(57)【要約】      （修正有）【課題】被処理体に対するプラズマ処理を当該被処理体の面内で均一に行うことを可能とするプラズマ処理装置及びプラズマ処理装置の作製方法を提供する。【解決手段】プラズマ処理装置１は、アンテナ４０から処理容器１０の天板１０ｂを介して処理容器１０内にマイクロ波を放射し、プラズマを生成し、処理容器１０内のウェハＷにプラズマ処理を行うものであって、処理容器１０の天板１０ｂと対向する面に溝が形成され、アンテナ４０が処理容器１０の天板１０ｂを押さえる押さえ部材６０と、溝に配設され、押さえ部材６０とアンテナ４０により挟まれて変形し、処理容器１０の方向への押圧力を、アンテナ４０に付与する弾性部材７０と、を備え、溝は、天板１０ｂと垂直な所定の軸を中心とした同心の複数の円環状領域に、所定の軸を中心とした円弧環状または円環状に形成され、弾性部材７０は、上記複数の円環状領域の一部にのみ配設されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナから処理容器の天板を介して当該処理容器内にマイクロ波を放射し、プラズマを生成し、当該処理容器内の被処理体にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
前記処理容器の前記天板と対向する面に溝が形成され、前記アンテナを前記処理容器の天板に押さえる押さえ部材と、
前記溝に配設され、前記押さえ部材と前記アンテナにより挟まれて変形し、前記処理容器の方向への押圧力を、前記アンテナに付与する弾性部材と、を備え、
前記溝及び前記弾性部材はそれぞれ、前記天板と垂直な所定の軸を中心とした同心の複数の円環状領域に、前記所定の軸を中心とした円弧環状または円環状に設けられ、
前記弾性部材は前記複数の円環状領域の一部にのみ配設され、または、前記弾性部材の一部は他の前記弾性部材と形態が異なり、及び／もしくは、前記溝の一部は他の前記溝と深さが異なることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記弾性部材は、前記複数の円環状領域のそれぞれ円環状領域における一部分にのみ配設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】
前記押さえ部材は、平面視で半円の部材に２分割され、
前記弾性部材は、前記円環状領域であって、前記半円の中心と当該半円の頂部を含む扇状領域を除いた部分にのみ、配設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４】
前記溝は、前記円環状領域であって、前記扇状領域を除いた部分にのみ、形成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５】
前記溝は、前記円環状領域全体に形成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】
前記溝は、前記複数の円環状領域それぞれに形成され、
前記弾性部材は、前記複数の円環状領域のうちの一部の円環状領域にのみ、配設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７】
前記弾性部材は、同一の前記円環状領域内において、一の部分と他の部分とで形態が異な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８】
前記弾性部材は、一の前記円環状領域における形態が、他の前記円環状領域における形態と異な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９】
前記形態とは、材料及び／または直径であることを特徴とする請求項７または８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記弾性部材は、スパイラルスプリングであり、
前記形態とは、巻き数であることを特徴とする請求項７または８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記溝は、同一の前記円環状領域内において、一の部分と他の部分とで深さが異な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１２】
前記溝は、一の前記円環状領域における深さが、他の前記円環状領域における深さと異な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１３】
アンテナから処理容器の天板を介して当該処理容器内にマイクロ波を放射し、プラズマを生成し、当該処理容器内の被処理体にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置の製造方法であって、
前記プラズマ処理装置は、
前記処理容器の前記天板と対向する面に溝が形成され、前記アンテナを前記処理容器の天板に押さえる押さえ部材と、
前記溝に配設され、前記押さえ部材と前記アンテナにより挟まれて変形し、前記処理容器の方向への押圧力を、前記アンテナに付与する弾性部材と、を備え、
当該製造方法は、
前記押え部材に仮の前記溝を形成し、及び／または、仮の前記弾性部材を配設し、調節用の前記プラズマ処理装置を作製する工程と、
前記調節用の前記プラズマ処理装置を用いて前記被処理体に前記プラズマ処理を行う工程と
