JP2001015491A - マイクロ波プラズマ処理装置及び封止部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高密度のプラズマを生成する場合であって
も、封止部材の寿命が長く、また試料の汚染を防止する
ことができるマイクロ波プラズマ処理装置、及び該マイ
クロ波プラズマ処理装置に使用する封止部材を提供す
る。 【解決手段】 封止板４は石英製の板状部材である封止
板本体4aを備え、該封止板本体4aの処理室２（図１参
照）に対向する部分に、ＭｇＯ、Ｙ₂ Ｏ₃ 、ＭｇＯを含
有する化合物又はＹ₂ Ｏ₃ を含有する化合物を含む耐プ
ラズマ層4bが形成してある。ＭｇＯ又はＹ₂ Ｏ₃ を含有
する化合物としては、ｍＭｇＯ・ｎＳｉＯ ₂ 、ｍＭｇＯ
・ｎＡｌ₂ Ｏ₃ 、ｌＭｇＯ・ｍＡｌ₂ Ｏ₃ ・ｎＳｉ
Ｏ₂ 、ｍＹ₂ Ｏ ₃ ・ｎＡｌ₂ Ｏ₃ 等を用いることができ
る。これらの材料は、アルミナ又はアルミナを含有する
材料よりプラズマに対する耐久性が強い一方、マイクロ
波の透過性が石英と略同等である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、容器内にマイクロ
波を導入してプラズマを生成し、そのプラズマによっ
て、容器内に配置した半導体基板又は液晶ディスプレイ
用ガラス基板等にエッチング又はアッシング等の処理を
施すマイクロ波プラズマ処理装置、及び前記容器にマイ
クロ波を導入すべく設けた開口を封止する封止部材に関
する。

【０００２】

【従来の技術】反応ガスに外部からエネルギを与えて生
じるプラズマは、ＬＳＩ又はＬＣＤ等の製造プロセスに
おいて広く用いられている。特に、ドライエッチングプ
ロセスにおいて、プラズマの利用は不可欠の基本技術と
なっている。このプラズマによって処理される基板の寸
法が大きくなるのに伴って、より広い領域にプラズマを
均一に発生させることが要求されている。そのため、次
のような装置が開発されている。

【０００３】図７は、従来のマイクロ波プラズマ処理装
置を示す側断面図であり、図８は図７に示したマイクロ
波プラズマ処理装置の平面図である。矩形箱状の反応器
31は、その全体がアルミニウムで形成されている。反応
器31の上部開口は封止板34で気密状態に封止されてい
る。この封止板34は、耐熱性及びマイクロ波透過性を有
すると共に誘電損失が小さい、石英ガラス（ＳｉＯ₂ ）
又はアルミナ（Ａｌ₂ Ｏ ₃ ）等の誘電体で形成されてい
る。

【０００４】反応器31には、該反応器31の上部を覆う長
方形箱状のカバー部材40が連結してある。このカバー部
材40内の天井部分には誘電体線路41が取り付けてある。
誘電体線路41は、テフロン（登録商標）といったフッ素
樹脂，ポリエチレン樹脂又はポリスチレン樹脂等の誘電
体を、矩形と三角形とを組み合わせた略五角形の頂点に
凸部を設けた板形状に成形してなり、前記凸部をカバー
部材40の周面に連結した導波管51に内嵌させてある。導
波管51にはマイクロ波発振器50が連結してあり、マイク
ロ波発振器50が発振したマイクロ波は、導波管51によっ
て誘電体線路41の凸部に入射される。

【０００５】前述した如く、誘電体線路41の凸部の基端
側は、平面視が略三角形状のテーパ部41a になしてあ
り、前記凸部に入射されたマイクロ波はテーパ部41a に
倣ってその幅方向に拡げられ誘電体線路41の全体に伝播
する。このマイクロ波はカバー部材40の導波管51に対向
する端面で反射し、入射波と反射波とが重ね合わされて
誘電体線路41に定在波が形成される。

