(57)【要約】  【課題】真空容器内に強い誘導電磁界を形成することができ、且つ、アンテナ導体のスパッタリングや温度上昇及びパーティクルの発生を防ぐことができるプラズマ処理装置を提供する。  【解決手段】真空容器１１と、真空容器１１の壁の内面１１１Ａと外面１１１Ｂの間に配置された高周波アンテナ２１と、前記高周波アンテナ２１と前記真空容器１１の内部を仕切る誘電体製の仕切材１６と、を備える。これにより、外部アンテナ方式よりも強い誘導電磁界を真空容器１１内に形成することができる。また、仕切材１６により、真空容器１１内で生成されたプラズマにより高周波アンテナ２１がスパッタされることや高周波アンテナ２１の温度が上昇すること及びパーティクルが発生することを抑えることができる。【選択図】  図１
2010212105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
a) 真空容器と、
b) 前記真空容器の壁の内面と外面の間に設けられたアンテナ配置部と、
c) 前記アンテナ配置部に配置された高周波アンテナと、
d) 前記アンテナ配置部と前記真空容器の内部を仕切る誘電体製の仕切材と、
を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記アンテナ配置部が前記内面と前記外面の間に設けられた空洞であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記空洞が密閉されていることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記空洞内が真空であることを特徴とする請求項３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記空洞内が不活性ガスで満たされていることを特徴とする請求項３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記空洞内が固体の誘電体で満たされていることを特徴とする請求項２又は３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記空洞の前記外面側に蓋が設けられていることを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記高周波アンテナが前記蓋に取り付けられていることを特徴とする請求項７に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記壁の少なくとも一部が固体の誘電体から成り、前記高周波アンテナが該誘電体内に埋め込まれていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記高周波アンテナが１つのアンテナ配置部内に複数設けられていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記高周波アンテナと前記仕切材の間に接地電極が設けられていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記高周波アンテナと前記接地電極の間に誘電体製の絶縁部材が介挿されていることを特徴とする請求項１１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１３】
前記接地電極がファラデーシールドであることを特徴とする請求項１１又は１２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１４】
前記接地電極を前記仕切材と接触させることにより、該仕切材の温度上昇を抑制することを特徴とする請求項１１〜１３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１５】
前記仕切材に温度上昇抑制機構が設けられていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１６】
前記仕切材の材料が酸化物、窒化物、炭化物、又はフッ化物であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１７】
前記仕切材の材料が石英、アルミナ、ジルコニア、イットリア、窒化珪素又は炭化珪素であることを特徴とする請求項１６に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１８】
