(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器と、真空容器内にガスを供給するガス供給装置と、真空容器内を排気する排気装置と、真空容器内を所定の圧力に制御する調圧弁と、真空容器内に基板を載置する基板電極と、基板電極と対向して設けられ、かつ、アンテナカバーで覆われたアンテナと、アンテナに周波数３０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を供給する高周波電源とを備えたプラズマ処理装置であって、
アンテナとアンテナカバーの間に、アンテナよりも直径が大きいカーボンシートが設けられると共にアンテナがセラミックリングに嵌め込まれ、かつ、前記セラミックリングがセラミックリングに等配されたボルトで金属リングに固定され、ボルト用座グリが誘電体棒で埋められていること
を特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
真空容器と、真空容器内にガスを供給するガス供給装置と、真空容器内を排気する排気装置と、真空容器内を所定の圧力に制御する調圧弁と、真空容器内に基板を載置する基板電極と、基板電極と対向して設けられ、かつ、アンテナカバーで覆われたアンテナと、アンテナに周波数３０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を供給する高周波電源とを備えたプラズマ処理装置であって、
アンテナカバーの周辺に基板に垂直に形成された環状スリットが設けられ、アンテナカバーが、環状スリットを構成する金属製カバーリングで支えられつつ、金属製カバーリングとアンテナカバーの間に樹脂リングを挟み込む構成で金属リングに固定されていること
を特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
アンテナカバーが石英ガラス製であることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
アンテナカバーが絶縁性シリコンであることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
アンテナカバーの厚さが１ｍｍ乃至１０ｍｍであることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
アンテナに、周波数１００ｋＨｚ乃至２０ＭＨｚの高周波電力を供給する高周波電源とを備えたこと
を特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
アンテナとアンテナカバーの間に、アンテナよりも直径が大きい導電性シートが設けられていることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
導電性シートが、抵抗率が１０Ω・ｍ以下の材質で構成されていること
を特徴とする請求項７に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
導電性シートが、カーボンシートであることを特徴とする請求項７に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
導電性シートの厚さが０．０３ｍｍ乃至３ｍｍであることを特徴とする請求項７に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
真空容器と、真空容器内にガスを供給するガス供給装置と、真空容器内を排気する排気装置と、真空容器内を所定の圧力に制御する調圧弁と、真空容器内に基板を載置する基板電極と、基板電極と対向して設けられ、かつ、アンテナカバーで覆われたアンテナと、アンテナに周波数３０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を供給する高周波電源とを備えたプラズマ処理装置であって、
真空容器内に向けて貫通穴が設けられた金属製ガス吹きリングと、貫通穴の直径よりも大きい円筒部と貫通穴の直径よりも若干小さい円筒部から成り、真空容器の外側から貫通穴に挿入された誘電体製ガス吹き棒と、ガス吹きリングとともにガス溜まりを構成する金属製外周リングとを備え、ガス吹き棒が、貫通穴の直径よりも大きい円筒部を外周リングとガス吹きリングの間に挟むことで位置決めされ、かつ、アンテナとアンテナカバーの間に、アンテナよりも直径が大きいカーボンシートが設けられていること
を特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１２】
真空容器内の基板電極に基板を載置し、真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、周波数３０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を、基板電極と対向して設けられ、かつ、アンテナカバーで覆われたアンテナに供給することにより、真空容器内にプラズマを発生させ、前記基板を処理するするプラズマ処理方法であって、
アンテナとアンテナカバーの間に、アンテナよりも直径が大きいカーボンシートが設けられると共にアンテナがセラミックリングに嵌め込まれ、セラミックリングがセラミックリングに等配されたボルトで金属リングに固定され、ボルト用座グリが誘電体棒で埋められている状態で基板を処理すること
を特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項１３】
真空容器内の基板電極に基板を載置し、真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、周波数３０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を、基板電極と対向して設けられ、かつ、アンテナカバーで覆われたアンテナに供給することにより、真空容器内にプラズマを発生させ、前記基板を処理するするプラズマ処理方法であって、
