JP6850636B2

JP6850636B2 - プラズマ処理装置

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Publication number: JP6850636B2
Application number: JP2017040363A
Authority: JP
Inventors: 西本　伸也; 伸也西本
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2017-03-03
Filing date: 2017-03-03
Publication date: 2021-03-31
Anticipated expiration: 2037-03-03
Also published as: US20180251895A1; US11427909B2; JP2018147652A

Description

本発明は、半導体ウェハ等の被処理体に対しプラズマ処理を行うプラズマ処理装置に関する。

従来、例えば半導体ウェハなどの被処理体に対し所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置として、スロットアンテナ（ｓｌｏｔａｎｔｅｎｎａ）を用いたプラズマ処理装置が知られている。スロットアンテナは、処理容器の天井面開口部に配置された誘電体窓の上部において、複数のスロットを有するスロット板がその上部に遅波板を載置した状態で配置され、さらにその中央部にて同軸導波管に接続されている。かかる構成により、マイクロ波発生器により発生されたマイクロ波は、同軸導波管を経由して、遅波板で径方向へ放射状に伝えられ、スロット板で円偏波を発生させた後、スロット板から誘電体窓を介して処理容器内に放射される。そして、このマイクロ波により処理容器内において低圧下で電子温度の低い高密度のプラズマを生成させることができ、生成されたプラズマによって、例えば成膜処理やエッチング処理などのプラズマ処理が行われる。

上記成膜処理の一例としては、プラズマＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｏｔｉｏｎ）処理や、ＰＥＡＬＤ処理（プラズマエンハンスドＡＬＤ処理）といった種々のマイクロ波プラズマを用いた処理が知られている。例えば、特許文献１には、基板上に形成しようとする薄膜の構成元素を含有する前駆体ガスを化学吸着させ、次いで、基板をパージガスに晒すことにより過剰に吸着した前駆体ガスを除去し、形成しようとする薄膜の構成元素を含有する反応ガスのプラズマに基板を晒すことで、基板上に所望の薄膜を形成するといた技術が開示されている。

特開２０１５−１７３０９７号公報

上記プラズマＣＶＤ処理やＰＥＡＬＤ処理といったプラズマ処理を行うプラズマ処理装置としては、種々の構成が知られているが、上記特許文献１に示すような代表的な構成として、スロットアンテナ（以下、単にアンテナとも記載）が天板、スロット板、遅波板、冷却プレート（冷却ジャケットとも呼称される）を有する構成が知られている。

このようなアンテナの構成に関し、特許文献１の技術では、例えばスパイラルスプリングガスケット等のバネを用いた押圧部による押圧力により、冷却プレート、遅波板、スロット板、天板を互いに密着させる構成を有している（特許文献１の段落００５１、図５等参照）。このような構成により、マイクロ波の伝播の安定化等が図られている。

しかしながら、プラズマ処理装置では、処理容器内部を真空とすることや、遅波板やアンテナが高温になるため、冷却プレート、遅波板、スロット板、天板といった各部材のたわみや熱による変形等が生じる場合がある。そのため、各部材を互いに密着させるための押圧荷重が変動し、押圧荷重が不均一となって密着性などにばらつきが生じることが知られている。また、この押圧荷重に関しては、同一仕様のプラズマ処理装置間において経時的な変動により生じる機差やヒートサイクルなどにより差異が生じることも分かっている。上記特許文献１等に代表される、バネ等を用いた押圧力による天板とアンテナ等の密着構造では、このような荷重の変動や、経時的な変動に伴う同一仕様の装置間の機差、などに十分に対応することが難しく、荷重の変動に伴い隙間が生じマイクロ波の乱れにつながる恐れがあった。また、荷重の補正等によりマイクロ波の伝播性を可変とし、プロセスの均一性を制御するといった事も従来の構成では困難であった。

このような事情に鑑み、本発明の目的は、プラズマ処理装置のアンテナ構成において、冷却プレート、遅波板、スロット板、天板といった各種部材を互いに密着させるための荷重を変動させることなく均一化させることが可能であり、また、簡易な装置構成で荷重の設定や補正を容易に行うことができ、荷重の変動や、装置間の機差、経時的な変動などを極めて小さくすることが可能なプラズマ処理装置を提供することにある。