【０００６】反応器31の内部は処理室32になっており、
処理室32の周囲壁を貫通する貫通穴に嵌合させたガス導
入管35から処理室32内に所要のガスが導入される。処理
室32の底部壁中央には、試料Ｗを載置する載置台33が設
けてあり、載置台33にはマッチングボックス36を介して
数百ＫＨｚ〜十数ＭＨｚのＲＦ電源37が接続されてい
る。また、反応器31の底部壁には排気口38が開設してあ
り、排気口38から処理室32の内気を排出するようになし
てある。

【０００７】このようなマイクロ波プラズマ処理装置を
用いて試料Ｗの表面にエッチング処理を施すには、排気
口38から排気して処理室32内を所望の圧力まで減圧した
後、ガス導入管35から処理室32内に反応ガスを供給す
る。次いで、マイクロ波発振器50からマイクロ波を発振
させ、これを導波管51を介して誘電体線路41に導入す
る。このとき、テーパ部41a によってマイクロ波は誘電
体線路41内で均一に拡がり、誘電体線路41内に定在波を
形成する。この定在波によって、誘電体線路41の下方に
漏れ電界が形成され、それが封止板34を透過して処理室
32内へ導入される。このようにして、マイクロ波が処理
室32内へ伝播する。これにより、処理室32内にプラズマ
が生成され、そのプラズマによって試料Ｗの表面をエッ
チングする。これによって、大口径の試料Ｗを処理すべ
く反応器31の直径を大きくしても、その反応器31の全領
域へマイクロ波を均一に導入することができ、大口径の
試料Ｗを比較的均一にプラズマ処理することができる。

【０００８】しかし、石英製の封止板34を設けたマイク
ロ波プラズマ処理装置の処理室32へ、Ｆ系又はＣｌ系の
反応ガスを供給し、該反応ガスをマイクロ波で励起して
生成したプラズマによって試料Ｗを処理する場合、該プ
ラズマによって石英製の封止板34がエッチングされるた
め、封止板34の寿命が短いという問題があった。また、
封止板34のエッチングによって、Ｓｉ及びＯがプラズマ
中に放出されてプラズマの成分が変動するため、試料Ｗ
の処理プロセスに悪影響を及ぼしていた。

【０００９】また、アルミナ製の封止板34を設けたマイ
クロ波プラズマ処理装置にあっては次のような問題があ
った。マイクロ波が封止板34を透過する際の誘電損失に
よって封止板34の温度が上昇するのに加えて、生成され
たプラズマに起因する入熱によって封止板34の温度が更
に上昇する。これによって、アルミナ製の封止板34に大
きな熱応力が発生し、この熱応力によって封止板34が破
損する場合があった。

【００１０】そのため、特開平 8−279490号公報には、
石英板の処理室側の面の少なくとも一部に、アルミナ又
はアルミナを含有する材料を、０．０４〜０．０５ｍｍ
の厚さになるように被着した封止板を設けたマイクロ波
プラズマ処理装置が開示されている。このようなマイク
ロ波プラズマ処理装置では、アルミナより熱衝撃に強い
石英板を用いているため、熱応力が発生した場合であっ
ても封止板の破損が防止される。また、石英板にアルミ
ナ又はアルミナを含有する材料が被着してあるため、Ｆ
系又はＣｌ系の反応ガスを用いた場合であっても、該反
応ガスから生成されたプラズマに対する耐久性に優れて
おり、封止板の寿命が延長される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
8−279490号公報に開示されたマイクロ波プラズマ処理
装置にあっては、次のような問題があった。半導体デバ
イスの微細化に伴って、高密度のプラズマを生成するこ
とが要求されている。高密度のプラズマを生成した場
合、石英板に被着したアルミナが生成したプラズマによ
ってエッチングされるため、封止板の寿命が短くなる。
また、アルミナのエッチングによってＡｌを含むパーテ
ィクルが発生し、該パーティクルによって試料が汚染さ
れるという問題もあった。

