CN102753727A - 等离子体处理装置和等离子体处理方法 - Google Patents

等离子体处理装置和等离子体处理方法 Download PDF

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Abstract

在电介质板（28）和盖部件（13）的支撑部（13a）之间具有环状的O型环（29a），并且在该O型环（29a）的外周侧设置有用于在处理容器（1）的上部配置的盖部件（13）的支撑部（13a）和电介质板（28）之间形成缝隙（d）的垫片（60）。即使处理容器（1）内的等离子体的热导致盖部件（13）和电介质板（28）热膨胀，通过缝隙（d），盖部件（13）和电介质板（28）也不会接触、摩擦，能够防止电介质板（28）的破损和颗粒的产生。

Description

等离子体处理装置和等离子体处理方法
技术领域
本发明涉及等离子体处理装置和等离子体处理方法。
背景技术
在现有的等离子体处理装置中，在产生等离子体的处理容器的支撑部和放置在该支撑部上、塞住处理容器的上部开口的顶板之间，设置有用于密闭处理容器的O型环等的密封部件。为了防止该O型环由于等离子体照射而劣化，提案有制成使处理容器中的支撑部和顶板接触、在其间没有缝隙的结构（例如，日本特开平6-112168号公报）。此外，也有在支撑部和顶板之间设置树脂层或者衬垫的提案（例如，参照日本特开2004-134583号公报，日本特开2009-253161号公报等）。
发明内容
上述现有技术中，都是或使处理容器中的支撑部和顶板直接接触，或是在处理容器中的支撑部和顶板之间设置树脂层或衬垫。但是，在处理容器内产生的等离子体的热，会使支撑部或顶板热膨胀。有如下课题：支撑部和顶板的热膨胀率的差异以及树脂层或O型环的弹性形变，会导致顶板和支撑部接触、摩擦，或顶板破损，从而成为产生颗粒的原因。
本发明提供一种等离子体处理装置和等离子体处理方法，其中，即使因处理容器内的等离子体照射，电介质板热膨胀，也不会与支撑部件接触，能够尽量防止电介质板破损、由电介质板的划伤造成的颗粒的产生。
本发明的等离子体处理装置，具备：
在内部具有等离子体处理空间，上部开口的处理容器；
塞住上述等离子体处理空间的上部的电介质板；
配置在上述处理容器的上部，具有支撑上述电介质板的外周部的环状的支撑部的盖部件；
设置在上述支撑部和上述电介质板之间，用于密闭上述等离子体处理空间的密封部件；和
设置在上述密封部件的外周侧，在上述支撑部和上述电介质板之间形成缝隙的垫片。
在本发明的等离子体处理装置中，上述垫片可以间隔地设置在上述密封部件的外周侧。
此外，本发明的等离子体处理装置中，上述垫片可以由氟类树脂或聚酰亚胺类树脂形成。
此外，本发明的等离子体处理装置中，上述垫片可以是具备聚酰亚胺膜层和粘接层的聚酰亚胺带。这种情况下，优选上述垫片的上述粘接层粘贴在上述支撑部而被固定。
此外，本发明的等离子体处理装置中，作为上述密封部件可以包括第一密封部件、和设置在该第一密封部件的内周侧的第二密封部件。
此外，本发明的等离子体处理装置中，上述第一密封部件可以由氟类树脂形成。
此外，本发明的等离子体处理装置中，上述第二密封部件可以由比上述第一密封部件耐等离子体性高的氟类树脂形成。
此外，本发明的等离子体处理装置中，上述密封部件具有第一部分、和设置在该第一部分的内周侧的第二部分，优选上述第一部分由比上述第二部分真空密封性高的材料构成，上述第二部分由比上述第一部分耐等离子体性高的材料构成。
此外，本发明的等离子体处理装置中，由上述垫片形成的、上述支撑部的上表面和上述电介质板的下表面之间的缝隙可以为0.05～0.4mm的范围内，优选为0.05～0.2mm的范围内，更优选为0.05～0.08mm的范围内。
此外，本发明的等离子体处理装置中，上述垫片和上述密封部件的间隔为1～10mm的范围内。
此外，本发明的等离子体处理装置中，上述支撑部的内周侧壁和上述电介质板的外周侧壁之间可以形成有0.1～1mm范围内的缝隙。这种情况下，可以通过上述垫片决定上述电介质板在水平方向上的位置。
本发明的等离子体处理方法，使用等离子体处理装置对被处理体进行等离子体处理，上述等离子体处理装置具备：
在内部具有等离子体处理空间，上部开口的处理容器；
塞住上述等离子体处理空间的上部的电介质板；
配置在上述处理容器的上部，具有支撑上述电介质板的外周部的环状的支撑部的盖部件；
设置在上述支撑部和上述电介质板之间，用于密闭上述等离子体处理空间的密封部件；和
设置在上述密封部件的外周侧，在上述支撑部和上述电介质板之间形成缝隙的垫片。
此外，本发明的另一观点的等离子体处理装置，具备：
在内部具有等离子体处理空间，上部开口的处理容器；
塞住上述等离子体处理空间的上部的电介质板；
配置在上述处理容器的上部，具有支撑上述电介质板的外周部的环状的支撑部的盖部件；
设置在上述支撑部和上述电介质板之间，用于密封上述等离子体处理空间的密封部件；
设置在上述密封部件的外周侧，在上述支撑部和上述电介质板之间形成缝隙的垫片；和
观察上述处理容器的内部的观察窗。
上述观察窗具有：具备在上述处理容器的侧壁所形成的观察用开口部内插入的突出部的透明窗部件；
从外部固定上述窗部件的固定部件；和
在上述观察用开口部的周围，气密地密封上述处理容器的侧壁和上述窗部件之间的密封部件。
另外，上述观察用开口部的内面和上述突出部的表面，以该突出部能够插入上述观察用开口部的范围内的间隙，无缝隙地嵌合而形成。
上述突出部插入上述观察用开口部，由此，上述窗部件安装于上述处理容器的侧壁。
这种情况下，上述突出部的前端面优选与上述处理容器的侧壁的内壁面的形状吻合，弯曲而形成。
此外，上述突出部的表面和上述观察用开口部的内面的间隙，优选为0.1mm～2mm的范围内。
根据本发明的等离子体处理装置和等离子体处理方法，在处理容器的支撑部和电介质板之间，设置有用于密封等离子体处理空间的密封部件，并且，在密封部件的外周侧，设置有用于在支撑部和电介质板之间形成缝隙的垫片。因此，即使因处理容器内等离子体照射而支撑部和电介质板热膨胀，也能够通过垫片在支撑部和电介质板之间形成缝隙，防止支撑部和电介质板摩擦。而且能够防止电介质板破损、由摩擦造成的颗粒产生。
附图说明
图1为表示本发明的一个实施方式的等离子体处理装置的结构例的概略剖视图。
图2为表示平面天线的结构的图。
图3为表示控制部的结构的说明图。
图4为放大详细地表示第一实施方式的等离子体处理装置中的电介质板和盖部件的支撑部的连接部分的局部剖视图。
图5为卸下第一实施方式的等离子体处理装置中的电介质板，局部放大详细地表示盖部件的端面和上表面的局部剖视图。
图6为放大详细地表示第二实施方式的等离子体处理装置中的电介质板和盖部件的支撑部的连接部分的局部剖视图。
图7为卸下第二实施方式的等离子体处理装置中的电介质板，局部放大详细地表示盖部件的端面和上表面的局部剖视图。
图8为卸下第三实施方式的等离子体处理装置中的电介质板，局部放大详细地表示盖部件的端面和上表面的局部剖视图。
图9为卸下第三实施方式的等离子体处理装置中的电介质板，局部放大详细地表示盖部件的端面和上表面的另一个局部剖视图。
图10为放大详细地表示第四实施方式的等离子体处理装置中的电介质板和盖部件的支撑部的连接部分的局部剖视图。
图11为卸下第四实施方式的等离子体处理装置中的电介质板，局部放大详细地表示盖部件的端面和上表面的局部剖视图。
图12为放大详细地表示第四实施方式的变形例的等离子体处理装置中的电介质板和盖部件的支撑部的连接部分的局部剖视图。
图13为放大详细地表示第五实施方式的等离子体处理装置中的电介质板和盖部件的支撑部的连接部分的局部剖视图。
图14为卸下第五实施方式的等离子体处理装置中的电介质板，局部放大详细地表示盖部件的端面和上表面的局部剖视图。
图15为说明第五实施方式中使用的聚酰亚胺带的结构的剖视图。