前記の目的を達成するため、本発明によれば、処理容器内の処理空間にプラズマを生成し、被処理体にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、前記処理容器内に対しプラズマ生成用のマイクロ波を、天板を介して放射するアンテナが設けられ、前記アンテナの上部には、内部に流体を供給させ、当該流体の圧力により前記アンテナを前記天板に押圧させる押圧機構が設けられることを特徴とする、プラズマ処理装置が提供される。

前記押圧機構は、開口部を有する流体容器と、当該開口部に固着され前記流体容器の内部を密閉する伸縮自在な膜状の弾性体と、を有し、前記押圧機構には、前記流体容器の内部に流体を供給する流体供給機構が接続され、前記流体容器の内部に前記流体供給機構から所定圧力の流体を供給させて前記弾性体に押圧荷重を付与しても良い。

前記アンテナの上部において、当該アンテナと前記押圧機構との間には、前記弾性体に付与された押圧荷重により押圧され、当該押圧による荷重により前記アンテナを押圧する押圧部材が設けられても良い。

前記アンテナの上部において、当該アンテナと前記押圧部材との間にはヒータが設けられても良い。

前記弾性体はフッ素ゴム、シリコンゴム、ニトリルゴムのいずれかで構成されても良い。

前記押圧機構は、複数の独立した流体容器及び弾性体から構成され、前記流体供給機構は、前記複数の流体容器ごとに独立制御可能に設けられても良い。

前記押圧機構は、平面視でプラズマ処理装置中央を中心とする同心円状の複数の円環形状の流体容器及び弾性体から構成されても良い。

前記押圧機構は、平面視でプラズマ処理装置中央を中心とする複数の同心円上に複数配置された流体容器及び弾性体から構成されても良い。

前記押圧部材は、前記複数の独立した流体容器及び弾性体に対向して前記複数の流体容器ごとに独立して設けられても良い。

前記流体は空気であっても良い。

本発明によれば、プラズマ処理装置のアンテナ構成において、冷却プレート、遅波板、スロット板、天板といった各種部材を互いに密着させるための荷重を変動させることなく均一化させることが可能であり、また、簡易な装置構成で荷重の設定や補正を容易に行うことができ、荷重の変動や、装置間の機差、経時的な変動などを極めて小さくすることが可能となる。

本実施の形態にかかるプラズマ処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。押圧機構の概略説明図である。プラズマ処理装置を上方から見た場合の押圧機構の形状を示す概略平面図である。押圧機構の他の形態を示す概略説明図である。押圧機構の変形例を示す概略平面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかるプラズマ処理装置１の構成の概略を示す縦断面図である。本実施の形態では、プラズマ処理装置１が、被処理体としてのウェハＷの表面（上面）に対してプラズマＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｏｔｉｏｎ）処理を行う成膜装置である場合を例にして説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。なお、本発明はプラズマを用いて被処理体にプラズマ処理を行う装置全般に適用可能であり、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。

プラズマ処理装置１は、図１に示すように処理容器１０を有している。処理容器１０は、天井面が開口した略円筒形状を有し、当該天井面開口部には後述するスロットアンテナ４０（以下、単にアンテナ４０とも記載）が配置されている。また、処理容器１０の側面には被処理体の搬入出口１１が形成され、当該搬入出口１１にはゲートバルブ１２が設けられている。そして、処理容器１０はその内部を密閉可能に構成されている。なお、処理容器１０にはアルミニウム又はステンレス鋼等の金属が用いられ、処理容器１０は電気的に接地されている。

処理容器１０内の底部には、ウェハＷを上面に載置させる円筒形状の載置台２０が設けられている。載置台２０には、例えばＡｌＮ等が用いられる。

載置台２０の上面には静電チャック２１が設けられている。静電チャック２１は、絶縁材の間に電極２２が挟み込まれた構成を有している。電極２２は処理容器１０の外部に設けられた直流電源２３に接続されている。この直流電源２３により載置台２０の表面にクーロン力を生じさせて、ウェハＷを載置台２０上に静電吸着することができる。

