(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波電界により複数種類の処理ガスをプラズマ化して被処理体を処理するプラズマ処理方法であって、
第１及び第２のプラズマ源からそれぞれ出力された高周波を第１及び第２のパルス発生装置により別個独立してパルス変調し、
前記パルス変調により制御された第１及び第２のプラズマ源の高周波の電界エネルギーにより、第１及び第２のガス導入口から供給された第１及び第２の処理ガスから異なる位置にて異なる電子温度をもつプラズマを生成し、前記異なる電子温度を持つプラズマにより被処理体の処理面に所望の処理を施すことを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項２】
前記第１のプラズマ源は、マイクロ波プラズマ電源であり、
前記第２のプラズマ源は、誘導結合型プラズマ電源であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理方法。
【請求項３】
前記第１のプラズマ源は平行平板型プラズマ電源であり、
前記第２のプラズマ源は、誘導結合型プラズマ電源であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理方法。
【請求項４】
電子温度の高いプラズマおよび／またはリモートプラズマほど、被処理体の処理面よりも離隔した位置で生成されることを特徴とする、請求項２に記載のプラズマ処理方法。
【請求項５】
前記パルス変調は、処理ガスの種類に応じて異なる電子温度をもつプラズマおよび／またはリモートプラズマを生成するものであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項６】
前記生成されたプラズマおよび／またはリモートプラズマ中の粒子密度および／または組成を赤外吸収分光法により計測し、
前記赤外吸収分光法による計測値に応じて、前記高周波に加えられるパルス変調を調整することを特徴とする、請求項１〜５に記載のプラズマ処理方法。
【請求項７】
前記赤外吸収分光法による測定は、赤外線半導体レーザ吸収分光装置により遂行されることを特徴とする請求項６に記載のプラズマ処理方法。
【請求項８】
前記パルス変調は、前記第１及び第２のプラズマ源からそれぞれ出力される高周波の周期またはデューティ比を、前記第１及び第２のパルス発生装置を用いてそれぞれ別個独立して変化させることにより調整することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項９】
被処理体に高周波電源により所望のバイアス電圧を誘起させることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項１０】
前記高周波電源から出力される高周波を第３のパルス発生装置によりパルス変調させることを特徴とする請求項９に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１１】
前記第１及び第２のプラズマ源は、前記処理室の異なる位置に高周波をそれぞれ照射し、前記第１及び第２の処理ガスは、前記第１及び第２プラズマ源からの高周波がそれぞれ照射される位置の近傍に供給されることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項１２】
被処理体は吸着手段により静電吸着されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項１３】
前記プラズマ処理は、エッチング処理または成膜処理であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項１４】
高周波電界により複数の処理ガスをプラズマ化して、所定圧力に保持された処理室内に載置された被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理装置であって、
第１及び第２のプラズマ源と、
前記第１及び第２のプラズマ源からそれぞれ出力された高周波を別個独立してパルス変調する第１及び第２のパルス発生装置と、
前記それぞれのパルス変調により制御された第１及び第２のプラズマ源の高周波の電界エネルギーにより、第１及び第２のガス導入口から供給された第１及び第２の処理ガスから異なる位置にて異なる電子温度をもつプラズマを生成し、前記異なる電子温度を持つプラズマにより被処理体の処理面に所望の処理を施す第１及び第２のプラズマ生成手段と、を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１５】
