【事件の表示】
　特許第３１８１４７３号「プラズマ処理装置」の請求項１ないし３に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第３１８１４７３号の請求項１ないし３に係る特許を維持する。
【理　由】
１．手続の経緯
　特許第３１８１４７３号「プラズマ処理装置」の請求項１乃至３に記載された発明についての出願は、平成６年７月７日に出願され平成１３年４月２０日にその発明についての特許の設定登録がなされた。 その後、その特許について、異議申立人　山口　雅行　より特許異議の申立がなされ、取消の理由が通知され、その所定の期間内である平成１４年５月１日に特許異議意見書と訂正請求書が提出されたものである。
　
２．訂正の適否についての判断
（１）訂正の内容
ア．訂正事項ａ
　本件特許請求の範囲の請求項１の記載「気密な処理容器内においてサセプタ上に載置された被処理体に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、前記処理容器を導電性材料により形成し、前記サセプタと対向するアンテナ部材を配置し、前記アンテナ部材の一端と前記処理容器またはサセプタとの間にプラズマ発生用の高周波電源を接続し、前記アンテナ部材の他端を開放端とすることを特徴とするプラズマ処理装置。」を、
「気密な処理容器内においてサセプタ上に載置された被処理体に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、前記処理容器を導電性材料により形成し、前記サセプタと対向する
渦巻状に巻回して構成した
　
イ．訂正事項ｂ
　本件明細書の段落【０００９】の記載「【課題を解決するための手段】第１の発明は、上記問題点を解決するために、気密な処理容器内においてサセプタ上に載置された被処理体に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、前記処理容器を導電性材料により形成し、前記サセプタと対向するアンテナ部材を配置し、前記アンテナ部材の一端と前記処理容器またはサセプタとの間にプラズマ発生用の高周波電源を接続し、前記アンテナ部材の他端を開放端とするように構成したものである。」を
 「【課題を解決するための手段】第１の発明は、上記問題点を解決するために、気密な処理容器内においてサセプタ上に載置された被処理体に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、前記処理容器を導電性材料により形成し、前記サセプタと対向する
渦巻状に巻回して構成した
　
ウ．訂正事項ｃ
　本件明細書の段落【００２６】右欄第４行目及び段落【００７７】の第４行目から第５行目の「容器結合」の記載を「容量結合」にそれぞれ訂正する。
　
（２）訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
　訂正事項ａについて
　「アンテナ部材」を「
渦巻状に巻回して構成した
　訂正事項ｂについて
　「アンテナ部材」を「
渦巻状に巻回して構成した
　訂正事項cについて
　「容器結合」の記載が、正しくは「容量結合」であることは、段落【０００８】等の記載からみて明白であるから、この訂正は、誤記の訂正を目的とする訂正に該当し、かつ、新規事項の追加に該当せず、また、実質上特許請求の範囲を拡張・変更するものではない。
　
（３）むすび
　以上のとおりであるから、上記訂正は、特許法等の一部を改正する法律（平成６年法律第１１６号）附則第６条第１項の規定によりなお従前の例によるとされる、特許法１２０条の４第３項において準用する平成６年法律第１１６号による改正前の特許法第１２６条第１項ただし書、第２及び３項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
　
３．特許異議申立についての判断
（１）申立の理由の概要
　異議申立人　山口　雅行　は、請求項１乃至３に係る発明は、甲第１号証（特開昭６３−１１８０７４号公報）と同一の発明であり、特許法第２９条第１項第３号に該当し、
また、請求項１乃至３に係る発明は、甲第１号証（特開昭６３−１１８０７４号公報）、甲第２号証（特開平１−２９６６００号公報）、甲第１号証及び甲第３号証（特開平２−１２２０７７号公報）、または甲第２号証及び甲第３号証に記載された発明に基づいて容易に発明し得たものであり、特許法第２９条第２項の規定により特許を受けることができない発明であり、従って、上記請求項１乃至３の発明に係る特許は、いずれも同法第１１３条第２号により取り消すべきものであると主張している。（取消理由１）
　さらに、異議申立人は、請求項１及び請求項３に係る発明は記載に不備があり、特許法第３６条第５項および第６項に規定する要件を満たしてないため、同法第１１３条第４号により取り消すべきものであると主張している。（取消理由２）
　
（２）本件請求項１乃至３に係る発明
　上記２．で示したように上記訂正が認められるから、本件の請求項１乃至３に係る発明（以下それぞれ「本件発明１」「本件発明２」及び「本件発明３」という）は、上記訂正請求に係る訂正明細書の特許請求の範囲の請求項１乃至３に記載された事項により特定されるとおりのものである。
　
（３）刊行物等
　特許異議申立人が証拠として提示した刊行物には、それぞれ、以下のような発明が記載されている。
　
　刊行物１：特開昭６３−１１８０７４号公報（甲第１号証）
　上記刊行物１には、「第２図にＰＩ・ＣＶＤ装置の略図を示す。装置の基本構成はダイヤモンド状炭素膜を合成する基本３９を設置する真空容器３７と、原料であるメタンガス４２を導入しプラズマ化するプラズマ発生容器４５から成っている。まず、基体３９を接地されている基体ホルダー３８に取付け真空容器３７とプラズマ発生容器４５を密閉し、バルブ３６を開き真空ポンプ３５で１０-4Ｔｏｒｒ程度に真空排気する。次に原料のメタンガス４２と補助ガスのアルゴンガス４３をプラズマ発生容器４５へ導入し例えば圧力０．２Ｔｏｒｒとし、この混合ガスを高周波電源４０とプラズマ発生容器４５の外周に巻回したプラズマ発生電極４６とでプラズマ化する。」（第２頁左上欄１１行〜第２頁右上欄４行）、
「ＰＩ・ＣＶＤ法ではダイヤモンド状炭素膜以外にも、原料ガス，補助ガスを変えることで多種類の薄膜が合成できる。」（第２頁右上欄１１〜１３行）、
「プラズマ発生容器４５の材質は、プラズマのスパッタリング作用で管壁材質がたたき出され膜特性を劣化させないこと、高周波電力が効率良く原料ガスをプラズマ化させることなどの理由からガラスが用いられる。」（第２頁左下欄５〜９行）、
と記載されると共に、第２図に薄膜形成装置の原理図が第３図に従来の薄膜形成装置の原理図が示されている。
　ここで、上記第２，３図を参照すると「プラズマ発生電極」は「プラズマ発生容器」に巻回され一端が「高周波電源」の一端に接続され、他端が開放されたものであり「基体ホルダー」と「高周波電源」の他端が接地されたものである。
　
　刊行物２：特開平１−２９６６００号公報（甲第２号証）
　上記刊行物２には、「この凹部２の内周面と導入管４との間に金属製の環状放電電極５が配置され、またこの電極５に対応して容器１の外側に金属製の環状放電電極６が配置される。これら電極５、６から離れた領域で反応容器１内に試料ホルダ７が配置される。」（第２頁右上欄１３〜１８行）、
「容器１はその下方でベース８と密封状態で結合でき、前記反応原料ガスの導入管４に対して、試料ホルダ７の下側で前記ベース８に真空排気、廃ガスの排気口９が形成されている。」（第２頁右上欄２０〜左下欄４行）、
「中心軸線上にある環状放電電極５に対して、マッチングボックス１０を介して高周波（ＲＦ）電源１１が接続され、高周波遮断フィルタ１２を介して正、又は負の可変直流電圧電源が切替えにより選択して、高周波電源１１と重畳して前記電極５に印加できるように構成され、電源の他端はそれぞれ接地されている。」（第２頁左下欄５行〜１１行）と記載され、容器外の環状放電電極５、６間でプラズマを発生させる発明が記載されている。
　
　刊行物３：特開平２−１２２０７７号公報（甲第３号証）
　上記刊行物３には、「第１図は本発明の堆積膜形成装置の実施例を示す説明概略図であり、１は反応容器、２はＮ２など単独ではプラズマ反応で堆積し得ない原料ガスの導入口、３はＳｉＨ４など単独でもプラズマ反応で堆積し得る原料ガスの導入口、４はターボ分子ポンプなどに接続された排気口、５はＳｉなどの基体、６は基体５のための支持体、８は反応容器１内に高周波出力を投入するメッシュ電極、９は電極８に接続された周波数１３．５６ＭＨｚなどの高周波電源、１０は石英窓、１１は石英窓１０を通して基体５に光を照射するＸｅランプなどの光源、１２は接地されたメッシュ電極である。」（第２頁右下欄１１行〜第３頁左上欄２行）、
