JP6548484B2 - 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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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で生成された異物やプラズマが排気領域に侵入することを防止するために、メッシュ構造やスリット構造等の開口部を形成して通気性を確保した構造のバッフル板を設けることが一般的に行われている（例えば特許文献１）。
また、特許文献１では開口部を有するバッフル板を電気的にフローティング状態で設けているが、特許文献２には、このようなバッフル板を接地することが開示されている。
特開平６−２５２２４５号公報 特開２０１０−２３８９８０号公報
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。
このように載置台に高周波バイアスを印加すると、排気口が対向電極となり、排気口部分に容量結合プラズマが発生する。
バッフル板が電気的にフローティング状態の場合には、このプラズマが失活しないため、プラズマが排気部に入り込んで、圧力制御バルブ（ＡＰＣ）や真空ポンプの入り口部分に局所的なグロー放電が生じて部材が消耗してしまう。
一方、バッフル板が接地されている場合には、プラズマがバッフル板で失活するため、排気部での放電は抑制される。しかし、接地されたバッフル板上でグロー放電が発生して動き回り、排気空間の放電が不安定になってしまう。
したがって、本発明は、載置台に高パワーの高周波電力を印加する場合に、排気部へのプラズマ浸入すること、およびバッフル板の上方で放電が不安定になること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、前記処理室内を真空排気する排気部と、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、前記処理室から前記排気部へ至る排気口部分またはその近傍に設けられた、複数の開口を有する第１の開口バッフル板および第２の開口バッフル板とを有し、前記第１の開口バッフル板は排気経路の下流側、前記第２の開口バッフル板は排気経路の上流側に設けられ、前記第１の開口バッフル板および前記第２の開口バッフル板はいずれも導電性材料からなり、前記第１の開口バッフル板は接地され、前記第２の開口バッフル板は電気的にフローティング状態であり、前記第１の開口バッフル板および前記第２の開口バッフル板は、前記処理室内の圧力が０．６６〜２６．６Ｐａとされた場合に、これらの間に安定放電が生成可能なように、絶縁スペーサを介して１〜１０ｍｍの間隔で設けら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。
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、前記処理室内を真空排気する排気部と、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部に導く排気構造であって、前記処理室から前記排気部へ至る排気口部分またはその近傍に設けられた、複数の開口を有する第１の開口バッフル板および第２の開口バッフル板を有し、前記第１の開口バッフル板は排気経路の下流側、前記第２の開口バッフル板は排気経路の上流側に設けられ、前記第１の開口バッフル板および前記第２の開口バッフル板はいずれも導電性材料からなり、前記第１の開口バッフル板は接地され、前記第２の開口バッフル板は電気的にフローティング状態であり、前記第１の開口バッフル板および前記第２の開口バッフル板は、前記処理室内の圧力が０．６６〜２６．６Ｐａとされた場合に、これらの間に安定放電が生成可能なように、絶縁スペーサを介して１〜１０ｍｍの間隔で設けられていることを特徴とする排気構造を提供する。
前記第１の開口バッフル板は、前記排気部の排気配管の入口部分を覆うように設けられていることが好ましい。
前記第１の開口バッフル板および前記第２の開口バッフル板は、スリット状もしくはメッシュ状に構成されるか、または多数のパンチング孔を有するものとすることができる。
前記第１の開口バッフル板および前記第２の開口バッフル板の開口率は、６１．５％以下であることが好ましい。
また、基板に対してプラズマ処理を行う処理領域と前記排気部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さらに有し、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構成とすることができる。この場合に、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、矩形状の基板が載置される構成とすることができる。
前記プラズマ生成機構は、前記処理室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構成とすることができる。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てもよいし、前記処理室の上部に金属窓を介して設置されてもよい。
本発明によれば、処理室から排気部へ至る排気口部分またはその近傍に第１の開口バッフル板を接地した状態で設け、かつその排気経路上流側に第２の開口バッフル板をフローティング状態で設け、かつ、第１の開口バッフル板および第２の開口バッフル板を、処理室内の圧力が０．６６〜２６．６Ｐａとされた場合に、これらの間に安定放電が生成可能なように、絶縁スペーサを介して１〜１０ｍｍの間隔で配置したので、排気部へのプラズマリークを抑制することができ、かつバッフル板上方での不安定なグロー放電を抑制して処理室内に安定したプラズマを生成することができる。
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である。 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。 本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置の排気部の詳細を示す断面図である。 第１および第２の開口バッフル板の構造例を示す図である。 排気口の配置の別の例を示す水平断面図である。 載置台に高周波バイアスを印加した際に容量結合プラズマが発生する様子を示す模式図である。 本実施形態における二段の開口バッフル板を設けた場合の作用効果を説明するための図である。 変形例に係るプラズマ処理装置を示す図であり、（ａ）は水平断面図、（ｂ）は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。
