(57)【要約】【課題】封止部材が高周波やプラズマから受けるダメージを軽減することによって、プラズマを用いた処理を行なう内部空間の真空特性を長期に渡って維持できるプラズマプロセス装置を提供する。【解決手段】プラズマプロセス装置は、プラズマを用いた処理を行なうための処理空間を規定し、取付け面２５を有するプロセスチャンバと、処理空間に面する表面３１を有し、マイクロ波を処理空間に放射するために取付け面２５と表面３１とが向い合うようにプロセスチャンバに取り付けられる誘電体窓４と、取付け面２５と表面３１との間で表面３１の周縁５３に沿って延在するＯリング１０とを備える。Ｏリング１０は、表面３１の周縁５３から距離Ｌだけ隔てた位置の表面３１の部分３１ａに接触する。誘電体窓４の内部におけるマイクロ波の波長がλである場合、距離Ｌは、０＜Ｌ≦λ／１６の関係を満たす。【選択図】        図１０
2004303958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマを用いた処理を行なうための内部空間を規定し、取付け面を有する処理室と、
前記内部空間に面する表面を有し、高周波を前記内部空間に放射するために前記取付け面と前記表面とが向い合うように前記処理室に取り付けられ、共振によって高周波の定在波が内部に形成される誘電体と、
前記取付け面と前記表面との間で前記表面の周縁に沿って延在し、前記表面の周縁から距離Ｌだけ隔てた位置の前記表面の部分に接触する封止部材とを備え、前記誘電体の内部における高周波の波長がλである場合、前記距離Ｌは、０＜Ｌ≦λ／１６の関係を満たす、プラズマプロセス装置。
【請求項２】
前記誘電体は、前記表面の周縁に短辺と長辺とを有する矩形形状に形成されており、前記封止部材は、前記短辺および前記長辺からそれぞれ距離ＬｐおよびＬｑだけ隔てた位置の前記表面の部分に接触しており、前記誘電体の内部における前記短辺方向および前記長辺方向の高周波の波長がそれぞれλｐおよびλｑである場合、前記距離ＬｐおよびＬｑは、０＜Ｌｐ≦λｑ／１６および０＜Ｌｑ≦λｐ／１６の関係を満たす、請求項１に記載のプラズマプロセス装置。
【請求項３】
前記処理室および前記誘電体のいずれか一方は、前記取付け面または前記表面に形成され、前記封止部材が設けられる溝部をさらに有し、前記溝部は、前記封止部材が延在する方向に垂直な方向において所定の幅で形成された第１の部分と、前記第１の部分が形成された所定の幅よりも大きい幅で形成された第２の部分とを含む、請求項１または２に記載のプラズマプロセス装置。
【請求項４】
プラズマを用いた処理を行なうための内部空間を規定し、取付け面を有する処理室と、
前記内部空間に面する表面を有し、高周波を前記内部空間に放射するために前記取付け面と前記表面とが向い合うように前記処理室に取り付けられ、共振によって高周波の定在波が内部に形成される誘電体と、
前記取付け面と前記表面との間で前記表面の周縁に沿って延在する封止部材とを備え、
前記処理室および前記誘電体のいずれか一方は、前記取付け面または前記表面に形成され、前記封止部材が設けられる溝部をさらに有し、
前記溝部は、前記封止部材が延在する方向に垂直な方向において所定の幅で形成された第１の部分と、前記第１の部分が形成された所定の幅よりも大きい幅で形成された第２の部分とを含み、前記第２の部分は、前記誘電体の内部において定在波の節が形成される位置の直下に位置決めされている、プラズマプロセス装置。
【請求項５】
前記溝部は、前記封止部材が延在する方向に垂直な方向における前記第１の部分の中心と前記表面の周縁との間に、前記封止部材が延在する方向に垂直な方向における前記第２の部分の中心が位置するように形成されている、請求項３または４に記載のプラズマプロセス装置。
【請求項６】
高周波としてマイクロ波が用いられている、請求項１から５のいずれか１項に記載のプラズマプロセス装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一般的には、プラズマプロセス装置に関し、より特定的には、半導体や液晶表示素子などの製造において、高周波によって励起するプラズマを利用したエッチング処理装置または成膜処理装置などのプラズマプロセス装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高周波を用いたプラズマ処理技術によれば、高いプラズマ密度を得ることができ、イオンエネルギーを制御し易いことが知られている。このため、プラズマ処理技術は、半導体やＴＦＴ（ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）液晶基板の製造プロセスにおいて広く用いられている。また近年、半導体やＴＦＴ液晶基板の需要の拡大および処理基板の大型化などに伴い、プラズマ処理における生産効率の向上や大型基板をプラズマ処理する技術の向上が一層必要となっている。
【０００３】
