JP5249547B2 - プラズマ処理装置及びそのガス排気方法 - Google Patents

Description

この発明は半導体ウエハ等の被処理基板に処理を施す処理装置及びそのガス排気方法に係わり、特に、マイクロ波プラズマを用いて被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置及びそのガス排気方法に関する。

近時、ＬＳＩの高集積化、高速化の要請からＬＳＩを構成する半導体素子のデザインルールが益々微細化されている。また、生産効率の向上の観点から半導体ウエハの大型化も進展している。これらにともなって、半導体ウエハ等の被処理基板に処理を施す処理装置おいても、素子の微細化、及びウエハの大型化に対応できるものが求められている。

近時の半導体プロセスにおいては、成膜やエッチングに、プラズマ処理装置の利用が不可欠となっており、特に、低電子温度のプラズマを高密度に生成できるマイクロ波プラズマ処理装置が注目されている（例えば、特許文献１参照）。

マイクロ波プラズマ処理装置は、特許文献１にも記載されているように、通常、処理空間の上方から処理ガスを導入し、処理空間の下方から排気する。
特開２００４−１４２６２号公報

微細化された半導体素子では、より高品質な薄膜が求められている。しかしながら、マイクロ波プラズマ処理装置は、処理空間の上方から処理ガスを導入し、処理空間の下方から排気しながら処理空間の圧力をコントロールする。このため、処理空間にガスが滞留しやすい。ガスが滞留すると、プラズマによりガスが過剰乖離し、過剰の反応活性種及び副生成物が生成されるので膜質を落とす原因となったり、パーティクル源にもなったりするなど、半導体素子の製造に影響を及ぼす可能性がある。

この発明は、処理空間にガスが滞留し難く、被処理基板に常に新鮮な処理ガスを供給することが可能なプラズマ処理装置及びそのガス排気方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、この発明の第１態様に係るプラズマ処理装置は、内部空間を形成する処理容器と、前記内部空間内に設けられた、被処理基板が載置される基板載置台と、前記内部空間内に設けられ、この内部空間の内径よりも小さい内径を有する、前記基板載置台の上方にプラズマ処理を行う処理空間を区画する処理空間形成部材と、前記処理空間形成部材の上端部と前記内部空間の内壁との間に設けられた、前記処理空間から処理ガスを排気する排気口と、を具備し、前記処理空間内の処理ガスの流れが下方から上方に向かう上向きの流れになるように、前記処理空間内に処理ガスを導入する処理ガス導入口を前記処理空間形成部材に設け、かつ前記排気口を前記処理空間の外側に前記基板載置台より上に設けている。

この発明の第２態様に係るプラズマ処理装置のガス排気方法は、内部空間を形成する処理容器と、前記内部空間内に設けられた、被処理基板が載置される基板載置台と、前記内部空間内に設けられ、この内部空間の内径よりも小さい内径を有する、前記基板載置台の上方にプラズマ処理を行う処理空間を区画する処理空間形成部材と、前記処理空間形成部材の上端部と前記内部空間の内壁との間に設けられた、前記処理空間から処理ガスを排気する排気口と、を備え、前記処理空間内に処理ガスを導入する処理ガス導入口を前記処理空間形成部材に設け、かつ前記排気口を前記処理空間の外側に前記基板載置台より上に設けたプラズマ処理装置のガス排気方法であって、前記処理空間内の処理ガスの流れを、下方から上方に向かう上向きの流れとする。

この発明によれば、処理空間にガスが滞留し難く、被処理基板に常に新鮮な処理ガスを供給することが可能なプラズマ処理装置及びそのガス排気方法を提供できる。

以下、添付図面を参照してこの発明の実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
図１はこの発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を概略的に示す断面図である。

図１に示すように、第１の実施形態に係るプラズマ処理装置１００ａは、プラズマ処理を行う処理空間１を形成する処理容器２と、処理空間１内に設けられた、被処理基板Ｗが載置される基板載置台３と、処理容器２の、基板載置台３の被処理基板載置面に対向する上面部に設けられたマイクロ波透過板４と、マイクロ波透過板４上に配置されたマイクロ波アンテナ５と、記基板載置台３よりも上方に設けられた、処理空間１からガスを排気する排気口６と、を備える。