また、載置台２０には、コンデンサ２４を介して、ＲＦバイアス用の高周波電源２５が接続されていてもよい。高周波電源２５は、ウェハＷに引き込むイオンのエネルギーを制御するのに適した一定の周波数、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波を所定のパワーで出力する。

載置台２０の上面には、静電チャック２１上のウェハＷを囲むように環状のフォーカスリング２８が設けられている。フォーカスリング２８には例えばセラミックスあるいは石英などの絶縁性材料が用いられ、フォーカスリング２８はプラズマ処理の均一性を向上させるように作用する。

なお、載置台２０の下方には、ウェハＷを下方から支持し昇降させるための昇降ピン（図示せず）が設けられている。昇降ピンは、載置台２０に形成された貫通孔（図示せず）を挿通し載置台２０の上面から突出可能になっている。

載置台２０の周囲において、当該載置台２０と処理容器１０の側面との間には、環状の排気空間３０が形成されている。排気空間３０の上部には、処理容器１０内を均一に排気するため、複数の排気孔が形成された環状のバッフル板３１が設けられている。排気空間３０の底部であって、処理容器１０の底面には、排気管３２が接続されている。排気管３２の数は任意に設定でき、円周方向に複数形成されていてもよい。排気管３２は、例えば真空ポンプを備えた排気装置３３に接続されている。排気装置３３は、処理容器１０内の雰囲気を所定の真空度まで減圧することができる。

処理容器１０の天井面開口部には、プラズマ生成用のマイクロ波を放射・供給するアンテナ４０及びマイクロ波透過板である天板４１が設けられている。アンテナ４０は、スロット板４２、遅波板４３、冷却ジャケット４４（冷却プレートとも呼称される）を有している。

天板４１は、例えばＯリング等のシール材（図示せず）を介して、処理容器１０の天井面開口部に密に設けられている。したがって、処理容器１０の内部は気密に保持される。天板４１の材質は誘電体であり、例えば石英、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ等が用いられ、天板４１はマイクロ波を透過させる。

スロット板４２は、天板４１の上面であって、載置台２０と対向するように設けられている。スロット板４２には複数のスロットが形成され、スロット板４２はアンテナとして機能する。スロット板４２には、導電性を有する材料、たとえば銅、アルミニウム、ニッケル等が用いられる。

遅波板４３は、スロット板４２の上面に設けられている。遅波板４３には低損失誘電体材料、例えば石英、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ等が用いられ、遅波板４３はマイクロ波の波長を短縮する。

冷却ジャケット４４は、遅波板４３の上面において、遅波板４３とスロット板４２覆うように設けられている。冷却ジャケット４４の内部には、例えば冷却媒体を流通させる円環状の流路４５が複数設けられている。また、冷却ジャケット４４の上面には、ヒータ８０が設置されている。流路４５を流れる冷却媒体の調整と、ヒータ８０の温度調整によって、天板４１、スロット板４２、遅波板４３、冷却ジャケット４４が所定の温度に調節される。

ヒータ８０の上方には、当該ヒータ８０や冷却ジャケット４４の全面又は一部の面を遅波板４３に向かう方向に押圧するための押圧機構１００が設けられている。押圧機構１００には、内部空間Ｕが形成されている。当該内部空間Ｕには、荷重調節機構１２０と、当該荷重調節機構１２０を介して内部空間Ｕに導入される流体の供給源である流体供給源１２５が接続されている。なお、供給される流体の圧力を測定する圧力計１２７も設けられている。なお、押圧機構１００の構成については、概略拡大図である図２を参照して後述する。

この押圧機構１００によれば、金属で構成された場合には熱の影響により歪み等が発生したり、また、経時的に形状歪みが生じる恐れがある各部材、即ち、スロット板４２、遅波板４３、冷却ジャケット４４やヒータ８０を天板４１に対し好適な荷重分布でもって押圧させ、互いに密着させることができる。これにより、ヒータ８０や冷却ジャケット４４による各部材の温度調節を好適に行うことができる。

また、冷却ジャケット４４の中央部には同軸導波管５０が接続されている。同軸導波管５０は、内部導体５１と外管５２を有している。内部導体５１は、スロット板４２と接続されている。内部導体５１のスロット板４２側は例えば円錐形に形成されても良く、その構成により、スロット板４２に対してマイクロ波を効率よく伝播するようになっている。

