WO2011125704A9 - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 - Google Patents

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WO2011125704A9
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dielectric plate
processing apparatus
spacer
plasma
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亮太 米澤
哲朗 ▲高▼橋
良規 大▲崎▼
鈴木　公貴
智博 齊藤
山下　潤
佐藤　吉宏
俊彦 塩澤
山崎　幸一
和弘 古木
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東京エレクトロン株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a plasma processing apparatus and a plasma processing method.
  • the sealing member is provided.
  • a structure in which the support portion of the processing container and the top plate are brought into contact with each other so that there is no gap between them for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6- 112168.
  • a resin layer and a liner are provided between the support portion and the top plate (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2004-134583 and 2009-253161).
  • the support portion and the top plate in the processing container are directly contacted, or a resin layer or a liner is interposed between the support portion and the top plate in the processing container.
  • the support and the top plate are thermally expanded by the heat of the plasma generated in the processing container. Due to the difference in thermal expansion coefficient between the support part and the top plate, and the elastic deformation of the resin layer and O-ring, the top plate and the support part may come into contact with each other and be rubbed or the top plate may be damaged. There was a problem of becoming.
  • the present invention prevents the generation of particles due to damage to the dielectric plate or damage to the dielectric plate even if the dielectric plate is thermally expanded by plasma irradiation in the processing container.
  • the present invention provides a plasma processing apparatus and a plasma processing method that can prevent as much as possible.
  • the plasma processing apparatus of the present invention has a plasma processing space inside, a processing container having an open top, A dielectric plate covering the upper part of the plasma processing space; A lid member disposed on the processing vessel and having an annular support for supporting the outer periphery of the dielectric plate; A seal member provided between the support and the dielectric plate, for sealing the plasma processing space; A spacer provided on the outer peripheral side of the seal member and forming a gap between the support portion and the dielectric plate.
  • the spacer may be provided intermittently on the outer peripheral side of the seal member.
  • the spacer may be formed of a fluorine resin or a polyimide resin.
  • the spacer may be a polyimide tape including a polyimide film layer and an adhesive layer.
  • the adhesive layer of the spacer is stuck and fixed to the support portion.
  • the plasma processing apparatus of the present invention may include a first seal member and a second seal member provided on the inner peripheral side of the first seal member as the seal member.
  • the first seal member may be made of a fluorine-based resin.
  • the second seal member may be made of a fluorine-based resin having higher plasma resistance than the first seal member.
  • the seal member includes a first portion and a second portion provided on an inner peripheral side of the first portion, and the first portion
  • the portion is made of a material having a higher vacuum sealing property than the second portion
  • the second portion is made of a material having a higher plasma resistance than the first portion
  • a gap between the upper surface of the support portion and the lower surface of the dielectric plate, which is formed by the spacer may be in a range of 0.05 to 0.4 mm. It is preferably in the range of 0.05 to 0.2 mm, and desirably in the range of 0.05 to 0.08 mm.
  • the distance between the spacer and the seal member may be within a range of 1 to 10 mm.
  • a gap in the range of 0.1 to 1 mm may be formed between the inner peripheral side wall of the support portion and the outer peripheral side wall of the dielectric plate.
  • the dielectric plate may be positioned in the horizontal direction by the spacer.
  • the plasma processing method of the present invention includes a processing container having a plasma processing space therein and having an open top, A dielectric plate covering the upper part of the plasma processing space; A lid member disposed on the processing vessel and having an annular support for supporting the outer periphery of the dielectric plate; A seal member provided between the support and the dielectric plate, for sealing the plasma processing space; A spacer provided on the outer peripheral side of the seal member, and forming a gap between the support portion and the dielectric plate;
  • the object to be processed is subjected to plasma processing using a plasma processing apparatus including
  • a plasma processing apparatus includes: A processing vessel having a plasma processing space inside and having an open top; A dielectric plate covering the upper part of the plasma processing space; A lid member disposed on the processing vessel and having an annular support for supporting the outer periphery of the dielectric plate; A seal member provided between the support and the dielectric plate, for sealing the plasma processing space; A spacer provided on the outer peripheral side of the seal member, and forming a gap between the support portion and the dielectric plate; An observation window for visually recognizing the inside of the processing container; It has.
  • the said observation window is a transparent window member provided with the projection part inserted in the opening part for observation formed in the side wall of the said processing container, A fixing member for fixing the window member from the outside; A sealing member that hermetically seals between the side wall of the processing container and the window member around the observation opening; have. Further, the inner surface of the observation opening and the surface of the protrusion are formed so that the protrusion fits with a clearance within a range in which the protrusion can be inserted into the observation opening.
  • the window member is mounted on the side wall of the processing container by inserting the protruding portion into the observation opening.
  • the front end surface of the protruding portion is formed to be curved in accordance with the shape of the inner wall surface of the side wall of the processing container.
  • the clearance between the surface of the protrusion and the inner surface of the observation opening is preferably in the range of 0.1 mm to 2 mm.
  • the seal member for sealing the plasma processing space is provided between the support portion of the processing container and the dielectric plate, and the outer peripheral side of the seal member. Further, a spacer for forming a gap between the support portion and the dielectric plate is provided. For this reason, even if the support portion or the dielectric plate is thermally expanded by plasma irradiation in the processing container, a gap is formed between the support portion and the dielectric plate by the spacer, and the support portion and the dielectric plate are rubbed. Can be prevented. Further, it is possible to prevent the dielectric plate from being damaged or generating particles due to rubbing.
  • FIG. 1 It is a schematic sectional drawing which shows the structural example of the plasma processing apparatus of one embodiment of this invention. It is drawing which shows the structure of a planar antenna. It is explanatory drawing which shows the structure of a control part. It is a fragmentary sectional view which expands and shows in detail the connection part of the dielectric material board in the plasma processing apparatus of 1st Embodiment, and the support part of a cover member. It is a fragmentary sectional view which removes the dielectric material board in the plasma processing apparatus of 1st Embodiment, and expands the end surface and upper surface of a cover member partially, and shows it in detail.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a schematic configuration of the plasma processing apparatus 100.
  • 2 is a plan view showing a planar antenna of the plasma processing apparatus 100 of FIG. 1
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a configuration of a control system of the plasma processing apparatus 100. As shown in FIG.
  • the plasma processing apparatus 100 introduces microwaves directly into a processing container using, for example, a planar antenna having a plurality of slot-shaped holes, in particular, a RLSA (Radial Line Slot Antenna) to generate plasma in the processing container. It is configured as an RLSA microwave plasma processing apparatus that can generate microwave-excited plasma with high density and low electron temperature by generating. In the plasma processing apparatus 100, processing with plasma having a plasma density of 1 ⁇ 10 10 to 5 ⁇ 10 12 / cm 3 and a low electron temperature of 0.7 to 2 eV is possible.
  • the plasma processing apparatus 100 can be suitably used for the purpose of forming a silicon nitride film (SiN film) or a silicon oxide film by nitriding or oxidizing silicon, for example, in the manufacturing process of various semiconductor devices.
  • the plasma processing apparatus 100 can be suitably used for the purpose of forming a CVD film or the like by plasma or plasma etching a silicon or silicon oxide film.
  • the plasma processing apparatus 100 will be described by taking as an example a case where it is used for the purpose of performing a plasma nitriding process on an object to be processed.
  • the plasma processing apparatus 100 has, as main components, a processing container 1 that houses a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as “wafer”) W as a substrate to be processed, and a wafer W placed in the processing container 1.
  • a mounting table 2 a lid member 13 having a function of opening and closing the processing container 1 and supporting the dielectric plate, a gas introduction unit 15 connected to the gas supply device 18 and introducing gas into the processing container 1,
  • a control unit 50 that controls each component of the plasma processing apparatus 100.
  • the gas supply device 18 may be included in a constituent part of the plasma processing apparatus 100, or may be configured so as to be used by connecting an external gas supply device to the gas introduction unit 15 without being included in the constituent part.
  • the processing container 1 is formed of a grounded substantially cylindrical container. Note that the processing container 1 may be formed of a rectangular tube-shaped container.
  • the processing container 1 is open at the top and has a bottom wall 1a and a side wall 1b made of a material such as aluminum.
  • a mounting table 2 is provided for horizontally mounting a wafer W, which is an object to be processed.
  • the mounting table 2 is made of ceramics such as AlN and Al 2 O 3 , for example. Among them, a material having particularly high thermal conductivity such as AlN is preferably used.
  • the mounting table 2 is supported by a cylindrical support member 3 extending upward from the center of the bottom of the exhaust chamber 11.
  • the support member 3 is made of ceramics such as AlN, for example.
  • the mounting table 2 is provided with a cover member 4 for covering the outer edge or the entire surface of the mounting table 2 and guiding the wafer W.
  • the cover member 4 covers the upper surface, side surface, or entire surface of the mounting table 2.
  • the cover member 4 may be formed in an annular shape.
  • the cover member 4 can block the contact between the mounting table 2 and the plasma, prevent the mounting table 2 from being sputtered, and prevent impurities such as metals from entering the wafer W.
  • the cover member 4 is made of a material such as quartz, single crystal silicon, polysilicon, amorphous silicon, or silicon nitride.
  • the material constituting the cover member 4 is preferably a high-purity material with a low content of impurities such as alkali metals and metals.
  • a resistance heating type heater 5 is embedded in the mounting table 2.
  • the heater 5 is heated by the heater power supply 5a to heat the mounting table 2 and uniformly heats the wafer W, which is the object to be processed, with the heat.
  • the mounting table 2 is provided with a thermocouple (TC) 6.
  • TC thermocouple
  • the heating temperature of the wafer W can be controlled in a range from room temperature to 900 ° C., for example.
  • the mounting table 2 is provided with wafer support pins (not shown) used for delivering the wafer W when the wafer W is carried into the processing container 1.
  • Each wafer support pin is provided so as to protrude and retract with respect to the surface of the mounting table 2.
  • a cylindrical liner 7 made of quartz is provided on the inner wall surface of the processing container 1 so as to cover the inner wall surface.
  • An annular baffle plate 8 made of quartz having a large number of exhaust holes 8 a is provided on the outer peripheral side of the mounting table 2 in order to realize uniform exhaust in the processing container 1.
  • the baffle plate 8 is supported by a plurality of support columns 9.
  • a circular opening 10 is formed at a substantially central portion of the bottom wall 1a of the processing container 1.
  • An exhaust chamber 11 that communicates with the opening 10 and protrudes downward is provided on the bottom wall 1a.
  • An exhaust pipe 12 is connected to the exhaust chamber 11, and the exhaust pipe 12 is connected to an exhaust device 24. In this way, the inside of the processing container 1 can be evacuated.
  • the upper part of the processing container 1 is opened, and a lid member 13 having an opening / closing function is disposed at the upper end of the opened processing container 1.
  • the lid member 13 has a frame shape with an open center, and the inner periphery thereof is provided with a step (two steps in FIG. 1) in an annular shape.
  • the lid member 13 protrudes toward the inner side (inside the processing container space) by this step, and a ring-shaped (annular) support portion 13a is formed.
  • the lid member 13 and the processing container 1 are hermetically sealed via a seal member 14.
  • a loading / unloading port 16 for loading / unloading the wafer W between the plasma processing apparatus 100 and a transfer chamber (not shown) adjacent to the plasma processing apparatus 100 and a loading / unloading port 16 are provided on the side wall 1b of the processing container 1.
  • a gate valve 17 that opens and closes is provided.
  • annular gas introducing portion 15 is provided on the side wall 1b of the processing container 1. Gas discharge holes are evenly formed on the inner peripheral surface of the gas introduction portion 15.
  • the gas introduction unit 15 is connected to a gas supply device 18 that supplies plasma excitation gas and nitrogen gas.
  • the gas introduction part 15 may be provided in a nozzle shape or a shower shape.
  • the gas supply device 18 includes a gas supply source, piping (for example, gas lines 20a, 20b, and 20c), a flow rate control device (for example, mass flow controllers 21a and 21b), and valves (for example, opening and closing valves 22a and 22b). have.
  • a gas supply source for example, a rare gas supply source 19a and a nitrogen gas supply source 19b are provided as a configuration example when performing the nitriding process.
  • the gas supply device 18 may have, for example, a purge gas supply source used when replacing the atmosphere in the processing container 1 as a gas supply source (not shown) other than the above. Note that when the plasma processing apparatus 100 is used for plasma oxidation, an oxygen gas supply source can be provided.
  • the rare gas supplied from the rare gas supply source 19a for example, Ar gas, Kr gas, Xe gas, He gas, or the like can be used. Among these, it is particularly preferable to use Ar gas because it is economical.
  • FIG. 1 representatively shows Ar gas.
  • nitrogen gas (N 2 ) for example, ammonia gas (NH 3 ) can be supplied from the nitrogen gas supply source 19b.
  • O 2 gas, O 3 gas, NO 2, etc. may be supplied from an oxygen gas supply source.
  • the rare gas and the nitrogen gas are supplied from the rare gas supply source 19a and the nitrogen gas supply source 19b of the gas supply device 18 through the gas lines (piping) 20a and 20b, respectively, and merge in the gas line 20c. It introduce
  • Each gas line 20a, 20b connected to each gas supply source is provided with a mass flow controller 21a, 21b and a set of on-off valves 22a, 22b arranged before and after the mass flow controller 21a, 21b. With such a configuration of the gas supply device 18, the supplied gas can be switched and the flow rate can be controlled.
  • the exhaust device 24 includes a high-speed vacuum pump such as a turbo molecular pump. As described above, the exhaust device 24 is connected to the exhaust chamber 11 of the processing container 1 through the exhaust pipe 12. The gas in the processing container 1 flows uniformly into the space 11a of the exhaust chamber 11, and is further exhausted to the outside through the exhaust pipe 12 by operating the exhaust device 24 from the space 11a. Thereby, the inside of the processing container 1 can be depressurized at a high speed to a predetermined degree of vacuum, for example, 0.133 Pa.
  • a predetermined degree of vacuum for example, 0.133 Pa.
  • the microwave introducing device 27 includes, as main components, a dielectric plate 28 as a microwave transmission plate, a planar antenna 31, a slow wave material 33, a metal cover member 34, a waveguide 37, a matching circuit 38, and a microwave generator.
  • a device 39 is provided.
  • the microwave introducing device 27 is a plasma generating unit that generates plasma by introducing plasma (microwave) into the processing chamber 1.
  • the dielectric plate 28 having a function of transmitting microwaves is disposed on the support portion 13 a protruding to the inner peripheral side of the lid member 13.
  • the dielectric plate 28 is made of a material such as quartz or ceramic.
  • the dielectric plate 28 and the support portion 13a of the lid member 13 are hermetically sealed through an O-ring 29a as a seal member. Therefore, the inside of the processing container 1 is kept airtight.
  • a ring-shaped O-ring 29a is provided between the dielectric plate 28 and the support portion 13a of the lid member 13, and is not shown in FIG.
  • a spacer 60 is provided (see FIG. 4).
  • the planar antenna 31 is provided on the dielectric plate 28 (outside the processing container 1) so as to face the mounting table 2.
  • the planar antenna 31 has a disk shape.
  • the shape of the planar antenna 31 is not limited to a disk shape, and may be a square plate shape, for example.
  • the planar antenna 31 is locked to the upper end of the lid member 13.
  • the planar antenna 31 is made of a conductive member such as a copper plate, an aluminum plate, a nickel plate, or an alloy thereof whose surface is plated with gold or silver.
  • the planar antenna 31 has a number of slot-shaped microwave radiation holes 32 that radiate microwaves.
  • the microwave radiation holes 32 are formed through the planar antenna 31 in a predetermined pattern.
  • the individual microwave radiation holes 32 have an elongated rectangular shape (slot shape), for example, as shown in FIG. And typically, the adjacent microwave radiation holes 32 are arranged in an “L” shape. Further, the microwave radiation holes 32 arranged in combination in a predetermined shape (for example, L-shape) are further arranged concentrically as a whole. The length and arrangement interval of the microwave radiation holes 32 are determined according to the wavelength ( ⁇ g) of the microwave. For example, the interval between the microwave radiation holes 32 is arranged to be ⁇ g / 4 to ⁇ g. In FIG. 2, the interval between adjacent microwave radiation holes 32 formed concentrically is indicated by ⁇ r. Note that the microwave radiation hole 32 may have another shape such as a circular shape or an arc shape. Furthermore, the arrangement form of the microwave radiation holes 32 is not particularly limited, and may be arranged in a spiral shape, a radial shape, or the like in addition to a concentric shape.
  • a slow wave material 33 having a dielectric constant larger than that of a vacuum is provided on the upper surface of the planar antenna 31 (a flat waveguide formed between the planar antenna 31 and the metal cover member 34).
  • the slow wave material 33 has a function of adjusting the plasma by shortening the wavelength of the microwave because the wavelength of the microwave becomes longer in vacuum.
  • the material of the slow wave material 33 for example, quartz, polytetrafluoroethylene resin, polyimide resin or the like can be used.
  • the planar antenna 31 and the dielectric plate 28 and the slow wave member 33 and the planar antenna 31 may be brought into contact with or separated from each other, but are preferably brought into contact with each other.
