(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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１ＭＨｚ乃至６０ＭＨｚの第１の高周波電力を基板電極に対向して設けられたコイルの一端をなす給電点に供給することにより、真空容器内に誘導結合型プラズマを発生させ、基板または基板上に形成された膜を処理するプラズマ処理方法であって、
コンデンサを介して前記コイルの他端を接地した状態で、第１の高周波電力に対するコイルのインピーダンスはコンデンサのインピーダンスの２倍以上、第２の高周波電力に対するコイルのインピーダンスはコンデンサのインピーダンスの５分の１以下であり、前記コイルに第１の高周波電力よりも周波数の低い第２の高周波電力を供給しつつ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２】
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１ＭＨｚ乃至６０ＭＨｚの第１の高周波電力を基板電極に対向して設けられたコイルの一端をなす給電点に供給することにより、真空容器内に誘導結合型プラズマを発生させ、基板または基板上に形成された膜を処理するプラズマ処理方法であって、
コンデンサを介して前記コイルの他端を接地した状態で、第１の高周波電力に対するコンデンサのインピーダンスは２５Ω以下、第２の高周波電力に対するコンデンサのインピーダンスは２５０Ω以上であり、前記コイルに第１の高周波電力よりも周波数の低い第２の高周波電力を供給しつつ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３】
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１ＭＨｚ乃至６０ＭＨｚの第１の高周波電力を基板電極に対向して設けられたコイルの一端をなす給電点に供給することにより、真空容器内に誘導結合型プラズマを発生させ、基板または基板上に形成された膜を処理するプラズマ処理方法であって、
コンデンサを介して前記コイルの他端を接地した状態で、第１の高周波電力に対するコイルのインピーダンスは５０Ω以上、第２の高周波電力に対するコイルのインピーダンスは５Ω以下であり、前記コイルに第１の高周波電力よりも周波数の低い第２の高周波電力を供給しつつ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４】
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１ＭＨｚ乃至６０ＭＨｚの第１の高周波電力を、基板電極に対向して設けられた渦型コイルの一端をなす給電点に供給することにより、真空容器内に誘導結合型プラズマを発生させ、基板または基板上に形成された膜を処理するプラズマ処理方法であって、
第２の高周波電力の周波数は、第１の高周波電力の周波数の１０分の１以下であり、かつ、前記渦型コイルと同一平面上に形成され前記渦型コイルを構成する導体の径方向に隣合う導体間の少なくとも一部に設けられた電極に前記第２の高周波電力を供給しつつ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５】
プラズマ処理は、基板上に形成されたイリジューム、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つの元素を含む膜のエッチング処理であること
を特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のプラズマ処理方法。
【請求項６】
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、基板電極に対向して設けられたコイルと、コイルの一端をなす給電点に周波数１ＭＨｚ乃至６０ＭＨｚの第１の高周波電力を供給する第１の高周波電源とを備えたプラズマ処理装置であって、
コンデンサを介して前記コイルの他端が接地され、第１の高周波電力に対するコイルのインピーダンスがコンデンサのインピーダンスの２倍以上、第２の高周波電力に対するコイルのインピーダンスがコンデンサのインピーダンスの５分の１以下であり、前記コイルに第１の高周波電力よりも周波数の低い第２の高周波電力を供給する第２の高周波電源を備えたこと
を特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項７】
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、基板電極に対向して設けられたコイルと、コイルの一端をなす給電点に周波数１ＭＨｚ乃至６０ＭＨｚの第１の高周波電力を供給する第１の高周波電源とを備えたプラズマ処理装置であって、
