(57)【要約】【課題】  ガスを供給する開口部がスパッタされにくくなるようにする。【解決手段】  処理室２０１にプラズマ生成手段２８０を設けてプラズマ生成領域が処理室２０１の内部に形成されるようにする。処理室の上部にガス供給用の開口２３８を設ける。開口をキャップ状の蓋体２３３で塞いで、蓋体の内部にガスを導入するバッファ室２３７を形成する。蓋体２３３は接地する。開口２３８を、この開口よりも径の大きな絶縁体材料から構成された遮蔽プレート２４０で覆うとともに、遮蔽プレート２４０と開口２３８の周辺部との間に複数のガス吹出口２３９を設ける。これにより、プラズマ生成領域２２４からガス吹出口２３９を通して接地された蓋体２３３が見通せないようにする。【選択図】    図１
2005093615.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室と、
前記処理室内で処理される基板を載置する基板載置手段と、
前記処理室から処理ガスを排出する排気口と、
前記基板載置手段と対向した位置に設けられ、前記処理室内にガスを供給するためのガス導入口が設けられた接地された蓋体と、
前記ガス導入口から前記処理室内に供給されるガスを用いて、前記処理室内にプラズマ生成領域を形成するプラズマ生成手段とを備えた半導体製造装置において、
前記基板載置手段と前記蓋体との間に絶縁体材料で構成された遮蔽プレートを配置するとともに、前記遮蔽プレートの周辺に前記ガス導入口から導入されたガスを前記処理室内に吹き出すガス吹出口を設けて、前記プラズマ生成領域から前記ガス吹出口を通して前記接地された蓋体が見通せないようにしたことを特徴とする半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマを用いて基板を処理する半導体製造装置に係り、特に処理室内にガスを供給するためのガス供給部を改善したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体製造装置を構成するプラズマ処理炉、例えば変形マグネトロン型プラズマ源（Modified Magnetron Typed Plasma Source）を用いたプラズマ処理炉は、気密性を確保した処理室に半導体ウェハなどの基板を設置し、反応ガスを処理室に導入する。処理室をある一定の圧力に保ち、放電用電極に高周波電力を供給して電界を形成するとともに、磁界をかけてマグネトロン放電を起こしてプラズマを発生させ、このプラズマを用いて基板を処理するようになっている。
【０００３】
このようなプラズマ処理炉として、従来、多数の孔を有するシャワープレートから処理室にガスをシャワー状に供給するものがある（例えば、特許文献１参照。）。
これは、図７（ａ）に示すように、基板１０を収容する処理室１１と、処理室１１にガスを供給するシャワーヘッド１２と、処理室１１を排気するガス排気部１３と、ガスを用いて処理室１１内にプラズマを生成するプラズマ生成手段１５とを有する。シャワーヘッド１２は、ガスを導入するバッファ室１６を有する。バッファ室１６はシャワープレート１７と、シャワープレート１７を覆う金属製の蓋体１８とから構成される。金属製の蓋体１８は接地されている。シャワープレート１７は、処理室１１の天井に配置される。また、シャワープレート１７は、図７（ｂ）にも示すように、金属製の円板全面に、ガス吹出口となる多数の丸孔１９を格子状もしくは同心円上に設けたものである。したがって、丸孔１９は処理室１１内に露出するようになっている。
【０００４】
プラズマ処理炉では、プラズマを安定化させるために、処理室１１の蓋体１８を接地する。シャワープレート１７が金属製であると、蓋体１８を介してシャワープレート１７も接地される。シャワープレート１７が接地されていると、プラズマ生成手段１５によって形成される電界が、基板１０のみならずシャワープレート１７にも向かう。したがって、シャワープレート１７が直接イオンの衝撃によってスパッタされる。
また、プラズマ雰囲気にさらされるシャワープレート１７に、電界の集中しやすい金属の角部をもつガス吹出口があると、シャワープレート１７に向かう電界はシャワープレート１７に設けたガス吹出口の丸孔１９の角部に集中するため、プラズマ中のイオンが丸孔１９の角部に衝突し、角部がイオンによりスパッタされやすくなる。スパッタによりはじきだされた物質がパーティクルとしてウェハ上に降って来る。このパーティクルが有害な金属汚染源となり、ウェハを金属汚染することになる。
