WO2007091435A1

WO2007091435A1 - プラズマ処理装置

Info

Publication number: WO2007091435A1
Application number: PCT/JP2007/051294
Authority: WO
Inventors: Caizhong Tian; Toshihisa Nozawa
Original assignee: Tokyo Electron Limited
Priority date: 2006-02-07
Filing date: 2007-01-26
Publication date: 2007-08-16
Also published as: TW200739729A; KR20080080414A; CN101379594A; US20090050052A1; JP2007214211A

Abstract

　プラズマを用いた処理容器内において不要な付着膜が堆積するのを防止することが可能なプラズマ処理装置を提供する。　プラズマ処理装置３２は開口された天井部５４ａと、側壁３４ａと、底部３４ｂとを有し、内部が真空引き可能になされた処理容器３４と、被処理体Ｗを載置するために前記処理容器３４内に設けた載置台３６と、天井部５４ａに気密に装着されマイクロ波を透過する誘電体よりなる天板５４と、天板５４の上面に設けられてマイクロ波を処理容器内へ導入するための平面アンテナ部材５８と、平面アンテナ部材にマイクロ波を供給するマイクロ波供給手段６０と、処理容器３４内へ必要な処理ガスを導入するガス導入手段４４と、を有する。処理容器３４内に、不要な付着膜が堆積し易い部分に対応させて、天板５４から延びる誘電体製の膜付着防止手段７８が設けられている。膜付着防止手段７８は棒状部材１０４からなっている。

Description

明細書

プラズマ処理装置

技術分野

[0001] 本発明は、半導体ウェハ等に対してマイクロ波により生じたプラズマを作用させて処理を施す際に使用されるプラズマ処理装置に関する。

背景技術

[0002] 近年、半導体製品の高密度化及び高微細化に伴い半導体製品の製造工程において、成膜、エッチング、アツシング等の各種処理のためにプラズマ処理装置が使用されている。特に、 0. lmTorr (13. 3mpa)〜数 Torr (数百 Pa)程度の比較的圧力が低い高真空状態でも安定してプラズマを立てることができることからマイクロ波を用いて、高密度プラズマを発生させるマイクロ波プラズマ装置が使用されている。

このようなプラズマ処理装置は、特許文献 1、特許文献 2、特許文献 3、特許文献 4 等に開示されている。ここで、マイクロ波を用いた一般的なプラズマ処理装置を図 12 を参照して概略的に説明する。図 12は従来の一般的なプラズマ処理装置を示す概略構成図である。

[0003] 図 12において、このプラズマ処理装置 2は、真空引き可能になされた処理容器 4と、処理容器 4内に設けられ、半導体ウェハ Wを載置する載置台 6とを有している。この載置台 6に対向する天井部に、マイクロ波を透過する円板状の窒化アルミや石英等よりなる天板 8が気密に設けられている。そして処理容器 4の側壁には、容器内へ所定のガスを導入するためのガスノズル 10と、ウェハ Wの搬出入用の開口部 12とが設けられ、この開口部 12には、これを気密に開閉するゲートバルブ Gが設けられている。また処理容器 4の底部には、排気口 14が設けられており、この排気口 14には図示しない真空排気系が接続されて、上述のように処理容器 4内を真空引きできるようになっている。

[0004] そして、上記天板 8の上面に厚さ数 mm程度の例えは銅板よりなる円板状の平面ァンテナ部材 16と、この平面アンテナ部材 16の半径方向におけるマイクロ波の波長を短縮するための例えば誘電体よりなる遅波材 18が設置されている。そして、平面アンテナ部材 16には多数の、例えば長溝状の貫通孔よりなるマイクロ波放射孔 20が形成されている。このマイクロ波放射孔 20は一般的には、同心円状に配置されたり、或いは渦巻状に配置されている。そして、平面アンテナ部材 16の中心部に同軸導波管 22の中心導体 24が接続され、マイクロ波発生器 26より発生した、例えば 2. 45GHz のマイクロ波がモード変にて所定の振動モードへ変換した後に中心導体 24 を介して平面アンテナ部 16に導かれる。そして、マイクロ波をアンテナ部材 16の半径方向へ放射状に伝搬させつつ平面アンテナ部材 16に設けたマイクロ波放射孔 20からマイクロ波を放出させてこれを天板 8に透過させて、下方の処理容器 4内へマイクロ波を導入する。このマイクロ波により処理容器 4内の処理空間 Sにプラズマ Pを立てて、半導体ウェハ Wにエッチングや成膜などの所定のプラズマ処理を施す。

[0005] 具体的には、上述したように上記平面アンテナ部材 16から放射されるマイクロ波は天板 8を透過して処理空間 S内へ導入されるために、必然的にウェハ Wの上方の処理空間 Sにおいて密度の高いプラズマ Pが形成される。そして、例えば成膜処理の場合には、このプラズマ Pによって形成された活性種や解離したガスが反応して、ゥェハ W上に成膜が行われる。例えばエッチング処理の場合には、プラズマにより発生した活性種のエネルギーによりウェハ表面がエッチングされる。