「電界は主として高周波電極８と接地電極１２との間にかかり、濃いプラズマが生じる。」（第３頁右上欄６行〜７行）
と記載され、高周波出力を投入するメッシュ電極を有し、接地されたメッシュ電極との間にプラズマを生じさせる構成としたプラズマ処理装置が記載されている。
　また、従来例として、「図中、１は反応容器、２はＮ２など単独ではプラズマ反応で堆積し得ない原料ガスの導入口、３はＳｉＨ４など単独でもプラズマ反応で堆積し得る原料ガスの導入口、４はターボ分子ポンプなどに接続された排気口、５はＳｉなどの基体、６は基体５のための支持体、７は石英管、８は石英管７を通して該管内に高周波電力を投入する電極、９は電極８に接続された周波数１３．５６ＭＨｚなどの高周波電源、１０は石英窓、１１は石英窓１０を通して基体５に光を照射するＸｅランプなどの光源である。
第２図に示す装置を用いる場合には、まず、導入口２、３よりＮ２やＳｉＨ４などの原料ガスを反応容器１中に導入し、排気口４とポンプとの間に設置されたコンダクタンスバルブを調節して反応容器内の圧力を１〜１００ｍｔｏｒｒに保つ。」（第２頁左上欄１３行〜同頁右上欄８行）、
「高周波電源９で発生した１００〜１０００Ｗの高周波出力を電極８に印加し、反応容器１内にプラズマを発生させ、ＳｉＮなどの膜を堆積させる。この場合には、プラズマ密度は石英管内部で最も濃く、基体５付近では薄くなり、基体シース電位は５〜５０Ｖになるので高速イオンに起因するダメージ及びストレスは低減する。」（第２頁右上欄１３〜２０行）、
と記載され、石英管７を通して該管内に高周波電力を投入する電極を有するプラズマ処理装置が記載されている。
　
（４）新規性・進歩性（取消理由１）についての対比・判断
　本件発明１と上記刊行物１乃至３とを対比すると、これら刊行物に記載された発明は、そのいずれにも、本件発明を特定する事項である、導電性処理容器とサセプタを有するプラズマ処理装置に用いられる「渦巻状に巻回して構成したアンテナ部材」であって、その「一端と前記処理容器またはサセプタとの間にプラズマ発生用の高周波電源を接続し、前記アンテナ部材の他端を開放端とする」備え、誘導結合と容量結合とを組み合わせたプラズマを発生させる構成とした「アンテナ部材」はない。
　すなわち、刊行物１に記載の電極は、その一端が開放端となっているもののプラズマ発生容器４５の外周に巻回される構成となっており、平面的な渦巻き状の電極にはなりえない。
　刊行物２に記載の電極は、環状電極であって、容器外の環状放電電極５、６間でプラズマを発生させる構成となっており、渦巻き状ではないし、電極の一端が開放端となっているともいえず、環状放電電極間の容量結合でプラズマを発生させるものである。
　刊行物３に記載の電極は、メッシュ状電極であり、接地されたメッシュ電極との間にプラズマを発生する構成となっており、渦巻き状ではないし、電極の一端が開放端となっているともいえず、メッシュ電極間の容量結合でプラズマを発生させるものである。また、従来例に記載の電極に関しては、石英管７に取り付けられ、該管内に高周波電力を投入することが記載されているにとどまり、これらのことからして、刊行物３にも、一端が開放端となっている渦巻き状の電極を適用し得るような記載はなにもない。
　そして、当該事項により、本件請求項１に係る発明は、アンテナ部材による誘導性結合と、アンテナ部材と処理容器またはサセプタとの間の容量結合を組み合わせてプラズマを発生させることができ、従来より、より低圧下でプラズマを発生させることができるという顕著な効果を奏するものであるから、本件発明１は、刊行物１に記載の発明と同一とはいえず、また、上記刊行物１乃至３に記載の発明から容易に発明することができたものとはいえない。
　
　本件発明２及び３は、本件発明１を引用し本件発明１を限定するものであるから、本件発明１が容易でない以上、本件発明２及び３も容易であるとすることはできない。
　
（５）記載不備（取消理由２）についての判断
　異議申立人は、請求項１の記載では、図１２乃至図１５に記載されたようなプラズマを発生させることができないようなアンテナ部材も含まれており、請求項１の要件を満たしているものであっても、アンテナ部材の形状や寸法等によっては所定の効果が得られない場合があるため、本件請求項１は、特許を受けようとする発明の構成に欠くことができない事項のみを記載したものではなく、特許法第３６条第５項に規定する要件を満たしていないと主張している。
　しかしながら、訂正された請求項１において、アンテナ部材が渦巻き状のものに限定されており、明細書中の記載を見ても、渦巻き状のアンテナのものは、低圧力中でもプラズマを発生することが可能であることが記載されているため、異議申立人の主張するこの点についての記載不備は、解消されている。
　また、異議申立人は、請求項３におけるプラズマ処理装置の真空度に関し、真空度を「１０Ｔｏｒｒ〜１×１０-6Ｔｏｒｒの間」としている点が、発明の詳細な説明に記載されていないので、３６条５項に規定する要件を満たしていないと主張している。
　しかしながら、低圧力側である１×１０-6Ｔｏｒｒの範囲については、段落【００３１】に「プラズマは１×１０-3Ｔｏｒｒ〜１×１０-6Ｔｏｒｒの間のかなり低い圧力下でも発生する」との記載がある。高圧力側である１０Ｔｏｒｒの範囲については、段落【０００８】に「１×１０-3以下の低圧力でもプラズマを発生させることができる」と記載されており、「低圧力でも」プラズマを発生できるが、高圧側は特に限定していない表現となっている。ここで、常識的な範囲であればプラズマを発生しうることは明らかであるし、１０Ｔｏｒｒという範囲は、直接的な記載はなくとも、当業者であれば技術常識的な範囲を記載したものと認められるから、請求項３の記載は、発明の詳細な説明に記載されているに等しい範囲を記載したものといえる。
　したがって、本件請求項３は、特許法第３６条の要件を満たすものである。
　
４．むすび
　以上のとおりであるから、特許異議申立の理由及び証拠によっては、本件の特許請求の範囲第１項乃至第３項に係る特許を取り消すことができない。
　また、他に本件の特許請求の範囲第１項乃至第３項に係る特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１４年１０月２４日（２００２．１０．２４）
【訂正の要旨】
ア．訂正事項ａ
　本件の特許請求の範囲の請求項１の記載「気密な処理容器内においてサセプタ上に載置された被処理体に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、前記処理容器を導電性材料により形成し、前記サセプタと対向するアンテナ部材を配置し、前記アンテナ部材の一端と前記処理容器またはサセプタとの間にプラズマ発生用の高周波電源を接続し、前記アンテナ部材の他端を開放端とすることを特徴とするプラズマ処理装置。」を、
「気密な処理容器内においてサセプタ上に載置された被処理体に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、前記処理容器を導電性材料により形成し、前記サセプタと対向する
渦巻状に巻回して構成した
　と訂正する。
イ．訂正事項ｂ
　本件明細書の段落【０００９】の記載「【課題を解決するための手段】第１の発明は、上記問題点を解決するために、気密な処理容器内においてサセプタ上に載置された被処理体に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、前記処理容器を導電性材料により形成し、前記サセプタと対向するアンテナ部材を配置し、前記アンテナ部材の一端と前記処理容器またはサセプタとの間にプラズマ発生用の高周波電源を接続し、前記アンテナ部材の他端を開放端とするように構成したものである。」を、
「【課題を解決するための手段】第１の発明は、上記問題点を解決するために、気密な処理容器内においてサセプタ上に載置された被処理体に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、前記処理容器を導電性材料により形成し、前記サセプタと対向する
渦巻状に巻回して構成した
ウ．訂正事項ｃ
　本件明細書の段落【００２６】右欄第４行目及び段落【００７７】の第４行目から第５行目の「容器結合」の記載を「容
量
（５４）【発明の名称】
プラズマ処理装置
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　気密な処理容器内においてサセプタ上に載置された被処理体に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、前記処理容器を導電性材料により形成し、前記サセプタと対向する
