JP4288127B2

JP4288127B2 - プラズマ処理装置

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Publication number: JP4288127B2
Application number: JP2003339860A
Authority: JP
Inventors: 満廣島; 宏之鈴木; 出松田; 秀夫原口; 尚吾置田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2023-09-30
Also published as: JP2005109104A

Description

本発明は、半導体等の電子デバイスやマイクロマシンの製造に利用されるドライエッチング、スパッタリング、プラズマＣＶＤ等のプラズマ処理装置に関する。

このようなプラズマ処理装置においては、半導体等の電子デバイスの微細化に対応するために、電子密度が高くかつ電子温度の低い、高密度低電子温度プラズマを用いることが注目されている。

Ｃｌ_２やＳＦ_６等のように負性の強いガス、言い換えれば、負イオン生じやすいガスをプラズマ化したとき、電子温度が３ｅＶ程度以下になると、電子温度が高いときに比べてより多量の負イオンが生成される。この現象を利用すると、正イオンの入射過多によって微細パターンの底部に正電荷が蓄積されることによって起きる、ノッチと呼ばれるエッチング形状異常を防止することができ、極めて微細なパターンのエッチングを高精度に行うことができる。

また、シリコン酸化膜等の絶縁膜のエッチングを行う際に一般的に用いられるＣｘＦｙやＣｘＨｙＦｚ（ｘ、ｙ、ｚは自然数）等の炭素及びフッ素を含むガスをプラズマ化したとき、電子温度が３ｅＶ程度以下になると、電子温度が高いときに比べてガスの解離が抑制され、特にＦ原子やＦラジカル等の生成が抑えられる。Ｆ原子やＦラジカル等はシリコンをエッチングする速度が早いという特性を有しているため、電子温度が低い方が対シリコンエッチング選択比の大きい絶縁膜エッチングが可能になる。

また、電子温度が３ｅＶ以下になると、イオン温度やプラズマ電位も低下するので、プラズマＣＶＤにおける基板へのイオンダメージを低減することができる。

電子温度が低いプラズマを生成できる技術として現在注目されているのは、例えば、特許文献１に述べられているようなＶＨＦ帯またはＵＨＦ帯の高周波電力を用いるプラズマ源である。

ここで、このようなプラズマ源を用いた従来の板状アンテナ式プラズマ処理装置の一例であるプラズマ処理装置５００の模式的な構成を示す模式断面図を図８に示す。図８に示すプラズマ処理装置５００においては、処理室である真空容器５０１内にガス供給装置５０２から所定のガス（反応ガス）を導入しつつ排気装置としての排気ポンプ５０３により排気を行い、真空容器５０１内を所定の圧力に保ちながら、アンテナ用高周波電源５０５により１００ＭＨｚの高周波電力をアンテナ５０４に供給すると、真空容器５０１内のプラズマ発生領域にプラズマが発生し、基板保持台である基板電極５０６上に載置された基板１１に対してエッチング、堆積、表面改質等のプラズマ処理を行うことができる。

このプラズマ処理の際に、図８に示すように、基板電極５０６にも基板電極用高周波電源５０７により高周波電力を供給することで、基板１１に到達するイオンエネルギーを制御することができる。

また、アンテナ５０４とアンテナ５０４の周辺部に設けられた導体リング５０８との間の溝状の空間からなるプラズマトラップ５０９が設けられており、アンテナ５０４から放射された電磁波がプラズマトラップ５０９で強められる。これは、低電子温度プラズマではホローカソード放電が起きやすい傾向があるため、固体表面で囲まれたプラズマトラップ５０９においては、高密度のプラズマが発生しやすくなるからである。従って、真空容器５０１内においては、プラズマ密度がプラズマトラップ５０９で最も高くなり、拡散によって基板１１の近傍に発生されたプラズマが供給される。

しかしながら、このホロカソード放電は、プラズマトラップ５０９の他に、真空容器５０１の内壁に形成された固体表面で囲まれたゲート空間５１０においても発生するため、プラズマが不均一になるという問題があり、これを回避するために、ゲート空間５１０をプラズマから遮るシャッター５３０を設け、基板１１の上面近傍のプラズマを均一化している。なお、このゲート空間５１０は、真空容器５０１の外部に設けられた移載室５２０と真空容器５０１内の基板電極５０６との間で、基板１１の搬出入を行なうための開口部であり、真空容器５０１の内壁に設けられた凹部でもある。

このシャッター５３０は、駆動伝達体５３１により昇降可能に支持されており、プラズマ処理中は、ゲート空間５１０を上記プラズマ発生領域から遮蔽するように覆っている。一方、プラズマ処理後（プラズマ処理が行われていない場合）においては、図９に示すように、シャッター５３０は駆動装置５３２により下降されて、上記遮蔽の解除を行ない、ゲート空間５１０と基板電極５０６とを結ぶ経路を確保する。これにより基板電極５０６と移載室５２０との間で基板１１の搬出入を行うことができる。

また、このような駆動装置により上下に移動するシャッターを持つプラズマ処理装置としては、例えば、特許文献２に述べられているようなものがある。

特開２００１−５３０６０号公報特開平１０−１９９９５７号公報特開昭５９−４３８８０号公報

しかしながら、図８及び図９に示した従来のプラズマ処理装置５００では、シャッター５３０の駆動伝達体５３１がプラズマ発生領域内に露出しているため、プラズマ処理による反応性生物が駆動伝達体５３１に付着し、シャッター５３０の動作に伴って当該付着物の剥離が誘発されて、多量のパーティクルが発生するという問題がある。このような場合にあっては、高精度なプラズマ処理を行なうことができない場合がある。例えば、プラズマ処理装置５００においては、基板に対するプラズマ処理を重ねていくうちに、プラズマ処理による反応生成物が、真空容器５０１の内壁やシャッター５３０や駆動伝達体５３１に付着し、当該付着物の剥離によりパーティクルが発生し、５００枚以上の基板の連続した処理を行なうことができないという問題がある。