  • a metal cover member 34 is provided on the upper portion of the processing container 1 so as to cover the planar antenna 31 and the slow wave material 33.
  • the metal cover member 34 is made of a metal material such as aluminum or stainless steel.
  • a flat waveguide is formed by the metal cover member 34 and the planar antenna 31 so that microwaves can be uniformly supplied into the processing container 1.
  • the upper end of the lid member 13 and the metal cover member 34 are sealed by a seal member 35.
  • a cooling water flow path 34 a is formed inside the wall of the metal cover member 34. By allowing the cooling water to flow through the cooling water flow path 34a, the metal cover member 34, the slow wave material 33, the planar antenna 31 and the dielectric plate 28 can be cooled.
  • the planar antenna 31 and the metal cover member 34 are grounded.
  • An opening 36 is formed in the center of the upper wall (ceiling part) of the metal cover member 34, and a waveguide 37 is connected to the opening 36.
  • a microwave generator 39 that generates microwaves is connected to the other end of the waveguide 37 via a matching circuit 38.
  • the waveguide 37 includes a coaxial waveguide 37a having a circular cross section extending upward from the opening 36 of the metal cover member 34, and an upper end portion of the coaxial waveguide 37a via a mode converter 40. And a rectangular waveguide 37b extending in the horizontal direction.
  • the mode converter 40 has a function of converting the microwave propagating in the TE mode in the rectangular waveguide 37b into the TEM mode.
  • An inner conductor 41 extends in the center of the coaxial waveguide 37a.
  • the inner conductor 41 is connected and fixed to the center of the planar antenna 31 at its lower end. With such a structure, the microwave is efficiently and uniformly propagated radially and uniformly to the flat waveguide formed by the planar antenna 31 via the inner conductor 41 of the coaxial waveguide 37a.
  • the microwave generated by the microwave generating device 39 is propagated to the planar antenna 31 through the waveguide 37, and is further dielectric from the microwave radiation hole 32 (slot). It is introduced into the processing container 1 through the plate 28.
  • 2.45 GHz is preferably used as the frequency of the microwave, and 8.35 GHz, 1.98 GHz, or the like can also be used.
  • Each component of the plasma processing apparatus 100 is connected to and controlled by the control unit 50.
  • the control unit 50 is typically a computer, and includes, for example, a process controller 51 including a CPU, a user interface 52 connected to the process controller 51, and a storage unit 53 as shown in FIG. .
  • the process controller 51 is a component related to processing conditions such as temperature, pressure, gas flow rate, and microwave output (for example, heater power supply 5a, gas supply device 18, exhaust device 24, microwave). This is a control means for controlling the generator 39 and the like in an integrated manner.
  • the user interface 52 includes a keyboard on which a process manager manages command input to manage the plasma processing apparatus 100, a display for visualizing and displaying the operating status of the plasma processing apparatus 100, and the like.
  • the storage unit 53 stores a control program (software) for realizing various processes executed by the plasma processing apparatus 100 under the control of the process controller 51, a recipe in which processing condition data, and the like are recorded. Yes.
  • an arbitrary recipe is called from the storage unit 53 by an instruction from the user interface 52 and is executed by the process controller 51, so that the process of the plasma processing apparatus 100 is controlled under the control of the process controller 51.
  • a desired process is performed in the container 1.
  • the recipes such as the control program and processing condition data can be stored in a computer-readable storage medium such as a CD-ROM, hard disk, flexible disk, flash memory, DVD, or Blu-ray disk. Furthermore, it is possible to transmit the recipe from another apparatus, for example, via a dedicated line.
  • damage-free plasma processing can be performed on the wafer W at a low temperature of, for example, room temperature (about 25 ° C.) to 600 ° C. Further, since the plasma processing apparatus 100 is excellent in plasma uniformity, process uniformity can be realized even for a large-diameter wafer W.
  • the gate valve 17 is opened, and the wafer W is loaded into the processing container 1 from the loading / unloading port 16 and mounted on the mounting table 2.
  • a microwave having a predetermined frequency, for example, 2.45 GHz, generated by the microwave generator 39 is guided to the waveguide 37 through the matching circuit 38.
  • the microwave guided to the waveguide 37 sequentially passes through the rectangular waveguide 37 b and the coaxial waveguide 37 a and is supplied to the planar antenna 31 through the inner conductor 41. That is, the microwave propagates in the TE mode in the rectangular waveguide 37b, and the TE mode microwave is converted into the TEM mode by the mode converter 40, and the inside of the coaxial waveguide 37a is directed to the planar antenna 31. Will be propagated.
  • the microwave is radiated into the space above the wafer W in the processing chamber 1 through the dielectric plate 28 from the slot-shaped microwave radiation hole 32 formed through the planar antenna 31.
  • An electromagnetic field is formed in the processing container 1 by the microwave radiated from the planar antenna 31 through the dielectric plate 28 into the processing container 1, and the processing gas such as rare gas and nitrogen gas is turned into plasma.
  • the microwave-excited plasma generated in this way has a high density of approximately 1 ⁇ 10 10 to 5 ⁇ 10 12 / cm 3 by radiating microwaves from the numerous microwave radiation holes 32 of the planar antenna 31. In the vicinity of the wafer W, low electron temperature plasma of about 1.2 eV or less is obtained.
  • the conditions of the plasma nitriding process performed in the plasma processing apparatus 100 can be stored as a recipe in the storage unit 53 of the control unit 50. Then, the process controller 51 reads the recipe and sends a control signal to each component of the plasma processing apparatus 100, for example, the gas supply device 18, the exhaust device 24, the microwave generator 39, the heater power supply 5a, etc. Plasma nitriding treatment under the conditions is realized.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing in detail an A portion surrounded by a broken line in FIG. A portion indicates a connection portion between the dielectric plate 28 and the support portion 13 a of the lid member 13.
  • FIG. 5 is a view showing in detail a partially enlarged upper surface of the support portion 13a of the lid member 13 with the dielectric plate 28 removed from the portion A surrounded by a broken line in FIG.
  • a ring-shaped seal member is provided between the dielectric plate 28 and the support portion 13a of the lid member 13 as a seal member for sealing the plasma processing space in the processing container 1 and maintaining a vacuum state.
  • the O-ring 29a is provided.
  • a vertical gap d is formed on the outer peripheral side of the O-ring 29a between the upper surface of the support portion 13a of the lid member 13 at the top of the processing container 1 and the dielectric plate 28.
  • a rectangular ring-shaped spacer 60 is provided. On the upper surface of the support portion 13a of the lid member 13, an O-ring 29a and a spacer 60 are respectively installed at predetermined attachment positions.
  • Mounting grooves 131 and 132 having a predetermined depth are formed on the upper surface of the support portion 13a of the lid member 13 so as not to shift these installation positions.
  • the O-ring 29a and the spacer 60 are fitted into the mounting grooves 131 and 132 by being press-fitted. Since the attachment grooves 131 and 132 are grooves (the dovetail grooves) having a narrow upper part and an expanded lower part, the O-ring 29a and the spacer 60 are difficult to be removed, and the attachment positions are not displaced.
  • the spacer 60 has a function of forming a gap d between the upper surface of the support portion 13 a of the lid member 13 disposed on the upper portion of the processing container 1 and the dielectric plate 28.
  • a gap d formed by the spacer 60 between the upper surface of the support portion 13a of the lid member 13 and the lower surface of the dielectric plate 28 is preferably 0.05 to 0.4 mm, for example.
  • the gap d is more preferably 0.05 to 0.2 mm, and desirably 0.05 to 0.08 mm.
  • the spacer 60 preferably has a small coefficient of friction so that the sliding of the contact surface with the dielectric plate 28 is improved when the lid member 13 and the dielectric plate 28 are thermally expanded by the heat of plasma.
  • the spacer 60 is made of a material having a small dielectric loss tangent (tan ⁇ ), or the surface of the elastic member is coated with a material having a small tan ⁇ . It is preferable that Furthermore, the spacer 60 is preferably made of a material having a larger elastic modulus (Young's modulus) than the O-ring 29a.
  • the Young's modulus of the spacer 60 is preferably in the range of 200 to 500 kgf / mm 2 .
  • the tan ⁇ of the constituent material of the spacer 60 is preferably in the range of 0.00001 to 0.0034, for example.
  • materials having tan ⁇ within the above range include fluorine resins such as polyimide resins and polytetrafluoroethylene.
  • fluorine resins such as polyimide resins and polytetrafluoroethylene.
  • a polyimide resin one having a Young's modulus in the range of 320 to 350 kgf / mm 2 is preferable.
  • the support portion 13a of the lid member 13 is made of aluminum or the like, the thermal expansion coefficient is about 23 ⁇ 10 ⁇ 6 , whereas when the dielectric plate 28 is made of a quartz material, the thermal expansion coefficient is Is about 0.6 ⁇ 10 ⁇ 6 .
  • the support portion 13 a of the lid member 13 has a higher coefficient of thermal expansion than the dielectric plate 28.
  • the difference in thermal expansion coefficient between the lid member 13 and the dielectric plate 28 causes problems such as generation of particles due to rubbing and contact between the lid member 13 and the dielectric plate 28, damage to the dielectric plate 28, and the like.
  • the gap d is preferably within the range of 0.05 to 0.4 mm, more preferably within the range of 0.05 to 0.2 mm, desirably 0.05 with the spacer 60. Such a problem can be prevented by forming within a range of 0.08 mm.
  • the O-ring 29a formed of a fluorine resin material having a high vacuum sealability in order to seal the plasma processing space in the processing container 1 between the dielectric plate 28 and the support portion 13a of the lid member 13?
  • the surface of the elastic material is coated with the fluorine resin material.
  • the O-ring 29a is made of a material having a Shore A hardness of 60 to 80 from the viewpoint of securing a sufficient sealing property between the dielectric plate 28 and the support portion 13a of the lid member 13. preferable.
  • the horizontal gap L1 formed between the inner peripheral wall surface 13c of the lid member 13 and the outer peripheral wall surface 28a of the dielectric plate 28 takes into account the thermal expansion of the dielectric plate 28.
  • it is preferably within a range of 0.1 to 1 mm.
  • the horizontal gap L1 may be almost zero (that is, in contact), but the dielectric plate 28 is the lid member 13. It is preferable to secure an interval that can easily fit in the support portion 13a.
  • the distance L2 between the inner peripheral end of the spacer 60 and the outer peripheral end of the O-ring 29a is preferably in the range of 1 to 10 mm, for example, from the viewpoint of securing the strength of the support portion 13a.
  • the spacer 60 may be arranged on the inner peripheral side (O-ring 29 a side) from the wall surface 28 a at the outer peripheral end of the dielectric plate 28.
  • the O-ring 29a for sealing the plasma processing space in the processing container 1 is provided between the dielectric plate 28 and the support portion 13a of the lid member 13, and the O-ring 29a is further provided.
  • a spacer 60 was provided on the outer peripheral side of the ring 29a.
  • the gap d between the lid member 13 and the dielectric plate 28 is preferably in the range of 0.05 to 0.4 mm, more preferably in the range of 0.05 to 0.2 mm, and desirably 0. It is formed within a range of 0.05 to 0.08 mm.
  • the plasma processing apparatus of the 2nd Embodiment of this invention is demonstrated.
  • the difference between the plasma processing apparatus of the second embodiment and the plasma processing apparatus of the first embodiment is only the seal structure between the dielectric plate 28 and the support portion 13 a of the lid member 13. Therefore, the description of the same components as the plasma processing apparatus of the first embodiment is omitted, and only the seal structure characteristic to the plasma processing apparatus of the second embodiment will be described.
  • FIG. 6 is an enlarged view of a connecting portion (that is, a portion corresponding to portion A in FIG. 1) between the dielectric plate 28 and the support portion 13a of the lid member 13 in the plasma processing apparatus of the second embodiment.
  • FIG. FIG. 7 is a diagram showing in detail a partially enlarged view of the upper surface of the support portion 13a of the lid member 13 with the dielectric plate 28 removed in the plasma processing apparatus of the second embodiment.
  • the plasma processing in the processing container 1 is performed between the dielectric plate 28 and the support portion 13a of the lid member 13.
  • a ring-shaped O-ring 29a is provided as a first seal member for sealing the space.
  • a spacer 60 is provided on the outer peripheral side of the O-ring 29 a in order to form a gap d between the support portion 13 a of the lid member 13 disposed on the upper portion of the processing container 1 and the dielectric plate 28.
  • the spacer 60 is made of a material having a larger elastic modulus than the ring-shaped O-ring 29a.
  • an O-ring 29b as a second seal member is provided on the inner peripheral side from the ring-shaped O-ring 29a. That is, an attachment groove 133 for attaching the O-ring 29b is formed on the inner peripheral side of the attachment groove 131 of the O-ring 29a on the upper surface of the support portion 13a of the lid member 13, and the O-ring 29b is pushed into the attachment groove 133. Fit and install. Since the attachment groove 133 is a groove (a dovetail groove) with a narrow upper portion and a lower lower portion, the O-ring 29b is difficult to come off.
  • the distance L3 between the inner peripheral end of the O-ring 29a and the outer peripheral end of the O-ring 29b is preferably in the range of 1.5 to 50 mm, for example, from the viewpoint of securing the strength of the support portion 13a.
  • the O-ring 29b is located on the inner peripheral side from the O-ring 29a and is easily subjected to plasma irradiation. Therefore, the O-ring 29b is made of a material such as a fluorine resin material having higher plasma resistance than the O-ring 29a, or the elastic member is coated with a material such as a fluorine resin material having higher plasma resistance than the O-ring 29a. It is preferable to configure. Further, since the vacuum sealing is performed by the O-ring 29a, the O-ring 29b may be made of a material having a lower vacuum sealing property than the O-ring 29a.
  • the O-ring 29a is formed of fluorine rubber such as Viton (registered trademark) manufactured by DuPont having excellent vacuum sealability, and the like.
  • the ring 29b is preferably formed of Kalrez (registered trademark) manufactured by DuPont, which has higher plasma resistance than the O-ring 29a, silicone, fluorine resin, or the like.
  • an O-ring 29a having a high vacuum seal property is provided as the first seal member, and an O-ring structure having an inner and outer double O-ring 29b having a high plasma resistance as the second seal member is used.
  • the O-ring 29b can prevent the O-ring 29a from being deteriorated by plasma. Therefore, the vacuum sealability in the processing container 1 by the O-ring 29a can be maintained for a long time. Further, since the maintenance time such as replacement of the consumable O-ring 29a can be extended, the operation period of the apparatus can be extended and productivity can be improved.
  • the gap d is formed between the lid member 13 and the dielectric plate 28 by the spacer 60, as in the plasma processing apparatus 100 of the first embodiment. , Preferably in the range of 0.05 to 0.4 mm, more preferably in the range of 0.05 to 0.2 mm, and desirably in the range of 0.05 to 0.08 mm. Due to the gap d, even if the lid member 13 and the dielectric plate 28 are thermally expanded by the heat of plasma generated in the processing container 1 or the dielectric plate 28 is distorted downward by vacuum, the lid member 13 and the dielectric plate 28 It is possible to prevent the body plate 28 from coming into contact with and rubbing. Therefore, it is possible to prevent the dielectric plate 28 from being damaged or generating particles due to rubbing with the lid member 13.
  • a double O-ring is composed of an O-ring 29a having a high vacuum sealing property as the first sealing member and an O-ring 29b having a high plasma resistance as the second sealing member.
  • the spacer 60, the O-ring 29a as the first seal member, and the O-ring 29b as the second seal member are arranged from the outside to the inside (vacuum side). Deployed in this order. With this configuration, damage due to contact between the dielectric plate 28 and the lid member 13 and generation of particles can be prevented, and deterioration of the O-ring 29a can be prevented, and vacuum sealing performance can be ensured for a long period of time.
  • FIG. 8 is a diagram showing in detail a partially enlarged view of the upper surface of the support portion 13a of the lid member 13 with the dielectric plate 28 removed in the plasma processing apparatus of the third embodiment.
  • the plasma processing in the processing container 1 is performed between the dielectric plate 28 and the support portion 13a of the lid member 13.
  • a ring-shaped O-ring 29a is provided as a first seal member for sealing the space.
  • a plurality of spacers 60A are intermittently formed on the outer peripheral side of the O-ring 29a so as to form a gap d between the support portion 13a of the lid member 13 disposed on the processing container 1 and the dielectric plate 28.
  • 60A,... therefore, the mounting grooves 132A, 132A,... Are intermittently arranged on the upper surface of the support portion 13a of the lid member 13 of the present embodiment so that a plurality of spacers 60A, 60A,. -Is formed.
  • the spacer 60A is formed between the support portion 13a of the lid member 13 and the dielectric plate 28.
  • a gap d (not shown in FIG. 8) is formed.
  • the gap d is preferably in the range of 0.05 to 0.4 mm, more preferably in the range of 0.05 to 0.2 mm, and desirably in the range of 0.05 to 0.08 mm.
  • a plurality of spacers 60A, 60A,... are intermittently provided on the outer peripheral side of the O-ring 29a. Therefore, the contact area between the plurality of spacers 60A, 60A,... And the dielectric plate 28 is reduced, and the generation of particles due to rubbing between the spacer 60A and the dielectric plate 28 can be reduced.
