JP2015216260A - プラズマ処理装置およびそれに用いる排気構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】載置台に高パワーの高周波電力を印加する場合にも、処理室内の不所望部分での放電や排気領域へのプラズマの侵入を効果的に防止する。
【解決手段】処理室４内で載置台２３の載置面に基板Ｇを載置して、処理室４内で基板Ｇに対し、載置台２３にバイアス用の高周波電力を印加しつつプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、載置面の下方位置に設けられ、処理室４を、基板Ｇに対してプラズマ処理を行う処理領域４１と排気系に繋がる排気領域４２とに仕切る、導電性材料からなる複数の仕切り部材５０を有し、複数の仕切り部材５０は、接地電位に接続され、かつ開口部を有さず、隣接するものどうしが、その間に、処理領域４１に供給された処理ガスを排気領域４２に導く間口６０が形成されるように離間して配置されている。
【選択図】図２
【解決手段】処理室４内で載置台２３の載置面に基板Ｇを載置して、処理室４内で基板Ｇに対し、載置台２３にバイアス用の高周波電力を印加しつつプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、載置面の下方位置に設けられ、処理室４を、基板Ｇに対してプラズマ処理を行う処理領域４１と排気系に繋がる排気領域４２とに仕切る、導電性材料からなる複数の仕切り部材５０を有し、複数の仕切り部材５０は、接地電位に接続され、かつ開口部を有さず、隣接するものどうしが、その間に、処理領域４１に供給された処理ガスを排気領域４２に導く間口６０が形成されるように離間して配置されている。
【選択図】図２
Description
本発明は、基板に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置およびそれに用いる排気構造に関する。
半導体デバイスやフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製造工程においては、基板に対しプラズマエッチングや成膜処理等のプラズマ処理を行う工程が存在する。
このようなプラズマ処理には、プラズマエッチング装置やプラズマＣＶＤ成膜装置等の種々のプラズマ処理装置が用いられる。プラズマ処理装置でプラズマ処理を行う際には、真空に保持される処理室内に設けられた載置台上に基板を載置した状態で、処理室内に所定のガスのプラズマを生成し、基板に対してプラズマ処理を施す。
プラズマ処理装置においては、処理室内の処理領域におけるプラズマが排気領域に侵入して排気路や排気路に設けられた部材に放電が生じることを防止するために、処理室の内壁と載置台との間に、全面にパンチング穴やスリット等の開口部を形成してガス通路を確保したバッフル板を設けるとともに、バッフル板を接地する技術が知られている（例えば特許文献１）。
ところで、このようなプラズマ処理装置では、プラズマ中のイオンを効果的に引き込むために、載置台に高周波バイアスを印加する場合がある。大型基板のプラズマ処理においては、このような高周波バイアスを高パワーにする必要があるが、載置台に高パワーの高周波電力を印加した上でバッフル板を接地すると、バッフル板に形成されたパンチング穴でグロー放電が生じたり、グロー放電が動き回ったりという現象が生じ、プラズマが不安定になることがある。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、大型基板を処理する場合のように載置台に高パワーの高周波電力を印加する場合にも、処理室内の不所望部分での放電や排気領域へのプラズマの侵入を効果的に防止することができるプラズマ処理装置、およびそのようなプラズマ処理装置に用いられる排気構造を提供することを課題とする。
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点は、基板を収容してプラズマ処理を施す処理室と、前記処理室内で基板が載置される載置面を有する載置台と、前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、前記処理室内を排気する排気系と、前記載置台に載置された基板に対してプラズマ処理を行うためのプラズマを生成するプラズマ生成機構と、前記載置台にバイアス用の高周波電力を印加するための高周波電源と、前記載置面の下方位置に設けられ、前記処理室を、基板に対してプラズマ処理を行う処理領域と前記排気系に繋がる排気領域とに仕切る、導電性材料からなり開口部を有さない複数の仕切り部材とを有し、前記複数の仕切り部材は、接地電位に接続され、隣接するものどうしが、その間に、前記処理領域に供給された処理ガスを前記排気領域に導く間口が形成されるように離間して配置されていることを特徴とするプラズマ処理装置を提供する。