また、駆動伝達体５３１は、真空容器５０１の底部を貫通して備えられているため、底部の略全体に基板電極５０６が配置されるような場合にあっては、当該底部に駆動伝達体５３１を設置する場所がなく、このような駆動伝達体を設けることができないという問題もある（例えば、特許文献３参照）。また、このような底部のスペースは、排気ポンプによる真空容器内の排気のための排気孔を設ける場所として利用されることも多く、上記駆動伝達体の設置がさらに困難なものとなる場合がある。このような問題は、特に、小型化あるいは省スペース化されたプラズマ処理装置において顕著な問題となる。

従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、処理室の内壁に存在する凹部をプラズマ発生領域から遮蔽して、発生されるプラズマの均一化を図りながら、プラズマ処理を繰り返して行なっても、パーティクルが発生しにくく、高精度なプラズマ処理を連続して行なうことができるプラズマ処理装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。

本発明の第１態様によれば、基板に対するプラズマ処理が行なわれる処理室と、上記処理室の内部に配置され、上記基板を保持する基板保持台とを備え、上記処理室内を排気して所定の圧力に保ちながら、当該処理室内に反応ガスを導入してプラズマを発生させて、上記基板保持台に保持された上記基板に対するプラズマ処理を行なうプラズマ処理装置において、
上記処理室の内壁に存在する凹部を、上記プラズマ処理の際に上記処理室内部のプラズマ発生領域から遮蔽するシャッター部と、
上記凹部と上記プラズマ発生領域との間の位置であり、上記凹部の遮蔽が可能な遮蔽位置と、上記処理室の内壁に沿って上記遮蔽位置より離間された位置であって、上記凹部の遮蔽を解除可能な遮蔽解除位置との間にて、上記シャッター部を移動させる駆動装置とを備え、
上記駆動装置における上記処理室内への露出部分であり、上記シャッター部へ駆動を伝達する駆動伝達部が、上記プラズマ処理の際に、上記プラズマ処理にて生成される反応生成物の当該駆動伝達部への付着を抑制するように、上記シャッター部により上記プラズマ発生領域から遮蔽されることを特徴とするプラズマ処理装置を提供する。

本発明の第２態様によれば、上記シャッター部は、上記遮蔽位置に位置された状態において、上記凹部のうちの５ｃｍ^３未満の容積を有する小容積部を開放しながら、５ｃｍ^３以上の容積を有する大容積部を遮蔽する第１態様に記載のプラズマ処理装置を提供する。
また、上記大容積部は、上記プラズマ処理の際に、ホロカソード放電を発生させて、上記プラズマ発生領域における上記プラズマの均一性に影響を及ぼすような容積を有する上記凹部であって、上記小容積部は、上記ホロカソード放電自体を発生させないか、あるいは、上記プラズマの均一性に影響を及ぼさない程度の上記ホロカソード放電しか発生しないような上記凹部である。
また、上記駆動装置による上記シャッター部の移動を制御する制御装置をさらに備え、上記制御装置は、上記駆動装置を制御して、上記プラズマ処理の際に、上記小容積部の開放させて、かつ、上記大容積部を遮蔽するように、上記シャッター部を移動させて、当該シャッター部を上記遮蔽位置に位置させることもできる。

本発明の第３態様によれば、上記大容積部は、上記処理室内部と外部との間の上記基板の移送のための基板移送開口部であり、上記小容積部は、上記プラズマ発生領域にて発生する上記プラズマを上記処理室外部から目視するための監視窓部、又はプラズマ処理状態を検出するためのセンサー設置用孔部である第２態様に記載のプラズマ処理装置を提供する。

本発明の第４態様によれば、上記処理室は、上記凹部を有する略円筒形状の内壁を有し、
上記シャッター部は、上記処理室の内壁に沿った略円筒形状又は部分的な略円筒形状を有する第１態様から第３態様のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置を提供する。

本発明の第５態様によれば、上記駆動装置における上記駆動伝達部は、上記シャッター部と上記処理室の内壁との間に上記シャッター部と常時接触されて配置され、
上記駆動装置は、上記駆動伝達部を介して駆動力を上記シャッター部に伝達することで、上記処理室の略円筒形状の内壁の周方向に沿って、上記遮蔽位置と上記遮蔽解除位置との間で上記シャッター部を回転移動させる第４態様に記載のプラズマ処理装置を提供する。
また、上記駆動伝達体は、上記シャッター部により上記プラズマ発生領域から常時遮蔽されて配置されているような場合であってもよい。

本発明の第６態様によれば、上記処理室内部に固定されて、上記凹部を覆うことなく、上記遮蔽位置に位置された状態の上記シャッター部の一部を覆い、上記遮蔽位置に位置された状態における上記シャッター部の上記一部を上記プラズマ発生領域から遮蔽して、上記反応生成物の当該シャッター部の上記一部への付着を抑制するシャッター保護部をさらに備える第４態様又は第５態様に記載のプラズマ処理装置を提供する。

本発明の第７態様によれば、上記シャッター保護部は、上記略円筒形状を有する上記処理室の内壁に沿った略円筒形状又は部分的な略円筒形状を有し、
上記シャッター保護部と上記処理室の内壁との間の間隙において、上記駆動装置により上記シャッター部が移動される第６態様に記載のプラズマ処理装置を提供する。

