JP2000306884A

JP2000306884A - プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法

Info

Publication number: JP2000306884A
Application number: JP11114885A
Authority: JP
Inventors: Minoru Hanazaki; 稔花崎; Takayuki Ikushima; 貴之生島; Kenji Shirakawa; 憲次白川; Shinji Yamaguchi; 伸二山口; Masakazu Taki; 正和滝
Original assignee: Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-04-22
Filing date: 1999-04-22
Publication date: 2000-11-02
Also published as: US6287980B1

Abstract

(57)【要約】【課題】大口径ウェハを均一に処理できるとともに、
微細なエッチングパターンに対してＲＩＥラグを低減で
きるプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置を提供す
る。【解決手段】真空容器である処理室１０と、当該処理
室１０の周囲に配設され、回転磁場を発生させる磁場生
成コイル８０と、処理室１０に種々のガスを供給するガ
ス供給手段１０１を主たる構成として備え、処理室１０
は、隔壁板４３によりプラズマが生成される反応室４４
と、外部から供給されるガスを圧力差をつけて放出する
バッファ室４５とに分けられ、反応室４４にはバッファ
室４５に対向して配設された高周波電極２０を備えてい
る。ガス供給手段１０１は、パルスガスバルブ６３ａお
よび６３ｂを備え、処理室１０にパルス的にガスを供給
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造に
際しての半導体基板表面のプラズマによる処理方法およ
びプラズマ処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、エレクトロニクスの発展はめざま
しいものがあるが、その発展は半導体装置の発展、突き
詰めれば半導体製造装置、製造技術の進歩に負うところ
が大きい。

【０００３】シリコンウェハ等の半導体基板から半導体
装置を完成させるための一連の工程、いわゆるウェハプ
ロセスにおいては、各種の処理が順次行われ、半導体ウ
ェハ（以下、ウェハと略記）は種々の半導体製造装置で
処理され製品として完成する。

【０００４】半導体装置の集積度が増大し、微細な形状
の処理が必要になるにつれて、各種ウェハ処理工程（以
下、プロセスと略記）をそれぞれ正確に制御する方法お
よび装置の必要性が増してきた。

【０００５】特にプラズマを用いたエッチング処理にお
いては、その反応メカニズムを理解したプロセス制御が
必須となりつつあり、微細なパターンを高異方性に処理
すると共にウェハの大口径化に伴い、ウェハ面内でのエ
ッチング速度・エッチング形状等の均一性を維持するこ
とが重要な課題になってきた。

【０００６】以下、プラズマを用いた従来のエッチング
装置として、特公平４−７３２８７号広報に開示された
エッチング装置の構成を図４７を用いて説明する。

【０００７】図４７に示すエッチング装置は、真空容器
である処理室１の内部に、上方には上部電極４を、下部
には下部電極２を互いの主面が対向するように配設し、
上部電極４は接地し、下部電極２はブロッキングコンデ
ンサ８を介して高周波（例えば、１３.５６ＭＨｚ）電
源９に接続される構成となっている。

【０００８】下部電極２は試料（ウェハ）５を載置する
試料台を兼用し、絶縁体３によって処理室１とは電気的
に絶縁されている。

【０００９】処理室１のガス導入孔６にはドライエッチ
ング処理に用いるウェハ処理用のガス（液体の場合もあ
り）を供給するガス供給系ＧＬが接続される。ガス供給
系ＧＬは、ガス源ＧＳ１およびＧＳ２と、各ガス源に取
り付けられたガス流量調整用のニードルバルブＶ１およ
びＶ２を備えている。ここで、ガスの供給量は、ニード
ルバルブＶ１およびＶ２をコントローラＶＣで制御する
ことにより調整される。

【００１０】なお、処理室１には、処理室１の内部の気
体を所定の圧力にまで排出する真空排気口７が接続さ
れ、また、処理室１内の放電空間の圧力を測定する図示
されない圧力測定器が接続されている。

【００１１】次にエッチング動作について説明する。図
示しない搬送装置により、処理室１に搬入されたウェハ
５は、下部電極２に載置される。次いで、ウェハ処理用
ガスを、所定のガス流量となるようにコントローラＶＣ
よりニードルバルブＶ１、Ｖ２を制御してガス導入孔６
を介して処理室１に導入する。

【００１２】なお、処理室１内の圧力は、ウェハ処理用
ガスを導入しながら所定の圧力になるように、圧力測定
器と排気コンダクタンス制御装置（図示せず）により制
御する手法が一般に採用されている。

【００１３】圧力調整後、下部電極２には高周波電源９
より高周波電力が印加され、下部電極２と上部電極４の
間にはＲＦグロー放電が発生し、このＲＦグロー放電に
より処理室１にあるウェハ処理用ガスはプラズマ化さ
れ、このプラズマ中に生成された活性なガス粒子（以
下、ラジカルと呼称）およびイオンがウェハ５と反応し
てエッチング処理が進行する。なお、ウェハ５との反応
により生じた揮発性のエッチング反応生成物は真空排気
口７より排気される。

【００１４】このため、ウェハ５へのイオンおよびラジ
カルの供給が均一でないと、ウェハ面内のエッチング速
度は均一にならず、イオンおよびラジカル（以下、イオ
ン・ラジカルと略記）を生成するプラズマの均一性が重
要になる。また、エッチング反応生成物の排気がウェハ
表面上で均一に行われないと、ウェハ５へのイオン・ラ
ジカルの供給が均一にならず、結果としてウェハ面内の
エッチング速度が不均一になる。

【００１５】次にエッチングプロセスについて、半導体
装置における金属配線材料として現在最も多く用いられ
ているアルミニウム合金（Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｃｕ、Ａ
ｌ−Ｓｉ−Ｃｕ等）のエッチングを例として説明する。

【００１６】一般的にこれらのアルミニウム合金のドラ
イエッチングには塩素を主体としたガス（塩素系ガス）
が用いられる。アルミニウムは塩素と容易に自発反応
し、化学的かつ等方的にエッチングが進行する。この反
応はプラズマ中のイオン・ラジカルを必要としない。

【００１７】このため微細パターンに要求される異方性
形状を得るためには、一般的にはエッチング反応中の配
線側壁に保護膜（以下、側壁保護膜と呼称）を形成する
ことによって塩素系ガスによる等方的な（横方向への）
エッチングを防ぐ手法が採られる。

【００１８】この側壁保護膜の形成方法としては、１つ
にはエッチングマスクであるフォトレジストからの分解
生成物を利用する方法がある。すなわち、フォトレジス
トからの分解生成物はプラズマ中のイオンによるフォト
レジストの物理的なスパッタ、あるいはプラズマ中のラ
ジカル（活性種）とフォトレジストとの化学反応で形成
されるので、エッチング中に自動的に側壁保護膜が形成
されることになる。

【００１９】今一つには、エッチング中に生成される堆
積物を利用する方法がある。すなわち、ウェハ処理用ガ
スに保護膜の形成に適した堆積性のガスを添加すること
で、堆積物の生成を促進し、当該堆積物で側壁保護膜を
自動的に形成するものである。

【００２０】前者の方法は、使用するガスの種類（Ｃｌ
₂／ＢＣｌ₃の組合せが一般的）が少なくて済み、処理室
１内壁への反応生成物の付着も比較的少ない等の利点が
あるが、マスクであるフォトレジストを消費して側壁保
護膜を形成することから、必然的にフォトレジストの消
耗が激しい処理条件でエッチングを行う必要があり、フ
ォトレジストとアルミニウム合金とのエッチング選択比
が低下し、微細加工の観点では性能が低下するという問
題がある。

【００２１】一方、後者の方法では堆積性のあるガスか
らの反応生成物が側壁保護膜の形成を助けるために、フ
ォトレジストの消耗が少ない処理条件でエッチングを行
っても側壁保護膜が形成され、塩素系ガスによる等方的
なエッチングを防止して、異方性エッチングが可能とな
るとともに、フォトレジストとアルミニウム合金とのエ
ッチング選択比を高めることが可能となる。しかしなが
ら、塩素系ガスとともに、堆積性ガスとしてＮ₂、ＣＨ
Ｆ₃、ＣＨ₂Ｆ₂等のガスを単独であるいは組合せて使用
することが必要で、エッチング速度の低下、処理室内壁
への反応生成物の付着による異物の発生、防喰処理後の
側壁残渣の発生等の欠点がある。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来のエッチング装置を用いたエッチングプロセスで
は、フォトレジストからの分解生成物あるいはエッチン
グ中に生成される堆積物を利用して側壁保護膜を形成す
ることによって塩素系ガスによる等方的なエッチングを
防ぐようにしているが、ウェハ５が大口径化するにつれ
て、ウェハ５の中心部と真空排気口７との間の距離が大
きくなり、ウェハ中心部ではエッチング反応で生成され
る反応生成物の排気効率がウェハの周辺部に比べて著し
く低下し、反応生成物が滞留し、ウェハ表面にイオン・
ラジカル等が到達しにくくなる。

【００２３】一方、ウェハ５の周辺部ではウェハの口径
に関係なく反応生成物が効率良く排気され、ウェハ表面
にイオン・ラジカル等が到達しやすくなる。

【００２４】このためウェハ口径が大きくなるにつれ
て、ウェハ表面に到達するイオン・ラジカル等の成分比
および絶対量等が、ウェハの中心部と周辺部とでは大き
く変化し、エッチング速度、エッチング形状等がウェハ
中心部と周辺部とで大きく異なるという現象がしばしば
発生し、大口径ウェハを用いた半導体装置の製造の際に
大きな課題になりつつある。これが第１の問題点であ
る。

【００２５】また近年、ウェハの大口径化と共に、エッ
チングパターンの微細化が進み、新たな課題が発生して
きた。すなわち、アスペクト比（ａ／ｂ：ａはエッチン
グ深さ、ｂはエッチング幅）が大きくなると、パターン
底部では反応生成物が離脱（排気）されにくくなりエッ
チング反応を阻害し、エッチング速度が低下する現象
（マイクロローディングやＲＩＥラグと呼称される現象
であり、以後の説明では簡略化のためＲＩＥラグと総称
する）が発生する。これが第２の問題点である。

【００２６】これら第１および第２の問題点は、プラズ
マの均一性に大きく依存し、ウェハ近傍でのプラズマ密
度（イオン・ラジカル密度と換言できる）を均一にする
努力が続けられている。しかしながら、塩素系ガスによ
るアルミニウム合金のエッチングにおいては、前述した
ようにアルミニウムは塩素と容易に自発反応し、プラズ
マ中のイオン・ラジカルを必要とせずにエッチング反応
が進行する。従って、ウェハ表面近傍のガス密度にも大
きく依存するために、上記問題点の解決がより困難とな
る。

【００２７】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、大口径ウェハを均一に処理できる
とともに、微細なエッチングパターンに対してＲＩＥラ
グを低減できるプラズマ処理方法およびプラズマ処理装
置を提供することを目的とする。

【００２８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項１記
載のプラズマ処理装置は、プラズマを生成するとともに
試料が収容され、該試料に前記プラズマによる処理を施
す反応室と、前記反応室に対して隔壁板を介して分離さ
れたバッファ室と、前記バッファ室に所定のガスを供給
するガス供給系とを備え、前記ガス供給系は、前記所定
のガスの供給および供給停止をパルス的に制御するパル
スガスバルブを有し、前記隔壁板は、前記所定のガスを
通過させる複数のガス吹き出し孔を有し、前記パルスガ
スバルブの動作により、前記複数のガス吹き出し孔を通
して前記バッファ室から前記反応室に前記所定のガスを
パルス的に供給して前記反応室で前記プラズマを生成
し、前記試料を処理する。

【００２９】本発明に係る請求項２記載のプラズマ処理
装置は、前記隔壁板が、前記試料を載置する載置台に対
面して配設される。

【００３０】本発明に係る請求項３記載のプラズマ処理
装置は、前記隔壁板が導電体で構成され、前記載置台と
前記隔壁板とを電極として、両者の間に印加される高周
波により前記プラズマが生成される。

【００３１】本発明に係る請求項４記載のプラズマ処理
装置は、前記高周波の電界方向に直交する成分を有する
磁場が生成されるように配設された磁場生成手段をさら
に備えている。

【００３２】本発明に係る請求項５記載のプラズマ処理
装置は、前記試料を載置する載置台に対して垂直な反応
室側壁の一部を構成するように配設されたリング状の誘
電体板と、前記誘電体板の外周に巻回された高周波コイ
ルとをさらに備え、前記誘電体板の内側に誘起される誘
導磁界により前記プラズマが生成される。

【００３３】本発明に係る請求項６記載のプラズマ処理
装置は、前記試料を載置する載置台に対して垂直な反応
室側壁の一部を構成するように配設されたリング状の誘
電体板と、少なくとも前記誘電体板を覆うように配設さ
れたリング状の導波管とをさらに備え、前記導波管に供
給されるマイクロ波により前記プラズマが生成される。

【００３４】本発明に係る請求項７記載のプラズマ処理
装置は、前記導波管が、前記誘電体板とともに前記反応
室側壁の一部を構成するように配設されたリング状の導
電体板を併せて覆うものである。

【００３５】本発明に係る請求項８記載のプラズマ処理
装置は、前記導波管が、前記誘電体板とともに前記反応
室側壁の一部を併せて覆うものである。

【００３６】本発明に係る請求項９記載のプラズマ処理
装置は、前記バッファ室が独立した複数の独立バッファ
室で構成され、前記複数の独立バッファ室は、予め区分
された前記複数のガス吹き出し孔を、区分ごとに覆うよ
うに配設されるものである。

【００３７】本発明に係る請求項１０記載のプラズマ処
理装置は、前記複数のガス吹き出し孔が、前記隔壁板の
中心の孔を含めて同心状に複数列配設され、前記複数の
独立バッファ室は、前記ガス吹き出し孔の同心列を１つ
飛びで覆うように配設された第１の独立バッファ室と、
前記第１の独立バッファ室および、前記第１の独立バッ
ファ室で覆われない前記複数のガス吹き出し孔を併せて
覆う第２の独立バッファ室とを有している。

【００３８】本発明に係る請求項１１記載のプラズマ処
理装置は、前記複数の独立バッファ室が、前記複数のガ
ス吹き出し孔に１対１で対応して配設される。

【００３９】本発明に係る請求項１２記載のプラズマ処
理装置は、前記バッファ室が、前記試料を載置する載置
台に対して垂直な反応室側壁を取り囲むように配設さ
れ、前記隔壁板は、前記反応室側壁の一部を構成するも
のである。

【００４０】本発明に係る請求項１３記載のプラズマ処
理装置は、前記試料を載置する載置台に対面する反応室
上壁の一部を構成するように配設された誘電体板と、少
なくとも前記誘電体板を覆うように配設された導波管と
をさらに備え、前記導波管に供給されるマイクロ波によ
り前記プラズマが生成されるものである。

【００４１】本発明に係る請求項１４記載のプラズマ処
理装置は、前記試料を載置する載置台に対面する前記反
応室上壁が誘電体板で構成され、前記誘電体板を覆うよ
うに配設され、前記誘電体板に対面する位置にマイクロ
波の導入口を有した空洞共振室をさらに備えている。

【００４２】本発明に係る請求項１５記載のプラズマ処
理装置は、前記誘電体板が平板状である。

【００４３】本発明に係る請求項１６記載のプラズマ処
理装置は、前記誘電体板が半球状であり、前記導入口の
側に向けて突出するように配設されている。

【００４４】本発明に係る請求項１７記載のプラズマ処
理装置は、前記マイクロ波の電界方向に直交する成分を
有する磁場が生成されるように配設された磁場生成手段
をさらに備えている。

【００４５】本発明に係る請求項１８記載のプラズマ処
理装置は、前記所定のガスが複数種類のガスであって、
前記バッファ室は、ガスの種類の数に合わせた個数が配
設されている。

【００４６】本発明に係る請求項１９記載のプラズマ処
理装置は、前記ガス供給系が、前記パルスガスバルブ近
傍の上流位置に配設された、前記所定のガスを一時的に
蓄える貯気室をさらに有している。

【００４７】本発明に係る請求項２０記載のプラズマ処
理装置は、前記ガス供給系が、前記貯気室の上流に配設
され、前記貯気室のガス圧力に基づいてガス圧力を調整
するガス圧力調整器をさらに有している。

【００４８】本発明に係る請求項２１記載のプラズマ処
理装置は、前記所定のガスが複数種類のガスであって、
前記ガス供給系は複数種類のガスに対応して複数系統配
設され、前記パルスガスバルブの下流に、前記複数のガ
ス供給系ごとにガスの逆流防止手段をさらに有してい
る。

【００４９】本発明に係る請求項２２記載のプラズマ処
理装置は、前記ガス供給系が、前記パルスガスバルブと
前記バッファ室との間のガス配管を加熱する加熱手段を
さらに有している。

【００５０】本発明に係る請求項２３記載のプラズマ処
理装置は、前記高周波を供給する高周波電源に接続され
た自動インピーダンス整合器を有し、前記自動インピー
ダンス整合器は、前記高周波のインピーダンス整合動作
を行わない不感時間を有するように動作するものであ
る。

【００５１】本発明に係る請求項２４記載のプラズマ処
理装置は、前記不感時間が、前記反応室の圧力が所定圧
力以下の期間に対応して設けられている。

【００５２】本発明に係る請求項２５記載のプラズマ処
理装置は、前記高周波を供給する高周波電源の出力電流
および出力電圧を測定する電流測定手段および電圧測定
手段を有し、前記プラズマを生成する高周波電力の制御
を、単位時間あたりの前記出力電流および前記出力電圧
の積の積分値に基づいて行うものである。

【００５３】本発明に係る請求項２６記載のプラズマ処
理装置は、前記試料を載置する載置台に対して垂直な反
応室側壁に配設された光透過窓と、前記プラズマからの
発光を前記光透過窓を介して取り込み、所定の波長の光
の強度を検出する光検出器と、前記光検出器の出力に基
づいてプラズマ処理の終了を判定するプラズマ処理了判
定手段とを備え、前記プラズマ処理了判定手段は、前記
パルスガスバルブのＯＮ動作に同期して、あるいはＯＮ
動作から所定時間経過後を前記所定の波長の光の強度の
検出開始点とし、検出開始点から所定期間の間の光の強
度の平均値に基づいてプラズマ処理の終了を判定するも
のである。

【００５４】本発明に係る請求項２７記載のプラズマ処
理方法は、プラズマを生成するとともに試料が収容さ
れ、該試料に前記プラズマによる処理を施す反応室と、
前記反応室に対して隔壁板を介して分離されたバッファ
室と、前記バッファ室に所定のガスを供給するガス供給
系とを備え、前記隔壁板に設けられた複数のガス吹き出
し孔を通して前記バッファ室から前記反応室に前記所定
のガスを供給して前記反応室で前記プラズマを生成し、
前記試料を処理するプラズマ処理方法であって、前記反
応室の圧力変動域が約０.１ｍＴｏｒｒ〜約２００ｍＴ
ｏｒｒの間となるように、前記バッファ室にパルス的に
前記所定のガスを導入する工程（ａ）を備えている。

【００５５】本発明に係る請求項２８記載のプラズマ処
理方法は、前記所定のガスが、所定の時間間隔で周期的
に前記バッファ室に供給され、前記工程（ａ）は、前記
所定のガスの流量制御を、単位時間あたりの積分値に基
づいて行う工程を含んでいる。