同軸導波管５０には、マイクロ波を所定の振動モードに変換するモード変換器５３、矩形導波管５４、マイクロ波を発生するマイクロ波発生装置５５が同軸導波管５０側からこの順で接続されている。マイクロ波発生装置５５は、所定周波数、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生させる。

かかる構成により、マイクロ波発生装置５５により発生されたマイクロ波は、矩形導波管５４、モード変換器５３、同軸導波管５０を順次伝播し、アンテナ４０内に供給され、遅波板４３で圧縮され短波長化され、スロット板４２で円偏波を発生させた後、スロット板４２から天板４１を透過して処理容器１０内に放射される。このマイクロ波により処理容器１０内では処理ガスをプラズマ化させることができ、このプラズマによりウェハＷのプラズマ処理を行うことが可能な構成となっている。

処理容器１０の天井面、すなわちアンテナ４０の中央部には、第１の処理ガス供給部としての第１の処理ガス供給管６０が設けられている。第１の処理ガス供給管６０はアンテナ４０を貫通し、当該第１の処理ガス供給管６０の一端部はマイクロ波透過板４１の下面において開口している。また、第１の処理ガス供給管６０は同軸導波管５０の内部導体５１の内部を貫通し、さらにモード変換器５３内を挿通して、当該第１の処理ガス供給管６０の他端部は第１の処理ガス供給源６１に接続されている。第１の処理ガス供給源６１の内部には、処理ガスとして、例えばＴＳＡ（トリシリルアミン）、Ｎ_２ガス、Ｈ_２ガス、Ａｒガスがそれぞれ個別に貯留されている。このうち、ＴＳＡ、Ｎ_２ガス、Ｈ_２ガスはＳｉＮ膜の成膜用の原料ガスであり、Ａｒガスはプラズマ励起用ガスである。なお、以下において、この処理ガスを「第１の処理ガス」という場合がある。また、第１の処理ガス供給管６０には、第１の処理ガスの流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群６２が設けられている。

図１に示すように処理容器１０の側面には、第２の処理ガス供給部としての第２の処理ガス供給管７０が設けられている。第２の処理ガス供給管７０は、処理容器１０の側面の円周上で等間隔に複数、例えば２４本設けられている。第２の処理ガス供給管７０の一端部は処理容器１０の側面において開口し、他端部はバッファ部７１に接続されている。第２の処理ガス供給管７０は、その一端部が他端部より下方に位置するように斜めに配置されている。

バッファ部７１は、処理容器１０の側面内部に環状に設けられ、複数の第２の処理ガス供給管７０に共通に設けられている。バッファ部７１には、供給管７２を介して第２の処理ガス供給源７３が接続されている。第２の処理ガス供給源６３の内部には、処理ガスとして、例えばＴＳＡ（トリシリルアミン）、Ｎ_２ガス、Ｈ_２ガス、Ａｒガスがそれぞれ個別に貯留されている。なお、以下において、この処理ガスを「第２の処理ガス」という場合がある。また、供給管７２には、第２の処理ガスの流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群７４が設けられている。

第１の処理ガス供給管６０からの第１の処理ガスはウェハＷの中心部に向けて供給され、第２の処理ガス供給管７０からの第２の処理ガスはウェハＷの外周部に向けて供給される。

なお、第１の処理ガス供給管６０と第２の処理ガス供給管７０から処理容器１０内にそれぞれ供給される第１の処理ガス及び第２の処理ガスは、同種のガスでよいが、別種類のガスであってもよく、各々独立した流量で、或いは任意の流量比で供給することができる。

以上説明した、被処理体としてのウェハＷの表面に対してプラズマＣＶＤ処理を行い、例えばＳｉＮ膜を成膜するプラズマ処理装置１においては、押圧機構１００を設け、スロット板４２、遅波板４３、冷却ジャケット４４やヒータ８０を天板４１に押圧させ、且つ、各部材を互いに密着させる構成となっている。この押圧機構１００について図２及び図３を参照して更に詳細に説明する。

