CVD等の処理を施すプラズマ処理装置に関する。[0002]【従来の技術】反応ガスに外部からエネルギを与えて生じるプラズマは、LSI,LCD等の製造プロセスにおいて広く用いられている。ドライエッチングプロセスにおいて、プラズマの利用は不可欠の基本技術となっている。)を用いる場合とがある。RFを用いる場合と比べて高密度のプラズマが得られるという利点がある。従来のマイクロ波を用いたプラズマ処理装置にあっては、広い面積にプラズマを均一な密度で発生せしめることが困難であった。これを解決するために、本願出願人は表面波電界励起プラズマを利用する方式を提案しており、この方式により、大口径の半導体基板,大口径のLCD用ガラス基板等に均一なプラズマ処理を施すことができる。applied.【0004】図5は、本願出願人の提案によるプラズマ処理装置の構造を示す模式的断面図である。この装置は表面波電界励起プラズマを利用し、且つ、反応器の寸法は大きくても導波管を含む装置全体の寸法を小さくできる構造を有している(特願平10−212743号)。図5に示すように、アルミニウム製の反応器1は上部を開口した有底円筒形状を有し、内部に反応室2を形成している。therein.誘電体で形成されたマイクロ波導入窓4が反応室2に臨んで配され、反応室2は気密状態に封止されている。マイクロ波導入窓4にはカバー部材10が外嵌され、その上面に反応器1内へマイクロ波を導入するための環状のアンテナ11が設けられている。14が装入されている。誘電体14はテフロン(登録商標)のようなフッ素樹脂,ポリエチレン樹脂,ポリウレタン樹脂又は石英等で形成されている。15...が開設されている。21からのマイクロ波が、環状の矩形導波管構造となるアンテナ部12内に伝送されて定在波が形成される。この定在波によりスリット15,15...から電界が反応室2内に導入される。2と対向する位置に試料Wを載置するための試料台3が配設されており、反応室2の底部壁には図示しない排気装置に接続される排気口8が形成されている。反応室2の側壁には所要の反応ガスを導入するためのガス供給管5,5が形成されている。試料台3にはマッチングボックス6を介して高周波電源7が接続されており、試料台3に高周波を印加する。3.【0007】このような構造のプラズマ処理装置は、マイクロ波発振器20からのマイクロ波が誘電体14が装入された矩形導波管構造となるアンテナ部12に導入されると、この環状の導波管を互いに逆方向に進行し重ね合わされてマイクロ波の定在波が形成される。このマイクロ波はスリット15から放射され、マイクロ波導入窓4を透過して反応室2内に導入される。このマイクロ波はマイクロ波導入窓4の下面に表面波を形成し、この表面波により反応室2内にイオン,ラジカル等の活性ガスからなるプラズマが生成される。試料台3に印加された高周波によって試料W表面にRFバイアス電位が発生し、イオンが加速され、試料W表面に異方性の高いエッチング等の処理がなされるようになっている。[0008]【発明が解決しようとする課題】上述したように試料台3に高周波が印加され、反応室2の内壁が電気的に接地される装置においては、試料Wにプラズマ処理が施される際、プラズマが生成される反応室2の内壁は、高周波が印加される試料台3に対する対向接地電極の役割を果たす。aboveの下面にマイクロ波の表面波を形成し、この表面波によりプラズマを発生させる装置では、高活性なプラズマはマイクロ波導入窓4の下面で主に発生するため、高活性なプラズマを試料Wに作用させるには試料台3をマイクロ波導入窓4に近づける必要がある。small,生成したプラズマのプラズマポテンシャルが不安定になり易い。その結果、プラズマが不安定になり、試料W表面に安定したバイアス電位が生じ難く、プラズマ中のイオンの方向性と加速エネルギとを十分に制御できない場合があるという問題があった。controlled.【0011】また、反応室2内壁本体を反応ガスのプラズマから保護するために、多くの場合、反応室2内壁は絶縁膜によって被覆されているが、プラズマが不安定になると、反応室2内壁の一部に電界が集中しやすく、その部分の絶縁膜がスパッタされて反応室2内壁本体が露出し、この内壁本体のスパッタによる反応室2の使用寿命が短くなるという問題があった。このスパッタによりパーティクルが発生する虞があった。sputtering.【0012】さらに、上述したように表面波によりプラズマを発生させる装置では、高活性なプラズマはマイクロ波導入窓4の下面で主に発生するため、マイクロ波導入窓4下面へのガスの供給並びにそこで活性化されたラジカル及びイオンの試料W表面への供給が重要になってくる。