(57)【要約】【課題】誘電体窓を構成する複数の窓部の隙間に臨む部分の削れ量を少なくして、異常放電の発生を防止できるようにする。【解決手段】真空チャージャー１内に反応ガスを供給するガス供給管４と、高周波電源部１６を有し、この高周波電源部１６からの高周波を誘電体窓１０を介して真空チャージャー１内に供給することにより、誘電体窓１０から所定間隔離れて反応ガスをプラズマ化し、このプラズマ発生領域１９でウエハＷを処理する高周波供給機構を備え、誘電体窓１０は、複数の窓部１０ａを面的に配置してなり、複数の窓１０ａ部間には隙間１８を有し、複数の窓部１０ａ間の隙間１８の幅寸法は、誘電体窓１０とプラズマ発生領域１９との間の領域の厚さ寸法の２倍以下とした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体窓を有するとともに、内部に被処理基板を収納する真空容器と、
この真空容器内に反応ガスを供給するガス供給手段と、
高周波電源部を有し、この高周波電源部からの高周波を前記誘電体窓を介して前記真空容器内に供給することにより、前記誘電体窓から所定距離離れて前記反応ガスをプラズマ化し、このプラズマ発生領域で前記被処理基板を処理する高周波供給手段と、
を具備し、
前記誘電体窓は、複数の窓部を面的に配置してなり、前記複数の窓部間には隙間を有し、
前記複数の窓部間の隙間寸法は、前記誘電体窓と前記プラズマ発生領域との間の領域の厚さ寸法の２倍以下としたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記窓部は、少なくとも前記隙間に臨む部位をＹ２０３により形成したことを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
誘電体窓を有するとともに、内部に被処理基板を収納する真空容器と、
この真空容器内に反応ガスを供給するガス供給手段と、
高周波電源部を有し、この高周波電源部からの高周波を前記誘電体窓を介して前記真空容器内に供給することにより、前記誘電体窓から所定距離離れて前記反応ガスをプラズマ化し、このプラズマ発生領域で前記被処理基板を処理する高周波供給手段と、
を具備し、
前記誘電体窓には、前記反応ガスを供給するための供給口部が設けられ、
前記供給口部の径寸法は、前記誘電体窓と前記プラズマ発生領域との間の領域の厚さ寸法の２倍以下としたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記窓部は、少なくとも前記供給口部の内周縁部をＹ２０３により形成したことを特徴とする請求項１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、例えば、薄膜素子の製造装置、粒子ビーム源や分析装置等として適用されるプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のプラズマ処理装置は、真空チャンバー（真空容器）を備えている。この真空チャンバーの内底部にはウエハ（被処理基板）の載置台が設けられ、天井部には例えば、石英板よりなる誘電体窓が設けられている。
【０００３】
また、誘電体窓の上部側にコイルが設けられ、このコイルには、高周波電源部が接続されている。さらに、真空チャンバーには処理ガスを供給するガス供給管、及び真空引きするための排気管が接続されている。
【０００４】
ウエハを処理する場合には、ガス供給管から処理ガスが供給されるとともに、高周波電源部からコイルに高周波が導かれ、この高周波はコイルから誘電体窓をを介して真空チャンバー内に供給される。これにより、処理ガスがプラズマ化され、そのプラズマにより、例えば、ウエハの表面に成膜、或いはエッチング処理が施される。
【０００５】
ところで、近時においては、高周波電源部が大型化し、これに伴なって誘電体窓が大面積化されるようになってきた。
【０００６】
このように、誘電体窓が大面積化されると、誘電体窓を、一枚の石英板によって構成することは困難となり、複数枚の石英板を面的に配置して構成するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−２７７８２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、複数枚の石英板を面的に配置した場合には、石英板間に隙間が形成される。そして、この石英板間の隙間の大きさによっては、ホロカソード型の異常放電が発生し、ダストやコンタミ（不純物）を発生させるという問題がある。