本発明の第８態様によれば、上記シャッター部は接地されている第１態様から第７態様のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置を提供する。

本発明の第９態様によれば、上記駆動伝達部は導電性材料により形成され、
上記シャッター部の接地は、上記駆動伝達部の上記シャッター部への接触により行なわれる第８態様に記載のプラズマ処理装置を提供する。

本発明の第１０態様によれば、上記シャッター部を上記移動可能に支持する支持部材をさらに備え、
上記支持部材は、上記プラズマ処理の際に、上記シャッター部により上記プラズマ発生領域から遮蔽される第１態様から第９態様のいずれか１つの記載のプラズマ処理装置を提供する。

本発明の第１１態様によれば、上記処理室内の上記基板保持台に保持された上記基板に対向して配置されたアンテナをさらに備え、上記アンテナに高周波電力を印加することで上記プラズマ発生領域に上記プラズマを発生させる第１態様から第１０態様のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置を提供する。

本発明の第１２態様によれば、上記アンテナに印加される高周波電力は、周波数５０ＭＨｚ〜３ＧＨｚのＶＨＦ帯若しくはＵＨＦ帯の高周波である第１１態様に記載のプラズマ処理装置を提供する。

本発明の上記第１態様によれば、処理室の内壁に存在する凹部をプラズマ発生領域から遮蔽するシャッター部が備えられていることにより、プラズマ処理の際に、上記凹部を遮蔽して、上記凹部にてホロカソード放電が発生することを防止し、均一なプラズマの発生を行なうことができ、高精度かつ安定したプラズマ処理を行なうことができる。

また、上記シャッター部を遮蔽位置と遮蔽解除位置との間で移動させる駆動装置における上記処理室内への露出部分である駆動伝達部が、上記プラズマ処理の際に、上記シャッター部により上記プラズマ発生領域から遮蔽されることで、上記駆動伝達部への反応生成物の付着を抑制することができる。これにより、上記シャッター部が上記駆動伝達部により駆動されて移動されるような場合であっても、上記駆動伝達部からパーティクルが発生することを抑制することができる。従って、パーティクルの発生量を低減させた高精度なプラズマ処理を実現することができる。また、繰り返しプラズマ処理を行なうような場合であっても、安定したプラズマ処理を行なうことができる。

本発明の上記第２態様によれば、上記シャッター部が、プラズマの均一性に影響を与える程のホロカソード放電を発生される恐れがある大容積部を遮蔽しながら、プラズマの均一性に影響を与える恐れが少ない小容積部を遮蔽することなく、開放させることで、プラズマの均一性に必要な部分のみを確実に遮蔽して、均一化されたプラズマを安定して発生させることができる。

本発明の上記第３態様によれば、上記大容積部が基板移送開口部であり、上記小容積部が監視窓部やセンサー設置用孔部であることにより、上記第２態様による効果を得ることができる。

本発明のその他の態様によれば、上記処理室が略円筒形状の内壁を有し、上記シャッター部が上記内壁に沿った略円筒形状又は部分的な略円筒形状を有していることにより、上記シャッター部の移動を、上記処理室の内壁に沿った上記シャッター部の回転移動というように、簡単な構成とすることができる。

また、上記駆動装置における上記駆動伝達部が、上記シャッター部と上記処理室の内壁との間に上記シャッター部と常時接触、例えば、上記シャッター部の外周部と常時接触されて配置され、上記駆動装置が、上記駆動伝達部を介して駆動力を上記シャッター部に伝達することで、上記処理室の略円筒形状の内壁の周方向に沿って、上記遮蔽位置と上記遮蔽解除位置との間で上記シャッター部を回転移動させることにより、上記プラズマ処理の際に、上記処理室内への露出部分である上記駆動伝達部を、上記シャッター部で上記プラズマ発生領域から確実に遮蔽することでき、上記駆動伝達部への反応生成物の付着を抑制することが、具体的に可能となる。

また、上記処理室の内部に、上記シャッター部の表面の一部を覆い、かつ、上記遮蔽位置に位置された状態における上記シャッター部の上記一部を上記プラズマ発生領域から遮蔽して、上記反応生成物の付着を抑制するシャッター保護部がさらに備えられていることにより、回転移動により上記シャッター部の表面より剥離してパーティクルを発生される要因となる上記シャッター表面への上記反応生成物の付着量を低減させることができる。また、このような上記シャッター保護部は上記処理室内部に固定されているため、上記シャッター保護部の表面に上記反応生成物が付着されても、上記付着された反応生成物の剥離が誘発される可能性を低くすることができる。さらに、上記シャッター保護部は、上記凹部を覆うことがないように固定されているため、上記凹部の機能を阻害することはない。

また、上記シャッター部を移動可能に支持する支持部材が、上記プラズマ処理の際に、上記シャッター部により上記プラズマ発生領域から遮蔽されていることにより、上記支持部材への上記反応生成物の付着を抑制することができ、上記シャッター部が移動される場合でも、上記支持部材からパーティクルが発生することを防止することができる。

以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態にかかるプラズマ処理装置の一例であるプラズマ処理装置１００の模式的な構成を示す模式断面図を図１に示す。図１に示すプラズマ処理装置１００は、処理室の一例である真空容器１０１と、真空容器１０１内に反応ガスの供給を行なうガス供給装置１０２と、真空容器１０１内を真空排気する排気装置の一例である排気ポンプ１０３と、真空容器１０１内における底部に配置され、基板１１を解除可能に保持する基板保持台の一例である基板電極１０６と、真空容器１０１の蓋部の一部を構成するとともに、高周波電力が印加されるアンテナ１０４と、上記蓋部の一部を構成するとともに、アンテナ１０４の周囲に配置された環状の導体リング１０８とを備えている。また、アンテナ１０４には、真空容器１０１の外部に配置されたアンテナ用高周波電源１０５に接続されており、アンテナ１０４に高周波電力を印加することが可能となっている。さらに、基板電極１０６は、真空容器１０１の外部に配置された基板電極用高周波電源１０７に接続されており、基板電極１０６に高周波電力を印加することが可能となっている。なお、１０９はプラズマトラップであり、アンテナ１０４から放射される電磁波を強める機能を有している。