【００５６】本発明に係る請求項２９記載のプラズマ処
理方法は、前記所定のガスが複数種類のガスであって、
前記複数種類のガスのうち少なくとも１種類のガスを前
記バッファ室に連続的に導入する工程（ｂ）をさらに備
えている。

【００５７】本発明に係る請求項３０記載のプラズマ処
理方法は、前記所定のガスが複数種類のガスであって、
前記工程（ａ）は、前記複数種類のガスの導入開始およ
び導入停止を同期させて行う工程を含んでいる。

【００５８】本発明に係る請求項３１記載のプラズマ処
理方法は、前記所定のガスが複数種類のガスであって、
前記工程（ａ）は、前記複数種類のガスの導入開始のみ
を同期させて行う工程を含んでいる。

【００５９】本発明に係る請求項３２記載のプラズマ処
理方法は、前記所定のガスが複数種類のガスであって、
前記工程（ａ）は、前記複数種類のガスの導入開始およ
び導入停止を非同期で行う工程を含んでいる。

【００６０】本発明に係る請求項３３記載のプラズマ処
理方法は、前記工程（ａ）が、前記複数種類のガスの導
入期間を全て同じ期間とする工程を含んでいる。

【００６１】本発明に係る請求項３４記載のプラズマ処
理方法は、前記工程（ａ）が、前記複数種類のガスの導
入期間を、ガスごとに異なる期間とする工程を含んでい
る。

【００６２】

【発明の実施の形態】＜Ａ.実施の形態１＞本発明に係
るプラズマ処理方法の実施の形態１を図１〜図１０を用
いて説明する。まず、図１を用いて本実施の形態のプラ
ズマ処理方法を実施するためのドライエッチング装置１
００の構成を説明する。

【００６３】＜Ａ−１.装置構成＞図１に示すドライエ
ッチング装置１００は、プラズマ生成手段として、直交
する電場と磁場によるマグネトロン放電を使用する装置
であり、真空容器である処理室１０と、当該処理室１０
の周囲に配設され、回転磁場を発生させる磁場生成コイ
ル８０と、処理室１０に種々のガスを供給するガス供給
手段１０１を主たる構成として備えている。

【００６４】処理室１０は、隔壁板４３によりプラズマ
が生成される反応室４４と、外部から供給されるガスを
圧力差を付けて放出するバッファ室４５とに分けられ、
反応室４４にはバッファ室４５に対向して配設された高
周波電極２０を備えている。

【００６５】高周波電極２０はウェハ（試料）５０を載
置する載置台を兼用し、絶縁体１１によって反応室４４
とは電気的に絶縁されている。そして、直列に接続され
たブロッキングコンデンサ２２およびインピーダンス整
合器２１を介して、高周波（例えば、１３.５６ＭＨ
ｚ）電源２３に接続される構成となっている。

【００６６】また、反応室４４の高周波電極２０側の壁
面、すなわち底面には図示しない真空排気装置に接続さ
れた真空排気口１２が設けられている。なお、図１にお
いては真空排気口１２は高周波電極２０の端縁部下部に
位置して２箇所に配設されているが、この個数に限定さ
れるものではない。

【００６７】バッファ室４５は、処理室１０の壁面のう
ち、ガス供給手段１０１からのガスが導入されるガス導
入孔６６が設けられた壁面と箱状の隔壁板４３とで構成
され、ガス導入孔６６に対向する側の隔壁板４３には複
数のガス吹き出し孔４２が設けられている。なお、隔壁
板４３は導電性の材料で構成され、高周波電極２０の対
向電極の役割を兼ねている。

【００６８】また、反応室４４には、その内部圧力を測
定するための圧力測定器１３と、エッチング終了を光学
的にモニタするための検出窓７２が接続されている。な
お、圧力測定器１３が接続される壁面の圧力測定孔１４
と圧力測定器１３との間の距離は極力短くなるように設
定され、かつ両者をつなぐ接続管の内径は極力太く設定
されている。

【００６９】磁場生成コイル８０は３対の空芯コイルの
総称であり、図２に磁場生成コイル８０の配設状態を模
式的に示す。図２に示すように６個の空芯コイル８０ａ
〜８０ｆが処理室１０を囲むように配設され、向かい合
って配設された空芯コイル８０ａ−８０ｂ、８０ｃ−８
０ｄ、８０ｅ−８０ｆがそれぞれ電気的に対をなしてい
る。なお、磁場生成コイル８０の動作については後に説
明する。なお、図２におけるＡ−Ａ線での断面が図１の
断面図に相当する。

【００７０】ガス供給手段１０１は、Ｃｌ₂（塩素）ガ
スを供給するガス供給源６０ａ、ガス圧力調整器６１
ａ、ガス流量をモニタするマスフローメータ６２ａおよ
びパルスガスバルブ６３ａで構成されるガスパルス供給
系ＧＬ１と、ＢＣｌ₃（三塩化ホウ素）ガスを供給する
ガス供給源６０ｂ、ガス圧力調整器６１ｂ、ガス流量を
モニタするマスフローメータ６２ｂおよびパルスガスバ
ルブ６３ｂで構成されるガスパルス供給系ＧＬ２とを備
えている。そして、ガスパルス供給系ＧＬ１およびＧＬ
２は、カットバルブ６７ａに共通に接続され、カットバ
ルブ６７ａはガス配管１９を介してガス導入孔６６に接
続されている。

【００７１】なお、ガスパルス供給系ＧＬ１およびＧＬ
２は共通せずに独立してそれぞれ別個のカットバルブに
接続し、当該カットバルブは個々に処理室１０に接続す
るようにしても良い。また、カットバルブは省略しても
良い。

【００７２】パルスガスバルブ６３ａおよび６３ｂは、
バルブ駆動装置６４ａおよび６４ｂによりパルス的に開
閉動作が制御され、バルブ駆動装置６４ａおよび６４ｂ
の駆動シーケンスおよびガス流量は図示しない外部制御
機構等により任意に変更することが可能である。また、
配管内のガス圧力をモニタするガス圧力センサ（図示せ
ず）が設けられており、ガス圧力は、このセンサの値に
基づいてガス圧力調整器６１ａおよび６１ｂで制御され
る。

【００７３】また、パルスガスバルブ６３ａおよび６３
ｂとしては、電磁コイル型あるいは圧電素子型のパルス
ガスバルブを用いることができ、ここでは、電磁コイル
型のものを用いた。電磁コイル型のパルスガスバルブ
は、電磁コイルによってガスの流れる方向およびその反
対方向に移動するニードルによって、ガス経路の閉鎖、
開放を行うことでガスの流れの制御を行う装置であり、
電磁コイルに与える電流をパルス状にすることで、ガス
の出力をパルス状にすることができる。なお、パルスガ
スバルブの構造の一例は、特開平７−２６３３５３号公
報に記載されている。

【００７４】＜Ａ−２.装置基本動作＞次に、ドライエ
ッチング装置１００の基本動作について説明する。ガス
パルス供給系ＧＬ１およびＧＬ２から供給されるエッチ
ングガスは、ガス導入孔６６を介してバッファ室４５に
入り、隔壁板４３に設けられたガス吹き出し孔４２から
反応室４４にシャワー状に導入され、最終的には排気口
より排気される。

【００７５】このとき、反応室４４の高周波電極２０に
高周波電源２３からインピーダンス整合器２１およびブ
ロッキングコンデンサ２２を介して１３.５６ＭＨｚの
高周波電圧を印加し、磁場コイル８０により反応室４４
内に高周波電界と直交する成分を有する磁界を形成する
と、マグネトロン放電によりプラズマ３０が生成され、
プラズマ３０中のイオン・ラジカルにより、ウェハ５の
エッチングが進行する。

【００７６】ここで、磁場コイル８０には、３対の空芯
コイル８０ａ−８０ｂ、８０ｃ−８０ｄ、８０ｅ−８０
ｆのそれぞれに、位相の異なる電流、例えば位相差１２
０゜の３相交流を印加する。これにより、３対の空芯コ
イルの合成磁場は回転磁場となる。磁場を回転させるこ
とで、直交する電場（Ｅ）と磁場（Ｂ）に起因するＥ×
Ｂドリフトによるプラズマ３０の歪みを防止して、プラ
ズマ３０を均一に保ち、エッチングの均一性を確保でき
る。なお、磁場コイルは、ウェハ面において１００〜２
００ガウス程度の均一な磁場が形成できれば良いので、
形状は矩形以外でも良く、また空芯コイルでなくても良
い。

【００７７】そして、プラズマ３０が生成されると、イ
オン・ラジカルにより、試料５０のエッチングが進行す
る。

【００７８】＜Ａ−３.プラズマ処理による作用の概念
説明＞次に、本実施の形態のプラズマ処理方法を用いた
場合の作用について概念的に説明する。ここで、被エッ
チング材として、アルミニウムあるいはアルミニウム合
金（Ａｌ−ＣｕあるいはＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ等）を用いた
場合を例とする。

【００７９】パルスガスバルブ６３ａおよび６３ｂはバ
ルブ駆動装置６４ａおよび６４ｂからの制御信号で、パ
ルス的にＯＮ（開）、ＯＦＦ（閉）動作するように構成
されている。パルスガスバルブ６３ａおよび６３ｂがＯ
Ｎ状態となって開いている間はエッチングガスが供給さ
れ、ＯＦＦ状態で閉じている場合は供給はストップされ
る。

【００８０】通常、真空排気装置を含む真空排気系の排
気能力は一定なので、パルスガスバルブ６３ａおよび６
３ｂのＯＮ動作に連動してバッファ室４５の圧力が反応
室４４の圧力より高くなる。

【００８１】エッチングガスをパルス供給した場合の反
応室４４の圧力を図３に、バッファ室４５の圧力を図４
に示す。また、図５にエッチングガスのパルス供給を行
う場合のガスパルスバルブの動作のタイミングチャート
を示す。

【００８２】図３および図４は、パルス的に導入された
エッチングガスによるバッファ室４５と反応室４４の圧
力変化を理想気体・等エントロピー・１次元流れの条件
下で計算した結果を示すグラフであり、横軸に時間（ｍ
ｓｅｃ）を、縦軸に反応室４４およびバッファ室４５の
圧力（ｍＴｏｒｒ）をそれぞれ示す。また、図５は、横
軸に時間（ｍｓｅｃ）を、縦軸にパルスガスバルブ６３
ａのＯＮ、ＯＦＦ状態を示す。

【００８３】ここで、供給したエッチングガスはＣｌ₂
ガスであり、ガスの温度は常温、ガス圧力は１気圧、パ
ルスガスバルブ６３ａの口径は０.５ｍｍ、バッファ室
４５の体積は０.８リットル、処理室１０の体積は１９
リットル、実効真空排気速度は２００リットル／ｓｅ
ｃ、隔壁板４３のガス吹き出し孔４２の面積は約７.１
ｃｍ²で、パルスガスバルブ６３ａの動作条件は図５で
示されるように、ＯＮ期間２０ｍｓｅｃ、ＯＦＦ期間４
８０ｍｓｅｃで、繰り返し周波数２Ｈｚとなっている。

【００８４】図３に示されるように反応室４４の圧力は
パルスガスバルブ６３ａがＯＮ状態となった１０００ｍ
ｓｅｃの時点から、約１５ｍＴｏｒｒから０.１ｍＴｏ
ｒｒ以下の間を周期的に変化する。

【００８５】また、図４に示されるようにバッファ室４
５の圧力はパルスガスバルブ６３ａがＯＮ状態となった
１０００ｍｓｅｃの時点を最小とし、約２００ｍＴｏｒ
ｒを最大として周期的に変化する。なお、反応室４４と
異なり、最大圧力から再び最小圧力になるまでの時間は
１００ｍｓｅｃ程度である。なお、図３および図４から
反応室４４とバッファ室４５の最高圧力の差は一桁以上
あることが判る。

【００８６】次に、図６〜図８を用いて、エッチングガ
スをパルス供給することによる作用効果を説明する。な
お、図６は従来の方法でエッチングを行った場合の試料
のエッチング状態を、図７および図８はエッチングガス
をパルス供給した場合の試料のエッチング状態を模式的
に示している。

【００８７】なお、図６〜図８においてはウェハ５０を
シリコン基板とし、ウェハ５０上にシリコン酸化膜５
１、配線となるアルミニウム合金膜５２が順に形成され
た構成のエッチング状態を、ウェハ５０の中心部と端縁
部をピックアップして示す。

【００８８】エッチングに際しては、アルミニウム合金
膜５２の上にレジスト材を塗布してレジスト膜５３を形
成し、その後フォトリソグラフィ工程によってレジスト
膜５３に残存部と開口部からなるパターンを形成する。

【００８９】図６は従来方法と同様に連続的にエッチン
グガスを供給してエッチングを行った場合のウェハ５０
の表面状態を示し、イオン・ラジカルからなるエッチャ
ント５４は、レジスト膜５３で覆われないアルミニウム
合金膜５２上に入射し、アルミニウム合金膜５２の表面
に吸着して、化学反応により気化性のエッチング反応生
成物５５を生成する。生成されたエッチング反応生成物
５５がウェハ面から離脱することでエッチングが進行す
る。

【００９０】この際、エッチャント５４であるイオン
は、レジスト膜５３をスパッタし、アルミニウム合金膜
５２の側壁に付着・堆積し、側壁保護膜５６として、ア
ルミニウム合金膜５２の横方向のエッチング（サイドエ
ッチング）を防ぎ、また、塩素の吸着したアルミニウム
合金膜５２表面に入射してエッチング反応を促進し、異
方性エッチングを助ける。

【００９１】しかし、真空排気口１２から遠いウェハ中
心部では、エッチング反応生成物５５が十分に排気され
ずに滞留し、新たなエッチャント５４がアルミニウム合
金膜５２の表面に吸着することを阻むとともに、エッチ
ング反応生成物５５がウェハ５０に再入射したり、側壁
に付着する。このためにウェハ中心部では、エッチング
速度が低下するとともに、図６（ａ）に示すように側壁
保護膜５６が過剰に厚くなって、エッチング形状が、下
部の幅が広く上部になるにつれて幅が狭くなった順テー
パ形状になる。

【００９２】一方、真空排気口１２に近いウェハ５０の
端縁部では、エッチング反応生成物５５は効率良く排気
され、エッチャント５４がアルミニウム合金膜５２に十
分に到達するので図６（ｂ）に示すように側壁保護膜５
６が過剰に厚くなることがなく、またエッチング速度も
中心部に比べて速くなる。その結果としてウェハ５０の
中心部と端縁部とでエッチング形状に差異が生ずる。従
って、従来技術では、ウェハの口径が大きくなるにつれ
てエッチングの速度、形状の均一性確保が困難になる。

【００９３】図７はパルスガスバルブ６３ａがＯＮ時の
ウェハ５０の表面状態を示し、エッチャント５４が、ア
ルミニウム合金膜５２の表面に吸着して、化学反応によ
り気化性のエッチング反応生成物５５を生成し、当該エ
ッチング反応生成物５５がウェハ面から離脱することで
エッチングが進行する点では従来と同じであるが、図７
（ａ）に示すようにウェハ中心部においてもエッチング
反応生成物５５が滞留せず、エッチャント５４がアルミ
ニウム合金膜５２に十分に到達するので側壁保護膜５６
が過剰に厚くなることがなく、またエッチング速度も端
縁部と同様である。従って、図７（ａ）、（ｂ）に示す
ようにウェハ５０の中心部および端縁部のエッチング形
状は同じである。

【００９４】図８はパルスガスバルブ６３ａがＯＦＦ時
のウェハ５０の表面状態を示している。エッチングガス
が供給されないので、新たなエッチャントはウェハ表面
には供給されず、新たなエッチング反応生成物５５は生
成されない。従って、パルスガスバルブ６３ａがＯＮ時
に生成されたエッチング反応生成物５５が、図８
（ａ）、（ｂ）に示すようにウェハ５０の中心部および
端縁部で効率良く除去（排気）され、パルスガスバルブ
６３ａのＯＦＦ期間中に中心部のエッチング反応生成物
５５の排気が完了する。

【００９５】そして、この状態で再びパルスガスバルブ
６３ａをＯＮするとエッチャントがウェハ表面に供給さ
れるが、前回のエッチングで生成されたエッチング反応
生成物５５は排気されているので、図７（ａ）に示した
ようにウェハ中心部においてエッチング反応生成物５５
が滞留することはない。

【００９６】なお、上述した計算に用いた隔壁板４３の
ガス吹き出し孔４２の面積約７.１ｃｍ²は、直径５ｍｍ
のガス吹き出し孔を約３６個設けた場合の総面積に相当
する。そして、約３６個の直径５ｍｍのガス吹き出し孔
を直径２５０ｍｍの範囲内に適宜配置すれば、直径３０
０ｍｍ級の大口径ウェハを均一にエッチングすることが
可能となる。

【００９７】＜Ａ−４.作用効果＞次に、本実施の形態
のプラズマ処理方法を用いた場合の作用効果について説
明する。

【００９８】＜Ａ−４−１.エッチング速度、エッチン
グ形状の均一化＞まず、エッチング速度およびエッチン
グ形状の均一化の一例について説明する。処理するウェ
ハ５０の口径は８インチであり、シリコン基板上に、下
から順に厚さ０.８５μｍの酸化膜、バリアメタルとし
て窒化チタン膜（厚さ０.１２μｍ）、アルミニウム合
金膜（Ａｌ−Ｃｕ、厚さ０.８μｍ）および反射防止膜
である窒化チタン膜（厚さ０.０２μｍ）が形成されて
いる。そして、最上部に形成されるレジスト膜の厚さは
１.５μｍで、そのパターンとしては、レジスト膜で覆
われた部分（すなわちエッチングされない部分）と、レ
ジスト膜で覆われない部分（すなわちエッチングされる
部分）の幅を、それぞれＬおよびＳとすれば、Ｌ／Ｓ＝
０.２５μｍ〜１μｍまでの各種パターンが施されてい
る。なおＬ／Ｓ＝１μｍとは、ＬおよびＳが共に１μｍ
のパターンが並んでいることを意味する。

【００９９】エッチング条件は、ＲＦ電力は６００Ｗ、
磁場コイル８０で発生する磁場はウェハ５０の中心で１
５０Ｇａｕｓｓであり、磁場コイル８０には、３対のコ
イルが０.７５Ｈｚで回転する磁場を形成するように３
相交流電流が与えられる。

【０１００】ウェハ５０を載置する高周波電極２０の温
度は４０℃、反応室４４の壁面温度は７０℃で一定に制
御されている。

【０１０１】ここで、使用するエッチングガスはＣｌ₂
ガスおよびＢＣｌ₃ガスであり、平均ガス流量はＣｌ₂ガ
スが５０ｓｃｃｍ、ＢＣｌ₃が５０ｓｃｃｍであり、そ
れぞれパルスバルブ６３ａ、６３ｂよりバッファ室４５
へ導入された。ガス流量の動的な変化を、それぞれのガ
ス供給系に設けたマスフローメータ６２ａおよび６２ｂ
で計測し、計測値の積分値を平均ガス流量としている。
また、ガス流量はパルスガスバルブ６３ａおよび６３ｂ
の上流側に配設された圧力調整器６１ａおよび６１ｂで
ガス圧力を調整することで制御している。なお、パルス
ガスバルブ６３ａおよび６３ｂは同期してＯＮ、ＯＦＦ
し、ＯＮ期間は１００ｍｓｅｃ、ＯＦＦ期間は９００ｍ
ｓｅｃ（デューティ１０％）、繰り返し周波数は１Ｈｚ
である。この場合の反応室４４の平均ガス圧力は２４ｍ
Ｔｏｒｒである。

