(57)【要約】【課題】清浄な基板処理を可能とする基板処理装置を提供する【解決手段】マイクロ波プラズマを用いた基板処理装置１０Ａにおいて、処理容器１１内に内部隔壁１５を設け、前記処理容器１１内は、被処理基板を含む空間１１Ａと前記内部隔壁１５と前記処理容器１１の外壁とによって画成される空間１１Ｂに分離される構造とした。【選択図】          図２
2004335790.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外壁により画成され、被処理基板を保持する保持台を備えた処理容器と、
前記処理容器を排気する排気口と、
前記処理容器上に、前記被処理基板に対面するように前記外壁の一部として設けられたマイクロ波透過窓と、
前記マイクロ波透過窓上に設けられた、マイクロ波電源が電気的に接続されたマイクロ波アンテナと、
前記処理容器内にプラズマガスを供給するプラズマガス供給部と、
前記保持台を囲むように形成される内部隔壁と、
前記処理容器と前記マイクロ波透過窓の間に挿入されて前記外壁の一部を画成し、前記内部隔壁が取り付けられる隔壁取付部とを有する基板処理装置であって、
前記内部隔壁は、前記処理容器内の空間を前記保持台を含む第１の空間と、前記外壁と前記内部隔壁によって画成される第２の空間とに分割し、前記マイクロ波透過窓と前記隔壁取付部との間の隙間は、前記第２の空間を介して排気されることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記隔壁取付部は、前記プラズマガスを前記第１の空間に供給する前記プラズマガス供給部を含むことを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記隔壁取付部は、前記内部隔壁に係合する複数の接触ブロックを含み、前記隙間は前記複数の接触ブロックの間に形成される第３の空間を介して排気されることを特徴とする請求項１または２記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記複数の接触ブロックのうちの一部はネジ穴が形成されてネジが挿入されることで、前記内部隔壁が前記隔壁取付部に固定される構造とした固定ブロックであることを特徴とする請求項３記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記複数の接触ブロックのうちの一部は、前記プラズマガスの流路であるプラズマガス穴が形成されたガス供給ブロックであることを特徴とする請求項３または４記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記プラズマガス穴は前記第１の空間に連通し、前記プラズマガスを前記第１の空間に供給することを特徴とする請求項５記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記固定ブロックと前記ガス供給ブロックは、互いに隣接する構造であることを特徴とする請求項５または６記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記内部隔壁は、前記接触ブロックと係合することによって前記隔壁取付部と電気的に接続されることを特徴とする請求項３〜７のうち、いずれか１項記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記隔壁取付部は接地された導体からなり、前記内部隔壁は前記隔壁取付部を介して接地される構造であることを特徴とする請求項８記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記内部隔壁に、当該内部隔壁を加熱する加熱機構を設置したことを特徴とする請求項１〜９のうち、いずれか１項記載の基板処理装置。
【請求項１１】
前記加熱機構は、前記内部隔壁の前記外壁に面する側に設置されることを特徴とする請求項１０記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般にプラズマ処理装置に係わり、特にマイクロ波プラズマ処理装置に関する。
【０００２】
プラズマ処理工程およびプラズマ処理装置は、近年のいわゆるディープサブミクロン素子あるいはディープサブクォーターミクロン素子と呼ばれる０．１μｍに近い、あるいはそれ以下のゲート長を有する超微細化半導体装置の製造や、液晶表示装置を含む高解像度平面表示装置の製造にとって、不可欠の技術である。
【０００３】
半導体装置や液晶表示装置の製造に使われるプラズマ処理装置としては、従来より様々なプラズマの励起方式が使われているが、特に平行平板型高周波励起プラズマ処理装置あるいは誘導結合型プラズマ処理装置が一般的である。しかしこれら従来のプラズマ処理装置は、プラズマ形成が不均一であり、電子密度の高い領域が限定されているため大きな処理速度すなわちスループットで被処理基板全面にわたり均一なプロセスを行うのが困難である問題点を有している。この問題は、特に大径の基板を処理する場合に深刻になる。しかもこれら従来のプラズマ処理装置では、電子温度が高いため被処理基板上に形成される半導体素子にダメージが生じ、また処理室壁のスパッタリングによる金属汚染が大きいなど、いくつかの本質的な問題を有している。このため、従来のプラズマ処理装置では、半導体装置や液晶表示装置のさらなる微細化およびさらなる生産性の向上に対する厳しい要求を満たすことが困難になりつつある。