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はその水平断面図、図３は排気部の詳細を示す断面図である。
本実施形態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。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内の底壁４ｂ上には、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が絶縁体部材２４を介して固定されている。絶縁体部材２４は額縁状をなしている。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の外周を囲む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、基板Ｇの搬入出のためのリフターピン（図示せず）が、本体容器１の底壁、絶縁体部材２４を介して挿通されている。リフターピンは、本体容器１外に設けられた昇降機構（図示せず）により昇降駆動して基板Ｇの搬入出を行うようになっている。なお、載置台２３は、昇降機構により昇降可能な構造としてもよい。
載置台２３の本体２３ａには、給電線２５により、整合器２６を介してバイアス用高周波電源２７が接続されている。この高周波電源２７は、プラズマ処理中に、高周波バイアス（バイアス用高周波電力）を載置台に印加する。高周波バイアスの周波数は、例えば周波数が６ＭＨｚである。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。
また、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）。
さらに、載置台２３は、基板Ｇが載置された際に、その裏面側に冷却空間（図示せず）が形成されるようになっており、この冷却空間に熱伝達用ガスとしてのＨｅガスを所定の圧力で供給するためのＨｅガス流路２８が接続されている。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の温度制御性を良好にすることができる。
処理室４の底壁４ｂの底部中央には開口部４ｃが形成されており、給電線２５、Ｈｅガス流路２８、および温度制御機構の配管や配線は、開口部４ｃを通して本体容器１外に導出される。
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２９ａおよびそれを開閉するゲートバルブ２９が設けられている。
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の底壁４ｂには、処理室４の底壁４ｂの四隅にそれぞれ排気口３０が設けられており、各排気口３０には排気部４０が設けられている。排気部４０は、排気口３０に接続された排気配管３１と、排気配管３１の開度を調整することにより処理室４内の圧力を制御する自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）３２と、処理室４内を排気配管３１を介して排気するための真空ポンプ３３とを有している。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。
図３に示すように、排気口３０部分には、排気配管３１の入口部分を覆うように、第１の開口バッフル板３４が設けられており、第１の開口バッフル板３４の上方（つまり排気経路の上流側）の所定長離隔した位置に第１の開口バッフル板３４と対向して第２の開口バッフル板３５が設けられている。すなわち、排気口３０に上下二段の開口バッフル板が設けられている。第１の開口バッフル板３４および第２の開口バッフル板３５は、金属等の導電性材料からなり、多数の開口を有しており、例えば、図４の（ａ）に示すようなスリット状、または（ｂ）に示すようなメッシュ状、または（ｃ）に示すような多数のパンチング孔を有する構造をなしている。
第１の開口バッフル板３４は、排気配管３１の上部の内周を構成する絶縁部材３６に取り付けられており、接地線３４ａにより接地されている。一方、第１の開口バッフル板３４と第２の開口バッフル板３５との間にはリング状をなす絶縁スペーサ３７が設けられており、第２の開口バッフル板３５は電気的にフローティング状態となっている。これら二段の開口バッフル板は、これらの間で安定放電可能な間隔で配置されている。第１の開口バッフル板３４と第２の開口バッフル板３５により、後述するように、排気部４０へのプラズマリークを抑制することができるとともに、安定したプラズマを形成することができるようになっている。
自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）３２と真空ポンプ３３との間には、真空ポンプ３３への異物の侵入を防止するためのメッシュ部材３８が設けられている。メッシュ部材３８は、金属等の導電性材料で構成されており、接地されている。
第１の開口バッフル板３４および第２の開口バッフル板３５の間隔の好ましい範囲は、１〜１０ｍｍである。また、第１の開口バッフル板３４および第２の開口バッフル板３５の開口率は、６１．５％以下であることが好ましい。
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５の水平断面図に示すように、排気口３０を処理室４の各側壁４ａに沿って２個ずつ、合計８個設けるようにしてもよい。
本実施形態の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２９を開にした状態で搬入出口２９ａ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から排気配管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２８を介して、熱伝達用ガスとしての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。このとき同時に、高周波電源２７から高周波バイアスとして、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から排気配管３１を経て排気される。
載置台２３に高周波バイアスを印加することにより、図６に示すように、処理室４の内壁や排気口３０近傍の接地された導電体を対向電極として容量結合プラズマが発生する。このとき、基板Ｇが大型基板である場合には、載置台２３に高パワーの高周波電力を印加する必要があり、対向電極が小さいとアーキングを生じたりして電気的に不安定になる。このため、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を接地して設けて対向電極として機能するようにし、対向電極を拡大することにより電気的安定性を確保する。また、隣接する仕切り部材５０の間に排気領域４２に至る間口６０が形成されており、仕切り部材５０によって排気の制御も行うようになっている。