そこで、シャワープレートを、金属ではなく、石英等の誘電体で構成して、ガス吹出口のスパッタを軽減することも考えられている（例えば、特許文献１参照。
【特許文献１】特開２００１−１９６３５４号公報（図１、図５、図６、図８、図１０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、多数のガス吹出口を全面に有するシャワープレートを誘電体で構成すると、イオンがシャワープレートのガス吹出口を移動して接地された蓋体に向かうとはいえ、シャワープレートを金属で構成した場合と比べて、イオンによってシャワープレートがスパッタされる強さが弱くなる。しかし、処理室からガス吹出口を通して接地された蓋体が見通せるので、イオンがガス吹出口を移動する際、ガス吹出口へのイオン衝撃が大きく、ガス吹出口の孔をスパッタするのが避けられない。したがって、孔の周辺部が欠けてパーティクルとなり、多数のパーティクルが基板上に落下するという問題があった。
【０００６】
本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解消して、ガスを供給する開口部がスパッタされにくい半導体製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、基板を処理する処理室と、前記処理室内で処理される基板を載置する基板載置手段と、前記処理室から処理ガスを排出する排気口と、前記基板載置手段と対向した位置に設けられ、前記処理室内にガスを供給するためのガス導入口が設けられた接地された蓋体と、前記ガス導入口から前記処理室内に供給されるガスを用いて、前記処理室内にプラズマ生成領域を形成するプラズマ生成手段とを備えた半導体製造装置において、前記基板載置手段と前記蓋体との間に絶縁体材料で構成された遮蔽プレートを配置するとともに、前記遮蔽プレートの周辺に前記ガス導入口から導入されたガスを前記処理室内に吹き出すガス吹出口を設けて、前記プラズマ生成領域から前記ガス吹出口を通して前記接地された蓋体が見通せないようにしたことを特徴とする半導体製造装置である。なお、絶縁体材料の絶縁体は誘電体と同義であり、遮蔽プレートは、石英やＳｉＣなどで構成することができる。
【０００８】
基板載置手段と蓋体との間に絶縁体材料で構成された遮蔽プレートを配置することによって、プラズマ生成領域からガス吹出口を通して接地された蓋体が見通せないようになる。したがって、ガス吹出口へのイオン衝撃が抑制され、ガス吹出口がプラズマ中のイオンによりスパッタされにくくなり、ガス吹出口のスパッタ量が減り、パーティクルを減少することができる。
また、遮蔽プレートを絶縁体材料で構成すると、ガス吹出口がイオンによりスパッタされにくくなり、ガス吹出口のスパッタ量が減り、パーティクルを減少することができる。また、遮蔽プレートの周辺に設けられるガス吹出口や遮蔽プレートの表面が、イオンによりスパッタされたとしても、発生したパーティクルは誘電体であるので、基板にとって有害な金属汚染源とはならない。
【０００９】
より具体的には、処理室にプラズマ生成手段を設けて、プラズマ生成領域が処理室の内部に形成されるようにする。処理室の上部に基板と略同径の大きさのガス供給用の開口を設ける。前記開口を蓋体で覆って開口を塞ぎ、蓋体の内部にバッファ室を形成する。バッファ室へガスを導入するガス導入口を蓋体に設ける。プラズマを安定化するために蓋体は接地する。さらに、処理室に設けたガス供給用の開口を、この開口よりも径の大きな絶縁体材料から構成された遮蔽プレートで覆うことによって、プラズマ生成領域からガス吹出口を通して接地された蓋体が見通せないようにする。この遮蔽プレートは絶縁体材料で構成する。遮蔽プレートと前記開口の周辺部との間に複数のガス吹出口を設けて、バッファ室へ導入されて遮蔽プレートによって開口周辺部に流れるガスをガス吹出口から処理室内に吹き出すように構成する。
プラズマ生成領域からガス吹出口を通して接地された蓋体が見通せないようにしたので、遮蔽プレートやガス吹出口がイオンによりスパッタされにくくなり、ガス吹出口のスパッタ量が減り、パーティクルを減少することができる。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、前記蓋体はキャップ状をしており、前記遮蔽プレートは、キャップ状をした蓋体の内部の内径よりも径が小さく、前記開口の径よりも径の大きな円板と、少なくとも前記円板の下面の外周部に周方向に適宜間隔を開けて形成された切欠きとを備えて構成され、前記遮蔽プレートは、前記蓋体の内部で落とし込まれて、前記切欠きの形成されていない下面外周部が前記開口の周辺部に支持され、前記切欠きの形成されている下面外周部と前記開口の周辺部との間に前記ガス吹出口となる複数の隙間を形成して、前記開口を覆うようになっており、前記蓋体の内部に導入されるガスを、前記円板によって開口周辺部に流してガス吹出口へ導くように構成されている半導体製造装置である。