渦巻状に巻回して構成した
　【請求項２】　前記アンテナ部材と前記サセプタとの間に位置する前記処理容器の壁部は誘電体により形成されることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
　【請求項３】　前記処理容器内に処理ガスを導入して１０Ｔｏｒｒ〜１×１０−６Ｔｏｒｒの間の真空度に保って、前記被処理体をプラズマ処理することを特徴とする請求項１または請求項２記載のプラズマ処理装置。
　【請求項４】　気密な処理容器内においてサセプタ上に載置された被処理体に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、前記サセプタと対向させて一端が開放されると共に他端がプラズマ発生用の高周波電源に接続されたアンテナ部材を配置し、前記処理容器の側壁部に、この処理容器内のプラズマ密度を高めるためのプラズマ密度高化手段を設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。
　【請求項５】　前記プラズマ密度高化手段は、前記処理容器に巻回されたコイル部と、このコイル部に接続される補助高周波電源とにより構成されることを特徴とする請求項４記載のプラズマ処理装置。
　【請求項６】　前記プラズマ密度高化手段は、前記処理容器に巻回されたコイル部と、このコイル部に接続される直流電源とにより構成されることを特徴とする請求項４記載のプラズマ処理装置。
　【請求項７】　前記プラズマ密度高化手段は、前記処理容器の外側に配置された永久磁石よりなることを特徴とする請求項４記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【産業上の利用分野】
　本発明は、プラズマ処理装置に関する。
　【０００２】
　【従来の技術】
　一般に、半導体製造工程の一部にあっては、被処理体としての半導体ウエハに対して各種の処理、例えばプラズマエッチング等を施すために例えばプラズマ処理装置が用いられている。この種のプラズマ処理装置にあっては、例えば２枚の平板状の電極を平行に処理容器内に位置させ、これらの間にプラズマ発生用の高周波電源から例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を印加することによりプラズマを発生させ、これによりウエハ表面にエッチング等の処理を施すようになっている。上述のような平行平板電極間に発生したプラズマは、電界が一方の電極から他方の電極に向けられた交番電界となることからこの電界に沿って電子が吸引されて気体分子と衝突し、これにより活性種が発生し、この活性種がウエハ表面と衝突してエッチングが行われることになる。
　【０００３】
　【発明が解決しようとする課題】
　ところで、半導体製品の高密度化、例えばＤＲＡＭに例をとれば４Ｍ、１６Ｍビットの記憶容量から６４Ｍ、２５６Ｍビットの記憶容量へ移行するに従って、更に細かな微細加工が要求されており、そのために、エッチング等の方向性を向上するために低い圧力領域でプラズマを発生させることが求められている。
　【０００４】
　しかしながら、上述したような平行平板電極型のプラズマ処理装置にあっては、電極間に形成される静電容量による結合回路であるために両電極間に電界は発生するが磁界が発生し難く、そのために磁場によるプラズマの閉じ込めが十分ではないことからプラズマの圧力領域は１×１０−２Ｔｏｒｒ以上となり、比較的圧力が高かった。そのために、エッチングを行う時の活性種が気体分子の散乱を受けやすくなって方向性が劣化し、６４Ｍや２５６ＭビットＤＲＡＭ等において必要とされる、形状のシャープなエッチング加工を施すことができないという問題点があった。また、このようにエッチング圧力が高いとエッチングによって発生した副生成物も十分に排出することができず、このためにエッチング形状が一層劣化するのみならず、エッチングレートも低下してしまうという問題点も発生していた。
　【０００５】
　このような問題点に対して、処理容器の上方にマグネットを配置して、これより発生する磁場により処理領域中のイオンを閉じ込めてエッチングを効率的に行う方法や、特開平３−７９０２７号公報に示されるように渦巻状のコイルの両端に高周波電圧を印加し、このコイルに高周波電流を流してインダクタンス成分を利用することによりプラズマを発生する方法が提案されている。
　【０００６】
　しかしながら、マグネットを利用した装置にあってはこれを回転させるための機構等が別個に必要となるためにコストの大幅な上昇を余儀されて好ましくない。また、コイルの両端に高周波電圧を印加する、いわゆる誘導結合型の装置にあっても必要とされる低圧力領域で十分にプラズマを発生させることは困難であった。
　【０００７】
　また、この種のプラズマ処理装置を用いてＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により成膜処理を行う場合には、処理容器内に付着する不要な成膜を除去するためにプラズマを立てながらクリーニングガス等を用いて定期的或いは不定期的にクリーニング処理が行われるが、この場合、主としてサセプタ直上の処理空間のみにプラズマが凝集する傾向にあり、処理容器内壁まで活性種が届き難く、従って、クリーニング時間が比較的長くなるという問題点がある。
　【０００８】
　本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、アンテナ部材のインダクタンスによる誘導結合とアンテナ部材と処理容器との間の容量結合とを組み合わせることにより１×１０−３Ｔｏｒｒ以下の低圧力でもプラズマを発生させることができるプラズマ処理装置を提供することにある。
　【０００９】
　【課題を解決するための手段】
　第１の発明は、上記問題点を解決するために、気密な処理容器内においてサセプタ上に載置された被処理体に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、前記処理容器を導電性材料により形成し、前記サセプタと対向する
渦巻状に巻回して構成した
　【００１０】
　第２の発明は、上記問題点を解決するために、気密な処理容器内においてサセプタ上に載置された被処理体に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、前記サセプタと対向させて一端が開放されると共に他端がプラズマ発生用の高周波電源に接続されたアンテナ部材を配置し、前記処理容器の側壁部に、この処理容器内のプラズマ密度を高めるためのプラズマ密度高化手段を設けるようにしたものである。
　【００１１】
　【００１２】
　【作用】
　第１の発明は、以上のように構成したので、サセプタと対向して配置されたアンテナ部材と処理容器またはサセプタとの間に高周波電源を接続し、高周波電圧を印加することによりアンテナ部材からの電波及びアンテナ部材と処理容器との間の電界の作用により処理容器内にプラズマが発生することになる。このプラズマは１×１０−３Ｔｏｒｒ以下の低圧力状態においても発生し、従って、例えばエッチング時の方向性を改善することが可能となる。
　【００１３】
　第２の発明は、以上のように構成したので、サセプタと対向して配置されたアンテナ部材に高周波電源を接続して高周波電圧を印加することにより、アンテナ部材からの電波により処理容器内にプラズマが発生することになる。このプラズマは１×１０−３Ｔｏｒｒ以下の低圧力状態においても発生する。そして、処理容器の側壁部に設けたプラズマ密度高化手段は、これより発生する電界や磁界の作用により、更にプラズマを補助的に発生させたり或いはプラズマを閉じ込めるように作用し、結果的に処理容器内のプラズマ密度を高める。このようにプラズマ密度を高めることにより例えばエッチング時にあってはそのエッチング速度を改善することができる。上記プラズマ密度高化手段としては、処理容器の側壁部に巻回したコイル部に補助高周波電源或いは直流電源を接続したものや、処理容器の外側に例えばその周方向に等間隔で配置した永久磁石を用いることができる。
　【００１４】
　【００１５】
　【００１６】
　【実施例】
　以下に、本発明に係るプラズマ処理装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。まず、第１の発明のプラズマ処理装置について説明する。図１は第１の発明に係るプラズマ処理装置の一例を示す部分破断概略構成図、図２は本発明のプラズマ処理装置の一例を示す断面図、図３は図２に示す装置の処理容器内の電子等の動きを示す模式図である。
