(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波供給器を介してプラズマ処理室内にマイクロ波を導入し、前記プラズマ処理室内でプラズマを発生させプラズマ処理を行うプラズマ処理装置において、該プラズマ処理される被処理体の表面と前記マイクロ波供給器とのマイクロ波換算距離が自然波長の略４分の奇数倍であることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記マイクロ波供給器と前記プラズマ処理室との間には誘電体窓が設けられ、該誘電体窓のマイクロ波換算厚の値は、前記導入されたマイクロ波の周波数に対する該誘電体窓の材料の比誘電率の平方根を実厚に乗じて得られた値であ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】
前記マイクロ波供給器は、無終端環状導波管を用いた平板状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または２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
高周波供給器を介してプラズマ処理室内に高周波を導入し、前記プラズマ処理室内でプラズマを発生させるプラズマ処理装置において、前記高周波供給器に形成された高周波放出用のスロットを介してプラズマを検出するプラズマ検出素子を有することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記スロットは被処理体の被処理面と対向する位置に配されたスロット板に設けられていることを特徴とする請求項４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記プラズマ検出素子は、該プラズマ検出素子の検出結果に基づいてマイクロ波の供給を停止する制御装置に接続されていることを特徴とする請求項４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
構造体が形成される基板の表面をプラズマ処理する工程を有する構造体の製造方法において、請求項１から６のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置を用いて前記プラズマ処理を行うことを特徴とする構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波を用いてプラズマを発生させて処理を行うプラズマ処理装置及び構造体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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、光学部品、ＬＳＩ、フラットパネルディスプレイ、マイクロメカニクスなどの構造体の製造工程などに用いられる、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プラズマ発生用のガスを導入し、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被処理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体の表面をエッチングする。
【０００５】
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体の表面をアッシングする。
【０００６】
マイクロ波を用いてプラズマを発生させる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。それゆえ、マイクロ波を用いたプラズマ処理装置では、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。
【０００７】
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、これがゆえに高清浄なプラズマ処理を行い得るという利点もある。
【０００８】
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。
【０００９】
これとは別に、マイクロ波プラズマ処理装置の例として、近年、マイクロ波を均一かつ効率的に導入する装置として複数のスロットが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（特開平５−３４５９８２号公報，特開平１０−２３３２９５号公報）。このマイクロ波プラズマ処理装置を図５（ａ）に、そのプラズマ発生機構を図５（ｂ）に示す。９０１はプラズマ処理室、９０２は被処理体、９０３は被処理体９０２の支持体、９０４は基板温度調整手段、９０５はプラズマ処理室９０１の周辺に設けられたプラズマ処理用ガス導入手段、９０６は排気、９０７はプラズマ処理室９０１を大気側と分離する平板状誘電体窓、９０８はマイクロ波を誘電体窓９０７を通してプラズマ処理室９０１に導入するためのスロット付無終端環状導波管、９１１はマイクロ波を左右に分配するＥ分岐、９１２は無終端環状導波管９０８内部で生じる定在波、９１３はスロット、９１４は誘電体窓９０７表面を伝搬する表面波、９１５は隣接するスロットから導入された表面波同士の干渉により生じる表面定在波、９１６は表面定在波９１５により生成した表面プラズマ、９１７は表面プラズマ９１６の拡散により生成したバルクプラズマである。
【００１０】
上記の装置を用いたプラズマ処理は以下のようにして行う。排気系（不図示）を介してプラズマ処理室９０１内を真空排気する。続いて処理用ガスをプラズマ処理室９０１の周辺に設けられたガス導入手段９０５を介して所定の流量でプラズマ処理室９０１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９０１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９０８を介してプラズマ処理室９０１内に供給する。この際、無終端環状導波管９０８内に導入されたマイクロ波は、Ｅ分岐９１１で左右に２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ごとに定在波の“腹”を生じる。