マイクロ波導入窓4と試料台3との間の空間のガス流れが重要である。important.【0013】また、反応器1の排気口8は反応室2内で対称構造でないことが多く、試料台3の周辺ではガス流速が均一でないことがある。これにより、イオン,ラジカル等の高活性なプラズマの試料W近傍での分布が均一にならず、試料Wのエッチング速度等の均一性が悪化するという問題があった。deteriorated.【0014】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、ガス流を分散する分散孔を有する電極板を反応室の側壁と試料台との間に配し、電気的に接地することにより、プラズマの安定性を向上させ、反応室内壁のコーティング膜の過度のスパッタを防止できるプラズマ処理装置を提供することを目的とする。wall.【0015】また、ガス流を分散する分散孔を有する電極板を反応室の側壁と試料台との間に配することにより、試料近傍のガス流を分散し、ガス密度及びガス流速を均一化して試料を均一に処理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】第1発明に係るプラズマ処理装置は、マイクロ波発振器から導入されたマイクロ波を伝送する導波管と、該導波管に接続され、前記マイクロ波を放射せしめるスリットを有する環状のアンテナ部と、該アンテナ部の下面に対向配置されたマイクロ波導入窓で封止された反応室と、該反応室内に配され、高周波が印加される試料台とを備えるプラズマ処理装置であって、ガス流を分散する分散孔を有し、前記反応室の側壁と前記試料台との間で前記マイクロ波導入窓に対面配置され、電気的に接地されるべき電極板を備えることを特徴とする。comprises.【0017】第1発明にあっては、電極板を反応室内壁と試料台との間に配設し、前記電極板を電気的に接地することにより、電極板が反応室内壁と共に試料台に対する接地対向電極となる。これにより、プラズマ生成領域の近傍にある接地対向電極の面積が大きくなり、プラズマポテンシャルの安定性が向上する。従って、試料の表面に安定したバイアス電位が発生し、試料へのプラズマ処理の均一性が高まる。電極板に形成された分散孔により反応室内のガス流が分散され、排気コンダクタンスが減少し、ガス密度及びガス流速が均一化されて試料を均一にプラズマ処理する。sample.【0018】第2発明に係るプラズマ処理装置は、マイクロ波発振器から導入されたマイクロ波を伝送する導波管と、該導波管に接続され、前記マイクロ波を放射せしめるスリットを有する環状のアンテナ部と、該アンテナ部の下面に対向配置されたマイクロ波導入窓で封止された反応室と、該反応室内に配され、高周波が印加される試料台とを備えるプラズマ処理装置であって、ガス流を分散する分散孔を有し、前記反応室の側壁と前記試料台との間で前記マイクロ波導入窓に対面配置された電極板と、該電極板の電気的な接続又は遮断を切り換える切り換え手段とを備えることを特徴とする。stage,反応室内のガス流が分散され、ガス密度及びガス流速が均一化されて試料を均一にプラズマ処理する。この電極板が接続(例えば接地)された状態と遮断、即ち、直流電気的に浮遊された状態とで試料に発生するバイアス電位が異なり、ガス流、例えばラジカル,イオン等のプラズマ流の分布状態が異なる。means,試料近傍に所望のプラズマの分布を得ることができる。first又は第2発明において、前記電極板は、シリコン系材料で形成してあることを特徴とする。material.【0021】第3発明にあっては、電極板がシリコン系材料であるので、試料台に形成されたRFバイアスにより電極板がスパッタされた場合でも、試料表面に形成されるデバイスの特性等に影響を与えにくい。シリコン酸化膜をエッチングする際にはフッ素系ガスを使用することが多いが、シリコン系材料はフッ素と反応して揮発性物質となるので、パーティクルの発生が低減される。シリコン系材料としては例えば単結晶シリコン,多結晶シリコン,SiC,SiN等を用いることができる。SiN.【0022】第4発明に係るプラズマ処理装置は、第1,第2又は第3発明において、前記電極板は加熱手段を備え、前記電極板の温度を制御する加熱制御手段をさらに備えることを特徴とする。to.【0023】第4発明にあっては、電極板の温度を制御できるのでプラズマ処理を安定に行なえる。