JP2012216629A - プラズマ処理装置におけるマイクロ波の実効パワーのずれ量検出方法及びそのプラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プラズマ処理装置間でのマイクロ波の実効パワーのずれ量を求める。
【解決手段】複数のプラズマ処理装置１００、２００間に生じるマイクロ波の実効パワーのずれ量を求める方法であって、排気した処理容器１２内に所定の圧力で処理ガスを供給して密閉し、密閉した処理容器１２に所定の電力でマイクロ波を導入して処理ガスのプラズマを生成し、プラズマ生成前の処理容器１２内の圧力とプラズマ生成後の処理容器内の圧力との変化幅を測定し、予め求められた、基準となる他のプラズマ処理装置における圧力の変化幅とマイクロ波供給電力との相関関係に基づいて、プラズマ処理装置１００と他のプラズマ処理装置２００との間のマイクロ波の実効パワーのずれ量を求める。
【選択図】図１

Description

本発明は、被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理装置において、異なる複数のプラズマ処理装置間に生じるマイクロ波の実効パワーのずれ量を求める方法、及びプラズマ処理装置に関するものである。

半導体デバイスの製造においては、例えばＣＭＯＳのゲート絶縁膜をはじめとする各種の用途に用いるために、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜の形成が行われる。このシリコン酸化膜やシリコン窒化膜を形成する方法としては、シリコン基板を加熱して行う熱酸化処理、熱窒化処理や、プラズマによりシリコン基板の表面をプラズマ処理して窒化処理や酸化処理する方法が知られている（例えば特許文献１）。

上述のプラズマ処理は、通常マイクロ波などを用いてプラズマを発生させるプラズマ処理装置において行われる。プラズマ処理装置では、マイクロ波発振器で発生したマイクロ波を、導波管、アンテナ、誘電体窓を介して処理容器に導入して、処理容器内に供給された酸素ガスや窒素ガスを含むガスのプラズマを生成する。そして、当該酸素ガスのプラズマや窒素ガスのプラズマによってシリコン基板の表面をプラズマ処理して、シリコン基板の表面にシリコン酸化膜やシリコン窒化膜を形成する。

特開２００３−１１５５８７号公報

ところで、上述のようなプラズマ処理装置では、同一条件下でプラズマ処理を行っても、基板表面に形成される酸化膜の膜厚や窒素濃度等が、複数のプラズマ処理装置間でばらつくという事象が確認されている。このように、装置間でプラズマ処理後の膜厚等がばらつくと、製品の品質上問題となる。

このような装置間での差異の要因の一つとして、処理容器内にマイクロ波を供給する場合に、そのマイクロ波の経路、プラズマ生成手段の部材、処理容器等の接合等の差異により、処理容器内でプラズマの生成に消費されるマイクロ波の電力、即ちマイクロ波の実効パワーに、何らかの原因でずれが生じているものと推察される。

処理容器内に供給されるマイクロ波の電力については、プラズマ処理装置の有する制御部で監視を行うことが可能であり、通常はこの監視に基づいてマイクロ波の供給電力が制御される。ところが、制御部で監視しても、実際に処理容器内にマイクロ波が導入されてプラズマが生成されるとプラズマの微妙な変化状態、例えば、マイクロ波の電力の差異等は検出できていない。そのため、この装置間で生じるプラズマ処理の差異は、導波管以降のアンテナ部や誘電体窓といったマイクロ波の伝播経路における寸法公差や、装置組み立て時の組み付け誤差により、マイクロ波の伝播過程における損失に機差が生じ、それによりマイクロ波の実効パワーに差が生じていることが原因であると考えられる。