图16为放大详细地表示第五实施方式的变形例的等离子体处理装置中的电介质板和盖部件的支撑部的连接部分的局部剖视图。
图17为卸下第五实施方式的变形例的等离子体处理装置中的电介质板，局部放大详细地表示盖部件的端面和上表面的局部剖视图。
图18为放大详细地表示第六实施方式的等离子体处理装置中的电介质板和盖部件的支撑部的连接部分的局部剖视图。
图19为卸下第六实施方式的等离子体处理装置中的电介质板，局部放大详细地表示盖部件的端面和上表面的局部剖视图。
图20A为用于说明将聚酰亚胺带粘贴在块体（block）侧的磨耗试验的图。
图20B为用于说明将聚酰亚胺带粘贴在石英板侧的磨耗试验的图。
图21为表示将聚酰亚胺带粘贴在块侧的情况下的磨耗试验的评价结果的图表。
图22为表示将聚酰亚胺带粘贴在石英板侧的情况下的磨耗试验的评价结果的图表。
图23为表示等离子体氮化处理的运转试验中晶片间氮浓度的均匀性的结果的图表。
图24为表示等离子体氮化处理的运转试验中颗粒数的测定结果的图表。
图25为表示等离子体氮化处理的运转试验中污染物的测定结果的图表。
图26为表示等离子体氮化处理的运转试验中污染物的测定结果的另一个图表。
图27为表示本发明的第七实施方式的等离子体处理装置的结构例的概略剖视图。
图28为表示将视窗（viewport）的构成部件分解后的状态的放大图。
图29为表示视窗附近的水平剖面的主要部分的放大剖视图。
具体实施方式
[第一实施方式]
以下，参照附图详细说明本发明的等离子体处理装置的实施方式。首先，参照图1～3，对本发明的第一实施方式的等离子体处理装置的结构进行说明。图1为示意性地表示等离子体处理装置100的概略结构的剖视图。图2为表示图1的等离子体处理装置100的平面天线的平面图，图3为说明等离子体处理装置100的控制系统的结构的图。
等离子体处理装置100，作为如下的RLSA微波等离子体处理装置而构成，其例如由具有多个狭缝状孔的平面天线，特别是RLSA（RadialLine Slot Antenna：径向线缝隙天线）直接将微波导入处理容器内，在处理容器内产生等离子体，由此能够产生高密度且低电子温度的微波激发等离子体。等离子体处理装置100能够由1×1010～5×1012/cm3的等离子体密度且具有0.7～2eV的低电子温度的等离子体进行处理。因此，等离子体处理装置100能够合适地用于在各种半导体装置的制造过程中例如将硅进行氮化处理或氧化处理形成氮化硅膜（SiN膜）或氧化硅膜的目的。此外，等离子体处理装置100也能够合适地用于由等离子体形成CVD膜等，或者将硅或氧化硅膜进行等离子体蚀刻的目的。其中，在本实施方式中，在例子中举出了以对被处理体进行氮化处理为目的使用的情况，说明等离子体处理装置100。
等离子体处理装置100，作为主要的结构，具备：容纳作为被处理体的基板的、半导体晶片（以下，简记为“晶片”）W的处理容器1；在处理容器1内载置晶片W的载置台2；具有开关处理容器1的功能并且支撑电介质板的盖部件13；与气体供给装置18连接、向处理容器1内导入气体的气体导入部15；用于对处理容器1内进行减压排气的排气装置24；设置在处理容器1的上部、向处理容器1内导入微波产生等离子体的作为等离子体生成单元的微波导入装置27；和控制这些等离子体处理装置100的各结构部的控制部50。气体供给装置18可以包括在等离子体处理装置100的构成部分中，也可以不包括在构成部分中而是设为将外部的气体供给装置与气体导入部15连接使用的结构。
处理容器1由接地的大致圆筒状的容器形成。其中，处理容器1也可以由棱柱筒形状的容器形成。处理容器1上部开口，具有铝等的材料构成的底壁1a和侧壁1b。
在处理容器1的内部设置有用于水平地载置作为被处理体的晶片W的载置台2。载置台2，例如由AlN、Al2O3等的陶瓷构成。其中，优选使用特别是热传导性高的材料例如AlN。该载置台2由从排气室11的底部中央向上方延伸的圆筒状的支撑部件3支撑。支撑部件3例如由AlN等的陶瓷构成。
此外，在载置台2设置有覆盖其外缘部或整面并且用于引导晶片W的覆盖部件4。该覆盖部件4覆盖载置台2的上表面、侧面或整面。此外，该覆盖部件4可以形成为环状。覆盖部件4截断载置台2和等离子体的接触，防止载置台2被溅射，能够实现防止金属等的杂质混入晶片W。覆盖部件4例如由石英、单晶硅、聚硅、无定形硅、氮化硅等的材料构成。此外，构成覆盖部件4的上述材料，优选碱金属、金属等的杂质含量少的高纯度的材料。
此外，在载置台2埋入有电阻加热型的加热器5。该加热器5通过从加热器电源5a供电，对载置台2进行加热，由该热对作为被处理体的晶片W均匀加热。
此外，在载置台2配置有热电偶（TC）6。由该热电偶6进行温度测量，将晶片W的加热温度控制在例如从室温到900℃的范围内。
此外，在载置台2设置有将晶片W搬入处理容器1内时用于传递晶片W的晶片支撑销（未图示）。各晶片支撑销相对于载置台2的表面能够突没地设置。
在处理容器1的内壁面以覆盖该内壁面的方式设置有由石英构成的圆筒状的衬垫7。在载置台2的外周侧，为了实现在处理容器1内的均匀的排气，设置有具有多个排气孔8a的石英制的环状的折流板8。该折流板8由多个支柱9支撑。
在处理容器1的底壁1a的大致中央部形成有圆形的开口部10。在底壁1a设置有与该开口部10连通、向着下方突出的排气室11。该排气室11与排气管12连接，该排气管12与排气装置24连接。如此，能够将处理容器1内真空排气。
处理容器1的上部开口，该开口的处理容器1的上端配置有具有开关功能的盖部件13。盖部件13形成中央开口的框状，其内周以环状设置有段差（台阶差）（图1为2级的段差）。盖部件13形成有由该段差向着内侧（处理空间内空间）突出、环状（ring）的支撑部13a。该盖部件13和处理容器1之间由密封部件14气密地密封。
在处理容器1的侧壁1b设置有用于在等离子体处理装置100和与其相邻接的搬运室（未图示）之间进行晶片W的搬入搬出的搬入搬出口16、和开关该搬入搬出口16的闸阀17。
此外，在处理容器1的侧壁1b设置有构成为环状的气体导入部15。在气体导入部15的内周面均等地形成有气体喷出孔。该气体导入部15与供给等离子体激发用气体或氮气的气体供给装置18连接。其中，气体导入部15可以设置为喷嘴状或喷淋头状。
气体供给装置18具有气体供给源、配管（例如，气体管线20a、20b、20c）、流量控制装置（例如，质量流量控制器21a、21b）、和阀（例如，开关阀22a、22b）。作为进行氮化工艺的情况下的结构例，作为气体供给源，例如具有稀有气体供给源19a、氮气供给源19b。气体供给装置18，作为上述以外的未图示的气体供给源，也可以具有例如置换处理容器1内气氛时使用的吹扫气体供给源等。此外，在等离子体氧化处理中使用等离子体处理装置100的情况下，能够设置氧气供给源。
作为从稀有气体供给源19a供给的稀有气体，例如能够使用Ar气、Kr气、Xe气、He气等。这些之中，从经济性优异的方面出发，特别优选使用Ar气。图1中代表性地表示了Ar气。从氮气供给源19b也能够供给例如氨气（NH3）等代替氮气（N2）。此外，在等离子体氧化处理中使用等离子体处理装置100的情况下，也可以从氧气供给源供给例如O2气、O3气、NO2等。
稀有气体和氮气从气体供给装置18的稀有气体供给源19a、氮气供给源19b，分别经过气体管线（配管）20a、20b，在管线20c中合流，从与该管线20c连接的气体导入部15导入处理容器1内。在与各气体供给源连接的各个气体管线20a、20b分别设置有质量流量控制器21a、21b和其前后配置的一组开关阀22a、22b。通过这样的气体供给装置18的结构，就能够进行所供给的气体的切换和流量等的控制。
排气装置24例如具备涡旋分子泵等的高速真空泵。如前所述，排气装置24经过排气管12与处理容器1的排气室11连接。处理容器1内的气体均匀地流向排气室11的空间11a内，再从空间11a使得排气装置24工作，由此经过排气管12向外部排气。由此，能够将处理容器1内高速地减压到规定的真空度，例如0.133Pa。
