JP5740203B2 - プラズマ処理装置及びその処理ガス供給構造 - Google Patents

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Description

本発明は、プラズマ処理装置及びその処理ガス供給構造に関する。
従来から、半導体装置の製造分野等においては、半導体ウエハ等の基板に、成膜処理やエッチング処理等の処理を行う装置として、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）を用いるプラズマ処理装置が知られている。
ＩＣＰを用いたプラズマ処理装置の処理ガス供給構造としては、処理室の上部に高周波コイルを設けたプラズマ処理装置では、例えば、基板の周囲の、高周波コイルと基板の間の空間に、環状の中空管からなる処理ガス供給機構を設け、中空管の内側に設けた複数のガス吹き出し口から基板の上部の空間に処理ガスを噴出させる方式のものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
また、処理室の側壁部に高周波コイルを設けたプラズマ処理装置では、例えば、処理室の上部中央から基板の上部の空間に処理ガスを噴出させる方式のものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
上記の処理ガス供給構造は、いずれも穴やスリットの開口によるノズル状の構造を用いた方式である。処理室の上部に高周波コイルを設けたプラズマ処理装置の場合、基板の上部にガス導入するための大きな構造物が存在すると、その構造物に遮られるように基板の処理状態が不均一になる虞がある。また、基板の上部、かつ、高周波コイルの下部にガス拡散室を設けた構成とした場合は、この空間での放電現象を防止する対策が必要となる。このため、ガスを噴出させる部位は、基本的に基板の中央部および外周部に制約されていた。
特開２００１−８５４１３号公報 特許第３８４５１５４号公報
上述したとおり、従来のプラズマ処理装置及びその処理ガス供給構造では、ガスを噴出させる部位が制約されるため、処理ガスの供給状態を制御して処理の面内均一性を向上させることが難しいという問題があった。
本発明は、上記従来の事情に対処してなされたもので、従来に比べて処理の面内均一性の向上を図ることのできるプラズマ処理装置及びその処理ガス供給構造を提供しようとするものである。
本発明のプラズマ処理装置は、処理チャンバー内に誘導結合プラズマを発生させて前記処理チャンバー内に収容された基板の処理を行うプラズマ処理装置であって、前記処理チャンバーの上部開口を覆うように設けられた誘電体窓と、前記処理チャンバー外側で、前記誘電体窓の上部に配設された高周波コイルと、前記誘電体窓の下面に設けられたガス供給機構と、前記ガス供給機構に処理ガスを導入する処理ガス導入部と、前記誘電体窓及び前記ガス供給機構を支持する上蓋と、を備え、前記上蓋は、その内部に処理ガス導入路が形成され、前記処理ガス導入路と連通して前記処理ガス導入部が接続され、前記ガス供給機構は、複数の板体を積層した積層体からなり、前記板体には処理ガスの吐出部となる位置に透孔が形成され、前記板体と板体との間には、径方向に沿った溝からなり、前記透孔の縁部に開口する、複数の溝状ガス流路が形成され、前記板体の外周端部には、前記溝状ガス流路に連通し、該板体の周方向に沿ってガス流路となる環状溝が形成され、前記環状溝に前記処理ガス導入路が連通し、前記溝状ガス流路は、前記高周波コイルに直交するように設けられていることを特徴とする。