【０００４】
一方、従来より直流磁場を用いずにマイクロ波電界により励起された高密度プラズマを使うマイクロ波プラズマ処理装置が提案されている。例えば、均一なマイクロ波を発生するように配列された多数のスロットを有する平面状のアンテナ（ラジアルラインスロットアンテナ）から処理容器内にマイクロ波を放射し、このマイクロ波電界により真空容器内のガスを電離してプラズマを励起させる構成のプラズマ処理装置が提案されている。
【０００５】
このような手法で励起されたマイクロ波プラズマではアンテナ直下の広い領域にわたって高いプラズマ密度を実現でき、短時間で均一なプラズマ処理を行うことが可能である。しかもかかる手法で形成されたマイクロ波プラズマではマイクロ波によりプラズマを励起するため電子温度が低く、被処理基板のダメージや金属汚染を回避することができる。さらに大面積基板上にも均一なプラズマを容易に励起できるため、大口径半導体基板を使った半導体装置の製造工程や大型液晶表示装置の製造にも容易に対応できる。
【０００６】
【従来の技術】
図１は、従来の基板処理装置であるプラズマ処理装置１０の構成を示す。
【０００７】
図１を参照するに、前記プラズマ処理装置１０は内部に空間１１ａを画成する処理容器１１と、前記処理容器１１内に設けられ、被処理基板１２を静電チャックにより保持する保持台１３とを有する。
【０００８】
前記処理容器１１内の空間１１ａは、前記保持台１３を囲むように等間隔に、すなわち前記保持台１３上の被処理基板１２に対して略軸対称な関係で少なくとも二箇所、好ましくは三箇所以上に形成された排気ポート１１Ｄを介して真空ポンプなどの排気手段により、排気・減圧される。
【０００９】
前記処理容器１１の外壁のうち前記被処理基板１２に対応する部分にはマイクロ波を透過するマイクロ波透過窓１７が設置され、また前記マイクロ波透過窓１７と前記処理容器１１の間には、前記処理容器１１内にプラズマガスを導入するプラズマガス導入リング２０が挿入されて、それぞれ前記処理容器１１の外壁を画成している。
【００１０】
前記マイクロ波透過窓１７はその周縁部に段差形状を有し、当該段差形状部が前記プラズマガス導入リング２０に設けられた段差形状と係合し、さらにシールリング１６Ａによって前記処理空間１１内の気密が保持される構造となっている。
【００１１】
前記プラズマガス導入リング２０にはプラズマガス導入口２０Ａよりプラズマガスが導入され、略環状に形成されたガス溝２０Ｂ中を拡散する。前記ガス溝２０Ｂ中のプラズマガスは、前記ガス溝２０Ｂに連通する複数のプラズマガス穴２０Ｃから前記空間１１ａに供給される。
【００１２】
前記マイクロ波透過窓１７上には、前記マイクロ波透過窓１７に密接し、多数のスロットを形成されたディスク状のスロット板１８と、前記スロット板１８を保持するディスク状のアンテナ本体２２と、前記スロット板１８と前記アンテナ本体２２との間に挟持されたＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２あるいはＳｉ３Ｎ４の低損失誘電体材料よりなる遅相板１９とにより構成されたラジアルラインスロットアンテナ３０が設けられている。また、前記ラジアルラインスロットアンテナ３０と前記マイクロ波透過窓１７の係合部では、シールリング１６Ｂによって気密が保たれる構造になっている。
【００１３】
前記ラジアルスロットラインアンテナ３０は前記処理容器１１上に前記プラズマガス導入リング１４を介して装着されており、前記ラジアルラインスロットアンテナ３０には同軸導波管２１を介して外部のマイクロ波源（図示せず）より周波数が２．４５ＧＨｚのマイクロ波が供給される。
【００１４】
供給されたマイクロ波は前記スロット板１８上のスロットから前記マイクロ波透過窓１７を介して前記処理容器１１中に放射され、前記マイクロ波透過窓１７直下の空間１１ａにおいて、前記プラズマガス供給リング２０から供給されたプラズマガス中にプラズマを励起する。
【００１５】
前記同軸導波管２１のうち、外側の導波管２１Ａは前記ディスク状のアンテナ本体２２に接続され、中心導体２１Ｂは、前記遅波板１９に形成された開口部を介して前記スロット板１８に接続されている。そこで前記同軸導波管２１Ａに供給されたマイクロ波は、前記アンテナ本体２２とスロット板１８との間を径方向に進行しながら、前記スロットより放射される。
【００１６】
前記プラズマ処理装置１０では、プラズマ酸化処理、プラズマ窒化処理、プラズマ酸窒化処理、プラズマＣＶＤ処理を行うことが可能であり、また、前記保持台１３に高周波電源１３Ａから高周波電圧を印加することにより、前記被処理基板１２に対して反応性イオンエッチングを行うことも可能である。
【００１７】
【特許文献１】
特開２００２−２９９３３０号公報
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、たとえば前記プラズマ処理装置１０において、基板処理の際に汚染物質が混入して前記被処理基板１２を汚染してしまう場合がある。
【００１９】
例えば、典型的にはフッ素ゴムなどを主成分とするシールリング１６Ａおよび１６Ｂより発生するガスが、前記被処理基板１２の汚染の原因になる場合がある。
【００２０】