装置１００ａは、処理空間１内におけるプラズマ処理に際し、処理空間１内を、例えば、０．０５Ｔｏｒｒから数Ｔｏｒｒの範囲に調圧する。このため、排気口６は、調圧のための調圧機構、例えば、圧力制御バルブ１０を介して、排気のための排気機構、例えば、排気ポンプ１１に接続される。

装置１００ａは、装置１００ａの各構成部、圧力調整バルブ１０、及び排気ポンプ１１等を制御するための制御部１００を有する。制御部１００は、プロセスコントローラ１０１、ユーザーインターフェース１０２、及び記憶部１０３を備える。コントローラ１０１は、各構成部の制御を実行する。インターフェース１０２は、ディスプレイ、及びキーボードを備える。オペレータは、例えば、装置１００ａの稼働状況が可視化されて表示するディスプレイを見ながら、装置１００ａを管理するためのコマンド等の入力操作を、キーボードを介して行う。記憶部１０３には、装置１００ａで実行される処理を、コントローラ１０１の制御にて実現するための制御プログラムや、各種データ、および処理条件に応じて処理装置の各構成部に処理を実行させるプログラム、すなわちレシピが格納される。レシピは、記憶部１０３の中の記憶媒体に記憶される。記憶媒体は、ハードディスクであってもよいし、ＣＤ-ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、レシピは、他の装置から、例えば、専用回線を介して適宜伝送させるようにしてもよい。任意のレシピを、必要に応じてインターフェース１０２からの指示等にて記憶部１０３から読み出し、コントローラ１０１に実行させることで、装置１００ａは所望の処理を実行する。

第１の実施形態に係る装置１００ａによれば、処理空間１内のガスを、基板載置台３よりも上方から排気する。処理空間１内のガスを、基板載置台３よりも上方から排気することで、処理空間１にガスが滞留し難いプラズマ処理装置を得ることができる。

処理空間１内におけるガスの流れを、装置１００ａと比較例に係る装置とで比較した図を図２に示す。図２Ａは装置１００ａを示し、図２Ｂは比較例に係る装置を示す。

比較例に係る装置は、図２Ｂに示すように、処理ガスを、処理空間１の上方から導入し、処理空間１の下方から排気する。特に、基板載置台３の周囲に、この基板載置台３に水平に配置されたバッフル板７を介して、基板載置台３の下方の下方空間１３に連通された排気空間８ａから排気する装置が示されている。

上述したように、プラズマ処理装置は、処理空間１内におけるプラズマ処理に際し、処理空間１内を、例えば、０．０５Ｔｏｒｒから数Ｔｏｒｒの範囲に調圧する。このため、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、排気口６は、圧力制御バルブ１０を介して排気ポンプ１１に接続される。

図２Ｂに示す比較例は、処理空間１内のガスを、基板載置台３に対して水平に配置され、多数の開孔を備えたバッフル板７を介して基板載置台３に対して鉛直方向に排気する。比較例ではガス導入口１２が処理空間１の上方に配置されているから、処理空間１内におけるガスの流れは、上方から下方に向かう下向きの流れ、が基本となる。

バッフル板７の下方にある下方空間１３は排気室８の排気空間８ａに連通される空間である。排気空間８ａは圧力制御バルブ１０を介して排気ポンプ１１で排気されるから、ここに連通される下方空間１３の圧力は低い。しかし、下方空間１３の上方にある処理空間１の圧力は、バッフル板７の排気コンダクタンスの分、下方空間１３の圧力よりも高くなる。このため、処理空間１に導入された処理ガスにはバッフル板７から引ききれなかった残余ガスが生じることになり、この残余ガスがバッフル板７の上方に滞留してしまう（参照符号Ａ参照）。