本発明のプラズマ処理装置の処理ガス供給構造は、内部に誘導結合プラズマを発生させる処理チャンバー内に処理ガスを供給するプラズマ処理装置の処理ガス供給構造であって、前記処理チャンバーの上部開口を覆うように設けられた誘電体窓と、前記処理チャンバー外側で、前記誘電体窓の上部に配設された高周波コイルと、前記誘電体窓の下面に設けられたガス供給機構と、前記ガス供給機構に処理ガスを導入する処理ガス導入部と、前記誘電体窓及び前記ガス供給機構を支持する上蓋と、を備え、前記上蓋は、その内部に処理ガス導入路が形成され、前記処理ガス導入路と連通して前記処理ガス導入部が接続され、前記ガス供給機構は、複数の板体を積層した積層体からなり、前記板体には処理ガスの吐出部となる位置に透孔が形成され、前記板体と板体との間には、径方向に沿った溝からなり、前記透孔の縁部に開口する、複数の溝状ガス流路が形成され、前記板体の外周端部には、前記溝状ガス流路に連通し、該板体の周方向に沿ってガス流路となる環状溝が形成され、前記環状溝に前記処理ガス導入路が連通し、前記溝状ガス流路は、前記高周波コイルに直交するように設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、従来に比べて処理の面内均一性の向上を図ることのできるプラズマ処理装置及びその処理ガス供給構造を提供することができる。
本発明の第１実施形態に係るプラズマエッチング装置の構成を示す図。 図１のプラズマエッチング装置の要部構成を拡大して示す縦断面図。 本発明の第２実施形態に係るプラズマエッチング装置の構成を示す図。 図３のプラズマエッチング装置の要部構成を拡大して示す縦断面図。 本発明の第３実施形態に係るプラズマエッチング装置の構成を示す図。 図５のプラズマエッチング装置の要部構成を拡大して示す縦断面図。 本発明の第４実施形態に係るプラズマエッチング装置の構成を示す図。 図７のプラズマエッチング装置の要部構成を拡大して示す縦断面図。 本発明の第５実施形態に係るプラズマエッチング装置の構成を示す図。 図９のプラズマエッチング装置の要部構成を示す図。 図９のプラズマエッチング装置の要部構成を示す図。 図９のプラズマエッチング装置の要部構成を示す図。 図９のプラズマエッチング装置の要部構成を示す図。 本発明の第６実施形態に係るプラズマエッチング装置の要部構成を示す図。
以下、本発明の詳細を、図面を参照して実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係るプラズマ処理装置としてのプラズマエッチング装置１の構成を模式的に示す図である。同図に示すように、プラズマエッチング装置１は、処理チャンバー１０を具備している。処理チャンバー１０は、表面を陽極酸化処理されたアルミニウム等から略円筒状に構成されており、上部に開口を有する容器状に形成された処理チャンバー本体１１と、この処理チャンバー本体１１の上部開口を覆うように配設された上蓋１２とからその主要部が構成されている。
上蓋１２には、石英等からなる誘電体窓１３が設けられており、処理チャンバー１０の外側の、誘電体窓１３の上部近傍に位置するように、高周波コイル１４が設けられている。この高周波コイル１４は、図示しない高周波電源に接続されており、所定周波数（例えば、１３．５６ＭＨｚ）の高周波電力が供給されるようになっている。
処理チャンバー１０の内部には、誘電体窓１３の下方に位置するように、半導体ウエハ等の基板を載置するための載置台１５が設けられている。載置台１５の基板載置面には、基板を吸着するための図示しない静電チャック等が設けられている。また、この載置台１５には、バイアス電圧印加のための図示しない高周波電源が接続されている。載置台１５の周囲には、下方に向けて排気するための環状の排気空間１６が設けられており、排気空間１６には、図示しない排気装置と連通された排気口１７が設けられている。
載置台１５の周囲には、載置台１５の上方の処理空間１８と、排気空間１６とを仕切るためのバッフル板１９が配設されている。また、処理チャンバー本体１１の側壁部分には、処理する基板を搬入、搬出するための搬入・搬出口２０が設けられている。この搬入・搬出口２０には、ゲートバルブ等の図示しない開閉機構が設けられている。
誘電体窓１３の内側には、処理ガス供給機構３０が配設されている。この処理ガス供給機構３０は、図２に拡大して示すように、複数（本実施形態では４枚）の板体３１〜３４を積層させた積層体３５から構成されている。板体３１〜３４には、中央部に夫々透孔４１〜４４が形成されており、全体形状が環状とされている。透孔４１〜４４は、その直径（環状の板体３１〜３４の内径）が、誘電体窓１３側（図２中上側）のものほど小さくなるよう構成されている。一方、板体３１〜３４の外径は、誘電体窓１３側（図２中上側）のものほど大きくなるよう構成されている。
