(57)【要約】【課題】  内側の表面波電界強度を強化し、径方向の分布を調整し、特に均一性の改善されたプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】  本発明の表面波プラズマ処理装置は、マイクロ波が透過可能な誘電体窓で一部を形成されたプラズマ処理室と、プラズマ処理室内に設置された被処理基体支持体と、プラズマ処理室内へのプラズマ処理用ガス導入手段と、プラズマ処理室内を真空排気する排気手段と、被処理基体支持体に対向して誘電体窓の外側に配置されたマルチスロットアンテナを用いたマイクロ波導入手段とで構成される表面波プラズマ処理装置において、スロットは、放射状スロットに円弧状スロットを併設している。【選択図】      図１
2005033055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波が透過可能な誘電体窓で一部を形成されたプラズマ処理室と、該プラズマ処理室内に設置された被処理基体支持体と、該プラズマ処理室内へのプラズマ処理用ガス導入手段と、該プラズマ処理室内を真空排気する排気手段と、前記被処理基体支持体に対向して前記誘電体窓の外側に配置されたマルチスロットアンテナを用いたマイクロ波導入手段とで構成される表面波プラズマ処理装置において、
スロットは、周方向に表面波が伝播する放射状スロットに径方向に表面波が伝播する円弧状スロットを併設したことを特徴とする表面波プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記マイクロ波導入手段は、無終端環状導波管のＨ面にスロットを形成したマルチスロットアンテナであることを特徴とする請求項１に記載の表面波プラズマ処理装置。
【請求項３】
前記放射状スロットは、中心同士の間隔が、表面波半波長の奇数倍であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表面波プラズマ処理装置。
【請求項４】
前記円弧状スロットは、円弧を繋いで形成される円の直径が、表面波半波長の偶数倍であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の表面波プラズマ処理装置。
【請求項５】
前記放射状スロットと前記円弧状スロットのそれぞれのマイクロ波放射率を相対的に変化させることにより径方向のプラズマ分布を調整することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記プラズマ分布調整は、前記放射状スロットの長さ及び前記円弧状スロットの開き角を変化させることによるから請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の表面波プラズマ処理装置。
【請求項７】
前記プラズマ分布調整は、前記放射状スロット及び前記円弧状スロットの幅を変化させることによる請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の表面波プラズマ処理装置。
【請求項８】
前記プラズマ分布調整は、前記放射状スロット及び前記円弧状スロットの厚さを変化させることによる請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の表面波プラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波プラズマ処理装置に関する。更に詳しくは、本発明は、特に径方向のプラズマ分布を調整可能なマイクロ波プラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波をプラズマ生起用の励起源として使用するプラズマ処理装置としては、ＣＶＤ装置、エッチング装置、アッシング装置等が知られている。
【０００３】
こうしたいわゆるマイクロ波プラズマＣＶＤ装置を使用するＣＶＤは例えば次のように行われる。即ち、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置のプラズマ発生室及び成膜室内にガスを導入し、同時にマイクロ波エネルギーを投入してプラズマ発生室内にプラズマを発生させガスを励起、分解して、成膜室内に配された基体上に堆積膜を形成する。
【０００４】
また、いわゆるマイクロ波プラズマエッチング装置を使用する被処理基体のエッチング処理は、例えば次のようにして行われる。即ち、該装置の処理室内にエッチャントガスを導入し、同時にマイクロ波エネルギーを投入して該エッチャントガスを励起、分解して該処理室内にプラズマを発生させ、これにより該処理室内に配された被処理基体の表面をエッチングする。
【０００５】
はたまた、いわゆるマイクロ波プラズマアッシング装置を使用する被処理基体のアッシング処理は、例えば次のようにして行われる。即ち、該装置の処理室内にアッシングガスを導入し、同時にマイクロ波エネルギーを投入して該アッシングガスを励起、分解して該処理室内にプラズマを発生させ、これにより該処理室内に配された被処理基体の表面をアッシングする。
【０００６】
マイクロ波プラズマ処理装置においては、ガスの励起源としてマイクロ波を使用することから、電子を高い周波数をもつ電界により加速でき、ガス分子を効率的に電離、励起させることができる。それ故、マイクロ波プラズマ処理装置については、ガスの電離効率、励起効率及び分解効率が高く、高密度のプラズマを比較的容易に形成し得る、低温で高速に高品質処理できるといった利点を有する。また、マイクロ波が誘電体を透過する性質を有することから、プラズマ処理装置を無電極放電タイプのものとして構成でき、これが故に高清浄なプラズマ処理を行い得るという利点もある。
【０００７】
こうしたマイクロ波プラズマ処理装置の更なる高速化のために、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）を利用したプラズマ処理装置も実用化されてきている。ＥＣＲは、磁束密度が８７．５ｍＴの場合、磁力線の周りを電子が回転する電子サイクロトロン周波数が、マイクロ波の一般的な周波数２．４５ＧＨｚと一致し、電子がマイクロ波を共鳴的に吸収して加速され、高密度プラズマが発生する現象である。こうしたＥＣＲプラズマ処理装置においては、マイクロ波導入手段と磁界発生手段との構成について、代表的なものとして次の４つの構成が知られている。
