JP4583618B2

JP4583618B2 - プラズマ処理装置

Info

Publication number: JP4583618B2
Application number: JP2001022453A
Authority: JP
Inventors: 俊明本郷; 哲大沢; 己拔篠原
Original assignee: Tokyo Electron Ltd; Nihon Koshuha Co Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd; Nihon Koshuha Co Ltd
Priority date: 2001-01-30
Filing date: 2001-01-30
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2021-01-30
Also published as: JP2002231637A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
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１０ｍＴｏｒｒ（数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、或いはマイクロ波とリング状のコイルからの磁場とを組み合わせ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、特開平３−１９１０７３号公報、特開平５−３４３３３４号公報や本出願人による特開平９−１８１０５２号公報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６及び図７を参照して概略的に説明する。図６は従来の一般的なプラズマ処理装置を示す構成図、図７は平面アンテナ部材を示す平面図である。
【０００３】
図６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例えば円板状の窒化アルミ等よりなる絶縁板８を気密に設けている。
そして、この絶縁板８の上面に図７にも示すような厚さ数ｍｍ程度の円板状の平面アンテナ部材１０と、必要に応じてこの平面アンテナ部材１０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１２を設置している。そして、アンテナ部材１０は、厚さが２〜３ｍｍ程度の導体板、例えば銅板により構成されており、このアンテナ部材１０には多数の略円形の貫通孔よりなるマイクロ波放射孔１４が形成されている。このマイクロ波放射孔１４は一般的には、図７に示すように同心円状に配置されたり、或いは螺旋状に配置されている。そして、平面アンテナ部材１０の中心部に同軸導波管１６の内部ケーブル１８を接続して図示しないマイクロ波発生器より発生した、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を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１０の半径方向へ放射状に伝播させつつアンテナ部材１０に設けたマイクロ波放射孔１４からマイクロ波を放出させてこれを絶縁板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内にプラズマを立てて半導体ウエハ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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、導電性の良好な材料、例えば銅をアンテナ部材１０の構成材料として用いてはいるが、プロセス中にあっては、抵抗損失等によって、このアンテナ部材１０自体が発熱して昇温することは避けられない。この場合、処理容器４の直径が小さい場合には、昇温に伴って発生する熱変形量は小さくてそれ程問題が生じなかった。
しかしながら、半導体ウエハの直径が８インチ（２０ｃｍ）、或いは１２インチ（３０ｃｍ）へと大きくなるに従って、アンテナ部材１０の直径も順次大きくなってきており、この結果、昇温に伴って発生する熱変形量が格段に大きくなってしまった。このように、アンテナ部材１０の変形量が大きくなり過ぎると、このアンテナ部材１０と処理容器４内にて発生しているプラズマとの間の距離が変化してアンテナ部材１０とプラズマ自体との結合状態が変動し、このためにプラズマ分布が変動して処理の面内均一性及び再現性が劣化してしまう、といった問題があった。
【０００５】
