(57)【要約】【課題】近年では高密度プラズマや照射強度の強い、またエネルギーの高い光処理が用いられており、Ｏリングを用いて気密を保持する気密保持部において、接合される部位の隙間を抜けてプラズマや光が侵入してＯリングに到達して、Ｏリングの劣化や酸素活性種などの活性種との反応している。【解決手段】本発明は、復元性を有する形状の導電性部材からなるプラズマ遮断手段１２をＯリング４の処理チャンバー１側（内側）に設けて、プラズマ及び処理ガスにより生成された活性種がＯリング４へ到達することを遮断して、不純物の放出やＯリング４の劣化を防止すると共に、処理される被処理基板９への汚染を防止する。【選択図】    図１
2005063986.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導入された処理ガスの雰囲気内でプラズマを発生する気密容器と、
前記気密容器の一面として取り付けられた誘電体窓部との封止面間に介在し、気密状態を保持するための気密保持手段と、
前記封止面上で、前記気密保持手段が設けられた位置よりも前記気密容器の内部側に設けられ、導電性材料からなり復元性を有する形状に成形されたプラズマ遮断手段と、を具備してなることを特徴とする処理装置。
【請求項２】
前記プラズマ遮断手段は、導電性部材により形成され、その形状は、前記導電性部材を薄帯状にしてスパイラルに巻いた形状、前記導電性部材を薄帯状にして幅方向に曲げを有した環状に成型した形状、前記導電性部材を導線にしてソレノイドコイル形状に巻いた形状若しくは、前記導線にして筒状に編み上げた形状、のいずれか１つであること特徴とする請求項１に記載の処理装置。
【請求項３】
導入された処理ガスの雰囲気内でプラズマを発生する気密容器と、
前記気密容器の一面として取り付けられた誘電体窓部との接合面間に介在し、気密状態を保持するための気密保持手段と、
前記気密容器を形成する部材よりも、前記処理ガスから生成された活性種との反応係数の高い部材からなり、前記気密保持手段が設けられた位置よりも前記気密容器の内部側の少なくとも一方の対向面上に設けられるガス遮断手段と、
を具備してなることを特徴とする処理装置。
【請求項４】
導入された処理ガスの雰囲気内でプラズマを発生する気密容器と、
前記気密容器の一面として取り付けられた誘電体窓部との封止面間に介在し、気密状態を保持するための気密保持手段と、
前記気密保持手段の前記気密容器内に向かう面上に形成される導電部材からなるガス遮断手段と、
を具備してなることを特徴とする処理装置。
【請求項５】
導入された処理ガスの雰囲気内で光エネルギーによる光分解を伴う処理を行うための気密容器と、
前記気密容器の一面として取り付けられた光透過窓部との封止面間に介在し、気密状態を保持するための気密保持手段と、
前記光透過窓部における非接合面側に設けられた光源と、
前記光源が放射した光が前記気密保持手段に向かう光路上に設けられ、前記光を遮光する遮光手段と、
を具備することを特徴とする処理装置。
【請求項６】
前記処理ガスは、少なくとも組成に酸素原子を含む反応性ガスからなることを特徴とする請求項１、３、４、５のいずれか１つに記載の処理装置。
【請求項７】
前記処理装置は、
前記気密保持手段が設けられた位置よりも前記気密容器の内部側に設けられた封止面を含む第１の面と、その第１の面に対峙する前記構成部位の第２の面のそれぞれの面上に設けられる、前記気密容器材料よりも前記処理ガスから生成された活性種との反応係数の高い部材からなるガス遮断手段を、
さらに具備することを特徴とする請求項５に記載の処理装置。
【請求項８】
プラズマを発生する気密容器と、
この気密容器を構成する容器壁面の一部が着脱自在に気密に設けられる壁体と、
この壁体と前記容器壁面との対向部を気密にシールするＯリングと、
このＯリングの前記チャンバー内側に設けられたプラズマ遮断手段と、
を具備してなることを特徴とするプラズマ装置。
【請求項９】
前記プラズマ遮断手段は、環状金属製線体、環状金属製板バネ、環状金属製梁体の少なくとも一つの手段であることを特徴とする請求項１３に記載のプラズマ装置。
【請求項１０】
処理ガスが供給される気密容器と、
この気密容器を構成する容器壁面の一部が着脱自在に気密に設けられる壁体と、
この壁体と前記容器壁面との対向部で前記壁体及び前記容器壁面の対向面上に設けられた有害ガス吸着手段と、