【０００８】
即ち、（ｉ）導波管を介して伝搬されるマイクロ波を被処理基体の対向面から透過窓を介して円筒状のプラズマ発生室に導入し、プラズマ発生室の中心軸と同軸の発散磁界をプラズマ発生室の周辺に設けられた電磁コイルを介して導入する構成（ＮＴＴ方式）；（ii）導波管を介して伝送されるマイクロ波を被処理基体の対向面から釣鐘状のプラズマ発生室に導入し、プラズマ発生室の中心軸と同軸の磁界をプラズマ発生室の周辺に設けられた電磁コイルを介して導入する構成（日立方式）；（iii）円筒状スロットアンテナの一種であるリジターノコイルを介してマイクロ波を周辺からプラズマ発生室に導入し、プラズマ発生室の中心軸と同軸の磁界をプラズマ発生室の周辺に設けられた電磁コイルを介して導入する構成（リジターノ方式）；（iv）導波管を介して伝送されるマイクロ波を被処理基体の対向面から平板状のスロットアンテナを介して円筒状のプラズマ発生室に導入し、アンテナ平面に平行なループ状磁界を平面アンテナの背面に設けられた永久磁石を介して導入する構成（平面スロットアンテナ方式）、である。
【０００９】
マイクロ波プラズマ処理装置の例として、近年、マイクロ波の均一で効率的な導入装置として複数のスロットがＨ面に形成された無終端環状導波管を用いた装置が提案されている（特許文献１、特許文献２参照。）。このマイクロ波プラズマ処理装置を図４（ａ）に、そのプラズマ発生機構を図４（ｂ）に示す。５０１はプラズマ処理室、５０２は被処理基体、５０３は被処理基体５０２の支持体、５０４は基板温度調整手段、５０５はプラズマ処理室５０１の周辺に設けられたプラズマ処理用ガス導入手段、５０６は排気、５０７はプラズマ処理室５０１を大気側と分離する平板状誘電体窓、５０８はマイクロ波を平板状誘電体窓５０７を透してプラズマ処理室５０１に導入するためのスロット付無終端環状導波管、５１１はマイクロ波をスロット付無終端環状導波管５０８へ導入する導入口のＥ分岐、５１２はスロット付無終端環状導波管５０８内に生じる定在波、５１３はスロット、５１４は平板状誘電体窓５０７表面を伝搬する表面波、５１５は隣接するスロット５１３からの表面波５１４同士が干渉して生じる表面定在波、５１６は表面波定在波５１５により生成した発生部プラズマ、５１７は発生部プラズマ５１６の拡散により生成したプラズマバルクである。
【００１０】
プラズマ処理は以下のようにして行なう。排気系（不図示）を介してプラズマ処理室５０１内を真空排気する。続いて処理用ガスをプラズマ処理室５０１の周辺に設けられたガス導入手段５０５を介して所定の流量でプラズマ処理室５０１内に導入する。次に排気系（不図示）に設けられたコンダクタンスバルブ（不図示）を調整し、プラズマ処理室５０１内を所定の圧力に保持する。マイクロ波電源（不図示）より所望の電力を無終端環状導波管５０８を介してプラズマ処理室５０１内に供給する。この際、無終端環状導波管５０８内に導入されたマイクロ波は、導入口のＥ分岐５１１で左右に二分配され、無終端環状導波路５０８内で干渉し、管内波長の１／２毎に管内定在波５１２の“腹”を生じる。この定在波の腹と腹の間の表面電流が最大になる位置に設置されたスロット５１３を介し誘電体窓５０７を透過してプラズマ処理室５０１に導入されたマイクロ波によりプラズマが発生する。プラズマの電子密度がカットオフ密度（周波数２．４５GHzのマイクロ波の場合、７．５×１０10cm-3）、より明確には表面波モード発生しきい密度（石英窓使用の場合、３．４×１０11cm-3）を超えると、誘電体窓５０７とプラズマの界面に入射したマイクロ波は、プラズマ中には伝搬できず、誘電体窓５０７の表面を表面波５１４として伝搬する。隣接するスロットから導入された表面波５１４同士が相互干渉し、表面波５１４の波長の１／２毎に腹をもつ表面定在波５１５が生じる。誘電体窓５０７表面近傍に局在した表面定在波５１５によって誘電体窓５０７近傍に超高密度プラズマ５１６が生成する。超高密度プラズマ５１６は被処理基体５０２方向に純粋拡散して緩和し、被処理基体５０２近傍に高密度低電子温度プラズマバルク５１７を生成する。処理用ガスは発生した高密度プラズマにより励起され、支持体５０３上に載置された被処理基体５０２の表面を処理する。
【００１１】
このようなマイクロ波プラズマ処理装置を用いることにより、マイクロ波パワー１ｋＷ以上で、直径３００ｍｍ程度の大口径空間に±３％以内の均一性をもって、電子密度１０12cm-3以上、電子温度２ｅＶ以下、プラズマ電位１０Ｖ以下の高密度低電子温度プラズマが発生できるので、ガスを充分に反応させ活性な状態で基板に供給でき、かつ入射イオンによる基板表面ダメージも低減するので、低温でも高品質で均一かつ高速な処理が可能になる。
【特許文献１】特許第２８８６７５２号公報
【特許文献２】特許第２９２５５３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上述したようなマイクロ波プラズマ処理装置を用いた場合、表面波はスロットに垂直な方向、即ち、周方向に誘電体窓表面を伝播するので、スロットの位置より内側の表面波電界強度が弱くなり、中央部のプラズマ処理速度が低下する場合が生じる。
【００１３】
本発明の主たる目的は、上述した従来のマイクロ波プラズマ処理装置における問題点を解決し、内側の表面波電界強度を強化し、径方向の分布を調整し、特に均一性の改善された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】
【００１４】
本発明の表面波プラズマ処理装置は、
マイクロ波が透過可能な誘電体窓で一部を形成されたプラズマ処理室と、プラズマ処理室内に設置された被処理基体支持体と、プラズマ処理室内へのプラズマ処理用ガス導入手段と、プラズマ処理室内を真空排気する排気手段と、被処理基体支持体に対向して誘電体窓の外側に配置されたマルチスロットアンテナを用いたマイクロ波導入手段とで構成される表面波プラズマ処理装置において、スロットは、周方向に表面波が伝播する放射状スロットに径方向に表面波が伝播する円弧状スロットを併設している。
