプラズマ源の密度と位置を変更し、ガス流や拡散により輸送され基板近傍に到達するプラズマの密度と分布を、広範囲なガス種や圧力等のプラズマ処理条件においても、容易に均一にするプラズマ処理装置を提供できる。
【００１５】
また、同一の基板に対し、前記スロットの形と位置の少なくとも一つを変更する工程と前記プラズマ処理室へマイクロ波を導入する工程を、少なくとも一回交互に実施する手段を備えることにより、スロットの形と位置により決まる基板内プラズマ処理量分布をいくつか重ね合せ、広範囲なガス種や圧力等のプラズマ処理条件においても、前記基板面内のプラズマ処理量分布を容易に均一にするプラズマ処理装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（実施例１）
本発明プラズマ処理装置の第一の実施例を図１により詳細に説明する。１はプラズマ処理室、２は基板、３は基板２を保持する基板載置台、５は処理用ガス導入手段、６は排気口、７はプラズマ処理室１内にマイクロ波を導入する誘電体窓、１０は無終端環状導波管８に内臓された冷却水路、８は無終端環状導波管、２０は無終端環状導波管８に固定され、マイクロ波管内波長の１/２又は１/４毎に幅４ｍｍ長さ９０ｍｍの開口部を備えた板ただし無終端環状導波管にマイクロ波を導入する口に最も近いスロットの幅を略３．６ｍｍとする、２１は幅４０ｍｍの帯び状開口部を備えた板、２２は板２１を回転しながらその回転角度を検出する駆動手段、２３は無終端環状導波管８と板２１を金属バネにより電気的に接触させる接触手段である。無終端環状導波管８の板２０と板２１の開口部の重なった場所に、プラズマ処理室１にマイクロ波を放出する図３に示すような幅４ｍｍ長さ４８ｍｍの平行四辺形のスロット２４が出現する。ただし無終端環状導波管８にマイクロ波を導入する部分に最も近いスロットの幅は略３．６ｍｍである。駆動手段２２により回転する板２１により、スロット長さを変えることなく中央から外寄りに移動する。
【００１７】
また、本発明プラズマ処理装置は、シーケンサーやコンピューターなどの不図示のコントローラーにより、これら機器を予め定めた順番により動作させ、基体をプラズマ処理している。
【００１８】
本発明プラズマ処理装置を用いて、基板２と窒化処理する。表面に２ｎｍ厚の酸化膜付きシリコン基板２を基板戴置台３に不図示手段により搬送し戴置する。次に、不図示の排気系を介してプラズマ処理室１を０．１Ｐａ以下まで排気する。続いて、処理用ガス導入手段５から５００ｓｃｃｍの窒素をプラズマ処理室１に導入する。次に排気系に設けられた不図示のコンダクタンスバルブを調整し、プラズマ処理室１を１３０Ｐａに保持する。続いて、スロット２４の中心が誘電体窓７中心と外周のほぼ中間に開口するように駆動手段２２により板２１を回転する。続いて、マイクロ波電源より１．５ｋＷのマイクロ波を、スロット付無終端環状導波管８、誘電体窓７を介して、プラズマ処理室１に供給する。マイクロ波は、無終端環状導波管８と板２０と板２１が電気的に接触しているのでスロット２４以外から漏洩しない。また、マイクロ波は、スロット２４間で定在波となるので、スロット２４間にプラズマを励起する。スロット２４の中心が誘電体窓７中心と外周のほぼ中間にあるので、プラズマは誘電体窓７中心と外周のほぼ中間に輪帯状に励起される。そして、プラズマ中の窒素イオンは、拡散しながら基板２近傍に到達し、基板２表面に発生したイオンシースにより加速され基板２に入射し、シリコン酸化膜を窒化する。３分経過後、マイクロ波電源を停止し、窒素ガス供給を停止し、プラズマ処理室１を０．１Ｐａ以下まで排気した後、基板２をプラズマ処理室１外に搬送する。
【００１９】