前記第１及び第２のプラズマ源は、前記処理室の異なる位置に高周波をそれぞれ照射し、前記第１及び第２の処理ガスは、前記第１及び第２プラズマ源からの高周波がそれぞれ照射される位置の近傍に供給されることを特徴とする、請求項１４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１６】
さらに、前記処理室内にて生成されたプラズマおよび／またはリモートプラズマに所定波長の赤外光を照射し、そのプラズマおよび／またはリモートプラズマを通過した前記赤外光を検出することにより、前記処理室内にて生成されたプラズマ中の粒子密度および／または組成を測定する赤外吸収分光手段と、
その赤外吸収分光手段の測定値に応じて、前記第１及び第２のプラズマ源にそれぞれ加えられるパルス変調を調整する第１及び第２のパルス発生装置を制御する制御器とを備えたことを特徴とする、請求項１４または請求項１５のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１７】
前記第１のプラズマ源は、マイクロ波プラズマ電源であり、
前記第２のプラズマ源は、誘導結合型プラズマ電源であることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１８】
前記第１のプラズマ源は平行平板型プラズマ電源であり、
前記第２のプラズマ源は、誘導結合型プラズマ電源であることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１９】
前記プラズマ処理は、エッチング処理または成膜処理であることを特徴とする請求項１４〜１８のいずれかに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】
本発明は、プラズマ処理装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程においては、マイクロ波などを印加して得られる高周波電界により励起される反応性プラズマを用いて、半導体ウェハやＬＣＤ用ガラス基板など被処理体に対して、薄膜形成やエッチング加工が行われている。これらのプラズマ処理工程では、反応性プラズマ中のラジカルが重要な役割を果たしている。そして、近年、要求される加工精度が高度に微細化するにつれ、反応性プラズマ中のラジカルをより高精度にかつ高速に制御する技術が要求されている。
【０００３】
しかしながら、処理ガスとして他種類の反応性ガスを用いた薄膜形成やエッチング加工では、用いる処理ガスの断面積がエネルギー依存性を有するため効率的に重要なラジカルを生成したり制御することが困難である。かかる点を改善するために、各処理ガスに対して、各々周波数などの異なるプラズマを用いることにより対応する方法が提案さている。しかし、同一圧力条件下において複数の処理ガスにより生成されたプラズマの電子温度を高精度に制御することは困難であり、従って、反応性プラズマ中のラジカルを高精度に制御することが困難であった。また、従来の構成により、反応性プラズマの電子温度や電子密度を高精度に制御するためには、装置構成が複雑とならざるを得なかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来のプラズマ処理装置および方法が有する、上記のような問題点に鑑みて成されたものであり、同一圧力条件下において、複数の処理ガスを用いた場合であっても、各処理ガスに応じて生成する反応性プラズマおよび／またはリモートプラズマ中の電子密度および電子温度を高精度に制御することが可能であり、従って、プロセスにとって重要なラジカルを効率的に且つ簡易な手段により被処理体の処理面に対して供給することが可能な、新規かつ改良されたプラズマ処理装置および方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点によれば、高周波電界により複数種類の処理ガスをプラズマ化して被処理体を処理するプラズマ処理方法が提供される。本プラズマ処理方法は、個別独立にパルス変調制御可能な複数の高周波電界を用いて、同一圧力下において、処理ガスの種類に応じて異なる高周波電界をパルス変調することを特徴としている。かかる処理を行う際に、処理ガスの種類に応じて異なる電子温度の反応性プラズマおよび／またはリモートプラズマを生成するようにパルス変調を行うことが好ましい。また、電子温度の高い反応性プラズマおよび／またはリモートプラズマほど、被処理体の処理面よりも離隔した位置で生成して処理を行うことが好ましい。かかる処理方法によれば、各処理ガスに応じて最適な電子温度および電子密度を選択することが可能となるので、重要なラジカルを効率的に被処理体に対して供給することができる。従って、被処理体を反応性プラズマから離れた、主としてリモートプラズマ中に置き、そのラジカルにより被処理体を処理場合にも好適に適用することができる。
【０００６】