【０１０２】パルス的にガスを導入することにより、反
応室４４の圧力はパルスガスバルブのＯＮ・ＯＦＦ動作
に連動して周期的に変動することは図３を用いて説明し
たが、今回のエッチングの場合、その変動域は約７ｍＴ
ｏｒｒ〜約９０ｍＴｏｒｒである。なお、上述した反応
室４４の平均ガス圧力は変動域の積分値より算出した値
である。

【０１０３】また、反応室４４の圧力値は、撓みやすい
隔膜の変位から圧力を測定する隔膜方式の圧力測定器１
３の測定値であり、反応室４４の圧力測定孔１４と圧力
測定器１３とをつなぐ接続管の長さは約３ｃｍ、内径は
１インチ（２.５４ｃｍ）である。

【０１０４】また、バッファ室４５のガス導入孔６６は
１箇所であり、パルスガスバルブ６３ａおよび６３ｂか
らガス導入孔６６までの距離は極力短く設定され、本実
施の形態では約５ｃｍである。これは、ガス配管が長
く、コンダクタンスが小さい場合は、２つのパルスガス
バルブのガス圧力の微少な差異や、バルブ動作のタイミ
ングによっては、一方のガスが他方のバルブに逆流する
現象が発生するからである。

【０１０５】上記のような条件でのエッチング結果は、エッチング速度：０.４１μｍ／ｍｉｎ、対レジスト選択比：２.０、エッチング速度均一性：±４.３％となる。なお、比較のために、同じプロセス条件でガスの導入方
法のみ、従来のように連続導入方法を用いた場合のエッ
チング結果を下記に示す。

【０１０６】エッチング速度：０.６５μｍ／ｍｉｎ、対レジスト選択比：２.５、エッチング速度均一性：±１０.２％となる。本実施の形態の方法を用いたエッチング結果は、従来の
方法を用いた場合のエッチング結果と比べると、エッチ
ング速度が約３３％低下し、対レジスト選択比の若干の
低下が見られるが、エッチング速度均一性は大きく改善
されている。なお、エッチング速度均一性とは、ウェハ
主面の９箇所でのエッチング速度から算出される値であ
り、その算出方法は一般的である。

【０１０７】ここで、図９に本実施の形態の方法を用い
た場合と、従来の方法を用いた場合のエッチング速度の
ウェハ位置依存性を示す。なお、図９においてはパター
ンサイズが１μｍ程度のパターンのデータを使用し、傾
向を理解しやすくするために、エッチング速度はウェハ
中心でのエッチング速度を１として規格化した規格値で
示しており、横軸にウェハ５０上の測定位置を、縦軸に
規格化されたエッチング速度を示している。また、本実
施の形態の方法を用いた結果を○印でプロットし、従来
の方法を用いた結果を×印でプロットしている。

【０１０８】図９より、本実施の形態の方法を用いた場
合は、従来の方法を用いた場合に比べて、ウェハ端縁部
のエッチング速度が抑制されてウェハ全体で均一に近づ
き、エッチングの均一性が向上したことが判る。

【０１０９】また、エッチングガスなどの反応性ガス
を、一旦、処理室１内のバッファ室４５に導入した後、
隔壁板４３に設けられた複数のガス吹き出し孔４２よ
り、シャワー状に、ウェハ５０に供給することにより、
従来のように処理室の壁の一部からの単純なガス供給に
起因するウェハ面内でのエッチング速度差が発生するこ
とを防止できる。

【０１１０】また、バッファ室４５と反応室４４との圧
力差は１桁以上あり、その圧力差でウェハ５０方向にガ
スが吹き出すので、ガス分子はウェハにほぼ垂直に入射
し、微細な異方性エッチングに有効となる。

【０１１１】なお、先に説明したようにパルスガスバル
ブ６３ａおよび６３ｂからガス導入孔６６までの距離は
極力短く設定されるが、パルスガスバルブ６３ａおよび
６３ｂを処理室１０の壁に直接取り付けた場合、反応室
４４内で生成されたプラズマ中の活性な反応性ガスやラ
ジカルなどが逆拡散することで、パルスガスバルブ６３
ａおよび６３ｂが腐食されたり、反応生成物が付着して
動作不良に至ることがある。そのため、カットバルブ６
７ａを設けたり、ガス配管によりガス導入孔６６までの
距離を持たせている。

【０１１２】このためにパルスガスバルブ６３ａおよび
６３ｂからパルス的に流出したガスは、ガス導入孔６６
までの配管中でガス圧力の急変を受け、蒸気圧が低いガ
スの場合、断熱膨張により冷却されて配管途中で液化
し、ガス配管を閉塞することがある。

【０１１３】そこで、低蒸気圧のガスを配管途中で液化
することなく安定して処理室にパルス的に導入するため
にパルスガスバルブ６３ａおよび６３ｂからガス導入孔
６６までの配管を加熱昇温するヒータを取り付ける場合
もある。

【０１１４】このヒータは電気抵抗のジュール熱を用い
るヒータに限らず、配管を加熱昇温できれば、ランプ等
でも良い。

【０１１５】なお、本実施の形態では、処理室１０から
のアルミニウム系反応生成物の付着防止を兼ねて、ヒー
タ温度は摂氏７０℃に設定した。

【０１１６】＜Ａ−４−２.ＲＩＥラグの低減＞次に、
ＲＩＥラグ低減の一例について説明する。ＲＩＥラグと
は、エッチング速度がパターンサイズ（アスペクト比）
に依存し、パターンによって異なるという現象として説
明されている。また、ＲＩＥラグと同様の現象として、
同一サイズのパターンが異なる密度で存在する場合に、
エッチング速度が異なるというマイクロローディングが
ある。このようなエッチング速度の差異は低減すること
が必要である。なお、先に説明したように両者を総称し
てＲＩＥラグと呼称する。

【０１１７】図１０にＲＩＥラグの低減効果を説明する
ために、本実施の形態の方法を用いた場合と、従来の方
法を用いた場合のエッチング速度のパターンサイズ依存
性のデータを示す。図１０においては、ウェハ端縁部に
おいてパターンサイズすなわち、エッチングされる部分
の幅寸法Ｓが０.２５μｍ、０.５μｍ、０.７５μｍ、
１.０μｍの各種パターンのエッチング速度を示してい
る。

【０１１８】なお、図１０においては、傾向を理解しや
すくするために、エッチング速度は、パターンサイズ
１.０μｍのエッチング速度を１として規格化した規格
値で示しており、横軸にパターンサイズＳ（μｍ）を、
縦軸に規格化されたエッチング速度を示している。ま
た、本実施の形態の方法を用いた結果ＰＴを○印でプロ
ットし、従来の方法を用いた結果ＣＴを×印でプロット
している。

【０１１９】図１０に示されるように、ウェハ端縁部で
はエッチングガスをパルス導入した場合に、エッチング
速度が大きく改善され、最もパターンサイズが狭い０.
２５μｍのパターンにおいては、従来の方法（エッチン
グガスの連続導入）を用いた場合に０.６５であったエ
ッチング速度が０.８３まで改善された。なお、パター
ンサイズが大きくなるにつれて、エッチング速度の改善
の度合いは小さくなり、パターンサイズが１.０μｍ以
上では、ほとんど差は見られない。また、以上のデータ
はウェハ端縁部についてのものであったが、ウェハ中心
部においては本実施の形態の方法を用いた場合と、従来
の方法を用いた場合とで大きな差異は見られなかった。

【０１２０】以上のことから、処理室１０へのガスの導
入をパルス化した場合、平均的なエッチング速度は低下
するが、ウェハ中心部でのエッチング特性の改善、特に
微細パターンのエッチングで問題になるＲＩＥラグが顕
著に改善されることが判る。これは、エッチングガスを
パルス的に処理室１０へ導入することで、ウェハ中心部
のエッチング反応生成物５５を十分に排気する時間が得
られ、その結果エッチャント５４がウェハ表面に十分に
供給されるようになったことの証左である。

【０１２１】以上説明した結果は、反応室４４の圧力変
動域が約７ｍＴｏｒｒ〜約９０ｍＴｏｒｒとなる条件で
得られたものであったが、圧力変動域を変えて得られた
他の結果と合わせて評価すれば、反応室４４の圧力変動
域が約０.１ｍＴｏｒｒ〜約２００ｍＴｏｒｒの間であ
れば良好なエッチング結果が得られることが判った。

【０１２２】なお、反応室４４の圧力が２００ｍＴｏｒ
ｒを越えると、その時間が比較的短くてもアルミニウム
配線の側壁が荒れ、サイドエッチが発生する場合が多く
なり、圧力が０.１ｍＴｏｒｒよりも低くなるとエッチ
ング速度が極端に低下し、実用的でなくなると同時に、
対レジスト選択比が低下し、放電の安定性も悪化するこ
とが判っている。

【０１２３】ガスパルスバルブのＯＮ期間とＯＦＦ期間
の比（デューティ）や、ガス排気速度とも関連するので
一概には言えないが、反応室４４の圧力変動の下限が１
０ｍＴｏｒｒ以上になると、エッチング反応生成物５５
の排気効率が低下し、ＲＩＥラグの増大やエッチング形
状の不均一を招くと同時に、アルミニウム配線の側壁が
荒れ、サイドエッチが発生する場合が多くなる。

【０１２４】従って、反応室４４の圧力変動域の上限は
２００ｍＴｏｒｒ以下で、下限は０.１ｍＴｏｒｒ以上
で１０ｍＴｏｒｒよりも低くなるように設定すること
で、エッチングパターンのアスペクト比増大に伴うエッ
チング速度およびエッチング形状の最適化が可能とな
る。

【０１２５】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、反応室４４に連結されるバッファ室４５にエッチン
グガスをパルス的に導入し、反応室４４内のガス圧力を
約０.１ｍＴｏｒｒ〜約２００ｍＴｏｒｒの範囲で変動
させることで、ウェハのエッチング速度およびエッチン
グ形状の均一化を図るとともに、ＲＩＥラグを低減する
ことができる。

【０１２６】＜Ａ−５.変形例＞以上説明した実施の形
態１においては、パルスガスバルブ６３ａおよび６３ｂ
が同期してＯＮ、ＯＦＦ動作する例を説明したが、一方
または両者を非同期で使用しても良い。以下、その例に
ついて説明する。

【０１２７】＜Ａ−５−１.ＯＦＦ動作が非同期の場合
＞図１１に、ＯＮ動作が同期し、ＯＦＦ動作が非同期の
場合のパルスガスバルブ６３ａおよび６３ｂの動作のタ
イミングチャートをそれぞれ（ａ）、（ｂ）として示
す。

【０１２８】図１１においては、Ｃｌ₂ガスを供給する
ガスパルス供給系ＧＬ１のパルスガスバルブ６３ａのＯ
Ｎ期間を１５０ｍｓｅｃ、ＢＣｌ₃ガスを供給するガス
供給系ＧＬ２のパルスガスバルブ６３ｂのＯＮ期間を１
００ｍｓｅｃとし、パルスガスバルブ６３ａおよび６３
ｂのＯＮタイミングのみ同期させた例を示している。な
お、繰り返し周波数はどちらも１ＨｚとなるようにＯＦ
Ｆ期間が設定されている。

【０１２９】そして、ＲＦ電力を始めとするエッチング
条件および、ウェハ５０の条件については実施の形態１
と同様の条件下でエッチングを行った。

【０１３０】この場合の平均ガス流量はＣｌ₂が１５０
ｓｃｃｍ、ＢＣｌ₃が５０ｓｃｃｍであり、この場合の
反応室４４の平均ガス圧力は４５ｍＴｏｒｒである。そ
して、反応室４４の圧力変動域は約１３ｍＴｏｒｒ〜約
２００ｍＴｏｒｒである。

【０１３１】上記のような条件でのエッチング結果は、エッチング速度：０.７４μｍ／ｍｉｎ、対レジスト選択比：３.１、エッチング速度均一性：±６.３％となる。なお、エッチング形状は異方性形状であり、残渣等は見
られなかった。また、アルミニウム配線の側壁は実施の
形態１と比べると側壁保護膜が薄く、側壁はやや荒れ気
味であるが、実用上問題になるレベルではなかった。

【０１３２】＜Ａ−５−２.ＯＮ動作、ＯＦＦ動作が非
同期の場合＞図１２に、ＯＮ動作、ＯＦＦ動作が共に非
同期の場合のパルスガスバルブ６３ａおよび６３ｂの動
作のタイミングチャートをそれぞれ（ａ）、（ｂ）とし
て示す。

【０１３３】図１２においては、パルスガスバルブ６３
ａおよび６３ｂのＯＮ期間は共に１００ｍｓｅｃである
が、ＯＮタイミング、ＯＦＦタイミングが共に異なった
例を示している。なお、繰り返し周波数はどちらも１Ｈ
ｚとなるようにＯＦＦ期間が設定されている。

【０１３４】そして、ＲＦ電力を始めとするエッチング
条件および、ウェハ５０の条件については実施の形態１
と同様の条件下でエッチングを行った。その結果は、実
施の形態１でのエッチング結果との差異は見られなかっ
た。

【０１３５】また、図１２においては、パルスガスバル
ブ６３ａおよび６３ｂのＯＮ期間が同じ例を示したが、
両者のＯＮ期間が異なるようにしても良い。このような
パルスガスバルブ６３ａおよび６３ｂの動作のタイミン
グチャートの一例を、図１３、図１４にそれぞれ
（ａ）、（ｂ）として示す。

【０１３６】図１３および図１４において、パルスガス
バルブ６３ａのＯＮ期間はパルスガスバルブ６３ｂより
も長く、また、パルスガスバルブ６３ａのＯＮタイミン
グがパルスガスバルブ６３ｂよりも早くなっている。こ
こで、パルスガスバルブ６３ｂから供給されるＢＣｌ₃
ガスはエッチングガスとしての性質も有しているが、ボ
ロン（Ｂ）が酸素や窒素と反応してガラス質の膜や窒化
ボロン膜を形成する堆積性ガスとしての性質も有してい
る。従って、エッチングガスであるＣｌ₂ガスを、エッ
チング反応を妨げる可能性のある堆積性ガスよりも早く
導入し、かつ長時間導入し続けることで、過剰な側壁保
護がなされることを防止し、エッチング反応生成物が滞
留しやすく、活性なガスの供給が不足してエッチング速
度が低下するウェハ中心部のエッチング特性を改善する
ことができる。

【０１３７】逆に、エッチング反応生成物の排気が容易
で堆積性ガスも同時に排気されてしまい、側壁保護膜不
足でサイドエッチング形状になりがちなウェハ周辺部に
おけるエッチング特性改善には、エッチング反応に寄与
するガスの導入時間を短く、逆に堆積性ガスの導入時間
を長くする手法が有効である。

【０１３８】また、図１２においては、パルスガスバル
ブ６３ａおよび６３ｂのＯＮ期間が重なることはなかっ
たが、両者のＯＮ期間が重なるようにしても良い。この
ようなパルスガスバルブ６３ａおよび６３ｂの動作のタ
イミングチャートの一例を、図１５にそれぞれ（ａ）、
（ｂ）として示す。

【０１３９】なお、ウェハ中心部およびウェハ周辺部で
ガスの供給状態を変えるための構成は、実施の形態６に
おいて説明する。

【０１４０】＜Ｂ.実施の形態２＞本発明に係るプラズ
マ処理方法の実施の形態２を図１６を用いて説明する。
図１６は本実施の形態のプラズマ処理方法を実施するた
めのドライエッチング装置２００の構成を示す図であ
る。

【０１４１】＜Ｂ−１.装置構成＞図１６に示すように
ドライエッチング装置２００の主たる構成は、基本的に
は図１を用いて説明したドライエッチング装置１００と
同じであるが、処理室１０に種々のガスを供給するガス
供給手段１０１の代わりにガス供給手段２０１が配設さ
れている。

【０１４２】ガス供給手段２０１は、Ｃｌ₂ガスを供給
するガス供給源６０ａ、ガス圧力調整器６１ａ、ガス流
量をモニタするマスフローメータ６２ａおよびパルスガ
スバルブ６３ａで構成されるガスパルス供給系ＧＬ１
と、ＢＣｌ₃ガスを供給するガス供給源６０ｂ、ガス圧
力調整器６１ｂ、ガス流量をモニタするマスフローメー
タ６２ｂおよびパルスガスバルブ６３ｂで構成されるガ
スパルス供給系ＧＬ２と、ＳＦ₆（六フッ化イオウ）ガ
スを供給するガス供給源６０ｃ、ガス圧力調整器６１
ｃ、ガス流量をモニタするマスフローメータ６２ｃおよ
びパルスガスバルブ６３ｃで構成されるガスパルス供給
系ＧＬ３とを備えている。

【０１４３】そして、ガスパルス供給系ＧＬ１〜ＧＬ３
は、カットバルブ６７ａに共通に接続され、カットバル
ブ６７ａはガス配管１９を介してガス導入孔６６に接続
されている。なお、パルスガスバルブ６３ａ〜６３ｃ
は、それぞれバルブ駆動装置６４ａ〜６４ｃによりパル
ス的に開閉動作が制御される。

【０１４４】また、ガス供給手段２０１は、Ｃｌ₂ガ
ス、ＢＣｌ₃ガスおよびＳＦ₆ガスを処理室１０に連続的
に供給するためのガス連続供給系ＧＬ１１、ＧＬ２１お
よびＧＬ３１を備えている。

【０１４５】ガス連続供給系ＧＬ１１は、ガスパルス供
給系ＧＬ１と同じくガス供給源６０ａに接続され、当該
ガス供給源６０ａ側から順に直列に接続されたカットバ
ルブ６８ａ、マスフローコントローラ７１ａを有してい
る。

【０１４６】ガス連続供給系ＧＬ２１は、ガスパルス供
給系ＧＬ２と同じくガス供給源６０ｂに接続され、当該
ガス供給源６０ｂ側から順に直列に接続されたカットバ
ルブ６８ｂ、マスフローコントローラ７１ｂを有してい
る。

【０１４７】ガス連続供給系ＧＬ３１は、ガスパルス供
給系ＧＬ３と同じくガス供給源６０ｃに接続され、当該
ガス供給源６０ｃ側から順に直列に接続されたカットバ
ルブ６８ｃ、マスフローコントローラ７１ｃを有してい
る。

