JP4470970B2

JP4470970B2 - プラズマ処理装置

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Publication number: JP4470970B2
Application number: JP2007200114A
Authority: JP
Inventors: 俊樹高橋
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2007-07-31
Filing date: 2007-07-31
Publication date: 2010-06-02
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Description

本発明は、半導体ウエハ等の被処理体にプラズマを用いた成膜処理やエッチング処理等のプラズマ処理を施すためのバッチ式のプラズマ処理装置に関する。

一般に、半導体集積回路を製造するためにはシリコン基板等よりなる半導体ウエハに対して、成膜処理、エッチング処理、酸化処理、拡散処理、改質処理、自然酸化膜の除去処理等の各種の処理が行われる。このような半導体ウエハに対して上述したような処理を施すには、半導体ウエハに対して１枚ずつ処理を行う枚葉式の処理装置や複数枚の半導体ウエハに対して一度に同時に処理を施すバッチ式の処理装置が知られている。

ところで、最近にあっては半導体集積回路の更なる高集積化及び高微細化の要求が強くなされている。このような状況下において、ドープした不純物のプロファイルの変化を防止したり、低誘電率絶縁膜に代表される層間絶縁膜等の膜質劣化を防止したり、下層の積層膜の耐熱温度の制限などに対応するために、ウエハ温度をより低温で処理することが求められ、その対応策の１つとしてプラズマのアシストによりウエハ温度を低くしても上記各種の処理を十分に行うようにしたプラズマ処理装置が多用されている。

この場合、枚葉式のプラズマ処理装置としては、例えば特許文献１、２等に開示された処理装置が知られており、例えば平行平板式の電極間に高周波電力を印加してプラズマを発生し、このプラズマにより処理ガスを活性化させて比較的低温で所定の成膜処理やエッチング処理等を施すようになっている。

またバッチ式のプラズマ処理装置としては、例えば特許文献３〜５等に開示された処理装置が知られている。特許文献３及び４のプラズマ処理装置は、ウエハを等ピッチで配列した縦型の処理容器の側面に、その周方向に沿って複数の電極を配置し、これらの間に高周波電力を印加してプラズマを発生するようになっている。

また、特許文献５のプラズマ処理装置では縦長の石英製の処理容器の一側に、その高さ方向に沿ってプラズマ発生部を設け、ここで発生したプラズマを処理容器内へ横方向から供給しつつ処理ガスを活性化して、半導体ウエハの表面に成膜等の所定のプラズマ処理を施すようになっている。

特開２００４−２８５４６９号公報特開２００５−６４０１７号公報特開平２−１５９０２７号公報特開平３−２２４２２２号公報

ところで、上述したような枚葉式のプラズマ処理装置では、半導体ウエハを１枚ずつ処理することから１枚毎の処理速度はかなり高速化することができるが、処理容器の大きさにもよるが一度のバッチ処理の枚数と同じ枚数のウエハを処理する時の処理速度と比較すると、そのスループットはバッチ式の処理の場合よりも若干低下してしまう、といった問題があった。

また特許文献３及び４に示すプラズマ処理装置では、処理容器の側面に複数の電極を配置することから、構造自体がかなり複雑化する、といった問題があるのみならず、プラズマの分布に関しては電極の中心と端部との間でプラズマ密度の違いが発生するために処理容器内で均一なプラズマ密度を得ることが難しい、という問題があった。

更に、特許文献５に示すバッチ式のプラズマ処理装置の場合には、前述したように処理容器の一側からウエハ表面に沿って平行にプラズマにより活性化されたガスを流すようにしていることから、ウエハ表面内においてプラズマ密度の不均一分布が発生し易くなり、この結果、チャージアップダメージが発生して製品歩留まりを低下させる原因になっていた。

本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、枚葉式の装置とバッチ式の装置の両者の利点を併せ持ち、スループットが高いのみならず、製品の歩留まりも高くすることが可能なバッチ式のプラズマ処理装置を提供することにある。

