JP2007214211A - プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プラズマを用いた処理容器内において不要な付着膜が堆積するのを防止することが可能なプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】天井部が開口されて内部が真空引き可能になされた処理容器３４と、被処理体Ｗを載置するために前記処理容器内に設けた載置台３６と、天井部の開口に気密に装着されてマイクロ波を透過する誘電体よりなる天板５４と、天板の上面に設けられてマイクロ波を処理容器内へ導入するための平面アンテナ部材５８と、平面アンテナ部材にマイクロ波を供給するマイクロ波供給手段６０と、処理容器内へ必要な処理ガスを導入するガス導入手段４４と、を有するプラズマ処理装置において、処理容器内で不要な付着膜が堆積し易い部分に対応させて天板から延びる誘電体よりなる膜付着防止手段７８を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウエハ等に対してマイクロ波により生じたプラズマを作用させて処理を施す際に使用されるプラズマ処理装置に関する。

近年、半導体製品の高密度化及び高微細化に伴い半導体製品の製造工程において、成膜、エッチング、アッシング等の各種処理のためにプラズマ処理装置が使用される場合があり、特に、０．１ｍＴｏｒｒ（１３．３ｍＰａ）〜数Ｔｏｒｒ（数百Ｐａ）程度の比較的圧力が低い高真空状態でも安定してプラズマを立てることができることからマイクロ波を用いて、高密度プラズマを発生させるマイクロ波プラズマ装置が使用される傾向にある。
このようなプラズマ処理装置は、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４等に開示されている。ここで、マイクロ波を用いた一般的なプラズマ処理装置を図１２を参照して概略的に説明する。図１２は従来の一般的なプラズマ処理装置を示す概略構成図である。

図１２において、このプラズマ処理装置２は、真空引き可能になされた処理容器４内に半導体ウエハＷを載置する載置台６を設けており、この載置台６に対向する天井部にマイクロ波を透過する円板状の窒化アルミや石英等よりなる天板８を気密に設けている。そして処理容器４の側壁には、容器内へ所定のガスを導入するためのガスノズル１０が設けられていると共に、ウエハＷの搬出入用の開口部１２が設けられ、この開口部１２には、これを気密に開閉するゲートバルブＧが設けられる。また処理容器４の底部には、排気口１４が設けられており、この排気口１４には図示しない真空排気系が接続されて、上述のように処理容器４内を真空引きできるようになっている。

そして、上記天板８の上面に厚さ数ｍｍ程度の例えば銅板よりなる円板状の平面アンテナ部材１６と、この平面アンテナ部材１６の半径方向におけるマイクロ波の波長を短縮するための例えば誘電体よりなる遅波材１８を設置している。そして、平面アンテナ部材１６には多数の、例えば長溝状の貫通孔よりなるマイクロ波放射孔２０が形成されている。このマイクロ波放射孔２０は一般的には、同心円状に配置されたり、或いは渦巻状に配置されている。そして、平面アンテナ部材１６の中心部に同軸導波管２２の中心導体２４を接続してマイクロ波発生器２６より発生した、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波をモード変換器２８にて所定の振動モードへ変換した後に導くようになっている。そして、マイクロ波をアンテナ部材１６の半径方向へ放射状に伝搬させつつ平面アンテナ部材１６に設けたマイクロ波放射孔２０からマイクロ波を放出させてこれを天板８に透過させて、下方の処理容器４内へマイクロ波を導入し、このマイクロ波により処理容器４内の処理空間ＳにプラズマＰを立てて半導体ウエハＷにエッチングや成膜などの所定のプラズマ処理を施すようになっている。

具体的には、上述したように上記平面アンテナ部材１６から放射されるマイクロ波は天板８を透過して処理容器Ｓ内へ導入されるために、必然的にウエハＷの上方の処理空間Ｓにおいて密度の高いプラズマＰが形成されることになる。そして、例えば成膜処理の場合には、このプラズマＰによって形成された活性種や解離したガスが反応してウエハＷ上に成膜が行われ、例えばエッチング処理の場合にはプラズマにより発生した活性種のエネルギーによりウエハ表面がエッチングされることになる。