また、処理容器４の天井部を区画する絶縁板８は、一般的には誘電損失が比較的低い窒化アルミ（ＡｌＮ）を用いているが、それでも誘電損失による発熱は避けられず、多くのマイクロ波の電力が、ここで誘電損失として無駄に消費されてしまい、エネルギー効率が低下する原因となっていた。しかも、絶縁板８として誘電損失が少ない材料のものを用いたとしても、誘電損失による発熱は避けられず、これらの絶縁板８を構成する材料の熱伝導率はそれ程よくないので、発生した熱が処理容器４の側壁側に十分に放熱されることなく絶縁板８の内部に溜ってこれが過度に昇温し、これがためにこの絶縁板８に接近して設置されている半導体ウエハＷの温度分布に悪影響を与える、といった問題もある。
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、マイクロ波の伝播に悪影響を与えることなく平面アンテナ部材を効率的に冷却することができるプラズマ処理装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、プラズマ密度を制御し、もって処理容器内のプラズマ密度の面内均一性を向上させることができるプラズマ処理装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
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、前記処理容器の天井部の開口に気密に装着された絶縁板と、被処理体を載置するために前記処理容器内に設けられた載置台と、前記絶縁板の上方に設けられて所定のピッチで形成された複数のマイクロ波放射孔からプラズマ発生用のマイクロ波を前記絶縁板を透過させて前記処理容器内へ導入する平面アンテナ部材と、前記平面アンテナ部材の上方に設けられて前記マイクロ波の波長を短縮するための遅波材と、前記処理容器内へ所定のガスを導入するガス供給手段とを有するプラズマ処理装置において、前記遅波材の上部に設けられる誘電率調整部材と、前記誘電率調整部材の高さ調整を行って前記遅波材に対して接近及び離間させる高さ調整機構とを備え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、遅波材の上部に高さ調整可能に誘電率調整部材を設けるようにしたので、誘電率調整部材の直下の誘電率を調整してプラズマ密度を制御し、もって処理容器内のプラズマ密度の面内均一性を向上させることができる。
本発明の関連技術は、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、前記処理容器の天井部の開口に気密に装着された絶縁板と、被処理体を載置するために前記処理容器内に設けられた載置台と、前記絶縁板の上方に設けられて所定のピッチで形成された複数のマイクロ波放射孔からプラズマ発生用のマイクロ波を前記絶縁板を透過させて前記処理容器内へ導入する平面アンテナ部材と、前記平面アンテナ部材の上方に設けられて前記マイクロ波の波長を短縮するための遅波材と、前記処理容器内へ所定のガスを導入するガス供給手段とを有するプラズマ処理装置において、前記平面アンテナ部材の内部には熱媒体を流すための熱媒体通路が形成されている。
このように、平面アンテナ部材の内部に形成した熱媒体通路に冷媒を流すことにより、この平面アンテナ部材を冷却して、この熱変形を防止することが可能となる。また、この平面アンテナ部材の熱変形を防止できることから、このアンテナ部材と処理容器内のプラズマとの結合状態を安定化でき、従って、被処理体に対するプラズマ処理の面内均一性及び再現性を向上させることが可能となる。
【０００７】
この場合、例えば前記熱媒体通路には、前記熱媒体を温度制御するための熱媒体温度制御部が接続されている。
これにより、熱媒体温度制御部により、平面アンテナ部材の温度を制御することが可能となる。
また、例えば前記平面アンテナ部材の上下の両面は平坦面に形成されている。
これによれば、マイクロ波が伝播する平面アンテナ部材の上下の表面は凹凸がなく平坦面になされているので、設計通りの伝播形態でマイクロ波を伝播させることが可能となる。
【０００８】
また、例えば前記平面アンテナ部材の表面には、前記絶縁板が密着されている。
これによれば、平面アンテナ部材に密接する絶縁板も効果的に冷却して一定の温度に維持することが可能となり、被処理体に対して熱的に悪影響を与えることを防止することが可能となる。
また、例えば前記平面アンテナ部材は、銅またはアルミニウムよりなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の係るプラズマ処理装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係るプラズマ処理装置の一例を示す構成図、図２は平面アンテナ部材を示す平面図、図３は平面アンテナ部材の製造方法を説明するための説明図、図４は誘電率調整板を示す平面図、図５は誘電率調整板の動作を説明するための動作説明図である。
【００１０】