しかしながら、マイクロ波の実効パワーそのものを定量的に検出する方法がないため、実効パワーの機差を求めることができない。そのため、複数の処理装置間の実効パワーの機差を解消するためのオフセット調整をすることができず、プラズマ処理装置間でのプラズマ処理のばらつきを解消できないのが現状である。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、プラズマ処理装置間でのマイクロ波の実効パワーのずれ量を求めることを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明は、被処理体をマイクロ波プラズマにより処理するプラズマ処理装置において、複数のプラズマ処理装置間に生じるマイクロ波の実効パワーのずれ量を求める方法であって、前記プラズマ処理装置は、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生部と、上面が開口した、プラズマ処理を行うための処理容器と、前記処理容器内の圧力を測定する圧力測定機構と、前記処理容器の開口部を気密に塞ぐ誘電体窓と、前記誘電体板の上面に配置されたアンテナと、前記マイクロ波発生部で発生させたマイクロ波を前記アンテナへ伝播させる前記処理容器に導入する導波管と、前記処理容器内にガスを供給するガス供給部と、前記処理容器内を排気する排気部と、を有し、前記プラズマ処理装置を用い、排気した前記処理容器内に所定の圧力でガスを供給して密閉し、前記処理容器内に所定の電力でマイクロ波を導入して前記ガスのプラズマを生成し、前記前記プラズマ処理装置におけるプラズマ生成前の処理容器内の圧力とプラズマ生成後の処理容器内の圧力との変化幅を測定し、予め求められた、基準となる他のプラズマ処理装置における圧力の変化幅とマイクロ波供給電力との相関関係に基づいて、当該プラズマ処理装置と前記他のプラズマ処理装置との間のマイクロ波の実効パワーのずれ量を求めることを特徴としている。

本発明によれば、処理ガスを供給して密閉した処理容器でプラズマを生成した際に、処理容器内に生じる圧力変化の幅を測定するので、基準となる他のプラズマ処理装置における圧力の変化幅とマイクロ波供給電力との相関関係に基づいて、複数のプラズマ処理装置間のマイクロ波の実効パワーのずれ量を求めることができる。その結果、各処理装置間に生じるマイクロ波の実効パワーのずれを解消するためのオフセット調整が可能となり、プラズマ処理装置間の機差を解消することができる。

なお、前記基準となる他のプラズマ処理装置は、製品の生産に既に使用されているプラズマ処理装置であってもよい。

また、別な観点による本発明は、被処理体をマイクロ波プラズマにより処理するプラズマ処理装置であって、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生部と、上面が開口した、プラズマ処理を行うための処理容器と、前記処理容器内に前記マイクロ波を透過させて導入する誘電体窓と、前記誘電体窓を支持し、前記処理容器の開口を塞ぐ蓋部材と、前記誘電体板の上面に配置されたアンテナと、前記アンテナの上面に配置された誘電体板と、誘電体板の上方を覆うように配置されたカバープレートと、前記カバープレートに接続し、マイクロ波を前記アンテナへ伝播させて前記処理容器に導入する導波管と、を有し、前記カバープレートは、その下面に形成された前記誘電体板を収容する窪み部を備え、且つ前記カバープレートの外周縁部には、その外周方向に突出して形成された外周突出部と、当該外周突出部の下方に突出して形成された下方突出部と、を備え、前記蓋部材に支持され、前記カバープレートの前記外周突出部を支持するＬ字型の環状の固定部材と、前記カバープレートの前記外周突出部の上面を押さえる環状の押え部材と、前記押え部材と前記カバープレートの外周突出部を挿通して前記固定部材に固定する第１の接合部材と、前記固定部材を挿通して前記蓋部材に固定する第２の接合部材と、をさらに有し、前記押え部材の垂直部は、内周面が前記カバープレートの前記外周突出部と当接し、且つ当該押さえ部材の垂直部の外周面が前記固定部材の垂直部と当接するように形成されていることを特徴としている。

前記接合部材よりも処理容器の内側の位置、前記冷却プレートの外周突出部の上面と押え部材の水平部の下面との間の位置、前記下方突出部の下面と前記固定部材の上面との間の位置、及び固定部材の下面と処理容器の上面部との間の位置に、それぞれ円環状のマイクロ波の遮蔽部材が設けられていてもよい。

前記カバープレートの前記下方突出部の外周面と前記固定部材の内周面とに形成する隙間を有していてもよい。

本発明によれば、プラズマ処理（マイクロ波の実効パワー）の異なるプラズマ処理装置において、基準のプラズマ処理装置の圧力とマイクロ波のパワーを予め測定して置き、その結果から、そのマイクロ波パワーのオフセットを算出し、プラズマ処理装置間でのマイクロ波の実効パワーのずれ量を検出を求めることができる。この結果、機差のあるプラズマ処理装置の圧力マイクロ波パワーを測定し、その測定結果に対するオフセット値を設定して用いることで、機差のないプラズマ処理が可能となる。