板体３１〜３４は、誘電体、例えば石英又はセラミックスから構成されている。これらの板体３１〜３４は、厚さを３ｍｍ以上例えば、６ｍｍ程度とすることが好ましい。板体３１の上面には、外周部から内周側端部に至るように、径方向に沿って溝が形成されており、この溝によって誘電体窓１３と板体３１との間に、溝状ガス流路５１が構成されている。また、例えば板体３３の上面にも、外周部から内周側端部に至るように、径方向に沿って溝が形成されており、この溝によって、板体３２と板体３３との間に、溝状ガス流路５３が構成されている。すなわち、上面に径方向に沿って複数の溝が形成された板体３１〜３４を積層させることによって、これらの板体３１〜３４の間及び誘電体窓１３と板体３１との間に、溝状ガス流路５１〜５４を形成した構造となっている。
なお図２では、説明のため、溝状ガス流路５１の径方向に沿って形成された溝と、溝状ガス流路５３の径方向に沿って形成された溝とを図示してあるが、図１（ａ）に示すように、実際には、これらの溝は、異なる縦断面内に位置するように設けられている。また、板体３１と板体３２との間に形成された溝状ガス流路５２と、板体３３と板体３４との間に形成された溝状ガス流路５４については、その先端部の開口のみを図２に図示している。
図１（ａ）に示すように、これらの溝状ガス流路５１〜５４は、夫々周方向に沿って等間隔で複数（図１（ａ）に示す例では４本ずつ合計１６本）設けられており、かつ、周方向の位置が重ならないように設けられている。これらの溝状ガス流路５１〜５４は、夫々環状の高周波コイル１４と直交するように設けられており、高周波コイル１４によって誘導される電磁界によって、溝状ガス流路５１〜５４内で放電が生じ難い構造となっている。なお、これらの溝状ガス流路５１〜５４を形成するための溝は、例えば深さ１ｍｍ〜２ｍｍ程度とすることが好ましい。
図２に示すように、板体３１〜３４の周縁部は、上蓋１２の内周部分に設けられた支持部６０によってその下面側が支持されている。この支持部６０は、各板体３１〜３４の外径に合わせて階段状に構成された支持面６１〜６４を有しており、これらの支持面６１〜６４の外周側端部には、周方向に沿って環状溝７１〜７４が形成されている。そして、これらの環状溝７１〜７４が、板体３１〜３４の周方向に沿って処理ガスを供給するためのガス流路となっている。
図２に示すように、環状溝７１の所定部位には、環状溝７１から外周側に延在する処理ガス導入路８１が接続されており、処理ガス導入路８１は、処理ガス導入部９１に連通されている。図２には、処理ガス導入路８１及び処理ガス導入部９１のみ示してあるが、図１（ａ）に示すように、他の環状溝７２〜７４についても、同様な処理ガス導入路８２〜８４及び処理ガス導入部９２〜９４が設けられている。なお、図２では、説明のため、前述した溝状ガス流路５１を構成する溝と、ガス導入路８１及び処理ガス導入部９１とを図示してあるが、図１（ａ）に示すように、実際には、これらは異なる縦断面内に位置するように設けられている。
図２に示すように、環状溝７１〜７４より内周側の部分には、Ｏリング用溝１０１〜１０４が形成されており、これらのＯリング用溝１０１〜１０４には、気密封止用のＯリング１１１〜１１４が夫々配設されている。
板体３１〜３４の固定は、支持面６４に板体３４を載置し、支持面６３に板体３３を載置し、支持面６２に板体３２を載置し、支持面６１に板体３１を載置した後、板体３１の上に誘電体窓１３を載置し、次いで、環状の押さえ部材６５を上蓋１２にボルト等によって固定して誘電体窓１３の周囲を下方に向けて押圧した状態とすることにより行うことができる。また、板体３１〜３４を、予め拡散接合等によって固定した状態としてもよい。
上記構成の処理ガス供給機構３０では、処理ガス導入部９２〜９４から導入された処理ガスが、処理ガス導入路８１〜８４、環状溝７１〜７４、溝状ガス流路５１〜５４を通って、溝状ガス流路５１〜５４が開口する透孔４１〜４４の部分から水平方向に向けて処理チャンバー１０内に供給される。
