JP2000164578A - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は容量結合放電プラズマと、高周波によ
る電磁波放射によるプラズマの複合放電により、プラズ
マ中の電子のエネルギレベルをプラズマ発生とは独立に
制御し、目的とする活性種を目的とする量、生成するこ
とでより高性能なプラズマ処理を実現するとともに、電
磁波放射、磁場を制御し大口径基板を均一に処理するも
のである。 １）活性種発生制御 ２）電子エネルギレベルの独立制御 プラズマ分布の独立制御 【解決手段】容量結合放電プラズマと、高周波による電
磁波放射によるプラズマの複合放電により電子エネルギ
を制御し、活性種の発生を制御する。電磁放射電力を導
体間の変位電流により制御し、放射電磁波のプラズマへ
の吸収分布をハード構造とは独立に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプラズマ生成手段を
備えた処理装置に関し、特に半導体デバイスや液晶表示
素子の微細パターン形成、及び大口径基板に均一に処理
するのに好適なプラズマエッチング、微細構造薄膜の形
成に好適なプラズマＣＶＤ、プラズマ重合などのプラズ
マ処理装置、プラズマ処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラズマを用いた半導体素子、液晶表示
素子を処理するプラズマ処理装置では処理性能を左右す
る活性種、処理基板に入射イオンのエネルギ 、イオン
の方向性、プラズマ処理の均一性の制御が必要である。

【０００３】活性種の制御に関しては、プラズマ発生電
力、処理室内の圧力等のプロセス条件を変え、プラズマ
密度とプラズマ中の電子の温度を変えることで、活性種
の量や質を変え、エッチングの適正化を図っていた。し
かし、均一性、微細加工性などその他のエッチング特性
すべてが影響を受け、これらを両立することができなか
った。

【０００４】これを改良したものとして、平行平板電極
に磁場を印加した方式が特開昭５９-１３９６２９号公
報に開示されている。

【０００５】イオンエネルギの制御に関しては、特開平
４−２３９１２８号公報に開示されているような方法が
ある。

【０００６】これは、平行平板の電極にこれらとは垂直
な発散磁場を設け、これによりプラズマを発生させる高
周波電源出力とは独立に、自己バイアス電圧を制御して
基板に入射するイオンのエネルギを磁場により独立に制
御できるようにし、ダメージを与えることなく高精度な
エッチング処理をするものである。

【０００７】イオンの方向性を高めるとともに処理速度
を低下させない方法として、特開平８−１９５３７９号
公報に開示されているような方法がある。

【０００８】これは、容量結合性と誘導結合性が混在し
たプラズマを発生させることにより、低圧で高密度プラ
ズマを発生するとともに、プラズマの密度分布制御性の
優れたプラズマ処理を実現するものである。

【０００９】プラズマ処理の均一性を制御するプラズマ
処理装置としては、高周波電力を印加する電極を複数に
分割し、各電極に印加する電力を独立に制御することで
均一性の向上を図る手段が特開昭６１−２８３１２７号
公報に開示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】半導体素子の高集積
化、生産用基板の大口径化に伴い下地材料との選択比、
加工形状の高性能化、大口径基板の均一処理がさらに必
要になってきている。

【００１１】１）プラズマによるエッチング処理、ＣＶ
Ｄ処理などの選択比、加工形状、膜質などの処理特性を
大きく左右する要因の１つはプラズマ中で電子衝突によ
り生成される活性種である。この活性種の発生量、発生
する活性種は、プラズマ中の電子のエネルギ状況により
決まる。

【００１２】このプラズマ中電子のエネルギ状態は処理
圧力による衝突頻度、プラズマ中電子の拡散による消滅
割合等で決まる。プラズマ中の電子のエネルギ状態は中
性分子、イオン等との衝突により統計的分布になり、圧
力のように衝突頻度を変えることで統計的分布を変える
以外、その分布を制御することは困難であった。そのた
め、従来電子エネルギ状態を制御するためには、従来技
術に示したように処理圧力を制御する方法が取られてい
た。しかし処理圧力を制御する方法では、エッチング処
理の微細加工性と選択比の両立等が難しくなり、プラズ
マＣＶＤでは成膜速度、膜質、素子表面のカバー性能の
両立が難しくなる。