を具備してなることを特徴とするプラズマ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気密容器中において、プラズマ処理や光活性化ガスによる処理等を行う処理装置およびプラズマ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体装置を製造するために、例えばプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置、スパッタリング装置、エッチング装置等を用いて、真空中におけるプラズマ処理により成膜やエッチングが行われている。この真空は、排気系が設けられた気密な処理チャンバーにより作り出されいる。この処理チャンバーは、例えばアルミニウムやステンレスを材料として箱状に形成され、その内部には、プラズマ発生用の電極、プロセスガス等を導入するためのガス導入系や、外部から搬入又は外部へ搬出される半導体基板（ウエハ）や表示装置用基板の搬送系との受け渡しを行うための受け渡し機構等が設けられている。また、処理チャンバーには、搬送系のためのゲートや排気系を接続するためのポートなど複数の開口部が設けられている。
【０００３】
これらの開口部にそれぞれ構成部位を取り付ける場合は、気密性を持たせるために、気密保持用部材（シール部材）を挟んで取り付けられている。この気密保持用部材としては、メタルガスケット、ゴム等から成るＯリングが主として用いられている。これらのうち、メタルガスケットは、処理チャンバーへのフランジ接合に用いられる場合が多い。このメタルガスケットは、気密性が高く、熱や処理ガス（腐食性ガスや酸素活性種のガスを含む）に対しても耐久性を有しているが、繰り返し利用することができないため、使い捨てとなっている。一方、Ｏリングは、ウエハを出し入れするためにその都度開閉するゲート蓋やビューイングポート（ガラス）を処理チャンバーに窓として取り付ける際などに気密シール材として用いられている。つまり、繰り返し開閉する部分やガラスなどのメタルガスケットを利用できない部位に対して用いられている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−３１５２６２号公報、（段落番号［００１２］〜［００１５］）
【０００５】
【特許文献２】
特開平５−３１５２６１号公報、（段落番号［００１３］）
【０００６】
【特許文献３】
特開２００２−２１７１３７公報、（段落番号［００１４）〜［００１８））
【０００７】
【特許文献４】
特開２００２−１６４６８５公報、（段落番号［００１５）、［００２０））
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述したＯリングは、シール部材としては繰り返し利用でき、安価であるため、真空処理装置に多用されている。しかし、基板処理において、プラズマ処理やガス雰囲気内に処理ガス例えば、酸素ガスにより生成された酸素活性種（ここでは、酸素原子若しくはオゾン等）が含まれていた場合、プラズマや酸素活性種にＯリングが晒され、Ｏリングの表面が化学的に反応して、Ｏリングが劣化する。また、この反応に伴い、Ｏリングから炭素やフッ素等の不純物が処理雰囲気中に放出されるため、被処理基板内に不純物が浸透する虞がある。通常の酸化処理やエッチング処理では、酸素ガスを始めとする反応性ガスを用いる場合が多い。この対策として、耐腐食性のＯリングを用いることもできるが、高額であり、製品コストに影響を及ぼすこととなる。
【０００９】
そこで、例えば、特許文献１においては、処理チャンバー本体でＯリングが取り付けられた位置より内側に凹部を設け、取り付ける構成部位側に、この凹部と嵌合する凸部を設ける。この構成部位を処理チャンバー本体に取り付けた場合、凹部と凸部が嵌合して、処理ガスやプラズマが回り込みにくくなるように工夫されている。また、特許文献２は、フッ素樹脂等の遮断部位をＯリングより内側に配置することにより、プラズマ及び処理ガスがＯリングに接触しないようにして、Ｏリングの劣化を防止する技術を提案している。
【００１０】
一般に、Ｏリングにより気密保持を行うための構成部位どうしの隙間は、０．１〜０．３ｍｍ程度が好適するとされている。しかし、経時変化によるＯリングの硬度変化による隙間の変化や、処理装置における熱の履歴等により接合部分に発生した反りや歪みによる隙間の変化がある。これらのプラズマや処理ガスは、この隙間の変化により、隙間に回り込んで浸入してＯリングへ到達する。