【０００９】
本発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、誘電体窓を構成する複数の窓部の隙間に臨む部分の削れ量を少なくして異常放電の発生を防止できるようにしたプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載のものは、誘電体窓を有するとともに、内部に被処理基板を収納する真空容器と、この真空容器内に反応ガスを供給するガス供給手段と、高周波電源部を有し、この高周波電源部からの高周波を前記誘電体窓を介して前記真空容器内に供給することにより、前記誘電体窓から所定距離離れて前記反応ガスをプラズマ化し、このプラズマ発生領域で前記被処理基板を処理する高周波供給手段とを具備し、前記誘電体窓は、複数の窓部を面的に配置してなり、前記複数の窓部間には隙間を有し、前記複数の窓部間の隙間寸法は、前記誘電体窓と前記プラズマ発生領域との間の領域の厚さ寸法の２倍以下とした。
【００１１】
請求項３記載のものは、誘電体窓を有するとともに、内部に被処理基板を収納する真空容器と、この真空容器内に反応ガスを供給するガス供給手段と、高周波電源部を有し、この高周波電源部からの高周波を前記誘電体窓を介して前記真空容器内に供給することにより、前記誘電体窓から所定距離離れて前記反応ガスをプラズマ化し、このプラズマ発生領域で前記被処理基板を処理する高周波供給手段とを具備し、前記誘電体窓には、前記反応ガスを供給するための供給口部が設けられ、前記供給部の径寸法は、前記誘電体窓と前記プラズマ発生領域との間の領域の厚さ寸法の２倍以下とした。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施の形態を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１は本発明の一実施の形態であるプラズマ処理装置を示す断面図である。
【００１４】
図中１は、例えばアルミニウム製の真空容器としての真空チャンバーで、この真空チャンバー１内には載置台２が設けられている。この載置台２の上面部には被処理基板としてのウエハＷが載置されている。
【００１５】
また、真空チャンバー１の一側壁部にはガス供給手段としてのガス供給管４が接続され、底部には真空引きを行うための排気管５が接続されている。
【００１６】
前記載置台２には例えば１３．５６ＭＨｚのバイアス電源部７に接続されたバイアス印加用の電極８が埋設されると共に、図示しない温度調整部が設けられ、ウエハＷを所定の温度に調整できるようになっている。
【００１７】
真空チャンバー１の天井部には、誘電体窓１０が設けられている。誘電体窓１０の上面部には誘導結合プラズマ生成用のコイル１５が設置されている。コイル１５には高周波電源部１６が接続され、高周波パワーが印加できるようになっている。
【００１８】
ところで、誘電体窓１０は大型のもので、複数の窓部１０ａ…によって構成され、窓部１０ａはそれぞれアルミナ板１１と石英板１２によって構成されている。
【００１９】
アルミナ板１１は、アルミニューム／アルマイト製の梁１３により支持されている。石英板１２は、アルミナ板１１にねじ止めされており、石英板１２間には図２にも示すように隙間１８が発生した状態となっている。図２はアルミナ板１１を外して梁１３及び石英板１２を上方から見た状態を示している。
【００２０】
次に、上記した構成において、ウエハＷ上にポリシリコン膜を形成する場合につて説明する。
【００２１】
先ず、図示しないゲートバルブを開いて図示しない搬送アームによりウエハＷを載置台２上に載置する。ついで、ゲートバルブを閉じて真空チャンバー１内を排気して所定の真空度まで真空引きし、ガス供給管４から成膜ガスを真空チャンバー１内に供給する。
【００２２】
そして、高周波電源部１６から、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波を出力するとともに、バイアス電源部７から載置台２に例えば１３．５６ＭＨｚ・Ｌｓｋｗのバイアス電力を印加する。高周波電源部１６から出力された高周波は誘電体窓１０を介して真空チャンバー１内に供給され、この高周波により処理ガスがプラズマ化される。そして、このプラズマ発生領域１９で、成膜ガスが電離して生成された活性種がウエハＷ表面に付着してポリシリコン膜が成膜される。
