WO2004017684A1

WO2004017684A1 - プラズマ処理装置

Info

Publication number: WO2004017684A1
Application number: PCT/JP2003/010274
Authority: WO
Inventors: Kiyotaka Ishibashi; Toshihisa Nozawa
Original assignee: Tokyo Electron Limited
Priority date: 2002-08-14
Filing date: 2003-08-12
Publication date: 2004-02-26
Also published as: US7779783B2; US20060005769A1; TW200405464A; AU2003255013A1; TWI244694B

Abstract

　プラズマ処理装置は、チャンバー（１）と高周波電源とアンテナ部（３）とを備えている。アンテナ部（３）は、スロット板（３ｃ）、遅波板（３ｂ）およびアンテナカバー（３ａ）を有して構成される。チャンバー（１）の上部に平板部（４ａ）と側壁部（４ｂ）を有する天板部（４）が配設されている。平板部（４ａ）は、収容された基板（１１）と対向するように配置されスロット板（３ｃ）に接している。側壁部（４ｂ）は、平板部（４ａ）の周部から基板（１１）の配置される側に向かって延在するように形成されている。側壁部（４ｂ）の外周面はチャンバー（１）に接している。側壁部（４ｂ）の厚さは、天板部（４）の誘電率に基づくマイクロ波の波長をλgとすると、λg／４以上に設定されている。これにより、プラズマ密度をより高め、かつ、そのプラズマ密度分布の均一性を向上することができる。

Description

明細書プラズマ処理装置技術分野

本発明はプラズマ処理装置に関し、特に、チャンバ一内にマイクロ波を導入することにより形成されるブラズマ生成領域によって、基板に所定の処理を施すためのプラズマ処理装置に関するものである。背景技術

近年、半導体装置の高密度化および微細化に伴って、半導体装置の製造工程において、成膜、エッチング、アツシング等の処理を施すためにプラズマ処理装置が使用されている。特に、マイクロ波を用いてプラズマを発生させるマイクロ波プラズマ処理装置では、約 0 . 1〜 1 0 P aの比較的圧力が低い（高真空）条件のもとでも安定してプラズマを発生させることができる。そのため、たとえば周波数 2 . 4 5 G H zのマイクロ波を用いたマイクロ波プラズマ処理装置が注目されている。

そのような従来のプラズマ処理装置の一例について説明する。図 6に示すように、プラズマ処理装置は、基板 1 1 1を収容して基板 1 1 1に所定の処理を施すためのチャンバ一 1 0 1と、マイクロ波を発生するため高周波電源 1 0 5と、マイク口波をチャンバ一 1 0 1内に放射するためのアンテナ部 1 0 3とを備えている。

アンテナ部 1 0 3は、スロット板 1 0 3 c、遅波板 1 0 3 bおよびアンテナ力バー 1 0 3 aを有して構成される。そのスロット板 1 0 3 cには、マイクロ波をチャンバ一 1 0 1内に向けて放射するための複数のスロット（開口部）が設けられている。高周波電源 1 0 5にて発生したマイクロ波は、導波管 1 0 6によりァンテナ部 1 0 3へ送られる。

チャンバ一 1 0 1の上部には、チャンバ一 1 0 1の隔壁の一部を構成する天板 1 0 4が配設されている。天板 1 0 4は、たとえば石英等の誘電体から形成されている。天板 1 0 4とチャンバ一 1 0 1の隔壁との間には、たとえば Oリングなどのシール部材 1 1 4が設けられている。アンテナ部 1 0 3は、この天板 1 0 4 の上方に配置されている。

チャンバ一 1 0 1内には、収容された基板 1 1 1を保持するためのサセプタ 1 0 7が設けられている。さらに、チャンバ一 1 0 1には、チャンバ一 1 0 1内を排気するための真空ポンプ 1 0 9が接続されている。

上述したプラズマ装置では、真空ポンプ 1 0 9によりチャンバ一 1 0 1内が排気されて、所定の圧力範囲のもとでプラズマを生成するためのガスとして、たと図 7に示すように、高周波電源 1 0 5により発生したマイクロ波は導波管 1 0 6を伝わり、アンテナ部 1 0 3に到達する。アンテナ部 1 0 3に到達したマイク口波は、矢印に示すように遅波板 1 0 3 bを伝播し、スロット板 1 0 3 cを介してチヤンバー 1 0 1内に放射されて電磁界を発生させる。