　【００１７】
　本実施例においては、本発明に係るプラズマ処理装置をプラズマエッチング装置に適用した場合について説明する。このプラズマエッチング装置２は、処理容器４の天井部にアンテナ部材６を設け、このアンテナ部材６の一端と上記処理容器４または後述するサセプタ２６との間にプラズマ発生用の高周波電源８を接続することにより特徴づけられる。すなわち、この処理容器４はアルミニウムやステンレス等の導電性材料により円筒体状に成形されており、その上端開口部はアンテナ部材６からの電波を内部へ伝搬させるために例えば石英等の誘電体よりなる上部蓋体１０によりＯリング等のシール部材１２を介して気密に閉塞されており、処理容器４の天井壁部を形成している。また、処理容器４の下端開口部は、アルミニウムやステンレス等よりなる筒体状の内側枠１４により同じく気密に閉塞されており、この処理容器４内に密閉された処理室１６が形成される。処理容器４或いは内側枠１４としてアルミニウムを用いる場合には、耐腐食性コーティングを行うためにその表面にはアルマイト処理が施される。
　【００１８】
　内側枠１４は、円筒壁部１４Ａ、その円筒壁部１４Ａの下端から上方に若干の間隔を空けて設けられた底部１４Ｂ、及びその円筒壁部１４Ａの下端外周に設けられた外方フランジ部１４Ｃとから構成されている。そして、処理容器４は、上記内側枠１４を気密に覆うように上記外方フランジ部１４Ｃの上に載置される。
　【００１９】
　上記処理容器４の上部には、図示しない処理ガス源より、処理ガス、例えばＨＦガスなどを図示しないマスフローコントローラを介して上記処理室１６内に導入可能なガス供給管路１８が設けられている。また、上記処理容器４の他方側下部には、ガス排気管路２０が設けられており、図示しない真空ポンプにより真空引きが可能な如く構成されている。
　【００２０】
　処理室１６内には、被処理体、例えば上記半導体ウエハＷを載置固定するためのサセプタアセンブリ２２が配置される。このサセプタアセンブリ２２は、複数の絶縁部材２３を介して上記内側枠１４の底部１４Ｂ上に載置されており、同時に、上記サセプタアセンブリ２２の側面と上記内側枠１４の円筒壁部１４Ａとの間には、絶縁部材として例えばＯリング２４が介装されているので、上記サセプタアセンブリ２２は、外部で接地されている上記内側枠１４及び上記処理容器４から絶縁状態に保持されるように構成されている。
　【００２１】
　上記サセプタアセンブリ２２は、例えばアルミニウム等により形成され、図示の例では、３層構造を有しており、ウエハＷを載置する下部電極としてのサセプタ２６と、これを支持するサセプタ支持台２８と、この下に設けられる冷却ジャケット収容台３０により構成される。そして、このサセプタ２６の上面の載置面に静電チャックシート３２を接着剤等により貼り付けて静電チャックを構成している。そして、この静電チャックシート３２上に被処理体としての半導体ウエハＷを吸着保持するようになっている。
　【００２２】
　上記サセプタ支持台２８には、半導体ウエハＷの温度を調節するための温度調節装置、例えばセラミックヒータ３４が設けられている。このヒータ３４は、図示しないヒータコントローラに接続されており、上記サセプタ２６の温度を監視する図示しない温度モニタからの信号に応じて、温度制御を行うように構成されている。このサセプタ支持台２８にはスイッチ１０２を介して高周波電源３８が接続される。
　【００２３】
　上記サセプタ２６は、上記サセプタ支持台２８に対して、ボルト３６などの連結部材を用いて、着脱自在に固定される。かかる構成により、高周波電源３８に接続されている上記サセプタ支持台２８とは別個に、上記サセプタ２６部分のみを交換することが可能となり、装置の保守が容易となる。前述のように、上記サセプタ２６の側壁と上記内側枠１４の円筒壁部１４Ａ内面との間にはＯリング２４が介装されているので、処理室内に導入された処理ガスは上記サセプタ支持台２８よりも下方には到達せず、これらの部分の汚染が防止される。
　【００２４】
　上記冷却ジャケット収容台３０の内部には、例えば液体窒素などの冷媒４０を溜めるための冷却ジャケット４２が設置されている。この冷却ジャケット４２は、パイプ４４によりバルブ４６を介して液体窒素源４８に連通している。上記冷却ジャケット４２内には、図示しない液面モニタが配置されており、その液面モニタからの信号に応答して上記バルブ４６を開閉することにより、上記冷却ジャケット４２内の冷媒４０、例えば液体窒素の供給量を制御するように構成されている。更に、上記冷却ジャケット４２内の内壁底面は、例えばポーラスに形成され、核沸騰を起こすことができるようになっており、その内部の液体窒素を所定温度、例えば−１９６℃に維持することができる。このように、構成された上記サセプタアセンブリ２２は、上記絶縁部材２３及び２４により、上記処理室１６を構成する上記内側枠１４及び処理容器４から絶縁されて、電気的には同一極性のカソードカップリングを構成している。
　【００２５】
　また、上記サセプタアセンブリ２２の上層のサセプタ２６及び上記ヒータ３４を備えた中層の上記サセプタ支持台２８との間、及びこのサセプタ支持台２８と下層の冷却ジャケット収容部３０との間には、それぞれ間隙５０、５２が形成されており、これらの間隙は、例えばＯリングのような封止部材５４及び５６により、それぞれ気密に構成されており、ガス供給管路５８を介して例えば大気開放されている。この大気開放に代えてＨｅガスやＡｒガスなどの不活性ガスを所定圧、例えば１気圧にして供給してもよい。
　【００２６】
　一方、石英等の誘電体により構成される上部蓋体１０上に設けたアンテナ部材６は、上記サセプタ２６に対向させて配置されると共に、例えば直径６．３５ｍｍ（１／４インチ）の銅やステンレス等の導電性材料よりなる線材５８を３〜４回程、渦巻状に巻回して構成されており、その一端である外側端部にターミナル６０を設けている。このターミナル６０と上記処理容器４との間にインピーダンス整合を行うためのマッチング回路６２及びプラズマ発生用の、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電源８が直列に接続されると共にこの高周波電源８の他端は、スイッチ１００またはスイッチ１０１を介してそれぞれ処理容器４またはサセプタ２６に対して接続可能になされている。従って、このアンテナ部材６から処理室に向けて電波を発射させると共にこのアンテナ部材６と処理容器４或いはサセプタ２６との間に電界を発生させて、これにより処理室１６にてプラズマを発生するように構成されている。すなわち、本実施例におけるプラズマ発生の回路構成は、アンテナ部材６のインダクタンスによる誘導結合と、このアンテナ部材６と処理容器４との間に形成される容
量
　【００２７】
　本実施例における各部のサイズは、処理容器４の高さ及び直径がそれぞれ１０ｃｍ〜１００ｃｍ及び２０ｃｍ〜１００ｃｍ程度になされ、サセプタ２６の直径が１０ｃｍ〜６０ｃｍ程度に設定されると共にこの上に例えば８インチ（約２０ｃｍ）のウエハＷが載置される。また、サセプタ２６と上部蓋体１０との間の距離Ｌ１は約１００ｃｍ以下に設定され、上部蓋体１０の厚さＬ２及び直径Ｌ３はそれぞれ１ｃｍ〜１０ｃｍ程度及び１００ｃｍ以下に設定される。そして、アンテナ部材６の最大径Ｌ４は、上記ウエハＷの直径と略同じ、１０ｃｍ〜３０ｃｍ程度に設定される。このアンテナ部材６の全体の直径はプラズマが発生する範囲内ならばウエハの直径に対して更に大きく設定してもよいし、また、小さく設定してもよい。
　【００２８】
　尚、上記実施例にあっては、サセプタ２６側へ活性種吸引用の高周波電源３８を接続しているが、この高周波の周波数は３８０ＫＨｚ〜数ＭＨｚの範囲が望ましい。また、このサセプタ２６に印加する電圧を、アンテナ部材６に加える高周波と逆相の高周波電圧としてもよい。更には、このサセプタ２６の電位をグランドに落とすようにしてもよいし、或いはフローティング状態としてもよい。更には、このサセプタ２６に数１００ＫＶのバイアス電圧を印加するようにしてもよい。
　【００２９】
　次に、以上のように構成された本実施例の動作について説明する。まず、図示しないゲート弁を介して半導体ウエハＷを、図示しない搬送アームにより処理室１６に収容し、これをサセプタ２６の載置面に設けた静電チャックシート３２上に載置する。この静電チャックシート３２の導電膜３２Ａには、図示しない高圧直流源より例えば２．０ＫＶの直流電圧が印加され、分極によるクーロン力によりウエハＷを吸着保持する。
　【００３０】