【００１１】
表面電流を横切るように設けられたスロット９１３を介し誘電体窓９０７を透過してプラズマ処理室９０１に導入されたマイクロ波によりスロット９１３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９０７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を伝搬できず、誘電体窓９０７と初期高密度プラズマとの界面を表面波９１４として伝搬する。
【００１２】
隣接するスロットから導入された表面波９１４同士が相互干渉し、表面波９１４の波長の１／２ごとに“腹”を有する表面定在波９１５を生じる。この表面定在波９１５によって表面プラズマ９１６が生成される。さらに表面プラズマ９１６の拡散によりバルクプラズマ９１７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９０３上に固定されて置かれた被処理体９０２の表面を処理する。
【００１３】
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３ｅＶ以下、プラズマ電位１５Ｖ以下の高密度低電位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被処理体に供給でき、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。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
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てプラズマ処理を行った場合、カットオフ密度以上のプラズマを生成してしまえばマイクロ波の被処理体方向への伝播が抑制されるが、放電初期の未発生時及び低密度時には被処理体にマイクロ波が伝播してしまいマイクロ波の照射による損傷が発生する場合がある。
【００１５】
本発明は上記の点に鑑みてされたものであり、放電初期においても、基板へのマイクロ波照射を低減し照射損傷を抑制できるプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、本発明は、マイクロ波導波管を介してプラズマ処理室内にマイクロ波を導入し、前記プラズマ処理室内でプラズマを発生させプラズマ処理を行うプラズマ処理装置において、プラズマ処理される被処理体表面と前記マイクロ波導波管とのマイクロ波換算距離が自然波長の略４分の奇数倍であることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、排気手段により略円筒形状のプラズマ処理室を排気し、マイクロ波導入管を介して前記プラズマ処理室内にマイクロ波を導入し、前記プラズマ処理室内でプラズマを発生させるプラズマ処理装置において、プラズマ処理される被処理体表面からマイクロ波換算距離でマイクロ波自然波長の略４分の奇数倍の位置に、前記被処理体表面で反射されたマイクロ波を反射するマイクロ波反射手段を備えることを特徴とする。
【００１８】
更に、本発明は、高周波供給器を介して前記プラズマ処理室内に高周波を導入し、前記プラズマ処理室内でプラズマを発生させるプラズマ処理装置において、前記高周波供給器に形成された高周波放出用のスロットを介してプラズマを検出するためのプラズマ検出素子を有することを特徴とする。そして、前記スロットは被処理体の被処理面と平行になるように配されたスロット板に設けられているとよく、又、プラズマ検出素子の検出結果に基づいてマイクロ波の供給を停止する制御装置を更に有するとよい。
【００１９】
加えて、本発明は、構造体が形成されるべき基板の表面をプラズマ処理する工程を有する構造体の製造方法において、上述したプラズマ処理装置を用いて前記プラズマ処理を行うことを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図１を用いて本発明の基本的な考え方について説明する。１０１は内壁が略円筒形状のプラズマ処理室、１０２は被処理体、１０３は被処理体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は高周波としてのマイクロ波を誘電体窓１０７を通してプラズマ処理室１０１に導入するための高周波供給器としてのスロット付無終端環状導波管、１０９はマイクロ波反射手段としてのマイクロ波反射部材、１１１はマイクロ波を左右に分配するＥ分岐、１１２は無終端環状導波管１０８内部に生じる定在波、１１３はスロット、１１４はスロット１１３を介し誘電体窓１０７表面を伝播する表面波、１１５は隣接するスロット１１３から導入された表面波１１４同士の干渉により生じる表面定在波、１１６は表面定在波１１５により生じる表面プラズマ、１１７は表面プラズマの拡散によって生じるバルクプラズマである。１２１は任意のスロット１１３の上方に設けられた受光素子などを含むプラズマ検出素子であり、検出光透過性の誘電体窓１０７、スロット１１３及び無終端環状導波管１０８を構成する導電性上部壁に形成された貫通孔を介してプラズマ光をモニタする。検出素子１２１は不図示の制御装置に接続されており、プラズマをその場観測することによって処理状態を制御することができる。例えば、検出素子１２１は、プラズマ非発生などの誤動作を検知する誤動作検知モニターや、プラズマ処理を適切に終了させるためのエンドポイントモニターとして用いることができる。マイクロ波反射部材１０９は、被処理体支持体１０３上面と無終端環状導波管１０８下面（即ち、スロット１１３が形成された導電性スロット板１２０の下面）とのマイクロ波換算間隔をマイクロ波自然波長の４分の奇数倍にする場合には、使用しなくても良い。
【００２１】
プラズマ処理は以下のようにして行う。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、管内波長の約１／２ごとに“腹”を有する定在波１１２を生じる。表面電流を横切るように設けられたスロット１１３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。
【００２２】
