(57)【要約】【課題】被処理物の表面において均一なプラズマ処理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。【解決手段】チャンバ（１０）内においてプラズマ（Ｐ）を形成し、前記プラズマにより生成されるプラズマ生成物（Ａ）を被処理物（Ｗ）の表面に作用させることによりプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、前記被処理物の前記表面に向けて拡散する前記プラズマ生成物が形成される空間の一部を遮蔽する遮蔽体（４０）を備えたプラズマ処理装置を提供する。【選択図】　図１
2004087676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ内においてプラズマを形成し、前記プラズマにより生成されるプラズマ生成物を被処理物の表面に作用させることによりプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
前記被処理物の前記表面に向けて拡散する前記プラズマ生成物が形成される空間の一部を遮蔽する遮蔽体を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
チャンバ内においてプラズマを形成し、前記プラズマにより生成されるプラズマ生成物を被処理物の表面に作用させることによりプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
前記プラズマ生成物が前記被処理物の前記表面に向けて拡散する空間の一部を占める遮蔽体を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記遮蔽体は、その表面において前記プラズマ生成物の失活が生ずるものであることを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記遮蔽体は、前記プラズマが形成される空間から離間して設けられたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記遮蔽体は、接地電位に接続可能とされていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記遮蔽体は、前記チャンバ内において移動可能とされたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記遮蔽体は、冷却機構を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記遮蔽体は、加熱機構を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ処理装置に関し、特に、真空チャンバの内部空間の一部を遮蔽する遮蔽体を設けることにより任意のプラズマ処理分布を形成可能なプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラズマを利用したドライエッチング、アッシング、薄膜堆積あるいは表面改質などのプラズマ処理は、半導体製造装置や液晶ディスプレイ製造装置など、電子産業をはじめとした各種の産業分野において広く利用されている。
【０００３】
以下、このようなプラズマ処理を行う装置の一例として、マイクロ波によりプラズマを励起する「マイクロ波励起型」のプラズマ処理装置について説明する。
【０００４】
図１３は、マイクロ波励起型プラズマ処理装置の構造を表す模式図である。この装置は、処理チャンバ１０と、この処理チャンバ１０の上面に設けられた平板状の誘電体板からなる透過窓３０と、透過窓３０の外側に設けられたマイクロ波導波管２０と、透過窓３０の下方の処理空間において半導体ウェーハなどの被処理物Ｗを載置して保持するためのステージ１６と、を有する。
【０００５】
処理チャンバ１０は真空排気系Ｅにより形成される減圧雰囲気を維持可能であり、チャンバ１０の側面には、処理空間に処理ガスを導入するためのガス導入管（図示せず）が適宜設けられている。
【０００６】