また、本発明の第２の観点は、基板を収容してプラズマ処理を施す処理室と、前記処理室内で基板が載置される載置面を有する載置台と、前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、前記処理室内を排気する排気系と、前記載置台に載置された基板に対してプラズマ処理を行うためのプラズマを生成するプラズマ生成機構と、前記載置台にバイアス用の高周波電力を印加するための高周波電源とを有するプラズマ処理装置において、前記処理室に供給された処理ガスを前記排気系に導く排気構造であって、前記載置面の下方位置に設けられ、前記処理室を、基板に対してプラズマ処理を行う処理領域と前記排気系に繋がる排気領域とに仕切る、導電性材料からなり開口部を有さない複数の仕切り部材を有し、前記複数の仕切り部材は、接地電位に接続され、隣接するものどうしが、その間に、前記処理領域に供給された処理ガスを前記排気領域に導く間口が形成されるように離間して配置されていることを特徴とする排気構造を提供する。
上記第１の観点および第２の観点において、前記仕切り部材と異なる高さ位置に、平面視した場合に前記間口の少なくとも一部を遮蔽するように設けられ、導電性材料からなるとともに開口部を有さず、かつ接地電位に接続された遮蔽部材をさらに有することが好ましい。前記遮蔽部材は、前記仕切り部材の下方位置に設けられることが好ましく、平面視した場合に前記間口の全部を遮蔽するように設けることが好ましい。
前記仕切り部材は、前記処理室の内壁とそれに対向する前記載置台の側壁との間に設けることができる。この場合に、前記処理室は平面形状が矩形状の空間を有し、前記載置台は平面形状が矩形状をなし、前記仕切り部材は前記載置台の各側壁に対応して設けられ、前記間口は前記矩形状の空間の隅部に形成されるようにすることができる。
また、前記プラズマ生成機構は、前記処理領域に誘導結合プラズマを生成するため高周波アンテナを有するものであることが好ましい。この場合に、前記高周波アンテナは、前記処理室の上部に誘電体窓を介して設置されるものであってよく、また、前記処理室の上部に金属窓を介して設置されるものであってもよい。
本発明によれば、載置面の下方位置に、処理室を、基板に対してプラズマ処理を行う処理領域と排気系に繋がる排気領域とに仕切る、導電性材料からなる開口部を有さない複数の仕切り部材を設け、複数の仕切り部材を、接地電位に接続し、隣接するものどうしを、その間に、処理領域に供給された処理ガスを排気領域に導く間口が形成されるように離間するようにして配置する。これにより、仕切り部材がバイアス用高周波電力の対向電極として機能して、排気領域へプラズマが侵入して排気系の排気経路に存在する部材で放電することを抑制することができ、しかも仕切り部材は開口部を有さないので、処理室内の不所望の放電を生じ難くすることができる。このため、処理領域に生成されたプラズマを全体的に安定させることができる。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置を示す垂直断面図、図２は本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置を示す水平断面図である。このプラズマ処理装置は、誘導結合プラズマを生成して、例えばＦＰＤ用ガラス基板のような矩形基板に対しエッチング処理やアッシング処理等の誘導結合プラズマ処理を行う誘導結合プラズマ処理装置として構成される。
このプラズマ処理装置は、導電性材料、例えば、内壁面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなる角筒形状の気密な本体容器１を有する。この本体容器１は分解可能に組み立てられており、接地線１ａにより接地されている。本体容器１は、誘電体壁２により上下にアンテナ室３および処理室４に区画されている。誘電体壁２は処理室４の天井壁を構成している。誘電体壁２は、Ａｌ2Ｏ3等のセラミックス、石英等で構成されている。