接着，对微波导入装置27的结构进行说明。作为主要的结构，微波导入装置27具备：作为微波透射板的电介质板28、平面天线31、慢波材料33、金属制覆盖部件34、波导管37、耦合电路38和微波发生装置39。微波导入装置27为向处理容器1内导入等离子体（微波）使等离子体生成的等离子体生成单元。
具有使微波透射的功能的电介质板28配置在向盖部件13的内周侧突出的支撑部13a上。电介质板28，例如由石英、陶瓷等材料构成。如后所述，该电介质板28和盖部件13的支撑部13a之间，由作为密封部件的O型环29a气密地密封。因此，处理容器1内保持气密。第一实施方式中，该电介质板28和盖部件13的支撑部13a之间设置有环状的O型环29a，虽然在图1中省略图示，但还设置有所述的垫片60（参考图4）。
平面天线31在电介质板28上（处理容器1的外侧），与载置台2相对向地设置。平面天线31构成圆板状。其中，平面天线31的形状，不限于圆板状，例如也可以为四边形板状。该平面天线31卡止于盖部件13的上端。
平面天线31例如由表面镀金或银的铜板、铝板、镍板和它们的合金等的导电性部件构成。平面天线31具有发射微波的多个狭缝状的微波发射孔32。微波发射孔32以规定的图案贯通平面天线31而形成。
例如，如图2所示，各个微波发射孔32构成细长的长方形状（狭缝状）。典型来说，相邻接的微波发射孔32以“L”字状配置。此外，这样以规定的形状（例如L字状）组合配置的微波发射孔32，作为整体再配置为同心圆状。微波发射孔32的长度和排列间隔，根据微波的波长（λg）决定。例如，微波发射孔32的间隔配置为λg/4～λg。图2中，以同心圆状形成的相邻接的微波发射孔32之间的间隔表示为Δr。其中，微波发射孔32的形状，也可以为圆形状、圆弧状等的其他形状。另外，微波发射孔32的配置方式没有特别限定，除了同心圆状，还可以配置为螺旋状、放射状等。
平面天线31的上表面（平面天线31和金属制覆盖部件34之间形成的扁平波导路径）设置有具有比真空大的介电常数的慢波材料33。由于在真空中微波的长度变长，该慢波材料33具有将微波的波长变短、调整等离子体的功能。作为慢波材料33的材料，例如能够使用石英、聚四氟乙烯树脂、聚酰亚胺树脂等。其中，平面天线31和电介质板28之间，或者，慢波材料33和平面天线31之间，可以分别接触也可以离开，但优选接触。
在处理容器1的上部以覆盖这些平面天线31和慢波材料33的方式设置有金属制覆盖部件34。金属制覆盖部件34例如由铝或不锈钢等的金属材料构成。由金属制覆盖部件34和平面天线31形成扁平波导路径，能够将微波均匀供给到处理容器1内。盖部件13的上端和金属制覆盖部件34，由密封部件35密封。此外，在金属制覆盖部件34的壁体的内部形成有冷却水流路34a。该冷却水流路34a中流通冷却水，由此能够冷却金属制覆盖部件34、慢波材料33、平面天线31和电介质板28。其中，平面天线31、金属制覆盖部件34接地。
金属制覆盖部件34的上壁（顶部）的中央形成有开口部36，该开口部36与波导管37连接。波导管37的另一端侧通过耦合电路38与产生微波的微波发生装置39连接。
波导管37，具有：从上述金属制覆盖部件34的开口部36向上方延伸的剖面圆形的同轴波导管37a、和与该同轴波导管37a的上端部经过模式转换器40连接的在水平方向上延伸的矩形波导管37b。模式转换器40具有将矩形波导管37b内以TE模式传播的微波转换为TEM模式的功能。
在同轴波导管37a的中心延伸存在内导体41。该内导体41在其下端部，与平面天线31的中心连接固定。由该结构，微波经过同轴波导管37a的内导体41向由平面天线31形成的扁平波导路径以放射状高效均匀地传播。
通过以上结构的微波导入装置27，将由微波发生装置39产生的微波经过波导管37传送到平面天线31，再从微波发射孔32（狭缝）经过电介质板28导入处理容器1内。其中，作为微波的频率，例如优选使用2.45GHz，其他还能够使用8.35GHz、1.98GHz等。
等离子处理装置100的各结构部，为与控制部50连接而受控制的结构。
控制部50典型地为计算机，例如，如图3所示，控制部50具有：具备CPU的工艺控制器51、与该工艺控制器51连接的用户接口52和存储部53。工艺控制器51为在等离子体处理装置100中，将与例如温度、压力、气体流量、微波功率等的处理条件相关的各结构部（例如，加热器电源5a、气体供给装置18、排气装置24、微波发生装置39等）总括进行控制的控制单元。
用户接口52具有用于工序管理者管理等离子体处理装置100进行指令的输入操作等的键盘、和将等离子体处理装置100的工作状况可视化显示的显示器等。此外，存储部53保存有用于通过工艺控制器51的控制实现等离子体处理装置100所实行的各种处理的控制程序（软件）或记录处理条件数据等的菜单等。
根据需要，按照来自用户接口52的指示等，从存储部53调出任意的菜单，使其在工艺控制器51实行，由此按照工艺控制器51的控制，在等离子体处理装置100的处理容器1内进行所期望的处理。此外，上述控制程序或处理条件数据等的菜单，能够利用存储在计算机可读取的存储介质，例如CD-ROM、硬盘、软盘、闪存、DVD、蓝光碟等中的状态的形式。此外，上述菜单还能够从其他装置例如经过专用线路传送而利用。
在这样构成的等离子体处理装置100中，能够在例如室温（20℃左右）以上600℃以下的低温，进行对晶片W无损伤的等离子体处理。此外，等离子体处理装置100，等离子体的均匀性优异，因此，对大口径的晶片W（被处理体）也能够实现工艺的均匀性。
接着，说明使用RLSA方式的等离子体处理装置100的等离子体氮化处理的一般流程。首先，打开闸阀17，从搬入搬出口16将晶片W搬入处理容器1内，载置在载置台2上。接着，边将处理容器1内进行减压排气，边从气体供给装置18的稀有气体供给源19a和氮气供给源19b以规定的流量将稀有气体和氮气分别经过气体导入部15导入处理容器1内。如此，将处理容器1内调整到规定的压力。
接着，将由微波发生装置39所产生的规定频率例如2.45GHz的微波经过耦合电路38导入波导管37。导入波导管37的微波，依次通过矩形波导管37b和同轴波导管37a，经过内导体41供给到平面天线31。即，微波在矩形波导管37b内以TE模式传播，该TE模式的微波在模式转换器40中，转换为TEM模式，从同轴波导管37a内向平面天线31传播。然后，微波从贯通平面天线31形成的狭缝状的微波发射孔32经过电介质板28，发射到处理容器1内的晶片W的上方空间。
由从平面天线31经过电介质板28发射到处理容器1内的微波，在处理容器1内形成电磁场，将稀有气体和氮气分别等离子体化。通过微波从平面天线31的多个微波发射孔32发射，这样生成的微波激发等离子体成为大约1×1010～5×1012/cm3的高密度且在晶片W附近大约1.2eV以下的低电子温度的等离子体。
在等离子体处理装置100中实施的等离子体氮化处理的条件，能够预先作为菜单存储在控制部50的存储部53中。工艺控制器51读出该菜单，向等离子体处理装置100的各构成部，例如气体供给装置18、排气装置24、微波发生装置39、加热器电源5a等输送控制信号，由此实现在所期望的条件下的等离子体氮化处理。
接着，对本实施方式的等离子体处理装置100的特征部分的结构，参照附图进行说明。图4为放大详细地表示图1中虚线包围的A部分的局部剖视图。A部分表示电介质板28和盖部件13的支撑部13a的连接部分。此外，图5为局部放大详细地表示从图1中虚线包围的A部分卸下电介质板28的状态下、盖部件13的支撑部件13a的上表面的图。