電極板の温度を所定温度以上に制御することにより、電極板に付着する堆積膜を低減できる。8などのフッ素系ガスを使用した場合は、シリコン系材料とフッ素との反応係数を変えることができ、レジストに対するエッチング選択比をエッチング特性に合わせて調整できる。first発明乃至第4発明のいずれかにおいて、前記電極板に高周波を印加する高周波印加手段を備えることを特徴とする。uniform,且つプラズマ密度が高まる。電極板をシリコン系材料で形成した場合は、高周波電力を調整することにより、シリコン系材料とフッ素との反応係数を変えることができるので、フッ素系ガスを用いたエッチングにおいては、例えばレジストに対するエッチング選択比をエッチング特性に合わせて調整できる。その実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。図1は、本発明による実施の形態1のプラズマ処理装置の構造を示す模式的断面図である。図に示すように、アルミニウム製の反応器1は上部を開口した有底円筒形状を有し、内部に反応室2を形成している。反応器1の上部には、マイクロ波導入窓4が反応室2に臨んで配されており、反応室2は気密状態に封止されている。マイクロ波導入窓4は、耐熱性及びマイクロ波透過性を有し、且つ誘電損失が小さい石英ガラス又はアルミナ等の誘電体で形成されている。マイクロ波導入窓4にはカバー部材10が外嵌してあり、該カバー部材10は反応器1上に固定されている。カバー部材10の上面には、反応器1内へマイクロ波を導入するための環状のアンテナ11が設けられている。1.【0027】アンテナ11は底面が開口された断面視でコの字形状の部材を環状に成形してなる環状導波管型のアンテナ部12を備えており、アンテナ部12の内部には誘電体14が内嵌されている。resin,ポリウレタン樹脂又は石英等で形成されている。15,15...が開設されている。アンテナ部12は、反応器1の内周面より少し内側に、反応器1の中心軸と同心円状に設けてあり、その外周面に導波管21が連結されている。導波管21にはマイクロ波発振器20が接続されており、マイクロ波発振器20からのマイクロ波がアンテナ11に伝送され、アンテナ部12内にて定在波が形成される。この定在波は、その腹の位置で高電圧・低電流となり、節の位置で低電圧・高電流となり、スリット15,15...はこの定在波が有する節(低電圧・高電流)の位置に合わせて形成されている。configuration内にマイクロ波が効率良く導入されるようになっている。within.【0028】このようなアンテナ11を有するプラズマ処理装置は、上述したように特願平10−212743号にて本願出願人が提案しており、マイクロ波が反応器1の上面に固定された環状のアンテナ部12内へ直接的に入射されるので、アンテナ11は反応器1の径方向に大きく突出されておらず、装置の水平方向の寸法を小さくできる。device.【0029】図1に示すように、反応室2の底部にはマイクロ波導入窓4と対向する位置に試料Wを載置するための試料台3が配設されており、反応室2の底部壁には図示しない排気装置に接続される排気口8が設けられている。反応室2の側壁には所要の反応ガスを導入するためのガス供給管5,5が連結されている。試料台3にはマッチングボックス6を介して高周波電源7が接続されており、試料台3に高周波を印加するようになっている。3等の絶縁膜がコーティングされており、腐食性ガスのプラズマから反応室2内壁を保護している。invention1がマイクロ波導入窓4に対面する態様で配されている。図2はガス分散板の構造を示す横断面図である。図2に示すように、アルミニウム製のガス分散板31は円環状を有し、12個の分散孔31a,31a...が軸対称に等間隔で形成されている。mm,分散孔31aは直径45mmである。ガス分散板31の外周縁にはシースヒータ33及び熱電対34が埋設されている。ガス分散板31は、裏面の4箇所で絶縁物であるアルミナ棒32,32...に支持され、図1に示すように、反応器1の底壁に固定されている。32の寸法は直径10mm,長さ150mmである。that,ガス分散板31の高さ位置は、試料台3に載置された試料Wの表面から10mm下方の位置である。3.【0031】ガス分散板31はスイッチ30を介して接地されており、スイッチ30のオン/オフにより、ガス分散板31が試料台3の対向電極になるか、又は電気的に浮遊した(フローティング)状態に切り換えられる。