特開平３−１９１０７３号公報 特開平５−３４３３３４号公報 特開平９−１８１０５２号公報 特開２００３−３３２３２６号公報

ところで、上述した各種の処理が行われている間、当然のこととして、処理容器８内の雰囲気は真空引きにより排気口１４から継続的に排気されている。そして、この排気される雰囲気中には活性種や解離したガス成分が残留してある程度含まれており、これらの残留した活性種や解離した残留ガス成分、或いはエッチングの場合にはウエハ表面から叩き出されたガス成分が排気口１４の部分に集中してくることになり、しかも排気口１４はプラズマＰの領域から遠く離れているのでエネルギーの供給も断たれており、上記残留した活性種や解離した残留ガス成分が失活して反応が元に戻ってしまい、この結果、この排気口１４の近傍に、パーティクルの原因や排気口閉塞の原因となる不要な付着膜Ｘが堆積してしまう、といった問題があった。

このような不要な付着膜Ｘが堆積し易い部分は上記した排気口１４の近傍に限らず、プラズマ処理の種類によってさまざまな箇所に発生し、例えばプラズマＰの領域から離れた部分であって温度が低い部分、例えば処理容器４の内壁面全体や、特にウエハ搬出入時に用いることから他の部分と比較して温度が低くなる傾向にあるウエハ搬出入用の開口部１２の近傍に不要な付着膜が堆積する場合もあった。そして、上記したような問題は、プラズマ成膜処理やプラズマエッチング処理に限らず、プラズマ窒化処理やプラズマ酸化処理等のプラズマを用いた各種の処理において多かれ少なかれ発生していた。

本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、プラズマを用いた処理容器内において不要な付着膜が堆積するのを防止することが可能なプラズマ処理装置を提供することにある。

請求項１に係る発明は、天井部が開口されて内部が真空引き可能になされた処理容器と、被処理体を載置するために前記処理容器内に設けた載置台と、前記天井部の開口に気密に装着されてマイクロ波を透過する誘電体よりなる天板と、前記天板の上面に設けられてマイクロ波を前記処理容器内へ導入するための平面アンテナ部材と、前記平面アンテナ部材にマイクロ波を供給するマイクロ波供給手段と、前記処理容器内へ必要な処理ガスを導入するガス導入手段と、を有するプラズマ処理装置において、前記処理容器内で不要な付着膜が堆積し易い部分に対応させて前記天板から延びる誘電体よりなる膜付着防止手段を設けるように構成したことを特徴とするプラズマ処理装置である。

このように、処理容器内で不要な付着膜が堆積し易い部分に対応させて天板より延びる誘電体よりなる膜付着防止手段を設けるようにしたので、天板を透過するマイクロ波が上記膜付着防止手段にも伝搬することになり、この結果、この膜付着防止手段の周辺部にもプラズマが生成されるので、雰囲気中に含まれる残留活性種や解離した残留ガス成分が上記膜付着防止手段の周辺部で生成されたプラズマからエネルギーを受け、不要な付着膜が堆積することを防止することができる。

この場合、例えば請求項２に規定するように、前記不要な付着膜が堆積し易い部分は、前記処理容器の底部、或いは側壁に設けた排気口の近傍であり、前記膜付着防止手段は棒状に形成された棒状部材よりなる。
この場合には、処理容器、或いは容器側壁に設けた排気口の近傍に不要な付着膜が堆積することを防止することができる。
また例えば請求項３に規定するように、前記棒状部材の先端と前記排気口との間の距離は１００ｍｍ以下である。

また例えば請求項４に規定するように、前記棒状部材は円柱状に成形されており、該円柱状の棒状部材の半径ｒは”ｒ≧λ／３．４１”（λ：棒状部材を構成する誘電体中のマイクロ波の波長）である。
また例えば請求項５に規定するように、前記棒状部材は断面が方形状に成形されており、該方形状の断面の長辺の長さａは”ａ≧λ／２”（λ：棒状部材を構成する誘電体中のマイクロ波の波長）である。
また例えば請求項６に規定するように、前記不要な付着膜が堆積し易い部分は、前記処理容器の側壁であり、前記膜付着防止手段は前記側壁の形状に沿った状態で設けられている。

また例えば請求項７に規定するように、前記不要な付着膜が堆積し易い部分は、前記処理容器の側壁に設けた被処理体搬出入用の開口部である。
この場合には、被処理体搬出入用の開口部の近傍に不要な付着膜が堆積することを防止することができる。
また例えば請求項８に規定するように、前記膜付着防止手段は、前記側壁に沿って所定の間隔を隔てて配列された複数の棒状部材よりなる。
また例えば請求項９に規定するように、前記膜付着防止手段は、前記側壁に沿って板状に成形された板状部材よりなる。

