JP2024007904A - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 - Google Patents

プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 Download PDF

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Abstract

【課題】区画壁に膜が堆積しても放電を維持できる技術を提供する。【解決手段】本開示の一態様によるプラズマ処理装置は、側壁に開口を有する処理容器と、前記開口を覆うと共に前記処理容器の内部と連通する内部空間を形成する区画壁と、前記区画壁を貫通して前記内部空間に気密に挿入され、ＲＦ電力が供給される内部電極と、を備え、前記区画壁と前記内部電極との間に第１隙間が設けられる。【選択図】図１

Description

本開示は、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。
縦型のプラズマ処理装置において、処理容器の側壁に形成された開口を覆うようにしてプラズマ区画壁を設け、プラズマ区画壁で覆われた内部空間においてプラズマを生成する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４－３４３０１７号公報
本開示は、区画壁に膜が堆積しても放電を維持できる技術を提供する。
本開示の一態様によるプラズマ処理装置は、側壁に開口を有する処理容器と、前記開口を覆うと共に前記処理容器の内部と連通する内部空間を形成する区画壁と、前記区画壁を貫通して前記内部空間に気密に挿入され、ＲＦ電力が供給される内部電極と、を備え、前記区画壁と前記内部電極との間に第１隙間が設けられる。
本開示によれば、区画壁に膜が堆積しても放電を維持できる。
図１は、実施形態に係るプラズマ処理装置を示す概略図である。 図２は、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。 図３は、プラズマ生成部の一例を示す断面図である。 図４は、内部電極及び外部電極の一例を示す概略図である。 図５は、実施形態に係るプラズマ処理方法を示すフローチャートである。 図６は、実施形態の変形例に係るプラズマ処理装置を示す水平断面図である。
以下、添付の図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。
〔プラズマ処理装置〕
図１～図４を参照し、実施形態に係るプラズマ処理装置１について説明する。プラズマ処理装置１は、複数（例えば５０枚～２００枚）の基板Ｗに対して一度に処理を行うバッチ式の装置である。基板Ｗは、例えばシリコンウエハ等の半導体ウエハである。プラズマ処理装置１は、リアクタ１０と、ガス供給部３０と、プラズマ生成部４０と、排気部５０と、加熱部６０と、制御部９０とを備える。
リアクタ１０は、下端が開放された有天井の円筒形状を有する。リアクタ１０は、内部を減圧可能である。リアクタ１０は、多段に配列された複数の基板Ｗを内部に収容する処理容器として機能する。リアクタ１０は、例えば石英により形成される。
リアクタ１０の下端には、ボトムフランジ１１が形成される。ボトムフランジ１１は、メタルフランジ２１により支持される。メタルフランジ２１は、Ｏリング等のシール部材２２（図３）を介してボトムフランジ１１の外縁を挟み込むように設けられる。メタルフランジ２１は、例えばステンレス鋼により形成される。ボトムフランジ１１の下面には、蓋体１２がＯリング等のシール部材１３を介して気密に取り付けられる。これにより、リアクタ１０の下端の開口が気密に塞がれる。蓋体１２は、例えばステンレス鋼により形成される。蓋体１２の中央部には、磁性流体シール１４を介して回転軸１５が貫通させて設けられる。回転軸１５は、蓋体１２に対して相対的に回転可能である。蓋体１２及び回転軸１５は、リアクタ１０に対して相対的に昇降可能である。回転軸１５の上端には、回転台１６が設けられる。回転台１６の上には、保温筒１７を介してボート１８が載置される。保温筒１７及びボート１８は、例えば石英により形成される。保温筒１７は、リアクタ１０の下端の開口からの放熱を防ぐ。ボート１８は、蓋体１２と一体として昇降可能である。ボート１８は、回転軸１５と一体として回転可能である。ボート１８は、複数の基板Ｗを上下方向に多段に配列して保持する。