この時、カットオフ密度以上のプラズマが発生するまでは、被処理体１０２方向にマイクロ波が伝播するが、被処理体支持体１０３上面と無終端環状導波管１０８下面とのマイクロ波換算間隔をマイクロ波自然波長の約４分の奇数倍にするか、被処理体支持体表面１０３からマイクロ波自然波長の約４分の奇数倍の位置に被処理体支持体１０３方向にマイクロ波を反射するマイクロ波反射手段１０９を形成していれば、被処理体１０２方向に向かうものと被処理体１０２で反射されたものとで干渉し弱め合って、被処理体支持体１０３直上での定在波の励起を抑制できる。それにより、被処理体１０２へのマイクロ波の照射を低減することができる。
【００２３】
プラズマ処理室１０１に導入されたマイクロ波によりスロット１１３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１１４として伝搬する。
【００２４】
隣接するスロットから導入された表面波１１４同士が相互干渉し、表面波１１４の波長の約１／２ごとに“腹”を有する表面定在波１１５を生じる。この表面定在波１１５によって表面プラズマ１１６が生成される。さらに表面プラズマ１１６の拡散によりバルクプラズマ１１７が生成される。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上に固定して置かれた被処理体１０２の表面を処理する。
【００２５】
プラズマの状態は検出素子１２１によってモニタできるので、マイクロ波供給開始の後、所定の時間が経過しても、所望のプラズマが発生しない場合には、そうしたモニタ結果を基にマイクロ波の供給を停止して、処理動作を中断させることができる。このような場合であっても、被処理体のマイクロ波損傷を予防することができる。とくに、上述した位置に検出素子を配置するとマイクロ波が処理室内に供給される源となるスロット１１３近傍のプラズマを観測できるので、より精度が高いプラズマ観測を行うことができる。スロットは複数あるので、２箇所以上のスロットそれぞれの位置に検出素子１２１を設けてもよい。
【００２６】
また、エッチングやアッシングなどの処理を行う際、被処理面を構成する原子によっては、所望の処理が終了する頃にプラズマの発光状態が変化することがあるので、それを検出素子１２１で検出して、マイクロ波の供給を中止するなどして、処理を終了させることができる。
【００２７】
被処理体支持体１０３の上面から無終端環状導波管１０８の下面までのマイクロ波換算距離は、導入されるマイクロ波の周波数に対する各材料の比誘電率の平方根を実厚に乗じた換算厚を各材料について合計したものである。マイクロ波の周波数は通常３００ＭＨｚ程度から３ＴＨｚ程度であるが、実施形態で用いられる周波数は、波長がリアクタ寸法と同程度になる、１〜１０ＧＨｚ程度が特に有効である。
【００２８】
マイクロ波反射手段は、プラズマ処理室１０１の断面積の約５％以上の面積を有する被処理体支持体１０３方向への反射構造であれば適用可能で、単純な反射面でも、庇状に突出している構造でも、溝状に入り込んでいるものでも、マイクロ波自然波長の約１／８以下の孔径のメッシュ状でもよい。
【００２９】
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、アルミナ、サファイア、窒化アルミニウム、弗化炭素ポリマなどが適用可能である。
【００３０】
高周波供給器を構成するスロット付き無終端環状導波管１０８やスロット板１２０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。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分配するものでもよい。
【００３１】
スロット付無終端環状導波管１０８のスロットの形状は、マイクロ波の伝搬方向に垂直な方向の長さが管内波長の１／４程度であれば、矩形でも楕円形でもアレイ状でもなんでもよい。実施形態に用いられるスロット付無終端環状導波管１０８のスロット間隔は、干渉によりスロットを横切る電界が強め合うように、管内波長の１／２が最適である。
【００３２】
また、より低圧下で処理を行うために、磁界発生手段を用いても良い。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。
【００３３】
また、処理のより高品質化のため、紫外光を被処理体表面に照射してもよい。光源としては、被処理体もしくは被処理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。
【００３４】
プラズマ処理室内の圧力は１．３３×１０-2Ｐａ程度から１３．３×１０2Ｐａ程度の範囲、より好ましくは、１．３３Ｐａ程度から６．６５×１０2Ｐａ程度の範囲が適当である。
【００３５】
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。
【００３６】
構造体を製造するための、被処理体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。
【００３７】
導電性被処理体としては、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。
【００３８】
絶縁性被処理体としては、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。
【００３９】
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。
【００４０】
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、知られたガスが使用できる。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
被処理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。
【００４６】
フォトレジストなど被処理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。
【００４７】