また、プラズマ処理を行うに際して、プラズマ中の粒子密度および／または組成を赤外吸収分光法により計測し、その計測値に応じて、各高周波電界に加えられるパルス変調を調整するようにしてもよい。これによれば、各処理ガスに応じて最適な電子温度および電子密度を選択することができるとともに、リアルタイムで高精度にラジカルの制御を行うことが可能となる。
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の第２の観点によれば、複数のプラズマ源により複数の処理ガスをプラズマ化して、所定圧力に保持された処理室内に載置された被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理装置が提供される。このプラズマ処理装置は、各プラズマ源に個別独立に制御可能なパルス変調手段を設け、そのパルス変調手段により、処理ガスの種類に応じて異なるプラズマ源に対して異なるパルス変調を行うように構成している。その際に、各プラズマ源を処理室の異なる位置に配置し、処理ガスを各プラズマ源の近傍において個別独立に処理室内に供給するように構成すれば、各処理ガスにより生成される反応性プラズマおよび／またはリモートプラズマの電子温度をより効率的に制御することができる。
【０００８】
また、上記プラズマ処理装置に、処理室内の反応性プラズマに所定波長の赤外光を照射し、その反応性プラズマおよび／またはリモートプラズマを通過した赤外光を検出することにより、反応性プラズマおよび／またはリモートプラズマ中の粒子密度および／または組成を測定する赤外吸収分光手段と、その赤外吸収分光手段の測定値に応じて、各プラズマ源に加えられるパルス変調を調整する制御器とを設けることにより、リアルタイムで高精度にラジカルの制御を行うことが可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照しながら、本発明にかかるプラズマ処理装置および方法をマイクロ波を利用したＥＣＲプラズマ処理装置に適用した実施の一形態について詳細に説明する。
【００１０】
図１に本発明を適用したＥＣＲプラズマ処理装置の構成の一例を示す。同図中、１は、処理室を形成する真空容器であり、この真空容器１の上部には、第１のプラズマ源として、マイクロ波によるＥＣＲ放電を発生する放電室２が連結されている。放電室２には、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を導入するための導波管３が石英などの誘電体から成る窓３ａを介して接続されている。さらに、導波管３はマイクロ波電源４に接続されている。マイクロ波電源４は、パルス発生装置５に接続され、これによりその出力はパルス状波形から連続波形まで任意に制御可能である。また、例えばＨｅ等の不活性ガス、水素（Ｈ２）および三フッ化メタン（ＣＨＦ３）等の第１の反応性ガス（Ａ）を導入するための第１の導入口６が放電室２に取り付けられている。７は放電室２の外壁を水冷するために設けられた冷却機構であり、冷却機構７の外側には、磁気コイル８が放電室２を取囲んで取り付けられている。かかる構成によれば、導波管３を介して放電室２にマイクロ波を導入することにより、放電室２において放電が生起し、その放電中で電子がサイクロトロン運動するように磁気コイル８により、例えば８７５ガウス程度の磁界が与えられて高密度のプラズマが生成される。
【００１１】
一方、真空容器１の側壁の一部は石英などの誘電体製の環状帯体９から構成され、この環状帯体９の外側を囲むように高周波アンテナ１０が配されている。この高周波アンテナ１０には、マッチング回路１１を介して高周波電源１２が接続されている。この高周波電源１２は、パルス発生装置１３に接続され、これによりその出力はパルス状波形から連続波形まで任意に制御可能である。この高周波アンテナ１０は、第２のプラズマ源として誘導結合プラズマを真空容器１内に励起するものである。なお図示の例では、１ターンの高周波アンテナ１０を環状帯体９の外側に配しているが、もちろん、数ターンの高周波アンテナを配するように構成することも可能である。
【００１２】
また、真空容器１の内部には、電極としての載置台１４が設置され、この載置台１４上に静電チャック１５などの吸着手段を介して被処理体Ｗとしてのウェハ等が載置されている。静電チャック１５はポリイミド樹脂などの絶縁材料製の薄膜間に板状電極１５ａを介装したもので、この電極１５ａに電源１５ｂより直流の高圧電流を印加することにより、被処理体Ｗをクーロン力により吸着できるものである。また、載置台１４には、液体窒素を循環させることが可能な冷却ジャケットなどの冷却装置１６やヒータ１７などから成る温調手段が設けられており、被処理体Ｗを所望の温度に温調することができる。１８は、伝熱ガス供給機構であり、静電チャック１０に穿設された複数の孔からヘリウムなどのバッククーリングガスを被処理体Ｗの裏面に供給することにより、載置台１４から被処理体Ｗに至る伝熱の効率を高めるための機構である。