図１１は、マイクロ波プラズマ源を用いた従来のプラズマプロセス装置を示す断面図である。図１１を参照して、プラズマプロセス装置２００は、プラズマ処理を行なうための処理空間２０６を規定するプロセスチャンバ本体２０１ａおよびチャンバ蓋２０１ｂと、チャンバ蓋２０１ｂに取り付けられた誘電体窓２０４と、誘電体窓２０４上に設けられたスロット板２１１と、スロット板２１１上に設けられた導波管２０３と、導波管２０３上の中央部に接続された導波管２１２とを備える。
【０００４】
プロセスチャンバ本体２０１ａには、処理空間２０６を真空封止するためのＯリング２０９を介してチャンバ蓋２０１ｂが設けられている。処理空間２０６の所定の位置には、処理空間２０６においてプラズマ処理を受ける被処理基板２０８が載置されている。チャンバ蓋２０１ｂには、矩形形状の断面を有する凹部２２３と、凹部２２３から処理空間２０６に達する孔２２１とが形成されている。凹部２２３から孔２２１に連なる平面であって、凹部２２３の底面に相当する平面は、取付け面２２５を構成している。取付け面２２５にはＯリング溝２２７が形成されている。Ｏリング溝２２７にはＯリング２１０が設けられている。
【０００５】
凹部２２３および孔２２１には、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）などの誘電体で形成された矩形形状の誘電体窓２０４が埋設されている。チャンバ蓋２０１ｂ上には、内部に開口部２０３ｂが形成された導波管２０３が設けられている。導波管２０３上には、開口部２０３ｂに連通し、図示しないマイクロ波発振器に接続される導波管２１２が設けられている。誘電体窓２０４と導波管２０３との間には、金属製のスロット板２１１が設けられている。スロット板２１１には、開口部２０３ｂの下方に位置して、スリット状のスロット２１１ａが複数形成されている。
【０００６】
プロセスチャンバ本体２０１ａの底面側に接続された図示しない真空ポンプを稼働させることによって、処理空間２０６を真空状態とする。一方、図示しないマイクロ波発振器において生成されたマイクロ波は、導波管２１２を介して導波管２０３の開口部２０３ｂへと伝播する。さらにマイクロ波は、スロット板２１１のスロット２１１ａを通過し、誘電体窓２０４を介して処理空間２０６へと導入される。
【０００７】
そのマイクロ波が処理空間２０６に導入されている処理ガスを励起することによって、処理空間２０６にプラズマが生成される。このプラズマによって被処理基板２０８にプラズマ処理が行なわれる。
【０００８】
図１２は、図１１中のチャンバ蓋に形成された取付け面の詳細を示す斜視図である。図１３は、図１２中のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線上に沿った断面図である。図１４は、図１２中のＸＩＶ−ＸＩＶ線上に沿った断面図である。図１２を参照して、図１１中に示すＯリング２１０が省略されてＯリング溝２２７の形状が描かれている。
【０００９】
図１２および図１３を参照して、取付け面２２５には、取付け面２２５の周縁に沿って帯状に延在するＯリング溝２２７が形成されている。Ｏリング溝２２７は、アリ溝（溝の深さが深くなるに従って溝幅が大きくなるように形成された溝）形状に形成されている。このような形状にＯリング溝２２７を形成することによって、Ｏリング２１０がＯリング溝２２７から外れ難い構造を実現することができる。
【００１０】
図１２および図１４を参照して、Ｏリング溝２２７の一部には、エントリーポイント２５０が形成されている。エントリーポイント２５０には、Ｏリング溝２２７の溝幅よりも大きい直径を有する円筒状の開口がＯリング溝２２７に重なるように形成されている。
【００１１】
Ｏリング２１０は消耗品であるため定期的に交換しなければならない。Ｏリング２１０の交換時には古くなったＯリング２１０をＯリング溝２２７から取り出す必要がある。しかし、Ｏリング溝２２７はアリ溝となっているため、古くなったＯリング２１０を容易に取り外すことができない。そこで、Ｏリング溝２２７の一部に形成されたエントリーポイント２５０に棒状の治具を挿入することによって、Ｏリング２１０を容易に取り外すことができる。
【００１２】
また、別の先行技術として、真空封止に使用されるシールの劣化を防止することを目的としたプラズマ処理装置が、特開平７−１０６３０１号公報に開示されている（特許文献１）。さらに、耐熱性誘電体板に接触して設けられたＯリングを備えるマイクロ波プラズマ装置が、実開平４−１１７４３７号公報に開示されている（特許文献２）。
【００１３】
【特許文献１】
特開平７−１０６３０１号公報
【００１４】
【特許文献２】
実開平４−１１７４３７号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