また、表面改質を行う場合、使用するガスを適宜選択することにより、例えば被処理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被処理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。さらに、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。
【００４８】
被処理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、被処理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。
【００４９】
被処理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被処理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、被処理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。
【００５０】
以下、本発明にかかるプラズマ処理装置について実施形態によって説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されない。
【００５１】
（実施形態１）
本発明の実施形態１として反射構造不使用・石英窓使用した例について図１を用いて説明する。１０１は略円筒形状のプラズマ処理室、１０２は被処理体、１０３は被処理体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を通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であり、ここではスロット板１２０を有する組み立て体となっている。
【００５２】
誘電体窓１０７の材質は無水合成石英で、厚みは１６ｍｍ程度、導入されるマイクロ波周波数２．４５ＧＨｚにおける比誘電率は３．８である。スロット付無終端環状導波管１０８は、内壁断面の寸法が約２７ｍｍ×９６ｍｍであって、導波管の中心径が２０２ｍｍ程度（周長４λｇ程度）である。スロット付無終端環状導波管１０８の材質は、マイクロ波の伝搬損失を抑えるため、すべてＡｌを用いている。スロット付無終端環状導波管１０８のＨ面には、マイクロ波をプラズマ処理室１０１へ導入するためのスロットが形成されている。スロットの形状は長さ４０ｍｍ程度、幅４ｍｍ程度の矩形のものが２本直線上に不連続に、管内波長の約１／２間隔に放射状に形成されている。管内波長は、導入されるマイクロ波の周波数と、導波管の断面の寸法とに依存するが、周波数２．４５ＧＨｚ程度のマイクロ波と、上記の寸法の導波管とを用いた場合には約１５９ｍｍである。使用したスロット付無終端環状導波管１０８では、スロットは約４５度間隔で８組１６個形成されている。スロット付無終端環状導波管１０８には、４Ｅチューナ、方向性結合器、アイソレータ、２．４５ＧＨｚ程度の周波数のマイクロ波を発生するマイクロ波電源（不図示）が順に接続されている。
【００５３】
ここで、無終端環状導波管１０８下面から被処理体支持体１０３上面までのマイクロ波換算間隔は、
（１）無終端環状導波管１０８下面から石英窓１０７上面までエアギャップ
実厚約１ｍｍ×比誘電率の平方根１＝換算厚約１ｍｍ
（２）石英窓１０７
実厚約１６ｍｍ×比誘電率の平方根１．９５＝換算厚約３１．２ｍｍ
（３）石英窓１０７下面から被処理体支持体１０３上面まで真空
実厚約１２０．８ｍｍ×比誘電率の平方根１＝換算厚約１２０．８ｍｍ
を合計した値である１５３ｍｍ程度、即ち、２．４５ＧＨｚのマイクロ波の自然波長１２２．４ｍｍの５／４倍程度の値に設定してある。
【００５４】
プラズマ処理は以下のようにして行う。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を介してプラズマ処理室１０１内に供給する。カットオフ密度以上のプラズマが生成するまで基板方向へマイクロ波が伝播するが、無終端環状導波管１０８の下面と被処理体支持体１０３の上面までのマイクロ波換算距離がマイクロ波自然波長の４分の奇数倍であるので、マイクロ波の基板照射が抑制されその照射による損傷は低減する。この際、周辺から導入された処理用ガスは、発生した高密度プラズマにより励起・イオン化・反応して活性化し、支持体１０３上に固定して置かれた被処理体１０２の表面を処理する。
【００５５】
（実施形態２）
本発明の実施形態２として下面反射面を使用した例について図２を用いて説明する。２０１は円筒形状のプラズマ処理室、２０２は被処理体、２０３は被処理体２０２の支持体、２０４は基板温度調整手段、２０５はプラズマ処理室２０１の周辺に設けられたプラズマ処理用ガス導入手段、２０６は排気、２０７はプラズマ処理室２０１を大気側と分離する誘電体窓、２０８はマイクロ波を誘電体窓２０７を通してプラズマ処理室２０１に導入するためのスロット付平板型無終端環状導波管、２０９は下面反射面である。
【００５６】
誘電体窓２０７の材質は無水合成石英で、厚みは約１６ｍｍである。スロット付無終端環状導波管２０８は、内壁断面の寸法が約２７ｍｍ×９６ｍｍであって、導波管の中心径が約２０２ｍｍ（周長４λｇ程度）である。スロット付無終端環状導波管２０８の材質は、マイクロ波の伝搬損失を抑えるため、すべてＡｌを用いている。スロット付無終端環状導波管２０８のＨ面即ち、導電性のスロット板２２０には、マイクロ波をプラズマ処理室２０１へ導入するためのスロット２１３が形成されている。スロットの形状は長さ４０ｍｍ程度、幅４ｍｍ程度の矩形のものが２本直線上に不連続に、管内波長の１／２間隔に放射状に形成されている。管内波長は、使用するマイクロ波の周波数と、導波管の断面の寸法とに依存するが、周波数２．４５ＧＨｚ程度のマイクロ波と、上記の寸法の導波管とを用いた場合には約１５９ｍｍである。使用したスロット付無終端環状導波管２０８では、スロットは約４５度間隔で８組１６個形成されている。スロット付無終端環状導波管２０８には、４Ｅチューナ、方向性結合器、アイソレータ、２．４５ＧＨｚの周波数を持つマイクロ波電源（不図示）が順に接続されている。２２１はプラズマ検出素子である。
【００５７】
ここで、下面反射面２０９から被処理体支持体２０３上面までの距離は、約３０．６ｍｍ、即ち、２．４５ＧＨｚのマイクロ波の自然波長１２２．４ｍｍの約１／４の値に設定してある。