前記アンテナ配置部を複数備えることを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板表面処理等に用いることができる誘導結合型のプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板表面に薄膜を形成したり、基板表面に対するエッチング処理を行うために、誘導結合型プラズマ処理装置が用いられている。誘導結合型プラズマ処理装置では、真空容器内に水素等のプラズマ生成ガスを導入したうえで誘導電磁界を生成することによりプラズマ生成ガスを分解し、プラズマを生成する。そして、プラズマ生成ガスとは別に、真空容器内に成膜原料ガスあるいはエッチングガスを導入し、プラズマにより成膜原料ガスの分子を分解して基体上に堆積させ、あるいはエッチングガスの分子を分解してエッチングに用いるイオンやラジカルを生成する。
【０００３】
特許文献１には、誘導電磁界を生成するための高周波アンテナを真空容器の天井の上に載置し、前記天井のうち高周波アンテナの直下の部分を、誘導電磁界を通過させるための誘電体製の窓とした外部アンテナ方式のプラズマ処理装置が記載されている。外部アンテナ方式では、近年の被処理基体の大型化に対応してプラズマ処理装置を大型化を図ると、誘電体製の窓は機械的強度を保つために厚くする必要が生じるため、真空容器内に導入される誘導電磁界の強度が小さくなってしまう。そこで、高周波アンテナを真空容器の内部に設けた内部アンテナ方式のものが用いられている（特許文献２、３参照）。
【０００４】
また、特許文献３に記載の発明では、Ｕ字形や半円形等のように、線状の導体が周回しないで終端する高周波アンテナ（巻き数が1未満のコイルに相当）を用いている。これにより、高周波アンテナのインダクタンスを低くすることができるため、高周波電力の投入時に高周波アンテナの電圧が抑えられ、その結果、被処理基体がプラズマによりダメージを受けることを防ぐことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平08-227878号公報（[0010], 図5）
【特許文献２】特開平11-317299号公報（[0044]-[0046], 図1-2）
【特許文献３】特開2001-035697号公報（[0050]-[0051], 図11）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
内部アンテナ方式では、高周波アンテナの導体とプラズマとの間に直流のセルフバイアス電圧が発生し、この直流セルフバイアス電圧によってプラズマ中のイオンが加速されてアンテナ導体に入射する。これにより、高周波アンテナ導体自身がスパッタリングされ、その寿命が短くなるうえ、スパッタされた導体の原子やイオンがプラズマ中に混入し、被処理基体の表面や真空容器の内壁に付着して、薄膜や被エッチング基体に不純物として混入する、という問題が生じる。  また、内部アンテナ方式では高周波アンテナの導体がプラズマ中に配置されることにより、高周波アンテナ導体の温度が上昇するという問題が生じる。高周波アンテナ導体の温度が変化すると、高周波アンテナのインピーダンスが変化し、プラズマに安定した電力を供給することができない。そのため、特許文献２に記載の発明では、高周波アンテナの導体である銅やアルミニウム等よりもスパッタリングされ難いセラミックスや石英等から成る誘電体（絶縁体）のパイプで高周波アンテナを覆い、誘電体パイプ内に冷却水を流すことが行われている。しかし、このような構成では、アンテナ導体及び誘電体パイプの端部に、高周波電力を投入するための電気的な接続部と冷却水の給排水のための接続部の双方を設ける必要があるため、構造が複雑になり、アンテナの脱着や保守点検に支障をきたす。
【０００７】
また、高周波アンテナが真空容器内に設けられていることにより、高周波アンテナ（又はその周囲の誘電体パイプ）の表面に成膜時における薄膜材料やエッチング時の副生成物が付着してしまうことがある。このような付着物は、基体の表面に落下してパーティクルが発生する原因となる。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、真空容器内に強い誘導電磁界を形成することができ、且つ、アンテナ導体のスパッタリングや温度上昇及びパーティクルの発生を防ぐことができるプラズマ処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために成された本発明に係るプラズマ処理装置は、
a) 真空容器と、
b) 前記真空容器の壁の内面と外面の間に設けられたアンテナ配置部と、
c) 前記アンテナ配置部に配置された高周波アンテナと、