【００１１】
また特許文献３は、適度にＯリングが潰れて気密性を保てるように、樹脂ストッパーを用いて最適な隙間を維持する技術を開示している。開示されている樹脂材料からなるストッパーは、プラズマや処理ガス（活性種）に晒されると、反応して有機物を放出することが考えられるため、プラズマや処理ガスの浸入を防止する隙間が規定されている。
【００１２】
しかし、近年ではデバイスの高集積化や処理速度の高速化への要望から高密度プラズマや照射強度の強い、またエネルギーの高い光処理が用いられており、従来では、最適と考えられていた０．１〜０．３ｍｍ程度の隙間にもプラズマや光が侵入している。
このプラズマの浸入を防止するものとして、特許文献４には、Ｏリングの外周側に傾斜コイルばねを配置して、接合する構成部位（例えば、処理チャンバーと蓋）どうしを電気的に接続して、磁気シールドを行う技術が開示されている。この特許文献４では、傾斜コイルばねがＯリングの外周側に配置されており、プラズマ側（内側）にＯリングが存在するため、Ｏリングはプラズマに晒されていることが考えられる。
【００１３】
そこで本発明は、真空雰囲気下で発生するプラズマや処理に用いる活性種を含む処理ガスによる気密保持手段への損傷を防止する処理装置およびプラズマ装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、導入された処理ガスの雰囲気内でプラズマを発生する気密容器と、前記気密容器の一面として取り付けられた誘電体窓部との封止面間に介在し、気密状態を保持するための気密保持手段と、前記封止面上で、前記気密保持手段が設けられた位置よりも前記気密容器の内部側に設けられ、導電性材料からなり復元性を有する形状に成形されたプラズマ遮断手段とを具備してなる処理装置を提供する。
【００１５】
また、前記プラズマ遮断手段は、導電性部材により形成され、その形状は、前記導電性部材を薄帯状にしてスパイラルに巻いた形状、前記導電性部材を薄帯状にして幅方向に曲げを有した環状に成型した形状、前記導電性部材を導線にしてソレノイドコイル形状に巻いた形状若しくは、前記導線にして筒状に編み上げた形状、のいずれか１つである。
【００１６】
さらに、プラズマを発生する気密容器と、この気密容器を構成する容器壁面の一部が着脱自在に気密に設けられる壁体と、この壁体と前記容器壁面との対向部を気密にシールするＯリングと、このＯリングの前記チャンバー内側に設けられたプラズマ遮断手段とを具備してなるプラズマ装置を提供する。
【００１７】
以上のような構成の処理装置およびプラズマ装置は、復元性を有する形状の導電性部材からなるプラズマ遮断手段をＯリングからなる気密保持手段を処理チャンバー側に設けて、プラズマ及び処理ガスにより生成された活性種がＯリングへ到達することを遮断して、不純物の放出やＯリングの劣化が防止される
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の処理装置を適用した第１の実施形態として、誘導結合型プラズマ処理装置の概念的な全体構成を示す断面図である。図２は、真空処理装置の気密保持部分を拡大した断面構成を示す図である。
【００１９】
この真空処理装置は、アルミニウムやステンレス等からなる処理チャンバー１と、処理チャンバー１の排気ポート１ａに接続される排気系２と、ガス導入口１ｂに接続されて処理ガスやパージガス等を気密容器例えば処理チャンバー１内へ導入するガス導入系３とが設けられている。この処理チャンバー１の上面は開口され、その環状上端部１ｃには、一周に亘り環状溝１ｄが形成されて、この環状溝１ｄには、気密保持手段として、例えば、ゴム材料からなるＯリング４が一部露出して嵌め込まれている。この露出量は、気密シール（封止）されたとき、隙間Ｇが形成される間隔である。
【００２０】
さらに、ガラス等の誘電体により形成される内部壁部（誘電体窓部）５は、処理チャンバー１の環状上端部１ｃへＯリング４を適正に潰して気密になるように取り付けられている。この誘電体窓部５の上面（チャンバー外側）には、プラズマ生成用コイル６（上部電極）が配置される。さらに、プラズマ生成用コイル６を覆うように誘電体窓部５の上方に上蓋７が取り付けられている。この上蓋７が誘電体窓部５を押圧するように取り付けて、環状上端部１ｃのＯリング４を適正に潰して処理チャンバー１内の気密性を持たせるように機能させてもよい。処理チャンバー１内の底部には、半導体ウエハや表示装置用基板等の被処理基板９を保持し且つこの被処理基板９の温度調整を行う機能を有するテーブル（下部電極）８が設けられる。