【００１３】本発明の目的の一つは、従来の圧力のよう
なプロセス条件とは別にプラズマ発生手段、イオンエネ
ルギ制御手段と独立したプラズマ中の電子エネルギ制御
手段を提供し、活性種の成分、活性種量を制御して選択
比が高く、微細加工ができるプラズマ処理装置を提供す
ることにある。

【００１４】２）プラズマ処理の均一性に関しても活性
種制御、イオンエネルギ制御、低圧高密度プラズマの発
生技術と両立することが必要である。

【００１５】また、処理基板の大口径化に伴い、エッチ
ング処理やＣＶＤ処理で処理用ガスが基板中心部から外
周部に流れることにより、活性種濃度分布、デポ膜の分
布が顕在化し、大口径基板全面で均一な処理をすること
が困難になってきている。そのため、これらの問題を解
決するには、分布の均一化が不可能な要因を別のエッチ
ング特性制御要因により打ち消すことが必要である。そ
のための一つの制御要因として、プラズマ分布をプラズ
マ密度や圧力などのその他のプロセス条件とは独立に、
プロセス条件毎に、プラズマの凹凸分布を調整できるこ
とが必要である。

【００１６】本発明の目的の一つは、プラズマの均一性
を活性種制御、イオンエネルギ制御、低圧高密度プラズ
マの発生と両立し、さらに他のプロセス条件とは独立に
制御できる均一性制御機構を有するプラズマ処理装置、
処理方法を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を本発明では以
下の手段により解決した １）容量結合放電によるプラズマ発生手段、プラズマ発
生室内に電磁波を放射する手段、放射した電磁波がプラ
ズマ中を進行しうる磁場発生手段により容量結合放電で
発生したプラズマ中の電子に電磁波によりエネルギを与
えるようにし、電子のエネルギ、電子密度を制御し、活
性種の成分比、活性種量を調節する手段とする。

【００１８】電子のエネルギはアンテナからの電磁波放
射により制御でき、容量結合放電とアンテナからの電磁
波放射で供給される電力割合を変えることにより、プラ
ズマ中の電子エネルギ状況を変え、活性種量、活性種が
制御できる。

【００１９】また、上記磁場発生手段の磁場強度を、放
射される電磁波の周波数に対し電子サイクロトロン共鳴
が発生する条件を含めて可変にし、プラズマ中の電子に
与えるエネルギレベルを磁場強度により制御できるよう
にした。

【００２０】２）プラズマの均一性制御に関しては、プ
ラズマ中に電磁波を放射するアンテナ構造、アンテナか
ら放射される電磁波と磁場を制御する手段によりプラズ
マの分布を制御するようにした。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１〜
図３に示す。

【００２２】第１の実施例を図１により説明する。

【００２３】処理室：１ａの中には対向電極：２ａ、２
ｂ、ステージ電極：３、が対向して設けられており、処
理室：１ａと各電極は絶縁材：４ａ、絶縁材：５により
絶縁されるとともに、処理室：１ａとの接合部は真空シ
ール構造となっている。処理室：１ａ内は図示しない処
理ガス供給手段から設定流量の処理ガスを供給しながら
図示しない排気制御機構により、処理室：１ａ内を真空
に排気し、設定圧力に調整できる構造となっている。

【００２４】対向電極：２ａ、２ｂは絶縁材：４ｂによ
り相互に絶縁されており、対向電極：２ａには高周波電
源：６ａ、対向電極：２ｂには高周波電源；６ｂが接続
されている。高周波電源：６ａと高周波電源：６ｂは同
じ周波数（本実施例では１００ＭHz）で位相がずれた高
周波電圧を発生し、対向電極２ａ、２ｂに印加するよう
になっている。