d) 前記アンテナ配置部と前記真空容器の内部を仕切る誘電体製の仕切材と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係るプラズマ処理装置では、真空容器の壁の内面と外面の間に設けられたアンテナ配置部に高周波アンテナを配置したので、外部アンテナ方式の場合よりも強い誘導電磁界を真空容器内に生成することができる。
【００１１】
また、高周波アンテナと真空容器内が誘電体製の仕切材により仕切られるため、パーティクルが発生したり、高周波アンテナがスパッタされたりすることを防ぐことができる。また、高周波アンテナの温度が上昇することを抑えることができる。
【００１２】
仕切材には真空容器の壁とは別の誘電体製の部材を用いることができる。また、真空容器の壁が誘電体製である場合にはその壁の一部を仕切材として用いることもできる。
【００１３】
前記高周波アンテナは真空容器の壁の中に埋め込むこともできるが、前記内面と前記外面の間に設けられた空洞内に配置するのがより容易である。前者の場合は真空容器の壁のうち高周波アンテナを埋め込んだ部分がアンテナ配置部に該当し、後者の場合は空洞がアンテナ配置部に該当する。
【００１４】
前記空洞には密閉されたものを用いることができる。これにより、空洞内への異物の侵入を防ぐことができる。また、密閉された空洞内が真空であるか又は不活性ガスで満たされていれば、空洞内において不要な放電が生じることを防ぐことができる。
【００１５】
前記空洞内は固体の誘電体で満たされていてもよい。これにより、空洞内において不要な放電が生じることを防ぐことができる。この場合、空洞内を密閉する必要はない。また、空洞を用いる代わりに、前記壁の少なくとも一部が固体の誘電体から成り、前記高周波アンテナが該誘電体内に埋め込まれている、という構成を採ることもできる。
【００１６】
前記空洞の前記外面側には蓋が設けられていてもよい。このような蓋を用いれば、保守点検等の際に蓋を開けることで、真空容器の壁の外面側と空洞内の間で高周波アンテナを容易に出し入れすることができる。また、前記蓋に前記高周波アンテナを取り付けることができる。これにより、蓋を着脱するだけで、更に容易に高周波アンテナを出し入れすることができる。
【００１７】
本発明に係るプラズマ処理装置は、アンテナ配置部を複数備えることができる。これにより、真空容器内に形成されるプラズマの密度の均一性を高めることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るプラズマ処理装置によれば、真空容器内に強い誘導電磁界を形成することができ、且つ、アンテナ導体のスパッタリングや温度上昇及びパーティクルの発生を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係るプラズマ処理装置の第１の実施例を示す縦断面図(a)及び該プラズマ処理装置で用いられる高周波アンテナユニット２０の縦断面図(b)。
【図２】本実施形態のプラズマ処理装置における高周波アンテナ２１の形状を示す斜視図(a)、上面図(b)及び側面図(c)。
【図３】高周波アンテナと高周波電源の接続の一例を示す上面図。
【図４】第１実施例の第１の変形例を示す拡大縦断面図。
【図５】第１実施例の第２の変形例を示す拡大縦断面図。
【図６】本発明に係るプラズマ処理装置の第２の実施例を示す拡大縦断面図。
【図７】本発明に係るプラズマ処理装置の第３の実施例を示す拡大縦断面図。
【図８】本発明に係るプラズマ処理装置の第４の実施例を示す拡大縦断面図。
【図９】本発明に係るプラズマ処理装置の第５の実施例を示す拡大縦断面図(a)及び該実施例で用いられる高周波アンテナ４１の上面図(b)。
【図１０】本発明に係るプラズマ処理装置の第６の実施例を示す拡大縦断面図。
【図１１】本発明に係るプラズマ処理装置の第７の実施例を示す拡大縦断面図(a)、並びにファラデー電極５１及びファラデー電極５１の周辺の構成を示す上面図(b)。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１〜図１１を用いて、本発明に係るプラズマ処理装置の実施例を説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１(a)は、第１実施例のプラズマ処理装置１０の縦断面図である。プラズマ処理装置１０は、真空容器１１と、真空容器の内部空間１１２に配置された基体保持部１２と、真空容器１１の側壁に設けられたガス排出口１３及びガス導入口１４と、真空容器１１の上壁１１１の外面１１１Ａと内面１１１Ｂの間に設けられた空洞（アンテナ配置部）１１３と、空洞１１３と真空容器の内部空間１１２を仕切る仕切材（仕切板）１６と、外面１１１Ａ側から空洞１１３に取り付けられた高周波アンテナユニット２０と、を有する。