本体容器１におけるアンテナ室３の側壁３ａと処理室４の側壁４ａとの間には内側に突出する支持棚５が設けられており、この支持棚５の上に誘電体壁２が載置される。
誘電体壁２の下側部分には、処理ガス供給用のシャワー筐体１１が嵌め込まれている。シャワー筐体１１は十字状に設けられており、誘電体壁２を下から支持する構造、例えば梁構造となっている。なお、上記誘電体壁２を支持するシャワー筐体１１は、複数本のサスペンダ（図示せず）により本体容器１の天井に吊された状態となっている。金属支持棚５およびシャワー筐体１１は誘電体部材で被覆されていてもよい。
このシャワー筐体１１は導電性材料、望ましくは金属、例えば汚染物が発生しないようにその内面または外面が陽極酸化処理されたアルミニウムで構成されている。このシャワー筐体１１には水平に伸びるガス流路１２が形成されており、このガス流路１２には、下方に向かって延びる複数のガス吐出孔１２ａが連通している。一方、誘電体壁２の上面中央には、このガス流路１２に連通するようにガス供給管２０ａが設けられている。ガス供給管２０ａは、本体容器１の天井からその外側へ貫通し、処理ガス供給源およびバルブシステム等を含む処理ガス供給系２０に接続されている。したがって、プラズマ処理においては、処理ガス供給系２０から供給された処理ガスがガス供給管２０ａを介してシャワー筐体１１内に供給され、その下面のガス吐出孔１２ａから処理室４内へ吐出される。
アンテナ室３内には、高周波（ＲＦ）アンテナ１３が配設されている。高周波アンテナ１３は、銅やアルミニウム等の良導電性の金属からなるアンテナ線１３ａを環状や渦巻状等の従来用いられる任意の形状に配置して構成される。複数のアンテナ部を有する多重アンテナであってもよい。
アンテナ線１３ａの端子２２にはアンテナ室３の上方へ延びる給電部材１６が接続されている。給電部材１６の上端には、給電線１９より高周波電源１５が接続されている。また、給電線１９には整合器１４が介装されている。さらに、高周波アンテナ１３は絶縁部材からなるスペーサ１７により誘電体壁２から離間している。そして、高周波アンテナ１３に、高周波電源１５から例えば周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波電力が供給されることにより、処理室４内に誘導電界が形成され、この誘導電界によりシャワー筐体１１から供給された処理ガスがプラズマ化され、誘導結合プラズマが生成される。
処理室４内の下方には、誘電体壁２を挟んで高周波アンテナ１３と対向するように、矩形状の基板Ｇを載置するための載置面を有する載置台２３が設けられている。載置台２３は、導電性材料、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムで構成された本体２３ａと、本体２３ａを収容するように設けられた絶縁体枠２３ｂとを有している。載置台２３に載置された基板Ｇは、静電チャック（図示せず）により吸着保持される。
載置台２３は、中空の支柱２５に支持される。支柱２５は本体容器１の底部を貫通し、本体容器１外に配設された昇降機構（図示せず）に支持され、基板Ｇの搬入出時に昇降機構により載置台２３が上下方向に駆動される。載置台２３の絶縁体枠２３ｂと本体容器１の底部４ｂとの間には、支柱２５を気密に包囲するベローズ２６が配設されており、これにより、載置台２３の上下動によっても処理室４内の気密性が保証される。また処理室４の四つの側壁４ａのうち一つには、基板Ｇを搬入出するための搬入出口２７ａおよびそれを開閉するゲートバルブ２７が設けられている。なお、載置台に昇降機構を設けず固定する構造としてもよい。
載置台２３の本体２３ａには、中空の支柱２５内に設けられた給電線２５ａにより、整合器２８を介して高周波電源２９が接続されている。この高周波電源２９は、プラズマ処理中に、バイアス用の高周波電力、例えば周波数が６ＭＨｚの高周波電力を載置台２３に印加する。このバイアス用の高周波電力により、処理室４内に生成されたプラズマ中のイオンが効果的に基板Ｇに引き込まれる。
さらに、載置台２３内には、基板Ｇの温度を制御するため、セラミックヒータ等の加熱手段や冷媒流路等からなる温度制御機構と、温度センサーとが設けられている（いずれも図示せず）。これらの機構や部材に対する配管や配線は、いずれも中空の支柱２５を通して本体容器１外に導出される。