【００１５】
また、マイクロ波導入手段は、無終端環状導波管のＨ面にスロットを形成したマルチスロットアンテナであってもよい。
【００１６】
また、放射状スロットは、中心同士の間隔が、表面波半波長の奇数倍であってもよい。
【００１７】
また、円弧状スロットは、円弧を繋いで形成される円の直径が、表面波半波長の偶数倍であってもよい。
【００１８】
また、放射状スロットと円弧状スロットのそれぞれのマイクロ波放射率を相対的に変化させることにより径方向のプラズマ分布を調整してもよい。
【００１９】
また、プラズマ分布調整は、放射状スロットの長さ及び円弧状スロットの開き角を変化させることによってもよい。
【００２０】
また、プラズマ分布調整は、放射状スロット及び円弧状スロットの幅を変化させることによってもよい。
【００２１】
また、プラズマ分布調整は、放射状スロット及び円弧状スロットの厚さを変化させてもよい。
【００２２】
従って、本発明の表面波プラズマ処理装置において、スロットは、放射状スロットに円弧状スロットを併設することにより、内側の表面波電界強度を強化し、径方向の分布を調整し、特に均一性の改善されたプラズマ処理装置を提供することが可能である。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、マイクロ波が透過可能な誘電体窓で一部を形成されたプラズマ処理室と、プラズマ処理室内に設置された被処理基体支持手段と、プラズマ処理室内への処理用ガス導入手段と、プラズマ処理室内を真空排気する排気手段と、基体支持手段に対向して誘電体窓の外側に配置されたマルチスロットアンテナを用いたマイクロ波導入手段とで構成される表面波プラズマ処理装置であって、スロットは、放射状スロットに円弧状スロットを併設したことによって、内側の表面波電界強度を強化し、径方向の分布を調整し、特に均一性の改善されたプラズマ処理装置を提供できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の実施の形態のマイクロ波プラズマ処理装置を図１を用いて説明する。１０１はプラズマ処理室、１０２は被処理基体、１０３は被処理基体１０２の支持体、１０４は基板温度調整手段、１０５はプラズマ処理室１０１の周辺に設けられたプラズマ処理用ガス導入手段、１０６は排気、１０７はプラズマ処理室１０１を大気側と分離する誘電体窓、１０８はマイクロ波を誘電体窓１０７を透してプラズマ処理室１０１に導入するためのスロット付無終端環状導波管、１１１はマイクロ波を左右に分配するＥ分岐、１１３ａは放射状スロット、１１３ｂは円弧状スロットである。
【００２５】
プラズマ処理は以下のようにして行なう。排気系（不図示）を介してプラズマ処理室１０１内を真空排気する。続いて処理用ガスをプラズマ処理室１０１の周辺に設けられたガス導入手段１０５を介して所定の流量でプラズマ処理室１０１内に導入する。次に排気系（不図示）に設けられたコンダクタンスバルブ（不図示）を調整し、プラズマ処理室１０１内を所定の圧力に保持する。マイクロ波電源（不図示）より所望の電力を無終端環状導波管１０８、放射状スロット１１３ａ及び円弧状スロット１１３ｂを介してプラズマ処理室１０１内に供給する。この際、無終端環状導波管１０８内に導入されたマイクロ波は、Ｅ分岐１１１で左右に二分配され、自由空間よりも長い管内波長をもって伝搬する。分配されたマイクロ波同士が干渉し、管内波長の１／２毎に“腹”を有する定在波を生じる。表面電流を横切るように設けられた放射状スロット１１３ａ及び円弧状スロット１１３ｂを介し誘電体窓１０７を透過してプラズマ処理室１０１にマイクロ波が導入される。プラズマ処理室１０１に導入されたマイクロ波により放射状スロット１１３ａ及び円弧状スロット１１３ｂ近傍に初期高密度プラズマが発生する。この状態で、誘電体窓１０７と初期高密度プラズマの界面に入射したマイクロ波は、初期高密度プラズマ中には伝搬できず、誘電体窓１０７と初期高密度プラズマとの界面を表面波として伝搬する。隣接する放射状スロット１１３ａ及び円弧状スロット１１３ｂから導入された表面波同士が相互干渉し、表面波の波長の１／２毎に“腹”を有する表面定在波を生じる。この表面定在波によって表面プラズマが生成する。更に表面プラズマの拡散によりバルクプラズマが生成する。処理用ガスは発生した表面波干渉プラズマにより励起され、支持体１０３上に載置された被処理基体１０２の表面を処理する。
【００２６】
図２に、それぞれ（ａ）放射状スロット１１３ａのみ、（ｂ）円弧状スロット１１３ｂのみ、（ｃ）両スロット併設した場合の、電磁波シミュレーションにより得られた表面波電界強度分布を示す。放射状スロット１１３ａのみでは、表面波は周方向に伝播し外側寄りに表面定在波が分布し、中央部の表面波電界が弱いが、径方向に表面波が伝播し中央部にも表面定在波を発生可能な円弧状スロット１１３ａを併設することにより、表面波電界をほぼ全面に分布させることができる。
【００２７】
図３（ａ）及び（ｂ）に、放射状スロット１１３ａの長さ及び円弧状スロット１１３ｂの開き角をそれぞれ変化させた場合のプラズマ密度分布を示す。放射状スロット１１３ａが十分短い場合、円弧状スロット１１３ｂのみの分布に近い、上に凸の分布を示す。逆に円弧状スロット１１３ｂの開き角が十分小さい場合には、放射状スロット１１３ａのみに近い、下に凸の分布を示す。放射状スロット１１３ａの長さが増加するにつれて外側のプラズマ密度が増加し、上に凸から平坦、さらに下に凸気味に変化する。逆に円弧状スロット１１３ｂの開き角が増加するにつれて内側のプラズマ密度が増加し、下に凸から平坦、さらに上に凸気味に変化する。
【００２８】
このように、放射状スロット１１３ａの長さ及び円弧状スロット１１３ｂの開き角を変化させることにより、径方向の分布が調整でき、均一な分布を得ることが可能である。これは、長さだけではなく、幅や厚さを変えて導入率を変化させることによっても可能である。
【００２９】