リアクタ１０の側壁には、その長手方向（上下方向）に沿って矩形状の開口１９が設けられる。開口１９の上下方向の長さは、ボート１８の長さと同じであるか、又はボート１８の長さよりも長く上下方向へそれぞれ延びるようにして形成される。開口１９は、後述する区画壁４１に覆われる。区画壁４１は、内部空間Ｐを形成する。内部空間Ｐは、開口１９を介してリアクタ１０の内部と連通する。
リアクタ１０の側壁の下部には、排気ポート２０が設けられる。リアクタ１０の内部は、排気ポート２０を介して後述する排気部５０により排気される。
ガス供給部３０は、原料ガス供給部３１と、反応ガス供給部３２と、パージガス供給部３３とを含む。
原料ガス供給部３１は、リアクタ１０内に挿通される原料ガス供給管３１ａを備えると共に、リアクタ１０の外部に原料ガス供給経路３１ｂを備える。原料ガス供給経路３１ｂには、ガスの流通方向の上流側から下流側に向かって順に、原料ガス源３１ｃ、マスフローコントローラ３１ｄ、バルブ３１ｅが設けられる。これにより、原料ガス源３１ｃの原料ガスは、バルブ３１ｅにより供給タイミングが制御されると共に、マスフローコントローラ３１ｄにより所定の流量に調整される。原料ガスは、原料ガス供給経路３１ｂから原料ガス供給管３１ａに流入し、原料ガス供給管３１ａからリアクタ１０内に吐出される。原料ガスは、例えば金属含有ガス、シリコン含有ガスであってよい。金属含有ガスとしては、例えば四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）ガスが挙げられる。シリコン含有ガスとしては、例えばジクロロシラン（ＤＣＳ）ガスが挙げられる。
反応ガス供給部３２は、内部空間Ｐに挿通される反応ガス供給管３２ａを備えると共に、リアクタ１０の外部に反応ガス供給経路３２ｂを備える。反応ガス供給経路３２ｂには、ガスの流通方向の上流側から下流側に向かって順に、反応ガス源３２ｃ、マスフローコントローラ３２ｄ、バルブ３２ｅが設けられる。これにより、反応ガス源３２ｃの反応ガスは、バルブ３２ｅにより供給タイミングが制御されると共に、マスフローコントローラ３２ｄにより所定の流量に調整される。反応ガスは、反応ガス供給経路３２ｂから反応ガス供給管３２ａに流入し、反応ガス供給管３２ａから内部空間Ｐに吐出される。反応ガスは、原料ガスと反応して反応生成物を生成するガスであり、例えば窒化ガスであってよい。窒化ガスとしては、例えばアンモニア（ＮＨ３）ガスが挙げられる。
パージガス供給部３３は、後述する導入管４２に接続されるパージガス供給管３３ａを備えると共に、リアクタ１０の外部にパージガス供給経路３３ｂを備える。パージガス供給経路３３ｂには、ガスの流通方向の上流側から下流側に向かって順に、パージガス源３３ｃ、マスフローコントローラ３３ｄ、バルブ３３ｅが設けられる。これにより、パージガス源３３ｃのパージガスは、バルブ３３ｅにより供給タイミングが制御されると共に、マスフローコントローラ３３ｄにより所定の流量に調整される。パージガスは、パージガス供給経路３３ｂからパージガス供給管３３ａに流入し、パージガス供給管３３ａから導入管４２の内部に吐出される。導入管４２の内部に吐出されるパージガスは、内部空間Ｐから導入管４２の内部に流入する原料ガス及び反応ガスに対するカウンターフローとして機能する。このため、導入管４２の内部への原料ガス及び反応ガスの流入が抑制される。パージガスの流量は、例えば１００ｓｃｃｍ以上であってよい。この場合、導入管４２の内部への原料ガス及び反応ガスの流入を抑制しやすい。反応ガス供給管３２ａから吐出される反応ガスの流量に対するパージガスの流量の比は、２０％以下が好ましく、１０％以下がより好ましい。パージガスとしては、例えば窒素（Ｎ２）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス等の不活性ガスが挙げられる。