【００１３】
載置台１４には、マッチング回路１９を介してバイアス用高周波電力印加用の高周波電源２０が接続されている。高周波電源２０には、パルス発生装置２１が接続され、これにより高周波電源２０の高周波出力はパルス状波形から連続波形まで任意に制御可能である。従って、この電極１４には、上記高周波の印加によりマイナス数１０〜マイナス３００Ｖ程度のバイアスが生じる。また、真空容器１には、第２の処理ガスとして、例えばオクタフルオロブタン（Ｃ４Ｆ８）等の反応性ガス（Ｂ）を導入するための第２の導入口２２が取り付けられるとともに、不図示の真空ポンプなどの真空排気装置に通じる排気管１８ａが接続されている。第１および第２のガス導入口６、２２から異なる種類の第１および第２の原料ガスが一定量導入されるとともに、排気管１８ａを介して排気を行うことにより、装置真空容器１および放電室２内は、所定のガス圧力に保たれる。
【００１４】
さらに、処理容器１の光透過製の環状帯体９の外側には、所定波長の赤外半導体レーザを出射するレーザ光源２３ａと、このレーザ光源２３ａから出射され真空処理容器１内を（従って、反応性プラズマ中を）通過した赤外半導体レーザを検出する検出装置２３ｂが設置されている。このレーザ光源２３ａと検出装置２３ｂは、赤外半導体レーザ吸収分光装置２３を成すもので、検出装置２３ｂにより検出される赤外半導体レーザのスペクトルの変化により、真空処理容器１内のプラズマ粒子、例えばラジカル、イオン、原子および分子などの密度や組成を計測することが可能なものである。そして、検出装置２３ｂにより計測された粒子の密度や組成に関する計測データは主制御器２４に送られ、後述するように、パルス発生装置５、１３、２１により、マイクロ波出力、高周波出力またはバイアス用高周波出力をパルス変調するために使用することができる。なお、図示の例では、石英が誘電体でありかつ光透過性を有するため、誘導結合プラズマを発生させる高周波アンテナ１０用の帯状環状体９を介して赤外光を真空容器１内に導入しているが、赤外半導体レーザ吸収分光装置２３用の透過窓を別途設ける構成を採用することも可能であることは言うまでもない。
【００１５】
かかる構成のプラズマ処理装置において、第１のガス導入口６を介して放電室２に導入された第１の処理ガス、例えば三フッ化メタン（ＣＨＦ３）とＨｅなどの不活性ガスは、放電室２に導入される。この第１の処理ガスは、放電室２で第１のプラズマ源であるマイクロ波による高周波電界により第１の反応性プラズマＰ１になり、Ｆ、ＣＦ、ＣＦ２、ＣＦ３等のラジカルおよびＣＦ＋，ＣＦ３＋などのイオンが発生する。この第１の反応性プラズマＰ１は、本実施の形態においては、パルス発生器５によるパルス変調を制御することにより、高いエネルギーのプラズマ（従って、電子温度の高いプラズマ）として生成されるので、第１の処理ガスは高い分解率で、低次の原子に至るまで分解される。また、イオン化が進み、多量のイオンが生成される。このように、本実施の形態においては、第１のプラズマ源からは、比較的高いエネルギーの（従って、電子温度が比較的高い）反応性プラズマＰ１を得ることができる。
【００１６】
一方、第２のガス導入口２２を介して真空容器１に導入された第２の処理ガス、例えば、Ｃ４Ｆ８などの気体は、第２のプラズマ源である高周波アンテナ１０による高周波電界により第２の反応性プラズマＰ２になり、主としてＣＦ２等のラジカルが発生する。この第２の反応性プラズマＰ２は、本実施の形態においては、パルス発生器１３によるパルス変調を制御することにより、第１の処理ガスの分解に比較して分解率の低い、比較的緩やかな反応性プラズマとして生成される。このように、本実施の形態においては、第２のプラズマ源からは、比較的低いエネルギーの（従って、電子温度が比較的低い）反応性プラズマＰ２を得ることができる。
【００１７】
このように、本実施の形態によれば、第１および第２のプラズマ源の出力をパルス変調することにより、第１および第２の処理ガスから、それぞれエネルギーの異なる反応性プラズマ（すなわち、電子温度が異なるプラズマ）を得ることができる。従って、これらの反応性プラズマを被処理体Ｗの処理面に導くことによって、所望の反応を選択的に生じさせることができる。例えば、反応性プラズマＰ１およびＰ２に含まれるイオンおよびラジカルは、被処理体Ｗ上で重合し、ポリマー薄膜が成長する。あるいは、被処理体Ｗに載置台１４を介して高周波電源２０より高周波出力を印加すれば、この高周波により被処理体Ｗ表面にセルフバイアス電圧が誘起され、このバイアス電圧によりプラズマからイオンが引き出されて被処理基板Ｗが衝撃される。従って、このイオン衝撃により被処理体Ｗのエッチングが生じる。バイアスを印加し、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）のシリコン（Ｓｉ）に対する選択エッチングを行ったところ、Ｓｉに対して高選択比且つ高エッチング速度にてＳｉＯ２膜のエッチング可能であった。また、高周波電源２０の出力を適宜調整することにより、被処理体Ｗ表面に高周波印加によるプラズマを発生させることも可能である。