この処理ガス供給機構３０では、高周波コイル１４の直近にガス拡散室が無い構造となっているため、ガス拡散室内における放電の発生対策を行う必要がない。また、誘電体からなる板体３１〜３４の積層構造となっており、基板の中央部及び周辺部に限定されることなく、処理ガスの噴出位置を基板の径方向の任意の複数の位置に、設定することができるので、処理ガスを基板の上方の処理空間１８に均一に供給して、処理の面内均一性の向上を図ることができる。また、所望により処理ガスを処理空間１８内に不均一に供給してプラズマ処理の状態を任意に制御することもできる。なお、積層構造の処理ガス供給機構３０が存在することによって処理空間の形状が、基板からの距離で見ると凸型の形状となるため、このような積層構造物が無い場合と比較して基板外周部の処理特性が変化する。
上記のように、溝状ガス流路５１〜５４は、高周波コイル１４と直交するように設けられており、溝状ガス流路５１〜５４内での放電の発生可能性は低い。しかし、溝状ガス流路５１〜５４内での放電の発生を確実に防止するためには、溝状ガス流路５１〜５４の部分に金属膜を設け、この金属膜を接地電位或いは他の電位に設定してもよい。
上記構成のプラズマエッチング装置１によって、半導体ウエハのプラズマエッチングを行う場合、図示しない開閉機構を開き、搬入・搬出口２０から処理チャンバー１０内に基板を搬入し、載置台１５に載置して静電チャックにより吸着する。
次いで、搬入・搬出口２０の図示しない開閉機構を閉じ、排気口１７から図示しない真空ポンプ等によって、処理チャンバー１０内を所定の真空度となるまで真空引する。
その後、所定流量の所定の処理ガス（エッチングガス）を、処理ガス供給機構３０によって処理チャンバー１０内に供給する。この際、処理ガス導入部９１〜９４から導入された処理ガスが、処理ガス導入路８１〜８４、環状溝７１〜７４、溝状ガス流路５１〜５４を通って、溝状ガス流路５１〜５４が開口する透孔４１〜４４の部分から水平方向に向けて処理チャンバー１０内に供給される。
そして、処理チャンバー１０内の圧力が、所定の圧力に維持された後、高周波コイル１４に所定の周波数の高周波電力が印加される。これにより、処理チャンバー１０内の基板の上方の処理空間１８内には、エッチングガスのＩＣＰプラズマが発生する。また、必要に応じて、載置台１５に、図示しない高周波電源からバイアス用の高周波電圧が印加され、ＩＣＰプラズマによる基板のプラズマエッチングが行われる。
この時、処理ガス供給機構３０により、処理チャンバー１０内の分散された複数箇所から処理ガスを供給するので、基板に供給される処理ガスをより均一化することができる。また、処理ガス供給機構３０は、誘電体からなる板体３１〜３４を積層させた積層体３５から構成されており、誘電体窓１３と一体的に構成されているので、誘電体窓１３を介して処理空間に誘導される電磁場が遮られて基板の処理状態が不均一になることも抑制することができる。これによって、プラズマの状態を均一化することができ、基板の各部に均一なエッチング処理を施すことができる。すなわち、処理の面内均一性を向上させることができる。
そして、所定のプラズマエッチング処理が終了すると、高周波電力の印加及び処理ガスの供給が停止され、上記した手順とは逆の手順で、基板が処理チャンバー１０内から搬出される。
次に、図３，４を参照して第２実施形態に係るプラズマエッチング装置１ａについて説明する。第２実施形態では、上述した第１実施形態の処理ガス供給機構３０を、処理ガス供給機構３０ａとした点が第１実施形態と相違している。
図４に示すように、第２実施形態では、処理ガス供給機構３０ａが、誘電体からなる板体３１ａ〜３４ａを積層させた積層体３５ａから構成されている。板体３１ａ〜３４ａは、環状に構成されており、その中央部に設けられた透孔４１ａ〜４４ａの内径は略同一とされている。また、図３（ａ）に示すように、各板体３１ａ〜３４ａに形成された溝によって構成された溝状ガス流路５１ａ〜５４ａは、周方向に等間隔で、かつ、溝状ガス流路５１ａ〜５４ａが周方向にずれた位置となるように形成されている。