窒化処理後、基板２表面シリコン酸窒化膜の酸化シリコン膜換算厚さをＫＬＡテンコール社製エリプソメーターで測定したところ、ほぼ均一な分布であった。
【００２０】
続いて、圧力を５Paに変えて基板２を窒化処理する。このとき、スロット２４が最も外側寄りに開口するように駆動手段２２により板２１を回転する。そして、上記と同様に基板２を窒化処理する。
【００２１】
窒化処理後、基板２表面シリコン酸窒化膜の酸化シリコン膜換算厚さをＫＬＡテンコール社製エリプソメーターで測定したところ、ほぼ均一な分布であった。
【００２２】
プラズマは、最も外側寄りにスロット２４があるので、外側寄りに輪帯状に励起されるが、圧力が低いので拡散しやすく、基板近傍でほぼ均一な密度分布になる。
【００２３】
本実施例のように圧力等のプラズマ条件によりプラズマの拡散のしやすさが変化しても、二枚の金属板を相対移動することでスロットを移動しスロット近傍のプラズマ発生部を移動し、基板近傍のプラズマ密度分布を圧力によらずに容易に均一にできる。
【００２４】
（実施例２）
本発明プラズマ処理装置の第二の実施例を実施例１のプラズマ処理装置を用いて詳細に説明する。表面に２ｎｍ厚の酸化膜付きシリコン基板２を基板戴置台３に不図示手段により搬送し戴置する。次に、不図示の排気系を介してプラズマ処理室１を０．１Ｐａ以下まで排気する。続いて、処理用ガス導入手段５から５００ｓｃｃｍの窒素をプラズマ処理室１に導入する。次に排気系に設けられた不図示のコンダクタンスバルブを調整し、プラズマ処理室１を２６０Ｐａに保持する。続いて、スロット２４が中央寄りに開口するように駆動手段２２により板２１を回転する。続いて、マイクロ波電源より１．５ｋＷのマイクロ波を、スロット付無終端環状導波管８、誘電体窓７を介して、プラズマ処理室１に供給する。中央寄りにスロット２４があるので、プラズマは中央寄りに輪帯状に励起される。そして、プラズマ中の窒素イオンは、拡散しながら基板２の中央により多く到達し、基板２表面に発生したイオンシースにより加速され基板２に入射し、基板２中央のシリコン酸化膜をより多く窒化する。３分経過後、マイクロ波電源を停止する。
【００２５】
続いて、スロット２４が最も外側寄りに開口するように駆動手段２２により板２１を回転する。続いて、マイクロ波電源より１．５ｋＷのマイクロ波を、スロット付無終端環状導波管８、誘電体窓７を介して、プラズマ処理室１に供給する。最も外側寄りにスロット２４があるので、プラズマは外側寄りに輪帯状に励起される。そして、プラズマ中の窒素イオンは、拡散しながら基板２の外周により多く到達し、基板２表面に発生したイオンシースにより加速され基板２に入射し、基板２外周のシリコン酸化膜をより多く窒化する。６分経過後、マイクロ波電源を停止すし、窒素ガス供給を停止し、プラズマ処理室１を０．１Ｐａ以下まで排気した後、基板２をプラズマ処理室１外に搬送する。
【００２６】
窒化処理後、基板２表面シリコン酸窒化膜の酸化シリコン膜換算厚さをＫＬＡテンコール社製エリプソメーターで測定したところ、ほぼ均一な分布であった。
【００２７】
基板面内の中央と周辺のプラズマ処理量を一致させるため、基板外周ほど長時間処理すると良い。これは、基板外周ほど中心角度当りの面積が広く、また、壁などで再結合消滅するプラズマが多くなり、基板近傍のプラズマ密度が減りやすいためである。
【００２８】
本実施例のように圧力が高くプラズマが十分拡散しないような場合、基板面内プラズマ処理量分布はプラズマ密度の最も高いプラズマ発生部に近い場所ほど大きく、不均一になる。このような時、スロットの位置を変更する工程とマイクロ波をプラズマ処理室へ導入する工程を、スロットの位置を基板中央付近から外周付近に向かい移動しながら交互に繰り返すことで、基板面内プラズマ処理量分布を均一にできる。