請求項１に係る発明は、複数枚の被処理体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、一端が閉じられると共に他端が開口部となって上下方向に起立され、誘電体により筒体状に形成された処理容器と、前記複数枚の被処理体を保持すると共に前記開口部側より前記処理容器内へ収容される保持手段と、前記保持手段を前記処理容器内に対して搬入及び搬出するローディング機構と、前記ローディング機構に設けられて前記開口部側を気密に閉じる蓋部と、前記処理容器内へガスを導入するガス導入手段と、前記処理容器内の雰囲気を排気する排気系と、前記処理容器の閉じられた一端である天井部の外側の上面側に設けた電極と、前記蓋部に設けた電極と、前記２つの電極の内のいずれか一方の電極にプラズマ発生用の高周波電力を印加する高周波電源と、を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置である。

このように、筒体状の処理容器の両端に電極を設けて、一方の電極に高周波電力を印加してプラズマを発生させ、このプラズマにより複数の被処理体を処理するようにしたので、枚葉式の装置とバッチ式の装置の両者の利点を併せ持ち、スループットが高いのみならず、製品の歩留まりも高くすることができる。

この場合、例えば請求項２に記載したように、前記２つの電極の内の他方の電極は接地されている。
また例えば請求項３に記載したように、前記処理容器の外周側には前記被処理体を加熱する加熱手段が設けられている。
また例えば請求項４に記載したように、前記蓋部は前記蓋部に設けた電極を兼用している。
また例えば請求項５に記載したように、前記蓋部の前記処理容器内に晒される表面には絶縁部材が設けられる。

また例えば請求項６に記載したように、前記ガス導入手段は、ガス導入ノズルを有している。
また例えば請求項７に記載したように、前記処理容器の開口部側には、筒体状になされた金属製のマニホールド部が連設されている。
また例えば請求項８に記載したように、前記マニホールド部には、排気口を有するリング状の排気空間が形成されている。
また例えば請求項９に記載したように、前記マニホールド部には、導入されたガスを拡散させるリング状のガス拡散空間が形成されている。

また例えば請求項１０に記載したように、前記保持手段は、回転可能になされている。
また例えば請求項１１に記載したように、前記蓋部は、前記処理容器内に向けて突起状になされた凸部を有している。
また例えば請求項１２に記載したように、前記処理容器の一端は平面状に形成されている。

また例えば請求項１３に記載したように、前記処理容器の一端は曲面状に形成されている。
また例えば請求項１４に記載したように、前記処理容器は単管構造になされている。
また例えば請求項１５に記載したように、前記処理容器は、内筒と外筒とよりなる２重管構造になされている。

本発明に係るプラズマ処理装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
筒体状の処理容器の両端に電極を設けて、一方の電極に高周波電力を印加してプラズマを発生させ、このプラズマにより複数の被処理体を処理するようにしたので、枚葉式の装置とバッチ式の装置の両者の利点を併せ持ち、スループットが高いのみならず、製品の歩留まりも高くすることができる。

以下に、本発明に係るプラズマ処理装置の好適な一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係るプラズマ処理装置の一例を示す断面図、図２は処理容器内から半導体ウエハを搬出した状態、或いは搬入前の状態を示す図である。

図示するように、このプラズマ処理装置２は、石英等の誘電体により成形された円筒体状の処理容器４を有している。この処理容器４は、上下方向に起立されており、円筒体状の内筒４Ａと、この外周に同心円状に配置された円筒体状の外筒４Ｂとにより構成されている。そして、上記内筒４Ａは上下端が共に開口され、上記外筒４Ｂは下端が開口されると共に、上端は閉じられて天井部６となっている。従って、この処理容器４の下端は開口部８（図２参照）となっている。また天井部６は、平坦になされており、その上面は平面状になっている。そして、天井部６の厚さは、耐圧性を持たせるために例えば２０ｍｍ程度に設定されている。

上記処理容器４の全体は、この下部に設けた円筒体状の金属製のマニホールド部１０により支持されている。具体的には、このマニホールド部１０は例えばステンレススチール等の金属よりなり、この周辺部はベースプレート１２により支持される。このベースプレート１２の上端部分に、Ｏリング等のシール部材１４を介して上記外筒４Ｂの下端部を気密に設置してこの外筒４Ｂを支持している。