【００２２】
仕切材１６は誘電体製であり、その材料として酸化物、窒化物、炭化物、フッ化物等を用いることができる。それらの材料の中で、石英、アルミナ、ジルコニア、イットリア、窒化珪素あるいは炭化珪素を好適に用いることができる。
【００２３】
空洞１１３の内周面の下端には内側に突出した段１１１Ｃが形成されており、この段１１１Ｃの上に仕切材１６の外周縁が載置されるように取り付けられている。また、蓋２３の下面には、真空容器１１の外側から空洞１１３に嵌合するように凸部が設けられている。
【００２４】
ガス排出口１３は真空ポンプに接続されており、真空ポンプにより真空容器の内部空間１１２の空気や水蒸気等がガス排出口１３から排出されることにより、真空容器の内部空間１１２は高真空状態にされる。ガス導入口１４は、真空容器の内部空間１１２に水素ガス等のプラズマ生成ガスや成膜原料のガスを導入するためのものである。基体保持部１２に保持される基体Ｓは、真空容器１１の側壁に設けられた基体搬出入口１５から真空容器の内部空間１１２に搬入され、又は真空容器の内部空間から搬出される。基体搬出入口１５は、基体Ｓの搬出入時以外には気密に閉鎖される。
【００２５】
次に、高周波アンテナユニット２０について説明する。図１(b)は、高周波アンテナユニット２０を含む、空洞１１３及びその周辺の縦断面図である。高周波アンテナユニット２０は、空洞１１３を真空容器１１の外側から塞ぐように設けられた金属（例えばステンレス鋼）製の蓋２３と高周波アンテナ２１から成る。
【００２６】
高周波アンテナ２１は空洞１１３内に配置され、両端がフィードスルー２４を介して蓋２３に取り付けられている。このように高周波アンテナ２１が蓋２３に取り付けられているため、蓋２３の着脱により、高周波アンテナ２１はプラズマ処理装置から容易に着脱することができる。また、高周波アンテナ２１は導電製のパイプにより形成されており、パイプ内に冷却水などの冷媒を流すことができる。高周波アンテナ２１の一方の端は高周波電源に接続され、他方の端は接地されている。
【００２７】
次に、高周波アンテナ２１の形状を説明する。高周波アンテナ２１は、図２に示すように、Ｕ字状のパイプを２本、互いの両端を向かい合わせて仕切材１６に平行に配置した第１Ｕ字部２１２Ａ及び第２Ｕ字部２１２Ｂを有し、第１Ｕ字部２１２Ａの一方の端２１２Ａ１と第２Ｕ字部２１２Ｂの一方の端２１２Ｂ１を直線状の接続部２１２Ｃで接続した構成を有する。そして、第１Ｕ字部２１２Ａの他方の端２１２Ａ２と第２Ｕ字部２１２Ｂの他方の端２１２Ｂ２は上方に曲げられ、蓋２３に取り付けられている。
【００２８】
蓋２３には、空洞１１３内を排気して真空にするための空洞排気口２５が設けられている。また、高周波アンテナ２１とフィードスルー２４の間、フィードスルー２４と蓋２３の間、蓋２３と上壁１１１の間、及び仕切材１６と上壁１１１の間は、真空シールにより密閉されている。これら空洞排気口２５及び真空シールにより、空洞１１３内は高真空状態に保たれる。
【００２９】
次に、図３を用いて、高周波アンテナ２１と高周波電源を接続する構成の一例を説明する。図３は本実施形態のプラズマ処理装置１０の上面図である。本実施形態では、８個の空洞１１３内に１個ずつ収容された、合計８個の高周波アンテナ２１が用いられる。これら８個の高周波アンテナ２１は４個ずつの２組に分けられ、組毎に１個の高周波電源が接続されている。各高周波アンテナ２１の給電側端部２１１には、給電点３１から４方向に延びる４本の給電棒３２が接続され、この給電点３１に高周波電源が接続されている。
【００３０】
本実施例のプラズマ処理装置１０の動作を、基体Ｓ上に成膜物質を堆積させる場合を例に説明する。まず、基体Ｓを基体搬出入口１５から真空容器の内部空間１１２に搬入し、基体保持部１２の上に載置する。次に、基体搬出入口１５を閉鎖し、真空ポンプを用いて、真空容器の内部空間１１２の空気や水蒸気等をガス排出口１３から排出すると共に、空洞１１３内の空気や水蒸気等を空洞排気口２５から排出することにより、真空容器の内部空間１１２及び空洞１１３を真空にする。続いて、ガス導入口１４からプラズマ生成用ガス及び成膜原料ガスを導入する。そして、高周波アンテナ２１のパイプに冷媒を流しつつ、高周波アンテナ２１に高周波電力を投入する。この高周波電力の投入により高周波アンテナ２１の周囲に誘導電磁界が生成される。この誘導電磁界は誘電体製の仕切材１６を通過して真空容器の内部空間１１２に導入され、プラズマ生成用ガスを電離する。これによりプラズマが生成される。プラズマ生成用ガスと共に真空容器の内部空間１１２に導入された成膜原料ガスはプラズマにより分解され、基体Ｓ上に堆積する。