残余ガスは、一旦、被処理基板Ｗの上方を通過し、成膜等のプラズマ処理に使用された使用済みの処理ガスがほとんどである。滞留した残余ガスの中には、ガス導入口１２から噴射される処理ガスの流れに乗り、再び被処理基板Ｗの上方に舞い戻るものもある（参照符号Ｂ参照）。ガス導入口１２から噴射されたばかりの処理ガスは、被処理基板Ｗの上方を通過していない、未使用の新鮮な処理ガスである。新鮮な処理ガスに、使用済みの処理ガスが混ざってしまうと、被処理基板Ｗの上方に供給される処理ガスの清浄度が落ちてしまう。処理ガスの清浄度が落ちてしまうばかりか、また、バッフル板７の上方で滞留してしまい、再びガス導入口１２から噴射される処理ガスの流れに乗って、また、被処理基板Ｗの上方に舞い戻る。処理空間１内には、処理ガスの清浄度をどんどんと落とす残余ガスの循環流が生じることになる。滞留した残余ガス、及び循環流にのった残余ガスは、処理空間１内に長く留まっており、長時間プラズマに曝されているガスであるから、過剰乖離を引き起こしている可能性が高い。これは、薄膜の膜質を落とす原因となったり、パーティクル源になったりする。

さらに、比較例では、バッフル板７が被処理基板Ｗの下方にある。このため、被処理基板Ｗの上方にあるガスは、被処理基板Ｗの表面に対して水平方向成分をもってバッフル板７に引かなければならない。しかし、被処理基板Ｗの中央部分は、バッフル板７から遠いから、引きが弱まる。このため、被処理基板Ｗの中央部分の上方には、処理ガスの流れが遅くなりやすく、処理ガスが滞留する滞留ゾーンＣが発生しやすくなる。滞留ゾーンＣは、被処理基板Ｗの大きさ、例えば、被処理基板Ｗが半導体ウエハであるならば、口径φが大きくなるにつれて発生する可能性が高くなる。例えば、口径φが３００ｍｍ以上のウエハは、口径φが３００ｍｍ未満のウエハに比較して滞留ゾーンＣの発生する可能性が高い。

対して、装置１００ａでは、図２Ａに示すように、処理空間１内のガスを、基板載置台３よりも上方から排気する。本例では、基板載置台３よりも上方の処理容器２の側壁に形成された排気口６を介して基板載置台３に対して水平方向に排気する。さらに、装置１００ａではガス導入口１２が処理空間１の下方、本例では基板載置台３近傍に設けられているから、処理空間１内におけるガスの流れは、下方から上方に向かう上向きの流れ、が基本となる。

装置１００ａでは、比較例のようなバッフル板７が無い。排気口６は、圧力制御バルブ１０を介して排気ポンプ１１に接続されるが、バッフル板７が無いから、比較例のようにバッフル板７の上方に滞留する残余ガスは無い。

ただし、装置１００ａでは、基板載置台３の周囲に、この基板載置台３に対して水平なリングプレート１４を設けている。ガス導入口１２を基板載置台３に近接させるためである。ガス導入口１２はリングプレート１４に形成される。リングプレート１４の上方には、排気口６で引ききれなかった残余ガスが降下してきて、リングプレート１４の上方に残余ガスが滞留する可能性がある（参照符号Ｄ）。ここに滞留する残余ガスには、ガス導入口１２から噴射される処理ガスの流れに乗るものもある。しかし、この流れは、リングプレート１４上で上向きに上昇して、被処理基板Ｗの上方に向かわずに排気口６に向かう（参照符号Ｅ参照）。このように排気口６に向かって上昇する流れは、被処理基板Ｗの上方に下降する比較例とは異なる。装置１００ａでは、滞留した残余ガスが発生した、としても排気口６に向かって上昇するから、比較例に比較して、残余ガスが未使用の新鮮な処理ガスに混ざる可能性が低い。

よって、装置１００ａでは、被処理基板Ｗの上方に舞い戻り難くなり、成膜される薄膜の膜質は、比較例に係る装置に比較して、より良いものにできる。また、パーティクルも少なくなるので、製造歩留りの悪化も防ぐことができる。

さらに、装置１００ａでは、排気口６が基板載置台３よりも上方に設けられ、かつ、処理ガス導入口１２よりも上方にある。処理ガス導入口１２は、被処理基板Ｗの縁の近傍にある。処理ガスは、被処理基板Ｗの縁から被処理基板Ｗの中央部分に向かって水平に噴射される。このため、処理ガスを被処理基板Ｗの縁から水平方向に引き、さらに鉛直方向に排気方向を変換して排気する比較例に比べて、被処理基板Ｗの中央部分に処理ガスが滞留する滞留ゾーンＣを発生し難くなる。この利点は、被処理基板Ｗ、例えば、ウエハの口径φが大きくなっても変わらない。