【００１２】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、その目的とするところは高密度のプラズマを
生成する場合であっても、封止部材の寿命が長く、また
試料の汚染を防止することができるマイクロ波プラズマ
処理装置、及び該マイクロ波プラズマ処理装置に使用す
る封止部材を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】第１発明に係るマイクロ
波プラズマ処理装置は、開口を封止部材で封止してなる
容器内に、前記封止部材を透過させてマイクロ波を導入
することによってプラズマを生成し、生成したプラズマ
により前記容器内に配置した試料を処理するマイクロ波
プラズマ処理装置において、前記封止部材は、石英製の
封止部材本体の少なくとも前記開口に対向する部分に耐
プラズマ層を形成してなり、該耐プラズマ層は、Ｍｇ
Ｏ，Ｙ₂ Ｏ₃ ，及びＭｇＯ又はＹ₂ Ｏ₃ を含有する複数
の酸化化合物からなる群から選択される１又は複数の酸
化化合物によって形成してあることを特徴とする。

【００１４】第２発明に係るマイクロ波プラズマ処理装
置は、第１発明において、前記耐プラズマ層は５００μ
ｍ以下の厚さを有することを特徴とする。

【００１５】第３発明に係る封止部材は、容器の開口を
経て内部にマイクロ波を導入することによってプラズマ
を生成し、生成したプラズマにより前記容器内に配置し
た試料を処理するマイクロ波プラズマ処理装置の前記開
口を封止するマイクロ波透過性の封止部材において、石
英製の封止部材本体の少なくとも前記開口に対向させる
部分に耐プラズマ層を形成してなり、該耐プラズマ層
は、ＭｇＯ，Ｙ₂ Ｏ₃ ，及びＭｇＯ又はＹ₂ Ｏ₃ を含有
する複数の酸化化合物からなる群から選択される１又は
複数の酸化化合物によって形成してあることを特徴とす
る。

【００１６】第４発明に係る封止部材は、第３発明にお
いて、前記耐プラズマ層は５００μｍ以下の厚さを有す
ることを特徴とする。

【００１７】ハロゲン系の反応ガスから生成したプラズ
マが封止部材をエッチングする機構は、ハロゲン系の生
成物を生成する第１段階と、ハロゲン系の生成物が気化
又は残留する第２段階とに分けられ、第２段階において
生成物の残留量が多いほど第１段階において生成物の生
成速度が遅くなり、封止部材のプラズマに対する耐久性
が強い。

【００１８】例えば、Ｆ系の反応ガスから生成したプラ
ズマが石英製の封止部材に照射された場合、第１段階で
ＳｉＦ₄ が生成され、第２段階ではＳｉＦ₄ が容易に気
化するため、第１段階におけるＳｉＦ₄ の生成速度が速
く、封止部材のプラズマに対する耐久性は強くない。ま
た、石英製の封止部材本体にアルミナ又はｎＡｌ₂ Ｏ ₃
・ｍＳｉＯ₂ からなる耐プラズマ層を形成した封止部材
に、前記プラズマが照射された場合、第１段階でＡｌＦ
₃ が生成される。このＡｌＦ₃ の蒸気圧はＳｉＦ₄ の蒸
気圧より低いため、第２段階では生成したＡｌＦ₃ の一
部が残留し、第１段階におけるＡｌＦ₃ の生成速度がＳ
ｉＦ₄ の生成速度より遅く、封止部材のプラズマに対す
る耐久性が改善される。しかし、この場合であっても、
プラズマの密度が高くなるに従って、ＡｌＦ₃ の生成速
度が増大し、所要密度のプラズマに対する耐久性は低
い。

【００１９】これに対し、第１及び第３発明に係る封止
部材に、前記プラズマを照射した場合、第１段階でＭｇ
Ｆ₂ 又はＹＦ₃ が生成される。ＭｇＦ₂ 又はＹＦ₃ の蒸
気圧は、ＡｌＦ₃ の蒸気圧より更に低いため、第２段階
では生成したＭｇＦ₂ 又はＹＦ₃ の大部分が残留し、第
１段階におけるＭｇＦ₂ 又はＹＦ₃ の生成速度がＡｌＦ
₃ の生成速度より遅く、封止部材のプラズマに対する耐
久性が向上する。従って、高密度のプラズマを生成する
場合であっても、封止部材の寿命が長い。