また、このマニホールド部１０の高さ方向中央の内側には、その内方に向けて突出されたリング状の支持部１６が形成されており、この支持部１６上に上記内筒４Ａの下端部を設置してこの内筒４Ａを支持している。そして、このマニホールド部１０には、上記内筒４Ａと外筒４Ｂとの間の間隙１８に連通させるようにして、この周方向に沿ってリング状になされた排気空間２０が形成されており、後述するように処理容器４内の雰囲気を偏りなく均等に排気するようになっている。

またマニホールド部１０の下端は開口されて開口部となっており、その周辺部にはリング状にフランジ部２２が形成されている。そして、この処理容器４の下端の開口部側、より詳しくはこのマニホールド部１０の下端の開口部には、Ｏリング等のシール部材２４を介して蓋部２６が気密に着脱可能に取り付けられている。ここでは、この蓋部２６の全体は、例えばステンレススチール等の金属により形成されると共に接地されており、電極である下部電極２８として兼用されている。

この蓋部２６は、ローディング機構３０のアーム３０Ａの先端に支持されている。このローディング機構３０は、ここでは例えばボートエレベータのような昇降機構よりなり、このローディング機構３０を駆動することにより、図２にも示すように上記蓋部２６を昇降できるようになっている。

また上記蓋部２６の中央部は、上記処理容器４内へ向けて、ここでは上方に向けて突起上に成型されて上面が平坦になされた凸部３２を有している。そして、この蓋部２６の凸部３２の中心部を貫通するように回転軸３４が設けられると共に、この回転軸３４の貫通部には、この回転軸３４の回転を許容しつつ処理容器４内の気密性を維持するためのシール部材として例えば磁性流体シール３６が設けられている。そして、この回転軸３４の下端は回転モータ３８に連結されてこれを回転すると共に、この回転軸３４の上端にはボート台４０が連結されている。

そして、このボート台４０上に、複数枚の被処理体である半導体ウエハＷを保持するための保持手段４２が設置されている。この保持手段４２は、例えば石英製のウエハボート４４よりなり、上下に配置した石英製の天板４４Ａと底板４４Ｂとの間に例えば３本の石英製の支柱４６を掛け渡し、この支柱４６に所定のピッチ、例えば１ｃｍのピッチでウエハ支持溝（図示せず）を形成し、このウエハ支持溝にウエハＷの周辺部を支持させることで、上述のようにウエハＷを所定のピッチで多段に支持できるようになっている。

このウエハＷの枚数は特に限定されないが、例えば２５〜３０枚程度である。これによって、上記ローディング機構３０を駆動して昇降させることにより、上記半導体ウエハＷは上記ウエハボート４４に支持された状態で、処理容器４内に対してこの下方より搬入及び搬出（ローディング及びアンローディング）されるようになっている。また、上記蓋部２６がマニホールド部１０の下端の開口部を閉じた状態では、この蓋部２６とマニホールド部１０の内壁及び支持部１６とで区画される領域にリング状のガス拡散空間４８を形成するようになっている。

そして、このマニホールド部１０には、この中へガスを導入するガス導入手段５０が設けられている。具体的には、このガス導入手段５０は、上記マニホールド部１０の側壁を貫通するようにして設けた例えば石英製のガス導入ノズル５２を有しており、このガス導入ノズル５２のガス噴出口５２Ａは上記リング状のガス拡散空間４８に臨ませて設けられ、流量制御しつつ導入したガスをこのガス拡散空間４８に沿って拡散し得るようになっている。図示例では代表として１本のガス導入ノズル５２しか図示していないが、用いるガスの種類等に応じてノズルは必要な本数だけ設けられるのは勿論である。

また、ここではプラズマから保護のために、上記マニホールド部１０の内面及び蓋部２６の内面であって処理容器４内に晒される表面には、絶縁部材５４、５６が形成されている。この絶縁部材５４としては、例えば薄い石英板を用いてもよいし、絶縁性薄膜を貼り付けるようにしてもよい。また上記排気空間２０を区画するマニホールド部１０の区画壁には排気口５８が形成されており、この排気口５８には、排気系６０が設けられている。この排気系６０は、上記排気口５８に接続された排気路６２に圧力調整弁６４や真空ポンプ６６等を順次介設して構成されており、上記処理容器４内の雰囲気を真空引きして所定の圧力に維持するようになっている。

