WO2005078782A1

WO2005078782A1 - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法

Info

Publication number: WO2005078782A1
Application number: PCT/JP2005/002217
Authority: WO
Inventors: Kiyotaka Ishibashi; Junichi Kitagawa; Singo Furui; Cai Zhong Tian; Jun Yamashita; Nobuhiko Yamamoto; Tetsuya Nishizuka; Toshihisa Nozawa; Shinya Nishimoto; Tamaki Yuasa
Original assignee: Tokyo Electron Limited
Priority date: 2004-02-16
Filing date: 2005-02-15
Publication date: 2005-08-25
Also published as: KR20060108773A; KR100872260B1; US20070264441A1; US8267040B2

Abstract

【課題】　マイクロ波を利用したプラズマ処理装置において，透過窓を支持する支持部と該透過窓との接点近傍で，強い電界，高密度プラズマが発生するの抑え，処理の質の向上を図る。【解決手段】　マイクロ波の供給によって発生したプラズマによって，処理容器２内のウエハＷに対して処理を施すプラズマ処理装置において，透過窓２０はその下面中央領域に，透過窓２０と同じ材質の垂下部２１を有している。垂下部２１の外周面２１ａと，支持部６から続く側壁内面５ａとの間は，０．５～１０ｍｍ，より好ましくは０．５～５ｍｍのギャップ長を有する隙間ｄが形成されている。接点Ｃでの強い電界，プラズマの発生が抑制され，スパッタされた粒子やラジカル等がウエハＷに到達する量も抑えられる。

Description

明細書

プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法

技術分野

[0001] 本発明は，プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関するものである。

背景技術

[0002] 従来カゝらマイクロ波を利用して処理容器内でプラズマを発生させ，処理容器内の基板に対して，例えば CVD処理やエッチング処理など処理を施すプラズマ処理が提案されている。

[0003] 従来のこの種のマイクロ波を利用したプラズマ処理装置は，処理容器の上部開口部を気密に覆う誘電体，例えば石英やセラミックスカゝらなる平板状の透過窓を有しており，この透過窓は，処理容器においては透過窓の周縁部を支持する支持部によつて支持されている。前記透過窓の上面には，例えばスロットアンテナと呼ばれる，スロットゃ穴が多数形成された金属板を設けられている。そして，マイクロ波を前記誘電体の上方に供給し，前記スロットや穴力リークさせたマイクロ波によって透過窓下方に電界を発生させて，処理容器内に導入した処理ガスをプラズマ化させて，所定のプラズマ処理を行うようになって!/ヽる（特許文献 1参照)。

[0004] し力しながら，前記したようなマイクロ波励起によるプラズマ発生方式では，透過窓内に強い電磁界定在波が形成され，特に透過窓と当該透過窓を支持する支持部との接点（例えば支持部の処理容器内側周縁部）で強、電界によるエネルギーが高！、プラズマが形成される傾向にある（ここでは「エッジ効果」と言う）。その理由は，誘電体に近いところでは，マイクロ波電界が強いためプラズマの電子温度が高くなり，その領域に物質面があると電位差が高くなつて当該面に対するイオンの照射エネルギーが高くなる力である。

その結果，前記接点近傍の部材がプラズマによってスパッタされて，被処理体である基板に付着し，被処理体の処理レートに不均一さが生じたり，処理の質が劣化するおそれがある。また前記接点近傍では，透過窓のその他の部分で発生するプラズマの質 (例えばラジカル密度，プラズマ密度，電子温度）に差異を生じ，処理の不均一さを招くおそれがある。このような現象は，高速処理を行うために電力を大きくした場合には，より顕著になる。

特許文献 1：日本国特許公開公報特開 2002— 299240号

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] 本発明は，力かる点に鑑みてなされたものであり，透過窓を支持する支持部と該透過窓との接点近傍での強い電界，プラズマの発生に起因する前記したような弊害を抑制することを目的として、る。