本発明を実施するプラズマ処理装置の構成の一例を示す概略縦断面図である。 本実施の形態にかかるプラズマ処理装置で用いられるアンテナの形態を示す平面図である。 プラズマ処理装置におけるプラズマの供給電力と窒素濃度との相関関係を表したグラフである。 プラズマ処理装置におけるプラズマの電力と圧力の変化幅との相関関係を表したグラフである。 プラズマ処理装置における窒素濃度と圧力の変化幅との相関関係を表したグラフである。 マイクロ波の実効パワーのずれ量を求める工程のフロー図である。 処理容器上部の構成の概略を示す縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態の一例について、図を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置１の概略構成を示す。プラズマ処理装置１は、シリコン基板であるウェハＷを保持するウェハ保持台１１が設けられた処理容器１２を有している。ウェハ保持台１１の内部にはヒータ（図示せず）が設けられ、ウェハＷを所定の温度に加熱することができる。処理容器１２の底部には、処理容器１２の内部を均一に一旦排気する排気部としての排気室１３が設けられている。排気室１３には、真空ポンプなどの排気装置１４に通じる排気管１５が接続されている。排気管１５には、弁体１６が設けられ、例えば制御部１７からの信号により開閉操作が可能となっている。

処理容器１２の上方は、ウェハ保持台１１上のウェハＷに対応して開口する開口部を有している。この開口部には、当該開口部を塞ぎ、処理容器内にマイクロ波を供給するマイクロ波供給部２を配置している。マイクロ波供給部２は、気密性を確保するためのＯリングなどのシール材１８を介して、石英やＡｌ_２Ｏ_３からなる誘電体窓１９を支持し、処理容器１２を開閉する機能を有する蓋部材（Ｌｉｄ）５０によって気密に塞がれている。誘電体窓１９の上（外側）には、アンテナ２０が配置されている。このアンテナ２０は、導電性を有する材質、たとえば銅、アルミニウム、ニッケル等の金属製の薄い円板からなり、アンテナ２０の表面には、例えば図２に示すように複数の対のスロット２０ａ、２０ｂが同心円状に形成されている、いわゆるラジアルラインスロットアンテナである。各スロット２０ａ、２０ｂは略方形の貫通した溝であり、隣接するスロット２０ａ、２０ｂ同士は互いに直交して略アルファベットの「Ｔ」の文字を形成するように配設されている。スロット２０ａ、２０ｂの長さや配列間隔は、供給されるマイクロ波の波長に応じて決定されている。

アンテナ２０の上面には、図１に示すように、石英、アルミナ、窒化アルミニウム等からなる誘電体板(遅波板)２１が配置されている。この誘電体板２１は、遅波板として機能する。誘電体板２１の上方には、アルミニウム等の導電性のカバープレート２２が誘電体板２１を覆うように配置されている。また、アンテナ２０は、その外周部をカバープレート２２に系止されて設置されている。

カバープレート２２の内部には、冷媒が流れる冷媒路２２ａが設けられている。また、カバープレート２２の中央には同軸導波管２４が接続されている。同軸導波管２４の上端部には、矩形導波管２７およびモード変換機２８を介して、マイクロ波発生部としてのマイクロ波発生装置２３が接続されている。

マイクロ波発生装置２３は、処理容器１２の外部に設置されており、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生させることができる。また、マイクロ波発生装置２３は、モード変換機２８を介してインピーダンス整合器２５が設けられており、マイクロ波のインピーダンスのマッチングが行われる。同軸導波管２４は、外側導体２４ａと内側導体２４ｂとからなり、内側導体２４ｂはアンテナ２０に接続されている。かかる構成により、マイクロ波発生装置２３から発生したマイクロ波は、インピーダンス整合器２５、矩形導波管２７、モード変換機２８及び同軸導波管２４内を伝播し、遅波板としての誘電体板２１で圧縮されて短波化された後、アンテナ２０から円偏波状のマイクロ波が誘電体窓１９から処理容器１２内に導入される。

またインピーダンス整合器２５の上流側には、マイクロ波発生装置２３から供給されるマイクロ波の電力を測定するための電力測定機構２６が設けられている。電力測定機構２６は制御部１７に電気的に接続されており、測定結果が制御部１７に入力される。