このように構成されたプラズマプロセス装置２００において、処理空間２０６にはマイクロ波が導入されている。この場合、Ｏリング２１０が高周波やプラズマから受けるダメージの度合いは、取付け面２２５においてＯリング溝２２７およびエントリーポイント２５０が形成される位置、ならびにＯリング溝２２７においてエントリーポイント２５０が形成される位置によって異なってくる。
【００１６】
しかし、プラズマプロセス装置２００では、Ｏリング２１０が受けるダメージを考慮することなく、Ｏリング溝２２７およびエントリーポイント２５０が形成されている。このため、処理空間２０６に導入されるマイクロ波やマイクロ波により励起されたプラズマからＯリング２１０が著しいダメージを受け、場合によっては処理空間２０６を真空に維持できないという問題が発生する。
【００１７】
また、このような問題は、Ｏリング２１０に対応するＯリングを、特許文献１に開示されたプラズマ処理装置または特許文献２に開示されたマイクロ波プラズマ装置に設けた場合にも発生する。
【００１８】
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、封止部材が高周波やプラズマから受けるダメージを軽減することによって、プラズマを用いた処理を行なう内部空間の真空特性を長期に渡って維持できるプラズマプロセス装置を提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
この発明の１つの局面に従ったプラズマプロセス装置は、プラズマを用いた処理を行なうための内部空間を規定し、取付け面を有する処理室と、内部空間に面する表面を有し、高周波を内部空間に放射するために取付け面と表面とが向い合うように処理室に取り付けられる誘電体と、取付け面と表面との間で表面の周縁に沿って延在する封止部材とを備える。封止部材は、表面の周縁から距離Ｌだけ隔てた位置の表面の部分に接触する。誘電体の内部には、共振によって高周波の定在波が形成される。誘電体の内部における高周波の波長がλである場合、距離Ｌは、０＜Ｌ≦λ／１６の関係を満たす。
【００２０】
このように構成されたプラズマプロセス装置によれば、誘電体の内部には定在波が形成されるため、誘電体の位置によって高周波の電界強度が異なっている。つまり、定在波の腹が形成される位置では高周波の電界強度が極大となり、定在波の節が形成される位置では高周波の電界強度が極小となる。この定在波の腹と節とは、所定の間隔（誘電体の内部における高周波の波長λの１／４の間隔）で現れる。一方、電界の固定端となる誘電体の周縁では、定在波の節が必ず形成される。したがって、誘電体の周縁から距離λ／４だけ隔てた位置には、定在波の腹が形成されており、電界強度が極大となっている。
【００２１】
また、プラズマはマイクロ波の電界強度の強い位置で着火し全体に広がるため、マイクロ波の電界強度に準じた分布を有する。したがって、誘電体の電界強度が強い位置には密度の高いプラズマが存在することになる。
【００２２】
本発明では、０＜Ｌ≦λ／１６の関係を満たす距離Ｌだけ隔てた位置の表面の部分に接触するように封止部材が設けられている。このため、誘電体の表面と封止部材とを確実に接触させるとともに、定在波の節が形成され、高周波の電界強度が極小となる誘電体の周縁により近い表面の部分に封止部材を接触させることができる。これにより、封止部材が高周波やプラズマから受けるダメージを軽減することができ、処理空間の真空特性を長期に渡って維持することができる。
【００２３】
また好ましくは、誘電体は、表面の周縁に短辺と長辺とを有する矩形形状に形成されている。封止部材は、短辺および長辺からそれぞれ距離ＬｐおよびＬｑだけ隔てた位置の表面の部分に接触している。誘電体の内部における短辺方向および長辺方向の高周波の波長がそれぞれλｐおよびλｑである場合、距離ＬｐおよびＬｑは、０＜Ｌｐ≦λｑ／１６および０＜Ｌｑ≦λｐ／１６の関係を満たす。短辺方向の高周波の波長とは、短辺が延在する方向における高周波の波長を意味するものとする。同様に、長辺方向の高周波の波長とは、長辺が延在する方向における高周波の波長を意味するものとする。
【００２４】
このように構成されたプラズマプロセス装置によれば、誘電体が短辺と長辺とを有する矩形形状に形成されている場合、短辺方向と長辺方向とでは高周波の波長が異なる。したがって、短辺および長辺からそれぞれ所定の距離だけ隔てた位置の表面の部分に接触するように封止部材を設けることによって、上述の効果を奏することができる。
【００２５】
また好ましくは、処理室および誘電体のいずれか一方は、取付け面または表面に形成され、封止部材が設けられる溝部をさらに有する。溝部は、封止部材が延在する方向に垂直な方向において所定の幅で形成された第１の部分と、第１の部分が形成された所定の幅よりも大きい幅で形成された第２の部分とを含む。このように構成されたプラズマプロセス装置によれば、封止部材を確実に所定の位置に保持するために溝部が設けられている。また、封止部材のメンテナンス時において、溝部に設けられた封止部材をスムーズに取り外すことができるように第２の部分が設けられている。
【００２６】
