JPH1197198A - プラズマ処理装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 導波管を温度制御することにより、導波管の
熱変形を防止して、被処理基板のプラズマ処理の面内均
一性を高めること。 【解決手段】 真空容器２内に導波管３を介して２．４
５ＧＨｚのマイクロ波をＴＭモ−ドで導入すると共に、
８７５ガウスの磁界を形成して電子サイクロトロン共鳴
により成膜ガスをプラズマ化し、ウエハＷ上にＳｉＯＦ
膜を成膜する。この際導波管３の出口側（透過窓２３
側）に設けられた円錐形導波管３３を冷却管４により冷
却し、当該導波管３３の外面が８０℃になるように温度
制御する。このようにすると、円錐形導波管３３の熱変
形が抑えられるので、マイクロ波がモ−ドを乱されるこ
となく伝送されていき、これにより発生するプラズマの
プラズマ密度がウエハＷと対向する面内において均一に
なるので、形成される薄膜の面内均一性が高められる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ等の
被処理基板に対して、例えばＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）処理等の
プラズマ処理によりＳｉＯＦ膜やＳｉＯ₂ 膜等の薄膜を
形成するプラズマ処理装置及びその方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】集積回路の配線パタ−ンとしては主にア
ルミニウム配線が用いられ、これを絶縁するための層間
絶縁膜としてはＳｉＯＦ膜やＳｉＯ₂ 膜等が用いられて
いるが、これらは例えば図６に示すようなＥＣＲプラズ
マ処理を行うプラズマ処理装置を用いて形成されてい
る。

【０００３】例えばこの装置では、プラズマ生成室１Ａ
内に例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を導波管１１に
より供給すると共に、例えば電磁コイル１２により８７
５ガウスの磁界を印加して、マイクロ波と磁界との相互
作用（電子サイクロトロン共鳴）によりＡｒガスやＯ₂
ガス等のプラズマガスや、成膜室１Ｂ内に導入された例
えばＳｉＨ₄ ガス等の成膜ガスをプラズマ化して活性種
とし、載置台１３上に載置された半導体ウエハ（以下
「ウエハ」という）Ｗに対して薄膜を形成している。

【０００４】前記導波管１１は、例えば図７に示すよう
に、矩形導波管１１ａと円筒形導波管１１ｂと下部側に
向かって徐々に広がる円錐形導波管１１ｃとを組み合わ
せて構成され、円錐形導波管１１ｃの上端側と下端側は
夫々円筒形導波管１１ｂとプラズマ生成室１Ａとにネジ
止めにより固定されている。

【０００５】このような導波管１１内では、例えば矩形
導波管１１ａによりＴＥ₁₁モ−ドで供給されたマイクロ
波は、矩形導波管１１ａと円筒形導波管１１ｂとの接続
部付近で同心円電界モ−ドであるＴＭ₀₁モ−ドに変換さ
れ、そのまま円錐形導波管１１ｃ内をＴＭ₀₁モ−ドで伝
送されてプラズマ生成室１Ａ内に導入される。

【０００６】ここでＴＭ₀₁モ−ドについて図８に基づい
て説明すると、図８（ａ）は例えば内径が２ａの円筒形
導波管１１ｂの直径方向の断面図であり、図８（ｂ）は
図８（ａ）のＡ−Ａにおける断面図である。このモ−ド
では図中実線で示す電界は導波管の管壁から中心を通っ
てまた管壁に戻るように、半波長毎に向きを変えながら
管壁に沿って伝播する。図中鎖線は磁界を示しており、
図８（ｂ）中○は電界が紙面の内側に向かう様子、●は
電界が紙面の外側に向かう様子を夫々示している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述のプ
ラズマ処理装置では、プラズマ処理の際、導波管１１は
マイクロ波の伝送に伴って生じる熱によって加熱される
と共に、プラズマ生成室１Ａにより発生したプラズマＰ
によって熱が生じ、この熱が伝熱されることによっても
加熱され、処理が進むに連れて導波管１１の温度が高く
なり、例えば円錐形導波管１１ｃの温度は１２０℃程度
まで上昇してしまう。