処理容器１２の上部の内周面には、プラズマ生成用のガスを供給するためのガス供給口３０が形成されている。ガス供給口３０は、例えば処理容器１２の内周面に沿って複数箇所に形成されている。ガス供給口３０には、例えば処理容器１２の外部に設置されたガス供給部３１に連通するガス供給管３２が接続されている。本実施の形態におけるガス供給部３１は、不活性ガス供給部３３と窒素ガス供給部３４を有し、各々バルブ３３ａ、３４ａ、マスフローコントローラ３３ｂ、３４ｂを介して，ガス供給口３０に接続されている。ガス供給口３０から供給されるガスの流量は，マスフローコントローラ３３ｂ、３４ｂによって制御される。また、処理容器１２の内周面には、ガス供給口３０のほかに、当該処理容器１２内の圧力を測定する圧力測定機構３５が設けられている。圧力測定機構３５は制御部１７に電気的に接続されており、測定結果が制御部１７に入力される。なお、本実施の形態においては、ガス供給部３１に、希ガスであるアルゴン（Ａｒ）ガスや、ウェハＷのプラズマ窒化処理に用いる窒素ガスが貯留されている場合を例にして説明する。

処理容器１２内のウェハ保持台１１の周囲には、例えば石英からなるガスバッフル板４０と、石英製のガスバッフル板４０を支持するアルミニウムなどの金属製の支持部材４１が設けられている。

以上のプラズマ処理装置１には、既述のように制御部１７が設けられている。制御部１７は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、マイクロ波発生装置２３や弁体１６などを制御して、プラズマ処理装置１を動作させるためのプログラムも格納されている。なお、前記プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体Ｈに記録されていたものであって、その記憶媒体Ｈから制御部１７にインストールされたものであってもよい。

＜第１の実施形態＞
本実施の形態にかかるプラズマ処理装置１は以上のように構成されており、次に、本実施の形態にかかるプラズマ処理装置１におけるマイクロ波の実効パワーのずれ量検出方法について、その原理を説明する。

既述のように、同一の構成のプラズマ処理装置１に同一の電力でマイクロ波を供給してプラズマ処理を行った場合でも、複数のプラズマ処理装置１間で基板表面に形成される窒化膜の膜厚や窒素濃度等にばらつきが生じる。

このばらつきについて、プラズマ処理装置１と同一の構成の２台のプラズマ処理装置１００、２００を用いて、以下の２種類の確認試験を行った。

先ず、第１の確認試験として、２台のプラズマ処理装置１００、２００でのプラズマ窒化処理のばらつきについて確認した。確認にあたって、ウェハ保持台１１にシリコン基板のウェハＷを載置して、アルゴンガスと窒素ガスを供給した処理容器１２内にマイクロ波を１４００Ｗ〜１７００Ｗの電力の範囲で供給してウェハＷをプラズマ窒化処理した。このプラズマ窒化処理を２台のプラズマ処理装置１００、２００それぞれで行った。図３にプラズマ窒化処理の結果を示す。図３は、横軸をマイクロ波発生装置２３から供給するマイクロ波の電力、縦軸をプラズマ窒化処理によりウェハＷの表面に形成されたシリコン窒化膜における窒素濃度とし、２台のプラズマ処理装置１００、２００におけるプラズマの供給電力と窒素濃度との相関関係をそれぞれＡ、Ｂで表したグラフである。

図３に示すように、シリコン窒化膜の窒素濃度は、プラズマ電力１４００Ｗ〜１７００Ｗの範囲の全域で、プラズマ処理装置１００によるもの（図３のグラフＡ）の方が、プラズマ処理装置２００によるもの（図３のグラフＢ）よりも高いことが確認された。

次に、第２の確認試験として、２台のプラズマ処理装置１００、２００において、プラズマ電力と処理容器１２内の圧力との関係について確認した。第２の確認試験においては、排気した状態の処理容器１２にアルゴンガスを供給し、処理容器１２を内部の圧力２４０Ｐａとした状態で密閉した後に、当該処理容器１２内にマイクロ波を１４００Ｗ〜１７００Ｗの電力の範囲で供給してプラズマを生成した。その後、プラズマ生成により処理容器１２内に生じる圧力変化の値を測定した。図４に第２の確認試験の結果を示す。図４は、横軸をマイクロ波発生装置２３から供給するマイクロ波の電力、縦軸を処理容器１２内におけるプラズマ生成前の圧力とプラズマ生成後の圧力との変化幅とし、２台のプラズマ処理装置１００、２００におけるプラズマの電力と圧力の変化幅との相関関係をそれぞれＣ、Ｄで表したグラフである。

図４に示すように、処理容器１２内の圧力の変化幅は、プラズマ電力１４００Ｗ〜１７００Ｗの範囲の全域で、プラズマ処理装置１００（図４のグラフＣ）の方が、プラズマ処理装置２００（図４のグラフＤ）よりも高いことが確認された。