本実施例においてはプラズマ処理装置をプラズマＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）処理に適用した場合について説明する。図示するようにこのプラズマ処理装置２０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２２を有しており、これは接地されていると共に内部は密閉された処理空間Ｓとして構成されている。
【００１１】
この処理容器２２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２４が収容される。この載置台２４は、例えばアルマイト処理したアルミニウム等により凸状に平坦になされた略円柱状に形成されており、この下部は同じくアルミニウム等により円柱状になされた支持台２６により支持されると共にこの支持台２６は処理容器２２内の底部に絶縁材２８を介して設置されている。
上記載置台２４の上面には、ここにウエハを保持するための静電チャック或いはクランプ機構（図示せず）が設けられ、この載置台２４は給電線３０を介してマッチングボックス３２及び例えば１３．５６ＭＨｚのバイアス用高周波電源３４に接続されている。尚、このバイアス用高周波電源３４を設けない場合もある。
【００１２】
上記載置台２４を支持する支持台２６には、プラズマ処理時のウエハを冷却するための冷却水等を流す冷却ジャケット３６が設けられる。尚、必要に応じてこの載置台２４中に加熱用ヒータを設けてもよい。
上記処理容器２２の側壁には、ガス供給手段として、容器内にプラズマ用ガス、例えばアルゴンガスを供給する石英パイプ製のプラズマガス供給ノズル３８や処理ガス、例えばデポジションガスを導入するための例えば石英パイプ製の処理ガス供給ノズル４０が設けられ、これらのノズル３８、４０はそれぞれガス供給路４２、４４によりマスフローコントローラ４６、４８及び開閉弁５０、５２を介してそれぞれプラズマガス源５４及び処理ガス源５６に接続されている。処理ガスとしてのデポジションガスは、ＳｉＨ_４、Ｏ_２、Ｎ_２ガス等を用いることが
できる。
【００１３】
また、容器側壁の外側には、この内部に対してウエハを搬入・搬出する時に開閉するゲートバルブ５８が設けられると共に、この側壁を冷却する冷却ジャケット６０が設けられる。また、容器底部には、排気口６２が設けられており、これには図示されない真空ポンプに接続された排気管６４が接続されて、必要に応じて処理容器２２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２２の天井部は開口されて、ここに例えばＡｌＮなどのセラミック材よりなるマイクロ波に対しては透過性を有する厚さが２０ｍｍ程度の絶縁板６６がＯリング等のシール部材６８を介して気密に設けられる。
【００１４】
そして、この絶縁板６６の上面に円板状の本発明の特徴とする平面アンテナ部材７０と高誘電率特性を有する遅波材７２と、同じく本発明の特徴とする誘電率調整部材７４と、この高さ調整を行う高さ調整機構７６とが設けられる。この平面アンテナ部材７０は、上記処理容器２２と一体的に成形されている中空円筒状容器よりなる導波箱７８の底板として構成され、前記処理容器２２内の上記載置台２４に対向させて設けられる。そして、この導波箱７８は接地されている。尚、上記平面アンテナ部材７０、誘電率調整部材７４及び高さ調整機構７６の具体的構成については後述する。
上記導波箱７８の上部の中心には、同軸導波管８０の外管８０Ａが接続され、内部の内部ケーブル８０Ｂは上記平面アンテナ部材７０の中心部に接続される。そして、この同軸導波管８０は、モード変換器８２及び導波管８４を介して例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波発生器８６に接続されており、上記平面アンテナ部材７０へマイクロ波を伝播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。この導波管としては、断面円形或いは矩形の導波管や同軸導波管を用いることができ、本実施例では同軸導波管が用いられる。また、上記導波箱７８内であって、上記平面アンテナ部材７０の上面には、上記高誘電率特性を有する円板状の遅波材７２を設けて、この波長短縮効果により、マイクロ波の管内波長を短くしている。この遅波材７２としては、例えば窒化アルミ等を用いることができる。
【００１５】
また、上記平面アンテナ部材７０は、８インチサイズのウエハ対応の場合には、例えば直径が３０〜４０ｍｍ、厚みが４〜２０ｍｍ程度、例えば１５ｍｍの導電性及び熱伝導性の良好な材料よりなる円板、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、この円板には図２にも示すように例えば円形の貫通孔よりなる多数のマイクロ波放射孔８８が、アンテナ部材７０に所定の配置形態に従って略均等に配置させて設けられている。このマイクロ波放射孔８８の配置形態は、特に限定されず、例えば同心円状、螺旋状、或いは放射状に配置させてもよい。また、マイクロ波放射孔８８の形状は円形に限定されず、例えば長溝のスリット形状等でもよく、また、このスリット形状の放射孔をハの字状に配列させるようにしてもよい。