この発明の別の局面に従ったプラズマプロセス装置は、プラズマを用いた処理を行なうための内部空間を規定し、取付け面を有する処理室と、内部空間に面する表面を有し、高周波を内部空間に放射するために取付け面と表面とが向い合うように処理室に取り付けられる誘電体と、取付け面と表面との間で表面の周縁に沿って延在する封止部材とを備える。誘電体の内部には、共振によって高周波の定在波が形成される。処理室および誘電体のいずれか一方は、取付け面または表面に形成され、封止部材が設けられる溝部をさらに有する。溝部は、封止部材が延在する方向に垂直な方向において所定の幅で形成された第１の部分と、第１の部分が形成された所定の幅よりも大きい幅で形成された第２の部分とを含む。第２の部分は、誘電体の内部において定在波の節が形成される位置の直下に位置決めされている。
【００２７】
このように構成されたプラズマプロセス装置によれば、誘電体の内部には定在波が形成されるため、誘電体の位置によって高周波の電界強度が異なっている。つまり、定在波の腹が形成される位置では高周波の電界強度が極大となり、定在波の節が形成される位置では高周波の電界強度が極小となる。一方、封止部材のメンテナンス時において溝部に設けられた封止部材をスムーズに取り外すことができるように、溝部には第２の部分が設けられている。
【００２８】
本発明では、第２の部分が、誘電体の内部において定在波の節が形成され、高周波の電界強度が極小となる位置の直下に位置決めされている。このため、第２の部分が第１の部分よりも大きい幅で形成されており、第２の部分に位置する封止部材が溝部から広く露出した状態となっているにもかかわらず、第２の部分に位置する封止部材が高周波やプラズマから大きいダメージを受けることを防止できる。これにより、処理空間の真空特性を長期に渡って維持することができる。
【００２９】
また好ましくは、溝部は、封止部材が延在する方向に垂直な方向における第１の部分の中心と表面の周縁との間に、封止部材が延在する方向に垂直な方向における第２の部分の中心が位置するように形成されている。このように構成されたプラズマプロセス装置によれば、溝部に対して表面の周縁が位置する側とは反対側には、真空封止され、プラズマが生成される内部空間が存在する。本発明では、第２の部分が表面の周縁側に寄って形成されているため、内部空間側において第２の部分と封止部材との間に空隙が形成され、この空隙において放電が発生するということがない。これにより、第２の部分に位置する封止部材が高周波やプラズマから受けるダメージを軽減することができる。
【００３０】
また好ましくは、上述のいずれかのプラズマプロセス装置では、高周波としてマイクロ波が用いられている。このように構成されたプラズマプロセス装置では、特に周波数が高いマイクロ波を高周波として用いた場合においても、上述の効果を奏することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００３２】
図１は、この発明の実施の形態におけるプラズマプロセス装置を示す断面図である。図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線上に沿った断面図である。
【００３３】
図１および図２を参照して、プラズマプロセス装置１００は、処理空間６を規定するプロセスチャンバ１と、プロセスチャンバ１に取り付けられた誘電体窓４と、誘電体窓４の上方においてプロセスチャンバ１に取り付けられた導波管３と、誘電体窓４と導波管３との間に設けられたスロット板１１と、導波管３上に設けられた導波管１２とを備える。
【００３４】
プロセスチャンバ１は、プロセスチャンバ本体１ａおよびチャンバ蓋１ｂとから構成されている。プロセスチャンバ本体１ａは頂面側が開口しており、その開口した部分をチャンバ蓋１ｂが覆っている。チャンバ蓋１ｂに接触するプロセスチャンバ本体１ａの表面には、帯状に延在するＯリング溝２９が形成されている。Ｏリング溝２９にはＯリング９が設けられており、これにより、プロセスチャンバ本体１ａおよびチャンバ蓋１ｂの間が封止されている。
【００３５】
プロセスチャンバ本体１ａおよびチャンバ蓋１ｂによって、プラズマ処理を行なうための処理空間６が規定されている。処理空間６には、載置面７ａを有する基板ホルダ７が設けられている。載置面７ａには、処理空間６においてプラズマ処理が行なわれる被処理基板８がチャンバ蓋１ｂに向い合うように載置されている。チャンバ蓋１ｂには、処理空間６に達する処理ガス供給管１３が設けられている。処理空間６は、プロセスチャンバ本体１ａの底面側において、図示しない真空ポンプに接続されている。
【００３６】
チャンバ蓋１ｂの頂面側には、矩形形状の凹部２３が複数箇所に形成されている。チャンバ蓋１ｂには、凹部２３から処理空間６に達し、凹部２３よりも小さいサイズの矩形形状に開口された孔２１が形成されている。凹部２３から孔２１に連なる平面であって、凹部２３の底面に相当する平面によって、取付け面２５が構成されている。取付け面２５には、取付け面２５の周縁に沿って帯状に延在するＯリング溝２７が形成されている。Ｏリング溝２７には、Ｏリング１０が設けられている。