【００２９】
本実施例においては、図３のような板を用いたが、例えば、図４、図５に示すような板の組合わせによりスロット２４の配置と形状を決めても良い。また、本実施例においては、スロット２４の配置をプラズマ処理中に一回変更したが、例えば中央、中間、外寄りと複数回変更しても良い。
【００３０】
（実施例３）
本発明プラズマ処理装置の第三の実施例を図６により詳述する。２０は無終端環状導波管８に固定されマイクロ波管内波長の１/２又は１/４毎に幅４ｍｍ長さ９０ｍｍの開口部を備えた板ただし無終端環状導波管にマイクロ波を導入する口に最も近いスロットの幅を３．６ｍｍとする、２１は風車状板、２６は扇状開口部を備えた板、２２は中空管２７を介し板２１を回転しながらその回転角度を検出する駆動手段、２５は軸２８を介し板２６を回転しながらその回転角度を検出する駆動手段、２３は板２１と板２６と無終端環状導波管８を金属バネにより電気的に接続する接触手段、２９は板２６端部と板２０を金属バネにより電気的に接続する接触手段である。無終端環状導波管８の板２０と板２１と板２６の開口部の重なった場所に、プラズマ処理室１にマイクロ波を放出する図７に示すような幅４ｍｍと３．６ｍｍ長さ４０〜６０ｍｍの平行四辺形のスロット２４が出現する。このスロット２４は、駆動手段２２により回転する板２１により中央寄り端部の位置を変え、駆動手段２５により回転する板２６により周辺寄り端部の位置を変え、スロットの配置と長さを変える。
【００３１】
本発明プラズマ処理装置を用いて、基板２を窒化処理する。表面に２ｎｍ厚の酸化膜付きシリコン基板２を基板戴置台３に不図示手段により搬送し戴置する。次に、不図示の排気系を介してプラズマ処理室１を０．１Ｐａ以下まで排気する。続いて、処理用ガス導入手段５から５００ｓｃｃｍの窒素をプラズマ処理室１に導入する。次に排気系に設けられた不図示のコンダクタンスバルブを調整し、プラズマ処理室１を２６０Ｐａに保持する。続いて、スロット２４がスロット長４０ｍｍで最も中央寄りに開口するように、駆動手段２２、駆動手段２５により板２１、板２６を回転する。続いて、マイクロ波電源より１．５ｋＷのマイクロ波を、スロット付無終端環状導波管８、誘電体窓７を介して、プラズマ処理室１に供給する。マイクロ波は、無終端環状導波管８と板２０と板２１が電気的に接触しているのでスロット２４以外から漏洩しない。また、マイクロ波は、スロット２４間で定在波となるので、スロット２４間にプラズマを励起する。最も中央寄りにスロット２４があるので、プラズマは中央寄りに輪帯状に励起される。そして、プラズマ中の窒素イオンは、拡散しながら基板２近傍の中央寄りにより多く到達し、基板２表面に発生したイオンシースにより加速され基板２に入射し、基板中央寄りのシリコン酸化膜をより多く窒化する。３分経過後、マイクロ波電源を停止し、窒素ガス供給を停止し、プラズマ処理室１を０．１Ｐａ以下まで排気した後、基板２をプラズマ処理室１外に搬送する。
【００３２】
以上説明したように、本実施例は、三枚の金属板を相対移動しスロットの長さと位置を変更することにより、最もプラズマ密度の高いスロット近傍のマイクロ波プラズマ発生部を移動し、基板近傍のプラズマ密度分布を容易に変更できる。
【００３３】
（実施例４）
本発明プラズマ処理装置の第四の実施例を図８により詳述する。１はプラズマ処理室、２は基板、３は基板２を保持する基板載置台、５は処理用ガス導入手段、６は排気口、３１はマイクロ波をプラズマ処理室１に導入するためのスロット付無終端環状導波管、３３はプラズマ処理室１内にマイクロ波を導入する誘電体壁、３２はマイクロ波管内波長の１/２又は１/４毎に設けたスロット、３０は無終端環状導波管を上下する駆動手段である。誘電体壁３３は、駆動手段３０により上下する無終端環状導波管３１の移動範囲よりも長い。