また例えば請求項１０に規定するように、前記板状部材は円弧状に成形されている。
また例えば請求項１１に規定するように、前記膜付着防止手段は、前記側壁に沿って円環状に成形されたリング状部材よりなる。
また例えば請求項１２に規定するように、前記膜付着防止手段と前記処理容器の側壁との間の距離は１００ｍｍ以下である。
また例えば請求項１３に規定するように、前記棒状部材は円柱状に成形されており、該円柱状の棒状部材の半径ｒは”ｒ≧λ／３．４１”（λ：棒状部材を構成する誘電体中のマイクロ波の波長）である。
また例えば請求項１４に規定するように、前記棒状部材は断面が方形状に形成されており、該方形状の断面の長辺の長さａは”ａ≧λ／２”（λ：棒状部材を構成する誘電体中のマイクロ波の波長）である。

本発明に係るプラズマ処理装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
プラズマを用いる処理容器内で不要な付着膜が堆積し易い部分に対応させて天板より延びる誘電体よりなる膜付着防止手段を設けるようにしたので、天板を透過するマイクロ波が上記膜付着防止手段にも伝搬することになり、この結果、この膜付着防止手段の周辺部にもプラズマが生成されるので、雰囲気中に含まれる残留活性種や解離した残留ガス成分が上記膜付着防止手段の周辺部で生成されたプラズマからエネルギーを受け、不要な付着膜が堆積することを防止することができる。
特に、請求項２に係る発明によれば、処理容器、或いは容器側壁に設けた排気口の近傍に不要な付着膜が堆積することを防止することができる。
特に、請求項７に係る発明によれば、被処理体搬出入用の開口部の近傍に不要な付着膜が堆積することを防止することができる。

以下に、本発明に係るプラズマ処理装置の一実施例の形態について添付図面を参照して説明する。
＜実施例１＞
図１は本発明に係るプラズマ処理装置の第１実施例を示す構成図、図２は天板と膜付着防止手段を示す斜視図、図３は処理容器内のプラズマの発生状況を示す模式図である。
図示するように、プラズマ処理装置３２は、例えば側壁や底部がアルミニウム等の導体により構成されて、全体が筒体状に成形された処理容器３４を有しており、内部は密閉された例えば円形の処理空間Ｓとして構成されて、この処理空間Ｓにプラズマが形成される。この処理容器３４自体は接地されている。

この処理容器３４内には、上面に被処理体としての例えば半導体ウエハＷを載置する載置台３６が収容される。この載置台３６は、例えばアルマイト処理したアルミニウム等により平坦になされた略円板状に形成されており、例えばアルミニウム等よりなる支柱３８を介して容器底部より起立されている。
この処理容器３４の側壁には、この内部に対してウエハを搬入・搬出する時に用いる被処理体搬出入用の開口部４０が設けられ、この開口部４０には密閉状態で開閉するゲートバルブ４２が設けられている。

またこの処理容器３４には、この中へ必要な処理ガスを導入するためのガス導入手段４４が設けられている。このガス導入手段４４は、ここでは例えば処理容器３４の側壁を貫通してなるガスノズル４４Ａを有しており、このガスノズル４４Ａより必要な処理ガスを流量制御しつつ必要に応じて供給できるようになっている。尚、このガスノズル４４Ａは複数本設けて異なるガス種を導入できるようにしてもよいし、シャワーヘッド状に処理容器３４の天井部に設けるようにしてもよい。

また、容器底部には、直径が例えば２〜１５ｃｍ程度の排気口４６が設けられると共に、この排気口４６には、圧力制御弁４８及び真空ポンプ５０が順次介接された排気路５２が接続されており、必要に応じて処理容器３４内を所定の圧力まで真空引きできるようになっている。
そして、処理容器３４の天井部は開口されて、ここに例えば石英やＡｌ_２ Ｏ_３ 等の誘電体よりなるマイクロ波に対しては透過性を有する天板５４がＯリング等のシール部材５６を介して気密に設けられる。この天板５４の厚さは耐圧性を考慮して例えば２０ｍｍ程度に設定される。

そして、この天板４０の上面に容器内へマイクロ波を導入するための平面アンテナ部材５８が設けられると共に、この平面アンテナ部材５８にはこれにマイクロ波を供給するためのマイクロ波供給手段６０が接続されている。具体的には、上記平面アンテナ部材５８は、大きさが３００ｍｍサイズのウエハ対応の場合には、例えば直径が４００〜５００ｍｍ、厚みが１〜数ｍｍの導電性材料よりなる、例えば表面が銀メッキされた銅板或いはアルミ板よりなり、この円板には、例えば長溝状の貫通孔よりなる多数のマイクロ波放射孔６２が形成されている。このマイクロ波放射孔６２の配置形態は、特に限定されず、例えば同心円状、渦巻状、或いは放射状に配置させてもよいし、アンテナ部材全面に均一になるように分布させてもよい。この平面アンテナ部材５６は、いわゆるＲＬＳＡ（Ｒａｄｉａｌ Ｌｉｎｅ Ｓｌｏｔ Ａｎｔｅｎｎａ）方式のアンテナ構造となっており、これにより、高密度プラズマ及び低電子エネルギーの特徴が得られる。