上記のように、第２実施形態では、透孔４１ａ〜４４ａの内径は略同一とされており、溝状ガス流路５１ａ〜５４ａの端部の処理ガス吐出部は、その径方向位置が同一円周上に位置するように配設されている。なお、この径方向位置については、中央部或いは周辺部に限定されることなく、任意の位置に設定することができる。さらに、周方向位置は、夫々異なるようにずれた位置となっており、溝状ガス流路５１ａ〜５４ａにおける吐出位置の高さも、板体３１ａ〜３４ａの厚みによってずれた位置となっている。したがって、第１実施形態と同様に、基板に供給される処理ガスをより均一化することができ、基板の各部に均一なエッチング処理を施すことができる。なお、上記の構成以外は、前述した第１実施形態と同様に構成されているので、対応する部分には、同一の符号を付して重複した説明は省略する。
次に、図５，６を参照して第３実施形態に係るプラズマエッチング装置１ｂについて説明する。第３実施形態では、上述した第１実施形態の処理ガス供給機構３０を、処理ガス供給機構３０ｂとした点が第１実施形態と相違している。
図６に示すように、第３実施形態では、処理ガス供給機構３０ｂが、誘電体からなる板体３１ｂ〜３４ｂを積層させた積層体３５ｂから構成されている。最も誘電体窓１３側（図６において上側）の板体３１ｂには、中央付近に合計４つの透孔４１ｂが設けられており（図５（ａ）参照。）、板体３１ｂより載置台１５側の板体３２ｂ〜３４ｂにも、同じ位置に同様な透孔が形成されている。
また、図５（ａ）に示すように、板体３２ｂには、透孔４１ｂより外周側に４つの透孔４２ｂが設けられており、板体３２ｂより載置台１５側の板体３３ｂ〜３４ｂにも、同じ位置に同様な透孔が形成されている。さらに、板体３３ｂには、透孔４２ｂより外周側に４つの透孔４３ｂが設けられており、板体３３ｂより載置台１５側の板体３４ｂにも、同じ位置に同様な透孔が形成されている。そして、板体３４ｂには、透孔４３ｂより外周側に４つの透孔４４ｂが設けられている。
上記構成の第３実施形態のように、板体３１ｂ〜３４ｂは、環状以外の形状としてもよく、処理ガスの吐出部となる位置に透孔４１ｂ〜４４ｂが設けられた形状となっており、溝状ガス流路５１ｂ〜５４ｂの端部が透孔４１ｂ〜４４ｂ内の側壁部分に開口した構成となっていればよい。なお、上記の構成以外は、前述した第１実施形態と同様に構成されているので、対応する部分には、同一の符号を付して重複した説明は省略する。
次に、図７，８を参照して第４実施形態に係るプラズマエッチング装置１ｃについて説明する。第４実施形態では、上述した第１実施形態の処理ガス供給機構３０を、処理ガス供給機構３０ｃとした点が第１実施形態と相違している。
図８に示すように、第４実施形態では、処理ガス供給機構３０ｃが、誘電体からなる板体３１ｃ〜３４ｃを積層させた積層体３５ｃから構成されている。板体３１ｃ〜３４ｃは、第１実施形態と同様に環状に構成されているが、図７（ａ）に示すように、積層体３５ｃの中心が、誘電体窓１３の中心から偏芯した位置となるように構成されている点が、第１実施形態と相違している。この第４実施形態のように、処理チャンバー１０の空間内に、処理チャンバー１０の中心と偏芯するように処理ガス供給機構３０ｃを設け、処理ガス供給口が偏芯して配設された構成としてもよい。なお、上記の構成以外は、前述した第１実施形態と同様に構成されているので、対応する部分には、同一の符号を付して重複した説明は省略する。
次に、図９〜１３を参照して第５実施形態に係る処理ガス供給機構３０ｄ及びプラズマ処理装置１ｄについて説明する。なお、前述した第１実施形態と対応する部分には、同一の符号を付して重複した説明は省略する。
図９は第５実施形態に係るプラズマ処理装置１ｄの要部構成を示す図である。図９（ｂ）に示すように、第５実施形態の処理ガス供給機構３０ｄは、石英又は単結晶シリコン又はセラミックス等の誘電体（第５実施形態では石英）からなる上側板体１３１、中間板体１３２、下側板体１３３の３枚の板体を積層させた積層体１３５から構成されている。上側板体１３１、中間板体１３２、下側板体１３３は、夫々略円板状に形成されており、全体の厚みが例えば、１５ｍｍ程度とされている。３枚の板体のうち、中間に位置する中間板体１３２は、上側板体１３１及び下側板体１３３に比べて厚さが厚く構成されており、例えば１１ｍｍ程度とされている。また、上側板体１３１及び下側板体１３３は、厚さが２ｍｍ程度とされている。