このような構成のプラズマ処理装置１００において、密閉された状態の真空容器１０１内を排気ポンプ１０３により排気しながら、真空容器１０１内にガス供給装置１０２から所定の反応ガスを導入して、真空容器１０１内を所定の圧力に制御し、この状態を保持しながらアンテナ用高周波電源１０５により１００ＭＨｚの高周波電力をアンテナ１０４に印加すると、真空容器１０１内の領域（あるいは空間）であるプラズマ発生領域Ｒにプラズマが発生し、基板電極１０６上に載置された基板１１に対して、エッチング、堆積、表面改質等のプラズマ処理を行うことができる。このとき、図１に示すように、基板電極１０６にも基板電極用高周波電源１０７により高周波電力を供給することで、基板１１に到達するイオンエネルギーを制御することができる。なお、図１に示すプラズマ発生領域Ｒの形状及び範囲は一例であって、真空容器１０１の内部空間の形状、アンテナ１０４及び基板電極１０６の形状や配置、又は、プラズマ処理の際の諸条件により、様々な形状や範囲を取り得る。

また、真空容器１０１は、略円筒形状を有する内壁１０１ａを有しており、この真空容器１０１の内壁１０１ａには、凹部の一例でありかつ基板移送開口部の一例であるゲート部１１０という溝状若しくは矩形の凹状の空間が設けられている。このゲート部１１０は、真空容器１０１の外部に隣接して備えられたプラズマ処理予備室の一例である基板１１の移載室１２０と、真空容器１０１の内部の基板電極１０６との間で、基板１１の搬入又は搬出を行なうための通路空間であり、真空容器１０１の内壁１０１ａを基板１１が（あるいは、基板１１及び基板１１を搬送するための部材が）通過可能な大きさに当該内壁１０１ａを貫通するように形成されている。なお、このゲート部１１０は、ゲート蓋部１１０ａにより遮断可能とされている。

また、真空容器１０１の内壁１０１ａに設けられたゲート部１１０を、上記プラズマ処理の際にプラズマ発生領域Ｒから遮蔽するシャッター部（遮蔽部材）の一例であるシャッター１３０が、真空容器１０１の内部に備えられている。シャッター１３０は、上記略円筒形状を有する真空容器１０１の内壁１０１ａに沿うように、略円筒形状に形成されており、真空容器１０１の図示鉛直中心をその回転中心として、内壁１０１ａ沿いに上記円筒形状の周方向に沿って回転移動可能に備えられている。

また、図１に示すように、シャッター１３０は、真空容器１０１の内壁１０１ａの図示上部近傍において、支持部材の一例である軸受け部１３１により上記回転移動可能に支持されている。なお、このような軸受け部１３１としては、例えば、真空用薄型ベアリングを用いることができる。また、このような軸受け部１３１を介して内壁１０１ａに支持された状態のシャッター１３０の回転移動を行なう駆動装置の一例である回転駆動装置１３２が真空容器１０１の外部に設置されており、この回転駆動装置１３２は、回転駆動力をシャッター１３０に伝達する駆動伝達部の一例である駆動伝達体１３２ａを備えている。駆動伝達体１３２ａ及び軸受け部１３１は、真空容器１０１の内部空間にその一部が露出されるように内壁１０１ａに備えられているが、シャッター１３０が配置されていることにより、プラズマ発生領域Ｒからは遮断されている。

ここでシャッター１３０の模式拡大図を図２に示す。図２に示すように、シャッター１３０は、その略円筒形状の面における幅寸法（高さ寸法）が、その他の部分よりも長く形成された遮蔽部１３０ａを備えている（図２における左側の部分）。図１に示すように、シャッター１３０が回転移動されて、この遮蔽部１３０ａがゲート部１１０の正面に配置されることで、ゲート部１１０をプラズマ発生領域Ｒから遮蔽することが可能となっている。一方、シャッター１３０を回転移動させて、図３に示すように遮蔽部１３０ａがゲート部１１０の正面位置から離間するように位置されることで、ゲート部１１０の上記遮蔽を解除することが可能となっている。すなわち、図１及び図２に示すように、シャッター１３０の下端位置は、基本的にはゲート部１１０を遮蔽しないように形成されており、遮蔽部１３０ａが形成されている部分のみがゲート部１１０を遮蔽可能なように形成されている。また、遮蔽部１３０ａは、ゲート部１１０を覆うのに十分な面積を有するように形成されている。

なお、図１に示すように、遮蔽部１３０ａによりゲート部１１０が遮蔽される位置が、遮蔽位置Ａとなっており、また、図３に示すように、遮蔽部１３０ａによるゲート部１１０の遮蔽が解除される位置が遮蔽解除位置Ｂとなっている。回転駆動装置１３２は、この遮蔽位置Ａと遮蔽解除位置Ｂとの間で、シャッター１３０を正方向又は逆方向に、例えば所定の角度だけ回転移動させることができる。

また、発生されるプラズマがシャッター１３０に与える電気的な影響を抑えるため、シャッター１３０の回転を保持する駆動伝達体１３２ａは完全な導通体で形成されており、シャッター１３０と接触されることで、シャッター１３０の接地が行ない、当該接地状態が常時保たれている。