チャンバ一 1 0 1内に発生した電磁界によってアルゴンガスが解離し、基板 1 1 1と天板 1 0 4との間にプラズマ生成領域 1 2 2が形成されて、基板 1 1 1に所定のプラズマ処理が行なわれることになる。

チャンバ一 1 0 1内に形成されたプラズマ生成領域 1 2 2においては、プラズマ生成領域 1 2 2を電気的中性に保っために、プラズマ生成領域 1 2 2中に存在する電子やイオン（荷電粒子）は所定のプラズマ周波数をもって振動する。このプラズマ周波数は電荷密度が高いほど、また、荷電粒子の質量が小さいほど大きくなるという性質を有する。

そのため、プラズマ生成領域 1 2 2においてはイオンよりも十分に質量が小さい電子のプラズマ周波数がィオンのブラズマ周波数に比べて十分に高く、マイク口波の領域にある。このとき、高周波電源 1 0 5により発生したマイクロ波の周波数が、そのプラズマ周波数よりも高い場合には、マイクロ波はプラズマ生成領域 1 2 2内を伝播することができ、マイクロ波をプラズマ生成領域 1 ^{2 2}に供給することができる。

ところが、電子の密度が高くなるにしたがつて電子のブラズマ周波数も高くなる力電子のプラズマ周波数が高周波電源 1 0 5により発生したマイクロ波の周波数を超えると、すなわち、プラズマ生成領域 1 2 2におけるカツトオフ周波数がマイクロ波の周波数よりも高くなると、プラズマ生成領域 1 2 2の表面においてマイクロ波の電界が遮断される現象が認められるようになる。つまり、マイク口波がプラズマ生成領域 1 2 2によって反射されることになる。この現象は電子の密度が高くなるほど強く現れる。

そのため、マイクロ波の電力を上げてもプラズマの密度をさらに高めることができなくなり、プラズマ生成領域 1 2 2におけるプラズマの密度は飽和した状態になる。

一方、天板 1 0 4には、内部が減圧されるチャンバ一 1 0 1において強度を確保して外気が押す力に対抗するためにある程度の厚さが要求される。一般にそのような厚さを有する天板 1 0 4においては、図 7に示すように、制御困難なマイクロ波の定在波 1 2 1が形成されることになる。そのような制御困難な定在波 1 2 1が形成されることによって、プラズマ生成領域 1 2 2におけるプラズマの密度分布の均一性が悪化することになる。

このように、プラズマ生成領域 1 2 2においてプラズマ密度をさらに高めることができず、また、プラズマ密度分布の均一性をさらに向上することができなくなる結果、基板 1 1 1に対して効率的かつ均一なプラズマ処理を施すことが困難になった。発明の開示

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的はプラズマ密度をより高め、かつ、そのプラズマ密度分布の均一性を向上するプラズマ処理装置を提供することである。

本発明に係るプラズマ処理装置は、基板をプラズマ生成領域に晒して基板に所定の処理を施すためのプラズマ処理装置であって、チャンバ一と天板部とアンテナ部とを有している。チャンバ一には基板が収容される。天板部はチャンバ一め隔壁の一部となる。アンテナ部は、チャンバ一内に高周波電磁界を供給し、天板部とチャンバ一内に収容された基板との間の領域にプラズマ生成領域を形成する。天板部は、収容された基板と対向するように配置され、アンテナ部に接触する平板部と、平板部の周部から基板の配置される側に向かって延在するように形成された側壁部とを備えている。

この構造によれば、天板部において平板部に加えて側壁部が形成されていることで、プラズマ生成領域に臨む天板部の領域（面積）が増大し、側壁部からもチヤンバー内に向けてマイクロ波が放射されることで、プラズマ生成領域にお,けるプラズマ密度が向上する。