図１０に示すように、下側板体１３３には、複数の下側透孔１４０が配設されており、本実施形態では、下側透孔１４０が格子状に配列されている。また、図１１に示すように、中間板体１３２の内周部分には、複数の中間透孔１５０が形成されている。また、中間板体１３２の下面側には、図１１に示すように、基板の外周部に処理ガスを供給するための外周側ガス流路を形成するための複数の下側外周溝１５１、下側径方向溝１５２、下側補助溝１５３が形成されている。
下側外周溝１５１は、外周部に沿って円弧状に４分割されて配設されている。４つの下側外周溝１５１には、夫々基板の外周部に処理ガスを供給するための処理ガス導入口１５１ａが配設されている。また、下側径方向溝１５２は、下側外周溝１５１から内周側に向けて延在するように径方向に沿って配設されている。下側径方向溝１５２は、その内周側端部が、図１０に示した下側板体１３３に形成されたいずれかの下側透孔１４０の縁部に到るように形成されており、下側板体１３３と中間板体１３２とを貼り合わせた際に、下側径方向溝１５２が下側透孔１４０と連通するようになっている。
また、下側補助溝１５３は、複数の中間透孔１５０の間を繋ぐように配設されている。この下側補助溝１５３は、中間板体１３２の上面側に配設された後述する上側径方向溝１５６と、一方の中間透孔１５０を介して連通されるようになっている。この下側補助溝１５３は、他の上側径方向溝１５６との干渉により、中間板体１３２の上面側に上側径方向溝１５６を形成することができない部分について、中間板体１３２の下面側にバイパスするようにガス流路を形成するために設けられたものである。
図１２に示すように、中間板体１３２の上面側には、基板の内周部に処理ガスを供給するための内周側ガス流路を形成するための複数の上側外周溝１５５と、上側径方向溝１５６が形成されている。上側外周溝１５５は、外周部に沿って円弧状に４分割されて配設されている。また、上側径方向溝１５６は、上側外周溝１５５から内周側に向けて延在するように径方向に沿って配設されている。上側径方向溝１５６は、その内周側端部がいずれかの中間透孔１５０の縁部に到るよう配設されており、上側径方向溝１５６と中間透孔１５０とが連通するようになっている。なお、上側径方向溝１５６の中には、内周側端部の他、その経路中に他の中間透孔１５０を含むものがある。すなわち、上側径方向溝１５６と中間透孔１５０とは、必ずしも一対一に対応しているものではなく、１つの上側径方向溝１５６が、複数の中間透孔１５０と連通された構成のものが含まれている。４つの上側外周溝１５５には、夫々基板の内周部に処理ガスを供給するための処理ガス導入口１５５ａが配設されている。
上側板体１３１は、平板状に形成されており、上記した中間板体１３２の上面側に固着され、上側外周溝１５５、上側径方向溝１５６及び中間透孔１５０の上側が閉塞される。これによって、上側外周溝１５５から上側径方向溝１５６を通って中間透孔１５０に到る、図１３に示す溝状ガス流路１７１が形成される。
また、中間板体１３２の下面側に、下側板体１３３が固着され、下側外周溝１５１、下側径方向溝１５２、下側補助溝１５３の下側が閉塞されるとともに、下側透孔１４０と中間透孔１５０とが連通される。これによって、下側外周溝１５１から下側径方向溝１５２を通り、下側透孔１４０に到る、図１３に示す溝状ガス流路１７２が形成される。
なお、上側板体１３１、中間板体１３２、下側板体１３３の固着は、例えば、拡散接合によって行うことができる。この拡散接合では、例えば、酸素雰囲気下で８００〜９００℃に加熱し圧力をかけることにより、接着層無しで接合を行うことができる。
図９（ａ）に示すように、基板の内周部に処理ガスを供給する４つのガス導入口１５５ａ及び基板の外周部に処理ガスを供給する４つの処理ガス導入口１５１ａは、夫々処理ガス導入部９１〜９８と連通されている。
処理ガス導入部９１〜９８から導入される処理ガスの種類及び流量は、基板に対して内周部と外周部で異ならせることができ、また、内周部の処理ガス導入部４箇所と外周部の処理ガス導入部４箇所で夫々周方向に異ならせることもできる。これによって、基板に対するプラズマ処理の面内均一性を細かく制御することができる。