【００１６】
そして、この肉厚な平面アンテナ部材７０内には、冷却用の熱媒体を流すための熱媒体通路９０が上記多数のマイクロ波放射孔８８を避けるようにして略蛇行状にアンテナ部材７０の全面に亘って形成されている。このような平面アンテナ部材７０は、例えば図３に示すように、肉厚な平板状のアンテナ母材７０Ａの表面に、上方が開放された状態で熱媒体通路９０を形成しておき、この上面に、アンテナ蓋部材７０Ｂをろう付け等により接合することにより、上記熱媒体通路９０の上方をシールするようにして形成することができる。尚、上記アンテナ部材７０Ａ及びアンテナ蓋部材７０Ｂの双方には、予めマイクロ波放射孔８８に相当する孔を形成しておいてもよいし、或いは上記両部材を接合した後に穿孔加工により形成してもよい。
これにより、内部に熱媒体通路９０を有し、且つ上下の両面が平坦面となった平面アンテナ部材７０を形成している。そして、この熱媒体通路９０の一端には、これに冷却用の熱媒体を導入するための媒体入口９２が形成されると共に、反対側の位置には媒体出口９４が形成されている。そして、図２に示すように、上記媒体入口９２と媒体出口９４とを連絡するように循環路９６が設けられており、この循環路９６には、熱媒体を強制循環させるための循環ポンプ９８及び循環される熱媒体の温度を制御するための熱媒体温度制御部１００が順次介設されている。
【００１７】
一方、上記遅波材７２の上方に設置される誘電率調整部材７４は、図４にも示すように、同心状に（ここでは同心円状）に複数、例えば内側調整板と外側調整板とに分割されたリング状の２つの誘電率調整板７４Ａ、７４Ｂを有している。この誘電率調整板７４Ａ、７４Ｂは、例えば銅やアルミニウム等の導電性材料よりなり、前記高さ調整機構７６及び導電箱７８を介して接地されている。
一方、上記各誘電率調整板７４Ａ、７４Ｂの高さ調整を行う高さ調整機構７６は、図４に示すように例えば各誘電率調整板７４Ａ、７４Ｂに対してそれぞれ複数、例えば３つずつ設けた昇降ネジ１０２Ａ、１０２Ｂ（図１においては２個のみ記す）を有しており、各昇降ネジ１０２Ａ、１０２Ｂは、周方向に沿って略均等に配置されている。
【００１８】
各昇降ネジ１０２Ａ、１０２Ｂの下端部は、上記各誘電率調整板７４Ａ、７４Ｂの上面に、遊嵌連結部１０３Ａ、１０３Ｂを介して遊嵌状態で回転可能に接続されると共に、その上端部は、導電箱７８の天井部に形成した各貫通孔１０５を遊嵌状態で貫通されている。
そして、各昇降ネジ１０２Ａ、１０２Ｂの上端部であって、導電箱７６の上面側には、これらの昇降ネジ１０２Ａ、１０２Ｂと螺合する高さ調整ナット１０４Ａ、１０４Ｂが設けられており、各高さ調整ナット１０４Ａ、１０４Ｂを手動、或いは自動で回転して上記昇降ネジ１０２Ａ、１０２Ｂを昇降させることによって、上記各誘電率調整板７４Ａ、７４Ｂの高さ調整を個別に行い得るようになっている。
尚、このように誘電率調整板７４Ａ、７４Ｂの高さ調整を個別に行い得るならば、上記高さ調整機構７６の構造に限定されない。
【００１９】
次に、以上のように構成されたプラズマ処理装置を用いて行なわれる処理方法について説明する。
まず、ゲートバルブ５８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２２内に収容し、リフタピン（図示せず）を上下動させることによりウエハＷを載置台２４の上面の載置面に載置する。
そして、処理容器２２内を所定のプロセス圧力、例えば０．０１〜数Ｐａの範囲内に維持して、プラズマガス供給ノズル３８から例えばアルゴンガスを流量制御しつつ供給すると共に処理ガス供給ノズル４０から例えばＳｉＨ_４、Ｏ_２、Ｎ
_２等のデポジションガスを流量制御しつつ供給する。同時にマイクロ波発生器８
６からのマイクロ波を、導波管８４及び同軸導波管８０を介して平面アンテナ部材７０に供給して処理空間Ｓに、遅波材７２によって波長が短くされたマイクロ波を導入し、これによりプラズマを発生させて所定のプラズマ処理、例えばプラズマＣＶＤによる成膜処理を行う。
【００２０】
ここで、マイクロ波発生器８６にて発生した例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波はモード変換後に例えばＴＥＭモードで同軸導波管８０内を伝播して導波箱７８内の平面アンテナ部材７０に到達し、内部ケーブル８０Ｂの接続された円板状のアンテナ部材７０の中心部から放射状に周辺部に伝播される間に、このアンテナ部材７０に同心円状或いは螺旋状に略均等に多数形成された円形のマイクロ波放射孔８８から絶縁板６６を透過させてアンテナ部材７０の直下の処理空間Ｓにマイクロ波を導入する。