  • a plurality of spacers 60A, 60A are intermittently provided on the outer peripheral side of the O-ring 29a. Can be provided.
  • the spacers 60A are preferably arranged at two or more locations (for example, by dividing into two or more). Thereby, the spacer 60A can be disposed flat without distortion on the surface of the step portion of the support portion 13a. Since the gap between the dielectric plate 28 and the support portion 13a can be formed with high accuracy, there is no contact between the dielectric plate 28 and the support portion 13a and rubbing, and damage to the dielectric plate 28 and generation of particles can be prevented.
  • a horizontal gap L1 is provided between the inner wall surface 13c of the lid member 13 and the outer wall surface 28a of the dielectric plate 28. did.
  • This gap L1 is a play in consideration of the thermal expansion of the dielectric plate 28.
  • the spacer 60 made of a material having a larger elastic modulus than the O-rings 29a and 29b is provided with a function of positioning the dielectric plate 28 in the horizontal direction.
  • FIG. 10 is an enlarged view of a connecting portion (that is, a portion corresponding to portion A in FIG. 1) between the dielectric plate 28 and the support portion 13a of the lid member 13 in the plasma processing apparatus of the fourth embodiment.
  • FIG. FIG. 11 is a diagram showing in detail a partially enlarged upper surface of the support portion 13a of the lid member 13 with the dielectric plate 28 removed in the plasma processing apparatus of the fourth embodiment.
  • the spacer 60 ⁇ / b> B of the plasma processing apparatus according to the fourth embodiment has an L-shaped cross section for positioning the dielectric plate 28 in the horizontal direction. That is, the spacer 60B protrudes from the upper part on the outer peripheral side, and has a protrusion 60a.
  • the dielectric plate 28 can be positioned in the horizontal direction by the protrusion 60a of the spacer 60B. That is, the dielectric plate 28 can be reliably installed at a predetermined horizontal position, and a horizontal gap is provided between the inner peripheral wall surface 13 c of the lid member 13 and the outer peripheral wall surface 28 a of the dielectric plate 28. L1 can be ensured reliably. Note that the height of the protrusion 60 a in the spacer 60 B can be arbitrarily set according to the thickness of the dielectric plate 28.
  • the spacer 60B is formed between the support portion 13a of the lid member 13 and the dielectric plate 28.
  • the gap d is preferably in the range of 0.05 to 0.4 mm, more preferably in the range of 0.05 to 0.2 mm, and desirably in the range of 0.05 to 0.08 mm.
  • the spacer 60B in order to position the dielectric plate 28 in the horizontal direction, is formed in an L-shaped cross section, and a protruding portion 60a from which the upper part on the outer peripheral side protrudes is provided. Therefore, the dielectric plate 28 can be reliably installed at a predetermined horizontal position. Further, the protruding portion 60 a can ensure a horizontal gap L ⁇ b> 1 between the inner wall surface 13 c of the lid member 13 and the wall surface 28 a of the outer peripheral end of the dielectric plate 28.
  • a dielectric plate 28A in which a notch 28b is formed at the peripheral edge of the lower surface can be used to facilitate horizontal positioning.
  • the dielectric plate 28A can be reliably positioned and installed at a predetermined horizontal position.
  • a horizontal gap L1 can be reliably ensured between the inner peripheral wall surface 13c of the lid member 13 and the outer peripheral wall surface 28a of the dielectric plate 28A.
  • the spacer 60 itself may be a square or rectangular spacer 60 as in the first embodiment shown in FIG. 4 or the like, and the spacer 60 may be set to a large thickness.
  • the shape of the spacer 60B shown in FIGS. 10 and 11 and the shape of the dielectric plate 28A shown in FIG. 12 are adopted, and at the same time, as shown in FIGS. A double O-ring structure with an O-ring 29b having high properties may be adopted.
  • a plurality of spacers 60B may be provided intermittently instead of the spacer 60A.
  • the spacer 60B can be disposed on the surface of the stepped portion of the support portion 13a without distortion. Since the gap between the dielectric plate 28 and the support portion 13a can be formed with high accuracy, there is no contact between the dielectric plate 28 and the support portion 13a and rubbing, and damage to the dielectric plate 28 and generation of particles can be prevented.
  • the elastic modulus is greater than that of the O-rings 29a and 29b between the inner peripheral wall surface 13c of the lid member 13 and the outer peripheral wall surface 28a of the dielectric plate 28.
  • a spacer 60, 60A or 60B made of a large material was provided.
  • a polyimide tape having a polyimide resin and an adhesive layer is used as the spacer.
  • FIG. 13 is an enlarged view of a connection portion between the dielectric plate 28 and the support portion 13a of the lid member 13 (that is, a portion corresponding to the portion A in FIG. 1) in the plasma processing apparatus of the fifth embodiment.
  • FIG. FIG. 14 is a diagram showing in detail a partially enlarged view of the upper surface of the support portion 13a of the lid member 13 with the dielectric plate 28 removed in the plasma processing apparatus of the fifth embodiment.
  • the spacer 60 ⁇ / b> C is configured by a plurality of arc-shaped polyimide tapes that are annular or are annular when combined.
  • FIG. 15 shows an enlarged cross-sectional structure of a polyimide tape 70 that can be used as the spacer 60C.
  • the polyimide tape 70 includes a polyimide film layer 70A and an adhesive layer 70B provided on one side of the polyimide film layer 70A.
  • the glass transition temperature (Tg) is in the range of 120 ° C. to 250 ° C.
  • the thermal expansion coefficient is in the range of 3 ⁇ 10 ⁇ 5 / ° C. to 5 ⁇ 10 ⁇ 5 / ° C.
  • the material of the adhesive layer 70B is not particularly limited as long as it has adhesiveness to the metal surface.
  • a heat-resistant silicone adhesive can be used.
  • the thickness of the polyimide tape 70 (that is, the total thickness of the polyimide film layer 70A and the adhesive layer 70B) may be such that the gap d can be formed within the range of 0.05 to 0.4 mm as described above, for example. Therefore, the thickness of the polyimide tape 70 can be made extremely thin, for example, in the range of 35 ⁇ m or more and 400 ⁇ m or less.
  • a commercially available product can be used as the polyimide tape 70 having such a structure, for example, Kapton tape (Kapton is a registered trademark) manufactured by Teraoka Seisakusho Co., Ltd. can be used.
  • the use of the polyimide tape 70 having the adhesive layer 70B as the spacer 60C makes it difficult for the spacer 60C to be displaced. Therefore, the spacer 60 ⁇ / b> C can be attached without providing the attachment groove 132 in the support portion 13 a of the lid member 13. Therefore, it is possible to reduce the process required for processing the mounting groove and reduce the probability of occurrence of particles and metal contamination due to the mounting groove. Also in the present embodiment, if necessary, the same attachment groove 132 as in the first to fourth embodiments may be provided, and the spacer 60C may be provided there.
  • the spacer 60C may be attached to either the lower surface of the dielectric plate 28 or the upper surface of the support portion 13a of the lid member 13. In order to suppress scratches and wear on the surface of the polyimide film layer 70A constituting the spacer 60C, it is preferable to attach the spacer 60C by bringing the adhesive layer 70B into contact with the upper surface of the support portion 13a.
  • the spacer 60C is formed between the support portion 13a of the lid member 13 and the dielectric plate 28.
  • the gap d is preferably in the range of 0.05 to 0.4 mm, more preferably in the range of 0.05 to 0.2 mm, and desirably in the range of 0.05 to 0.08 mm.
  • the positional deviation hardly occurs, and the spacer is attached at a predetermined position without providing the mounting groove 132. Can be positioned. Therefore, the process of processing the mounting groove is not necessary.
  • a double O-ring structure may be adopted as in the second embodiment. That is, as shown in FIGS. 16 and 17, the polyimide tape 70 as the spacer 60C, the O-ring 29a having a high vacuum sealability, and the O-ring 29b having a high plasma resistance are arranged from the outside to the inside (vacuum side). Can be deployed in this order. With such a configuration, damage due to contact between the dielectric plate 28 and the lid member 13 and generation of particles can be prevented, the O-ring 29a can be prevented from being deteriorated, and vacuum sealability can be secured for a long period of time.
  • a plurality of polyimide tapes 70 as spacers 60C can be provided intermittently as in the configuration shown in FIGS. 8 and 9 of the third embodiment.
  • the polyimide tape 70 is preferably affixed at two or more locations (divided into two or more).
  • the polyimide tape 70 can be affixed at three locations (divided into three).
  • the polyimide tape 70 can be affixed flat with no wrinkles on the surface of the support portion 13a. Since the gap d between the dielectric plate 28 and the support portion 13a can be formed with high accuracy, there is no contact and rubbing between the dielectric plate 28 and the support portion 13a, and damage to the dielectric plate 28 and generation of particles can be prevented.
  • a material having a larger elastic modulus than the O-ring is formed between the inner peripheral wall surface 13 c of the lid member 13 and the outer peripheral wall surface 28 a of the dielectric plate 28.
  • a polyimide tape 70 was used as the spacer 60C, and an O-ring 29a having a high vacuum sealing property and an O-ring 29b having a high plasma resistance were provided.
  • an O-ring 80 having a portion made of a material having a high vacuum sealing property and a portion made of a material having a high plasma resistance is provided at one location.
  • FIG. 18 is an enlarged view of a connecting portion (that is, a portion corresponding to portion A in FIG. 1) between the dielectric plate 28 and the support portion 13a of the lid member 13 in the plasma processing apparatus of the sixth embodiment.
  • FIG. FIG. 19 is a diagram showing in detail a partially enlarged upper surface of the support portion 13a of the lid member 13 with the dielectric plate 28 removed in the plasma processing apparatus of the fifth embodiment.
  • the O-ring 80 is configured by combining two different types of materials.
  • a portion 80A that forms approximately half of the outer peripheral side of the O-ring 80 is formed of an elastic material having high vacuum sealability
  • a portion 80B that forms approximately half of the inner peripheral side (vacuum side) is an elastic material having high plasma resistance. It is formed by.
  • an elastic material having a high vacuum sealing property for example, fluorine rubber represented by Viton (registered trademark) can be exemplified.
  • the elastic material having high plasma resistance include fluorine resins such as polytetrafluoroethylene.
  • an O-ring is formed by using an inner and outer two-layer O-ring 80 having a portion 80A made of an elastic material having a high vacuum sealing property and a portion 80B made of an elastic material having a high plasma resistance as a sealing member. It is possible to prevent deterioration due to plasma and ensure vacuum sealability by deploying to one place without deploying to two places. Therefore, the number of parts can be reduced and the number of steps required for machining the mounting groove can be reduced from two to one.
  • the support portion 13a of the lid member 13 and the spacer 60C made of a material having a larger elastic modulus than that of the O-ring.
  • the gap d between the dielectric plate 28 and the dielectric plate 28 is preferably in the range of 0.05 to 0.4 mm, more preferably in the range of 0.05 to 0.2 mm, and desirably in the range of 0.05 to 0.08 mm. Is formed within.
  • the support portion 13a of the lid member 13 and the dielectric plate 28 can be prevented from contacting and rubbing. Accordingly, it is possible to prevent the dielectric plate 28 from being damaged or generating particles due to rubbing.
  • the polyimide tape 70 having the adhesive layer 70B as the spacer 60C it is difficult for the position shift to occur, and even if the mounting groove 132 is not provided, it can be placed at a predetermined position. Can be pasted and positioned. Therefore, the process for forming the spacer mounting groove is not required.
  • the polyimide tape 70 as the spacer 60C, the portion 80A made of an elastic material having a high vacuum sealing property and the portion 80B made of an elastic material having a high plasma resistance in an O-ring 80 having an inner and outer two-layer structure, and an inner portion (vacuum) ) In this order.
  • damage due to contact between the dielectric plate 28 and the lid member 13 and generation of particles can be prevented, deterioration of the O-ring can be prevented, and vacuum sealability can be ensured for a long period of time.
  • a plurality of polyimide tapes 70 as spacers 60C can be intermittently provided in the same manner as the configuration shown in FIGS. 8 and 9 of the third embodiment.
  • the polyimide tape 70 is preferably affixed at two or more locations (divided into two or more).
  • the polyimide tape 70 can be affixed at three locations (divided into three).
  • the polyimide tape 70 can be stuck flat on the surface of the stepped portion of the support portion 13a without wrinkles. Since the gap d between the dielectric plate 28 and the support portion 13a can be formed with high accuracy, there is no contact and rubbing between the dielectric plate 28 and the support portion 13a, and damage to the dielectric plate 28 and generation of particles can be prevented.
  • the plasma processing apparatus of the present embodiment is different from the plasma processing apparatuses of the first to sixth embodiments in that it includes a viewport as an observation window for visually recognizing the inside of the processing container 1. ing.
  • the plasma processing apparatus of the present embodiment has the characteristics of any of the plasma processing apparatuses of the first to sixth embodiments as they are.
  • description of the same configuration as in the first to sixth embodiments is omitted, and characteristic parts of the plasma processing apparatus of the seventh embodiment will be described.
  • FIG. 27 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of the plasma processing apparatus 101 of the present embodiment.
  • the plasma processing apparatus 101 includes a viewport 200 for confirming the state of the plasma generation space S in the processing container 1 from the outside.
  • FIG. 28 is an exploded perspective view showing the constituent members of the viewport 200 in the plasma processing apparatus of FIG. 27 in an enlarged manner.
  • FIG. 29 is an enlarged cross-sectional view of the viewport 200 in the horizontal direction.
  • An opening 201 as an observation opening is formed in the side wall 1b of the plasma processing apparatus 101 of the present embodiment.
  • a protrusion 211 that is a part of the window member 210 is inserted into the opening 201.
  • the window member 210 is fixed from the outside of the processing container 1 by a fixing plate 220 as a fixing member.
  • the liner 7 is also provided with an opening at a position corresponding to the opening 201 of the side wall 1b.
  • the window member 210 is made of a transparent material such as quartz.
  • the window member 210 includes a protruding portion 211 inserted into the opening 201 of the processing container 1 and a base portion 213 that is integrated with the protruding portion 211 and is enlarged in a flange shape.
  • the protruding portion 211 of the window member 210 protrudes in a direction orthogonal to the plate-like base portion 213.
  • the front end surface 211a of the protrusion 211 is curved in an arc shape. The curvature of the distal end surface 211a, as shown in FIG.
  • the protruding amount of the protruding portion 211 is determined in consideration of the thickness of the side wall 1 b of the processing container 1. Further, the shape (width and thickness) and size (volume) of the protruding portion 211 are precisely processed so as to substantially match the shape (width and height) and size (space volume) of the opening 201 of the side wall 1b. ing.
  • the protrusion 211 and the inner surface of the opening 201 of the side wall 1b have a clearance within a range in which the protrusion 211 can be inserted into the opening 201, and have as little gap as possible. It is formed to fit.
  • the clearance is a range in which plasma does not enter the opening 201, and is preferably in the range of 0.1 mm to 2 mm, and more preferably in the range of 0.5 mm to 1 mm.
  • the plate-like fixing plate 220 is formed to be slightly larger than the base portion 213 of the window member 210, for example, with a metal such as aluminum or stainless steel.
  • the fixing plate 220 has a recess 221 into which the base 213 of the window member 210 is fitted, and a through opening 223 provided in the recess 221.
  • the fixing plate 220 presses and fixes the window member 210 to the side wall 1b of the processing container 1 from the outside so that the base 213 of the window member 210 is fitted into the recess 221.
  • the fixing plate 220 is fixed to the side wall 1b at an arbitrary position, for example, by a screw. In FIG.
  • the screw holes 225 formed at the four corners of the fixed plate 220 are drawn, but the position and number are not limited thereto.
  • the size of the through-opening 223 is smaller than the base 213 of the window member 210 in order to secure a size that allows the inside of the processing container 1 to be visually recognized and to securely fix the window member 210. From the through opening 223, the inside of the processing container 1 can be visually recognized through the transparent window member 210.
  • the fixing plate 220 the window member 210 is securely fixed to the processing container 1 and sealed so that the plasma does not leak outside the processing container 1.
  • a groove 203 is formed on the side wall 1b of the processing container 1 so as to surround the opening 201.
  • An O-ring 205 as a seal member is fitted in the groove 203.
  • the window member 210 is pressed against the side wall 1b by the fixing plate 220 in a state in which the protruding portion 211 is inserted into the opening 201 of the side wall 1b. Therefore, the airtightness of the opening 201 is improved by the O-ring 205 around the opening 201. Kept.
  • a flat window member made of quartz or the like is attached so as to cover the opening of the processing container 1 from the outside (atmosphere side) to form a viewport.
  • an O-ring was disposed between the flat window member and sealed to maintain hermeticity.
  • the plasma generated in the processing vessel enters the opening, and further easily wraps around to the position of the O-ring of the seal portion, damaging the O-ring and causing particles to be generated. There is a problem in that it occurs or the replacement life of the O-ring is shortened.
  • the window member 210 includes the protruding portion 211, and the size of the protruding portion 211 substantially matches the size of the opening 201 of the side wall 1b. That is, the opening 201 and the protrusion 211 are fitted with little clearance and almost no gap. Therefore, it is possible to effectively prevent the plasma from flowing from the plasma generation space S in the processing container 1 to the position where the O-ring 205 outside the opening 201 is disposed. That is, the protruding portion 211 of the window member 210 has an effect of preventing plasma from entering the opening 201. Accordingly, it is possible to effectively prevent plasma from flowing into the seal portion through the opening 201, damage to the O-ring 205, deterioration, generation of particles, and early replacement time.