各ガス供給管（原料ガス供給管３１ａ、反応ガス供給管３２ａ、パージガス供給管３３ａ）は、例えば石英により形成される。原料ガス供給管３１ａは、リアクタ１０の内面の近傍を上下方向に沿って直線状に延在すると共に、リアクタ１０の下部においてＬ字状に屈曲し、リアクタ１０の側面を貫通してリアクタ１０の外部まで延びる。反応ガス供給管３２ａは、区画壁４１の内面の近傍を上下方向に沿って直線状に延在すると共に、区画壁４１の底面を貫通してリアクタ１０の外部まで延びる。パージガス供給管３３ａは、リアクタ１０の外部において水平方向に沿って直線状に延在し、導入管４２の管壁に接続される。
原料ガス供給管３１ａにおいてリアクタ１０の内部に位置する部位には、複数の原料ガス吐出口３１ｆが設けられる。反応ガス供給管３２ａにおいて内部空間Ｐに位置する部位には、複数の反応ガス吐出口３２ｆが設けられる。各吐出口（原料ガス吐出口３１ｆ、反応ガス吐出口３２ｆ）は、それぞれのガス供給管の延在方向に沿って所定の間隔ごとに形成される。各吐出口は、水平方向に向けてガスを吐出する。各吐出口同士の間隔は、例えばボート１８に保持される基板Ｗの間隔と同じに設定される。各吐出口の高さ方向の位置は、上下方向に隣り合う基板Ｗ間の中間位置に設定される。これにより、各吐出口は隣り合う基板Ｗ間の対向面にガスを効率的に供給できる。
ガス供給部３０は、複数種類のガスを混合して１つの供給管から混合したガスを吐出してもよい。例えば、原料ガス供給管３１ａはリアクタ１０の内部に不活性ガスを吐出可能に構成されてもよい。例えば、反応ガス供給管３２ａは内部空間Ｐに不活性ガスを吐出可能に構成されてもよい。ガス供給部３０は、原料ガス供給管３１ａ、反応ガス供給管３２ａ及びパージガス供給管３３ａの他に、別のガスを供給する供給管を更に備えてもよい。
プラズマ生成部４０は、区画壁４１と、導入管４２と、内部電極４３と、外部電極４４と、シール部４５と、ＲＦ電源４６とを有する。
区画壁４１は、リアクタ１０の側壁の一部に設けられる。区画壁４１は、複数の基板Ｗの配列方向に沿って延在する。区画壁４１は、リアクタ１０の側壁に気密に溶接される。区画壁４１は、水平断面において凹状を有する。区画壁４１は、開口１９を覆うと共にリアクタ１０の内部と連通する内部空間Ｐを形成する。内部空間Ｐには、反応ガス供給管３２ａが設けられる。区画壁４１は、例えば石英により形成される。区画壁４１の底面には、内部電極４３が挿入される導入開口４１ａが設けられる。
導入管４２は、区画壁４１の底面に気密に溶接される。導入管４２は、例えば石英により形成される。導入管４２は、円筒形状を有し、導入開口４１ａを覆うと共に内部が導入開口４１ａを介して内部空間Ｐと連通する。
内部電極４３は、区画壁４１を貫通して内部空間Ｐに着脱可能かつ気密に挿入される。内部電極４３は、絶縁管４３ａと、棒状電極４３ｂとを有する。
絶縁管４３ａは、上端が封止された細長い円筒形状を有する。絶縁管４３ａは、区画壁を貫通して内部空間Ｐに気密に挿入され、複数の基板Ｗの配列方向に沿って延在する。絶縁管４３ａの材質は、例えばアルミナ等のセラミックス、石英であってよい。基板Ｗに対してプラズマ処理を行う際のプラズマによるイオンダメージや、リアクタ１０の内部をドライクリーニングする際のフッ素系ガスによる腐食を抑制するという観点では、絶縁管４３ａの材質は石英が好ましい。絶縁管４３ａの内部の雰囲気は、例えば大気又は不活性ガスであってよい。絶縁管４３ａの内部の圧力は、例えば大気圧であってよい。絶縁管４３ａの外径は、導入開口４１ａの内径及び導入管４２の内径よりも小さい。この場合、絶縁管４３ａは、区画壁４１との間に第１隙間Ｇ１をあけて内部空間Ｐに挿入可能であり、かつ導入管４２の内部に第２隙間Ｇ２をあけて挿入可能である。第１隙間Ｇ１は、例えば第２隙間Ｇ２よりも狭い。この場合、内部空間Ｐから導入管４２の内部への原料ガス及び反応ガスの流入を抑制しやすい。第１隙間Ｇ１は、例えば０．１ｍｍ以上３．０ｍｍ以下である。この場合、導入管４２の内部に供給されるパージガスの流量を低減できる。第１隙間Ｇ１は、導入管４２の内部に供給されるパージガスの流量を極力減らすという観点から、０．３ｍｍ以上２．０ｍｍ以下が好ましい。パージガスの流量を減らすことにより、パージガスが、各基板Ｗに吸着する原料ガスの量や内部空間Ｐに生成されるプラズマの状態に影響を与えることを抑制できる。