たとえば、このプラズマ処理装置を用いて被処理物Ｗの表面にエッチング処理を施す際には、まず、被処理物Ｗが、その表面を上方に向けた状態でステージ１６の上に載置される。次いで、真空排気系Ｅによって処理空間が減圧状態にされた後、この処理空間に、処理ガスとしてのエッチングガスが導入される。その後、処理空間に処理ガスの雰囲気が形成された状態で、マイクロ波導波管２０からスロットアンテナ２０Ｓにマイクロ波Ｍが導入される。
【０００７】
マイクロ波Ｍは、スロットアンテナ２０Ｓから透過窓３０に向けて放射され、透過窓３０を透過してチャンバ内の処理空間に放射される。この処理空間に放射されたマイクロ波のエネルギーにより、処理ガスのプラズマが形成される。こうして発生したプラズマ中の電子密度が透過窓３０を透過して供給されるマイクロ波Ｍを遮蔽できる密度（カットオフ密度）以上になると、マイクロ波は透過窓３０の下面からチャンバ内の処理空間に向けて一定距離（スキンデプス）ｄだけ入るまでの間に反射され、このマイクロ波の反射面とスロットアンテナ２０Ｓの下面との間にはマイクロ波の定在波が形成される。
【０００８】
すると、マイクロ波の反射面がプラズマ励起面となって、このプラズマ励起面で安定なプラズマＰが励起されるようになる。このプラズマ励起面で励起された安定なプラズマＰ中においては、イオンや電子が処理ガスの分子と衝突することにより、励起された原子や分子、遊離原子（ラジカル）などの励起活性種（プラズマ生成物）が生成される。これらプラズマ生成物は、矢印Ａで表したように処理空間内を拡散して被処理物Ｗの表面に飛来し、エッチングなどのプラズマ処理が行われる。
【０００９】
ところで、被処理物Ｗとなる半導体ウェーハや液晶ディスプレイ用ガラス基板は、年々大面積化が進められているため、これらをプラズマ処理するために大面積にわたって密度が高く且つ均一なプラズマ発生装置が必要とされている。
【００１０】
また、複雑な立体形状を有する被処理物Ｗの表面を均一にプラズマ処理したり、あるいは、逆に、被処理物Ｗの一部のみをプラズマ処理したいような場合もある。
【００１１】
これらの要求に対して、図１３に例示したような従来のプラズマ処理装置の場合、スロットアンテナ２０Ｓから導入されるマイクロ波の分布を工夫することにより、処理空間において形成されるプラズマＰの分布を最適化することが試みられている。
【００１２】
例えば、特開２０００−２７３６４６号公報には、スロットアンテナ２０Ｓとして、その下面全域に多数のスロットを分布させた「ラジアルラインスロットアンテナ」を用いる発明が開示されている。これら多数のスロットを介して、マイクロ波導波管２０から導入されたマイクロ波Ｍを放射することにより、チャンバ１０の内部にマイクロ波をほぼ均一に放射することができるから、処理ガスのプラズマを均一に発生させることができ、これにより被処理物Ｗの表面に均一なプラズマ処理を施すことができるはずである。
【００１３】
ところが、これらのプラズマ処理装置であっても、被処理物Ｗの表面を均一にプラズマ処理できない場合がある。たとえば、チャンバ１０内の圧力がおよそ４０Ｐａ（パスカル）以下に設定されている場合、処理チャンバ１０の内壁付近では、プラズマ中の電子が拡散により失われ、これにより電子密度が低下してマイクロ波の遮蔽が不十分になる。そのため、マイクロ波の定在波が良好に形成されず、この部分で励起されるプラズマの密度が小さくなるおそれがある。その結果として、被処理物Ｗの中央部と比較して、被処理物Ｗの周縁部に入射するイオン電流が小さくなり、被処理物Ｗの表面に対するプラズマ処理に「むら」を生じてしまう。
【００１４】
また、このような問題を解決するために、特開２００１−１６７９００号公報においては、透過窓３０の「厚み」や「誘電率」に分布を設けることにより均一なプラズマを形成することが提案されている。
【００１５】
また、特開２０００−２７３６４６号公報には、チャンバのマイクロ波透過窓の内側に導体板を設けることにより、プラズマ密度を均一にする発明が開示されている。この導体板には、中心から外周に向かって伸びる複数の線状突起が設けられ、この線上突起によってマイクロ波の表面波モードに対する選択性を与えることによりプラズマの均一性を高めるようにしている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これら従来のプラズマ処理装置は、いずれも、マイクロ波の強度分布を制御することによって、チャンバ１０の壁面の一部を実質的に構成する透過窓３０の近傍のスキンデプスｄの範囲において形成されるプラズマの均一性を改善するという思想に立脚するものである。