処理室４の内壁（側壁４ａの内側部分）と載置台２３との間には、処理室４内を処理領域４１と排気領域４２とに仕切る４枚の仕切り部材５０が設けられている。仕切り部材５０は、開口部を有さない矩形状をなす金属等の導電性材料からなる板材で構成されている。各仕切り部材５０は、載置台２３の各側面に対応して設けられており、接地線５０ａにより接地電位に接続されている。なお、仕切り部材５０を側壁４ａと電気的に接続させて、本体容器１を介して接地するようにしてもよい。隣接する仕切り部材５０どうしは、その間に、処理領域４１に供給されたガスを排気領域に導く間口６０が形成されるように離間して配置されており、間口６０は仕切り部材５０形成面の四隅に存在している。
処理領域４１は、処理室４のうち仕切り部材５０よりも上の領域であり、基板Ｇをプラズマ処理するための誘導結合プラズマが形成される領域である。また、排気領域４２は、処理室４のうち仕切り部材５０よりも下の領域であり、処理領域４１からの処理ガスが導かれ、それを排気するための領域である。
処理室４の底部４ｂには、処理室４の各側壁４ａに沿って２個ずつ、合計８個の排気口３０が設けられており、各排気口３０には排気管３１が接続されている。各排気管３１には自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）３２および真空ポンプ３３が接続されている。そして、真空ポンプ３３により処理室４内が排気され、プラズマ処理中、自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）３２の開度を調整して処理室４内を所定の真空雰囲気に設定、維持される。これらの排気配管３１、自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）３２および真空ポンプ３３により排気系が構成される。なお、排気口３０の数や位置は、装置の大きさに応じて適宜設定される。例えば、図３の水平断面図に示すように、排気口３０を処理室４の底部４ｂの四隅に設けるようにしてもよい。
載置台２３に載置された基板Ｇの裏面側には冷却空間（図示せず）が形成されており、一定の圧力の熱伝達用ガスとしてＨｅガスを供給するためのＨｅガス流路３５が設けられている。このように基板Ｇの裏面側に熱伝達用ガスを供給することにより、真空下において基板Ｇの温度上昇や温度変化を回避することができるようになっている。
また、プラズマ処理装置は、マイクロプロセッサ（コンピュータ）からなる制御部１００、ユーザーインターフェース１０１、記憶部１０２を有している。制御部１００は、プラズマ処理装置の各構成部、例えばバルブ、高周波電源、真空ポンプ等に指令を送り、これらを制御するようになっている。また、ユーザーインターフェース１０１は、オペレータによるプラズマ処理装置を管理するためのコマンド入力等の入力操作を行うキーボードや、プラズマ処理装置の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等を有し、制御部１００に接続されている。記憶部１０２は、プラズマ処理装置で実行される各種処理を制御部１００の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じてプラズマ処理装置の各構成部に処理を実行させるためのプログラムすなわち処理レシピが格納されており、制御部１００に接続されている。処理レシピは記憶部１０２の中の記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、コンピュータに内蔵されたハードディスクや半導体メモリであってもよいし、ＣＤＲＯＭ、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、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース１０１からの指示等にて任意の処理レシピを記憶部１０２から呼び出して制御部１００に実行させることで、制御部１００の制御下で、プラズマ処理装置での所望の処理が行われる。
次に、以上のように構成されるプラズマ処理装置を用いて基板Ｇに対してプラズマ処理、例えばプラズマエッチングやプラズマアッシングを施す際の処理動作について説明する。