  • the end face 211a of the projecting portion 211 is formed with the same curvature to match the curvature of the inner surface 1b IN sidewall 1b of the process vessel 1 having a cylindrical shape. With such a feature shape, while wearing the window member 210 to the side wall 1b, a step does not occur between the inner surface 1b IN and the window member 210 of the side wall 1b. As described above, since there is no level difference, it is possible to prevent influence on the plasma generated in the plasma generation space S in the processing chamber 1, for example, change in plasma density due to change in plasma diffusion or distribution. As a result, a uniform and stable plasma process can be performed on the object to be processed in the processing container 1.
  • the generation of particles from the viewport 200 can be reduced. Then, by applying the configuration of the viewport 200 of the present embodiment to the plasma processing apparatuses of the first to sixth embodiments, the generation of particles in the processing container 1 can be more reliably and comprehensively performed. In addition, since a stable plasma can be generated and plasma treatment can be performed, a highly reliable semiconductor process can be realized. Other configurations and effects in the present embodiment are the same as those in the first to sixth embodiments.
  • an evaluation apparatus is prepared that includes a metal block 90 that looks like the support portion 13a of the lid member 13 and a movable quartz plate 91 that looks like the dielectric plate. did. Then, a polyimide tape 70 having a thickness of 80 ⁇ m was attached to one of the block 90 and the quartz plate 91.
  • a Kapton tape Kapton is a registered trademark manufactured by Teraoka Seisakusho Co., Ltd. was used.
  • FIG. 20A shows a state in which the adhesive layer 70B of the polyimide tape 70 is attached to the block 90
  • FIG. 20B shows a state in which the adhesive layer 70B of the polyimide tape 70 is attached to the quartz plate 91.
  • the block 90 and the quartz plate 91 are brought close to each other and the polyimide tape 70 is pressed from both sides with a pressure corresponding to a surface pressure of 280000 N, and the quartz plate 91 is moved 6 mm in the left-right direction in FIGS. Moved back and forth 10,000 times.
  • the surface roughness of the polyimide tape 70 was measured using the surface roughness measuring device (SJ301 by Mitutoyo Corporation).
  • FIG. 21 shows the result when the adhesive layer 70B of the polyimide tape 70 is attached to the block 90
  • FIG. 22 shows the case where the adhesive layer 70B of the polyimide tape 70 is attached to the quartz plate 91. From FIG. 21, it can be seen that when the adhesive layer 70B of the polyimide tape 70 is attached to the block 90, the thickness of the polyimide tape 70 hardly changes even after 60,000 reciprocations. Also in the measurement of the surface roughness, no scratches, surface roughness, or the like occurred on the surface of any of the polyimide tape 70, the block 90, and the quartz plate 91. On the other hand, from FIG.
  • the film thickness of the polyimide tape 70 was reduced by about 10,000 reciprocations. Further, in the measurement of the surface roughness, rubbing scratches were confirmed on the surfaces of the polyimide tape 70 and the block 90, and there was concern about the generation of particles.
  • the polyimide tape 70 used as the spacer 60C is attached to the support portion 13a of the lid member 13 rather than the dielectric plate 28. It was.
  • the gap d between the dielectric plate 28 and the support portion 13a of the lid member 13 before and after the processing on 30,000 wafers W was measured.
  • the gap d was 80.4 ⁇ m before the treatment and 80.9 ⁇ m after the treatment. Therefore, it was confirmed that the gap d between the dielectric plate 28 and the support portion 13a of the lid member 13 can be maintained substantially constant over a long period of time by interposing the polyimide tape 70.
  • FIG. 23 shows the result of the uniformity of the nitrogen concentration between the wafers W. From this result, in the processing of 30,000 sheets, the nitrogen concentration is stably changing between about 0.2 to 0.4 [atom%], and the processing uniformity between the wafers W is recognized. It was.
  • FIG. 24 shows the transition of the number of particles having a size of 0.12 ⁇ m or more measured with a particle counter. From this result, the number of detected particles was approximately 5 or less through 30,000 processes. Generation of particles due to rubbing between the polyimide tape 70 itself or the dielectric plate 28 and the support portion 13a of the lid member 13 was not recognized. In addition, although 10 or more particles are detected in the measurement result of the 15,000th sheet, it is considered that this is likely to be a measurement error.
  • 25 and 26 show the results of contamination with Li, Na, Mg, Al, K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Ni, Co, Zn, and Cu. From this result, it was found that there is no correlation in which contamination increases as the number of processed sheets increases through the processing of 30,000 sheets. This is considered to be because the occurrence of contamination from the lid member 13 was suppressed as a result of the friction between the dielectric plate 28 and the support portion 13a of the lid member 13 being prevented by interposing the polyimide tape 70. It is done.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made.
  • the RLSA type plasma processing apparatus 100 is used.
  • other types of plasma processing apparatuses may be used.
  • the plasma processing apparatus may be used.
  • the plasma nitriding process using a semiconductor wafer as an object to be processed has been described as an example.
  • the substrate as an object to be processed is, for example, a substrate for an FPD (flat panel display) or a solar cell.
  • a substrate may be used.

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Abstract

　誘電体板２８と蓋部材１３の支持部１３ａとの間に、リング状のＯリング２９ａを有していると共に、当該Ｏリング２９ａの外周側に、処理容器１の上部に配置された蓋部材１３の支持部１３ａと誘電体板２８との間に隙間ｄを形成するためのスペーサー６０を設けた。隙間ｄによって、処理容器１内におけるプラズマの熱により蓋部材１３や誘電体板２８が熱膨張しても、蓋部材１３と誘電体板２８とが接触し、擦れることがなくなり、誘電体板２８の破損やパーティクルの発生を防止できる。

Description

プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
　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。
　従来のプラズマ処理装置では、プラズマを発生させる処理容器の支持部と、その支持部上に置かれ、処理容器の上部開口を塞ぐ天板との間に、処理容器を密閉するためのＯリング等のシール部材が設けられている。そして、そのＯリングをプラズマ照射による劣化から守るため、処理容器における支持部と天板とを接触させて、その間に隙間のない構成にする提案がなされている（例えば、日本国特開平６－１１２１６８号公報）。また、支持部と天板との間に樹脂層やライナーを設けるようにした提案もある（例えば、日本国特開２００４－１３４５８３号公報、特開２００９－２５３１６１号公報などを参照）。
　上記従来技術では、いずれも、処理容器における支持部と天板とを直接接触させるか、あるいは、処理容器における支持部と天板との間に樹脂層やライナーを介在させている。しかし、処理容器内で生成するプラズマの熱により、支持部や天板は熱膨張する。支持部と天板の熱膨張率の違い、及び樹脂層やＯリングの弾性変形により、天板と支持部とが接触して擦れたり、天板が破損したりして、パーティクル発生の原因となる、という課題があった。
　本発明は、処理容器内におけるプラズマ照射により、誘電体板が熱膨張しても、支持部材と接触しないようにし、誘電体板が破損したり、誘電体板に傷が付くことによるパーティクルの発生を極力防止することができるプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供する。
　本発明のプラズマ処理装置は、内部にプラズマ処理空間を有し、上部が開口した処理容器と、
　前記プラズマ処理空間の上部を塞ぐ誘電体板と、
　前記処理容器の上部に配置されるとともに、前記誘電体板の外周部を支持する環状の支持部を有する蓋部材と、
　前記支持部と前記誘電体板との間に設けられ、前記プラズマ処理空間を密閉するためのシール部材と、
　前記シール部材の外周側に設けられ、前記支持部と前記誘電体板との間に隙間を形成するスペーサーと、を備えている。
　本発明のプラズマ処理装置において、前記スペーサーは、前記シール部材の外周側に、間欠的に設けられていてもよい。
　また、本発明のプラズマ処理装置において、前記スペーサーは、フッ素系樹脂又はポリイミド系樹脂から形成されていてもよい。
　また、本発明のプラズマ処理装置において、前記スペーサーは、ポリイミドフィルム層と粘着層とを備えたポリイミドテープであってもよい。この場合、前記スペーサーの前記粘着層が、前記支持部に貼付けられて固定されていることが好ましい。
　また、本発明のプラズマ処理装置は、前記シール部材として、第１のシール部材と、該第１のシール部材の内周側に設けられた第２のシール部材を含んでいてもよい。
　また、本発明のプラズマ処理装置において、前記第１のシール部材は、フッ素系樹脂から形成されていてもよい。
　また、本発明のプラズマ処理装置において、前記第２のシール部材は、前記第１のシール部材より耐プラズマ性が高いフッ素系樹脂から形成されていてもよい。
　また、本発明のプラズマ処理装置において、前記シール部材は、第１の部分と、該第１の部分の内周側に設けられた第２の部分と、を有しており、前記第１の部分は前記第２の部分よりも真空シール性が高い材質により構成され、前記第２の部分は前記第１の部分よりもプラズマ耐性が高い材質により構成されていることが好ましい。
　また、本発明のプラズマ処理装置において、前記スペーサーにより形成される、前記支持部の上面と、前記誘電体板の下面との間の隙間は０．０５～０．４ｍｍの範囲内であってもよく、好ましくは０．０５～０．２ｍｍの範囲内であり、望ましくは０．０５～０．０８ｍｍの範囲内である。
　また、本発明のプラズマ処理装置において、前記スペーサーと、前記シール部材との間隔は、１～１０ｍｍの範囲内であってもよい。
　また、本発明のプラズマ処理装置において、前記支持部の内周側壁と、前記誘電体板の外周側壁との間には、０．１～１ｍｍの範囲内の隙間が形成されていてもよい。この場合、前記スペーサーにより、前記誘電体板が水平方向に位置決めされていてもよい。
　本発明のプラズマ処理方法は、内部にプラズマ処理空間を有し、上部が開口した処理容器と、