【００１７】
高周波プラズマの場合、スキンデプスｄはわずか数ミリメートルから数センチメートルに過ぎず、電子加速化は透過窓３０のごく近傍でしか生じていない。従って、このプラズマにより形成される活性種、分解種、反応種などは、被処理物Ｗの表面に飛来するまでの間に、処理チャンバ１０内を例えば、１０センチメータ以上、拡散しなければならない。しかし、プラズマにより形成されるこれら活性種、分解種、反応種などは、被処理物Ｗの表面に飛来するまでの間にチャンバ１０内を四方に拡がり、チャンバ内壁に衝突して不活性化（失活）する。その結果として、図１３に矢印Ａで例示したように、中心部に比べて周辺部が低い分布となりやすい。
【００１８】
また、これら活性種などは、排気系Ｅにより形成される圧力分布あるいはガスの流れなどに応じた不均一な分布となって被処理物Ｗの表面に到達する場合も多い。
【００１９】
またさらに、プラズマ処理の速度は被処理物Ｗの表面温度にも依存するため、その温度分布に応じた不均一性が生ずる場合もある。プラズマ処理の場合、被処理物Ｗの表面は、プラズマＰからの輻射により加熱される場合も多いため、中心部において温度が高く周辺部において温度が低くなる場合も多い。
【００２０】
以上説明したように、プラズマＰを均一に形成しても、被処理物Ｗの表面におけるプラズマ処理は均一にはならない場合が多い。
【００２１】
本発明はかかる課題の認識に基づいてなされたものであり、その目的は、従来とは異なる発想に基づき、被処理物の表面において均一なプラズマ処理が可能なプラズマ処理装置を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の第１のプラズマ処理装置は、
チャンバ内においてプラズマを形成し、前記プラズマにより生成されるプラズマ生成物を被処理物の表面に作用させることによりプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
前記被処理物の前記表面に向けて拡散する前記プラズマ生成物が形成される空間の一部を遮蔽する遮蔽体を備えたことを特徴とする。
【００２３】
上記構成によれば、遮蔽体を設けることにより被処理物の表面に飛来するプラズマ生成物の量を調節し、均一なプラズマ処理を行うことができる。
【００２４】
ここで、本願明細書において「プラズマ生成物」とは、プラズマにより形成される励起された原子や分子、遊離原子（ラジカル）などの励起活性種や、原料ガスがプラズマによって分解されて形成された分子や原子を含むものとする。
【００２５】
また、本発明の第２のプラズマ処理装置は、
チャンバ内においてプラズマを形成し、前記プラズマにより生成されるプラズマ生成物を被処理物の表面に作用させることによりプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
前記プラズマ生成物が前記被処理物の前記表面に向けて拡散する空間の一部を占める遮蔽体を備えたことを特徴とする。
【００２６】
上記構成によっても、遮蔽体を設けることにより被処理物の表面に飛来するプラズマ生成物の量を調節し、均一なプラズマ処理を行うことができる。
【００２７】
また、上記第１のプラズマ処理装置をさらに具体的に表現すると、例えば、
大気よりも減圧された雰囲気を維持可能なチャンバと、
前記チャンバ内に処理ガスを導入するガス導入手段と、
前記導入されたガスにエネルギを与えてプラズマを形成するプラズマ形成手段と、
前記プラズマにより生成されるプラズマ生成物によりプラズマ処理が施される被処理物を載置するステージと、
前記被処理物に向けて拡散する前記プラズマ生成物が形成される空間の一部を遮蔽する遮蔽体と、
を備えたものとすることができる。
【００２８】
上記構成によっても、遮蔽体を設けることにより被処理物の表面に飛来するプラズマ生成物の量を調節し、均一なプラズマ処理を行うことができる。
【００２９】
また、上記第２のプラズマ処理装置をさらに具体的に表現すると、例えば、