アンテナカバーの周辺に基板に垂直に形成された環状スリットが設けられ、アンテナカバーが、環状スリットを構成する金属製カバーリングで支えられつつ、金属製カバーリングとアンテナカバーの間に樹脂リングを挟み込む構成で金属リングに固定されている状態で基板を処理すること
を特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項１４】
プラズマ処理が、基板上に形成された高融点金属膜をエッチングする処理であること
を特徴とする請求項１３に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１５】
高融点金属膜が、イリジューム、ロジューム、ルテニウム、プラチナ、金、銅、レニウム、ビスマス、ストロンチューム、バリウム、ジルコニウム、鉛、ニオブのうち少なくとも１つの元素を含む膜であること
を特徴とする請求項１４に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１６】
アンテナカバーが石英ガラス製であることを特徴とする請求項１３に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１７】
アンテナカバーが絶縁性シリコンであることを特徴とする請求項１３に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１８】
アンテナカバーの厚さが１ｍｍ乃至１０ｍｍであることを特徴とする請求項１３に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１９】
アンテナに、周波数１００ｋＨｚ乃至２０ＭＨｚの高周波電力を供給しつつ処理を行うこと
を特徴とする請求項１３に記載のプラズマ処理方法。
【請求項２０】
アンテナとアンテナカバーの間に、アンテナよりも直径が大きい導電性シートが設けられていること
を特徴とする請求項１３に記載のプラズマ処理方法。
【請求項２１】
導電性シートが、抵抗率が１０Ω・ｍ以下の材質で構成されていることを特徴とする請求項２０に記載のプラズマ処理方法。
【請求項２２】
導電性シートが、カーボンシートであることを特徴とする請求項２０に記載のプラズマ処理方法。
【請求項２３】
導電性シートの厚さが０．０３ｍｍ乃至３ｍｍであることを特徴とする請求項２０に記載のプラズマ処理方法。
【請求項２４】
真空容器内の基板電極に基板を載置し、真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、周波数３０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を、基板電極と対向して設けられ、かつ、アンテナカバーで覆われたアンテナに供給することにより、真空容器内にプラズマを発生させ、基板を処理するするプラズマ処理方法であって、
真空容器内に向けて貫通穴が設けられた金属製ガス吹きリングと、貫通穴の直径よりも大きい円筒部と貫通穴の直径よりも若干小さい円筒部から成り、真空容器の外側から貫通穴に挿入された誘電体製ガス吹き棒と、ガス吹きリングとともにガス溜まりを構成する金属製外周リングとを利用することによって真空容器内にガスを供給し、かつ、ガス吹き棒が、貫通穴の直径よりも大きい円筒部を外周リングとガス吹きリングの間に挟むことで位置決めされ、かつ、アンテナとアンテナカバーの間に、アンテナよりも直径が大きいカーボンシートが設けられている状態で基板を処理すること
を特徴とするプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体等の電子デバイスやマイクロマシンの製造に利用されるプラズマ処理装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体等の電子デバイスやマイクロマシンの製造において、近年プラズマ処理による薄膜加工技術の重要性はますます高まっている。
【０００３】
以下、従来のプラズマ処理方法の一例として、パッチアンテナ方式プラズマ源を用いたプラズマ処理について、図３を参照しながら詳述する。
【０００４】
同図において、真空容器１内に、ガス供給装置２から所定のガスを導入しつつ、排気装置としてのターボ分子ポンプ３により排気を行い、真空容器１内を所定の圧力に保ちながら、アンテナ用高周波電源４により１００ＭＨｚの高周波電力を真空容器１内に突出して設けられたアンテナ５に供給することにより、真空容器１内にプラズマが発生し、基板電極６上に載置された基板７に対してプラズマ処理を行うことができる。
【０００５】
また、基板電極６に高周波電力を供給するための基板電極用高周波電源８が設けられており、基板７に到達するイオンエネルギーを制御することができるようになっている。アンテナ５へ供給される高周波電力は、給電棒１０によりアンテナ５の中心付近へ給電される。アンテナ５と給電棒１０は一体ものの金属製である。アンテナ５に接して誘電板１１が設けられ、給電棒１０は誘電板１１に設けられた貫通穴を介してアンテナ５とアンテナ用高周波電源４とを接続している。また、アンテナ５の表面は、アンテナカバー１７により覆われている。また、誘電板１１と誘電板１１の周辺部に設けられた金属リング１４との間の溝状の空間と、アンテナ５とアンテナ５の周辺部に設けられた金属リング１４との間の基板に垂直な溝状の空間からなる環状スリット１８が設けられている。
【０００６】
アンテナ５は、給電棒１０の先端に設けられたタップにナット３６を噛み合わせることにより、金属リング１４に固定されている。アンテナ５と金属リング１４の絶縁を図るため、誘電体ブッシュ１６が設けられている。アンテナカバー１７は、誘電体製のアンテナカバー固定用ボルト３７によりアンテナ５に固定されている。
【０００７】
ガスは、ガス供給装置２から、真空容器１内に向けて貫通穴が設けられたガス吹きリング２６と外周リング２９との間の空間から成るガス溜まり２８に導かれ、貫通穴に設けられたタップにねじ込まれている誘電体製のガス吹きボルト３８を通って真空容器１内に導入される。ガス吹きボルト３８は、その先端が真空容器１内に突出しており、この構造によってガス噴出口付近での異常放電を防止することができる。