【００３７】
凹部２３および孔２１には、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）などの誘電体で形成された誘電体窓４が埋設されている。誘電体窓４は、凹部２３および孔２１に嵌め合わされるように段差のある矩形形状に形成されている。その段差部分は、誘電体窓４の表面３１を構成しており、表面３１とチャンバ蓋１ｂの取付け面２５とが向い合っている。Ｏリング溝２７に設けられたＯリング１０が誘電体窓４の表面３１に接触することによって、誘電体窓４とチャンバ蓋１ｂとの間が封止されている。誘電体窓４は、誘電体窓４の頂面とチャンバ蓋１ｂの頂面とが、ほぼ同一平面上に延在するように形成されている。
【００３８】
誘電体窓４上には、誘電体窓４の頂面の一部を覆うスロット板１１が設けられている。スロット板１１の表面には、スロット１１ａが複数形成されている。チャンバ蓋１ｂの頂面上には、スロット板１１を覆うように導波管３が設けられている。導波管３の内部には、環状に延在する保温流路３ａと、スロット１１ａに面する開口部３ｂとが形成されている。保温流路３ａに冷却用媒質が流されることによって、導波管３およびその周辺部が一定温度に保たれる。導波管３には、開口部３ｂに連通する導波管１２が接続されている。導波管１２は、図示しないマイクロ波発振器に接続されている。
【００３９】
プロセスチャンバ本体１ａおよびチャンバ蓋１ｂの間はＯリング９によって、チャンバ蓋１ｂおよび誘電体窓４の間はＯリング１０によって封止されている。したがって、図示しない真空ポンプを駆動させることによって、処理空間６は真空状態に保持される。一方、図示しないマイクロ波発振器では、たとえば周波数２．４５（ＧＨｚ）のマイクロ波が生成される。マイクロ波は、導波管１２を介して導波管３の開口部３ｂへと導入される。マイクロ波は、スロット板１１のスロット１１ａを通過し、誘電体窓４から処理空間６に向けて放射される。
【００４０】
処理空間６には、処理ガス供給管１３から処理ガスが導入されている。処理空間６に向けて放射されたマイクロ波がその処理ガスを励起することによってプラズマが生成される。このプラズマによって被処理基板８にプラズマ処理が行なわれる。
【００４１】
図３は、図１中のスロット板の具体例を示す斜視図である。図３を参照して、スロット板１１には、スリット状に開口されたスロット１１ａが４箇所に形成されている。スロット１１ａの形状、またはスロット１１ａを形成する位置を変更することによって、処理空間６におけるマイクロ波の放射分布を調整することができる。
【００４２】
図４は、図３中のスロット板を用いた場合において、誘電体の内部におけるマイクロ波の電界強度を示す斜視図である。図４を参照して、スロット板１１のスロット１１ａを通過したマイクロ波によって、誘電体窓４の内部にはマイクロ波の定在波が形成される。図中に示す略円形は、マイクロ波の電界強度を表わす等高線であり、略円形の中心ほど電界強度が強いことを示している。また、誘電体窓４の内部において定在波の腹が形成され、電界強度が極大となる位置４ａと、誘電体窓４の内部において定在波の節が形成され、電界強度が極小となる位置４ｂとが示されている。電界強度が極大となる位置４ａは、４行１列に形成されており、電界強度が極小となる位置４ｂは、５行２列に形成されている。
【００４３】
誘電体窓４は、周縁に短辺４ｍと長辺４ｎとを有する矩形形状に形成されている。短辺４ｍの長さＸと長辺４ｎの長さＹとは異なっている。このため、短辺４ｍ方向のマイクロ波の波長（短辺４ｍが延在する方向（図中の矢印４２に示す方向）のマイクロ波の波長）λｐと、長辺４ｎ方向のマイクロ波の波長（長辺４ｎが延在する方向（図中の矢印４１に示す方向）のマイクロ波の波長）λｑとが異なってマイクロ波の定在波が形成されている。
【００４４】
誘電体窓４の周縁には、定在波の節が必ず形成される。定在波の腹と節とは、誘電体窓４の内部におけるマイクロ波の波長λの１／４の間隔で現れる。このため、短辺４ｍからλｑ／４だけ隔てた位置、および長辺４ｎからλｐ／４だけ隔てた位置には、電界強度が極大となるマイクロ波の腹が形成されている。
【００４５】
図５は、図１中のスロット板の別の具体例を示す斜視図である。図５を参照して、スロット板１１には、スリット状に開口されたスロット１１ａが６箇所に形成されている。
【００４６】
図６は、図５中のスロット板を用いた場合において、誘電体の内部におけるマイクロ波の電界強度を示す斜視図である。図６を参照して、図中の略円形については、図４中の略円形の説明と同様に理解するものとする。電界強度が極大となる位置４ａは、６行１列に形成されており、電界強度が極小となる位置４ｂは、７行２列に形成されている。
【００４７】