また、この平面アンテナ部材５８上に、例えば窒化アルミ等よりなる遅波材６４が設けられ、この遅波材６４は、マイクロ波の波長を短縮するために高誘電率特性を有している。上記平面アンテナ部材５８は、上記遅波材６４の上方全面を覆う導電性の中空円筒状容器よりなる導波箱６６の底板として構成され、上記処理容器３４内の上記載置台３６に対向させて設けられる。この導波箱６６の上部には、これを冷却するために冷媒を流す冷却ジャケット６８が設けられる。

この導波箱６６及び平面アンテナ部材５８の周辺部は共に処理容器３４に導通される。そして上記マイクロ波供給手段６０は、上記平面アンテナ部材５８に接続される同軸導波管７０を有している。具体的には、上記導波箱６６の上部の中心には、上記同軸導波管７０の断面円形状の外側導体７０Ａが接続され、内側の内部導体７０Ｂは、上記遅波材６４の中心の貫通孔を通って上記平面アンテナ部材５８の中心部に接続される。そして、この同軸導波管７０は、モード変換器７２及び矩形導波管７４を介してマッチング（図示せず）を有する例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波発生器７６に接続されており、上記平面アンテナ部材５８へマイクロ波を伝搬するようになっている。

この周波数は２．４５ＧＨｚに限定されず、他の周波数、例えば８．３５ＧＨｚを用いてもよい。そして、上記平面アンテナ部材５８の下面側の天板５４に、上記処理容器３４内で不要な付着膜が堆積し易い部分に対応させて、この天板５４より延びる誘電体製の本発明の特徴とする膜付着防止手段７８が設けられるが、この詳細については後述する。

また、上記載置台３６の下方には、ウエハＷの搬出入時にこれを昇降させる複数、例えば３本の昇降ピン８０（図１においては２本のみ記す）が設けられており、この昇降ピン８０は、伸縮可能なベローズ８２を介して容器底部を貫通して設けた昇降ロッド８４により昇降される。また上記載置台３６には、上記昇降ピン８０を挿通させるためのピン挿通孔８６が形成されている。上記載置台３６の全体は耐熱材料、例えばアルミナ等のセラミックにより構成されており、このセラミック中に加熱手段８８が設けられる。この加熱手段８８は、載置台３６の略全域に亘って埋め込まれた例えば薄板状の抵抗加熱ヒータよりなり、この加熱手段８８は、支柱３８内を通る配線９０を介してヒータ電源９２に接続されている。

また、この載置台３６の上面側には、内部に例えば網目状に配設された導体線９４を有する薄い静電チャック９６が設けられており、この載置台３６上、詳しくはこの静電チャック９６上に載置されるウエハＷを静電吸着力により吸着できるようになっている。そして、この静電チャック９６の上記導体線９４は、上記静電吸着力を発揮するために配線９８を介して直流電源１００に接続されている。またこの配線９８には、必要時に例えば１３．５６ＭＨｚのバイアス用の高周波電力を上記静電チャック９６の導体線９４へ印加するためにバイアス用高周波電源１０２が接続されている。尚、処理の態様によっては、このバイアス用高周波電源１０２は設けられない。

ここで上記天板５４に設けた前記膜付着防止手段７８について説明する。ここでは上記膜付着防止手段７８は、容器底部に設けた排気口４６の近傍に不要な付着膜が堆積するのを防止することを目的としており、具体的には、図２にも示すように上記膜付着防止手段７８は誘電体により棒状に形成された棒状部材１０４により構成されている。この棒状部材１０４は例えば円柱状に成形され、その上端部を上記天板５４の下面に溶接等により接合している。そして、この棒状部材１０４は上記排気口４６の略中心に向けて下方に延びるように垂下されており、これによって上記天板５４側よりこの棒状部材１０４に対してもマイクロ波を伝搬させて、この棒状部材１０４の周辺部にもプラズマを生ぜしめるようになっている。