【０１４８】カットバルブ６８ａ〜６８ｃは、それぞれ
ガスパルス供給系ＧＬ１〜ＧＬ３とのガス連続供給系Ｇ
Ｌ１１〜ＧＬ３１の分断のために設けられている。

【０１４９】また、ガス連続供給系ＧＬ１１〜ＧＬ３１
はカットバルブ６７ｂに共通に接続され、カットバルブ
６７ｂはガス導入孔６６に接続されている。

【０１５０】＜Ｂ−２.装置動作＞次にドライエッチン
グ装置２００の動作について説明する。ここで、処理さ
れるウェハ５０は、シリコン基板上に、下から順に厚さ
０.８５μｍの酸化膜、バリアメタルとしてタングステ
ンチタン膜（ＴｉＷ膜：厚さ０.１５μｍ）、アルミニ
ウム合金膜（Ａｌ−Ｃｕ、厚さ０.８μｍ）および反射
防止膜であるタングステンチタン膜（ＴｉＷ膜：厚さ
０.０２μｍ）が形成されている。そして、最上部に形
成されるレジスト膜の厚さは１.５μｍで、そのパター
ンとしては、Ｌ／Ｓ＝０.２５μｍ〜１μｍまでの各種
パターンが施されている。

【０１５１】処理されるウェハ５０が組成および厚さが
異なる複数の膜で構成されているので、まず実施の形態
１と同じエッチング条件（Ｃｌ₂ガス：５０ｓｃｃｍ、
ＢＣｌ₃：５０ｓｃｃｍ、パルスガスバルブ６３ａおよ
び６３ｂのＯＮ期間：１００ｍｓｅｃ、ＯＦＦ期間：９
０ｍｓｅｃ、繰り返し周波数：１Ｈｚ）でガス供給系Ｇ
Ｌ１およびＧＬ２からＣｌ₂ガスとＢＣｌ₃ガスをパルス
的に導入し、反射防止膜である窒化チタン膜とアルミニ
ウム合金膜の２層をエッチングした。これを第１のプロ
セスと呼称する。

【０１５２】そして、アルミニウムラジカルの発光強度
を指標値としてアルミニウム合金膜のエッチング終了を
判定した。

【０１５３】すなわち、エッチング対象としてアルミニ
ウム合金膜が存在する間は、プラズマ中にはアルミニウ
ムのラジカルが存在し、それが基底状態に遷移するとき
に発光する。その波長は３９６.２ｎｍであり、この光
の強度を検出窓７２に取り付けた光検出器７０で検出す
る。エッチングが終了しエッチング対象であるアルミニ
ウム合金膜がなくなると、アルミニウムのラジカルの発
光強度が低下するので、発光強度の変化、例えば、１回
のパルスごとに得られる発光強度の変化量、変化率等に
基づいてエッチング終了を判定することができる。

【０１５４】アルミニウム合金膜のエッチング終了後、
カットバルブ６７ａを閉じ、カットバルブ６８ｂ、６８
ｃおよび６７ｂを開け、ＢＣｌ₃ガス用のマスフローコ
ントローラ７１ｂおよびＳＦ₆ガス用のマスフローコン
トローラで７１ｃを用いて、ＢＣｌ₃ガスおよびＳＦ₆ガ
スを１０〜３０ｓｃｃｍの流量で連続的に処理室１０へ
導入して、バリアメタルであるＴｉＷ膜のエッチングを
行った。これを第２のプロセスと呼称する。

【０１５５】そして、光検出器７０を用いてタングステ
ンからの発光（波長４３０.２ｎｍ）強度を検出し、Ｔ
ｉＷ膜のエッチング処理の終了を判定した。この場合の
エッチング条件は、反応室４４の平均ガス圧力は、実施
の形態１で説明したエッチングガスのパルス導入と同じ
２４ｍＴｏｒｒで、ガス流量はＢＣｌ₃が２０ｓｃｃ
ｍ、ＳＦ₆が８０ｓｃｃｍである。

【０１５６】＜Ｂ−３.作用効果＞上記のような条件で
のエッチング結果は、エッチング速度：０.６２μｍ／ｍｉｎ、対レジスト選択比：２.８、エッチング速度均一性：±５.８％となる。なお、エッチング速度は、第１および第２のそれぞれの
プロセス時間の合計と、３層膜の厚さから算出したもの
である。

【０１５７】この結果と、実施の形態１において説明し
たエッチングガスのパルス導入の場合のエッチング結果
とを比べると、エッチング速度、対レジスト選択比およ
びエッチング速度均一性の何れもが、やや向上したこと
が判る。

【０１５８】この理由を以下に説明する。塩素系ガスで
あるエッチングガスＣｌ₂およびＢＣｌ₃は、タングステ
ンに対してはアルミニウムと異なり、自発的なエッチン
グ反応を起こさない。このため塩素系ガスでは、例え高
密度なプラズマ３０を供給できてもエッチング速度はア
ルミニウムのエッチングと比べて大幅に低下する。

【０１５９】一方、タングステンはフッ素系ガスに対し
ては自発的な反応性を有しており、フッ素（Ｆ）を含む
ＳＦ₆ガスを用いることにより、塩素系ガスに比べて高
速なエッチングが可能となる。

【０１６０】しかしながら、反応室４４内のフッ素系ガ
スの圧力が高くなると、配線側壁へのサイドエッチが顕
著になるので、瞬間的に圧力が高まるパルス導入ではな
く、一定の圧力を保ち続ける連続導入を用いた。

【０１６１】また、ＢＣｌ₃ガスは、エッチングガスと
しての性質も有しているが、ボロン（Ｂ）が酸素や窒素
と反応してガラス状の膜や窒化ボロン膜を形成する堆積
性ガスとしての性質も有しており、これらの膜が配線側
壁に堆積してサイドエッチングから側壁を保護すること
になるので、サイドエッチ量の制御を行うという目的で
添加している。

【０１６２】このように、エッチング処理を施す膜の化
学組成や膜厚に応じて、処理室１０へのエッチングガス
導入方法をパルス導入および連続導入を組合せて行うこ
とで、微細パターンの異方性エッチングを均一性良、か
つ実用的なエッチング速度で行うことができる。

【０１６３】＜Ｂ−４.変形例＞なお、以上の説明では
２種類の塩素系ガスのパルス導入に際して、パルスガス
バルブ６３ａおよび６３ｂのＯＮ、ＯＦＦ動作を同期さ
せた例を示したが、パルスガスバルブ６３ａおよび６３
ｂを非同期でＯＮ、ＯＦＦさせて導入しても良いことは
言うまでもない。

【０１６４】また、バリアメタルのエッチングにおいて
は、ガス連続供給系ＧＬ２１およびＧＬ３１を用いてＢ
Ｃｌ₃ガスおよびＳＦ₆ガスを連続的に導入した例を示し
たが、ガス連続供給系ＧＬ１１〜ＧＬ３１を設けずに、
ガスパルス供給系ＧＬ２およびＧＬ３を用い、パルスガ
スバルブ６３ｂおよび６３ｃをバルブ駆動装置６４ｂお
よび６４ｃからの制御で連続ＯＮ状態とし、ガス圧力調
整器６１ｂおよび６１ｃ、マスフローメータ６２ｂおよ
び６２ｃを用いてガス圧力、ガス流量を制御することで
ＢＣｌ₃ガスおよびＳＦ₆ガスを連続的に導入しても良
い。また、パルスガスバルブ６３ｂおよび６３ｃのＯＮ
期間を長くして、デューティ比を上げたパルス導入によ
り、実質的に連続ガス導入と同様な効果を得るようにし
ても良い。

【０１６５】＜Ｃ.実施の形態３＞本発明に係るプラズ
マ処理方法の実施の形態３を図１７を用いて説明する。
図１７は本実施の形態のプラズマ処理方法を実施するた
めのドライエッチング装置３００の構成を示す図であ
る。

【０１６６】＜Ｃ−１.装置構成＞図１７に示すように
ドライエッチング装置３００の主たる構成は、基本的に
は図１を用いて説明したドライエッチング装置１００と
同じであるが、処理室１０に種々のガスを供給するガス
供給手段１０１の代わりにガス供給手段３０１が配設さ
れている。

【０１６７】ガス供給手段３０１は、Ｃｌ₂ガスを供給
するガス供給源６０ａ、ガス圧力調整器６１ａ、ガス流
量をモニタするマスフローメータ６２ａおよびパルスガ
スバルブ６３ａで構成されるガスパルス供給系ＧＬ１
と、ＢＣｌ₃ガスを供給するガス供給源６０ｂ、ガス圧
力調整器６１ｂ、ガス流量をモニタするマスフローメー
タ６２ｂおよびパルスガスバルブ６３ｂで構成されるガ
スパルス供給系ＧＬ２と、ＣＨＦ₃ガスを供給するガス
供給源６０ｄ、ガス圧力調整器６１ｄ、ガス流量をモニ
タするマスフローメータ６２ｄおよびパルスガスバルブ
６３ｄで構成されるガスパルス供給系ＧＬ４とを備えて
いる。

【０１６８】そして、ガスパルス供給系ＧＬ１、ＧＬ
２、ＧＬ４は、カットバルブ６７ａに共通に接続され、
カットバルブ６７ａはガス配管１９を介してガス導入孔
６６に接続されている。なお、パルスガスバルブ６３
ａ、６３ｂ、６３ｄは、それぞれバルブ駆動装置６４
ａ、６４ｂ、６４ｄによりパルス的に開閉動作が制御さ
れる。

【０１６９】＜Ｃ−２.装置動作＞次にドライエッチン
グ装置３００の動作について説明する。ＣＨＦ₃ガス
は、堆積性生成物（以後、堆積物と呼称）を発生するガ
ス（以後、堆積性ガスと呼称）であり、以下、堆積性ガ
スをエッチングガスと併せて用いるエッチング例につい
て説明する。

【０１７０】エッチングガスの種類以外のエッチング条
件は、基本的には実施の形態１と同様であり、口径８イ
ンチのウェハ５０上に、酸化膜、窒化チタン膜、アルミ
ニウム合金膜および窒化チタン膜が順に形成され、最上
部に形成されるレジスト膜のパターンとしては、Ｌ／Ｓ
＝０.２５μｍ〜１μｍまでの各種パターンが施されて
いる。

【０１７１】ガス流量はＣｌ₂ガス、ＢＣｌ₃ガス、ＣＨ
Ｆ₃ガスがそれぞれ平均値で、５０ｓｃｃｍ、５０ｓｃ
ｃｍ、１０ｓｃｃｍであり、それぞれのパルスガスバル
ブ６３ａ、６３ｂ、６３ｄのＯＮ期間は１００ｍｓｅ
ｃ、ＯＦＦ期間が９００ｍｓｅｃ（デューティ１０
％）、繰り返し周波数は１Ｈｚで、反応室４４の平均ガ
ス圧力は２７ｍＴｏｒｒである。なお、全てのパルスガ
スバルブの動作は同期している。

【０１７２】＜Ｃ−３.作用効果＞上記のような条件で
のエッチング結果は、エッチング速度：０.３２μｍ／ｍｉｎ、対レジスト選択比：２.７、エッチング速度均一性：±４.２％となる。この結果と、実施の形態１において説明した堆積性ガス
（ＣＨＦ₃ガス）を用いない場合のエッチング結果とを
比べると、エッチング速度が低下し、対レジスト選択比
がやや増加しているに過ぎないが、ウェハ中心部では、
エッチング速度が大きく改善され、最もパターンサイズ
が狭いＳ＝０.２５μｍのパターンにおいて、Ｓ＝１μ
ｍのパターンでのエッチング速度で規格化されたエッチ
ング速度が０.９１となり、図９を用いて説明した実施
の形態１での規格化されたエッチング速度０.８３と比
べて増加している。規格化されたエッチング速度の値が
１に近づくということは、パターン寸法に関わらずエッ
チング速度が一定になることを意味しており、ＲＩＥラ
グが低減することを意味している。

【０１７３】このような結果が得られたのはＣＨＦ₃か
ら発生したＣ−Ｈ系の堆積物による効果と考えられ、Ｒ
ＩＥラグ低減のメカニズムは以下のように説明できる。

【０１７４】すなわち、Ｃ−Ｈ系の堆積物がプラズマ３
０中からウェハ表面に供給され、アルミニウムのエッチ
ング速度を低下させる。Ｃ−Ｈ系の堆積物のプラズマ３
０からの供給は、平坦部あるいはアスペクト比の小さな
部分に、アスペクト比の大きい部分に比べてより多く供
給される。これは、ＲＩＥラグ発生原因の１つであるエ
ッチャント５４の供給不足と同じメカニズムである。こ
のため、ＲＩＥラグによって、エッチング速度の低下す
るアスペクト比の大きい部分には、アルミニウムエッチ
ングを阻害するＣ−Ｈ系堆積物の供給は少なく、一方、
エッチング速度の低下が少ない平坦部あるいはアスペク
ト比の小さな部分には、より多くの堆積物が供給され
る。このため、平坦部あるいはアスペクト比の小さな部
分のアルミニウムのエッチング速度の低下が、アスペク
ト比の大きい部分に比べて大きくなり、結果としてアス
ペクト比に起因するエッチング速度の差異が小さくな
る。このように、堆積性ガスであるＣＨＦ₃ガスを添加
することにより、アスペクト比が大きくなるにつれてエ
ッチング速度が減少するＲＩＥラグが緩和され、エッチ
ングの均一性が向上することになる。

【０１７５】なお、この効果は、エッチングガスおよび
堆積性ガスをパルス的に導入する方が、連続的に導入す
るよりも顕著に得られる。これは、ガスのパルス導入に
よりエッチング反応生成物５５がウェハ５０の表面近傍
から効率良く排気され、新鮮なガスが常にウェハ５０表
面に供給されるためだと考えられる。

【０１７６】また、上記効果は堆積性ガスであればＣＨ
Ｆ₃ガスに限定されるものではなく、例えば、ＣＨ
₂Ｆ₂、Ｃ₂ＨＦ₅等のハイドロフルオロカーボン（ＨＦ
Ｃ）系ガス、ＣＦ₄、Ｃ₂Ｆ₆、Ｃ₄Ｆ₈等のパーフルオロ
カーボン（ＰＦＣ）系ガス、およびＣＦ₃ＯＣＨ₃、ＣＦ
₃ＯＣＨＦ₂等のハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）系
ガス等の、いわゆるフロン系物質や、ＳＦ₆、Ｎ₂等でも
同様の効果を得ることができる。

【０１７７】＜Ｃ−４.変形例＞以上の説明において
は、堆積性ガスであるＣＨＦ₃ガスをエッチングガスと
同期させてパルス導入することでＲＩＥラグを改善する
例を示したが、ＣＨＦ₃ガスをパルス導入するタイミン
グを変化させることにより、ＲＩＥラグの改善効果をよ
り一層顕著にすることができる。以下、その例を説明す
る。なお、ガスのパルス導入のタイミングを除くエッチ
ング条件、およびウェハのエッチングパターン等は実施
の形態１と同じである。

【０１７８】パルスガスバルブ６３ａ、６３ｂ、６３ｄ
のＯＮ期間は１００ｍｓｅｃ、ＯＦＦ期間が９００ｍｓ
ｅｃ（デューティ１０％）、繰り返し周波数は１Ｈｚ
で、反応室４４の平均ガス圧力は２７ｍＴｏｒｒであ
る。ここで、図１８にパルスガスバルブ６３ａ、６３
ｂ、６３ｄの動作のタイミングチャートを示す。図１８
に示すように、Ｃｌ₂ガスおよびＢＣｌ₃ガスは同期して
処理室１０へ導入されるが、ＣＨＦ₃ガスは上記ガスよ
り、３００ｍｓｅｃ遅れて処理室１０へ導入される。

【０１７９】上記のような条件でのエッチング結果は、エッチング速度：０.３６μｍ／ｍｉｎ、対レジスト選択比：２.６、エッチング速度均一性：±４.５％となる。この結果と、実施の形態３において説明した堆積性ガス
をエッチングガスと同期させてパルス導入した場合のエ
ッチング結果とを比べると、エッチング速度が増加した
ことが判る。なおウェハ中心部でのパターンサイズＳ＝
０.２５μｍのパターンにおいて、Ｓ＝１μｍのパター
ンでのエッチング速度で規格化されたエッチング速度は
０.９０であり、実施の形態３の場合と有意差はなかっ
たが、エッチング速度を増加させる効果は得られた。

【０１８０】このような結果が得られたのは、堆積性ガ
スであるＣＨＦ₃ガスをエッチングガスである塩素系ガ
ス（Ｃｌ₂、ＢＣｌ₃）と同時に処理室１０へ導入する
と、堆積性ガスから発生するＣ−Ｈ系の堆積物によりエ
ッチング反応が阻害されると考えられ、エッチングガス
と堆積性ガスを時間差を持たせて処理室１０へ導入する
ことで、エッチング反応を阻害することが抑制され、エ
ッチング速度が上昇したと考えられる。

【０１８１】なお、実施の形態３およびその変形例で
は、堆積性ガス（ＣＨＦ₃）をエッチングガスと同様に
ガス導入孔６６から処理室１０に導入した構成を示した
が、堆積性ガスをエッチングガスとは別のガス導入孔か
ら処理室１０に連続的に供給しても、同様のＲＩＥラグ
の低減効果を得ることができる。

【０１８２】＜Ｄ.実施の形態４＞＜Ｄ−１.装置構成＞これまで説明した実施の形態１〜
３においては、複数種類のガスをパルス的に導入してエ
ッチングする構成を示したが、１種類のガスをパルス的
に導入してエッチングするようにしても良い。以下、塩
素ガスを単独で用いた例について説明する。

【０１８３】アルミニウムおよびアルミニウムを含んだ
合金のエッチングでは、先に説明したように、アルミニ
ウムと塩素の自発反応によりプラズマ中のイオン・ラジ
カルを必要とせずにエッチングが進行する。しかしなが
ら、このエッチングは等方的に反応が進行するために、
サイドエッチングが発生し、微細なパターンのエッチン
グは困難であったが、本実施の形態では、塩素ガスを単
独で用いた場合でも異方性エッチングを可能とする手法
について説明する。

【０１８４】なお、導入するガスが１種類であること
と、その導入条件を除いて、エッチング条件、およびウ
ェハのエッチングパターン等は実施の形態１と同じであ
る。また、装置構成は図１に示したドライエッチング装
置１００を用い、ガスパルス供給系ＧＬ１のみを動作さ
せるようにした。

【０１８５】＜Ｄ−２.装置動作＞塩素ガスの流量は平
均値で１６０ｓｃｃｍ、パルスガスバルブ６３ａのＯＮ
期間は１０８ｍｓｅｃ、ＯＦＦ期間は１２２５ｍｓｅ
ｃ、繰り返し周波数は０.７５Ｈｚである。反応室４４
の圧力は０.７５Ｈｚの周期で約１ｍＴｏｒｒから約４
０ｍＴｏｒｒの間を変動したが、その平均圧力は、ほぼ
１０ｍＴｏｒｒである。

【０１８６】＜Ｄ−３.作用効果＞上記のような条件で
のエッチング結果は、エッチング速度：０.４３μｍ／ｍｉｎ、対レジスト選択比：２.０、エッチング速度均一性：±４％となる。そして、エッチング形状は塩素ガスを単独で用いたにも
かかわらず異方性となり、側壁保護膜は堆積性ガスの添
加がないため、ほとんど確認できないものの、側壁には
サイドエッチング等は見られなかった。また、対レジス
ト選択比も実施の形態１におけるエッチング結果と同様
であり、エッチング残渣も見られなかった。