【００１１】
底面に切欠きを設けた遮蔽プレートを蓋体内部で落とし込んで蓋体の内側から開口を覆うようにするだけの簡単な構造で、プラズマ生成領域からガス吹出口を通して接地された蓋体を見通せないようにすることができる。また、遮蔽プレートを蓋体内部で落とし込むだけで、遮蔽プレートを取り付けることができるので、遮蔽プレートの取付けが容易になる。
また、切欠きの形成されている遮蔽プレートの下面外周部と開口の周辺部との間にガス吹出口となる複数の隙間を形成すると、ガス吹出口がプラズマ生成領域にさらされる面よりも奥まった位置に形成されることになるので、ガス吹出口のスパッタ量をより減らすことができる。なお、遮蔽プレートと開口の周辺部との間に設ける複数のガス吹出口は、開口の周辺部であれば、プラズマ生成領域にさらされている面に形成されてもよい。開口の全面にガス吹出口が形成されているものと比べて、ガス吹出口がイオン衝撃を受ける確率が低くなるからである。
【００１２】
第３の発明は、第２の発明において、前記切欠きが遮蔽プレートの上面にも設けられ、前記上面の切欠きが、遮蔽プレートの下面に設けた切欠きに対向した位置に設けられている半導体製造装置である。
下面の切欠きと対向する上面にも切欠きを設けると、遮蔽プレートに沿って流れてきたガスを上面の切欠きに溜めることができ、上面の切欠きから下面の切欠きへと、ガスの流れを乱さずにスムーズにガスを流すことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ガスを供給する開口部がスパッタされにくくなるので、パーティクルの発生を有効に低減できる。したがって、プラズマ処理の信頼性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に本発明の実施の形態を説明する。実施の形態の半導体製造装置を構成するプラズマ処理炉は、電界と磁界により高密度プラズマを生成できる変形マグネトロン型プラズマ源を用いて、ウェハ等の基板をプラズマ処理する基板処理炉（以下、ＭＭＴ装置と称する）である。このＭＭＴ装置は、気密性を確保した処理室に基板を設置し、シャワープレートを介して反応ガスを処理室に導入し、処理室をある一定の圧力に保ち、放電用電極に高周波電力を供給して電界を形成するとともに磁界をかけてマグネトロン放電を起こす。放電用電極近傍の電子がドリフトしながらサイクロイド運動を続けて周回し、磁界に捕捉されるため電離生成率が高くなり高密度プラズマ生成が可能となる。この高密度プラズマによって反応ガスを励起分解させる。励起分解させた反応ガスにより、基板表面を酸化または窒化等の拡散処理をしたり、または基板表面に薄膜を形成したり、または基板表面をエッチングしたりする等、基板へ各種のプラズマ処理を施すことができる。
【００１５】
図１に、このようなＭＭＴ装置の概略構成図を示す。ＭＭＴ装置は、第１の容器と第２の容器とから構成された処理容器２０３を備える。第２の容器である下側容器２１１と、該下側容器２１１の上に被せられる第１の容器である上側容器２１０とから内部にウェハ２００を処理する処理室２０１が形成されている。上側容器２１０は窒化アルミニウムや酸化アルミニウム又は石英の誘電体でドーム型をして形成されており、下側容器２１１はアルミニウムで形成されている。また後述するヒータ一体型の基板載置手段であるサセプタ２１７を窒化アルミニウムや、セラミックス又は石英で構成することによって、処理の際に膜中に取り込まれる金属汚染を低減している。
【００１６】
上側容器２１０の上部には、シャワーヘッド２３６が設けられる。シャワーヘッド２３６の上部にはガス導入用の導入口であるガス導入口２３４が設けられ、シャワーヘッドの下部には処理室２０１内へガスを吹出す噴出孔であるガス吹出口２３９が設けられる。前記ガス導入口２３４は、ガスを供給する供給管であるガス供給管２３２により開閉弁であるバルブ２４３ａ、流量制御手段であるマスフローコントローラ２４１を介して反応ガス２３０のガスボンベ（図中省略）に繋がっている。
【００１７】