前記プラズマ処理の結果に基づいて、前記溝及び／または前記弾性部材の条件を調整する工程とを、含むことを特徴とするプラズマ処理装置の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハ等の被処理体に対しプラズマ処理を行うプラズマ処理装置及びその作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体ウェハなどの被処理体に対し、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）処理等の所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置として、マイクロ波を用いるものが知られている。マイクロ波を用いるプラズマ処理装置は、例えば、処理容器の天板側に所定の軸に沿って配置された同軸導波管と、遅波板及び複数のスロットが形成されたスロット板が上側からこの順で積層されたアンテナと、を備え、上記アンテナが誘電体からなる処理容器の天板の上部に配設されており、上記同軸導波管の下端が上記スロット板に接続されている。かかる構成のプラズマ発生機構により、マイクロ波発生器からのマイクロ波が、同軸導波管を介して、遅波板で径方向へ放射状に伝播され、スロット板のスロットから天板を透過して処理容器の内部に放射され、電界を生じさせ、プラズマを生じさせる。
【０００３】
この種のプラズマ処理装置では、処理容器内の電界分布が偏ってプラズマ処理が面内で不均一となることがある。
それに対し、特許文献１のプラズマ処理装置では、同軸導波管の外導体側から内導体側に向かって延出可能なスタブ部材が周方向に沿って例えば等間隔に６個設けられている。そして、このプラズマ処理装置では、各スタブ部材と上記内導体の外周面との距離を変更することにより、同軸導波管内における電気力線の周方向のバランスを調整し、周方向で均一なプラズマを処理容器内に発生させ、プラズマ処理の面内均一性を確保している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開２０１１−２１６０７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、プラズマ処理装置によるプラズマ処理の面内不均一性には、特許文献１に開示のスタブ部材を用いても解消できないものがある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、処理容器内の被処理体に対するプラズマ処理を当該被処理体の面内で均一に行うことが可能なプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本発明は、アンテナから処理容器の天板を介して当該処理容器内にマイクロ波を放射し、プラズマを生成し、当該処理容器内の被処理体にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、  前記処理容器の前記天板と対向する面に溝が形成され、前記アンテナを前記処理容器の天板に押さえる押さえ部材と、前記溝に配設され、前記押さえ部材と前記アンテナにより挟まれて変形し、前記処理容器の方向への押圧力を、前記アンテナに付与する弾性部材と、を備え、前記溝及び前記弾性部材はそれぞれ、前記天板と垂直な所定の軸を中心とした同心の複数の円環状領域に、前記所定の軸を中心とした円弧環状または円環状に設けられ、前記弾性部材は前記複数の円環状領域の一部にのみ配設され、または、前記弾性部材の一部は他の前記弾性部材と形態が異なり、及び／もしくは、前記溝の一部は他の前記溝と深さが異なることを特徴としている。
【０００８】
前記弾性部材は、前記複数の円環状領域のそれぞれ円環状領域における一部分にのみ配設されていてもよい。
【０００９】
前記押さえ部材は、平面視で半円の部材に２分割され、前記弾性部材は、前記円環状領域であって、前記半円の中心と当該半円の頂部を含む扇状領域を除いた部分にのみ、配設されていいてもよい。
【００１０】
前記溝は、前記円環状領域であって、前記扇状領域を除いた部分にのみ、形成されていてもよい。
【００１１】
前記溝は、前記円環状領域全体に形成されていてもよい。
【００１２】
前記溝は、前記複数の円環状領域それぞれに形成され、前記弾性部材は、前記複数の円環状領域のうちの一部の円環状領域にのみ、配設されていてもよい。
【００１３】
前記弾性部材は、同一の前記円環状領域内において、一の部分と他の部分とで形態が異なってもよい。
【００１４】
前記弾性部材は、一の前記円環状領域における形態が、他の前記円環状領域における形態と異なってもよい。
【００１５】
前記形態とは、材料及び／または直径であってもよい。
【００１６】
前記弾性部材は、スパイラルスプリングであり、前記形態とは、巻き数であってもよい。
【００１７】
前記溝は、同一の前記円環状領域内において、一の部分と他の部分とで深さが異なってもよい。
【００１８】
前記溝は、一の前記円環状領域における深さが、他の前記円環状領域における深さと異なってもよい。
【００１９】
別な観点による本発明は、アンテナから処理容器の天板を介して当該処理容器内にマイクロ波を放射し、プラズマを生成し、当該処理容器内の被処理体にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置の製造方法であって、前記プラズマ処理装置は、前記処理容器の前記天板と対向する面に溝が形成され、前記アンテナを前記処理容器の天板に押さえる押さえ部材と、前記溝に配設され、前記押さえ部材と前記アンテナにより挟まれて変形し、前記処理容器の方向への押圧力を、前記アンテナに付与する弾性部材と、を備え、当該製造方法は、前記押え部材に仮の前記溝を形成し、及び／または、仮の前記弾性部材を配設し、調節用の前記プラズマ処理装置を作製する工程と、前記調節用の前記プラズマ処理装置を用いて前記被処理体に前記プラズマ処理を行う工程と前記プラズマ処理の結果に基づいて、前記溝及び／または前記弾性部材の条件を調整する工程とを、含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、被処理体に対するプラズマ処理を当該被処理体の面内で均一に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかるプラズマ処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【図２】図１の押さえ部材の下面図である。