課題を解決するための手段

[0006] 前記目的を達成するため，本発明のプラズマ処理装置は，処理容器の上部開口部を気密に覆う誘電体からなる透過窓と，前記処理容器において前記透過窓の周縁部を支持する支持部とを有し，前記透過窓は中央領域に透過窓と同じ材質の垂下部を有し，当該垂下部の外周面と，前記支持部から続く処理容器の側壁内面との間は，所定距離以上の隙間が形成されていることを特徴としている。

[0007] 力かる特徴を有する本発明のプラズマ処理装置によれば，透過窓における下方に突出した垂下部の外周面が，一種の遮蔽壁の機能を果たし，支持部の処理容器内側周縁部近傍での強、電界，プラズマによってスパッタされた粒子やラジカル等が被処理体に到達する量を抑えることができる。し力も透過窓と支持部との接触部分より内側，すなわち垂下部の外周面には，強いインピーダンス変更点が生ずるので，透過窓内部から外へ向力つて伝播するマイクロ波は，そこで反射するので，支持部の処理容器内側周縁部での電界集中が緩和され，支持部の処理容器内側周縁部での強電界，高密度プラズマの発生自体を抑止できる。

[0008] なお前記所定距離は 0. 5— 10mm,より好ましくは 0. 5— 5mmであること，すなわち垂下部の外周面と，支持部又は支持部力も続く処理容器の側壁内面との間は， 0 . 5— 10mm,より好ましくは 0. 5— 5mm離れていることがよい。同空間が狭いと下記に詳述するように，垂下部外周面と支持部から続く処理容器の側壁内面との間で強い電界が生じてしまい，前記したような従来技術の問題を改善することが難しくなる。また逆に離れすぎてしまうと，垂下部による遮蔽効果が失われる。 [0009] 発明者らによれば，異常放電の原因となる透過窓と支持部材間の接点近傍の強い電界における下方に突出した垂下部の外周面が，一種の遮蔽壁の機能を果たし，支持部の処理容器内側周縁部近傍での強、電界を抑制するため，当該接点近傍にプラズマが入り込んで到達するようにすれば，このプラズマがチャージアップを中和するなどして，強い電界の発生を抑制することができる。ここでプラズマが微小な隙間に存在するためには，少なくともシースを形成するだけの空間が存在することが必要である。

[0010] マイクロ波プラズマの場合には，電子密度は 1 X 10^1G/cm³— 1 X 10¹²cm³になるので，図 1に示したように，シースは 0. 2mm弱となる。なおこのときのプラズマは，ァルゴンプラズマである。シースは垂下部側と支持部材側との双方に形成される必要があるので，隙間の幅は最低でも 0. 4mm必要になる。そして製作，組みつけの際の誤差を考慮すると，隙間の所定距離は結局 0. 5mm以上の長さが必要となる。

[0011] また他方隙間の長さの上限については，長すぎるとすなわち隙間が大きすぎると，結局垂下部がないのと同じ状態になり，プラズマの電子温度が高くなる。したがって，垂下部の外周面と，支持部又は支持部から続く処理容器の側壁内面との間の隙間は， 0. 5— 10mm,より好ましくは 0. 5— 5mm離れていることがよい。

[0012] 前記垂下部の外周面は，下方に向かうにつれて次第に前記隙間が大きくなるテーパ面であってもよい。このように外周面をテーパ状に成形することにより，既述したマイク口波の反射の度合、を緩和させることができ，反射を過度にした場合に懸念される，被処理体上方でのプラズマ密度の不均一を防止することができる。

[0013] 前記垂下部の中心側領域に，凹部が形成されていてもよい。それによつて，透過窓の垂下部外側には，相対的に凸部が形成されることになり，それによつて，前記凹部と凸部の各下面側に発生する電界の強度に相異をつけることができ，被処理体上方でのプラズマ密度の制御を行うことができる。

[0014] 力かる場合も，前記凹部を形成する側壁は，凹部の中心側に向けて傾斜したテーパ面であってもよい。これによつて，マイクロ波の反射の度合いを調整して，さらに微細なプラズマ密度の制御を行うことができる。