前記シャワーヘッド２３６は、バッファ室２３７と、開口２３８と、遮蔽プレート２４０と、ガス吹出口２３９とを備えている。
バッファ室２３７は、処理室２０１の上部にガスが導入されるガス分散空間として設けられる。バッファ室２３７は、開口２３８を塞ぐキャップ状の蓋体２３３と、開口周辺部２２９と、開口２３８を覆う遮蔽プレート２４０とから構成される。バッファ室２３７内には、遮蔽プレート２４０が設けられるので、実質的にガス分散空間は、蓋体２３３と遮蔽プレート２４０との間に形成される空間となる。蓋体２３３は、誘電体で構成される上側容器２１０とは別体のアルミニウムで構成され、プラズマ安定化のために接地電位とされる。
開口２３８は、ウェハ２００の主面と対向する処理室２０１の天井に設けられ、バッファ室２３７と処理室２０１とを連通するように構成される。開口径は、ウェハ２００と略同径か、ウェハ径よりは小さくしてある。
前述した開口周辺部２２９とは、処理室２０１の開口領域の外の周辺部をいうが、開口領域の内の周辺部をも意味する場合もある。
【００１８】
遮蔽プレート２４０は、開口２３８をバッファ室２３７内側から覆って、バッファ室２３７内に導入されるガスを開口周辺部２２９に流すように構成される。遮蔽プレート２４０は石英やＳｉＣなどの誘電体で構成される。
ガス吹出口２３９は、遮蔽プレート２４０の下面外周部と開口２３８の周辺部との間に形成された隙間に設けられる。ガス吹出口２３９は、プラズマにさらされる処理室２０１に露出しないように、開口２３８の開口面よりも奥まったバッファ室２３７の内側に配置される。ガス吹出口２３９は、開口２３８の周方向に沿って複数個等間隔に形成され、遮蔽プレート２４０によって開口周辺部２２９に流れるガスを処理室２０１内にシャワー状に噴出するように構成される。
【００１９】
上述したシャワーヘッド２３６から反応ガス２３０が処理室２０１に供給され、またサセプタ２１７の周囲から処理室２０１の底方向へ基板処理後のガスが流れるように下側容器２１１の側壁にガスを排気する排気口であるガス排気口２３５が設けられている。ガス排気口２３５はガスを排気する排気管であるガス排気管２３１により圧力調整器であるＡＰＣ（Automatic Pressure Controller）２４２、開閉弁であるバルブ２４３ｂを介して排気装置である真空ポンプ２４６に接続されている。
【００２０】
なお、上述したマスフローコントローラ２４１、バルブ２４３ａ、ガス供給管２３２、ガス導入口２３４、シャワーヘッド２３６からガス供給部２５１が構成される。ガス排気口２３５、ガス排気管２３１、ＡＰＣ２４２、バルブ２４３ｂ、真空ポンプ２４６からガス排気部２５２が構成される。
【００２１】
処理室２０１内にプラズマ生成領域２２４を形成するプラズマ生成手段２８０は、供給される反応ガスを励起させる放電手段と、電子をトラップする磁界形成手段とから構成される。
放電手段は、筒状電極２１５、整合器２７２、高周波電源２７３から構成される。磁界形成手段は、筒状磁石２１６から構成される。
筒状電極２１５は、断面が筒状であり、好適には円筒状の第１の電極で構成される。筒状電極２１５は処理室２０１の外周に設置されて処理室２０１内の筒状電極２１５近傍のプラズマ生成領域２２４を囲んでいる。筒状電極２１５にはインピーダンスの整合を行う整合器２７２を介して高周波電力を印加する高周波電源２７３が接続されている。上述した整合器２７２と高周波電源２７３とから筒状電極２１５に高周波電力を印加する高周波電力印加手段を構成する。
【００２２】
また、筒状磁石２１６は、断面が筒状であり、筒状の永久磁石で構成される。永久磁石の材質は、例えばネオジム系希土類コバルト磁石である。筒状磁石２１６は、筒状電極２１５の外表面の筒軸方向の上下端近傍２段に配置される。上下の筒状磁石２１６，２１６は、処理室２０１の半径方向に沿った両端（内周端と外周端）に磁極を持ち、上下の筒状磁石２１６，２１６の磁極の向きが逆向きに設定されている。従って、内周部の磁極同士が異極となっており、これにより、筒状電極２１５の内周面に沿って筒軸方向に磁力線を形成するようになっている。
【００２３】
処理室２０１の底側中央には、基板であるウェハ２００を保持するための基板保持手段としてサセプタ２１７が配置されている。サセプタ２１７はウェハ２００を加熱できるようになっている。サセプタ２１７は、例えば窒化アルミニウムで構成され、内部に加熱手段としてのヒータ（図中省略）が一体的に埋め込まれている。ヒータはウェハ２００を６００℃程度にまで加熱できるようになっている。