【０００８】ここでこの円錐形導波管１１ｃはアルミニ
ウム等により構成されているので１２０℃もの温度にな
ると熱変形を起こしやすい。この際円錐形導波管１１ｃ
は上下端をネジ止めにより固定されているので、熱変形
はテ−パ面が歪むように（図９参照）起こってしまう。
このようにテ−パ面が歪むと円錐形導波管１１ｃの円精
度に狂いが生じるので、管壁に沿って伝播するマイクロ
波の伝播の状態が変わってしまい、例えばＴＭ₀₁モ−ド
を伝送する場合には前記モ−ドの中心がずれてしまう。

【０００９】このようにマイクロ波の伝送モ−ドの中心
がずれると、プラズマ生成室１Ａで発生するプラズマ密
度の面内均一性が悪くなり、この結果プラズマ処理によ
って形成される薄膜の膜厚の面内均一性が悪くなってし
まうという問題がある。

【００１０】本発明はこのような事情の下になされたも
のであり、その目的は円錐形導波管を熱変形しない温度
に温度制御することにより、被処理基板のプラズマ処理
の面内均一性を高めることができるプラズマ処理装置及
びその方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このため本発明のプラズ
マ処理装置は、被処理基板の載置台が内部に設けられる
真空容器と、前記真空容器内に磁界を形成するための磁
界形成手段と、口径が徐々に変化し、拡径側が前記真空
容器側に向いている円錐形導波管を含み、前記真空容器
内に高周波を同心円電界モ−ドで供給するための高周波
供給手段と、前記真空容器と円錐形導波管の拡径側出口
との間に介在し、高周波を透過するための透過窓と、を
備え、高周波と磁界との電子サイクロトロン共鳴により
処理ガスをプラズマ化し、そのプラズマにより被処理基
板を処理するプラズマ処理装置において、前記円錐形導
波管の温度を、当該円錐形導波管が熱変形しない温度に
制御するための温度制御部を備えたことを特徴とし、前
記同心円電界モ−ドはＴＭモ−ドであることが望まし
い。

【００１２】また本発明のプラズマ処理方法は、真空容
器内に磁界を形成すると共に、当該真空容器内に、口径
が徐々に変化し、拡径側が前記真空容器側に向いている
円錐形導波管を備えた高周波供給手段により、真空容器
と円錐形導波管の拡径側出口との間に介在する透過窓を
介して高周波を同心円電界モ−ドで供給して、高周波と
磁界との電子サイクロトロン共鳴により処理ガスをプラ
ズマ化し、そのプラズマにより被処理基板を処理するプ
ラズマ処理方法において、前記真空容器内にて成膜ガス
をプラズマ化し、前記被処理基板に薄膜を形成する工程
と、次いで前記円錐形導波管を第１の温度に制御して前
記透過窓の温度を調整し、クリ−ニングガスを前記真空
容器内に導入してプラズマ化して、真空容器内をクリ−
ニングする工程と、続いて前記円錐形導波管を第２の温
度に制御して、処理ガスを前記真空容器内に導入してプ
ラズマ化し、真空容器内の被処理基板を処理する工程
と、を備えたことを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明のプラズマ処理装置
の一実施の形態を示す断面図であり、図中２は例えばア
ルミニウム等により形成された真空容器である。この真
空容器２はプラズマを発生させるプラズマ室２１と、こ
の下方に連通させて連結された成膜室２２とからなる。
なお真空容器２は接地されてゼロ電位となっている。

【００１４】この真空容器２の上端は開口されて、この
部分にマイクロ波を透過する部材例えば窒化アルミニウ
ム（ＡｌＮ）により形成された透過窓２３が気密に設け
られている。この透過窓２３は真空容器２の上端に設け
られた支持リング２４により外周縁を気密に支持されて
おり、この透過窓２３と支持リング２４とにより真空容
器２内の真空状態を維持するようになっている。