一般に、プラズマ生成時の処理容器１２内の圧力は、マイクロ波の実効パワーに依存する。したがって、２台のプラズマ処理装置１００、２００の間に同一の電力でマイクロ波を供給しても処理容器１２内の圧力の変化幅が異なる図４の結果からは、プラズマ処理装置１００、２００間でマイクロ波の実効パワーにずれが生じていることがわかる。

次に、圧力の変化幅とシリコン窒化膜の窒素濃度との相関を調べるために、図３及び図４の結果から、図５に示すような、横軸を圧力の変化幅、縦軸をシリコン窒化膜における窒素濃度としたグラフを作成した。図５に示すように、プラズマ処理装置１００によるプラズマ処理（図５のグラフＥ）か、プラズマ処理装置２００によるプラズマ処理（図５のグラフＦ）かによらず、圧力の変化幅と窒素濃度とはほぼ一致することが確認された。

したがって、図４に示されるマイクロ波の供給電力と処理容器１２内の圧力の変化幅との相関関係から、２台のプラズマ処理装置１００、２００間の実効パワーのずれ量を求めれば、ずれ量に応じてマイクロ波の供給電力にオフセットを設定することができる。その結果、２台のプラズマ処理装置１００、２００間の機差を実質的になくすことができる。

本発明は、このような点に着目したものであり、次に、本実施の形態にかかる、マイクロ波の実効パワーのずれ量を求める方法について具体的に説明する。図６は、本実施の形態にかかる、マイクロ波の実効パワーのずれ量検出方法のプロセスを示すフロー図である。

複数のプラズマ処理装置１００、２００において、マイクロ波の実効パワーのずれ量を求めるにあたっては、先ず、例えばプラズマ処理装置１００において、プラズマの供給電力と圧力の変化幅との相関関係を求める。

相関関係を求めるにあたっては、先ず処理容器１２の内部を排気する（図６の工程Ｓ１）。次いで、処理容器１２内にガス供給口３０を介してアルゴンガスを供給する（図６の工程Ｓ２）。

その後、処理容器１２内の圧力を、例えば２４０Ｐａにしてアルゴンガスの供給を停止し、それと共に弁体１６を閉止して、アルゴンガスの圧力を２４０Ｐａにした状態で処理容器１２を密閉する（図６の工程Ｓ３）。続いて、処理容器１２内にマイクロ波を、例えば１４００Ｗ〜１７００Ｗの電力の範囲で供給してプラズマを生成する（図６の工程Ｓ４）。なお、マイクロ波の供給電力の監視は、電力測定機構２６により行われる。

その後、プラズマ生成により処理容器１２内に生じる圧力変化の幅を測定し、図４にグラフＣで示すような、プラズマの供給電力と処理容器１２内の圧力の変化幅との相関関係を求める（図６の工程Ｓ５）。

次に、プラズマ処理装置２００についても、プラズマ処理装置１００と同様に、マイクロ波の供給電力と処理容器１２内の圧力の変化幅との相関関係を求める。この場合、上述のプラズマ処理装置１００の場合と同様に、処理容器１２の内部を排気し（図６の工程Ｓ６）、次いで、処理容器１２内にアルゴンガスを供給し（図６の工程Ｓ７）、処理容器１２内にアルゴンガスを２４０Ｐａの圧力で密閉する（図６の工程Ｓ８）。そして、密閉した処理容器１２内に、やはり１４００Ｗ〜１７００Ｗの電力でマイクロ波を供給してプラズマを生成し（図６の工程Ｓ９）、その後、プラズマの生成により処理容器１２内に生じる圧力変化の幅を測定する。これにより、図４にグラフＤで示すような、プラズマの供給電力と処理容器１２内の圧力の変化幅との相関関係を求める（図６の工程Ｓ１０）。

そして、プラズマ処理装置１００における相関関係と、プラズマ処理装置２００における相関関係とに基づいて、プラズマ処理装置１００とプラズマ処理装置２００との間に生じるマイクロ波の実行パワーのずれ量を求める（図６の工程Ｓ１１）。具体的には、図４のＤから、プラズマ処理装置２００においてマイクロ波の供給電力を例えば１６００Ｗとした場合の圧力の変化幅を求める。この場合の変化幅は概ね６０．７Ｐａである。そして、図４のグラフＣから、プラズマ処理装置１００において圧力の変化幅が、同じく６０．７Ｐａとなる場合の電力を求めると、約１４８０Ｗとなる。このことから、プラズマ処理装置２００を基準とすると、プラズマ処理装置１００におけるマイクロ波の実効パワーは、マイクロ波の供給電力１２０Ｗに相当する分だけプラズマ処理装置２００よりも高いことがわかる。したがって、プラズマ処理装置１００において、マイクロ波発生装置２３から供給するマイクロ波の設定を１２０Ｗだけオフセットさせることで機差を解消し、プラズマ処理装置１１００により、プラズマ処理装置２００と同じプラズマ処理を行うことができる。