[0006] 特許文献 1 :特開平 3— 191073号公報

特許文献 2：特開平 5 - 343334号公報

特許文献 3 :特開平 9— 181052号公報

特許文献 4：特開 2003— 332326号公報

[0007] ところで、上述した各種の処理が行われている間、当然のこととして、処理容器 8内の雰囲気は真空引きにより排気口 14から継続的に排気されている。そして、この排気される雰囲気中には活性種や解離したガス成分が残留してある程度含まれており、これらの残留した活性種や解離した残留ガス成分、或いはエッチングの場合にはゥェハ表面から叩き出されたガス成分力排気口 14の部分に集中してくることになる。し力も排気口 14はプラズマ Pの領域力も遠く離れているのでエネルギーの供給も断たれており、上記残留した活性種や解離した残留ガス成分が失活して反応が元に戻つてしまう。この結果、この排気口 14の近傍に、パーティクルの原因や排気口閉塞の原因となる不要な付着 Hxが堆積してしまう。

[0008] このような不要な付着膜 Xが堆積し易い部分は、上記した排気口 14の近傍に限らず、プラズマ処理の種類によってさまざまな箇所に発生する。例えばプラズマ Pの領域力離れた部分であって温度が低、部分、例えば処理容器 4の内壁面全体に不要な付着 HXが堆積する。特にウェハ搬出入時に用いられ他の部分と比較して温度が低くなる傾向にあるウェハ搬出入用の開口部 12の近傍に、不要な付着膜が堆積する。そして、上記したような問題は、プラズマ成膜処理やプラズマエッチング処理に限らず、プラズマ窒化処理やプラズマ酸ィヒ処理等のプラズマを用いた各種の処理において発生していた。

発明の開示

[0009] 本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、プラズマを用いた処理容器内において不要な付着膜が堆積するのを防止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。

[0010] 本発明は、開口された天井部と、側壁と、底部とを有し、内部が真空引き可能になされた処理容器と、被処理体を載置するために前記処理容器内に設けた載置台と、前記天井部に気密に装着されマイクロ波を透過する誘電体よりなる天板と、前記天板の上面に設けられマイクロ波を前記処理容器内へ導入するための平面アンテナ部材と、前記平面アンテナ部材にマイクロ波を供給するマイクロ波供給手段と、前記処理容器内へ必要な処理ガスを導入するガス導入手段とを備え、前記処理容器内に不要な付着膜が堆積し易い部分に対応して、前記天板から延びる誘電体よりなる膜付着防止手段を設けたことを特徴とするプラズマ処理装置である。

[0011] このように、処理容器内で不要な付着膜が堆積し易ヽ部分に対応させて天板より延びる誘電体よりなる膜付着防止手段を設けるようにしたので、天板を透過するマイクロ波が上記膜付着防止手段にも伝搬することになる。この結果、この膜付着防止手段の周辺部にもプラズマが生成されるので、雰囲気中に含まれる残留活性種や解離した残留ガス成分が上記膜付着防止手段の周辺部で生成されたプラズマ力ゝらェネルギーを受け、不要な付着膜が堆積することを防止することができる。

[0012] 本発明は、前記処理容器の側壁または底部に排気口が設けられ、前記不要な付着膜が堆積し易い部分は、前記処理容器に設けた排気口の近傍であり、前記膜付着防止手段は棒状に形成された棒状部材よりなることを特徴とするプラズマ処理装置である。

この場合には、処理容器、或いは容器側壁に設けた排気口の近傍に不要な付着膜が堆積することを防止することができる。

本発明は、前記棒状部材の下端と前記排気口との間の距離は 100mm以下であることを特徴とするプラズマ処理装置である。

[0013] 本発明は、前記棒状部材は円柱状に成形されており、該円柱状の棒状部材の半径 rは、 r≥ λ /3. 41 ( λ：棒状部材を構成する誘電体中のマイクロ波の波長）を満たすことを特徴とするプラズマ処理装置である。

本発明は、前記棒状部材は断面が矩形状に成形されており、該矩形状の断面の長辺の長さ aは、 a≥ λ Ζ2 ( λ：棒状部材を構成する誘電体中のマイクロ波の波長）を満たすことを特徴とするプラズマ処理装置である。

本発明は、前記不要な付着膜が堆積し易い部分は、前記処理容器の側壁であり、前記膜付着防止手段は前記側壁の形状に沿って設けられていることを特徴とするプラズマ処理装置である。

[0014] 本発明は、前記処理容器の側壁に被処理体搬出入用の開口部が設けられ、前記不要な付着膜が堆積し易い部分は、前記処理容器に設けた被処理体搬出入用の開口部であることを特徴とするプラズマ処理装置である。