【００２４】
また、サセプタ２１７の内部には、さらにインピーダンスを可変するための電極である第２の電極も装備されており、この第２の電極がインピーダンス可変機構２７４を介して接地されている。インピーダンス可変機構２７４は、コイルや可変コンデンサから構成され、コイルのパターン数や可変コンデンサの容量値を制御することによって、上記電極及びサセプタ２１７を介してウェハ２００の電位を制御できるようになっている。
上述したサセプタ２１７の内部に装備された第２の電極、及びインピーダンス可変機構２７４も上述した放電手段に含まれる。
【００２５】
マグネトロン型プラズマ源でのマグネトロン放電によりウェハ２００を処理するための処理炉２０２は、少なくとも前記処理室２０１、サセプタ２１７、筒状電極２１５、筒状磁石２１６、シャワーヘッド２３６、及び排気口２３５から構成されており、処理室２０１でウェハ２００をプラズマ処理することが可能となっている。
【００２６】
筒状電極２１５及び筒状磁石２１６の周囲には、この筒状電極２１５及び筒状磁石２１６で形成される電界や磁界を外部環境や他処理炉等の装置に悪影響を及ぼさないように、電界や磁界を有効に遮蔽する遮蔽ボックス２２３が設けられている。
【００２７】
サセプタ２１７は、接地された下側容器２１１と絶縁され、サセプタ２１７を昇降させる昇降手段であるサセプタ昇降機構２６８が設けられている。またサセプタ２１７には貫通孔２１７ａが設けられ、下側容器２１１の底面にはウェハ２００を突上げるための基板突上手段であるウェハ突上げピン２６６が少なくとも３箇所に設けられている。そして、サセプタ昇降機構２６８によりサセプタ２１７が下降させられた時にはウェハ突上げピン２６６がサセプタ２１７と非接触な状態で貫通孔２１７ａを突き抜けるような位置関係となるよう、貫通孔２１７ａ及びウェハ突上げピン２６６が設けられる。
【００２８】
また、下側容器２１１の側壁には仕切弁となるゲートバルブ２４４が設けられ、開いている時には図中省略の搬送手段により処理室２０１へウェハ２００が搬入、または搬出され、閉まっている時には処理室２０１を気密に閉じることができるようになっている。
【００２９】
また、制御手段であるコントローラ１２１は、高周波電源２７３の電力ＯＮ・ＯＦＦ、整合器２７２、２７４の調整、バルブ２４３ａの開閉、マスフローコントローラ２４１の流量、ＡＰＣ２４２の弁開度、バルブ２４３ｂの開閉、真空ポンプ２４６の起動・停止、サセプタ昇降機構２６８の昇降動作、ゲートバルブ２４４の開閉、サセプタに埋め込まれたヒータに高周波電力を引き込む手段をそれぞれを制御している。
【００３０】
上記のような構成をしたプラズマ処理炉において、ウェハ２００表面、又はウェハ２００上に形成された下地膜の表面に対して所定のプラズマ処理を施す方法について説明する。
【００３１】
ウェハ２００は処理炉２０２を構成する処理室２０１の外部からウェハを搬送する図中省略の搬送手段によって処理室２０１に搬入され、サセプタ２１７上に搬送される。この搬送動作の詳細は、まずサセプタ２１７が下った状態になっており、ウェハ突上げピン２６６の先端がサセプタ２１７の貫通孔２１７ａを通過してサセプタ２１７表面よりも所定の高さ分だけ突き出された状態で、下側容器２１１に設けられたゲートバルブ２４４が開き、図中省略の搬送手段によってウェハ２００をウェハ突上げピンの先端に載置し、搬送手段は処理室２０１外へ退避すると、ゲートバルブ２４４が閉まり、サセプタ２１７がサセプタ昇降機構２６８により上昇すると、サセプタ２１７上面にウェハ２００を載置することができ、更にウェハ２００を処理する位置まで上昇する。
【００３２】
コントローラ１２１により、サセプタ２１７に埋め込まれたヒータは予め加熱されており、搬入されたウェハ２００を室温〜６００℃の範囲内でウェハ処理温度に加熱する。真空ポンプ２４６、及びＡＰＣ２４２を用いて処理室２０１の圧力を１〜２６０Ｐａの範囲内に維持する。
【００３３】
φ２００ｍｍのウェハ２００を処理温度、例えば５５０℃に加熱したら、ガス導入口２３４からシャワーヘッド２３６のガス吹出口２３９を介して、反応ガスＮ2、又はＯ2，Ｋｒを、処理室２０１内に配置されているウェハ２００の上面（処理面）に向けてシャワー状に導入しつつ、ガス排気口２３５から排気される。このときのガス流量は、例えばＮ2が５００ｓｃｃｍ、またはＯ2が１５ｓｃｃｍ、Ｋｒが３００ｓｃｃｍである。同時に筒状電極２１５に高周波電源２７３から整合器２７２を介して高周波電力を印加する。印加する電力は、１３．５６ＭＨｚ、５０〜１０００Ｗの範囲内の出力値を投入する。このときインピーダンス可変機構２７４は予め所望のインピーダンス値に制御しておく。