その天板部の誘電率に基づく高周波電磁界の波長を； l _gとすると、側壁部は l _g Z 4以上の厚さを有することが好ましい。

これにより、側壁部内に定在波が良好に形成されて、基板の外周部分に対応するプラズマ生成領域の部分に、より大きな電力のマイクロ波を供給することができる。なお、； 1 ₈ノ4には ± 2 0 %の誤差を含むことが意図されるため、側壁部の厚さの下限は; l _gZ 4 X 0 8となる。側壁部の厚さを； _sZ 4以上とするのは、側壁部の厚さ H 2が； L _s/ 4よりも薄い場合には側壁部の部分にマイクロ波の定在波を良好に形成することができないからである。また、平板部がアンテナ部に接するとは、平板部がアンテナ部に完全に密着する場合の他に、平板部とアン,テナ部との間に大気中におけるマイクロ波の波長の 1 0分の 1以下の隙間がある場合も含まれる。

一方、側壁部の厚さが十分に厚い場合には、側壁部内に形成される定在波によつて電磁界のパワー（電力）密度の高低に起因する干渉模様が出現してプラズマが不安定になる。このため、このような干渉模様の出現を抑制してプラズマを安定して生成するには、側壁部は; l _gよりも薄い厚さ.を有することが好ましい。

また、平板部および側壁部のプラズマ生成領域に臨む側は、平板部から側壁部にかけて滑らかな曲面を呈することが好ましい。

これにより、マイク口波が平板部から側壁部へ伝播する際に反射が抑えられて、マイク口波が効率よく側壁部へ伝播される。

さらに、チャンバ一内部に所定のガスを送り込むためのガス吹出し口を備え、 ' そのガス吹出し口は、側壁部に沿ってガスが吹き出るように配置されていることが好ましい。

これにより、側壁部に沿って送り込まれたプロセスガスがプラズマ生成領域によって効率的に解離されてプラズマ処理に寄与することができる。

さらに、チャンバ一は、側壁部の外周部分に接する導体部を含むことが好ましい。

これにより、天板部においてプラズマ生成領域に臨まない部分は、導電体によつて覆われていることになり、マイクロ波が天板部の中を伝播する際に反射が少なくなつてより伝播しやすくなる。なお、側壁部の外周部分に導体部が接するとは、側壁部が導体部に完全に密着する場合の他に、側壁部と導体部との間に大気中におけるマイク口波の波長の 1 0分の 1以下の隙間がある場合も含まれる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置の断面図である。

図 2は、同実施の形態において、プラズマ処理装置の動作を説明するためのマィク口波の伝播の様子を示す第 1の図である。

図 3は、同実施の形態において、プラズマ処理装置の動作を説明するためのマイク口波の伝播の様子を示す第 2の図である。

図 4は、同実施の形態において、図 2に示すプラズマ処理装置のプラズマ生成領域における電子密度の測定結果を示す図である。

図 5は、同実施の形態において、図 2に示すプラズマ処理装置のプラズマ生成領域における電子密度の測定結果を示す他の図である。

図 6は、従来のプラズマ処理装置の断面図である。

図 7は、図 6に示すプラズマ処理装置の動作を説明するためのマイク口波の伝播の様子を示す図である。発明を実施するための最良の形態

本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置について説明する。図 1に示すように、プラズマ処理装置は、基板 1 1を収容して基板 1 1に所定の処理を施すためのチャンバ一 1と、マイクロ波を発生するため高周波電源 5と、マイクロ波をチャンバ一 1内に放射するためのアンテナ部 3とを備えている。

アンテナ部 3は、スロット板 3 c、遅波板 3 bおよびアンテナカバー 3 aを有して構成される。スロット板 3。は、たとえば厚さ 0 . 1 mmから数 mm程度の銅板等から形成されている。そのスロット板 3 cには、マイクロ波をチャンバ一 1内に向けて放射するための複数のスロット（開口部）が設けられている。高周波電源 5にて発生したマイクロ波は導波管 6によってアンテナ部 3へ送られる。チャンバ一 1内には、所定のプラズマ処理を施す基板 1 1を保持するためのサセプタ 7が設けられている。さらに、チャンバ一 1には、チャンバ一 1内を排気するための真空ポンプ 9が取り付けられている。