　前記プラズマ処理空間の上部を塞ぐ誘電体板と、
　前記処理容器の上部に配置されるとともに、前記誘電体板の外周部を支持する環状の支持部を有する蓋部材と、
　前記支持部と前記誘電体板との間に設けられ、前記プラズマ処理空間を密閉するためのシール部材と、
　前記シール部材の外周側に設けられ、前記支持部と前記誘電体板との間に隙間を形成するスペーサーと、
を備えたプラズマ処理装置を用い、被処理体をプラズマ処理する。
　また、本発明の別の観点のプラズマ処理装置は、
　内部にプラズマ処理空間を有し、上部が開口した処理容器と、
　前記プラズマ処理空間の上部を塞ぐ誘電体板と、
　前記処理容器の上部に配置されるとともに、前記誘電体板の外周部を支持する環状の支持部を有する蓋部材と、
　前記支持部と前記誘電体板との間に設けられ、前記プラズマ処理空間を密閉するためのシール部材と、
　前記シール部材の外周側に設けられ、前記支持部と前記誘電体板との間に隙間を形成するスペーサーと、
　前記処理容器の内部を視認するための観察窓と、
を備えている。
　そして、前記観察窓は、前記処理容器の側壁に形成された観察用開口部内に挿入される突出部を備えた透明な窓部材と、
　前記窓部材を外部から固定する固定部材と、
　前記観察用開口部の周囲において前記処理容器の側壁と前記窓部材との間を気密にシールするシール部材と、
を有している。
　さらに、前記観察用開口部の内面と前記突出部の表面とは、該突出部が前記観察用開口部に挿入できる範囲内のクリアランスで隙間なく嵌り合うように形成されており、
　前記突出部を前記観察用開口部に挿入することにより前記窓部材を前記処理容器の側壁に装着している。
　この場合、前記突出部の先端面は、前記処理容器の側壁の内壁面の形状に合わせて湾曲して形成されていることが好ましい。
　また、前記突出部の表面と前記観察用開口部の内面とのクリアランスは、０．１ｍｍ～２ｍｍの範囲内であることが好ましい。
　本発明のプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法によれば、処理容器の支持部と誘電体板との間に、プラズマ処理空間を密閉するためのシール部材が設けられていると共に、シール部材の外周側に、支持部と誘電体板との間に隙間を形成するためのスペーサーが設けられている。このため、処理容器内におけるプラズマ照射により支持部や誘電体板が熱膨張しても、スペーサーによって支持部と誘電体板との間に隙間が形成され、支持部と誘電体板とが擦れることを防止できる。そして、誘電体板が破損したり、擦れによりパーティクルが発生したりすることを防止できる。
本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置の構成例を示す概略断面図である。 平面アンテナの構造を示す図面である。 制御部の構成を示す説明図である。 第１の実施の形態のプラズマ処理装置における誘電体板と、蓋部材の支持部との接続部分を拡大して詳細に示す部分断面図である。 第１の実施の形態のプラズマ処理装置における誘電体板を取り外して蓋部材の端面および上面を部分的に拡大して詳細に示す部分断面図である。 第２の実施の形態のプラズマ処理装置における誘電体板と、蓋部材の支持部との接続部分を拡大して詳細に示す部分断面図である。 第２の実施の形態のプラズマ処理装置における誘電体板を取り外して蓋部材の端面および上面を部分的に拡大して詳細に示す部分断面図である。 第３の実施の形態のプラズマ処理装置における誘電体板を取り外して蓋部材の端面および上面を部分的に拡大して詳細に示す部分断面図である。 第３の実施の形態のプラズマ処理装置における誘電体板を取り外して蓋部材の端面および上面を部分的に拡大して詳細に示す他の部分断面図である。 第４の実施の形態のプラズマ処理装置における誘電体板と、蓋部材の支持部との接続部分を拡大して詳細に示す部分断面図である。 第４の実施の形態のプラズマ処理装置における誘電体板を取り外して蓋部材の端面および上面を部分的に拡大して詳細に示す部分断面図である。 第４の実施の形態の変形例のプラズマ処理装置における誘電体板と、蓋部材の支持部との接続部分を拡大して詳細に示す部分断面図である。 第５の実施の形態のプラズマ処理装置における誘電体板と、蓋部材の支持部との接続部分を拡大して詳細に示す部分断面図である。 第５の実施の形態のプラズマ処理装置における誘電体板を取り外して蓋部材の端面および上面を部分的に拡大して詳細に示す部分断面図である。 第５の実施の形態に使用するポリイミドテープの構成を説明する断面図である。 第５の実施の形態の変形例のプラズマ処理装置における誘電体板と、蓋部材の支持部との接続部分を拡大して詳細に示す部分断面図である。 第５の実施の形態の変形例のプラズマ処理装置における誘電体板を取り外して蓋部材の端面および上面を部分的に拡大して詳細に示す部分断面図である。 第６の実施の形態のプラズマ処理装置における誘電体板と、蓋部材の支持部との接続部分を拡大して詳細に示す部分断面図である。 第６の実施の形態のプラズマ処理装置における誘電体板を取り外して蓋部材の端面および上面を部分的に拡大して詳細に示す部分断面図である。 ポリイミドテープをブロック側に貼付した磨耗試験の説明に供する図面である。 ポリイミドテープを石英プレート側に貼付した磨耗試験の説明に供する図面である。 ポリイミドテープをブロック側に貼付した場合の磨耗試験の評価結果を示すグラフである。 ポリイミドテープを石英プレート側に貼付した場合の磨耗試験の評価結果を示すグラフである。 プラズマ窒化処理のランニング試験におけるウエハ間の窒素濃度の均一性の結果を示すグラフである。 プラズマ窒化処理のランニング試験におけるパーティクル数の測定結果を示すグラフである。 プラズマ窒化処理のランニング試験におけるコンタミネーションの測定結果を示すグラフである。 プラズマ窒化処理のランニング試験におけるコンタミネーションの測定結果を示す別のグラフである。 本発明の第７の実施の形態のプラズマ処理装置の構成例を示す概略断面図である。 ビューポートの構成部材を分解した状態を示す拡大図である。 ビューポート付近の水平断面を示す要部拡大断面図である。
［第１の実施の形態］
　以下、本発明のプラズマ処理装置の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。まず、図１～３を参照しながら、本発明の第１の実施の形態にかかるプラズマ処理装置の構成について説明する。図１はプラズマ処理装置１００の概略構成を模式的に示す断面図である。また、図２は、図１のプラズマ処理装置１００の平面アンテナを示す平面図であり、図３はプラズマ処理装置１００の制御系統の構成を説明する図面である。
　プラズマ処理装置１００は、例えば複数のスロット状の孔を有する平面アンテナ、特にＲＬＳＡ（Ｒａｄｉａｌ　Ｌｉｎｅ　Ｓｌｏｔ　Ａｎｔｅｎｎａ；ラジアルラインスロットアンテナ）にて直接処理容器内にマイクロ波を導入して処理容器内でプラズマを発生させることにより、高密度かつ低電子温度のマイクロ波励起プラズマを発生させ得るＲＬＳＡマイクロ波プラズマ処理装置として構成されている。プラズマ処理装置１００では、１×１０１０～５×１０１２／ｃｍ３のプラズマ密度で、かつ０．７～２ｅＶの低電子温度を有するプラズマによる処理が可能である。従って、プラズマ処理装置１００は、各種半導体装置の製造過程において、例えば、シリコンを窒化処理又は酸化処理して窒化珪素膜（ＳｉＮ膜）や酸化珪素膜を形成する目的で好適に利用できる。また、プラズマ処理装置１００は、プラズマによりＣＶＤ膜等を形成したり、あるいは、シリコンや酸化珪素膜をプラズマエッチングしたりする目的でも好適に利用できる。なお、本実施の形態では、被処理体に対してプラズマ窒化処理を行う目的で使用される場合を例に挙げてプラズマ処理装置１００を説明する。
　プラズマ処理装置１００は、主要な構成として、被処理体である基板として、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」と記す）Ｗを収容する処理容器１と、処理容器１内でウエハＷを載置する載置台２と、処理容器１を開閉する機能を有するとともに誘電体板を支持する蓋部材１３と、ガス供給装置１８に接続されて処理容器１内にガスを導入するガス導入部１５と、処理容器１内を減圧排気するための排気装置２４と、処理容器１の上部に設けられ、処理容器１内にマイクロ波を導入してプラズマを生成するプラズマ生成手段としてのマイクロ波導入装置２７と、これらプラズマ処理装置１００の各構成部を制御する制御部５０と、を備えている。ガス供給装置１８は、プラズマ処理装置１００の構成部分に含めてもよいし、構成部分に含めずに、外部のガス供給装置をガス導入部１５に接続して使用する構成としてもよい。
　処理容器１は、接地された略円筒状の容器により形成されている。なお、処理容器１は角筒形状の容器により形成してもよい。処理容器１は、上部が開口しており、アルミニウム等の材質からなる底壁１ａと側壁１ｂとを有している。
　処理容器１の内部には、被処理体であるウエハＷを水平に載置するための載置台２が設けられている。載置台２は、例えばＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３等のセラミックスにより構成されている。その中でも特に熱伝導性の高い材質例えばＡｌＮが好ましく用いられる。この載置台２は、排気室１１の底部中央から上方に延びる円筒状の支持部材３により支持されている。支持部材３は、例えばＡｌＮ等のセラミックスにより構成されている。
　また、載置台２には、その外縁部または全面をカバーし、かつウエハＷをガイドするためのカバー部材４が設けられている。このカバー部材４は、載置台２の上面、側面又は全面をカバーしている。また、このカバー部材４は、環状に形成されていてもよい。カバー部材４は、載置台２とプラズマの接触を遮断し、載置台２がスパッタリングされることを防止して、ウエハＷへの金属等の不純物の混入防止を図ることができる。カバー部材４は、例えば石英、単結晶シリコン、ポリシリコン、アモルファスシリコン、窒化珪素等の材質で構成される。また、カバー部材４を構成する前記材質は、アルカリ金属、金属などの不純物の含有量が少ない高純度のものが好ましい。
　また、載置台２には、抵抗加熱型のヒータ５が埋め込まれている。このヒータ５は、ヒータ電源５ａから給電されることにより載置台２を加熱して、その熱で被処理体であるウエハＷを均一に加熱する。
　また、載置台２には、熱電対（ＴＣ）６が配備されている。この熱電対６によって温度計測を行うことにより、ウエハＷの加熱温度を例えば室温から９００℃までの範囲で制御可能になっている。
　また、載置台２には、ウエハＷを処理容器１内に搬入する際にウエハＷの受け渡しに用いるウエハ支持ピン（図示せず）が設けられている。各ウエハ支持ピンは、載置台２の表面に対して突没可能に設けられている。
　処理容器１の内壁面には、石英からなる円筒状のライナー７が、該内壁面を覆うように設けられている。また、載置台２の外周側には、処理容器１内で均一な排気を実現するため、多数の排気孔８ａを有する石英製で環状のバッフルプレート８が設けられている。このバッフルプレート８は、複数の支柱９により支持されている。
　処理容器１の底壁１ａの略中央部には、円形の開口部１０が形成されている。底壁１ａにはこの開口部１０と連通し、下方に向けて突出する排気室１１が設けられている。この排気室１１には、排気管１２が接続されており、この排気管１２は排気装置２４に接続されている。このようにして、処理容器１内を真空排気できるように構成されている。
　処理容器１の上部は、開口しており、その開口した処理容器１の上端に、開閉機能を有する蓋部材１３が配置されている。蓋部材１３は、中央が開口した枠状をなし、その内周は、環状に段差（図１では２段の段差）が設けられている。蓋部材１３は、この段差により内側（処理容器内空間）へ向けて突出し、リング状（環状）の支持部１３ａが形成されている。この蓋部材１３と処理容器１との間は、シール部材１４を介して気密にシールされている。
　処理容器１の側壁１ｂには、プラズマ処理装置１００と、これに隣接する搬送室（図示せず）との間で、ウエハＷの搬入出を行うための搬入出口１６と、この搬入出口１６を開閉するゲートバルブ１７とが設けられている。
　また、処理容器１の側壁１ｂには、環状をなすガス導入部１５が設けられている。ガス導入部１５の内周面には、均等にガス吐出孔が形成されている。このガス導入部１５は、プラズマ励起用ガスや窒素ガスを供給するガス供給装置１８に接続されている。なお、ガス導入部１５はノズル状またはシャワー状に設けてもよい。
　ガス供給装置１８は、ガス供給源と、配管（例えば、ガスライン２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）と、流量制御装置（例えば、マスフローコントローラ２１ａ、２１ｂ）と、バルブ（例えば、開閉バルブ２２ａ、２２ｂ）とを有している。ガス供給源としては、窒化プロセスを行う場合の構成例として、例えば希ガス供給源１９ａ、窒素ガス供給源１９ｂを有している。ガス供給装置１８は、上記以外の図示しないガス供給源として、例えば処理容器１内雰囲気を置換する際に用いるパージガス供給源等を有していてもよい。なお、プラズマ処理装置１００をプラズマ酸化処理に用いる場合は、酸素ガス供給源を設けることができる。
　希ガス供給源１９ａから供給される希ガスとしては、例えばＡｒガス、Ｋｒガス、Ｘｅガス、Ｈｅガスなどを用いることができる。これらの中でも、経済性に優れている点でＡｒガスを用いることが特に好ましい。図１では代表的にＡｒガスを図示した。窒素ガス供給源１９ｂからは、窒素ガス（Ｎ２）に代えて、例えば、アンモニアガス（ＮＨ３）などを供給することもできる。なお、プラズマ処理装置１００をプラズマ酸化処理に用いる場合は、酸素ガス供給源から、例えばＯ２ガス、Ｏ３ガス、ＮＯ２などが供給されるようにしても良い。
　希ガス及び窒素ガスは、ガス供給装置１８の希ガス供給源１９ａ、窒素ガス供給源１９ｂから、それぞれガスライン（配管）２０ａ，２０ｂを介して供給され、ガスライン２０ｃにおいて合流し、このガスライン２０ｃに接続されたガス導入部１５から処理容器１内に導入される。各ガス供給源に接続する各々のガスライン２０ａ，２０ｂには、それぞれマスフローコントローラ２１ａ，２１ｂおよびその前後に配備された一組の開閉バルブ２２ａ，２２ｂが設けられている。このようなガス供給装置１８の構成により、供給されるガスの切替えや流量等の制御が出来るようになっている。
　排気装置２４は、例えばターボ分子ポンプなどの高速真空ポンプを備えている。前記のように、排気装置２４は、排気管１２を介して処理容器１の排気室１１に接続されている。処理容器１内のガスは、排気室１１の空間１１ａ内へ均一に流れ、さらに空間１１ａから排気装置２４を作動させることにより、排気管１２を介して外部へ排気される。これにより、処理容器１内を所定の真空度、例えば０．１３３Ｐａまで高速に減圧することが可能となっている。
　次に、マイクロ波導入装置２７の構成について説明する。マイクロ波導入装置２７は、主要な構成として、マイクロ波透過板としての誘電体板２８、平面アンテナ３１、遅波材３３、金属製カバー部材３４、導波管３７、マッチング回路３８およびマイクロ波発生装置３９を備えている。マイクロ波導入装置２７は、処理容器１内にプラズマ（マイクロ波）を導入してプラズマを生成させるプラズマ生成手段である。
　マイクロ波を透過させる機能を有する誘電体板２８は、蓋部材１３の内周側に突出した支持部１３ａ上に配備されている。誘電体板２８は、例えば石英、セラミック等の材質で構成されている。この誘電体板２８と、蓋部材１３の支持部１３ａとの間は、後述するように、シール部材としてのＯリング２９ａを介して気密にシールされている。したがって、処理容器１内は気密に保持される。第１の実施の形態では、この誘電体板２８と、蓋部材１３の支持部１３ａとの間に、リング状のＯリング２９ａを設けているとともに、図１では図示を省略するが、後述するスペーサー６０を設けている（図４参照）。
　平面アンテナ３１は、誘電体板２８の上（処理容器１の外側）において、載置台２と対向するように設けられている。平面アンテナ３１は、円板状をなしている。なお、平面アンテナ３１の形状は、円板状に限らず、例えば四角板状でもよい。この平面アンテナ３１は、蓋部材１３の上端に係止されている。
　平面アンテナ３１は、例えば表面が金または銀メッキされた銅板、アルミニウム板、ニッケル板およびそれらの合金などの導電性部材で構成されている。平面アンテナ３１は、マイクロ波を放射する多数のスロット状のマイクロ波放射孔３２を有している。マイクロ波放射孔３２は、所定のパターンで平面アンテナ３１を貫通して形成されている。
　個々のマイクロ波放射孔３２は、例えば図２に示すように、細長い長方形状（スロット状）をなしている。そして、典型的には隣接するマイクロ波放射孔３２が「Ｌ」字状に配置されている。また、このように所定の形状（例えばＬ字状）に組み合わせて配置されたマイクロ波放射孔３２は、さらに全体として同心円状に配置されている。マイクロ波放射孔３２の長さや配列間隔は、マイクロ波の波長（λｇ）に応じて決定される。例えば、マイクロ波放射孔３２の間隔は、λｇ／４～λｇとなるように配置される。図２においては、同心円状に形成された隣接するマイクロ波放射孔３２どうしの間隔をΔｒで示している。なお、マイクロ波放射孔３２の形状は、円形状、円弧状等の他の形状であってもよい。さらに、マイクロ波放射孔３２の配置形態は特に限定されず、同心円状のほか、例えば、螺旋状、放射状等に配置することもできる。
　平面アンテナ３１の上面（平面アンテナ３１と金属製カバー部材３４との間で形成される偏平導波路）には、真空よりも大きい誘電率を有する遅波材３３が設けられている。この遅波材３３は、真空中ではマイクロ波の波長が長くなることから、マイクロ波の波長を短くしてプラズマを調整する機能を有している。遅波材３３の材質としては、例えば石英、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリイミド樹脂などを用いることができる。なお、平面アンテナ３１と誘電体板２８との間、また、遅波材３３と平面アンテナ３１との間は、それぞれ接触させても離間させてもよいが、接触させることが好ましい。
　処理容器１の上部には、これら平面アンテナ３１および遅波材３３を覆うように、金属製カバー部材３４が設けられている。金属製カバー部材３４は、例えばアルミニウムやステンレス鋼等の金属材料によって構成されている。金属製カバー部材３４と平面アンテナ３１によって、偏平導波路が形成され、マイクロ波を処理容器１内に均一に供給できるようになっている。蓋部材１３の上端と金属製カバー部材３４とは、シール部材３５によりシールされている。また、金属製カバー部材３４の壁体の内部には、冷却水流路３４ａが形成されている。この冷却水流路３４ａに冷却水を通流させることにより、金属製カバー部材３４、遅波材３３、平面アンテナ３１および誘電体板２８を冷却できるようになっている。なお、平面アンテナ３１、金属製カバー部材３４は接地されている。