ただし、このように複数の接地された仕切り部材５０を設けても、処理条件によっては、真空ポンプ３３で吸引することによりプラズマが排気口３０近傍に引き寄せられ、このプラズマが排気部４０の内部に侵入すると、例えば、自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）３２近傍で放電による発光（アーキング）が生じ、その表面の陽極酸化皮膜や、真空ポンプ３３上のメッシュ部材３８が消耗してしまう。
これに対して、図７（ａ）に示すように、排気口３０に接地された第１の開口バッフル板３４のみを設けると、プラズマは第１の開口バッフル板３４で失活するため、排気部４０へのプラズマの侵入が抑制され、自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）３２近傍での放電による発光（アーキング）を抑制することができる。しかし、処理室４で接地電位に偏りが生じ、その上方領域に不安定なグロー放電が発生して、放電が動き回るちらつきが発生し、処理室４内のプラズマが不安定になってしまう。
一方、図７（ｂ）に示すように、排気口３０にフローティング状態の第２の開口バッフル板３５のみを設けると、第２の開口バッフル板３５はプラズマ電位であるから、その上方領域に不安定なグロー放電が発生することはない。しかし、フローティング状態の第２の開口バッフル板３５ではプラズマは失活しないので、排気部４０へのプラズマの侵入を有効に防止することができず、自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）３２の近傍での放電による発光（アーキング）を十分に抑制することができない。
そこで、本実施形態では、図７（ｃ）に示すように、下段側の接地された第１の開口バッフル板３４と、上段側（排気経路の上流側）のフローティング状態の第２の開口バッフル板３５とを、これらの間で安定放電可能な間隔で二段に設ける。つまり、フローティング状態の第２の開口バッフル板３５はプラズマ電位となり、接地された第１のバッフル板との間で電位差を生じる。このため、これらの開口バッフル間の間隔を適切に調整することによりこれらの間に安定的な放電が形成されプラズマが保持される。そして、第２の開口バッフル板３５を透過したイオンや電子は、このプラズマによりトラップされる。これにより、第１の開口バッフル板３４と第２の開口バッフル板３５との間でちらつきのない安定的なグロー放電が形成されるものと推測される。また、排気口３０に引き寄せられたプラズマは、下段側の第１の開口バッフル板３４で失活するため、自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）３２の近傍での放電による発光（アーキング）を抑制することができる。さらに、上段側の第２の開口バッフル板３５はプラズマ電位であるから処理室４の接地電位の偏りが緩和される。そして、これらによって処理室４内に安定的なプラズマを生成することができる。
このとき、第１の開口バッフル板３４と第２の開口バッフル板３５との間隔は、上述したように、これらの間で安定放電が生成可能な程度の間隔にする。間隔が広すぎるとこれらの間に安定放電が生じず、接地された第１の開口バッフル板３４上での不安定なグロー放電が発生する現象を抑制することが困難となる。また、これらの間隔が狭すぎると、第１の開口バッフル板３４によりプラズマを十分に死活させることができず、排気部４０へのプラズマの侵入を防止することが困難となる。このような観点から、第１の開口バッフル板３４と第２の開口バッフル板３５との間隔は、１〜１０ｍｍの範囲が好ましい。
また、プラズマをトラップする効果、および第１の開口バッフル板３４と第２の開口バッフル板３５との間に安定した放電を形成する効果を得る観点からは、第１の開口バッフル板３４および第２の開口バッフル板３５の開口率は、６１．５％以下が好ましい。
このように本実施形態によれば、排気口３０部分に排気配管３１の入口部分を覆うように第１の開口バッフル板３４を接地した状態で設け、かつその排気経路上流側に第２の開口バッフル板３５をフローティング状態で設け、かつ、第１の開口バッフル板３４および第２の開口バッフル板３５を、これらの間で安定放電が形成される程度の間隔で配置したので、排気部４０へのプラズマリークを抑制することができ、かつバッフル板上方での不安定なグロー放電を抑制して処理室４内に安定したプラズマを生成することができる。
次に、本実施形態の変形例について説明する。図８（ａ）は変形例に係るプラズマ処理装置を示す水平断面図、（ｂ）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、図１のプラズマ処理装置と同様に構成されている。
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。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、プラズマが排気口３０に引き寄せられることを抑制することがでる。
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。
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、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、バイアス用高周波電力が印加される載置台に対する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、載置台にバイアス用高周波電力が印加されるプラズマ処理装置であれば適用可能であり、例えば、マイクロ波を用いたプラズマ処理装置や、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、第１の開口バッフル板および第２の開口バッフル板を排気口部分に設けた例を示したが、これに限らず、排気口の近傍であってもよい。また、第１の開口バッフル板は必ずしも排気配管の入口部分を覆う必要はなく、排気部にプラズマがリークすることを抑制できる位置に配置されればよい。さらに、第１の開口バッフル板および第２の開口バッフル板を、処理室４の内壁（側壁４ａの内側部分）と載置台２３との間の全面に亘って設けてもよい。
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い。