【００２１】
この被処理基板９は、処理チャンバー１の側壁の設けられた図示しないゲートを介して搬入出される。または被処理基板９は、誘電体窓部５を開閉操作し、上方から被処理基板９を出し入れすることも可能である。前述したプラズマ生成用コイル６は、整合器１０を介して、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力を出力する高周波電源１１に接続される。尚、以下の説明において、処理チャンバー１の内壁側（若しくは処理室側）は内側と称し、処理チャンバー１の外壁側は外側と称している。
【００２２】
誘電体窓部５の上面（チャンバー外側）に、プラズマを生成するためのマイクロ波電源に接続された導波管を設けることもできる。
【００２３】
この処理装置は、酸化膜を形成するプラズマ成膜処理装置（ＣＶＤ）を例として説明しているが、勿論これに限定されるものではなく、プラズマ及び／若しくは反応性ガスによる処理装置のＯリング４による気密保持手段に適用して有効である。気密保持手段を有する処理装置としては、例えば、プラズマＣＶＤ装置、熱ＣＶＤ装置、光ＣＶＤ装置、スパッタリング装置、エッチング装置、アッシャー装置等がある。
【００２４】
次に図２に示す気密保持手段Ａについて説明する。
この気密保持手段Ａは、誘電体窓部５の周縁部と処理チャンバー１の環状上端部１ｃとが対接したとき気密シールするものである。この環状上端部１ｃのＯリング４が嵌め込まれた環状溝１ｄより内側（処理室側）に同様な環状溝１ｅが形成されている。この環状溝１ｅには、導電性材料によりバネのような復元性を有する形状に形成されたプラズマ遮断手段１２が気密シールされたとき一部露出するように嵌め込まれる。このプラズマ遮断手段１２は、接触するプラズマにより腐食しない材料例えば、金属等の導電性部材からなる。プラズマ遮断手段の形状としては、金属の薄く細長い（帯状）鋼板をスパイラル状に巻いたものでもよいし、導線をソレノイドコイル形状に巻いたもの若しくは、筒状に編み上げてもよい。
【００２５】
このプラズマ遮断手段１２の金属としては、ステンレス、アルミニウム、銅、鉄等やこれらの合金などが想定される。また、これらの金属や合金に対して、耐腐食の表面処理を行ってもよい。以下の実施形態のおける導電性部位も同様である。
【００２６】
誘電体窓部５と環状上端部１ｃとが接合された際には、プラズマ遮断手段１２がこれらの両方に当接し、Ｏリングが潰れることにより気密性が実現すれば、隙間Ｇの幅は限定されない。しかし、この隙間Ｇの幅は、プラズマ遮断手段１２までプラズマが浸入して到達しない、例えば、０．１ｍｍ以下の隙間が好ましい。
【００２７】
次に処理工程の例について説明する。被処理体基板９として例えば、半導体ウエハは、処理チャンバー１内に搬入され、テーブル８上に載置される。その後、排気系２は、処理チャンバー１内の大気やパージガスを排気し、設定された真空度に到達した後、ガス導入系３から例えば、処理ガスとして酸素ガス（Ｏ２）を導入して、所定圧力で維持される酸素雰囲気を形成する。次いで、高周波電力をプラズマ生成用コイル６から誘電体窓部５を介して処理チャンバー１内に投入して、酸素雰囲気のプラズマを発生させる。このプラズマにより、処理ガスから生成された活性種が発生する。尚、この処理ガスとしては、酸素ガス等の活性ガスや、ＲＩＥ等に用いられる腐食性を有する反応性ガスも含んでいるものとする。以下の実施形態においては、酸素ガスにより生成された活性種（酸素活性種）による酸化処理を例として説明しているが、これに限定されるものではない。ここで、酸素活性種は、活性酸素に限らず、酸素イオン（Ｏ＋、Ｏ２＋）やオゾンおよび酸素原子を含むその他の活性種を含めて酸素活性種としている。
【００２８】
さらに半導体ウエハを３００℃程度に加熱することによって、半導体ウエハのシリコンをプラズマ酸化させる。この酸化処理では、３０分程度の処理時間によって表面から約６ｎｍの深さ（厚さ）のシリコン酸化膜が形成される。
【００２９】