コンデンサを介して前記コイルの他端が接地され、第１の高周波電力に対するコンデンサのインピーダンスは２５Ω以下、第２の高周波電力に対するコンデンサのインピーダンスは２５０Ω以上であり、前記コイルに第１の高周波電力よりも周波数の低い第２の高周波電力を供給する第２の高周波電源を備えたこと
を特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項８】
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、基板電極に対向して設けられたコイルと、コイルの一端をなす給電点に周波数１ＭＨｚ乃至６０ＭＨｚの第１の高周波電力を供給する第１の高周波電源とを備えたプラズマ処理装置であって、
コンデンサを介して前記コイルの他端が接地され、第１の高周波電力に対するコイルのインピーダンスは５０Ω以上、第２の高周波電力に対するコイルのインピーダンスは５Ω以下であり、前記コイルに第１の高周波電力よりも周波数の低い第２の高周波電力を供給する第２の高周波電源を備えたこと
を特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項９】
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、基板電極に対向して設けられた渦型コイルと、渦型コイルの一端をなす給電点に周波数１ＭＨｚ乃至６０ＭＨｚの第１の高周波電力を供給する第１の高周波電源とを備えたプラズマ処理装置であって、
第２の高周波電力の周波数は、第１の高周波電力の周波数の１０分の１以下であり、かつ、前記渦型コイルを構成する導体の径方向に隣合う導体間の少なくとも一部に設けられた電極に前記第２の高周波電力を供給する第２の高周波電源を備えたこと
を特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１０】
渦型コイルの他端は、接地されていることを特徴とする請求項４記載のプラズマ処理方法。
【請求項１１】
渦型コイルの他端は、接地されていることを特徴とする請求項９記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、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方法及び装置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、誘導結合型プラズマ源を用いたプラズマ処理について、図７を参照して説明する。図７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、調圧弁４により真空容器１内を所定の圧力に保ちながら、コイル用高周波電源５により１３．５６ＭＨｚの高周波電力を基板電極６に対向した誘電板７に沿って設けられたコイル８に供給することにより、真空容器１内に誘導結合型プラズマが発生し、基板電極６上に載置された基板９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に高周波電力を供給するための基板電極用高周波電源１０が設けられており、基板９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。ターボ分子ポンプ３及び排気口１１は、基板電極６の直下に配置されており、また、調圧弁４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１２により、真空容器１に固定されている。
【０００４】
【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、処理を継続して行ううちに、反応で生じた堆積膜が誘電板７の内壁面に付着しやすいという問題点があった。とくに、基板９上に形成された高融点金属膜をエッチングする場合、導電性の堆積膜が誘電板７に付着し、導電性の堆積膜の密着性の悪さや誘電板７の表面での異常放電の発生が原因となり、導電性の堆積膜の膜剥がれが生じやすく、基板９上にダストとなって降り落ちることがあった。我々の実験では、厚さ２００ｎｍのイリジューム膜付きの基板９を５０枚エッチングしたところ、０．２３μｍ以上の粒径をもつダストが、基板９上に１０００個以上発生してしまった。
【０００５】