【図３】弾性部材が配設された押さえ部材の下面図である。
【図４】比較用のプラズマ処理装置によりウェハ上に成膜された膜のウェハ面内での膜厚分布を示す図である。
【図５】図１のプラズマ処理装置によりウェハ上に成膜された膜のウェハ面内での膜厚分布を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態にかかるプラズマ処理装置の押さえ部材の下面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係るプラズマ処理装置の押さえ部材の下面図である。
【図８】図７の押さえ部材に対して配設される弾性部材の平面図である。
【図９】図７の押さえ部材に弾性部材を配設した状態の拡大下面図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係るプラズマ処理装置の弾性部材を説明するための下面図である。
【図１１】図１０の弾性部材１３０の断面図である。
【図１２】本発明の第５の実施形態に係るプラズマ処理装置の押さえ部材の下面図である。
【図１３】図１２の押さえ部材の断面図である。
【図１４】本発明の第６の実施形態にかかるプラズマ処理装置の弾性部材の説明図である。
【図１５】図１５の弾性部材の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。以下では、プラズマ処理装置が、被処理体としての半導体ウェハの表面（上面）に対してプラズマＣＶＤ処理を行う成膜装置である場合を例にして説明する。なお、本発明はプラズマを用いて被処理体にプラズマ処理を行う装置全般に適用可能であり、プラズマＣＶＤ処理を行う成膜装置に限定されるものではない。
【００２３】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態にかかるプラズマ処理装置１の構成の概略を示す縦断面図である。
プラズマ処理装置１は、図１に示すように、処理容器１０を有している。処理容器１０は、天井面が開口した略円筒形状の容器本体１０ａと、上記開口部を塞ぐ誘電体材料からなる天板１０ｂを有し、天板１０ｂの上方には後述のアンテナ４０が配置されている。
【００２４】
また、容器本体１０ａの側面には円板状の半導体ウェハＷ（以下、ウェハＷと記載）の搬入出口１１が形成され、当該搬入出口１１にはゲートバルブ１２が設けられている。そして、処理容器１０はその内部を密閉可能に構成されている。なお、容器本体１０ａにはアルミニウム又はステンレス鋼等の金属が用いられ、容器本体１０ａは電気的に接地されている。
【００２５】
天板１０ｂは、石英、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ等の誘電体材料で形成された誘電体板であり、アンテナ４０が放射したマイクロ波を透過させる。この天板１０ｂは、処理容器１０の内部が気密に保持されるように、例えばＯリング等のシール材（図示せず）を介して、容器本体１０ａの上部に密に設けられている。天板１０ｂの中心部には、噴射口１０ｃが形成されている。
【００２６】
処理容器１０内の底部には、ウェハＷを上面に載置させる円筒形状の載置台２０が設けられている。載置台２０には、例えばＡｌＮ等が用いられる。
【００２７】
載置台２０の上面には静電チャック２１が設けられている。静電チャック２１は、絶縁材の間に電極２２が挟み込まれた構成を有している。電極２２は処理容器１０の外部に設けられた直流電源２３に接続されている。この直流電源２３により静電チャック２１の表面にクーロン力を生じさせて、ウェハＷを静電チャック２１上にすなわち載置台２０上に静電吸着することができる。
【００２８】
また、載置台２０には、コンデンサ２４を介して、ＲＦ（Radio Frequency）バイアス用の高周波電源２５が接続されていてもよい。高周波電源２５は、ウェハＷに引き込むイオンのエネルギーを制御するのに適した一定の周波数、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波を所定のパワーで出力する。
【００２９】
さらに、載置台２０の上面には、静電チャック２１上のウェハＷを囲むように環状のフォーカスリング２６が設けられている。フォーカスリング２６には例えばセラミックスあるいは石英などの絶縁性材料が用いられ、フォーカスリング２６はプラズマ処理の均一性を向上させるように作用する。
【００３０】
なお、載置台２０には、ウェハＷを下方から支持し昇降させるための昇降ピン（図示せず）が設けられている。昇降ピンは、載置台２０に形成された貫通孔（図示せず）を挿通し載置台２０の上面から突出可能になっている。
【００３１】
載置台２０の周囲において、当該載置台２０と処理容器１０の内側面との間には、環状の排気空間３０が形成されている。排気空間３０の上部には、処理容器１０内を均一に排気するため、複数の排気孔が形成された環状のバッフル板３１が設けられている。排気空間３０の底部であって、処理容器１０の底面には、排気管３２が接続されている。排気管３２の数は任意に設定でき、円周方向に複数形成されていてもよい。排気管３２は、例えば真空ポンプを備えた排気装置３３に接続されている。排気装置３３は、処理容器１０内の雰囲気を所定の真空度まで減圧することができる。
【００３２】
処理容器１０の上方には、プラズマ生成用のマイクロ波を放射・供給するアンテナ４０が設けられている。アンテナ４０は、スロット板４１、遅波板４２、冷却ジャケット（冷却板とも呼称される）４３を有し、これらが下方からこの順に積層されている。