　金属製カバー部材３４の上壁（天井部）の中央には、開口部３６が形成されており、この開口部３６には導波管３７が接続されている。導波管３７の他端側には、マッチング回路３８を介してマイクロ波を発生するマイクロ波発生装置３９が接続されている。
　導波管３７は、上記金属製カバー部材３４の開口部３６から上方へ延出する断面円形状の同軸導波管３７ａと、この同軸導波管３７ａの上端部にモード変換器４０を介して接続された水平方向に延びる矩形導波管３７ｂとを有している。モード変換器４０は、矩形導波管３７ｂ内をＴＥモードで伝播するマイクロ波をＴＥＭモードに変換する機能を有している。
　同軸導波管３７ａの中心には内導体４１が延在している。この内導体４１は、その下端部において平面アンテナ３１の中心に接続固定されている。このような構造により、マイクロ波は、同軸導波管３７ａの内導体４１を介して平面アンテナ３１により形成される偏平導波路へ放射状に効率よく均一に伝播される。
　以上のような構成のマイクロ波導入装置２７により、マイクロ波発生装置３９で発生したマイクロ波が導波管３７を介して平面アンテナ３１へ伝搬され、さらにマイクロ波放射孔３２（スロット）から誘電体板２８を介して処理容器１内に導入されるようになっている。なお、マイクロ波の周波数としては、例えば２．４５ＧＨｚが好ましく用いられ、他に８．３５ＧＨｚ、１．９８ＧＨｚ等を用いることもできる。
　プラズマ処理装置１００の各構成部は、制御部５０に接続されて制御される構成となっている。
　制御部５０は、典型的にはコンピュータであり、例えば図３に示したように、ＣＰＵを備えたプロセスコントローラ５１と、このプロセスコントローラ５１に接続されたユーザーインターフェース５２および記憶部５３を備えている。プロセスコントローラ５１は、プラズマ処理装置１００において、例えば温度、圧力、ガス流量、マイクロ波出力などの処理条件に関係する各構成部（例えば、ヒータ電源５ａ、ガス供給装置１８、排気装置２４、マイクロ波発生装置３９など）を統括して制御する制御手段である。
　ユーザーインターフェース５２は、工程管理者がプラズマ処理装置１００を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、プラズマ処理装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等を有している。また、記憶部５３には、プラズマ処理装置１００で実行される各種処理をプロセスコントローラ５１の制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウェア）や処理条件データ等が記録されたレシピなどが保存されている。
　そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース５２からの指示等にて任意のレシピを記憶部５３から呼び出してプロセスコントローラ５１に実行させることで、プロセスコントローラ５１による制御のもとでプラズマ処理装置１００の処理容器１内で所望の処理が行われる。また、前記制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体、例えばＣＤ－ＲＯＭ、ハードディスク、フレキシブルディスク、フラッシュメモリ、ＤＶＤ、ブルーレイディスクなどに格納された状態のものを利用できる。さらに、前記レシピを他の装置から例えば専用回線を介して伝送させて利用することも可能である。
　このように構成されたプラズマ処理装置１００では、例えば室温（２５℃程度）以上６００℃以下の低温でウエハＷへのダメージフリーなプラズマ処理を行うことができる。また、プラズマ処理装置１００は、プラズマの均一性に優れていることから、大口径のウエハＷに対してもプロセスの均一性を実現できる。
　次に、ＲＬＳＡ方式のプラズマ処理装置１００を用いたプラズマ窒化処理の一般的な手順について説明する。まず、ゲートバルブ１７を開にして搬入出口１６からウエハＷを処理容器１内に搬入し、載置台２上に載置する。次に、処理容器１内を減圧排気しながら、ガス供給装置１８の希ガス供給源１９ａおよび窒素ガス供給源１９ｂから、希ガスおよび窒素ガスを所定の流量でそれぞれガス導入部１５を介して処理容器１内に導入する。このようにして、処理容器１内を所定の圧力に調節する。
　次に、マイクロ波発生装置３９で発生させた所定周波数例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を、マッチング回路３８を介して導波管３７に導く。導波管３７に導かれたマイクロ波は、矩形導波管３７ｂおよび同軸導波管３７ａを順次通過し、内導体４１を介して平面アンテナ３１に供給される。つまり、マイクロ波は、矩形導波管３７ｂ内ではＴＥモードで伝搬し、このＴＥモードのマイクロ波はモード変換器４０でＴＥＭモードに変換されて、同軸導波管３７ａ内を平面アンテナ３１に向けて伝搬されていく。そして、マイクロ波は、平面アンテナ３１に貫通形成されたスロット状のマイクロ波放射孔３２から誘電体板２８を介して処理容器１内においてウエハＷの上方空間に放射される。
　平面アンテナ３１から誘電体板２８を経て処理容器１内に放射されたマイクロ波により、処理容器１内で電磁界が形成され、希ガスおよび窒素ガス等の処理ガスがプラズマ化する。このようにして生成するマイクロ波励起プラズマは、マイクロ波が平面アンテナ３１の多数のマイクロ波放射孔３２から放射されることにより、略１×１０１０～５×１０１２／ｃｍ３の高密度で、かつウエハＷ近傍では、略１．２ｅＶ以下の低電子温度プラズマとなる。
　プラズマ処理装置１００で実施されるプラズマ窒化処理の条件は、制御部５０の記憶部５３にレシピとして保存しておくことができる。そして、プロセスコントローラ５１がそのレシピを読み出してプラズマ処理装置１００の各構成部、例えばガス供給装置１８、排気装置２４、マイクロ波発生装置３９、ヒータ電源５ａなどへ制御信号を送出することにより、所望の条件でのプラズマ窒化処理が実現する。
　次に、本実施の形態のプラズマ処理装置１００の特徴部分の構成について、図面を参照しながら説明する。図４は、図１において破線で囲むＡ部分を拡大して詳細に示す部分断面図である。Ａ部分は、誘電体板２８と、蓋部材１３の支持部１３ａとの接続部分を示している。また、図５は、図１において破線で囲むＡ部分から誘電体板２８を取り外した状態の、蓋部材１３の支持部１３ａの上面を部分的に拡大して詳細に示す図面である。
　本実施の形態では、誘電体板２８と、蓋部材１３の支持部１３ａとの間には、処理容器１内のプラズマ処理空間を密閉して真空状態を維持するためのシール部材として、リング状のＯリング２９ａを配備している。また、Ｏリング２９ａの外周側には、処理容器１上部の蓋部材１３の支持部１３ａの上面と、誘電体板２８との間に上下方向の隙間ｄを形成するため、断面形状が正方形または長方形のリング状のスペーサー６０を配備している。蓋部材１３の支持部１３ａの上面には、Ｏリング２９ａと、スペーサー６０とがそれぞれ所定の取付け位置に設置されている。これらの設置位置がずれないように、蓋部材１３の支持部１３ａ上面には、円弧状で、所定の深さを有する取付け溝１３１，１３２が形成されている。取付け溝１３１，１３２には、Ｏリング２９ａとスペーサー６０とが押し嵌め込まれて取付けられている。取付け溝１３１，１３２は、上部が狭く、下部が広がった形状の溝（あり溝）なので、Ｏリング２９ａやとスペーサー６０が抜け難く、取り付け位置がずれないようになっている。
　スペーサー６０は、処理容器１の上部に配置された蓋部材１３の支持部１３ａの上面と、誘電体板２８との間に隙間ｄを形成する作用を有している。蓋部材１３の支持部１３ａの上面と、誘電体板２８の下面との間に、スペーサー６０によって形成される隙間ｄは、例えば０．０５～０．４ｍｍであることが好ましい。隙間ｄは、より好ましくは０．０５～０．２ｍｍで、０．０５～０．０８ｍｍが望ましい。この隙間ｄを上記範囲内に設定することにより、処理容器１内を高真空状態にした際に、誘電体板２８の中央付近が下方に撓んでも、誘電体板２８が支持部１３ａの角部１３ｂに接触することが回避できる。従って、支持部１３ａの角部１３ｂと誘電体板２８との接触による誘電体板２８の破損や、傷や擦れによるパーティクルの発生を防止できる。
　スペーサー６０は、蓋部材１３や誘電体板２８がプラズマの熱により熱膨張した際に誘電体板２８との当接面の滑りが良くなるように摩擦係数が小さいものが好ましい。また、プラズマ処理装置１００においては、マイクロ波を使用することから、スペーサー６０は誘電正接（ｔａｎδ）が小さな材料により構成されるか、あるいは、弾性部材の表面に、ｔａｎδの小さな材料がコーティングされているものであることが好ましい。また更に、スペーサー６０は、Ｏリング２９ａより弾性率（ヤング率）が大きい材料が好ましい。例えば、スペーサー６０のヤング率は２００～５００ｋｇｆ／ｍｍ２の範囲内が好ましい。スペーサー６０の構成材料のｔａｎδとしては、例えば０．００００１～０．００３４の範囲内が好ましい。ｔａｎδが上記範囲内である材料としては、例えばポリイミド系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂を挙げることができる。ここで、ポリイミド系樹脂を用いる場合は、ヤング率が例えば３２０～３５０ｋｇｆ／ｍｍ２の範囲内であるものが好ましい。なお、蓋部材１３の支持部１３ａがアルミニウム等により構成されている場合、熱膨張率は約２３×１０－６である一方、誘電体板２８が石英材料から形成されている場合、熱膨張率は約０．６×１０－６である。そのため、誘電体板２８より、蓋部材１３の支持部１３ａの方が、熱膨張率が大きい。このように、蓋部材１３と誘電体板２８の熱膨張率の差異から蓋部材１３と誘電体板２８の擦れ、接触等によるパーティクルの発生や誘電体板２８の破損等が問題となるが、本実施の形態のプラズマ処理装置１００では、スペーサー６０により隙間ｄを、好ましくは０．０５～０．４ｍｍの範囲内、より好ましくは０．０５～０．２ｍｍの範囲内、望ましくは０．０５～０．０８ｍｍの範囲内に形成することにより、かかる問題を防止できる。
　Ｏリング２９ａは、誘電体板２８と、蓋部材１３の支持部１３ａとの間で、処理容器１内のプラズマ処理空間を密閉するため、真空シール性の高いフッ素系樹脂材料から形成されているか、あるいは該フッ素系樹脂材料が弾性材料の表面にコーティングされているものであることが好ましい。例えば、Ｏリング２９ａは、誘電体板２８と蓋部材１３の支持部１３ａとの間で十分なシール性を確保する観点から、ショア（Ｓｈｏｒｅ）Ａ硬度が６０～８０である材質を用いることが好ましい。
　また、蓋部材１３の内周の壁面１３ｃと、誘電体板２８の外周端の壁面２８ａとの間に形成される、水平方向の隙間Ｌ１は、誘電体板２８の熱膨張を考慮して、例えば０．１～１ｍｍの範囲内であることが好ましい。これにより、誘電体板２８と蓋部材１３との接触を防止し、誘電体板の破損を防止することができる。なお、蓋部材１３の方が誘電体板２８より熱膨張率が高いので、水平方向の隙間Ｌ１は、ほとんどゼロ（つまり、当接している状態）でもよいが、誘電体板２８が蓋部材１３の支持部１３ａに無理なく収まる程度の間隔を確保することが好ましい。
　さらに、スペーサー６０の内周端と、Ｏリング２９ａの外周端との間隔Ｌ２は、支持部１３ａの強度を確保する観点から、例えば１～１０ｍｍの範囲内であることが好ましい。なお、図４では、スペーサー６０を、誘電体板２８の外周端の壁面２８ａより内周側（Ｏリング２９ａ側）に配備してもよい。
　以上のように、プラズマ処理装置１００では、誘電体板２８と蓋部材１３の支持部１３ａとの間に、処理容器１内のプラズマ処理空間を密閉するためのＯリング２９ａを設け、さらに当該Ｏリング２９ａの外周側にスペーサー６０を設けた。このスペーサー６０によって蓋部材１３と誘電体板２８との間に、隙間ｄを好ましくは０．０５～０．４ｍｍの範囲内、より好ましくは０．０５～０．２ｍｍの範囲内、望ましくは０．０５～０．０８ｍｍの範囲内に形成する。この隙間ｄにより、処理容器１内で生成するプラズマの熱により蓋部材１３や誘電体板２８が熱膨張したり、真空によって誘電体板２８が下方に歪んだりしても、蓋部材１３と誘電体板２８とが接触し、擦れることを防止できる。従って、誘電体板２８が破損したり、擦れによるパーティクルの発生を防止することができる。
［第２の実施の形態］
　次に、図６及び図７を参照し、本発明の第２の実施の形態のプラズマ処理装置について説明する。第２の実施の形態のプラズマ処理装置と第１の実施の形態のプラズマ処理装置との違いは、誘電体板２８と、蓋部材１３の支持部１３ａとの間のシール構造だけである。従って、第１の実施の形態のプラズマ処理装置と同一構成部分の説明は省略し、第２の実施の形態のプラズマ処理装置に特徴的なシール構造についてのみ説明する。
　図６は、第２の実施の形態のプラズマ処理装置における誘電体板２８と、蓋部材１３の支持部１３ａとの接続部分（つまり、図１のＡ部に対応する部分）を拡大して詳細に示す部分断面図である。また、図７は、第２の実施の形態のプラズマ処理装置における誘電体板２８を取り外した状態の、蓋部材１３の支持部１３ａの上面を部分的に拡大して詳細に示す図面である。
　図６、図７において、第２の実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、誘電体板２８と、蓋部材１３の支持部１３ａとの間に、処理容器１内のプラズマ処理空間を密閉するための第１のシール部材として、リング状のＯリング２９ａを設けている。また、当該Ｏリング２９ａの外周側に、処理容器１の上部に配置された蓋部材１３の支持部１３ａと誘電体板２８との間に隙間ｄを形成するため、スペーサー６０を設けている。スペーサー６０は、リング状のＯリング２９ａより弾性率が大きい材質からなる。そして、本実施の形態では、さらに、図６，図７に示すように、リング状のＯリング２９ａより内周側に、第２のシール部材としてのＯリング２９ｂを設けている。すなわち、蓋部材１３の支持部１３ａの上面において、Ｏリング２９ａの取付け溝１３１の内周側に、Ｏリング２９ｂを取付けるための取付け溝１３３が形成され、その取付け溝１３３にＯリング２９ｂを押し嵌めて取付けている。取付け溝１３３は、上部が狭く、下部が広がった形状の溝（あり溝）なので、Ｏリング２９ｂが抜け難くなっている。
　なお、Ｏリング２９ａの内周端と、Ｏリング２９ｂの外周端との間隔Ｌ３は、支持部１３ａの強度を確保する観点から、例えば１．５～５０ｍｍの範囲内であることが好ましい。
　ここで、Ｏリング２９ｂは、Ｏリング２９ａより内周側にあり、プラズマ照射を受けやすい。そのため、Ｏリング２９ｂは、Ｏリング２９ａより耐プラズマ性が高いフッ素系樹脂材料等の材質により構成するか、あるいはＯリング２９ａより耐プラズマ性が高いフッ素系樹脂材料等の材質により弾性部材をコーティングして構成することが好ましい。また、真空シールは、Ｏリング２９ａにより行うので、Ｏリング２９ｂは、Ｏリング２９ａより真空シール性が低い材料でもよい。ここで、Ｏリング２９ａとＯリング２９ｂの材質の具体的な組み合わせとしては、例えばＯリング２９ａを真空シール性に優れたデュポン社製のバイトン（登録商標）等のフッ素ゴム等により形成し、Ｏリング２９ｂを、Ｏリング２９ａに比較して耐プラズマ性が高いデュポン社製のカルレッツ（登録商標）や、シリコーン、フッ素系樹脂等により形成することが好ましい。
　本実施の形態では、第１のシール部材として真空シール性が高いＯリング２９ａを設けるとともに、第２のシール部材として耐プラズマ性が高いＯリング２９ｂを設けた内外２重のＯリング構造により、Ｏリング２９ｂによりＯリング２９ａがプラズマによって劣化することを防止できる。従って、Ｏリング２９ａによる処理容器１内の真空シール性を長期間保持できる。また、消耗品であるＯリング２９ａの交換等のメンテナンス時期を延ばすことができるので、装置稼動期間が長くなり、生産性を向上させることができる。
　以上のように、第２の実施の形態のプラズマ処理装置では、第１の実施の形態のプラズマ処理装置１００と同様に、スペーサー６０によって蓋部材１３と誘電体板２８との間に隙間ｄが、好ましくは０．０５～０．４ｍｍの範囲内、より好ましくは０．０５～０．２ｍｍの範囲内、望ましくは０．０５～０．０８ｍｍの範囲内で形成されている。この隙間ｄにより、処理容器１内で生成するプラズマの熱により蓋部材１３や誘電体板２８が熱膨張したり、真空によって誘電体板２８が下方に歪んだりしても、蓋部材１３と誘電体板２８とが接触し、擦れることを防止できる。従って、誘電体板２８が傷ついたり、蓋部材１３との擦れによってパーティクルが発生することを防止できる。
　また、本実施の形態のプラズマ処理装置では、第１のシール部材としての真空シール性が高いＯリング２９ａと、第２のシール部材としての耐プラズマ性が高いＯリング２９ｂとの２重Ｏリング構造により、プラズマ照射によるＯリング２９ａの劣化を防止し、処理容器１内の真空シール状態を長期間保持することができる。特に、本実施の形態では、スペーサー６０によって蓋部材１３と誘電体板２８との間に隙間ｄが形成されているため、この隙間ｄにプラズマが侵入しやすい。このため、隙間ｄに侵入したプラズマを、耐プラズマ性が高いＯリング２９ｂによってブロックし、Ｏリング２９ａを保護している。
　このように、本実施の形態のプラズマ処理装置では、スペーサー６０と、第１のシール部材としてのＯリング２９ａと、第２のシール部材としてのＯリング２９ｂとを、外側から内側（真空側）へ、この順に配備した。この構成によって、誘電体板２８と蓋部材１３との接触による破損やパーティクルの発生を防止しつつ、Ｏリング２９ａの劣化を防止し、真空シール性を長期間にわたり確保できる。
　本実施の形態における他の構成及び効果は、第１の実施の形態と同様である。
［第３の実施の形態］
　次に、第３の実施の形態のプラズマ処理装置について説明する。第１及び第２の実施の形態のプラズマ処理装置との違いは、誘電体板２８と、蓋部材１３の支持部１３ａとの間のスペーサーの構造だけなので、第１及び第２の実施の形態と同一構成部分の説明は省略し、第３の実施の形態のプラズマ処理装置に特徴的なスペーサーの構成についてのみ説明する。