【００３４】
筒状磁石２１６，２１６の磁界の影響を受けてマグネトロン放電が発生し、ウェハ２００の上方空間に電荷がトラップされ、プラズマ生成領域２２４に高密度プラズマが生成される。そして、生成された高密度プラズマにより、サセプタ２１７上のウェハ２００の表面にプラズマ処理が施される。表面処理が終わったウェハ２００は、図示略の搬送手段を用いて、基板搬入と逆の手順で処理室２０１外へ搬送される。
【００３５】
ところで、上述したＭＭＴ装置にとって、処理室にガスを供給するシャワーヘッド２３６はプラズマ処理するうえで重要であり、特に、本実施の形態では、このシャワーヘッド２３６を次のように構成している。
シャワーヘッド２３６は、バッファ室２３７と、開口２３８と、開口２３８を覆う遮蔽プレート２４０と、ガス吹出口２３９とを備える。このうち遮蔽プレート２４０は図２に示すように上下面が平滑な円板状をしている。直径はバッファ室２３７内に嵌まるように、バッファ室２３７の内径よりもやや小さく形成する。遮蔽プレート２４０は、プラズマ雰囲気によるスパッタの影響をできるだけ受けないように、金属ではなく石英などの誘電体で形成する。円板状の遮蔽プレート２４０の外周の上下面に、貫通しない一対の切欠き３０１を設ける。上面の切欠き３０１は、遮蔽プレート２４０の上面に沿って径方向外方に流れて来たガスを溜めるようになっている。下面の切欠き３０１は、上面の切欠き３０１に溜まって、遮蔽プレート２４０の側面を通って流下して来たガスを開口２３８から処理室２０１内に吹き出すようになっている。一対の切欠き３０１は遮蔽プレート２４０の周方向に等間隔に複数設ける。切欠き形状は、図示例では略半円状をしているが、これに限定されない。ガス吹出口が形成されるガス流路が形成されれば、切欠きの形状は任意である。なお、切欠き３０１は、図示例では、上面と下面の両方に一対設けているが、下面だけに設けるようにしてもよい。
【００３６】
このような遮蔽プレート２４０で開口２３８を覆うには、次のようにする。図３に示すように、処理室２０１の天井には、略ウェハ径と同径ないしウェハ径よりも小径の開口２３８が設けられる。開口周辺部２２９には、処理室の天井壁を削って処理室２０１側に凹んだ遮蔽プレート支持用段部３０２が形成されている。遮蔽プレート２４０を、蓋体２３３で塞がれる前の開口２３８に向かって落とし込み、切欠き３０１の形成されていない遮蔽プレート２４０の外周部分を遮蔽プレート支持用段部３０２の底面３０２ｂで支持させることで、開口２３８を遮蔽プレート２４０で覆っている。このとき遮蔽プレート２４０の下面の切欠き３０１の一部が遮蔽プレート支持用段部３０２からはみ出して、遮蔽プレート２４０と開口周辺部２２９との間にガスが流れる隙間ができるようにする。この隙間がガス吹出口２３９となる。ガス吹出口２３９の個数は遮蔽プレート下面の切欠き数と一致する。開口２３８を遮蔽プレート２４０で覆った後、蓋体２３３で開口２３８を塞ぐ。
【００３７】
ガス吹出口２３９は、プラズマにさらされる開口２３８の開口面よりも奥まったバッファ室２３７内に配置されて、開口２３８の周辺に沿って複数個形成される。ガス吹出口２３９から遮蔽プレート２４０によって開口周辺部２２９へ流れるガスを処理室２０１内に噴出させる。ガス吹出口２３９を開口面よりも奥まった場所に形成するために、開口周辺部２２９を径方向内方へ突出させ必要があり、そのために開口周辺部２２９を、処理室２０１側に凹んだ遮蔽プレート支持用段部３０２として、径方向内方へ突出させるようにしている。
【００３８】
キャップ状をした蓋体２３３は、その内側壁２３３ａを遮蔽プレート支持用段部３０２の内側壁３０２ａと面一になるように位置合わせして、処理室２０１の天井に被せて、開口２３８を塞ぐ。これにより処理室２０１上に、キャップ状の蓋体２３３と遮蔽プレート２４０とで処理室２０１と仕切られたバッファ室２３７が形成される。
処理室天井の開口２３８は遮蔽プレート２４０で覆われているので、バッファ室２３７に導入されるガスは、開口２３８の主な開口領域からは処理室２０１内へは供給されない。バッファ室２３７に導入されるガスは、ガス吹出口２３９が設けられた開口２３８の周辺領域からのみ供給される。
【００３９】
上述した構造のシャワーヘッドを備えたＭＭＴ装置の作用を図４を用いて説明する。