図２は、押圧機構１００の概略説明図であり、プラズマ処理装置１の押圧機構１００近傍を拡大して図示したものである。図２に示すように、押圧機構１００は下部に開口部を有する流体容器１１０と、ダイアフラムとしての膜状の弾性体１１５と、当該弾性体１１５を流体容器１１０の開口部に固着させ、流体容器１１０内の内部空間Ｕを密閉空間とするためのリング部材１１１を備えている。

また、弾性体１１５の下方、且つ、ヒータ８０の上方（即ち、弾性体１１５とヒータ８０との間隙）には、押圧部材１１８が設置されている。弾性体１１５は例えば伸縮性を有するシートであり、布にゴムを浸潤させたものからなる。流体容器１１０内に供給された流体の圧力に応じて弾性体１１５は伸縮し、内部空間Ｕの圧力が変動する。そして、押圧部材１１８は、流体容器１１０内への流体の供給により膨張した内部空間Ｕにより膨れた弾性体１１５に当接する構成となっており、流体容器１１０内への流体の供給量に応じて押圧部材１１８による押圧荷重が変動自在となっている。

押圧機構１００には、流体の供給量の調節を行う荷重調節機構１２０と、当該荷重調節機構１２０を介して内部空間Ｕに導入される流体の供給源である流体供給源１２５が接続されている。ここで、流体とは例えば空気である。荷重調節機構１２０は、可逆的に流体を供給ならびに吸引することが可能であり内部空間Ｕの圧力（内圧）を自在に調整することができる。なお、内部空間Ｕの内圧は、圧力計１２７によって測定される。これら荷重調節機構１２０、流体供給源１２５、圧力計１２７をまとめて流体供給機構１３０とし、この流体供給機構１３０には図示しない制御部が接続し流体の供給ならびに吸引を自在に制御することが可能となっている。なお、荷重調節機構１２０としてレギュレータを使用することで制御部を設けずに内部空間Ｕの内圧を自動的に調整しても良い。

図３はプラズマ処理装置１を上方から見た場合の押圧機構１００の形状を示す概略平面図である。図３に示すように、押圧機構１００は、平面視において同軸導波管５０を囲むような略円環形状であり、ヒータ８０や冷却ジャケット４４を覆うように設けられることが好ましい。即ち、スロット板４２、遅波板４３、冷却ジャケット４４やヒータ８０のほぼ全面を覆い、それら各部材の全面を天板４１に押圧させる荷重を変動・調節できるように構成することが好ましい。

流体容器１１０及びリング部材１１１は、流体の保持に必要な強度の材質で構成されることが好ましく、例えばアルミで構成される。また、弾性体１１５は布にゴムを浸潤させたもの、あるいは、単にゴムのみからなるシートを用いることができる。ゴムは、例えば、ＦＦＫＭ、ＦＫＭといったフッ素ゴム、シリコンゴム、ＮＢＲ（ニトリルゴム）で構成される。特に高い耐熱性が必要となる場合は、例えばＦＦＫＭ、ＦＫＭといったフッ素ゴムが好ましい。また、押圧部材１１８は剛性が小さく断熱性を有する材料で構成されることが好ましく、例えばＦＫＭ、ＦＦＫＭ、発泡樹脂材などで構成される。

以上説明した、本実施の形態に係るプラズマ処理装置１において、天板４１の上方にスロット板４２、遅波板４３、冷却ジャケット４４やヒータ８０を挟むような位置に押圧機構１００及び押圧部材１１８が設置されている（図１、２参照）。この構成によれば、流体容器１１０の内部空間Ｕに流体供給源１２５から空気等の流体を供給することで圧力（内圧）を調節し、弾性体１１５の膨らみにより押圧部材１１８を天板４１方向に押し込むことができる。押圧部材１１８が押し込まれることで、ヒータ８０、冷却ジャケット４４、遅波板４３、スロット板４２が天板４１方向に押圧され、密着性の安定化が図られる。その際、押圧荷重は、流体の圧力（内圧）に伴う押圧部材１１８の押込みに依存しているため、押圧荷重が不均一となるといった問題や、ヒートサイクルなどにより経時的に変動するといった問題はない。また、押圧荷重は流体の圧力に依存しているため、複数のプラズマ処理装置間での機差が生じることもない。