在本实施方式中，在电介质板28和盖部件13的支撑部13a之间配置有环状的O型环29a作为用于将处理容器1内的等离子体处理空间密闭并维持真空状态的密封部件。此外，为了在处理容器1上部的盖部件13的支撑部13a的上表面和电介质板28之间形成上下方向的缝隙d，在O型环29a的外周侧配置有剖面形状为正方形或者长方形的环状的垫片60。在盖部件13的支撑部13a的上表面，分别在规定的安装位置设置有O型环29a和垫片60。为了使得这些设置位置不偏移，在盖部件13的支撑部13a的上表面形成有圆弧状的具有规定深度的安装槽131、132。在安装槽131、132压嵌安装有O型环29a和垫片60。安装槽131、132为上部窄、下部宽的形状的槽，因此O型环29a和垫片60难以脱落，安装位置不会偏移。
垫片60具有在处理容器1的上部配置的盖部件13的支撑部13a的上表面和电介质板28之间形成缝隙d的作用。在盖部件13的支撑部13a的上表面和电介质板28的下表面之间由垫片60形成的缝隙d，例如优选为0.05～0.4mm。缝隙d更优选为0.05～0.2mm，更希望优选为0.05～0.08mm。通过将该缝隙d设定在上述范围内，在处理容器1内为高真空状态时，即使电介质板28的中央附近向下方弯曲，也能够避免电介质板28与支撑部13a的角部13b接触。因此，能够防止支撑部13a的角部13b和电介质板28之间的接触带来的电介质板28的破损、由伤痕或摩擦等造成的颗粒的产生。
为了使盖部件13或电介质板28由等离子体的热而热膨胀时与电介质板28的抵接面的滑动性良好，垫片60优选为摩擦系数小的材料。此外，由于等离子体处理装置100中使用微波，所以垫片60优选由介质损耗角正切（tanδ）小的材料构成，或者为在弹性部件的表面涂覆有tanδ小的材料的垫片。此外，垫片60优选比O型环29a的弹性模量（杨氏模量）大的材料。例如，垫片60的杨氏模量优选在200～500kgf/mm2的范围内。作为垫片60的构成材料的tanδ，例如优选在0.00001～0.0034的范围内。作为tanδ在上述范围内的材料，可以举出例如聚酰亚胺类树脂、聚四氟乙烯等的氟类树脂。其中，在使用聚酰亚胺类树脂的情况下，优选杨氏模量例如在320～350kgf/mm2的范围内的树脂。其中，盖部件13的支撑部13a由铝等构成的情况下，热膨胀率为约23×10-6，另一方面，电介质板28由石英材料形成的情况下，热膨胀率为约0.6×10-6。因此，盖部件13的支撑部13a比电介质板28的热膨胀率大。如此，由于盖部件13和电介质板28的热膨胀率的差异，盖部件13和电介质板28的摩擦、接触等造成颗粒的产生、电介质板28的破损等问题，但是，在本实施方式的等离子体处理装置100中，通过将垫片60带来的缝隙d优选形成在0.05～0.4mm的范围内，更优选形成在0.05～0.2mm的范围内，更加优选形成在0.05～0.08mm的范围内，就能够防止上述问题。
O型环29a优选由在电介质板28和盖部件13的支撑部13a之间用于密封处理容器1内的等离子体处理空间的真空密封性高的氟类树脂材料形成，或者，为在弹性材料表面涂覆有该氟类树脂材料的O型环29a。例如，从确保电介质板28和盖部件13的支撑部13a之间充分的密封性的观点出发，O型环29a优选使用肖氏（Shore）A硬度在60～80的材料。
此外，考虑到电介质板28的热膨胀，盖部件13的内周的壁面13c和电介质板28的外周端的壁面28a之间形成的水平方向的缝隙L1优选例如为0.1～1mm的范围内。由此，能够防止电介质板28和盖部件13的接触，防止电介质板的破损。其中，盖部件13比电介质板28的热膨胀率高，因此，水平方向的缝隙L1也可以几乎为零（即，抵接状态），但是优选确保电介质板28不会被盖部件13的支撑部13a强迫容纳程度的间隔。
再者，垫片60的内周端和O型环29a的外周端的间隔L2，从确保支撑部13a的强度的观点出发，例如优选为1～10mm的范围内。其中，图4中，垫片60也可以配置在比电介质板28的外周端的壁面28a的更靠内周侧（O型环29a侧）。
如上所述，在等离子体处理装置100中，在电介质板28和盖部件13的支撑部13a之间设置用于密闭处理容器1内的等离子体处理空间的O型环29a，并且在该O型环29a的外周侧设置垫片60。在盖部件13和电介质板28之间，由该垫片60优选以0.05～0.4mm的范围内，更优选以0.05～0.2mm的范围内，更加优选以0.05～0.08mm的范围内形成缝隙d。即使由处理容器1内产生的等离子体的热导致盖部件13或电介质板28发生热膨胀，或真空造成电介质板28向下方弯曲，通过该缝隙d，也能够防止盖部件13和电介质板28接触、摩擦。因此，能够防止电介质板28破损、由摩擦造成的颗粒的产生。
[第二实施方式]
接着，参考图6和图7，说明本发明的第二实施方式的等离子体处理装置。第二实施方式的等离子体处理装置和第一实施方式的等离子体处理装置的区别只在于电介质板28和盖部件13的支撑部13a之间的密封结构。因此，与第一实施方式的等离子体处理装置相同结构部分的说明省略，只说明在第二实施方式的等离子体处理装置中特征的密封结构。
图6为放大详细地表示第二实施方式的等离子体处理装置中的电介质板28和盖部件13的支撑部13a的接触部分（即，与图1的A部对应的部分）的局部剖视图。图7为局部放大详细地表示第二实施方式的等离子体处理装置中卸下电介质板28的状态下、盖部件13的支撑部13a的上表面的图。
在图6、图7中，第二实施方式，与第一实施方式相同，在电介质板28和盖部件13的支撑部13a之间设置有环状的O型环29a，作为用于密封处理容器1内的等离子体处理空间的第一密封部件。此外，为了在处理容器1的上部配置的盖部件13的支撑部13a和电介质板28之间形成缝隙d，在该O型环29a的外周侧，设置有垫片60。垫片60由比环状的O型环29a弹性模量大的材料构成。而且，在本实施方式中，如图6、图7所示，在环状的O型环29a的内周侧，设置有O型环29b作为第二密封部件。即，在盖部件13的支撑部13a的上表面，O型环29a的安装槽131的内周侧，形成用于安装O型环29b的安装槽133，O型环29b压嵌安装于该安装槽133。由于安装槽133为上部窄、下部宽的形状的槽（燕尾槽），所以O型环29b难以脱落。
其中，O型环29a的内周端和O型环29b的外周端的间隔L3，从确保支撑部13a的强度的观点出发，优选例如在1.5～50mm的范围内。
在此，O型环29b位于O型环29a的内周侧，容易受到等离子体照射。因此，O型环29b优选由比O型环29a耐等离子体性高的氟类树脂材料等的材料构成，或者，由比O型环29a耐等离子体性高的氟类树脂材料等的材料涂覆弹性部件而构成。此外，真空密封由O型环29a进行，因此O型环29b也可以为比O型环29a的真空密封性低的材料。在此，作为O型环29a和O型环29b的材料的具体的组合，例如优选O型环29a由真空密封性优异的杜邦（Dupont）公司生产的Viton（注册商标）等的氟橡胶等形成，O型环29b由耐等离子体性比O型环29a高的杜邦公司生产的Kalrez（注册商标）、或有机硅、氟类树脂等形成。
本实施方式中，作为第一密封部件设置真空密封性高的O型环29a，并且作为第二密封部件设置耐等离子体性高的O型环29b的内外2重O型环的结构，由此，能够由O型环29b防止O型环29a由于等离子体发生劣化。因此，能够由O型环29a长时间保持处理容器1内的真空密封性。此外，由于能够延长作为消耗品的O型环29a的交换等的维修时期，所以能够延长装置工作时间，提高生产性。
如上所述，第二实施方式的等离子体处理装置，与第一实施方式的等离子体处理装置100相同，在盖部件13和电介质板28之间，由垫片60优选在0.05～0.4mm的范围内，更优选在0.05～0.2mm的范围内，更加优选在0.05～0.08mm的范围内形成缝隙d。即使由处理容器1内产生的等离子体的热造成盖部件13或电介质板28发生热膨胀，或由真空造成电介质板28向下方弯曲，通过该缝隙d也能够防止盖部件13和电介质板28接触、摩擦。因此，能够防止电介质板28破损、以及电介质板28与盖部件13摩擦造成的颗粒的产生。