さらにまた、上記実施形態では、第１および第２の開口バッフル板を、排気機構の穴部分に適用した例について示したが、ビューポートや基板搬入出口など、プラズマ処理装置の処理容器に設けられた開口であれば適用することができる。
さらにまた、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。
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
２７；バイアス用高周波電源
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
３４；第１の開口バッフル板
３５；第２の開口バッフル板
４０；排気部
４１；処理領域
４２；排気領域
５０；仕切り部材
３４ａ，５０ａ，５２ａ；接地線
５２；遮蔽部材
６０；間口
１００；制御部
Ｇ；基板

Claims (17)

  1. 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、
    前記処理室内を真空排気する排気部と、
    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、
    前記処理室から前記排気部へ至る排気口部分またはその近傍に設けられた、複数の開口を有する第１の開口バッフル板および第２の開口バッフル板と
    を有し、
    前記第１の開口バッフル板は排気経路の下流側、前記第２の開口バッフル板は排気経路の上流側に設けられ、
    前記第１の開口バッフル板および前記第２の開口バッフル板はいずれも導電性材料からなり、前記第１の開口バッフル板は接地され、前記第２の開口バッフル板は電気的にフローティング状態であり、
    前記第１の開口バッフル板および前記第２の開口バッフル板は、前記処理室内の圧力が０．６６〜２６．６Ｐａとされた場合に、これらの間に安定放電が生成可能なように、絶縁スペーサを介して１〜１０ｍｍの間隔で設けられていることを特徴とするプラズマ処理装置。
  2. 前記第１の開口バッフル板は、前記排気部の排気配管の入口部分を覆うように設けられてい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。
  3. 前記第１の開口バッフル板および前記第２の開口バッフル板は、スリット状もしくはメッシュ状に構成されるか、または多数のパンチング孔を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラズマ処理装置。
  4. 前記第１の開口バッフル板および前記第２の開口バッフル板の開口率は、６１．５％以下であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
  5. 基板に対してプラズマ処理を行う処理領域と前記排気部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さらに有し、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。
  6. 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５に記載のプラズマ処理装置。
  7. 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、矩形状の基板が載置され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。
  8. 前記プラズマ生成機構は、前記処理室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７のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
  9. 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８に記載のプラズマ処理装置。
  10. 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８に記載のプラズマ処理装置。
  11. 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、前記処理室内を真空排気する排気部と、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部に導く排気構造であって、
    前記処理室から前記排気部へ至る排気口部分またはその近傍に設けられた、複数の開口を有する第１の開口バッフル板および第２の開口バッフル板を有し、
    前記第１の開口バッフル板は排気経路の下流側、前記第２の開口バッフル板は排気経路の上流側に設けられ、
    前記第１の開口バッフル板および前記第２の開口バッフル板はいずれも導電性材料からなり、前記第１の開口バッフル板は接地され、前記第２の開口バッフル板は電気的にフローティング状態であり、
    前記第１の開口バッフル板および前記第２の開口バッフル板は、前記処理室内の圧力が０．６６〜２６．６Ｐａとされた場合に、これらの間に安定放電が生成可能なように、絶縁スペーサを介して１〜１０ｍｍの間隔で設けられていることを特徴とする排気構造。
  12. 前記第１の開口バッフル板は、前記排気部の排気配管の入口部分を覆うように設けられていることを特徴とする請求項１１に記載の排気構造。
  13. 前記第１の開口バッフル板および前記第２の開口バッフル板は、スリット状もしくはメッシュ状に構成されるか、または多数のパンチング孔を有す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。
  14. 前記第１の開口バッフル板および前記第２の開口バッフル板の開口率は、６１．５％以下であることを特徴とする請求項１１から請求項１３のいずれか１項に記載の排気構造。
  15. 基板に対してプラズマ処理を行う処理領域と前記排気部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さらに有し、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請求項１１から請求項１４のいずれか１項に記載の排気構造。
  16. 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１５に記載の排気構造。
  17. 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、矩形状の基板が載置されることを特徴とする請求項１１から請求項１６のいずれか１項に記載の排気構造。
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