チャンバ一 1の上部には、チャンバ一 1の隔壁の一部を構成する天板 4が配設されている。天板 4は、たとえば石英等の誘電体から形成されている。天板 4とチャンバ一 1の隔壁との間には、たとえば Oリングなどのシール部材 1 4が設けられている。アンテナ部 3は天扳 4の上方に配置されている。

特に天板 4は、平板部 4 aと側壁部 4 bを有している。平板部 4 aは、収容された基板 1 1と対向するように配置されスロット板 3 cに接している。側壁部 4 bは、平板部 4 aの周部から基板 1 .1の配置される側に向かって延在するように形成されている。側壁部 4 bの外周面はチャンバ一 1に接している。

平板部 4 aおよび側壁部 4 bにおいて、プラズマ生成領域に臨む側は平板部 4 aから側壁部 4 bにかけて滑らかな曲面を呈している。以下、このような平板部 4 aと側壁部 4 bを有する天板部 4を、従来の平板部のみを有する平板型天板部に対してベルジャー型の天板部 4と呼ぶ。

側壁部 4 bの厚さ H 1は、天扳部 4の誘電率に基づくマイク口波の波長を λ _g とすると、 / 4以上である。マイクロ波の波長を 2 . 4 5 G H zとし、天板部 4をたとえば石英としてその誘電率を考慮すると、天板部 4を伝播するマイク口波の波長え _εは約 6 O mmとなる。したがって、側壁部 4 bはそのマイクロ波の波長 λ _εの 4分の 1の約 1 5 mm以上の厚さ Η 1を有していればよいことにな. る。

ここで、； L _s/ 4には ± 2 0 %の誤差を含むことが意図される。そのため、側壁部 4 bの厚さ H 1の下限は; l _g/ 4 X 0 . 8 (約 1 2 mm) となる。

このように、側壁部 4 bの厚さ H 1を λ ₈ 4以上とするのは、図 3に示すように、側壁部 4 bの厚さ Η 2が; L _SZ 4よりも薄レ、場合には、側壁部 4 bの部分に後述するマイク口波の定在波を良好に形成することができないからである。一方、側壁部 4 bの厚さ H Iが十分に厚い場合には、側壁部 4 b内に形成される定在波によって電磁界のパワー（電力）密度の高低に起因する干渉模様が出現する。この干渉模様は、プラズマ処理装置固有のプラズマ密度を超えてプラズマ密度を変えていくと、別の異なる干渉模様に変化するため、この固有のプラズマ密度の近傍では異なる 2つの干渉模様が出現することになる。

2つの異なる干渉模様が出現することは干渉模様の変動の要因となり、ひいてはプラズマの生成が不安定になるため、干渉模様の数は少ない方がよい。干渉模様の数は側壁部 4 bの厚さ H 1に大きく依存し、側壁部 4 bの厚さ H 1が厚くなるほど干渉模様の数が増加し、およそ； l _g/ 2の整数倍ごとに飛躍的に增えることになる。

側壁部 4 bにおいてプラズマ密度を向上させるためには、上記のように側壁部 4 bの厚さ H Iをえ _gZ 4以上とし、さらには、 / 2の 1倍近傍の厚さとすることがより好ましい。

しかしながら、側壁部 4 bの厚さ H Iを λ _δ/ 2の 2倍以上、すなわち; l _g以上の厚さにする必要はなく、干渉模様の数を抑えてプラズマを安定して生成するためには、側壁部 4 bの厚さ H Iは λ _δよりも薄いことが好ましい。

また、平板部 4 aがスロット板 3 cに接するとは、平板部 4 aがスロット板 3 cに完全に密着する場合の他に、平板部 4 aとスロット板 3 cとの間に大気中におけるマイクロ波の波長の 1 0分の 1以下の隙間がある場合も含まれる。

同様に、側壁部 4 bがチヤンバー 1に接するとは、側壁部 4 bがチヤンバー 1 に完全に密着する場合の他に、側壁部 4 bとチャンバ一 1との間に大気中におけるマイクロ波の波長の 1 0分の 1以下の隙間 Lがある場合も含まれる。