【０００８】
ターボ分子ポンプ３及び排気口２３は、基板電極６の直下に配置されており、また、真空容器１を所定の圧力に制御するための調圧弁２４は、基板電極６の直下で、かつ、ターボ分子ポンプ３の直上に位置する昇降弁である。基板電極６は、４本の支柱２５により、真空容器１に固定されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例で述べたプラズマ処理においては、装置のウエットメンテナンスが困難であるという問題点があった。
【００１０】
一般に、プラズマ処理を所定量行った後には、真空容器１の内壁面、アンテナカバー１７、金属リング１４の表面などに反応生成物が付着するため、真空容器１を大気開放して汚れた部位を純水や有機溶剤で洗浄する必要があり、これをウエットメンテナンスという。ウエットメンテナンスを行う場合、部品と部品の間の汚れを取り除いたり、激しい汚れを取り除いたりするには、部品を取り外す必要がある。しかし、従来のプラズマ処理においては、部品の取り外しや、洗浄後の再組立が困難で、多大の時間が必要となるという欠点があった。
【００１１】
アンテナカバー１７は、アンテナカバー固定用ボルト３７でアンテナ５に固定されているが、アンテナカバー固定用ボルト３７が誘電体製であるため、金属製のボルトよりも著しく強度が弱く、取扱いが困難で、割れ・欠けを生じやすい。また、再組立時にアンテナカバー固定用ボルト３７を強く締めすぎると、プラズマ処理時に部品の温度が上昇し、熱膨張した際にも割れ・欠けが生じやすい。このため、再組立時にはアンテナカバー固定用ボルト３７を緩めに締めざるを得ず、アンテナ５とアンテナカバー１７の間に隙間ができてしまい、異常放電の原因となる場合がある。さらに、この隙間内は真空となるためアンテナ５と断熱された状態となり、アンテナカバー１７の温度がプラズマ照射によって異常に上昇してしまう。
【００１２】
アンテナ５は、給電棒１０の先端に設けられたタップにナット３６をかみ合わせることにより、金属リング１４に固定されているが、アンテナ５、誘電板１１、金属リング１４の間に隙間ができないように組み立てるには、ナット３６を強く締め上げる必要がある。図示していないが、給電棒１０の上方には整合回路が設けられているため、アンテナ５の脱着を行うには、整合回路を取り外す必要があり、作業性が悪い。
【００１３】
誘電体製のガス吹きボルト３８は、ガス吹きリング２６の貫通穴に設けられたタップにねじ込まれているが、ガス吹きボルト３８が誘電体製であるため、金属製のボルトよりも著しく強度が弱く、取扱いが困難で、割れ・欠けを生じやすい。ガス吹きボルト３８を強く締めすぎると、プラズマ処理時に部品の温度が上昇し、熱膨張した際にも割れ・欠けが生じやすい。このため、再組立時にはガス吹きボルト３８を緩めに締めざるを得ず、ガス吹きボルト３８とガス吹きリング２６の間に隙間ができてしまい、異常放電の原因となる場合がある。
【００１４】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、ウエットメンテナンス性に優れたプラズマ処理装置及び方法を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本願の第１発明のプラズマ処理装置は、真空容器と、真空容器内にガスを供給するガス供給装置と、真空容器内を排気する排気装置と、真空容器内を所定の圧力に制御する調圧弁と、真空容器内に基板を載置する基板電極と、基板電極と対向して設けられ、かつ、アンテナカバーで覆われたアンテナと、アンテナに周波数３０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を供給する高周波電源とを備えたプラズマ処理装置であって、アンテナとアンテナカバーの間に、アンテナよりも直径が大きいカーボンシートが設けられると共にアンテナがセラミックリングに嵌め込まれ、かつ、前記セラミックリングがセラミックリングに等配されたボルトで金属リングに固定され、ボルト用座グリが誘電体棒で埋められていることを特徴とする。
【００１６】
本願の第２発明のプラズマ処理装置は、真空容器と、真空容器内にガスを供給するガス供給装置と、真空容器内を排気する排気装置と、真空容器内を所定の圧力に制御する調圧弁と、真空容器内に基板を載置する基板電極と、基板電極と対向して設けられ、かつ、アンテナカバーで覆われたアンテナと、アンテナに周波数３０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を供給する高周波電源とを備えたプラズマ処理装置であって、アンテナカバーの周辺に基板に垂直に形成された環状スリットが設けられ、アンテナカバーが、環状スリットを構成する金属製カバーリングで支えられつつ、金属製カバーリングとアンテナカバーの間に樹脂リングを挟み込む構成で金属リングに固定されていることを特徴とする。
【００１７】
本願の第２のプラズマ処理装置において、好適には、アンテナカバーが石英ガラス製であることが好ましい。あるいは、アンテナカバーが絶縁性シリコンであってもよい。
【００１８】
また、好適には、アンテナカバーの厚さが１ｍｍ乃至１０ｍｍであることが望ましい。
【００１９】
また、好適には、アンテナに、周波数１００ｋＨｚ乃至２０ＭＨｚの高周波電力を供給する高周波電源とを備えることが望ましい。
【００２０】
また、好適には、アンテナとアンテナカバーの間に、アンテナよりも直径が大きい導電性シートが設けられていることが望ましい。この場合、好適には、導電性シートが、抵抗率が１０Ω・ｍ以下の材質で構成されていることが望ましい。例えば、導電性シートとして、カーボンシートを用いることができる。また、好適には、導電性シートの厚さが０．０３ｍｍ乃至３ｍｍであることが望ましい。
【００２１】