【００３３】
スロット板４１は、処理容器１０の天板１０ｂの上面に、載置台２０と対向するように設けられている。スロット板４１には複数のスロット（図示せず）が形成されており、天板１０ｂの噴射口１０ｃと重なる位置に開口が形成されている。スロット板４１には、導電性を有する材料、たとえば銅、アルミニウム、ニッケル等が用いられる。スロット板４１は、後述の同軸導波管８０から伝播してきたマイクロ波を、上記スロットを介して天板１０ｂに照射する。
【００３４】
遅波板４２は、平面視円形状に形成されており、スロット板４１の上面に設けられている。遅波板４２には低損失誘電体材料、例えば石英、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ等が用いられ、遅波板４２はマイクロ波の波長を短縮し、また、マイクロ波を径方向に伝播する。なお、遅波板４２には、後述の同軸導波管８０の内部導体８１が貫通し、該内部導体８１と外管８２とに挟まれる略円筒状の開口部が設けられている。
【００３５】
冷却ジャケット４３は、遅波板４２の上面に、遅波板４２とスロット板４１とを覆うように設けられている。冷却ジャケット４３の内部には、例えば冷却媒体を流通させる平面視円環状の流路４３ａが複数設けられている。また、冷却ジャケット４３の上面には、ヒータ５０が設置されている。流路４３ａを流れる冷却媒体の調整と、ヒータ５０の温度調整によって、処理容器１０の天板１０ｂ、アンテナ４０のスロット板４１、遅波板４２及び冷却ジャケット４３が所定の温度に調節される。
【００３６】
ヒータ５０の上方には、当該ヒータ５０やアンテナ４０を処理容器１０の天板１０ｂに押さえる円板状の押さえ部材６０が設けられている。
押さえ部材６０の材料には、例えばステンレスが用いられ、押さえ部材６０の天板１０ｂ側の面には、溝６２（図２参照）が形成されており、該溝６２に対して弾性部材７０が配設されている。
弾性部材７０は例えばスパイラススプリングガスケットから構成される。この弾性部材７０は、押さえ部材６０とアンテナ４０により挟まれて変形し、処理容器１０の方向への押圧力を、ヒータ５０を介してアンテナ４０に付与する。
押さえ部材６０及び弾性部材７０からなる押しつけ機構により、アンテナ４０は、電界分布が処理容器１０内の所定の面内で均一となるように、当該処理容器１０の天板１０ｂに押しつけられる。
押さえ部材６０及び弾性部材７０の詳細については後述する。
【００３７】
また、アンテナ４０の中央部には、アンテナ４０にマイクロ波および反応ガスを供給する同軸導波管８０が接続されている。同軸導波管８０は、中空の略円筒状の内部導体８１と外管８２を有している。内部導体８１は、遅波板４２の開口及びスロット板４１の開口を貫通している。
【００３８】
同軸導波管８０には、導波管８３、マイクロ波を発生するマイクロ波発生装置８４が同軸導波管８０側からこの順で接続されている。マイクロ波発生装置８４は、所定周波数、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生させる。
【００３９】
かかる構成により、マイクロ波発生装置８４により発生されたマイクロ波は、導波管８３、同軸導波管８０を順次伝播し、アンテナ４０内に供給され、遅波板４２内を伝播し、スロット板４１のスロットから天板１０ｂを透過して処理容器１０内に放射される。このマイクロ波により処理容器１０内では処理ガスをプラズマ化させることができ、このプラズマによりウェハＷのプラズマ処理を行うことができる。
【００４０】
また、同軸導波管８０の内部導体８１内の空間８５は、天板１０ｂの噴射口１０ｃに連通している。さらに、内部導体８１の上端には、弁８６及びマスフローコントローラ等の流量制御部８７を介して、反応ガスの供給源８８が接続されている。供給源８８から供給されたガスは、同軸導波管８０の内部導体８１内の空間８５及び天板１０ｂの噴射口１０ｃを介して、処理容器１０内に供給される。なお、供給源８８には、成膜用の原料ガスや、Ａｒガス等のプラズマ励起用ガス、パージ用ガスがそれぞれ個別に貯留されている。
【００４１】
以上の各構成部からなるプラズマ処理装置１では、溝６２が形成された押え部材６０とアンテナ４０により挟まれて変形する弾性部材７０により、アンテナ４０は処理容器１０の天板１０ｂに押圧されており、本例では、弾性部材７０の配設位置が調整されて、ウェハＷに対するプラズマ処理をウェハＷの面内で均一に行うことが可能となっている。以下では、弾性部材７０と、該弾性部材７０が配設される溝６２とについて、図２及び図３を用いて説明する。
【００４２】
図２は、溝６２が形成された押さえ部材６０の下面図であり、図３は、溝６２に対して弾性部材７０が配設された押さえ部材６０の下面図である。
本例の押さえ部材６０は、上部に同軸導波管８０より太い構造物が設けられた同軸導波管８０（図１参照）がアンテナ４０に対し配設された状態で当該押さえ部材６０を配設可能なように、図２に示すように、平面視で半円の部材に２分割され、すなわち、２つの半円板部材６０ａ、６０ｂからなる。なお、以下では、押さえ部材６０をプラズマ処理装置１に組み込んだときに半円板部材６０ａと半円板部材６０ｂとの間の境界線が延在する方向を、押さえ部材６０の分割方向という。
【００４３】
半円板部材６０ａ、６０ｂには、同軸導波管８０が貫通する開口を構成する切り欠きが、互いに対向する部分の中央に形成されている。
また、半円板部材６０ａ、６０ｂには、天板１０ｂと垂直な所定の軸としての中心軸Ｐを中心とした同心の複数の円環状領域Ｒ１〜Ｒ４それぞれに、下面視において中心軸Ｐを中心とした半円環状の溝６２が形成されている。溝６２は、断面視において半円形状を有する。
なお、溝６２は、周方向に沿って一様な深さで形成されており、溝６２間で深さは同一である。