【００２５】処理室：１ａはアースに接地されており、
その外周にはコイル：８ａが設けれれ、処理室内に対向
電極：２ａ，２ｂに直交する磁場を形成するようになっ
ている。

【００２６】ステージ電極：３には処理基板：１０が裁
置できる構造になっており、図示しない温度制御機構に
よりプラズマ処理中の処理基板：１０の温度を制御でき
るようになっている。また、ステージ電極：３には処理
基板に入射するイオンのエネルギを制御するバイアス電
源（２ＭHz）：７、が接続されている。

【００２７】次に本一実施例によるエッチング処理での
動作例を説明する。

【００２８】ステージ電極：３に処理基板：１０を搬入
し、載置する。図示しないエッチングガス供給源より設
定流量のエッチングガス（弗化炭素系ガス）を供給し、
処理室内の圧力が１Ｐａになるよう排気を制御する。処
理基板には半導体デバイスの絶縁膜である酸化シリコン
膜、シリコン膜が形成されている。この処理基板をステ
ージ電極：３に静電的に吸着させるとともに、図示しな
いヘリウムガス供給源より基板とステージ電極：３の間
にＨeガスを供給して、基板からステージ電極：３への
熱抵抗を低減し、エッチング処理中の処理基板の温度上
昇を防止する。

【００２９】対向電極：２ａ，２ｂに高周波電源：６
ａ、６ｂより１００MHzの高周波電力を投入し、容量結
合放電によりプラズマを形成される。この場合、電子の
加速はシースとプラズマの界面のみで行われるため、電
極間のプラズマの電子エネルギ分布はマクスウェル・ボ
ルツマン分布に近い。

【００３０】対向電極に高周波電力を供給すると対向電
極：２ｂとアース接続された処理室：１ａの間には高周
波の電位差による電界Ｅが発生し、変位電流が流れ電磁
波が放射される。磁場が形成されない条件では発生した
プラズマにより、これらの電磁波は反射され、プラズマ
に与える影響は小さい。コイル：８ａに電流を流し、磁
場Ｂを形成し、その磁場の強度を放射される電磁波の周
波数に対し電子サイクロトロン共鳴を起こす条件（３５
Ｇ）より強くすると電磁波はプラズマ中に進行しやすく
なり、プラズマ中の電子に電磁波電界より効率よくエネ
ルギが供給され、電子のエネルギを高めるごとができ
る。

【００３１】本一実施例のように、１００ＭＨｚほどの
周波数での電子サイクロトロン共鳴では従来の2.45ＧＨ
ｚのマイクロ波による電子サイクロトロン共鳴に比べ、
電子の回転角速度は電磁波の周波数に比例して低下する
が、電子を加速する電磁波の電界は、周波数によらず電
力が同じであれば同じであるため、電子サイクロトロン
条件で単位時間内に電子が電磁波から供給されるエネル
ギは周波数によらず電力が同じならば同じである。した
がって周波数が低い場合、角速度が低下することによ
り、磁場によるサイクロトロン周波数と、電磁波の周波
数のずれに対する許容度が増加し、100ＭＨｚの場合で
あれば、磁場強度が35Ｇ以上１００Ｇ近辺まで電子を加
速することができる。この時、電子サイクロトロン条件
よりずれるに従い、加速される電子の最大エネルギは低
くなり、磁場強度により電子のエネルギ状態を制御する
ことができる。すなわち、磁場強度を変えることによ
り、ラジカルを生成するのに適したレベルからイオン化
レベル以上まで電子のエネルギを制御できる。

【００３２】このような効果が制御しやすいのは、電磁
波の周波数が２００ＭＨｚから１０ＭＨｚの範囲であ
り、特に１００ＭＨｚから５０ＭＨｚが使いやすい領域
である。