このように、隙間の大きさとしてマイクロ波の波長の 1 0分の 1以下としたのは、マイク口波の波長の 1 0分の 1よりも大きい隙間がある場合には、その隙間に生じた電磁界によって天板部 4内の電磁界の分布が変化してしまうからである。次に、上述したプラズマ装置によるプラズマ処理について説明する。まず、真空ポンプ 9によりチャンパ一 1内が排気されて、所定の圧力範囲のもとでプラズマを生成するためガスとして、たとえばアルゴンガスがチャンバ一 1内に導入される。

一方、高周波電源 5によりマイクロ波が発生する。発生したマイクロ波は導波管 6を伝わってアンテナ部 3に到達する。アンテナ部 3に到達したマイク口波は、矢印に示すように遅波板 3 b内を周縁に向かって伝播する。遅波板 3 b内を伝播するマイクロ波は、矢印に示すようにスロット板 3 cからチャンバ一 1内に放射される。チャンバ一 1内に放射されたマイクロ波は、チャンバ一 1内に電磁界を発生させる。

チャンバ一 1内に発生した電磁界によってアルゴンガスがイオン化し、基板 1 1と天板部 4との間にプラズマ生成領域 2 2が形成される。そのプラズマ生成領域 2 2にプロセスガスが導入されるとそのプロセスガスが解離されて、基板 1 1 に対して所定のプラズマ処理が行なわれることになる。

上述したプラズマ処理装置では、特に天板部 4はベルジャー型であり平板部 4 aに加えて側壁部 4 bが形成されていることで、プラズマ生成領域 2 2に臨む天板部 4の領域（面積）が増大する。

従来のプラズマ処理装置では、平板部だけからマイクロ波が放射されるためプラズマ生成領域のプラズマ密度を向上するには限界があつたのに対して、本プラズマ処理装置では、平板部 4 aに加えて側壁部 4 bからもチャンバ一 1内に向けてマイクロ波が放射されることで、この側壁部 4 bから放射されるマイクロ波がプラズマ生成領域 2 2におけるプラズマ密度の向上に寄与することができる。その結果、本プラズマ処理装置では、プラズマ生成領域 2 2におけるプラズマ密度がさらに向上してプラズマ処理をより効率的に行なうことができる。

特に、本プラズマ処理装置では、側壁部 4 bは、天板部 4の誘電率に基づくマイク口波の波長を; l _gとすると； l _s/ 4以上の厚さ H Iを有する。これにより、図 2に示すように、側壁部 4 b内に定在波 2 1を形成することができる。

一方、側壁部 4 bの厚さ H Iを； L _gよりも薄い厚さに設定することで、側壁部

4 bに出現する干渉模様の数を抑えてプラズマを安定して生成することができる。また、平板部 4 aがスロット板 3 cに接するとともに、側壁部 4 bの外周面がチャンバ一 1に接している。そのため、天板部 4においてプラズマ生成領域 2 2 に臨まない部分は、 .導電体によって覆われていることになる。これにより、マイク口波が天板部の中を伝播する際に反射が少なくなつて伝播しやすくなる。

さらに、平板部 4 aおよび側壁部 4 bにおけるプラズマ生成領域 2 2に臨む側では、平板部 4 aから側壁部 4 bにかけて滑らかな曲面を呈している。これにより、マイク口波が平板部 4 aから側壁部 4 bへ伝播する際に反射が抑えられて、マイクロ波が効率よく側壁部 4 bへ伝播される。

このようにして効率的に側壁部 4 bへ伝播したマイクロ波によつて側壁部 4 b に定在波 2 1が形成されて、プラズマ生成領域 2 2のうち基板 1 1の周辺部分に対応する部分にけて、電力のより大きいマイク口波を供給することができる。その結果、プラズマ生成領域 2 2におけるプラズマ密度が高められるとともにプラズマ密度の均一性がさらに向上して、基板 1 1面に対してプラズマ処理をより均一に施すことができる。 '

一方、側壁部 4 bが; _g/ 4よりも薄い厚さ H 2である場合には、図 3に示すように、側壁部 4 b内に定在波を確実に形成することができなくなる。この場合には、基板 1 1の周辺部分に対応するプラズマ生成領域 2 2の部分に向けて、電力のより大きいマイクロ波を供給することができず、プラズマ生成領域 2 2におけるプラズマ密度を十分に高めることができない。