この場合、棒状部材１０４を構成する誘電体としては、石英やアルミナ（Ａｌ_２ Ｏ_３ ）、窒化アルミ（ＡｌＮ）等のセラミック材を用いることができるが、天板５４との接合強度やマイクロ波の伝搬効率等を考慮すると、上記天板５４と同じ材料を用いるのが好ましい。この棒状部材１０４の長さＬ１（図１参照）は、処理容器３４の高さにもよるが、例えば５〜３０ｃｍ程度に設定する。

この場合、上記棒状部材１０４の先端と上記排気口４６との間の距離Ｈ１（図１参照）は、十分な膜付着防止効果を発揮させるためには、投入するマイクロ波の電力やプロセス圧力等にも依存するが、好ましくは１００ｍｍ以下に設定する。この距離Ｈ１が１００ｍｍよりも大きくなると、上記排気口４６の近傍にプラズマを十分に生起させることができず、排気口４６に対して膜付着防止効果を十分に発揮することができない。尚、排気口４６が容器底部ではなく、容器側壁に設けられている場合も、同様に棒状部材１０４の先端と排気口との間の距離を好ましくは１００ｍｍ以下に設定する。

また上記棒状部材１０４の半径ｒ（図１参照）は、好ましくは”ｒ≧λ／３．４１”の条件式を、満たすように設定して、ＴＭモードのマイクロ波を効率的に伝搬できるようにする。ここでλは棒状部材１０４を構成する誘電体中のマイクロ波の波長である。上記条件式を満たすことにより、所定の伝搬モード、例えばＴＭモードのマイクロ波を効率的に伝搬させることができる。
また棒状部材１０４は、長く延ばしたとしても、その先端部を排気口４６内へは挿入しないようにする。その理由は、先端部が排気口４６内へ挿入されると、排気時のガス流を乱すからである。また棒状部材１０４と載置台３６との干渉を避けるために、棒状部材１０４を排気口４６の中心上より偏心した位置に取り付ける場合には、棒状部材１０４の先端部を排気口４６側に向けて屈曲変形させて排気口４６の中心上に位置させるようにしてもよい。

そして、このように形成されたプラズマ処理装置３２の全体の動作は、例えばマイクロコンピュータ等よりなる制御手段１０６により制御されるようになっており、この動作を行うコンピュータのプログラムはフロッピやＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）やフラッシュメモリ等の記憶媒体１０８に記憶されている。具体的には、この制御手段１０６からの指令により、各ガスの供給や流量制御、マイクロ波や高周波の供給や電力制御、プロセス温度やプロセス圧力の制御等が行われる。

次に、以上のように構成されたプラズマ処理装置３２を用いて行なわれる処理方法について、図３も参照して説明する。
まず、ゲートバルブ４２を開いて被処理体用の搬出入口４０を介して半導体ウエハＷを搬送アーム（図示せず）により処理容器３４内に収容し、昇降ピン８０を上下動させることによりウエハＷを載置台３６の上面の載置面に載置し、そして、このウエハＷを静電チャック９６により静電吸着する。このウエハＷは、必要な場合は加熱手段８８により所定のプロセス温度に維持され、図示しないガス源より供給した所定のガスを流量制御しつつガス導入手段４４のガスノズル４４Ａより処理容器３４内へ供給し、圧力制御弁４８を制御して処理容器３４内を所定のプロセス圧力に維持する。

これと同時に、マイクロ波供給手段６０のマイクロ波発生器７６を駆動することにより、このマイクロ波発生器７６にて発生したマイクロ波を、矩形導波管７４及び同軸導波管７０を介して平面アンテナ部材５８に供給して遅波材６４によって波長が短くなされたマイクロ波を、天板５４に透過させて処理空間Ｓに導入し、これにより処理空間Ｓにプラズマを発生させてプラズマを用いた所定の処理を行う。

この場合、上記天板５４を透過乃至伝搬するマイクロ波により、この天板５４と載置台３６との間に挟まれた処理空間Ｓに主としてプラズマＰが発生するが、本発明においては膜付着防止手段７８として誘電体よりなる棒状部材１０４を天板５４より排気口４６に向けて垂下させてその先端部を排気口４６の近傍に位置させているので、天板５４を伝搬するマイクロ波は上記誘電体製の棒状部材１０４にも伝搬することになる。この結果、図３に示すように、プラズマＰは上記処理空間Ｓのみならず、上記棒状部材１０４を取り囲む周辺部の空間にも発生することになる。