そして、上記処理容器４の外周側には、上記半導体ウエハＷを加熱するための加熱手段６８が設けられている。この加熱手段６８は、円筒体状に成形された断熱材７０と、この断熱材７０の内側に設けられた加熱ヒータ線７２とよりなり、ウエハＷの収容領域の側面全体を囲むようになっている。尚、プラズマによる熱で上記ウエハＷを所定の温度まで加熱できる場合には、上記加熱手段６８を設ける必要はない。

更に、上記処理容器４の平坦な天井部６の上面側には電極として上部電極７４が設けられている。この上部電極７４は、例えばアルミニウム合金やステンレススチール等の金属により薄い円板状に成形されており、この電極７４の直径はウエハＷの直径よりも少し大きなサイズに設定されている。そして、この上部電極７４には途中にインピーダンス整合用のマッチング回路７６が介設された配線７８を介してプラズマ発生用の高周波電源８０に接続されており、上記上部電極７４に高周波電力を印加するようになっている。

この高周波電力の周波数としては、例えば１３．５６ＭＨｚを用いることができるが、他に４０ｋＨｚ、４００ｋＨｚ等も用いることができる。ここで上記蓋部２６を兼用する下部電極２８の凸部３２の上面と上記上部電極７４との間の距離は、処理容器４内にプラズマを発生させることができるような距離であるならば、特に限定されないが、一例として４０〜５０ｃｍ程度の範囲内に設定するのがよい。また、用いる半導体ウエハＷのサイズは直径が３００ｍｍ（１２インチ）のものや２００ｍｍ（８インチ）のもの等を用いることができ、そのサイズに対応して処理容器４の直径の大きさも設定されることになる。そして、この処理容器４の全体を覆うようにして、高周波を遮断する高周波（電磁）シールド（図示せず）が設けられており、安全性を確保するようになっている。

次に、以上のように構成されたプラズマ処理装置２の動作について説明する。
まず、図２に示すようにローディング機構３０は下方に降下された状態となっており、保持手段４２であるウエハボート４４と蓋部２６とは一体的に処理容器４内から下方に搬出されてアンロード状態になっている。

この状態で、上記ウエハボート４４に未処理の半導体ウエハＷを多段に移載して保持させたならば、上記ローディング機構３０を駆動してこのアーム３０Ａを上昇させる。これにより、蓋部２６とウエハＷを保持するウエハボート４４とを一体的に上昇させて、このウエハボート４４をマニホールド部１０の下端開口部より予め所定の温度に加熱されている処理容器４内へ搬入し、ローディングを行う。上記ウエハボート４４のローディングが完了した時には、上記マニホールド部１０の下端開口部は蓋部２６により気密に密閉されることになる。

この処理容器４内は、排気系６０の真空ポンプ６６により常時真空引きされており、上記ローディングが完了したならば、加熱手段６８の加熱ヒータ線７２によりウエハＷを所定のプロセス温度に維持し、ガス導入手段５０のガス導入ノズル５２より必要なガスを流量制御しつつ処理容器４内へ導入し、回転モータ３８によりウエハボート４４を回転する。

これと同時に、高周波電源８０から高周波電力が供給されて、この高周波電力は天井部６の上面に設けた上部電極７４と蓋部２６として兼用される下部電極２８との間に印加され、これにより処理容器４内にプラズマが発生されることになる。

ここで上記上部電極７４と下部電極２８とで容量結合された平行平板型の電極となり、処理容器４内の全体に亘ってプラズマが発生し、ウエハＷに対して所定のプラズマ処理、例えばプラズマ成膜処理やプラズマエッチング処理やプラズマアッシング処理等が施されることになる。この場合、処理容器４内にはプラズマが略均一に形成されるので、ウエハＷに対するチャージアップダメージの発生を抑制して製品の歩留まりを高くすることができ、しかもスループットを向上させることができる。特に、ここでは蓋部２６に凸部３２を形成することにより、この下部電極２８と上部電極７４との間の距離をできるだけ短くしてプラズマを発生し易くしているので、処理容器４内におけるプラズマを効率的に発生させることができる。