【００５８】
プラズマ処理は以下のようにして行う。排気系（不図示）を介してプラズマ処理室２０１内を真空排気する。続いて処理用ガスをプラズマ処理室２０１の周辺に設けられたガス導入手段２０５を介して所定の流量でプラズマ処理室２０１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２０１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２０８を介してプラズマ処理室２０１内に供給する。カットオフ密度以上のプラズマが生成するまで基板方向へマイクロ波が伝播するが、下面反射面２０９から被処理体支持体２０３上面までの距離がマイクロ波自然波長の約１／４であるので、マイクロ波の基板照射が抑制されその照射による損傷は低減する。この際、周辺から導入された処理用ガスは、発生した高密度プラズマにより励起・イオン化・反応して活性化し、支持体２０３上に固定して置かれた被処理体２０２の表面を処理する。
【００５９】
（実施形態３）
本発明の実施形態３として庇状反射面を使用した例について図３を用いて説明する。３０１は円筒形状のプラズマ処理室、３０２は被処理体、３０３は被処理体３０２の支持体、３０４は基板温度調整手段、３０５はプラズマ処理室３０１の周辺に設けられたプラズマ処理用ガス導入手段、３０６は排気、３０７はプラズマ処理室３０１を大気側と分離する誘電体窓、３０８はマイクロ波を誘電体窓３０７を通してプラズマ処理室３０１に導入するためのスロット付平板型無終端環状導波管、３０９は庇状反射面である。
【００６０】
誘電体窓３０７の材質は無水合成石英で、厚みは約１６ｍｍである。スロット付無終端環状導波管３０８は、内壁断面の寸法が約２７ｍｍ×９６ｍｍであって、導波管の中心径が約３０２ｍｍ（周長４λｇ程度）である。スロット付無終端環状導波管３０８の材質は、マイクロ波の伝搬損失を抑えるため、すべてＡｌを用いている。スロット付無終端環状導波管３０８のＨ面即ち、導電性のスロット板３２０には、マイクロ波をプラズマ処理室３０１へ導入するためのスロット３１３が形成されている。スロットの形状は長さ約４０ｍｍ、幅約４ｍｍの矩形のものが２本直線上に不連続に、管内波長の１／２程度の間隔で放射状に形成されている。管内波長は、使用するマイクロ波の周波数と、導波管の断面の寸法とに依存するが、周波数約２．４５ＧＨｚのマイクロ波と、上記の寸法の導波管とを用いた場合には約１５９ｍｍである。使用したスロット付無終端環状導波管３０８では、スロットは約４５度間隔で８組１６個形成されている。スロット付無終端環状導波管３０８には、４Ｅチューナ、方向性結合器、アイソレータ、２．４５ＧＨｚの周波数を持つマイクロ波電源（不図示）が順に接続されている。３２１はプラズマ検出素子である。
【００６１】
ここで、庇状反射面３０９から被処理体支持体３０３上面までの距離は、約３０．６ｍｍ、即ち、２．４５ＧＨｚのマイクロ波の自然波長１２２．４ｍｍの約１／４の値に設定してある。
【００６２】
プラズマ処理は以下のようにして行う。排気系（不図示）を介してプラズマ処理室３０１内を真空排気する。続いて処理用ガスをプラズマ処理室３０１の周辺に設けられたガス導入手段３０５を介して所定の流量でプラズマ処理室３０１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３０１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３０８を介してプラズマ処理室３０１内に供給する。カットオフ密度以上のプラズマが生成するまで基板方向へマイクロ波が伝播するが、庇状反射面３０９から被処理体支持体３０３上面までの距離がマイクロ波自然波長の約１／４に設定してあるので、マイクロ波の基板照射が抑制されその照射による損傷は低減する。この際、周辺から導入された処理用ガスは、発生した高密度プラズマにより励起・イオン化・反応して活性化し、支持体３０３上に固定して置かれた被処理体３０２の表面を処理する。
【００６３】
（実施形態４）
本発明の実施形態４として溝状反射面を使用した例について図４を用いて説明する。４０１は円筒形状のプラズマ処理室、４０２は被処理体、４０３は被処理体４０２の支持体、４０４は基板温度調整手段、４０５はプラズマ処理室４０１の周辺に設けられたプラズマ処理用ガス導入手段、４０６は排気、４０７はプラズマ処理室４０１を大気側と分離する誘電体窓、４０８はマイクロ波を誘電体窓４０７を通してプラズマ処理室４０１に導入するためのスロット付平板型無終端環状導波管、４０９は溝状反射面である。
【００６４】
誘電体窓４０７の材質は無水合成石英で、厚みは約１６ｍｍである。スロット付無終端環状導波管４０８は、内壁断面の寸法が約２７ｍｍ×９６ｍｍであって、導波管の中心径が４０２ｍｍ程度（周長４λｇ程度）である。スロット付無終端環状導波管４０８の材質は、マイクロ波の伝搬損失を抑えるため、すべてＡｌを用いている。スロット付無終端環状導波管４０８のＨ面即ち、導電性のスロット板４２０には、マイクロ波をプラズマ処理室４０１へ導入するためのスロット４１３が形成されている。スロットの形状は長さ約４０ｍｍ、幅約４ｍｍの矩形のものが２本直線上に不連続に、管内波長の１／２程度の間隔で放射状に形成されている。管内波長は、使用するマイクロ波の周波数と、導波管の断面の寸法とに依存するが、周波数約２．４５ＧＨｚのマイクロ波と、上記の寸法の導波管とを用いた場合には約１５９ｍｍである。使用したスロット付無終端環状導波管４０８では、スロットは約４５度間隔で８組１６個形成されている。スロット付無終端環状導波管４０８には、４Ｅチューナ、方向性結合器、アイソレータ、約２．４５ＧＨｚの周波数を持つマイクロ波電源（不図示）が順に接続されている。４２１はプラズマ検出素子である。
【００６５】
ここで、溝状反射面４０９から被処理体支持体４０３上面までの間隔は、約３０．６ｍｍ、即ち、２．４５ＧＨｚのマイクロ波の自然波長１２２．４ｍｍの約１／４の値に設定してある。
【００６６】