　この処理室１６内は、ガス排気管路２０に接続される真空ポンプ（図示せず）により予め真空状態になされており、ガス供給管路１８を介して、処理ガス、例えばＨＦガス等を流量を制御しつつ供給してこの処理室１６内をプロセス圧、例えば１×１０−３Ｔｏｒｒ程度のかなり低い圧力状態に維持し、同時にプラズマ発生用の高周波電源８より、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波をアンテナ部材６と処理容器４との間に印加する。するとアンテナ部材６のインダクタンス成分の誘導作用により処理室１６に向けて電波が発射されると同時に、アンテナ部材６と処理容器４との間の容量成分の作用により処理室１６には交番電界が生じ、この結果、処理室１６には処理ガスがイオン化してプラズマが立ち、プラズマ放電励起によって生じた活性種によりウエハ表面に異方性の非常に高いエッチングを施すことができる。
　【００３１】
　図３はこの時の処理室１６における電子や陰イオン６４の動きを模式的に示しており、陰イオンは電波と電界の作用により螺旋状に旋回しながらサセプタ２６側へ移動しており、従来の平行平板電極形の装置と比較して陰イオン６４の移動できる距離が長くなってこの間にガス分子と衝突して多くのイオンが生ずることになる。従って、その分、エッチングレートを向上させることが可能となる。また、プラズマは１×１０−３Ｔｏｒｒ〜１×１０−６Ｔｏｒｒの間のかなり低い圧力下でも発生するので、エッチングする時の活性種の散乱も少なくて方向性が揃っており、従って、上述のように異方性の高い、すなわち形状がシャープなエッチング加工を施すことができ、例えば６４Ｍや２５６ＭビットＤＲＡＭに要求される微細加工を施すことが可能となる。
　【００３２】
　ここでウエハＷのエッチング処理時にあっては、冷却ジャケット収容台３０に設けた冷却ジャケット４２からの冷熱がサセプタ支持台２８、サセプタ２６及びウエハＷの順に伝わって低温エッチングを行うものであるが、この時、サセプタ支持台２８に設けたヒータ３４の発熱量を制御することによりウエハＷの処理温度を制御する。この場合、冷却ジャケット収容台３０とサセプタ支持台２８との間隙５２及びサセプタ支持台２８とサセプタ２６との間隙５０には熱伝達性を良好にするため、例えば１気圧の大気が導入されており、ウエハＷに対する熱伝達効率を維持している。そして、上記したようにウエハＷを低温化することによりエッチングの一層の微細化を促進させることができる。
　【００３３】
　本実施例のようにアンテナ部材６のインダクタンスによる誘導結合と、このアンテナ部材６と処理容器４との間の容量結合とを組み合わせた結果、実際に１×１０−６Ｔｏｒｒもの超高真空下においてもプラズマを発生させることができた。尚、上記実施例においてはアンテナ部材６として線材を用い、全体の直径の大きさを２０ｃｍ程度としたが、材料、大きさ等はこれに限定されるものではない。例えば、図４乃至図１１に示すアンテナ部材も採用することができる。
　【００３４】
　図４に示すアンテナ部材６は、導電性材料よりなる線材を図１に示したアンテナ部材と同様に渦巻状に巻回し、外側端部ではなく内側端部にターミナル６０を設け、これにプラズマ発生用の高周波電源８を接続している。図５に示すアンテナ部材６は、導電性材料よりなる線材を図４に示すように複数回巻回するのではなく、１回だけ比較的大きな直径、例えばウエハ直径に対応させて巻回し、その端部にターミナル６０を設けている。
　【００３５】
　図６に示すアンテナ部材６は、導電性材料よりなる長い線材を蛇行状に複数回折り返して形成し、その端部にターミナル６０を設けている。図７に示すアンテナ部材６は、導電性材料よりなる長い線材を無定形に屈曲させ、その端部にターミナル６０を設けている。
　【００３６】
　図８に示すアンテナ部材６は、線材ではなく銅やステンレス等の導電性材料よりなる長い中空パイプ６６を図４に示したと同様に渦巻状に巻回し、この端部にターミナル６０を設けている。図９に示すアンテナ部材６は、約２００ｍｍの比較的長い導電性材料よりなる中空パイプ６６を直線状に設け、この端部にターミナル６０を設けている。
　【００３７】
　図１０に示すアンテナ部材６は、比較的長い導電性材料よりなる中空パイプ６６を１回或いは２回、Ｕ字状に折り曲げ、その端部にターミナル６０を設けている。図１１に示すアンテナ部材６は、幅２０ｍｍ程度のステンレス等の導電性材料よりなる導電板６８を１回半或いは２回程度渦巻状に巻回し、その端部にターミナル６０を設けている。
　【００３８】
　この図４乃至図１１にて示したアンテナ部材を用いて実験を行ったところ、５．０〜１．０×１０−４Ｔｏｒｒもの低圧にてプラズマが全て発生したことを確認できた。この実験においては、プラズマ発生用の高周波電源８の他端はスイッチ１００、１０１、１０２の切換えによって処理容器４またはサセプタ２６のいずれか一方、或いは処理容器４とサセプタ２６に同時に接続されており、誘導結合と容量結合が組み合わされているのは勿論である。
　【００３９】
　これに対して、図１或いは図４に示すアンテナ部材を用いても処理容器４またはサセプタ２６のいずれにもプラズマ発生用の高周波電源８の他端を接続しなかった場合及びプラズマ発生用の高周波電源８の他端を処理容器４或いはサセプタ２６に接続した場合にあっても図１２乃至図１５に示すアンテナ部材を用いた場合にあっては、５．０〜１．０×１０−４Ｔｏｒｒの低圧下ではプラズマを発生させることはできなかった。すなわち図１２に示すアンテナ部材７０は、縦横がそれぞれ９０ｍｍ程度の導電性材料よりなる平板７２を用い、その一角にターミナル６０を設けている。
　【００４０】
　図１３に示すアンテナ部材７０は、比較的短い幅狭のステンレス板７４を略四角形状に屈曲成形し、その端部にターミナル６０を設けている。図１４に示すアンテナ部材７０は、長さ１００ｍｍ程度の比較的短い銅等の導電性材料よりなる中空パイプ７６を直線状に成形し、その端部にターミナル６０を設けている。図１５に示すアンテナ部材７０は、長さ１００ｍｍ程度の比較的短い中空パイプ７６の先端を屈曲成形し、その他端にターミナル６０を設けている。
　【００４１】
　前述のように図１２乃至図１５に示すアンテナ部材７６を用いても、いずれも５．０〜１．０×１０−４Ｔｏｒｒの低圧下ではプラズマを発生させることはできなかった。尚、上記各実施例にあっては各アンテナ部材６を処理容器４の外側に設ける場合について説明したが、これに限定されず、図１６に示すようにこのアンテナ部材６を処理容器４内に収容するようにしてもよい。
　【００４２】
　すなわちこの場合には、アンテナ部材６を構成する例えば線材５８を、金属汚染の防止のためにセラミック、ポリイミド高分子或いはＳｉＣ（炭化ケイ素）等よりなる絶縁体７８で被覆し、これを処理容器４内の天井部側へ取り付ける。この場合には、アンテナ部材６は処理室１６内の上部に設けられることから、処理容器４の天井部は、側壁と同様に例えばステンレスにより一体的に成形すればよく、図２における装置にて用いた石英製の上部蓋体１０を用いる必要がない。
　【００４３】
　また、上記アンテナ部材６の線材５８に接続されるプラズマ発生用の高周波電源８からの給電線８０は、処理容器４の天井部を、絶縁材８２を介して容器内へ挿通されている。このようにアンテナ部材６を処理容器４内へ収容することにより、ウエハＷとアンテナ部材６との間の距離が短くなり、プラズマの発生効率を向上させることが可能となる。
　【００４４】
　また、図１６の実施例にあってはアンテナ部材６を線材５８により構成した場合が示されているが、図１７に示すように線材５８に代えて、図８に示したような導電性材料よりなる渦巻状の中空パイプ６６を用い、その外側に絶縁体７８を被覆する。更に、この中空パイプ６６及び絶縁体７８を貫通させて処理室１６内に向けられた多数のガス噴出孔８４を形成する。そして、この渦巻状の中空パイプ６６の一端に、容器天井部を絶縁材８２を介して貫通させた導体よりなるガス供給管路８６を接続し、これに処理ガスを流して各ガス噴出孔８４から処理ガスをシャワー状に処理容器４内へ供給できるように構成する。
　【００４５】
　そして、このガス供給管路８６にプラズマ発生用の高周波電源８の給電線８０を接続する。このようにアンテナ部材６と処理ガスの供給ヘッドを兼用することにより、効率的な処理ガスの供給が可能となる。尚、この実施例の場合には、図２において処理容器４の側壁に設けたガス供給管路１８を不要にできることは勿論である。
　【００４６】
　また更に、図１７に示す装置の変形例として、図１８に示すように構成してもよい。すなわち、処理容器４内の上部に上部絶縁板８８と下部絶縁板９０とに２分割可能になされた絶縁体９２を設け、この上部絶縁板８８と下部絶縁板９０との間に例えば線材５８を渦巻状に形成してなるアンテナ部材６を挟み込む。上記線材５８には図１６に示したと同様に高周波電源８からの給電線８０を接続する一方、上記上部及び下部絶縁板８８、９０には、それぞれ多数のガス通路９４を形成すると共にこのガス通路９４には処理ガス用のガス供給管路８６を接続する。