またガス導入ノズル５２から導入されたガスは、マニホールド部１０と蓋部２６の周辺部との間で区画形成されたリング状のガス拡散空間４８内をその周方向へ拡散しつつ、処理容器４の内筒４Ａ内を均等に上昇して回転するウエハＷと接触し、処理容器４内の天井部６に到達したガスは折り返して、上記内筒４Ａと外筒４Ｂとの間の間隙１８内を流下し、その後、マニホールド部１０に設けた排気口５８を介して排気系６０により排出される。ここで、上記内筒４Ａと外筒４Ｂとの間の間隙１８の下端には、リング状の排気空間２０を設けているので、上記ガス拡散空間４８の機能と相まってウエハＷの収容領域内の雰囲気を均等に流して排出することができる。

また、マニホールド部１０の内面や蓋部２６の内面には、保護用の絶縁部材５４、５６が設けられているので、上記金属製のマニホールド部１０や蓋部２６がプラズマにより損傷を受けたり、異常放電が発生することを防止することができる。

また、このプラズマ処理時のウエハＷのプロセス温度は、プラズマによるアシスト効果により低温化させることができ、プロセスの種類にもよるが例えばプラズマ成膜処理に関しては室温、例えば２５℃程度まで低温化させることができる。

このように、本発明によれば、筒体状の処理容器４の両端に電極、例えば下部電極２８と上部電極７４とを設けて、一方の電極、例えば上部電極７４に高周波電力を印加してプラズマを発生させ、このプラズマにより複数の被処理体を処理するようにしたので、枚葉式の装置とバッチ式の装置の両者の利点を併せ持ち、スループットが高いのみならず、製品の歩留まりも高くすることができる。

ここで上記したように構成したプラズマ処理装置２において、プラズマの形成の可否について実験を行ったところ、処理容器４内の全体に亘ってプラズマが発生することを確認することができた。この時の各部の寸法やプロセス条件は以下の通りである。
内筒４Ａの直径：３３０〜３５０ｍｍ
外筒４Ｂの直径：４００〜４５０ｍｍ
電極２８、７４間の距離：８００〜１０００ｍｍ
ガス種：Ｎ_２
圧力：０．５Ｔｏｒｒ（６６．７Ｐａ）
高周波電力：１００ワット

＜成膜の評価＞
次に、上記したプラズマ処理装置を用いて実際にプラズマ成膜処理を行ったので、その時の評価結果について図３及び図４を参照して説明する。ここではガスとしてＮＨ_３とＳｉＨ_４とＮ_２と用いてシリコン窒化膜を成膜した。図３は成膜の評価を行う時の支持板に対する評価用のウエハの載置位置を説明するための図、図４はウエハ表面における膜厚の分布を示すグラフである。

上記成膜の評価に際しては、図３に示すように直径が３００ｍｍのウエハ対応の大きさでウエハボート４４の支柱４６に直径３００ｍｍの支持板８２を支持させ、この支持板８２上に片側に偏心させて直径が２００ｍｍの評価用のウエハＷを載置して成膜処理を行った。この時の膜厚はＸ方向とこれに直交するＹ方向について測定した。

プロセス条件は以下の通りである。
プロセス温度：２５℃
プロセス圧力：０．０１Ｔｏｒｒ（真空ポンプで引き切り）
ガス流量：ＮＨ_３／ＳｉＨ_４／Ｎ_２＝２０／２５／５０ｓｃｃｍ
高周波電力：２００ワット
成膜時間：１５分

図４から明らかなように、Ｘ方向の−１００ｍｍの近傍、すなわち支持板８２の周辺部では膜厚が２６００Å程度の厚い薄膜が形成されたが、それ以外ではＸ方向及びＹ方向共に安定した膜厚の薄膜が形成されている。
上記膜厚の測定の結果、Ｘ方向の成膜レートは１６．８Å／ｍｉｎ（面内均一性：±２５２．３％）であり、Ｙ方向の成膜レートは５．６Å／ｍｉｎ（面内均一性：±６６．８％）であった。上記の結果、膜厚の面内均一性は不十分ではあるが、薄膜（シリコン窒化膜）を十分に堆積することができることを確認することができた。