大気よりも減圧された雰囲気を維持可能なチャンバと、
前記チャンバ内に処理ガスを導入するガス導入手段と、
前記導入されたガスにエネルギを与えてプラズマを形成するプラズマ形成手段と、
前記プラズマにより生成されるプラズマ生成物によりプラズマ処理が施される被処理物を載置するステージと、
前記プラズマ生成物が前記被処理物に向けて拡散する空間の一部を占める遮蔽体と、
を備えたものとすることができる。
【００３０】
上記構成によっても、遮蔽体を設けることにより被処理物の表面に飛来するプラズマ生成物の量を調節し、均一なプラズマ処理を行うことができる。
【００３１】
ここで、上記第１乃至第４のプラズマ処理装置において、前記遮蔽体は、その表面において前記プラズマ生成物の失活が生ずるものであるものとすれば、過剰なプラズマ生成物を抑制して均一な分布を得ることが容易となる。
【００３２】
また、前記遮蔽体は、前記プラズマが形成される空間から離間して設けられたものとすれば、マイクロ波励起型のプラズマ処理装置などにおいて、プラズマの形成条件に影響を与えることなく、均一なプラズマ処理を実現できる。
【００３３】
また、前記遮蔽体は、接地電位に接続可能とすれば、荷電粒子などによるチャージアップを防ぐことが容易となる。
【００３４】
また、前記遮蔽体は、前記チャンバ内において移動可能とすれば、処理条件や被処理物の変化に対して柔軟に対応できる。
【００３５】
また、前記遮蔽体は、冷却機構を有するものとすれば、プラズマの輻射などによる加熱を防ぎ、プラズマによる損傷なども軽減できる。
【００３６】
また、前記遮蔽体は、加熱機構を有するものとすれば、被処理物のプラズマ処理速度の局所的な調整が容易となる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、具体例を参照しつつ詳細に説明する。
【００３８】
図１は、本発明の実施の形態にかかるプラズマ発生装置の要部基本構成を説明するための概念図である。
【００３９】
すなわち、本具体例のプラズマ発生装置も「マイクロ波励起型」のプラズマ処理装置であり、処理チャンバ１０と、この処理チャンバ１０の上面に設けられた平板状の誘電体板からなる透過窓３０と、透過窓３０の外側に設けられたマイクロ波導波管２０と、透過窓３０の下方の処理空間において半導体ウェーハなどの被処理物Ｗを載置して保持するためのステージ１６と、を有する。
【００４０】
処理チャンバ１０は真空排気系Ｅにより形成される減圧雰囲気を維持可能であり、チャンバ１０の側面には、処理空間に処理ガスを導入するためのガス導入管（図示せず）が適宜設けられている。
【００４１】
そして、本発明においては、チャンバ内に遮蔽体４０が設けられている。本具体例の場合、この遮蔽体４０は、プラズマが形成される空間と、そのプラズマにより生成された活性種や分解種などが被処理物Ｗの表面に向かって拡散する空間とに亘って設けられている。
【００４２】
この遮蔽体４０は、プラズマＰにより形成される処理ガスの励起活性種などのプラズマ生成物の空間的な分布を調節する役割を果たす。すなわち、透過窓３０から導入されたマイクロ波ＭによりプラズマＰが形成され、このプラズマＰにより形成された活性種などのプラズマ生成物は、矢印Ａで表したように、チャンバ１０内を拡散して被処理物Ｗの表面に到達する。この際に、遮蔽体４０を設けることにより、その部分におけるプラズマ生成物の量を適宜抑制して分布を均一化することが可能となる。
【００４３】
図２は、本具体例において、遮蔽体４０の有無によるプラズマ処理速度分布の違いを例示するグラフ図である。すなわち、同図の横軸は、被処理物Ｗの表面における中心からの距離を表し、縦軸はプラズマ処理速度を表す。
【００４４】
遮蔽体４０を設けない場合には、プラズマ処理速度は、被処理物Ｗの中心において高くなる略同心円状の分布を有する。これに対して、遮蔽体４０を設けると、同図に実線で例示した如く、中心部におけるプラズマ処理速度は低下して、分布を均一にすることができる。またさらに、遮蔽体４０を設けたことにより、チャンバ内でのプラズマ生成物の拡散の状態が変化し、図２に２点鎖線で例示したように、遮蔽体４０を設けない場合よりも、周辺部におけるプラズマ処理速度は上昇して分布を均一化することも可能となる場合がある。