棒状電極４３ｂは、細長い円柱状を有し、絶縁管４３ａの内部に挿入される。棒状電極４３ｂは、下端が絶縁管４３ａの下端から大気中に引き出され、図示しない給電ライン及び整合器を介してＲＦ電源４６に接続される。棒状電極４３ｂには、ＲＦ電源４６からＲＦ電力が供給される。棒状電極４３ｂは、内部空間Ｐに設置されるため、プラズマ処理温度（例えば４００℃）以上で使用される。棒状電極４３ｂの材質は、低抵抗率の金属が好ましく、銅や鉄を使用できるが、銅や鉄は石英中の拡散係数が大きいので、リアクタ１０の内部への金属汚染を避けるという観点から、耐熱性及び耐酸化性の高いニッケル合金が好ましい。
外部電極４４は、第１外部電極４４ａと、第２外部電極４４ｂとを有する。第１外部電極４４ａ及び第２外部電極４４ｂは、それぞれ上下方向を長手方向とする細長い矩形板状を有する。第１外部電極４４ａ及び第２外部電極４４ｂは、区画壁４１の側壁の外面に固定される。第１外部電極４４ａと第２外部電極４４ｂとは、対向配置される。この場合、内部電極４３にＲＦ電力が供給されると、内部電極４３と第１外部電極４４ａとの間、及び内部電極４３と第２外部電極４４ｂとの間に容量結合形プラズマ（capacitively coupled plasma：ＣＣＰ）が生成される。このため、内部空間Ｐの広い範囲でプラズマを生成できる。ただし、外部電極４４は、第１外部電極４４ａと第２外部電極４４ｂのいずれか一方のみを有していてもよい。第１外部電極４４ａ及び第２外部電極４４ｂは、例えば接地される。この場合、区画壁４１の側壁の内面へのプラズマによるダメージを抑制できる。
シール部４５は、導入管４２の下端において第２隙間Ｇ２を気密にシールする。シール部４５は、内筒部材４５ａと、シール部材４５ｂと、スリーブ４５ｃと、外筒部材４５ｄとを有する。
内筒部材４５ａは、メタルフランジ２１の底壁を貫通して設けられる。内筒部材４５ａは、例えばメタルフランジ２１と一体で形成される。内筒部材４５ａは、外周面に雄ネジ部を有する。
シール部材４５ｂは、絶縁管４３ａ、スリーブ４５ｃ及びボトムフランジ１１の間に設けられる。シール部材４５ｂは、例えばＯリングである。
スリーブ４５ｃは、内筒部材４５ａの内部に挿入される。スリーブ４５ｃは、上方に移動することにより、上端でシール部材４５ｂを押しつぶす。これにより、絶縁管４３ａ、スリーブ４５ｃ及びボトムフランジ１１の３点にシール部材４５ｂが押し付けられることで第２隙間Ｇ２が気密にシールされる。
外筒部材４５ｄは、内周面に内筒部材４５ａの雄ネジ部と螺合する雌ネジ部を有する。外筒部材４５ｄの雌ネジ部を内筒部材４５ａの雄ネジ部に螺合させることにより、スリーブ４５ｃが上方に移動する。外筒部材４５ｄは、例えばナットである。
ＲＦ電源４６は、棒状電極４３ｂにＲＦ電力を供給する。これにより、内部空間Ｐに供給される反応ガスからプラズマが生成される。ＲＦ電力の周波数は、例えば１３．５６ＭＨｚである。
排気部５０は、排気通路５１と、圧力調整弁５２と、真空ポンプ５３とを有する。排気通路５１は、排気ポート２０に接続される。排気部５０は、真空ポンプ５３によりリアクタ１０の内部を排気しながら、圧力調整弁５２によりリアクタ１０の内部の圧力を調整する。
加熱部６０は、リアクタ１０の周囲に設けられる。加熱部６０は、有天井の円筒形状のヒータチャンバ６１と、ヒータチャンバ６１の内面に螺旋状に設けられるヒータ線６２とを有する。加熱部６０は、ヒータ線６２の発熱によりリアクタ１０の内部に収容された各基板Ｗを加熱する。
制御部９０は、例えばプラズマ処理装置１の各部の動作を制御することにより、後述するプラズマ処理方法を実施する。制御部９０は、例えばコンピュータであってよい。プラズマ処理装置１の各部の動作を行うコンピュータのプログラムは、記憶媒体に記憶される。記憶媒体は、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＤＶＤ等であってよい。