まず、ゲートバルブ２７を開にした状態で搬入出口２７ａから搬送機構（図示せず）により基板Ｇを処理室４内に搬入し、載置台２３の載置面に載置した後、静電チャック（図示せず）により基板Ｇを載置台２３上に固定する。次に、処理ガス供給系２０からシャワー筐体１１のガス吐出孔１２ａを介して処理ガスを処理室４内に供給するとともに、自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）３２により圧力を制御しつつ排気口３０から排気管３１を介して真空ポンプ３３により処理室４内を真空排気することにより、処理室内を例えば０．６６〜２６．６Ｐａ程度の圧力雰囲気に維持する。
また、このとき基板Ｇの裏面側の冷却空間には、基板Ｇの温度上昇や温度変化を回避するために、Ｈｅガス流路３５を介して、熱伝達用ガスとしてＨｅガスを供給する。
次いで、高周波電源１５から例えば１３．５６ＭＨｚの高周波を高周波アンテナ１３に印加し、これにより誘電体壁２を介して処理室４内に均一な誘導電界を形成する。このようにして形成された誘導電界により、処理室４内で処理ガスがプラズマ化し、高密度の誘導結合プラズマが生成される。このプラズマにより、基板Ｇに対してプラズマ処理、例えば基板Ｇの所定の膜に対しプラズマエッチングやプラズマアッシングが行われる。このとき、高周波電源２９からバイアス用の高周波電力として、例えば周波数が６ＭＨｚの高周波電力を載置台２３に印加して、処理室４内に生成されたプラズマ中のイオンが効果的に基板Ｇに引き込まれるようにする。
処理ガスは、処理室４内の処理領域４１でプラズマ化してプラズマ処理に供された後、真空ポンプ３３により吸引されることにより、隣接する仕切り部材５０の間に形成された間口６０から排気領域４２に至り、排気口３０から排気管３１を経て排気される。
このとき、従来は、パンチング穴やスリット等の開口部によりガス通路を確保したバッフル板を設けるとともに、バッフル板を接地することにより、プラズマ放電が開口部を通過して排気領域に至ることを抑制する技術が知られていた。しかしながら、大型基板のプラズマ処理の場合のように載置台に高パワーの高周波電力を印加した上でバッフル板を接地すると、バッフル板に形成されたパンチング穴でグロー放電が生じたり、グロー放電が動き回ったりしてプラズマが不安定になる現象が生じることがあった。すなわち、大型基板の処理においては、バッフル板を接地しない場合には開口部を通過して排気領域へプラズマが侵入することを効果的に防止できず、結果的に排気路等における放電につながり、バッフル板を接地した場合にもパンチング穴でグロー放電が生じるというように、いずれも問題が生じる。
そのため、プラズマの排気領域への侵入と、パンチング穴でのグロー放電の両方を防止することを目的として、バッフル板の代わりに開口部のない板状の仕切り部材を設け、仕切り板を電気的にフローティング状態（フロート電位）とすることが試みられた。これにより、ある程度までの大きさのバイアス用高周波電力まで効果があることが確認されたが、基板が一層大型化してバイアス用の高周波パワーが益々大きくなってくると、排気領域へのプラズマの侵入を十分に防止できず、自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）等の排気経路に設けられた部材においてアーキングが発生することがあった。この原因について検討した結果、誘導結合型のプラズマ処理装置の場合、バイアス用高周波電力が印加される電極の対向電極の面積が小さいためであることに想到した。
そこで、さらに検討した結果、バッフル板の代わりに開口部のない仕切り部材を複数設けることと、これらの仕切り部材を接地電位に接続することとを両方を行うことが有効であるとの結論が得られた。すなわち仕切り部材を接地することにより仕切り部材がバイアス用高周波電力の対向電極として機能して、自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）等での放電（アーキング）が抑制され、しかも開口部のない仕切り部材は、接地しても、バッフル板のようなグロー放電が生じ難いことが判明した。
このため、本実施形態では、従来バッフル板が設けられていた、処理室４の内壁（側壁４ａの内側部分）と載置台２３との間の位置に、開口部を有さない複数の仕切り部材５０を接地して設け、これら仕切り部材５０の隣接するものどうしを、それらの間に排気領域４２に至る間口６０が形成されるように離間して配置する。これにより、高パワーのバイアス用高周波電力を載置台２３に印加しても、仕切り部材５０近傍でのグロー放電を抑制することができ、さらに排気領域４２にプラズマが侵入して自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）等の排気経路に設けられた部材での放電（アーキング）を抑制することができる。また、このように不所望の放電を抑制できることにより、処理領域４１に生成されたプラズマを全体的に安定させることができる。