【００２０】このように、耐プラズマ層が高密度のプラ
ズマであってもエッチングされ難いため、パーティクル
の発生が防止され、パーティクルによって試料が汚染さ
れることが回避される。一方、封止部材本体は熱衝撃に
強い石英板を用いているため、熱応力が発生した場合で
あっても封止板の破損が防止される。

【００２１】また、第２及び第４発明にあっては、耐プ
ラズマ層は５００μｍ以下の厚さになしてあるため、封
止部材の温度が上昇・降下した場合であっても、封止部
材本体の線膨張係数と耐プラズマ層の線膨張係数との違
いによって封止部材本体から耐プラズマ層が脱離するこ
とが防止される。一方、５００μｍ以下の厚さであって
も、高密度のプラズマに対して十分な耐久性を有する。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて具体的に説明する。図１は本発明に係るマイ
クロ波プラズマ処理装置の構造を示す側断面図であり、
図２は図１に示したマイクロ波プラズマ処理装置の平面
図である。有底円筒形状の反応器１は、その全体がアル
ミニウムで形成されている。反応器１の上部の開口は後
述する封止板４で気密状態に封止されている。

【００２３】封止板４には、導電性金属を円形蓋状に成
形してなるカバー部材10が外嵌してあり、該カバー部材
10は反応器１上に固定してある。カバー部材10の上面に
は、反応器１内へマイクロ波を導入するためのアンテナ
11が固定してある。アンテナ11は、断面がコ字状の部材
を無終端環状に成形してなる環状導波管型アンテナ部11
a を、その開口をカバー部材10に対向させて、反応器１
の中心軸と同心円状に設けてあり、カバー部材10の環状
導波管型アンテナ部11a に対向する部分には複数のスリ
ット15，15，…が開設してある。即ち、環状導波管型ア
ンテナ部11a 、及びスリット15，15，…が開設してある
カバー部材10の環状導波管型アンテナ部11a に対向する
部分によって、環状導波管型アンテナが構成してある。

【００２４】環状導波管型アンテナ部11a は、反応器１
の内周面より少し内側に、反応器１の中心軸と同心円上
に設けてあり、その外周面に設けた開口の周囲には該環
状導波管型アンテナ部11a へマイクロ波を導入するため
の導入部11b が、環状導波管型アンテナ部11a の直径方
向になるように連結してある。この導入部11b 及び環状
導波管型アンテナ部11a 内には、テフロン（登録商標）
といったフッ素樹脂，ポリエチレン樹脂又はポリスチレ
ン樹脂（好ましくはテフロン）等の誘電体14が内嵌して
ある。

【００２５】導入部11b にはマイクロ波発振器30から延
設した導波管29が連結してあり、マイクロ波発振器30が
発振したマイクロ波は、導波管29を経てアンテナ11の導
入部11b に入射される。この入射波は、導入部11b から
環状導波管型アンテナ部11aへ導入される。環状導波管
型アンテナ部11a へ導入されたマイクロ波は、環状導波
管型アンテナ部11a を互いに逆方向へ進行する進行波と
して、該環状導波管型アンテナ部11a 内の誘電体14中を
伝播し、両進行波は、重ね合わされて環状導波管型アン
テナ部11a に定在波が生成される。この定在波によっ
て、環状導波管型アンテナ部11a の内面に、所定の間隔
で極大値を示す壁面電流が通流する。

【００２６】ところで、環状導波管型アンテナ部11a 内
には誘電体14を装入せずに空洞になしてもよい。しか
し、環状導波管型アンテナ部11a 内に誘電体14を装入し
た場合、環状導波管型アンテナ部11a に入射されたマイ
クロ波は誘電体14によってその波長が１／√（εｒ）倍
（εｒは誘電体の比誘電率）だけ短くなる。従って同じ
直径の環状導波管型アンテナ部11a を用いた場合、誘電
体14が装入してあるときの方が、誘電体14が装入してい
ないときより、環状導波管型アンテナ部11a の壁面に通
流する電流が極大になる位置が多く、その分、スリット
15，15，…を多く開設することができる。そのため、処
理室２内へマイクロ波をより均一に導入することができ
る。