【００４４】
一方、弾性部材７０は、上記複数の円環状領域Ｒ１〜Ｒ４の一部にのみ配設され、具体的には、複数の円環状領域Ｒ１〜Ｒ４それぞれにおける一部分にのみ、配設されている。より具体的には、弾性部材７０は、円環状領域Ｒ１〜Ｒ４であって、半円板部材６０ａ、６０ｂが成す半円の中心と当該半円の頂部を含む扇状領域Ｒ１１の除いた部分にのみ、配設されている。扇状領域Ｒ１１は、例えば、中心軸Ｐを中心とした角度αが３６°〜７２の扇形を形成する。
なお、弾性部材７０の断面視における直径等の形態は、周方向に沿って一様であり、弾性部材７０間で形態は同一である。弾性部材７０の形態とは、上述の断面視における直径の他、例えば、材料、当該弾性部材７０を構成するスパイラルスプリングの巻き数である。
【００４５】
図４は、プラズマ処理装置１とは異なり円環状領域Ｒ１〜Ｒ４全体すなわち溝６２全体に弾性部材７０が配設されたプラズマ処理装置（以下、比較用プラズマ処理装置と記載）によりウェハＷ上に成膜された膜のウェハ面内での膜厚分布を模式的に示す図である。図５は、プラズマ処理装置１によりウェハＷ上に成膜された膜のウェハ面内での膜厚分布を模式的に示す図である。図４及び図５では、膜厚の大小が濃淡で示されており、色が薄いことは膜厚が大きいことを示し、色が濃いことは膜厚が小さいことを示す。
【００４６】
比較用プラズマ処理装置のように押さえ部材６０が中心で２分割されているプラズマ処理装置で処理した場合、図４に示すように、基板における押さえ部材６０の分割方向Ａの両端の膜厚が大きくなる。これは、押さえ部材６０の半円板部材６０ａと半円板部材６０ｂの境界部分ではアンテナ４０が処理容器１０の天板に押し付けられないために、処理容器１０内に発生するプラズマの強度が、ウェハＷの表面上で均一ではなく、押さえ部材６０の分割方向Ａの両端において大きく、プラズマの分布がウェハＷの表面上で歪んでいることに起因する。比較用プラズマ処理装置でプラズマ処理を行う場合のプラズマの歪みは、プラズマの強度を等高線で表したときに押さえ部材６０の分割方向Ａを長軸方向とする楕円形となるような楕円歪みである。このようなプラズマの楕円歪みは、特許文献１に記載されているようなスタブ部材を用いた方法では解消することができない。
【００４７】
それに対し、プラズマ処理装置１では、押さえ部材６０が中心で２分割された構造に起因してプラズマの強度が小さくなる傾向がある部分の上部に位置する上記扇状領域Ｒ１１には弾性部材７０を配設せず、扇状領域Ｒ１１以外の部分にのみ、弾性部材７０を配設している。これにより、上記扇状領域Ｒ１１すなわち押さえ部材６０の分割方向Ａと直交する方向の両端を含む領域において、弾性部材７０による押圧力を弱めている。そのため、処理容器１０内のプラズマの強度をウェハＷの表面上で均一にでき、ウェハＷに対するプラズマ処理を当該ウェハＷの面内で均一に行うことができる。したがって、プラズマ処理装置１でプラズマ処理を行った場合、図５に示すように、成膜された膜の厚さがウェハＷの周縁部において均一となる。
【００４８】
このように、プラズマ処理装置１では、処理容器１０内において、押さえ部材６０が中心で２分割された構造に起因するプラズマの楕円歪みを生じさせずに、ウェハＷの表面上でプラズマを均一に生じさせることができ、プラズマ処理をウェハＷの面内で均一に行うことができる。
【００４９】
なお、扇状領域Ｒ１１がなす扇の角度αは、例えば実際のプラズマ処理結果に基づいて、プラズマ処理が面内で均一になるように設定される。扇状領域Ｒ１１すなわち弾性部材７０が配設されない領域が成る扇の角度αが、設定された角度より小さいと、処理容器１０内に生じるプラズマの分布は押さえ部材６０の分割方向Ａを長軸方向とする楕円形に歪み、設定された角度より大きいと、上記プラズマの分布は押さえ部材６０の分割方向Ａを短軸方向とする楕円形に歪むこととなる。
【００５０】
なおまた、天板１０ｂは処理容器１０内が真空状態になったときに当該処理容器１０内の処理空間の方向に引っ張られ、下に凸の形状に変形し、その際、アンテナ４０と天板１０ｂとの間に隙間が生じる。プラズマ処理装置１は、上記隙間が小さいほど、アンテナ４０から放射されたマイクロ波が天板１０ｂを透過する透過率が大きいモード（以下、非共振モード）で動作する場合と、上記隙間でマイクロ波の共振が起こるために隙間が大きいほど上記透過率が大きくなるモード（共振モード）で動作することがある。
【００５１】
プラズマ処理装置１では、図４及び図５に示したように、半円板部材６０ａと半円板部材６０ｂとの境界領域の下方、または、弾性部材７０が配設されていない扇状領域Ｒ１１の下方に位置する領域において、すなわちアンテナ４０と天板１０ｂとの隙間が大きい領域において、膜厚が大きくなって、すなわち、マイクロ波の透過率が高くプラズマの強度が高くなっている。つまり、本例の処理レシピ及びスロット板では、プラズマ処理装置１は共振モードで動作している。
【００５２】
続いて、プラズマ処理装置１の製造方法の一例について説明する。
プラズマ処理装置１を製造する際は、まず、溝６２が形成された押さえ部材６０を作製すると共に、仮の弾性部材７０を溝６２内の所定の領域に配設し、弾性部材７０の配設条件の調節用のプラズマ処理装置１を作製する。
次に、この調節用のプラズマ処理装置１を用いて、所望の処理レシピで、ウェハＷにプラズマ処理を行い、ウェハＷ上に膜を形成する。
次いで、形成された膜の状態に基づいて、すなわち、プラズマ処理の結果に基づいて、弾性部材７０を配設する領域の条件を調整する。
そして、調整された条件に基づいて弾性部材７０を配設する。これにより、プラズマ処理装置１は完成する。
上述の一連の工程は、ユーザから所望の処理レシピの情報を取得したプラズマ処理装置１の製造業者がプラズマ処理装置の製造工場で行ってもよいし、ユーザが、プラズマ処理装置１が用いられるユーザの半導体製造工場で行っても良い。