この場合には、被処理体搬出入用の開口部の近傍に不要な付着膜が堆積することを防止することができる。

本発明は、前記膜付着防止手段は、前記側壁に沿って側壁と所定の間隔を隔てて配列された複数の棒状部材よりなることを特徴とするプラズマ処理装置である。

本発明は、前記膜付着防止手段は、前記側壁に沿って板状に成形された板状部材よりなることを特徴とするプラズマ処理装置である。

[0015] 本発明は、前記板状部材は断面が円弧状に成形されていることを特徴とするブラズマ処理装置である。

本発明は、前記膜付着防止手段は、前記側壁に沿って円筒状に成形された円筒状部材よりなることを特徴とするプラズマ処理装置である。

本発明は、前記膜付着防止手段と前記処理容器の側壁との間の距離は 100mm 以下であることを特徴とするプラズマ処理装置である。

本発明は、前記棒状部材は円柱状に成形されており、該円柱状の棒状部材の半径 rは r≥ Z3. 41 ( λ：棒状部材を構成する誘電体中のマイクロ波の波長）を満たすことを特徴とするプラズマ処理装置である。

本発明は、前記棒状部材は断面が矩形状に形成されており、該矩形状の断面の長辺の長さ aは a≥ λ Ζ2 ( λ：棒状部材を構成する誘電体中のマイクロ波の波長）を満たすことを特徴とするプラズマ処理装置である。

[0016] 本発明に係るプラズマ処理装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することがでさる。

プラズマを生じさせる処理容器内で不要な付着膜が堆積し易い部分に対応させて天板より延びる誘電体よりなる膜付着防止手段を設けるようにしたので、天板を透過するマイクロ波が上記膜付着防止手段にも伝搬することになる。この結果、この膜付着防止手段の周辺部にもプラズマが生成されるので、雰囲気中に含まれる残留活性種や解離した残留ガス成分が上記膜付着防止手段の周辺部で生成されたプラズマ力もエネルギーを受け、不要な付着膜が堆積することを防止することができる。

特に、本発明によれば、処理容器、或いは容器側壁に設けた排気口の近傍に不要な付着膜が堆積することを防止することができる。

特に、本発明によれば、被処理体搬出入用の開口部の近傍に不要な付着膜が堆積することを防止することができる。

図面の簡単な説明

[0017] [図 1]図 1は、本発明に係るプラズマ処理装置の第 1の実施の形態を示す構成図である。

[図 2]図 2は、天板と膜付着防止手段を示す斜視図である。

[図 3]図 3は、処理容器内のプラズマの発生状況を示す模式図である。

[図 4]図 4 (A) (Β)は、断面円形の棒状（円柱状)の膜付着防止手段を用いた本発明の第 1の実施の形態のシミュレーション結果を示す写真である。 [図 5]図 5は、本発明のプラズマ処理装置の第 2の実施の形態に用いた天板と膜付着防止手段の状態を示す斜視図である。

[図 6]図 6は、本発明のプラズマ処理装置の第 3の実施の形態を示す概略構成図である。

[図 7]図 7は、図 6中の A— A線矢視断面図である。

[図 8]図 8は、本発明のプラズマ処理装置の第 4の実施の形態に用いた天板と膜付着防止手段の状態を示す斜視図である。

[図 9]図 9は、本発明のプラズマ処理装置の第 5の実施の形態を示す概略構成図である。

[図 10]図 10は、本発明のプラズマ処理装置の第 5の実施の形態に用いた天板と膜付着防止手段の状態を示す斜視図である。

[図 11]図 11は、本発明のプラズマ処理装置の第 6の実施の形態に用いる天板と膜付着防止手段を示す下面図である。

[図 12]図 12は、従来の一般的なプラズマ処理装置を示す概略構成図である。

発明を実施するための最良の形態

[0018] 以下に、本発明に係るプラズマ処理装置の一実施例の形態について添付図面を参照して説明する。

(第 1の実施の形態）

図 1は本発明に係るプラズマ処理装置の第 1の実施の形態を示す構成図、図 2は天板と膜付着防止手段を示す斜視図、図 3は処理容器内のプラズマの発生状況を示す模式図である。

図示するように、プラズマ処理装置 32は、例えばアルミニウム等の導体力なり、全体が筒体状に成形された処理容器 34を有しており、処理容器 34の内部は密閉された例えば円形の処理空間 Sとなっており、この処理空間 Sにプラズマが形成される。この処理容器 34自体は接地されて!、る。

また処理容器 34は開口された天井部 54aと、側壁 34aと、底部 34bとを有し、側壁 34aと底部 34bはアルミニウム等の導体力なっている。

[0019] この処理容器 34内には、上面に被処理体としての例えば半導体ウェハ Wを載置する載置台 36が設けられている。この載置台 36は、例えばアルマイト処理したアルミ- ゥム等力なり、平坦になされた略円板状に形成され、例えばアルミニウム等よりなる支柱 38を介して処理容器 34の底部 34bより起立されている。