従って、従来のプラズマ処理装置にあっては、例えば排気口に排気ガスと共に集中してくる残留した活性種や解離した残留ガス成分が排気口の近傍で失活してここで不要な付着膜となって堆積していたが、本発明の場合には、上述のようにこの排気口４６の近傍においてプラズマが生成されているので、このプラズマによりエネルギーが供給されて排気口４６の近傍に不要な付着膜が堆積することを防止することができる。この結果、不要な付着膜に起因するパーティクルの発生を防止できるのみならず、排気口４６が不要な付着膜により閉塞されて排気路面積が狭められることも防止することができる。尚、図３においては本発明の説明に必要な部品を主として記載しており、他の部品の記載は省略している。

また、棒状部材１０４の半径ｒを条件式”ｒ≧λ／３．４１”（λ：棒状部材１０４中のマイクロ波の波長）となるように設定することにより、ＴＭモードのマイクロ波を効率的に伝搬させることができる。尚、上記条件式はマイクロ波伝送線路にマクスウェルの方程式を適用することにより容易に導き出すことができる。
この場合、上記棒状部材１０４は断面円形の円筒体状の棒状部材に限定されず、断面が三角形、或いはそれ以上の多角形の棒状部材でもよい。
特に断面が方形状に形成された棒状部材１０４の場合には、方形状（矩形状）の断面の長辺の長さａ（正方形の場合は一辺の長さ）を条件式”ａ≧λ／２”（λ：棒状部材１０４中のマイクロ波の波長）を満たすように設定することにより、ＴＥモードのマイクロ波を効率的に伝搬させることができる。

＜第１実施例の評価＞
ここで膜付着防止手段７８を設けた本発明の第１実施例についてシミュレーションを行ってマイクロ波の伝搬に関して評価を行ったので、その評価結果について説明する。図４は断面円形の棒状（円柱状）の膜付着防止手段を用いた本発明の第１実施例のシミュレーション結果を示す写真である。尚、この写真には、理解を容易にするために模式図を併記している。ここでは天板５４及び棒状部材１０４は共に石英で形成され、天板５４の直径は４００ｍｍ、棒状部材１０４の直径（２×ｒ）は２０ｍｍに設定されている。また棒状部材１０４の長さＬ１は、図４（Ａ）の場合は５０ｍｍ、図４（Ｂ）の場合は２００ｍｍである。図中の模様はマイクロ波の電界分布を示している。図４から明らかなように、棒状部材１０４の長さに関係なく天板５４のみならず、両棒状部材１０４にもマイクロ波の電界分布が現れて両棒状部材１０４にもマイクロ波が十分に伝搬しており、この棒状部材１０４の周辺部にもプラズマを生成できることが確認できた。

＜第２実施例＞
次に、本発明のプラズマ処理装置の第２実施例について説明する。図５は本発明のプラズマ処理装置の第２実施例に用いた天板と膜付着防止手段の状態を示す斜視図である。
先の第１実施例では膜付着防止手段７８として１本の棒状部材１０４を用いたが、この第２実施例では複数本、図示例では３本の棒状部材１０４を用いている。この場合には、棒状部材１０４の本数が多い分だけより多くのプラズマをその周辺部に生成することができる。

＜第３実施例＞
次に、本発明のプラズマ処理装置の第３実施例について説明する。図６は本発明のプラズマ処理装置の第３実施例を示す概略構成図、図７は図６中のＡ−Ａ線矢視断面図であり、ここでは本発明の説明に必要な部品を主として記載しており、他の部品の記載は省略している。尚、図６及び図７において図１に示す構成部品と同一構成部品については同一符号を付している。
先に説明した第１及び第２実施例では、不要な付着膜が堆積し易い部分の例として排気口４６の近傍を例にとって説明したが、これに限定されず、プラズマ処理の態様によっては不要な付着膜が堆積し易い部分の一例としては被処理体搬出入用の開口部４０が対応する。

この開口部４０の部分は、この開口部４０やゲートバルブ４２を設けてある分だけ他の側壁とは熱的条件が異なるので上記不要な付着膜が堆積し易くなる傾向にある。そこで、この第３実施例では図６及び図７に示すように、膜付着防止手段７８として先の第１及び第２実施例の誘電体製の棒状部材１０４と同様な構造の誘電体製の複数の棒状部材１１０を天板５４側から延ばして垂下させている。ここでは５本の棒状部材１１０が上記開口部４０の長手方向に沿って所定の間隔で配列されている。