【００３１】
本実施形態のプラズマ処理装置１０では、真空容器の上壁１１１の外面１１１Ａと内面１１１Ｂの間に設けられた空洞１１３に高周波アンテナ２１を配置したため、外部アンテナ方式の場合よりも強い誘導電磁界を真空容器１１の内部空間１１２に生成することができる。また、高周波アンテナ２１が配置された空洞１１３とプラズマが生成される真空容器の内部空間１１２を仕切材１６により分離したため、プラズマが高周波アンテナ２１をエッチングして高周波アンテナ２１の寿命が短くなることや薄膜あるいは被処理基体に高周波アンテナ２１の材料が不純物として混入すること及びパーティクルが発生することを防ぐことができる。更に、高周波アンテナ２１が配置される空洞１１３を高真空状態に保つようにしたため、空洞１１３において不要な放電が生じることを防ぐことができる。
【００３２】
また、本実施例では、高周波アンテナ２１の第１Ｕ字部２１２Ａにおいて一方の端２１２Ａ１からＵ字の底部に向かって流れる電流により形成される磁界と、Ｕ字の底部から他方の端２１２Ａ２に向かって流れる電流により形成される磁界が同位相で振動する上下方向成分を有する。第２Ｕ字部２１２Ｂにおいても同様の上下方向成分を有する磁界が形成される。これにより、１本の直線状の高周波アンテナを用いた場合よりも、アンテナの下方における磁界の上下方向成分を大きくすることができる。そのため、１本の直線状の高周波アンテナを用いた場合と比較して、高周波電力の強度やプラズマ生成ガスの圧力が同じ場合にはプラズマ密度をより高めることができ、あるいは、同じ密度でプラズマを得る場合には高周波電力の強度やプラズマ生成ガスの圧力をより低くすることができる。
【００３３】
次に、第１実施例の変形例１につき、図４を用いて説明する。本変形例では、上壁１１１の段１１１Ｃがなく、仕切材１６Ａが真空容器の内部空間１１２側から空洞１１３を覆うように設けられている。これにより、空洞１１３を真空容器の内部空間１１２側に拡大し、高周波アンテナ２１の位置を真空容器の内部空間１１２に近づけることができる。その他の構成は上記実施形態と同様である。
【００３４】
次に、第１実施例の変形例２につき、図５を用いて説明する。本変形例では、上壁１１１の下面から、上壁１１１を貫通させることなく孔を設けることにより、空洞１１３Ａが形成されている。従って、空洞１１３Ａの上には上壁１１１の一部がそのまま残っている。その上壁１１１が残された部分に、フィードスルーを介して高周波アンテナ２１が取り付けられていると共に、空洞真空排気口２５Ｃが取り付けられている。仕切材１６Ａの構成は第１の変形例と同様である。
【実施例２】
【００３５】
次に、図６を用いて、第２の実施例のプラズマ処理装置について説明する。本実施例では、第１実施例における空洞排気口２５の代わりに、空洞不活性ガス導入口２５Ａ及び空洞ガス排気口２５Ｂが高周波アンテナユニット２０Ａの蓋２３に設けられている。空洞不活性ガス導入口２５Ａからアルゴンや窒素などの不活性ガスを導入し、空洞１１３内の空気や水蒸気を不活性ガスで置換して空洞ガス排気口２５Ｂから排出することにより、空洞１１３内を不活性ガスで満たす。これにより、空洞１１３内を真空排気した場合と同様に、不要な放電が生じることを防ぐことができる。その他の構成は第１実施例と同様である。
【実施例３】
【００３６】
次に、図７を用いて、第３の実施例のプラズマ処理装置について説明する。本実施例では、空洞１１３内が誘電体部材２７で満たされている。誘電体部材２７の材料には、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）、ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）その他の樹脂、アルミナ、シリカその他のセラミックス、などを用いることができる。誘電体部材２７の底部は仕切材の役割を有する。高周波アンテナ２１は上記実施形態と同様にＵ字形であり、フィードスルーを用いることなく蓋２３に直接固定されている。このように高周波アンテナ２１が蓋２３に固定されることにより、真空容器１１に対して蓋２３を着脱する際に、高周波アンテナ２１及び高周波アンテナ２１の周囲にある誘電体部材２７も真空容器１１に対して着脱される。従って、本実施形態では高周波アンテナ２１、蓋２３及び誘電体部材２７が１組の高周波アンテナユニット２０Ｂを構成しているといえる。
第３の実施例では、空洞１１３内が誘電体部材２７で満たされていることにより、高周波アンテナ２１の近傍で不要な放電が生じることを防ぐことができる。
【００３７】
誘電体部材２７の代わりに、誘電体の粉末を空洞１１３内に充填することもできる。この場合、粉末が空洞１１３から漏出しないように空洞１１３を密閉する。