また、真空容器１０１の内壁１０１ａには、プラズマ処理中も、プラズマ発生状態の目視及び発光強度の監視又は検出を行うための穴（あるいは窓）である監視窓部１４０が形成されている。プラズマ処理の際に、遮蔽位置Ａに位置された状態のシャッター１３０により、この監視窓部１４０が塞がれることがないように（すなわち開放されるように）、図１に示すように、シャッター１３０には、監視窓部１４０と合致するように孔部１４１が形成されている。なお、プラズマの発光強度を監視するためのセンサー用の孔等が設けられているような場合にも、このようなセンサー用の孔部を開放させるような孔部を、シャッター１３０に設けることができる。

また、監視窓部１４０やセンサー用の孔部も、ゲート部１１０と同様に真空容器１０１の内壁１０１ａに形成された凹部の一例であるが、その容積が大きく異なる。ゲート部１１０は、基板１１の搬入出のために比較的大きさ容積、例えば、５ｃｍ^３以上の容積を有しており、大容積部の一例となっているのに対して、監視窓部１４０やセンサー用の孔部は、基板１１等の物体を通過させる必要が無いため、比較的小さな容積、例えば、５ｃｍ^３未満の容積を有しており、小容積部の一例となっている。なお、この「容積」とは、真空容器１０１の内壁１０１ａの表面（開口されている部分における仮想的な表面）と、夫々の凹部の内側表面とで囲まれた容積（体積）のことである。

なお、プラズマ処理装置１００において、シャッター１３０は、例えば、アルミニウムやステンレス等（例えば、ＳＵＳ３１６）の金属材料が用いられて、厚さ２ｍｍ程度にて形成される。さらに、シャッター１３０へ付着した反応生成物の剥離防止のため、シャッター１３０の内側表面に表面処理が施されることが好ましい。例えば、シャッター１３０がアルミニウムで形成されている場合には、硬質アルマイトの表面処理を行なうことが望ましく、また、シャッター１３０がステンレス材料で形成されている場合には、ブラスト表面処理を行なうことが望ましい。また、シャッター１３０の裏面への反応生成物の侵入を抑制するため、シャッター１３０の端部における真空容器１０１の内壁１０１ａとの間の隙間寸法を０．５ｍｍ以下程度、シャッター１３０の端部と天板、すなわち導体リング１０８との間の隙間寸法を０．５ｍｍ以下程度の寸法とすることが望ましい。

また、図１に示すように、プラズマ処理装置１００においては、回転駆動装置１３２による駆動伝達体１３２ａを介したシャッター１３０の回転移動動作、ガス供給装置１０２による反応ガスの供給動作、排気ポンプ１０３による真空容器１０１内の真空排気動作（あるいは、真空容器１０１内の排気による圧力調整動作、及び、アンテナ用高周波電源１０５及び基板電極用高周波電源１０７による高周波電力の付加動作の夫々の動作の制御を互いに関連付けながら統括的な制御を行なう制御装置９が備えられている。このような制御装置９が備えられていることにより、プラズマ処理装置１００において、制御装置９により回転駆動装置１３２が制御されて、シャッター１３０が所定の角度だけ回転移動され、遮蔽位置Ａに確実に位置された状態でプラズマ処理が行なわれ、また、シャッター１３０が所定の角度だけ回転移動されて遮蔽解除位置Ｂに位置された状態にて、ゲート部１１０が開放されて、基板１１の搬入出を行なうことが可能となっている。また、このような制御装置９による回転駆動装置１３２の制御は、シャッター１３０が遮蔽位置Ａに位置された状態で、シャッター１３０の孔部１４１が、監視窓部１４０の形成位置と合致するように行なわれる。なお、図３に示すプラズマ処理装置１００の模式断面図においては、図の理解を容易なものとするため、制御装置９の表示を省略している。

このような構成のプラズマ処理装置１００においては、移載室１２０からゲート部１１０を通して真空容器１０１内への基板１１の搬入の際には、回転駆動装置１３２によりシャッター１３０を回転移動させて、遮蔽部１３０ａを遮蔽解除位置Ｂに位置させることで、ゲート部１１０を開放された状態とし、この状態において（すなわち、図３の状態において）、基板１１の搬入を行なうことができる。

その後、基板１１が搬入されて基板電極１０６上に載置されて保持されると、回転駆動装置１３２により駆動伝達体１３２ａを介してシャッター１３０を回転移動させて、遮蔽部１３０ａを遮蔽位置Ａに位置させる。これにより、ゲート部１１０とプラズマ発生領域Ｒとの間に遮蔽部１３０ａが位置された状態とされ、ゲート部１１０が遮蔽された状態（すなわち、図１の状態）とされる。それとともに、ゲート蓋部１１０ａが閉止されて、真空容器１０１が密閉された状態とされる。このような状態で、上述した手順でプラズマ処理が行なわれるが、ゲート部１１０はプラズマ発生領域Ｒから遮蔽されているため、当該プラズマ処理により生成される反応生成物がゲート部１１０に付着することを防止することができる。また、内壁１０１ａに形成された凹部であるゲート部１１０をこのようにシャッター１３０の遮蔽部１３０ａで遮蔽することにより、固体表面で囲まれたゲート部１１０の内部空間にてホロカソード放電が発生することを防止することができる。

さらに、真空容器１０１内でシャッター１３０を支持する軸受け部１３１及び駆動伝達体１３２ａと、プラズマ発生領域Ｒとの間に、シャッター１３０が位置されているため、軸受け部１３１及び駆動伝達体１３２ａに、反応生成物が付着することを防止することができる。これにより、軸受け部１３１や駆動伝達体１３２ａが駆動されるような場合であっても、反応生成物の付着量が抑制されているため、当該反応生成物の剥離によるパーティクルの発生を防止（あるいは抑制）することができる。なお、上述のプラズマ処理装置１００における夫々の動作の制御は、制御装置９により互いに関連付けられながら統括的な制御として行なわれる。