本発明のマイクロ波プラズマ処理装置に用いられる放射状スロットは、環状導波路内定在波の節の位置に導波路一周長／管内半波長の数だけ等角度間隔に、長さを管内波長の１／８から１／２の範囲、より詳しくは３／１６から３／８の範囲で形成する。
【００３０】
本発明のマイクロ波プラズマ処理装置に用いられる円弧状スロットは、環状導波路内定在波の腹の位置に導波路一周長／管内半波長の数だけ等間隔に、開き角を３６０°×管内半波長／導波路一周長の１／２から９／１０の範囲、より詳しくは３／５から４／５の範囲で形成する。
【００３１】
本発明のマイクロ波プラズマ処理装置に用いられるマイクロ波の周波数は、３００ＭＨｚから３ＴＨｚまでが適用可能であるが、波長が誘電体窓１０７寸法と同程度になる、１〜１０ＧＨｚが特に有効である。
【００３２】
本発明のマイクロ波プラズマ処理装置に用いられる誘電体窓１０９の材質は、機械的強度が充分でマイクロ波の透過率が充分高くなるように誘電欠損の小さなものであれば適用可能であり、例えば石英やアルミナ（サファイア），窒化アルミニウム，弗化炭素ポリマ（テフロン）などが最適である。
【００３３】
本発明のマイクロ波プラズマ処理装置に用いられるスロット付き無終端環状導波管１０８の材質は、導電体であれば使用可能であるが、マイクロ波の伝搬ロスをできるだけ抑えるため、導電率の高いＡｌ、Ｃｕ、 Ａｇ／ＣｕメッキしたＳＵＳなどが最適である。本発明に用いられるスロット付無終端環状導波管１０８の導入口の向きは、スロット付無終端環状導波管１０８内のマイクロ波伝搬空間に効率よくマイクロ波を導入できるものであれば、Ｈ面に平行で伝搬空間の接線方向でも、Ｈ面に垂直方向で導入部で伝搬空間の左右方向に二分配するものでもよい。
【００３４】
本発明のマイクロ波プラズマ処理装置及び処理方法において、より低圧で処理するために、磁界発生手段を用いても良い。本発明のプラズマ処理装置及び処理方法において用いられる磁界としては、スロットの幅方向に発生する電界に垂直な磁界であれば適用可能である。磁界発生手段としては、コイル以外でも、永久磁石でも使用可能である。コイルを用いる場合には過熱防止のため水冷機構や空冷など他の冷却手段を用いてもよい。
【００３５】
また、処理のより高品質化のため、紫外光を基体表面に照射してもよい。光源としては、被処理基体もしくは基体上に付着したガスに吸収される光を放射するものなら適用可能で、エキシマレーザ、エキシマランプ、希ガス共鳴線ランプ、低圧水銀ランプなどが適当である。
【００３６】
本発明のマイクロ波プラズマ処理方法におけるプラズマ処理室内の圧力は０．１mTorr乃至１０Torrの範囲、より好ましくは、１０mTorrから５Torrの範囲が適当である。
【００３７】
本発明のマイクロ波プラズマ処理方法による堆積膜の形成は、使用するガスを適宜選択することによりＳｉ3Ｎ4、ＳｉＯ2、ＳｉＯＦ，Ｔａ2Ｏ5、ＴｉＯ2、ＴｉＮ、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、ＭｇＦ2などの絶縁膜、ａ−Ｓｉ、poly−Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧａＡｓなどの半導体膜、Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａなどの金属膜等、各種の堆積膜を効率よく形成することが可能である。
【００３８】
本発明のプラズマ処理方法により処理する被処理基体１０２は、半導体であっても、導電性のものであっても、あるいは電気絶縁性のものであってもよい。
【００３９】
導電性基体としては、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｍｏ，Ａｕ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ，Ｔｉ，Ｐｔ，Ｐｂなどの金属またはこれらの合金、例えば真鍮、ステンレス鋼などが挙げられる。
【００４０】
絶縁性基体としては、ＳｉＯ2系の石英や各種ガラス、Ｓｉ3Ｎ4，ＮａＣｌ，ＫＣｌ，ＬｉＦ，ＣａＦ2，ＢａＦ2，Ａｌ2Ｏ3，ＡｌＮ，ＭｇＯなどの無機物、ポリエチレン，ポリエステル，ポリカーボネート，セルロースアセテート，ポリプロピレン，ポリ塩化ビニル，ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミドなどの有機物のフィルム、シートなどが挙げられる。
【００４１】
本発明のプラズマ処理装置に用いられるガス導入手段１０５の向きは、 ガスが誘電体窓１０８近傍に発生するプラズマ領域を経由した後中央付近に十分に供給されてから基板表面を中央から周辺に向かって流れるように、誘電体窓１０８に向けてガスを吹き付けられる構造を有することが最適である。
【００４２】
ＣＶＤ法により基板上に薄膜を形成する場合に用いられるガスとしては、一般に公知のガスが使用できる。
【００４３】
ａ−Ｓｉ、poly−Ｓｉ、ＳｉＣなどのＳｉ系半導体薄膜を形成する場合の処理用ガス導入手段１０５を介してプラズマ処理室１０１へ導入するＳｉ原子を含有する原料ガスとしては、ＳｉＨ4，Ｓｉ2Ｈ6などの無機シラン類，テトラエチルシラン（ＴＥＳ），テトラメチルシラン（ＴＭＳ），ジメチルシラン（ＤＭＳ），ジメチルジフルオロシラン（ＤＭＤＦＳ），ジメチルジクロルシラン（ＤＭＤＣＳ）などの有機シラン類、ＳｉＦ4，Ｓｉ2Ｆ6，Ｓｉ3Ｆ8，ＳｉＨＦ3，ＳｉＨ2Ｆ2，ＳｉＣｌ4，Ｓｉ2Ｃｌ6，ＳｉＨＣｌ3，ＳｉＨ2Ｃｌ2，ＳｉＨ3Ｃｌ，ＳｉＣｌ2Ｆ2などのハロゲン化シラン類等、常温常圧でガス状態であるものまたは容易にガス化し得るものが挙げられる。また、この場合のＳｉ原料ガスと混合して導入してもよい添加ガスまたはキャリアガスとしては、Ｈ2、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎが挙げられる。
【００４４】