また、従来例で述べたプラズマ処理において、イリジューム膜付きの基板９を継続してエッチング処理すると、導電性の堆積膜が誘電板７に付着するため、コイル８から生じる高周波電磁界が堆積膜によって遮蔽され、真空容器１内に形成される誘導電界が弱まり、プラズマ密度が低下してエッチングレートが低下してしまうという問題もある。我々の実験では、厚さ２００ｎｍのイリジューム膜付きの基板９を５０枚エッチングしたところ、初期のエッチングレートが１０２ｎｍ／ｍｉｎであったのに対し、５０枚エッチング処理後のエッチングレートは８１ｎｍ／ｍｉｎまで低下した。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、ダストが生じにくく、安定したエッチングレートが得られるプラズマ処理方法及び装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【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１ＭＨｚ乃至６０ＭＨｚの第１の高周波電力を基板電極に対向して設けられたコイルの一端をなす給電点に供給することにより、真空容器内に誘導結合型プラズマを発生させ、基板または基板上に形成された膜を処理するプラズマ処理方法であって、コンデンサを介して前記コイルの他端を接地した状態で、第１の高周波電力に対するコイルのインピーダンスはコンデンサのインピーダンスの２倍以上、第２の高周波電力に対するコイルのインピーダンスはコンデンサのインピーダンスの５分の１以下であり、前記コイルに第１の高周波電力よりも周波数の低い第２の高周波電力を供給しつつ基板を処理することを特徴とする。
【０００８】
また、本願の第２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１ＭＨｚ乃至６０ＭＨｚの第１の高周波電力を基板電極に対向して設けられたコイルの一端をなす給電点に供給することにより、真空容器内に誘導結合型プラズマを発生させ、基板または基板上に形成された膜を処理するプラズマ処理方法であって、コンデンサを介して前記コイルの他端を接地した状態で、第１の高周波電力に対するコンデンサのインピーダンスは２５Ω以下、第２の高周波電力に対するコンデンサのインピーダンスは２５０Ω以上であり、前記コイルに第１の高周波電力よりも周波数の低い第２の高周波電力を供給しつつ基板を処理することを特徴とする。
【０００９】
また、本願の第３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１ＭＨｚ乃至６０ＭＨｚの第１の高周波電力を基板電極に対向して設けられたコイルの一端をなす給電点に供給することにより、真空容器内に誘導結合型プラズマを発生させ、基板または基板上に形成された膜を処理するプラズマ処理方法であって、コンデンサを介して前記コイルの他端を接地した状態で、第１の高周波電力に対するコイルのインピーダンスは５０Ω以上、第２の高周波電力に対するコイルのインピーダンスは５Ω以下であり、前記コイルに第１の高周波電力よりも周波数の低い第２の高周波電力を供給しつつ基板を処理することを特徴とする。
【００１０】
また、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１ＭＨｚ乃至６０ＭＨｚの第１の高周波電力を、基板電極に対向して設けられた渦型コイルの一端をなす給電点に供給することにより、真空容器内に誘導結合型プラズマを発生させ、基板または基板上に形成された膜を処理するプラズマ処理方法であって、第２の高周波電力の周波数は、第１の高周波電力の周波数の１０分の１以下であり、かつ、前記渦型コイルと同一平面上に形成され前記渦型コイルを構成する導体の径方向に隣合う導体間の少なくとも一部に設けられた電極に前記第２の高周波電力を供給しつつ基板を処理することを特徴とする。
【００１１】
また、この場合、プラズマ処理は、基板上に形成されたイリジューム、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つの元素を含む膜のエッチング処理である場合にとくに効果的である。
【００１２】
本願の第５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、基板電極に対向して設けられたコイルと、コイルの一端をなす給電点に周波数１ＭＨｚ乃至６０ＭＨｚの第１の高周波電力を供給する第１の高周波電源とを備えたプラズマ処理装置であって、コンデンサを介して前記コイルの他端が接地され、第１の高周波電力に対するコイルのインピーダンスがコンデンサのインピーダンスの２倍以上、第２の高周波電力に対するコイルのインピーダンスがコンデンサのインピーダンスの５分の１以下であり、前記コイルに第１の高周波電力よりも周波数の低い第２の高周波電力を供給する第２の高周波電源を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本願の第６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、基板電極に対向して設けられたコイルと、コイルの一端をなす給電点に周波数１ＭＨｚ乃至６０ＭＨｚの第１の高周波電力を供給する第１の高周波電源とを備えたプラズマ処理装置であって、コンデンサを介して前記コイルの他端が接地され、第１の高周波電力に対するコンデンサのインピーダンスは２５Ω以下、第２の高周波電力に対するコンデンサのインピーダンスは２５０Ω以上であり、前記コイルに第１の高周波電力よりも周波数の低い第２の高周波電力を供給する第２の高周波電源を備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、本願の第７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、基板電極に対向して設けられたコイルと、コイルの一端をなす給電点に周波数１ＭＨｚ乃至６０ＭＨｚの第１の高周波電力を供給する第１の高周波電源とを備えたプラズマ処理装置であって、コンデンサを介して前記コイルの他端が接地され、第１の高周波電力に対するコイルのインピーダンスは５０Ω以上、第２の高周波電力に対するコイルのインピーダンスは５Ω以下であり、前記コイルに第１の高周波電力よりも周波数の低い第２の高周波電力を供給する第２の高周波電源を備えたことを特徴とする。