即ち、押圧機構１００での流体の供給に応じ、ヒータ８０、冷却ジャケット４４、遅波板４３、スロット板４２といった各部材同士を密着させ、また、天板４１に密着させる際の押圧荷重を任意に設定することができ、押圧荷重を均一にすることができる。また、押圧荷重の変動を抑えると共に、流体の供給量により当該押圧荷重の補正（微調整）を容易に行うことができる。なお、押圧機構１００における流体容器１１０の内部容量は任意に設計できるが、特に大容量を必要としないため、設備コストや設備スペースに応じて好適な容積に設計すれば良い。即ち、流体を使用して圧力を生じさせるために必要な最小限の容積があれば良く、機構をコンパクトにすることができる。

以上、本発明の実施の形態の一例を説明したが、本発明は図示の形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

（本発明の他の実施の形態）
例えば、上記実施の形態では、プラズマ処理装置１に対して１つの押圧機構１００が設置され、当該押圧機構１００の形状は平面視において同軸導波管５０を囲むような略円環形状であると説明したが、本発明に係る押圧機構１００の形状・構成はこれに限られるものではない。以下では、本発明の他の実施の形態として図面を参照して押圧機構１００の他の形状・構成について簡単に説明する。

図４は、押圧機構１００の他の形態を示す概略説明図であり、（ａ）は押圧機構近傍の概略側面図、（ｂ）は概略平面図である。なお、以下に説明する図４、図５に関し、上記実施の形態（図１〜図３）と実質的に同一の機能構成を有する構成要素については同一の符号を付して図示し、その説明は省略する。
図４に示すように、本形態に係る押圧機構１００は、平面視において同軸導波管５０を中心とし、同心円状の複数のリング形状となっており、内側から順に、当該同軸導波管５０を囲む３つの略円環形状の機構１００ａ、１００ｂ、１００ｃから構成され、それぞれの径は異なっている。それぞれの機構１００ａ、１００ｂ、１００ｃはそれぞれ独立した構成であり、それらの内部空間への流体の供給は各流体供給機構１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃによって独立して制御される。即ち、各機構１００ａ〜１００ｃごとにヒータ８０、冷却ジャケット４４、遅波板４３、スロット板４２にかかる押圧荷重を調節することができる。

図４に示す本発明の他の形態に係る押圧機構１００ａ〜１００ｃによれば、それぞれの機構によるヒータ８０、冷却ジャケット４４、遅波板４３、スロット板４２にかかる押圧荷重を変えることで、各部材同士や各部材と天板４１との密着性を領域ごとに変えることができる。これにより、各領域でのマイクロ波の伝播性を変えることができ、好適なマイクロ波分布を実現させることができる。

例えば、押圧機構１００ａによる押圧荷重を大きくする一方で、押圧機構１００ｃによる押圧荷重を小さくすると、プラズマ処理装置１の中央部領域（同軸導波管５０近傍）では各部材同士や各部材と天板４１との密着性が高い一方、中央部から遠い領域（同軸導波管５０から遠い領域）では各部材同士や各部材と天板４１との密着性を低く抑えるといった事が可能である。これにより、プラズマ処理装置１の中央部領域においてマイクロ波の伝播を促進させることができる。また、各部材同士や各部材と天板４１との密着性を制御できるため、プラズマ処理による成膜時の成膜分布（成膜均一性）をコントロールすることもできる。

また、図５は押圧機構１００の更なる変形例を示す概略平面図である。図５に示すように、本変形例に係る押圧機構１００’は平面視において複数設置され、その位置は任意に設計される。図５では、極めて小径の押圧機構１００’を、同軸導波管５０を中心とした放射状（複数の同心円状に複数の状態）で２４箇所設けた構成を図示している。なお、各押圧機構１００’には、それぞれ個別の流体供給機構（図５中には図示せず）を接続することが好ましく、それにより、各押圧機構１００’ごとに押圧荷重を独立して制御することができる。

本変形例によれば、プラズマ処理装置１のアンテナ構造の熱変形（残留応力による変形等）や構造上の様々な原因によって部分的に生じた押圧荷重の不均一、密着性の不均一を細かく調節し、均一に保つことが可能となる。