【００３４】
本発明プラズマ処理装置を用いて、基板２を窒化処理する。表面に２ｎｍ厚の酸化膜付きシリコン基板２を不図示手段により搬送し戴置する。次に不図示の排気系を介してプラズマ処理室１を０．１Ｐａ以下まで排気する。続いて、処理用ガス導入手段５から５００ｓｃｃｍの窒素をプラズマ処理室１に導入する。次に排気系に設けられた不図示のコンダクタンスバルブを調整し、プラズマ処理室１を１３０Ｐａに保持する。続いて、スロット３２が基板２から最も離れた高さになるように駆動手段３０により無終端環状導波管３１を移動する。続いて、マイクロ波電源より１．５ｋＷのマイクロ波を、スロット付無終端環状導波管３１、誘電体窓３３を介して、プラズマ処理室１に供給する。マイクロ波は、スロット３２間で定在波となるので、スロット３２間にプラズマを励起する。最も離れた高さにスロット３２があるので、プラズマは基板２から最も離れた高さに誘電体窓３３面に沿って帯状に励起される。そして、プラズマ中の窒素イオンは、拡散しながら基板２中央近傍により多く到達し、基板２表面に発生したイオンシースにより加速され基板２に入射し、基板中央のシリコン酸化膜をより多く窒化する。２分経過後、マイクロ波電源を停止し、窒素ガス供給を停止し、プラズマ処理室１を０．１Ｐａ以下まで排気した後、基板２をプラズマ処理室１外に搬送する。
【００３５】
続いて、スロット３２が基板２とほぼ同じ高さになるように駆動手段３０により無終端環状導波管３１を移動し、新たに基板２を窒化処理する。基板２とほぼ同じ高さにスロット３２があるので、プラズマは基板２とほぼ同じ高さに誘電体窓３３面に沿って帯状に励起される。そして、プラズマ中の窒素イオンは、拡散しながら基板２外周近傍により多く到達し、基板２表面に発生したイオンシースにより加速され基板２に入射し、基板外周寄りのシリコン酸化膜をより多く窒化する。
【００３６】
スロット付無終端環状導波管を上下することにより、スロット近傍にできるプラズマ発生部を上下し、プラズマ発生部と基板の距離を変更する。プラズマは拡散経路が長いほど拡散がすすむ。つまり、拡散経路が長いほどプラズマ分布は基板中央近傍の密度が高くなり、短いほど基板外周近傍の密度が高くなる。
【００３７】
以上説明したように本実施例は、スロットを設けた環状導波管を上下しスロット位置を変更することにより、最もプラズマ密度の高いスロット近傍のマイクロ波プラズマ発生部を移動し、基板近傍のプラズマ密度分布を容易に変更できる。
【００３８】
（実施例５）
本発明プラズマ処理装置の第五の実施例を図９により詳述する。３４は無終端環状導波管３１に固定されマイクロ波管内波長の１/２又は１/４毎に幅４ｍｍ長さ９０ｍｍの開口部を備えた板ただし無終端環状導波管にマイクロ波を導入する口に最も近いスロットの幅を３．６ｍｍとする、３５は楔状開口部を備えた板、３６は板３５を回転する駆動手段、３７は板３４と３５を電気的に接続する接触手段である。無終端環状導波管３１の板３４と板３５の開口部の重なった場所に、プラズマ処理室１にマイクロ波を放出する図１０に示すような幅４ｍｍと３．６ｍｍ長さ４０〜６０ｍｍの台形のスロット３８が出現する。このスロット３８は、駆動手段３６により回転する板３５により開口長さを変える。
【００３９】