また、下側外周溝１５１及び上側外周溝１５５が分割されていることによって、これらの内部で放電が生じる可能性を低減することができる。すなわち、下側外周溝１５１及び上側外周溝１５５が分割されずに、１つの溝が全周に亘って形成されていると、この溝によって形成された溝状ガス流路内で電位差が生じ放電が発生する可能性が高くなるが、本第５実施形態では、このような放電が発生する可能性を低減することができる。
上記構成の第５実施形態では、上記した各実施形態と同様な効果を得ることができるとともに、処理ガスの噴出口となる下側透孔１４０を格子状に多数配設することができる。したがって、基板に供給される処理ガスをより均一化することができる。
なお、上記第５実施形態では、溝状ガス流路１７１及び溝状ガス流路１７２を曲折した形状とし、また、溝状ガス流路１７１及び溝状ガス流路１７２を複数の下側透孔１４０に対応させた構造となっている。しかしながら、図１４に示す第６実施形態のガス供給機構３０ｅのように、溝状ガス流路１７１及び溝状ガス流路１７２に夫々１つの下側透孔１４０を対応させるようにし、かつ、溝状ガス流路１７１及び溝状ガス流路１７２を直線状に配設した構造としてもよい。
また、上記第５実施形態に係るガス供給機構３０ｄ、第６実施形態に係るガス供給機構３０ｅでは、下側板体１３３等をシリコン製等とすれば、ＩＣＰ型のプラズマ処理装置に限らず、ＣＣＰ型のプラズマ処理装置にも適用することができる。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、各種の変形が可能であることは勿論である。例えば、処理ガス供給機構の積層体を構成するための板体の数は３枚、４枚に限らず、２枚、或いは５枚以上であってもよい。また、板体に設けられた透孔の形状は、円形又は楕円形に限らず、他の形状であってもよい。さらに、溝状流路の溝の深さ及び幅は、処理ガスの供給量が均一になるように、溝状流路の長さに応じて変更した構成としてもよい。
１……プラズマエッチング装置、１０……処理チャンバー、１１……処理チャンバー本体、１２……上蓋、１３……誘電体窓、１４……高周波コイル、１５……載置台、３０……処理ガス供給機構、３１〜３４……板体、３５……積層体、４１〜４４……透孔、５１〜５４……溝状ガス流路。

Claims (11)

  1. 処理チャンバー内に誘導結合プラズマを発生させて前記処理チャンバー内に収容された基板の処理を行うプラズマ処理装置であって、
    前記処理チャンバーの上部開口を覆うように設けられた誘電体窓と、
    前記処理チャンバー外側で、前記誘電体窓の上部に配設された高周波コイルと、
    前記誘電体窓の下面に設けられたガス供給機構と、
    前記ガス供給機構に処理ガスを導入する処理ガス導入部と、
    前記誘電体窓及び前記ガス供給機構を支持する上蓋と、
    を備え、
    前記上蓋は、その内部に処理ガス導入路が形成され、前記処理ガス導入路と連通して前記処理ガス導入部が接続され、
    前記ガス供給機構は、
    複数の板体を積層した積層体からなり、
    前記板体には処理ガスの吐出部となる位置に透孔が形成され、
    前記板体と板体との間には、径方向に沿った溝からなり、前記透孔の縁部に開口する、複数の溝状ガス流路が形成され、
    前記板体の外周端部には、前記溝状ガス流路に連通し、該板体の周方向に沿ってガス流路となる環状溝が形成され、
    前記環状溝に前記処理ガス導入路が連通し、
    前記溝状ガス流路は、前記高周波コイルに直交するように設けられている
    ことを特徴とするプラズマ処理装置。
  2. 処理チャンバー内に誘導結合プラズマを発生させて前記処理チャンバー内に収容された基板の処理を行うプラズマ処理装置であって、
    前記処理チャンバーの上部開口を覆うように設けられた誘電体窓と、
    前記処理チャンバー外側で、前記誘電体窓の上部に配設された高周波コイルと、
    前記誘電体窓の下面に設けられたガス供給機構と、