なお、図４および図６を用いて説明したマイクロ波の電界強度分布は一例であり、導波管３および誘電体窓４の形状、スロット１１ａの形状、ならびにスロット１１ａを形成する位置などによって変化する。これらをパラメータとしてコンピューターシミュレーションを行なうことによって、誘電体窓４の内部におけるマイクロ波の電界強度分布を求めることができる。
【００４８】
図７は、図１中のチャンバ蓋に形成された取付け面の詳細を示す斜視図である。図８は、図７中のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線上に沿った断面図である。図９は、図７中のＩＸ−ＩＸ線上に沿った断面図である。図７を参照して、図１中に示すＯリング１０が省略されてＯリング溝２７の形状が描かれている。
【００４９】
図７を参照して、取付け面２５には、取付け面２５の周縁に沿ってＯリング溝２７が形成されている。Ｏリング溝２７は、アリ溝形状に形成されている主要部２７ｍと、主要部２７ｍの一部に形成されたエントリーポイント２７ｎとから構成されている。
【００５０】
図７および図８を参照して、アリ溝形状とは、溝の深さが深くなるに従って溝幅が大きくなるように形成された溝のことをいう。つまり、Ｏリング溝２７の主要部２７ｍは、取付け面２５から溝の底面に向かうに従って、溝幅（Ｏリング溝２７が延在する方向に垂直な方向における溝の幅）が大きくなるように形成されている。Ｏリング溝２７の主要部２７ｍは、中心線５１に対して対称形状となるように形成されている。
【００５１】
Ｏリング溝２７にはＯリング１０が設けられる。このため、Ｏリング１０は誘電体窓４の周縁５３に沿って延在する。また、Ｏリング１０は弾性を有するため、Ｏリング１０の形状がＯリング溝２７のアリ溝形状に倣う。これにより、Ｏリング１０がＯリング溝２７から外れ難くなるため、Ｏリング１０がＯリング溝２７に一度挿入されるとＯリング溝２７から落ちることがない。
【００５２】
Ｏリング溝２７に設けられたＯリング１０が、誘電体窓４の表面３１と取付け面２５の表面（Ｏリング溝２７の表面）との間で押圧されることによって、誘電体窓４およびチャンバ蓋１ｂとの間の封止が確実に行なわれている。
【００５３】
図７および図９を参照して、Ｏリング溝２７には、Ｏリング１０のメンテナンス時に使用されるエントリーポイント２７ｎが形成されている。エントリーポイント２７ｎでは、アリ溝形状に形成された主要部２７ｍの側壁であって、取付け面２５の周縁側に位置する側壁が弧状に後退した形状に形成されている。また、エントリーポイント２７ｎの底面は、Ｏリング溝２７の底面と平行な平面上であって、Ｏリング溝２７の底面よりも高い位置に形成されている。溝幅方向におけるエントリーポイント２７ｎの中心線５２を想定した場合、主要部２７ｍの中心線５１と誘電体窓４の周縁５３との間に中心線５２が位置するようにエントリーポイント２７ｎが形成されている。
【００５４】
エントリーポイント２７ｎは、誘電体窓４の内部において定在波の節が形成される位置の直下に設けられている。たとえば、誘電体窓４が図４中に示すような矩形形状を有する場合、エントリーポイント２７ｎは、誘電体窓４の位置４ｂ（図４を参照のこと）の直下に位置するように設けられている。
【００５５】
主要部２７ｍの中心線５１に対して処理空間６が位置する側は真空状態となっており、その反対側は大気に開放された状態となっている。したがって、エントリーポイント２７ｎは、大気側にシフトして形成されている。このため、真空側ではＯリング１０がＯリング溝２７の側壁に密着しているが、大気側ではＯリング１０とＯリング溝２７の側壁との間に空隙が形成されている状態となる。これにより、真空側に空隙が形成されて、その空隙で放電が発生するという事態を回避することができる。また、大気側に形成された空隙を利用することによって、Ｏリング溝２７からＯリング１０を容易に取り外すことができる。
【００５６】
図１０は、図１中のチャンバ蓋に形成されたＯリング溝付近の詳細を示す断面図である。図１０を参照して、Ｏリング溝２７に設けられたＯリング１０は、誘電体窓４の表面３１の部分３１ａに接触している。表面３１の部分３１ａは、誘電体窓４の周縁５３から距離Ｌだけ隔てている。誘電体窓４の内部におけるマイクロ波の波長がλである場合、距離Ｌは、０＜Ｌ≦λ／１６の関係を満たしている。
【００５７】
以下において具体的な誘電体窓４の形状を想定し、Ｏリング１０が設けられる位置について説明を続ける。
【００５８】
図４を参照して、誘電体窓４が短辺４ｍおよび長辺４ｎを有する矩形形状に形成されている場合、Ｏリング１０は、短辺４ｍおよび長辺４ｎからそれぞれ距離ＬｐおよびＬｑだけ隔てた位置に接触するように設けられている。誘電体窓４の内部における短辺４ｍ方向および長辺４ｎ方向のマイクロ波の波長λｐおよびλｑを用いると、距離ＬｐおよびＬｑは、０＜Ｌｐ≦λｑ／１６および０＜Ｌｑ≦λｐ／１６の関係を満たしている。
【００５９】