この場合、上記開口部４０を通って搬出入されるウエハＷと上記各棒状部材１１０とが衝突して干渉しないようにするために、各棒状部材１１０の長さを短く設定している。また各棒状部材１１０の下端部と開口部４０との間の距離は、この部分に対する膜付着防止効果を発揮させるために好ましくは１００ｍｍ以下に設定する。この点は上記第１及び第２実施例と同様である。また同様に、各棒状部材１１０間の距離Ｈ２を好ましくは１００ｍｍ以下に設定するようにすれば、これらの棒状部材１１０間にもプラズマが発生するので十分な膜付着防止効果を発揮することができる。
この第３実施例によれば、各棒状部材１１０の周囲にプラズマが発生するので、被処理体搬出入用の開口部４０の近傍に不要な付着膜が堆積するのを防止することができる。
尚、この第３実施例と先に説明した第１及び第２実施例とを組み合わせた構造として、排気口４６の近傍や開口部４０の近傍に不要な付着膜が堆積するのを防止するようにしてもよい。

＜第４実施例＞
次に、本発明のプラズマ処理装置の第４実施例について説明する。図８は本発明のプラズマ処理装置の第４実施例に用いた天板と膜付着防止手段の状態を示す斜視図である。
先の図６及び図７に示す第３実施例では膜付着防止手段７８として開口部４０に沿って複数の棒状部材１１０を配列した場合を例にとって説明したが、これに代えて、図８に示すように上記開口部４０に沿って誘電体製の板状部材１１２を設けるようにしてもよい。この場合、この板状部材１１２には開口部４０の形状に沿って円弧状に成形するのが好ましい。この場合にも、上記第３実施例と同様な作用効果を発揮することができる。

＜第５実施例＞
次に、本発明のプラズマ処理装置の第５実施例について説明する。図９は本発明のプラズマ処理装置の第５実施例を示す概略構成図、図１０は本発明のプラズマ処理装置の第５実施例に用いた天板と膜付着防止手段の状態を示す斜視図である。
先に説明した第１〜第４実施例では、排気口４６や開口部４０の近傍に不要な付着膜が堆積することを防止するようにしているが、プラズマ処理の態様によっては処理容器の内側面の全体が不要な付着膜が堆積し易い部分となる場合がある。この場合には、図９及び図１０に示すように、膜付着防止手段７８として処理容器３４の内側に、その側壁に沿って円環状（円筒体状）に形成された誘電体製のリング状部材１１４を設けるようにする。このリング状部材１１４はその上端が天板５４に溶着されており、上記載置台３６の周囲を囲むようにして設けられることになる。

そして、このリング状部材１１４の上記開口部４０に対応する部分にはウエハＷを通過させる横長の開口１１６が形成されている。この場合も上記処理容器３４の内壁と上記リング状部材１１４との間の距離Ｈ３を好ましくは１００ｍｍ以下に設定して、容器内壁面に対する膜付着防止効果を発揮させるようにする。

この第５実施例によれば、上記リング状部材１１４の周囲にプラズマが発生するので、上記開口部４０の近傍を含む容器側壁に不要な付着膜が堆積するのを防止することができる。また、このリング状部材１１４の長さを長くしてその下端部が排気口４６に対して好ましくは１００ｍｍ以内に接近するように設定すれば、この排気口４６の近傍にも不要な付着膜が堆積するのを防止することができる。

＜第６実施例＞
上記第５実施例では、膜付着防止手段７８として誘電体製のリング状部材１１４を設けたが、これに代えて、先の各実施例で説明したような誘電体製の棒状部材を設けるようにしてもよい。図１１はこのような本発明のプラズマ処理装置の第６実施例に用いる天板と膜付着防止手段を示す下面図である。図１１に示すように、ここでは膜付着防止手段７８として、天板５４から垂下された複数の誘電体製の棒状部材１２０を処理容器３４の内壁面に沿って所定の間隔ずつ隔ててリング状に配設している。ここでも上記各棒状部材１２０間の距離及び各棒状部材１２０と容器内壁との間の距離は、好ましくは１００ｍｍ以内に設定する。また、被処理体搬出入用の開口部４０に対応する棒状部材１２０Ａの長さは短くして、これが搬出入されるウエハＷと干渉しないようにする。

この第６実施例の場合も、先に図９及び図１０を参照して説明した第５実施例と同様な作用効果を発揮することができる。
尚、本発明は、プラズマを用いた成膜処理、プラズマエッチング処理、プラズマアッシング処理等の全てのプラズマ処理に適用することができる。
また、本発明は、被処理体としては半導体ウエハに限定されず、ガラス基板、セラミック基板、更には方形状のＬＣＤ基板等をプラズマ処理する際にも適用することができる。