本発明プラズマ処理装置を用いて、基板２を窒化処理する。表面に２ｎｍ厚の酸化膜付きシリコン基板２を基板戴置台３に不図示手段により搬送し戴置する。次に、不図示の排気系を介してプラズマ処理室１を０．１Ｐａ以下まで排気する。続いて、処理用ガス導入手段５から５００ｓｃｃｍの窒素をプラズマ処理室１に導入する。次に排気系に設けられた不図示のコンダクタンスバルブを調整し、プラズマ処理室１を１３０Ｐａに保持する。続いて、スロット３８がスロット長４０ｍｍで開口するように、駆動手段３６により板３５を回転する。続いて、マイクロ波電源より１．５ｋＷのマイクロ波を、スロット付無終端環状導波管３１、誘電体窓３３を介して、プラズマ処理室１に供給する。マイクロ波は、無終端環状導波管３１と板３５が電気的に接触しているのでスロット３８以外から漏洩しない。また、マイクロ波は、スロット３８間で定在波となるので、スロット３８間にプラズマを励起する。プラズマ中の窒素イオンは、拡散しながら基板２近傍に到達し、基板２表面に発生したイオンシースにより加速され基板２に入射し、シリコン酸化膜を窒化する。３分経過後、マイクロ波電源を停止し、窒素ガス供給を停止し、プラズマ処理室１を０．１Ｐａ以下まで排気した後、基板２をプラズマ処理室１外に搬送する。
【００４０】
スロット長をマイクロ波管内波長の１／４とほぼ同じ長さである略４０ｍｍとすると、スロットから放出されるマイクロ波は非常に小さくなる。また、スロット長をマイクロ波管内波長の半分とほぼ同じ略８０ｍｍとするとほぼ全てのマイクロ波がスロットから放出される。スロット長をより好ましくは４０から５０ｍｍの間で調整することにより、各スロットからの放出量バランスを保ちながら、マイクロ波放出量を増やすことができる。プラズマ発生部密度はマイクロ波放出量に応じて増減するので、スロット長を変更することでプラズマ発生部密度を増減できる。
【００４１】
以上説明したように本実施例は、スロット長を変更しプラズマ処理室内に導入するマイクロ波電力を変更することでプラズマ発生部密度を変更し、基板近傍プラズマ密度を簡易に変更できる。
【００４２】
（実施例６）
本発明プラズマ処理装置の第七の実施例を図１１に示す。本実施例のプラズマ処理装置は、図６と図９を組合わせたものである。
【００４３】
本発明プラズマ処理装置を用いて、基板２を窒化処理する。表面に２ｎｍ厚の酸化膜付きシリコン基板２を不図示手段により搬送し戴置する。次に不図示の排気系を介してプラズマ処理室１を０．１Ｐａ以下まで排気する。続いて、処理用ガス導入手段５から５００ｓｃｃｍの窒素をプラズマ処理室１に導入する。次に排気系に設けられた不図示のコンダクタンスバルブを調整し、プラズマ処理室１を１３０Ｐａに保持する。続いて、プラズマ処理室１側面にあるスロット３８のスロット長が４５ｍｍになるように駆動手段３６により板３５を回転する。また、プラズマ処理室１上面にあるスロット２４が最も中央寄りでスロット長４２ｍｍになるように駆動手段２２、２５で板２１、２６を回転する。続いて、マイクロ波電源より１．５ｋＷのマイクロ波を、スロット付無終端環状導波管８、３１、誘電体窓７、３３を介して、プラズマ処理室１に供給する。マイクロ波は、スロット２４間とスロット３８間で定在波となるので、スロット２４間とスロット３８間にプラズマを励起する。プラズマ中の窒素イオンは、拡散しながら基板２近傍に到達し、基板２表面に到達し、シリコン酸化膜を窒化する。プラズマ処理室１上面に励起したプラズマは基板２中央を主に窒化し、プラズマ処理室１側面に励起したプラズマは基板２外周を主に窒化する。これらの窒化量をスロット２４、３８の長さや位置により調整することで、基板２面内窒化量を均一にする。３分経過後、マイクロ波電源を停止し、窒素ガス供給を停止し、プラズマ処理室１を０．１Ｐａ以下まで排気した後、基板２をプラズマ処理室１外に搬出する。