【００４５】
本発明における遮蔽体４０の作用は、まず第一に、活性種や分解種などのプラズマ生成物の拡散空間の一部を占めることにより、その分布を制御することにある。すなわち、プラズマＰにより形成された活性種などが拡散する空間の一部を遮蔽することにより、その部分でのプラズマ生成物の量を減らし、被処理物の表面における分布を適正化させることが可能となる。
【００４６】
遮蔽体４０の材料としては、例えば、各種の金属や無機材料あるいは有機材料などを用いることができる。但し、プラズマＰや活性種などにより損傷を受けにくい材料を用いることが望ましい。また、遮蔽体４０の表面にコーティングを施して耐久性を上げることもできる。
【００４７】
また、遮蔽体４０の表面において、活性種を積極的に失活させることができる。例えば、チャンバ１０の内壁と同様の材料により遮蔽体４０の表面を形成した場合は、活性種は失活しやすくなり、被処理物Ｗの中心付近において活性種を効果的に抑制することができる。具体的には、遮蔽体４０の表面をチャンバ内壁と同様の酸化アルミニウムなどにより形成すると、活性種などが失活しやすくなる。
【００４８】
一方、遮蔽体４０の第２の作用として、プラズマからの輻射量を調節する点を挙げることができる。すなわち、プラズマ処理に際しては、プラズマＰからの熱輻射により、被処理物Ｗの表面が加熱されて温度が上昇する。この際に、プラズマＰを均一に形成しても、被処理物Ｗの表面における温度は、中心において高く、周辺において低くなりやすい。エッチングや薄膜形成などの多くのプラズマ処理においては、被処理物Ｗの温度により処理速度は影響を受けるため、温度分布が均一でないと処理速度にも分布が生ずることとなる。
【００４９】
これに対して、本発明によれば、遮蔽体４０を設けることにより、プラズマＰからの熱輻射を適宜遮蔽して、被処理物Ｗの表面における温度分布を制御することができる。その結果として、図２に例示した如く、処理速度の分布も均一にすることができる。
【００５０】
また、本具体例の場合、遮蔽体４０は、プラズマＰの形成される空間の一部も占めている。このため、プラズマＰの分布も併せて調節することにより、被処理物Ｗの表面における処理速度の分布を均一にすることができる。
【００５１】
図３は、本発明のプラズマ処理装置の第２の具体例を表す模式図である。同図については、図１に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
本具体例の場合、チャンバに設けられた透過窓３０は、一体的に形成された単一の窓からなり、この下方に、遮蔽体４０が配置されている。透過窓３０から導入されたマイクロ波Ｍにより、そのスキンデプスの近傍に高い強度のプラズマＰが形成される。そして、遮蔽体４０は、プラズマＰが形成される空間は遮蔽せず、活性種の拡散空間のみを一部遮蔽するように設けられている。プラズマＰにおいて生成された処理ガスの活性種や分解種などのプラズマ生成物を遮蔽体４０により適宜遮蔽することにより、被処理物Ｗの表面におけるプラズマ処理速度を均一にすることができる。
【００５２】
すなわち、被処理物Ｗが、プラズマＰが形成される空間から離れて配置される場合には、遮蔽体４０を、プラズマＰの形成される空間から離して配置することが可能となる。
【００５３】
遮蔽体４０をこのように配置するためには、例えば、チャンバ１０の内壁から活性種の拡散空間に向けて延出した固定用部材（図示せず）により遮蔽体４０をチャンバ１０の内部空間に適宜保持すればよい。
【００５４】
本具体例においては、遮蔽体４０は、プラズマＰの形成空間は遮蔽していない。従って、遮蔽体４０を配置してもプラズマＰの生成モードに影響を与えることがなくなり、プラズマ生成条件の再調節が不用である。
【００５５】
そして、プラズマＰにより形成された活性種などは、その拡散空間において、遮蔽体４０により分布が均一化され、また、プラズマＰからの熱輻射も遮蔽体４０により調節されて、被処理物Ｗの表面において均一なプラズマ処理を施すことが可能となる。図３に表した具体例においては、活性種の量が多い中心付近に遮蔽体４０を設けることにより、その部分のダイレクト成分を遮蔽して、周囲からの「回り込み」により均一な分布が得られるようにすることができる。
【００５６】