33を調節し、ガス分散板31の温度を制御するようになっている。5内に反応ガスを供給する。スイッチ30を接続してガス分散板31を接地する。34により所定の温度に制御する。by.【0033】次いで、マイクロ波発振器20からマイクロ波を発振させ、導波管21を経てアンテナ部12に導入する。マイクロ波発振器20からのマイクロ波がアンテナ部12内に導入されると、アンテナ12内の誘電体14中に定在波が形成され、スリット15及びマイクロ波導入窓4を透過して電界が反応室2内に導入され、この電界により反応室2内にプラズマが生成される。ions,ラジカル等の活性ガスに変えられて試料Wに作用し、エッチング等の処理がなされる。performed.【0034】このとき、ガス分散板31は試料台3の対向電極となり、反応室2内壁と合わせて対向電極の面積が大きくなるので、反応室2内のプラズマのポテンシャルが安定する。その結果、試料Wの表面において安定したバイアス電圧が発生し、プラズマ中のイオンエネルギの適正化が容易に行なわれ、安定したプラズマ処理を施すことができる。31により反応室2内のガスが整流される。これにより、試料の表面近傍のガスの密度分布及び速度分布が均一になり、その結果、エッチング速度の均一性が向上する。rate.【0035】さらに、プラズマの発生密度が均一になるので、反応室2内壁にコーティングされた絶縁膜がプラズマにより部分的に過度にスパッタされることを防止する。31の温度を所定温度に制御できるので、プラズマの形成をさらに安定にできる。ガス分散板31を高温に保持することにより、反応生成物のガス分散板31への付着を防止できる。apparatus0を開放して、ガス分散板31を電気的に浮遊した状態にできる。この場合は、反応室2内のプラズマ発生分布及び試料W表面に発生するバイアス電位を、接地した場合とは異ならせることができる。このように、所望のプラズマ処理に応じてガス分散板31を接地又は浮遊に切り換えて、所望のプラズマ発生分布を得ることができる。その結果、プラズマ処理のプロセスウィンドウ(良好なプラズマ処理を行なえる条件範囲)を広げることができる。図3は、実施の形態2のプラズマ処理装置が備えるガス分散板の構造を示す横断面図である。ガス分散板片41は多結晶シリコンで形成されており、円環板を4等分した形状を有し、略中央とその両隣に計3つの分散孔41a,41a...を形成している。このような形状のガス分散板片41の4つを、連結板43及び螺子44で同一平面内に連結することにより円環状のガス分散板が成形されている。ガス分散板の他の構成は実施の形態1と同様であり、その説明を省略する。omitted.【0038】以上の構成のプラズマ処理装置にあっては、実施の形態1と同様の効果を得ると共に、分割成形されたガス分散板を連結板により環状に組立ててあるので、環状板を一体成形する場合と比較して製造コストを低減できる。ガス分散板はシリコン系材料で形成してあるので、ガス分散板がプラズマ中のイオンによりスパッタされ、試料表面に付着した場合でも、試料の特性に与える悪影響が少ない。SiC,SiN等を用いても良い。used.【0039】なお、実施の形態2ではガス分散板を4つに分割した場合を説明しているが、これに限るものではなく、いくつに分割してあっても良い。図4は、実施の形態3のプラズマ処理装置の構造を示す模式的断面図である。試料台3には第1のマッチングボックス6a及び第1の高周波電源7aが接続されている。SiCにより形成されている。ガス分散板31はスイッチ30を介して第2のマッチングボックス35及び第2の高周波電源36に接続されるか、又は電気的に接地されるかを切り換えられるようになっている。31の形状及びプラズマ処理装置のその他の構成は、実施の形態1と同様であり、その説明を省略する。omitted.【0041】実施の形態3のプラズマ処理装置にあっては、実施の形態1と同様の効果を得ると共に、ガス分散板31に高周波を印加できるので、ガス分散板31の配置位置である試料台3の外周部分にプラズマを発生せしめることができ、マイクロ波導入窓4の下面に発生した表面波プラズマと相まって、プラズマ発生分布が均一にできる。uniform.【0042】また、試料Wのシリコン酸化膜をエッチングするときのようにフッ素系ガスを用いる場合は、印加する高周波電力の調整により、ガス分散板31のシリコン系材料であるSiCとフッ素分子との反応係数を変化させることができる。これにより、シリコン酸化膜のレジストに対するエッチング選択比を適宜調整することができる。