【００２７】前述した各スリット15，15，…は、複数の
強電界強度の領域（腹）の間の略中央（節）に位置して
おり、これによって各スリット15，15，…から効率良く
マイクロ波を放射させることができる。各スリット15，
15，…から放出されたマイクロ波は封止板４を透過して
反応器１内へ導入される。

【００２８】なお、本実施の形態では、スリット15，1
5，…は、環状導波管型アンテナ部11a 内を伝播するマ
イクロ波の進行方向に直交するように開設してあるが、
本発明はこれに限らず、前記マイクロ波の進行方向に斜
めに交わるようにスリットを開設してもよく、また、マ
イクロ波の進行方向に開設してもよい。反応器１内に生
成されたプラズマによって、アンテナ11内を伝播するマ
イクロ波の波長が変化して、環状導波管型アンテナ部11
a の周壁に通流する電流の極大値を示す位置が変化する
場合があるが、マイクロ波の進行方向に斜めに開設した
スリット又はマイクロ波の進行方向に開設したスリット
にあっては、電流の極大値を示す位置の変化をスリット
の領域内に取り込むことができる。

【００２９】処理室２の底部壁中央には、試料Ｗを載置
する載置台３が設けてあり、載置台３にはマッチングボ
ックス６を介して高周波電源７が接続されている。処理
室２の周囲壁には該周囲壁を貫通する貫通孔が開設して
あり、該貫通孔には、処理室２内へ反応ガスを導入する
ガス導入管５が嵌合してある。また、処理室２の底部壁
には排気口８が開設してあり、排気口８から処理室２の
内気を排出するようになしてある。

【００３０】このようなプラズマ処理装置を用いて試料
Ｗの表面にエッチング処理を施すには、排気口８から排
気して処理室２内を所望の圧力まで減圧した後、ガス導
入管５から処理室２内に反応ガスを供給する。次いで、
マイクロ波発振器30から２．４５ＧＨｚのマイクロ波を
発振させ、それを導波管29を経てアンテナ11に導入し、
環状導波管型アンテナ部11a に定在波を形成させる。環
状導波管型アンテナ部11a の下面のスリット15，15，…
から放射された電界は、封止板４を透過して処理室２内
に導入され、処理室２内にプラズマが生成される。この
プラズマにより載置台３上の試料Ｗの表面がエッチング
される。

【００３１】また、マイクロ波発振器30による発振と同
時的にマッチングボックス６を介して高周波電源７から
載置台３に高周波を印加してもよい。載置台３に高周波
を印加することにより、プラズマ中のイオンを制御しつ
つ、載置台３上の試料Ｗの表面をエッチングすることが
できる。

【００３２】図３は図１に示した封止板４の一部破断斜
視図である。図３に示した如く、封止板４は石英製の板
状部材である封止板本体4aを備え、該封止板本体4aの処
理室２（図１参照）に対向する部分に、ＭｇＯ、Ｙ₂ Ｏ
₃ 、ＭｇＯを含有する化合物又はＹ₂ Ｏ₃ を含有する化
合物を含む耐プラズマ層4bが形成してある。ＭｇＯ又は
Ｙ₂ Ｏ₃ を含有する化合物としては、ｍＭｇＯ・ｎＳｉ
Ｏ₂ 、ｍＭｇＯ・ｎＡｌ₂ Ｏ₃ 、ｌＭｇＯ・ｍＡｌ₂ Ｏ
₃ ・ｎＳｉＯ₂ 、ｍＹ₂ Ｏ₃ ・ｎＡｌ₂ Ｏ₃ 等を用いる
ことができる。これらの材料は、アルミナ又はアルミナ
を含有する材料よりプラズマに対する耐久性が強い一
方、マイクロ波の透過性が石英と略同等である。

【００３３】そのため、封止板４は、マイクロ波を高効
率で処理室２内へ導入することができる一方、処理室２
内に高密度のプラズマを生成した場合であっても、耐プ
ラズマ層4bがプラズマによってエッチングされることが
抑制され、封止板４の寿命が長い。