此外，在本实施方式的等离子体处理装置中，通过作为第一密封部件的真空密封性高的O型环29a、和作为第二密封部件的耐等离子体性高的O型环26b的2重结构，能够防止等离子体照射带来的O型环29a的劣化，能够长时间保持处理容器1内的真空密封状态。特别是，由于在本实施方式中，由垫片60在盖部件13和电介质板28之间形成缝隙d，所以在该缝隙d中容易侵入等离子体。因此，由耐等离子体性高的O型环29b阻塞侵入缝隙d的等离子体，而保护O型环29a。
如此，在本实施方式的等离子体处理装置中，从外侧向内侧（真空侧）依次配置垫片60、作为第一密封部件的O型环29a、和作为第二密封部件的O型环29b。通过这样的结构，防止电介质板28和盖部件13的接触造成的破损和颗粒的产生，并且防止O型环29a的劣化，能够长时间确保真空密封性。
本实施方式的其他结构和效果，与第一实施方式相同。
[第三实施方式]
接着，说明第三实施方式的等离子体处理装置。与第一和第二实施方式的等离子体处理装置的区别只在于电介质板28和盖部件13的支撑部13a之间的垫片的结构，因此省略与第一和第二实施方式的相同结构部分的说明，只对第三实施方式的等离子体处理装置中特征的垫片的结构进行说明。
图8为局部放大详细地表示第三实施方式的等离子体处理装置中卸下电介质板28的状态的、盖部件13的支撑部13a的上表面的图。如图8所示，第三实施方式中，与第一实施方式相同，在电介质板28和盖部件13的支撑部13a之间设置有用于密闭处理容器1内的等离子体处理空间的作为第一密封部件的环状的O型环29a。此外，在该O型环29a的外周侧，为了在处理容器1的上部配置的盖部件13的支撑部13a和电介质板28之间形成缝隙d，间隔地设置有多个垫片60A、60A……。因此，在本实施方式的盖部件13的支撑部13a的上表面，间隔地形成有安装槽132A、132A……以间隔地配置多个垫片60A、60A……。
本实施方式的等离子体处理装置，与上述第一和第二实施方式的等离子体处理装置相同，由垫片60A形成有在盖部件13的支撑部13a和电介质板28之间形成的缝隙d（图8中未图示）。缝隙d优选在0.05～0.4mm的范围内形成，更优选在0.05～0.2mm的范围形成，更加优选在0.05～0.08mm的范围内形成。即使处理容器1内的等离子体照射造成盖部件13或电介质板28发生热膨胀，或电介质板28产生形变，通过该缝隙d也能够防止盖部件13的支撑部13a和电介质板28的接触、摩擦。因此，能够防止电介质板28的破损、由摩擦造成的颗粒的产生。
特别是在本实施方式的等离子体处理装置中，在O型环29a的外周侧间隔地设置多个垫片60A、60A……。因此，多个垫片60A、60A……和电介质板28之间的接触面积变小，还能够降低垫片60A和电介质板28之间的摩擦造成的颗粒的产生。
此外，第三实施方式中，例如，如图9所示，即使在设置有O型环29a和O型环29b的情况下，也能够在O型环29a的外周侧间隔地设置多个垫片60A、60A……。
本实施方式中，垫片60A例如优选（分为2部分以上）配置于2处以上。由此，垫片60A能够在支撑部13a的段差部表面没有形变、平坦地配置。并且，由于能够精确形成电介质板28和支撑部13a的缝隙，所以不会有电介质板28和支撑部13a的接触、摩擦，能够防止电介质板28的破损、颗粒的产生。
本实施方式的其他结构和效果，与第一和第二实施方式相同。
[第四实施方式]
接着，对第四实施方式的等离子体处理装置进行说明。与第一～第三实施方式的等离子体处理装置区别只在于在电介质板28和盖部件13的支撑部13a之间的垫片的结构，因此省略与第一～第三实施方式相同结构部分的说明，只对第四实施方式的等离子体处理装置中特征的垫片的结构进行说明。
第一～第三实施方式的等离子体处理装置，在盖部件13的内周的壁面13c和电介质板28的外周端的壁面28a之间，设置水平方向的缝隙L1。该缝隙L1为考虑到电介质板28的热膨胀的游隙。在本实施方式的等离子体处理装置中，由比O型环29a、29b的弹性模量大的材料构成的垫片60具有决定电介质板28的水平方向的位置的作用。
图10为放大详细地表示第四实施方式的等离子体处理装置中的电介质板28和盖部件13的支撑部13a的连接部分（即，与图1的A部对应的部分）的局部剖视图。此外，图11为局部放大详细地表示第四实施方式的等离子体处理装置中卸下电介质板28的状态的、盖部件13的支撑部13a的上表面的图。如图10和图11所示，第四实施方式的等离子体处理装置的垫片60B为了在水平方向决定电介质板28的位置，剖面形状形成为L字形状。即，垫片60B外周侧的上部突出，形成突出部60a。
在第四实施方式的等离子体处理装置中，通过垫片60B的突出部60a，能够决定电介质板28在水平方向的位置。即，能够将电介质板28可靠设置在规定的水平位置，并且能够在盖部件13的内周的壁面13c和电介质板28的外周端的壁面28a之间可靠地确保水平方向的缝隙L1。其中，垫片60B的突出部60a的高度，能够对应于电介质板28的厚度任意设定。
根据本实施方式的等离子体处理装置，与第一～第三实施方式的等离子体处理装置相同，由垫片60B在盖部件13的支撑部13a和电介质板28之间形成的缝隙d优选在0.05～0.4mm的范围内形成，更优选在0.05～0.2mm的范围内形成，更加优选在0.05～0.08mm的范围内形成。即使由于在处理容器1内等离子体照射而盖部件13或电介质板28发生热膨胀，或电介质板28发生形变，通过该缝隙d也能够防止盖部件13的支撑部13a和电介质板28接触、摩擦。因此，能够防止电介质板28破损、由摩擦造成的颗粒的产生。
特别是，在本实施方式的等离子体处理装置中，为了在水平方向决定电介质板28的位置，垫片60B的剖面形状形成为L字形状，设置有外周侧的上部突出的突出部60a，因此，能够将电介质板28可靠设置在规定的水平位置。此外，由突出部60a，能够在盖部件13的内周的壁面13c和电介质板28的外周端的壁面28a之间可靠地确保水平方向的缝隙L1。
此外，例如，如图12所示，为了容易地决定水平方向的位置，能够使用在下表面的周缘端形成有缺口部28b的电介质板28A。即，使垫片60与电介质板28A的缺口部28b抵接，由此，能够可靠将电介质板28A定位于规定的水平位置而设置。此外，在盖部件13的内周的壁面13c和电介质板28A的外周端的壁面28a之间，能够可靠地确保水平方向的缝隙L1。这种情况下，垫片60本身，与图4等所示的第一实施方式等的垫片60相同，可以使用剖面正方形或矩形的垫片60，增大设定垫片60的厚度即可。
此外，可以采用图10、图11所示的垫片60B、图12所示的电介质板28A的形状，并且也可以如图7或图9所示，采用真空密封性高的O型环29a和耐等离子体性高的O型环29b的2重O型环结构。并且，虽然图示省略，但在第三实施方式的图8、图9所示的结构中也可以代替垫片60A，间隔地配置多个垫片60B。例如优选（分为2部分以上）在2处以上配置垫片60B。由此，垫片60B能够在支撑部件13a的段差部的表面没有形变地配置。并且，由于能够以良好精度形成电介质板28和支撑部13a的缝隙，所以没有电介质板28和支撑部13a的接触、摩擦，能够防止电介质板28的破损和颗粒的产生。
本实施方式的其他结构和效果，与第一～第三实施方式相同。
[第五实施方式]
接着，说明第五实施方式的等离子体处理装置。与第一～第四实施方式的等离子体处理装置的区别只在于电介质板28和盖部件13的支撑部13a之间的垫片的结构，因此省略与第一～第四实施方式相同的结构部分的说明，只对第五实施方式的等离子体处理装置中特征的垫片的结构进行说明。
第一～第四实施方式的等离子体处理装置中，在盖部件13的内周的壁面13c和电介质板28的外周端的壁面28a之间设置由比O型环29a、29b弹性模量大的材料构成的垫片60、60A或60B。本实施方式中，作为垫片，使用具有聚酰亚胺树脂和粘接层的聚酰亚胺带。