よって、装置１００ａでは、例えば、ウエハの口径φが３００ｍｍ以上になっても、被処理基板Ｗの中央部分の上方に滞留ゾーンＣが発生し難い、という利点も得ることができる。

さらに、処理ガスは、被処理基板Ｗの縁から被処理基板Ｗの中央部分に向かって常に水平に噴射されるので、プラズマ処理の間、常に新鮮な処理ガスを、被処理基板Ｗに供給できる、という利点も得ることができる。

これらの利点からも装置１００ａは、成膜される薄膜の膜質を、比較例に比較して、より良いものにでき、パーティクルも少なくできるので、製造歩留りの悪化も防ぐことができる。

以上、第１の実施形態によれば、処理空間にガスが滞留し難く、被処理基板に常に新鮮な処理ガスを供給することが可能なプラズマ処理装置と、そのガス排気方法を提供できる。

（第２の実施形態）
図３はこの発明の第２の実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を概略的に示す断面図である。図３において、図１と同一の部分については同一の参照符号を付し、重複する説明は省略することにする。

図３に示すように、第２の実施形態に係るプラズマ処理装置１００ｂが、第１の実施形態に係る装置１００ａと異なるところは、内部空間１５を形成する処理容器２と、内部空間１５内に設けられた、被処理基板Ｗが載置される基板載置台３と、処理容器２の、基板載置台３の被処理基板載置面に対向する上面部に設けられたマイクロ波透過板４と、マイクロ波透過板４上に配置されたマイクロ波アンテナ５と、内部空間１５内に設けられた処理空間形成部材１６と、を備えることである。

処理空間形成部材１６は、内部空間１５の内径ａ１５よりも小さい内径ａ１を有し、基板載置台３の上方にプラズマ処理を行う処理空間１を区画する。処理空間形成部材１６には、基板載置台３の近傍から処理空間１内に処理ガスを導入する処理ガス導入口１２が設けられている。

排気口６は、処理空間形成部材１６の上端部１６ａと内部空間１５の内壁１５ａとの間に設けられている。本例では、排気口６は、処理空間１の外側に、被処理基板載置台３に対して水平方向に設けられている。排気口６における排気方向は基板載置台３に対して鉛直方向である。

本例では、処理空間形成部材１６の上端部１６ａに、処理容器２の内径ａ１５以上の外径ｂ１６ｂを有するフランジ部位１６ｂが設けられている。上記排気口６はフランジ部位１６ｂに設けられている。フランジ部位１６ｂに設けられた排気口６は、処理容器２内にあり、内部空間１５に面している。

排気口６の下方には、処理空間形成部材１６の中間部１６ｃの外壁と処理容器２の内壁とに挟まれた円筒状の空間１７が形成される。本例では円筒状の空間１７が排気通路になる。

処理容器２の基板載置台３の下方には下方空間１３があり、下方空間１３が排気室８の排気ポンプ１１に接続される排気空間８ａに連通される。上記排気通路、即ち、空間１７は下方空間１３、即ち、排気空間８ａに連通される。

また、処理空間１へ被処理基板Ｗの搬入、搬出を行う搬入出口は、図３には、特に図示しないが、例えば、基板載置台３の外径が処理空間形成部材１６の内径ａ１よりも小さい場合には、例えば、処理容器２の、処理空間形成部材１６の上端部よりも上にある内部空間１５に面した側壁に形成することができる。この場合、基板載置台３が、処理空間形成部材１６の内側にある処理空間１内を昇降する。

また、搬入出口は、処理容器２の、基板載置台３に対して水平な位置にあり、処理空間１に面した側壁に形成することもできる。この場合、被処理基板Ｗの搬入又は搬出に際して、基板載置台３を昇降させる必要がない、という利点を得ることができる。また、この構成の場合に、処理空間形成部材１６が、被処理基板Ｗの搬入又は搬出を妨げる場合には、被処理基板Ｗの搬入又は搬出を妨げないように、搬入出口に対応した切り欠き部位を、処理空間形成部材１６に形成するようにしても良い。