【００３３】電磁波の放射が対向電極：２ｂと処理室：
１ａの間だけでは電子のエネルギ状態が制御できるのは
電磁波が放射される周囲だけになり、均一な処理をする
ことができない。本実施例では対向電極：２ｂ、対向電
極：２ａに高周波電源：６ａ、６ｂより位相がずれた高
周波電圧を印加することにより、相互に絶縁された対向
電極：６ａと対向電極：６ｂの間に高周波の電位差を発
生させ、変位電流を流し、対向電極：２ａ、対向電極２
ｂ間からも電磁波が放射できるようにした。また、この
部分からの電磁波の放射は高周波電源：６ａ、６ｂ間の
位相を制御することにより、発生する電位差を制御して
流れる変位電流を制御し放射電磁波の電力を制御するよ
うにした。位相を１８０度ずらした場合、最も効率よく
電磁波を放射でき、位相のずれを０度にすると電磁波は
放射されなくなる。

【００３４】この位相制御と高周波電源：６ａ，６ｂの
電力を制御することで、対向電極：２ａ、２ｂの間から
発生する高周波の電磁波電力と対向電極：２ｂと処理
室：１ａの間から発生する高周波の電磁波電力の割合を
制御することができ、エッチング処理、プラズマＣＶＤ
処理等プラズマを用いた処理の均一性を制御することが
できる。

【００３５】バイアス電源：７より２ＭＨｚの高周波電
力をステージ電極：３に、５００Ｗ投入すると７００Ｖ
ppの電圧が発生し、プラズマからのイオンはこの電圧で
加速され処理基板：１０に入射し、基板表面ではイオン
のアシストにより、プラズマにより分解されたエッチン
グガス（弗化炭素系ガス）と酸化シリコン膜、シリコン
膜が反応しエッチングが進行する。

【００３６】電子のエネルギレベルが高いと、弗化炭素
系ガスの分解が進み、弗素系活性種量が増え、シリコン
膜のエッチング速度が向上する。また、このようなガス
分解が進んだ条件ではエッチング断面形状も垂直に近く
なり、分解が進まない条件では順テーパ形状になりやす
い。半導体デバイスの製造では絶縁膜である酸化シリコ
ン膜のエッチング速度に対するシリコン膜のエッチング
速度を出来るだけ小さくし、エッチング断面形状も出来
るだけ垂直に近づけることが必要である。そのためには
弗化炭素系ガスの分解状況を適切に制御し、両者を両立
させる条件を見つけることが必要である。

【００３７】電磁波を放射しない条件(磁場：０Ｇ)では
エッチングガスの分解が進まず、順テーパ状のエッチン
グ形状になる。磁場強度を高めることによりガス分解が
進み、形状は垂直に近づくとともに、エッチング速度が
増加するためエッチング速度比は逆に増加し、さらに分
解が進む条件にすると急激に低下する。

【００３８】このように、本発明では磁場強度を変える
ことで、この弗化炭素系ガスの分解状況を制御でき、酸
化シリコン膜とシリコン膜のエッチング速度比、エッチ
ング形状などのエッチング特性の最適化がはかれる。ま
たこの最適化は圧力やエッチングガス流量、高周波電力
等のプロセス条件とは独立に制御できるため、プロセス
条件は微細加工性、処理速度等から決めることができ、
プロセスマージンが広くできる。

【００３９】更に、本一実施例では２台の高周波電源を
用いているが、１台の電源から対向電極：２ａ、２ｂに
供給する電力ラインの間にキャパシタンス、あるいはリ
アクタンスを入れ、位相をずらすことによっても同様の
効果を得ることができる。

【００４０】本一実施例では電子エネルギ制御という観
点から、容量結合放電と電磁波放射の複合放電による装
置を中心に説明しているが、本発明による変位電流によ
る電磁波放射だけでのプラズマ発生も可能である。しか
し、本実施例の構成では容量結合放電部で電極に印加さ
れる電圧が決まるため、放射電磁波の強度を高めること
が難しい。そこで、対向電極：２の表面を５から１０ｍ
ｍの絶縁材でカバーすることにより、放電電圧を高め、
電磁波放射電力を高めることができるため、磁場を用い
ずに、電磁波放射だけによるプラズマ発生が可能にな
る。