本願の第３発明のプラズマ処理装置は、真空容器と、真空容器内にガスを供給するガス供給装置と、真空容器内を排気する排気装置と、真空容器内を所定の圧力に制御する調圧弁と、真空容器内に基板を載置する基板電極と、基板電極と対向して設けられ、かつ、アンテナカバーで覆われたアンテナと、アンテナに周波数３０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を供給する高周波電源とを備えたプラズマ処理装置であって、真空容器内に向けて貫通穴が設けられた金属製ガス吹きリングと、貫通穴の直径よりも大きい円筒部と貫通穴の直径よりも若干小さい円筒部から成り、真空容器の外側から貫通穴に挿入された誘電体製ガス吹き棒と、ガス吹きリングとともにガス溜まりを構成する金属製外周リングとを備え、ガス吹き棒が、貫通穴の直径よりも大きい円筒部を外周リングとガス吹きリングの間に挟むことで位置決めされ、かつ、アンテナとアンテナカバーの間に、アンテナよりも直径が大きいカーボンシートが設けられていることを特徴とする。
【００２２】
本願の第４発明のプラズマ処理方法は、真空容器内の基板電極に基板を載置し、真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、周波数３０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を、基板電極と対向して設けられ、かつ、アンテナカバーで覆われたアンテナに供給することにより、真空容器内にプラズマを発生させ、前記基板を処理するするプラズマ処理方法であって、アンテナとアンテナカバーの間に、アンテナよりも直径が大きいカーボンシートが設けられると共にアンテナがセラミックリングに嵌め込まれ、セラミックリングがセラミックリングに等配されたボルトで金属リングに固定され、ボルト用座グリが誘電体棒で埋められている状態で基板を処理することを特徴とする。
【００２３】
本願の第５発明のプラズマ処理方法は、真空容器内の基板電極に基板を載置し、真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、周波数３０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を、基板電極と対向して設けられ、かつ、アンテナカバーで覆われたアンテナに供給することにより、真空容器内にプラズマを発生させ、前記基板を処理するするプラズマ処理方法であって、アンテナカバーの周辺に基板に垂直に形成された環状スリットが設けられ、アンテナカバーが、環状スリットを構成する金属製カバーリングで支えられつつ、金属製カバーリングとアンテナカバーの間に樹脂リングを挟み込む構成で金属リングに固定されている状態で基板を処理することを特徴とする。
【００２４】
本願の第５発明のプラズマ処理方法は、プラズマ処理が、基板上に形成された高融点金属膜をエッチングする処理である場合に、とくに効果的なプラズマ処理方法である。例えば、高融点金属膜が、イリジューム、ロジューム、ルテニウム、プラチナ、金、銅、レニウム、ビスマス、ストロンチューム、バリウム、ジルコニウム、鉛、ニオブのうち少なくとも１つの元素を含む膜である場合に格別の効果を奏する。
【００２５】
本願の第５発明のプラズマ処理方法において、好適には、アンテナカバーが石英ガラス製であることが好ましい。あるいは、アンテナカバーが絶縁性シリコンであってもよい。
【００２６】
また、好適には、アンテナカバーの厚さが１ｍｍ乃至１０ｍｍであることが望ましい。
【００２７】
また、好適には、アンテナに、周波数１００ｋＨｚ乃至２０ＭＨｚの高周波電力を供給しつつ処理を行うことが望ましい。
【００２８】
また、好適には、アンテナとアンテナカバーの間に、アンテナよりも直径が大きい導電性シートが設けられていることが望ましい。この場合、好適には、導電性シートが、抵抗率が１０Ω・ｍ以下の材質で構成されていることが望ましい。例えば、導電性シートとして、カーボンシートを用いることができる。また、好適には、導電性シートの厚さが０．０３ｍｍ乃至３ｍｍであることが望ましい。
【００２９】
本願の第６発明のプラズマ処理方法は、真空容器内の基板電極に基板を載置し、真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、周波数３０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を、基板電極と対向して設けられ、かつ、アンテナカバーで覆われたアンテナに供給することにより、真空容器内にプラズマを発生させ、基板を処理するするプラズマ処理方法であって、真空容器内に向けて貫通穴が設けられた金属製ガス吹きリングと、貫通穴の直径よりも大きい円筒部と貫通穴の直径よりも若干小さい円筒部から成り、真空容器の外側から貫通穴に挿入された誘電体製ガス吹き棒と、ガス吹きリングとともにガス溜まりを構成する金属製外周リングとを利用することによって真空容器内にガスを供給し、かつ、ガス吹き棒が、貫通穴の直径よりも大きい円筒部を外周リングとガス吹きリングの間に挟むことで位置決めされ、かつ、アンテナとアンテナカバーの間に、アンテナよりも直径が大きいカーボンシートが設けられている状態で基板を処理することを特徴とする。
【００３０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について、図１を参照して説明する。
【００３１】
図１に、本発明の第１実施形態において用いた、パッチアンテナ方式プラズマ源を搭載したプラズマ処理装置の断面図を示す。図１において、真空容器１内に、ガス供給装置２から所定のガスを導入しつつ、排気装置としてのターボ分子ポンプ３により排気を行い、真空容器１内を所定の圧力に保ちながら、アンテナ用高周波電源４により１００ＭＨｚの高周波電力を真空容器１内に突出して設けられたアンテナ５に供給することにより、真空容器１内にプラズマが発生し、基板電極６上に載置された基板７に対してプラズマ処理を行うことができる。また、基板電極６に４００ｋＨｚの高周波電力を供給するための基板電極用高周波電源８が設けられており、基板７に到達するイオンエネルギーを制御することができるようになっている。アンテナ５へ供給される高周波電力は、整合回路９を介して給電棒１０によりアンテナ５の中心付近へ給電される。アンテナ５と給電棒１０は一体ものの金属製である。アンテナ５に接して誘電板１１が設けられ、給電棒１０は誘電板１１に設けられた貫通穴を介してアンテナ５とアンテナ用高周波電源４とを接続している。