【００１５】透過窓２３の外側には、プラズマ室２１内
に例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波をＴＭモ−ド例え
ばＴＭ₀₁モ−ド（以下「ＴＭモ−ド」という）等の同心
円電界モ−ドで供給するための導波管３が設けられてい
る。この導波管３は矩形導波管３１の出口側端部を円筒
形導波管３２の上部側側部に直角に接続し、円筒形導波
管３２の下端側を、下部側に向かって徐々に広がるよう
にテ−パ状に形成された円錐形導波管３３の上端部に接
続して構成されている。前記矩形導波管３１の入口側端
部はプラズマ発生用の高周波電源部３４に接続されてお
り、高周波電源部３４にて発生したマイクロ波を導波管
３で案内して透過窓２３からプラズマ室２１内へ導入し
得るようになっている。

【００１６】前記円錐形導波管３３の上下両端はフラン
ジ部３３ａ，３３ｂとして形成されており、これらフラ
ンジ部３３ａ，３３ｂは、円筒形導波管３２の下端側フ
ランジ部３２ａと支持リング２４の上面とに夫々ネジ３
５ａ，３５ｂにより固定されている。本実施の形態で
は、高周波電源部３４と矩形導波管３１、円筒形導波管
３２、円錐形導波管３３とにより高周波供給手段が構成
されている。

【００１７】このような円錐形導波管３３は、外周面の
ほぼ全体に冷却管４が巻回されている。また円錐形導波
管３３の例えばフランジ３３ｂの外面には当該外面の温
度を検出するための例えば熱電対等からなる温度検出部
４１が設けられており、この温度検出部４１の検出値に
基づいて調整部をなすチラ−４２にて加熱あるいは冷却
して温度調整された冷却材例えば冷却水が冷却管４に通
流され、こうして円錐形導波管３３の温度が設定された
温度でほぼ一定になるように制御されるようになってい
る。本実施の形態では冷却管４と温度検出部４１及びチ
ラ−４２とにより温度制御部が構成されている。

【００１８】プラズマ室２１を区画する側壁の上部側に
は、例えば成膜ガスを供給するためのガスノズル５１が
周方向に沿って均等に配置して設けられると共に、この
ガスノズル５１には図示しないプラズマガス源が接続さ
れており、プラズマ室２１内の上部にＡｒガスやＯ₂ ガ
ス等のプラズマガスをムラなく均等に供給し得るように
なっている。なお図中ガスノズル５１は図面の煩雑化を
避けるため２本しか記載していないが、実際にはそれ以
上設けている。

【００１９】一方前記成膜室２２の上部即ちプラズマ室
２１と連通している部分には、リング状の成膜ガス供給
部５２が設けられており、内周面にはガス供給口５２ａ
が形成されている。この成膜ガス供給部５２には他端側
が図示しない成膜ガス源に接続されたガス供給管５３の
一端側が接続されていて、例えばＳｉＨ₄ ガスやＳｉＦ
₄ ガス等の成膜ガスが前記ガス供給口５２ａから噴出す
るようになっている。

【００２０】前記プラズマ室２１を区画する側壁の外周
には、これに接近させて当該プラズマ室２１を囲むよう
に、例えばリング状の主電磁コイル５３が配置されると
共に、成膜室２２の下方側にはリング状の補助電磁コイ
ル５４が配置され、これらによりプラズマ室２１から成
膜室２２に亘って上から下に向かう磁界例えば８７５ガ
ウスの磁界Ｂを形成し得るようになっている。

【００２１】また成膜室２２内にはウエハＷを載置する
ための載置台６が処理位置とウエハＷの受け渡し位置の
間で昇降自在に設けられている。この載置台６は例えば
アルミニウム製の本体６１の上に、ヒ−タと電極とを内
蔵した誘電体プレ−ト６２を設けてなり、表面は静電チ
ャックとして構成されている。前記電極には静電チャッ
ク用の図示しない直流電源が接続されていると共に、ウ
エハＷにイオンを引込むためのバイアス電圧を印加する
ように高周波電源部６３が接続されている。さらに成膜
室２２の底部には排気管２５が接続されている。

【００２２】次に上述のプラズマ処理装置を用いて、被
処理基板であるウエハＷ上に例えばＳｉＯＦ膜よりなる
層間絶縁膜を形成する方法を説明する。先ず真空容器２
の側壁に設けた図示しないゲ−トバルブを開いて図示し
ない搬送ア−ムにより、例えば表面にアルミニウム配線
が形成されたウエハＷを図示しないロ−ドロック室から
搬入して載置台６上に載置する。