＜成膜の圧力依存性の評価＞
次に、上記したプラズマ処理装置を用いて成膜（シリコン窒化膜）の圧力依存性について実験を行ったので、その評価結果について図５を参照して説明する。図５はウエハ上のＸ方向及びＹ方向における膜厚を示すグラフである。ここでウエハ上の位置については図３にて説明した場合と同じである。

プロセス条件は以下の通りである。
プロセス温度：２５℃
プロセス圧力：０．０１Ｔｏｒｒ（引き切り）、０．０５Ｔｏｒｒ、０．１Ｔｏｒｒ、０．５０Ｔｏｒｒ
ガス流量：ＮＨ_３、ＳｉＨ_４、Ｎ_２＝２０／２５／５０ｓｃｃｍ
高周波電力：２００ワット
成膜時間：１５分

図５（Ａ）はウエハのＸ方向における膜厚分布を示し、図５（Ｂ）はウエハのＹ方向における膜厚分布を示している。まず、図５（Ａ）に示すように、圧力が０．５Ｔｏｒｒの場合にはウエハ表面に成膜されない部分が散在しており、成膜状態が好ましくないのに対して、圧力が０．０１〜０．１０Ｔｏｒｒの場合には膜厚の面内均一性は良好ではないが、十分な厚さで薄膜を形成できることを確認することができた。

また図５（Ｂ）に示す場合にも、圧力が０．５Ｔｏｒｒの場合にはウエハ表面に成膜がほとんどなされていないが、圧力が０．０１〜０．１０Ｔｏｒｒの場合にはウエハの一側のエッジ部を除いて、十分な厚さで薄膜を形成できることを確認することができた。

尚、上記実施例ではガス導入手段５０のガス導入ノズル５２は短いストレート管を用いてリング状のガス拡散空間４８内へガスを導入するようにしたが、これに限定されず、ガス導入ノズルとして分散形のガス導入ノズルを用いてもよい。図６はこの分散形のガス導入ノズルを設けた時の状態を示す部分構成図である。図６に示すように、ここではガス導入ノズル５２はＬ字状に屈曲されて上方に延びて、ウエハボート４４の高さ方向に沿って設けられている。そして、このガス導入ノズル５２には、その高さ方向に沿って多数のガス噴出口５２Ａが所定のピッチで形成されており、これより各ウエハＷに向けて水平方向からガスを噴出して供給するようにしている。これによれば、各ウエハＷに対して均等にガスを供給することができるので、プラズマ処理の面間均一性を向上させることができる。

また上記実施例において、処理容器４としては内筒４Ａと外筒４Ｂとよりなる２重管構造の処理容器４を例にとって説明したが、これに限定されず、単管構造の処理容器にも本発明を適用することができる。図７は単管構造の処理容器を用いたプラズマ処理装置を示す構成図である。尚、図１に示す構成部分と同一構成部分には同一参照符号を付してある。

図７に示すように、ここでは処理容器４としては内筒４Ａを設けておらず、外筒４Ｂだけとなっており、単管構造になされている。この内筒４Ａを設けていないので、内筒４Ａの下端部を支持していた支持部１６（図１参照）は不要となる。

そして、この場合には処理容器４内のガス流の上流側へガスを供給する必要があることから、ガス導入手段５０のガス導入ノズル５２はＬ字状に屈曲されて上方に延び、ウエハボート４４に沿って設けられる。そして、このガス導入ノズル５２の上端先端部にガス噴出口５２Ａを設けて処理容器４内の略天井部に向けてガスを供給するようになっている。ここで供給されたガスは処理容器４内をウエハＷを接触しつつ流下してマニホールド部１０に設けた排気口５８から排出されることになる。

また上記単管構造の場合には、マニホールド部１０も石英により形成し、これを上方の処理容器４側と一体構造にするようにしてもよい。また、上記各実施例においては、処理容器４の天井部６を平面形状に形成したが、これに限定されず、曲面状に形成するようにしてもよい。図８は上端が曲面状に成形された処理容器の一例を示す部分構成図である。