この処理容器 34の側壁 34aには、この内部に対してウェハを搬入 '搬出する時に用いる被処理体搬出入用の開口部 40が設けられ、この開口部 40には密閉状態で開閉するゲートバルブ 42が設けられている。

[0020] またこの処理容器 34の側壁 34aには、この中へ必要な処理ガスを導入するためのガス導入手段 44が設けられている。このガス導入手段 44は、ここでは例えぱ処理容器 34の側壁 34aを貫通してなるガスノズル 44Aを有しており、このガスノズル 44Aより必要な処理ガスを流量制御しつつ必要に応じて供給できるようになつている。尚、このガスノズル 44Aを複数本設けて、異なるガス種を導入できるようにしてもよいし、シャヮーヘッド状に処理容器 34の天井部に設けるようにしてもよ!、。

[0021] また、処理容器 34の底部 34bには、直径が例えば 2〜 15cm程度の排気口 46が設けられている。この排気口 46には、圧力制御弁 48及ぴ真空ポンプ 50が順次設けられた排気路 52が接続されており、必要に応じて処理容器 34内を所定の圧力まで真空引きできるようになつている。

そして、処理容器 34の天井部 54aは開口されて、ここに例えば石英や Al O等の

2 3 誘電体よりなるマイクロ波に対しては透過性を有する天板 54が Oリング等のシール部材 56を介して気密に設けられる。この天板 54の厚さは耐圧性を考慮して例えば 20 mm程度に設定される。

[0022] そして、この天板 54の上面に、処理容器 34内へマイクロ波を導入するための平面アンテナ部材 58が設けられると共に、この平面アンテナ部材 58にはこれにマイクロ波を供給するためのマイクロ波供給手段 60が接続されている。具体的には、上記平面アンテナ部材 58は、大きさが 300mmサイズのウェハ対応の場合には、例えば直径カ 00〜500mm、厚みが 1〜数 mmの導電性材料よりなる、例えば表面が銀メッキされた銅板或いはアルミ円板よりなる。この円板には、例えば長溝状の貫通孔よりなる多数のマイクロ波放射孔 62が形成されて、る。このマイクロ波放射孔 62の配置形態は、特に限定されず、例えば同心円状、渦巻状、或いは放射状に配置させてもよいし、アンテナ部材全面に均一になるように分布させてもよい。この平面アンテナ部材 58は、いわゆる RLSA (Radial Line Slot Antenna)方式のアンテナ構造となつており、これにより、高密度プラズマ及び低電子エネルギーの特徴が得られる。

[0023] また、この平面アンテナ部材 58上に、例えば窒化アルミ等よりなる遅波材 64が設けられ、この遅波材 64は、マイクロ波の波長を短縮するために高誘電率特性を有している。上記平面アンテナ部材 58は、上記遅波材 64の上方全面を覆う導電性の中空円筒状容器よりなる導波箱 66の底板として構成され、上記処理容器 34内の上記載置台 36に対向させて設けられている。この導波箱 66の上部には、導波箱 66を冷却するために冷媒を流す冷却ジャケット 68が設けられる。、

[0024] この導波箱 66及び平面アンテナ部材 58の周辺部は共に処理容器 34に導通される。そして上記マイクロ波供給手段 60は、上記平面アンテナ部材 58に接続される同軸導波管 70を有している。具体的には、上記導波箱 66の上部の中心には、上記同軸導波管 70の断面円形状の外側導体 70Aが接続され、内側の内部導体 70Bは、上記遅波材 64の中心の貫通孔を通って上記平面アンテナ部材 58の中心部に接続される。そして、この同軸導波管 70は、モード変換器 72、矩形導波管 74及びマッチングボックス（図示せず）を介して、例えば 2. 45GHzのマイクロ波発生器 76に接続されており、上記平面アンテナ部材 58へマイクロ波を伝搬するようになっている。

[0025] この周波数は 2. 45GHzに限定されず、他の周波数、例えば 8. 35GHzを用いてもよい。そして、上記平面アンテナ部材 58の下面側の天板 54に、上記処理容器 34 内で不要な付着膜が堆積し易、部分に対応して、この天板 54より延びる誘電体からなる膜付着防止手段 78が設けられて、る。

[0026] また、上記載置台 36の下方には、ウェハ Wの搬出入時にウェハ Wを昇降させる複数、例えば 3本の昇降ピン 80 (図 1においては 2本のみ記す）が設けられており、この昇降ピン 80は、伸縮可能なベローズ 82を介して容器底部を貫通して設けた昇降口ッド 84により昇降される。また上記載置台 36には、上記昇降ピン 80を挿通させるためのピン揷通孔 86が形成されている。上記載置台 36の全体は耐熱材料、例えばアルミナ等のセラミックにより構成されており、このセラミック中に加熱手段 88が設けられる。この加熱手段 88は、載置台 36の略全域に亘つて埋め込まれた例えば薄板状の抵抗加熱ヒータよりなり、この加熱手段 88は、支柱 38内を通る配線 90を介してヒータ電源 92に接続されている。