このようなプラズマ処理装置１００において、例えば、真空容器１０１内に反応ガスとして塩素ガスを、流量１００ｓｃｃｍ、圧力１Ｐａにて供給し、アンテナ用高周波電源より、高周波電力としてＶＨＦパワー１５００Ｗをアンテナ１０４に印加し、基板電極用高周波電源より、１００Ｗを基板電極１０６に印加して、基板１１としてシリコン基板（シリコン基板の表面にポリシリコン薄膜が堆積形成された基板）におけるポリシリコン薄膜に対してエッチングを行なった。この結果、圧力１Ｐａ、基板電極の温度が２０℃で、基板１１上４９点でのポリシリコンエッチングレートのウエハ面内均一性は±４．３％であった。これは、従来のプラズマ処理装置の場合における均一性±８．２％に比べて約４ポイントもの向上が見られた上に、シリコン基板の連続処理を行った場合、２５００枚を越えてもパーティクルの発生は認められなかった。

なお、上記説明においては、シャッター１３０の形状が、略円筒形状である場合について説明したが、このような場合にのみ限定されるものではない。このような場合に代えて、シャッター１３０が部分的な円筒形状を有しているような場合であってもよい。すなわち、シャッターは、遮蔽位置Ａに位置された場合にゲート部１１０を遮蔽し、遮蔽解除位置Ｂに位置された場合にゲート部１１０の上記遮蔽を解除する機能を少なくとも有していればよい。

さらに、このような場合に代えて、図４に示すように、円筒上部が半球形状を有しているようなシャッター２３０が用いられるような場合であってもよい。このようなシャッター２３０においては、シャッター１３０と同様に、遮蔽位置Ａに位置された際にゲート部１１０を遮蔽する遮蔽部２３０ａが形成されている。また、円筒上部が半球形状を有しているため、プラズマ処理の際に軸受け部１３１や駆動伝達体１３２ａをより確実に遮蔽することができ、反応生成物の付着抑制効果をさらに高めることができる。なお、このように円筒上部が半球形状を有しているような場合に代えて、図５に示すように、円筒下部が半球形状を有しているようなシャッター３３０が用いられるような場合であってもよい。シャッター３３０においては、遮蔽部３３０ａが形成されている部分以外の円筒状の側面には、その上部に円筒部分が残るように開口部３３０ｂが形成されており、当該円筒部分が軸受け部１３１により支持されることで、シャッター３３０の支持が可能となっている。

また、上記においては、ゲート部１１０への反応生成物の堆積を防止するためにシャッター１３０が用いられるような場合について説明したが、本実施形態はこのような場合にのみ限定されるものではなく、その他様々な形状を有する真空容器が備える凹部への反応生成物の堆積防止に適用することもできる。

また、上記においては、プラズマ処理装置１００において、アンテナ１０４にアンテナ用高周波電源１０５より１００ＭＨｚの高周波電力を供給する場合について説明したが、供給される電力の周波数はこのような場合にのみ限定されるものではなく、例えば、５０ＭＨｚ〜３ＧＨｚの範囲の周波数が用いられるような場合であってもよい。

上記第１実施形態によれば、以下のような様々な効果を得ることができる。

まず、真空容器１０１の内壁１０１ａに沿うような略円筒形状に形成されたシャッター１３０が真空容器１０１内に備えられ、このシャッター１３０の遮蔽部１３０ａが、遮蔽位置Ａに位置された場合にゲート部１１０をプラズマ発生領域Ｒから遮蔽可能であって、遮蔽解除位置Ｂに位置された場合にゲート部１１０を開放して、基板１１の搬入出を可能であることにより、ゲート部１１０が有する基板１１の搬入出の機能を阻害することなく、プラズマ処理の際に、ゲート部１１０への反応生成物の付着・堆積を防止することができる。従って、当該堆積された反応生成物の再飛散によるパーティクルの発生を防止することができ、高精度なプラズマ処理を行なうことができる。

また、内壁１０１ａに形成された凹部であるゲート部１１０を、プラズマ処理の際に遮蔽することで、固体表面で囲まれたゲート部１１０の内部空間にホロカソード放電が発生することを防止することができる。これにより、プラズマ処理の際にプラズマ発生領域Ｒに発生されるプラズマを均一なものとすることができ、より高精度なプラズマ処理を安定して行なうことが可能となる。

また、真空容器１０１の内壁１０１ａにおいて、ホロカソード放電の発生によりプラズマの均一化に大きく影響を与えるような大容量の凹部であるゲート部１１０をシャッター１３０により遮蔽し、上記プラズマの均一化への影響が比較的小さな小容量の凹部である監視窓部１４０を遮蔽しないことで、プラズマの均一化のために必要な部分の遮蔽のみを確実に行なうことができ、プラズマ均一化に寄与することができる。また、監視窓部１４０に合致するシャッター１３０の周面に孔部１４１を設けることで、監視窓部１４０の機能をシャッター１３０が阻害することを防止することができる。また、このようなことより、上記大容積部が、プラズマ処理の際に発生されるプラズマの均一性に影響を与える程度のホロカソード放電が発生されるような凹部であり、逆に、上記小容積部が、プラズマの均一性に影響を与えない程度のホロカソード放電を発生させる、あるいはホロカソード放電自体を発生させないような凹部であると言える。