図８に示すように、この場合には、処理容器４の天井部６は曲面状に形成されている。この曲面形状としてはドーム状、或いは半球殻状に形成することができる。この場合には、上部電極７４も上記曲面に沿うように同じ曲率の曲面形状に成形する。

これによれば、天井部６を曲面形状にすることにより、処理容器４自体の耐圧性が向上するので、平坦状の天井部と比較してこの天井部６の厚さを薄くすることができる。
更には、上記各実施例においては、ウエハボート４４をボート台４０上に直接載置する構造としたが、これに限定されず、ボート台４０上に例えば石英製の保温筒を介して上記ウエハボート４４を載置するようにしてもよい。

また、ここでは処理容器４を上下方向に起立させて縦置きした場合のプラズマ処理装置を例にとって説明したが、これに限定されず、処理容器４を横置きした横置き型のプラズマ処理装置にも本発明を適用することができる。
また、ここでは被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、これに限定されず、ガラス基板、ＬＣＤ基板、セラミック基板等にも本発明を適用することができる。

本発明に係るプラズマ処理装置の一例を示す断面図である。処理容器内から半導体ウエハを搬出入前後の状態を示す図である。成膜の評価を行う時の支持板に対する評価用のウエハの載置位置を説明するための図である。ウエハ表面における膜厚の分布を示すグラフである。ウエハ上のＸ方向及びＹ方向における膜厚を示すグラフである。分散形のガス導入ノズルを設けた時の状態を示す部分構成図である。単管構造の処理容器を用いたプラズマ処理装置を示す構成図である。上端が曲面状に成形された処理容器の一例を示す部分構成図である。

符号の説明

２プラズマ処理装置
４処理容器
４Ａ内筒
４Ｂ外筒
６天井部
１０マニホールド部
２０排気空間
２６蓋部
２８下部電極（電極）
３０ローディング機構
３２凸部
４２保持手段
４４ウエハボート
４８ガス拡散空間
５０ガス導入手段
５２ガス導入ノズル
５４，５６絶縁部材
６０排気系
６４圧力調整弁
６６真空ポンプ
６８加熱手段
７４上部電極（電極）
８０高周波電源
Ｗ半導体ウエハ（被処理体）

Claims

複数枚の被処理体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、
一端が閉じられると共に他端が開口部となって上下方向に起立され、誘電体により筒体状に形成された処理容器と、
前記複数枚の被処理体を保持すると共に前記開口部側より前記処理容器内へ収容される保持手段と、
前記保持手段を前記処理容器内に対して搬入及び搬出するローディング機構と、
前記ローディング機構に設けられて前記開口部側を気密に閉じる蓋部と、
前記処理容器内へガスを導入するガス導入手段と、
前記処理容器内の雰囲気を排気する排気系と、
前記処理容器の閉じられた一端である天井部の外側の上面側に設けた電極と、
前記蓋部に設けた電極と、
前記２つの電極の内のいずれか一方の電極にプラズマ発生用の高周波電力を印加する高周波電源と、
を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
前記２つの電極の内の他方の電極は接地されていることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
前記処理容器の外周側には前記被処理体を加熱する加熱手段が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のプラズマ処理装置。
前記蓋部は前記蓋部に設けた電極を兼用していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
前記蓋部の前記処理容器内に晒される表面には絶縁部材が設けられることを特徴とする請求項４記載のプラズマ処理装置。
前記ガス導入手段は、ガス導入ノズルを有していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
前記処理容器の開口部側には、筒体状になされた金属製のマニホールド部が連設されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
前記マニホールド部には、排気口を有するリング状の排気空間が形成されていることを特徴とする請求項７記載のプラズマ処理装置。
前記マニホールド部には、導入されたガスを拡散させるリング状のガス拡散空間が形成されていることを特徴とする請求項７又は８記載のプラズマ処理装置。
前記保持手段は、回転可能になされていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
前記蓋部は、前記処理容器内に向けて突起状になされた凸部を有していることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
前記処理容器の一端は平面状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
前記処理容器の一端は曲面状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
前記処理容器は単管構造になされていることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
前記処理容器は、内筒と外筒とよりなる２重管構造になされていることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。