[0027] また、この載置台 36の上面側には、内部に例えば網目状に配設された導体線 94 を有する薄い静電チャック 96が設けられており、この載置台 36上、詳しくはこの静電チャック 96上に載置されるウェハ Wを静電吸着力により吸着できるようになって!/、る。そして、この静電チャック 96の上記導体線 94は、上記静電吸着力を発揮するために配線 98を介して直流電源 100に接続されている。またこの配線 98には、必要時に例えば 13. 56MHzのバイアス用の高周波電力を上記静電チャック 96の導体線 94へ印加するために、バイアス用高周波電源 102が接続されている。尚、処理の態様によつては、このバイアス用高周波電源 102は設けられない。

[0028] ここで上記天板 54に設けた前記膜付着防止手段 78について説明する。ここでは上記膜付着防止手段 78は、処理容器 34の底部 34bに設けた排気口 46の近傍に不要な付着膜が堆積するのを防止することを目的としており、具体的には、図 2に示すように、上記膜付着防止手段 78は誘電体により棒状に形成された棒状部材 104により構成されている。この棒状部材 104は例えば円柱状に成形され、その上端部を上記天板 54の下面に溶接等により接合している。そして、この棒状部材 104は上記排気口 46の略中心に向けて下方に延びるように垂下されており、これによつて上記天板 54側よりこの棒状部材 104に対してマイクロ波を伝搬させて、この棒状部材 104の周辺部にもプラズマを生ぜしめる。

[0029] この場合、棒状部材 104を構成する誘電体としては、石英やアルミナ (Al O )、窒

2 3 化アルミ (A1N)等のセラミック材を用いることができるが、天板 54との接合強度やマイクロ波の伝搬効率等を考慮すると、上記天板 54と同じ材料を用いるのが好ましい。この棒状部材 104の長さ L1 (図 1参照）は、処理容器 34の高さにもよる力例えば 5〜 30cm程度に設定する。

[0030] この場合、上記棒状部材 104の下端と上記排気口 46との間の距離 HI (図 1参照）は、十分な膜付着防止効果を発揮させるためには、投入するマイクロ波の電力ゃプロセス圧力等にも依存するが、好ましくは 100mm以下に設定する。この距離 HIが 1 OOmmよりも大きくなると、上記排気口 46の近傍にプラズマを十分に生起させることができず、排気口 46に対して膜付着防止効果を十分に発揮することができない。尚、排気口 46が処理容器 34の底部 34bではなぐ処理容器 34の側壁 34aに設けられている場合も、同様に棒状部材 104の下端と排気口 46との間の距離を好ましくは 10 Omm以下に設定する。

[0031] また上記棒状部材 104の半径 r (図 1参照）は、好ましくは" r≥ λ /3. 41"の条件式を、満たすように設定して、 ΤΜモードのマイクロ波を効率的に伝搬できるようにする。ここでえは棒状部材 104を構成する誘電体中のマイクロ波の波長である。上記条件式を満たすことにより、所定の伝搬モード、例えば ΤΜモードのマイクロ波を効率的に伝搬させることができる。

また棒状部材 104は、長く延ばしたとしても、その下端部を排気口 46内へは挿入しないようにする。その理由は、下端部が排気口 46内へ挿入されると、排気時のガス流を乱す力もである。また棒状部材 104と載置台 36との干渉を避けるために、棒状部材 104を排気口 46の中心上より偏心した位置に取り付ける場合には、棒状部材 104 の下端部を排気口 46側に向けて屈曲変形させて排気口 46の中心上に位置させるようにしてもよい。

[0032] このように形成されたプラズマ処理装置 32の全体の動作は、例えばマイクロコンビユータ等よりなる制御手段 106により制御されるようになっており、この動作を行うコンピュータのプログラムはフロッピや CD (Compact Disc)やフラッシュメモリ等の記憶媒体 108に記憶されている。具体的には、この制御手段 106からの指令により、各ガスの供給や流量制御、マイクロ波や高周波の供給や電力制御、プロセス温度やプロセス圧力の制御等が行われる。

[0033] 次に、以上のように構成されたプラズマ処理装置 32を用いて行なわれる処理方法について、図 3を参照して説明する。

まず、ゲートバルブ 42を開いて被処理体用の搬出入口 40を介して半導体ウェハ W を搬送アーム（図示せず）により処理容器 34内に収容し、昇降ピン 80を上下動させることによりウェハ Wを載置台 36の上面の載置面に載置し、そして、このウェハ Wを静電チャック 96により静電吸着する。このウェハ Wは、必要な場合は加熱手段 88により所定のプロセス温度に維持される。図示しな、ガス源より供給した所定のガスを流量制御しつつガス導入手段 44のガスノズル 44Aより処理容器 34内へ供給し、圧力制御弁 48を制御して処理容器 34内を所定のプロセス圧力に維持する。