【００３４】一方、ＭｇＯ、Ｙ₂ Ｏ₃ 又はｍＭｇＯ・ｎ
ＳｉＯ₂ を用いた耐プラズマ層4bが設けてある封止板４
を用いた場合、耐プラズマ層4bはＡｌを含有していない
ため、Ａｌを含むパーティクルによって試料が汚染され
る虞がない。また、これらの材料は、ハロゲン系の反応
ガスから生成したプラズマであっても、該プラズマに対
する耐久性が強いため、Ｍｇ又はＹを含むパーティクル
が発生せず、Ｍｇ又はＹによる試料Ｗの汚染が防止され
る。

【００３５】また、ｍＭｇＯ・ｎＡｌ₂ Ｏ₃ 、ｌＭｇＯ
・ｍＡｌ₂ Ｏ₃ ・ｎＳｉＯ₂ 、又はｍＹ₂ Ｏ₃ ・ｎＡｌ
₂ Ｏ₃ を用いた耐プラズマ層4bが設けてある封止板４を
用いた場合であっても、該耐プラズマ層4bはアルミナ又
はアルミナを含有する材料よりプラズマに対する耐久性
が強いため、Ａｌ等を含むパーティクルが発生し難く、
該パーティクルによる試料の汚染を低減することができ
る。

【００３６】この耐プラズマ層4bは溶射法によって、５
００μｍ以下の厚さ、好ましくは１０μｍ以上３００μ
ｍ以下の厚さになるように形成してある。耐プラズマ層
4bの厚さを５００μｍより厚くした場合、封止板４の温
度が上昇・降下した場合に、封止板本体4aの線膨張係数
と耐プラズマ層4bの線膨張係数との違いによって封止板
本体4aから耐プラズマ層4bが脱離する虞があり、また、
耐プラズマ層4bの厚さを１０μｍ以上３００μｍ以下に
した場合、耐プラズマ層4bの形成作業が比較的容易であ
り作業効率が高い一方、所要の寿命を得ることができ
る。なお、耐プラズマ層4bは、溶射法に代えて、ＰＶＤ
法、又はＣＶＤ法等によって形成してもよい。

【００３７】なお、本実施の形態では、封止板本体4aの
処理室２に対向する部分に耐プラズマ層4bが形成してあ
るが、本発明はこれに限らず、封止板本体4aの処理室２
側の全面、封止板本体4aの両面、又は封止板本体4aの全
表面等に耐プラズマ層を形成してもよいことはいうまで
もない。

【００３８】なお、本実施の形態では、封止板４上に環
状導波管型アンテナを設けてなる表面波プラズマ処理装
置に適用した場合を示したが、本発明はこれに限らず、
図７に示した如く、マイクロ波を伝播する平面状の誘電
体線路を封止板に対向配置してなる装置等、他の表面波
プラズマ処理装置にも適用し得る。更に、反応器の周囲
にコイルを配置し、電子サイクロトロン共鳴を利用して
プラズマを生成するＥＣＲ型のマイクロ波プラズマ処理
装置等、反応器内にマイクロ波を導入してプラズマを生
成する他のマイクロ波プラズマ処理装置にも適用し得る
ことはいうまでもない。

【００３９】

【実施例】次に比較試験を行った結果について説明す
る。図４はマイクロ波の透過性を比較した結果を示すヒ
ストグラムであり、縦軸は、Ｑ値を表している。本発明
例では、石英製の封止板本体の一面にＹ₂ Ｏ₃ を１００
μｍの厚さになるように溶射した封止板を用い、従来例
では、石英製の封止板を用いた。それぞれの封止板に１
０ＧＨｚのマイクロ波を照射し、そのＱ値を測定した。
なお、本発明例では、同じ条件で作製した３枚の封止板
についてＱ値をそれぞれ測定した。

【００４０】図４から明らかな如く、従来例のＱ値は略
１１９００であるのに対して、本発明例のＱ値は略１０
５００〜１１０００であり、従来例のＱ値と略同程度の
値であった。