図４は、本発明のプラズマ処理装置の第３の具体例を表す模式図である。同図については、図１乃至図３に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
本具体例の場合、遮蔽体４０は、接地電位に接続されている。このようにすれば、大量の活性種や荷電粒子などが遮蔽体４０の表面で失活した場合にも、遮蔽体４０がチャージアップすることなく、安定した遮蔽機能を果たすことができる。
【００５７】
図５は、本発明のプラズマ処理装置の第４の具体例を表す模式図である。同図については、図１乃至図４に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
本具体例の場合、遮蔽体４０は、矢印Ｄで表したように、上下に移動可能とされている。このようにすれば、被処理物Ｗの形状や大きさ、形成するプラズマの強度、処理ガスの種類及び量流、処理温度、処理圧力などの各種のパラメータを変えた場合にも、遮蔽体４０を移動させることにより、最適な配置を得ることができ、常に均一なプラズマ処理を実現できる。
【００５８】
なお、このように遮蔽体４０を移動可能とするためには、例えば、磁気結合方式やベローズ方式などの手段によりチャンバ１０の外部から運動を与えてもよく、または、チャンバ１０内に真空モータなどを設けて、運動を与えてもよい。
【００５９】
図６は、本発明のプラズマ処理装置の第５の具体例を表す模式図である。同図については、図１乃至図５に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
本具体例の場合、遮蔽体４０は、被処理物Ｗの中心からずれた位置に配置されている。本発明においては、このように、遮蔽体４０を任意の場所に配置して、プラズマ処理の均一性を改善することもできる。すなわち、遮蔽体４０を配置しない状態において、プラズマ処理の速度の分布が対称でないような場合がある。
【００６０】
例えば、処理ガスの流れは、ガスの供給口から、排気系Ｅに向けて圧力分布を有することが多い。このため、ガスの供給口の近くと、排気系Ｅの近くとでは、活性種の濃度が異なり、プラズマ処理速度に差が生ずる場合がある。
【００６１】
また、これ以外にも、チャンバ１０の内部形状や、被処理物Ｗの形状、あるいは、プラズマＰの分布などが非対称となるような場合にも、プラズマ処理の速度の分布は非対称になりやすい。
【００６２】
本発明においては、これらの場合に、遮蔽体４０をチャンバ内の任意の場所に配置して、プラズマ処理の均一性を改善することが容易となる。
【００６３】
さらに、図６において矢印Ｄで表したように、遮蔽体４０を移動可能とすれば、ガス流量や被処理物Ｗの形状などが変化した場合でも、柔軟に対応することができ便利である。
【００６４】
なお、この場合の移動機構としても、図５に関して前述したような磁気結合方式、ベローズ方式、真空モータ方式などの各種の機構を適宜用いればよい。またさらに、図５に例示したような上下方向の移動機構と、図６に例示したような横方向の移動機構とを組み合わせてもよい。つまり、遮蔽体４０をチャンバ内で上下左右の任意の位置に移動可能とすれば、ガス流量や被処理物Ｗの形状の変化に対して、さらに柔軟に対応できる。
【００６５】
図７は、本発明のプラズマ処理装置の第６の具体例を表す模式図である。同図については、図１乃至図６に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
本具体例の場合、遮蔽体４０は、プラズマＰの生成空間においては小さく、被処理物Ｗの側においては大きく形成されている。このようにすれば、遮蔽体４０がプラズマＰに与える影響を抑制することができる。すなわち、プラズマＰの形成条件の変動を抑制しつつ、高い遮蔽効果が得られる。
【００６６】
また、本発明においては、遮蔽体４０の形状として、図７に例示したもの以外にも各種の形状を与えることができる。
【００６７】
図８は、本発明のプラズマ処理装置の第７の具体例を表す模式図である。同図については、図１乃至図７に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