前記シールリング１６Ａおよび１６Ｂ表面には水分や有機物、さらには金属なとが付着しており、また内部にも水分や有機物などが存在し、これらの汚染物質がシールリングより脱離し、このような脱離ガスが基板処理中に前記被処理基板１２に付着すると、たとえば半導体の製造工程などでは深刻な問題となる。
【００２１】
また、マイクロ波を導入する前記プラズマ処理装置１０では、例えば前記処理容器１１内において、前記処理容器１１内部に形成された角部などにマイクロ波の電界が集中して異常放電が生じる場合があった。このような異常放電が発生すると、基板処理が不安定になり、さらには異常放電により例えば金属を含む不純物が発生して被処理基板１２を汚染してしまう問題が生じていた。
【００２２】
また、前記プラズマ処理装置１０において、成膜処理を行った場合には前記処理容器１１内に堆積物が堆積する。前記堆積物は、クリーニング処理を行うことにより、除去するが、前記処理容器１１内で、たとえば当該処理容器１１内部の隅などクリーニングが困難な箇所が存在し、堆積物の完全な除去が困難となって、前記処理容器１１内に堆積した堆積物が剥離したパーティクルにより、被処理基板１２を汚染してしまう問題が生じていた。
【００２３】
本発明では上記の課題を解決した、被処理基板の汚染を排除した清浄な基板処理を可能とする基板処理装置を提供することを統括的課題としている。
【００２４】
本発明の具体的な課題は、基板処理装置におけるシールリングなどのシール材料から脱離する脱離ガスの影響を排除した清浄な基板処理を可能とすることである。
【００２５】
本発明の別の課題は、基板処理装置における異常放電を排除して、安定で清浄な基板処理を可能にすることである。
【００２６】
本発明の別の課題は、基板処理装置におけるクリーニングを改善して、成膜処理の際の堆積物を完全に除去し、堆積物の剥離の影響の無い清浄な基板処理を可能にすることである。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記の課題を解決するために、
請求項１に記載したように、
外壁により画成され、被処理基板を保持する保持台を備えた処理容器と、
前記処理容器を排気する排気口と、
前記処理容器上に、前記被処理基板に対面するように前記外壁の一部として設けられたマイクロ波透過窓と、
前記マイクロ波透過窓上に設けられた、マイクロ波電源が電気的に接続されたマイクロ波アンテナと、
前記処理容器内にプラズマガスを供給するプラズマガス供給部と、
前記保持台を囲むように形成される内部隔壁と、
前記処理容器と前記マイクロ波透過窓の間に挿入されて前記外壁の一部を画成し、前記内部隔壁が取り付けられる隔壁取付部とを有する基板処理装置であって、
前記内部隔壁は、前記処理容器内の空間を前記保持台を含む第１の空間と、前記外壁と前記内部隔壁によって画成される第２の空間とに分割し、前記マイクロ波透過窓と前記隔壁取付部との間の隙間は、前記第２の空間を介して排気されることを特徴とする基板処理装置により、また、
請求項２に記載したように、
前記隔壁取付部は、前記プラズマガスを前記第１の空間に供給する前記プラズマガス供給部を含むことを特徴とする請求項１記載の基板処理装置により、また、
請求項３に記載したように、
前記隔壁取付部は、前記内部隔壁に係合する複数の接触ブロックを含み、前記隙間は前記複数の接触ブロックの間に形成される第３の空間を介して排気されることを特徴とする請求項１または２記載の基板処理装置により、また、
請求項４に記載したように、
前記複数の接触ブロックのうちの一部はネジ穴が形成されてネジが挿入されることで、前記内部隔壁が前記隔壁取付部に固定される構造とした固定ブロックであることを特徴とする請求項３記載の基板処理装置により、また、
請求項５に記載したように、
前記複数の接触ブロックのうちの一部は、前記プラズマガスの流路であるプラズマガス穴が形成されたガス供給ブロックであることを特徴とする請求項３または４記載の基板処理装置により、また、
請求項６に記載したように、
前記プラズマガス穴は前記第１の空間に連通し、前記プラズマガスを前記第１の空間に供給することを特徴とする請求項５記載の基板処理装置により、また、
請求項７に記載したように、
前記固定ブロックと前記ガス供給ブロックは、互いに隣接する構造であることを特徴とする請求項５または６記載の基板処理装置により、また、
請求項８に記載したように、
前記内部隔壁は、前記接触ブロックと係合することによって前記隔壁取付部と電気的に接続されることを特徴とする請求項３〜７のうち、いずれか１項記載の基板処理装置により、また、
請求項９に記載したように、
前記隔壁取付部は接地された導体からなり、前記内部隔壁は前記隔壁取付部を介して接地される構造であることを特徴とする請求項８記載の基板処理装置により、また、
請求項１０に記載したように、
前記内部隔壁に、当該内部隔壁を加熱する加熱機構を設置したことを特徴とする請求項１〜９のうち、いずれか１項記載の基板処理装置により、また、
請求項１１に記載したように、
前記加熱機構は、前記内部隔壁の前記外壁に面する側に設置されることを特徴とする請求項１０記載の基板処理装置により、解決する。
［作用］
本発明によれば、マイクロ波を用いたプラズマ処理装置において、シール材料からの脱離ガスによる被処理基板の汚染の影響を排除した、清浄な基板処理が可能となる。
【００２８】