Ｓｉ3Ｎ4 ，ＳｉＯ2 などのＳｉ化合物系薄膜を形成する場合の処理用ガス導入手段１０５を介して導入するＳｉ原子を含有する原料としては、ＳｉＨ4、Ｓｉ2Ｈ6などの無機シラン類，テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ），テトラメトキシシラン（ＴＭＯＳ），オクタメチルシクロテトラシラン（ＯＭＣＴＳ），ジメチルジフルオロシラン（ＤＭＤＦＳ），ジメチルジクロルシラン（ＤＭＤＣＳ）などの有機シラン類、ＳｉＦ4，Ｓｉ2Ｆ6，Ｓｉ3Ｆ8，ＳｉＨＦ3，ＳｉＨ2Ｆ2，ＳｉＣｌ4，Ｓｉ2Ｃｌ6，ＳｉＨＣｌ3，ＳｉＨ2Ｃｌ2，ＳｉＨ3Ｃｌ，ＳｉＣｌ2Ｆ2などのハロゲン化シラン類等、常温常圧でガス状態であるものまたは容易にガス化し得るものが挙げられる。また、この場合の同時に導入する窒素原料ガスまたは酸素原料ガスとしては、Ｎ2、ＮＨ3、Ｎ2Ｈ4、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、Ｏ2、Ｏ3、Ｈ2Ｏ、ＮＯ、Ｎ2Ｏ、ＮＯ2などが挙げられる。
【００４５】
Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａなどの金属薄膜を形成する場合の処理用ガス導入手段１０５を介して導入する金属原子を含有する原料としては、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）、トリエチルアルミニウム（ＴＥＡｌ）、トリイソブチルアルミニウム（ＴＩＢＡｌ）、ジメチルアルミニウムハイドライド（ＤＭＡｌＨ）、タングステンカルボニル（Ｗ(ＣＯ)6）、モリブデンカルボニル（Ｍｏ(ＣＯ)6）、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧａ）、テトライソプロポキシチタン（ＴＩＰＯＴｉ）、ペンタエトキシタンタル（ＰＥＯＴａ）などの有機金属、ＡｌＣｌ3、ＷＦ6、ＴｉＣｌ3、ＴａＣｌ5などのハロゲン化金属等が挙げられる。また、この場合のＳｉ原料ガスと混合して導入してもよい添加ガスまたはキャリアガスとしては、Ｈ2、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎが挙げられる。
【００４６】
Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、Ｔａ2Ｏ5、ＴｉＯ2、ＴｉＮ、ＷＯ3などの金属化合物薄膜を形成する場合の処理用ガス導入手段１０５を介して導入する金属原子を含有する原料としては、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）、トリエチルアルミニウム（ＴＥＡｌ）、トリイソブチルアルミニウム（ＴＩＢＡｌ）、ジメチルアルミニウムハイドライド（ＤＭＡｌＨ）、タングステンカルボニル（Ｗ(ＣＯ)６）、モリブデンカルボニル（Ｍｏ(ＣＯ)6）、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧａ）、テトライソプロポキシチタン（ＴＩＰＯＴｉ）、ペンタエトキシタンタル（ＰＥＯＴａ）などの有機金属、  ＡｌＣｌ3、ＷＦ6、ＴｉＣｌ3、ＴａＣｌ5などのハロゲン化金属等が挙げられる。また、この場合の同時に導入する酸素原料ガスまたは窒素原料ガスとしては、Ｏ2、Ｏ3、Ｈ2Ｏ、ＮＯ、Ｎ2Ｏ、ＮＯ2、Ｎ2、ＮＨ3、Ｎ2Ｈ4、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）などが挙げられる。
【００４７】
基体表面をエッチングする場合の処理用ガス導入口１０５から導入するエッチング用ガスとしては、Ｆ2、ＣＦ4、ＣＨ2Ｆ2、Ｃ2Ｆ6、Ｃ3Ｆ8、Ｃ4Ｆ8、ＣＦ2Ｃｌ2、ＳＦ6、ＮＦ3、Ｃｌ2、ＣＣｌ4、ＣＨ2Ｃｌ2、Ｃ2Ｃｌ6などが挙げられる。
【００４８】
フォトレジストなど基体表面上の有機成分をアッシング除去する場合の処理用ガス導入口１０５から導入するアッシング用ガスとしては、Ｏ2、Ｏ3、Ｈ2Ｏ、ＮＯ、Ｎ2Ｏ、ＮＯ2、Ｈ2などが挙げられる。
【００４９】
また本発明のマイクロ波プラズマ処理装置及び処理方法を表面改質にも適用する場合、使用するガスを適宜選択することにより、例えば基体もしくは表面層としてＳｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｔａなどを使用してこれら基体もしくは表面層の酸化処理あるいは窒化処理さらにはＢ、Ａｓ、Ｐなどのドーピング処理等が可能である。更に本発明において採用する成膜技術はクリーニング方法にも適用できる。その場合酸化物あるいは有機物や重金属などのクリーニングに使用することもできる。
【００５０】
基体を酸化表面処理する場合の処理用ガス導入口１０５を介して導入する酸化性ガスとしては、Ｏ2、Ｏ3、Ｈ2Ｏ、ＮＯ、Ｎ2Ｏ、ＮＯ2などが挙げられる。また、基体を窒化表面処理する場合の処理用ガス導入口１１５を介して導入する窒化性ガスとしては、Ｎ2、ＮＨ3、Ｎ2Ｈ4、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）などが挙げられる。
【００５１】
基体表面の有機物をクリーニングする場合、またはフォトレジストなど基体表面上の有機成分をアッシング除去する場合のガス導入口１０５から導入するクリーニング／アッシング用ガスとしては、Ｏ2、Ｏ3、Ｈ2Ｏ、ＮＯ、Ｎ2Ｏ、ＮＯ2、Ｈ2などが挙げられる。また、基体表面の無機物をクリーニングする場合のプラズマ発生用ガス導入口から導入するクリーニング用ガスとしては、Ｆ2、ＣＦ4、ＣＨ2Ｆ2、Ｃ2Ｆ6、Ｃ4Ｆ8、ＣＦ2Ｃｌ2、ＳＦ6、ＮＦ3などが挙げられる。
【実施例】
【００５２】
以下実施例を挙げて本発明のマイクロ波プラズマ処理装置及び処理方法をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００５３】
実施例１
図１に示したマイクロ波プラズマ処理装置を使用し、フォトレジストのアッシングを行った。
【００５４】