本具体例の場合、遮蔽体４０は、冷却機構４０Ｃを有する。すなわち、遮蔽体４０は、プラズマＰからの輻射により加熱され、また、その表面がプラズマＰや活性種などにより損傷を受けることもあり得る。これに対して、冷却機構４０Ｃを設けることにより、遮蔽体４０の温度の上昇を抑制し、プラズマなどによる損傷も低減できる。その結果として、被処理物Ｗの温度上昇や、その表面への不純物の付着なども抑制できる。
【００６８】
なお、冷却機構４０Ｃとしては、気体または液体を用いた冷媒方式のものでもよいし、または、ペルチェクーラなどの電子冷却方式を用いたものでもよい。
【００６９】
図９は、本発明のプラズマ処理装置の第８の具体例を表す模式図である。同図については、図１乃至図８に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
本具体例の場合、遮蔽体４０は、その先端付近に、加熱機構４０Ｈを有する。このような加熱機構４０Ｈを設けることにより、被処理物Ｗの表面の温度を上げてプラズマ処理速度の分布を制御・調節することが可能となる。
【００７０】
例えば、プラズマＰの投入パワーやガス量流などを変化させた場合に、図５または図６に例示した如く、それに合わせて遮蔽体４０を移動させて均一性を確保してもよいが、その代わりに、加熱機構４０Ｈにより被処理物Ｗを局所的に加熱してプラズマ処理の均一性を確保することができる。例えば、加熱機構４０Ｈにより被処理物Ｗの一部を加熱すると、エッチングなどのプラズマ処理の速度が上昇する場合がある。この現象を利用して、被処理物Ｗの表面におけるプラズマ処理速度の分布をより均一に近づけることができる。
【００７１】
図１０は、本発明のプラズマ処理装置の第９の具体例を表す模式図である。同図については、図１乃至図９に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
本具体例の場合、プラズマＰにより生成された活性種などが拡散する空間に、複数の遮蔽体４０が設けられている。例えば、透過窓３０を介して導入されるプラズマＰの強度分布が双峰的であるような場合、それぞれのピークに対応させて遮蔽体４０をそれぞれ配置することにより、被処理物Ｗの表面におけるプラズマ処理速度を均一に近づけることができる。
【００７２】
なお、本発明においては、遮蔽体４０の数は、２つには限定されず、３つあるいはそれ以上の遮蔽体４０を配置してもよい。また、それら遮蔽体４０の形状やサイズについても、同一である必要はない。すなわち、複数の遮蔽体４０をチャンバ内に適宜配置することにより、プラズマＰの強度分布や、処理ガスの圧力分布、チャンバ内の圧力分布、被処理物Ｗの温度分布などに柔軟に対応して、被処理物Ｗの表面でのプラズマ処理速度の均一化を図ることができる。
【００７３】
また、被処理物Ｗが凹凸状であったり、傾斜した表面を有するような場合に、それら形状に対応させて複数の遮蔽体４０を適宜配置することにより、被処理物Ｗの表面において均一なプラズマ処理を施すことが可能となる。
【００７４】
図１１は、本発明のプラズマ処理装置の第１０の具体例を表す模式図である。同図についても、図１乃至図１０に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
本具体例の場合、チャンバには設けられた複数の透過窓３０が設けられ、これらそれぞれからマイクロ波Ｍが導入される。このように複数の透過窓３０を設けた場合でも、その下方に配置した被処理物Ｗの表面でのプラズマ処理の速度分布は、図２に例示した如く中心部が高いものとなる場合もある。このような場合に、図１１に例示した如く遮蔽体４０を設けてプラズマ生成物を適宜遮蔽することにより、被処理物Ｗの表面におけるプラズマ処理速度を均一にすることができる。
【００７５】
なお、本発明において用いる透過窓３０の構造は、図１乃至図１１に例示したものには限定されず、その他各種の構造の透過窓を用いた場合にも、遮蔽体４０を適宜配置することにより、本発明の作用効果が得られる。
【００７６】
さらに、本発明は、「マイクロ波励起型」のプラズマ処理装置に限定されず、その他各種の形式にプラズマ処理装置に同様に適用して同様の作用効果を得ることができる。
【００７７】