【００１８】
そして、本実施の形態によれば、赤外半導体レーザ吸収分光装置２３により、反応性プラズマ中の粒子、例えばラジカル、イオン、原子および分子の密度や組成を計測し、その計測値を制御器２４を介して、第１のプラズマ源であるマイクロ波電源４用のパルス発生装置５や、第２のプラズマ源である高周波電源１２用のパルス発生装置１３や、あるいはバイアス高周波電源２０用のパルス発生装置２１にフィードバックしながら、反応性プラズマ中の粒子、例えばラジカル、イオン、原子および分子の密度や組成が所望の値になるように、マイクロ波出力あるいは高周波出力をパルス変調することができる。すなわち、本実施の形態によれば、エッチングや薄膜形成に重要な影響を与えるラジカル組成をリアルタイムで計測し、計測値をパルス変調にフィードバックしながら、プロセスにとって重要なラジカルのみを高精度で制御できるため、従来のように圧力条件などを変更せずとも、再現性に優れた高精度エッチングおよび薄膜形成が可能となる。
【００１９】
なお、本発明にかかるフィードバック制御の目標値である反応性プラズマ粒子の密度や組成は、被処理体の種類、プロセスの種類、プロセス条件などによって大きく異なるため、プロセスに応じてその都度実験等により設定することが好ましい。また、パルス変調の方法としては、マイクロ波電源４のマイクロ波出力、あるいは高周波電源１２、２０の高周波出力の周期やデューティ比などを変化させることが可能であり、プロセスに応じて最適なパルス変調方式を採用することができる。
【００２０】
また、赤外半導体レーザ吸収分光装置２３により、反応性プラズマ中の粒子、例えばラジカル、イオン、原子および分子の密度や組成を計測する位置としては、被処理体Ｗの反応面の直上が好ましく、例えば、被処理体Ｗの５ｍｍ〜１０ｍｍ上部の反応性プラズマ中の粒子の密度および組成を計測することにより、プロセスに強い影響を与えるラジカルのより真値に近い値を計測することが可能となり、より高精度のプロセス制御が可能となる。
【００２１】
また、各プラズマ源に対して導入される反応ガスの種類、あるいはその反応ガスによって得られるプラズマの電子温度についても、被処理体の種類、プロセスの種類、プロセス条件などによって大きく異なるため、プロセスに応じてその都度実験等により設定することが好ましい。さらに、本実施の形態においては、被処理体Ｗに与える損傷を抑えるために、電子温度の高いプラズマを被処理体Ｗから離隔する位置に生成する構成を採用したが、プロセスの種類によっては、電子密度の高いプラズマを被処理体Ｗ側に生成する構成を採用しても良い。
【００２２】
また、上記実施の形態においては、第１のプラズマ源としてマイクロ波プラズマ発生装置を使用し、第２のプラズマ源として誘導結合プラズマ発生装置を使用しているが、本発明にかかるプラズマ処理装置はかかる例に限定されない。本プラズマ処理装置は、生成するプラズマの電子温度（あるいは、反応性プラズマ中の粒子密度および組成）をパルス変調により制御することが可能なプラズマ源であれば、任意のプラズマ源を採用することが可能である。
【００２３】
例えば、図２に示すように、平行平板型プラズマと誘導結合プラズマとを組み合わせることも可能である。このプラズマ処理装置の構成を簡単に説明すれば、真空容器３１内には下部電極を兼ねる載置台３２が設置されており、この載置台３２上に被処理体Ｗ、例えば半導体ウェハが静電チャックなどの吸着手段３３により吸着保持される。この下部電極３２には、マッチング回路３４を介して高周波電源３５が接続されている。この高周波電源３５はパルス発生装置３６によりその出力をパルス変調させることができるものである。また真空容器３１の天井部には被処理体Ｗに対向するように上部電極３７が設置されている。この上部電極３７には、マッチング回路３８を介して高周波電源３９が接続されている。この高周波電源３９はパルス発生装置４０によりその出力をパルス変調させることができるものである。また上部電極３７は第１の処理ガス供給手段４１を兼ねるもので、第１の処理ガス源４１ａより流量制御装置４１ｂを介して所定流量の処理ガスを真空容器１内に導入することができる。以上のように、本実施の形態においては、上部電極３７と下部電極３２との間にグロー放電を生じさせることにより第１のプラズマを生成することができる。
【００２４】