[0034] これと同時に、マイクロ波供給手段 60のマイクロ波発生器 76を駆動する。このことにより、このマイクロ波発生器 76にて発生したマイクロ波を、矩形導波管 74及び同軸導波管 70を介して遅波材 64を経て平面アンテナ部材 58に供給する。遅波材 64によって波長が短くなされたマイクロ波は、天板 54を透過して処理空間 Sに導入され、これにより処理空間 Sにプラズマを発生させてプラズマを用いた所定の処理を行う。

[0035] この場合、上記天板 54を透過あるいは伝搬するマイクロ波により、この天板 54と載置台 36との間に挟まれた処理空間 Sに主としてプラズマ Pが発生する。本発明においては膜付着防止手段 78として誘電体よりなる棒状部材 104を天板 54より排気口 4 6に向けて垂下させてその下端部を排気口 46の近傍に位置させているので、天板 5 4を伝搬するマイクロ波は、上記誘電体製の棒状部材 104にも伝搬する。この結果、図 3に示すように、プラズマ Pは上記処理空間 Sのみならず、上記棒状部材 104を取り囲む周辺部の空間にも発生する。

[0036] 従って、従来のプラズマ処理装置にあっては、例えば排気口に排気ガスと共に集中してくる残留した活性種や解離した残留ガス成分が排気口の近傍で失活してここで不要な付着膜となって堆積していたが、本発明の場合には、上述のようにこの排気口 46の近傍においてプラズマが生成されている。このため、プラズマによりエネルギ一が供給されて排気口 46の近傍に不要な付着膜が堆積することを防止することができる。この結果、不要な付着膜に起因するパーティクルの発生を防止できるのみならず、排気口 46が不要な付着膜により閉塞されて排気路面積が狭められることも防止することができる。尚、図 3においては本発明の説明に必要な部品を主として記載しており、他の部品の記載は省略している。

[0037] また、棒状部材 104の半径 rを条件式" r≥ λ /3. 41" ( λ：棒状部材 104中のマイクロ波の波長）となるように設定することにより、 ΤΜモードのマイクロ波を効率的に伝搬させることができる。尚、上記条件式はマイクロ波伝送線路にマクスゥエルの方程式を適用することにより容易に導き出すことができる。

この場合、上記棒状部材 104は断面円形の円筒体状の棒状部材に限定されず、断面が三角形、或、はそれ以上の多角形の棒状部材でもよ、。

特に断面が方形状に形成された棒状部材 104の場合には、方形状 (矩形状)の断面の長辺の長さ a (正方形の場合は一辺の長さ）を条件式" a≥ λ /2" ( λ：棒状部材 104中のマイクロ波の波長）を満たすように設定することにより、 ΤΕモードのマイクロ波を効率的に伝搬させることができる。

[0038] <第 1の実施の形態の評価 >

ここで膜付着防止手段 78を設けた本発明の第 1の実施の形態についてシミュレ一シヨンを行ってマイクロ波の伝搬に関して評価を行ったので、その評価結果につ！ヽて説明する。図 4は断面円形の棒状（円柱状)の膜付着防止手段を用いた本発明の第 1の実施の形態のシミュレーション結果を示す写真である。尚、この写真には、理解を容易にするために模式図を併記して、る。ここでは天板 54及び棒状部材 104は共に石英で形成され、天板 54の直径は 400mm、棒状部材 104の直径（2 Xr)は 20mm に設定されている。また棒状部材 104の長さ L1は、図 4 (A)の場合は 50mm、図 4 ( B)の場合は 200mmである。図中の模様はマイクロ波の電界分布を示している。図 4 (A) (B)から明らかなように、棒状部材 104の長さに関係なく天板 54のみならず、両棒状部材 104にもマイクロ波の電界分布が現れて両棒状部材 104にもマイクロ波が十分に伝搬しており、この棒状部材 104の周辺部にもプラズマを生成できることが確認できた。

[0039] <第 2の実施の形態 >

次に、本発明のプラズマ処理装置の第 2の実施の形態について説明する。図 5は本発明のプラズマ処理装置の第 2の実施の形態に用いた天板と膜付着防止手段の状態を示す斜視図である。

先の第 1の実施の形態では膜付着防止手段 78として 1本の棒状部材 104を用いた力この第 2の実施の形態では複数本、図示例では 3本の棒状部材 104を用いている。この場合には、棒状部材 104の本数が多い分だけより多くのプラズマをその周辺咅〖こ生成することがでさる。