また、前記プラズマ処理装置の異常放電を排除し、異常放電による被処理基板の汚染などの問題を抑制した、安定で清浄な基板処理が可能となる。
【００２９】
さらに、前記プラズマ処理装置のクリーニングを改善し、堆積物の剥離の影響の無い清浄な基板処理が可能となる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明における基板処理装置の形態に関して図面に基づき、具体的に説明する。
［第１実施例］
図２は、本発明の第１実施例による基板処理装置であるプラズマ処理装置１０Ａの構成を示す。ただし図中、図１において先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００３１】
図２を参照するに、プラズマ処理装置１０Ａでは、前記マイクロ波透過窓１７と前記処理容器１１の間には、前記処理容器１１内にプラズマガスを導入するプラズマガス導入リング１４が挿入されて前記処理容器１１の外壁を画成し、さらに前記プラズマガス導入リング１４には略円筒状の内部隔壁１５が取り付けられている。
【００３２】
前記処理容器１１内の空間は、前記内部隔壁１５によって、前記保持台１３を含む中心部の空間である１１Ａと、前記内部隔壁１５と前記処理容器１１の外壁との間に形成される空間１１Ｂに分割される。
【００３３】
前記処理容器１１内を形成する前記空間１１Ａおよび１１Ｂは、前記１１Ｄを介して真空ポンプなどの排気手段により、排気・減圧される。
【００３４】
前記マイクロ波透過窓１７はその周縁部に段差形状を有し、当該段差形状部が前記プラズマガス導入リング１４に設けられた段差形状と係合し、さらにシールリング１６Ａによって前記処理空間１１内の気密が保持される構造となっている。
【００３５】
前記プラズマガス導入リング１４にはプラズマガス導入口１４Ａよりプラズマガスが導入され、略環状に形成されたガス溝１４Ｂ中を拡散する。前記ガス溝１４Ｂ中のプラズマガスは、前記ガス溝１４Ｂに連通する複数のプラズマガス穴１４Ｃから、さらに前記プラズマガス導入リング１４に取り付けられた前記内部隔壁１５に形成されたプラズマガス供給穴１５Ａを介して前記空間１１Ａに供給される。
【００３６】
前記内部隔壁１５は略円筒状の導電体、例えばステンレス合金からなり、前記内部隔壁１５の外側、すなわち前記処理容器１１の外壁に面する側にはヒータ１５Ｂが設置されて前記内部隔壁１５を加熱することが可能となっている。さらに前記内部隔壁１５は電気的に前記プラズマガス導入リング１４に接続されて当該プラズマガス導入リング１４を介して接地される構造となっている。
【００３７】
プラズマ処理装置１０Ａにおいても、前記プラズマ処理装置１０と同様に前記ラジアルラインスロットアンテナ３０に外部のマイクロ波源（図示せず）より周波数が２．４５ＧＨｚのマイクロ波が供給されることで、供給されたマイクロ波が前記スロット板１８上のスロットから前記マイクロ波透過窓１７を介して前記処理容器１１中に放射され、前記空間１１Ａにおいて、前記プラズマガス供給リング１４から供給されたプラズマガス中にプラズマを励起する。
【００３８】
また、前記したようにマイクロ波プラズマを励起することで、前記プラズマ処理装置１０Ａでは、例えばプラズマ酸化処理、プラズマ窒化処理、プラズマ酸窒化処理、プラズマＣＶＤ処理などを行うことが可能であり、また、前記保持台１３に高周波電源１３Ａから高周波電圧を印加することにより、前記被処理基板１２に対して反応性イオンエッチングを行うことも可能である。
【００３９】
次に前記内部隔壁１５の構造について説明する。
［第２実施例］
図３は、前記内部隔壁１５の斜視図である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００４０】
前記内部隔壁１５は略円筒状の導体、例えばステンレス合金からなり、その前記処理容器１１の外壁に面する側にはヒータ１５Ｂが設置されており、前記内部隔壁１５を加熱することが可能な構造になっている。
【００４１】
前記内部隔壁１５の端部には、前記プラズマガスガス穴１４Ｃから供給されるプラズマガスを通過させて前記空間１１Ａに供給するためのプラズマガス供給穴１５Ａが形成されている。
【００４２】
前記プラズマガス供給穴１５Ａは、前記内部隔壁１５を前記プラズマガス供給リング１４に取り付けた際に、前記プラズマガス供給リング１４に形成された前記プラズマガス穴１４Ｃに対応する構造となっており、プラズマガスは、前記ガス溝１４Ｂから前記プラズマガス穴１４Ｃ、さらに前記プラズマガス供給穴１５Ａを介して前記空間１１Ａに供給される。
【００４３】
また、前記プラズマガス供給穴１５Ａに隣接するように、ネジ貫通穴１５Ｃが形成されている。前記ネジ貫通穴１５には、後述するようにネジが挿入されて前記内部隔壁１５が前記プラズマガス供給リング１４に固定される構造になっている。
【００４４】
次に、前記内部隔壁１５が固定されるプラズマガス供給リング１４について説明する。
［第３実施例］
図４（Ａ），（Ｂ）は前記プラズマガス供給リング１４を示したものであり、図５（Ａ）は平面図を、図５（Ｂ）は図５（Ａ）中に示したＡ−Ａ断面図をそれぞれ示す。
【００４５】
図５（Ａ），（Ｂ）を参照するに、前記プラズマがガス供給リング１４は、前記プラズマ処理装置１０Ａに設置された際にその中心空間１４Ｆが前記空間１１Ａの一部を形成するように空間１４Ｆが形成された略円盤状の形状を有している。