[0015] 垂下部については，その幅が λ Ζ4を超えると（λはマイクロ波が透過窓中を伝播する際の波長），垂下部内に進入しやすくなり，垂下部と支持部ととの間に生ずる電界が強くなるおそれがある。したがって，マイクロ波の透過窓中の波長をえとしたとき

,前記垂下部の幅は λ Ζ4以下であることが好ま、。

[0016] また前記した垂下部の遮蔽壁の機能を鑑みると，前記垂下部の垂直方向の長さを

L,前記所定距離を Dとしたとき LZDは 3以上であることが好ましい。また前記垂下部の垂直方向の長さは 20mm以上，好ましくは 30mm以上がよ!、。

[0017] 前記支持部又は支持部から続く側壁における処理容器内に面した各表面の少なくともいずれかには， Y O (イットリア）がコーティングされていてもよい。これによつて，

2 3

支持部を構成する材質が直接スパッタされて，そのコンタミネーシヨンが発生することを防止できる。また Y o (イットリア）がコーティングは，支持部，支持部から続く側壁

2 3

において処理容器内でプラズマに曝される部分になされることが好ましい。

[0018] また本発明の別な観点によれば，本発明のプラズマ処理装置は，処理容器の上部開口部を気密に覆う誘電体力なる透過窓と，前記処理容器において前記透過窓の周縁部を支持する支持部とを有し，前記支持部の下方には，前記透過窓下面との間に所定距離以上の隙間をおいて前記処理容器内に突出するひさし部が設けられたことを特徴としている。

[0019] このように前記支持部の下方には，前記透過窓下面との間に所定距離以上の隙間をおいて前記処理容器内に突出するひさし部を設けても，当該ひさし部が前記した遮蔽壁の機能を果たし，支持部の処理容器内側周縁部近傍での強ヽ電界を抑制し ,プラズマによるスパッタリングが抑制されて，粒子やラジカル等が被処理体に到達する量を抑えることができ，また支持部の処理容器内側周縁部での電界集中が緩和され，支持部の処理容器内側周縁部での強電界，高密度プラズマの発生自体を抑止できる。

力かる場合も，前記所定距離は， 0. 5mm— 10mm,好ましくは 0. 5mm— 5mmがよい。

[0020] 本発明のプラズマ処理方法は，処理容器の上部開口部を気密に覆う誘電体力もなる透過窓と，前記処理容器にお!ヽて前記透過窓の周縁部を支持する支持部とを有し ,前記透過窓は透過窓と同じ材質の垂下部を中央領域に有し，当該垂下部の外周面と前記支持部力続く処理容器の側壁内面との間には隙間が形成されたプラズマ処理装置を用い，当該隙間を調整することで，前記透過窓周辺部での電界の強度を制御することを特徴として、る。

[0021] 既述したように，当該垂下部の外周面と前記支持部から続く処理容器の側壁内面との間の隙間の長さを調節することで，その近傍の電界強度を調節することが可能であり，それによつて透過窓を支持する支持部と該透過窓との接点近傍での強い電界 ,プラズマの発生に起因する前記したようなエッジ効果の弊害を抑えることができる。

[0022] またさらに別な観点によれば，本発明のプラズマ処理方法は，前記プラズマ処理装置は，処理容器の上部開口部を気密に覆う誘電体カゝらなる透過窓と，前記処理容器において前記透過窓の周縁部を支持する支持部とを有し，前記透過窓は透過窓と同じ材質の垂下部を中央領域に有し，当該垂下部の外周面と前記支持部から続く処理容器の側壁内面との間には隙間が形成され，前記外周面は，下方に向かうにつれて次第に前記隙間が大きくなるテーパ面であるプラズマ処理装置を用い，このテーパ面のテーパ角度を調整することで，前記透過窓周辺部での電界の強度を制御することを特徴としている。

[0023] そのようにこのように外周面をテーパ状に成形することにより，既述したマイクロ波の反射の度合いを緩和させることができ，透過窓と当該透過窓を支持する支持部との接点（例えば支持部の処理容器内側周縁部）での電界の強度を制御して，前記したエッジ効果の弊害を抑えることができる。