【００４１】第２の実施例を図２に示し説明する。

【００４２】処理室：１ｃの中には対向電極：２ｃ、ス
テージ電極：３、が対向して設けられており、処理室：
１ｃと各電極は絶縁材：４ｃ、絶縁材：５により絶縁さ
れるとともに、処理室：１ｃとの接合部は真空シール構
造となっている。処理室：１ｃ内は図示しない処理ガス
供給手段から設定流量の処理ガスを供給しながら図示し
ない排気制御機構により、処理室：１ｃ内を真空に排気
し、設定圧力に調整できる構造となっている。

【００４３】対向電極：２ｃには高周波電源：６ｃ（本
実施例では１００ＭHz）が接続されている。

【００４４】処理室：１ｃはアースに接地されており、
その外周にはコイル：８ｂが設けれれ、処理室内に対向
電極：２ｃに平行な磁場を形成するようになっている。
また、コイル：８ｂは処理室：１ｃの外周に4組設けら
れており、各コイルに流す電流を制御し磁場を回転させ
る構成となっている。

【００４５】ステージ電極：３には処理基板：１０が裁
置できる構造になっており、図示しない温度制御機構に
よりプラズマ処理中の処理基板：１０の温度を制御でき
るようになっている。また、ステージ電極：３には処理
基板に入射するイオンのエネルギを制御するバイアス電
源（２ＭHz）：７、が接続されている。

【００４６】次に本一実施例によるエッチング処理での
動作例を説明する。

【００４７】ステージ電極：３に処理基板：１０を搬入
し、載置する。図示しないエッチングガス供給源より設
定流量のエッチングガス（弗化炭素系ガス）を供給し、
処理室内の圧力が１Ｐａになるよう排気を制御する。処
理基板には半導体デバイスの絶縁膜である酸化シリコン
膜、シリコン膜が形成されている。この処理基板をステ
ージ電極：３に静電的に吸着させるとともに、図示しな
いヘリウムガス供給源より基板とステージ電極：３の間
にＨeガスを供給して、基板からステージ電極：３への
熱抵抗を低減し、エッチング処理中の処理基板の温度上
昇を防止する。

【００４８】対向電極：２ｃに高周波電源：６ｃより１
００MHzの高周波電力を投入し、容量結合放電によりプ
ラズマ形成される。この場合、電子の加速はシースとプ
ラズマの界面のみで行われるため、電極間のプラズマの
電子エネルギ分布はマクスウェル・ボルツマン分布に近
い。

【００４９】対向電極に高周波電力を供給すると対向電
極：２ｃとアース接続された処理室：１ｃの間には高周
波の電位差による電界Ｅが発生し、変位電流が流れ電磁
波が対向電極：２ｃと平行方向に放射される。磁場が形
成されない条件では発生したプラズマにより、これらの
電磁波は反射され、プラズマに与える影響は小さい。コ
イル：８ｃに電流を流し、磁場Ｂを形成し、その磁場の
強度を放射される電磁波の周波数に対し電子サイクロト
ロン共鳴を起こす条件（３５Ｇ）より強くすると電磁波
はプラズマ中に進行しやすくなり、プラズマ中の電子に
効率よくエネルギが供給され、電子のエネルギを高める
ごとができる。

【００５０】これによりエッチング特性の制御、最適化
が図れることは実施例1で説明したのと同じであり、こ
こでは省略する。

【００５１】次に本一実施例における均一性制御につい
て説明する。

【００５２】形成された磁場はコイル近傍の磁場強度が
強く、中心部が弱くなる構成である。磁場に平行方向に
放射された電磁波は磁場にそって進行し、電子サイクロ
トロン共鳴条件が形成された領域でプラズマ中の電子に
エネルギが効率よく供給され、その部分のプラズマ密度
が増加する。