処理室２０１内に、同図に示すようなパターンの電気力線Ｅ及び磁力線Ｈが形成される。筒状電極２１５の内側面から径方向内方に向かって出る電気力線Ｅは、対向面から出た電気力線Ｅとの相互作用により処理室中央部で反発を受ける。このため電気力線Ｅは処理室を横断することはなく、半径の範囲内で上方と下方に向かう。上方に向かう電気力線は、筒状電極２１５から径方向内方に向かって出た後、緩い弧を描いて上昇しシャワーヘッド２３６を構成する遮蔽プレート２４０を通って接地電位にある蓋体２３３に入る。下方に向かう電気力線は、筒状電極２１５から径方向内方に向かって出た後、緩い弧を描いて下降し同じく接地電位にあるサセプタ２１７に入る。
【００４０】
筒状磁石２１６の内側面から径方向内方に向かって出る磁力線Ｈは、処理室中央部で対向面から出た磁力線Ｈとの相互作用により、処理室中央部で反発を受ける。このため半径の範囲内でループを描く。すなわち、上段（または下段）の筒状磁石２１６から径方向内方に向かって出た後、処理室の中央部を縦断して折り返し、径方向外方に向って下段（または上段）の筒状磁石２１６に入る。この磁力線Ｈは、処理容器２０３の中心軸（筒状電極２１５の中心軸）にほぼ平行な部分を有する。そして、この平行部分の長さは、中心軸に近づくほど長くなる。
【００４１】
筒状電極２１５の近傍のプラズマ生成領域２２４で生成されたプラズマは磁力線Ｈに沿って拡散する。サセプタ２１７の存在する処理室２０１の下半分側では、磁力線Ｈがプラズマ生成領域２２４からサセプタ２１７に向かって延在している。したがってプラズマは、生成領域２２４からサセプタ２１７に向かって拡散しやすくなっている。また図中省略されているが、サセプタ２１７と交差する磁力線Ｈは、サセプタ２１７の中心部ではサセプタ２１７へ垂直の角度で入り、サセプタ２１７の周辺部では斜めの角度で入るようになっている。このように磁力線によってプラズマの拡散を制御することで、プラズマ生成領域２２４から遠く離れているサセプタ２１７の中心部にもプラズマが効率よく拡散するようになっている。その結果、φ２００ｍｍ又はそれ以上の径を持つ大面積ウェハ表面で均一なプラズマを生成することができる。
【００４２】
ここで従来例のように金属製のシャワープレート全面に多数の丸孔が設けられ、それらの丸孔が処理室内に露出している場合において、シャワープレートが接地されていると、丸孔の角部ないし丸孔内がイオンにより直接衝撃を受けてスパッタされ、パーティクルが発生する。またシャワープレートが誘電体で形成されて浮遊電位となっている場合には、誘電体製のシャワープレートがスパッタされる強さは金属製と比べて弱くなる。しかし、プラズマ生成領域からシャワープレートのガス吹出口を通して接地された蓋体が見通せるようになっているので、接地された蓋板と対面するシャワープレート全面に設けられた多数の丸孔がイオン衝撃を受けてスパッタされ、丸孔の角部が欠けてパーティクルが発生する。
【００４３】
この点で、実施の形態では、上述した従来例のものと比べて、パーティクルの発生が少なく、ウェハ上にパーティクルが降る確率を低減できる。即ち、実施の形態では、開口２３８を覆う遮蔽プレート２４０が石英などの誘電体で構成されているうえ、切欠き３０１で形成されるガス吹出口２３９が開口２３８の周辺部のみに設けられて、遮蔽プレート２４０によってプラズマ生成領域２２４からガス吹出口２３９を通して接地された蓋体２３３が見通せないようになっている。この場合でも、プラズマ生成領域２２４で生成されたプラズマを構成するイオンは、接地された蓋体２３３に向かって移動する。しかし、蓋体２３３は、プラズマ生成領域２２４から遮蔽プレート２４０で遮蔽され、さらにガス吹出口２３９を通して蓋体２３３が見通せないよう構成されているので、イオンの進行方向にガス吹出口２３９が存在しなくなり、ガス吹出口２３９へのイオン衝撃は抑制される。このとき、プラズマ生成領域２２４と接する遮蔽プレート２４０の下面がイオンによってスパッタされるとしても、遮蔽プレート２４０の下面は平滑面であるため、均一にスパッタされるだけである。したがって、遮蔽プレート２４０の全面に多数の角部をもつガス吹出口が存在する場合に比べて、遮蔽プレート２４０は全体でスパッタされにくくなり、それほど大量にはパーティクルは発生しない。
また、プラズマ雰囲気にさらされる面よりも奥まった位置にのみガス吹出口２３９が形成されるので、角部がイオンによりスパッタされにくくなり、ガス吹出口２３９を含むシャワーヘッド２３６のスパッタ量をより減らすことができる。
【００４４】