このシリコン酸化膜に対して、ＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：２次イオン質量分析法）を用いて、シリコン酸化膜中のフッ素量を測定し、本実施形態のようにプラズマ遮断手段１２及びＯリングを設けた例と、従来のようにプラズマ遮断手段１２を設けず、Ｏリングのみによる例について説明する。測定結果として、図３には、厚さ６ｎｍのシリコン酸化膜の表面からの深さとフッ素原子密度との関係が示されている。
【００３０】
この図３によれば、従来のＯリング４のみでプラズマ遮断手段１２を設けなかった例では、点線で示されているように成膜されたシリコン酸化膜の深さが５ｎｍを越えるまでシリコン酸化膜中に多くのフッ素が含有されている。これに対して、本実施形態によるプラズマ遮断手段１２を設けた例では、実線で示されているようにフッ素原子密度が表面でも１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下となり、従来に比べ２桁減少していることが判明した。
【００３１】
以上のように本実施形態によれば、復元性を有する形状の導電性部材からなるプラズマ遮断手段１２をＯリング４の内側に配置することにより、プラズマ及び処理ガスがＯリング４へ影響を与えることを防止することができる。牽いては、Ｏリング４から発生する炭素やフッ素等の不純物が被処理基板９内へ浸透するのを防止できる。さらに、プラズマ遮断手段１２は、Ｏリング４から炭素やフッ素等の不純物が発生しても処理チャンバー１内に拡散するのを防止する。またプラズマ遮断手段１２の材料に有機物を用いると、プラズマに晒された場合には、不純物の放出が問題となるが、その材料が金属（導電体）であれば不純物の放出が防止できる。さらに、熱的にも金属材料の方が安定的であるため、被処理基板９の温度が３００℃程度の酸化処理等には望ましい。
【００３２】
次に、第２の実施形態に係る真空処理装置における気密保持手段１２について説明する。図４（ａ）は、処理チャンバー１の環状上端部１ｃの断面構造を示し、図４（ｂ）には環状上端部１ｃと誘電体窓部５の対向部とが接合された状態の気密保持手段Ｂの断面構造を示す図である。装置構成として、図示される以外の構成においては、図１に示した構成と同等である。また本実施形態の構成部位で、前述した第１の実施形態と同等の部位については、同じ参照符号付して、その説明を省略する。
【００３３】
図４（ａ）に示すように、処理チャンバー１の環状上端部１ｃにＯリング４とプラズマ遮断手段２２が配置される。Ｏリング４が嵌め込まれた溝より内側に環状スリット２１を環状上端部１ｃの一周に亘り形成する。プラズマ遮断手段２２は、金属材料からなる薄板で板バネのように帯状に形成され、その幅方向に梁部２２ａと差し込み部２２ｂを持つように曲げて成形される。このプラズマ遮断手段２２の差し込み部分２２ｂは、環状スリット２１へ一周に亘り気密に差し込まれる。この薄板の厚さは、バネのように復元性を有する厚さであれば薄い方がよい。
【００３４】
そして、図４（ｂ）に示すように、環状上端部１ｃと誘電体窓部５とが接合された場合には、プラズマ遮断手段２２の梁部２２ａが誘電体窓部５に押されて曲がりつつ、誘電体窓部５に隙間無く当接する。これと共にＯリング４が適正に潰されて気密性が実現する。
【００３５】
この第２の実施形態よれば、第１の実施形態と同様に、プラズマ遮断手段２２は、プラズマを遮断して、Ｏリング４までプラズマが到達させないようにすることができる。これにより炭素やフッ素ガスなどがＯリングから発生し処理チャンバー１内に拡散するのを防止することができる。また、簡単な構成で安価に作製でき、且つ洗浄や交換などのメンテナンスが容易にできる。さらに、接合時の環状上端部１ｃと誘電体窓部５との隙間Ｇを狭く、例えば０．１ｍｍ以下にできれば、処理ガスにから生成された活性種も浸入しにくくなる。
【００３６】
次に、第３の実施形態に係る真空処理装置の気密保持手段について説明する。図５（ａ）は、処理チャンバーの環状上端部の断面構造を示し、図５（ｂ）は、環状上端部１ｃと誘電体窓部５とが接合された状態の気密保持部分Ｃの断面構造を示す図である。尚、ここで本実施形態の構成部位で、前述した第１の実施形態と同等の部位については、同じ参照符号付して、その説明を省略する。
【００３７】
図５（ａ）に示すように、処理チャンバー１の環状上端部１ｃにＯリング４とプラズマ遮断手段２３が配置される。このプラズマ遮断手段２３は、幅方向で梁部２３ａと取り付け部２３ｂとからなる環状に、絞り成型やプレス成型を用いて作製される。このプラズマ遮断手段２３は、Ｏリング４よりも内側に配置され、取り付け部２３ｂが環状上端部１ｃのザグリ部分２４へ気密に固定され、梁部２３ａが上方に立ち上がった状態となっている。