【０１８７】従来の連続ガス導入方法では、塩素ガスを
単独で用いた場合、あるいは塩素ガスが全ガスにしめる
割合が大きい場合には、アルミニウム配線のサイドエッ
チングを防ぐ手法としてガス圧力を低く保持する必要が
あるが、その条件ではプラズマ中の電子とイオンの速度
差に起因して基板側（カソード側）に発生するセルフバ
イアス電圧（シース電圧）が上昇し、レジストのスパッ
タが顕著になり、対レジスト選択比が大きく低下するだ
けでなく、エッチング速度も低下して、実用的ではな
い。

【０１８８】なお、ガス圧力を高くするにつれてセルフ
バイアス電圧は低下し、対レジスト選択比は高くなりエ
ッチング速度も上昇するが、アルミニウム配線にサイド
エッチングが発生するために、塩素ガスを単独で用いた
場合のアルミニウム配線の実用的な異方性エッチングは
実現困難であった。

【０１８９】しかしながら、本実施の形態の方法で上述
のような結果が得られた理由を以下に説明する。

【０１９０】すなわち、パルスガスバルブ６３ａがＯＮ
し、塩素ガスがパルス的に導入されると反応室４４内の
ガス圧力は急激に上昇し、アルミニウムのエッチングが
進行する。

【０１９１】その後、パルスガスバルブ６３ａがＯＦＦ
されると反応室４４内のガス圧力は急激に低下し、アル
ミニウムのエッチングがほとんど停止すると共に、セル
フバイアス電圧が上昇し、レジストのスパッタが顕著に
なり、スパッタ生成物が側壁へ付着し保護膜の役割を果
たし、サイドエッチングの発生を防ぐ。これらの動作を
繰り返すことでサイドエッチングのない異方性エッチン
グが実現できたと考えられる。

【０１９２】＜他のエッチング装置への適用例＞以上説
明した実施の形態１〜４においては、プラズマ生成にマ
グネトロン放電を使用し、そのための磁場の生成に電磁
コイルを用い、その磁場を回転させる構成を示したが、
磁場生成手段は必ずしも電磁コイルである必要はなく、
永久磁石を使用しても良く、また磁場を回転させなくて
も良い。

【０１９３】また、プラズマ生成手段はマグネトロン放
電に限定されるものではない。例えば、マグネトロン放
電は、１００ｍＴｏｒｒ以下の比較的高真空の条件にお
いても放電を維持できる利点があるが、磁場に帰因し
た、いわゆるＥ×Ｂドリフト等のプラズマ不均一性が発
生する場合もあるので、高真空での放電維持が必要でな
い場合は、磁場発生手段を設けず、高周波放電圧の印加
のみで放電を行うＲＦ放電ＲＩＥ装置に本発明に係るプ
ラズマ処理方法を適用しても良い。例えば、図４７に示
したエッチング装置のような平行平板タイプのＲＦ放電
ＲＩＥ装置は、処理室の圧力が１００ｍＴｏｒｒ以上の
比較的低真空のプラズマ処理装置に適しており、磁場発
生用コイル等を用いないためにプラズマの均一性は良好
で、大口径ウェハの処理に適するのと同時に、装置構成
が簡単でコスト的に安価であるという利点がある。

【０１９４】また、処理室内に放電用電極を有さず、誘
導結合によりプラズマを生成する誘導結合プラズマエッ
チング装置、マイクロ波（一般的には２.４５ＧＨｚ）
放電によりプラズマを生成するマイクロ波放電エッチン
グ装置、マイクロ波と共鳴する磁場を併用したＥＣＲ
（電子サイクロトロン共鳴）放電ＲＩＥ装置、表面波プ
ラズマ（ＳＷＰ）を用いたＲＩＥ装置等に本発明を適用
しても良い。これらの装置の具体例は実施の形態７〜１
０において説明する。

【０１９５】ただし、エッチング装置の選定にあたって
は、放電可能圧力に留意する必要がある。すなわち、エ
ッチングで発生した反応生成物をパルスガスバルブがＯ
ＦＦの期間に排気し、ＯＮの期間にエッチングを行うに
は、プラズマの放電可能圧力を最大でも２００ｍＴｏｒ
ｒ程度とする必要があり、これ以上の圧力でないとプラ
ズマが生成されない装置では、実用的なエッチング速度
が得られないからである。

【０１９６】＜Ｅ.実施の形態５＞＜Ｅ−１.装置構成＞図１に示した実施の形態１のドラ
イエッチング装置１００においては、バッファ室４５
は、処理室１０の壁面のうちガス供給手段１０１からの
ガスが導入されるガス導入孔６６が設けられた壁面と箱
状の隔壁板４３とで構成されていたが、隔壁板４３を処
理室１０の内側寸法と同じ大きさを有する板状とし、当
該隔壁板４３で処理室１０内を仕切ることで規定される
２つの空間のうち、ガス導入孔６６が設けられた側をバ
ッファ室４５とし、他方側を反応室４４としても良い。

【０１９７】図１９に本発明に係る実施の形態５とし
て、ガス吹き出し面積を広げたバッファ室を有するドラ
イエッチング４００を示す。ドライエッチング４００
は、隔壁板４３が板状となり、バッファ室４５が、処理
室１０の壁面のうちガス導入孔６６が設けられた壁面
と、当該壁面に連続する側面の一部と、隔壁板４３とで
構成された点が、図１に示したドライエッチング装置１
００と大きく異なるだけで、ドライエッチング１００と
同様の構成には同じ符号を付し、説明は省略する。

【０１９８】なお、バッファ室４５の変更に伴って、反
応室４４の内部圧力を測定するための圧力測定器１３の
配設位置が、処理室１０の側壁に変更されている。

【０１９９】また、空心コイルであった磁場生成コイル
８０に代わって、鉄心コイルである磁場生成コイル８０
Ａが使用され、また、真空排気口１２は高周波電極２０
の端縁部下部の１箇所だけとなっているが、これらは本
質的な変更ではない。

【０２００】＜Ｅ−２.作用効果＞以上説明したよう
に、板状の隔壁板４３で処理室１０内を仕切ることで形
成されたバッファ室４５を配設することで、バッファ室
４５のガス吹き出し面積を増やすことができ、ウェハに
対してより均一なガス供給が可能となり、ウェハ面内で
のより均一なエッチングが可能となる。

【０２０１】＜Ｅ−３.変形例＞上に説明したドライエ
ッチング４００、および実施の形態１〜４において説明
したドライエッチング１００〜３００においては、複数
種類のガスをパルス的に供給するため複数のガス系を設
け、それを共通のガス導入孔に接続しているが、パルス
ガスバルブからガス導入孔までのガス配管長が長く、コ
ンダクタンスが小さい場合は、複数のガス系統の圧力の
微小な差異やバルブ動作の開閉タイミングによって、１
つのパルスガスバルブから放出されたガスが、他のパル
スガスバルブに逆流する現象が発生する可能性がある。

【０２０２】この現象は、複数のガス系統にそれぞれに
対応してパルスガスバルブが設けられていない場合に特
に顕著である。この現象を図２０を用いて説明する。

【０２０３】図２０は、Ｃｌ₂ガスおよびＢＣｌ₃ガスを
供給する２系統のガス系に共通に接続した１個のパルス
ガスバルブを、繰り返し周波数１Ｈｚで動作させた場合
の両ガスの流量の変動を、横軸を時間、縦軸を流量とし
て示している。なお、それぞれのガス流量は、パルスガ
スバルブよりも上流側（ガス供給源側）に配設されたマ
スフローメータの値である。

【０２０４】図２０に示すように、パルスガスバルブの
動作開始当初は、それぞれのガス流量は１Ｈｚで周期的
に変動しながら安定していたが、パルスガスバルブの動
作開始後約６０秒経過した時点（図中のＡ点）以降は、
ＢＣｌ₃のガス流量は徐々に増加し、しかも、流量の最
低値（マスフローメータの出力値）が（０よりも）プラ
ス側にシフトし、逆に、Ｃｌ₂ガスのガス流量は徐々に
減少し、しかも流量の最低値が（マスフローメータの出
力値）（０よりも）マイナス側にシフトし、ガスが逆流
する現象が発生した（この例では、Ｃｌ₂ガス系にＢＣ
ｌ₃ガスが逆流している）。

【０２０５】このように、複数のガス系統を持つ場合
で、パルスガスバルブがガス系統数より少ない場合はも
ちろん、パルスガスバルブがガス系統に対応して設けら
れている場合でも、ガスの逆流現象が発生する可能性が
ある。

【０２０６】このような現象を防止するためには、それ
ぞれのガス系に逆流防止弁を設けるようにすれば良い。

【０２０７】図２１にガスパルス供給系ＧＬ１およびＧ
Ｌ２の最下流（パルスガスバルブ６３ａおよび６３ｂの
後）に逆流防止弁６５ａおよび６５ｂを設けたドライエ
ッチング装置４００Ａを示す。なお、ドライエッチング
装置４００Ａのその他の構成は、図１９に示すドライエ
ッチング装置４００と同じである。

【０２０８】このような構成とすることで、他のガス系
統へのガスの逆流が防止されて制御性の良いエッチング
処理が可能となる。

【０２０９】なお、逆流防止弁は市販製品を使用すれば
良い。例えば、ＮＵＰＲＯ（ニュプロ）社のポペット式
止弁などが使用可能で、これは、配管に接続するための
コネクタを有しているので、取り付けが簡単である。

【０２１０】＜Ｆ.実施の形態６＞図１９に示した実施
の形態５のドライエッチング装置４００においては、板
状の隔壁板４３で処理室１０内を仕切ることで形成され
たバッファ室４５を配設することで、バッファ室４５の
ガス吹き出し面積を増やして、ウェハに対してより均一
なガス供給を可能とするものであったが、複数のガスを
バッファ室を介してパルス的に反応室４４に導入する場
合、バッファ室が単一である場合には、ガスの性状によ
って反応室への導入のされ方が異なり、たとえ複数のパ
ルスガスバルブを同期して動作させても、反応室には同
期してガスが供給されない状態が生じることがある。

【０２１１】これを解消するには、ガスの種類別にバッ
ファ室を設けた構成が有効である。以下、その構成につ
いて説明する。

【０２１２】＜Ｆ−１.装置構成＞本発明に係る実施の
形態６として、図２２にガスの種類別にバッファ室を設
けたドライエッチング装置５００の部分構成を示す。な
お、図２２においては、特徴部に関連する構成だけを示
し、図１９に示したドライエッチング装置４００と同様
の構成は省略している。

【０２１３】図２２に示すように処理室１０は、板状の
隔壁板４３で処理室１０内を仕切ることで形成されたバ
ッファ室４５ａと、当該バッファ室４５ａの内部に設け
られたバッファ室４５ｂおよび４５ｃの独立バッファ室
を有した構成となっている。バッファ室４５ａにはガス
配管１９ａおよび１９ｂが接続され、ガス配管１９ａか
らはガス導入孔６６ａを介してバッファ室４５ａ内にガ
スが供給される構成となっている。なお、バッファ室４
５ａも独立バッファ室と呼称できる。

【０２１４】ガス配管１９ｂはバッファ室４５ｂおよび
４５ｃに接続されるように分岐しており、ガス配管１９
ｂからバッファ室４５ｂおよび４５ｃ内にガスが供給さ
れる構成となっている。

【０２１５】なお、ガス配管１９ａおよび１９ｂは、図
１９に示したガスパルス供給系ＧＬ１およびＧＬ２に接
続されるが、ガス配管１９ａがガスパルス供給系ＧＬ１
に接続されるように限定されるものではない。

【０２１６】バッファ室４５ｂおよび４５ｃは、複数の
ガス吹き出し孔のうちガス吹き出し孔４２ｂの上部を覆
うように設けられ、バッファ室４５ｂおよび４５ｃに導
入されたガスはガス吹き出し孔４２ｂから反応室４４に
向けて放出されることになる。一方、バッファ室４５ａ
に導入されたガスはガス吹き出し孔４２ａから反応室４
４に向けて放出されることになる。

【０２１７】ここで、図２３に隔壁板４３を反応室４４
側から見た状態を示す。図２３においては明確化のた
め、ガス吹き出し孔４２ａを白丸で、ガス吹き出し孔４
２ｂを黒丸で示す。

【０２１８】図２３に示すように、ガス吹き出し孔４２
ａおよび４２ｂは同心状に交互に配列されており、バッ
ファ室４５ｂは中央のガス吹き出し孔４２ｂのみを覆う
ように円筒形状をなし、バッファ室４５ｂは中央のガス
吹き出し孔４２ｂから数えて３列目のガス吹き出し孔４
２ｂの配列を覆うように円環状をなしている。ここで、
図２４にバッファ室４５ａ、バッファ室４５ｂおよび４
５ｃの斜視断面図を示す。

【０２１９】また、バッファ室４５ａ、バッファ室４５
ｂおよび４５ｃの形成手順の一例を図２５を用いて説明
する。バッファ室４５ａ、バッファ室４５ｂおよび４５
ｃは、まず、ガス吹き出し孔４２ａおよび４２ｂを有す
る隔壁板４３上にバッファ室４５ｂおよび４５ｃ（ガス
配管１９ｂ取り付け済み）となる円筒形および中空円環
の構造物を気密に接続し、それを、バッファ室４５ａと
なる上部処理室１０ａに気密に接続することで得ること
ができる。上部処理室１０ａには、ガス導入孔６６ａお
よび６６ｄが設けられており、ガス導入孔６６ａにはガ
ス配管１９ａを挿入し、ガス導入孔６６ｄを貫通するよ
うにガス配管１９ｂを挿入し、その後、ガス導入孔６６
ａおよび６６ｄの周囲を気密溶接、あるいは気密ロウ付
けする。なお、反応室４４となる下部処理室（図示せ
ず）と上部処理室１０ａとの気密接続も必要であること
は言うまでもない。

【０２２０】＜Ｆ−２.作用効果＞このように、隔壁板
４３の中心から同心状に配設された複数のガス吹き出し
孔を２種類に区分し、一方のガス吹き出し孔を覆うよう
な独立したバッファ室を設けることで、２種類のガス吹
き出し孔から、それぞれ異なったガスを放出できる。そ
のため、それぞれのガス供給状態をシミュレーションす
ることが容易となり、反応室４４へのガス供給量、圧力
等を正確に制御することが可能となる。

【０２２１】また、同心状にガス吹き出し孔を配置する
ことで円形のウェハ面内にそれぞれのガスを均一に供給
することが可能となる。

【０２２２】＜Ｆ−３.変形例１＞以上の説明において
は、ガス吹き出し孔を同心状に配列し、１の配列では同
種のガスを放出する構成を例に採ったが、ガスをウェハ
面内に均一に供給できるのであればこれに限定されるも
のではなく、図２６に示すように、同じ同心列上のガス
吹き出し孔において、放出するガスの種類が交互に異な
っているような構成であっても良い。

【０２２３】この場合、ガス吹き出し孔４２ｂを覆うバ
ッファ室の形状は、例えば図２６に破線で示すバッファ
室４５ｄおよび４５ｅのように複雑なものとなる。

【０２２４】また、反応室４４に導入するガスの種類が
増えた場合には、それに対応してバッファ室を増やし、
複数種類のガスがバッファ室内で混合しないようにす
る。

【０２２５】＜Ｆ−４.変形例２＞以上においては、バ
ッファ室の個数がガスの種類と同じ例を説明したが、ガ
ス吹き出し孔ごとに独立したバッファ室を有する構成と
しても良い。

【０２２６】図２７に、ガス吹き出し孔ごとに独立した
バッファ室を有するドライエッチング装置６００の部分
構成を示す。なお、図２７においては、特徴部に関連す
る構成だけを示し、図１９に示したドライエッチング装
置４００と同様の構成は省略している。

【０２２７】図２７に示すように処理室１０は、複数の
ガス吹き出し孔のそれぞれに対応した複数のバッファ室
を有している。図２７にはその一部を示しており、隔壁
板４３の中心線上に配列されたガス吹き出し孔４２１〜
４２６のそれぞれを覆うように、バッファ室４５１〜４
５７（独立バッファ室）が配設されている。そして、バ
ッファ室４５２、４５４、４５６にはガス配管１９ｄが
分岐接続され、バッファ室４５１、４５３、４５５、４
５７にはガス配管１９ｅが分岐接続されている。なお、
ガス配管１９ｄおよび１９ｅは、図１９に示したガスパ
ルス供給系ＧＬ１およびＧＬ２に接続されるが、ガス配
管１９ｄがガスパルス供給系ＧＬ１に接続されるように
限定されるものではない。

【０２２８】図２８に、ドライエッチング装置６００を
バッファ室側から見た斜視図を示す。各バッファ室は円
筒形状をなし各ガス吹き出し孔の上部を覆うように１対
１で隔壁板４３上に配設されている。なお、図２９にお
けるＡ−Ａ線での断面図が図２７である。

【０２２９】また、図２８における矢示Ｂ方向から見た
構成を図２９に示す。図２９においてガス吹き出し孔
は、隔壁板４３において同心状に配列され、１の同心列
では同種のガスを放出する構成となっている。なお、図
２９においては明確化のため、ガス吹き出し孔の種類を
白丸と黒丸で示す。なお、白丸のガス吹き出し孔（例え
ば符号４２１、４２３、４２５、４２７）はガス配管１
９ｅから供給されるガスを放出し、黒丸のガス吹き出し
孔（例えば符号４２２、４２４、４２６）はガス配管１
９ｄから供給されるガスを放出する。

【０２３０】このように、ガス吹き出し孔ごとに独立し
たバッファ室を有する構成とすることで、ウェハ面に対
するガス供給をより均一に行うことが可能となる。

【０２３１】また、各バッファ室に対応してガス制御手
段（流量調整器、圧力調整器等）を設けることで、各バ
ッファ室からのガス放出量を個々に、かつ正確に制御す
ることもできる。

【０２３２】＜Ｆ−５.変形例３＞以上説明した実施の
形態６および、その変形例においては、ガス吹き出し孔
の径は全て同一の例を示したが、必ずしも同一である必
要はなく、中心から周辺に向かうに従い、径を小さくし
ても良い。このようにすることで同心円状に等間隔にガ
ス吹き出し孔を配置した場合に、周辺に近づくほどガス
吹き出し孔数が増える効果を相殺し、ウェハへのガス供
給の均一性を保つ効果を得られる。

【０２３３】また、放出するガスの種類によって、孔の
径、個数を変化させることにより、エッチング速度や形
状の均一性を向上させることも可能である。

【０２３４】例えば、大口径のウェハにおいてアルミニ
ウム配線のエッチングを行う場合、中心部では反応生成
物が滞留し、新規のエッチングガスの供給が妨げられ、
エッチング速度が低下し、堆積性物質が側壁の過剰に付
着することがある。

【０２３５】一方、外周部においては、ガスの置換効果
が中心部と比較して過剰で、エッチング速度は早いが、
堆積性物質の側壁への付着量が少なく、サイドエッチン
グが発生することがある。

【０２３６】このために、中心部では、エッチングガス
である塩素ガスを放出するガス吹き出し孔の個数を増や
す、あるいは孔径を拡大する。逆に、周辺部では塩素ガ
スを放出するガス吹き出し孔の個数を減らす、あるいは
孔径を縮小する構成とし、また、堆積性のガス（例えば
ＢＣｌ₃、ＣＦ₄、ＣＨＦ₃、ＣＨ₄等）については、中心
部ではそれを放出するガス吹き出し孔の個数を増やす、
あるいは、孔径を拡大し、逆に周辺部ではガス吹き出し
孔の個数を減らす、あるいは孔径を縮小する構成とする
ことで、大口径ウェハのエッチング速度やエッチング形
状の均一性を向上させることができる。