ガス分散板31の温度を制御することにより、ガス分散板31のシリコン系材料であるSiCとフッ素分子との反応係数を変化させることができる。従って、同様に、シリコン酸化膜のレジストに対する選択比を適宜調整することができる。film.【0043】なお、上述した実施の形態では、ガス分散板はアルミニウム又はシリコン系材料で形成した場合を説明しているが、これに限るものではなく、試料台の対向電極になる材料で形成してあれば、プラズマを安定に発生できる。stable.【0044】また、上述した実施の形態では、ガス分散板の分散孔は軸対称に12個を設けた場合を説明しているが、これに限るものではなく、ガス流の分布に応じて、個数及び位置が異なっても良い。[0045]【発明の効果】以上、詳述した如く、第1発明にあっては、接地された電極板を反応室内壁と試料台との間に配設してあるので、電極板が試料台に対する接地対向電極となり、プラズマ生成領域の近傍にある接地対向電極の面積が大きくなるので、プラズマポテンシャルの安定性が向上する。従って、試料の表面に安定したバイアス電位が発生し、試料へのプラズマ処理の均一性を高めることができる。電極板に形成された分散孔により反応室内のガス流が分散されるので、ガス密度及びガス流速が均一化されて試料を均一にプラズマ処理することできる。sample.【0046】また第2発明にあっては、分散孔を有する電極板を反応室内壁と試料台との間に配設しているので、反応室内のガス流が分散され、ガス密度及びガス流速が均一化されて試料を均一にプラズマ処理できる。切り換え手段で電極板の接地/遮断を切り換えることにより試料に発生するバイアス電位が異なり、プラズマ(ガス流)の分布状態が異なる。従って、試料近傍に所望のプラズマ(ガス流)の分布を得ることができる。flow).【0047】第3発明にあっては、電極板がシリコン系材料であるので、自身スパッタされた場合でも、試料表面に形成されるデバイスの特性に悪影響を与えにくい。surface.また、プラズマ処理によりシリコン酸化膜をエッチングする際にはシリコン系材料はフッ素と反応して揮発性物質となるので、パーティクルの発生が低減される。レジストに対するシリコン酸化膜エッチングの選択比を向上することができる。resist.【0048】第4発明にあっては、電極板の温度を制御できるのでプラズマ処理を安定に行なえる。°Cに制御することにより、電極板に付着する堆積膜を低減できる。電極の温度を変えることにより、例えばシリコン酸化膜をエッチングする際にフッ素系ガスを使用した場合、シリコン系材料とフッ素との反応係数を変えることができるので、レジストに対するエッチング選択比を調整できる。can.【0049】第5発明にあっては、電極板に高周波を印加できるので、試料台の外周部にもプラズマを発生させることができ、プラズマ密度が高まり、且つ均一になる。高周波電力を調整することにより、シリコン系材料とフッ素との反応係数を変えることができ、例えばレジストに対するエッチング選択比をエッチング特性に合わせて調整できる。DRAWINGS【図1】本発明による実施の形態1のプラズマ処理装置の構造を示す模式的断面図である。invention.【図2】実施の形態1のガス分散板の構造を示す横断面図である。embodiment.【図3】実施の形態2のガス分散板の構造を示す横断面図である。embodiment.【図4】実施の形態3のプラズマ処理装置の構造を示す模式的断面図である。embodiment.【図5】本願出願人の提案による従来のプラズマ処理装置の構造を示す模式的断面図である。ガス流を分散する分散孔を有し、前記反応室の側壁と前記試料台との間で前記マイクロ波導入窓に対面配置され、電気的に接地されるべき電極板を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。ガス流を分散する分散孔を有し、前記反応室の側壁と前記試料台との間で前記マイクロ波導入窓に対面配置された電極板と、該電極板の電気的な接続又は遮断を切り換える切り換え手段とを備えることを特徴とするプラズマ処理装置。前記電極板は、シリコン系材料で形成してある請求項1又は2記載のプラズマ処理装置。前記電極板は加熱手段を備え、前記電極板の温度を制御する加熱制御手段をさらに備える請求項1,2又は3記載のプラズマ処理装置。前記電極板に高周波を印加する高周波印加手段を備える請求項1乃至4のいずれかに記載のプラズマ処理装置。