【００３２】
アンテナ５は、セラミックリング１２に嵌め込まれ、セラミックリング１２がセラミックリング１２に等配されたボルト１３で金属リング１４に固定され、ボルト用座グリが誘電体棒１５で埋められている。アンテナ５と金属リング１４の絶縁を図るため、誘電体ブッシュ１６が設けられている。
【００３３】
アンテナ５は、プラズマに直接曝されないように厚さ５ｍｍの石英ガラス製アンテナカバー１７で覆われている。アンテナカバー１７の周辺に基板に垂直に形成された環状スリット１８が設けられ、アンテナカバー１７が、環状スリット１８を構成する金属製カバーリング１９で支えられつつ、カバーリング１９とアンテナカバー１７の間に樹脂リング２０を挟み込む構成で金属リング１４に固定されている。アンテナ５とアンテナカバー１７の間には、アンテナ５よりも直径が大きい導電性シート２１が設けられている。導電性シート２１として、厚さ１ｍｍのカーボンシート（日本カーボン製ニカフィルム）を使用した。カバーリング１９は、ボルト２２によって金属リング１４に固定されている。
【００３４】
ターボ分子ポンプ３及び排気口２３は、基板電極６の直下に配置されており、また、真空容器１を所定の圧力に制御するための調圧弁２４は、基板電極６の直下で、かつ、ターボ分子ポンプ３の直上に位置する昇降弁である。基板電極６は、４本の支柱２５により、真空容器１に固定されている。
【００３５】
真空容器１内に向けて貫通穴が設けられた金属製ガス吹きリング２６と、貫通穴の直径よりも大きい円筒部と貫通穴の直径よりも若干小さい円筒部から成り、真空容器の外側から貫通穴に挿入された誘電体製ガス吹き棒２７と、ガス吹きリング２６とともにガス溜まり２８を構成する金属製外周リング２９が設けられ、ガス吹き棒２７が、貫通穴の直径よりも大きい円筒部を外周リング２９とガス吹きリング２６の間に挟むことで位置決めされている。ガスは、ガス供給装置２からガス溜まり２８に導かれ、ガス吹き棒２７内を通って真空容器１内に導入される。ガス吹き棒２７は、その先端が真空容器１内に突出しており、この構造によってガス噴出口付近での異常放電を防止することができる。
【００３６】
このような構成により、従来のプラズマ処理に比べてウエットメンテナンス性が飛躍的に向上した。アンテナ５が、セラミックリング１２に嵌め込まれ、セラミックリング１２がセラミックリング１２に等配されたボルト１３で金属リング１４に固定され、ボルト用座グリが誘電体棒１５で埋められているため、アンテナ５の脱着が、整合回路を取り外すことなく真空容器１の内側から行うことができ、作業性が向上した。誘電体棒１５は、ボルト用座グリでの異常放電の発生を効果的に抑制する。
【００３７】
また、アンテナカバー１７が、環状スリット１８を構成する金属製カバーリング１９で支えられつつ、カバーリング１９とアンテナカバー１７の間に樹脂リング２０を挟み込む構成で金属リング１４に固定されているため、アンテナカバー１７の位置決めが容易になった。樹脂リング２０が緩衝材の役割を果たすことにより、ボルト２２を締め上げることでアンテナカバー１７とアンテナ５の間に隙間ができず、異常放電を起こす危険性が著しく小さくなった。また、誘電体製のボルトを用いずにアンテナカバー１７の固定を行うため、割れ・欠けの心配がなくなった。
【００３８】
また、アンテナ５とアンテナカバー１７の間には、アンテナ５よりも直径が大きい導電性シート２１が設けられているため、アンテナカバー１７とアンテナ５の熱伝導が確保され、アンテナカバー１７の温度がプラズマ照射によって異常に上昇してしまう危険性が小さくなった。
【００３９】
また、真空容器１内に向けて貫通穴が設けられた金属製ガス吹きリング２６と、貫通穴の直径よりも大きい円筒部と貫通穴の直径よりも若干小さい円筒部から成り、真空容器の外側から貫通穴に挿入された誘電体製ガス吹き棒２７と、ガス吹きリング２６とともにガス溜まり２８を構成する金属製外周リング２９が設けられ、ガス吹き棒２７が、貫通穴の直径よりも大きい円筒部を外周リング２９とガス吹きリング２６の間に挟むことで位置決めされているため、従来例のようにタップへのねじ込みが不要なことから、ガス吹き棒２７の割れ・欠けが起きにくくなった。また、ガス吹き棒２７の位置決めが容易になり、異常放電が起きにくく、ガス吹き棒２７の脱着における作業性が著しく向上した。なお、外周リング２９と、ガス吹き棒２７の貫通穴の直径よりも大きい円筒部が接触しているが、オーリングなどのシール材料を挟み込んでいないため、ガスの流通に支障はない。
【００４０】
また、導電性シート２１は、アンテナカバー１７の基板７に対向する面全体に自己バイアス電圧を発生させる役割を果たし、アンテナカバー１７への反応生成物の付着量を低減させる。さらに、アンテナ５、セラミックリング１２とアンテナカバー１７の間の緩衝材としても作用し、アンテナカバー１７の割れ・欠けを防止する役割も果たす。
【００４１】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について、図２を参照して説明する。
【００４２】
図２に、本発明の第２実施形態において用いた、パッチアンテナ方式プラズマ源を搭載したプラズマ処理装置の断面図を示す。図２において、真空容器１内に、ガス供給装置２から所定のガスを導入しつつ、排気装置としてのターボ分子ポンプ３により排気を行い、真空容器１内を所定の圧力に保ちながら、アンテナ用高周波電源４により１００ＭＨｚの高周波電力を真空容器１内に突出して設けられたアンテナ５に供給することにより、真空容器１内にプラズマが発生し、基板電極６上に載置された基板７に対してプラズマ処理を行うことができる。また、基板電極６に４００ｋＨｚの高周波電力を供給するための基板電極用高周波電源８が設けられており、基板７に到達するイオンエネルギーを制御することができるようになっている。アンテナ５へ供給される高周波電力は、整合回路９を介して給電棒１０によりアンテナ５の中心付近へ給電される。アンテナ５と給電棒１０は一体ものの金属製である。アンテナ５に接して誘電板１１が設けられ、給電棒１０は誘電板１１に設けられた貫通穴を介してアンテナ５とアンテナ用高周波電源４とを接続している。