　【００４７】
　そして、ガス通路９４に供給された処理ガスを下部絶縁板９０の下面に多数形成したガス噴射口９６より処理室１６に向けて噴射するように構成する。尚、上記実施例にあっては、プラズマエッチング処理装置を例にとって説明したが、これに限定されず、他の全てのプラズマ処理装置、例えばプラズマＣＶＤ装置にも適用することができる。本発明をプラズマＣＶＤ装置に適用した場合には、例えばＴｉＣｌ４とＮＨ３ガス或いはヒドラジンを組み合わせた処理ガスを供給してＴｉＮ（チタンナイトライド）の成膜が行われる。この場合、ウエハ表面に形成された溝部等の埋め込みを成膜により行うと、１×１０−３Ｔｏｒｒもの低圧雰囲気にてプラズマが発生することから、エッチングの場合と同様にイオンの散乱が抑制され、その結果、ボイド等を生ずることなく溝部の埋め込みが可能となる。
　【００４８】
　次に、第２の発明について説明する。上記した第１の発明のように一端が開放されたアンテナ部材を用いることにより、１×１０−６Ｔｏｒｒの高真空状態においてもプラズマを立てることが可能になるが、第２の発明は上記発生したプラズマ密度を高めるためにプラズマ密度高化手段を設けるようにしたものである。尚、図１及び図２に示す第１の発明の処理装置と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。
　【００４９】
　図１９は、第２の発明に係るプラズマ処理装置を示す概略斜視図である。このプラズマ処理装置１００において、処理容器１０２内には第１の発明の装置と同様に構成されたサセプタアセンブリ２２が収容されており、この上部には処理すべき半導体ウエハＷが載置される。処理容器１０２の下部は、例えばステンレススチールよりなる底部１４Ｂにより密閉されており、この底部１４Ｂには、容器内の雰囲気を排出するためのガス排気管２０が接続される。また、上記サセプタアセンブリ２２の上部に設けたサセプタ２６には、プラズマにより生成される活性種をウエハＷ側に吸引するために例えば数１００ＫＨｚの高周波電源３８がコンデンサ１０４を介して接続されている。
　【００５０】
　また、処理容器１０２の上部蓋体１０は、第１の発明の場合と同様に厚さＬ１の例えば水晶などの石英の誘電体により構成されており、この上部にうず巻状に且つフラットに巻回された同様のアンテナ部材６が配置されている。このアンテナ部材６の一端、例えば中心側は開放端になされ、他端である外周側端部は、端子Ａより第１の発明と同様にマッチング回路６２を介して例えば１３．５６ＭＨｚのプラズマ発生用の高周波電源８が接続されている。このアンテナ部材６の作用により、第１の発明と同様に低圧真空雰囲気下においてもプラズマを発生し得るようになっている。上記処理容器１０２の側壁部１０２Ａには、第１の発明の場合には例えばステンレススチールにより構成したが、本発明においては、上記蓋体１０の材質と同様な水晶などの石英の誘電体により構成されている。
　【００５１】
　そして、この処理容器１０２の側壁部１０２Ａに、本発明の特長とする、プラズマ密度を高めるためのプラズマ密度高化手段１０６が配置されている。具体的には、このプラズマ密度高化手段１０６は、この側壁部１０２Ａの外周に沿って複数回巻回されたコイル部１０８と、このコイル部１０８の両端の端子Ｂ、Ｃにマッチング回路１１０を介して接続された、例えば１３．５６ＭＨｚの補助高周波電源１１２とにより構成されている。この補助高周波電源１１２よりコイル部１０８の両端に高周波電圧を印加することにより、このコイル部１０８とサセプタ２６との間でもプラズマが発生することになり、容器内のプラズマ密度を向上させることが可能となる。コイル部１０８としては、ヘリカル共鳴型のものを用いれば、伝搬する低周波ヘリコン波の作用により電子のみを加速でき、プラズマ密度を一層向上させることができる。この場合、プラズマの発生を効率的に行うためには、コイル部１０８をサセプタ２６の上方に位置する側壁部１０２Ａ全域に渡って巻回するのが好ましい。
　【００５２】
　次に、以上のように構成された本実施例の動作について説明する。まず、ガス供給管路１８より、処理ガス、例えばＨＦガスを流しつつ高周波電源８よりアンテナ部材６に高周波電圧を印加することにより、このアンテナ部材６から放出される電波等が作用して第１の発明の場合と同様に１×１０−３以下、例えば１×１０−６Ｔｏｒｒ程度の高い真空減圧下においてもプラズマが発生することになる。このアンテナ部材６は、本実施例においてはプラズマに対するいわゆる着火源としての機能を有することになる。この場合、このアンテナ部材６により発生するプラズマだけでは余りプラズマ密度を高くすることはできないが、しかしながら、この実施例においてはプラズマ密度高化手段１０６を側壁部１０２Ａに配置していることから、このプラズマ密度を高く維持することができる。すなわち、補助高周波電源１１２より側壁部１０２Ａに巻回したコイル部１０８に高周波電圧を印加することにより、処理室内には交番磁界が生じて、この交番磁界により先のアンテナ部材６の作用により生じていたプラズマの誘引作用により更にプラスマが相乗的に発生し、従って処理室内のプラズマの密度を高くすることが可能となる。そして、このプラズマ放電励起によって生じた活性種等の散乱が抑制されてウエハ表面に異方性の非常に高いエッチングを施すことができる。
　【００５３】
　この場合、特にプラズマ密度を高くすることができることから、異方性を一層向上させて処理効率を高めることが可能となる。本実施例においては、プラズマ密度を１×１０１０／ｃｍ３以上とすることができた。上記実施例におけるプラズマ発生用の高周波電源８及び補助高周波電源１１２の周波数としては、１３．５６ＭＨｚに限定されず、例えば２〜５０ＭＨｚの広い範囲に渡って使用することができる。
　【００５４】
　尚、上記実施例においては、プラズマ発生用の高周波電源８と補助高周波電源１１２を別体として設けたが、これに限定されず、例えば図２０に示すように１つの高周波電源８の両端に３つのタップ１１４Ａ、１１４Ｂ、１１４Ｃを有するトランス１１４を接続し、この両端の内の一方のタップ、例えばタップ１１４Ａを、マッチング回路６２を介してアンテナ部６に導通する端子Ａに接続する。また、中間タップ１１４Ｂをコイル部１０８の一方に導通する端子Ｂに、他端のタップ１１４Ｃを、マッチング回路１１０を介してコイル部１０８の他方の端子Ｃにそれぞれ接続する。そして、アンテナ部材６とコイル部１０８に印加される高周波電圧の位相を調整するために、いずれか一方の回路、図示例にあっては例えばアンテナ部材６に接続される回路中に位相シフタ１１６を介設させる。これによれば、高周波電源の数量を減らすことができ、製造コストも削減することが可能となる。
　【００５５】
　また、更には図１９に示す補助高周波電源１１２及びマッチング回路１１０に代えて可変になされた直流電源１１８（図中仮想線で示す）を設け、コイル部１０８に直流電圧を印加するようにしてもよい。これによれば、直流電源１１８の極性に応じて処理容器１０２内に上方或いは下方に向かう磁場が形成され、従って、アンテナ部材６により生じたプラズマがこの磁場に拘束されて処理容器１０２内に滞留する時間がその分長くなって消滅し難くなり、結果的に処理室内のプラズマ密度を向上させることが可能となる。この場合、直流電源１１８の電圧としては、０〜５００Ｖ程度の範囲の電圧を設定するのが好ましい。また、装置不使用時においては図示しないスイッチ手段を開放することによりコイル部１０８への直流電圧の印加を停止して周辺機器等への磁場の影響を抑制する。
　【００５６】
　上記実施例にあっては、プラズマ密度高化手段１０６として補助高周波電源１１２或いは直流電源１１８とこれに接続されるコイル部１０８とにより構成したが、これに限定されず、例えば図２１及び図２２に示すように構成してもよい。図２１及び図２２は、第２の発明の変形例を示す図であり、この実施例においては、コイル部１０８や補助高周波電源１１２に代えて、プラズマ密度高化手段１０６として処理容器１０２の側壁部１０２Ａの外側には、複数の永久磁石１２０が配置されている。
　【００５７】
　具体的にはこの永久磁石１２０は、処理容器１０２の高さ方向に沿って延びる棒状に成形されており、容器１０２の周方向に沿って等間隔で図示例にあっては８個配置されている。尚、この磁石１２０の数量は８個に限定されない。また、永久磁石１２０は、Ｎ極或いはＳ極が側壁部１０２に沿うようにして配置され、隣り合う永久磁石１２０の極性は交互に容器中心方向に対して反対になるように設定される。