次に、上述した本プラズマ処理装置に対して行なったプラズマ密度（電子密度）の測定評価について説明する。まず、マイクロ波の電力 2 KW、圧力 6 7 P a、ァノレゴンの流量 1 . 7 P a · m³/ s e c , 窒素の流量 0 . 0 3 4 P a · m³ / s e cのもとで、プラズマ処理装置内にプラズマ生成領域を形成させた。

ラングミュアプローブ（Langmuir probe) を用いてそのプラズマ生成領域の電子密度を測定した。また、レファレンスとして従来のプラズマ処理装置（平板型）における電子密度を同様に測定した。

その結果を図 4に示す。横軸は距離を示し、基板の中心に対応する位置から基板の外周へ向かう距離が示されている。縦軸は電子密度を示し、特に、基板の中心に対応する位置における電子密度を 1として規格化された値が示されている。 ' 図 4に示すように、従来のプラズマ処理装置では、プラズマ生成領域における電子密度は、基板の中心から外方に向かうにしたがって徐々に減少していることがわ力る。一方、本プラズマ処理装置では、基板の中心に対応する位置から約 1 5 0 mm 離れた位置から電子密度が徐々に高くなる傾向が認められる。これにより、側壁部 4 bに形成される定在波 2 1によって、基板の周辺部分に対応するプラズマ生成領域 2 2の部分に向けて電力のより大きいマイクロ波が供給されて、電子密度を高めることができることが実証された。

このことは、見方を変えると次のように考えられる。まず、従来のプラズマ処理装置では、図 7に示すように、マイク口波は平板状の天板 1 0 4からプラズマ生成領域 1 2 2に放射される。そのため、プラズマ生成領域 1 2 2における基板 1 1 1の周辺部分に対応する部分に対しては、天板 1 0 4の外周部分からしかマイク口波が供給されず、 'チャンバ一 1 0 1の側面部分では、ブラズマ生成領域 1 2 2が消滅する境界条件となっていた。

これに対して本プラズマ処理装置では、図 2に示すように、ベルジャー型の天板部 4の側壁部 4 bに形成される定在波 2 1によって、基板 1 1の周辺部分に対応するプラズマ生成領域 2 2の部分に向けて側壁部 4 b (チヤンバー 1の側面部分）からもマイクロ波が供給されることになる。これにより、側壁部 4 b部分では、プラズマ生成領域 2 2が生成する境界条件となる。

その結果、本プラズマ処理装置では、従来のプラズマ処理装置と比べてプラズマ生成領域の電子密度（プラズマ密度）を容易に高めることができるとともに、電子密度の均一性が向上し、基板に対して所定のプラズマ処理を効率的に、しかも均一性よく施すことができる。

. 発明者らは、この評価結果に基づいて天板部 4等の寸法の合せ込みを行って、再びプラズマ密度の測定を行った。その結果について説明する。まず、マイクロ波の電力 1 . 5 KW、圧力 6 7 P a、アルゴンの流量 1 . 7 P a . ' m³/ s e c、窒素の流量 0 . 0 6 8 P a ■ m³/ s e cのもとで、プラズマ処理装置内にプラズマ生成領域を形成させた。

ラングミュアプローブを用いて測定したプラズマ生成領域の電子密度を測定結果を図 5に示す。図 5に示すように、本プラズマ処理装置おょぴ従来のプラズマ処理装置では、双方とも、プラズマ生成領域における電子密度は、基板の中心から外方に向かうにしたがって徐々に減少していることがわかる。しかしながら'、本プラズマ処理装置では、従来のプラズマ処理装置に比べて基. 板の中心から外方に向かってより緩やかに減少していることが認められた。

これにより、前述したプラズマ処理装置の場合と比べると、電子密度のウェハ径方向に対する変動の幅を抑えることができて、プラズマ密度をより均一にすることができることがわかった。