なお、従来のパンチ穴やスリット等の開口部を有するバッフル板は、もともと円形の基板を扱う半導体処理装置などにおいて基板の周縁部から均等に排気することを目的として発達してきた技術であり、矩形基板を処理する矩形の処理室においては、周縁部から均等に排気するよりも、むしろ処理室の四隅に気流をガイドし四隅から排気する方が構造上都合がよい。したがって、矩形基板を処理する処理装置においては、この点からも開口を有さない仕切り部材によって四隅に排気のための間口を設ける構成が好適である。
次に、本発明の他の実施形態について説明する。図４は本発明の他の実施形態に係るプラズマ処理装置を示す垂直断面図、図５は本発明の他の実施形態に係るプラズマ処理装置を示す水平断面図、図６はそのプラズマ処理装置における仕切り部材と遮蔽部材との位置関係を示す斜視図である。このプラズマ処理装置は、隣接する仕切り部材５０の間に形成される間口６０の下方位置に遮蔽部材５２が設けられている他は、従前の実施形態と同様に構成されている。
具体的には、遮蔽部材５２は金属等の導電性材料からなる板材で構成され、処理室４の内壁（側壁４ａの内側部分）と載置台２３との間の四隅であって、仕切り部材５０の下方位置にそれぞれ配置されている。遮蔽部材５２は、平面視した場合に、その少なくとも一部が仕切り部材５０と重なるように配置され、間口６０を遮蔽するようになっている。また、遮蔽部材５２は、接地線５２ａにより接地電位に接続されている。なお、遮蔽部材５２を本体容器１または仕切り部材５０を介して接地してもよい。
このように、仕切り部材５０の下方位置に、間口６０を遮蔽するように、接地された遮蔽部材５２を設けることにより、排気経路を処理領域４１に存在するプラズマから遮蔽することができ、自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）等の排気経路に設けられた部材での放電（アーキング）をより確実に抑制することができる。これにより、処理領域４１に生成されたプラズマの全体的な安定性をより高めることができる。
なお、遮蔽部材５２は間口６０を完全に遮蔽するのではなく、間口６０の一部を遮蔽してもある程度の遮蔽効果を得ることができる。また、遮蔽部材５２は、仕切り部材５０と異なる高さ位置に設けられていればよく、仕切り部材５０の上方位置に設けてもよい。
次に、実験例について説明する。
ここでは、仕切り部材を設けた誘導結合型のプラズマ処理装置を用い、バイアス用高周波電力のパワー（バイアスパワー）を変化させてＯ２アッシングを行った際における自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）でのアーキング発生の有無を把握した。ここでは、プラズマ処理装置として、フローティング状態の仕切り部材を設けたもの、接地した仕切り部材を設けたもの（図１および２に示す実施形態）、接地した仕切り部材の他に接地した遮蔽部材を設けたもの（図４および５に示す実施形態）の３種類を用い、ベースとなる条件をＯ２ガス流量：１０００ｓｃｃｍ、圧力：２０ｍＴｏｒｒ、プラズマ生成用高周波電力パワーを４０ｋＷとして実験を行った。
ここでは、仕切り部材を設けた誘導結合型のプラズマ処理装置を用い、バイアス用高周波電力のパワー（バイアスパワー）を変化させてＯ２アッシングを行った際における自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）でのアーキング発生の有無を把握した。ここでは、プラズマ処理装置として、フローティング状態の仕切り部材を設けたもの、接地した仕切り部材を設けたもの（図１および２に示す実施形態）、接地した仕切り部材の他に接地した遮蔽部材を設けたもの（図４および５に示す実施形態）の３種類を用い、ベースとなる条件をＯ２ガス流量：１０００ｓｃｃｍ、圧力：２０ｍＴｏｒｒ、プラズマ生成用高周波電力パワーを４０ｋＷとして実験を行った。