以上の実施の形態によれば、プラズマ処理装置１００の処理容器１２にアルゴンガスを供給して密閉し、その状態で処理容器１２内にマイクロ波を供給してプラズマを生成した際に、処理容器１２内に生じる圧力変化の幅を測定するので、予め求められた、基準となるプラズマ処理装置２００における圧力の変化幅とマイクロ波供給電力との相関関係に基づいて、プラズマ処理装置１００、２００の間に生じるマイクロ波の実効パワーのずれ量を求めることができる。それにより、プラズマ処理装置１００、２００間に生じるマイクロ波の実効パワーのずれを解消するためのマイクロ波のパワーのオフセット調整が可能となり、プラズマ処理の機差を解消することができる。

以上の実施の形態においては、プラズマ処理装置１００とプラズマ処理装置２００の両方について、例えば１４００Ｗ〜１７００Ｗのマイクロ波電力の範囲で圧力の変化幅を測定したが、プラズマ処理装置１００については、１４００Ｗ〜１７００Ｗの任意の範囲で、１点のみ圧力変化幅を測定すれば足りる。なぜなら、プラズマ処理装置１００については、例えばマイクロ波の電力を１６００Ｗとした場合についてのみ圧力変化を測定すれば、基準となるプラズマ処理装置２００との間のマイクロ波の実効パワーのずれ量が、マイクロ波の供給電力の１２０Ｗ分に相当することが求められるからである。なお、プラズマ処理装置１００、２００のいずれを基準とするかは、当然ながら任意に決定が可能である。実際は、例えば、製品の生産に既に使用されているプラズマ処理装置を用いる、即ち既に処理後の窒素濃度が分かっている装置を基準にすることがより好ましい。

また、以上の実施の形態においては、プラズマ処理装置１００で所定のマイクロ波電力でプラズマを生成し、それにより処理容器１２に生じる圧力の変化幅を測定して、基準となるプラズマ処理装置２００における電力と圧力との相関関係から機差を求めたが、例えばプラズマ窒化処理を行うにあたり、予め所望の窒素濃度が決定している場合は、図５のグラフＥから当該所望の窒素濃度に対応するマイクロ波の供給電力を直接求めてもよい。具体的には、例えばプラズマ窒化処理における窒素濃度を１３％とする場合、図５のグラフＥからその際の処理容器１２内の圧力変化幅を概ね６２Ｐａとすればよいことがわかる。したがって、プラズマ処理装置１００において処理容器１２内に２４０Ｐａでアルゴンガスを封入し、次いで供給するマイクロ波の電力を変化させて圧力測定機構３４における測定値が６２Ｐａとなった場合の電力を求めれば、プラズマ処理装置１００において窒素濃度を１３％とするためのマイクロ波電力を直接求めることができる。かかる場合、目標とする窒素濃度を得るためのマイクロ波の電力を直接求めるので、より厳密にプラズマ処理装置１００、２００間の処理結果を一致させることができる。

＜第２の実施形態＞
なお、以上の実施の形態においては、複数のプラズマ処理装置１００、２００間のマイクロ波の実効パワーのずれを解消する方法について説明したが、単一のプラズマ処理装置１であっても、メンテナンス等でプラズマ処理装置１を分解、組み立てした場合は、組み付け誤差によりメンテナンスの前後でマイクロ波の実効パワーにずれが生じる場合がある。

かかる組み付け誤差を低減するには、メンテナンスの前後で、処理容器１２に対するアンテナ２０や誘電体窓２１の相対的な位置が変わらないようにプラズマ処理装置１を構成することが有効である。以下、具体的な構成について説明する。

図７は、プラズマ処理装置１の処理容器１２の上部に蓋部材５０、誘電体窓１９、アンテナ２０、誘電体板(遅波板)２１及びカバープレート２２近傍の構成の部分的な概略を示す縦断面図である。なお、以下の説明以外の構成については、上記の説明と同様であるので、説明は省略する。