例えば、図１２に例示したものは、対向電極型のプラズマ処理装置である。このプラズマ処理装置は、エッチングまたはアッシングを行うもので、真空チャンバ１０とＲＦ電源１１０とを有する。電源１１０の一端は、接続ケーブル１２０Ａを介してステージ１６に接続され、他端は、接続ケーブル１２０Ｂを介してチャンバ１０１の内部に設けられた対向電極１０４に接続されている。そして、ステージ１６の上には被処理物Ｗが設置される。
【００７８】
プラズマ処理に際しては、まず、真空排気ポンプＥによりチャンバ１０内を真空状態にし、ガス供給源１０７から酸素などの処理ガスを導入してチャンバ内を所定の放電圧力に維持する。そして、電源１１０によりステージ１６と対向電極１０４との間に高周波電界を印加し、プラズマＰを発生させる。すると、処理ガスの活性種や分解種などが生成され、これらが被処理物Ｗの表面に到達してエッチングやアッシングが行われる。
【００７９】
そして、このような対向電極型のプラズマ処理装置においても、対向電極１０４と被処理物Ｗとの間に遮蔽体４０を適宜配置することにより、被処理物Ｗの表面におけるプラズマ処理の速度を均一にすることができる。
【００８０】
以上具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。
【００８１】
例えば、本発明において用いる遮蔽体、透過窓、あるいはチャンバの外側に設けられるマイクロ波の電源や導波機構などの要素は、本発明の趣旨に基づいて当業者が適宜変形したのも本発明の範囲に包含される。
【００８２】
また、チャンバの形状やサイズ、あるいは遮蔽体や透過窓などの配置関係についても、図示したものには限定されず、プラズマ処理の内容や条件などを考慮して適宜決定することができる。
【００８３】
さらにまた、本発明は、マイクロ波励起型や対向電極型のプラズマ処理装置に限定されず、その他、プラズマを利用した各種のプラズマ処理装置に適用して同様の作用効果を得ることができる。
【００８４】
さらにまた、上述した具体例においては、エッチングあるいはアッシングを行うプラズマ処理装置を例に挙げて説明したが、これ以外にも、薄膜堆積装置、表面処理装置、プラズマドーピング装置などとして実現したプラズマ処理装置のいずれもが本発明の範囲に包含される。
【００８５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、被処理物の表面において均一なプラズマ処理が可能なプラズマ処理装置を提供することができ、産業上のメリットは多大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかるプラズマ発生装置の要部基本構成を説明するための概念図である。
【図２】本発明において、遮蔽体４０の有無によるプラズマ処理速度分布の違いを例示するグラフ図である。
【図３】本発明のプラズマ処理装置の第２の具体例を表す模式図である。
【図４】本発明のプラズマ処理装置の第３の具体例を表す模式図である。
【図５】本発明のプラズマ処理装置の第４の具体例を表す模式図である。
【図６】本発明のプラズマ処理装置の第５の具体例を表す模式図である。
【図７】本発明のプラズマ処理装置の第６の具体例を表す模式図である。
【図８】本発明のプラズマ処理装置の第７の具体例を表す模式図である。
【図９】本発明のプラズマ処理装置の第８の具体例を表す模式図である。
【図１０】本発明のプラズマ処理装置の第９の具体例を表す模式図である。
【図１１】本発明のプラズマ処理装置の第１０の具体例を表す模式図である。
【図１２】本発明のプラズマ処理装置の第１１の具体例を表す模式図である。
【図１３】マイクロ波励起型プラズマ処理装置の構造を表す模式図である。
【符号の説明】
１０　チャンバ
１６　ステージ
２０　マイクロ波導波管
２０Ｓ　スロットアンテナ
３０　透過窓
４０　遮蔽体
４０Ｃ　冷却機構
４０Ｈ　加熱機構
１０１　チャンバ
１０４　対向電極
１０７　ガス供給源
１１０　電源
１２０Ａ、１２０Ｂ　接続ケーブル
Ｅ　排気系
Ｍ　マイクロ波
Ｐ　プラズマ
Ｗ　被処理物
【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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