【００４１】図５はプラズマによる封止板の損傷量を比
較した結果を示す図表である。従来例１では、石英製の
封止板を用いており、従来例２では、石英製の封止板本
体に３Ａｌ₂ Ｏ₃ ・２ＳｉＯ₂ （ムライト）製の耐プラ
ズマ層を設けた封止板を用いている。

【００４２】一方、本発明例１では、石英製の封止板本
体にＭｇＯ製の耐プラズマ層を設けた封止板を用いてお
り、本発明例２では、石英製の封止板本体にＹ₂ Ｏ₃ 製
の耐プラズマ層を設けた封止板を用いており、本発明例
３では、石英製の封止板本体に２ＭｇＯ・ＳｉＯ₂ （フ
ォルステライト）製の耐プラズマ層を設けた封止板を用
いており、本発明例４では、石英製の封止板本体にＭｇ
Ｏ・ＳｉＯ₂ （エンスタタイト）製の耐プラズマ層を設
けた封止板を用いており、本発明例５では、石英製の封
止板本体に３ＭｇＯ・４ＳｉＯ₂ （ステアタイト）製の
耐プラズマ層を設けた封止板を用いている。

【００４３】また、本発明例６では、石英製の封止板本
体にＭｇＯ・Ａｌ₂ Ｏ₃ （スピネル）製の耐プラズマ層
を設けた封止板を用いており、本発明例７では、石英製
の封止板本体に４ＭｇＯ・５Ａｌ₂ Ｏ₃ ・２ＳｉＯ
₂ （サフィリン）製の耐プラズマ層を設けた封止板を用
いており、本発明例８では、石英製の封止板本体に５Ｍ
ｇＯ・２Ａｌ₂ Ｏ₃ ・５ＳｉＯ₂ （コージュライト）製
の耐プラズマ層を設けた封止板を用いており、本発明例
９では、石英製の封止板本体にＹ₃ Ａｌ₅ Ｏ₁₂（ＹＡ
Ｇ）製の耐プラズマ層を設けた封止板を用いている。な
お、耐プラズマ層は、従来例及び本発明例とも、大気中
で１００μｍになるように溶射によって形成した。

【００４４】これらの封止板を設けたマイクロ波プラズ
マ処理装置に、直径が６インチのシリコンウェハ上に１
μｍの厚さのシリコン酸化膜を形成した試料を装入し、
６００Ｗのパワーで発振した４００ＫＨｚの高周波を載
置台に印加すると共に、ＣＨＦ₃ ガスを処理室内に導入
しつつ、１３００Ｗのパワーで発振した２．４５ＧＨｚ
のマイクロ波を、封止板を透過させて処理室に導入する
ことによって生成プラズマによって、１分間エッチング
する操作を、各封止板につき、それぞれ５０００回ず
つ、即ち５０００枚の試料を用いて５０００分のプラズ
マ処理を繰り返した後、各封止板のプラズマによる損傷
量をそれぞれ測定し、測定結果を従来例１の損傷量を１
として相対的に表した。

【００４５】図５から明らかな如く、本発明例にあって
は何れの場合も、従来例１と比べて損傷量が２桁低く、
従来例２と比べても損傷量が１桁低かった。従って、封
止板の寿命が長い。

【００４６】また、図６はパーティクルの発生及び試料
汚染の発生を比較した結果を示す図表である。前述した
従来例１及び２の封止板、並びに本発明例１〜９の封止
板を用い、前同様の条件でプラズマ処理を行い、それぞ
れ、１０００分（１０００枚）の試料を処理する都度、
パーティクルの発生の有無、及びＡｌ，Ｍｇ又はＹによ
る試料の汚染の有無を検査した。そして、試料上に直径
が０．０１μｍ以上のパーティクルが１０個以上存在す
るときは×印を、試料上に直径が０．０１μｍ以上のパ
ーティクルが存在しないとき、又は１０個未満であると
きは、〇印を表示した。また、試料上に、汚染となる各
金属が１×１０¹⁰Ａｔｏｍｓ／ｃｍ² 以上存在するとき
は×印を、試料上に、汚染となる各金属が存在しないと
き、又は１×１０¹⁰Ａｔｏｍｓ／ｃｍ² 未満であるとき
は〇印を表示した。