【００４６】
前記プラズマガス供給リング１４の、前記空間１４Ｆに面する側から前記プラズマガス供給リング１４の周縁部に向かって、前記したように段差形状が形成されて、前記マイクロ波透過窓１７の段差形状と係合する構造となっている。
【００４７】
また、前記プラズマガス供給リング１４の段差形状部分で、前記マイクロ波透過窓１７に面する側には前記シールリング１６Ａを挿入するための略リング形状のリング溝１４Ｅが形成されており、前記リング溝１４Ｅには前記シールリング１６Ａが挿入されて、前記処理容器１１内の気密性が保持される。
【００４８】
前記プラズマガス供給リング１４の、前記空間１４Ｆに面する側、すなわち前記プラズマガスリング１４を前記プラズマ処理装置１０Ａに設置した際に前記空間１１Ａに面する側には、前記内部隔壁１５に係合するガス供給ブロック１４Ｘおよび固定ブロック１４Ｙが形成されている。
【００４９】
前記ガス供給ブロック１４Ｘには、当該ガス供給ブロック１４Ｘの前記空間１４Ｆに面した側から前記ガス溝１４Ｂに連通する前記プラズマガス穴１４Ｃが形成されている。前記プラズマガス供給口１４Ａから供給されたプラズマガスは、略環状に形成された前記ガス溝１４Ｂ中を拡散し、前記プラズマガス穴１４Ｃから、前記プラズマガス供給リング１４に取り付けられた前記内部隔壁１５の前記プラズマガス供給穴１５Ａを介して、前記空間１１Ａに供給される構造になっている。
【００５０】
また、前記固定ブロック１４Ｙにはネジ穴１４Ｄが形成され、ネジによって前記内部隔壁１５が前記プラズマガス供給リング１４に固定される構造になっている。
【００５１】
次に、前記内部隔壁１５を前記プラズマガス供給リング１４に固定する取り付け方法に関して、図５を用いて説明する。
【００５２】
図５は、前記プラズマガス供給リング１４に、前記内部隔壁１５を固定する取り付け方法を示したものであり、前記プラズマガスリング１４および前記内部隔壁１５の斜視図の一部断面図を示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００５３】
図５を参照するに、前記内部隔壁１５を前記プラズマガス供給リング１４に取り付ける際は、ネジ１５Ｄが前記ネジ貫通穴１５Ｃを通過して前記ネジ穴１４Ｄに挿入されることにより、固定する。その際に前記プラズマガス供給穴１５Ａが前記プラズマガス穴１４Ｃに連通する構造となっている。
【００５４】
また、前記固定ブロック１４Ｙは前記ガス供給ブロック１４Ｘと隣接する構成になっている。
【００５５】
次に、前記プラズマガス供給部１４に前記内部隔壁１５を固定した際の構造に関して、説明する。
［第４実施例］
図６は、前記プラズマガス供給部１４に前記内部隔壁１５を、前記ネジ１５Ｄで固定した際の状態を示す断面図である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００５６】
図６を参照するに、前記内部隔壁１５が前記ネジ１５Ｄによって前記固定ブロック１４Ｙに押圧されて固定されている状態がわかる。その際に前記固定ブロック１４Ｙと前記ガス供給ブロック１４Ｘが、前記内部隔壁１５に係合して、前記内部隔壁１５が電気的に前記プラズマガス供給リング１４に接続される。前記プラズマガス供給リングは接地された導体からなり、前記内部隔壁１５は前記プラズマガス供給リング１４を介して接地される構造となっている。
【００５７】
また、隣接する前記ガス供給ブロック１４Ｘと前記固定ブロック１４Ｙの間には排気通路１１Ｃが形成される。前記排気通路１１Ｃは、前記シールリング１６Ａによって周囲をシールされた、前記プラズマガス供給リング１４と前記マイクロ波透過窓１７の隙間である後述する空間１１Ｆに連通している。
【００５８】
前記シールリング１６Ａからの脱離ガスは前記空間１１Ｆから前記排気通路１１Ｃを介して前記空間１１Ｂ、さらに前記排気口１１Ｄへと排気される構造となっている。
【００５９】
そのため、前記シールリング１６Ａから脱離したガスが前記空間１１Ｆに滞留することなく、前記排気空間１１Ｆから効率的に排気され、前記脱離ガスによって基板処理中に前記被処理基板１２が汚染されることが無いようになっている。
【００６０】
つぎに、前記したような前記シールリング１６Ａからの脱離ガスの影響を排した構造の詳細を図７を用いて説明する。
［第５実施例］
図７は、図２に示したプラズマ処理装置１０Ａの断面図の一部を拡大したものである。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００６１】
図７を参照するに、前記シールリング１６Ａの表面に付着、あるいは内部に存在している水分、有機物、金属化合物などの不純物が前記シールリング１６Ａから脱離した脱離ガスＧ２は、前記マイクロ波透過窓１７と前記プラズマガス供給リング１４の間の隙間に形成され、周囲を前記シールリング１６Ａによりシールされた空間１１Ｆにおもに存在すると考えられる。
【００６２】
前記空間１１Ｆは、前記したように前記排気通路１１Ｃより前記空間１１Ｂを介して前記排気口１１Ｄより排気される。
【００６３】
また、前記脱離ガスＧ２が前記処理容器１１内を通過して排気される際は、前記脱離ガスＧ２が通過する前記排気通路１１Ｃおよび前記空間１１Ｂが、前記被処理基板１２が処理される前記空間１１Ａより、前記内部隔壁１５によって分離される構造となっている。