図４に、図３に示す装置１００ｂの具体的、かつ、より詳細な断面を示す。

図４に示すように、処理空間形成部材１６の下端部１６ｄに、内径ａ１６ｅが基板載置台３の外径ｂ３よりも広い第１の部分１６ｅと、内径ａ１６ｆが基板載置台３の外径ｂ３よりも狭い第２の部分１６ｆとを有する座刳り穴状部位が設けられている。本例では、基板載置台３が、第１の部分１６ｅに収容される。なお、本例では、基板載置台３上に、フォーカスリング３ａが装着されており、基板載置台３の外径ｂ３は、フォーカスリング装着時の外径とする。

本例では、フォーカスリング３ａが装着された基板載置台３と第１の部分１６ｅとの間には、処理空間１と下方空間１３（本例では排気空間８ａと一体化される）とに連通される断面Ｌ字状のクリアランス３ｂが設定されている。本例では、クリアランス３ｂを介して、処理空間１から処理ガスが排気される可能性がある。しかし、本例ではクリアランス３ｂを狭くしたり、さらには断面Ｌ字状としたりすることで、クリアランス３ｂ排気コンダクタンスを、排気口６の排気コンダクタンスよりも小さくし、処理ガスが流れ難くなるように工夫している。即ち、クリアランス３ｂの排気コンダクタンスを排気口６の排気コンダクタンスよりも小さくすることで、処理空間１からの、クリアランス３ｂを介した処理ガスの排気は抑制される。また、下方空間１３（排気空間８ａ）からの使用済み処理ガスの逆流も防ぐことができる。

なお、処理容器２の内部空間１５に面した側壁部に形成された開孔２ａは、内部空間１５に、例えば、アルゴンガスや窒素ガス等の希釈ガスを導入するガス導入口である。

装置１００ｂが備える処理空間形成部材１６の、一平面例を図５に示す。なお、図４に示す断面は、図５中のＩＶ−ＩＶ線に沿っている。

図５に示すように、排気口６は、フランジ部位１６ｂに複数設けられている。フランジ部の複数の排気口６間には、処理ガス導入口１２に対して処理ガスを導く主処理ガス導入通路１８が水平方向に配設されている。主処理ガス導入通路１８は、処理容器２の外部に設けられた処理ガス供給機構１８ｃに接続される。

処理空間形成部材１６の上端部１６ａ内には、環状処理ガス導入通路１８ａが水平方向に配設されている。環状処理ガス導入通路１８ａは主処理ガス導入通路１８に接続されている。

さらに、処理空間形成部材１６の中間部内１６ｃには、副処理ガス導入通路１８ｂが鉛直方向に配設されている（図４参照）。副処理ガス導入通路１８ｂは、環状処理ガス導入通路１８ａと処理ガス導入口１２とを接続する。

このように、本例では、処理ガスを、処理ガス導入通路１８、環状処理ガス導入通路１８ａ、副処理ガス導入通路１８ｂを介することで、処理空間形成部材１６の下端部１６ｄに形成され、被処理基板Ｗの縁の近傍に設けられた処理ガス導入口１２まで導く。

さらに、本例では、処理ガス導入口１２が、図４に示すように、処理空間形成部材１６のうち、内径ａ１が基板載置台３の外径ｂ３よりも狭い第２の部分１６ｆに形成されている。処理ガス導入口１２を第２の部分１６ｆに形成することで、処理ガス導入口１２が被処理基板Ｗの縁により近くなるように工夫している。

さらに、本例では、基板載置台３が第１の部分１６ｅに収容され、処理ガスが基板載置台３の上方から処理空間１に導入されるようになっている。

図５中のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面を図６に示す。

図６に示すように、本例では、処理空間形成部材１６の内径ａ１が、基板載置台３の外径ｂ３よりも小さい。そこで、本例では、被処理基板Ｗの搬入、及び搬出を、処理容器２の基板載置台３の下方にある下方空間１３を利用する。下方空間１３内には、基板載置台３を昇降させる載置台昇降機構１９が設けられている。載置台昇降機構１９は、基板載置台３を、下方空間１３から処理空間形成部材１６との間で昇降させる機能を有する。