図５を参照し、実施形態に係るプラズマ処理装置１を用いて行われるプラズマ処理方法について説明する。実施形態に係るプラズマ処理方法は、制御部９０がプラズマ処理装置１の各部の動作を制御することにより行われる。以下では、プラズマ処理として、プラズマＡＬＤ（plasma-enhanced atomic layer deposition：ＰＥＡＬＤ）により、基板Ｗの上に窒化チタン（ＴｉＮ）膜を形成する場合を例に挙げて説明する。ＴｉＮ膜は、例えば半導体デバイスのビア、プラグ、コンタクト等の導電性機能膜として用いられる。ＴｉＮ膜は、例えばＤＲＡＭにおけるキャパシタ電極、ＤＲＡＭ、３次元ＮＡＮＤ、ロジック用のコンタクトバリア金属として用いられる。
まず、複数の基板Ｗを保持したボート１８を予め所定の温度の調整されたリアクタ１０の内部にその下方より上昇させて搬入し、蓋体１２によりリアクタ１０の下端の開口を閉じることによりリアクタ１０の内部を密閉する。続いて、排気部５０によりリアクタ１０の内部を真空引きしてプロセス圧力に維持すると共に、加熱部６０により基板温度を上昇させてプロセス温度に維持し、回転軸１５の回転によりボート１８を回転させる。
次に、制御部９０は、図５に示されるステップＳ１～Ｓ５を実施して各基板Ｗの上にＴｉＮ膜を形成する。
ステップＳ１では、原料ガス供給部３１からリアクタ１０の内部にＴｉＣｌ４ガスを供給し、各基板Ｗの上にＴｉＣｌ４ガスを吸着させる。ステップＳ１では、反応ガス供給部３２から内部空間Ｐに不活性ガスを供給してもよい。この場合、リアクタ１０の内部に供給されるＴｉＣｌ４ガスの内部空間Ｐへの侵入を抑制できる。
ステップＳ２は、ステップＳ１の後に実施される。ステップＳ２では、排気部５０によりリアクタ１０の内部を真空引きしながら、原料ガス供給部３１からリアクタ１０の内部に不活性ガスを供給すると共に反応ガス供給部３２から内部空間Ｐに不活性ガスを供給する。これにより、リアクタ１０の内部及び内部空間Ｐに残るＴｉＣｌ４ガスが排出される。ステップＳ２では、排気部５０によるリアクタ１０の内部の真空引きと、原料ガス供給部３１からリアクタ１０の内部への不活性ガスの供給及び反応ガス供給部３２から内部空間Ｐへの不活性ガスの供給とを交互に行ってもよい。ステップＳ２では、原料ガス供給部３１と反応ガス供給部３２のいずれか一方のみから不活性ガスを供給してもよい。
ステップＳ３は、ステップＳ２の後に実施される。ステップＳ３では、反応ガス供給部３２から内部空間ＰにＮＨ３ガスを供給すると共に、ＲＦ電源４６から内部電極４３にＲＦ電力を印加することにより、内部空間ＰにおいてＮＨ３ガスからプラズマを生成する。生成されたプラズマに含まれる活性種は内部空間Ｐからリアクタ１０の内部に拡散し、各基板Ｗの上に吸着したＴｉＣｌ４ガスが窒化されてＴｉＮ膜が形成される。ステップＳ３では、原料ガス供給部３１からリアクタ１０の内部に不活性ガスを供給してもよい。この場合、原料ガス供給管３１ａの内部への活性種の侵入を抑制できる。このため、原料ガス供給管３１ａの内部にＴｉＮ膜が堆積することを抑制できる。
ステップＳ４は、ステップＳ３の後に実施される。ステップＳ４では、排気部５０によりリアクタ１０の内部を真空引きしながら、原料ガス供給部３１からリアクタ１０の内部に不活性ガスを供給すると共に反応ガス供給部３２から内部空間Ｐに不活性ガスを供給する。これにより、リアクタ１０の内部及び内部空間Ｐに残るＮＨ３ガスが排出される。ステップＳ４では、排気部５０によるリアクタ１０の内部の真空引きと、原料ガス供給部３１からリアクタ１０の内部への不活性ガスの供給及び反応ガス供給部３２から内部空間Ｐへの不活性ガスの供給とを交互に行ってもよい。ステップＳ４では、原料ガス供給部３１と反応ガス供給部３２のいずれか一方のみから不活性ガスを供給してもよい。