発明の効果

[0024] 本発明によれば，透過窓を支持する支持部と該透過窓との接触部近傍での強!ヽ電界，プラズマの発生に起因した，前記接触部近傍の部材がプラズマによってスパッタされて，被処理体である基板に付着したり，被処理体の処理レートに不均一さが生じたり，処理の質が劣化することを抑えることができる。

図面の簡単な説明

[0025] [図 1]電子密度とシース長との関係を示すグラフである。

[図 2]実施の形態に力かるプラズマ処理装置の縦断面図である。

[図 3]図 1のプラズマ処理装置の透過窓付近を示す縦断面図である。 [図 4]垂下部の外周面がテーパ面である透過窓付近の縦断面図である。

[図 5]垂下部の中央に凹部を有する透過窓付近の縦断面図である。

[図 6]処理容器の側壁内側にひさし部を有するプラズマ処理装置の透過窓付近を示す縦断面図である。

圆 7]他の実施の形態における透過窓と支持部接点近傍の拡大断面図である。圆 8]ギャップ長と電子温度との関係を示すグラフである。

[図 9]ギャップ長と電子密度との関係を示すグラフである。

圆 10]酸ィ匕膜形成処理における実施の形態と従来技術とのウェハ上の電子密度の分布を示すグラフである。

符号の説明

1 プラズマ処理装置

2 処理容器

3 サセプタ

5 側壁

5a 側壁内面

6 支持部

20 透過窓

21 垂下部

21a 外周面

C 接点

d, e 隙間

W ウェハ

発明を実施するための最良の形態

以下，本発明の実施の形態について説明する。図 2は，本実施の形態に力かるプラズマ処理装置 1の縦断面の様子を示しており，このプラズマ処理装置 1は例えばァルミ-ゥムからなる，上部が開口した有底円筒状の処理容器 2を備えている。処理容器 2は接地されている。この処理容器 2の底部には，基板として例えば半導体ウェハ (以下ウェハと、う） Wを載置するためのサセプタ 3が設けられて!/、る。このサセプタ 3 は例えばアルミニウム力なり，処理容器 2の外部に設けられた交流電源 4から，バイァス用の高周波が供給されるようになって、る。

[0028] 処理容器 2の底部には，真空ポンプなどの排気装置 11によって処理容器 2内の雰囲気を排気するための排気管 12が設けられている。また処理容器 2の側壁には，処理ガス供給源（図示せず)力ゝらの処理ガスを供給するための，例えばガスノズルのようなガス導入部 13が設けられて、る。

[0029] 処理容器 2の上部開口には，気密性を確保するための Oリングなどのシール材 14 を介して，たとえば石英力もなる透過窓 20が設けられている。石英に代えて，他の誘電体材料，たとえば A1N,サフアイャ等のセラミックスを使用してもよい。この透過窓 2 0によって，処理容器 2内に，処理空間 Sが形成される。透過窓 20は，平面形態が円形である。

[0030] 透過窓 20の上方には，アンテナ部材，例えば円板状のスロットアンテナ 30が設けられており，さらにこのスロットアンテナ 30の上面には遅波板 31,遅波板 31を覆うァンテナカバー 32が設けられている。スロットアンテナ 30は，導電性を有する材質，たとえば Ag, Au等カ^ッキされた銅の薄い円板力もなり，多数のスリット 33が，例えば渦巻状や同心円状に整列して形成されている。

[0031] アンテナカバー 32には同軸導波管 35が接続されており，この同軸導波管 35は，内側導体 35aと外管 35bとによって構成されている。内側導体 35aは，スロットアンテナ 30と接続されている。内側導体 35aのスロットアンテナ 30側は円錐形を有し，効率よくスロットアンテナ 30に対してマイクロ波を伝播するようになって、る。同軸導波管 3 5は，マイクロ波供給装置 36で発生させた，たとえば 2. 45GHzのマイクロ波を，負荷整合器 37,同軸導波管 35,遅波板 31,スロットアンテナ 30を介して，透過窓 20に伝搬させる。そしてそのエネルギーによって透過窓 20の下面に電界が形成されて，ガス導入部 13によって処理容器 2内に供給された処理ガスをプラズマ化し，サセプタ 3 上のウェハ Wに対して，所定のプラズマ処理，例えば成膜処理やエッチング処理等が行われる。