本発明に係るプラズマ処理装置の第１実施例を示す構成図である。 天板と膜付着防止手段を示す斜視図である。 処理容器内のプラズマの発生状況を示す模式図である。 断面円形の棒状（円柱状）の膜付着防止手段を用いた本発明の第１実施例のシミュレーション結果を示す写真である。 本発明のプラズマ処理装置の第２実施例に用いた天板と膜付着防止手段の状態を示す斜視図である。 本発明のプラズマ処理装置の第３実施例を示す概略構成図である。 図６中のＡ−Ａ線矢視断面図である。 本発明のプラズマ処理装置の第４実施例に用いた天板と膜付着防止手段の状態を示す斜視図である。 本発明のプラズマ処理装置の第５実施例を示す概略構成図である。 本発明のプラズマ処理装置の第５実施例に用いた天板と膜付着防止手段の状態を示す斜視図である。 本発明のプラズマ処理装置の第６実施例に用いる天板と膜付着防止手段を示す下面図である。 従来の一般的なプラズマ処理装置を示す概略構成図である。

符号の説明

３２ プラズマ処理装置
３４ 処理容器
３６ 載置台
４０ 開口部
４４ ガス導入手段
４６ 排気口
５０ 真空ポンプ
５４ 天板
５８ 平面アンテナ部材
６０ マイクロ波供給手段
６２ マイクロ波放射孔
７８ 膜付着防止手段
１０４，１１０，１１２，１２０ 棒状部材
１１４ リング状部材
Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）

Claims (14)

1. 天井部が開口されて内部が真空引き可能になされた処理容器と、
   被処理体を載置するために前記処理容器内に設けた載置台と、
   前記天井部の開口に気密に装着されてマイクロ波を透過する誘電体よりなる天板と、
   前記天板の上面に設けられてマイクロ波を前記処理容器内へ導入するための平面アンテナ部材と、
   前記平面アンテナ部材にマイクロ波を供給するマイクロ波供給手段と、
   前記処理容器内へ必要な処理ガスを導入するガス導入手段と、
   を有するプラズマ処理装置において、
   前記処理容器内で不要な付着膜が堆積し易い部分に対応させて前記天板から延びる誘電体よりなる膜付着防止手段を設けるように構成したことを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 前記不要な付着膜が堆積し易い部分は、前記処理容器の底部、或いは側壁に設けた排気口の近傍であり、前記膜付着防止手段は棒状に形成された棒状部材よりなることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
3. 前記棒状部材の先端と前記排気口との間の距離は１００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２記載のプラズマ処理装置。
4. 前記棒状部材は円柱状に成形されており、該円柱状の棒状部材の半径ｒは”ｒ≧λ／３．４１”（λ：棒状部材を構成する誘電体中のマイクロ波の波長）であることを特徴とする請求項２または３記載のプラズマ処理装置。
5. 前記棒状部材は断面が方形状に成形されており、該方形状の断面の長辺の長さａは”ａ≧λ／２”（λ：棒状部材を構成する誘電体中のマイクロ波の波長）であることを特徴とする請求項２または３記載のプラズマ処理装置。
6. 前記不要な付着膜が堆積し易い部分は、前記処理容器の側壁であり、前記膜付着防止手段は前記側壁の形状に沿った状態で設けられていることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
7. 前記不要な付着膜が堆積し易い部分は、前記処理容器の側壁に設けた被処理体搬出入用の開口部であることを特徴とする請求項６記載のプラズマ処理装置。
8. 前記膜付着防止手段は、前記側壁に沿って所定の間隔を隔てて配列された複数の棒状部材よりなることを特徴とする請求項６または７記載のプラズマ処理装置。
9. 前記膜付着防止手段は、前記側壁に沿って板状に成形された板状部材よりなることを特徴とする請求項６または７記載のプラズマ処理装置。
10. 前記板状部材は円弧状に成形されていることを特徴とする請求項９記載のプラズマ処理装置。
11. 前記膜付着防止手段は、前記側壁に沿って円環状に成形されたリング状部材よりなることを特徴とする請求項６記載のプラズマ処理装置。
12. 前記膜付着防止手段と前記処理容器の側壁との間の距離は１００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
13. 前記棒状部材は円柱状に成形されており、該円柱状の棒状部材の半径ｒは”ｒ≧λ／３．４１”（λ：棒状部材を構成する誘電体中のマイクロ波の波長）であることを特徴とする請求項８記載のプラズマ処理装置。
14. 前記棒状部材は断面が方形状に形成されており、該方形状の断面の長辺の長さａは”ａ≧λ／２”（λ：棒状部材を構成する誘電体中のマイクロ波の波長）であることを特徴とする請求項８記載のプラズマ処理装置。
    
    

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