【００４３】
アンテナ５は、セラミックリング１２に嵌め込まれ、セラミックリング１２がセラミックリング１２に等配されたボルト１３で金属リング１４に固定され、ボルト用座グリが誘電体棒１５で埋められている。アンテナ５と金属リング１４の絶縁を図るため、誘電体ブッシュ１６が設けられている。
【００４４】
アンテナ５は、プラズマに直接曝されないように厚さ５ｍｍの石英ガラス製アンテナカバー１７で覆われている。アンテナカバー１７の周辺に基板に垂直に形成された環状スリット１８が設けられ、アンテナカバー１７が、環状スリット１８を構成する金属製カバーリング１９で支えられつつ、カバーリング１９とアンテナカバー１７の間に樹脂リング２０を挟み込む構成で金属リング１４に固定されている。アンテナ５とアンテナカバー１７の間には、アンテナ５よりも直径が大きい導電性シート２１が設けられている。導電性シート２１として、厚さ１ｍｍのカーボンシート（日本カーボン製ニカフィルム）を使用した。カバーリング１９は、ボルト２２によって金属リング１４に固定されている。
【００４５】
ターボ分子ポンプ３及び排気口２３は、基板電極６の直下に配置されており、また、真空容器１を所定の圧力に制御するための調圧弁２４は、基板電極６の直下で、かつ、ターボ分子ポンプ３の直上に位置する昇降弁である。基板電極６は、４本の支柱２５により、真空容器１に固定されている。
【００４６】
真空容器１内に向けて貫通穴が設けられた金属製ガス吹きリング２６と、貫通穴の直径よりも大きい円筒部と貫通穴の直径よりも若干小さい円筒部から成り、真空容器の外側から貫通穴に挿入された誘電体製ガス吹き棒２７と、ガス吹きリング２６とともにガス溜まり２８を構成する金属製外周リング２９が設けられ、ガス吹き棒２７が、貫通穴の直径よりも大きい円筒部を外周リング２９とガス吹きリング２６の間に挟むことで位置決めされている。ガスは、ガス供給装置２からガス溜まり２８に導かれ、ガス吹き棒２７内を通って真空容器１内に導入される。ガス吹き棒２７は、その先端が真空容器１内に突出しており、この構造によってガス噴出口付近での異常放電を防止することができる。
【００４７】
アンテナ５の内部に、冷媒流路３０が形成されており、冷媒の入出路は、給電棒１０に設けられている。アンテナ５に冷媒を流すための冷媒供給装置３１が設けられており、プラズマ照射によるアンテナカバー１７、アンテナ５の温度上昇を抑制することができる。
【００４８】
アンテナ５には、自己バイアス発生用高周波電源３２より、自己バイアス用整合回路３３を介して、周波数５００ｋＨｚの高周波電力が供給される。プラズマ発生用の周波数１００ＭＨｚの高周波電力が自己バイアス用整合回路３３へ混入するのを防止するため、１００ＭＨｚトラップ３４が設けられ、また、５００ｋＨｚの高周波電力が、プラズマ発生用のアンテナ用整合回路９へ混入するのを防止するため、ハイパスフィルタ３５が設けられている。
【００４９】
カバーリング１９と金属リング１４の間にも導電性シート３６が設けられており、カバーリング１９の温度上昇を抑制することができる。これは、このような構成が、カバーリング１９の実質的な熱容量を増大させるからである。勿論、金属リング１４の内部に冷媒流路を形成し、金属リング１４の冷却を行うことで、その効果を更に高めることが可能である。
【００５０】
このような構成により、従来のプラズマ処理に比べてウエットメンテナンス性が飛躍的に向上した。アンテナ５が、セラミックリング１２に嵌め込まれ、セラミックリング１２がセラミックリング１２に等配されたボルト１３で金属リング１４に固定され、ボルト用座グリが誘電体棒１５で埋められているため、アンテナ５の脱着が、整合回路を取り外すことなく真空容器１の内側から行うことができ、作業性が向上した。誘電体棒１５は、ボルト用座グリでの異常放電の発生を効果的に抑制する。
【００５１】
また、アンテナカバー１７が、環状スリット１８を構成する金属製カバーリング１９で支えられつつ、カバーリング１９とアンテナカバー１７の間に樹脂リング２０を挟み込む構成で金属リング１４に固定されているため、アンテナカバー１７の位置決めが容易になった。樹脂リング２０が緩衝材の役割を果たすことにより、ボルト２２を締め上げることでアンテナカバー１７とアンテナ５の間に隙間ができず、異常放電を起こす危険性が著しく小さくなった。また、誘電体製のボルトを用いずにアンテナカバー１７の固定を行うため、割れ・欠けの心配がなくなった。
【００５２】
また、アンテナ５とアンテナカバー１７の間には、アンテナ５よりも直径が大きい導電性シート２１が設けられているため、アンテナカバー１７とアンテナ５の熱伝導が確保され、さらに、アンテナ５の内部に、冷媒流路３０が形成されているため、アンテナカバー１７の温度がプラズマ照射によって異常に上昇してしまう危険性が著しく小さくなった。なお、冷媒流路３０に流す冷媒の温度を常温よりも高くすることも可能で、アンテナカバー１７への反応生成物の付着量を制御することが可能となる。例えば、冷媒の温度を５０℃乃至９０℃とすることで、アンテナカバー１７へ付着した反応生成物の剥がれを効果的に抑制することができる。
【００５３】
また、真空容器１内に向けて貫通穴が設けられた金属製ガス吹きリング２６と、貫通穴の直径よりも大きい円筒部と貫通穴の直径よりも若干小さい円筒部から成り、真空容器の外側から貫通穴に挿入された誘電体製ガス吹き棒２７と、ガス吹きリング２６とともにガス溜まり２８を構成する金属製外周リング２９が設けられ、ガス吹き棒２７が、貫通穴の直径よりも大きい円筒部を外周リング２９とガス吹きリング２６の間に挟むことで位置決めされているため、従来例のようにタップへのねじ込みが不要なことから、ガス吹き棒２７の割れ・欠けが起きにくくなった。また、ガス吹き棒２７の位置決めが容易になり、異常放電が起きにくく、ガス吹き棒２７の脱着における作業性が著しく向上した。なお、外周リング２９と、ガス吹き棒２７の貫通穴の直径よりも大きい円筒部が接触しているが、オーリングなどのシール材料を挟み込んでいないため、ガスの流通に支障はない。