さらに、真空容器１の側壁の一部は石英などの誘電体から成る帯状環状体４２から構成されている。そして、この帯状環状体４２の外側に第２のプラズマ源を成す高周波アンテナ４３が周囲を囲むように設置されている。この高周波アンテナ４３には、マッチング回路４４を介して高周波電源４５が接続されている。この高周波電源４５はパルス発生装置４６によりその出力をパルス変調させることができるものである。そして、この帯状環状体４２の近傍に第２の処理ガス供給手段４７が設けられており、第２の処理ガス源４２ａより流量制御装置４２ｂを介して所定流量の処理ガスを真空容器３１内に導入することができる。以上のように、本実施の形態においては、高周波アンテナ４３により真空容器１内に高周波電界を導入することにより、第２の処理ガスによる第２のプラズマを励起することが可能である。
【００２５】
以上、本発明の実施の第２形態にかかるプラズマ処理装置の構成を簡単に説明したが、本プラズマ処理装置においても、第１のプラズマ源（平行平板型プラズマ）により生成された第１の処理ガスによる反応性プラズマの電子温度（あるいは、反応性プラズマ中の粒子の密度や組成）と、第２のプラズマ源（誘導結合型プラズマ）により生成された第２の処理ガスによる反応性プラズマの電子温度（あるいは、反応性プラズマ中の粒子の密度や組成）とを、パルス変調制御により個別に高精度に制御することが可能となるので、プロセスにとって重要なラジカルを選択的に発生させ、プロセスを高精度に制御することができる。かかる構成のプラズマ処理装置において、第１のガス導入口４１を介して、導入された第１の処理ガス例えばシラン（ＳｉＨ４）は、上部電極３７と下部電極３２との間に高周波電源４０によって生成される第１のプラズマ中で分解される。このプラズマは、パルス器３８によるパルス変調を制御することにより、電子温度の比較的低い反応性プラズマとに生成される。このプラズマ中では、主としてＳｉＨ３ラジカルが発生する。
さらに、真空容器１の側壁の一部は、石英などの誘電体から成る帯状環状体４２に、高周波電源４５を印加して第２のプラズマを生成する。この高周波電源４５はパルス発生装置４６により出力をパルス変調させることにより比較的電子温度の高いプラズマを生成することが可能である。
第２のガス導入口４７を介して、導入された第２の処理ガス、例えば、水素（Ｈ２）は、上記第２のプラズマにより分解され、Ｈラジカルが効率的に発生する。従って、被処理体Ｗ上においては、主として、ＳｉＨ３ラジカルとＨラジカルが輸送され、効率よく反応するため、微結晶シリコン薄膜を低温にて合成することが可能である。
なお、図示の例では、赤外半導体レーザ吸収分光装置は省略されているが、図１に示す実施の形態と同様に、反応性プラズマ中の粒子状態をリアルタイムで計測して、それをフィードバックしてパルス変調制御に利用することができることは言うまでもない。
【００２６】
以上、本発明の実施の第２形態として、平行平板型プラズマと誘導結合型プラズマとを組み合わせた例を示したが、この他にもパルス変調制御可能な各種プラズマ源を組み合わせることにより、同一圧力下においても、複数種類の処理ガスの電子温度を個別に制御して、プロセスを高精度に制御することが可能である。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数の処理ガスに対して複数のプラズマ源を設け、各プラズマ源の出力をパルス変調させることにより、各反応性プラズマの電子密度および電子温度を高精度に制御することが可能となるので、各処理ガスに対して最適な電子温度、電子密度を選択することにより、プロセスにとって重要なラジカルを効率的に被処理体上に導入することが可能となる。従って、被処理体を反応性プラズマから離れた、主としてリモートプラズマ中に置き、そのラジカルにより被処理体を処理場合にも好適に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態にかかるマイクロ波プラズマと誘導結合プラズマとを組み合わせたプラズマ処理装置の概略的な断面図を示している。
【図２】本発明の実施の第２形態にかかる平行平板型プラズマと誘導結合プラズマとを組み合わせたプラズマ処理装置の概略的な断面図を示している。
【符号の説明】
Ｗ      被処理体（半導体ウェハ）
１      真空容器（処理室）
２      プラズマ放電室
３      マイクロ波導波管
４      マイクロ波発生装置
５      パルス発生装置
６      第１の処理ガス導入口
８      磁気コイル
９      誘電体
１０    高周波アンテナ
１２    高周波電源
１３    パルス発生装置
１４    載置台
１９    高周波電源
２１    パルス発生装置
２２    第２の処理ガス導入口
２３    赤外半導体レーザ吸収分光装置
２３ａ  レーザ源
２３ｂ  検出装置
２４    主制御器
Ｐ１    第１の反応性プラズマ
Ｐ２    第２の反応性プラズマ
【図１】
0003951003.tif 000002
【図２】
0003951003.tif 000003