【００５３】
なお、溝６２の扇状領域Ｒ１１に位置する部分の底部には貫通孔（図示せず）が周方向に沿って複数形成されている。該貫通孔は、弾性部材７０を溝６２に保持するための保持部材（図示せず）を固定するネジが挿通される。このように貫通孔を周方向に沿って複数形成することにより、種々の長さの弾性部材７０を溝６２に保持することができる。
【００５４】
上述のように製造することにより、プラズマ処理装置１では、押さえ部材６０が中心で２分割された構造に起因するプラズマの楕円歪みを生じさせずに、処理容器１０内のウェハＷの表面上においてプラズマを均一に生じさせることができ、プラズマ処理をウェハＷの面内で均一に行うことができる。
【００５５】
なお、処理容器１０内のプラズマの生成状態は、プラズマ処理のレシピ及びスロット板４１により異なり、言い換えると、プラズマ処理のレシピ及びスロット板４１が同じであれば、上記プラズマの生成状態は同じである。したがって、プラズマ処理のレシピ及びスロット板４１が同じであれば、調節用のプラズマ処理装置を用いて調整した弾性部材７０を配設する条件は、複数のプラズマ処理装置１に適用することができる。
【００５６】
（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態にかかるプラズマ処理装置の押さえ部材１００の下面図である。押さえ部材１００以外の構造は、第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
図６に示すように、本実施形態の押さえ部材１００は、図２の押さえ部材と同様に、２つの半円板部材１００ａ、１００ｂからなる。また、図２の押さえ部材６０では、溝６２が、扇状領域Ｒ１１を含め円環状領域Ｒ１〜Ｒ４の全体に形成され、平面視半円弧環形状を有していた。それに対し、本実施形態の押さえ部材１００では、溝１０１が、円環状領域Ｒ１〜Ｒ４それぞれにおける扇状領域Ｒ１１を除いた部分にのみ形成されている。
【００５７】
この押さえ部材１００を備えるプラズマ処理装置１においても、押さえ部材１００が中心で２分割された構造に起因するプラズマの楕円歪みを生じさせずに、ウェハＷの表面上においてプラズマを均一に生じさせることができ、プラズマ処理をウェハＷの面内で均一に行うことができる。
【００５８】
本実施形態のプラズマ処理装置１を製造する際は、仮の溝１０１が所定の領域に形成された押さえ部材６０を作製すると共に、仮の弾性部材７０を溝１０１に配設し、溝１０１の形成条件及び弾性部材７０の配設条件の調節用のプラズマ処理装置１を作製する。そして、この調節用のプラズマ処理装置１によるプラズマ処理の結果に基づいて、溝１０１の形成条件及び弾性部材７０の配設条件を調整する。
【００５９】
（第３の実施形態）
図７は、本発明の第３の実施形態に係るプラズマ処理装置の押さえ部材１１０の下面図である。図８は、押さえ部材１１０に対して配設される弾性部材１２０の平面図である。図９は、押さえ部材１１０に弾性部材１２０を配設した状態の拡大下面図である。押さえ部材１１０及び弾性部材１２０以外の構造は、第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【００６０】
図２等の例の押さえ部材６０は、２つの半円板部材６０ａ、６０ｂにより１つの円形部材が構成されていたが、本実施形態の押さえ部材１１０は、図７に示すように、１つの円形部材から構成されている。そして、本実施形態の押さえ部材１１０は、溝１１１が円環状領域Ｒ１〜Ｒ５のそれぞれに形成されており、各溝１０１は平面視円環形状を有する。
また、本実施形態では、弾性部材１２０はそれぞれ、図８に示すように円環状に形成される。また、弾性部材１２０は、図９に示すように複数の円環状領域Ｒ１〜Ｒ５のうちの一部にのみ配設され、より具体的には、円環状領域Ｒ１〜Ｒ４の溝１１１にのみ配設されている。
【００６１】
これらの押さえ部材１１０及び弾性部材１２０を有するプラズマ処理装置では、当該プラズマ処理装置が、前述の非共振モードで動作する場合、上述のように、円環状領域Ｒ１〜Ｒ４にのみ弾性部材１２０を配設することで、円環状領域Ｒ１〜Ｒ５の全てに弾性部材１２０を配設する場合に比べて、ウェハＷの周縁部におけるプラズマの強度を小さくすることができる。したがって、円環状領域Ｒ１〜Ｒ５の全てに弾性部材１２０を配設するとプラズマ処理を行ったときにウェハＷの周縁部の膜厚が大きくなるような場合において、円環状領域Ｒ１〜Ｒ４にのみ弾性部材７０を配設する本実施形態のプラズマ処理装置によれば、膜厚を面内で均一にすること、すなわち、プラズマ処理をウェハＷの面内で均一に行うことができる。
【００６２】
本実施形態のプラズマ処理装置１を製造する際は、溝１１１が形成された押さえ部材１１０を作製すると共に、仮の弾性部材１２０を全ての溝１１１に配設し、弾性部材１２０の配設条件の調節用のプラズマ処理装置１を作製する。そして、この調節用のプラズマ処理装置１によるプラズマ処理の結果に基づいて、弾性部材１２０の配設条件、すなわち、円環状領域Ｒ１〜Ｒ５のいずれに弾性部材１２０を配設するかを調整する。
【００６３】
なお、弾性部材７０を設けない円環状領域は、上述の例では１つであったが、複数であってもよい。また、弾性部材７０を設けない円環状領域は、上述の例では最外周の領域であったが、これに限られず、例えば、最内周の領域であってもよいし、最外周と最内周の間に位置する領域であってもよい。
【００６４】
（第４の実施形態）
図１０は、本発明の第４の実施形態に係るプラズマ処理装置の弾性部材１３０を説明する下面図であり、弾性部材１３０が配設された状態の押さえ部材６０を示している。図１１は、弾性部材１３０の断面図であり、図１１（Ａ）は扇状領域Ｒ１１以外の領域に位置する部分の断面図であり、図１１（Ｂ）は扇状領域Ｒ１１に位置する部分での断面図である。弾性部材１３０以外の構造は、第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【００６５】