その結果、図７に示すように、仕切り部材がフローティング状態の場合には、バイアスパワーが３０ｋＷに達すると自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）でアーキングが発生したのに対し、仕切り部材を接地することにより、バイアスパワーが４０ｋＷでも自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）でアーキングが発生しないことが確認された。また、接地した仕切り部材を設けた上で接地した遮蔽部材を設けることにより、バイアスパワーが５０ｋＷでも自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）でアーキングが発生しないことが確認された。
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、バイアス用高周波電力が印加される電極の対向電極の面積が小さい誘導結合型のプラズマ処理装置に本発明が特に効果的に適用できることを示したが、これに限らず、マイクロ波を用いたプラズマ処理装置においても同様に効果的に本発明を適用することができ、また、バイアス用高周波電力が印加される電極の対向電極の面積が比較的大きい容量結合型（平行平板型）のプラズマ処理装置であっても適用可能である。
また、上記実施形態では、誘導結合型のプラズマ処理装置として処理室の上部に誘電体窓を介して高周波アンテナが設けられた場合について示したが、誘電体窓ではなく金属窓を介して高周波アンテナが設けられた場合についても適用できる。この場合、処理ガスの供給は、梁構造等の十字状のシャワー筐体からではなく金属窓にガスシャワーを設けて供給してもよい。
また、上記実施形態では本発明をプラズマエッチングやプラズマアッシングを行う装置に適用した場合について示したが、ＣＶＤ成膜等の他のプラズマ処理装置に適用することができる。さらに、上記実施形態では、基板としてＦＰＤ用の矩形基板を用いた例を示したが、他の矩形基板を処理する場合にも適用可能であるし、矩形に限らず例えば半導体ウエハ等の円形の基板にも適用可能である。さらにまた、上記実施形態では、隣接する仕切り部材の間の間口を処理室の四隅に形成した例について示したが、これに限るものではなく、基板処理内容に応じた気流の最適化のために四隅以外に間口を設けた場合であっても適用可能である。また、仕切り部材の形状も矩形に限らず、例えば、基板が円形で処理室や載置台が円形の場合には、円弧状に形成することができる。
１；本体容器
２；誘電体壁（誘電体部材）
３；アンテナ室
４；処理室
１３；高周波アンテナ
１４；整合器
１５；高周波電源
１６；給電部材
１９；給電線
２０；処理ガス供給系
２２；端子
２３；載置台
３０；排気口
３１；排気配管
３２；自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）
３３；真空ポンプ
４１；処理領域
４２；排気領域
５０；仕切り部材
５０ａ，５２ａ；接地線
５２；遮蔽部材
６０；間口
１００；制御部
１０１；ユーザーインターフェース
１０２；記憶部
Ｇ；基板
２；誘電体壁（誘電体部材）
３；アンテナ室
４；処理室
１３；高周波アンテナ
１４；整合器
１５；高周波電源
１６；給電部材
１９；給電線
２０；処理ガス供給系
２２；端子
２３；載置台
３０；排気口
３１；排気配管
３２；自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）
３３；真空ポンプ
４１；処理領域
４２；排気領域
５０；仕切り部材
５０ａ，５２ａ；接地線
５２；遮蔽部材
６０；間口
１００；制御部
１０１；ユーザーインターフェース
１０２；記憶部
Ｇ；基板
Claims (16)
- 基板を収容してプラズマ処理を施す処理室と、
前記処理室内で基板が載置される載置面を有する載置台と、
前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記処理室内を排気する排気系と、
前記載置台に載置された基板に対してプラズマ処理を行うためのプラズマを生成するプラズマ生成機構と、
前記載置台にバイアス用の高周波電力を印加するための高周波電源と、
前記載置面の下方位置に設けられ、前記処理室を、基板に対してプラズマ処理を行う処理領域と前記排気系に繋がる排気領域とに仕切る、導電性材料からなり開口部を有さない複数の仕切り部材とを有し、