【００５３】電子サイクロトロン共鳴条件の領域を中心
に近づけると中心高のプラズマ分布になり、電子サイク
ロトロン共鳴条件を外周に設定すると外周高のプラズマ
分布になる。このように、磁場強度を調整し、電子サイ
クロトロン共鳴条件の位置を変えることにより、中心が
密度が高い分布から外周が密度が高いプラズマ密度分布
に調整できる。また、磁場を回転させることでプラズマ
分布の効果が軸対称になるようにしている。

【００５４】第３の実施例を図３に示し説明する。

【００５５】処理室：１ｄの中には対向電極：２ｄ、ス
テージ電極：３、が対向して設けられており、処理室：
１ｄと各電極は絶縁材：４ｄ、絶縁材：５により絶縁さ
れるとともに、処理室：１ｄとの接合部は真空シール構
造となっている。処理室：１ｄと対向電極：2ｄの間は
対向電極面に対し45度傾けて絶縁材：４ｄにより絶縁さ
れている。

【００５６】処理室：１ｄ内は図示しない処理ガス供給
手段から設定流量の処理ガスを供給しながら図示しない
排気制御機構により、処理室：１ｄ内を真空に排気し、
設定圧力に調整できる構造となっている。

【００５７】対向電極：２ｄには高周波電源：６ｃ（本
実施例では１００ＭHz）が接続されている。

【００５８】処理室：１ｄはアースに接地されており、
その外周にはコイル：８ａが設けれれ、処理室内に対向
電極：２ｄにほぼ垂直な磁場を形成するようになってい
る。

【００５９】ステージ電極：３には処理基板：１０が裁
置できる構造になっており、図示しない温度制御機構に
よりプラズマ処理中の処理基板：１０の温度を制御でき
るようになっている。また、ステージ電極：３には処理
基板に入射するイオンのエネルギを制御するバイアス電
源（２ＭHz）：７、が接続されている。

【００６０】次に本一実施例によるエッチング処理での
動作例を説明する。

【００６１】ステージ電極：３に処理基板：１０を搬入
し、載置する。図示しないエッチングガス供給源より設
定流量のエッチングガス（弗化炭素系ガス）を供給し、
処理室内の圧力が１Ｐａになるよう排気を制御する。処
理基板には半導体デバイスの絶縁膜である酸化シリコン
膜、シリコン膜が形成されている。この処理基板をステ
ージ電極：３に静電的に吸着させるとともに、図示しな
いヘリウムガス供給源より基板とステージ電極：３の間
にＨeガスを供給して、基板からステージ電極：３への
熱抵抗を低減し、エッチング処理中の処理基板の温度上
昇を防止する。

【００６２】対向電極：２ｄに高周波電源：６ｃより１
００MHzの高周波電力を投入し、容量結合放電によりプ
ラズマ形成される。この場合、電子の加速はシースとプ
ラズマの界面のみで行われるため、電極間のプラズマの
電子エネルギ分布はマクスウェル・ボルツマン分布に近
い。

【００６３】対向電極に高周波電力を供給すると対向電
極：２ｄとアース接続された処理室：１ｄの間には高周
波の電位差による電界Ｅが発生し、変位電流が流れる。
この変位電流は対向電極：２ｃの面に対し、４５度傾い
て流れるため、電磁波はこれと９０度の方向に放射され
る。磁場が形成されない条件では発生したプラズマによ
り、これらの電磁波は反射され、プラズマに与える影響
は小さい。コイル：８ａに電流を流し、磁場Ｂを形成
し、その磁場の強度を放射される電磁波の周波数に対し
電子サイクロトロン共鳴を起こす条件（３５Ｇ）より強
くすると電磁波はプラズマ中に進行しやすくなる。電磁
波の進行方向と磁場のなす角が平行方向からずれた場
合、電磁波はプラズマ中を進行しにくくなるが、数セン
チのオーダであれば進行可能であり、電子サイクロトロ
ン共鳴領域でプラズマ中の電子に効率よくエネルギが供
給され、電子のエネルギを高めるごとができる。