　図８は、第３の実施の形態のプラズマ処理装置における誘電体板２８を取り外した状態の、蓋部材１３の支持部１３ａの上面を部分的に拡大して詳細に示す図面である。図８に示すように、第３の実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、誘電体板２８と、蓋部材１３の支持部１３ａとの間に、処理容器１内のプラズマ処理空間を密閉するための第１のシール部材としてリング状のＯリング２９ａを設けている。また、当該Ｏリング２９ａの外周側に、処理容器１の上部に配置された蓋部材１３の支持部１３ａと誘電体板２８との間に隙間ｄを形成するため、間欠的に複数のスペーサー６０Ａ，６０Ａ，・・・を設けている。そのため、本実施の形態の蓋部材１３の支持部１３ａの上面には、間欠的に複数のスペーサー６０Ａ，６０Ａ，・・・が配置されるように、間欠的に取付け溝１３２Ａ，１３２Ａ，・・・が形成されている。
　本実施の形態のプラズマ処理装置では、前記第１及び第２の実施の形態のプラズマ処理装置と同様に、スペーサー６０Ａによって蓋部材１３の支持部１３ａと誘電体板２８との間に形成された隙間ｄ（図８では図示せず）が形成されている。隙間ｄは、好ましくは０．０５～０．４ｍｍの範囲内、より好ましくは０．０５～０．２ｍｍの範囲内、望ましくは０．０５～０．０８ｍｍの範囲内で形成されている。この隙間ｄにより、処理容器１内におけるプラズマ照射により蓋部材１３や誘電体板２８が熱膨張したり、誘電体板２８に歪みが発生しても、蓋部材１３の支持部１３ａと誘電体板２８とが接触し、擦れることを防止できる。従って、誘電体板２８が破損したり、擦れによりパーティクルが発生したりすることを防止できる。
　特に、本実施の形態のプラズマ処理装置では、Ｏリング２９ａの外周側に、間欠的に複数のスペーサー６０Ａ，６０Ａ，・・・を設けるようにした。このため、複数のスペーサー６０Ａ，６０Ａ，・・・と、誘電体板２８との間の接触面積が小さくなり、スペーサー６０Ａと誘電体板２８との間の擦れによるパーティクルの発生も低減できる。
　なお、第３の実施の形態では、例えば、図９に示すように、Ｏリング２９ａおよびＯリング２９ｂを設けている場合にも、Ｏリング２９ａの外周側に間欠的に複数のスペーサー６０Ａ，６０Ａ，・・・を設けることができる。
　本実施の形態において、スペーサー６０Ａは、例えば（２分割以上にして）２箇所以上に配置することが好ましい。これにより、スペーサー６０Ａを支持部１３ａの段差部表面にゆがみなく、平坦に配備することが出来る。そして、誘電体板２８と支持部１３ａの隙間を精度良く形成できるので、誘電体板２８と支持部１３ａとの接触、擦れがなく、誘電体板２８の破損やパーティクルの発生を防止できる。
　本実施の形態における他の構成及び効果は、第１及び第２の実施の形態と同様である。
［第４の実施の形態］
　次に、第４の実施の形態のプラズマ処理装置について説明する。第１～第３の実施の形態のプラズマ処理装置との違いは、誘電体板２８と、蓋部材１３の支持部１３ａとの間のスペーサーの構造だけなので、第１～第３の実施の形態と同一構成部分の説明は省略し、第４の実施の形態のプラズマ処理装置に特徴的なスペーサーの構成についてのみ説明する。
　第１～第３の実施の形態のプラズマ処理装置では、蓋部材１３の内周の壁面１３ｃと、誘電体板２８の外周端の壁面２８ａとの間に、水平方向の隙間Ｌ１を設けるようにした。この隙間Ｌ１は、誘電体板２８の熱膨張を考慮した遊びである。本実施の形態のプラズマ処理装置では、Ｏリング２９ａ，２９ｂより弾性率が大きい材料からなるスペーサー６０に、誘電体板２８の水平方向の位置決め機能を持たせるようにした。
　図１０は、第４の実施の形態のプラズマ処理装置における誘電体板２８と、蓋部材１３の支持部１３ａとの接続部分（つまり、図１のＡ部に対応する部分）を拡大して詳細に示す部分断面図である。また、図１１は、第４の実施の形態のプラズマ処理装置における誘電体板２８を取り外した状態の、蓋部材１３の支持部１３ａの上面を部分的に拡大して詳細に示す図面である。図１０および図１１に示すように、第４の実施の形態のプラズマ処理装置のスペーサー６０Ｂは、誘電体板２８を水平方向に位置決めするため、断面形状をＬ字形状に形成している。すなわち、スペーサー６０Ｂは、外周側の上部が突出しており、突出部６０ａが形成されている。
　第４の実施の形態のプラズマ処理装置では、スペーサー６０Ｂの突出部６０ａにより、誘電体板２８を水平方向に位置決めすることができる。つまり、誘電体板２８を所定の水平位置に確実に設置することができると共に、蓋部材１３の内周の壁面１３ｃと、誘電体板２８の外周端の壁面２８ａとの間に水平方向の隙間Ｌ１を確実に確保できる。なお、スペーサー６０Ｂにおける突出部６０ａの高さは、誘電体板２８の厚みに応じて任意に設定できる。
　本実施の形態のプラズマ処理装置によれば、第１～第３の実施の形態のプラズマ処理装置と同様に、スペーサー６０Ｂによって蓋部材１３の支持部１３ａと誘電体板２８との間に形成された隙間ｄが好ましくは０．０５～０．４ｍｍの範囲内、より好ましくは０．０５～０．２ｍｍの範囲内、望ましくは０．０５～０．０８ｍｍの範囲内で形成されている。この隙間ｄにより、処理容器１内におけるプラズマ照射により蓋部材１３や誘電体板２８が熱膨張したり、誘電体板２８に歪みが発生しても、蓋部材１３の支持部１３ａと誘電体板２８とが接触し、擦れることを防止できる。従って、誘電体板２８が破損したり、擦れによりパーティクルが発生したりすることを防止できる。
　特に、本実施の形態のプラズマ処理装置では、誘電体板２８を水平方向に位置決めするため、スペーサー６０Ｂの断面形状をＬ字形状に形成して、外周側の上部が突出する突出部６０ａを設けているため、誘電体板２８を所定の水平位置に確実に設置することができる。また、突出部６０ａにより、蓋部材１３の内周の壁面１３ｃと誘電体板２８の外周端の壁面２８ａとの間に、水平方向の隙間Ｌ１を確実に確保することができる。
　なお、例えば図１２に示すように、水平方向の位置決めを容易にするため、下面の周縁端に切り欠き部２８ｂを形成した誘電体板２８Ａを用いることもできる。すなわち、スペーサー６０を誘電体板２８Ａの切り欠き部２８ｂに当接させることにより、誘電体板２８Ａを所定の水平位置に確実に位置決めして設置できる。また、蓋部材１３の内周の壁面１３ｃと誘電体板２８Ａの外周端の壁面２８ａとの間に、水平方向の隙間Ｌ１を確実に確保できる。この場合、スペーサー６０自体は、図４等に示す第１の実施の形態等のスペーサー６０と同様に、断面正方形または矩形のスペーサー６０を用いればよく、スペーサー６０の厚みを大きく設定すればよい。
　また、図１０、図１１に示すスペーサー６０Ｂや、図１２に示す誘電体板２８Ａの形状を採用すると同時に、図７や図９に示すように、真空シール性が高いＯリング２９ａと、耐プラズマ性が高いＯリング２９ｂとの２重Ｏリング構造を採用するようにしてもよい。さらに、図示は省略するが、第３の実施の形態の図８、図９に示す構成においてスペーサー６０Ａに替えて、スペーサー６０Ｂを間欠的に複数配備することもできる。例えばスペーサー６０Ｂを（２分割以上にして）２箇所以上に配置することが好ましい。これにより、スペーサー６０Ｂを支持部１３ａの段差部の表面にゆがみなく配備することが出来る。そして、誘電体板２８と支持部１３ａの隙間を精度良く形成できるので、誘電体板２８と支持部１３ａとの接触、擦れがなく、誘電体板２８の破損やパーティクルの発生を防止できる。
　本実施の形態における他の構成及び効果は、第１～第３の実施の形態と同様である。
［第５の実施の形態］
　次に、第５の実施の形態のプラズマ処理装置について説明する。第１～第４の実施の形態のプラズマ処理装置との違いは、誘電体板２８と、蓋部材１３の支持部１３ａとの間のスペーサーの構造だけなので、第１～第４の実施の形態と同一構成部分の説明は省略し、第５の実施の形態のプラズマ処理装置に特徴的なスペーサーの構造についてのみ説明する。
　第１～第４の実施の形態のプラズマ処理装置では、蓋部材１３の内周の壁面１３ｃと、誘電体板２８の外周端の壁面２８ａとの間に、Ｏリング２９ａ，２９ｂより弾性率が大きい材料からなるスペーサー６０，６０Ａ又は６０Ｂを設けた。本実施の形態では、スペーサーとして、ポリイミド樹脂と、粘着層とを有するポリイミドテープを用いる。
　図１３は、第５の実施の形態のプラズマ処理装置における誘電体板２８と、蓋部材１３の支持部１３ａとの接続部分（つまり、図１のＡ部に対応する部分）を拡大して詳細に示す部分断面図である。また、図１４は、第５の実施の形態のプラズマ処理装置における誘電体板２８を取り外した状態の、蓋部材１３の支持部１３ａの上面を部分的に拡大して詳細に示す図面である。図１３および図１４に示すように、第５の実施の形態のプラズマ処理装置では、スペーサー６０Ｃは、環状、又は組み合わせることによって環状となる複数の弧状のポリイミドテープにより構成されている。
　スペーサー６０Ｃとして利用可能なポリイミドテープ７０の断面構造を図１５に拡大して示した。ポリイミドテープ７０は、ポリイミドフィルム層７０Ａと、該ポリイミドフィルム層７０Ａの片面に設けられた粘着層７０Ｂと、を備えている。ここで、ポリイミドフィルム層７０Ａとしては、例えばガラス転移温度（Ｔｇ）が１２０℃～２５０℃の範囲内、熱膨張係数が３×１０－５／℃～５×１０－５／℃の範囲内、ヤング率が３２０～３５０ｋｇｆ／ｍｍ２の範囲内の耐熱性ポリイミド樹脂を用いることが好ましい。また、粘着層７０Ｂの材質は、金属表面への粘着性を有するものであれば特に制限はないが、例えば耐熱性シリコーン粘着剤を用いることができる。ポリイミドテープ７０の厚み（つまり、ポリイミドフィルム層７０Ａと、粘着層７０Ｂとの合計の厚み）は、隙間ｄを例えば上記のように０．０５～０．４ｍｍの範囲内に形成できればよい。従って、ポリイミドテープ７０の厚みは、例えば３５μｍ以上４００μｍ以下の範囲内の極薄い厚みとすることができる。このような構造のポリイミドテープ７０としては、市販品を利用することも可能であり、例えば、株式会社寺岡製作所製のカプトンテープ（カプトンは登録商標）等を用いることができる。
　本実施の形態のプラズマ処理装置では、スペーサー６０Ｃとして粘着層７０Ｂを有するポリイミドテープ７０を用いることにより、スペーサー６０Ｃの位置ずれが生じにくい。そのため、蓋部材１３の支持部１３ａに取付け溝１３２を設けずにスペーサー６０Ｃを貼付できる。従って、取付け溝の加工に要する工程を削減できるとともに、取付け溝に起因するパーティクルや金属コンタミネーションの発生確率を低減できる。なお、本実施の形態においても、必要に応じて、第１～第４の実施の形態と同様の取り付け溝１３２を設け、そこにスペーサー６０Ｃを配備してもよい。
　また、スペーサー６０Ｃは、誘電体板２８の下面と、蓋部材１３の支持部１３ａの上面とのどちらの面に貼付してもよい。スペーサー６０Ｃを構成するポリイミドフィルム層７０Ａの表面のキズや磨耗を抑制する上で、支持部１３ａの上面に粘着層７０Ｂを当接させてスペーサー６０Ｃを貼付することが好ましい。
　本実施の形態のプラズマ処理装置によれば、第１～第４の実施の形態のプラズマ処理装置と同様に、スペーサー６０Ｃによって蓋部材１３の支持部１３ａと誘電体板２８との間に形成された隙間ｄが、好ましくは０．０５～０．４ｍｍの範囲内、より好ましくは０．０５～０．２ｍｍの範囲内、望ましくは０．０５～０．０８ｍｍの範囲内で形成されている。この隙間ｄにより、処理容器１内におけるプラズマ照射により蓋部材１３や誘電体板２８が熱膨張したり、誘電体板２８に歪みが発生しても、蓋部材１３の支持部１３ａと誘電体板２８とが接触し、擦れることを防止できる。従って、誘電体板２８が破損したり、擦れによりパーティクルが発生したりすることを防止できる。
　また、特に本実施の形態のプラズマ処理装置では、スペーサー６０Ｃとして粘着層７０Ｂを有するポリイミドテープ７０を用いることによって、位置ずれが生じにくく、取り付け溝１３２を設けなくても所定の位置に貼付して位置決めできる。従って、取り付け溝の加工の工程が不要になる。
　また、本実施の形態においても第２の実施の形態と同様に、２重Ｏリング構造を採用するようにしてもよい。すなわち、図１６及び図１７に示したように、スペーサー６０Ｃとしてのポリイミドテープ７０と、真空シール性が高いＯリング２９ａと、耐プラズマ性が高いＯリング２９ｂとを、外側から内側（真空側）へ、この順に配備することができる。このような構成によって、誘電体板２８と蓋部材１３との接触による破損やパーティクルの発生を防止しつつ、Ｏリング２９ａの劣化を防止し、真空シール性を長期間にわたり確保できる。さらに、図示は省略するが、第３の実施の形態の図８、図９に示す構成と同様に、スペーサー６０Ｃとしてのポリイミドテープ７０を間欠的に複数配備することもできる。ポリイミドテープ７０は、（２分割以上にして）２箇所以上に貼り付けることが好ましく、例えば（３分割して）３箇所に貼付けることができる。これにより、ポリイミドテープ７０を、支持部１３ａの表面にシワがなく、平坦に貼り付けることが出来る。そして、誘電体板２８と支持部１３ａの隙間ｄを精度良く形成できるので、誘電体板２８と支持部１３aとの接触、擦れがなく、誘電体板２８の破損やパーティクルの発生を防止できる。
　本実施の形態における他の構成及び効果は、第１～第３の実施の形態と同様である。
［第６の実施の形態］
　次に、第６の実施の形態のプラズマ処理装置について説明する。第５の実施の形態のプラズマ処理装置との違いは、誘電体板２８と、蓋部材１３の支持部１３ａとの間のシール部材の構造だけなので、第１～第５の実施の形態と同一構成部分の説明は省略し、第６の実施の形態のプラズマ処理装置に特徴的なシール部材の構造についてのみ説明する。
　第５の実施の形態のプラズマ処理装置の一態様では、蓋部材１３の内周の壁面１３ｃと、誘電体板２８の外周端の壁面２８ａとの間に、Ｏリングより弾性率が大きい材料からなるスペーサー６０Ｃとしてポリイミドテープ７０を用いるとともに、真空シール性が高いＯリング２９ａと、耐プラズマ性が高いＯリング２９ｂとを設けた。本実施の形態では、シール部材として、真空シール性が高い材質の部分と、耐プラズマ性が高い材質の部分とを有するＯリング８０を１箇所に設けた。
　図１８は、第６の実施の形態のプラズマ処理装置における誘電体板２８と、蓋部材１３の支持部１３ａとの接続部分（つまり、図１のＡ部に対応する部分）を拡大して詳細に示す部分断面図である。また、図１９は、第５の実施の形態のプラズマ処理装置における誘電体板２８を取り外した状態の、蓋部材１３の支持部１３ａの上面を部分的に拡大して詳細に示す図面である。図１８および図１９に示すように、第６の実施の形態のプラズマ処理装置では、Ｏリング８０は、異なる２種の材質が組み合わされることによって構成されている。すなわち、Ｏリング８０の外周側の略半分をなす部分８０Ａは真空シール性が高い弾性材料により形成され、内周側（真空側）の略半分をなす部分８０Ｂは、耐プラズマ性が高い弾性材料により形成されている。ここで、真空シール性が高い弾性材料としては、例えば、バイトン（登録商標）等に代表されるフッ素ゴムを挙げることができる。また、耐プラズマ性が高い弾性材料としては、例えばポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂を挙げることができる。
　本実施の形態では、シール部材として真空シール性が高い弾性材料による部分８０Ａと、耐プラズマ性が高い弾性材料による部分８０Ｂとを有する内外２層構造のＯリング８０を用いることにより、Ｏリングを２箇所に配備することなく、１箇所への配備で、プラズマによる劣化防止と、真空シール性の確保が可能になる。従って、部品点数を削減できるとともに、取付け溝の加工に要する工程を２箇所から１箇所に削減できる。
　また、本実施の形態のプラズマ処理装置では、第１～第４の実施の形態のプラズマ処理装置と同様に、Ｏリングより弾性率が大きい材料からなるスペーサー６０Ｃによって蓋部材１３の支持部１３ａと誘電体板２８との間に、隙間ｄが好ましくは０．０５～０．４ｍｍの範囲内、より好ましくは０．０５～０．２ｍｍの範囲内、望ましくは０．０５～０．０８ｍｍの範囲内で形成されている。この隙間ｄにより、処理容器１内におけるプラズマ照射により蓋部材１３や誘電体板２８が熱膨張したり、誘電体板２８に歪みが発生しても、蓋部材１３の支持部１３ａと誘電体板２８とが接触し、擦れることを防止できる。従って、誘電体板２８が破損したり、擦れによりパーティクルが発生したりすることを防止できる。さらに、第５の実施の形態のプラズマ処理装置と同様に、スペーサー６０Ｃとして粘着層７０Ｂを有するポリイミドテープ７０を用いることによって、位置ずれが生じにくく、取り付け溝１３２を設けなくても所定の位置に貼付して位置決めできる。従って、スペーサーの取り付け溝の加工工程が不要になる。また、スペーサー６０Ｃとしてのポリイミドテープ７０と、内外２層構造のＯリング８０における真空シール性が高い弾性材料による部分８０Ａと、耐プラズマ性が高い弾性材料による部分８０Ｂとを、外側から内側（真空側）へ、この順に配備した。このような構成によって、誘電体板２８と蓋部材１３との接触による破損やパーティクルの発生を防止しつつ、Ｏリングの劣化を防止し、真空シール性を長期間にわたり確保できる。
　さらに、本実施の形態では、図示は省略するが、第３の実施の形態の図８、図９に示す構成と同様に、スペーサー６０Ｃとしてのポリイミドテープ７０を間欠的に複数配備することもできる。ポリイミドテープ７０は、（２分割以上にして）２箇所以上に貼り付けることが好ましく、例えば（３分割して）３箇所に貼付けることができる。これにより、ポリイミドテープ７０を支持部１３ａの段差部表面にシワがなく、平坦に貼り付けることが出来る。そして、誘電体板２８と支持部１３ａの隙間ｄを精度良く形成できるので、誘電体板２８と支持部１３ａとの接触、擦れがなく、誘電体板２８の破損やパーティクルの発生を防止できる。
　本実施の形態における他の構成及び効果は、第１～３、５の実施の形態と同様である。
　［第７の実施の形態］
　次に、本発明の第７の実施の形態のプラズマ処理装置について説明する。本実施の形態のプラズマ処理装置は、処理容器１の内部を視認するための観察窓としてのビューポートを備えている点で、上記第１～第６の実施の形態のプラズマ処理装置と相違している。つまり、ビューポートを除けば、本実施の形態のプラズマ処理装置は、上記第１～第６の実施の形態のプラズマ処理装置のいずれかの特徴をそのまま備えている。以下、第１～第６の実施の形態と同じ構成の説明は省略し、第７の実施の形態のプラズマ処理装置の特徴的部分について説明する。
　図２７は、本実施の形態のプラズマ処理装置１０１の構成例を示す概略断面図である。プラズマ処理装置１０１は、処理容器１内のプラズマ生成空間Ｓの状態を外部から確認するためのビューポート２００を備えている。図２８は、図２７のプラズマ処理装置におけるビューポート２００の構成部材を拡大して示す分解斜視図である。図２９は、ビューポート２００の水平方向の拡大断面図である。本実施の形態のプラズマ処理装置１０１の側壁１ｂには、観察用開口部としての開口２０１が形成されている。開口２０１内には、窓部材２１０の一部分である突出部２１１が挿入されている。そして、窓部材２１０は、処理容器１の外側から、固定部材としての固定プレート２２０によって固定されている。なお、側壁１ｂの開口２０１に対応する位置には、ライナー７にも開口が設けられている。