【００４４】
以上説明したように、本実施例はプラズマ処理室側面と上面にそれぞれスロット付環状導波管を備え各々のスロットの位置と長さを変更することで、プラズマ処理室側面と上面に励起するプラズマの密度と分布を変更し、もって基板近傍プラズマ密度分布を均一にすることができる。
【００４５】
（実施例７）
本発明プラズマ処理装置の第七の実施例を図１２により詳細に説明する。１はプラズマ処理室、４１は無終端環状導波管、４２は無終端環状導波管４１を上下方向に移動する駆動手段、４４はスロットを備え交換可能なスロット板、４３は無終端環状導波管４１とスロット板４４を金属バネにより電気的に接触させる接触手段、４５は交換用スロット板を格納する格納所、４６は無終端環状導波管４１に設置したスロット板４４を格納所４５に格納したスロット板４４と交換する交換手段、４７はスロット板４４の所定の場所に円錐状金属ピンを設け更に無終端環状導波管４１の所定の場所にすり鉢状穴を設け勘合させる位置決め手段である。
【００４６】
本発明プラズマ処理装置のスロット板４４を以下のように交換する。無終端環状導波管４１を駆動手段４２により上昇する。続いて、スロット板４４を交換手段４６により格納所４５の所定の場所に搬送する。続いて、所望のスロット板４４を格納所４５からプラズマ処理室１の上に搬送する。そして、駆動手段４２により無終端環状導波管４１を下降する。無終端環状導波管４１とスロット板４４とプラズマ処理室１は、互いに接触手段４３により電気的に接触し、マイクロ波を漏出しない。
【００４７】
以上説明したように本実施例は、スロット板を交換することでプラズマ処理室へマイクロ波を導入するスロットの形と位置を簡易に変更できる。
本発明は、半導体基板の窒化に限定するものではなく、例えば、半導体基板、液晶基板等の半導体製造プロセスに用いるエッチング装置、アッシング装置、ＣＶＤ装置、窒化装置、酸化装置等のプラズマ処理装置にも有効である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明第一の実施例を説明する図。
【図２】従来技術を説明する図。
【図３】本発明第一の実施例のスロット詳細を説明する図。
【図４】本発明第一の実施例のスロット詳細を説明する図。
【図５】本発明第一の実施例のスロット詳細を説明する図。
【図６】本発明第三の実施例を説明する図。
【図７】本発明第三の実施例のスロット詳細を説明する図。
【図８】本発明第四の実施例を説明する図。
【図９】本発明第五の実施例を説明する図。
【図１０】本発明第五の実施例のスロット詳細を説明する図。
【図１１】本発明第六の実施例を説明する図。
【図１２】本発明第七の実施例を説明する図。
【符号の説明】
【００４９】
１  プラズマ処理室
２  基板
３  基板戴置台
５  ガス導入手段
６  排気口
７  誘電体窓
８  無終端環状導波管
１０  冷却水路
１１  スロット
２０  板
２１  板
２２  駆動手段
２３  接触手段
２４  スロット
２５  駆動手段
２６  板
２７  中空管
２８  軸
２９  接触手段
３０  駆動手段
３１  無終端環状導波管
３２  スロット
３３  誘電体壁
３４  板
３５  板
３６  駆動手段
３７  接触手段
３８  スロット
４１  無終端環状導波管
４２  駆動手段
４３  接触手段
４４  スロット板
４５  格納所
４６  交換手段
４７  位置決め手段
【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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