第１の実施形態では、押さえ部材６０が２つの半円板部材６０ａ、６０ｂから構成され、弾性部材７０は、平面視において半円環より周方向に小さい円環弧形状を有し、円同心の複数の円環状領域Ｒ１〜Ｒ４それぞれの一部にのみ配設され、弾性部材７０の径等の形態は、周方向に沿って一様であり、弾性部材７０間で形態は同一である。
【００６６】
それに対し、本実施形態では、押さえ部材６０は第１の実施形態と共通であるが、弾性部材１３０は、図１０に示すように平面視半円弧環形状を有し、同心の複数の円環状領域Ｒ１〜Ｒ４それぞれの全体に配設される。そして、弾性部材１３０は、扇状領域Ｒ１１に位置する部分の断面視における直径が、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示すように、扇状領域Ｒ１１以外の領域に位置するものより、小さく形成されている。
なお、前述したように、溝６２は、周方向に沿って一様な深さで形成されており、溝６２間で深さは同一である。
【００６７】
したがって、本実施形態のプラズマ処理装置では、第１の実施形態と同様に、扇状領域Ｒ１１の下方における弾性部材１３０によるアンテナ４０への押圧力が小さくなっているため、押さえ部材６０が中心で２分割された構造に起因するプラズマの楕円歪みを生じさせずに、ウェハＷの表面上においてプラズマを均一に生じさせ、プラズマ処理をウェハＷの面内で均一に行うことができる。
【００６８】
なお、弾性部材１３０は、扇状領域Ｒ１１に位置する部分が、扇状領域Ｒ１１以外の領域に位置する部分より断面視における直径が小さく形成されることに代えて、扇状領域Ｒ１１に位置する部分が、扇状領域Ｒ１１以外の領域に位置する部分より硬度が小さい材料によって形成されていてもよい。また、上述に代えて、弾性部材１３０は、当該弾性部材１３０がスパイラルスプリングで構成される場合において、扇状領域Ｒ１１に位置する部分より扇状領域Ｒ１１以外の領域に位置する部分の巻き数を少なくしてもよい。
【００６９】
（第５の実施形態）
図１２は、本発明の第５の実施形態に係るプラズマ処理装置の押さえ部材１４０の下面図である。図１３は、押さえ部材１４０の断面図であり、図１３（Ａ）は扇状領域Ｒ１１以外の領域に位置する部分の断面図であり、図１３（Ｂ）は扇状領域Ｒ１１に位置する部分での断面図である。押さえ部材１４０及び弾性部材１５０以外の構造は、第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【００７０】
本実施形態では、図１２に示すように、第４の実施形態と同様に、押さえ部材１４０は、２つの半円板部材１４０ａ、１４０ｂから構成され、それぞれに溝１４１が形成されており、弾性部材１５０は、平面視半円弧環形状を有し、同心の複数の円環状領域Ｒ１〜Ｒ４それぞれの全体に配設される。
前述のように、第４の実施形態では、溝６２が周方向に沿って一様な深さで形成され、溝６２間で深さは同一であり、弾性部材１３０の形態が、扇状領域Ｒ１１に位置する部分と、扇状領域Ｒ１１以外の領域に位置する部分とで異なっていた。それに対し、本実施形態では、弾性部材１５０の形態が周方向に沿って一様に形成され、弾性部材１５０間で形態は同一であり、溝１４１は、図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）に示すように、扇状領域Ｒ１１に位置する部分の深さが、扇状領域Ｒ１１以外の領域に位置する部分の深さより小さくなるように形成されている。
【００７１】
したがって、本実施形態のプラズマ処理装置でも、第１の実施形態及び第４の実施形態と同様に、扇状領域Ｒ１１の下方における弾性部材１５０によるアンテナ４０への押圧力が小さくなっているため、押さえ部材１４０が中心で２分割された構造に起因するプラズマの楕円歪みを生じさせずに、ウェハＷの表面上においてプラズマを均一に生じさせ、プラズマ処理をウェハＷの面内で均一に行うことができる。
【００７２】
なお、図の例では、溝１４１は、断面視矩形状を有している。しかし、断面視における溝１４１の形状はこれに限られず、例えば、直径が弾性部材１５０より大きい半円形状であってもよいし、楕円形状であってもよい。溝１４１の形状を上述のように断面視矩形状等とすることにより、溝１４１を形成する壁面と弾性部材１５０との間の隙間を、弾性部材１５０が変形したときのための逃げとして機能させることができる。
【００７３】
（第６の実施形態）
図１４は、本発明の第６の実施形態にかかるプラズマ処理装置の弾性部材１６０、１６１の説明図であり、押さえ部材１１０に弾性部材１６０、１６１を配設した状態の拡大下面図である。図１５は、弾性部材１６０、１６１の断面図であり、図１５（Ａ）は弾性部材１６０の断面を示し、図１５（Ｂ）は弾性部材１６１の断面を示している。弾性部材１６０、１６１以外の構造は、他の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【００７４】
本実施形態のプラズマ処理装置で用いられる押さえ部材１１０は、図７等に示す第３の実施形態と同様なものであり、平面視円環形状の溝１１１が形成されている。なお、溝１１１は、周方向に沿って一様な深さで形成され、溝１１１間で深さは同一である。
第３の実施形態では、それぞれ円環状に形成された弾性部材１２０が、複数の円環状領域Ｒ１〜Ｒ５のうちの一部の円環状領域Ｒ１〜Ｒ４にのみ配設されていたが、本実施形態では、図１４に示すようにそれぞれ円環状に形成された弾性部材１６０、１６１が円環状領域Ｒ１〜Ｒ５の全てに配設されている。そして、本実施形態では、図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）に示すように、円環状領域Ｒ５に配設される弾性部材１６１の断面視における直径が、円環状領域Ｒ１〜Ｒ４に配設される弾性部材７０のものより、小さく形成されている。