下方空間１３の側壁には、被処理基板Ｗを処理容器２内に搬入出する搬入出口２０が設けられている。搬入出口２０は、ゲートバルブＧにより開閉される。

載置台昇降機構１９は、基板載置台３を、搬入出口２０と処理空間形成部材１６の下端部１６ｄとの間で昇降させる。本例では、特に、載置台昇降機構１９が、基板載置台３と第１の部分１６ｅとの間に、上述の断面Ｌ字状のクリアランス３ｂが生ずるまで、基板載置台３を上昇させる。しかも、クリアランス３ｂの排気コンダクタンスが排気口６の排気コンダクタンスよりも小さくなるように、基板載置台３を処理空間形成部材１６に近接させる。

基板載置台３は、下方空間１３内に配置された支持柱２１によって支持されている。支持柱２１は内部が空洞である。支持柱２１の空洞中には、特に、図示しないが、基板載置台３内に設けられたヒーターの温度を制御する制御線などが引き廻される。

また、本例では支持柱２１の中間にフリンジ部２１ａがあり、フリンジ部２１ａ上に、リフトピン昇降機構２２が取り付けられる。リフトピン昇降機構２２は、基板載置台３を貫通し、基板載置台３上に載置された被処理基板Ｗを昇降させるリフトピン２２ａを上下動させる。リフトピン２２ａは、図５の平面図に示すように、例えば、３本設けられるが、図６では２本のみが図示されている。

下方空間１３の側壁には、主排気口２３が形成されており、主排気口２３は、図３に示したように、処理空間１を調圧するための調圧機構、例えば、ＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）等の圧力制御バルブ１０を介して、排気のための排気機構、例えば、排気ポンプ１１に接続される。

第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、処理ガスを被処理基板Ｗの縁の近傍から水平に噴射し、処理空間１内のガスを被処理基板Ｗよりも上方から排気するので、処理空間にガスが滞留し難く、かつ、被処理基板Ｗに常に新鮮な処理ガスを供給することが可能となる。

さらに、第２の実施形態は、排気口６を処理空間１の外側に設け、かつ、鉛直方向に排気するようにしている。この構成を有することで、第２の実施形態は、第１の実施形態に比較して、以下に説明するような利点も得ることができる。

処理空間１内におけるガスの流れ、特に、ガスの対流を、装置１００ａと装置１００ｂとで比較した図を図７に示す。図７Ａは装置１００ｂ（第２の実施形態）を示し、図７Ｂに装置１００ａ（第１の実施形態）を示す。

図７Ｂに示すように、装置１００ａでは、処理ガスを、処理空間１内に下方から導入し、上方から排気する。この構成における処理空間１内の基本対流は、処理ガスが処理空間１の中央部１ａで上昇し、上昇後、処理空間１の周縁部１ｂに進む。さらに、処理ガスは、周縁部１ｂで下降し、再度中央部１ａに向かう、というものである。

図７Ａに示すように、装置１００ｂにおいても、装置１００ａと同様に、処理ガスを、処理空間１内に下方から導入し、上方から排気する構成であるので、基本対流は装置１００ａと同じである。

しかしながら、排気口６を処理空間１の外側に設け、かつ、鉛直方向に排気するようにしたので、処理空間１の周縁部１ｂに進んだ処理ガスは、そのまま、処理空間１の内径よりも広い内径を有する内部空間１５の周縁部１５ｂに進む。周縁部１５ｂに進んだ処理ガスは、周縁部１５ｂの下方に設けられた排気口６を介して空間１７に排気される。空間１７は、処理空間形成部材１６によって処理空間１と遮られているから、空間１７に排気された処理ガスは、処理空間１に戻り難くなる。

また、排気口６の上方の内部空間１５の周縁部１５ｂには、引ききれなかった処理ガスが滞留する可能性がある。しかしながら、処理空間１の内径ａ１は、図３に示したように、内部空間１５の内径ａ１５よりも狭い。処理空間１の内径ａ１が内部空間１５の内径ａ１５よりも狭いから、処理空間１内の圧力は、内部空間１５の圧力よりも高くなりやすい。このため、内部空間１５の周縁部１５ｂに滞留した処理ガスも、処理空間１に戻り難くなる。