【００５４】
また、導電性シート２１は、アンテナカバー１７の基板７に対向する面全体に自己バイアス電圧を発生させる役割を果たし、アンテナカバー１７への反応生成物の付着量を低減させる。本実施形態では、自己バイアス発生用高周波電源３２を用いているため、本発明の第１実施形態よりも高い自己バイアスを発生させることが可能で、アンテナカバー１７への反応生成物の付着量を著しく低減することができる。さらに、導電性シート２１は、アンテナ５、セラミックリング１２とアンテナカバー１７の間の緩衝材としても作用し、アンテナカバー１７の割れ・欠けを防止する役割も果たす。
【００５５】
以上述べた本発明の実施形態においては、本発明の適用範囲のうち、真空容器の形状、プラズマ源の構造及び配置等に関して様々なバリエーションのうちの一部を例示したに過ぎない。本発明の適用にあたり、ここで例示した以外にも様々なバリエーションが考えられることは、いうまでもない。
【００５６】
また、本発明は、他の様々なエッチング処理、プラズマＣＶＤ処理に適用可能であるが、本発明は、高融点金属膜をエッチングするに際してとくに効果的である。このような膜をエッチング処理する場合、アンテナカバーや真空容器内壁に反応生成物が付着しやすく、ウエットメンテナンスの頻度が高いためである。さらに、反応生成物の付着量の制御が行えることも、このような膜をエッチングする場合に大きな利点となる。高融点金属膜として、イリジューム、ロジューム、ルテニウム、プラチナ、金、銅、レニウム、ビスマス、ストロンチューム、バリウム、ジルコニウム、鉛、ニオブのうち少なくとも１つの元素を含む膜をエッチング処理する場合に、本発明はとくに効果的である。
【００５７】
また、アンテナカバーが厚さ５ｍｍの石英ガラスである場合を例示したが、他のセラミック系材料や、絶縁性シリコンであってもよいと考えられる。しかし、セラミック系材料は不純物を多く含むため、ダストや汚染の原因となる場合があるため、あまり好ましくない。一方、絶縁性シリコンを用いると、シリコン酸化膜などの絶縁膜のエッチング処理においてエッチング選択比を向上させる効果がある。また、アンテナカバーの厚さが薄すぎると機械的強度が不足し、また、厚すぎると蓄熱効果により冷却効率が低下するため、概ね１ｍｍ乃至１０ｍｍであることが好ましい。
【００５８】
また、導電性シートが厚さ１ｍｍのカーボンシートである場合を例示したが、導電性シートの厚さや材質はこれに限定されるものではない。アンテナとアンテナカバー、または、カバーリングと金属リングとの熱交換を図るには、導電性シートは柔らかく密着性に優れていることが望ましいが、薄すぎるとアンテナやアンテナカバーの平面度の不十分さを吸収しきれないと考えられ、また、厚すぎると導電性シート自体の熱容量が大きくなってしまうため、概ね０．０３ｍｍ乃至３ｍｍであることが好ましい。また、導電性シートの抵抗率が大きいと、アンテナに供給している高周波電力の影響で損失が発生し、シートの発熱・溶解を引き起こす場合があるため、抵抗率は概ね１０Ω・ｍ以下であることが望ましい。
【００５９】
また、アンテナに印加するプラズマ発生用高周波電力の周波数が、１００ＭＨｚである場合について説明したが、本発明で用いたパッチアンテナにおいては、３０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの周波数を用いることができる。
【００６０】
また、アンテナに印加する自己バイアス用高周波電力の周波数が、５００ｋＨｚである場合について説明したが、他の周波数、たとえば、１００ｋＨｚ乃至２０ＭＨｚの高周波電力を用いることができる。しかし、アンテナカバーに効果的に自己バイアス電圧を発生させるには、１００ｋＨｚ乃至１ＭＨｚ程度の高周波電力を用いることが好ましい。
【００６１】
また、基板電極に供給する高周波電力の周波数が、４００ｋＨｚである場合について説明したが、基板へ到達するイオンエネルギーを制御するにあたり、他の周波数、たとえば、１００ｋＨｚ乃至１００ＭＨｚの高周波電力を用いることができることは、いうまでもない。あるいは、基板電極に高周波電力を供給しなくとも、プラズマ電位と基板電位とのわずかな差を利用して、弱いイオンエネルギーによるプラズマ処理を行うこともできる。また、アンテナに供給する自己バイアス用高周波電力の周波数とは異なる周波数を用いる方が、高周波の干渉を避けることができるという利点がある。
【００６２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本願の第１発明のプラズマ処理装置によれば、真空容器と、真空容器内にガスを供給するガス供給装置と、真空容器内を排気する排気装置と、真空容器内を所定の圧力に制御する調圧弁と、真空容器内に基板を載置する基板電極と、基板電極と対向して設けられ、かつ、アンテナカバーで覆われたアンテナと、アンテナに周波数３０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を供給する高周波電源とを備えたプラズマ処理装置であって、アンテナとアンテナカバーの間に、アンテナよりも直径が大きいカーボンシートが設けられると共にアンテナがセラミックリングに嵌め込まれ、かつ、前記セラミックリングがセラミックリングに等配されたボルトで金属リングに固定され、ボルト用座グリが誘電体棒で埋められているため、ウエットメンテナンス性に優れたプラズマ処理装置を提供することができる。
【００６３】