【００７５】
したがって、本実施形態のプラズマ処理装置では、当該プラズマ処理装置が、前述の非共振モードで動作する場合、円環状領域Ｒ５には細径の弾性部材１６１を配設することで、円環状領域Ｒ１〜Ｒ５の全てに大径の弾性部材１６０を配設する場合に比べて、ウェハＷの周縁部におけるプラズマの強度を小さくすることができる。したがって、円環状領域Ｒ１〜Ｒ５の全てに大径の弾性部材１６０を配設するとプラズマ処理を行ったときにウェハＷの周縁部の膜厚が大きくなるような場合において、円環状領域Ｒ５に細径の弾性部材１６１を配設する本実施形態のプラズマ処理装置によれば、膜厚を面内で均一にすること、すなわち、プラズマ処理をウェハＷの面内で均一に行うことができる。
【００７６】
なお、円環状領域Ｒ５に配設される弾性部材１６１が、円環状領域Ｒ１〜Ｒ４に配設される弾性部材１６０より断面視における直径が小さく形成されることに代えて、円環状領域Ｒ５に配設される弾性部材１６１が、上記弾性部材１６０より硬度が大きい材料によって形成されていてもよい。また、上述に代えて、弾性部材１６１を弾性部材１６０より巻き数が少ないスパイラルスプリングで構成するようにしてもよい。
【００７７】
（第７の実施形態）
本実施形態では、第６の実施形態と同様に、押さえ部材が１つの円板部材から構成され、円環状の溝が形成されており、弾性部材が、円環状を有し、同心の複数の円環状領域Ｒ１〜Ｒ５（図７参照）それぞれの全体に配設される。
前述のように、第６の実施形態では、なお、溝１１１は、周方向に沿って一様な深さで形成され、溝１１１間で深さは同一であり、円環状領域Ｒ５の弾性部材の形態が、円環状領域Ｒ１〜Ｒ４の弾性部材とで異なっていた。それに対し、本実施形態では、弾性部材の形態が周方向に沿って一様に形成され、弾性部材間で形態は同一であり、円環状領域Ｒ５に形成される溝の深さが、円環状領域Ｒ１〜Ｒ４に形成される溝の深さよりも大きくなっている。
【００７８】
したがって、本実施形態のプラズマ処理装置では、当該プラズマ処理装置が、前述の非共振モードで動作する場合、円環状領域Ｒ５の溝を浅く形成することで、円環状領域Ｒ１〜Ｒ５の溝全てを深く形成する場合に比べて、ウェハＷの周縁部におけるプラズマの強度を大きくすることができる。したがって、円環状領域Ｒ１〜Ｒ５の溝全てを深く形成するとプラズマ処理を行ったときにウェハＷの周縁部の膜厚が小さくなるような場合において、円環状領域Ｒ５の溝を浅く形成する本実施形態のプラズマ処理装置によれば、膜厚を面内で均一にすること、すなわち、プラズマ処理をウェハＷの面内で均一に行うことができる。
【００７９】
なお、第４〜第７の実施形態のプラズマ処理装置を製造する際は、仮の溝が形成された押さえ部材を作製すると共に、仮の弾性部材を全ての溝に配設し、溝の形成条件及び／または弾性部材の形態の条件を調節するための調節用のプラズマ処理装置を作製する。そして、この調節用のプラズマ処理装置によるプラズマ処理の結果に基づいて、溝の形成条件及び／または弾性部材の形態の条件を調節する。
【００８０】
上述の第６及び第７の実施形態にかかる説明では、非共振モードで動作するプラズマ処理装置においてウェハＷの周縁部におけるプラズマの強度が小さくなるように、すなわち、押さえ部材の周縁部において弾性部材による押圧力が小さくなるように、溝及び弾性部材が形成されていた。しかし、この例に限られず、溝及び弾性部材は、押さえ部材の中心部において弾性部材による押圧力が小さくなるように形成されていてもよいし、押さえ部材の周縁部と中心部との間の中間部において弾性部材による押圧力が小さく又は大きくなるように形成されていてもよい。また、溝及び弾性部材は、押さえ部材の中心から周縁部に向けて弾性部材による押圧力が徐々に大きく又は小さくなるように形成されていてもよい。
【００８１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、半導体ウェハ等の被処理体に対しプラズマ処理を行うプラズマ処理装置に有用である。
【符号の説明】
【００８３】
１  プラズマ処理装置
１０  処理容器
１０ａ  容器本体
１０ｂ  天板
４０  アンテナ
４１  スロット板
４２  遅波板
４３  冷却ジャケット
６０  押さえ部材
６２  溝
７０  弾性部材
８０  同軸導波管
８３  導波管
８４  マイクロ波発生装置
１００  押さえ部材
１０１  溝
１１０  押さえ部材
１１１  溝
１２０  弾性部材
１３０  弾性部材
１４０  押さえ部材
１４１  溝
１５０  弾性部材
１６０  弾性部材
１６０、１６１  弾性部材
Ａ  分割方向
Ｒ１〜Ｒ５  円環状領域
Ｒ１１  扇状領域
【図１】
2019106323.tif 000003
【図２】
2019106323.tif 000004
【図３】
2019106323.tif 000005
【図４】
2019106323.tif 000006
【図５】
2019106323.tif 000007
【図６】
2019106323.tif 000008
【図７】
2019106323.tif 000009
【図８】
2019106323.tif 000010
【図９】
2019106323.tif 000011
【図１０】
2019106323.tif 000012
【図１１】
2019106323.tif 000013
【図１２】
2019106323.tif 000014
【図１３】
2019106323.tif 000015
【図１４】
2019106323.tif 000016
【図１５】
2019106323.tif 000017