【００３８】
図５（ｂ）に示すように、環状上端部１ｃと誘電体窓部５とが接合された場合には、プラズマ遮断手段２３の梁部２３ａが誘電体窓部５に押されて曲がりつつ、誘電体窓部５に隙間無く当接させる。更に、Ｏリング４が適正量潰されて気密性が実現する。
【００３９】
この第３の実施形態よれば、第１の実施形態と同様に、プラズマ遮断手段２３はプラズマの浸入を遮断して、Ｏリング４まで到達させないようにすることができる。また、簡単な構成で安価に作製でき、且つ洗浄や交換などのメンテナンスが容易にできる。本実施形態においても、接合時の環状上端部１ｃの上面と誘電体窓部５側壁面との隙間Ｇを狭く０．１ｍｍ以下にできれば、処理ガスにから生成された活性種も浸入しにくくなる。
【００４０】
前述した第２、第３の実施形態におけるプラズマ遮断手段２２、２３は、金属材料で形成していたが、これを形状記憶合金で作製し、近傍にヒータ等を設けて、稼働時にプラズマ遮断手段２２、２３を誘電体窓部５に当接するように立ち上げてもよい。
【００４１】
また、前述した第１、２、３の実施形態においては、Ｏリング４より内側（処理チャンバー１側）にプラズマ遮断手段１２、２２、２３を設けたとしても接合する構成部位がガラスからなる誘電体窓部５であるため、プラズマ遮断手段１２、２２、２３との摩擦は小さく、パーティクルは発生しにくいため、被処理基板９に対してほとんど影響を与えない。また、硬度のあるガラスを選択したり、ガラス表面を強化加工したり、さらに表面が平滑になるように研磨することにより、パーティクルの発生をより少なくすることができる。
【００４２】
次に、第４の実施形態に係る真空処理装置の気密保持手段について説明する。図６に示すように本実施形態では、処理チャンバー１の環状上端部１ｃの内壁面上部１ｆとこれに続く環状上端部１ｃのＯリング４より内側上面部分に、侵入してきた処理ガス、例えば、活性種を表面反応によって吸着（消滅）させる被膜２４ａを形成する。また、接合時に環状上端部１ｃの被膜２４ａと対峙する誘電体窓部５の面５ａに同様な被膜２４ｂを形成する。
【００４３】
この被膜２４ａ、２４ｂは、酸素吸着材として機能する被膜であり、例えば、処理チャンバー１をステンレスで形成した場合には、被膜材料として装置内壁よりも酸素との反応係数（表面損失係数）が大きいものであればよく、アルミニウム（Ａｌ）、タンタル（Ｔａ）若しくは、ニッケル（Ｎｉ）といった表面損失係数の大きな材料が好ましい。この被膜２４ａ、２４ｂの形成方法としては、蒸着法により形成したり、直接的に吹き付ける溶射法を用いてもよい。また、接合時の処理チャンバーの環状上端部１ｃと誘電体窓部５の隙間Ｇは、０〜０．３ｍｍの範囲内で、例えば０．１ｍｍ以下の隙間が好ましい。
【００４４】
本実施形態では、酸化膜の成膜の場合、酸素活性種の侵入経路に装置内壁や誘電体窓部５よりも表面損失係数の高い部材による被膜５ａを設けることにより、酸素活性種を被膜５ａの表面で反応または再結合させて、Ｏリング４へ到達して反応する活性種の量を減少させることが可能となる。
【００４５】
本実施形態においても前述した第１、２の実施形態と同様に、半導体ウエハにプラズマ酸化を施して、シリコン酸化膜を形成した場合と同様に、シリコン酸化膜中のフッ素原子密度は、従来に比べて低下したことを確認した。尚、ここでは、酸素ガスに適用した例について説明したが、他のプロセスガスにおいても同様に好適する被膜材料を適宜選択することにより適用することができる。
【００４６】
次に、第５の実施形態に係る真空処理装置の気密保持手段Ｅについて説明する。
【００４７】
本実施形態は、図７に示すように処理チャンバー１の環状上端部１ｃに嵌め込まれるＯリング４に対して、真空側のＯリング４表面に金属皮膜２５をメッキ法、若しくはスパッタリング法などを用いて形成する。Ｏリング４と金属皮膜２５とは、弾性係数（膨張率）が異なっているため、Ｏリング４の全表面を金属皮膜２５で覆うと、Ｏリング４の伸縮時にひび割れや剥がれが発生しやすくなる。そこで、金属皮膜２５はＯリング４表面の一部に形成することが望ましい。金属皮膜２５の材料としては、ひび割れを防ぐ意味で弾性がＯリング４に近い（やわらかい）材料が好ましい。この金属皮膜２５の材料としては、銅、アルミニウム若しくは、白金等が考えられる。
【００４８】