前記複数の仕切り部材は、接地電位に接続され、隣接するものどうしが、その間に、前記処理領域に供給された処理ガスを前記排気領域に導く間口が形成されるように離間して配置されていることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 前記仕切り部材と異なる高さ位置に、平面視した場合に前記間口の少なくとも一部を遮蔽するように設けられ、導電性材料からなるとともに開口部を有さず、かつ接地電位に接続された遮蔽部材をさらに有す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。
- 前記遮蔽部材は、前記仕切り部材の下方位置に設けられ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。
- 前記遮蔽部材は、平面視した場合に前記間口の全部を遮蔽するように設けられていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のプラズマ処理装置。
- 前記仕切り部材は、前記処理室の内壁とそれに対向する前記載置台の側壁との間に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
- 前記処理室は平面形状が矩形状の空間を有し、前記載置台は平面形状が矩形状をなし、前記仕切り部材は前記載置台の各側壁に対応して設けられ、前記間口は前記矩形状の空間の隅部に形成されることを特徴とする請求項５に記載のプラズマ処理装置。
- 前記プラズマ生成機構は、前記処理領域に誘導結合プラズマを生成するため高周波アンテナを有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
- 前記高周波アンテナは、前記処理室の上部に誘電体窓を介して設置され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。
- 前記高周波アンテナは、前記処理室の上部に金属窓を介して設置され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。
- 基板を収容してプラズマ処理を施す処理室と、前記処理室内で基板が載置される載置面を有する載置台と、前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、前記処理室内を排気する排気系と、前記載置台に載置された基板に対してプラズマ処理を行うためのプラズマを生成するプラズマ生成機構と、前記載置台にバイアス用の高周波電力を印加するための高周波電源とを有するプラズマ処理装置において、前記処理室に供給された処理ガスを前記排気系に導く排気構造であって、
前記載置面の下方位置に設けられ、前記処理室を、基板に対してプラズマ処理を行う処理領域と前記排気系に繋がる排気領域とに仕切る、導電性材料からなり開口部を有さない複数の仕切り部材を有し、
前記複数の仕切り部材は、接地電位に接続され、隣接するものどうしが、その間に、前記処理領域に供給された処理ガスを前記排気領域に導く間口が形成されるように離間して配置されていることを特徴とする排気構造。 - 前記仕切り部材と異なる高さ位置に、平面視した場合に前記間口の少なくとも一部を遮蔽するように設けられ、導電性材料からなるとともに開口部を有さず、かつ接地電位に接続された遮蔽部材をさらに有することを特徴とする請求項１０に記載の排気構造。
- 前記遮蔽部材は、前記仕切り部材の下方位置に設けられることを特徴とする請求項１１に記載の排気構造。
- 前記遮蔽部材は、平面視した場合に前記間口の全部を遮蔽するように設けられていることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の排気構造。
- 前記仕切り部材は、前記処理室の内壁とそれに対向する前記載置台の側壁との間に設けられていることを特徴とする請求項１０から請求項１３のいずれか１項に記載の排気構造。
- 前記処理室は平面形状が矩形状の空間を有し、前記載置台は平面形状が矩形状をなし、前記仕切り部材は前記載置台の各側壁に対応して設けられ、前記間口は前記矩形状の空間の隅部に形成されることを特徴とする請求項１４に記載の排気構造。
- 前記プラズマ生成機構は、前記処理領域に誘導結合プラズマを生成するため高周波アンテナを有することを特徴とする請求項１０から請求項１５のいずれか１項に記載の排気構造。
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