【００１５】
更に、本願の第８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、基板電極に対向して設けられた渦型コイルと、渦型コイルの一端をなす給電点に周波数１ＭＨｚ乃至６０ＭＨｚの第１の高周波電力を供給する第１の高周波電源とを備えたプラズマ処理装置であって、第２の高周波電力の周波数は、第１の高周波電力の周波数の１０分の１以下であり、かつ、前記渦型コイルを構成する導体の径方向に隣合う導体間の少なくとも一部に設けられた電極に前記第２の高周波電力を供給する第２の高周波電源を備えたことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
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。
【００１７】
図１に、本発明の第１実施形態において用いた、誘導結合型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、調圧弁４により真空容器１内を所定の圧力に保ちながら、コイル用第１高周波電源５により１３．５６ＭＨｚの第１の高周波電力を基板電極６に対向した誘電板７に沿って設けられたコイル８に供給することにより、真空容器１内に誘導結合型プラズマが発生し、基板電極６上に載置された基板９または基板９上に形成された膜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に高周波電力を供給するための基板電極用高周波電源１０が設けられており、基板９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。ターボ分子ポンプ３及び排気口１１は、基板電極６の直下に配置されており、また、調圧弁４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１２により、真空容器１に固定されている。
【００１８】
コイル８の一端をなす給電点１３は、コイル８が形成する渦の中心に位置する。コイル８の他端１４は、コンデンサ１５を介して接地されている。コンデンサの容量は１０００ｐＦである。また、コイル８に第１の高周波電力の周波数１３．５６ＭＨｚより低い周波数５００ｋＨｚの第２の高周波電力を供給するためのコイル用第２高周波電源１６が設けられており、コイル８の給電点１３に接続されている。
【００１９】
また、第１の高周波電力の反射波検出回路系に第２の高周波電力による変調の影響が及ぶのを防ぐための回路として、バンドパスフィルタ１７が設けられている。これは、第２の高周波電力の供給によって誘電板７の表面のシース厚さが５００ｋＨｚで変動することによる影響を除去し、第１の高周波電力の反射波のうち、１３．５６ＭＨｚの成分のみを取り出して検出するためのものである。このような構成において、第１の高周波電力の反射波を反射波計１８でモニタしつつ処理を行うことにより、整合状態やコイル用第１高周波電源のトラブルをリアルタイムで検知することが可能となる。なお、第１の高周波電力の周波数をｆ１、第２の高周波電力の周波数をｆ２としたとき、バンドパスフィルタ１７の周波数特性はｆ１付近を中心周波数とし、ｆ１±ｆ２において１０ｄＢ以上の減衰率を
もつことが好ましい。
【００２０】
以上述べた構成のプラズマ処理装置において、真空容器１内にアルゴンガスを１４５ｓｃｃｍ、塩素ガスを１５ｓｃｃｍ供給し、真空容器１内の圧力を０．５Ｐａに保ちながら、コイル８に、第１の高周波電力を１５００Ｗ、第２の高周波電力を５００Ｗ供給しつつ、基板電極６に４００ｋＨｚの高周波電力を４００Ｗ供給する条件で、厚さ２００ｎｍのイリジューム膜付きの基板９を５０枚エッチングしたところ、０．２３μｍ以上の粒径をもつダストは、基板９上に５０個以下しか発生せず、真空容器１のウエットメンテナンスを行わずに連続処理できる基板枚数が、従来例に比べて飛躍的に向上した。また、初期のエッチングレートが１０２ｎｍ／ｍｉｎであったのに対し、５０枚エッチング処理後のエッチングレートは１０１ｎｍ／ｍｉｎとなり、従来例でみられたようなエッチングレートの低下は起きなかった。
【００２１】