本実施形態によれば、Ｏリング４に対してプラズマや活性種が直接的に触れることがなくなったため、被処理基板９を汚染する不純物濃度は大きく低下させることができ、前述した第１の実施形態と同等の効果を得ることができる。尚、この金属皮膜は、必ずしも金属材料によるものである必要はなく、プラズマや活性種に触れたときに発生して問題となる不純物が組成に含まれていない材料による皮膜を形成すればよい。これにより、Ｏリング４を構成する有機物と活性種が反応することがなくなるため、フッ素、炭素等の不純物の放出を抑制し、且つＯリング４の劣化を防止することができる。
【００４９】
次に図８は、本発明の真空処理装置を適用した第６の実施形態として、キセノンエキシマランプを用いた光処理装置の概念的な全体構成を示す断面構成図である。図９は、真空処理装置の気密保持手段を拡大した断面構成を示す図である。尚、ここで本実施形態の構成部位で、前述した第１の実施形態と同等の部位については、同じ参照符号付して、その説明を省略する。
【００５０】
この真空処理装置は、前述した処理チャンバー１と、排気系２と、ガス導入系３と、気密性を図るためのＯリング４と、透明な石英ガラス等による内部壁部（光透過窓部）３１と、この光透過窓部３１の上面（チャンバー外側）に配置されるキセノンエキシマランプ（以下、ランプと称する）３２と、上蓋７と、ランプ３２を発光させるためのランプ電源３３とで構成される。処理チャンバー１内の底部には、被処理基板９を保持し、被処理基板９の処理温度調整機能を有するテーブル８が設けられている。また被処理基板９の搬入出用の図示しないゲートを備えている。この真空処理装置において、処理チャンバー１の環状上端部１ｃと光透過窓部３１とは、Ｏリング４を介在させて気密を実現させている。
【００５１】
この真空処理装置は、処理チャンバー１内を排気して所定真空度に到達した後に、ガス導入系３によりＯ２ガスを導入して所望する圧力の酸素雰囲気を生成する。この酸素雰囲気へランプ３２による波長１７２ｎｍの光（光エネルギー）を放射してＯ２ガスを光分解させて、処理チャンバー１内に素原子やオゾンを発生させ、テーブル８により３００℃に加熱された被処理基板９の表面を酸化処理する。
【００５２】
この構成においては、ランプ３２からの放射光が光透過窓部３１を透過し、Ｏリング４に照射されてしまう。照射された場合には、Ｏリング４が強い紫外光によって劣化する。さらに、この放射光によって酸素活性種がＯリング４周辺でも生成されるため、Ｏリング４と酸素活性種が反応して、Ｏリング４から炭素、フッ素等の不純物が放出される。そこで本実施形態は、ランプ３２からＯリング４へ向かう放射光の光路上に遮光板３４を設けて、Ｏリング４に照射される放射光を遮光する。この遮光板３４は、放射光を遮光でき、光源の熱により溶解しない材料により形成されればよく、例えば高融点金属等が考えられる。勿論、処理ガスは、酸素ガスに制限されるものではなく、被処理基板９への成膜、エッチング、拡散等の処理に用いる腐食性を有する処理ガスに適用できる。
【００５３】
本実施形態の光処理装置は、図５に示すようにランプ３２とＯリング４との光路上に遮光板を設けて、Ｏリング４及びその付近へ光が照射されることを無くし、Ｏリング４と酸素活性種との反応を防止することができる。
【００５４】
以上の説明した本発明は、気密保持手段にＯリング４を用いているすべての装置に対して効果を得ることができるが、装置内でプラズマ密度が高い部分に適用するのがもっとも効果的である。前述した第１、２の実施形態に示した誘電体窓部５と処理チャンバーとが接合される部分は、最もプラズマ密度が高い箇所であり、また気密にさせるための手段としてＯリング４以外の気密保持手段の使用が困難であるため、本発明の効果がもっとも発揮されている。
【００５５】
また、プラズマ処理装置に関する真空処理装置においては、プラズマ源の種類にはよらず効果を得ることができる。また、プラズマに限らず原料ガスを分解するためのエネルギーが供給されていればよい。
【００５６】
さらに、キセノンエキシマランプを光源として用いた光処理装置の気密保持手段においても、Ｏリング４への光の照射を遮光したため、紫外光によるＯリング４の劣化やＯリング付近で酸素活性種等の活性種の発生を抑制することができる。
【００５７】
また、本実施形態における光処理装置の他にも、白熱球やハロゲンランプやフラッシュランプを用いた各アニール装置、成膜装置（ＣＶＤ等）内に搭載されるランプ加熱室等に適用することかできる。