プラズマ処理は以下のようにして行う。排気系（不図示）を介してプラズマ処理室４０１内を真空排気する。続いて処理用ガスをプラズマ処理室４０１の周辺に設けられたガス導入手段４０５を介して所定の流量でプラズマ処理室４０１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４０１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４０８を介してプラズマ処理室４０１内に供給する。カットオフ密度以上のプラズマが生成するまで基板方向へマイクロ波が伝播するが、溝状反射面４０９から被処理体支持体４０３上面までの間隔がマイクロ波自然波長の約１／４に設定してあるので、マイクロ波の基板照射が抑制されその照射による損傷は低減する。この際、周辺から導入された処理用ガスは、発生した高密度プラズマにより励起・イオン化・反応して活性化し、支持体４０３上に固定して置かれた被処理体４０２の表面を処理する。
【００６７】
（プラズマ処理例）
以下、上記の実施形態を用いて行ったプラズマ処理について具体的に説明するが、本発明の表面処理方法はこれらの例に限定されない。
【００６８】
（処理例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。
【００６９】
被処理体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（φ約３００ｍｍ）を使用した。まず、Ｓｉ基板１０２を被処理体支持体１０３上に設置した後、ヒータ１０４を用いて約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、１．３３×１０-2Ｐａ程度まで減圧させた。
【００７０】
プラズマ処理用ガス導入口１０５を介して酸素ガスを２ｓｌｍ程度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１．９９５×１０2Ｐａ程度に保持した。
【００７１】
プラズマ処理室１０１内に、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源より約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。このようにして、プラズマ処理室１０１内にプラズマを発生させた。この時プラズマ検出素子１２１を用いて、プラズマ状態をモニタしながら処理を行い、フォトレジストの構成原子である炭素に因る波長の発光がある程度弱くなった時点でマイクロ波の供給を停止した。処理中、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の方向に移動し、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。
【００７２】
得られたアッシング速度の均一性は、±３．７％程度（約６．７μｍ／ｍｉｎ）と極めて大きく、表面電荷密度も約０．４×１０11ｃｍ-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。
【００７３】
（処理例２）
図２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。
【００７４】
被処理体２０２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インチ程度）を使用した。まず、Ｓｉ基板２０２を被処理体支持体２０３上に設置した後、ヒータ２０４を用いて約２５０℃まで加熱し、排気系（不図示）を介してプラズマ処理室２０１内を真空排気し、１．３３×１０-3Ｐａ程度まで減圧させた。プラズマ処理用ガス導入口２０５を介して酸素ガスを２ｓｌｍ程度の流量でプラズマ処理室２０１内に導入した。
【００７５】
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２０１内を２．６６×１０2Ｐａ程度に保持した。プラズマ処理室２０１内に、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源より約２．５ｋＷの電力をスロット付無終端環状導波管２０８を介して供給した。このようにして、プラズマ処理室２０１内にプラズマを発生させた。この時プラズマ検出素子２２１を用いて、プラズマ状態をモニタしながら処理を行い、フォトレジストの構成原子である炭素に因る波長の発光がある程度弱くなった時点でマイクロ波の供給を停止した。処理中、プラズマ処理用ガス導入口２０５を介して導入された酸素ガスはプラズマ処理室２０１内で励起、分解、反応して酸素原子となり、シリコン基板２０２の方向に移動し、基板２０２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。
【００７６】
得られたアッシング速度均一性は、±４．８％程度（約８．６μｍ／ｍｉｎ）と極めて大きく、表面電荷密度も約１．２×１０11ｃｍ-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。
【００７７】
（処理例３）
図１に示したマイクロ波プラズマ処理装置を使用し、半導体素子保護用窒化シリコン膜の形成を行った。
【００７８】
被処理体１０２としては、Ａｌ配線パターン（ラインアンドスペース約０．５μｍ）が形成された層間ＳｉＯ2膜付きφ３００ｍｍ程度のｐ型単結晶シリコン基板（面方位〈１００〉，抵抗率約１０Ωｃｍ）を使用した。まず、シリコン基板１０２を被処理体支持台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、１．３３×１０-5Ｐａ程度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℃程度に加熱し、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約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２．６６Ｐａ程度に保持した。
【００７９】