【００６４】
このため、前記シールリング１６Ａから脱離した脱離ガスＧ２が、前記被処理基板１２を汚染することなく、前記被処理基板の処理を行う事が可能となる。
【００６５】
また、前記脱離ガスＧ２には、前記シールリング１６Ａを透過した前記処理容器１１の外から進入する大気成分が含まれる場合があるが、本実施例で示すようにこのような大気成分、たとえば水分や窒素などの不純物が前記空間１１Ａに進入することを防止して、前記被処理基板１２が汚染されることがない構造になっている。
【００６６】
このように被処理基板の汚染が少なく、より清浄な処理が可能となることは、例えば半導体装置の製造において、特に汚染が問題となるＭＯＳトランジスタのゲート酸化膜の形成や、ゲート酸化膜の窒化、ゲート酸窒化膜の形成工程など、トランジスタのゲート絶縁膜形成工程において特に有効である。
【００６７】
ところで、前記プラズマ処理装置１０Ａの場合、前記処理容器１１にマイクロ波を導入する場合には前記マイクロ波透過窓１７が高温になってしまう場合がある。さらに、後述するように、成膜処理の際の膜の付着量を減少させるため、または付着する膜のクリーニング速度を向上させるために前記内部隔壁１５など、前記プラズマ処理装置１０Ａの各所の温度を上昇させる場合がある。
【００６８】
その場合、シールリング１６Ａの温度が上昇し、前記したようなシールリング表面や内部からの脱離ガスの影響が大きくなると考えられる。
【００６９】
このような場合にも本実施例においては、前記シールリング１６Ａからの脱離ガスが前記被処理基板１２付近から隔絶された空間を介して排気される構造となっているため、前記被処理基板１２が汚染されることがない。すなわち、前記したように、シールリング１６Ａが高温に曝される場合に、前記シールリング１６Ａからの脱離ガスが被処理基板と隔絶されて排気される構造は特に有効である。
【００７０】
また、前記空間１１ＡにはプラズマガスＧ１が導入されているため、当該空間１１Ａは、前記空間１１Ｃおよび１１Ｂより圧力が高く、前記脱離ガスＧ２が前記内部隔壁１５と前記マイクロ波透過窓１７の係合部の僅かな隙間より前記空間１１Ａに進入することがない構造になっている。
【００７１】
また、前記ラジアルラインスロットアンテナ３０より、前記マイクロ波透過窓１７を介して前記処理容器１１内にマイクロ波が導入された場合に、前記内部隔壁１５によって、前記処理容器１１内の異常放電を防止する効果がある。
【００７２】
前記処理容器１１内に導入されるマイクロ波は、前記マイクロ波透過窓１７より前記処理容器１１内に拡散する。このようにマイクロ波の電界が強い空間に、例えば突起物や隙間が存在すると電界が集中して異常放電の原因となる場合がある。
【００７３】
また、マイクロ波電界中に電気的にフローティングの状態、または接地が不十分な状態の導電体が存在すると、局所的に電位差が生じて例えば当該導電体より電位が低い、例えば処理容器１１の外壁や前記プラズマガス導入リング１４との間などに異常放電が生じてしまう場合がある。異常放電が生じると基板処理が不安定になり、さらに異常放電箇所では高温のため気化した例えば金属を含む汚染物質が発生し、被処理基板を汚染してしまうことがある。
【００７４】
本実施例においては、前記内部隔壁１５がマイクロ波の電界が強い領域を覆うように存在し、前記処理容器１１内の異常放電の原因になる隙間や突起物などがマイクロ波の強い電界に直接曝されない構造になっている。さらに、前記内部隔壁１５は、接地されているプラズマガス供給リング１４に電気的に接続されているために接地電位となって異常放電が生じることのない構造になっている。
【００７５】
前記したように、前記内部隔壁１５は、前記プラズマガス供給リング１４の前記ガス供給ブロック１４Ｘおよび固定ブロック１４Ｙに電気的に接続されて前記プラズマガス供給リング１４を介して接地される。特に前記固定ブロック１４Ｙには、前記ネジ１５Ｄによって押圧されるため、前記内部隔壁１５と前記固定ブロック１４Ｙを確実に電気的に接続して接地される構造になっている。
【００７６】
そのため、前記したように前記処理容器１１内の異常放電を抑制し、安定した基板処理を可能にすると共に、異常放電で生じる汚染物質の発生を抑制して清浄な基板処理を可能としている。
【００７７】
なお、前記プラズマガス供給リング１４の接地方法としては、直接接地線を当該プラズマガス供給リング１４に接続してもよく、また前記処理容器１１を介して接地する方法をとってもよい。
［第６実施例］
また、前記した第５実施例は図８に示すように変更して実施することも可能である。図８は本発明の第６実施例であるが、図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００７８】
本実施例においては、プラズマ処理装置にプラズマガスを供給するためのプラズマガス供給構造２３を設置して当該プラズマガス供給構造２３より処理容器内にプラズマガスを導入している。そのため、前記プラズマガス導入リングに設けられたガス溝１４およびプラズマガス穴１４Ｃ、および内部隔壁のプラズマガス供給穴１５Ａは不要となる。
【００７９】
前記プラズマガス供給構造２３は、前記処理容器内に起立するように設けられ、前記マイクロ波透過窓１７と前記被処理基板１２の間にプラズマガスを供給する。