　【００５８】
　このようにプラズマ密度高化手段１０６として永久磁石１２０を配置することにより、処理室内に永久磁石１２０のＮ極からＳ極に向かう強力な磁場１２２が免じ、アンテナ部材６の作用により高真空下において発生したプラズマが上記磁場１２２の作用により容器内に拘束されて閉じ込められ、この消失が抑制されることになる。この効果は、磁場１２２の大きさが大きい程強く発揮され、例えば１×１０−６Ｔｏｒｒの高真空下においては例えば５ガウス以上に設定するのが好ましい。このような磁場１２２によるプラズマの閉じ込め効果により１×１０−６Ｔｏｒｒもの低圧雰囲気下においてもプラズマ密度をかなり高く維持することが可能となり、異方性の非常に高いエッチング等を施すことができる。
　【００５９】
　次に、第２の発明の他の変形例について説明する。図２３は、第２の発明の他の変形例を示す図であり、この変形例においては、プラズマ密度高化手段１０６の構成は図１９に示す構成と同様な構成であるが、処理容器１０２の形状及びアンテナ部６の形状が異なる。
　【００６０】
　具体的には、処理容器１０２は、石英等の誘電体により例えばベルジャー状に成形されて容量の少ない第１のチャンバー１２４とこの下方に連結される容量の大きな第２のチャンバー１２６とにより構成される。この第２のチャンバー１２６は処理室として構成され、この内部にサセプタアセンブリ２２が収容されると共に第２のチャンバー１２６の側壁部１０２Ａに図１９に示すと同様な構成の、例えばヘリカル共鳴型のコイル部１０８と補助高周波電源１１２とよりなるプラズマ密度高化手段１０６が配置されている。
　【００６１】
　また、第１のチャンバー１２４の側壁には、線状導体よりなるアンテナ部材６が螺旋状に複数回巻回されており、その一端は開放端になされると共に他端には、マッチング回路６２を介してプラズマ発生用の高周波電源８が接続されている。そして、この第１のチャンバー１２４の天井部に、処理ガス等を供給するためのガス供給管路１８が接続されており、これに導入される例えばＡｒガスやＨＦガス等を上記アンテナ部６からの電磁波の作用により１×１０−６Ｔｏｒｒ程度の低圧雰囲気下においてもプラズマ化し得るようになっている。このような実施例においては、ガス供給管路１８より第１のチャンバー１２４内に流入するＡｒガス等のエッチングガスは、この側壁に巻回したアンテナ部６からの電磁波の作用により第２の発明で説明したと同様に１×１０−６Ｔｏｒｒ程度の高真空下においてもプラズマ化されることになる。
　【００６２】
　ここで発生したプラズマは下方の第２のチャンバー１２６内に移動して行き、この第２のチャンバー１２６の側壁部１０２Ａに巻回されているコイル部１０８の両端には例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電圧が印加されていることから、上方の第１のチャンバー１２４から流入してきたプラズマに誘引されて第２のチャンバー１２６内においてもＡｒガス等が励起され、プラズマの発生が促進されることになる。すなわち単独では１×１０−３Ｔｏｒｒ以下の低圧でのプラズマの発生が困難である第２のチャンバー１２６内に、第１のチャンバー１２４内で発生させたプラズマを供給することによりこれに誘引させて第２のチャンバー１２６内においてもプラズマを生成することが可能となる。従って、結果的に処理室内におけるプラズマ密度を１×１０−６Ｔｏｒｒもの低圧雰囲気下においても非常に高めることができ、異方性の非常に高いエッチング等を施すことができる。
　【００６３】
　この場合、第１のチャンバー１２４内の圧力を第２のチャンバー１２６内の圧力よりも僅かに陽圧にすることにより、第１のチャンバー１２４内にて発生したプラズマや活性種が第２のチャンバー１２６内に円滑に移行させることができ、また逆に、第２のチャンバー１２６内にて発生したプラズマ等が第１のチャンバー１２４内に逆流することを阻止することができ、プラズマの密度を一層向上させることが可能となる。また、アンテナ部６とこの下方のコイル部１０８へのエネルギ供給源として異なる高周波電源８、１１２を用いることによりこれらを別個に制御することができ、きめの細かなプラズマ制御が可能となる。
　【００６４】
　また、本実施例においては、コイル部１０８に接続した補助高周波電源１１２及びマッチング回路１１０に代えて、図１９に示す構成において説明したと同様に可変の直流電源を用いるようにしてもよいし、また、このコイル部１０８と補助高周波電源１１２とよりなるプラズマ密度高化手段１０６に代えて、図２１及び図２２において説明したと同様な構成の複数の永久磁石１２０よりなるプラズマ密度高化手段を用いるようにしてもよい。
　【００６５】
　尚、第２の発明においてもプラズマエッチング処理装置を例にとって説明したが、これに限定されず、他のすべてのプラズマ処理装置、例えばプラズマＣＶＤ装置にも適用することができる。この場合には、上記実施例において説明したと同様にプラズマや反応性ガスの活性種の散乱が抑制されて異方性が良くなり、その結果、例えばボイド等を生ずることなく溝部の埋め込み等を行うことができる。
　【００６６】
　また、上記各実施例にあっては、プラズマ処理時にはアンテナ部材の一端に高周波電圧を印加する場合について説明したが、これに限定されず、アンテナ部材への高周波電圧の印加の相異により生ずるプラズマ形成領域の差異に着目し、プラズマ処理時とクリーニング時の間で高周波電圧の印加方法を下記のように変えるようにしてもよい。図２４及び図２５は第３の発明のプラズマ処理装置を示す断面図である。
　【００６７】
　この第３の発明においてはプラズマ処理装置をプラズマＣＶＤ装置に適用した場合について説明する。この種のプラズマＣＶＤ装置においては、成膜処理時に不要な成膜が処理容器の内壁にも付着することから、定期的或いは不定期的にこの不要な膜を除去するためのクリーニング処理が行われ、このクリーニング処理時の高周波電圧の印加方法をプラズマ成膜処理時の印加方法と変えてクリーニング処理を効率的に行うようにしている。図１及び図２に示す第１の発明と同一部分については同一符号を付す。
　【００６８】
　このプラズマ処理装置としてのプラズマＣＶＤ装置１５０も第１の発明と同様に例えばアルミニウム等よりなる円筒状の処理容器４を有しており、この処理容器４は接地されると共に上端開口部は例えば石英等の誘電体よりなる上部蓋体１０によりシール部材１２を介して気密に閉塞されている。処理容器４内には、半導体ウエハＷを載置する載置面を有する下部電極としての例えばアルミニウム製のサセプタ２６がサセプタ支持台２８上に載置されており、このサセプタ支持台２８は処理容器底部に絶縁部材２３を介して設置されている。サセプタ２６には給電線１５２を介してマッチングボックス１５４及びバイアス用の例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電源１５６に接続されると共に、この上の載置台には、例えば静電チャックよりなるウエハ保持手段１５７が設けられ、ここにウエハをクーロン力により吸着保持し得るようになっている。
　【００６９】
　上記サセプタ支持台２８には、例えば冷却水を流すための冷却ジャケット１５８が設けられると共にこのサセプタ支持台２８とサセプタ２６の接合部には、例えばセラミックヒータよりなる加熱手段１６０が設けられ、これと上記冷却ジャケット１５８を組み合わせることによりウエハ温度を広範囲に亘って設定し得るようになっている。処理容器の底部には、容器内を真空引きする真空ポンプ（図示せず）に接続された排気口１６２が設けられ、この容器側壁には容器内に対してウエハＷの搬入・搬出を行う際に開閉するゲートバルブ１６２が設けられる。
　【００７０】
　また、処理容器４の側壁には、この容器内へ成膜時の成膜ガスやエッチング時のクリーニングガス等を導入する処理ガス供給ノズル１６４が設けられ、このノズルには供給側が分岐されたガス通路１６６を介して原料ガス源、例えばシラン源１６８、エッチングガス源１７０、例えばＮ２等のキャリアガス源１７２がそれぞれ接続され、各分岐路には流量制御を行うマスフローコントローラ１７４Ａ、１７４Ｂ、１７４Ｃ及び開閉弁１７６Ａ、１７６Ｂ、１７６Ｃが介設されている。更に、この処理容器４の側壁には、成膜時にアルゴンガスやＯ２等の添加ガスを供給する添加ガス供給ノズル１７８が設けられ、このノズルにはガス通路１８０を介してアルゴンガス源１８２と酸素源１８４が接続されると共にこのガス通路１８０の各分岐路にはマスフローコントローラ１８６及び開閉弁１８８が介設されている。尚、原料ガスや添加ガスは上記したものに限定されず、通常のプラズマＣＶＤ処理に用いるようなガスも適用することができる。
　【００７１】