【００２３】続いてゲ−トバルブを閉じて内部を密閉し
た後、載置台６を処理位置まで上昇させ、排気管２５に
より内部雰囲気を排出して所定の真空度まで真空引き
し、ガスノズル５１からプラズマガス例えばＡｒガス及
びＯ₂ ガスを所定の流量で導入すると共に、成膜ガス供
給部５２から成膜ガス例えばＳｉＦ₄ ガスを所定の流量
で導入する。そして真空容器２内を例えば０．３５Ｐａ
のプロセス圧力に維持し、かつ高周波電源部６３により
載置台６に１３．５６ＭＨｚ、２７００Ｗのバイアス電
圧を印加すると共に、載置台６の表面温度を例えば２６
０℃に設定する。

【００２４】プラズマ室２１内には、高周波電源部３４
からの２．４５ＧＨｚ，２７００Ｗの高周波（マイクロ
波）Ｍが、先ず矩形導波管３１内をＴＥ₁₁モ−ドで伝送
された後、矩形導波管３１と円筒形導波管３２の接続部
付近でＴＭモ−ドに変換され、そのまま円錐形導波管３
３内をＴＭモ−ドで伝送されて真空容器２の天井部に至
り、透過窓２３を介してプラズマ室２１内に導入され
る。

【００２５】一方真空容器２内には主電磁コイル５３と
補助電磁コイル５４とにより磁界Ｂが形成され、磁界Ｂ
の強さが８７５ガウスとなったポイントで、磁界とマイ
クロ波との相互作用により電子サイクロトロン共鳴が生
じ、この共鳴によりプラズマガスがプラズマ化され、且
つ高密度化される。なおプラズマガスを用いることによ
りプラズマが安定する。

【００２６】生成したプラズマはプラズマ室２１から成
膜室２２に向けてプラズマ流として流れ込んでいき、こ
こに供給されているＳｉＦ₄ ガスはこのプラズマ流によ
り活性化（プラズマ化）されて、活性種（プラズマ）を
形成する。一方プラズマイオンはバイアス電圧によりウ
エハＷに引き込まれ、ウエハＷ表面のパタ−ン（凹部）
に堆積されたＳｉＯＦ膜の角を、プラズマイオンのスパ
ッタエッチング作用により削り取って間口を広げなが
ら、ＳｉＯＦ膜が成膜されて凹部内に埋め込まれる。

【００２７】このようなプラズマ処理の間、冷却管４に
は例えば円錐形導波管３３の外面の温度に基づいて調整
部４２にて温度調整された冷却水が通流されており、こ
うして円錐形導波管３３は外側から冷却され、前記外面
の温度がプラズマ処理を通して円錐形導波管３３が熱変
形しない温度例えば８０℃程度になるように温度制御さ
れている。なお真空容器２は図示しない温度調整手段に
より例えば真空容器２の外面の温度が８０℃程度となる
ように温度制御されている。

【００２８】このようなプラズマ処理装置では、プラズ
マ処理の際、マイクロ波の伝送により発生した熱とプラ
ズマ室２１内で発生したプラズマからの伝熱された熱と
により円錐形導波管３３が加熱されても、円錐形導波管
３３は冷却管４内の冷却水の通流により例えば外面が８
０℃程度になるように温度制御されているので、膜厚の
面内均一性の高い成膜処理を行うことができる。

【００２９】この理由は次のように推察される。つまり
円錐形導波管３３は温度制御によりの熱変形が防止され
ので、当該導波管はテ−パ面に歪みが生じることなく、
導波管の円精度が悪化することはない。このため例えば
ＴＭモ−ド等のように電界が管壁に沿って同心円状に伝
播する同心円電界モ−ドであっても伝播の状態が変化す
ることなく、所定のモ−ドを保ったままマイクロ波が伝
送される。

【００３０】これによりマイクロ波はモ−ドの中心がず
れること無く、プラズマ室２１内に導入されるので、マ
イクロ波と磁界との相互作用により発生するプラズマの
プラズマ密度がウエハＷに対向する面内においてほぼ均
一となる。この結果このプラズマにより生成される成膜
ガスの活性種もウエハＷに対向する面内においてほぼ均
一になるので、形成されるＳｉＯＦ膜の膜厚の面内均一
性が向上する。