【００８０】
本実施例では、第５実施例で前記した効果に加えてプラズマガスの供給経路が、前記シールリング１６Ａからの脱離ガスＧ２の排気経路とさらに離間する構造となるため、前記処理空間１１Ａが脱離ガスＧ２による汚染などの影響をさらに受けにくい構造となっている。
［第７実施例］
また、前記した第５実施例は図９に示すように変更して実施することも可能である。図９は本発明の第７実施例であるが、図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００８１】
本実施例においては、プラズマ処理装置にプラズマガスを供給するためにマイクロ波透過窓１７に、プラズマガスの導入経路となるプラズマガス通路１７Ａと、当該プラズマガス通路１７Ａと前記空間１１Ａに連通する複数の開口部１７Ｂを形成して、処理容器内にプラズマガスを導入している。そのため、前記プラズマガス導入リングに設けられたガス溝１４およびプラズマガス穴１４Ｃ、および内部隔壁のプラズマガス供給穴１５Ａは不要となる。
【００８２】
本実施例では、第６実施例と同様に、第５実施例で前記した効果に加えて、プラズマガスの供給経路が、前記シールリング１６Ａからの脱離ガスＧ２の排気経路とさらに離間する構造となるため、前記処理空間１１Ａが脱離ガスＧ２による汚染などの影響をさらに受けにくい構造となっている。
［第８実施例］
次に、前記プラズマ処理装置１０ＡにおいてプラズマＣＶＤ処理などの成膜処理を行った場合について、図１０に示す。
【００８３】
図１０は、前記プラズマ処理装置１０Ａにおいて成膜処理を行った場合の断面図の一部である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００８４】
図１０を参照するに、前記内部隔壁１５の前記被処理基板１２に面する側、すなわち前記空間１１Ａに面する側には、堆積物Ｄが堆積している。前記プラズマ処理装置１０ＡでプラズマＣＶＤなどの成膜処理を行うと、被処理基板１２に成膜が行われると同時に、前記処理容器１１内にも堆積物が堆積する。
【００８５】
例えば、フッ素添加カーボン膜を成膜するプラズマＣＶＤ処理の場合、前記プラズマ処理装置１０Ａにおいて、プラズマガスにＡｒ，Ｈ２、Ｃ４Ｆ８を供給して、マイクロ波を導入することにより被処理基板にフッ素添加カーボン膜（ＣｘＦｙ膜）を形成することができる。形成されるフッ素添加カーボン膜は半導体装置の絶縁膜、たとえば層間絶縁膜などに用いることが可能である。
【００８６】
また、前記したように被処理基板上に成膜をおこなう成膜処理では処理容器１１内に堆積した堆積物が蓄積すると、堆積物が剥離してパーティクルなどの微粒子となって、前記処理容器１１内を滞留し、前記被処理基板１２を汚染して、前記被処理基板１２の歩留まりを低下させる原因となる。そのため、堆積物を定期的に除去する、いわゆるクリーニング処理が必要となる。
【００８７】
例えば、前記したフッ素添加カーボン膜の成膜処理を行う場合、フッ素添加カーボン膜からなる堆積物を除去する必要が有る。その場合、堆積するフッ素添加カーボン膜の堆積量が少なければ、クリーニング頻度が少なくてすみ、またクリーニングを行った場合のクリーニング時間が短く、基板処理の効率が良いことになる。前記フッ素添加カーボン膜の場合、温度が高い部分への堆積量が少なくなる傾向にある。
【００８８】
また、堆積したフッ素添加カーボン膜のクリーニング処理を行う場合は、例えばクリーニングガスにＨ２およびＯ２、希釈ガスにＡｒを用いてマイクロ波を導入してクリーニングを行う。前記したクリーニングを行う場合、除去されるフッ素添加カーボン膜の温度が高い場合に当該フッ素添加カーボン膜がエッチングされる速度が速く、クリーニング速度が速い傾向にある。そのため、成膜処理およびクリーニング処理の際は、堆積物が堆積する部分を加熱することが基板処理の効率上、有利である。
【００８９】
しかし、例えば基板処理装置１０Ａ全体を加熱して温度を上昇させても、放熱の影響があるために限界があり、また、シール材料の耐熱性の問題からも１００〜１５０℃程度が限界である。
【００９０】
また、基板処理装置１０Ａ全体を加熱しても、例えば処理容器１１の隅や角部など温度の低いところが存在して堆積物の除去ができずに、堆積物が蓄積してパーティクルが発生し、被処理基板を汚染する原因となっていた。
【００９１】
本実施例の場合においては、前記内部隔壁１５によって処理容器１１の外壁を覆う構造となっており、温度を上げるのが困難な処理容器１１の角部などを覆い隠す構造になっている。さらに、前記内部隔壁１５に前記ヒータ１５Ｂが設けられており、当該内部隔壁１５を加熱することが可能になっている。そのため、前記したように、成膜処理を行ってもフッ素添加カーボン膜の堆積量が少なく、かつクリーニングを行った場合のフッ素添加カーボン膜のエッチング速度が速いためにクリーニング時間短くすることができ、基板処理を効率よく行う事が可能となる。
【００９２】
また、前記内部隔壁１５は、フッ素添加カーボン膜が残留しやすい処理容器１１の角部など温度を上げるのが困難な箇所を覆い隠す構造であるため、フッ素添加カーボン膜の完全な除去が可能となり、堆積物の剥離から生じるパーティクルの影響を排して、被処理基板１２のパーティクルによる汚染の影響を排除して清浄な基板処理が可能となる。
【００９３】