たとえば、誘電体窓４がアルミナによって形成されており、５０ｍｍ（短辺４ｍの長さＸ）×１９０ｍｍ（長辺４ｎの長さＹ）×１５ｍｍ（厚み）の大きさを有する場合、短辺４ｍ方向のマイクロ波の波長λｐは１００ｍｍとなり、長辺４ｎ方向のマイクロ波の波長λｑは９５ｍｍとなる。したがって、短辺４ｍから０＜Ｌｐ≦５．９ｍｍの関係を満たす距離Ｌｐだけ隔てた表面３１の部分に接触するようにＯリング１０を設ける。また、長辺４ｎから０＜Ｌｑ≦６．３ｍｍの関係を満たす距離Ｌｑだけ隔てた表面３１の部分に接触するようにＯリング１０を設ける。
【００６０】
この発明の実施の形態に従ったプラズマプロセス装置１００は、プラズマを用いた処理を行なうための内部空間としての処理空間６を規定し、取付け面２５を有する処理室としてのプロセスチャンバ１と、処理空間６に面する表面３１を有し、高周波としてのマイクロ波を処理空間６に放射するために取付け面２５と表面３１とが向い合うようにプロセスチャンバ１に取り付けられる誘電体としての誘電体窓４と、取付け面２５と表面３１との間で表面３１の周縁５３に沿って延在する封止部材としてのＯリング１０とを備える。Ｏリング１０は、表面３１の周縁５３から距離Ｌだけ隔てた位置の表面３１の部分３１ａに接触する。誘電体窓４の内部には、共振によってマイクロ波の定在波が形成される。誘電体窓４の内部におけるマイクロ波の波長がλである場合、距離Ｌは、０＜Ｌ≦λ／１６の関係を満たす。
【００６１】
誘電体窓４は、表面３１の周縁に短辺４ｍと長辺４ｎとを有する矩形形状に形成されている。Ｏリング１０は、短辺４ｍおよび長辺４ｎからそれぞれ距離ＬｐおよびＬｑだけ隔てた位置の表面３１の部分に接触している。誘電体窓４の内部における短辺４ｍ方向および長辺４ｎ方向のマイクロ波の波長がそれぞれλｐおよびλｑである場合、距離ＬｐおよびＬｑは、０＜Ｌｐ≦λｑ／１６および０＜Ｌｑ≦λｐ／１６の関係を満たす。
【００６２】
プロセスチャンバ１および誘電体窓４のいずれか一方は、取付け面２５または表面３１に形成され、Ｏリング１０が設けられる溝部としてのＯリング溝２７をさらに有する。Ｏリング溝２７は、Ｏリング１０が延在する方向に垂直な方向において所定の幅で形成された第１の部分としての主要部２７ｍと、主要部２７ｍが形成された所定の幅よりも大きい幅で形成された第２の部分としてのエントリーポイント２７ｎとを含む。
【００６３】
プラズマプロセス装置１００は、プラズマを用いた処理を行なうための処理空間６を規定し、取付け面２５を有するプロセスチャンバ１と、処理空間６に面する表面３１を有し、マイクロ波を処理空間６に放射するために取付け面２５と表面３１とが向い合うようにプロセスチャンバ１に取り付けられる誘電体窓４と、取付け面２５と表面３１との間で表面３１の周縁に沿って延在するＯリング１０とを備える。誘電体窓４の内部には、共振によってマイクロ波の定在波が形成される。プロセスチャンバ１および誘電体窓４のいずれか一方は、取付け面２５または表面３１に形成され、Ｏリング１０が設けられるＯリング溝２７をさらに有する。Ｏリング溝２７は、Ｏリング１０が延在する方向に垂直な方向において所定の幅で形成された主要部２７ｍと、主要部２７ｍが形成された所定の幅よりも大きい幅で形成されたエントリーポイント２７ｎとを含む。エントリーポイント２７ｎは、誘電体窓４の内部において定在波の節が形成される位置の直下に位置決めされている。
【００６４】
Ｏリング溝２７は、Ｏリング１０が延在する方向に垂直な方向における主要部２７ｍの中心としての中心線５１と表面３１の周縁５３との間に、Ｏリング１０が延在する方向に垂直な方向におけるエントリーポイント２７ｎの中心としての中心線５２が位置するように形成されている。
【００６５】
このように構成されたプラズマプロセス装置１００によれば、周縁からの距離が所定の範囲にある誘電体窓４の表面３１の部分に接触するようにＯリング１０が設けられている。このため、誘電体窓４の内部において定在波の節が形成され、マイクロ波の電界強度が極小となる表面３１の周縁により近い位置にＯリング１０を接触させることができる。たとえば、表面３１の周縁からλ／４だけ隔てた位置であり、定在波の腹が形成される位置と比較した場合に、表面３１の周縁からλ／１６だけ隔てた位置では、マイクロ波の電界強度が０．３８倍となる。したがって、Ｏリング１０がマイクロ波やプラズマから受けるダメージを低減させることができる。
【００６６】
また、エントリーポイント２７ｎは、誘電体窓４の内部において定在波の節が形成される位置の直下に設けられている。エントリーポイント２７ｎでは、Ｏリング１０がＯリング溝２７から大きく露出した状態で設けられる。しかし、マイクロ波の電界強度は定在波の節において極小となるため、マイクロ波やプラズマがＯリング溝２７から露出した状態のＯリング１０に深刻なダメージを与えることを防止できる。
【００６７】
なお、本実施の形態では、高周波としてマイクロ波を用いた場合について説明した。マイクロ波によってプラズマを励起した場合、そのプラズマは低電子温度で高密度となるためプラズマ処理に適している。しかし、一般に広く用いられている１３．５６（ＭＨｚ）の高周波（ＲＦ）においても問題なく本発明を適用することができる。