ステップＳ５は、ステップＳ４の後に実施される。ステップＳ５では、ステップＳ１～Ｓ４を設定回数実施したか否かを判定する。実施回数が設定回数に達していない場合（ステップＳ５のＮＯ）、ステップＳ１～Ｓ４を再び実施する。一方、実施回数が設定回数に達している場合（ステップＳ５のＹＥＳ）、ＴｉＮ膜の膜厚が目標膜厚に達しているので、処理を終了する。このように、実施回数が設定回数に達するまでステップＳ１～Ｓ４を繰り返すことにより、各基板Ｗの上にＴｉＮ膜が形成される。ステップＳ５の設定回数は、例えばＴｉＮ膜の目標膜厚に応じて設定される。ステップＳ５の設定回数は、１回であってもよく、複数回であってもよい。
以上に説明したように、実施形態のプラズマ処理装置１によれば、区画壁４１を貫通して内部空間Ｐに気密に挿入され、ＲＦ電力が供給される内部電極４３を備え、区画壁４１と内部電極４３との間に第１隙間Ｇ１が設けられる。この場合、内部空間Ｐにおいて生成されるプラズマにより区画壁４１の内面や内部電極４３の外面に導電膜が堆積しても、内部電極４３と区画壁４１とが電気的に導通しない。このため、内部空間Ｐにおいて放電を維持できる。その結果、バッチ式の装置において、ＰＥＡＬＤにより複数の基板Ｗの上に一度に導電膜を形成できる。
例えば、ＰＥＡＬＤによりＴｉＮ膜を形成する場合、熱ＡＬＤにより形成されるＴｉＮ膜と同等の膜質を有するＴｉＮ膜を形成するのに要する時間を短縮化したり、成膜温度の低温化したりすることが可能となる。また、熱ＡＬＤによりＴｉＮ膜を形成する際の成膜温度と同じ温度でＰＥＡＬＤによりＴｉＮ膜を形成することにより、より低抵抗率のＴｉＮ膜を形成できる。
例えば、ＴｉＮ膜の抵抗率を１００μΩｃｍとすると、１３．５６ＭＨｚに対する表皮深さは１３７μｍとなる。そこで、内部電極４３の表面に堆積するＴｉＮ膜が表皮深さよりも十分に小さい範囲でプラズマ処理を実施すれば、内部電極４３に供給されるＲＦ電力はほとんどＴｉＮ膜によって減衰しないため、内部空間Ｐにおいて安定したプラズマを生成できる。
これに対し、内部空間Ｐを形成する区画壁４１の２つの側壁の外面に対向配置される一対の電極（以下「平行平板電極」という。）を設け、平行平板電極間にＲＦ電力を供給して内部空間Ｐでプラズマを生成する場合を考える。この場合、区画壁４１の側壁の内面に導電膜が堆積し、堆積した導電膜の膜厚がある膜厚を超えると、導電膜の導電率が内部空間Ｐで生成されるプラズマの導電率に近くなる。このため、平行平板電極に供給されるＲＦ電力が主に導電膜を流れる電流によって消費されるようになる。そうすると、内部空間Ｐにプラズマを生成するためのＲＦ電力が不足し、基板Ｗに形成される導電膜が目標膜厚に到達する前に内部空間Ｐでのプラズマの放電が困難になる。すなわち、基板Ｗに導電膜を形成している途中で内部空間Ｐにおいてプラズマを生成することが困難になる。
具体的には、例えば周波数が１３．５６ＭＨｚ、出力が２００ＷのＲＦ電力を平行平板電極間に供給し、内部空間Ｐに５００℃でアルゴンガスからプラズマを生成する場合のプラズマ密度を１×１０１６／ｍ３と仮定する。このプラズマの抵抗値を算出すると、６６．５Ｐａにおいて１．９Ωとなる。一方、例えばＰＥＡＬＤにより膜厚が１０ｎｍのＴｉＮ膜を各基板Ｗの上に形成する場合、同じ膜厚のＴｉＮ膜が区画壁４１の側壁の内面にも堆積するものと仮定する。膜厚が１０ｎｍのＴｉＮ膜の抵抗率を１００μΩｃｍと仮定すると、平行平板電極間を最短距離で短絡する区画壁４１の側壁の内面に堆積するＴｉＮ膜の抵抗値は２．５Ω程度となり、プラズマの抵抗値と近い値となる。アンモニアガスから生成されるプラズマの抵抗値もアルゴンガスから生成されるプラズマの抵抗値に近い値と仮定する。この場合、平行平板電極間に供給されるＲＦ電力は、主に区画壁４１の側壁の内面に堆積するＴｉＮ膜を流れる電流によって消費されるようになり、内部空間Ｐでのプラズマの放電が困難になる。
〔プラズマ処理装置の変形例〕
図６を参照し、実施形態の変形例に係るプラズマ処理装置１Ａについて説明する。図６に示されるプラズマ処理装置１Ａは、プラズマが生成される内部空間Ｐが２つある点で、プラズマ処理装置１と異なる。なお、その他の構成についてはプラズマ処理装置１と同じであってよい。以下、プラズマ処理装置１と異なる点を中心に説明する。