また、前記したように内部隔壁１５の温度を上げるほど、堆積物が少なく、かつクリーニング速度を高くすることが可能であり、基板処理の効率上、有利である。本実施例では、高温となる前記内部隔壁１５が接触する面積を最小限とすることで、前記内部隔壁１５の断熱性を向上させて前記内部隔壁１５を高温にすることを可能としている。
【００９４】
すなわち、本実施例においては、前記固定ブロック１４Ｙおよび前記ガス供給ブロック１４Ｘの前記空間１４Ｆに面した側のみが前記内部隔壁１５と接触しており、接触面積を最小限に抑えながら、前記したように電気的に接地される構造としている。
【００９５】
このため、前記内部隔壁１５を高温にした際に熱が伝導するための接触面積が小さく、さらに前記処理容器１１内は減圧されているために気体分子による熱伝達が少ないために前記内部隔壁１５から拡散する熱量が少ない。
【００９６】
その結果、例えば電気ヒータを前記ヒータ１５Ｂに用いる場合、少ない投入電力で前記内部隔壁１５を、例えば２００〜４００程度の高温に維持することができる。また、前記内部隔壁１５を高温に維持しながら、周辺の部材、たとえばプラズマガス導入リング１４や処理容器１１などを低い温度に維持することができ、前記プラズマ処理装置１０Ａの安全性が確保される。
【００９７】
さらに、典型的にはフッ素ゴムを主原料とする前記シールリング１６Ａは耐熱温度が１００〜１５０℃程度であるが、前記シールリング１６Ａを、耐熱温度以下である１００℃以下に保持することが可能となる。
【００９８】
以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明は上記の特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲において記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。
【００９９】
【発明の効果】
本発明によれば、マイクロ波を用いたプラズマ処理装置において、シール材料からの脱離ガスによる被処理基板の汚染の影響を排除した、清浄な基板処理が可能となった。
【０１００】
また、前記プラズマ処理装置の異常放電を排除し、異常放電による被処理基板の汚染などの問題を抑制した、安定で清浄な基板処理が可能となった。
【０１０１】
さらに、前記プラズマ処理装置のクリーニングを改善し、堆積物の剥離の影響の無い清浄な基板処理が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のプラズマ処理装置の概略を示す図である。
【図２】本発明による基板処理装置の概略を示す図である。
【図３】図２の基板処理装置で使われる内部隔壁の斜視図である。
【図４】（Ａ），（Ｂ）は、図２の基板処理装置で使われるプラズマガス供給リングを示す平面図と断面図である。
【図５】図２の基板処理装置で使われる内部隔壁をプラズマガス供給リングに取り付ける取り付け方法を示す斜視図である。
【図６】図２の基板処理装置で使われる内部隔壁をプラズマガス供給リングに取り付けた状態を示す断面図である。
【図７】図２の基板処理装置で使われるシールリングからの脱離ガスが排気される状態を示す図である。
【図８】図２の基板処理装置の変更例を示す図（その１）である。
【図９】図２の基板処理装置の変更例を示す図（その２）である。
【図１０】図２の基板処理装置で成膜処理が行われた後に膜が堆積した状態を示す図である。
【符号の説明】
１０  プラズマ処理装置
１１  処理容器
１１Ｄ  排気ポート
１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｆ，１４Ｆ，  空間
１２  被処理基板
１３  保持台
１４  プラズマガス導入リング
１４Ａ  プラズマガス導入口
１４Ｂ  ガス溝
１４Ｃ  プラズマガス穴
１４Ｄ  ネジ穴
１４Ｅ  リング溝
１４Ｘ  ガス供給ブロック
１４Ｙ  固定ブロック
１５  内部隔壁
１５Ａ  プラズマガス供給穴
１５Ｂ  ヒータ
１５Ｃ  ネジ貫通穴
１５Ｄ  ネジ
１６Ａ，１６Ｂ  シールリング
１７  マイクロ波透過窓
１８  スロット板
１９  遅相板
２０  プラズマガス導入リング
２０Ａ  プラズマガス導入口
２０Ｂ  ガス溝
２０Ｃ  プラズマガス穴
２１  同軸導波管
２１Ａ  外側導波管
２１Ｂ  内側給電線
２２  アンテナ本体
２３  処理ガス導入路
２４  処理ガス供給構造
２４Ａ  処理ガス通路
２４Ｂ  処理ガス教習穴
２４Ｃ  開口部
２５  測定窓
Ｇ１，Ｇ２  ガス
Ｄ  堆積物
３０  ラジアルラインスロットアンテナ
【図１】
2004335790.tif 000003
【図２】
2004335790.tif 000004
【図３】
2004335790.tif 000005
【図４】
2004335790.tif 000006
【図５】
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【図６】
2004335790.tif 000008
【図７】
2004335790.tif 000009
【図８】
2004335790.tif 000010
【図９】
2004335790.tif 000011
【図１０】
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