【００２３】
ところで、誘電体窓１０とプラズマ発生領域１９との間には発光が見えない領域（以後、シース領域という）２０が存在する。
【００２４】
このシース領域２０の厚さと、誘電体窓１０の石英板１２間の隙間１８の幅寸法との関係は、プラズマ処理時における石英板１２の削れ量に大きな影響を与える。
【００２５】
図３はＳＦ６／０２プラズマ処理による石英板１２の削れ量の変化を示すグラフである。
【００２６】
このグラフから分かるように、石英板１２間の溝幅１８がシース領域２０の厚さの２倍までは、石英板１２の削れ量は、徐々にしか減少しないが、シース領域２０の厚さの２倍以下になると、削れ量は急激に減少することが分かる。
【００２７】
従って、この実施の形態においては、誘電体窓１０を構成する石英板１２間の隙間１８の幅寸法をシース領域２０の厚さの２倍以下に設定している。
【００２８】
なお、プラズマ処理時において、ラングミュアプローブ測定を実施したところ、５×１０９ｃｍｒ‐３の電子密度（ｎｅ）、３ｅＶの電子温度（Ｔｅ）が得られた。このときのデバイ長（λｄ）は０．１８ｍｍであり、シース領域２０の厚さ寸法は、デバイ長の３倍で０．５４ｍｍとなる。従って、この場合には、石英板１２間の溝幅は１．０８ｍｍ以下に設定すればよいことになる。
【００２９】
上記したように、この実施の形態によれば、誘電体窓１０を構成する石英板１２間の隙間１８の幅寸法をシース領域２０の厚さの２倍以下に設定するため、隙間１８に臨む部分の石英板１２の削れ量を少なくできる。
【００３０】
従って、隙間１８内には、シースのみが存在することになり、プラズマの侵入を規制し、ホロカソード的な異常放電の発生を防止することができる。
【００３１】
なお、上記した石英板１２の少なくとも隙間１８に臨む部分を酸化イットリウム（Ｙ２０３）により形成するようにしても良い。
【００３２】
これによれば、隙間１８に臨む石英板１２部分の削れ量をより一層確実に少なくできる。
【００３３】
図４は、本発明の第２の実施の形態であるプラズマ装置を示すものである。
【００３４】
なお、上記した第１の実施の形態で示した部分と同一部分については、同一番号を付してその説明を省略する。
【００３５】
この第２の実施の形態では、梁１３の内部に反応ガスの供給路２５が形成され、石英板１２には供給路２５に連通する供給口２６が形成されている。
【００３６】
そして、供給口２６の口径はシース領域２０の厚さの２倍以下とされている。
【００３７】
これにより、供給口２６の内周壁部の削れ量を少なくでき、供給口２６の内部には、シースのみが存在することになり、プラズマの侵入を規制し、ホロカソード的な異常放電の発生を防止することができる。
【００３８】
なお、石英板１２の少なくとも供給口２６の内周壁部を酸化イットリウム（Ｙ２０３）により形成するようにしても良い。
【００３９】
これによれば、供給口２６の内周壁部の削れ量をより一層確実に少なくできる。
【００４０】
その他、本発明はその要旨の範囲内で種々変形実施可能なことは勿論のことである。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、プラズマ装置において、異常放電の発生を防止し、ダストの発生を抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態であるプラズマ処理装置を示す概略的構成図。
【図２】図１のプラズマ処理装置の誘電体窓を示す平面図。
【図３】図１のプラズマ処理装置におけるシース領域の厚さに対する窓部間の隙間幅と、窓部の削れ量との関係を示すグラフ図。
【図４】本発明の第２の実施の形態であるプリズム処理装置を示す概略的構成図。
【符号の説明】
１…真空チャージャー（真空容器）、Ｗ…ウエハ（被処理基板）、４…ガス供給管（ガス供給手段）、１０…誘電体窓、１０ａ…窓部、１６…高周波電源部（高周波供給手段）、１８…隙間、１９…プラズマ発生領域、２６…供給口部。
【図１】
2004193148.tif 000003
【図２】
2004193148.tif 000004
【図３】
2004193148.tif 000005
【図４】
2004193148.tif 000006