[0040] <第 3の実施の形態 >

次に、本発明のプラズマ処理装置の第 3の実施の形態について説明する。図 6は本発明のプラズマ処理装置の第 3の実施の形態を示す概略構成図、図 7は図 6中の A— A線矢視断面図であり、ここでは本発明の説明に必要な部品を主として記載しており、他の部品の記載は省略している。尚、図 6及び図 7において図 1に示す構成部品と同一構成部品については同一符号を付している。

先に説明した第 1及び第 2の実施の形態では、不要な付着膜が堆積し易い部分の例として排気口 46の近傍を例にとって説明したが、これに限定されず、プラズマ処理の態様によっては不要な付着膜が堆積し易い部分の一例としては被処理体搬出入用の開口部 40が対応する。

[0041] この開口部 40の部分は、この開口部 40やゲートバルブ 42を設けてある分だけ他の側壁 34aとは熱的条件が異なるので、上記不要な付着膜が堆積し易くなる傾向にある。そこで、この第 3の実施の形態では図 6及び図 7に示すように、膜付着防止手段 7 8として先の第 1及び第 2の実施の形態の誘電体製の棒状部材 104と同様な構造の誘電体製の複数の棒状部材 110を天板 54側から延ばして垂下させて、る。ここでは 5本の棒状部材 110が上記開口部 40の長手方向に沿って所定の間隔で配列されている。

[0042] この場合、上記開口部 40を通って搬出入されるウェハ Wと上記各棒状部材 110とが衝突して干渉しな、ようにするために、各棒状部材 110の長さを短く設定して、る。また各棒状部材 110の下端部と開口部 40との間の距離は、この部分に対する膜付着防止効果を発揮させるために好ましくは 100mm以下に設定する。この点は上記第 1及び第 2の実施の形態と同様である。また同様に、各棒状部材 110間の距離 H2 を好ましくは 100mm以下に設定するようにすれば、これらの棒状部材 110間にもプラズマが発生するので十分な膜付着防止効果を発揮することができる。

この第 3の実施の形態によれば、各棒状部材 110の周囲にプラズマが発生するので、被処理体搬出入用の開口部 40の近傍に不要な付着膜が堆積するのを防止することができる。

尚、この第 3の実施の形態と先に説明した第 1及び第 2の実施の形態とを組み合わせた構造として、排気口 46の近傍や開口部 40の近傍に不要な付着膜が堆積するのを防止するようにしてもよ!/、。 [0043] <第 4の実施の形態 >

次に、本発明のプラズマ処理装置の第 4の実施の形態について説明する。図 8は本発明のプラズマ処理装置の第 4の実施の形態に用いた天板と膜付着防止手段の状態を示す斜視図である。

先の図 6及び図 7に示す第 3の実施の形態では、膜付着防止手段 78として開口部 40に沿って複数の棒状部材 110を配列した場合を例にとって説明した力これに代えて、図 8に示すように上記開口部 40に沿って誘電体製の板状部材 112を設けるようにしてもよい。この場合、この板状部材 112は開口部 40の形状に沿って円弧状に成形するのが好ましい。この場合にも、上記第 3の実施の形態と同様な作用効果を発揮することができる。

[0044] <第 5の実施の形態 >

次に、本発明のプラズマ処理装置の第 5の実施の形態について説明する。図 9は本発明のプラズマ処理装置の第 5の実施の形態を示す概略構成図、図 10は本発明のプラズマ処理装置の第 5の実施の形態に用いた天板と膜付着防止手段の状態を示す斜視図である。

先に説明した第 1〜第 4の実施の形態では、排気口 46や開口部 40の近傍に不要な付着膜が堆積することを防止するようにしているが、プラズマ処理の態様によっては処理容器の内側面の全体が不要な付着膜が堆積し易い部分となる場合がある。この場合には、図 9及び図 10に示すように、膜付着防止手段 78として処理容器 34の内側に、その側壁に沿って円環状（円筒体状)に形成された誘電体製の円筒状部材 114を設けるようにする。この円筒状部材 114はその上端が天板 54に溶着されており、上記載置台 36の周囲を囲むようにして設けられることになる。

[0045] そして、この円筒状部材 114の上記開口部 40に対応する部分にはウェハ Wを通過させる横長の開口 116が形成されている。この場合も上記処理容器 34の側壁 34aと上記円筒状部材 114との間の距離: H3を好ましくは 100mm以下に設定して、処理容器 34の側壁 34aに対する膜付着防止効果を発揮させるようにする。

[0046] この第 5の実施の形態によれば、上記円筒状部材 114の周囲にプラズマが発生するので、上記開口部 40の近傍を含む容器側壁に不要な付着膜が堆積するのを防止することができる。また、この円筒状部材 114の長さを長くしてその下端部が排気口 4 6に対して好ましくは 100mm以内に接近するように設定すれば、この排気口 46の近傍にも不要な付着膜が堆積するのを防止することができる。