【００３１】ここで膜厚の面内均一性と円錐形導波管３
３の温度調整との関係を確認するために行った実験例に
ついて説明する。上述の図１に示すプラズマ処理装置を
用い、Ａｒガス及びＯ₂ ガスを所定の流量でプラズマ室
２１内に導入すると共に、ＳｉＦ₄ ガスを所定の流量で
成膜室２２内に導入し、高周波電力を２７００Ｗ、バイ
アス電力を２７００Ｗ、成膜温度を２６０℃、真空容器
２内の圧力を０．３５Ｐａとして、冷却管４により円錐
形導波管３３の外面の温度を８０℃程度に温度制御しな
がら、上述の実施の形態と同様のプロセス条件によりＳ
ｉＯＦ膜を８インチサイズのウエハＷ上に成膜した。

【００３２】このプラズマ処理を１２枚のウエハＷに対
して行い、この処理の間の円錐形導波管３３の外面の温
度の時間変化を測定すると共に、ウエハＷの直径方向の
膜厚を測定することによりＳｉＯＦ膜の膜厚の面内均一
性を測定した。また円錐形導波管３３の温度制御を行わ
ない場合についても同様の実験を行った。

【００３３】この結果を、円錐形導波管３３の外面の温
度の経時変化を図２に、膜厚の面内均一性の平均値を図
３に夫々示す。ここで図２、３において、実線は温度制
御を行った場合、点線は温度制御を行わなかった場合を
夫々示しており、図２では縦軸はＳｉＯＦ膜の膜厚を示
し、横軸はウエハＷの中心からの直径方向の位置を示し
ている。

【００３４】図２により、温度制御を行なった場合に
は、円錐形導波管３３の外面の温度はプラズマ処理の間
中ほぼ８０℃程度の温度に制御されていることが認めら
れた。また図３により、膜厚の面内均一性は最も膜厚の
大きいウエハＷの中心部Ａ１と最も膜厚の小さいウエハ
Ｗの周縁部Ａ２とを比較すると、膜厚の面内分布は約３
〜７％程度であることが確認された。

【００３５】一方温度制御を行わなかった場合には、円
錐形導波管３３の温度はプラズマ処理が進むに連れて徐
々に上昇し、１２０℃程度の温度まで加熱されることが
認められた。また図３により、膜厚の面内均一性は最も
膜厚の大きい位置Ａ３と最も膜厚の小さい位置Ａ４とを
比較すると、膜厚の面内分布は約８〜１５％程度であ
り、温度制御を行った場合に比べて膜厚の面内均一性が
悪いことが確認された。

【００３６】このように温度制御を行った場合に膜厚の
面内均一性が向上する理由としては次のように考えられ
る。即ち温度制御を行った場合には、図３に示すように
ＳｉＯＦ膜の膜厚はウエハＷの中心部で最も大きくな
り、ウエハＷの周縁部で最も小さくなるが、温度制御を
行わない場合には、膜厚の最も大きくなる位置がウエハ
Ｗの中心からずれてしまう。

【００３７】このように膜厚の最も大きくなる位置がウ
エハＷの中心からずれるのは、既述のように円錐形導波
管３３のテ−パ面が熱変形してマイクロ波の伝播の状態
が変化し、伝送モ−ドの中心がずれるからと推察され
る。そして伝送モ−ドの中心がずれると、発生するプラ
ズマの中心がウエハＷの中心からずれてしまい、膜厚の
最も大きくなる位置から遠いウエハＷの周縁部ではプラ
ズマ密度が低くなる程度が大きいので、膜厚がかなり小
さくなってしまうと考えられる。

【００３８】また上述の実験の際、透過窓２３の下面側
の温度の経時変化を測定したところ、図４に示す結果が
得られた。この図においても実線は円錐形導波管３３の
温度制御を行った場合、点線は温度制御を行わなかった
場合を夫々示している。この結果により、円錐形導波管
３３の温度制御を行なわなかった場合には、透過窓２３
の温度はプラズマ処理が進むに連れて次第に上昇してい
くのに対して、円錐形導波管３３の温度制御を行った場
合には、８０℃程度の温度にほぼ一定に保たれることが
認められた。