これは、コイル８とプラズマとを容量的に結合させたことにより、誘電板７の表面にイオン衝撃が生じ、導電性の堆積膜が誘電板７に付着するのを効果的に防止できたためである。実際、イリジューム膜付きの基板７を５０枚エッチング処理した後、誘電板７の表面状態を調べたが、導電性の堆積膜は全く形成されていなかった。
【００２２】
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。
【００２３】
例えば、図２の本発明の第２実施形態に示すように、コイル８が多重の渦型であってもよい。この場合、コイル８のインダクタンスが低く、高い周波数または大型コイルに対して良好な整合状態を得やすいという利点がある。また、図３の本発明の第３実施形態に示すように、コイル８が円筒型であってもよい。この場合、誘電板の代わりに誘電体筒１９を用いる。
【００２４】
以上述べた本発明の第１実施形態においては、第１の高周波電力の周波数が１３．５６ＭＨｚ、第２の高周波電力の周波数が５００ｋＨｚである場合を例示したが、第２の高周波電力の周波数が、第１の高周波電力の周波数の１０分の１以下であることが好ましいと考えられる。本発明の第１実施形態においては、コンデンサ１５の容量は１０００ｐＦであるから、コンデンサのインピーダンスは第１の高周波電力に対して、
１／（２π×１３．５６×１０6×１０００×１０-12）＝１２Ω
となる。一方、第２の高周波電力に対しては、
１／（２π×５００×１０3×１０００×１０-12）＝３２０Ω
となる。コイル８のインダクタンスは０．８μＨであったので、コイル８のインピーダンスは第１の高周波電力に対して、
２π×１３．５６×１０6×０．８×１０-6＝６８Ω
となる。一方、第２の高周波電力に対しては、
２π×５００×１０3×０．８×１０-6＝２．５Ω
となる。したがって、コイル８にかかる電圧とコンデンサ１５にかかる電圧の比は、第１の高周波電力に対しては、
６８÷１２＝５．７
となり、第２の高周波電力に対しては、
２．５÷３２０＝０．００７８
となる。したがって、コイル８とコンデンサ１５の直列回路は、第１の高周波電力からみればほぼ誘導性（コイル成分）であり、第２の高周波電力からみればほぼ容量性（コンデンサ成分）であることがわかる。つまり、第１の高周波電力によって誘導結合型プラズマを発生させながら、第２の高周波電力によってコイル８とプラズマとを容量的に結合させ、誘電板７や誘電体筒１９の表面に自己バイアス電圧に起因するイオン衝撃を与えることができる。このような関係は、概ね第２の高周波電力の周波数が、第１の高周波電力の周波数の１０分の１以下である場合に成り立つと考えられる。第２の高周波電力の周波数が、第１の高周波電力の周波数の１０分の１より大きいと、コイル８とコンデンサ１５にかかる電圧の比において、第１の高周波電力と第２の高周波電力の差が小さすぎ、意図する効果を期待し難い。
【００２５】
なお、従来例においても、コイル８の中心付近では、高周波電圧が比較的大きいので、誘電板７の中心付近にはある程度の自己バイアス電圧に起因するイオン衝撃が起きるが、コイル８の外周付近では高周波電圧が低いため、誘電板７の外周付近にはほとんど自己バイアス電圧に起因するイオン衝撃が起きない。また、本発明では、第１の高周波電力の大きさによってプラズマ密度を制御し、これとは独立に第２の高周波電力の大きさによってイオン衝撃を制御できるという利点がある。
【００２６】
また、第１の高周波電力に対するコイルのインピーダンスがコンデンサのインピーダンスの２倍以上、第２の高周波電力に対するコイルのインピーダンスがコンデンサのインピーダンスの５分の１以下であると、コイル８とコンデンサ１５にかかる電圧の比において、第１の高周波電力と第２の高周波電力の差が十分得られ、効果的であると考えられる。この条件が満たされないと、コイル８とコンデンサ１５にかかる電圧の比において、第１の高周波電力と第２の高周波電力の差が小さすぎ、意図する効果を期待し難い。なお、本発明の第２実施形態のように、多重のコイルを用いる場合においては、ひとつひとつのコイルとコンデンサのペアについて、そのインピーダンスを考えればよい。
【００２７】
また、第１の高周波電力に対するコンデンサのインピーダンスが２５Ω以下、第２の高周波電力に対するコンデンサのインピーダンスが２５０Ω以上であると、コイル８とコンデンサ１５にかかる電圧の比において、第１の高周波電力と第２の高周波電力の差が十分得られ、効果的であると考えられる。この条件が満たされないと、コイル８とコンデンサ１５にかかる電圧の比において、第１の高周波電力と第２の高周波電力の差が小さすぎ、意図する効果を期待し難い。なお、本発明の第２実施形態のように、多重のコイルを用いる場合においては、ひとつひとつのコイルとコンデンサのペアについて、そのインピーダンスを考えればよい。
【００２８】