　そして、上部蓋体１０の上面には、図１及び図２に示したと同様な構造の本発明の特長とするアンテナ部材６が設けられる。このアンテナ部材６も、例えば銅やステンレス等の導電性材料よりなる線材５８を１ターン或いは２〜３回程、渦巻状に巻回して構成されており、このアンテナ部材６の両端に給電線１９０を介してマッチング回路６２及びプラズマ発生用の、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電源８が直列に接続されている。また、このアンテナ部材６の一端と高周波電源８の一端とを接続する給電線１９０には、成膜処理時には閉じられてクリーニング処理時には開放されるクリーニング用スイッチ手段１９２が設けられており、このスイッチ手段１９２の切替え操作を行うことにより成膜時とクリーニング時とでアンテナ部材６への給電方法を切り替えるようになっている。また、アンテナ部材６の上方には、全体を被ってシールド金網６３が設けられる。
　【００７２】
　アンテナ部材６の断面形状は特に限定されず、例えば図示例のように円形でもよいし、矩形でもよい。また、各部のサイズは、例えば図１及び図２に示す装置と同様に構成される。尚、原料ガスとしては、シランに限定されず、他の原料ガス、例えばジシラン、ＴＥＯＳ系原料ガス等を用いることができるのは勿論である。
　【００７３】
　次に、この第３の発明の動作について説明する。まず、この装置を用いて成膜処理を行う場合について説明する。ウエハＷをサセプタ２６上に吸着保持した後に、ウエハＷをプロセス温度、例えば４００℃程度に維持し、そして、処理容器４内を所定の圧力、例えば１０ｍＴｏｒｒ程度にしつつ原料ガス、例えばシランガスと添加ガス、例えばＡｒガスとＯ２を容器内に所定の流量で導入する。そして、原料ガス等の供給と同時に成膜・クリーニング切替スイッチ手段１９２を閉状態としてアンテナ部材６の両端に高周波電源８より高周波電圧を印加する。これにより、アンテナ部材６の両端に高周波電圧が印加されていることから、特にアンテナ部材６の直下の領域、すなわちウエハＷの上方の領域の電波が強くなってこの部分にプラズマＰ１が発生し、原料ガスと添加ガスが励起されて活性種となって反応が促進され、ウエハＷ上に成膜が堆積する。尚、この場合、サセプタ２６にバイアス用の高周波電圧を印加することにより、プラズマの吸引を促進させるようにしてもよいし、また、これをクランドに落としたり或いはフローティング状態としてもよい。このように、アンテナ部材６の直下の電波を強くすることにより、この部分に高密度のプラズマを凝集させることができ、成膜処理を迅速且つ高効率に行うことが可能となる。
　【００７４】
　次に、処理容器内に付着した不要な成膜のクリーニング処理を行う場合について説明する。まず、サセプタ２６上に静電チャックの保護の目的でダミーウエハＷを吸着保持させておき、成膜時の原料ガスや添加ガスの供給を完全に停止した状態でエッチングガス源１７０からエッチングガス、例えばＣＦ４、ＮＦ３系のガス、ＣｌＦ３系のガスを所定の流量で供給しつつ容器内を所定の真空状態、例えば２０ｍＴｏｒｒ以下に維持する。尚、ＣＦ４、ＮＦ３系ガスをエッチングガスとして用いる場合には、これらを単独で供給し、これに対してＣｌＦ３系ガスをエッチングガスとして用いる場合にはキャリアガス源１７２からキャリアガスとしてＮ２ガスも所定の流量で供給する。このようにエッチングガスを供給すると同時に、成膜・クリーニング切替スイッチ１９２を図２５に示すように開放状態としてアンテナ部材６の一端及び高周波電源８の一端をそれぞれ開放端とすると共に他端のみに高周波電源８からの高周波電圧を印加する。
　【００７５】
　これにより、電界がアンテナ部材５８から処理容器４の全内壁にかかることになり、その結果、図２５に示すように容器内略全域にプラズマＰ２が立ちプラズマＰ２及び活性種はアンテナ部材６の直下のみならず、処理容器内の隅々まで行き亘り、処理容器４の内壁やサセプタ２６、サセプタ支持台２８の表面に付着している不要な成膜を除去してクリーニングが行われる。このように、プラズマは処理容器４内に略全域に均一に広がることからクリーニング操作を迅速且つ短時間で行うことが可能となる。この場合、成膜時と同様に、サセプタ２６にはバイアス用の高周波電圧を印加しておいてもよいし、また、これをグランドに落としたり、フローティング状態としてもよい。また、処理容器４の側壁もグランドに落とすのではなく、これにバイアス用の高周波電圧を印加したり或いはフローティング状態としてもよい。
　【００７６】
　また、エッチングガスとしては、ＣＦ４、ＮＦ３、ＣｌＦ３系ガスに限定されず、他のエッチングガスを用いてもよいし、また、高周波電源の周波数も１３．５６ＭＨｚに限定されず、２００ＫＨｚ等数ＫＨｚから数１０ＭＨｚの範囲内で使用することができる。尚、本実施例においては、図２に示すようにアンテナ部材６を処理容器４の天井部外側に配置した形式の装置を例にとって説明したがこれに限定されず、図１６から図１８に示すようにアンテナ部材６を処理容器４内の天井部に配置した形式の装置にも適用し得る。
　【００７７】
　【発明の効果】
　以上説明したように、本発明のプラズマ処理装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。第１の発明によれば、アンテナ部材による誘導結合と、アンテナ部材と処理容器との間の容
量
【図面の簡単な説明】
　【図１】
　第１の発明に係るプラズマ処理装置の一例を示す部分破断概略構成図である。
　【図２】
　本発明のプラズマ処理装置の一例を示す断面図である。
　【図３】
　図２に示す装置の処理容器内の電子等の動きを示す模式図である。
　【図４】
　本発明に用いるアンテナ部材の変形例を示す平面図である。
　【図５】
　本発明に用いるアンテナ部材の変形例を示す平面図である。
　【図６】
　本発明に用いるアンテナ部材の変形例を示す平面図である。
　【図７】
　本発明に用いるアンテナ部材の変形例を示す平面図である。
　【図８】
　本発明に用いるアンテナ部材の変形例を示す平面図である。
　【図９】
　本発明に用いるアンテナ部材の変形例を示す平面図である。
　【図１０】
　本発明に用いるアンテナ部材の変形例を示す平面図である。
　【図１１】
　本発明に用いるアンテナ部材の変形例を示す平面図である。
　【図１２】
　低圧雰囲気においてプラズマを発生し得ないアンテナ部材を示す平面図である。
　【図１３】
　低圧雰囲気においてプラズマを発生し得ないアンテナ部材を示す平面図である。
　【図１４】
　低圧雰囲気においてプラズマを発生し得ないアンテナ部材を示す平面図である。
　【図１５】
　低圧雰囲気においてプラズマを発生し得ないアンテナ部材を示す平面図である。
　【図１６】
　本発明のプラズマ処理装置の変形例を示す部分断面図である。
　【図１７】
　本発明のプラズマ処理装置の他の変形例を示す部分断面図である。
　【図１８】
　本発明のプラズマ処理装置の更に他の変形例を示す部分断面図である。
　【図１９】
　第２の発明に係るプラズマ処理装置を示す概略斜視図である。
　【図２０】
　図１９に示す装置に適用できる高周波電源の一例を示す回路図である。
　【図２１】
　図２の発明の変形例を示す概略斜視図である。
　【図２２】
　図２１に示す装置の永久磁石の配列を示す図である。
　【図２３】
　第２の発明の他の変形例を示す概略斜視図である。
　【図２４】
　第３の発明のプラズマ処理装置を示す断面図である。
　【図２５】
　図２４に示す処理装置によりクリーニングを実施している状態を示す断面図である。
　【符号の説明】
　２　プラズマエッチング装置（プラズマ処理装置）
　４　処理容器
　６　アンテナ部材
　８　プラズマ発生用高周波電源
　１６　処理室
　１８　ガス供給管路
　２０　ガス排気管路
　２６　サセプタ
　３２　静電チャックシート
　３４　セラミックヒータ
　４２　冷却ジャケット
　５８　線材
　６０　ターミナル
　６２　マッチング回路
　６３　シールド金網
　６６　中空パイプ
　６８　導電板
　８４　ガス噴出孔
　１００　プラズマ処理装置
　１０２　処理容器
　１０２Ａ　側壁部
　１０６　プラズマ密度高化手段
　１０８　コイル部
　１１２　補助高周波電源
　１１８　直流電源
　１２０　永久磁石
　１２２　磁場
　１２４　第１のチャンバー
　１２６　第２のチャンバー
　１５０　プラズマＣＶＤ装置
　１６４　処理ガス供給ノズル
　１６８　シラン源
　１７０　エッチングガス源
　１７２　キャリアガス源
　１７８　添加ガス供給ノズル
　１８２　アルゴンガス源
　１９２　成膜・クリーニング切替スイッチ手段
　Ｐ１、Ｐ２　プラズマ
　Ｗ　被処理体（半導体ウエハ）