[0032] 透過窓 20の形状，及びその支持状態は次のようになっている。すなわち，透過窓 2 0は，その下面側の中央領域，つまり少なくとも基板と対向する面に，下方に突出した一様な厚さの垂下部 21を有する形状を有している。処理容器 2の側壁 5の上方内側に形成された段部による支持部 6の上面に，透過窓 20の周縁部 20aを含む周辺部が支持されて，透過窓 20自体は支持されている。そして垂下部 21の外周面 21aと，前記支持部 6から続く処理容器 2の側壁内面 5aとの間には，図 2にも示したように，隙間 dが形成されている。隙間 dの長さは 0. 5mm- 10mm,好ましくは 0. 5mm— 5m mに設定されている。その結果，図 3に示したように支持部 6と透過窓 20の接点ま，サセプタ 3上のウェハ W上からは直接視野に入らな!/、ようになって!/、る。なお垂下部 21外周面 21aと，透過窓 20において支持部 6によって支持される部分の角部 M,並びに垂下部 21の外周面と垂下部 21の下面との境目の角部 Nは，いずれも曲面によつて構成されている。

[0033] 本実施の形態にカゝかるプラズマ処理装置 1は以上の構成を有しており，プラズマ処理する際には，処理容器 2内のサセプタ 3上にウェハ Wを載置し，ガス導入部 13から所定の処理ガスを処理容器 2内に供給しつつ，排気管 12から排気することで，処理空間 S内を所定の圧力にする。そして交流電源 4によってウェハ Wにバイアス高周波を印加すると共に，マイクロ波供給装置 36によってマイクロ波を発生させて，透過窓 20を介してマイクロ波を処理容器 2内に導入して透過窓 20の下方に電界を発生させることで，処理空間 S内の前記処理ガスがプラズマ化され，処理ガスの種類等を選択することで，ウェハ Wに対して所定のプラズマ処理，例えばエッチング処理，アツシング処理，成膜処理等の各種のプラズマ処理が実施できる。

[0034] そして本実施の形態に力かるプラズマ処理装置 1においては，透過窓 20の中央領域に透過窓 20と同じ材質の垂下部 21を有し，支持部 6と透過窓 20の接点ま，サセプタ 3上のウェハ W上からは直接視野に入らな!/、ようになって!/、るから，垂下部 21が遮蔽壁の機能を果たし，接点 C近傍での強、電界やプラズマによってスパッタされた粒子やラジカル等が，ウエノ、 Wに到達する量を抑えることができる。この垂下部 21の存在により，垂下部 21の外周面 21aには，強いインピーダンス変更点が生ずるので，透過窓 20を介して導入されるマイクロ波は，そこで反射するので，接点 Cでの電界集中が緩和されその近傍での強電界，高密度プラズマの発生自体が抑制されている。

[0035] また垂下部 21の外周面 21aと，支持部 6から続く側壁内面 5aとの間には， 0. 5mm 一 10mm,より好ましくは 0. 5mm— 5mmの厚さの隙間 dが形成されているので，当該隙間 dに強、電界が生じてしまうこともな、。またこの隙間 dの大きさ (長さ)を調節することで，電界の集中度を制御することができ，結果的に透過窓 20下方の空間でのプラズマ密度の制御を行うことができる。また垂下部 21外周面 21aと，透過窓 20において支持部 6によって支持される部分の角部 M,並びに垂下部 21の外周面と垂下部 21の下面との境目の角部 Nは，いずれも曲面によって構成されているので，当該部分付近での電界の集中も阻止されている。

[0036] 以上のように，本実施の形態に力かるプラズマ処理装置 1によれば，前記した支持部 6と透過窓 20との接点 C近傍の部材がプラズマによってスパッタされて，被処理体であるウェハ Wに付着したり，ウェハ Wの処理レートに不均一さが生じたりするおそれはなく，処理の質が劣化することがないものである。また隙間 dの大きさを調節することにより，プラズマ密度の制御をも実施することができる。