【００５８】
尚、前述した各実施形態において、それぞれの実施形態を組み合わせて実施することも可能である。
第１例として、図１０（ａ）に示すように、第１の実施形態におけるプラズマ遮断手段１２と、第４の実施形態における酸素吸着材として機能する被膜２４ａ、２４ｂとを組み合わせることにより、プラズマ遮断手段１２によりプラズマを遮断し、被膜２４ａ、２４ｂにより活性種を吸着して、プラズマ及び活性種がＯリング４に到達することを防止する。
【００５９】
第２例として、図１０（ｂ）に示すように、第１の実施形態におけるプラズマ遮断手段１２と第５の実施形態のＯリング４を組み合わせた構成によれば、プラズマ遮断手段１２を通過したプラズマ及び活性種がＯリング４に到達することがあっても、Ｏリング４の劣化を防止することができる。更に、第１例に第５の実施形態を組み合わせて、プラズマ遮断手段１２及び被膜２４ａ、２４ｂを通過してしまったプラズマ及び活性種がＯリング４に到達することがあっても、Ｏリング４の劣化を防止することができる。同様に、第２、第３の実施形態に対しても、第４、第５の実施形態をそれぞれ組み合わせれば、同じ効果を得ることができる。
【００６０】
第３例として、図１０（ｃ）に示すように、第６の実施形態の真空処理装置と、第４の実施形態における酸素吸着材として機能する被膜２４ａ、２４ｂとを組み合わせることにより、光分解で発生した処理ガスによる活性種を被膜２４ａ、２４ｂにより吸着して、活性種がＯリング４に到達することを防止することができる。
【００６１】
第４例として、図１０（ｄ）に示すように、第６の実施形態の真空処理装置と、第５の実施形態における金属皮膜２５が設けられたＯリング４とを組み合わせることにより、光分解で発生した処理ガスによる活性種、例えば酸素活性種がＯリング４に到達することがあっても、Ｏリング４の劣化を防止することができる。また、第３例に第５の実施形態を組み合わせてもよい。
【００６２】
上記実施形態では、プラズマを生成するための電磁波通過窓として利用される誘電体を気密にシールする例について説明したが、被処理体を出入させる金属製開閉弁の気密保持手段に適用してもよい。
【００６３】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、真空雰囲気下で発生するプラズマや処理に用いる酸素活性種を含む処理ガスによる気密保持用材への損傷を防止する真空処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の真空処理装置を適用した第１の実施形態に係る誘導結合型プラズマ処理装置の概念的な全体構成を示す断面構成図である。
【図２】第１の実施形態の真空処理装置の気密保持部分を拡大した断面構成を示す図である。
【図３】第１の実施形態におけるシリコン酸化膜の表面からの深さとフッ素原子密度との関係を示す図である。
【図４】図４（ａ）は、第２の実施形態に係る処理チャンバーの環状上端部の断面構成を示す図、図４（ｂ）には環状上端部と誘電体窓部とが接合された状態の断面構造を示す図である。
【図５】図５（ａ）は、第３の実施形態に係る処理チャンバーの環状上端部の断面構造を示す図、図５（ｂ）は、環状上端部と誘電体窓部とが接合された状態の断面構造を示す図である。
【図６】第４の実施形態に係る真空処理装置の気密保持手段について説明するための図である。
【図７】第５の実施形態に係る真空処理装置の気密保持手段について説明するための図である。
【図８】本発明の真空処理装置を適用した第６の実施形態に係るキセノンエキシマランプを用いた光処理装置の概念的な全体構成を示す断面構造図である。
【図９】図８における真空処理装置の気密保持手部分を拡大した断面構造を示す図である。
【図１０】第１乃至第６の実施形態を組み合わせた構成例を示す図である。
【符号の説明】
１…処理チャンバー、１ａ…排気ポート、１ｂ…ガス導入口、１ｃ…環状上端部、１ｄ…環状溝、２…排気系、３…ガス導入系、４…Ｏリング、５…内部壁部（誘電体窓部）、６…プラズマ生成用コイル、７…上蓋、８…テーブル（下部電極）、９…基板、１０…整合器、１１…高周波電源、１２…プラズマ遮断手段。
【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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