ついで、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源（不図示）より約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。このようにして、プラズマ処理室１０１内にプラズマを発生させた。この時プラズマ検出素子１２１を用いて、プラズマ状態をモニタしながら処理を行った。処理中、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の方向に移動し、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程度の厚さで形成した。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。
【００８０】
得られた窒化シリコン膜の成膜速度均一性は、±２．６％程度（約５６０ｎｍ／ｍｉｎ）と極めて大きく、膜質も応力０．８×１０9ｄｙｎｅ・ｃｍ-2程度（圧縮）、リーク電流１．２×１０-10Ａ・ｃｍ-2程度、絶縁耐圧１０．３ＭＶ／ｃｍ程度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。
【００８１】
（処理例４）
図２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。
【００８２】
被処理体２０２としては、直径約５０ｍｍプラスチック凸レンズを使用した。レンズ２０２を被処理体支持台２０３上に設置した後、排気系（不図示）を介してプラズマ処理室２０１内を真空排気し、１．３３×１０-5Ｐａ程度の値まで減圧させた。プラズマ処理用ガス導入口２０５を介して窒素ガスを約１５０ｓｃｃｍの流量で、また、モノシランガスを約７０ｓｃｃｍの流量で処理室２０１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２０１内を６．５５×１０-1Ｐａ程度に保持した。
【００８３】
ついで、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源（不図示）より約３．０ｋＷの電力をスロット付無終端環状導波管２０３を介してプラズマ処理室２０１内に供給した。このようにして、プラズマ処理室２０１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２０５を介して導入された窒素ガスは、プラズマ処理室２０１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２０２の方向に移動し、モノシランガスと反応し、窒化シリコン膜がレンズ２０２上に２０ｎｍ程度の厚さで形成された。
【００８４】
次に、プラズマ処理用ガス導入口２０５を介して酸素ガスを約２００ｓｃｃｍの流量で、また、モノシランガスを約１００ｓｃｃｍの流量で処理室２０１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２０１内を２．６６×１０-1Ｐａ程度に保持した。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２０８を介してプラズマ発生室２０１内に供給した。このようにして、プラズマ処理室２０１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２０５を介して導入された酸素ガスは、プラズマ処理室２０１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２０２の方向に移動し、モノシランガスと反応し、酸化シリコン膜がガラス基板２０２上に８５ｎｍ程度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。
【００８５】
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±２．７％程度（約３７０ｎｍ／ｍｉｎ）、±２．８％程度（約４１０ｎｍ／ｍｉｎ）と良好で、膜質も、５００ｎｍ付近の反射率が約０．１７％と極めて良好な光学特性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。
【００８６】
（処理例５）
図１に示したマイクロ波プラズマ処理装置を使用し、半導体素子層間絶縁用酸化シリコン膜の形成を行った。
【００８７】
被処理体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程度）が形成されたφ３００ｍｍ程度のｐ型単結晶シリコン基板（面方位〈１００〉，抵抗率約１０Ωｃｍ）を使用した。まず、シリコン基板１０２を被処理体支持体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、１．３３×１０-5Ｐａ程度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約４００ｓｃｃｍの流量で、また、モノシランガスを約２００ｓｃｃｍの流量で処理室１０１内に導入した。
【００８８】
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２．６６Ｐａ程度に保持した。ついで、約２ＭＨｚの高周波印加手段を介して３００Ｗ程度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約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。
【００８９】
このようにして、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の方向に移動し、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程度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。
【００９０】
得られた酸化シリコン膜の成膜速度均一性は±２．８％程度（約３１０ｎｍ／ｍｉｎ）と良好で、膜質も絶縁耐圧９．１ＭＶ／ｃｍ程度、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。
【００９１】
（処理例６）
図２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。
【００９２】