【０２３７】また、ガス吹き出し孔の形状は円形に限定
されるものではなく、孔の端部の電界集中による異常放
電発生の可能性がない形状であれば良い。

【０２３８】また、１のバッファ室に複数のガス吹き出
し孔を有する構成においては、その複数のガス吹き出し
孔が全て同じ形状である必要はなく、ガスをウェハ面内
に均一に供給できるように場所によって形状が異なって
いても良い。

【０２３９】＜Ｇ.実施の形態７＞以上説明した実施の
形態１〜６においては、例えば図１９に示すドライエッ
チング装置４００のように、高周波電極２０と隔壁板４
３とを電極として高周波電源２３から供給されるＲＦ電
力により、容量結合による放電でプラズマ３０を生成し
ていたが、ＲＦ放電によるプラズマの生成方法はこれに
限定されるものではなく、例えば、誘導結合による放電
でプラズマを生成するようにしても良い。

【０２４０】以下、本発明に係る実施の形態７として、
誘導結合放電によるプラズマ生成手段を備えたドライエ
ッチング装置７００について図３０を用いて説明する。

【０２４１】＜Ｇ−１.装置構成＞図３０に示すように
ドライエッチング装置７００においては、処理室１０の
反応室４４の側壁の一部をリング状の誘電体板５３、例
えば石英あるいはセラミックスで構成し、誘電体板５３
の周囲に高周波コイル５２を巻回し、当該高周波コイル
５２に高周波電源５１から高周波電流を供給することで
コイル近傍に誘導電磁界を発生させ、これにより反応室
４４内にプラズマを生成し誘導結合放電、エッチングに
使用する。なお、図１９に示したドライエッチング装置
４００と同一の構成については同一の符号を付し、重複
する説明は省略する。

【０２４２】なお、高周波電源２３から高周波電極２０
に供給されるＲＦ電力は、プラズマ生成用ではなく、誘
導結合放電によって生成されたプラズマからイオン等を
ウェハに引き付けるためのバイアス電圧生成に使用さ
れ、その周波数はイオンが電圧の変化に追従できる程度
（数百ｋＨｚ程度）に設定される。

【０２４３】また、高周波電源２３、ブロッキングコン
デンサ２２およびインピーダンス整合器２１を設けず、
高周波電極２０を接地電位とした構成であっても良い。

【０２４４】また、高周波コイル５２の形状は必ずしも
断面が円形である必要はなく、矩形であっても良い。

【０２４５】また、コイルの発熱対策としてコイル内部
に水等の冷媒を流し、冷却を行うことにより大電流をコ
イルに印加できるようにして、大口径ウェハの処理に対
応できるようにしても良い。

【０２４６】＜Ｇ−２.作用効果＞このような方法で生
成されたプラズマは、空間電位が低く、電界ドリフトに
よるプラズマ中からの電子の損失が少なくなるため、図
１９に示したドライエッチング装置４００と比べて、比
較的低いＲＦ電力で、かつ高真空でのプラズマ生成が可
能となる。

【０２４７】また、プラズマ生成のための外部磁場を必
要としないため、装置構成が簡単になりコスト的に安価
になる。

【０２４８】＜Ｈ.実施の形態８＞以上説明した実施の
形態１〜７においては、ＲＦ放電により生成したプラズ
マを利用するドライエッチング装置を示したが、プラズ
マの生成はＲＦ放電に限定されるものではなく、例えば
マイクロ波放電により生成しても良い。

【０２４９】以下、本発明に係る実施の形態８として、
マイクロ波放電によるプラズマ生成手段を備えたドライ
エッチング装置８００について図３１および図３２を用
いて説明する。

【０２５０】＜Ｈ−１.装置構成＞図３１に示すように
ドライエッチング装置８００においては、処理室１０の
反応室４４の側壁の一部を誘電体板５３、例えば石英あ
るいはセラミックスで構成し、誘電体板５３を覆うよう
にマイクロ波を伝達する導波管５５を処理室１０の周囲
に配設する。そして、図示しないマイクロ波電源より導
波管５５を通してマイクロ波を伝達し、誘電体板５３を
透過して反応室４４内にマイクロ波電界を導入して反応
室４４内にプラズマを生成し、エッチングに使用する。
なお、図１９に示したドライエッチング装置４００と同
一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は
省略する。

【０２５１】図３２にドライエッチング装置８００の斜
視図を示す。図３２に示すように導波管５５は処理室１
０を取り囲み、その一方端にはマイクロ波電源５６が接
続されている。なお、図３２に矢示するマイクロ波の進
行方向の他方端には仕切板が設けられている。これから
判るように、誘電体板５３の形状は図３１に示すような
矩形の断面形状を有するリング状である。なお、処理室
１０の真空排気口や、高周波電極等の図示は省略してい
る。

【０２５２】＜Ｈ−２.作用効果＞マイクロ波電界によ
るプラズマ生成法は、圧力が比較的高い領域、１Ｔｏｒ
ｒ〜数Ｔｏｒｒ程度の領域で均一性の良いプラズマの生
成が可能で、大口径ウェハの処理に有効である。

【０２５３】＜Ｈ−３.変形例＞以上説明したドライエ
ッチング装置８００においては、誘電体板５３は導波管
５５の開口面積とほほ同じ大きさ（面積）を有していた
が、誘電体板５３の面積を導波管５５の開口面積よりも
小さくすることでマイクロ波電界を強めるようにしても
良い。その構成をドライエッチング装置８００Ａを示す
図３３を用いて説明する。

【０２５４】図３３において反応室４４の側壁のうち、
導波管５５で覆われた部分の一部は、導波管５５の開口
面積よりも小さな誘電体板５３Ａで構成され、残りの部
分は導電体（金属）の遮蔽物（アイリスと呼称）５７で
構成されている。誘電体板５３Ａおよびアイリス５７の
形状は共にリング状である。なお、アイリス５７を反応
室４４の壁面の一部で兼用するようにしても良い。

【０２５５】一般に導波管の寸法はマイクロ波の伝達モ
ードが基本モードとなるように設計され、その出口であ
る誘電体の面積を導波管の開口面積とほぼ同じとするこ
とで、基本モードのマイクロ波が導入されることになる
が、ドライエッチング装置８００のように誘電体板５３
Ａの面積を導波管５５の開口面積よりも小さくし、残り
をアイリス５７とすることで、マイクロ波が擾乱を受け
て導波管５５内に基本モード以外の高次モードが発生す
る。この高次モードにより、アイリス５７の近傍に高電
界が発生し、これが反応室４４内に導入されることで放
電が容易になるという特徴を有している。

【０２５６】また、アイリス５７はインピーダンス素子
としての機能も有し、反応室４４の圧力が大きく変動す
る本願発明において、インピーダンス整合を容易にでき
る。

【０２５７】＜Ｉ.実施の形態９＞以上説明した実施の
形態１〜８においては、例えば図１９に示すドライエッ
チング装置４００のようにバッファ室４５は処理室１０
の上方に配置され、隔壁板４３に設けられガス吹き出し
孔４２から下方に放出されている。しかし、隔壁板４３
を放電のための電極として使用しないＲＦ放電、および
マイクロ波放電を利用するドライエッチング装置におい
てはバッファ室を処理室の上方に配置する必要はなく、
処理室の側壁にバッファ室を配設するようにしても良
い。

【０２５８】以下、本発明に係る実施の形態９として、
マイクロ波放電によるプラズマ生成手段を備え、処理室
の側壁にバッファ室を配設したドライエッチング装置９
００について図３４および図３５を用いて説明する。

【０２５９】＜Ｉ−１.装置構成＞図３４に示すドライ
エッチング装置９００は、側壁の一部がバッファ室８１
の隔壁板８２で構成され、上面の一部がマイクロ波導入
窓となる誘電体５８で構成され、当該誘電体板５９を覆
うように導波管５８が接続された処理室１０Ａを備えて
いる。また、処理室１０Ａの上面近傍には処理室１０Ａ
内に垂直方向の磁界を印加し、マイクロ波との相互作用
で、ＥＣＲ放電プラズマを生成する円筒状の磁場生成コ
イル８０Ｂが設置されている。なお、図１９に示したド
ライエッチング装置４００と同一の構成については同一
の符号を付し、重複する説明は省略する。

【０２６０】図３５にドライエッチング装置９００の斜
視図を示す。図３５に示すようにバッファ室８１は独立
したバッファ室８１ａおよび８１ｂで構成され、バッフ
ァ室８１ａは処理室１０Ａの側壁の一部を構成するリン
グ状の隔壁板８２に沿って形成された複数のガス吹き出
し孔４２ａを覆うように配設され、バッファ室８１ｂは
隔壁板８２に沿って形成された複数のガス吹き出し孔４
２ｂ（図示せず）を覆うように配設されている。そし
て、バッファ室８１ａおよび８１ｂには、それぞれ複数
のガス配管１９ａおよび１９ｂが接続されている。

【０２６１】なお、ガス配管１９ａおよび１９ｂは、図
１９に示したガスパルス供給系ＧＬ１およびＧＬ２から
分岐して接続されるが、ガス配管１９ａがガスパルス供
給系ＧＬ１に接続されるように限定されるものではな
い。

【０２６２】＜Ｉ−２.作用効果＞このように構成され
たドライエッチング装置９００において、これまでの実
施の形態と同様に、バッファ室８１ａおよび８１ｂに、
それぞれガスをパルス的に導入すると、リング形状の隔
壁板８２に設けられた複数のガス吹き出し孔４２ａおよ
び４２ｂより反応室４４にパルス的に導入されることに
なる。このときに、反応室４４に２.４５ＧＨｚのマイ
クロ波をマイクロ波電源（図示せず）より導波管５８を
介して導入し、磁場生成コイル８０Ｂにより処理室１０
Ａ内に８７５ガウスの磁界を印加すると、ＥＣＲプラズ
マが生成される。

【０２６３】ＥＣＲプラズマは、１ｍＴｏｒｒ以下の真
空度でも放電を維持できることから、より微細なパター
ンの異方性エッチングが可能となる。

【０２６４】また、複数のガス配管１９ａおよび１９ｂ
によりバッファ室８１ａおよび８１ｂにガス供給を行う
ことで、処理室内のウェハ表面へのガス供給が均一にな
り、エッチング均一性を向上できる。

【０２６５】＜Ｉ−３.変形例１＞バッファ室８１は、
バッファ室８１ａおよび８１ｂの２つを有するので、２
種類のガスを独立して導入することができるが、バッフ
ァ室８１ａおよび８１ｂ内に垂直な仕切りを設けて分割
することで、独立したバッファ室の個数を増やし、さら
に多くの種類のガスを独立して導入するようにしても良
い。

【０２６６】また、バッファ室８１は処理室１０Ａの外
周に突出するように配設されているが、処理室１０Ａの
内側に突出するように配設しても良く、その場合は装置
全体を小型にできる。

【０２６７】処理室内に８７５ガウスの磁場を生成する
手段は、電磁コイルに限定されるものではなく、永久磁
石を用いても良い。

【０２６８】＜Ｉ−４.変形例２＞ドライエッチング装
置９００においては矩形の導波管５８の開口面積にほぼ
等しい大きさの誘電体板５９を介して処理室１０Ａにマ
イクロ波を導入する構成を示したが、生成するプラズマ
の均一性を向上させるために誘電体の面積を大きくした
構成としても良い。

【０２６９】図３６に誘電体の面積を大きくしたドライ
エッチング装置９００Ａの構成を示す。なお、図３４に
示したドライエッチング装置９００と同一の構成につい
ては同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

【０２７０】図３６に示すように、誘電体板５９Ａの面
積は誘電体板５９よりも大きくなり、導波管５８Ａは、
誘電体板５９Ａを覆うように先端部が誘電体板５９Ａの
側に向けて広がったテーパ状の断面形状を有している。
なお、一般的に導波管の断面形状は矩形であるが、導波
管５８Ａの先端部で矩形−円形変換器（図示せず）を用
いて、それ以降の導波管の断面形状を円形とすることで
プラズマの均一性を向上できる。なお、全域に渡って断
面形状が円形の導波管を使用する場合は矩形−円形変換
器が不要であることは言うまでもない。

【０２７１】＜Ｊ.実施の形態１０＞以上説明した実施
の形態９においては、マイクロ波を導波管から直接に処
理室、すなわち反応室内に導入する構成について説明し
たが、マイクロ波を一旦、キャビティと呼ばれる室内に
導入し、反応室での電界強度を高めるようにした構成を
採っても良い。

【０２７２】以下、本発明に係る実施の形態１０とし
て、キャビティを備えたドライエッチング装置１０００
について図３７および図３８を用いて説明する。

【０２７３】＜Ｊ−１.装置構成＞図３７に示すドライ
エッチング装置１０００は、側壁の一部がバッファ室８
１の隔壁板８２で構成され、バッファ室８１より上部の
空間が平板状の誘電体板５９Ｂで仕切られてキャビティ
ＣＢ（空洞共振室）となり、誘電体板５９Ｂより下部が
反応室４４となった処理室１０Ｂを備えている。また、
キャビティＣＢの上面の一部には開口部ＯＰが設けられ
導波管５８が接続されている。

【０２７４】なお、図３４に示したドライエッチング装
置９００と同一の構成については同一の符号を付し、重
複する説明は省略する。

【０２７５】図３８にドライエッチング装置１０００の
斜視図を示す。キャビティＣＢは円筒形をなしている。
通常、キャビティの形状は、放電開始可能な均一な電界
強度を得るために、マイクロ波が共振する空洞共振構造
に設定する。キャビティの形状は円筒形でも矩形でも良
いが、円筒形の場合は基本波のＴＥ１１モードが励振さ
れ、励振波長の山、すなわちマイクロ波強度が高い部分
が、反応室４４のウェハ５０の上方に１つ以上形成され
るようにキャビティＣＢおよび反応室４４の寸法を決定
する。なお、図３７において誘電体板５９Ｂの径は処理
室１０Ｂの内径と同一であるが、誘電体板の外周部を導
体板に換え、誘電体板の径を小さくすることで空洞共振
の効果を向上させることもできる。

【０２７６】＜Ｊ−２.作用効果＞以上説明したよう
に、マイクロ波をキャビティＣＢに導入し、空洞共振に
より反応室４４内でのマイクロ波の電界強度を高めるこ
とで、放電開始を容易にできるとともに、放電を安定し
て維持することができる。

【０２７７】＜Ｊ−３.変形例１＞図３７を用いて説明
したドライエッチング装置１０００は、バッファ室８１
より上部の空間が平板状の誘電体板５９Ｂで仕切られて
構成されたキャビティＣＢを有していたが、誘電体の形
状を平板状ではなく、半球状としても良い。

【０２７８】図３９に、このような構成のドライエッチ
ング装置１１００を示す。図３９に示すようにドライエ
ッチング装置１１００は、半球状の誘電体板５９Ｃによ
りバッファ室８１より上部の空間が仕切られてキャビテ
ィＣＢ１となり、誘電体板５９Ｃより下部が反応室４４
となった処理室１０Ｃを備えている。なお、図３４に示
したドライエッチング装置９００と同一の構成について
は同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

【０２７９】ドライエッチング装置１１００は誘電体板
５９Ｃが半球状となっており、平板で構成した場合に比
べて厚みを薄くでき、また、半球の内側の空間にマイク
ロ波強度が高い部分を形成すれば、誘電体板５９Ｃの近
傍にまでウェハ５０を近づけることができ、反応室４４
の容積を低減することもできる。

【０２８０】また、磁場生成手段を有さない構成となっ
ており、非ＥＣＲ装置となっている、従って装置を小型
化できるとともに、コスト的に安価となる利点を有して
いる。

【０２８１】なお、放電可能な最低圧力はＥＣＲプラズ
マを用いた場合に比べて高くなり、約１００ｍＴｏｒｒ
以上となるが、プラズマの均一性は良好であり、大口径
ウェハの処理に有効である。

【０２８２】＜Ｊ−４.変形例２＞また、図３７を用い
て説明したドライエッチング装置１０００から磁場生成
手段を削除した構成によっても上記と同様の効果を得ら
れる。このような構成のドライエッチング装置１０００
Ａを図４０に示す。非ＥＣＲ装置となるので、放電可能
な最低圧力はＥＣＲプラズマを用いた場合に比べて高く
なり、約１００ｍＴｏｒｒ以上となるが、プラズマの均
一性は良好となる。

【０２８３】＜Ｋ.実施の形態１１＞例えば、図１を用
いて説明したドライエッチング装置１００のガスパルス
供給系ＧＬ１およびＧＬ２においては、先に説明した圧
力の微小な差異やバルブ動作の開閉タイミングによって
発生するガスの逆流現象以外に、パルスガスバルブの背
圧変動によるガス流量の変化が懸念される。

【０２８４】パルスガスバルブの背圧が何らかの原因で
上昇すると、パルスガスバルブから反応室へ導入される
ガス量が多くなり、その結果、反応室の圧力は所定の設
定値より高くなる。ドライエッチングにおいては、処理
中の圧力変動は、プラズマ条件の変動の原因となり、エ
ッチング反応に変化を及ぼす。

【０２８５】ドライエッチング装置１００では、圧力検
出器により検出した圧力に基づいてガス圧力調整器を動
作させて調整しているが、図５に示すように、パルスガ
スバルブはミリ秒レベルの高速動作を行うために、圧力
制御に時間遅れが生じ、十分な制御ができない可能性が
ある。

【０２８６】以下、図４１を用いて、パルスガスバルブ
の背圧変動を防止して、ガスを安定してパルス状に供給
する構成について説明する。

【０２８７】＜Ｋ−１.装置構成＞図４１はガスパルス
供給系の部分構成を示す図であり、パルスガスバルブ６
３の上流側（ガス供給源側）に、背圧変動を防止するた
めのリザーバタンク９０（貯気室）を備え、さらに上流
側にはガス圧力調整器６１を備えている。なお、リザー
バタンク９０とガス圧力調整器６１との間にはマスフロ
ーメータを配設しても良い。

【０２８８】次にリザーバタンク９０の機能について説
明する。図示しないガス供給源から供給されたガスは、
ガス圧力調整器６１を通ってリザーバタンク９０に蓄え
られる。

【０２８９】この際、リザーバタンク９０内の圧力はリ
ザーバタンク９０に取り付けられた圧力検出器９１によ
り検出され、ガス圧力調整器６１にフィードバックさ
れ、ガス圧力調整器６１はリザーバタンク９０内の圧力
が所定の値になるように圧力制御する。

【０２９０】＜Ｋ−２.作用効果＞リザーバタンク９０
はパルスガスバルブ６３を流れるガス流量に比較して十
分大きな容積を持つように構成されている。すなわち、
リザーバタンク９０の容積は、エッチング処理に必要な
ガス流量の１００倍程度、例えば、パルスガスバルブか
ら１０〜１００ｓｃｃｍ程度のガスがパルス的に流れる
のであれば、リザーバタンク９０の容積は、数リッター
以上に設定される。従って、パルスガスバルブ６３の背
圧は容易に変化せず、パルスガスバルブ６３から処理室
に導入されるガス流量を所定の条件に維持することがで
き、処理室内の圧力を所定の条件に維持してドライエッ
チング処理を安定に行うことができる。