【実施例４】
【００３８】
ここまでは空洞１１３内に高周波アンテナ２１を配置した例を示したが、図８に示すように、空洞を用いることなく、外面１１１Ａと内面１１１Ｂの間の位置（アンテナ配置部１１３Ｂ）に高周波アンテナ２１を埋め込むこともできる。この場合、高周波アンテナ２１と上壁１１１を電気的に絶縁すると共に、高周波アンテナ２１の近傍で不要な放電が生じることを防ぐために、両者の間に誘電体を介挿するか、上壁１１１自体を誘電体製とする。後者の場合、上壁１１１の全体を誘電体製としてもよいが、上壁１１１のうち高周波アンテナ２１の近傍のみを誘電体製とする方がコストを抑えることができる。誘電体の材料には上述の誘電体部材２７と同様のものを用いることができる。また、上壁１１１のうち高周波アンテナ２１と真空容器の内部空間１１２の間にある部分を誘電体製とすることにより仕切材１６Ｂを構成することができる。
【実施例５】
【００３９】
図９を用いて、ここまでに示した実施例のものとは形状が異なる高周波アンテナを用いる例を示す。本実施例における高周波アンテナ４１は、図９(b)に上面図で示したように、１本の導電性パイプが仕切材１６に平行な面において渦巻状に成形されたものである。それ以外の構成は第１実施例と同様である。高周波アンテナ４１をこのような形状とすることにより、直線状やＵ字形の高周波アンテナを用いた場合よりも広い範囲に亘って磁界を形成することができる。
【実施例６】
【００４０】
ここまでは１つのアンテナ配置部（空洞）に高周波アンテナを１個のみ設けた例を示したが、１つのアンテナ配置部に高周波アンテナを２個以上設けることもできる。図１０に上面図で示した例では、第１実施例における高周波アンテナ２１が２個（第１高周波アンテナ２１Ａ、第２高周波アンテナ２１Ｂ）、空洞１１３内に設けられている。第１高周波アンテナ２１Ａと第２高周波アンテナ２１Ｂは、仕切材１６からの第１Ｕ字部２１２Ａ及び第２Ｕ字部２１２Ｂの距離が同じになり、接続部２１２Ｃが互いに平行になるように配置されている。
【実施例７】
【００４１】
図１１を用いて、本発明に係るプラズマ処理装置の第７の実施例を説明する。本実施例のプラズマ処理装置は、第１実施例のプラズマ処理装置１０において、仕切材１６の上（高周波アンテナ２１との間）にファラデーシールド５１を載置したものである。ファラデーシールド５１は金属製の上壁１１１に電気的に接続されており、該上壁１１１を介して接地されている。ファラデーシールド５１により、高周波アンテナ２１の導体とプラズマの間のセルフバイアスにより生じる直流電界を遮断し、内部空間１１２に生成されたプラズマが仕切材１６に入射することを抑制することができるため、仕切材１６の寿命を延ばすことができる。ファラデーシールド５１と高周波アンテナ２１の間には、両者の間で放電が生じることを防止するために、誘電体製の絶縁部材５２が介挿されている。
【００４２】
また、ファラデーシールド５１は下面のほぼ全体が仕切材１６に熱的に接触していると共に、端部が上壁１１１に熱的に接触している。そのため、プラズマのエネルギーを受けて加熱された仕切材１６の熱は、ファラデーシールド５１を通じて上壁１１１に放出される。これにより、仕切材１６の温度上昇が抑制されるため、熱による仕切材１６の劣化を抑制することができる。なお、更にこの効果を高めるために、冷媒によりファラデーシールド５１を冷却したり、ファラデーシールド５１とは別に冷却パイプ等の温度上昇抑制手段を設けてもよい。
【００４３】
[その他の実施例]
上記各実施例では高周波アンテナ２１の個数を８個としたが、その個数は真空容器の容量などに応じて定めることができる。真空容器の容量が比較的小さい場合には高周波アンテナ２１を１個のみ設けてもよい。また、上記実施例では高周波アンテナユニット２０を真空容器の上壁に設けたが、側壁など、上壁以外の壁に設けてもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１０…プラズマ処理装置
１１…真空容器
１１１…真空容器の上壁
１１１Ａ…真空容器の上壁の外面
１１１Ｂ…真空容器の上壁の内面
１１１Ｃ…真空容器の上壁に設けられた段
１１２…真空容器の内部空間
１１３、１１３Ａ…空洞（アンテナ配置部）
１１３Ｂ…アンテナ配置部
１２…基体保持部
１３…ガス排出口
１４…ガス導入口
１５…基体搬出入口
１６、１６Ａ、１６Ｂ…仕切材（仕切板）
２０、２０Ａ、２０Ｂ…高周波アンテナユニット
２１、４１…高周波アンテナ
２１１…給電側端部
２１Ａ…第１高周波アンテナ
２１Ｂ…第２高周波アンテナ
２１２Ａ…第１Ｕ字部
２１２Ｂ…第２Ｕ字部
２１２Ｃ…接続部