また、シャッター１３０を真空容器１０１内において回転移動可能に支持する軸受け部１３１と上記回転移動を行なう駆動伝達体１３２ａは、共に真空容器１０１内に露出されているもののシャッター１３０によりプラズマ発生領域Ｒから遮蔽された状態とされているため、軸受け部１３１及び駆動伝達体１３２ａへの反応生成物の付着・堆積を防止することができる。従って、シャッター１３０の回転移動が行われて、軸受け部１３１及び駆動伝達体１３２ａが稼動されるような場合であっても、上記反応生成物の付着・堆積が防止されていることにより、パーティクルの発生量を抑制することができる。特に、このような軸受け部１３１や駆動伝達体１３２ａのようなシャッター１３０を支持あるいは駆動する部材への反応生成物の付着量は、基板に対するプラズマ処理の回数が増加するに従って増加し、これに伴って上記パーティクルの発生量も増加することより、繰り返してプラズマ処理を行なうことができないという従来の問題を解決し、連続したプラズマ処理を繰り返して行なうことを可能とし、高精度かつ効率的なプラズマ処理を行なうことができるプラズマ処理装置を提供することができる。

また、シャッター１３０の支持駆動機構が、真空容器１０１の底部に設けられているのではなく、側面の内壁１０１ａに軸受け部１３１及び駆動伝達体１３２ａとして備えられていることにより、真空容器１０１の容積の小型化（コンパクト化）及び製作コストの低減を図ることができる。また、このような小型化を図らないような場合であっても、基板電極１０６の周囲における底部に排気ポンプ１０３による排気孔を配置する等、真空容器１０１内の配置を有効に活用することができる。

（第２実施形態）
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、本発明の第２の実施形態にかかるプラズマ処理装置４００の模式的な構成を示す模式断面図を図６に示す。図６に示すように、プラズマ処理装置４００は、上記第１実施形態のプラズマ処理装置１００と比べて、真空容器１０１内に備えられたシャッター１３０のさらに内側に、シャッター１３０の内側表面の一部を、プラズマ発生領域Ｒから遮蔽するシャッター保護部４４０を備えている点において、異なる構成を有しているが、その他の構成については、プラズマ処理装置１００と同様な構成となっている。以下、この構成の異なる部分についてのみ説明するものとする。なお、以下の説明においては、その理解を容易なものとするため、図６のプラズマ処理装置４００において、図１に示すプラズマ処理装置１００と同じ構成の部材には、同じ参照番号を付している。また、図６は、プラズマ処理装置４００におけるシャッター１３０の遮断部１３０ａが、遮断位置Ａに位置されて、プラズマ処理が行われている状態を示しており、シャッター１３０の遮断部１３０ａが遮断解除位置Ｂに位置された状態のプラズマ処理装置４００を図７に示す。

図６に示すプラズマ処理装置４００において、真空容器１０１の内壁１０１ａの内側にはシャッター１３０が備えられており、シャッター１３０のさらに内側には、当該シャッター１３０の内側周面に沿うような略円筒形状を有するシャッター保護部４４０が備えられている。シャッター１３０は、シャッター保護部４４０と真空容器１０１の内壁１０１ａとの間の間隙において、回転駆動装置１３２により駆動されて、その回転移動を行なうことが可能となっている。このようにシャッター保護部４４０が配置されることにより、プラズマ発生領域Ｒに面するように配置されていたシャッター１３０の内側表面の一部を覆うことができ、プラズマ発生領域Ｒから遮蔽することが可能となっている。なお、シャッター１３０は回転移動可能に真空容器１０１内に支持されているのに対して、シャッター保護部４４０は、真空容器１０１内にて移動されることなく固定されている。また、シャッター１３０とシャッター保護部４４０との間の隙間寸法は、当該隙間への反応生成物の侵入を抑制するため、０．５ｍｍ以下程度の寸法とされていることが望ましい。

また、図６に示すように、シャッター保護部４４０におけるゲート部１１０に対応する部分には、ゲート部１１０における基板１１の搬入出を妨げることが無いように、開口部４４０ａが設けられている。また、同様に、シャッター保護部４４０における監視窓部１４０に対応する部分には、監視窓部１４０における監視機能を妨げることが無いように、開口部４４０ｂが設けられている。また、夫々の開口部４４０ａ及び４４０ｂの形成部分においては、シャッター保護部４４０は、シャッター１３０の表面を覆うことができないが、これらの開口部４４０ａ及び４４０ｂは、必要最小限度の大きさとなるように形成されているため、シャッター保護部４４０によるシャッター１３０の保護機能が大幅に低減することはない。

このような構成のプラズマ処理装置４００においては、移載室１２０からゲート部１１０を通して真空容器１０１内への基板１１の搬入の際には、回転駆動装置１３２によりシャッター１３０を回転移動させて、遮蔽部１３０ａを遮蔽解除位置Ｂに位置させることで、図７に示すように、シャッター保護部４４０の開口部４４０ａを通してゲート部１１０を開放された状態とし、この状態において、基板１１の搬入を行なうことができる。

その後、基板１１が搬入されて基板電極１０６上に載置されて保持されると、回転駆動装置１３２により駆動伝達体１３２ａを介してシャッター１３０を、シャッター保護部４４０と真空容器１０１の内壁１０１ａとの間の間隙にて回転移動させて、図６に示すように遮蔽部１３０ａを遮蔽位置Ａに位置させる。これにより、ゲート部１１０とプラズマ発生領域Ｒとの間に遮蔽部１３０ａが位置された状態とされ、ゲート部１１０が遮蔽された状態とされる。それとともに、ゲート蓋部１１０ａが閉止されて、真空容器１０１が密閉された状態とされる。このような状態で、上述した手順でプラズマ処理が行なわれるが、ゲート部１１０はプラズマ発生領域Ｒから遮蔽されているため、当該プラズマ処理により生成される反応生成物がゲート部１１０に付着することを防止することができる。また、内壁１０１ａに形成された凹部であるゲート部１１０をこのようにシャッター１３０の遮蔽部１３０ａで遮蔽することにより、固体表面で囲まれたゲート部１１０の内部空間にてホロカソード放電が発生することを防止することができる。