誘電体窓１９は、蓋部材５０の内周面から内側に段差状に突出して設けられた支持部５０ａの上面に、Ｏリングなどのシール材１８を介して気密に支持されている。誘電体窓１９の上面には、アンテナ２０が配置されている。アンテナ２０の上面には、誘電体板２１が配置されている。

アンテナ２０及び遅波板である誘電体板２１を覆うように対応するカバープレート２２の下面位置には、カバープレート２２の外周部が下方へ突出する下方突出部２２ｂが形成され、且つ、上方に窪んだ窪み部２２ｃが形成されており、誘電体板２１はこの窪み部２２ｃに密着して収容されている。また、カバープレート２２の外周縁部における高さ方向の中央付近には、外周方向に突出する外周突出部２２ｄが形成されている。

蓋部材５０の上面５０ｂには、断面形状が略Ｌ字型をした円環状の固定部材５１が、当該固定部材５１の垂直部５１ａを鉛直方向に貫通するボルトなどの接合部材５２により固定されている。

カバープレート２２の外周突出部２２ｄの下面は、固定部材５１の上面に支持され、外周突出部２２ｄの上面外周部には断面形状がＬ字を９０度左に回転させた略Ｌ字型の円環状の押え部材５３が密着し、押え部材５３の水平部５３ａの上面から押さえ部材５３、外周突出部２２ｄを貫通して、ボルトなどの接合部材５４で誘電体窓１９、アンテナ２０、誘電体板２１がカバープレート２２と共に固定される。また、押え部材５３の垂直部５３ｂは、内周面がカバープレート２２の外周突出部２２ｄと当接し、且つ当該垂直部５３ｂの外周面が固定部材５１の垂直部５１ａと当接するように構成されている。また、カバープレート２２の下方突出部２２ｂの外周面と固定部材５１の内周面の間に環状の隙間（クリアランス）を形成することで、メンテナンスする際センタリングをし易くする事ができる。このため、固定部材５１の垂直部５１ａにより、カバープレート２２及び押え部材５３が水平方向へ移動することを防止できると共に、誘電体窓１９、アンテナ２０、誘電体板２１及び冷却プレート２２をセルフアライメントすることができる。このため、メンテナンスの前後で処理容器１２とアンテナ２０等との相対的な位置が変わることがない。したがって、プラズマ装置１０の処理容器１２の上端部近傍を、図７のように構成することで、メンテナンスの前後でマイクロ波の実効パワーにずれが生じるのを最小限にすることができる。

なお、同軸導波管２４から鉛直方向に伝播するマイクロ波は、アンテナ２０へ導入した際、誘電体板２１内を外周方向に向かっても伝播する。そのため、マイクロ波供給部２の外周部の固定部材５１の接合部より漏洩してマイクロ波の損失が生じる。これらの損失は最小限に抑えることが好ましい。かかる場合、例えば図７に示すように、接合部材５４よりも処理容器１２の内側の位置、カバープレート２２の外周突出部２２ｄの上面と押え部材５３の下面との接合面、外周突出部２２ｄの下面と固定部材５１の上面との接合面、及び固定部材５１の下面と蓋部材５０の上面部との接合面に、それぞれ金属製で円環状のマイクロ波の遮蔽部材６０を設けることで、誘電体板２１内を外周方向に伝播するマイクロ波が外部に漏洩することを防止できる。遮蔽部材６０としては、金属製のスパイラルシールリングなどが用いられる。なお、図７に示すように、遮蔽部材６０は、接合部材５４よりも処理容器の外側の位置に設けられていてもよい。かかる場合、カバープレート２２、固定部材５１、押え部材５３及び接合部材５４が接する面からマイクロ波が漏洩することを防止するために、接合部材５４よりも外側であって外周突出部２２ｄの上面と押え部材５３の水平部５３ａの下面との接合面、及び押え部材５３の垂直部５３ｂの下端部と固定部材５１の上面との接合面に遮蔽部材６０をそれぞれ配置することが好ましい。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。他のマイクロ波プラズマ装置、例えば、ＥＣＲプラズマ装置、表面はプラズマ装置などに適用可能である。また、業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１ プラズマ処理装置
２ マイクロ波供給部
１１ ウェハ保持台
１２ 処理容器
１３ 排気室
１７ 制御部
１８ シール材
１９ 誘電体窓
２０ アンテナ
２１ 誘電体板（遅波板）
２２ カバープレート
２３ マイクロ波発生装置
２４ 同軸導波管
２７ 矩形導波管
２８ モード変換器
３０ ガス供給口
３１ ガス供給部
３２ ガス供給管
３３ 不活性ガス供給部
３４ 窒素ガス供給部
３５ 圧力測定機構
４０ バッフル板
４１ 支持部材
５０ 蓋部材（Ｌｉｄ）
５１ 固定部材
５２ 接合部材
５３ 押え部材
６０ 遮蔽部材
Ｗ ウェハ