このマイクロ波により励起されたアルゴンガスがプラズマ化し、この下方に拡散してここで処理ガスを活性化して活性種を作り、この活性種の作用でウエハＷの表面に処理、例えばプラズマＣＶＤ処理が施されることになる。
【００２１】
ここで、平面アンテナ部材７０をマイクロ波が伝播する際に、その抵抗熱（ジュール熱）によって発熱することは避けられない。この場合、この発熱を放置すると、平面アンテナ部材７０自体の温度が次第に上昇してこのアンテナ部材７０が熱変形を生ずる恐れが発生する。しかしながら、本実施例では、この平面アンテナ部材７０内に形成した熱媒体通路９０に、冷却用の熱媒体を流して上記平面アンテナ部材７０を適切に冷却しているので、上記熱変形の発生を防止することが可能となる。
また、平面アンテナ部材７０の熱変形を防止できるので、このアンテナ部材７０と処理空間Ｓ中のプラズマとの結合状態を安定化させてプラズマの分布も安定化させることも可能となる。
【００２２】
すなわち、図２にも示すように、媒体入口９２から熱媒体通路９０に導入された冷却用の熱媒体は、この通路９０内を蛇行状に流れて行き、そのまま媒体出口９４から排出される。そして、この排出された熱媒体は、熱媒体温度制御部１００にて適正に温度制御した後に、再度、媒体入口９２側へ供給されて循環使用される。
上述のように、熱媒体通路９０に冷却用の熱媒体を流すことにより、平面アンテナ部材７０全体を冷却することが可能となる。
この場合、ウエハの処理枚数が増加するに従って、平面アンテナ部材７０の温度は順次上昇する傾向にあるので、熱媒体の温度を順次下げたり、或いは流量を順次大きくするなどして冷却パワーも順次大きくするようにし、結果的に、プロセス中は平面アンテナ部材７０が常時略一定の温度、例えばプロセス温度にもよるが、４０〜１１０℃の範囲内、例えば常時略８０℃程度を維持するように上記熱媒体温度制御部１００により熱媒体の温度を制御する。この場合、熱媒体としては冷却水、フロリナート、チラー等を用いることができる。
【００２３】
また、絶縁板６６をマイクロ波が透過する際に、この誘電損失のためにマイクロ波の電力の例えば３０％程度は消費されて、発熱することは避けられないし、また、プラズマ熱、ウエハＷからの輻射熱等によっても絶縁板６６は加熱される。この場合、この発熱を放置すると絶縁板６６自体の温度が次第に昇温して処理中の半導体ウエハＷに熱的に悪影響を与えてしまう恐れが生ずるが、本実施例では絶縁板６６は、上述したように冷却されている平面アンテナ部材７０に密着して面接触状態で設置されているので、この平面アンテナ部材７０により間接的に冷却されることになり、上記した熱的悪影響をウエハＷに与えることを防止することが可能となる。
【００２４】
従って、絶縁板６６の温度を、複数枚のウエハを処理する間に亘って略一定に維持できるので、ウエハに対するプラズマ処理の再現性を大幅に向上でき、また、ウエハに対するプラズマ処理の面内均一性も向上させることが可能となる。また更に、一般的には平面アンテナ部材７０から下方向へ伝播するマイクロ波は平面的に均等な電位でもって伝播するが、処理空間Ｓにて発生したプラズマは発生地点から処理空間Ｓ内を下方向へ拡散して行くので、ウエハ表面ではウエハ中心部近傍のプラズマ密度が高い分布となる傾向にある。しかしながら、本実施例においては、導電箱７８に設けた高さ調整機構７６の高さ調整ナット１０４Ａ、１０４Ｂを回転して昇降ネジ１０２Ａ、１０２Ｂを上下方向へ移動させることにより、図５に示すように誘電率調整部材７４の各誘電率調整板７４Ａ、７４Ｂをそれぞれ高さ調整している。
【００２５】
図５中においては、外側の誘電率調整板７４Ｂよりも内側の誘電率調整板７４Ａをより高く設定することにより、平面アンテナ部材７０の上面と外側の誘電率調整板７４Ｂとの間の距離Ｈ２よりも、平面アンテナ部材７０の上面と内側の誘電率調整板７４Ａとの間の距離Ｈ１の方を大きくしている。
この場合、各誘電率調整板７４Ａ、７４Ｂの下方におけるマイクロ波の伝播効率は、それぞれの直下における誘電率に依存する。すなわち、内側の誘電率調整板７４Ａの直下の誘電率は、遅波材７２の誘電率と高さ（厚さ）Ｈ１の空気層の誘電率との合成の誘電率となり、また、外側の誘電率調整板７４Ｂの直下の誘電率は、遅波材７２の誘電率と高さ（厚さ）Ｈ２の空気層の誘電率との合成の誘電率となるが、高さＨ２より高さＨ１の方が大きいので、高さＨ１側の合成の誘電率が小さくなり、結果的に、この部分を伝播するマイクロ波の伝播効率を、その外周側の伝播効率よりも低下させるようになっている。このため、内周側のマイクロ波の伝播効率を低くしていることから、この部分におけるプラズマ生成効率を、その外周側よりも低くすることができ、これがためにプラズマ密度がその周辺に比較して高くなる傾向にあるウエハ中央部近傍のプラズマ密度を抑制し、ウエハ表面上におけるプラズマ密度の面内均一性を向上させることが可能となる。