なお、このように本プラズマ処理装置の側壁部 4 b (チヤンパー 1の側面部分）では、プラズマ生成領域 2 2が生成する境界条件となることで、図 2に示すように、プロセスガス等のガス吹出し口を側壁部 4 bに沿ってガスが吹き出るように配置することが望ましい。これにより、側壁部 4 bに沿って送り込まれたプロセスガスがプラズマ生成領域によつて効率的に解離されてプラズマ処理に寄与することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明は上記の説明ではなくて特許請求の範囲によつて示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明に係るプラズマ処理装置によれば、天板部において平板部に加えて側壁部が形成されていることで、プラズマ生成領域に臨む天板部の領域（面積）が増大し、側壁部からもチャンバ一内に向けてマイクロ波が放射されることで、ブラズマ生成領域におけるプラズマ密度が向上する。

その天板部の誘電率に基づく高周波電磁界の波長を _gとすると、側壁部は λ _ε

/ 4以上の厚さを有することが好ましく、これにより、側壁部内に定在波が良好に形成されて、基板の外周部分に対応するプラズマ生成領域の部分に、より大きな電力のマイク口波を供給することができる。

一方、側壁部の厚さが十分に厚い場合には、側壁部内に形成される定在波によつて電磁界のパワー（電力）密度の高低に起因する干渉模様が出現してプラズマが不安定になる。このため、このような干渉模様の出現を抑制してプラズマを安定して生成するには、側壁部は l _gよりも薄い厚さを有することが好ましい。

また、平板部および側壁部のプラズマ生成領域に臨む側は、平板部から側壁部にかけて滑らかな曲面を呈することが好ましく、これにより、マイクロ波が平板部から側壁部へ伝播する際に反射が抑えられて、マイク口波が効率よく側壁部へ伝播される。

さらに、チャンバ一内部に所定のガスを送り込むためのガス吹出し口を備え、そのガス吹出し口は、側壁部に沿ってガスが吹き出るように配置されていることが好ましく、これにより、側壁部に沿って送り込まれたプロセスガスがプラズマ生成領域によって効率的に解離されてプラズマ処理に寄与することができる。さらに、チャンバ一は、側壁部の外周部分に接する導体部を含むことが好ましく、これにより、天板部においてプラズマ生成領域に臨まない部分は、導電体によって覆われていることになり、マイク口波が天板部の中を伝播する際に反射が少なくなつてより伝播しやすくなる。産業上の利用可能性

この発明は、チャンバ一内にマイクロ波を導入することによって形成されるプラズマ生成領域によって、基板にェツチングゃ成膜などの所定のブラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、プラズマ密度分布の均一性を向上する構造に有効に利用される。

Claims

請求の範囲

1. 基板（1 1) をプラズマ生成領域（22) に晒して基板（1 1) に所定の処理を施すためのプラズマ処理装置であって、

基板（1 1) を収容するためのチャンバ一（1) と、

前記チャンバ一（1) の隔壁の一部となる天板部（4) と、

前記チャンバ一（1) 内に高周波電磁界を供給し、前記天板部（4) と前記チヤンバー（1) 内に収容された前記基板（1 1) との間の領域にプラズマ生成領域（22) を形成するためのアンテナ部（3) と - を有し、

前記天板部（4) は、

収容された基板（11) と対向するように配置され、前記アンテナ部（3) に接触する平板部（4 a) と、

前記平板部 '（4 a) の周部から基板（1 1) の配置される側に向かって延在するように形成された側壁部（4 b) と

を備えた、プラズマ処理装置。

2. 前記天板部（4) の誘電率に基づく高周波電磁界の波長を; l_sとすると、前記側壁部（4 b) は、 „/4以上の厚さを有する、請求項 1記載のブラズ

3. 前記側壁部（4 b) は； l_sよりも薄い厚さを有する、請求項 2記載のブラズマ処理装置。

4. 前記平板部（4 a) および前記側壁部（4 b) のプラズマ生成領域（2 2) に臨む側は、前記平板部（4' a) から前記側壁部（4 b) にかけて滑らかな曲面を呈する、請求項 1記載のプラズマ処理装匱。

5. 前記チャンバ一（1) 內部に所定のガスを送り込むためのガス吹出し口 (1 3) を備え、

前記ガス吹出し口（1 3) は、前記側壁部（4 b) に沿ってガスが吹き出るように配置された、請求項 1記載のプラズマ処理装置。

6. 前記チャンバ一（1) は、前記側壁部（4 b) の外周部分に接触する導体部（1) を含む、請求項 1記載のプラズマ処理装置。