２つの内部空間Ｐは、それぞれ区画壁４１により形成される。２つの区画壁４１は、リアクタ１０の周方向における異なる位置に設けられる。例えば、２つの区画壁４１は、リアクタ１０の周方向において原料ガス供給管３１ａを挟むように設けられる。
プラズマ処理装置１Ａにおいても、プラズマ処理装置１と同様の作用効果が得られる。なお、内部空間Ｐは３つ以上設けられてもよい。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
１、１Ａ プラズマ処理装置
１０ リアクタ
１９ 開口
４１ 区画壁
４３ 内部電極
Ｇ１ 第１隙間
Ｐ 内部空間

Claims (12)

  1. 側壁に開口を有する処理容器と、
    前記開口を覆うと共に前記処理容器の内部と連通する内部空間を形成する区画壁と、
    前記区画壁を貫通して前記内部空間に気密に挿入され、ＲＦ電力が供給される内部電極と、
    を備え、
    前記区画壁と前記内部電極との間に第１隙間が設けられる、
    プラズマ処理装置。
  2. 前記区画壁は、前記内部電極が挿入される導入開口を有し、
    前記区画壁に固定され、前記導入開口と内部が連通する筒形状の導入管を更に備え、
    前記内部電極は、前記導入管の内部に第２隙間をあけて挿入される、
    請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  3. 前記導入管には、前記第２隙間にパージガスを供給するガス供給管が接続される、
    請求項２に記載のプラズマ処理装置。
  4. 前記第１隙間は、前記第２隙間よりも狭い、
    請求項２に記載のプラズマ処理装置。
  5. 前記第２隙間は、前記導入管の下端において気密にシールされる、
    請求項２に記載のプラズマ処理装置。
  6. 前記内部電極は、筒形状の絶縁管と、前記絶縁管の内部に挿入される棒状電極とを有する、
    請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  7. 前記区画壁の外部に設けられ、接地される外部電極を更に備える、
    請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  8. 前記外部電極は、前記区画壁の対向する２つの側面に設けられる、
    請求項７に記載のプラズマ処理装置。
  9. 前記処理容器の内部に原料ガスを供給する原料ガス供給部と、
    前記内部空間に前記原料ガスと反応する反応ガスを供給する反応ガス供給部と、
    を更に備える、
    請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  10. 前記処理容器は、多段に配列された複数の基板を収容するよう構成され、
    前記区画壁及び前記内部電極は、前記複数の基板の配列方向に沿って延在する、
    請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  11. 側壁に開口を有する処理容器と、前記開口を覆うと共に前記処理容器の内部と連通する内部空間を形成する区画壁と、前記区画壁を貫通して前記内部空間に気密に挿入され、ＲＦ電力が供給される内部電極とを備え、前記区画壁と前記内部電極との間に第１隙間が設けられるプラズマ処理装置において、前記処理容器の内部に収容された基板に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理方法であって、
    前記プラズマ処理は、前記内部電極に前記ＲＦ電力を印加することにより、前記内部空間に供給されるガスからプラズマを生成することを含む、
    プラズマ処理方法。
  12. 前記プラズマ処理は、前記基板の上に導電膜を形成することを含む、
    請求項１１に記載のプラズマ処理方法。
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