【００６４】これによりエッチング特性の制御、最適化
が図れることは実施例1で説明したのと同じであり、こ
こでは省略する。

【００６５】次に本一実施例における均一性制御につい
て説明する。

【００６６】磁場に対し４５度傾いて放射された電磁波
は、電子サイクロトロン共鳴条件が形成された領域でプ
ラズマ中の電子にエネルギが効率よく供給されその部分
のプラズマ密度が増加する。電子サイクロトロン共鳴条
件の領域をステージ電極：３に近づけると、電磁波は中
心部まで進行し、中心高のプラズマ分布になり、電子サ
イクロトロン共鳴条件の領域を対向電極：２に近づける
と電磁波は放射された近傍でプラズマに吸収され、外高
のプラズマ分布になる。このように、磁場強度を調整
し、電子サイクロトロン共鳴条件の位置を変えることに
より、中心の密度が高い分布から外周が密度が高いプラ
ズマ密度分布にまで調整できる。

【００６７】電磁波を放射する角度は本実施例で示した
45度がもっとも制御しやすいが、この角度の限定される
ものではない。

【００６８】以上説明したように、本発明ではプロセス
条件とは独立にプラズマの分布を制御できる。以下本発
明によるアルミ配線膜のエッチング例について説明す
る。

【００６９】アルミ膜のエッチングでは塩素ガスと三塩
化ホウ素ガスを用いてエッチングする。エッチングはこ
れらのエッチングガスから発生した塩素ラジカルとアル
ミが反応して塩化アルミとなり、揮発することでエッチ
ングが進行する。アルミ配線膜のエッチングはこのよう
に塩素ラジカルにより決まるが、アルミのエッチングが
完了し、アルミの下地材である酸化膜のエッチングにな
るとエッチング速度はイオン量に律束される。アルミの
エッチング中は基板周囲のラジカル濃度が高くなるた
め、プラズマ密度分布は中高分布にして、均一性を調整
する。アルミエッチング完了後もこの条件でエッチング
すると、下地酸化膜は中高分布にエッチングされるた
め、プラズマ密度分布を調整し均一な条件に設定し直
す。このようにエッチングがすべて完了するまでの間
に、エッチングの状況に合わせ、均一性をインプロセス
で制御することにより、基板全面で均一な処理が可能に
なる。

【００７０】以上の実施例ではエッチングを中心に説明
したが、本発明はこれに限定されるものではなく、プラ
ズマＣＶＤ、プラズマ重合、スパッタ、のようにプラズ
マを用いたプロセスであれば同様に適用できることは明
らかである。

【００７１】プラズマ発生用高周波電源の周波数に関し
ては、本実施例では周波数が１００MHzの場合について
説明してきたが、これは第１の実施例の中で述べたよう
に、２００MHzから１０MHzの範囲で同様な効果が得られ
る。

【００７２】

【発明の効果】本発明により、プラズマ処理装置におい
て、電子のエネルギ状態が独立に制御できるようにな
り、これにより活性種の発生を制御し、高選択エッチン
グと高精度、高速エッチングあるいは膜質と成膜速度な
ど従来技術では両立が難しい特性の両立がはかれるよう
にした。

【００７３】プラズマの密度分布をハード構成を変えず
に制御でき、大口径基板全面で微細なパターンを高精度
にエッチングできるようになった。

【００７４】これらにより、半導体素子や液晶表示素子
などの処理の高性能化がはかれ、より高性能なデバイス
の生産が可能になる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１の実施例のプラズマ処理室構
成を示す説明図である。