基体１０２としては、層間ＳｉＯ2膜をエッチングし、ビアホールを形成した直後のシリコン（Ｓｉ）基板（φ３００mm）を使用した。まず、Ｓｉ基板１０２を基体支持体１０３上に設置した後、ヒータ１０４を用いて２５０℃まで加熱し、排気系（不図示）を介してプラズマ処理室１０１内を真空排気し、１０-4Ｔｏｒｒまで減圧させた。プラズマ処理用ガス導入口１０５を介して酸素ガスを２ｓｌｍの流量でプラズマ処理室１０１内に導入した。ついで、排気系（不図示）に設けられたコンダクタンスバルブ（不図示）を調整し、処理室１０１内を１．５Ｔｏｒｒに保持した。プラズマ処理室１０１内に、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源より２．５ｋＷの電力をスロット付無終端環状導波管１０８を介して供給した。かくして、プラズマ処理室１０１内にプラズマを発生させた。この際、プラズマ処理用ガス導入口１０５を介して導入された酸素ガスはプラズマ処理室１０１内で励起、分解、反応して酸素原子となり、シリコン基板１０２の方向に輸送され、基板１０２上のフォトレジストを酸化し、気化・除去された。アッシング後、ゲート絶縁破壊評価、アッシング速度と基板表面電荷密度などについて評価した。
【００５５】
得られたアッシング速度の均一性は、±３．４％（６．２μｍ／ｍｉｎ）と極めて良好で、表面電荷密度も０．５×１０11ｃｍ-2と充分低い値を示し、ゲート絶縁破壊も観測されなかった。
【００５６】
実施例２
図１に示したマイクロ波プラズマ処理装置を使用し、フォトレジストのアッシングを行った。
【００５７】
基体１０２としては、層間ＳｉＯ2膜をエッチングし、ビアホールを形成した直後のシリコン（Ｓｉ）基板（φ１２インチ）を使用した。まず、Ｓｉ基板１０２を基体支持体１０３上に設置した後、ヒータ１０４を用いて２５０℃まで加熱し、排気系（不図示）を介してプラズマ処理室１０１内を真空排気し、１０-5Ｔｏｒｒまで減圧させた。プラズマ処理用ガス導入口１０５を介して酸素ガスを２ｓｌｍの流量でプラズマ処理室１０１内に導入した。ついで、排気系（不図示）に設けられたコンダクタンスバルブ（不図示）を調整し、処理室１０１内を２Ｔｏｒｒに保持した。プラズマ処理室１０１内に、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源より２．５ｋＷの電力をスロット付無終端環状導波管１０８を介して供給した。かくして、プラズマ処理室１０１内にプラズマを発生させた。この際、プラズマ処理用ガス導入口１０５を介して導入された酸素ガスはプラズマ処理室１０１内で励起、分解、反応して酸素原子となり、シリコン基板１０２の方向に輸送され、基板１０２上のフォトレジストを酸化し、気化・除去された。アッシング後、ゲート絶縁評価、アッシング速度と基板表面電荷密度などについて評価した。
【００５８】
得られたアッシング速度均一性は、 ±４．４％（８．２μｍ／ｍｉｎ）と極めて大きく、表面電荷密度も１．１×１０11ｃｍ-2と充分低い値を示し、ゲート絶縁破壊も観測されなかった。
【００５９】
実施例３
図１に示したマイクロ波プラズマ処理装置を使用し、極薄酸化膜の表面窒化を行った。
【００６０】
基体１０２としては、１６Ａ厚表面酸化膜付きシリコン（Ｓｉ）基板（φ８インチ）を使用した。まず、Ｓｉ基板１０２を基体支持体１０３上に設置した後、ヒータ１０４を用いて１５０℃まで加熱し、排気系（不図示）を介してプラズマ処理室１０１内を真空排気し、１０-3Ｔｏｒｒまで減圧させた。プラズマ処理用ガス導入口１０５を介して窒素ガスを５０ｓｃｃｍ、ヘリウムガスを４５０ｓｃｃｍの流量でプラズマ処理室１０１内に導入した。ついで、排気系（不図示）に設けられたコンダクタンスバルブ（不図示）を調整し、処理室１０１内を０．２Ｔｏｒｒに保持した。プラズマ処理室１０１内に、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源より１．５ｋＷの電力をスロット付無終端環状導波管１０８を介して供給した。かくして、プラズマ処理室１０１内にプラズマを発生させた。この際、プラズマ処理用ガス導入口１０５を介して導入された窒素ガスはプラズマ処理室１０１内で励起、分解、反応して窒素イオンや原子となり、シリコン基板１０２の方向に輸送され、基板１０２上の酸化膜表面を室化した。窒化後、ゲート絶縁評価、窒化速度と基板表面電荷密度などについて評価した。
【００６１】
得られた窒化速度均一性は、 ±２．２％（６．２Ａ／ｍｉｎ）と極めて良好で、表面電荷密度も０．９×１０11ｃｍ-2と充分低い値を示し、ゲート絶縁破壊も観測されなかった。
【００６２】
実施例４
図１に示したマイクロ波プラズマ処理装置を使用し、シリコン基板の直接窒化を行った。
【００６３】
基体１０２としては、ベアシリコン（Ｓｉ）基板（φ８インチ）を使用した。まず、Ｓｉ基板１０２を基体支持体１０３上に設置した後、ヒータ１０４を用いて１５０℃まで加熱し、排気系（不図示）を介してプラズマ処理室１０１内を真空排気し、１０-3Ｔｏｒｒまで減圧させた。プラズマ処理用ガス導入口１０５を介して窒素ガスを５００ｓｃｃｍの流量でプラズマ処理室１０１内に導入した。ついで、排気系（不図示）に設けられたコンダクタンスバルブ（不図示）を調整し、処理室１０１内を０．１Ｔｏｒｒに保持した。プラズマ処理室１０１内に、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源より１．５ｋＷの電力をスロット付無終端環状導波管１０８を介して供給した。かくして、プラズマ処理室１０１内にプラズマを発生させた。この際、プラズマ処理用ガス導入口１０５を介して導入された窒素ガスはプラズマ処理室１０１内で励起、分解、反応して窒素イオンや原子となり、シリコン基板１０２の方向に輸送され、シリコン基板１０２の表面を直接室化した。窒化後、ゲート絶縁評価、窒化速度と基板表面電荷密度などについて評価した。
【００６４】
得られた窒化速度均一性は、±１．６％（２２Ａ／ｍｉｎ）と極めて良好で、表面電荷密度も１．７×１０11ｃｍ-2と充分低い値を示し、ゲート絶縁破壊も観測されなかった。
【００６５】
実施例５
図１に示したマイクロ波プラズマ処理装置を使用し、半導体素子保護用窒化シリコン膜の形成を行った。
【００６６】