また、第１の高周波電力に対するコイルのインピーダンスが５０Ω以上、第２の高周波電力に対するコイルのインピーダンスが５Ω以下であると、コイル８とコンデンサ１５にかかる電圧の比において、第１の高周波電力と第２の高周波電力の差が十分得られ、効果的であると考えられる。この条件が満たされないと、コイル８とコンデンサ１５にかかる電圧の比において、第１の高周波電力と第２の高周波電力の差が小さすぎ、意図する効果を期待し難い。なお、本発明の第２実施形態のように、多重のコイルを用いる場合においては、ひとつひとつのコイルとコンデンサのペアについて、そのインピーダンスを考えればよい。
【００２９】
次に、本発明の第４実施形態について、図４を参照して説明する。
【００３０】
図４に、本発明の第４実施形態において用いた、誘導結合型プラズマ源を搭載したプラズマ処理装置の斜視図を示す。図４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、調圧弁４により真空容器１内を所定の圧力に保ちながら、コイル用第１高周波電源５により１３．５６ＭＨｚの第１の高周波電力を基板電極６に対向した誘電板７に沿って設けられたコイル８に供給することにより、真空容器１内に誘導結合型プラズマが発生し、基板電極６上に載置された基板９または基板９上に形成された膜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に高周波電力を供給するための基板電極用高周波電源１０が設けられており、基板９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。ターボ分子ポンプ３及び排気口１１は、基板電極６の直下に配置されており、また、調圧弁４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１２により、真空容器１に固定されている。
【００３１】
コイル８の一端をなす給電点１３は、コイル８が形成する渦の中心に位置する。また、コイルの間隙に設けられた電極２０に第１の高周波電力よりも周波数の低い第２の高周波電力を供給するための電極用第２高周波電源１６が設けられている。本実施形態においては、電極２０が形成する渦の中心に第２の高周波電力を印加しているが、渦の外周端であってもよく、また、必ずしも端部である必要は無い。また、電極２０は接地されていない。
【００３２】
また、第１の高周波電力の反射波検出回路系に第２の高周波電力による変調の影響が及ぶのを防ぐための回路として、バンドパスフィルタ１７が設けられている。これは、第２の高周波電力の供給によって誘電板７の表面のシース厚さが５００ｋＨｚで変動することによる影響を除去し、第１の高周波電力の反射波のうち、１３．５６ＭＨｚの成分のみを取り出して検出するためのものである。このような構成において、第１の高周波電力の反射波を反射波計１８でモニタしつつ処理を行うことにより、整合状態やコイル用第１高周波電源のトラブルをリアルタイムで検知することが可能となる。なお、第１の高周波電力の周波数をｆ１、第２の高周波電力の周波数をｆ２としたとき、バンドパスフィルタ１７の周波数特性はｆ１付近を中心周波数とし、ｆ１±ｆ２において１０ｄＢ以上の減衰率をもつことが好ましい。
【００３３】
以上述べた構成のプラズマ処理装置において、真空容器１内にアルゴンガスを１４５ｓｃｃｍ、塩素ガスを１５ｓｃｃｍ供給し、真空容器１内の圧力を０．５Ｐａに保ちながら、コイル８に、第１の高周波電力を１５００Ｗ供給し、電極２０に第２の高周波電力を５００Ｗ供給しつつ、基板電極６に４００ｋＨｚの高周波電力を４００Ｗ供給する条件で、厚さ２００ｎｍのイリジューム膜付きの基板９を５０枚エッチングしたところ、０．２３μｍ以上の粒径をもつダストは、基板９上に５０個以下しか発生せず、真空容器１のウエットメンテナンスを行わずに連続処理できる基板枚数が、従来例に比べて飛躍的に向上した。また、初期のエッチングレートが９８ｎｍ／ｍｉｎであったのに対し、５０枚エッチング処理後のエッチングレートは９７ｎｍ／ｍｉｎとなり、従来例でみられたようなエッチングレートの低下は起きなかった。
【００３４】
これは、電極２０とプラズマとを容量的に結合させたことにより、誘電板７の表面にイオン衝撃が生じ、導電性の堆積膜が誘電板７に付着するのを効果的に防止できたためである。実際、イリジューム膜付きの基板７を５０枚エッチング処理した後、誘電板７の表面状態を調べたが、導電性の堆積膜は全く形成されていなかった。
【００３５】
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。
【００３６】
例えば、図５の本発明の第５実施形態に示すように、コイル８が多重の渦型であってもよい。この場合、コイル８のインダクタンスが低く、高い周波数または大型コイルに対して良好な整合状態を得やすいという利点がある。この場合、図５に示すように、電極２０も全体として多重の渦をなす構造にすることが好ましい。また、図６の本発明の第６実施形態に示すように、コイル８が円筒型であってもよい。この場合、誘電板の代わりに誘電体筒１９を用いる。また、電極２０も円筒型の螺旋形状とすることが好ましい。
【００３７】