图13为放大详细地表示第五实施方式的等离子体处理装置中的电介质板28和盖部件13的支撑部13a的连接部分（即，与图1的A部对应的部分）的局部剖视图。此外，图14为被局部放大详细地表示第五实施方式的等离子体处理装置中卸下电介质板28的状态的、盖部件13的支撑部13a的上表面的图。如图13和图14所示，在第五实施方式的等离子体处理装置中，垫片60C由环状或组合为环状的多个弧状的聚酰亚胺带构成。
在图15中放大表示能够作为垫片60C利用的聚酰亚胺带70的剖面结构。聚酰亚胺带70具备：聚酰亚胺膜层70A和在该聚酰亚胺膜层70A的一个面设置的粘接层70B。其中，作为聚酰亚胺膜层70A，例如优选使用玻璃化转变温度（Tg）在120℃～250℃的范围内，热膨胀系数在3×10-5/℃～5×10-5/℃的范围内，杨氏模量在320～350kgf/mm2的范围内的耐热性聚酰亚胺树脂。此外，粘接层70B的材料，只要具有对金属表面的粘接性就没有特别限定，例如，能够使用耐热性有机硅粘接剂。聚酰亚胺带70的厚度（即，聚酰亚胺膜层70A和粘接层70B的合计厚度），只要是能够如上所述例如在0.05～0.4mm的范围内形成缝隙d即可。因此，聚酰亚胺带70的厚度，例如能够设为35μm以上400μm以下的范围内的极薄的厚度。作为这样结构的聚酰亚胺带70，可以利用市售品，例如可以利用株式会社寺岗制作所制造的KaptonTape（Kapton为注册商标）等。
本实施方式的等离子体处理装置，作为垫片60C使用具有粘接层70B的聚酰亚胺带70，由此，垫片60C难以产生位置偏移。因此，能够不在盖部件13的支撑部13a设置安装槽132而粘贴垫片60C。因此，能够减少安装槽的加工所必须的工序，并且能够降低由安装槽引起的颗粒和金属污染物的发生概率。此外，本实施方式中，根据需要，也可以设置与第一～第四实施方式相同的安装槽132，在其中配置垫片60C。
此外，垫片60C可以粘贴在电介质板28的下表面和盖部件13的支撑部13a的上表面中的任一个面上。为了抑制构成垫片60C的聚酰亚胺膜层70A的表面的划伤或磨损，优选在支撑部13a的上表面抵接粘接层70B，粘贴垫片60C。
根据本实施方式的等离子体处理装置，与第一～第四实施方式的等离子体处理装置相同，通过垫片60C在盖部件13的支撑部13a和电介质板28之间形成的缝隙d优选在0.05～0.4mm的范围内形成，更优选在0.05～0.2mm的范围内形成，更加优选在0.05～0.08mm的范围内形成。即使由于在处理容器1内等离子体照射而盖部件13或电介质板28发生热膨胀，或电介质板28发生形变，通过该缝隙d也能够防止盖部件13的支撑部13a和电介质板28接触、摩擦。因此，能够防止电介质板28破损、由摩擦造成的颗粒的产生。
此外，特别是本实施方式的等离子体处理装置，作为垫片60C使用具有粘接层70B的聚酰亚胺带70，由此难以产生位置偏移，不设置安装槽132也能够粘附在规定的位置进行定位。因此，不需要安装槽的加工工序。
此外，即使在本实施方式中，也可以与第二实施方式相同，采用2重O型环结构。即，如图16和图17所示，从外侧向内侧（真空侧）依次配置作为垫片60C的聚酰亚胺带70、真空密封性高的O型环29a、和耐等离子体性高的O型环29b。通过上述结构，能够防止电介质板28和盖部件13的接触带来的破损和颗粒的产生，并且能够防止O型环29a的劣化，能够长时间确保真空密封性。另外，虽然图示省略，但与第三实施方式的图8、图9所示的结构相同，能够间隔地配置多个作为垫片60C的聚酰亚胺带70。聚酰亚胺带70优选（分为2部分以上）粘贴于2处以上，例如能够（分为3部分）粘贴于3处。由此，聚酰亚胺带70能够不在支撑部13a的表面产生褶皱而平坦地粘贴。能够以良好的精度形成电介质板28和支撑部13a的缝隙d，由此能够防止电介质板28和支撑部13a的接触、摩擦，防止电介质板28的破损和颗粒的产生。
本实施方式的其他结构和效果，与第一～第三实施方式相同。
[第六实施方式]
接着，对第六实施方式的等离子体处理装置进行说明。与第五实施方式的等离子体处理装置的区别只在于电介质板28和盖部件13的支撑部13a之间的密封部件的结构，因此省略与第一～第五实施方式相同的结构部分的说明，只对第六实施方式的等离子体处理装置中特征的密封部件的结构进行说明。
在第五实施方式的等离子体处理装置的一种方式中，在盖部件13的内周的壁面13c和电介质板28的外周端的壁面28a之间，作为由比O型环弹性模量大的材料构成的垫片60C使用聚酰亚胺带70，并且，设置真空密封性高的O型环29a和耐等离子体性高的O型环29b。本实施方式中，作为密封部件，在1处设置具有真空密封性高的材料的部分和耐等离子体性高的材料的部分的O型环80。
图18为放大详细地表示第六实施方式的等离子体处理装置中的电介质板28和盖部件13的支撑部13a的连接部分（即，与图1的A部对应的部分）的局部剖视图。此外，图19为局部放大详细地表示第五实施方式的等离子体处理装置中卸下电介质板28的状态的、盖部件13的支撑部13a的上表面的图。如图18和图19所示，第六实施方式的等离子体处理装置中，O型环80由不同的2种材料组合构成。即，构成O型环80的外周侧的大致一半的部分80A由真空密封性高的弹性材料形成，构成内周侧（真空侧）的大致一半的部分80B，由耐等离子体性高的弹性材料形成。在此，作为真空密封性高的弹性材料，例如能够举出以Viton（注册商标）等为代表的氟橡胶。此外，作为耐等离子体性高的弹性材料，例如能够举出聚四氟乙烯等的氟类树脂。
本实施方式，作为密封部件通过使用具有真空密封性高的弹性材料形成的部分80A和耐等离子体性高的弹性材料形成的部分80B的内外2层结构的O型环80，能够不在2处配置O型环，而通过在1处配置，防止等离子体引起的劣化，还能够确保真空密封性。因此，能够减少部件的数量，并且能够将安装槽加工需要的工序从2处减为1处。
此外，本实施方式的等离子体处理装置，与第一～第四实施方式的等离子体处理装置相同，通过比O型环弹性模量大的材料形成的垫片60C，在盖部件13的支撑部13a和电介质板28之间。优选在0.05～0.4mm的范围内，更优选在0.05～0.2mm的范围内，更加优选在0.05～0.08mm的范围内形成缝隙d。即使由于在处理容器1内等离子体照射而盖部件13或电介质板28热膨胀，电介质板28发生形变，通过该缝隙d也能够防止盖部件13的支撑部13a和电介质板28接触、摩擦。因此，能够防止电介质板28破损、由摩擦造成的颗粒的产生。并且，与第五实施方式的等离子体处理装置相同，作为垫片60C通过使用具有粘接层70B的聚酰亚胺带70，能够难以产生位置偏移，即使不设置安装槽132也能够在规定位置粘贴进行定位。因此，不需要垫片的安装槽的加工工序。此外，从外侧向内侧（真空侧）依次配置作为垫片60C的聚酰亚胺带70、内外2层结构的O型环80中的真空密封性高的弹性材料形成的部分80A和耐等离子体性高的弹性材料形成的部分80B。通过如此结构，能够防止电介质板28和盖部件13的接触造成的破损和颗粒的产生，且防止O型环劣化，长时间确保真空密封性。
再者，本实施方式，虽然图示省略，但与第三实施方式的图8、图9所示的结构相同，能够间隔地配置多个作为垫片60C的聚酰亚胺带70。聚酰亚胺带70优选（分为2部分以上）粘贴于2处以上，例如能够（分为3部分）粘贴于3处。由此，聚酰亚胺带70能够不在支撑部13a的段差部表面产生褶皱而平坦地粘贴。能够以良好的精度形成电介质板28和支撑部13a的缝隙d，因此能够防止电介质板28和支撑部13a的接触、摩擦，防止电介质板28的破损和颗粒的产生。
本实施方式的其他结构和效果，与第一～第三、第五实施方式相同。
[第七实施方式]
接着，对本发明的第七实施方式的等离子体处理装置进行说明。本实施方式的等离子体处理装置，具备用于作为观察处理容器1的内部的观察窗的视窗，这一点与上述第一～第六实施方式的等离子体处理装置不同。即，除去视窗，本实施方式的等离子体处理装置直接具备上述第一～第六实施方式的等离子体处理装置的任一个特征。以下，省略与第一～第六实施方式相同的结构的说明，对第七实施方式的等离子体处理装置的特征部分进行说明。