【００４７】図６から明らかな如く、本発明例にあって
は何れの場合も、５０００分のプラズマ処理でパーティ
クルが発生せず、金属による汚染も発生していなかっ
た。一方、従来例では、何れの場合も、既に１０００分
でパーティクルが発生しており、それ以降５０００分ま
でパーティクルが連続して発生している。また、３Ａｌ
₂ Ｏ₃ ・２ＳｉＯ₂ 製の耐プラズマ層を設けた従来例２
では、既に１０００分でＡｌによる試料の汚染が発生し
ており、それ以降５０００分まで試料の汚染が連続して
発生している。

【００４８】

【発明の効果】以上詳述した如く、第１及び第３発明に
あっては、高密度のプラズマを生成する場合であって
も、封止部材の寿命が長い。また、高密度のプラズマで
あっても耐プラズマ層がエッチングされ難いため、パー
ティクルの発生が防止され、パーティクルによって試料
が汚染されることが回避される。一方、封止部材本体は
熱衝撃に強い石英板を用いているため、熱応力が発生し
た場合であっても封止板の破損が防止される。

【００４９】第２及び第４発明にあっては、封止部材の
温度が上昇・降下した場合であっても、封止部材本体の
線膨張係数と耐プラズマ層の線膨張係数との違いによっ
て封止部材本体から耐プラズマ層が脱離することが防止
される等、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るマイクロ波プラズマ処理装置の構
造を示す側断面図である。

【図２】図１に示したマイクロ波プラズマ処理装置の平
面図である。

【図３】図１に示した封止板の一部破断斜視図である。

【図４】マイクロ波の透過性を比較した結果を示すヒス
トグラムである。

【図５】プラズマによる封止板の損傷量を比較した結果
を示す図表である。

【図６】パーティクルの発生及び試料汚染の発生を比較
した結果を示す図表である。

【図７】従来のマイクロ波プラズマ処理装置を示す側断
面図である。

【図８】図７に示したマイクロ波プラズマ処理装置の平
面図である。

【符号の説明】

１ 反応器 ２ 処理室 ４ 封止板 ４ａ 封止板本体 ４ｂ 耐プラズマ層 １１ アンテナ １１ａ 環状導波管型アンテナ部 １５ スリット

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 開口を封止部材で封止してなる容器内
   に、前記封止部材を透過させてマイクロ波を導入するこ
   とによってプラズマを生成し、生成したプラズマにより
   前記容器内に配置した試料を処理するマイクロ波プラズ
   マ処理装置において、 前記封止部材は、石英製の封止部材本体の少なくとも前
   記開口に対向する部分に耐プラズマ層を形成してなり、
   該耐プラズマ層は、ＭｇＯ，Ｙ₂ Ｏ₃ ，及びＭｇＯ又は
   Ｙ₂ Ｏ₃ を含有する複数の酸化化合物からなる群から選
   択される１又は複数の酸化化合物によって形成してある
   ことを特徴とするマイクロ波プラズマ処理装置。
2. 【請求項２】 前記耐プラズマ層は５００μｍ以下の厚
   さを有する請求項１記載のマイクロ波プラズマ処理装
   置。
3. 【請求項３】 容器の開口を経て内部にマイクロ波を導
   入することによってプラズマを生成し、生成したプラズ
   マにより前記容器内に配置した試料を処理するマイクロ
   波プラズマ処理装置の前記開口を封止するマイクロ波透
   過性の封止部材において、 石英製の封止部材本体の少なくとも前記開口に対向させ
   る部分に耐プラズマ層を形成してなり、該耐プラズマ層
   は、ＭｇＯ，Ｙ₂ Ｏ₃ ，及びＭｇＯ又はＹ₂ Ｏ ₃ を含有
   する複数の酸化化合物からなる群から選択される１又は
   複数の酸化化合物によって形成してあることを特徴とす
   る封止部材。
4. 【請求項４】 前記耐プラズマ層は５００μｍ以下の厚
   さを有する請求項３記載の封止部材。