２３…蓋
２４…フィードスルー
２５、２５Ｃ…空洞真空排気口
２５Ａ…空洞不活性ガス導入口
２５Ｂ…空洞ガス排気口
２７…誘電体部材
３１…給電点
３２…給電棒
５１…ファラデーシールド
５２…絶縁部材
Ｓ…基体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年4月19日(2010.4.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
a) 真空容器と、
b) 前記真空容器の壁の内面と外面の間に設けられた空洞であるアンテナ配置部と、
c) 前記アンテナ配置部に配置された誘導結合型の高周波アンテナと、
d) 前記アンテナ配置部と前記真空容器の内部を仕切る誘電体製の仕切材と、
e) 前記空洞の前記外面側に設けられた蓋と
を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記空洞が密閉されていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記空洞内が真空であることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記空洞内が不活性ガスで満たされていることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記空洞内において、前記高周波アンテナの導体が露出するように配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記空洞内が固体の誘電体で満たされていることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記高周波アンテナが前記蓋に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記高周波アンテナが１つのアンテナ配置部内に複数設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記高周波アンテナと前記仕切材の間に接地電極が設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記高周波アンテナと前記接地電極の間に誘電体製の絶縁部材が介挿されていることを特徴とする請求項９に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記接地電極がファラデーシールドであることを特徴とする請求項９又は１０に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記接地電極を前記仕切材と接触させることにより、該仕切材の温度上昇を抑制することを特徴とする請求項１１〜１３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１３】
前記仕切材に温度上昇抑制機構が設けられていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１４】
前記仕切材の材料が酸化物、窒化物、炭化物、又はフッ化物であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１５】
前記仕切材の材料が石英、アルミナ、ジルコニア、イットリア、窒化珪素又は炭化珪素であることを特徴とする請求項１４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１６】
前記アンテナ配置部を複数備えることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
上記課題を解決するために成された本発明に係るプラズマ処理装置は、
a) 真空容器と、
b) 前記真空容器の壁の内面と外面の間に設けられた空洞であるアンテナ配置部と、
c) 前記アンテナ配置部に配置された誘導結合型の高周波アンテナと、
d) 前記アンテナ配置部と前記真空容器の内部を仕切る誘電体製の仕切材と、
e) 前記空洞の前記外面側に設けられた蓋と
を備えることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
前記空洞の前記外面側には蓋が設けられている。このような蓋を用いれば、保守点検等の際に蓋を開けることで、真空容器の壁の外面側と空洞内の間で高周波アンテナを容易に出し入れすることができる。また、前記蓋に前記高周波アンテナを取り付けることができる。これにより、蓋を着脱するだけで、更に容易に高周波アンテナを出し入れすることができる。