[0037] 前記プラズマ処理装置 1においては，透過窓 20の垂下部 21の外周面 21aは，垂直な面，すなわち側壁 5の内面 5aと平行な面で形成されていたが，図 4に示したように，垂下部 21の外周面 21aが，下方に向力につれて次第に隙間 dが大きくなるようなテーパ面で形成してもよい。そうすると，外周面 21aと側壁内面 5aとの織りなす角度，つまりテーパ角度 0を調整することで，透過窓 20内の周辺部におけるマイクロ波の反射の度合いを緩和させることができ，さらに透過窓 20の周辺部での電界集中度を制御して，当該周辺部でのプラズマ密度を制御することができる。

[0038] さらに別な変形例として図 5に示した透過窓 20を提案することができる。この透過窓 20は，垂下部 21の中心側領域に，凹部 22が形成されたものである。そして凹部 22 を形成する透過窓 20における凹部 22に面した側壁 23は，凹部 22の中心側に向けて傾斜したテーパ面として形成されて、る。

[0039] 力かる構成により，透過窓 20の垂下部 21外側には，相対的に凸部 24が形成されることになり，それによつて，凹部 22と凸部 24の各下面側に発生する電界の強度に相異をつけることができ，ウェハ Wの上方でのプラズマ密度の制御を行うことができる。し力も側壁 23はテーパ面であるから，マイクロ波の反射の度合いを該側壁 23の部分でさらに調整することができ，より一層微細でかつ複雑なプラズマ密度の制御を行うことができ，プラズマの均一性が向上できる。

[0040] 前記実施の形態によれば，透過窓 20に垂下部 21を設けることで接点 Cでの電界の集中による弊害を防止するようにしていたが，図 6に示したように，支持部 6の下方における側壁 5の内側に，透過窓 20下面との間に所定距離以上の隙間 eをおいて，処理容器 2内に突出するひさし部 25を設けてもよい。かかる場合，接点 Cがひさし部 25によって遮られ，ウェハ W上力接点 Cが直接視野に入らないように，ひさし部 25 の長さ， eの大きさ（長さ）が設定されるのが好ましい。但し隙間 e自体の大きさは， 0. 5mm— 10mm,より好ましくは 0. 5mm— 5mmがよい。

[0041] これによつて，ひさし部 25が前記したような遮蔽壁の機能を果たし，接点 C近傍での強い電界を抑制し，プラズマによるスパッタリングを抑制して，粒子やラジカル等がウエノ、 Wに到達する量を抑えることができ，また支持部の処理容器内側周縁部での電界集中が緩和され，支持部の処理容器内側周縁部での強電界，高密度プラズマの発生自体を抑止できる。

[0042] なお垂下部 21の垂直方向の長さについては，図 7の例に即していえば，垂下部 21 の垂直方向の長さ Lは， 20mm以上，より好ましくは 30mm以上がよい。この図 7のように，垂下部 21の凹部 22側の側壁 23は，既述したようなテーパ面でなくともよく，図 7のような垂直面でもよ!/、。

[0043] 図 8に示したのは，マイクロ波プラズマにおける透過窓 20からの距離 (横軸）と電子温度，図 9は同じく電子密度との関係を示す測定グラフである。この結果からわ力るように，透過窓 20からの距離は， 10mm以下で特に電子温度が高く，また 10— 20mm でも低圧になると，電子温度が比較的高いので，より好ましくは 20mmまで設定することが好ましい。

[0044] さらにまた図 7に示したように，前記支持部 6や，支持部 6から続く側壁内面 5aにおける処理容器内 2に面した各表面の少なくともヽずれかに，耐プラズマ性の優れた Y