Claims (5)

1. 被処理体をマイクロ波プラズマにより処理するプラズマ処理装置において、複数のプラズマ処理装置間に生じるマイクロ波の実効パワーのずれ量を求める方法であって、
   前記プラズマ処理装置は、
   マイクロ波を発生させるマイクロ波発生部と、
   上面が開口した、プラズマ処理を行うための処理容器と、
   前記処理容器内の圧力を測定する圧力測定機構と、
   前記処理容器の開口部を気密に塞ぐ誘電体窓と、
   前記誘電体板の上面に配置されたアンテナと、
   前記マイクロ波発生部で発生させたマイクロ波を前記アンテナへ伝播させる前記処理容器に導入する導波管と、
   前記処理容器内にガスを供給するガス供給部と、
   前記処理容器内を排気する排気部と、を有し、
   前記プラズマ処理装置を用い、排気した前記処理容器内に所定の圧力でガスを供給して密閉し、
   前記処理容器内に所定の電力でマイクロ波を導入して前記ガスのプラズマを生成し、
   前記プラズマ処理装置におけるプラズマ生成前の処理容器内の圧力とプラズマ生成後の処理容器内の圧力との変化幅を測定し、
   予め求められた、基準となる他のプラズマ処理装置における圧力の変化幅とマイクロ波供給電力との相関関係に基づいて、当該プラズマ処理装置と前記他のプラズマ処理装置との間のマイクロ波の実効パワーのずれ量を求めることを特徴とする、プラズマ処理装置におけるマイクロ波の実効パワーのずれ量検出方法。
2. 前記基準となる他のプラズマ処理装置は、製品の生産に既に使用されているプラズマ処理装置であ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におけるマイクロ波の実効パワーのずれ量検出方法。
3. 被処理体をマイクロ波プラズマにより処理するプラズマ処理装置であって、
   マイクロ波を発生させるマイクロ波発生部と、
   上面が開口した、プラズマ処理を行うための処理容器と、
   前記処理容器内に前記マイクロ波を透過させて導入する誘電体窓と、
   前記誘電体窓を支持し、前記処理容器の開口を塞ぐ蓋部材と
   前記誘電体板の上面に配置されたアンテナと、
   前記アンテナの上面に配置された誘電体板と、
   誘電体板の上方を覆うように配置されたカバープレートと、
   前記カバープレートに接続し、マイクロ波を前記アンテナへ伝播させて前記処理容器に導入する導波管と、を有し、
   前記カバープレートは、その下面に形成された前記誘電体板を収容する窪み部を備え、且つ前記カバープレートの外周縁部には、その外周方向に突出して形成された外周突出部と、当該外周突出部の下方に突出して形成された下方突出部と、を備え、
   前記蓋部材に支持され、前記カバープレートの前記外周突出部を支持するＬ字型の環状の固定部材と、前記カバープレートの前記外周突出部の上面を押さえる環状の押え部材と、前記押え部材と前記カバープレートの外周突出部を挿通して前記固定部材に固定する第１の接合部材と、前記固定部材を挿通して前記蓋部材に固定する第２の接合部材と、をさらに有し、
   前記押え部材の垂直部は、内周面が前記カバープレートの前記外周突出部と当接し、且つ当該押さえ部材の垂直部の外周面が前記固定部材の垂直部と当接するように形成されていることを特徴とする、プラズマ処理装置。
4. 前記接合部材よりも処理容器の内側の位置、前記冷却プレートの外周突出部の上面と押え部材の水平部の下面との間の位置、前記下方突出部の下面と前記固定部材の上面との間の位置、及び固定部材の下面と処理容器の上面部との間の位置に、それぞれ円環状のマイクロ波の遮蔽部材が設けられてい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. 前記カバープレートの前記下方突出部の外周面と前記固定部材の内周面とに形成する隙間を有することを特徴とする、請求項３または４に記載のプラズマ処理装置。

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