さらに、プラズマ処理の際には、シャッター１３０の内側表面の大半を、シャッター保護部４４０で覆っているため、シャッター１３０の表面への反応生成物の付着量を、著しく低減させることができる。このようにシャッター１３０の表面への反応生成物の付着量を低減させることで、真空容器１０１の内部で回転移動されるシャッター１３０の表面より、当該回転移動の際にシャッター１３０の表面から剥離して発生するパーティクルの量を著しく低減させることができる。また、反応生成物はシャッター保護部４４０に付着堆積されることとなるが、シャッター保護部４４０は、真空容器１０１内にて移動されることなく、固定されているため、堆積された反応生成物を再飛散させる可能性は低い。従って、基板１１に繰り返しプラズマ処理を行なうような場合であっても、均一なプラズマを発生しながら高精度なプラズマ処理をより安定して行なうことができる。

なお、上記においては、シャッター保護部４４０により、シャッター１３０の一部を覆うような場合について説明したが、このような場合に代えて、シャッター１３０の内側表面の略全面を覆うような場合であってもよい。ただし、このような場合であっても、夫々の開口部４４０ａ及び４４０ｂは必要である。また、シャッター保護部４４０の形状は、略円筒形状の場合のみに限られることなく、部分的な円筒形状等を有するような場合であってもよい。

なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。

本発明の第１実施形態にかかるプラズマ処理装置の模式断面図であり、遮蔽部が遮蔽位置に位置された状態を示す。図１のプラズマ処理装置が備えるシャッターの模式斜視図である。図１のプラズマ処理装置において、遮蔽部が遮蔽解除位置に位置された状態を示す模式断面図である。図２のシャッターの変形例にかかるシャッターの模式斜視図である。図２のシャッターのさらに別の変形例にかかるシャッターの模式斜視図である。本発明の第２実施形態にかかるプラズマ処理装置の模式断面図であり、遮蔽部が遮蔽位置に位置された状態を示す。図６のプラズマ処理装置において、遮蔽部が遮蔽解除位置に位置された状態を示す模式断面図である。従来のプラズマ処理装置の模式断面図であり、シャッターによりゲート空間が遮蔽されている状態を示す。図８のプラズマ処理装置において、シャッターによりゲート空間が開放されている状態を示す模式断面図である。

符号の説明

９制御装置
１１基板
１００、４００プラズマ処理装置
１０１真空容器
１０１ａ内壁
１０２ガス供給装置
１０３排気ポンプ
１０４アンテナ
１０５アンテナ用高周波電源
１０６基板電極
１０７基板電極用高周波電源
１０８導体リング
１０９プラズマトラップ
１１０ゲート部
１２０移載室
１３０シャッター
１３０ａ遮蔽部
１３１軸受け部
１３２回転駆動装置
１３２ａ駆動伝達体
１４０監視窓部
１４１孔部
４４０シャッター保護部
Ａ遮蔽位置
Ｂ遮蔽解除位置
Ｒプラズマ発生領域

Claims

基板（１１）に対するプラズマ処理が行なわれる処理室（１０１）と、上記処理室の内部に配置され、上記基板を保持する基板保持台（１０６）とを備え、上記処理室内を排気して所定の圧力に保ちながら、当該処理室内に反応ガスを導入してプラズマを発生させて、上記基板保持台に保持された上記基板に対するプラズマ処理を行なうプラズマ処理装置（１００、４００）において、
上記処理室の内壁（１０１ａ）に存在する凹部（１１０）を、上記プラズマ処理の際に上記処理室内部のプラズマ発生領域（Ｒ）から遮蔽するシャッター部（１３０、１３０ａ）と、
上記凹部と上記プラズマ発生領域との間の位置であり、上記凹部の遮蔽が可能な遮蔽位置（Ａ）と、上記処理室の内壁に沿って上記遮蔽位置より離間された位置であって、上記凹部の遮蔽を解除可能な遮蔽解除位置（Ｂ）との間にて、上記シャッター部を移動させる駆動装置（１３２）とを備え、
上記駆動装置における上記処理室内への露出部分であり、上記シャッター部へ駆動を伝達する駆動伝達部（１３２ａ）が、上記プラズマ処理の際に、上記プラズマ処理にて生成される反応生成物の当該駆動伝達部への付着を抑制するように、上記シャッター部により上記プラズマ発生領域から遮蔽され、
上記処理室は、上記凹部を有する略円筒形状の内壁を有し、
上記シャッター部は、上記処理室の内壁に沿った略円筒形状又は部分的な略円筒形状を有し、
上記処理室内部に固定されて、上記凹部を覆うことなく、上記遮蔽位置に位置された状態の上記シャッター部の一部を覆い、上記遮蔽位置に位置された状態における上記シャッター部の上記一部を上記プラズマ発生領域から遮蔽して、上記反応生成物の当該シャッター部の上記一部への付着を抑制するシャッター保護部（４４０）をさらに備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
上記シャッター保護部は、上記略円筒形状を有する上記処理室の内壁に沿った略円筒形状又は部分的な略円筒形状を有し、
上記シャッター保護部と上記処理室の内壁との間の間隙において、上記駆動装置により上記シャッター部が移動される請求項１に記載のプラズマ処理装置。