以上述べた本発明の第４実施形態においては、第１の高周波電力の周波数が１３．５６ＭＨｚ、第２の高周波電力の周波数が５００ｋＨｚである場合を例示したが、第２の高周波電力の周波数が、第１の高周波電力の周波数の１０分の１以下であることが好ましいと考えられる。このような関係があると、第１の高周波電力と第２の高周波電力の干渉が生じにくいという利点がある。
【００３８】
以上述べた本発明の実施形態においては、プラズマ処理としてイリジューム膜付き基板をエッチングする場合を例示したが、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。一般にエッチング処理、プラズマＣＶＤ処理において、誘電板や誘電体筒への堆積膜の付着が問題となる場合が多いためである。しかし、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、誘電板や誘電体筒に導電性堆積膜が付着しやすいからである。高融点金属膜はイリジュームに限定されるものではなく、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。
【００３９】
また、コイルに供給する第１高周波電力の周波数が１３．５６ＭＨｚである場合を例示したが、誘導結合型プラズマを効率的に発生させるには、１ＭＨｚ乃至６０ＭＨｚの周波数を用いることが好ましい。１ＭＨｚより小さいと、十分なプラズマ密度が得られないという欠点があり、逆に６０ＭＨｚより大きいと、コイルに定在波が生じて均一なプラズマを得るのが極めて困難となる。
【００４０】
また、基板電極に供給する高周波電力の周波数が、４００ｋＨｚである場合を例示したが、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、基板電極に供給する高周波電力の周波数については、コイルまたは電極に供給する第２の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容易であるという利点がある。
【００４１】
【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１ＭＨｚ乃至６０ＭＨｚの第１の高周波電力を基板電極に対向して設けられたコイルの一端をなす給電点に供給することにより、真空容器内に誘導結合型プラズマを発生させ、基板または基板上に形成された膜を処理するプラズマ処理方法であって、コンデンサを介して前記コイルの他端を接地した状態で、第１の高周波電力に対するコイルのインピーダンスはコンデンサのインピーダンスの２倍以上、第２の高周波電力に対するコイルのインピーダンスはコンデンサのインピーダンスの５分の１以下であり、前記コイルに第１の高周波電力よりも周波数の低い第２の高周波電力を供給しつつ基板を処理するため、ダストが生じにくく、安定したエッチングレートが得られるプラズマ処理方法を提供することができる。
【００４２】
また、本願の第２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１ＭＨｚ乃至６０ＭＨｚの第１の高周波電力を基板電極に対向して設けられたコイルの一端をなす給電点に供給することにより、真空容器内に誘導結合型プラズマを発生させ、基板または基板上に形成された膜を処理するプラズマ処理方法であって、コンデンサを介して前記コイルの他端を接地した状態で、第１の高周波電力に対するコンデンサのインピーダンスは２５Ω以下、第２の高周波電力に対するコンデンサのインピーダンスは２５０Ω以上であり、前記コイルに第１の高周波電力よりも周波数の低い第２の高周波電力を供給しつつ基板を処理するため、ダストが生じにくく、安定したエッチングレートが得られるプラズマ処理方法を提供することができる。
【００４３】
また、本願の第３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１ＭＨｚ乃至６０ＭＨｚの第１の高周波電力を基板電極に対向して設けられたコイルの一端をなす給電点に供給することにより、真空容器内に誘導結合型プラズマを発生させ、基板または基板上に形成された膜を処理するプラズマ処理方法であって、コンデンサを介して前記コイルの他端を接地した状態で、第１の高周波電力に対するコイルのインピーダンスは５０Ω以上、第２の高周波電力に対するコイルのインピーダンスは５Ω以下であり、前記コイルに第１の高周波電力よりも周波数の低い第２の高周波電力を供給しつつ基板を処理するため、ダストが生じにくく、安定したエッチングレートが得られるプラズマ処理方法を提供することができる。
【００４４】
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１ＭＨｚ乃至６０ＭＨｚの第１の高周波電力を、基板電極に対向して設けられた渦型コイルの一端をなす給電点に供給することにより、真空容器内に誘導結合型プラズマを発生させ、基板または基板上に形成された膜を処理するプラズマ処理方法であって、第２の高周波電力の周波数は、第１の高周波電力の周波数の１０分の１以下であり、かつ、前記渦型コイルと同一平面上に形成され前記渦型コイルを構成する導体の径方向に隣合う導体間の少なくとも一部に設けられた電極に前記第２の高周波電力を供給しつつ基板を処理するため、ダストが生じにくく、安定したエッチングレートが得られるプラズマ処理方法を提供することができる。