その結果、ガス吹出口２３９や、その近傍の遮蔽プレート２４０がスパッタされるのを有効に抑制することができる。また、スパッタの抑制によりウェハ２００上に降って来るパーティクルを大幅に低減できる。また、ガス吹出口２３９及び遮蔽プレート２４０は石英などの誘電体から構成されているので、ガス吹出口２３９及び遮蔽プレート２４０が、たとえスパッタされてウェハ２００上にパーティクルが降って来ても、パーティクルは誘電体であるので、金属汚染源とはならない。その結果、ウェハ２００に対するプラズマ処理の信頼性を向上できる。
【００４５】
また、プラズマ雰囲気にさらされる処理室２０１の天井となる遮蔽プレート２４０を誘電体で構成したので、遮蔽プレート２４０を金属で構成したものと比べて、筒状電極２１５から上方向に向かう電気力線Ｅの本数よりも、ウェハ２００の載置されるサセプタ２１７に向かう下方向の電気力線Ｅの本数を増加することができる。したがって、ウェハ２００上でのプラズマ生成効率が増加するため、プラズマ処理速度を向上できる。
また、バッファ室内側から遮蔽プレート２４０で開口２３８を覆うようにしているので、遮蔽プレート２４０を開口に向かって落とし込むという簡単な作業によって、遮蔽プレート２４０をバッファ室２３７内に取り付けることができるので、遮蔽プレート２４０の取付けが容易になる。
また、図２（ｂ）に示すように、遮蔽プレート２４０の上面にも切欠き３０１を設けているので、遮蔽プレート２４０に沿って流れてきたガスを上面の切欠き３０１に溜めることができ、その上面の切欠きに対応する下面の切欠き３０１へとガスを乱れさせずスムーズに流すことができる。したがって、ウェハのプラズマ処理の面内均一性を向上できる。
【００４６】
なお、上述した実施の形態では、遮蔽プレートの取付け場所はバッファ室の内側にしたが、これに限定されず、処理室内となるバッファ室の外側であってもよい。バッファ室の外側に取り付けるには、遮蔽プレートを処理室内壁に適宜の手段により吊り下げるようにしたり、あるいは遮蔽プレートを処理室内壁に接着等すればよい。
また、処理室の天井壁を削って、その遮蔽プレート支持用段部に蓋体を支持させるようにしたが、図５に示すように、処理室天井壁の開口周辺部２２９を削ることなく、天井に設けた開口２３８の開口周辺部２２９の上部に、そのまま蓋体２３３を載せるようにしてもよい。
また、さらに、遮蔽プレート２４０の上面に、ガス導入口２３４と対向する中心部から、外周部に設けた各切欠き３０１に通じる複数のガス流路用の溝をつけるようにしてもよい。
【００４７】
また、上述した実施の形態では、遮蔽プレートの外周に切欠きを設けることによって、ガス吹出口を開口の周辺部に形成するようにしたが、処理室２０１内に直接露出していない構成となっていれば、実施の形態のものに限定されず、任意の構造をとることが可能である。
また、遮蔽プレートの外周に切欠きを設けることによりガス吹出口を開口の周辺部に形成するのではなく、遮蔽プレートの外周部に上下面を貫く貫通孔を設けることにより、ガス吹出口を開口の周辺部に形成するようにしてもよい。スパッタされやすいガス吹出口が処理室の開口面の一部である周辺部にのみ形成されているので、開口面の全面に多数のガス吹出口が形成されているものと比べれば、スパッタ量をはるかに少なくすることができるからである。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】実施の形態によるプラズマ処理する基板処理炉（ＭＭＴ装置）の構成図である。
【図２】実施の形態による遮蔽プレートの構成図を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は要部斜視図である。
【図３】実施の形態によるシャワーヘッドの要部説明図である。
【図４】実施の形態による電磁界の説明図である。
【図５】変形例によるシャワーヘッドの要部説明図である。
【図６】従来例のＭＭＴ装置の説明図であって、（ａ）は概略構成図、（ｂ）はシャワープレートの平面図である。
【符号の説明】
【００４９】
２００    ウェハ（基板）
２０１    処理室
２３７    バッファ室
２３８    開口
２３９    ガス吹出口
２４０    遮蔽プレート
２５１    ガス供給部
２５２    ガス排気部
２８０    プラズマ生成手段
【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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