【００２６】
この場合、上記高さＨ１、Ｈ２は、最適なプラズマ密度の均一性を得るように適宜設定されるのは勿論である。
尚、ここでは２分割された誘電率調整板７４Ａ、７４Ｂを用いたが、この分割数に限定されず、３つ以上に分割して、より分解能の高い制御を行うようにしてもよい。
尚、本実施例では、半導体ウエハに成膜処理する場合を例にとって説明したが、これに限定されず、プラズマエッチング処理、プラズマアッシング処理等の他のプラズマ処理にも適用することができる。
また、被処理体としても半導体ウエハに限定されず、ガラス基板、ＬＣＤ基板等に対しても適用することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の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。
本発明によれば、遅波材の上部に高さ調整可能に誘電率調整部材を設けるようにしたので、誘電率調整部材の直下の誘電率を調整してプラズマ密度を制御し、もって処理容器内のプラズマ密度の面内均一性を向上させることができる。
本発明の関連技術によれば、平面アンテナ部材の内部に形成した熱媒体通路に冷媒を流すことにより、この平面アンテナ部材を冷却して、この熱変形を防止することができる。また、この平面アンテナ部材の熱変形を防止できることから、このアンテナ部材と処理容器内のプラズマとの結合状態を安定化でき、従って、被処理体に対するプラズマ処理の面内均一性及び再現性を向上させることができる。
また本発明の他の関連技術によれば、熱媒体温度制御部により、平面アンテナ部材の温度を制御することができる。
また本発明の他の関連技術によれば、マイクロ波が伝播する平面アンテナ部材の上下の表面は凹凸がなく平坦面になされているので、設計通りの伝播形態でマイクロ波を伝播させることができる。
また本発明の他の関連技術によれば、平面アンテナ部材に密接する絶縁板も効果的に冷却して一定の温度に維持することができ、被処理体に対して熱的に悪影響を与えることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプラズマ処理装置の一例を示す構成図である。
【図２】平面アンテナ部材を示す平面図である。
【図３】平面アンテナ部材の製造方法を説明するための説明図である。
【図４】誘電率調整板を示す平面図である。
【図５】誘電率調整板の動作を説明するための動作説明図である。
【図６】従来の一般的なプラズマ処理装置を示す構成図である。
【図７】平面アンテナ部材を示す平面図である。
【符号の説明】
２０プラズマ処理装置
２２処理容器
２４載置台
３８，４０ノズル（ガス供給手段）
６６絶縁板
７０平面アンテナ部材
７２遅波材
７４誘電率調整部材
７４Ａ，７４Ｂ誘電率調整板
７６高さ調整機構
８６マイクロ波発生器
８８マイクロ波放射孔
９０熱媒体通路
９２媒体入口
９４媒体出口
９６循環路
１００熱媒体温度制御部
１０２Ａ，１０２Ｂ昇降ネジ
１０４Ａ，１０４Ｂ高さ調整ナット
Ｗ半導体ウエハ（被処理体）

Claims

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、前記処理容器の天井部の開口に気密に装着された絶縁板と、被処理体を載置するために前記処理容器内に設けられた載置台と、前記絶縁板の上方に設けられて所定のピッチで形成された複数のマイクロ波放射孔からプラズマ発生用のマイクロ波を前記絶縁板を透過させて前記処理容器内へ導入する平面アンテナ部材と、前記平面アンテナ部材の上方に設けられて前記マイクロ波の波長を短縮するための遅波材と、前記処理容器内へ所定のガスを導入するガス供給手段とを有するプラズマ処理装置において、
前記遅波材の上部に設けられる誘電率調整部材と、
前記誘電率調整部材の高さ調整を行って前記遅波材に対して接近及び離間させる高さ調整機構とを備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
前記誘電率調整部材は、導電性材料よりなり、接地さ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。
前記誘電率調整部材は、同心円状に分割された複数の誘電率調整板を有していることを特徴とする請求項１又は２記載のプラズマ処理装置。
前記複数の誘電率調整板は、個別に高さ調整可能になされていることを特徴とする請求項３記載のプラズマ処理装置。
前記高さ調整機構は、前記誘電率調整部材に連結された昇降ネジを有していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。