基体１０２としては、Ａｌ配線パターン（ラインアンドスペース０．５μｍ）が形成された層間ＳｉＯ2膜付きφ３００mmＰ型単結晶シリコン基板（面方位〈１００〉，抵抗率１０Ωｃｍ）を使用した。まず、シリコン基板１０２を基体支持台１０３上に設置した後、排気系（不図示）を介してプラズマ処理室１０１内を真空排気し、１０-7Ｔｏｒｒの値まで減圧させた。続いてヒータ１０４に通電し、シリコン基板１０２を３００℃に加熱し、該基板をこの温度に保持した。プラズマ処理用ガス導入口１０５を介して窒素ガスを６００ｓｃｃｍの流量で、また、モノシランガスを２００ｓｃｃｍの流量で処理室１０１内に導入した。ついで、排気系（不図示）に設けられたコンダクタンスバルブ（不図示）を調整し、処理室１０１内を２０ｍＴｏｒｒに保持した。ついで、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源（不図示）より３．０ｋＷの電力をスロット付無終端環状導波管１０８を介して供給した。かくして、プラズマ処理室１０１内にプラズマを発生させた。この際、プラズマ処理用ガス導入口１０５を介して導入された窒素ガスはプラズマ処理室１０１内で励起、分解されて窒素原子となり、シリコン基板１０２の方向に輸送され、モノシランガスと反応し、窒化シリコン膜がシリコン基板１０２上に１．０μｍの厚さで形成した。成膜後、ゲート絶縁破壊評価、成膜速度、応力などの膜質について評価した。応力は成膜前後の基板の反り量の変化をレーザ干渉計Ｚｙｇｏ（商品名）で測定し求めた。
【００６７】
得られた窒化シリコン膜の成膜速度均一性は、±２．８％（５３０ｎｍ／ｍｉｎ）と極めて大きく、膜質も応力０．９ｘ１０9ｄｙｎｅ・ｃｍ-2（圧縮）、リーク電流１．１×１０-10Ａ・ｃｍ-2、絶縁耐圧１０．７ＭＶ／ｃｍの極めて良質な膜であることが確認され、ゲート絶縁破壊も観測されなかった。
【００６８】
実施例６
図１に示したマイクロ波プラズマ処理装置を使用し、プラスチックレンズ反射防止用酸化シリコン膜及び窒化シリコン膜の形成を行った。
【００６９】
基体１０２としては、直径５０ｍｍプラスチック凸レンズを使用した。レンズ１０２を基体支持台１０３上に設置した後、排気系（不図示）を介してプラズマ処理室１０１内を真空排気し、１０-7Ｔｏｒｒの値まで減圧させた。プラズマ処理用ガス導入口１０５を介して窒素ガスを１５０ｓｃｃｍの流量で、また、モノシランガスを７０ｓｃｃｍの流量で処理室１０１内に導入した。ついで、排気系（不図示）に設けられたコンダクタンスバルブ（不図示）を調整し、処理室１０１内を５ｍＴｏｒｒに保持した。ついで、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源（不図示）より３．０ｋＷの電力をスロット付無終端環状導波管１０３を介してプラズマ処理室１０１内に供給した。かくして、プラズマ処理室１０１内にプラズマを発生させた。この際、プラズマ処理用ガス導入口１０５を介して導入された窒素ガスは、プラズマ処理室１０１内で励起、分解されて窒素原子などの活性種となり、レンズ１０２の方向に輸送され、モノシランガスと反応し、窒化シリコン膜がレンズ１０２上に２０ｎｍの厚さで形成された。
【００７０】
次に、プラズマ処理用ガス導入口１０５を介して酸素ガスを２００ｓｃｃｍの流量で、また、モノシランガスを１００ｓｃｃｍの流量で処理室１０１内に導入した。ついで、排気系（不図示）に設けられたコンダクタンスバルブ（不図示）を調整し、処理室１０１内を２ｍＴｏｒｒに保持した。ついで、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源（不図示）より２．０ｋＷの電力をスロット付無終端環状導波管１０８を介してプラズマ発生室１０１内に供給した。かくして、プラズマ処理室１０１内にプラズマを発生させた。この際、プラズマ処理用ガス導入口１０５を介して導入された酸素ガスは、プラズマ処理室１０１内で励起、分解されて酸素原子などの活性種となり、ガラス基板１０２の方向に輸送され、モノシランガスと反応し、酸化シリコン膜がガラス基板１０２上に８５ｎｍの厚さで形成された。成膜後、ゲート絶縁破壊評価、成膜速度、反射特性について評価した。
【００７１】
得られた窒化シリコン膜及び酸化シリコン膜の成膜速度均一性はそれぞれ±２．６％（３９０ｎｍ／ｍｉｎ）、±２．８％（４２０ｎｍ／ｍｉｎ）と良好で、膜質も、５００ｎｍ付近の反射率が０．１４％と極めて良好な光学特性であることが確認された。
【００７２】
実施例７
図１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用酸化シリコン膜の形成を行った。
【００７３】
基体１０２としては、最上部にＡｌパターン（ラインアンドスペース０．５μｍ）が形成されたφ３００mmＰ型単結晶シリコン基板（面方位〈１００〉，抵抗率１０Ωｃｍ）を使用した。まず、シリコン基板１０２を基体支持体１０３上に設置した。排気系（不図示）を介してプラズマ処理室１０１内を真空排気し、１０-7Ｔｏｒｒの値まで減圧させた。続いてヒータ１０４に通電し、シリコン基板１０２を３００℃に加熱し、該基板をこの温度に保持した。プラズマ処理用ガス導入口１０５を介して酸素ガスを４００ｓｃｃｍの流量で、また、モノシランガスを２００ｓｃｃｍの流量で処理室１０１内に導入した。ついで、排気系（不図示）に設けられたコンダクタンスバルブ（不図示）を調整し、プラズマ処理室１０１内を２０ｍＴｏｒｒに保持した。ついで、２ＭＨｚの高周波印加手段を介して３００Ｗの電力を基板支持体１０２に印加するとともに、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源より２．５ｋＷの電力をスロット付無終端環状導波管１０３を介してプラズマ処理室１０１内に供給した。かくして、プラズマ処理室１０１内にプラズマを発生させた。プラズマ処理用ガス導入口１０５を介して導入された酸素ガスはプラズマ処理室１０１内で励起、分解されて活性種となり、シリコン基板１０２の方向に輸送され、モノシランガスと反応し、酸化シリコン膜がシリコン基板１０２上に０．８μｍの厚さで形成された。この時、イオン種はＲＦバイアスにより加速されて基板に入射しパターン上の膜を削り平坦性を向上させる。処理後、成膜速度、均一性、絶縁耐圧、及び段差被覆性について評価した。段差被覆性は、Ａｌ配線パターン上に成膜した酸化シリコン膜の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観測し、ボイドを観測することにより評価した。