　窓部材２１０は、例えば石英などの透明な材質により形成されている。窓部材２１０は、処理容器１の開口２０１内に挿入される突出部２１１と、該突出部２１１と一体をなし、フランジ状に拡大した基部２１３とを有している。図２８に示すように、窓部材２１０の突出部２１１は、板状の基部２１３に対して直交する方向に突出している。突出部２１１の先端面２１１ａは、弓状に湾曲している。この先端面２１１ａの湾曲は、図２９に示すように、円筒状をなす処理容器１の側壁１ｂの内周面１ｂＩＮの湾曲と同じ曲率で形成されている。また、突出部２１１の突出量は、処理容器１の側壁１ｂの厚みを考慮して決められている。さらに、突出部２１１の形状（幅及び厚み）と大きさ（体積）は、側壁１ｂの開口２０１の形状（幅及び高さ）と大きさ（空間の容積）とほぼ一致するように精密加工されている。つまり、窓部材２１０が装着された状態において、前記突出部２１１と側壁１ｂの開口２０１の内面とは、突出部２１１が開口２０１に挿入できる範囲内のクリアランスを有して、可能な限り隙間なく嵌り合うように形成されている。そのクリアランスは、プラズマが開口２０１内に入り込まない範囲であり、例えば、０．１ｍｍ～２ｍｍの範囲内が好ましく、より好ましくは、０．５ｍｍ～１ｍｍの範囲内である。
　板状をなす固定プレート２２０は、例えばアルミニウム、ステンレスなどの金属により、窓部材２１０の基部２１３よりも一回り大きく形成されている。固定プレート２２０は、窓部材２１０の基部２１３が嵌め込まれる凹部２２１と、該凹部２２１に設けられた貫通開口２２３とを有している。固定プレート２２０は、その凹部２２１に窓部材２１０の基部２１３を嵌め込むようにして、窓部材２１０を処理容器１の側壁１ｂに外側から押し付けて固定する。固定プレート２２０は、任意の部位で例えば螺子により側壁１ｂに固定されている。図２８では、固定プレート２２０の４隅に形成された螺子孔２２５を描いているが、この位置や数に限定されるものではない。貫通開口２２３の大きさは、処理容器１内を視認可能なサイズを確保し、かつ窓部材２１０の固定を確実に行うため、窓部材２１０の基部２１３よりも小さく形成されている。この貫通開口２２３から、透明な窓部材２１０を介して、処理容器１内を視認可能になっている。固定プレート２２０を用いることによって、窓部材２１０を処理容器１に確実に固定し、プラズマが処理容器１の外で漏洩しないように密封する。
　図２９に示すように、処理容器１の側壁１ｂには、開口２０１を囲むように溝２０３が形成されている。この溝２０３内には、シール部材としてのＯリング２０５が嵌め込まれている。窓部材２１０は、突出部２１１が側壁１ｂの開口２０１内に挿入された状態で、固定プレート２２０によって側壁１ｂ側に押し付けられるため、開口２０１の周囲のＯリング２０５によって、開口２０１の気密性が保たれる。
　ここで、従来のプラズマ処理装置との対比によって、本実施の形態のプラズマ処理装置のメリットを説明する。従来のプラズマ処理装置では、処理容器１の開口を外側（大気側）から覆うように石英等の材質の平板状の窓部材を装着し、ビューポートを形成していた。開口の周囲では、平板状の窓部材との間にＯリングが配設されてシールされ、気密性が保持されていた。しかし、このような従来のビューポートの構造では、処理容器内で生成したプラズマが、開口内に入り込み、更に、シール部のＯリングの位置まで容易に回り込み、Ｏリングにダメージを与えてパーティクルを発生させたり、Ｏリングの交換寿命が短くなったりするという問題があった。
　上記問題に対して、本実施の形態のプラズマ処理装置では、窓部材２１０が突出部２１１を備えており、該突出部２１１の大きさは、側壁１ｂの開口２０１の大きさとほぼ一致する。つまり、開口２０１と突出部２１１とは、僅かなクリアランスでほぼ隙間なく嵌り合う。そのため、処理容器１内のプラズマ生成空間Ｓから、開口２０１の外側のＯリング２０５の配設位置までプラズマが回りこむことを効果的に防止できる。つまり、窓部材２１０の突出部２１１は、開口２０１内にプラズマが侵入することを防止する作用を有している。従って、開口２０１を介してプラズマがシール部に回り込み、Ｏリング２０５がダメージを受け、劣化してパーティクルを発生させたり、交換時期が早まったりすることを効果的に防止できる。
　また、突出部２１１の先端面２１１ａは、円筒状をなす処理容器１の側壁１ｂの内周面１ｂＩＮの湾曲に合わせて同じ曲率で形成されている。このような特徴的形状により、窓部材２１０を側壁１ｂに装着した状態で、側壁１ｂの内周面１ｂＩＮと窓部材２１０との間には段差が生じない。このように、段差がないため、処理容器１内のプラズマ生成空間Ｓで発生するプラズマへの影響、例えばプラズマの拡散や分布が変わってプラズマ密度が変化すること、を防止できる。このことにより、処理容器１内の被処理体に対して、均一に安定したプラズマ処理が可能となる。
　以上のように、本実施の形態のプラズマ処理装置１０１によれば、ビューポート２００からのパーティクルの発生を低減できる。そして、本実施の形態のビューポート２００の構成を、第１～第６の実施の形態のプラズマ処理装置に適用することによって、処理容器１内でのパーティクルの発生を総合的に、より確実に防止でき、また、安定したプラズマを生成してプラズマ処理を行うことが出来るため、信頼性の高い半導体プロセスが実現できる。本実施の形態における他の構成及び効果は、第１～６の実施の形態と同様である。
［磨耗試験］
　次に、第５及び第６の実施の形態のプラズマ処理装置で用いるポリイミドテープ７０について、耐久性を評価した磨耗試験の結果について説明する。図２０Ａ及び図２０Ｂに示したように、蓋部材１３の支持部１３ａに見立てた金属製のブロック９０と、誘電体板２８に見立てた可動式の石英プレート９１と、を備えた評価装置を準備した。そして、ブロック９０又は石英プレート９１のいずれか片方に、厚さ８０μｍのポリイミドテープ７０を貼付した。なお、ポリイミドテープ７０として、株式会社寺岡製作所製のカプトンテープ（カプトンは登録商標）を使用した。
　図２０Ａは、ポリイミドテープ７０の粘着層７０Ｂをブロック９０に貼付した状態を示し、図２０Ｂは、ポリイミドテープ７０の粘着層７０Ｂを石英プレート９１に貼付した状態を示している。そして、ブロック９０と石英プレート９１を接近させ、ポリイミドテープ７０を両側から面圧２８００００Ｎ相当の圧力で圧接しながら、石英プレート９１を１往復の移動量１ｍｍで図２０Ａ，２０Ｂ中の左右方向に６万回往復移動させた。３つのサンプルについて、試験中のポリイミドテープ７０の厚みを測定するとともに、表面粗さ測定器（ミツトヨ社製ＳＪ３０１）を用いてポリイミドテープ７０の表面粗さを測定した。
　石英プレート９１の移動回数とポリイミドテープ７０の厚さとの関係を図２１及び図２２に示した。図２１は、ポリイミドテープ７０の粘着層７０Ｂをブロック９０に貼付した場合の結果であり、図２２は、ポリイミドテープ７０の粘着層７０Ｂを石英プレート９１に貼付した場合である。図２１から、ポリイミドテープ７０の粘着層７０Ｂをブロック９０に貼付した場合には、６万回の往復移動後も、ポリイミドテープ７０の厚みは殆ど変化していないことがわかる。また、表面粗さの測定でも、ポリイミドテープ７０、ブロック９０及び石英プレート９１のいずれにも、表面にキズ、表面粗れ等は生じていなかった。一方、図２２から、ポリイミドテープ７０の粘着層７０Ｂを石英プレート９１に貼付した場合には、１万回程度の往復移動でポリイミドテープ７０の膜厚減少が見られた。また、表面粗さの測定では、ポリイミドテープ７０及びブロック９０の表面に擦りキズが確認され、パーティクルの発生が懸念された。
　以上の結果から、第５及び第６の実施の形態において、スペーサー６０Ｃとして使用するポリイミドテープ７０は、誘電体板２８よりも、蓋部材１３の支持部１３ａに貼付することが好ましいことが確認された。
［窒化ランニング試験］
　次に、第５及び第６の実施の形態と同様の構成のプラズマ処理装置を用い、３０，０００枚のウエハＷについて、プラズマ窒化処理を行ったランニング試験の結果について説明する。本ランニング試験では、ウエハＷ間の窒素濃度の均一性、パーティクル数、コンタミネーション、誘電体板と蓋部材の支持部との隙間について評価した。ウエハＷ表面のシリコンに対するプラズマ窒化処理の条件は、処理圧力；３０Ｐａ、Ａｒ流量；６６０ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）、Ｎ２流量；２００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）、マイクロ波パワー；１９５０Ｗ、処理温度５００℃、処理時間５０秒で実施した。また、ポリイミドテープ７０としては、株式会社寺岡製作所製のカプトンテープ（カプトンは登録商標；厚さ８０μｍ）を使用した。
　まず、３０，０００枚のウエハＷに対する処理の前と後における誘電体板２８と蓋部材１３の支持部１３ａとの隙間ｄを計測した。その結果、隙間ｄは、処理前が８０．４μｍ、処理後が８０．９μｍであった。従って、ポリイミドテープ７０を介在させることによって、誘電体板２８と蓋部材１３の支持部１３ａとの隙間ｄは、長期間に亘ってほぼ一定に維持できることが確認できた。
　図２３に、ウエハＷ間の窒素濃度の均一性の結果を示した。この結果から、３０，０００枚の処理において、窒素濃度は、ほぼ０．２～０．４［atom％］の間で安定して推移しており、ウエハＷ間の処理の均一性が認められた。
　図２４に、パーティクルカウンターで計測した０．１２μｍ以上の大きさのパーティクル数の推移を示した。この結果から、３０，０００枚の処理を通して、検出されたパーティクル数は、ほぼ５個以下であった。ポリイミドテープ７０自体、あるいは誘電体板２８と蓋部材１３の支持部１３ａとの擦れに起因するパーティクルの発生は認められなかった。なお、１５，０００枚目の計測結果で１０個以上のパーティクルが検出されているが、これは測定誤差である可能性が高いと考えられる。
　図２５及び図２６に、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ，Ｃｏ、Ｚｎ、及びＣｕによるコンタミネーションの結果を示した。この結果から、３０，０００枚の処理を通して、処理枚数が増加するとコンタミネーションも増加するというような相関関係は認められなかった。これは、ポリイミドテープ７０を介在させることによって、誘電体板２８と蓋部材１３の支持部１３ａとの擦れが防止された結果、蓋部材１３からのコンタミネーションの発生が抑制されたためであると考えられる。
　以上、本発明の実施の形態を例示の目的で詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に制約されず種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、ＲＬＳＡ方式のプラズマ処理装置１００を使用したが、他の方式のプラズマ処理装置を用いてもよく、例えば誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）、表面波プラズマ（ＳＷＰ）等の方式のプラズマ処理装置を利用してもよい。
　また、上記実施の形態では、半導体ウエハを被処理体とするプラズマ窒化処理を例に挙げて説明したが、被処理体としての基板は、例えばＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）用の基板や太陽電池用基板などでもよい。
　本国際出願は、２０１０年３月３１日に出願された日本国特許出願２０１０－８１９８４号及び２０１０年９月３０日に出願された日本国特許出願２０１０－２２１２７０号に基づく優先権を主張するものであり、これらの出願の全内容をここに援用する。
 

Claims (23)

  1. 　内部にプラズマ処理空間を有し、上部が開口した処理容器と、
    　前記プラズマ処理空間の上部を塞ぐ誘電体板と、
    　前記処理容器の上部に配置されるとともに、前記誘電体板の外周部を支持する環状の支持部を有する蓋部材と、
    　前記支持部と前記誘電体板との間に設けられ、前記プラズマ処理空間を密閉するためのシール部材と、
    　前記シール部材の外周側に設けられ、前記支持部と前記誘電体板との間に隙間を形成するスペーサーと、
    を備えたプラズマ処理装置。
  2. 　前記スペーサーは、前記シール部材の外周側に、間欠的に設けられている、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  3. 　前記スペーサーは、フッ素系樹脂又はポリイミド系樹脂から形成されている、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  4. 　前記スペーサーは、ポリイミドフィルム層と粘着層とを備えたポリイミドテープである請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  5. [規則91に基づく訂正 20.09.2011]　
    　前記スペーサーの粘着層が、前記支持部に貼付けられて固定されている請求項４に記載のプラズマ処理装置。
  6. 　前記シール部材として、第１のシール部材と、該第１のシール部材の内周側に設けられた第２のシール部材を含んでいる請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  7. 　前記第１のシール部材は、フッ素系樹脂から形成されている、請求項６に記載のプラズマ処理装置。
  8. 　前記第２のシール部材は、前記第１のシール部材より耐プラズマ性が高いフッ素系樹脂から形成されている、請求項７に記載のプラズマ処理装置。
  9. 　前記シール部材は、第１の部分と、該第１の部分の内周側に設けられた第２の部分と、を有しており、前記第１の部分は前記第２の部分よりも真空シール性が高い材質により構成され、前記第２の部分は前記第１の部分よりもプラズマ耐性が高い材質により構成されている請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  10. 　前記スペーサーにより形成される、前記支持部の上面と、前記誘電体板の下面との間の隙間は０．０５～０．４ｍｍの範囲内である、請求項９に記載のプラズマ処理装置。
  11. 　前記スペーサーにより形成される、前記支持部の上面と、前記誘電体板の下面との間の隙間は０．０５～０．２ｍｍの範囲内である、請求項９に記載のプラズマ処理装置。
  12. 　前記スペーサーにより形成される、前記支持部の上面と、前記誘電体板の下面との間の隙間は０．０５～０．０８ｍｍの範囲内である、請求項９に記載のプラズマ処理装置。
  13. 　前記スペーサーと、前記シール部材との間隔は、１～１０ｍｍの範囲内である、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  14. 　前記蓋部材の内周の壁面と、前記誘電体板の外周側壁との間には、０．１～１ｍｍの範囲内の隙間が形成されている、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  15. 　前記スペーサーにより、前記誘電体板が水平方向に位置決めされている請求項１４に記載のプラズマ処理装置。
  16. 　内部にプラズマ処理空間を有し、上部が開口した処理容器と、
    　前記プラズマ処理空間の上部を塞ぐ誘電体板と、
    　前記処理容器の上部に配置されるとともに、前記誘電体板の外周部を支持する環状の支持部を有する蓋部材と、
    　前記支持部と前記誘電体板との間に設けられ、前記プラズマ処理空間を密閉するためのシール部材と、
    　前記シール部材の外周側に設けられ、前記支持部と前記誘電体板との間に隙間を形成するスペーサーと、
    を備えたプラズマ処理装置を用い、被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理方法。
  17. 　前記シール部材は、第１の部分と、該第１の部分の内周側に設けられた第２の部分と、を有しており、前記第１の部分は前記第２の部分よりも真空シール性が高い材質により構成され、前記第２の部分は前記第１の部分よりもプラズマ耐性が高い材質により構成されている、請求項１６に記載のプラズマ処理方法。
  18. 　前記スペーサーにより形成される、前記支持部の上面と、前記誘電体板の下面との間の隙間は０．０５～０．２ｍｍの範囲内である、請求項１６に記載のプラズマ処理方法。
  19. 　前記スペーサーにより形成される、前記支持部の上面と、前記誘電体板の下面との間の隙間は０．０５～０．０８ｍｍの範囲内である、請求項１６に記載のプラズマ処理方法。
  20. 　前記スペーサーと、前記シール部材との間隔は、１～１０ｍｍの範囲内である、請求項１６に記載のプラズマ処理方法。
  21. 　内部にプラズマ処理空間を有し、上部が開口した処理容器と、
    　前記プラズマ処理空間の上部を塞ぐ誘電体板と、
    　前記処理容器の上部に配置されるとともに、前記誘電体板の外周部を支持する環状の支持部を有する蓋部材と、
    　前記支持部と前記誘電体板との間に設けられ、前記プラズマ処理空間を密閉するためのシール部材と、
    　前記シール部材の外周側に設けられ、前記支持部と前記誘電体板との間に隙間を形成するスペーサーと、
    　前記処理容器の内部を視認するための観察窓と、
    を備え、
    　前記観察窓は、前記処理容器の側壁に形成された観察用開口部内に挿入される突出部を備えた透明な窓部材と、
    　前記窓部材を外部から固定する固定部材と、
    　前記観察用開口部の周囲において前記処理容器の側壁と前記窓部材との間を気密にシールするシール部材と、
    を有し、前記観察用開口部の内面と前記突出部の表面とは、該突出部が前記観察用開口部に挿入できる範囲内のクリアランスで隙間なく嵌り合うように形成されており、
    　前記突出部を前記観察用開口部に挿入することにより前記窓部材を前記処理容器の側壁に装着したプラズマ処理装置。
  22. 　前記突出部の先端面は、前記処理容器の側壁の内壁面の形状に合わせて湾曲して形成されている請求項２１に記載のプラズマ処理装置。
  23. 　前記突出部の表面と前記観察用開口部の内面とのクリアランスは、０．１ｍｍ～２ｍｍの範囲内である請求項２１に記載のプラズマ処理装置。
     
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