2

O (イットリア）のコーティング部 41が形成されていてもよい。コーティング部 41は，プ

3

ラズマ溶射， CVD,スパッタリング，イオングレーティング方法で形成されているのがよい。これによつてプラズマによる支持部 6におけるスパッタリング耐性が向上する。なお図 7中 42は， Oリングなどのシール部材である。 [0045] なお Y Ο (イットリア）のコーティング部 41は，支持部 6から少なくとも処理容器 2の

2 3

内側に面している表面において，透過窓 20との実効的接触面のうち，実効的接線から少なくとも 0. 5mm以上離れたところ力も被覆していることが好ましい。ただし，実効的接触面とコーティング部 41と透過窓 20は物理的に非接触であり，その隙間は 0. 2 mmより小さいこと，より好ましくは 0. 05mm以下であることが好ましい。

[0046] 垂下部 21を持たず，また支持部 6が A1で構成されている処理容器について，発明者らが実際に実験した結果，支持部 6の表面に Y O力コーティングされていない場

2 3

合と，コーティングされている場合とでは，次のような結果が得られた。

Y O力コーティングされていない場合には，コンタミネーシヨンの元素は A1であり，そ

2 3

の量は 400 X 10^1GZcm²であった。これに対し， Y O力 Sコーティングされている場合

2 3

には，コンタミネーシヨンの元素は A1は検出されず， Yであり，その量は 28 X 10^1G/c m²であった。 Y Oは耐プラズマ性が良いので，メタルコンタミネーシヨンの量としては

2 3

一桁減少している。

[0047] また垂下部 21の効果について，コンタミネーシヨンの量からみた評価についても調ベると，次のようになった。すなわち図 7の構造例から垂下部 21を持たない場合では , A1のコンタミネーシヨンの量は le x iC^Zcm²であり， Yのコンタミネーシヨンの量は SS X lC^Zcm²あつたが，図 7のように垂下部 21を有する場合には，ギャップ長 D を 2mmにしたとき， A1のコンタミネーシヨンの量は 7. 5 X 10^1(>/cm²であり， Yのコンタミネーシヨンの量は 0. 61 X 10¹⁰Zcm²あった。なおいずれもアルゴンプラズマを発生させた場合で，処理圧力は 6. 65Pa (5mTorr)である。

このようにコンタミネーシヨンの点力もみても，垂下部 21を設けた場合には，その発生量が著しく低減して、ることが確認できる。

[0048] なお図 7に示した例では，支持部 6は，処理容器 2の側壁 5から処理容器 2の内側へと突出した形態をとつているが，力かる形態であっても，既述した本発明の各効果は何ら変わらない。

[0049] 垂下部の幅については，図 7に即して説明すると，その幅 Mが λ Ζ4を超えると（λ はマイクロ波が透過窓中を伝播する際の波長），透過窓 20から垂下部 21内に進入しやすくなり，垂下部 21と支持部 6との間に生ずる電界が強くなるおそれがあるので，垂下部 21の幅 Mは λ Z4以下であることが好ましい。

[0050] また垂下部 21の遮蔽壁としての機能を鑑みると，隙間 dと垂下部の長さとの関係は ,図 7に即して説明すると，隙間 dにおける所定距離 (ギャップ長）を D,垂下部 21の垂直方向の長さを Lとしたとき， LZDが 3以上であることが好ましい。

実施例 1

[0051] 図 4に示した透過窓 20を有するプラズマ処理装置 1を用、て酸化膜の形成処理を行った場合のウェハ W上のセンター力もエッジにかけての電子密度の分布測定を行つた結果を，従来技術，すなわち垂下部 21を持たず一様な厚さの透過窓 20の周辺部が支持部 6で支持されている構成のプラズマ処理装置の場合と比較して，図 10〖こ示した。