【００４５】
また、本願の第５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、基板電極に対向して設けられたコイルと、コイルの一端をなす給電点に周波数１ＭＨｚ乃至６０ＭＨｚの第１の高周波電力を供給する第１の高周波電源とを備えたプラズマ処理装置であって、コンデンサを介して前記コイルの他端が接地され、第１の高周波電力に対するコイルのインピーダンスがコンデンサのインピーダンスの２倍以上、第２の高周波電力に対するコイルのインピーダンスがコンデンサのインピーダンスの５分の１以下であり、前記コイルに第１の高周波電力よりも周波数の低い第２の高周波電力を供給する第２の高周波電源を備えたため、ダストが生じにくく、安定したエッチングレートが得られるプラズマ処理装置を提供することができる。
【００４６】
また、本願の第６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、基板電極に対向して設けられたコイルと、コイルの一端をなす給電点に周波数１ＭＨｚ乃至６０ＭＨｚの第１の高周波電力を供給する第１の高周波電源とを備えたプラズマ処理装置であって、コンデンサを介して前記コイルの他端が接地され、第１の高周波電力に対するコンデンサのインピーダンスは２５Ω以下、第２の高周波電力に対するコンデンサのインピーダンスは２５０Ω以上であり、前記コイルに第１の高周波電力よりも周波数の低い第２の高周波電力を供給する第２の高周波電源を備えたため、ダストが生じにくく、安定したエッチングレートが得られるプラズマ処理装置を提供することができる。
【００４７】
また、本願の第７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、基板電極に対向して設けられたコイルと、コイルの一端をなす給電点に周波数１ＭＨｚ乃至６０ＭＨｚの第１の高周波電力を供給する第１の高周波電源とを備えたプラズマ処理装置であって、コンデンサを介して前記コイルの他端が接地され、第１の高周波電力に対するコイルのインピーダンスは５０Ω以上、第２の高周波電力に対するコイルのインピーダンスは５Ω以下であり、前記コイルに第１の高周波電力よりも周波数の低い第２の高周波電力を供給する第２の高周波電源を備えたため、ダストが生じにくく、安定したエッチングレートが得られるプラズマ処理装置を提供することができる。
【００４８】
更に、本願の第８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、基板電極に対向して設けられた渦型コイルと、渦型コイルの一端をなす給電点に周波数１ＭＨｚ乃至６０ＭＨｚの第１の高周波電力を供給する第１の高周波電源とを備えたプラズマ処理装置であって、第２の高周波電力の周波数は、第１の高周波電力の周波数の１０分の１以下であり、かつ、前記渦型コイルを構成する導体の径方向に隣合う導体間の少なくとも一部に設けられた電極に前記第２の高周波電力を供給する第２の高周波電源を備えたため、ダストが生じにくく、安定したエッチングレートが得られるプラズマ処理装置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斜視図
【図３】    本発明の第３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４】    本発明の第４実施形態で用いたプラズマ処理装置の構成を示す斜視図
【図５】    本発明の第５実施形態で用いたプラズマ処理装置の構成を示す斜視図
【図６】    本発明の第６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７】    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    調圧弁
５    コイル用第１高周波電源
６    基板電極
７    誘電板
８    コイル
９    基板
１０  基板電極
１１  排気口
１２  支柱
１３  給電点
１４  コイルの他端
１５  コンデンサ
１６  コイル用第２高周波電源
１７  バンドパスフィルタ
１８  反射波計
【図１】
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【図２】
0003900956.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003900956.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
0003900956.tif 000008