このように、第２の実施形態に係る装置１００ｂでは、排気口６を処理空間１の外側に設け、かつ、ガスを基板載置台３に対して鉛直方向に排気することで、処理空間１を通過した処理ガスが、再び処理空間１に戻り難い構成にできる。

従って、第２の実施形態に係る１００ｂによれば、第１の実施形態に係る装置１００ａに比較して、処理空間１内に載置された被処理基板Ｗに、常に新鮮な処理ガスを供給できる、という利点を、より良く得ることができる。

以上、この発明を実施形態に従って説明したが、この発明は上記実施形態に限られるものではなく、種々の変形が可能である。

例えば、上記実施形態ではプラズマ処理装置として成膜装置を例示した。成膜については、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜の成膜の他、シリコンや、誘電率が高い絶縁膜（Ｈｉｇｈ−ｋ膜）の成膜にも利用することができる。また、成膜のみならず、各種膜の改質処理、エッチング等の処理にも利用することができる。

また、上記実施形態ではプラズマ処理装置として、マイクロ波プラズマを用いて被処理基板にプラズマ処理を施すマイクロ波プラズマ処理装置を例示した。マイクロ波プラズマ処理装置のマイクロ波アンテナとしては、例えば、ラジアルラインスロットアンテナ（Ｒａｄｉａｌ Ｌｉｎｅ Ｓｌｏｔ Ａｎｔｅｎｎａ：ＲＬＳＡ）を用いることができるし、ＲＬＳＡ以外の平面マイクロ波アンテナも用いることもできる。

また、この発明は、マイクロ波プラズマ処理装置のみに限らず、いかなるプラズマ処理装置にも適用することができる。

この発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を概略的に示す断面図 処理空間内のガスの流れを示す図 この発明の第２の実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を概略的に示す断面図 図３に示す装置の具体的かつより詳細な断面図 処理空間形成部材１６の一平面例を示す平面図 図５中のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図 処理空間内のガスの流れを示す図

符号の説明

１…処理空間、２…処理容器、３…基板載置台、３ｂ…断面Ｌ字状のクリアランス、４…マイクロ波透過板、５マイクロ波アンテナ、６…排気口、８…排気室、８ａ…排気空間、１２…処理ガス導入口、１３…下方空間、１６…処理空間形成部材、１６ａ…処理空間形成部材の上端部、１６ｂ…フランジ部位、１６ｃ…処理空間形成部材の中間部、１６ｄ…処理空間形成部材の下端部、１６ｅ…処理空間形成部材の第１の部分、１６ｆ…処理空間形成部材の第２の部分、１７…処理空間形成部材の中間部の外壁と処理容器の内壁とに挟まれた空間、１８…主処理ガス導入通路、１８ａ…環状処理ガス導入通路、１８ｂ…副処理ガス導入通路、１８ｃ…処理ガス供給機構、１９…載置台昇降機構、２０…搬入出口。

Claims (15)