被処理体２０２としては、Ａｌパターン（ラインアンドスペース０．３５μｍ程度）上に約１μｍ厚の層間ＳｉＯ2膜が形成されたφ３００ｍｍ程度のｐ型単結晶シリコン基板（面方位〈１００〉，抵抗率１０Ωｃｍ程度）を使用した。まず、シリコン基板２０２を被処理体支持台２０３上に設置した後、排気系（不図示）を介してエッチング室２０１内を真空排気し、１．３３×１０-5Ｐａ程度の値まで減圧させた。プラズマ処理用ガス導入口２０５を介してＣ4Ｆ8を約８０ｓｃｃｍ、Ａｒを約１２０ｓｃｃｍ、Ｏ2を４０ｓｃｃｍ程度の流量でプラズマ処理室２０１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２０１内を６．６５×１０-1Ｐａの圧力に保持した。
【００９３】
ついで、約２ＭＨｚの高周波印加手段を介して約２８０Ｗの電力を基板支持体２０２に印加するとともに、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源より約３．０ｋＷの電力をスロット付無終端環状導波管２０３を介してプラズマ処理室２０１内に供給した。このようにして、プラズマ処理室２０１内にプラズマを発生させた。この時プラズマ検出素子２２１を用いて、プラズマ状態をモニタしながら処理を行い、酸化シリコンの構成原子に因る発光の変化を検出してマイクロ波の供給を停止した。プラズマ処理用ガス導入口２０５を介して導入されたＣ4Ｆ8ガスはプラズマ処理室２０１内で励起、分解されて活性種となり、シリコン基板２０２の方向に移動し、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２０７により基板温度は３０℃程度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。
【００９４】
エッチング速度均一性と対ポリシリコン選択比は±２．４％程度（約７２０ｎｍ／ｍｉｎ）、２０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。
【００９５】
（処理例７）
図１に示したマイクロ波プラズマ処理装置を使用し、半導体素子ゲート電極間ポリシリコン膜のエッチングを行った。
【００９６】
被処理体１０２としては、最上部にポリシリコン膜が形成されたφ３００ｍｍ程度のｐ型単結晶シリコン基板（面方位〈１００〉，抵抗率約１０Ωｃｍ）を使用した。まず、シリコン基板１０２を被処理体支持台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、１．３３×１０-5Ｐａ程度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ガスを約３００ｓｃｃｍ、酸素を約２０ｓｃｃｍの流量でプラズマ処理室１０１内に導入した。
【００９７】
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２．６６×１０-1Ｐａ程度の圧力に保持した。ついで、２ＭＨｚの高周波電源（不図示）からの高周波電力約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約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。
【００９８】
このようにして、プラズマ処理室１０１内にプラズマを発生させた。この時プラズマ検出素子１２１を用いて、プラズマ状態をモニタしながら処理を行い、シリコンに因る発光の変化を検出してマイクロ波の供給を停止した。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の方向に移動し、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℃程度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。
【００９９】
エッチング速度均一性と対ＳｉＯ2選択比はそれぞれ±２．９％程度（約８２０ｎｍ／ｍｉｎ）、２２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。
【０１００】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、被処理体の表面とマイクロ波導波管のプラズマ処理室側の面との距離をマイクロ波換算波長で４分の奇数倍とし、プラズマ処理室に導入されるマイクロ波と、被処理体の被処理面で反射するマイクロ波が弱め合う構成としたので、放電の初期においても、被処理体表面へのマイクロ波の照射を低減し、その照射による損傷を抑制できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプラズマ処理装置の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態である下面反射面を用いた例を示す模式図である。
【図３】本発明の一実施形態である庇状反射面を用いた例を示す模式図である。
【図４】本発明の一実施形態である溝状反射面を用いた例を示す模式図である。
【図５】従来例を示す模式図である。
【符号の説明】
１０１、２０１、３０１、４０１、９０１  プラズマ処理室
１０２、２０２、３０２、４０２、９０２  被処理体
１０３、２０３、３０３、４０３、９０３  被処理体支持体
１０４、２０４、３０４、４０４、９０４  基板温度調整手段
１０５、２０５、３０５、４０５、９０５  処理用ガス導入手段
１０６、２０６、３０６、４０６、９０６  排気
１０７、２０７、３０７、４０７、９０７  誘電体窓
１０８、２０８、３０８，４０８、９０８  スロット付き無終端環状導波管
１０９、２０９、３０９、４０９  反射手段
１１１、９１１  Ｅ分岐
１１２、９１２  管内定在波
１１３、９１３  スロット
１１４、９１４  表面波
１１５、９１５  表面定在波
１１６、９１６  表面プラズマ
１１７、９１７  バルクプラズマ
１２０、２２０、３２０、４２０  スロット板
１２１、２２１、３２１、４２１  プラズマ検出素子
【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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