[0047] <第 6の実施の形態 >

上記第 5の実施の形態では、膜付着防止手段 78として誘電体製の円筒状部材 11 4を設けたが、これに代えて、先の各実施の形態で説明したような誘電体製の棒状部材を設けるようにしてもょ、。図 11はこのような本発明のプラズマ処理装置の第 6の実施の形態に用いる天板と膜付着防止手段を示す下面図である。図 11に示すように、ここでは膜付着防止手段 78として、天板 54から垂下された複数の誘電体製の棒状部材 120を処理容器 34の側壁 34aに沿って所定の間隔ずつ隔ててリング状に配設して、る。ここでも上記各棒状部材 120間の距離及び各棒状部材 120と側壁 34a との間の距離は、好ましくは 100mm以内に設定する。また、被処理体搬出入用の開口部 40に対応する棒状部材 120Aの長さは短くして、これが搬出入されるウェハ Wと干渉しないようにする。

[0048] この第 6の実施の形態の場合も、先に図 9及び図 10を参照して説明した第 5の実施の形態と同様な作用効果を発揮することができる。

尚、本発明は、プラズマを用いた成膜処理、プラズマエッチング処理、プラズマアツシング処理等の全てのプラズマ処理に適用することができる。

また、本発明は、被処理体としては半導体ウェハに限定されず、ガラス基板、セラミヅク基板、更には方形状の LCD基板等をプラズマ処理する際にも適用することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 開口された天井部と、側壁と、底部とを有し、内部が真空引き可能になされた処理容器と、

被処理体を載置するために前記処理容器内に設けた載置台と、

前記天井部に気密に装着されマイクロ波を透過する誘電体よりなる天板と、前記天板の上面に設けられマイクロ波を前記処理容器内へ導入するための平面ァンテナ部材と、

前記平面アンテナ部材にマイクロ波を供給するマイクロ波供給手段と、前記処理容器内へ必要な処理ガスを導入するガス導入手段とを備え、前記処理容器内に不要な付着膜が堆積し易い部分に対応して、前記天板から延びる誘電体よりなる膜付着防止手段を設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。

[2] 前記処理容器の側壁または底部に排気口が設けられ、

前記不要な付着膜が堆積し易ヽ部分は、前記処理容器に設けた排気口の近傍であり、前記膜付着防止手段は棒状に形成された棒状部材よりな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] 前記棒状部材の下端と前記排気口との間の距離は 100mm以下であることを特徴とする請求項 2記載のプラズマ処理装置。

[4] 前記棒状部材は円柱状に成形されており、該円柱状の棒状部材の半径 rは、 r≥l /3. 41 ( λ：棒状部材を構成する誘電体中のマイクロ波の波長）を満たすことを特徴とする請求項 2記載のプラズマ処理装置。

[5] 前記棒状部材は断面が矩形状に成形されており、該矩形状の断面の長辺の長さ a は、

a≥ λ Ζ2 ( λ：棒状部材を構成する誘電体中のマイクロ波の波長）を満たすことを特徴とする請求項 2記載のプラズマ処理装置。

[6] 前記不要な付着膜が堆積し易い部分は、前記処理容器の側壁であり、前記膜付着防止手段は前記側壁の形状に沿って設けられていることを特徴とする請求項 1記載のプラズマ処理装置。

[7] 前記処理容器の側壁に被処理体搬出入用の開口部が設けられ、前記不要な付着膜が堆積し易!ヽ部分は、前記処理容器に設けた被処理体搬出入用の開口部であることを特徴とする請求項 6記載のプラズマ処理装置。

[8] 前記膜付着防止手段は、前記側壁に沿って側壁と所定の間隔を隔てて配列された複数の棒状部材よりなることを特徴とする請求項 6記載のプラズマ処理装置。

[9] 前記膜付着防止手段は、前記側壁に沿って板状に成形された板状部材よりなることを特徴とする請求項 6記載のプラズマ処理装置。

[10] 前記板状部材は断面が円弧状に成形されて!、ることを特徴とする請求項 9記載のプラズマ処理装置。

[11] 前記膜付着防止手段は、前記側壁に沿って円筒状に成形された円筒状部材よりなることを特徴とする請求項 6記載のプラズマ処理装置。

[12] 前記膜付着防止手段と前記処理容器の側壁との間の距離は 100mm以下であることを特徴とする請求項 6記載のプラズマ処理装置。

[13] 前記棒状部材は円柱状に成形されており、該円柱状の棒状部材の半径 rは、 r≥l /3. 41 ( λ：棒状部材を構成する誘電体中のマイクロ波の波長）を満たすことを特徴とする請求項 8記載のプラズマ処理装置。

[14] 前記棒状部材は断面が矩形状に形成されており、該矩形状の断面の長辺の長さ a は、

a≥ λ Ζ2( λ：棒状部材を構成する誘電体中のマイクロ波の波長）を満たすことを特徴とする請求項 8記載のプラズマ処理装置。