【図２】本発明による第２の実施例のプラズマ処理室構
成を示す説明図である。

【図３】本発明による第３の実施例のプラズマ処理室構
成を示す説明図である。

【符号の説明】

１ａ、１ｃ、１ｄ…処理室、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ…
対向電極、３…ステージ電極、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ
…絶縁材、５…絶縁材、６あ、６ｂ、６ｃ…高周波電
源、７…バイアス電源、８ａ，８ｂ…コ イル、１０…
処理基板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 増田 俊夫 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 田中 潤一 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 加治 哲徳 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 渡辺 克哉 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 Ｆターム(参考） 4K030 CA04 DA04 FA02 FA03 HA06 JA16 JA19 KA15 KA20 KA30 KA32 KA34 KA41 LA15 5F004 BA06 BA08 BA14 BB11 BB13 BB18 BB22 DA04 DA11 DB09 EB02 5F045 AA10 BB02 DP02 EH04 EH14 EH16 EH17 EH20 EM05

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プラズマ処理ガス供給手段と、プラズマ処
   理室内排気手段と、プラズマ発生手段と、該発生したプ
   ラズマに処理基板をさらしプラズマ処理する手段と、を
   有するプラズマ処理装置において、前記プラズマ発生手
   段が容量結合形放電手段と、変位電流による電磁波放射
   手段とからなることを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 【請求項２】プラズマ処理ガス供給手段と、プラズマ処
   理室内排気手段と、プラズマ発生手段と、該発生したプ
   ラズマに処理基板をさらしプラズマ処理する手段と、を
   有するプラズマ処理装置において、 プラズマ発生手段が容量結合形放電手段と、電磁波放射
   手段と、磁場形成手段とからなることを特徴とするプラ
   ズマ処理装置。
3. 【請求項３】請求項２に記載のプラズマ処理装置におい
   て、 前記電磁波放射手段が、高周波電圧を印加する容量結合
   放電手段の電極を複数に分割し、各電極間に印加する高
   周波電圧位相、高周波電圧振幅を変える手段を設け、前記
   各電極間に高周波変位電流を発生させ、これにより電磁
   波を放射することを特徴とするプラズマ処理装置。
4. 【請求項４】プラズマ処理ガス供給手段と、プラズマ処
   理室内排気手段と、プラズマ発生手段と、発生したプラ
   ズマに処理基板をさらしプラズマ処理する手段と、を有
   するプラズマ処理装置において、 前記プラズマ発生手段が複数の導体部品間に高周波変位
   電流を発生し、電磁波を放射してプラズマを発生するこ
   とを特徴とするプラズマ処理装置。
5. 【請求項５】プラズマ処理ガス供給手段と、プラズマ処
   理室内排気手段と、プラズマ発生手段と、該発生したプ
   ラズマに処理基板をさらしプラズマ処理する手段と、を
   有するプラズマ処理装置において、 前記プラズマ発生手段が複数の導体部品間に高周波変位
   電流を発生し、電磁波を放射する手段と、前記電磁波放
   射手段により放射された電磁波と電子サイクロトロン共
   鳴を発生させる条件あるいはそれに近い磁場を発生させ
   る磁場発生手段とからなることを特徴とするプラズマ処
   理装置。
6. 【請求項６】プラズマ処理室内で容量結合によりプラズ
   マを発生させる工程と、前記プラズマ中に高周波変位電
   流により発生させた電磁波を放射し、電子サイクロトロ
   ン共鳴条件あるいはそれに近い磁場条件でプラズマ処理
   する工程とを有することを特徴とするプラズマ処理方
   法。
7. 【請求項７】請求項６記載のプラズマ処理方法におい
   て、 前記高周波変位電流により電磁波を発生させる工程と、
   プラズマ中に放射する部分を複数箇所設け、前記電磁波
   放射個所からの放射電磁波電力を制御する工程とを有
   し、プラズマ処理の均一性を制御し、プラズマ処理する
   ことを特徴とする特許請求範囲第６項記載のプラズマ処
   理方法。