1. 内部空間を形成する処理容器と、
   前記内部空間内に設けられた、被処理基板が載置される基板載置台と、
   前記内部空間内に設けられ、この内部空間の内径よりも小さい内径を有する、前記基板載置台の上方にプラズマ処理を行う処理空間を区画する処理空間形成部材と、
   前記処理空間形成部材の上端部と前記内部空間の内壁との間に設けられた、前記処理空間から処理ガスを排気する排気口と、
   を具備し、
   前記処理空間内の処理ガスの流れが下方から上方に向かう上向きの流れになるように、前記処理空間内に処理ガスを導入する処理ガス導入口を前記処理空間形成部材に設け、かつ前記排気口を前記処理空間の外側に前記基板載置台より上に設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 前記処理空間形成部材の上端部に、前記処理容器の内径以上の外径を有するフランジ部位があり、
   前記フランジ部位に、前記排気口が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記排気口の下方に、前記処理空間形成部材の中間部の外壁と前記処理容器の内壁とに挟まれた空間があり、この空間が排気通路になっていることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記処理容器の前記基板載置台の下方に下方空間があり、
   前記下方空間が排気ポンプに接続される排気空間に連通されており、
   前記排気空間に、前記排気通路が連通されることを特徴とする請求項３に記載のプラズマ処理装置。
5. 前記処理空間形成部材の下端部に、内径が前記基板載置台の外径よりも広い第１の部分と、内径が前記基板載置台の外径よりも狭い第２の部分とを有する座刳り穴状部位があり、
   前記基板載置台が、前記第１の部分に収容されることを特徴とする請求項４に記載のプラズマ処理装置。
6. 前記基板載置台と前記第１の部分との間に、前記処理空間と前記排気空間とに連通される断面Ｌ字状のクリアランスがあり、
   前記断面Ｌ字状のクリアランスの排気コンダクタンスが、前記排気口の排気コンダクタンスよりも小さいことを特徴とする請求項５に記載のプラズマ処理装置。
7. 前記排気口が前記フランジ部位に複数設けられており、
   前記処理ガス導入口に対して前記処理ガスを導く処理ガス導入通路が、
   前記フランジ部の前記複数の排気口間に配設され、前記処理容器の外部に設けられた処理ガス供給機構に接続される主処理ガス導入通路と、
   前記処理空間形成部材の上端部内に配設され、前記主処理ガス導入通路に接続された環状処理ガス導入通路と、
   前記処理空間形成部材の中間部内に配設され、前記環状処理ガス導入通路と前記処理ガス導入口とを接続する副処理ガス導入通路と、
   を備えていることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理装置。
8. 前記処理空間形成部材の下端部に、内径が前記基板載置台の外径よりも広い第１の部分と、内径が前記基板載置台の外径よりも狭い第２の部分とを有する座刳り穴状部位があり、
   前記処理ガス導入口が、前記第２の部分に形成されていることを特徴とする請求項７に記載のプラズマ処理装置。
9. 前記基板載置台が、前記第１の部分に収容され、
   前記処理ガスが、前記基板載置台の上方から前記処理空間に導入されることを特徴とする請求項８に記載のプラズマ処理装置。
10. 前記処理空間形成部材の内径が、前記基板載置台の外径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
11. 前記処理容器の前記基板載置台の下方に下方空間があり、
    前記下方空間に、前記基板載置台を昇降させる載置台昇降機構が設けられ、
    前記載置台昇降機構が、前記基板載置台を、前記下方空間と前記処理空間形成部材との間で昇降させることを特徴とする請求項１０に記載のプラズマ処理装置。
12. 前記処理容器の前記下方空間の側壁に、前記被処理基板を前記処理容器内に搬入出する搬入出口が設けられ、
    前記載置台昇降機構が、前記基板載置台を、前記搬入出口と前記処理空間形成部材の下端部との間で昇降させることを特徴とする請求項１１に記載のプラズマ処理装置。
13. 前記処理空間形成部材の下端部に、内径が前記基板載置台の外径よりも広い第１の部分と、内径が前記基板載置台の外径よりも狭い第２の部分とを有する座刳り穴状部位があり、
    前記基板載置台が、前記第１の部分に収容されることを特徴とする請求項１２に記載のプラズマ処理装置。
14. 前記載置台昇降機構が、前記基板載置台と前記第１の部分との間に断面Ｌ字状のクリアランスが生ずるように、前記基板載置台を上昇させ、かつ、前記断面Ｌ字状のクリアランスの排気コンダクタンスが前記排気口の排気コンダクタンスよりも小さくなるように、前記基板載置台を、前記処理空間形成部材に近接させることを特徴とする請求項１３に記載のプラズマ処理装置。
15. 内部空間を形成する処理容器と、前記内部空間内に設けられた、被処理基板が載置される基板載置台と、前記内部空間内に設けられ、この内部空間の内径よりも小さい内径を有する、前記基板載置台の上方にプラズマ処理を行う処理空間を区画する処理空間形成部材と、前記処理空間形成部材の上端部と前記内部空間の内壁との間に設けられた、前記処理空間から処理ガスを排気する排気口と、を備え、前記処理空間内に処理ガスを導入する処理ガス導入口を前記処理空間形成部材に設け、かつ前記排気口を前記処理空間の外側に前記基板載置台より上に設けたプラズマ処理装置のガス排気方法であって、
    前記処理空間内の処理ガスの流れを、下方から上方に向かう上向きの流れとすることを特徴とするプラズマ処理装置のガス排気方法。

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