【００３９】このように結果的に透過窓２３の温度が調
整されるのは、当該透過窓２３はプラズマ処理の際、マ
イクロ波の透過とプラズマによって発生した熱により加
熱されるが、透過窓２３は夫々８０℃程度の温度に温度
制御された円錐形導波管３３と真空容器２とにより挟ま
れているので、温度上昇がある程度で抑えられてそのま
まの温度が保たれるためと考えられる。

【００４０】ここで透過窓２３は熱衝撃に強いＡｌＮに
より構成されているので、温度が２００℃程度まで高く
なっても割れ等は生じないが、透過窓２３がほぼ一定の
温度に制御されると、安定したプラズマ処理を行うこと
ができるという利点がある。つまり透過窓２３は厚さ１
２ｍｍのＡｌＮにより構成されているが、このＡｌＮは
マイクロ波に対して温度特性を持っており、例えば２．
４５ＧＨｚのマイクロ波に対しては、図５に示すような
特性がある。従ってプラズマ処理の間、透過窓２３の温
度が一定であれば、透過窓２３の誘電損失も一定である
ので、マイクロ波の透過の状態が安定する。このためプ
ラズマ処理の間を通してプラズマ密度がほぼ一定になる
ので、ＳｉＯＦ膜の膜厚のウエハ毎に変化してしまうよ
うなことが抑えられ、安定したプラズマ処理を行うこと
ができる。

【００４１】一方透過窓２３の温度がプラズマ処理が進
むに連れて上昇すると、透過窓２３の誘電損失は時間の
経過と共に減少する。このため処理が進むに連れてマイ
クロ波の透過の状態が変わり、発生するプラズマの密度
が変化してしまうので、ＳｉＯＦ膜の膜厚が徐々に増加
してしまう。

【００４２】さらに上述のような成膜処理の後にクリ−
ニングを行う場合には、透過窓２３の温度調整が行われ
ることによって、プラズマ処理のスル−プットが向上す
るという利点も得られる。ここでクリ−ニングは、Ｓｉ
ＯＦ膜の成膜処理を繰り返して行うと、成膜室２２内の
載置台６の周辺や内壁にもＳｉＯＦ膜が付着し、この膜
がある程度の厚さになると、膜剥がれが生じてパーティ
クルの原因となることから、例えばウエハＷを数十枚処
理する毎に付着した膜を除去するために行われるもので
ある。

【００４３】例えば上述のプラズマ処理装置のクリ−ニ
ングは、クリ−ニングであるＮＦ₃ガスとＮ₂ ガスとを
所定の流量でプラズマ室２１内に導入すると共に、高周
波電力を１２００Ｗ、真空容器２内の圧力を４００Ｐａ
として、クリ−ニングガスをプラズマにより活性化さ
せ、この活性種を付着した膜に反応させて除去すること
により行われる。

【００４４】このようなクリ−ニングでは、成膜処理の
際よりも高周波電力が半分以下と小さいが、この高周波
電力の大きさと透過窓２３の温度とは比例関係にあるの
で、円錐形導波管３３の温度制御が行われていない場合
には、透過窓２３の温度は成膜時には１３０℃程度、ク
リ−ニング時には８５℃程度とクリ−ニング時は低くな
る。

【００４５】このためクリ−ニング終了後に成膜処理を
開始すると、透過窓２３の温度が徐々に上昇していき、
暫くするとある程度の温度に飽和する。ここで既述のよ
うに透過窓２３の誘電損失は温度特性を持っているの
で、マイクロ波の透過率をある程度安定させるために
は、透過窓２３の温度の飽和を待ってから成膜処理を行
う必要があり、成膜処理を行うまでに時間がかかる。