【００６８】
また、本実施の形態では、Ｏリング溝２７をチャンバ蓋１ｂの取付け面２５に設けたが、Ｏリング溝２７を誘電体窓４の表面３１に設けた場合にも同様の効果を奏することができる。
【００６９】
さらに、本実施の形態では、プラズマプロセス装置１００をエッチング装置に適用する場合を想定して装置の説明を行なったが、何らこれに限るものではなく、たとえばＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置として適用し得ることは言うまでもない。また、真空封止された装置だけでなく、減圧または加圧された装置や、常圧であっても大気とは異なる組成のガスが封入された装置など気密性を要する装置においても適用し得る。
【００７０】
続いて、Ｏリング１０を設ける位置に関する本発明の効果を確認するために、以下に説明する実験を行なった。
【００７１】
図１を参照して、誘電体窓４として、７０ｍｍ（短辺の長さ）×２４２ｍｍ（長辺の長さ）×８ｍｍ（厚み）の大きさを有する矩形形状のアルミナを使用した。図示しないマイクロ波発振器から周波数２．４５（ＧＨｚ）のマイクロ波を発振した。この場合、短辺方向のマイクロ波の波長λｐは１４０ｍｍとなり、長辺方向のマイクロ波の波長λｑは８０．７ｍｍとなった。
【００７２】
したがって、λｐ／１６は約８．８ｍｍとなり、λｑ／１６は約５．０ｍｍとなる。そこで、短辺から７ｍｍ、長辺から６ｍｍ隔てた誘電体窓４の表面３１の部分に接触するようにＯリング１０を設けた（実験１）。別に、短辺から５ｍｍ、長辺から５ｍｍ隔てた誘電体窓４の表面３１の部分に接触するようにＯリング１０を設けた（実験２）。実験１では、短辺からλｑ／１６より大きい距離を隔てた表面３１の部分に接触するようにＯリング１０が位置決めされている。実験２では、本実施の形態で説明した０＜Ｌ≦λ／１６の関係を満たす位置にＯリング１０が位置決めされている。
【００７３】
マイクロ波を発振してから所定の時間が経過した後に、それぞれの実験で用いたＯリング１０のダメージの有無を調べた。その結果、実験１で用いたＯリング１０にはダメージが認められたが、実験２で用いたＯリング１０にはダメージが認められなかった。このことから、本発明によれば、Ｏリング１０がマイクロ波やプラズマから受けるダメージを低減させることができることを確認できた。
【００７４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に従えば、封止部材が高周波やプラズマから受けるダメージを軽減することによって、プラズマを用いた処理を行なう内部空間の真空特性を長期に渡って維持できるプラズマプロセス装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態におけるプラズマプロセス装置を示す断面図である。
【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ線上に沿った断面図である。
【図３】図１中のスロット板の具体例を示す斜視図である。
【図４】図３中のスロット板を用いた場合において、誘電体の内部におけるマイクロ波の電界強度を示す斜視図である。
【図５】図１中のスロット板の別の具体例を示す斜視図である。
【図６】図５中のスロット板を用いた場合において、誘電体の内部におけるマイクロ波の電界強度を示す斜視図である。
【図７】図１中のチャンバ蓋に形成された取付け面の詳細を示す斜視図である。
【図８】図７中のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線上に沿った断面図である。
【図９】図７中のＩＸ−ＩＸ線上に沿った断面図である。
【図１０】図１中のチャンバ蓋に形成されたＯリング溝付近の詳細を示す断面図である。
【図１１】マイクロ波プラズマ源を用いた従来のプラズマプロセス装置を示す断面図である。
【図１２】図１１中のチャンバ蓋に形成された取付け面の詳細を示す斜視図である。
【図１３】図１２中のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線上に沿った断面図である。
【図１４】図１２中のＸＩＶ−ＸＩＶ線上に沿った断面図である。
【符号の説明】
１  プロセスチャンバ、４  誘電体窓、４ｍ  短辺、４ｎ  長辺、６  処理空間、１０  Ｏリング、２５  取付け面、２７  Ｏリング溝、２７ｍ  主要部、２７ｎ  エントリーポイント、３１  表面、３１ａ  部分、５１，５２  中心線、５３  周縁、１００  プラズマプロセス装置。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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