图27为表示本实施方式的等离子体处理装置101的结构例的概略剖视图。等离子体处理装置101具备用于从外部确认处理容器1内的等离子体生成空间S的状态的视窗200。图28为放大表示图27的等离子体处理装置中的视窗200的构成部件的分解立体图。图29为视窗200的水平方向的放大剖视图。在本实施方式的等离子体处理装置101的侧壁1b形成有作为观察用开口部的开口201。在开口201内插入有作为窗部件210的一部分的突出部211。而且，窗部件210从处理容器1的外侧通过作为固定部件的固定板220固定。其中，在侧壁1b的对应于开口201的位置，在衬垫7处也设置有开口。
窗部件210例如由石英等的透明材料形成。窗部件210具有：插入处理容器1的开口201内的突出部211和与该突出部211形成为一体、以突缘状扩大的基部213。如图28所示，窗部件210的突出部211相对于板状的基部213在正交的方向突出。突出部211的前端面211a弯曲为弓状。如图29所示，该前端面211a的弯曲，与构成圆筒状的处理容器1的侧壁1b的内周面1bIN的弯曲以相同的曲率形成。此外，突出部211的突出量，考虑到处理容器1的侧壁1b的厚度确定。突出部211的形状（宽度和厚度）和大小（体积）精密加工到与侧壁1b的开口201的形状（宽度和高度）和大小（空间的体积）几乎一致。即，在安装有窗部件210的状态下，上述突出部211和侧壁1b的开口201的内面具有突出部211能够插入开口201的范围内的间隙，形成为能够尽可能无间隙的嵌合。该间隙为等离子体不进入开口201内的范围，例如优选为0.1mm～2mm的范围内，更优选为0.5mm～1mm的范围内。
形成板状的固定板220例如由铝、不锈钢等的金属构成，比窗部件210的基部213大一圈而形成。固定板220具有：嵌入窗部件210的基部213的凹部221和设置于该凹部221的贯通开口223。固定板220，以使得在其凹部221嵌入窗部件210的基部213的方式，从外侧向处理容器1的侧壁1b按压窗部件210而固定。固定板220在任意的部位通过例如螺钉固定于侧壁1b。图28中，绘制了在固定板220的四个角形成的螺钉孔225，但其位置和数量没有限定。为了确保能够观察处理容器1内的尺寸，并且能够可靠进行窗部件210的固定，贯通开口223的大小形成得小于窗部件210的基部213。从该贯通开口223通过透明的窗部件210，能够观察处理容器1内。通过使用固定板220，可靠地将窗部件210固定于处理容器1，进行密封使得等离子体不泄露到处理容器1之外。
如图29所示，在处理容器1的侧壁1b形成有包围开口201的槽203。该槽203内，作为密封部件嵌入O型环205。窗部件210在突出部211插入侧壁1b的开口201内的状态下，由固定板220按压在侧壁1b侧，因此，由开口201的O型环205，保持开口201的气密性。
在此，通过与现有的等离子体处理装置的对比，说明本实施方式的等离子体处理装置的优点。现有的等离子体处理装置，以从外侧（大气侧）覆盖处理容器1的开口的方式安装石英等材料的平板状的窗部件，形成视窗。在开口的周围，与平板状的窗部件之间配设O型环，进行密封，保持气密性。但是，在这样的现有的视窗结构中，在处理容器内生成的等离子体，进入开口内，进而容易迂回进入到密封部的O型环的位置，对O型环造成损害，产生颗粒，或会出现O型环的寿命变短的问题。
对于上述问题，在本实施方式的等离子体处理装置中，窗部件210具备突出部211，该突出部211的大小与侧壁1b的开口201的大小大致一致。即，开口201和突出部211以很小的间隙几乎无缝隙地嵌合。因此，能够有效防止等离子体从处理容器1内的等离子体生成空间S迂回进入到开口201的外侧的O型环205的配设位置。即，窗部件210的突出部211，具有防止等离子体侵入开口201内的作用。因此，能够有效防止等离子体通过开口201迂回进入到密封部，O型环205受损，劣化而产生颗粒，交换期提前的问题。
此外，突出部211的前端面211a，与构成圆筒状的处理容器1的侧壁1b的内周面1bIN的弯曲吻合，以相同曲率形成。通过这样的特征形状，窗部件210安装在侧壁1b的状态下，侧壁1b的内周面1bIN和窗部件210之间不会产生段差。如此，因为没有段差，所以能够防止对在处理容器1内的等离子体生成空间S产生的等离子体的影响，例如，能够防止等离子体的扩散或分布改变而等离子体密度变化。由此，对于处理容器1内的被处理体，能够均匀稳定地进行等离子体处理。
如上所述，根据本实施方式的等离子体处理装置101，能够降低来自视窗200的颗粒的产生。通过将本实施方式的视窗200的结构应用于第一～第六实施方式的等离子体处理装置，能够综合地更可靠防止处理容器1内的颗粒的产生，并且能够稳定地产生等离子体进行等离子体处理，因此能够实现可靠性高的半导体工艺。本实施方式的其他结构和效果，与第一～第六实施方式相同。
[磨耗试验]
接着，对第五和第六实施方式的等离子体处理装置中使用的聚酰亚胺带70，进行评价耐久性的磨耗试验，对结果进行说明。如图20A和图20B所示，准备具备作为盖部件13的支撑部13a的金属制的块体90和作为电介质板28的可动式石英板91的评价装置。在块体90或石英板91的任一个的一个面上粘贴厚度80μm的聚酰亚胺带70。作为聚酰亚胺带70，使用株式会社寺岗制作所制造的Kapton Tape（Kapton为注册商标）。
图20A表示聚酰亚胺带70的粘接层70B粘贴于块体90的状态，图20B为聚酰亚胺带70的粘接层70B粘贴于石英板91的状态。然后，使块体90和石英板91接近，从两侧以相当于表面压280000N的压力压接聚酰亚胺带70，以1次往复的移动量为1mm在图20A、20B中的左右方向往复移动6万次石英板91。对于3个样品，测定试验中的聚酰亚胺带70的厚度，使用表面粗糙度测定器（株式会社Mitutoyo生产SJ301），测定聚酰亚胺70的表面粗糙度。
石英板91的移动次数和聚酰亚胺带70的厚度的关系如图21和图22所示。图21为聚酰亚胺带70的粘接层70B粘贴于块体90的情况下的结果，图22为聚酰亚胺带70的粘接层70B粘附于石英板91的情况。从图21可知，聚酰亚胺带70的粘接层70B粘附于块体90的情况下，即使6万次往复移动后，聚酰亚胺带70的厚度也几乎没有变化。此外，即使由表面粗糙度的测定，聚酰亚胺带70、块体90和石英板91的任一个，在表面上也都没有发生划伤、表面粗糙等。另一方面，从图22可知，聚酰亚胺带70的粘接层70B粘附于石英板91的情况下，通过1万次左右的往复移动，观察到了聚酰亚胺带70的膜厚减少。此外，在表面粗糙度的测定中，在聚酰亚胺带70和块体90的表面确认到了擦伤，有可能产生颗粒。
从以上结果可知，第五和第六实施方式中，作为垫片60C使用聚酰亚胺带70，相比于电介质板28，优选粘附于盖部件13的支撑部13a。
[氮化运转试验]
接着，对于与第五和第六实施方式相同的结构的等离子体处理装置，对30000片晶片W，进行等离子体氮化处理的运转试验，对该运转试验的结果进行说明。本运转试验，对晶片W间的氮浓度的均匀性、颗粒数、污染物、电介质板与盖部件的支撑部的缝隙进行了评价。对晶片W表面的硅进行等离子体氮化处理的条件为：处理压力：30Pa、Ar流量：660mL/min（sccm）、N2流量：200mL/min（sccm）、微波功率：1950W、处理温度500℃、处理时间50秒。此外，作为聚酰亚胺带70，使用株式会社寺岗制作所制造的Kapton Tape（Kapton为注册商标：厚度80μm）。
首先，对30000片晶片W的处理前和处理后的电介质板28和盖部件13的支撑部13a的缝隙d进行测量。其结果，缝隙d，处理前为80.4μm，处理后为80.9μm。因此，确认了电介质板28和盖部件13的支撑部13a的缝隙d，通过在其间存在聚酰亚胺带70，能够长时间维持一定。