【０２９１】＜Ｌ.実施の形態１２＞例えば実施の形態
１で説明したように、処理室１０にガスをパルス的に導
入すると処理室１０の反応室４４の圧力は図３に示すよ
うに大きく変動する。これに同期してプラズマのインピ
ーダンスも大きく変動する。通常、インピーダンス整合
器２１は自動整合動作を機械的に行うために、インピー
ダンス変動の周期、つまりパルスガスバルブのＯＮ・Ｏ
ＦＦの周期に追随できないことがある。このためにイン
ピーダンスの不整合によるＲＦ電力の反射が発生し、エ
ッチング条件の変動やプロセス条件に制約が生じる場合
や、ＲＦ電力の反射が大きくなり過ぎて、インターロッ
ク機構により装置が停止したりすることがある。

【０２９２】また、例え、パルスガスバルブのＯＮ・Ｏ
ＦＦの周期に合わせて自動整合が可能であるとしても、
インピーダンス整合器２１は、その内部のキャパシタン
ス（Ｃ）やインダクタンス（Ｌ）等の制御素子を機械的
に切り替えるなどして変化させることでインピーダンス
整合を行っており、これらの部品を周期的に高速に切り
替えることは、これらの磨耗等による故障やインピーダ
ンス整合器２１の寿命を短縮することにつながる。

【０２９３】＜Ｌ−１.動作＞以下、図４２を用いて、
安定してインピーダンス整合を行う方法について説明す
る。

【０２９４】図４２（ａ）においては反応室の圧力変化
を示し、図４２（ｂ）においてはパルスガスバルブの動
作タイミングの一例を示し、図４２（ｃ）においてはイ
ンピーダンス整合器の制御モードを示している。

【０２９５】通常、インピーダンス整合器は自動モード
（auto mode）で使用されるが、反応室４４の圧力をモ
ニタしておき、パルスガスバルブがＯＦＦされ、ガスの
処理室（すなわちバッファ室）への導入が終わり、反応
室内の圧力が低下し、放電維持下限圧力程度まで低下し
た段階でインピーダンス整合器の自動モードを手動モー
ド（manual mode）に切り替え、整合動作を停止させ
る。すなわち、反応室内の圧力が図４２（ａ）に波線で
示す切り替え圧力Ｐに達した時点で、インピーダンス整
合器を手動モードに切り替え、ＣおよびＬは、その時点
でのプラズマのインピーダンスに対応した値に固定され
る。

【０２９６】なお、パルスガスバルブがＯＮされ、反応
室４４の圧力が切り替え圧力Ｐに達した場合は、インピ
ーダンス整合器を自動モードにする。

【０２９７】＜Ｌ−２.作用効果＞このように、自動イ
ンピーダンス整合を行わない不感時間を設けるような制
御を行うことで、反応室内の圧力が低下して放電維持が
難しくなり、インピーダンス整合器の自動制御が不能状
態に陥る、あるいはインピーダンス変化が早過ぎてイン
ピーダンス整合器の自動整合動作が追随できず、制御不
能状態に陥り、ＣやＬの制御素子が制御限界まで動作す
る等の誤動作を防ぐことができる。

【０２９８】そのため、再度、パルスガスバルブがＯＮ
し、処理室の圧力が上昇した際にもインピーダンス整合
動作が容易にしかも高速に行われ、エッチング処理に不
具合が生じることが防止される。

【０２９９】また、インピーダンス整合器内のＣやＬの
制御素子を制御限界まで動作させることがないので、制
御素子の機械的な動作範囲が狭くなり、損耗が小さくな
り、寿命を延ばすことができる。

【０３００】なお、インピーダンス整合器を手動モード
に切り替えると、整合動作の停止後も処理室の圧力は低
下するため、インピーダンス不整合によるＲＦ電力の反
射が発生するが、ガス圧力が低く圧力の時間変化が小さ
な領域で切り替えを行えば、例えば化学反応主体のアル
ミニウム等の金属配線ではエッチング反応はほとんど進
行せず、また、反応生成物の排気が行われているのでエ
ッチング処理に問題は発生しない。なお、図４２（ａ）
に波線で示す切り替え圧力Ｐは、例えば２ｍＴｏｒｒ程
度に設定されている。

【０３０１】＜Ｌ−３.変形例＞以上説明したインピー
ダンス整合器の制御方法では、インピーダンス整合器を
手動モードに切り替えた時点でのプラズマのインピーダ
ンスに対応した値にＣおよびＬを固定するようにしてい
たが、インピーダンス整合器を手動モードに切り替えた
時点で、ＣおよびＬを予め定めた値に切り替えるように
しても良い。

【０３０２】このような制御を行うことで、インピーダ
ンス整合器内のＣやＬ等の制御素子の損耗を防止して、
安定したエッチングを実現することができる。

【０３０３】＜Ｍ.実施の形態１３＞例えば実施の形態
１で説明したドライエッチング装置１００においては、
通常、反応室４４に投入されるＲＦ電力は、インピーダ
ンス整合器２１によりインピーダンス整合が図られ、Ｒ
Ｆ電源２３からのＲＦ電力は反射することなくプラズマ
に供給される。しかしながら本発明においては処理室１
０にガスをパルス的に導入するので、処理室１０内の反
応室４４の圧力は大きく、高速（秒オーダ）で変動す
る。これに同期してプラズマのインピーダンスも大きく
変動するので、インピーダンス整合器２１はインピーダ
ンス変動の周期、つまりパルスガスバルブのＯＮ・ＯＦ
Ｆの周期に追随できずＲＦ電力の反射が発生する。しか
もこのインピーダンス変動が秒オーダの高速現象である
ために、ＲＦ反射も同程度の早さで変動し、プラズマ中
へ投入されたＲＦ電力（＝ＲＦ出力−ＲＦ反射）を正確
に見積もることが難しい。

【０３０４】以下、図４３を用いて、プラズマ中へ投入
されたＲＦ電力を正確に知得できるＲＦ電力測定システ
ムについて説明する。

【０３０５】図４３は当該システムの構成を示す概略図
であり、処理室１０の外部に露出した高周波電極２０に
電流測定子９７および電圧測定子９６を取り付けてい
る。なお、電流測定子９７および電圧測定子９６は処理
室１０内部に設けても良い。そして、両者の出力である
電流ｉと電圧ｖを積分装置９５に入力する構成とし、積
分装置９５により積分した値をプラズマ中へ投入された
ＲＦ電力とする。この値は、ドライエッチング装置１０
０の制御系に制御パラメータとして与えることで、正確
なエッチングを実現することができる。

【０３０６】なお、電流測定子９７としては、例えばロ
ゴスキーコイルや、ＣＴ（カレントトランスフォーマ
ー）などを使用でき、ＲＦ電流の流れによって生じる磁
場を検出することでＲＦ電流を測定するものである。

【０３０７】また、電圧測定子９６としては、分圧抵抗
を有した電圧プローブなどを使用する。

【０３０８】＜Ｎ.実施の形態１４＞実施の形態１にお
いて説明したように、エッチング処理終了の判定には、
通常、プラズマ中の活性種からの発光の変化を用いてい
る。すなわち、エッチング対象としてアルミニウム合金
膜が存在する間は、プラズマ中にはアルミニウムのラジ
カルが存在し、それが基底状態に遷移するときに発光す
る。その波長は３９６.２ｎｍであり、この光の強度を
処理室１０の検出窓７２（図１参照）に取り付けた光検
出器７０で検出する。エッチングが終了しエッチング対
象であるアルミニウム合金膜がなくなると、アルミニウ
ムのラジカルの発光強度が低下するので、発光強度の変
化、例えば、変化量、変化率等に基づいてエッチング終
了を判定することができる。

【０３０９】しかし、本発明においては反応室４４への
ガス供給をパルス的に行うため、ガスの供給が止まり反
応室４４の圧力が低くなるとエッチング反応がほぼ停止
する。このためにプラズマ中の活性種から発光が減少
し、通常のエッチング終了判定が困難となる。

【０３１０】以下、図４４〜図４６を用いて、発光の周
期的変動の影響を受けず、安定したエッチングの終了判
定を可能とするエッチング終了判定システムについて説
明する。

【０３１１】＜Ｎ−１.装置構成＞図４４は上記システ
ムをドライエッチング装置４００に取り付けた構成を示
す概略図であり、処理室１０の検出窓７２に光ファィバ
ー８５を取り付け、プラズマからの発光を分光器８６に
導く構成となっている。なお、光ファィバー８５の代わ
りにレンズ、鏡等を用いた光学系によりプラズマからの
発光を分光器８６に導く構成としても良い。

【０３１２】そして、分光器８６の出力は光電子増倍管
８７に与えられて増幅され、エッチング終点判別器８８
に与えられる構成となっている。この光電子増倍管８７
からの出力は上述したように周期的に変動する。

【０３１３】ここでエッチング終点判別器８８は、パル
スガスバルブ６３ａおよび６３ｂを駆動するバルブ駆動
装置６４ａ、６４ｂにパルス信号を与えるパルス発生器
８９から出力されるパルス信号に基づいて、プラズマか
らの発光を取り込む装置である。従って、その取り込み
時間幅を調整することで、プラズマからの発光強度の変
化の影響を受けずに、エッチング終了に伴う発光強度の
低下を検出することが可能となる。以下、その取り込み
タイミングの一例を図４５および図４６を用いて説明す
る。

【０３１４】＜Ｎ−２.動作＞図４５（ａ）において
は、パルス発生器８９からのパルス信号、すなわちパル
スガスバルブの動作タイミングを示し、図４５（ｂ）に
おいてはエッチング終点判別器８８の取り込みタイミン
グを示す。

【０３１５】図４４においては、パルス発生器８９から
のパルス信号に同期してプラズマからの発光を取り込む
例が示されており、取り込み時間幅は１００ｍｓｅｃに
設定されている。

【０３１６】なお、パルス発生器８９からのパルス信号
よりも若干のＤＥＬＡＹ（遅れ）時間を経て信号を取り
込むようにすることでより正確なエッチング終点の判別
が可能となる。この例を図４６を用いて説明する。

【０３１７】図４６（ａ）においては、パルス発生器８
９からのパルス信号、すなわちパルスガスバルブの動作
タイミングを示し、図４６（ｂ）においては、反応室４
４のガス圧力を示し、図４６（ｃ）においては、プラズ
マの発光強度を示し、図４６（ｄ）においては、エッチ
ング終点判別器８８の取り込みタイミングを示し、図４
６（ｅ）においては、取り込まれた発光強度信号の波形
を示す。なお、図４６（ｅ）に示す発光強度信号の積分
値から時間平均値を算出する、あるいは信号のピーク値
を検知することによりエッチング終了判定を行う。な
お、エッチング終点判別器８８にはパーソナルコンピュ
ータなどを使用し、エッチング終了判定はソフトウエア
的にデータ処理することで達成できる。

【０３１８】パルスガスバルブをＯＮして、エッチング
ガスを処理室へ導入してから、実際にエッチングが開始
されるまでに時間差がある場合には、図４６（ｃ）に示
すように、発光強度のピークは、パルスガスバルブをＯ
Ｎした時点からずれて存在する。

【０３１９】従って、図４６（ｄ）に示すようにパルス
発生器８９からのパルス信号よりも所定時間遅れて信号
を取り込むようにすることで、図４６（ｅ）に示すよう
に発光強度のピーク近傍の発光強度信号を得ることがで
き、より正確なエッチング終点判別が可能となる。

【０３２０】＜Ｎ−３.変形例＞エッチング終点判別器
８８によるエッチングの終点判別には、上記で説明した
活性種からの発光信号強度の低下あるいは上昇によるレ
ベル判定方法の他に、活性種からの発光信号強度の変化
によりエッチングの終点判別が可能で、信号の微分波
形、２次微分波形より判定することも可能である。

【０３２１】また、図４４に示すシステムは、１つの分
光器を用い１種類の波長の変化からエッチングの終点判
別を行っているが、複数の分光器を用い、複数の波長の
変化からエッチングの終点判別を行うことも可能で、例
えばエッチングの終点時にある波長の発光強度が上昇す
る場合は、終点時に減少する波長の発光強度信号との積
を取ることで、終点判別の精度を上げることが可能であ
る。

【０３２２】また、上記の判定方法は、ガス種が１種類
でも複数でもガスのＯＮタイミングが同期している場合
について適用される方法であったが、複数種類のガス
で、かつガスＯＮタイミングが異なる場合には、主たる
エッチングガスを選択し、そのガスがＯＮされるタイミ
ングと同期してエッチングの終点判別を行えば良い。

【０３２３】一般的にフッ素、塩素等ハロゲン系ガスが
その主たるエッチングガスにあたり、例えばアルミニウ
ム配線のエッチングの場合は塩素ガス、タングステン配
線の場合はＳＦ₆ガスがそれに相当する。

【０３２４】また、本実施の形態では、発光の検知手段
は分光器８６と光電子増倍管８７の組合せで説明した
が、他の検知手段でも良く、例えば干渉フィルターとＳ
ｉフォトダイオードを用いることで、光電子増倍管に必
要な高電圧電源が不要になり安価な検知システムを構築
できる。

【０３２５】

【発明の効果】本発明に係る請求項１記載のプラズマ処
理装置によれば、バッファ室に例えばエッチングガスを
パルス的に導入し、反応室内のガス圧力を例えば、約
０.１ｍＴｏｒｒ〜約２００ｍＴｏｒｒの範囲で変動さ
せることで、試料中心部と周辺部とでエッチング反応生
成物の排気効率が著しく異なることを防止できるので、
エッチング速度、エッチング形状に差異が発生すること
を防止し、エッチング速度およびエッチング形状の均一
化を図ることができる。また、エッチングパターンの微
細化に伴うＲＩＥラグを低減することができる。また、
バッファ室の複数のガス吹き出し孔から圧力差をつけて
反応室にガスを供給するので、試料に対して均一にガス
を放出でき、プラズマを均一に生成でき、エッチング速
度およびエッチング形状の均一化を図ることができる。

【０３２６】本発明に係る請求項２記載のプラズマ処理
装置によれば、試料に対面したバッファ室が得られ、試
料表面の均一なプラズマ処理を有効に行うことができ
る。

【０３２７】本発明に係る請求項３記載のプラズマ処理
装置によれば、載置台とそれに対面する隔壁板とを電極
としてプラズマを生成するので、均一なプラズマを得る
ことが容易にできる。

【０３２８】本発明に係る請求項４記載のプラズマ処理
装置によれば、高周波の電界方向に直交する磁場を生成
することにより、放電可能な圧力を低下させることがで
き、試料の微細加工に有効となる。

【０３２９】本発明に係る請求項５記載のプラズマ処理
装置によれば、空間電位が低く、電界ドリフトによるプ
ラズマ中からの電子の損失が少なく、比較的低いＲＦ電
力で、かつ高真空（低圧力）でのプラズマ生成が可能と
なる。

【０３３０】本発明に係る請求項６記載のプラズマ処理
装置によれば、圧力が比較的高い領域、例えば１Ｔｏｒ
ｒ〜数Ｔｏｒｒ程度の領域で均一性の良いプラズマの生
成が可能で、大口径ウェハの処理に有効である。

【０３３１】本発明に係る請求項７記載のプラズマ処理
装置によれば、リング状の導電体板がアイリスとして機
能し、マイクロ波が擾乱を受けて導波管内に基本モード
以外の高次モードが発生する。この高次モードにより、
アイリスの近傍に高電界が発生し、これが反応室内に浸
入することで放電が容易になる。また、アイリスはイン
ピーダンス素子としての機能も有し、反応室の圧力が大
きく変動する場合にインピーダンス整合を容易にでき
る。

【０３３２】本発明に係る請求項８記載のプラズマ処理
装置によれば、導波管で覆われる反応室側壁の一部がア
イリスとなるので、構成が簡単になる。

【０３３３】本発明に係る請求項９記載のプラズマ処理
装置によれば、例えば複数の独立バッファ室のそれぞれ
に異なる種類のガスを供給することで、区分ごとにガス
吹き出し孔から、それぞれ異なったガスを放出できる。
そのため、それぞれのガス供給状態をシミュレーション
することが容易となり、反応室へのガス供給量、圧力等
を正確に制御することが可能となる。

【０３３４】本発明に係る請求項１０記載のプラズマ処
理装置によれば、同心状に配列された複数のガス吹き出
し孔の配列単位で異なる種類のガスを供給することが可
能となる。

【０３３５】本発明に係る請求項１１記載のプラズマ処
理装置によれば、複数の独立バッファ室が、それぞれ複
数のガス吹き出し孔に１対１で対応して配設されている
ので、試料面に対するガス供給をより均一に行うことが
可能となる。また、より多くの種類のガスに対応するこ
とができる。

【０３３６】本発明に係る請求項１２記載のプラズマ処
理装置によれば、バッファ室を反応室側壁を取り囲むよ
うに配設することで、載置台に対面する反応室上壁を有
効に利用することができる。

【０３３７】本発明に係る請求項１３記載のプラズマ処
理装置によれば、反応室上壁からマイクロ波を導入する
ことで、反応室内にマイクロ波放電によるプラズマを効
率良く生成できる。

【０３３８】本発明に係る請求項１４記載のプラズマ処
理装置によれば、載置台に対面する反応室上壁側に空洞
共振室を備えるので、空洞共振により反応室内でのマイ
クロ波の電界強度を高めることができ、放電開始を容易
にできるとともに、放電を安定して維持することができ
る。

【０３３９】本発明に係る請求項１５記載のプラズマ処
理装置によれば、空洞共振室を構成する誘電体板が平板
状であるので、構造が単純で、コスト的に安価となる。

【０３４０】本発明に係る請求項１６記載のプラズマ処
理装置によれば、誘電体板を半球状とすることで構造的
に強固になり、厚みを薄くできる。また、半球の内側の
空間にマイクロ波強度が高い部分を形成すれば、誘電体
の近傍にまで試料を近づけることができ、反応室の容積
を低減することができる。

【０３４１】本発明に係る請求項１７記載のプラズマ処
理装置によれば、マイクロ波の電界方向に直交する磁場
が生成されるので、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）
放電が可能となり、ＥＣＲプラズマは、１ｍＴｏｒｒ以
下の真空度でも放電を維持できることから、より微細な
パターンの異方性エッチングが可能となる。

【０３４２】本発明に係る請求項１８記載のプラズマ処
理装置によれば、ガスの種類の数に合わせた個数のバッ
ファ室を配設することで、それぞれのガス供給状態をシ
ミュレーションすることが容易となり、反応室へのガス
供給量、圧力等を正確に制御することが可能となる。

【０３４３】本発明に係る請求項１９記載のプラズマ処
理装置によれば、貯気室をガス流量に比較して十分大き
な容積を持つように構成することでパルスガスバルブの
背圧は容易に変化せず、パルスガスバルブからバッファ
室に導入されるガス流量を所定の条件に維持することが
でき、反応室内の圧力を所定の条件に維持してドライエ
ッチング処理を安定に行うことができる。