【００４６】ところが上述の実施の形態では円錐形導波
管３３の温度制御により、結果的に透過窓２３の温度が
調整できるので、成膜処理とクリ−ニング処理の際に、
透過窓２３の温度がこれらの処理を通してほぼ一定温度
になるように、円錐形導波管３３の温度制御を行なうよ
うにすれば、クリ−ニングの後に引き続いて直ちに成膜
処理を行うことができるので、プラズマ処理全体のスル
−プットを向上させることができる。

【００４７】実際に本発明者が実験を行ったところ、円
錐形導波管３３の外面を、クリ−ニングの際は第１の温
度である８０℃程度、成膜処理の際は第２の温度である
８０℃程度に夫々制御すれば、透過窓２３の温度はこれ
らの処理を通してほぼ８５℃程度に調整されることが認
められ、この際、クリ−ニング時に円錐形導波管３３の
温度を８０℃程度に制御しても、円錐形導波管３３に熱
変形が見られないことが確認された。

【００４８】

【発明の効果】本発明のプラズマ処理装置によれば、導
波管を温度制御することにより導波管の熱変形を防止し
ているので、被処理基板のプラズマ処理の面内均一性を
高めることができる。また本発明のプラズマ処理方法に
よれば、スル−プットの高いプラズマ処理を行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプラズマ処理装置の一実施の形態を示
す断面図である。

【図２】円錐形導波管の温度の経時変化を示す特性図で
ある。

【図３】ＳｉＯＦ膜の膜厚を示す特性図である。

【図４】透過窓の温度の経時変化を示す特性図である。

【図５】透過窓の誘電損失の温度特性を示す特性図であ
る。

【図６】従来のプラズマ処理装置を示す断面図である。

【図７】従来のプラズマ処理装置にて用いられる導波管
を示す斜視図である。

【図８】円筒形導波管で伝送されるＴＭモ−ドを説明す
るための断面図である。

【図９】円錐形導波管が熱変形する様子を示す側面図で
ある。

【符号の説明】

２ 真空室 ２１ プラズマ室 ２２ 成膜室 ３ 導波管 ３１ 矩形導波管 ３２ 円筒形導波管 ３３ 円錐形導波管 ３４ 高周波電源部 ４ 冷却管 ４１ 温度検出部 ５４ 主電磁コイル ６ 載置台 Ｗ 半導体ウエハ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理基板の載置台が内部に設けられる
   真空容器と、前記真空容器内に磁界を形成するための磁
   界形成手段と、口径が徐々に変化し、拡径側が前記真空
   容器側に向いている円錐形導波管を含み、前記真空容器
   内に高周波を同心円電界モ−ドで供給するための高周波
   供給手段と、前記真空容器と円錐形導波管の拡径側出口
   との間に介在し、高周波を透過するための透過窓と、を
   備え、高周波と磁界との電子サイクロトロン共鳴により
   処理ガスをプラズマ化し、そのプラズマにより被処理基
   板を処理するプラズマ処理装置において、 前記円錐形導波管の温度を、当該円錐形導波管が熱変形
   しない温度に制御するための温度制御部を備えたことを
   特徴とするプラズマ処理装置。
2. 【請求項２】 前記同心円電界モ−ドはＴＭモ−ドであ
   ることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
3. 【請求項３】 真空容器内に磁界を形成すると共に、当
   該真空容器内に、口径が徐々に変化し、拡径側が前記真
   空容器側に向いている円錐形導波管を備えた高周波供給
   手段により、真空容器と円錐形導波管の拡径側出口との
   間に介在する透過窓を介して高周波を同心円電界モ−ド
   で供給して、高周波と磁界との電子サイクロトロン共鳴
   により処理ガスをプラズマ化し、そのプラズマにより被
   処理基板を処理するプラズマ処理方法において、 前記真空容器内にて成膜ガスをプラズマ化し、前記被処
   理基板に薄膜を形成する工程と、 次いで前記円錐形導波管を第１の温度に制御して前記透
   過窓の温度を調整し、クリ−ニングガスを前記真空容器
   内に導入してプラズマ化して、真空容器内をクリ−ニン
   グする工程と、 続いて前記円錐形導波管を第２の温度に制御して、処理
   ガスを前記真空容器内に導入してプラズマ化し、真空容
   器内の被処理基板を処理する工程と、を備えたことを特
   徴とするプラズマ処理方法。