また、本願の第２発明のプラズマ処理装置によれば、真空容器と、真空容器内にガスを供給するガス供給装置と、真空容器内を排気する排気装置と、真空容器内を所定の圧力に制御する調圧弁と、真空容器内に基板を載置する基板電極と、基板電極と対向して設けられ、かつ、アンテナカバーで覆われたアンテナと、アンテナに周波数３０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を供給する高周波電源とを備えたプラズマ処理装置であって、アンテナカバーの周辺に基板に垂直に形成された環状スリットが設けられ、アンテナカバーが、環状スリットを構成する金属製カバーリングで支えられつつ、金属製カバーリングとアンテナカバーの間に樹脂リングを挟み込む構成で金属リングに固定されているため、ウエットメンテナンス性に優れたプラズマ処理装置を提供することができる。
【００６４】
また、本願の第３発明のプラズマ処理装置によれば、真空容器と、真空容器内にガスを供給するガス供給装置と、真空容器内を排気する排気装置と、真空容器内を所定の圧力に制御する調圧弁と、真空容器内に基板を載置する基板電極と、基板電極と対向して設けられ、かつ、アンテナカバーで覆われたアンテナと、アンテナに周波数３０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を供給する高周波電源とを備えたプラズマ処理装置であって、真空容器内に向けて貫通穴が設けられた金属製ガス吹きリングと、貫通穴の直径よりも大きい円筒部と貫通穴の直径よりも若干小さい円筒部から成り、真空容器の外側から貫通穴に挿入された誘電体製ガス吹き棒と、ガス吹きリングとともにガス溜まりを構成する金属製外周リングとを備え、ガス吹き棒が、貫通穴の直径よりも大きい円筒部を外周リングとガス吹きリングの間に挟むことで位置決めされ、かつ、アンテナとアンテナカバーの間に、アンテナよりも直径が大きいカーボンシートが設けられているため、ウエットメンテナンス性に優れたプラズマ処理装置を提供することができる。
【００６５】
また、本願の第４発明のプラズマ処理方法によれば、真空容器内の基板電極に基板を載置し、真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、周波数３０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を、基板電極と対向して設けられ、かつ、アンテナカバーで覆われたアンテナに供給することにより、真空容器内にプラズマを発生させ、前記基板を処理するするプラズマ処理方法であって、アンテナとアンテナカバーの間に、アンテナよりも直径が大きいカーボンシートが設けられると共にアンテナがセラミックリングに嵌め込まれ、セラミックリングがセラミックリングに等配されたボルトで金属リングに固定され、ボルト用座グリが誘電体棒で埋められている状態で基板を処理するため、ウエットメンテナンス性に優れたプラズマ処理方法を提供することができる。
【００６６】
また、本願の第５発明のプラズマ処理方法によれば、真空容器内の基板電極に基板を載置し、真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、周波数３０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を、基板電極と対向して設けられ、かつ、アンテナカバーで覆われたアンテナに供給することにより、真空容器内にプラズマを発生させ、前記基板を処理するするプラズマ処理方法であって、アンテナカバーの周辺に基板に垂直に形成された環状スリットが設けられ、アンテナカバーが、環状スリットを構成する金属製カバーリングで支えられつつ、金属製カバーリングとアンテナカバーの間に樹脂リングを挟み込む構成で金属リングに固定されている状態で基板を処理するため、ウエットメンテナンス性に優れたプラズマ処理方法を提供することができる。
【００６７】
また、本願の第６発明のプラズマ処理方法によれば、真空容器内の基板電極に基板を載置し、真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、周波数３０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を、基板電極と対向して設けられ、かつ、アンテナカバーで覆われたアンテナに供給することにより、真空容器内にプラズマを発生させ、基板を処理するするプラズマ処理方法であって、真空容器内に向けて貫通穴が設けられた金属製ガス吹きリングと、貫通穴の直径よりも大きい円筒部と貫通穴の直径よりも若干小さい円筒部から成り、真空容器の外側から貫通穴に挿入された誘電体製ガス吹き棒と、ガス吹きリングとともにガス溜まりを構成する金属製外周リングとを利用することによって真空容器内にガスを供給し、かつ、ガス吹き棒が、貫通穴の直径よりも大きい円筒部を外周リングとガス吹きリングの間に挟むことで位置決めされ、かつ、アンテナとアンテナカバーの間に、アンテナよりも直径が大きいカーボンシートが設けられている状態で基板を処理するため、ウエットメンテナンス性に優れたプラズマ処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態で用いたプラズマ処理装置の構成を示す断面図
【図２】  本発明の第２実施形態で用いたプラズマ処理装置の構成を示す断面図
【図３】  従来例で用いたプラズマ処理装置の構成を示す断面図
【符号の説明】
１    真空容器
２    ガス供給装置
３    ターボ分子ポンプ
４    アンテナ用高周波電源
５    アンテナ
６    基板電極
７    基板
８    基板電極用高周波電源
９    アンテナ用整合回路
１０  給電棒
１１  誘電板
１２  セラミックリング
１３  ボルト
１４  金属リング
１５  誘電体棒
１６  誘電体ブッシュ
１７  アンテナカバー
１８  環状スリット
１９  カバーリング
２０  樹脂リング
２１  導電性シート
２２  ボルト
２３  排気口
２４  調圧弁
２５  支柱
２６  ガス吹きリング
２７  ガス吹き棒
２８  ガス溜まり
２９  外周リング
【図１】
0003994792.tif 000002
【図２】
0003994792.tif 000003
【図３】
0003994792.tif 000004