    前記ガス供給機構に処理ガスを導入する処理ガス導入部と、
    前記誘電体窓及び前記ガス供給機構を支持する上蓋と、
    を備え、
    前記上蓋は、その内部に処理ガス導入路が形成され、前記処理ガス導入路と連通して前記処理ガス導入部が接続され、
    前記ガス供給機構は、
    複数の板体を積層した積層体からなり、前記板体の外径が前記誘電体窓側の前記板体ほど大きく構成され、
    前記板体には処理ガスの吐出部となる位置に透孔が形成され、
    前記板体と板体との間には、径方向に沿った溝からなり、前記透孔の縁部に開口する、複数の溝状ガス流路が形成され、
    前記板体の外周端部には、前記溝状ガス流路に連通し、該板体の周方向に沿ってガス流路となる環状溝が形成され、
    前記環状溝に前記処理ガス導入路が連通し、
    前記溝状ガス流路は、前記高周波コイルに直交するように設けられている
    ことを特徴とするプラズマ処理装置。
  3. 請求項１又は２記載のプラズマ処理装置であって、
    前記誘電体が、石英又はセラミックスから構成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
  4. 請求項１〜３いずれか１項記載のプラズマ処理装置であって、
    前記板体が環状とされていることを特徴とするプラズマ処理装置。
  5. 請求項４記載のプラズマ処理装置であって、
    環状の前記板体が、前記誘電体窓側の前記板体ほど内径が小さく構成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
  6. 請求項４記載のプラズマ処理装置であって、
    環状の板体の内径が、全て同一とされていることを特徴とするプラズマ処理装置。
  7. 請求項１〜６いずれか１項記載のプラズマ処理装置であって、
    前記板体の前記溝状ガス流路の部分に金属薄膜が形成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
  8. 内部に誘導結合プラズマを発生させる処理チャンバー内に処理ガスを供給するプラズマ処理装置の処理ガス供給構造であって、
    前記処理チャンバーの上部開口を覆うように設けられた誘電体窓と、
    前記処理チャンバー外側で、前記誘電体窓の上部に配設された高周波コイルと、
    前記誘電体窓の下面に設けられたガス供給機構と、
    前記ガス供給機構に処理ガスを導入する処理ガス導入部と、
    前記誘電体窓及び前記ガス供給機構を支持する上蓋と、
    を備え、
    前記上蓋は、その内部に処理ガス導入路が形成され、前記処理ガス導入路と連通して前記処理ガス導入部が接続され、
    前記ガス供給機構は、
    複数の板体を積層した積層体からなり、
    前記板体には処理ガスの吐出部となる位置に透孔が形成され、
    前記板体と板体との間には、径方向に沿った溝からなり、前記透孔の縁部に開口する、複数の溝状ガス流路が形成され、
    前記板体の外周端部には、前記溝状ガス流路に連通し、該板体の周方向に沿ってガス流路となる環状溝が形成され、
    前記環状溝に前記処理ガス導入路が連通し、
    前記溝状ガス流路は、前記高周波コイルに直交するように設けられている
    ことを特徴とするプラズマ処理装置の処理ガス供給構造。
  9. 請求項８記載のプラズマ処理装置の処理ガス供給構造であって、
    前記板体が環状とされていることを特徴とするプラズマ処理装置の処理ガス供給構造。
  10. 請求項９記載のプラズマ処理装置の処理ガス供給構造であって、
    環状の前記板体が、前記誘電体窓側の前記板体ほど内径が小さく構成されていることを特徴とするプラズマ処理装置の処理ガス供給構造。
  11. 請求項８又は９記載のプラズマ処理装置の処理ガス供給構造であって、
    前記板体の外径が、前記誘電体窓側の前記板体ほど大きく構成されていることを特徴とするプラズマ処理装置の処理ガス供給構造。
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