また、上記実施の形態では、押圧機構１００の弾性体１１５と、ヒータ８０との間に押圧部材１１８を設置する構成を説明したが、ヒータ８０、冷却ジャケット４４、遅波板４３、スロット板４２といった各部材同士の密着性や、各部材と天板４１との密着性を安定化させる際には、必ずしも押圧部材１１８は必要でない場合もある。即ち、弾性体１１５をヒータ８０等に直接当接させることで押圧荷重の調節を行い、密着性の安定化を図ることもできる。その場合、弾性体１１５には高い耐熱性が求められる。

また、上記実施の形態では、プラズマ処理装置１の装置構成の一例として、マイクロ波発生装置５５や同軸導波管５０が装置中心の１箇所に設置された装置構成を図示・説明した（図１参照）が、本発明の適用範囲はこのような装置構成に限られるものではない。例えば、マイクロ波発生装置やそれに付随する同軸導波管等をプラズマ処理装置の複数箇所に配置した構成についても同様の押圧機構による荷重の調節技術を適用することができる。

また、上記実施の形態に係るプラズマ処理装置１はウェハＷの表面に対してプラズマＣＶＤ処理を行う成膜装置であるものとして説明したが、本発明技術を適用するプラズマ処理装置はこれに限られるものではない。例えば、ＰＥＡＬＤ処理等の種々のマイクロ波プラズマを用いた処理を行う処理装置に対して適用可能である。

本発明は、半導体ウェハ等の被処理体に対しプラズマ処理を行うプラズマ処理装置に適用できる。

１…プラズマ処理装置
１０…処理容器
２０…載置台
４０…アンテナ
４１…天板
４２…スロット板
４３…遅波板
４４…冷却ジャケット
５０…同軸導波管
８０…ヒータ
１００…押圧機構
１１０…流体容器
１１１…リング部材
１１５…弾性体
１１８…押圧部材
１３０…流体供給機構
Ｗ…ウェハ（被処理体）

Claims

処理容器内の処理空間にプラズマを生成し、被処理体にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
前記処理容器内に対しプラズマ生成用のマイクロ波を、天板を介して放射するアンテナが設けられ、
前記アンテナの上部には、内部に流体を供給させ、当該流体の圧力により前記アンテナを前記天板に押圧させる押圧機構が設けられることを特徴とする、プラズマ処理装置。
前記押圧機構は、開口部を有する流体容器と、当該開口部に固着され前記流体容器の内部を密閉する伸縮自在な膜状の弾性体と、を有し、
前記押圧機構には、前記流体容器の内部に流体を供給する流体供給機構が接続され、
前記流体容器の内部に前記流体供給機構から所定圧力の流体を供給させて前記弾性体に押圧荷重を付与す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。
前記アンテナの上部において、当該アンテナと前記押圧機構との間には、前記弾性体に付与された押圧荷重により押圧され、当該押圧による荷重により前記アンテナを押圧する押圧部材が設けられることを特徴とする、請求項２に記載のプラズマ処理装置。
前記アンテナの上部において、当該アンテナと前記押圧部材との間にはヒータが設けられることを特徴とする、請求項３に記載のプラズマ処理装置。
前記弾性体はフッ素ゴム、シリコンゴム、ニトリルゴムのいずれかで構成されることを特徴とする、請求項３〜４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
前記押圧機構は、複数の独立した流体容器及び弾性体から構成され、
前記流体供給機構は、前記複数の流体容器ごとに独立制御可能に設けられることを特徴とする、請求項３〜５のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
前記押圧機構は、平面視でプラズマ処理装置中央を中心とする同心円状の複数の円環形状の流体容器及び弾性体から構成されることを特徴とする、請求項６に記載のプラズマ処理装置。
前記押圧機構は、平面視でプラズマ処理装置中央を中心とする複数の同心円上に複数配置された流体容器及び弾性体から構成されることを特徴とする、請求項６に記載のプラズマ処理装置。
前記押圧部材は、前記複数の独立した流体容器及び弾性体に対向して前記複数の流体容器ごとに独立して設けられることを特徴とする、請求項６〜８のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
前記流体は空気であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。