【０３４４】本発明に係る請求項２０記載のプラズマ処
理装置によれば、貯気室のガス圧力に基づいてガス圧力
を調整するガス圧力調整器によりガス圧力を一定に保つ
ことができる。

【０３４５】本発明に係る請求項２１記載のプラズマ処
理装置によれば、ガス系統間でのガスの逆流が防止され
て制御性の良いエッチング処理が可能となる。

【０３４６】本発明に係る請求項２２記載のプラズマ処
理装置によれば、パルスガスバルブから放出されたガス
が低蒸気圧のガスである場合、バッファ室までの配管中
でガス圧力の急変を受け、断熱膨張により冷却される
が、配管途中で液化した場合でも、ガス配管を閉塞する
ことが防止できるので、低蒸気圧のガスを配管途中で液
化することなく安定してバッファ室に導入できる。

【０３４７】本発明に係る請求項２３記載のプラズマ処
理装置によれば、反応室内の圧力が低下して放電維持が
難しくなり、インピーダンス整合器の自動制御が不能状
態に陥る、あるいはインピーダンス変化が早過ぎてイン
ピーダンス整合器の自動整合動作が追随できず、制御不
能状態に陥り、キャパシタンスやインダクタンスの制御
素子が制御限界まで動作する等の誤動作を防ぐことがで
きる。そのため、再度、パルスガスバルブがＯＮし、反
応室の圧力が上昇した際にもインピーダンス整合動作が
容易にしかも高速に行われ、エッチング処理に不具合が
生じることが防止される。また、インピーダンス整合器
内の制御素子を制御限界まで動作させることがないの
で、制御素子の機械的な動作範囲が狭くなり、損耗が小
さくなり、寿命を延ばすことができる。

【０３４８】本発明に係る請求項２４記載のプラズマ処
理装置によれば、実用的な不感時間の設定をすることが
できる。

【０３４９】本発明に係る請求項２５記載のプラズマ処
理装置によれば、プラズマ中へ投入されたＲＦ電力を正
確に見積もることができる。

【０３５０】本発明に係る請求項２６記載のプラズマ処
理装置によれば、反応室へのガス供給をパルス的に行
い、ガスの供給が止まり反応室の圧力が低くなるとエッ
チング反応がほぼ停止し、プラズマ中の活性種から発光
が減少した場合であっても、安定したエッチングの終了
判定が可能となる。

【０３５１】本発明に係る請求項２７記載のプラズマ処
理方法によれば、バッファ室に例えばエッチングガスを
パルス的に導入し、反応室内のガス圧力を約０.１ｍＴ
ｏｒｒ〜約２００ｍＴｏｒｒの範囲で変動させること
で、試料中心部と周辺部とでエッチング反応生成物の排
気効率が著しく異なることを防止できるので、エッチン
グ速度、エッチング形状に差異が発生することを防止
し、エッチング速度およびエッチング形状の均一化を図
ることができる。また、エッチングパターンの微細化に
伴うＲＩＥラグを低減することができる。また、バッフ
ァ室の複数のガス吹き出し孔から圧力差をつけて反応室
にガスを供給するので、試料に対して均一にガスを放出
でき、プラズマを均一に生成でき、エッチング速度およ
びエッチング形状の均一化を図ることができる。

【０３５２】本発明に係る請求項２８記載のプラズマ処
理方法によれば、所定のガスの実用的な流量制御が可能
となる。

【０３５３】本発明に係る請求項２９記載のプラズマ処
理方法によれば、例えば圧力が瞬間的に高まると試料の
サイドエッチが顕著になるガスについてはバッファ室に
連続的に導入することで、微細パターンの異方性エッチ
ングを均一性良、かつ実用的なエッチング速度で行うこ
とができる。本発明に係る請求項３０記載のプラズマ処
理方法によれば、複数種類のガスの導入開始および導入
停止を同期させて行うので、制御が容易となる。

【０３５４】本発明に係る請求項３１および３２記載の
プラズマ処理方法によれば、異方性が良好で残渣等の発
生を抑制できる。

【０３５５】本発明に係る請求項３３記載のプラズマ処
理方法によれば、複数種類のガスの導入期間を全て同じ
期間とするので、制御が容易となる。

【０３５６】本発明に係る請求項３４記載のプラズマ処
理方法によれば、例えばエッチングガスは、エッチング
反応を妨げる可能性のある堆積性ガスよりも早く導入
し、かつ長時間導入し続けることで、過剰な側壁保護が
なされることを防止し、エッチング反応生成物が滞留し
やすく、活性なガスの供給が不足してエッチング速度が
低下するウェハ中心部のエッチング特性を改善すること
ができる。逆に、エッチング反応生成物の排気が容易で
逆に堆積性ガスも同時に排気されてしまい、側壁保護膜
不足でサイドエッチング形状になりがちなウェハ周辺部
におけるエッチング特性改善には、エッチング反応に寄
与するガスの導入時間を短く、逆に堆積性ガスの導入時
間を長くするなどしてエッチング特性を改善することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施の形態１のプラズマ処理装
置の構成を説明する図である。

【図２】磁場生成コイルの配置を説明する斜視図であ
る。

【図３】反応室の圧力変化を示す図である。

【図４】バッファ室の圧力変化を示す図である。

【図５】パルスガスバルブの動作を示すタイミングチ
ャートである。

【図６】ウェハのエッチング状態を示す図である。

【図７】ウェハのエッチング状態を示す図である。

【図８】ウェハのエッチング状態を示す図である。

【図９】ウェハ上のエッチング特性の差異を説明する
図である。

【図１０】ＲＩＥラグの改善を説明する図である。

【図１１】パルスガスバルブの動作を示すタイミング
チャートである。

【図１２】パルスガスバルブの動作を示すタイミング
チャートである。

【図１３】パルスガスバルブの動作を示すタイミング
チャートである。

【図１４】パルスガスバルブの動作を示すタイミング
チャートである。

【図１５】パルスガスバルブの動作を示すタイミング
チャートである。

【図１６】本発明に係る実施の形態２のプラズマ処理
装置のガス供給手段の構成を説明する図である。

【図１７】本発明に係る実施の形態３のプラズマ処理
装置のガス供給手段の構成を説明する図である。

【図１８】パルスガスバルブの動作を示すタイミング
チャートである。

【図１９】本発明に係る実施の形態４のプラズマ処理
装置の構成を説明する図である。

【図２０】ガスの逆流現象を説明する図である。

【図２１】本発明に係る実施の形態４のプラズマ処理
装置の変形例の構成を説明する図である。

【図２２】本発明に係る実施の形態５のプラズマ処理
装置の構成を説明する図である。

【図２３】隔壁板の構成を説明する図である。

【図２４】本発明に係る実施の形態５のプラズマ処理
装置の構成を説明する斜視図である。

【図２５】本発明に係る実施の形態５のプラズマ処理
装置の構成を説明する斜視図である。

【図２６】隔壁板の構成を説明する図である。

【図２７】本発明に係る実施の形態６のプラズマ処理
装置の構成を説明する図である。

【図２８】本発明に係る実施の形態６のプラズマ処理
装置の構成を説明する斜視図である。

【図２９】隔壁板の構成を説明する図である。

【図３０】本発明に係る実施の形態７のプラズマ処理
装置の構成を説明する図である。

【図３１】本発明に係る実施の形態８のプラズマ処理
装置の構成を説明する図である。

【図３２】本発明に係る実施の形態８のプラズマ処理
装置の構成を説明する斜視図である。

【図３３】本発明に係る実施の形態８のプラズマ処理
装置の変形例の構成を説明する図である。

【図３４】本発明に係る実施の形態９のプラズマ処理
装置の構成を説明する図である。

【図３５】本発明に係る実施の形態９のプラズマ処理
装置の構成を説明する斜視図である。

【図３６】本発明に係る実施の形態９のプラズマ処理
装置の変形例の構成を説明する図である。

【図３７】本発明に係る実施の形態１０のプラズマ処
理装置の構成を説明する図である。

【図３８】本発明に係る実施の形態１０のプラズマ処
理装置の構成を説明する斜視図である。

【図３９】本発明に係る実施の形態１０のプラズマ処
理装置の変形例の構成を説明する斜視図である。

【図４０】本発明に係る実施の形態１０のプラズマ処
理装置の変形例の構成を説明する図である。

【図４１】本発明に係る実施の形態１１のプラズマ処
理装置のガス供給手段の構成を説明する図である。

【図４２】本発明に係る実施の形態１２のプラズマ処
理装置のインピーダンス整合動作を説明する図である。

【図４３】本発明に係る実施の形態１３のプラズマ処
理装置のＲＦ電力の測定手段を説明する図である。

【図４４】本発明に係る実施の形態１４のプラズマ処
理装置のプラズマ終点判定システムを説明する図であ
る。

【図４５】プラズマ終点判定動作を説明するタイミン
グチャートである。

【図４６】プラズマ終点判定動作を説明するタイミン
グチャートである。

【図４７】従来のプラズマ処理装置の変形例の構成を
説明する図である。

【符号の説明】

２０，５１高周波電源、４２，４２ａ，４２ｂ，４２
１〜４２７ガス吹き出し孔、４３，８２隔壁板、４
４反応室、４５，４５ａ〜４５ｃ，４５１〜４５７，
８１バッファ室、５２高周波コイル、５３，５９，
５９Ａ，５９Ｂ，５９Ｃ誘電体板、５５，５８，５８
Ａ導波管、５７アイリス、６１ガス圧力調整器、
６３，６３ａ，６３ｂパルスガスバルブ、７２検出
窓、８６分光器、８７光電子増倍管、８８エッチン
グ終点判別器、８０，８０Ａ，８０Ｂ磁場生成コイ
ル、９０リザーバタンク、９６電圧測定子、９７
電流測定子、１０１ガス供給手段、ＣＢ，ＣＢ１キ
ャビティ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者生島貴之東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者白川憲次東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者山口伸二東京都千代田区大手町二丁目６番２号三菱電機エンジニアリング株式会社内 (72)発明者滝正和東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内Ｆターム(参考） 5F004 AA01 BA04 BA13 BA14 BA20 BB07 BB13 BB14 BB26 BB28 BC03 CA02 CB02 CB15 DA00 DA01 DA02 DA03 DA04 DA11 DA15 DA16 DA18 DB08 DB09 DB16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラズマを生成するとともに試料が収容
され、該試料に前記プラズマによる処理を施す反応室
と、前記反応室に対して隔壁板を介して分離されたバッファ
室と、前記バッファ室に所定のガスを供給するガス供給系とを
備え、前記ガス供給系は、前記所定のガスの供給および供給停
止をパルス的に制御するパルスガスバルブを有し、前記隔壁板は、前記所定のガスを通過させる複数のガス
吹き出し孔を有し、前記パルスガスバルブの動作により、前記複数のガス吹
き出し孔を通して前記バッファ室から前記反応室に前記
所定のガスをパルス的に供給して前記反応室で前記プラ
ズマを生成し、前記試料を処理するプラズマ処理装置。
【請求項２】前記隔壁板は、前記試料を載置する載置
台に対面して配設される、請求項１記載のプラズマ処理
装置。
【請求項３】前記隔壁板は導電体で構成され、前記載置台と前記隔壁板とを電極として、両者の間に印
加される高周波により前記プラズマが生成される、請求
項２記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】前記高周波の電界方向に直交する成分を
有する磁場が生成されるように配設された磁場生成手段
をさらに備える、請求項３記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】前記試料を載置する載置台に対して垂直
な反応室側壁の一部を構成するように配設されたリング
状の誘電体板と、前記誘電体板の外周に巻回された高周波コイルとをさら
に備え、前記誘電体板の内側に誘起される誘導磁界により前記プ
ラズマが生成される、請求項２記載のプラズマ処理装
置。
【請求項６】前記試料を載置する載置台に対して垂直
な反応室側壁の一部を構成するように配設されたリング
状の誘電体板と、少なくとも前記誘電体板を覆うように配設されたリング
状の導波管とをさらに備え、前記導波管に供給されるマイクロ波により前記プラズマ
が生成される、請求項２記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】前記導波管は、前記誘電体板とともに前
記反応室側壁の一部を構成するように配設されたリング
状の導電体板を併せて覆う、請求項６記載のプラズマ処
理装置。
【請求項８】前記導波管は、前記誘電体板とともに前
記反応室側壁の一部を併せて覆う、請求項６記載のプラ
ズマ処理装置。
【請求項９】前記バッファ室は独立した複数の独立バ
ッファ室で構成され、前記複数の独立バッファ室は、予め区分された前記複数のガス吹き出し孔を、区分ごと
に覆うように配設される、請求項１ないし請求項８の何
れかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】前記複数のガス吹き出し孔は、前記隔
壁板の中心の孔を含めて同心状に複数列配設され、前記複数の独立バッファ室は、前記ガス吹き出し孔の同心列を１つ飛びで覆うように配
設された第１の独立バッファ室と、前記第１の独立バッファ室および、前記第１の独立バッ
ファ室で覆われない前記複数のガス吹き出し孔を併せて
覆う第２の独立バッファ室とを有する、請求項９記載の
プラズマ処理装置。
【請求項１１】前記複数の独立バッファ室は、前記複
数のガス吹き出し孔に１対１で対応して配設される、請
求項９記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】前記バッファ室は、前記試料を載置す
る載置台に対して垂直な反応室側壁を取り囲むように配
設され、前記隔壁板は、前記反応室側壁の一部を構成する請求項
１記載のプラズマ処理装置。
【請求項１３】前記試料を載置する載置台に対面する
反応室上壁の一部を構成するように配設された誘電体板
と、少なくとも前記誘電体板を覆うように配設された導波管
とをさらに備え、前記導波管に供給されるマイクロ波により前記プラズマ
が生成される、請求項１２記載のプラズマ処理装置。
【請求項１４】前記試料を載置する載置台に対面する
前記反応室上壁が誘電体板で構成され、前記誘電体板を覆うように配設され、前記誘電体板に対
面する位置にマイクロ波の導入口を有した空洞共振室を
さらに備える、請求項１２記載のプラズマ処理装置。
【請求項１５】前記誘電体板は平板状である、請求項
１４記載のプラズマ処理装置。
【請求項１６】前記誘電体板は半球状であり、前記導
入口の側に向けて突出するように配設される、請求項１
４記載のプラズマ処理装置。
【請求項１７】前記マイクロ波の電界方向に直交する
成分を有する磁場が生成されるように配設された磁場生
成手段をさらに備える、請求項１３または請求項１４に
記載のプラズマ処理装置。
【請求項１８】前記所定のガスは複数種類のガスであ
って、前記バッファ室は、ガスの種類の数に合わせた個数が配
設される、請求項１２ないし請求項１７の何れかに記載
のプラズマ処理装置。
【請求項１９】前記ガス供給系は、前記パルスガスバ
ルブ近傍の上流位置に配設された、前記所定のガスを一
時的に蓄える貯気室をさらに有する、請求項１記載のプ
ラズマ処理装置。
【請求項２０】前記ガス供給系は、前記貯気室の上流
に配設され、前記貯気室のガス圧力に基づいてガス圧力
を調整するガス圧力調整器をさらに有する、請求項１９
記載のプラズマ処理装置。
【請求項２１】前記所定のガスは複数種類のガスであ
って、前記ガス供給系は複数種類のガスに対応して複数系統配
設され、前記パルスガスバルブの下流に、前記複数のガス供給系
ごとにガスの逆流防止手段をさらに有する、請求項１記
載のプラズマ処理装置。
【請求項２２】前記ガス供給系は、前記パルスガスバルブと前記バッファ室との間のガス配
管を加熱する加熱手段をさらに有する、請求項１記載の
プラズマ処理装置。
【請求項２３】前記高周波を供給する高周波電源に接
続された自動インピーダンス整合器を有し、前記自動インピーダンス整合器は、前記高周波のインピ
ーダンス整合動作を行わない不感時間を有するように動
作する、請求項３または請求項５記載のプラズマ処理装
置。
【請求項２４】前記不感時間は、前記反応室の圧力が所定圧力以下の期間に対応して設け
られる、請求項２３記載のプラズマ処理装置。
【請求項２５】前記高周波を供給する高周波電源の出
力電流および出力電圧を測定する電流測定手段および電
圧測定手段を有し、前記プラズマを生成する高周波電力の制御を、単位時間
あたりの前記出力電流および前記出力電圧の積の積分値
に基づいて行う、請求項３または請求項５記載のプラズ
マ処理装置。
【請求項２６】前記試料を載置する載置台に対して垂
直な反応室側壁に配設された光透過窓と、前記プラズマからの発光を前記光透過窓を介して取り込
み、所定の波長の光の強度を検出する光検出器と、前記光検出器の出力に基づいてプラズマ処理の終了を判
定するプラズマ処理了判定手段とを備え、前記プラズマ処理了判定手段は、前記パルスガスバルブのＯＮ動作に同期して、あるいは
ＯＮ動作から所定時間経過後を前記所定の波長の光の強
度の検出開始点とし、検出開始点から所定期間の間の光
の強度の平均値に基づいてプラズマ処理の終了を判定す
る、請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項２７】プラズマを生成するとともに試料が収
容され、該試料に前記プラズマによる処理を施す反応室
と、前記反応室に対して隔壁板を介して分離されたバッ
ファ室と、前記バッファ室に所定のガスを供給するガス
供給系とを備え、前記隔壁板に設けられた複数のガス吹
き出し孔を通して前記バッファ室から前記反応室に前記
所定のガスを供給して前記反応室で前記プラズマを生成
し、前記試料を処理するプラズマ処理方法であって、（ａ）前記反応室の圧力変動域が約０.１ｍＴｏｒｒ〜
約２００ｍＴｏｒｒの間となるように、前記バッファ室
にパルス的に前記所定のガスを導入する工程を備える、
プラズマ処理方法。
【請求項２８】前記所定のガスは、所定の時間間隔で
周期的に前記バッファ室に供給され、前記工程（ａ）は、前記所定のガスの流量制御を、単位
時間あたりの積分値に基づいて行う工程を含む、請求項
２７記載のプラズマ処理方法。
【請求項２９】前記所定のガスは複数種類のガスであ
って、（ｂ）前記複数種類のガスのうち少なくとも１種類のガ
スを前記バッファ室に連続的に導入する工程をさらに備
える、請求項２７または請求項２８記載のプラズマ処理
方法。
【請求項３０】前記所定のガスは複数種類のガスであ
って、前記工程（ａ）は、前記複数種類のガスの導入開始およ
び導入停止を同期させて行う工程を含む、請求項２７〜
請求項２９の何れかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項３１】前記所定のガスは複数種類のガスであ
って、前記工程（ａ）は、前記複数種類のガスの導入開始のみ
を同期させて行う工程を含む、請求項２７〜請求項２９
の何れかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項３２】前記所定のガスは複数種類のガスであ
って、前記工程（ａ）は、前記複数種類のガスの導入開始およ
び導入停止を非同期で行う工程を含む、請求項２７〜請
求項２９の何れかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項３３】前記工程（ａ）は、前記複数種類のガ
スの導入期間を全て同じ期間とする工程を含む、請求項
３０〜請求項３２の何れかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項３４】前記工程（ａ）は、前記複数種類のガ
スの導入期間を、ガスごとに異なる期間とする工程を含
む、請求項３０〜請求項３２の何れかに記載のプラズマ
処理方法。