【００７４】
得られた酸化シリコン膜の成膜速度均一性は±２．６％（３２０ｎｍ／ｍｉｎ）と良好で、膜質も絶縁耐圧９．８ＭＶ／ｃｍ、ボイドフリーであって良質な膜であることが確認され、ゲート絶縁破壊も観測されなかった。
【００７５】
実施例８
１図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ＳｉＯ2膜のエッチングを行った。
【００７６】
基体１０２としては、Ａｌパターン（ラインアンドスペース０．３５μｍ）上に１μｍ厚の層間ＳｉＯ2膜が形成されたφ３００mmＰ型単結晶シリコン基板（面方位〈１００〉，抵抗率１０Ωｃｍ）を使用した。まず、シリコン基板１０２を基体支持台１０３上に設置した後、排気系（不図示）を介してエッチング室１０１内を真空排気し、１０-7Ｔｏｒｒの値まで減圧させた。プラズマ処理用ガス導入口１０５を介してＣ4Ｆ8を８０ｓｃｃｍ、Ａｒを１２０ｓｃｃｍ、Ｏ2を４０ｓｃｃｍの流量でプラズマ処理室１０１内に導入した。ついで、排気系（不図示）に設けられたコンダクタンスバルブ（不図示）を調整し、プラズマ処理室１０１内を５ｍＴｏｒｒの圧力に保持した。ついで、２ＭＨｚの高周波印加手段を介して２８０Ｗの電力を基板支持体１０２に印加するとともに、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源より３．０ｋＷの電力をスロット付無終端環状導波管１０３を介してプラズマ処理室１０１内に供給した。かくして、プラズマ処理室１０１内にプラズマを発生させた。プラズマ処理用ガス導入口１０５を介して導入されたＣ4Ｆ8ガスはプラズマ処理室１０１内で励起、分解されて活性種となり、シリコン基板１０２の方向に輸送され、自己バイアスによって加速されたイオンによって層間ＳｉＯ2膜がエッチングされた。静電チャック付クーラ１０７により基板温度は３０℃までしか上昇しなかった。エッチング後、ゲート絶縁破壊評価、エッチング速度、選択比、及びエッチング形状について評価した。エッチング形状は、エッチングされた酸化シリコン膜の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観測し、評価した。
【００７７】
エッチング速度均一性と対ポリシリコン選択比は±２．８％（６２０ｎｍ／ｍｉｎ）、２３と良好で、エッチング形状もほぼ垂直で、マイクロローディング効果も少ないことが確認され、ゲート絶縁破壊も観測されなかった。
【００７８】
実施例９
図１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間ポリシリコン膜のエッチングを行った。
【００７９】
基体１０２としては、最上部にポリシリコン膜が形成されたφ３００mmＰ型単結晶シリコン基板（面方位〈１００〉，抵抗率１０Ωｃｍ）を使用した。まず、シリコン基板１０２を基体支持台１０３上に設置した後、排気系（不図示）を介してプラズマ処理室１０１内を真空排気し、１０-7Ｔｏｒｒの値まで減圧させた。プラズマ処理用ガス導入口１０５を介してＣＦ4ガスを３００ｓｃｃｍ、酸素を２０ｓｃｃｍの流量でプラズマ処理室１０１内に導入した。ついで、排気系（不図示）に設けられたコンダクタンスバルブ（不図示）を調整し、プラズマ処理室１０１内を２ｍＴｏｒｒの圧力に保持した。ついで、２ＭＨｚの高周波電源（不図示）からの高周波電力３００Ｗを基板支持体１０３に印加するとともに、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源より２．０ｋＷの電力をスロット付無終端環状導波管１０３を介してプラズマ処理室１０１内に供給した。かくして、プラズマ処理室１０１内にプラズマを発生させた。プラズマ処理用ガス導入口１０５を介して導入されたＣＦ4ガス及び酸素はプラズマ処理室１０１内で励起、分解されて活性種となり、シリコン基板１０２の方向に輸送され、自己バイアスにより加速されたイオンによりポリシリコン膜がエッチングされた。静電チャック付クーラ１０４により、基板温度は３０℃までしか上昇しなかった。エッチング後、ゲート絶縁破壊評価、エッチング速度、選択比、及びエッチング形状について評価した。エッチング形状は、エッチングされたポリシリコン膜の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観測し、評価した。
【００８０】
エッチング速度均一性と対ＳｉＯ2選択比はそれぞれ±２．８％（７８０ｎｍ／ｍｉｎ）、２５と良好で、エッチング形状も垂直で、マイクロローディング効果も少ないことが確認され、ゲート絶縁破壊も観測されなかった。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の実施の形態のマイクロ波プラズマ処理装置の模式図である。
【図２】本発明を説明するための、電磁波シミュレーションにより得られた表面波電界強度分布を示す図である。
【図３】本発明を説明するための、プローブ計測により得られたプラズマ密度分布を示す図である。
【図４】従来例であるマイクロ波プラズマ処理装置の模式図である。
【符号の説明】
【００８２】
１０１、５０１    プラズマ処理室
１０２、５０２    被処理基体
１０４、５０４    基板温度調整手段
１０５、５０５    プラズマ処理用ガス導入手段
１０６、５０６    排気
１０７、５０７    平板状誘電体窓
１１１、５１１    Ｅ分岐
１１３ａ    放射状スロット
１１３ｂ    円弧状スロット
５０３    基体の支持体
５０８    スロット付無終端環状導波管
５１２    管内定在波
５１３    スロット
５１４    表面波
５１５    表面定在波
５１６    表面プラズマ
５１７    バルクプラズマ
【図１】
2005033055.tif 000003
【図２】
2005033055.tif 000004
【図３】
2005033055.tif 000005
【図４】
2005033055.tif 000006