图23表示晶片W间氮浓度的均匀性的结果。从该结果可知，在30000片的处理中，氮浓度，几乎在0.2～0.4[atom%]之间稳定变化，确认了晶片W间的处理的均匀性。
图24表示用颗粒计数器测量的0.12μm以上的大小的颗粒数的变化。从该结果可知，通过30000片的处理，检测出的颗粒数几乎为5个以下。没有确认到聚酰亚胺带70本身或者电介质板28和盖部件13的支撑部13a之间的摩擦造成的颗粒的产生。其中，虽然第15000片的测量结果中检测出10个以上的颗粒，但认为这是测定误差的可能性很高。
图25和图26表示由Li、Na、Mg、Al、K、Ca、Ti、Cr、Mn、Fe、Ni、Co、Zn和Cu造成的污染物的结果。从该结果没有确认到通过30000片的处理，若处理片数增加则污染物也增加这样的相关关系。这是由于通过在中间存在聚酰亚胺带70，防止了电介质板28和盖部件13的支撑部13a的摩擦的结果，可以认为抑制了从盖部件13产生的污染物。
以上，以示例为目的详细说明了本发明实施方式，但本发明不限于上述实施方式，能够进行各种变形。例如，上述实施方式中，使用RLSA方式的等离子体处理装置100，但也可以使用其他方式的等离子体处理装置，例如感应耦合等离子体（ICP）、表面波等离子体（SWP）等方式的等离子体处理装置。
此外，上述实施方式，以半导体晶片为被处理体的等离子体氮化处理为例进行说明，但作为被处理体的基板，例如也可以是FPD（平板显示器）用的基板或太阳电池用的基板等。
本国际申请，基于2010年3月31日申请的日本国专利申请2010-81984号和2010年9月30日申请的日本国专利申请2010-221270号主张优先权，在此引用这些申请的全部内容。

Claims (23)

1.一种等离子体处理装置，其特征在于，具备：
在内部具有等离子体处理空间，上部开口的处理容器；
塞住所述等离子体处理空间的上部的电介质板；
配置在所述处理容器的上部，且具有支撑所述电介质板的外周部的环状的支撑部的盖部件；
设置在所述支撑部和所述电介质板之间，用于密闭所述等离子体处理空间的密封部件；和
设置在所述密封部件的外周侧，在所述支撑部和所述电介质板之间形成缝隙的垫片。
2.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述垫片间隔地设置在所述密封部件的外周侧。
3.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述垫片由氟类树脂或聚酰亚胺类树脂形成。
4.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述垫片为具备聚酰亚胺膜层和粘接层的聚酰亚胺带。
5.如权利要求4所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述垫片的所述粘接层粘贴在所述支撑部而被固定。
6.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：
作为所述密封部件，包括第一密封部件、和设置在该第一密封部件的内周侧的第二密封部件。
7.如权利要求6所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述第一密封部件由氟类树脂形成。
8.如权利要求7所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述第二密封部件由比所述第一密封部件耐等离子体性高的氟类树脂形成。
9.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述密封部件具有第一部分、和设置在该第一部分的内周侧的第二部分，所述第一部分由比所述第二部分真空密封性高的材料构成，所述第二部分由比所述第一部分耐等离子体性高的材料构成。
10.如权利要求9所述的等离子体处理装置，其特征在于：
由所述垫片形成的、所述支撑部的上表面和所述电介质板的下表面之间的缝隙为0.05～0.4mm的范围内。
11.如权利要求9所述的等离子体处理装置，其特征在于：
由所述垫片形成的、所述支撑部的上表面和所述电介质板的下表面之间的缝隙为0.05～0.2mm的范围内
12.如权利要求9所述的等离子体处理装置，其特征在于：
由所述垫片形成的、所述支撑部的上表面和所述电介质板的下表面之间的缝隙为0.05～0.08mm的范围内。
13.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述垫片和所述密封部件的间隔为1～10mm的范围内。
14.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述盖部件的内周的壁面和所述电介质板的外周侧壁之间形成有0.1～1mm范围内的缝隙。
15.如权利要求14所述的等离子体处理装置，其特征在于：
通过所述垫片决定所述电介质板在水平方向上的位置。
16.一种等离子体处理方法，其特征在于：
使用等离子体处理装置对被处理体进行等离子体处理，所述等离子体处理装置具备：
在内部具有等离子体处理空间，上部开口的处理容器；
塞住所述等离子体处理空间的上部的电介质板；
配置在所述处理容器的上部，具有支撑所述电介质板的外周部的环状的支撑部的盖部件；
设置在所述支撑部和所述电介质板之间，用于密闭所述等离子体处理空间的密封部件；和
设置在所述密封部件的外周侧，在所述支撑部和所述电介质板之间形成缝隙的垫片。
17.如权利要求16所述的等离子体处理方法，其特征在于：
所述密封部件具有第一部分、和设置在该第一部分的内周侧的第二部分，所述第一部分由比所述第二部分真空密封性高的材料构成，所述第二部分由比所述第一部分耐等离子体性高的材料构成。
18.如权利要求16所述的等离子体处理方法，其特征在于：
由所述垫片形成的、所述支撑部的上表面和所述电介质板的下表面之间的缝隙为0.05～0.2mm的范围内。
19.如权利要求16所述的等离子体处理方法，其特征在于：
由所述垫片形成的、所述支撑部的上表面和所述电介质板的下表面之间的缝隙为0.05～0.08mm的范围内。
20.如权利要求16所述的等离子体处理方法，其特征在于：
所述垫片和所述密封部件的间隔为1～10mm的范围内。
21.一种等离子体处理装置，其特征在于，具备：
在内部具有等离子体处理空间，上部开口的处理容器；
塞住所述等离子体处理空间的上部的电介质板；
配置在所述处理容器的上部，具有支撑所述电介质板的外周部的环状的支撑部的盖部件；
设置在所述支撑部和所述电介质板之间，用于密封所述等离子体处理空间的密封部件；
设置在所述密封部件的外周侧，在所述支撑部和所述电介质板之间形成缝隙的垫片；和
观察所述处理容器的内部的观察窗，
所述观察窗具有：
具备在所述处理容器的侧壁所形成的观察用开口部内插入的突出部的透明的窗部件；
从外部固定所述窗部件的固定部件；和
在所述观察用开口部的周围，气密地密封所述处理容器的侧壁和所述窗部件之间的密封部件，
所述观察用开口部的内面和所述突出部的表面，以该突出部能够插入所述观察用开口部的范围内的间隙，无缝隙地嵌合而形成，
所述突出部插入所述观察用开口部，由此，所述窗部件安装于所述处理容器的侧壁。
22.如权利要求21所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述突出部的前端面与所述处理容器的侧壁的内壁面的形状吻合，弯曲而形成。
23.如权利要求21所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述突出部的表面和所述观察用开口部的内面的间隙为0.1mm～2mm的范围内。
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