[0052] 処理の条件は，処理ガスとして流量比力 Ar/O /H = 500/5/5 (sccm)の

2 2

混合ガスを使用し，処理容器 2内の圧力は 133Pa,マイクロ波のパワーは 4500Wである。

[0053] 図 10のグラフに示したように，従来技術ではウェハ Wの中心部での電子密度が相対的に低下し，酸ィ匕膜形成レートの均一性 (ウェハ面内での均一性)が 3. 5%であつた。これは，エッジ効果がプラズマ密度に影響していると考えられる。これに対し，図 4 に示した透過窓 20を有するプラズマ処理装置 1を用、て処理を行つた場合には，ゥエノ、 Wの中心部での電子密度が低下することはなく，また酸化膜形成レートの均一性も 1. 8%であった。これはエッジ効果が抑制された結果，マイクロ波のパワーの口ス分が減少し，結果的に全体としてプラズマ密度が向上し，それによつて周辺に対する中心部分のプラズマ密度が改善されたためである。したがって，本発明の方が，ェッジ効果が抑制されて，均一な処理が行えたことがわかる。

産業上の利用可能性

[0054] 本発明は，誘電体からなる透過窓を支持する支持部を処理容器内に有するプラズマ処理装置の処理の均一性に有用である。

Claims

請求の範囲

[I] マイクロ波の供給によって発生したプラズマによって，処理容器内の基板に対して処理を施すプラズマ処理装置であって，

処理容器の上部開口部を気密に覆う誘電体カゝらなる透過窓と，

前記処理容器において前記透過窓の周縁部を支持する支持部とを有し，前記透過窓は中央領域に透過窓と同じ材質の垂下部を有し，当該垂下部の外周面と，前記支持部又は支持部から続く処理容器の側壁内面との間は，所定距離以上の隙間が形成されてヽることを特徴とする，プラズマ処理装置。

[2] 前記所定距離は， 0. 5— 10mmであ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] 前記所定距離は， 0. 5— 5mmであ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。

[4] 前記垂下部の外周面は，下方に向かうにつれて次第に前記隙間が大きくなるテーパ面であ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。

[5] 前記垂下部の中心側領域に，凹部が形成さ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。

[6] 前記凹部を形成する側壁は，凹部の中心側に向けて傾斜したテーパ面であ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] マイクロ波の透過窓中の波長をえとしたとき，前記垂下部の幅は λ Ζ4以下であ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。

[8] 前記垂下部の垂直方向の長さを L,前記所定距離を Dとしたとき LZDは 3以上であ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。

[9] 前記垂下部の垂直方向の長さは 20mm以上であ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。

[10] 前記支持部又は支持部から続く側壁における処理容器内に面した各表面の少なくともいずれかには， Y O (イットリア）がコーティングされていることを特徴とする，請求

2 3

項 1に記載のプラズマ処理装置。

[II] マイクロ波の供給によって発生したプラズマによって，処理容器内の基板に対して処理を施すプラズマ処理装置であって，

前記処理容器において前記透過窓の周縁部を支持する支持部とを有し，前記支持部の下方には，前記透過窓下面との間に所定距離以上の隙間をおいて前記処理容器内に突出するひさし部が設けられたことを特徴とする，プラズマ処理装置

[12] 前記所定距離は， 0. 5— 10mmであることを特徴とする，請求項 11に記載のプラズマ処理装置。

[13] 前記所定距離は， 0. 5— 5mmであることを特徴とする，請求項 11に記載のプラズマ処理装置。

[14] マイクロ波の供給によって発生したプラズマによって，処理容器内の基板に対して処理を施すプラズマ処理装置を用いた処理方法であって，前記プラズマ処理装置は，処理容器の上部開口部を気密に覆う誘電体カゝらなる透過窓と，前記処理容器にお Vヽて前記透過窓の周縁部を支持する支持部とを有し，

前記透過窓は中央領域に透過窓と同じ材質の垂下部を有し，当該垂下部の外周面と前記支持部力続く処理容器の側壁内面との間には隙間が形成されており，当該隙間の大きさを調整することで，前記透過窓周辺部での電界の強度を制御することを特徴とする，プラズマ処理方法。

[15] 前記垂下部の外周面は，下方に向かうにつれて次第に前記隙間が大きくなるテーパ面であり，

前記隙間の大きさの調整に代えて，当該テーパ面のテーパ角度を調整することで，前記透過窓周辺部での電界の強度を制御することを特徴とする，請求項 14に記載のプラズマ処理方法。